CN102740530B - 一种led信号控制电路、led信号灯及led信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于照明控制领域，提供了一种LED信号控制电路、LED信号灯及LED信号控制方法，所述电路包括：整流滤波单元，所述整流滤波单元的输入端与电源连接，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波；LED发光单元，用于根据环境光的强弱改变其光电压，并将所述光电压作为采样信号输出；微处理单元，所述微处理单元的复位端与所述整流滤波单元的输出端连接，所述微处理单元的若干采样端与LED发光单元连接，用于根据所述采样信号调节输出电流，以调节LED发光单元的亮度。本发明通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压，微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制，该电路结构简单，成本低。

Description

一种LED信号控制电路、LED信号灯及LED信号控制方法

技术领域

本发明属于照明控制领域，尤其涉及一种LED信号控制电路、LED信号灯及LED信号控制方法。

背景技术

目前，LED信号灯被广泛应用于交通警示、道路标示等方面，安装在室外使用，由于其可视距离受环境影响大，如在晴朗的白天，信号灯不需要开启，以节省能源；而在晚上的时候，LED信号灯则要最亮，以保证可视距离；在阴霾天气的时候，LED信号灯则要开启但又不需要达到最亮，既可以省电又保证交通安全。

但是，由于LED信号灯数量多，安装地点分散，因此由人工控制或由联网控制的成本高，实现起来较为困难。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种LED信号控制电路，旨在解决由人工控制或由联网控制LED信号灯成本高，实现困难的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种LED信号控制电路，所述电路包括：

整流滤波单元，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波，所述整流滤波单元的输入端与电源连接；

LED发光单元，用于检测环境光的强弱，并根据环境光的强弱改变其光电压，并将所述光电压作为采样信号输出；

微处理单元，用于根据所述采样信号输出脉冲宽度调制信号，以调节LED发光单元的亮度，所述微处理单元的复位端与所述整流滤波单元的输出端连接，所述微处理单元的采样端与LED发光单元连接。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述LED信号控制电路的LED信号灯。

本发明实施例的另一目的在于提供一种LED信号控制方法，所述方法包括如下步骤：

进行初始化；

在第一时间间隔内，通过LED发光单元测量环境光，将光信号转换为光电压；

在第二时间间隔内，通过处理单元判断所述光电压，并根据所述光电压调节LED发光单元的亮度；

周期性交替执行第一时间间隔和第二时间间隔。

在本发明实施例中，本发明通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压，微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制，该电路结构简单，容易实现，制作成本低。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的LED信号控制电路的结构图；

图2为本发明一实施例提供的LED信号控制电路的示例电路结构图；

图3为本发明一实施例提供的LED发光二极管的光伏测量原理图；

图4是本发明一实施例提供的LED信号控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压，微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制。

图1示出本发明实施例提供的LED信号控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

该LED信号控制电路可以应用于各种LED信号灯中。

作为本发明一实施例提供的LED信号控制电路，包括整流滤波单元1，整流滤波单元1的输入端与电源连接，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波；

LED发光单元2，用于检测环境光的强弱，并根据环境光的强弱改变其光电压，并将该光电压作为采样信号输出；

微处理单元3，微处理单元3的复位端与整流滤波单元1的输出端连接，微处理单元3的采样端与LED发光单元连接，用于根据采样信号输出脉冲宽度调制信号，以调节LED发光单元的亮度。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。

图2示出本发明实施例提供的LED信号控制电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，整流滤波单元1包括：二极管D1和电容C1，二极管D1的阳极为整流滤波单元1的输入端，二极管D1的阴极与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。

在本发明实施例中，微处理单元3的复位端通过电阻R1与整流滤波单元1的输出端连接，电阻R1的阻值均为10KΩ，电容C1的电容值为47μF。

LED发光单元2包括：第一输出端、第二输出端、第三输出端、LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4、电阻R2、电阻R3及电阻R4，LED发光二极管D2的阳极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端为LED发光单元2的第一输出端，LED发光二极管D2的阴极接地，LED发光二极管D3的阳极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为LED发光单元2的第二输出端，LED发光二极管D3的阴极接地，LED发光二极管D4的阳极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端为LED发光单元2的第三输出端，LED发光二极管D4的阴极接地。

在本发明实施例中，电阻R2、电阻R3及电阻R4的阻值均为330Ω。

在本发明实施例中，LED发光单元2还可以仅包括一组LED发光二极管和电阻，该LED发光二极管的阳极与该电阻的一端连接，该电阻的另一端为LED发光单元2的输入端，该LED发光二极管的阴极接地。

微处理单元3包括采样端PB0、采样端PB1和采样端PB2，分别与LED发光单元2中的第一输出端、第二输出端和第三输出端连接。

作为本发明一实施例，微处理单元3可具有若干采样端，分别可与多个LED发光单元连接。

在本发明实施例中，微处理单元3可以采用10位AD转换精度的单片机U1。

参考图3，LED发光二极管D5的阳极通过电阻R5输出采样电压，LED发光二极管D5的阴极接地，于输出端与底线之间串联负载电阻R6，在本发明实施例中，电阻R5的阻值为330Ω，负载电阻R6的阻值为30KΩ，由于LED发光二极管D5具有光伏效应，当LED发光二极管D5被光遮挡时，LED发光二极管D5不产生光伏电流，当环境中存在适度照明时，LED发光二极管D5产生光电流，会在负载电阻R6上产生50mV～100mV电压。

在本发明实施例中，电源BAT+、BAT-端通过整流滤波单元1为单片机U1供电，单片机U1的复位端通过电阻R1接收复位信号。

在第一个时间间隔内，LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4作为光电二极管根据光伏效应对环境光进行测量，实现模-数转换，向单片机U1输出光电压。当环境光越强，在LED发光二极管两端产生的光电流就越大，转换后的光电压就也越大；当环境光越弱，在LED发光二极管两端产生的光电流就越小，转换后的光电压就也越小。

在第二个时间间隔内，LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4作为发光二极管，单片机U1通过对光电压进行判断，如光电压值在有效范围内，输出一定占空比的脉冲宽度调制信号，LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4根据脉冲宽度调制信号的占空比调节其发光亮度，当光电压越大，单片机U1输出的脉冲宽度调制信号的占空比越小，LED发光二极管的亮度越暗；当光电压越小，单片机U1输出的脉冲宽度调制信号的占空比越大，LED发光二极管的亮度越亮；如光电压值高于有效范围，则关闭脉冲宽度调制信号输出，并进入休眠；如光电压值低于有效范围，则脉冲宽度调制信号输出最大占空比。

第一和第二时间间隔随时间周期性的交替，该第一时间间隔应小于0.001秒，第二时间间隔应大于1秒，以避免出现人眼能识辨的闪烁。

本发明实施例通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压，微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制，该电路结构简单，成本低，省去了复杂的模拟检测电路，提高了电路的可靠性。

图4示出了本发明一实施例提供的LED信号控制方法流程，该方法的步骤具体如下：

在步骤S401中，进行初始化；

在步骤S402中，在第一时间间隔内，通过LED发光单元测量环境光的强弱，将模拟光信号转换为数字光电压；

在本发明实施例中，LED发光单元由LED发光二极管和电阻串联组成，当环境光越强，在LED发光二极管两端产生的光电流就越大，转换后的光电压就也越大；当环境光越弱，在LED发光二极管两端产生的光电流就越小，转换后的光电压就也越小。

在步骤S403中，在第二时间间隔内，通过处理单元判断光电压，并将光电压转换为脉冲宽度调制信号调节LED发光单元的亮度；

作为本发明一实施例，步骤S403的具体步骤为：

判断所述光电压；

如所述光电压值在有效电压范围内，通过脉冲宽度调制信号的占空比调节所述LED发光单元的亮度；

如光电压值高于有效电压范围，则关闭脉冲宽度调制信号输出，进入休眠状态；

如光电压值低于有效电压范围，则脉冲宽度调制信号输出最大占空比。

在本发明实施例中，当光电压越大，处理单元输出的脉冲宽度调制信号的占空比越小，LED发光单元的亮度越暗；当光电压越小，处理单元输出的脉冲宽度调制信号的占空比越大，LED发光单元的亮度越亮。

在步骤S404中，周期性交替执行第一时间间隔和第二时间间隔。

本发明实施例利用LED发光二极管的电光特性和光伏特性，结合单片机的AD转换和脉冲宽度调制功能，实现LED信号灯的自我控制，该电路采用数字电路设计，结构简单，省去了复杂的模拟检测电路，降低制作成本，提高了电路的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED信号控制电路，其特征在于，所述电路包括：

整流滤波单元，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波，所述整流滤波单元的输入端与电源连接；

LED发光单元，用于检测环境光的强弱，并根据环境光的强弱改变其光电压，并将所述光电压作为采样信号输出，所述LED发光单元包括一个或多个LED发光二极管；

微处理单元，用于根据所述采样信号输出脉冲宽度调制信号，以调节LED发光单元的亮度，所述微处理单元的复位端与所述整流滤波单元的输出端连接，所述微处理单元的采样端与LED发光单元连接，所述微处理单元为单片机；

所述LED发光二极管在第一个时间间隔内，根据光伏效应对环境光进行测量，实现模-数转换，向所述单片机输出光电压；

所述LED发光二极管在第二个时间间隔内，根据所述单片机输出的脉冲宽度调制信号的占空比调节其发光亮度，所述脉冲宽度调制信号由所述单片机判断所述光电压值在有效电压范围内生成；

当所述光电压值高于有效范围，所述单片机关闭脉冲宽度调制信号输出，并进入休眠；

当所述光电压值低于有效范围，所述单片机控制脉冲宽度调制信号输出最大占空比。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述整流滤波单元包括：

二极管D1和电容C1；

所述二极管D1的阳极为所述整流滤波单元的输入端，所述二极管D1的阴极与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述LED发光单元包括：

LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4、电阻R2、电阻R3及电阻R4；

所述LED发光二极管D2的阳极与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为所述LED发光单元的第一输出端，所述LED发光二极管D2的阴极接地，所述LED发光二极管D3的阳极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端为所述LED发光单元的第二输出端，所述LED发光二极管D3的阴极接地，所述LED发光二极管D4的阳极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端为所述LED发光单元的第三输出端，所述LED发光二极管D4的阴极接地。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述单片机的采样端PB0，与所述LED发光单元的第一输出端连接；所述单片机的采样端PB1，与所述LED发光单元的第二输出端连接；所述单片机的采样端PB2，与所述LED发光单元的第三输出端连接。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述单片机为10位AD转换精度的单片机。

6.一种LED信号灯，其特征在于，所述LED信号灯的控制电路为权利要求1至5任一项所述的LED信号控制电路。

7.一种LED信号控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

进行初始化；

在第一时间间隔内，通过LED发光单元测量环境光，将光信号转换为光电压；

在第二时间间隔内，通过处理单元判断所述光电压，并根据所述光电压调节LED发光单元的亮度；

周期性交替执行第一时间间隔和第二时间间隔；

所述在第二时间间隔内，通过处理单元判断所述光电压，并根据所述光电压调节LED发光单元的亮度的步骤具体为：

判断所述光电压；

如所述光电压值在有效电压范围内，通过脉冲宽度调制信号的占空比调节所述LED发光单元的亮度；

如光电压值高于有效电压范围，则关闭脉冲宽度调制信号输出，进入休眠状态；

如光电压值低于有效电压范围，则脉冲宽度调制信号输出最大占空比。