CN105376892A - 一种基于可调式恒流驱动电路的led灯智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，主要由单片机，电源，亮度感应器，与单片机相连接的开关电路，以及与开关电路相连接的LED灯组成；其特征在于：在开关电路与LED灯之间还串接有可调式恒流驱动电路，在电源和单片机之间还串接有电压整流滤波保护电路；所述可调式恒流驱动电路由驱动芯片U3，三极管VT5，三极管VT6，二极管D10，以及极性电容C9等元件组成。本发明的智能LED灯的节能控制系统能根据环境亮度的不同来有效控制LED灯的亮度，并且驱动系统对LED灯的驱动能力较强，以及发光稳定，能耗低高，能满足人们对LED灯在节能方面的要求。

Description

一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统

技术领域

本发明涉及智能电子设备的控制系统，具体涉及的是一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统。

背景技术

目前，LED灯作为新型节能光源，以其环保、节能、寿命长、体积小等特点，已经被人们广泛接纳和采用。随着人们生活水平不断的提高，无论在家里或商店里对LED灯亮度和能耗提出了更高的要求，即人们需要在进一步提高LED灯亮度的同时，需要LED灯具有更低的能耗。于是，人们就对LED灯在节能方面提出了更高的要求。

然而，目前人们所使用的LED灯，由于控制系统稳定性差且无法根据不同的环境亮度进行有效控制LED灯的亮度，而且输出的驱动电流不能根据人们对LED灯亮度的不同需求进行调节，造成大量的能源浪费，从而不能满足人们对LED灯在节能方面的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的LED灯由于控制系统无法根据人们的需要进行有效控制LED灯的亮度，并且驱动系统对LED灯的驱动能力较差，以及发光不稳定，而造成能耗高等缺陷，提供一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，主要由单片机，电源，均与单片机相连接的开关电路、亮度感应器，与开关电路相连接的LED灯，以及串接在电源和单片机之间的电压整流滤波保护电路组成；同时，在开关电路与LED灯之间还串接有可调式恒流驱动电路。

进一步地，所述可调式恒流驱动电路由驱动芯片U3，三极管VT5，三极管VT6，二极管D10，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电阻R13后与驱动芯片U3的VIN管脚相连接的极性电容C9，P极经电阻R12后与三极管VT5的基极相连接、N极顺次经电阻R15和极性电容C12以及电阻R16和电阻R19后与三极管VT6的发射极相连接的二极管D8，P极和三极管VT5的发射极共同形成可调式恒流驱动电路的输入端并与开关电路相连接、N极经电阻R14后与驱动芯片U3的CE管脚相连接的二极管D7，一端与驱动芯片U3的LX管脚相连接、另一端与二极管D10的P极相连接的可调电阻R18，正极与二极管D10的P极相连接、负极与三极管VT6的基极相连接的极性电容C11，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端与驱动芯片U3的FB管脚相连接的电阻R17，正极与驱动芯片U3的GND管脚相连接、负极接地的极性电容C10，P极经电阻R20后与极性电容C10的负极相连接、N极经电阻R21后和二极管D10的N极共同形成可调式恒流驱动电路的输出端并与LED灯相连接的二极管D9，以及正极与三极管VT6的集电极相连接、负极与二极管D9的N极相连接的极性电容C13组成；所述三极管VT5的集电极接地。

所述电压整流滤波保护电路则由与电源相连接的整流滤波电路，与整流滤波电路相连接的电压缓冲电路，以及与该电压缓冲电路相连接的自举稳压电路组成。

所述整流滤波电路由二极管整流器U，电阻R1，熔断器FU，以及正极与二极管整流器U的负极输出端相连接、负极与二极管整流器U的正极输出端相连接的极性电容C1组成；所述二极管整流器U的其中一个输入端经熔断器FU后形成整流滤波电路的一个输入端，该二极管整流器U的另一个输入端经电阻R1后形成整流滤波电路的另一个输入端，所述整流滤波电路的两个输入端均与电源相连接；所述二极管整流器U的正极输出端和负极输出端共同形成整流滤波电路的输出端并与电压缓冲电路相连接。

所述电压缓冲电路由三极管VT4，检测芯片U1，P极经电阻R4后与二极管整流器U的负极输出端相连接、N极顺次经电阻R6和电阻R3以及极性电容C3后与检测芯片U1的SOU管脚相连接的二极管D1，P极经极性电容C2后与检测芯片U1的VC管脚相连接、N极与三极管VT4的基极相连接的二极管D2，正极与检测芯片U1的CS2管脚相连接、负极经电阻R5后与检测芯片U1的CS1管脚相连接的极性电容C4，一端与检测芯片U1的GND管脚相连接、另一端接地的电阻R2，N极与二极管D1的N极相连接、P极与检测芯片U1的DA管脚相连接的二极管D3，一端与二极管D3的N极相连接、另一端作为电压缓冲电路的其中一个输出点的电阻R10，以及负极经电阻R11后作为电压缓冲电路的另一个输出点、正极与检测芯片U1的SW管脚相连接的极性电容C5组成；所述三极管VT4的集电极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其发射极与极性电容C4的负极相连接；所述检测芯片U1的LN管脚与二极管D2的P极相连接、其DR管脚与二极管D3的P极相连接。

所述自举稳压电路由稳压芯片U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，场效应管MOS，P极与稳压芯片U2的IN管脚相连接、N极与三极管VT1的集电极相连接的二极管D4，P极经可调电阻R7后与三极管VT1的基极相连接、N极与三极管VT2的基极相连接的二极管D5，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与场效应管MOS的源极相连接的极性电容C6，正极与场效应管MOS的源极相连接、负极经电阻R8后和稳压芯片U2的OUT管脚共同形成自举稳压电路的输出端的极性电容C7，P极与三极管VT1的发射极相连接、N极与极性电容C7的负极相连接的二极管D6，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端接地的电阻R9，以及正极与稳压芯片U2的SW管脚相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C8组成；所述三极管VT2的集电极接地；所述场效应管MOS的栅极经电阻R11后与极性电容C5的负极相连接、其漏极与三极管VT1的基极相连接；所述三极管VT3的发射极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极接地；所述稳压芯片U2的IN管脚经电阻R10后与二极管D3的N极相连接。

为确保本发明的实际使用效果，所述检测芯片U1优先采用AX2002集成芯片来实现，而稳压芯片U2则优先采用T4115集成芯片来实现，同时驱动芯片U3优先采用KZW6388集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果。

(1)本发明的可调式恒流驱动电路能根据开关电路输出的不同的电流信号进行调节输出的驱动电流的强弱，从而有效的对LED灯的亮度进行调节，因此确保了节能控制系统能根据室内的亮度变化输出不同的驱动电流。

(2)本发明采用了亮度感应器，该感应器具有灵敏度高、可控性强等优点，还能将感采集到的亮度值转换成可用输出的亮度信号，从而确保了本智能LED灯的节能控制系统能根据室内的亮度变化输出不同的电流，因而能有效的降低LED灯的能源消耗。

(3)本发明的电压整流滤波保护电路能有效的对电源电压进行整流滤波，还能对电源电压进行检测、过压保护、过温保护，并能为本发明的节能控制系统的单片机提供稳定的12V直流电压，因此确保了单片机工作的确定性。

(4)本发明的整体结构简单，不仅制作和使用非常方便，且稳定性高。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的电压整流滤波保护电路的电路结构示意图。

图3为本发明的可调式恒流驱动电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明由单片机，电源，均与单片机相连接的开关电路、亮度感应器，与开关电路相连接的LED灯，串接在开关电路与LED灯之间的可调式恒流驱动电路，以及串接在电源和单片机之间的电压整流滤波保护电路组成。

其中，该电压整流滤波保护电路的结构如图2所示，其由与电源相连接的整流滤波电路，与整流滤波电路相连接的电压缓冲电路，以及与该电压缓冲电路相连接的自举稳压电路组成。

其中，所述整流滤波电路由二极管整流器U，电阻R1，熔断器FU，以及正极与二极管整流器U的负极输出端相连接、负极与二极管整流器U的正极输出端相连接的极性电容C1组成；所述二极管整流器U的其中一个输入端经熔断器FU后形成整流滤波电路的一个输入端，该二极管整流器U的另一个输入端经电阻R1后形成整流滤波电路的另一个输入端，所述整流滤波电路的两个输入端均与电源相连接；所述二极管整流器U的正极输出端和负极输出端共同形成整流滤波电路的输出端并与电压缓冲电路相连接。

为确保本发明的可靠运行，所述的单片机为LT3474单片机，该LT3474单片机的PWM管脚与开关电路相连接，REF管脚与亮度传感器。所述的电源为220V交流电，该220v交流电通过电压整流滤波保护电路进行整流滤波后输出12V直流电压，该12V直流电压为单片机供电。

如图2所示，该电压缓冲电路由三极管VT4，检测芯片U1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R10，电阻R11，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C5，二极管D1，二极管D2，以及二极管D3组成。

连接时，二极管D1的P极经电阻R4后与二极管整流器U的负极输出端相连接、其N极顺次经电阻R6和电阻R3后与极性电容C3的负极相连接，所述极性电容C3的正极则与检测芯片U1的SOU管脚相连接。二极管D2的N极与三极管VT4的基极相连接、其P极与极性电容C2的负极相连接，所述极性电容C2的正极则与检测芯片U1的VC管脚相连接。极性电容C4的正极与检测芯片U1的CS2管脚相连接、负极经电阻R5后与检测芯片U1的CS1管脚相连接。电阻R2的一端与检测芯片U1的GND管脚相连接、另一端接地。

其中，二极管D3的N极与二极管D1的N极相连接、P极与检测芯片U1的DA管脚相连接。电阻R10的一端与二极管D3的N极相连接、另一端与自举稳压电路相连接。极性电容C5的负极经电阻R11后与自举稳压电路相连接、正极与检测芯片U1的SW管脚相连接。所述三极管VT4的集电极与二极管整流器U的负极输出端相连接、其发射极与极性电容C4的负极相连接；所述检测芯片U1的LN管脚与二极管D2的P极相连接、其DR管脚与二极管D3的P极相连接。为了更好的实施本发明，所述检测芯片U1为AX2002集成芯片，该芯片性能稳定、价格便宜。

同时，所述自举稳压电路由稳压芯片U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，场效应管MOS，可调电阻R7，电阻R8，电阻R9，二极管D4，二极管D5，二极管D6，极性电容C6，极性电容C7，以及极性电容C8组成。

连接时，二极管D4的P极与稳压芯片U2的IN管脚相连接、N极与三极管VT1的集电极相连接。二极管D5的P极经可调电阻R7后与三极管VT1的基极相连接、N极与三极管VT2的基极相连接。极性电容C6的正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与场效应管MOS的源极相连接。极性电容C7的正极与场效应管MOS的源极相连接、负极经电阻R8后与LT3474集成芯片的VC管脚相连接。二极管D6的P极与三极管VT1的发射极相连接、N极与极性电容C7的负极相连接。电阻R9的一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端接地。极性电容C8的正极与稳压芯片U2的SW管脚相连接、负极与三极管VT3的基极相连接。

所述三极管VT2的集电极接地；所述场效应管MOS的栅极经电阻R11后与极性电容C5的负极相连接、其漏极与三极管VT1的基极相连接；所述三极管VT3的发射极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极接地；所述稳压芯片U2的IN管脚经电阻R10后与二极管D3的N极相连接；所述稳压芯片U2的OUT管脚与LT3474集成芯片的VIN管脚相连接。为了更好的实施本发明，所述的稳压芯片U2优先采用具有过压和过热保护功能的T4115集成芯片来实现。

所述可调式恒流驱动电路的结构如图3所示，其由驱动芯片U3，三极管VT5，三极管VT6，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，可调电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12，极性电容C13，二极管D7，二极管D8，二极管D9，以及二极管D10组成。

连接时，极性电容C9的正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电阻R13后与驱动芯片U3的VIN管脚相连接。二极管D8的P极经电阻R12后与三极管VT5的基极相连接、其N极经电阻R15后与极性电容C12的正极相连接，所述极性电容C12的负极顺次经电阻R16和电阻R19后与三极管VT6的发射极相连接。二极管D7的P极和三极管VT5的发射极共同形成可调式恒流驱动电路的输入端并与开关电路相连接、N极经电阻R14后与驱动芯片U3的CE管脚相连接。

其中，可调电阻R18的一端与驱动芯片U3的LX管脚相连接、另一端与二极管D10的P极相连接。极性电容C11的正极与二极管D10的P极相连接、负极与三极管VT6的基极相连接。电阻R17的一端与三极管VT6的基极相连接、另一端与驱动芯片U3的FB管脚相连接。极性电容C10的正极与驱动芯片U3的GND管脚相连接、负极接地。二极管D9的P极经电阻R20后与极性电容C10的负极相连接、N极经电阻R21后和二极管D10的N极共同形成可调式恒流驱动电路的输出端并与LED灯相连接。极性电容C13的正极与三极管VT6的集电极相连接、负极与二极管D9的N极相连接。所述三极管VT5的集电极接地。

为了更好的实施本发明，所述的稳压芯片U2为T4115集成芯片，该芯片具有过压和过热保护等优点。而所述的驱动芯片U3则采用KZW6388集成芯片来实现。同时，本发明的亮度感应器采用了APDS-9002亮度感应器，该APDS-9002亮度感应器采集亮度信号的准确性强。所述的亮度感应器用于采集LED灯工作区域的亮度信号，该亮度感应器能将所采集的亮度信号转换为电流信号传输给单片机。而单片机则内存储有亮度参照值，该单片机将亮度感应器传输的电流信号转换为数据信号后与存储的亮度值进行比对后输出相应的控制信号给开关电路，而开关电路则根据单片机传输的不同的控制信号输出相应的电流对LED灯的亮度进行调节。

当亮度感应器所采集到的LED灯工作区域的亮度值高于单片机内存储的亮度值时，单片机输出低电流控制信号给开关电路，此时，开关电路则根据单片机传输的低电流控制信号输出相应的低电流，使LED灯的亮度与单片机内存储的亮度值一致。反之，当亮度感应器所采集到的LED灯工作区域的亮度值低于单片机内存储的亮度值时，单片机输出高电流控制信号给开关电路，此时，开关电路则根据单片机传输的高电流控制信号输出相应的高电流，使LED灯的亮度与单片机内存储的亮度值一致。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (6)

1.一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，主要由单片机，电源，亮度感应器，与单片机相连接的开关电路，与开关电路相连接的LED灯，以及串接在电源和单片机之间的电压整流滤波保护电路组成；其特征在于：在开关电路与LED灯之间还串接有可调式恒流驱动电路，所述可调式恒流驱动电路由驱动芯片U3，三极管VT5，三极管VT6，二极管D10，正极与三极管VT5的发射极相连接、负极经电阻R13后与驱动芯片U3的VIN管脚相连接的极性电容C9，P极经电阻R12后与三极管VT5的基极相连接、N极顺次经电阻R15和极性电容C12以及电阻R16和电阻R19后与三极管VT6的发射极相连接的二极管D8，P极和三极管VT5的发射极共同形成可调式恒流驱动电路的输入端并与开关电路相连接、N极经电阻R14后与驱动芯片U3的CE管脚相连接的二极管D7，一端与驱动芯片U3的LX管脚相连接、另一端与二极管D10的P极相连接的可调电阻R18，正极与二极管D10的P极相连接、负极与三极管VT6的基极相连接的极性电容C11，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端与驱动芯片U3的FB管脚相连接的电阻R17，正极与驱动芯片U3的GND管脚相连接、负极接地的极性电容C10，P极经电阻R20后与极性电容C10的负极相连接、N极经电阻R21后和二极管D10的N极共同形成可调式恒流驱动电路的输出端并与LED灯相连接的二极管D9，以及正极与三极管VT6的集电极相连接、负极与二极管D9的N极相连接的极性电容C13组成；所述三极管VT5的集电极接地。

2.根据权利要求1所述的一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述电压整流滤波保护电路则由与电源相连接的整流滤波电路，与整流滤波电路相连接的电压缓冲电路，以及与该电压缓冲电路相连接的自举稳压电路组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述整流滤波电路由二极管整流器U，电阻R1，熔断器FU，以及正极与二极管整流器U的负极输出端相连接、负极与二极管整流器U的正极输出端相连接的极性电容C1组成；所述二极管整流器U的其中一个输入端经熔断器FU后形成整流滤波电路的一个输入端，该二极管整流器U的另一个输入端经电阻R1后形成整流滤波电路的另一个输入端，所述整流滤波电路的两个输入端均与电源相连接；所述二极管整流器U的正极输出端和负极输出端共同形成整流滤波电路的输出端并与电压缓冲电路相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述电压缓冲电路由三极管VT4，检测芯片U1，P极经电阻R4后与二极管整流器U的负极输出端相连接、N极顺次经电阻R6和电阻R3以及极性电容C3后与检测芯片U1的SOU管脚相连接的二极管D1，P极经极性电容C2后与检测芯片U1的VC管脚相连接、N极与三极管VT4的基极相连接的二极管D2，正极与检测芯片U1的CS2管脚相连接、负极经电阻R5后与检测芯片U1的CS1管脚相连接的极性电容C4，一端与检测芯片U1的GND管脚相连接、另一端接地的电阻R2，N极与二极管D1的N极相连接、P极与检测芯片U1的DA管脚相连接的二极管D3，一端与二极管D3的N极相连接、另一端作为电压缓冲电路的其中一个输出点的电阻R10，以及负极经电阻R11后作为电压缓冲电路的另一个输出点、正极与检测芯片U1的SW管脚相连接的极性电容C5组成；所述三极管VT4的集电极与二极管整流器U的正极输出端相连接、其发射极与极性电容C4的负极相连接；所述检测芯片U1的LN管脚与二极管D2的P极相连接、其DR管脚与二极管D3的P极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述自举稳压电路由稳压芯片U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，场效应管MOS，P极与稳压芯片U2的IN管脚相连接、N极与三极管VT1的集电极相连接的二极管D4，P极经可调电阻R7后与三极管VT1的基极相连接、N极与三极管VT2的基极相连接的二极管D5，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与场效应管MOS的源极相连接的极性电容C6，正极与场效应管MOS的源极相连接、负极经电阻R8后和稳压芯片U2的OUT管脚共同形成自举稳压电路的输出端的极性电容C7，P极与三极管VT1的发射极相连接、N极与极性电容C7的负极相连接的二极管D6，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端接地的电阻R9，以及正极与稳压芯片U2的SW管脚相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C8组成；所述三极管VT2的集电极接地；所述场效应管MOS的栅极经电阻R11后与极性电容C5的负极相连接、其漏极与三极管VT1的基极相连接；所述三极管VT3的发射极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极接地；所述稳压芯片U2的IN管脚经电阻R10后与二极管D3的N极相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于可调式恒流驱动电路的LED灯智能控制系统，其特征在于，所述检测芯片U1为AX2002集成芯片；所述稳压芯片U2为T4115集成芯片；所述的驱动芯片U3为KZW6388集成芯片。