CN101835301A - 应用记忆芯片进行自动识别led负载光源的方法和实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的方法及其实现装置。该装置由供电电源和LED负载光源两部分组成。供电电源部分主要由AC-DC回路、DC-DC回路、恒流源控制回路、恒流源输出回路，ID识别回路等组成；LED负载光源部分主要由LED支路、ID memory等组成。本发明所述不受LED光源规格限制的通用恒流控制电源装置和具有特性识别编码的LED光源装置，制造简单，且可大幅减少产品种类和降低制造和管理成本。本发明的LED负载光源无需使用限流电阻，减少了因限流电阻引发的热量，延长了产品的使用寿命，但保留了通用性好的特点。与通常的恒流源相比，本发明的供电电源不但同样适用恒流输出，保证LED发光效率，并且能够适用于不同规格的LED负载光源，适用性更广。

Description

应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的方法和实现装置

技术领域：

本发明涉及一种视觉检测领域的LED光源装置，更具体的是涉及一种通过在电路中加入记忆芯片来使整个装置可以自动识别各种规格LED负载光源并对对应的LED负载光源提供匹配电源的方法，以及根据该方法所实现的电路装置。

背景技术：

如今，视觉系统对光源装置的要求很高，不同的被测物体和检测手段都有各自匹配的光源。图像处理专用LED光源的种类很多，各自功耗、适用条件也不同。原因是光源内部LED灯的排列方式不同(有串联、并联和串并联混合)，每个光源使用的LED灯的数量、种类不同，以及所用LED灯的额定工作电流也不同。因此，设计或制造能适合所述光源使用的电源装置或者电流控制装置便成为一个急需解决的问题。

目前针对LED负载光源(即整体装置中所包含的不同数量不同规格的LED灯)的供电方式分为以下两种：

1.恒电压供电方式；

这种供电方式的优点在于可随意增减同规格的LED负载光源的个数，LED负载光源可由不同容量(不同个数)的LED组成，通过在LED负载光源的每个LED串联支路上添加限流电阻，从而保证通过LED的电流不超过额定值。接在恒电压电源上的LED负载光源只需要考虑额定电压的匹配，在每个串连或并连结构的LED负载光源上外接限流电阻即可保证LED正常工作。

但是，恒电压电源最大的缺点在于：不同种类的LED负载光源需在各支路上配备相应的限流电阻，且限流电阻作为热源的一部分也是抑制LED负载光源效率的重大因素，限流电阻工作时的热损耗占据了LED负载光源的发热量的相当份额(不同种类的LED负载光源所需限流电阻造成的发热量约占整个LED负载光源发热量的15％～30％)，由于限流电阻的发热，导致整个光源升温更高，降低了LED负载光源的寿命。并且电压供电模式下，提供给每一个LED负载光源的电压、电流均无法保证与LED负载光源本身的额定功率匹配；电流如果低于额定值会降低发光效率；如果高了发热量剧增，影响其发光效率和使用寿命。

2.恒电流供电方式；

电流供电在LED负载光源的发光效率上较之电压供电有很大的优势，由于LED负载光源的动态阻抗特性是非线性的，所以在工作时自身电阻值在工作的初始时刻较大，并随着工作时间的增加(发热量的增加)逐渐变小直至稳定。因此使用与LED负载光源的额定电流相当的恒定电流对其供电可以避免动态阻抗对LED负载光源工作效率的影响，使得它的发光强度不受到本身工作阻值的影响，始终工作在额定点。另外，由于电流恒定，保护LED负载光源的限流电阻就完全可以省去，大大减少了原来光源的发光热量(不同种类的LED相应可减少约15％～30％)，换句话说，在同等发热量的情况下，无限流电阻的LED负载光源的发光效率可相应提升15～30％。

但是，恒流电源最大的缺点在于：不同个数的LED组成的不同规格的LED光源，要使用不同的恒流电源。LED负载光源的支路越多所需的总输出电流就越大，所以电流供电的输出电流必须与LED负载光源一一对应。这样的话LED负载光源的种类(负载变化)越多，相应对应的恒流源电源的种类也越多，这将大大增加生产管理的成本，且没有使用上的自由度，给使用带来极大的不便。

发明内容：

为了克服上述现有技术方案中恒电压供电方式在电路结构上存在限流电阻的发热量影响LED负载光源发光效率和使用寿命，而电流供电方式因为需要输出电流与LED负载光源对应使得整个装置在电路上很难适用于不同规格的LED负载光源，设计和扩展使用不同的LED负载光源的难度大等技术问题。本发明提供一种通过在电路中加入记忆芯片来使整个装置可以自动识别各种规格LED负载光源并对对应的LED负载光源提供匹配电源的方法。

如上所述，为了解决以往LED供电电源在技术上存在的缺陷，我们的具体方案对以往采用的LED负载光源进行了一定的结构改进，同时对电路也进行了相应的优化。现有的方案是在视觉检测的LED光源装置中由将交流电压转化为可用的直流电压的AC-DC回路、输出不同的稳定电压并为恒流源控制回路提供工作电压的DC-DC回路以及由一个或多个LED采用不同连接方式(串联、并联或者串并联混合支路)组成的不同规格LED负载光源依次电路连接而成。

本发明方法在此基础上，针对不同规格的LED负载光源加入一用来存储不同规格LED负载光源的特征信息(如LED颜色、数量、额定电压、额定电流等型号相关信息)的记忆芯片(这里称ID memory模块)，该记忆芯片还对应接入一用来读取和反馈芯片本身所记录的不同LED负载光源特征信息的ID识别回路；在DC-DC回路与LED负载光源之间接入一恒流源控制回路和一恒流源输出回路，所述恒流源控制回路根据ID识别回路的反馈信息控制恒流源输出回路的输出电流范围。通过确保供电电源的电流输出符合LED负载光源的额定值，保证LED的发光功率。

另外，本发明还提供一种根据上述方法所能实现的电路装置。这种装置常用于图像处理中的视觉照明，与恒电压供电视觉LED光源装置相比，省去了限流电阻的热耗，更为节能、更为符合LED电气特性和延长LED光源的寿命；与恒流源供电视觉光源装置相比，具有更高的灵活性，适用于不同规格的LED负载光源。

本发明装置包括依次电路连接的将交流电压转化为可用的直流电压的AC-DC回路、输出不同的稳定电压并为恒流源控制回路提供工作电压的DC-DC回路以及由一个或多个LED采用不同连接方式(串联、并联或者串并联混合)组成的不同规格的LED负载光源；其中，针对LED负载光源部分还加入一用来存储不同规格LED负载光源的特征信息(如LED颜色、数量、额定电压、额定电流等型号相关信息)的记忆芯片(简称ID memory模块)，该记忆芯片还对应接入一用来读取和反馈芯片本身所记录的不同LED负载光源特征信息的ID识别回路；在DC-DC回路与LED负载光源之间接入一恒流源控制回路和一恒流源输出回路。

根据上述方案，当LED负载光源接到供电电源上时，ID识别回路首先读取LED负载光源中的ID memory模块的存储信息，根据LED负载光源的连接情况计算恒流源的输出额定值。恒流源控制回路根据ID识别回路的反馈信息控制恒流源输出回路的输出电流范围，既从0-额定值间连续可调，保证供电电源的输出符合LED光源的额定值，保证LED的发光功率。由于恒流源能够根据ID识别回路控制输出电流范围，因此本发明适用于不同规格的LED负载光源，通用性好。

根据本发明方法实现的装置与其他同类装置相比，优点在于LED负载光源上添加了低成本的ID memory记忆芯片，供电电源可以根据识别LED负载光源的ID memory模块控制输出。

与通常恒压源相比，本发明装置的LED负载光源无需使用限流电阻，减少了因限流电阻引起的发热，提升了LED的发光效率并延长了光源的使用寿命，从而降低了用户的使用成本。同时保留了通用性好的特点，而且通常的恒压源须根据LED的颜色来选择12V还是24V输出的电源，而本发明则可通用。所以通用性也要超过通常恒压源。

与通常的恒流源相比，本发明装置的供电电源同样适用恒流输出，保证LED发光效率，其优点是能够适用于由不同数量LED组成的不同规格(不同负载容量)的LED负载光源，适用性更广。也就是说一般的恒流源如果光源不同，就需要不同的与之匹配的恒流源来供电。如使用基于本发明方法的电源，不同规格的LED负载光源可以使用同一种电源供电，即可方便用户的使用，同时大大降低了生产管理成本，也可避免因为错用电源而损坏光源而造成的损失。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明装置在实施例中LED负载光源为单条串联的整体框图；

图2为本发明装置在实施例中LED负载光源为双条串并联混合的整体框图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1和图2，根据本发明方法所实现的装置，由供电电源部分和LED负载光源3组成。供电电源部分由主要由AC-DC回路7、DC-DC回路6、恒流源控制回路5、恒流源输出回路4、ID识别回路8组成；LED负载光源3主要由LED支路1、记忆芯片(ID memory模块)2组成。LED支路1一般由多个LED串联、并联或串并混合排列而成。记忆芯片(ID memory模块)可以存储该负载光源的信息、如LED颜色、数量、额定电压、额定电流等型号相关信息，为供电电源部分的输出提供参考。在技术上采用的是目前很常规的技术，比如使用常用的EEPROM芯片等便可实现上述功能，恕在此不作赘述。

实施方法如下：供电电源部分的AC-DC回路7将市网的公用交流电压转化为可用的直流电压；DC-DC回路6为直流电压变换回路，将AC-DC回路7输出的直流电压变换为较低的直流电压，为不同的恒流源控制回路提供工作电压。当单个或多个LED负载光源3接到供电电源上时，ID识别回路8读取LED负载光源3中记忆芯片(ID memory模块)2的存储信息，根据LED负载光源3的连接情况计算恒流源的输出额定值并反馈给恒流源控制回路5。恒流源控制回路5根据ID识别回路8的反馈信息控制恒流源输出回路4的电流输出范围(0-额定值内连续可调)，保证供电电源的输出符合LED负载光源3的额定值，保证LED的发光功率。

假设附图1、附图2中LED二极管11额定电流为20mA，附图1所示的LED负载光源中6个额定电流为20mA的LED二极管11为串联排列，需要提供其20mA的电流，附图2所示6个LED二极管11串联组2组并联使用时，需要提供40mA的电流。这种情况下，因为LED 11的动态阻抗特性呈非线性，通常的电压供电方式即使采用控制电压的方式也无法很好准确地控制LED二极管11在额定电流下工作，微小的电压变化会引起较大的电流变化，尤其当支路中的一颗LED损坏，不变的电压会引起这个支路的电流剧增，从而加速这个支路的LED损坏，所以恒流控制的电源装置更适合LED光源。

以往LED负载光源3没有添加记忆芯片(ID memory模块)2装置；电流供电方式输出电流无法根据负载改变，因此以往的LED负载光源的额定电流需要与供电电源的输出电流相匹配才可适用，通用性低，且容易引起不当使用而造成光源的损坏。本发明中的LED负载光源3中添加的记忆芯片(ID memory模块)2，使每个LED负载光源都具有自身的特性识别编码，无论怎样跟换LED负载光源(比如使用附图2中LED负载光源3代替附图1中LED负载光源3)，本发明装置中的供电电源部分的ID识别回路8均可以通过识别外部连接的记忆芯片(ID memory模块)2，并计算输出正确的LED光源的工作电流。因此本发明适用于不同规格的LED负载光源，通用性好。

另外，本发明装置若要同时在供电电源部分加载附图1中LED负载光源3和附图2中LED负载光源3则只需要在供电电源部分扩展1个相同原理的输出回路(该输出回路指由上述提到的供电电源部分的恒流源控制回路、恒流源输出回路部分)即可实现。

附图1示例的LED支路为6个LED串联排列组成，附图2示例的LED支路为6个LED串联组2组并联排列组成，实际使用的LED组合形式多样，但供电原理相同，本发明内容不限于附图所示连接，同样也不限于记忆芯片(ID memory模块)2的放置位置，既可放在LED光源盒体内，也可放在连接电源的接线端部。

与其他同类装置相比，本发明不受LED光源规格限制的通用恒流控制电源装置和具有特性识别编码的LED光源装置，制造简单，且可大幅减少产品种类和降低制造和管理成本。技术要点在于LED负载光源3上添加了记忆芯片(ID memory模块)2，供电电源可以根据识别LED负载光源的记忆芯片(ID memory模块)2控制输出。与通常恒压源相比，本发明的LED负载光源无需使用限流电阻，减少了因限流电阻引起的热量，但保留了通用性好的特点。与通常的恒流源相比，本发明的供电电源同样适用恒流输出，保证LED发光效率，并且能够适用于不同规格的LED负载光源，适用性更广。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的方法，其特征在于，在现有由AC-DC回路、DC-DC回路以及由一个或多个LED采用不同连接方式组成的不同规格的负载光源依次电路连接而成的视觉检测LED光源装置中，加入一用来存储不同规格LED负载光源的特征信息的记忆芯片，该记忆芯片还对应接入一用来读取和反馈芯片本身所记录的不同LED负载光源特征信息的ID识别回路；在DC-DC回路与LED负载光源之间接入一恒流源控制回路和一恒流源输出回路，所述恒流源控制回路根据ID识别回路的反馈信息控制恒流源输出回路的输出电流范围，确保供电电源的输出符合LED负载光源的额定值，保证LED的发光功率。

2.根据权利要求1的应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的方法，其特征在于，所述不同连接方式的LED负载光源具体采用串联、并联或者串并联混合的支路形式。

3.根据权利要求1的应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的方法，其特征在于，所述记忆芯片存储的特征信息包括LED颜色、数量、额定电压、额定电流。

4.应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的实现装置，由供电电源和LED负载光源两部分组成，包括依次电路连接的：将交流电压转化为可用的直流电压的AC-DC回路、输出不同的稳定电压并为恒流源控制回路提供工作电压的DC-DC回路以及由一个或多个LED采用不同连接方式组成的不同规格的负载光源；其特征在于，装置内部还设有一用来存储不同规格LED负载光源的特征信息的记忆芯片，该记忆芯片还对应接入一用来读取和反馈芯片本身所记录的不同LED负载光源特征信息的ID识别回路；在DC-DC回路与LED负载光源之间接入一恒流源控制回路和一恒流源输出回路，所述恒流源控制回路根据ID识别回路的反馈信息控制恒流源输出回路的输出电流范围。

5.根据权利要求4的应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的实现装置，其特征在于，所述不同连接方式的LED负载光源具体采用串联、并联或者串并联混合的支路形式。

6.根据权利要求4的应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的实现装置，其特征在于，所述记忆芯片存储的特征信息包括LED颜色、数量、额定电压、额定电流。

7.根据权利要求4的应用记忆芯片进行自动识别LED负载光源的实现装置，其特征在于，整个装置可以制备成一个电源中设置多个相同原理的供电连接回路，通过多个通道的电流输出，实现同时给多个LED负载光源供电。

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