CN105848337A - 一种基于三线性驱动电路的led灯用光控节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，主要由单片机，红外线探测器，均与单片机相连接的第一亮度传感器、第二亮度传感器、电源、显示器、数据存储器和LED灯，以及串接在红外线探测器与单片机之间的信号处理放大电路组成；其特征在于，在单片机与LED灯之间还串接有三线性驱动电路。所述信号处理放大电路则由与红外线探测器相连接的信号转换电路，以及与信号转换电路相连接的信号滤波放大电路组成。本发明的LED灯用光控节能系统能输出稳定的驱动电流，并且能根据环境亮度的变化对LED灯的亮度进行自动调节，以及对LED灯的开启或关闭实现自动化控制，从而满足人们对LED灯在节能方面，以及智能控制方面的要求。

Description

一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统

技术领域

本发明涉及电子设备的技术领域，具体是指一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统。

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，以及能对LED灯的使用进行智能化控制。

然而，目前人们所使用的LED灯，由于控制系统稳定性差，且输出的驱动电流不稳定，无法根据环境亮度的变化对LED灯的亮度进行调节，以及对LED灯的开启或关闭无法实现自动化控制，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中的LED灯的控制系统，且输出的驱动电流不稳定，以及对LED灯的开启或关闭无法实现自动化控制的缺陷，本发明提供一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，主要由单片机，红外线探测器，均与单片机相连接的第一亮度传感器、第二亮度传感器、电源、显示器、数据存储器和LED灯，以及串接在红外线探测器与单片机之间的信号处理放大电路组成；同时，在单片机与LED灯之间还串接有三线性驱动电路。

所述三线性驱动电路由驱动芯片U2，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，P极经电阻R13后与三极管VT2的集电极相连接、N极经电阻R14后与驱动芯片U2的IN管脚相连接的二极管D5，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C5，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R15，正极经电阻R18后与三极管VT2的发射极相连接、负极与驱动芯片U2的OUT管脚相连接的极性电容C7，P极经电阻R21后与极性电容C7的正极相连接、N极经可调电阻R20后与驱动芯片U2的OUT管脚相连接的二极管D7，负极与二极管D7的N极相连接、正极与三极管VT4的发射极相连接的极性电容C9，N极顺次经极性电容C8和电阻R22后与三极管VT4的基极相连接、P极经电阻R19后与驱动芯片U2的OUT管脚相连接的二极管D6，以及负极经电阻R17后与二极管D6的P极相连接、正极经电阻R16后与驱动芯片U2的IN管脚相连接的极性电容C6组成；所述驱动芯片U2的IN管脚与三极管VT3的基极相连接，该驱动芯片U2的GND管脚接地；所述二极管D5的N极和三极管VT2的集电极共同形成三线性驱动电路的输入端并与单片机相连接；所述三极管VT4的集电极接地，该三极管VT4的发射极和极性电容C8的负极共同形成三线性驱动电路的输出端并与LED灯相连接。

所述信号处理放大电路则由与红外线探测器相连接的信号转换电路，以及与信号转换电路相连接的信号滤波放大电路组成；所述信号滤波放大电路的输出端与单片机。

所述信号转换电路由转换芯片U1，负极顺次经电阻R1和电阻R3后与转换芯片U1的OUT管脚相连接、正极经电阻R4后与转换芯片U1的GATE管脚相连接的极性电容C1，负极与转换芯片U1的IN管脚相连接、正极作为信号转换电路的输入端并与红外线探测器相连接的极性电容C2，P极经电阻R2后与转换芯片U1的IN管脚相连接、N极与转换芯片U1的OUT管脚相连接的二极管D1，以及P极经电阻R5后与转换芯片U1的GATE管脚相连接、N极经电阻R6后和转换芯片U1的OUT管脚共同形成信号转换电路的输出端并与信号滤波放大电路相连接的二极管D2组成；所述转换芯片U1的ROYP管脚与二极管D1的P极相连接、其GND管脚则接地。

所述信号滤波放大电路由三极管VT1，放大器P1，P极经可调电阻R11后与放大器P1的正电极相连接、N极经电阻R12后与放大器P1的输出端相连接的二极管D4，负极与转换芯片U1的OUT管脚相连接、正极经电阻R9后与放大器P1的正极输入端相连接的极性电容C4，负极顺次经电阻R8和电阻R7后与三极管VT1的基极相连接、正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接的极性电容C3，以及N极与放大器P1的负极输入端相连接、P极与三极管VT1的发射极相连接的二极管D3组成；所述三极管VT1的基极经电阻R6后与二极管D2的N极相连接，该三极管VT1的集电极则接地；所述放大器P1的负电极接地、其输出端则作为信号滤波放大电路的输出端并与单片机相连接。

为确保本发明的实际使用效果，所述红外线探测器优先采用TY360型红外线探测器来实现；而显示器则优先采用了具有触摸输入功能的液晶显示屏来实现；同时转换芯片U1则优先采用PT4107集成芯片来实现；以及驱动芯片U2则优先采用PAM2861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)本发明的三线性驱动电路具有过流过压保护、短路保护，还能输出稳定可调的驱动电流，从而确保了LED灯亮度的稳定性和可调性。

(2)本发明的信号处理放大电路能将红外线探测器输出的探测信号转换为数据信号，并通过设置在信号处理放大电路中的信号滤波放大电路将转换后生成的数据信号中的干扰信号进行消除或抑制，同时将处理后的数据信号放大后输出，确保了单片机接收的数据信号的准确性。

(3)本发明采用了红外线探测器，该红外线探测器具有性能稳定、灵敏度高，价格便宜等优点。

(4)本发明采用了第一亮度传感器和第二亮度传感器来实现本发明的LED灯用光控节能系统的亮度采集，该第一亮度传感器所采集的亮度信号能准确的控制LED灯的开启；而第二亮度传感器则能对LED灯工作时的范围的亮度信号进行采集，并将所采集的亮度信号传输给单片机，从而实现对LED灯在不同环境亮度下的亮度的自动调节。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的信号处理放大电路的电路结构示意图。

图3为本发明的三线性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。

如图1所示，本发明主要由单片机，红外线探测器，均与单片机相连接的第一亮度传感器、第二亮度传感器、显示器、电源、数据存储器和LED灯，串接在单片机与LED灯之间的三线性驱动电路，以及串接在红外线探测器与单片机之间的信号处理放大电路组成。其中，所述信号处理放大电路如图2所示，其由与红外线探测器相连接的信号转换电路，以及与信号转换电路相连接的信号滤波放大电路组成。

为确保本发明的可靠运行，所述的单片机优先采用QX9916J集成芯片，该QX9916J集成芯片的BST管脚与数据存储器相连接，NC管脚与显示器相连接，PWM管脚与第一亮度传感器相连接，SET管脚与第二亮度传感器相连接，VCC管脚与电源相连接。所述的电源为12V直流电压，该12V直流电压为单片机供电。

如图2所示，所述信号转换电路由转换芯片U1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，极性电容C1，极性电容C2，二极管D1，以及二极管D2组成。

连接时，极性电容C1的负极顺次经电阻R1和电阻R3后与转换芯片U1的OUT管脚相连接、正极经电阻R4后与转换芯片U1的GATE管脚相连接。极性电容C2的负极与转换芯片U1的IN管脚相连接、正极作为信号转换电路的输入端并与红外线探测器相连接。二极管D1的P极经电阻R2后与转换芯片U1的IN管脚相连接、N极与转换芯片U1的OUT管脚相连接。二极管D2的P极经电阻R5后与转换芯片U1的GATE管脚相连接、N极经电阻R6后和转换芯片U1的OUT管脚共同形成信号转换电路的输出端并与信号滤波放大电路相连接。所述转换芯片U1的ROYP管脚与二极管D1的P极相连接、其GND管脚则接地。

进一步，所述信号滤波放大电路由三极管VT1，放大器P1，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，可调电阻R11，电阻R12，极性电容C3，极性电容C4，二极管D3，以及二极管D4组成。

连接时，二极管D4的P极经可调电阻R11后与放大器P1的正电极相连接、N极经电阻R12后与放大器P1的输出端相连接。极性电容C4的负极与转换芯片U1的OUT管脚相连接、正极经电阻R9后与放大器P1的正极输入端相连接。极性电容C3的负极顺次经电阻R8和电阻R7后与三极管VT1的基极相连接、正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接。二极管D3的N极与放大器P1的负极输入端相连接、P极与三极管VT1的发射极相连接。

所述三极管VT1的基极经电阻R6后与二极管D2的N极相连接，该三极管VT1的集电极则接地；所述放大器P1的负电极接地、其输出端则作为信号滤波放大电路的输出端并与QX9916J集成芯片的RT管脚相连接。

本发明在运行时，信号处理放大电路能将红外线探测器输出的探测信号转换为数据信号，并通过设置在信号处理放大电路中的信号滤波放大电路将转换后生成的数据信号中的干扰信号进行消除或抑制，同时将处理后的数据信号放大后输出，因而，确保了单片机接收的数据信号的准确性。为了更好的实施本发明，所述转换芯片U1则优先采用PT4107集成芯片来实现。

所述三线性驱动电路如图3所示，其由驱动芯片U2，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，可调电阻R20，电阻R21，电阻R22，极性电容C5，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，极性电容C9，二极管D5，二极管D6，以及二极管D7组成。

连接时，二极管D5的P极经电阻R13后与三极管VT2的集电极相连接、N极经电阻R14后与驱动芯片U2的IN管脚相连接。极性电容C5的正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与三极管VT3的集电极相连接。电阻R15的一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接。极性电容C7的正极经电阻R18后与三极管VT2的发射极相连接、负极与驱动芯片U2的OUT管脚相连接。

所述二极管D7的P极经电阻R21后与极性电容C7的正极相连接、N极经可调电阻R20后与驱动芯片U2的OUT管脚相连接。极性电容C9的负极与二极管D7的N极相连接、正极与三极管VT4的发射极相连接。所述二极管D6的P极经电阻R19后与驱动芯片U2的OUT管脚相连接、其N极与极性电容C8的正极相连接，所述极性电容C8的负极经电阻R22后与三极管VT4的基极相连接。极性电容C6的负极经电阻R17后与二极管D6的P极相连接、正极经电阻R16后与驱动芯片U2的IN管脚相连接。

所述驱动芯片U2的IN管脚与三极管VT3的基极相连接，该驱动芯片U2的GND管脚接地；所述二极管D5的N极与QX9916J集成芯片的OUT1管脚相连接；所述三极管VT2的集电极与QX9916J集成芯片的OUT2管脚与相连接；所述三极管VT4的集电极接地，该三极管VT4的发射极和极性电容C8的负极共同形成三线性驱动电路的输出端并与LED灯相连接。本发明在运行时，三线性驱动电路具有过流过压保护、短路保护，还能输出稳定可调的驱动电流。为更好的实施本发明，所述驱动芯片U2则优先采用PAM2861集成芯片来实现。

运行时，所述红外线探测器优先采用TY360型红外线探测器来实现，该红外线探测器用于对LED灯的使用范围内进入的人进行探测，并将所探测到的信息经信号处理放大电路将该信号转换为数据信号并进行滤波放大后传输给单片机。当红外线探测器所传输的信息为有人进入的时候，所述的单片机则输出信号给第一亮度传感器。本发明的第一亮度传感器采用了APDS-9002亮度感应器，所述第一亮度传感器则对LED灯的使用范围内的亮度信息进行采集，并将所采集的亮度信号传输给单片机，而单片机则将该亮度信号通过处理后转换为亮度数据信号并与数据存储器内的预存的LED灯开启的亮度值进行比对，如果该实际亮度数据信号小于数据存储器内的预存LED灯开启的亮度值时，所述的单片机输出控制电流给三线性驱动电路，所述的三线性驱动电路根据单片机输出的控制电流输出相应的驱动电流给LED灯，此时LE灯被点亮。反之，该实际亮度数据信号大于数据存储器内的预存LED灯开启的亮度值时，所述的单片机则不会输出控制电流给三线性驱动电路，此时LED灯不被点亮。

同时，本发明的第二亮度传感器也是采用的APDS-9002亮度感应器，该第二亮度传感器用于对LED灯被点亮后的工作范围的亮度进行采集，并将所采集的亮度信号传输给单片机，而单片机则根据所接收的亮度信号来控制LED灯的亮度，使该LED灯的亮度保持与数据存储器内预存的LED灯的工作时的亮度值一致。当第二亮度传感器采集到LED灯被点亮后的工作范围的亮度变暗时，单片机则相应增加输出的控制电流；反之，当第二亮度传感器采集到LED灯被点亮后的工作范围的亮度变亮时，单片机则相应降低输出的控制电流，从而使LED灯的工作亮度与数据存储器内预存的LED灯的工作亮度值保持一致。

其中，本发明的显示器则优先采用了具有触摸输入功能的液晶显示屏来实现。所述的显示器用于对数据存储器内的预存的亮度值进行调节，人们可根据个人的需求来通过具有触摸输入功能的液晶显示屏的功能键来对数据存储器内预存的LED灯的开启亮度值和工作时的亮度值进行调节。

本发明的第一亮度传感器在LED灯被点亮后将不会对亮度进行采集，而当所述的红外线探测器探测到人离开时，并将该信号传输给单片机，所述的单片机则停止给LED灯输出控制电流，此时，该LED灯关闭。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，主要由单片机，红外线探测器，均与单片机相连接的第一亮度传感器、第二亮度传感器、电源、显示器、数据存储器和LED灯，以及串接在红外线探测器与单片机之间的信号处理放大电路组成；其特征在于，在单片机与LED灯之间还串接有三线性驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述三线性驱动电路由驱动芯片U2，三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，P极经电阻R13后与三极管VT2的集电极相连接、N极经电阻R14后与驱动芯片U2的IN管脚相连接的二极管D5，正极与三极管VT2的集电极相连接、负极与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C5，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R15，正极经电阻R18后与三极管VT2的发射极相连接、负极与驱动芯片U2的OUT管脚相连接的极性电容C7，P极经电阻R21后与极性电容C7的正极相连接、N极经可调电阻R20后与驱动芯片U2的OUT管脚相连接的二极管D7，负极与二极管D7的N极相连接、正极与三极管VT4的发射极相连接的极性电容C9，N极顺次经极性电容C8和电阻R22后与三极管VT4的基极相连接、P极经电阻R19后与驱动芯片U2的OUT管脚相连接的二极管D6，以及负极经电阻R17后与二极管D6的P极相连接、正极经电阻R16后与驱动芯片U2的IN管脚相连接的极性电容C6组成；所述驱动芯片U2的IN管脚与三极管VT3的基极相连接，该驱动芯片U2的GND管脚接地；所述二极管D5的N极和三极管VT2的集电极共同形成三线性驱动电路的输入端并与单片机相连接；所述三极管VT4的集电极接地，该三极管VT4的发射极和极性电容C8的负极共同形成三线性驱动电路的输出端并与LED灯相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述信号处理放大电路则由与红外线探测器相连接的信号转换电路，以及与信号转换电路相连接的信号滤波放大电路组成；所述信号滤波放大电路的输出端与单片机。

4.根据权利要求3所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述信号转换电路由转换芯片U1，负极顺次经电阻R1和电阻R3后与转换芯片U1的OUT管脚相连接、正极经电阻R4后与转换芯片U1的GATE管脚相连接的极性电容C1，负极与转换芯片U1的IN管脚相连接、正极作为信号转换电路的输入端并与红外线探测器相连接的极性电容C2，P极经电阻R2后与转换芯片U1的IN管脚相连接、N极与转换芯片U1的OUT管脚相连接的二极管D1，以及P极经电阻R5后与转换芯片U1的GATE管脚相连接、N极经电阻R6后和转换芯片U1的OUT管脚共同形成信号转换电路的输出端并与信号滤波放大电路相连接的二极管D2组成；所述转换芯片U1的ROYP管脚与二极管D1的P极相连接、其GND管脚则接地。

5.根据权利要求4所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述信号滤波放大电路由三极管VT1，放大器P1，P极经可调电阻R11后与放大器P1的正电极相连接、N极经电阻R12后与放大器P1的输出端相连接的二极管D4，负极与转换芯片U1的OUT管脚相连接、正极经电阻R9后与放大器P1的正极输入端相连接的极性电容C4，负极顺次经电阻R8和电阻R7后与三极管VT1的基极相连接、正极经电阻R10后与二极管D4的P极相连接的极性电容C3，以及N极与放大器P1的负极输入端相连接、P极与三极管VT1的发射极相连接的二极管D3组成；所述三极管VT1的基极经电阻R6后与二极管D2的N极相连接，该三极管VT1的集电极则接地；所述放大器P1的负电极接地、其输出端则作为信号滤波放大电路的输出端并与单片机相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述的红外线探测器为TY360型红外线探测器。

7.根据权利要求6所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述显示器采用了具有触摸输入功能的液晶显示屏。

8.根据权利要求7所述的一种基于三线性驱动电路的LED灯用光控节能系统，其特征在于，所述转换芯片U1为PT4107集成芯片；所述驱动芯片U2为PAM2861集成芯片。