CN106163008B

CN106163008B - 一种用于led自动调光的智能光感应和调光电路

Info

Publication number: CN106163008B
Application number: CN201610662721.8A
Authority: CN
Inventors: 陈瑶
Original assignee: Suzhou Jiashiji Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Jiashiji Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: CN106163008A

Abstract

本发明公开了一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，包括：光感应和放大电路，将环境光和LED光转换为检测电压；电压比较电路，将该检测电压与一参考电压进行比较并转为一与该参考电压成比例的输出电压；电压电流转换电路，将该电压比较电路输出的输出电压转换为一灌电流；PWM电路，将该电压电流转换电路输出的灌电流转换为脉冲宽度随该灌电流变化的脉宽调制信号；LED驱动电路及光源，在该PWM电路的输出信号控制下产生点亮LED所需的电流并点亮LED，本发明能够根据环境光线自动的调节LED光源的亮度，并能够配合各种LED驱动电路，实现10％到95％的大范围调光。

Description

一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路

技术领域

本发明涉及一种智能光感应和调光电路，特别是涉及一种用于LED自动调光的CMOS智能光感应和调光电路。

背景技术

LED是继白炽灯、荧光灯和HID灯后的一代新型电光源，LED发光效率高，易于调光控制，调光控制范围较白炽灯、荧光灯和HID等都要宽，使用灵活方便，重要的是调光可以使照明环境更适于人的照明需求，节能效果明显。而智能调光利用现有的网络技术和通信技术，可以方便地实现调光控制。例如:利用当今人们广泛使用的Wi-Fi、蓝牙和ZigBee技术，可以方便地实现LED无线调光控制，利用蓝牙技术人们可以通过自己的手机实现对LED灯具的调光控制，而Wi-Fi也是得到广泛应用的无线通信技术，在笔记本电脑、手机等通用设备上都有Wi-Fi通信控制功能，利用Wi-Fi、蓝牙和ZigBee可以方便的组网，实现对LED照明的智能调光控制。如果要求调光控制范围更宽，也可以采用如KNX、CAN和LONWORKS等相关现场总线技术，来实现对LED照明的智能调光控制。

然而现有的利用网络技术和通讯技术的智能调光系统需要安装额外的硬件和软件去控制LED光源，这需要增加较昂贵的成本。而且这样的系统需要用户调节复杂的系统参数，并不利于智能调光的大批量的商业化和工业化。所以更需要一种低成本且便于使用的智能调光电路。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其集成模拟处理电路和光感应电路，能够根据环境光线自动的调节LED光源的亮度，并能够配合各种LED驱动电路，实现10％到95％的大范围调光。

为达上述及其它目的，本发明提出一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，包括：

光感应和放大电路，用于将环境光和LED光转换为检测电压；

电压比较电路，用于将该检测电压与一参考电压进行比较并转为一与该参考电压成比例的输出电压；

电压电流转换电路，用于将该电压比较电路输出的输出电压转换为一灌电流；

PWM电路，用于将该电压电流转换电路输出的灌电流转换为脉冲宽度随该灌电流变化的脉宽调制信号；

LED驱动电路及光源，用于在该PWM电路的输出信号控制下产生点亮LED所需的电流并点亮LED。

进一步地，该光感应和放大电路包括光电二极管、第一运算放大器、第二运算放大器、电流电压转换器以及分压网络，该光电二极管探测到环境光线产生光电流，该光电流通过该电流电压转换器和第一运算放大器、第二运算放大器转换成该检测电压，该分压网络用于给该第一运算放大器及第二运算放大器提供直流偏置电压。

进一步地，该光电二极管阳极连接电源，阴极连接电流电压转换器，该电流转换器连接至该第一运算放大器的反相输入端，该第一运算放大器的输出端经一第二电阻连接至该第二运算放大器的反相输入端，第三电阻连接在该第一运算放大器的反相输入端和输出端之间用作增益调节，第一电阻连接在该第二运算放大器的反相输入端和输出端之间用作增益调节，该第二运算放大器的输出端输出该检测电压，该第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端连接该分压网络。

进一步地，该电流电压转换器包括第一至第四NMOS管(M_0A-M_3A)，该光电二极管阴极连接该第一NMOS管(M_0A)的栅极、漏极和该第四NMOS管(M_3A)的栅极，该第一NMOS管(M_0A)的源极连接该第二NMOS管(M_1A)的栅极、漏极和该第三NMOS管(M_2A)的栅极，该第四NMOS管(M_3A)的源极连接该第三NMOS管(M_2A)的漏极，该第二NMOS管(M_1A)、第三NMOS管(M_2A)源极接地，该第四NMOS管(M_3A)的漏极连接至该第一运算放大器的反相输入端。

进一步地，该分压网络包括第四PMOS管(M_4A)、第五PMOS管(M_5A)、第六NMOS管(M_6A)、第七NMOS管(M_7A)、第八NMOS管(M_8A)，该第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端连接至该第四PMOS管(M_4A)的栅极、漏极以及该第五PMOS管(M_5A)的源极，该第四PMOS管(M_4A)的源极接电源，该第五PMOS管(M_5A)的栅极、漏极连接该第六NMOS管(M_6A)的栅极、漏极，该第六NMOS管(M_6A)的源极连接该第七NMOS管(M_7A)的栅极、漏极，该第七NMOS管(M_7A)的源极连接该第八NMOS管(M_8A)的栅极、漏极，该第四PMOS管、第五PMOS管和该第六NMOS管(M_6A)、第七NMOS管(M_7A)、第八NMOS管(M_8A)依次级联给该第一运算放大器、第二运算放大器提供直流偏置电压。

进一步地，该电压比较电路包括比较器、反相器(INV₁-INV₄)、与非门、第一至第三电容(C₁-C₃)、第一至第三PMOS管(M₀-M₂)、第六PMOS管(M₆)、第七PMOS管(M₇)以及NMOS管(M₃-M₅)、NMOS管(M₈-M₉)该检测电压连接至该比较器的同相输入端，该参考电压连接至该比较器的反相输入端，该比较器的输出端连接至该第二PMOS管(M₁)NMOS管(M₄)的栅极，时钟信号CLK连接至该与非门的一输入端和反相器(INV₁)的输入端，反相器(INV₁)的输出端连接第一电容(C₁)的一端和反相器(INV₂)的输入端，反相器(INV₂)的输出端连接该第二电容(C₂)的一端和反相器(INV₃)的输入端，反相器(INV₃)的输出端连接至该与非门的另一输入端，该与非门的输出端连接至反相器(INV₄)的输入端和该第三PMOS管(M₂)的栅极，反相器(INV₄)的输出端连接至NMOS管(M₃)的栅极，第一至第三PMOS管(M₀-M₂)以及NMOS管(M₃-M₅)依次级联，该第一PMOS管(M₀)、该第六PMOS管(M₆)源极接电源，NMOS管(M₅)、NMOS管(M₉)的源极接地，第六PMOS管(M₆)、第七PMOS管(M₇)与NMOS管(M₈-M₉)依次级联用于给该第一PMOS管(M₀)和NMOS管(M₅)产生偏置电压，该第六PMOS管(M₆)的栅极、漏极连接该第七PMOS管(M₇)的源极和该第一PMOS管(M₀)的栅极，第七PMOS管(M₇)的栅极、漏极连接NMOS管(M₈)的栅极、漏极，NMOS管(M₈)的源极连接NMOS管(M₉)的栅极、漏极和NMOS管(M₅)的栅极，该第三PMOS管(M₂)的漏极和NMOS管(M₃)的漏极连接至该第三电容(C₃)的一端，该第一至第三电容(C₁-C₃)的另一端接地。

进一步地，该电压电流转换电路包括运算放大器(OP_1c-OP_2C)、电阻(R_0c-R_1C)、PMOS管(M_9C、M_11C、M_13C、M_0C、M_2C、M_4C、M_6C、M_8C)、NMOS管(M_10C、M_12C、M_14C、M_1C、M_3C、M_5C、M_7C)，该电压比较电路的输出连接至运算放大器(OP_1C)的同相输入端，运算放大器(OP_1C)的反相输入端连接其输出端，运算放大器(OP_1C)的输出端通过电阻(R_0C)连接至运算放大器(OP_2C)的反相输入端，运算放大器(OP_2C)的同相输入端接偏置电压，电阻(R_1C)跨接在运算放大器(OP_2C)的反相输入端和输出端之间用作增益调节，运算放大器(OP_2C)的输出端连接至PMOS管(M_0C)的栅极，PMOS管(M_0C、M_2C、M_4C、M_6C、M_8C)的源极接电源，NMOS管(M_1C、M_3C、M_5C、M_7C)源极接地，PMOS管M_0C的漏极连接NMOS管M_1C的栅极、漏极和NMOS管M_3C的栅极，PMOS管(M_2C)的漏极连接NMOS管(M_5C)的栅极、漏极和NMOS管(M_7C)的栅极、NMOS管(M_3C)的漏极，PMOS管(M_4C)的漏极连接PMOS管(M_6C)的栅极、漏极和PMOS管(M_8C)的栅极、NMOS管(M_7C)的漏极，PMOS管(M_2C)的栅极连接PMOS管(M_9C)的栅极、漏极、NMOS管(M_10C)的栅极、漏极以及PMOS管(M_11C)的栅极，PMOS管(M_9C、M_11C、M_13C)的源极接电源，NMOS管(M_10C、M_12C、M_14C)的源极接地，PMOS管(M_11C)的漏极连接NMOS管(M_12C)的栅极、漏极和NMOS管(M_14C)的栅极，PMOS管(M_13C)的栅极、漏极连接NMOS管(M_14C)的漏极和PMOS管(M_4C)的栅极，PMOS管(M_8C)的漏极输出该灌电流信号。

进一步地，该PWM电路包括PMOS管(M_0D、M_1D、M_2D、M_5D、M_6D、M_9D、M_10D)、NMOS管(M_3D、M_4D、M_7D、M_8D、M_11D)、反相器(INV_1D-INV_6D)、或门(OR_1D)以及及镜像恒流源，PMOS管(M_0D、M_1D、M_2D、M_5D、M_6D、M_9D)的源极接电源，NMOS管(M_3D、M_4D、M_7D、M_8D、M_11D)的源极接地，PMOS管(M_0D)的栅极、漏极连接PMOS管(M_1D)、PMOS管(M_5D)的栅极和镜像恒流源，该镜像恒流源由电流镜像产生，PMOS管M_2D、M_6D、M_9D的栅极连接至PMOS管(M_9D)的漏极和PMOS管(M_10D)的源极，PMOS管(M_1D)的漏极与NMOS管(M_3D)的漏极、NMOS管(M_4D)的栅极、反相器(INV_4D)的输入端以及电容(C_0D)的一端相连组成节点(V₀)，NMOS管(M_3D)的栅极连接时钟信号CLK和反相器(INV_1D)的输入端，PMOS管(M_2D)的漏极连接NMOS管(M_4D)的漏极和电容(C_0D)的另一端，PMOS管(M_5D)的漏极与NMOS管(M_7D)的漏极、NMOS管(M_8D)的栅极、反相器(INV_2D)的输入端以及电容(C_1D)的一端相连组成节点(V₁)，NMOS管(M_7D)的栅极连接反相器(INV_1D)的输出端，PMOS管(M_6D)的漏极连接NMOS管(M_8D)的漏极和电容(C_1D)的另一端，PMOS管(M_9D)的漏极连接PMOS管(M_10D)的源极，PMOS管(M_10D)的栅极、漏极连接NMOS管(M_11D)的栅极和漏极，反相器(INV_2D)的输出端连接反相器(INV_3D)的输入端，反相器(INV_4D)的输出端连接反相器(INV_5D)的输入端，反相器(INV_5D)输出端连接反相器(INV_6D)的输入端，反相器(INV_6D)、反相器(INV_3D)的输出端连接至或门(OR_1D)的两个输入端，该或门(OR_1D)的输出端为该脉宽调制信号。

进一步地，该LED驱动电路及光源包括开关管(M_1E)、续流二极管(D_0E)、电感(L_1E)、电容(C_1E)以及LED光源，该脉宽调制信号连接至该开关管(M_1E)的控制端，该开关管(M_1E)的漏端接电源，该开关管(M_1E)的源端接该续流二极管(D_0E)阴极、该电感(L_1E)的一端，该续流二极管(D_0E)阳极接地，该电感(L_1E)的另一端接该电容(C_1E)的一端和该LED光源，该电容(C_1E)的另一端接地。

进一步地，该LED光源为单个或者多个LED串联或者并联。

与现有技术相比，本发明一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路通过光感应和放大电路将环境光和LED光转换为检测电压Vsen，利用电压比较电路将检测电压Vsen与参考电压Vref进行比较并转为一与参考电压Vref成比例的输出电压Vcomp，再利用电压电流转换电路将电压比较电路输出的输出电压Vcomp转换为灌电流Ivic，由PWM电路将电压电流转换电路输出的电流Ivic转换为脉冲宽度随Ivic变化的脉宽调制信号Vpwm，并使LED驱动电路及光源在PWM电路的输出信号Vpwm控制下产生点亮LED所需的电流并点亮LED，本发明能够根据环境光线自动的调节LED光源的亮度，并能够配合各种LED驱动电路，实现10％到95％的大范围调光。

附图说明

图1为本发明一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路的系统结构图；

图2为本发明较佳实施例中光感应和放大电路的电路示意图；

图3为本发明较佳实施例中电压比较电路的电路示意图；

图4为本发明较佳实施例中电压电流转换电路的电路示意图；

图5为本发明较佳实施例中PWM电路的电路示意图；

图6为本发明较佳实施例中LED驱动及光源电路的电路示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路的系统结构图。如图1所示，本发明一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，包括：光感应和放大电路10、电压比较电路20、电压电流转换电路30、PWM电路40、LED驱动电路及光源50

其中，光感应和放大电路10，用于将环境光和LED光转换为检测电压Vsen；电压比较电路20，用于将检测电压Vsen与参考电压Vref进行比较并转为一与参考电压Vref成比例的输出电压Vcomp；电压电流转换电路30，用于将电压比较电路20输出的输出电压Vcomp转换为灌电流Ivic；PWM电路40，用于将电压电流转换电路输出的电流Ivic转换为脉冲宽度随Ivic变化的脉宽调制信号Vpwm；LED驱动电路及光源50，用于在PWM电路40的输出信号Vpwm控制下产生点亮LED所需的电流并点亮LED。

具体地说，光感应和放大电路10接收环境光和LED光的光照，产生的电流经电路转换为检测电压Vsen并连接至电压比较电路20，电压比较电路20将检测电压Vsen与参考电压Vref进行比较，该参考电压Vref可以根据用户对最低光线的需要而设定，所产生的与参考电压Vref成比例的输出电压Vcomp连接至电压电流转换电路30，电压电流转换电路30将比较电路30产生的输出电压Vcomp转换为电流Ivic并连接至PWM电路40的镜像电流输入端(未示出)，PWM电路40在电压电流转换电路30产生的输出电流Ivic控制下产生一脉冲宽度与电流Ivic成比例的脉宽调制信号Vpwm并连接至LED驱动电路及光源50，LED驱动电路及光源50在Vpwm控制下产生点亮所需的电流并点亮LED提供用户设定亮度的照明。

如图1所示，首先光感应和放大电路10将光电流转换成电压信号，然后该电压通过电压比较电路与一个设定好的参考电压比较，这个参考电压可以根据用户对最低光线的需要设定。这个电压比较电路相当于一个充电或者放电泵来自动调节LED光源的亮度。电压比较电路的输出信号进入到电压电流转换电路，电压信号被转换成电流信号。这个电流信号输入到PWM电路产生需要的PWM调光信号，该PWM信号通过LED驱动电路来调节LED光源的电流，因此实现LED光源的亮度可以根据环境的亮度自动调节。

图2为本发明较佳实施例中光感应和放大电路的电路示意图。在本发明较佳实施例中，光感应和放大电路10包括光电二极管D_0A、运算放大器OP_1A、OP_2A、电流电压转换器201、分压网络202，其中，光电二极管D_0A探测到环境光线产生光电流Is，环境光线包括自然光和LED光源的光线，然后该光电流Is通过由NMOS管M_0A－3A组成的电流电压转换器201和运算放大器OP_1A、OP_2A转换成电压信号Vsen，PMOS管M_4A、M_5A和NMOS管M_6A、M_7A、M_8A级联组成分压网络202给运算放大器OP_1A、OP_2A提供直流偏置电压。

具体地说，光电二极管D_0A阳极连接电源VDD，其阴极连接NMOS管M_0A的栅极、漏极和NMOS管M_3A的栅极，NMOS管M_0A的源极连接NMOS管M_1A的栅极、漏极和NMOS管M_2A的栅极，NMOS管M_3A的源极连接NMOS管M_2A的漏极，NMOS管M_1A、NMOS管M_2A、NMOS管M_8A的源极接地，NMOS管M_3A的漏极连接至运算放大器OP_1A的反相输入端，运算放大器OP_1A的输出端经电阻R_2A连接至运算放大器OP_2A的反相输入端，电阻R_3A连接在运算放大器OP_1A的反相输入端和输出端之间用作增益调节，电阻R_1A连接在运算放大器OP_2A的反相输入端和输出端之间用作增益调节，运算放大器OP_1A、OP_2A的同相输入端连接至PMOS管M_4A的栅极、漏极以及PMOS管M_5A的源极，PMOS管M_4A的源极接电源VCC，PMOS管M_5A的栅极、漏极连接NMOS管M_6A的栅极、漏极，NMOS管M_6A的源极连接NMOS管M_7A的栅极、漏极，NMOS管M_7A的源极连接NMOS管M_8A的栅极、漏极，PMOS管M_4A、M_5A和NMOS管M_6A、M_7A、M_8A依次级联给运算放大器OP_1A、OP_2A提供直流偏置电压。

图3为本发明较佳实施例中电压比较电路的电路示意图。在本发明较佳实施例中，电压比较电路20包括比较器comp、反相器INV₁-INV₄、与非门NAND₁、电容C₁-C₃、PMOS管M₀-M₂、M₆-M₇以及NMOS管M₃-M₅、M₈-M₉，

检测电压Vsen连接至比较器comp的同相输入端，参考电压Vref连接至比较器comp的反相输入端，比较器comp的输出端连接至PMOS管M₁、NMOS管M₄的栅极，时钟CLK连接至与非门NAND₁的一输入端和反相器INV₁的输入端，反相器INV₁的输出端连接电容C₁之一端和反相器INV₂的输入端，反相器INV₂的输出端连接电容C₂之一端和反相器INV₃的输入端，反相器INV₃的输出端连接至与非门NAND₁的另一输入端，与非门NAND₁的输出端连接至反相器INV₄的输入端和PMOS管M₂的栅极，反相器INV₄的输出端连接至NMOS管M₃的栅极，MOS管M₀-M₅依次级联，即PMOS管M₀的漏极连接PMOS管M₁的源极、PMOS管M₁的漏极连接PMOS管M₂的源极、PMOS管M₂的漏极连接NMOS管M₃的漏极、NMOS管M₃的源极连接NMOS管M₄的漏极、NMOS管M₄的源极连接NMOS管M₅的漏极，PMOS管M₀、M₆的源极接电源，NMOS管M₅、M₉的源极接地，MOS管M₆-M₉依次级联用于给PMOS管M₀和NMOS管M₅产生偏置电压，PMOS管M₆的栅极、漏极连接PMOS管M₇的源极和PMOS管M₀的栅极，PMOS管M₇的栅极、漏极连接NMOS管M₈的栅极、漏极，NMOS管M₈的源极连接NMOS管M₉的栅极、漏极和NMOS管M₅的栅极，PMOS管M₂的漏极和NMOS管M₃的漏极连接至电容C₃的一端，电容C₁-C₃的另一端接地。

检测电压Vsen通过比较器与参考电压Vref比较，如果检测电压Vsen电压高于参考电压Vref，则比较器comp输出高电平，NMOS管M₄导通而PMOS管M₁截止，在反相器INV₄输出高电平时NMOS管M₃导通，电容C3通过NMOS管M_3-5被放电，相反，电容C₃在与非门NAND₁输出低电平时通过PMOS管M₀-M₂被充电。由反相器INV₁-INV₄、与非门NAND₁以及电容C_1-C₃组成的脉冲发生器的作用是控制电容C₃被逐渐的充电或放电，后续电路因此有足够的时间响应电压比较电路输出电压Vcomp的变化。如果参考电压Vref被选定，则电压比较电路输出电压Vcomp会被相应地调到一个固定电压信号。因此，电压比较电路可以实现自动亮度调节。

图4为本发明较佳实施例中电压电流转换电路的电路示意图。在本发明较佳实施例中，电压电流转换电路包括运算放大器OP_1c-OP_2C、电阻R_0c-R_1C、PMOS管M_9C、M_11C、M_13C、M_0C、M_2C、M_4C、M_6C、M_8C、NMOS管M_10C、M_12C、M_14C、M_1C、M_3C、M_5C、M_7C，电压比较电路的输出Vcomp连接至运算放大器OP_1C的同相输入端，运算放大器OP_1C的反相输入端连接其输出端(单位增益连接，用作缓冲)，运算放大器OP_1C的输出端通过电阻R_0C连接至运算放大器OP_2C的反相输入端，运算放大器OP_2C的同相输入端接偏置电压Vbias，电阻R_1C跨接在运算放大器OP_2C的反相输入端和输出端之间用作增益调节，运算放大器OP_2C的输出端连接至PMOS管M_0C的栅极，PMOS管M_0C、M_2C、M_4C、M_6C、M_8C的源极接电源VDD，NMOS管M_1C、M_3C、M_5C、M_7C的源极接地，PMOS管M_0C的漏极连接NMOS管M_1C的栅极、漏极和NMOS管M_3C的栅极，PMOS管M_2C的漏极连接NMOS管M_5C的栅极、漏极和NMOS管M_7C的栅极、NMOS管M_3C的漏极，PMOS管M_4C的漏极连接PMOS管M_6C的栅极、漏极和PMOS管M_8C的栅极、NMOS管M_7C的漏极，PMOS管M_2C的栅极连接PMOS管M_9C的栅极、漏极、NMOS管M_10C的栅极、漏极以及PMOS管M_11C的栅极，PMOS管M_9C、M_11C、M_13C的源极接电源VDD，NMOS管M_10C、M_12C、M_14C的源极接地，PMOS管M_11C的漏极连接NMOS管M_12C的栅极、漏极和NMOS管M_14C的栅极，PMOS管M_13C的栅极、漏极连接NMOS管M_14C的漏极和PMOS管M_4C的栅极，PMOS管M_8C的漏极输出电流信号I_vic，也就是说，电压电流转换电路连接电压比较电路和PWM电路，通过该电路将电压信号Vcomp转换成电流信号Ivic。

图5为本发明较佳实施例中PWM电路的电路示意图。在本发明较佳实施例中，PWM电路40包括PMOS管M_0D、M_1D、M_2D、M_5D、M_6D、M_9D、M_10D、NMOS管M_3D、M_4D、M_7D、M_8D、M_11D、反相器INV_1D--INV_6D、或门OR_1D以及镜像恒流源I₀，其中，PMOS管M_0D、M_1D、M_2D、M_5D、M_6D、M_9D的源极接电源VDD，NMOS管M_3D、M_4D、M_7D、M_8D、M_11D的源极接地，PMOS管M_0D的栅极、漏极连接PMOS管M_1D、M_5D的栅极和镜像恒流源I₀，镜像恒流源I₀由电流Idiv镜像产生(其生成电路未示出，为常用电路)，PMOS管M_2D、M_6D、M_9D的栅极连接至PMOS管M_9D的漏极和M_10D的源极，PMOS管M_1D的漏极与NMOS管M_3D的漏极、NMOS管M_4D的栅极、反相器INV_4D的输入端以及电容C_0D的一端相连组成节点V₀，NMOS管M_3D的栅极连接时钟CLK和反相器INV_1D的输入端，PMOS管M_2D的漏极连接NMOS管M_4D的漏极和电容C_0D的另一端，PMOS管M_5D的漏极与NMOS管M_7D的漏极、NMOS管M_8D的栅极、反相器INV_2D的输入端以及电容C_1D的一端相连组成节点V₁，NMOS管M_7D的栅极连接反相器INV_1D的输出端，PMOS管M_6D的漏极连接NMOS管M_8D的漏极和电容C_1D的另一端，PMOS管M_9D的漏极连接PMOS管M_10D的源极，PMOS管M_10D的栅极、漏极连接NMOS管M_11D的栅极和漏极，反相器INV_2D的输出端连接反相器INV_3D的输入端，反相器INV_4D的输出端连接反相器INV_5D的输入端，反相器INV_5D的输出端连接反相器INV_6D的输入端，反相器INV_6D、INV_3D的输出端连接至或门OR_1D的两个输入端，或门OR_1D的输出端为脉宽调制信号Vpwm。

如图5所示，该电路的作用是产生一个占空比可以宽幅变化的脉宽调制信号。当NMOS管M_3D导通时，节点V₀电压被放电，随着节点V₀的电压的下降，反相器INV_6D的输出变为高信号。相反，节点V₀被充电，当节点V₀的电压高于反相器INV_4D的阈值电压，反向器INV_4D的输出变为低信号，从而反相器INV_6D的输出变为低电平。节点V₁的电压的变化类似于节点V₀的电压。然而，由于控制NMOS管M_3D和M_7D的时钟相反，节点V₀的和节点V₁的电压有一定的相位差。后续的数字电路(反相器)通过探测到节点V₀和节点V₀的电压变化产生了脉宽调制信号Vpwm。

图6为本发明较佳实施例中LED驱动及光源电路的电路示意图。在本发明较佳实施例中，LED驱动电路及光源50包括开关管M_1E、续流二极管D_0E、电感L_1E、电容C_1E、发光二极管D_1E-D_nE，其中，脉宽调制信号Vpwm连接至开关管M_1E的控制端，开关管M_1E的漏端接电源Vbat，开关管M_1E的源端接续流二极管D_0E阴极、电感L_1E的一端，续流二极管D_0E阳极接地，电感L_1E的另一端接电容C_1E的一端和发光二极管D_1E的阳极，电容C_1E的另一端接地，发光二极管D_1-nE依次正向级联，最后一个发光二极管D_nE的阴极接地。

综上所述，本发明一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路通过光感应和放大电路将环境光和LED光转换为检测电压Vsen，利用电压比较电路将检测电压Vsen与参考电压Vref进行比较并转为一与参考电压Vref成比例的输出电压Vcomp，再利用电压电流转换电路将电压比较电路输出的输出电压Vcomp转换为灌电流Ivic，由PWM电路将电压电流转换电路输出的电流Ivic转换为脉冲宽度随Ivic变化的脉宽调制信号Vpwm，并使LED驱动电路及光源在PWM电路的输出信号Vpwm控制下产生点亮LED所需的电流并点亮LED，本发明能够根据环境光线自动的调节LED光源的亮度，并能够配合各种LED驱动电路，实现10％到95％的大范围调光。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，包括：

光感应和放大电路，用于将环境光和LED光转换为检测电压；

LED驱动电路及光源，用于在该PWM电路的输出信号控制下产生点亮LED所需的电流并点亮LED；

该光感应和放大电路包括光电二极管、第一运算放大器、第二运算放大器、电流电压转换器以及分压网络，该光电二极管探测到环境光线产生光电流，该光电流通过该电流电压转换器和第一运算放大器、第二运算放大器转换成该检测电压，该分压网络用于给该第一运算放大器及第二运算放大器提供直流偏置电压。

2.如权利要求1所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该光电二极管阳极连接电源，阴极连接电流电压转换器，电流转换器连接至该第一运算放大器的反相输入端，该第一运算放大器的输出端经一第二电阻连接至该第二运算放大器的反相输入端，第三电阻连接在该第一运算放大器的反相输入端和输出端之间用作增益调节，第一电阻连接在该第二运算放大器的反相输入端和输出端之间用作增益调节，该第二运算放大器的输出端输出该检测电压，该第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端连接该分压网络。

3.如权利要求2所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该电流电压转换器包括第一至第四NMOS管(M_0A-M_3A)，该光电二极管阴极连接该第一NMOS管(M_0A)的栅极、漏极和该第四NMOS管(M_3A)的栅极，该第一NMOS管(M_0A)的源极连接该第二NMOS管(M_1A)的栅极、漏极和该第三NMOS管(M_2A)的栅极，该第四NMOS管(M_3A)的源极连接该第三NMOS管(M_2A)的漏极，该第二NMOS管(M_1A)、第三NMOS管(M_2A)源极接地，该第四NMOS管(M_3A)的漏极连接至该第一运算放大器的反相输入端。

4.如权利要求3所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该分压网络包括第四PMOS管(M_4A)、第五PMOS管(M_5A)、第六NMOS管(M_6A)、第七NMOS管(M_7A)、第八NMOS管(M_8A)，该第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端连接至该第四PMOS管(M_4A)的栅极、漏极以及该第五PMOS管(M_5A)的源极，该第四PMOS管(M_4A)的源极接电源，该第五PMOS管(M_5A)的栅极、漏极连接该第六NMOS管(M_6A)的栅极、漏极，该第六NMOS管(M_6A)的源极连接该第七NMOS管(M_7A)的栅极、漏极，该第七NMOS管(M_7A)的源极连接该第八NMOS管(M_8A)的栅极、漏极，该第四PMOS管、第五PMOS管和该第六NMOS管(M_6A)、第七NMOS管(M_7A)、第八NMOS管(M_8A)依次级联给该第一运算放大器、第二运算放大器提供直流偏置电压。

5.如权利要求4所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该电压比较电路包括比较器、反相器(INV₁-INV₄)、与非门、第一至第三电容(C₁-C₃)、第一至第三PMOS管(M₀-M₂)、第六PMOS管(M₆)、第七PMOS管(M₇)以及NMOS管(M₃-M₅)、NMOS管(M₈-M₉)该检测电压连接至该比较器的同相输入端，该参考电压连接至该比较器的反相输入端，该比较器的输出端连接至该第二PMOS管(M₁)NMOS管(M₄)的栅极，时钟信号CLK连接至该与非门的一输入端和反相器(INV₁)的输入端，反相器(INV₁)的输出端连接第一电容(C₁)的一端和反相器(INV₂)的输入端，反相器(INV₂)的输出端连接该第二电容(C₂)的一端和反相器(INV₃)的输入端，反相器(INV₃)的输出端连接至该与非门的另一输入端，该与非门的输出端连接至反相器(INV₄)的输入端和该第三PMOS管(M₂)的栅极，反相器(INV₄)的输出端连接至NMOS管(M₃)的栅极，第一至第三PMOS管(M₀-M₂)以及NMOS管(M₃-M₅)依次级联，该第一PMOS管(M₀)、该第六PMOS管(M₆)源极接电源，NMOS管(M₅)、NMOS管(M₉)的源极接地，第六PMOS管(M₆)、第七PMOS管(M₇)与NMOS管(M₈-M₉)依次级联用于给该第一PMOS管(M₀)和NMOS管(M₅)产生偏置电压，该第六PMOS管(M₆)的栅极、漏极连接该第七PMOS管(M₇)的源极和该第一PMOS管(M₀)的栅极，第七PMOS管(M₇)的栅极、漏极连接NMOS管(M₈)的栅极、漏极，NMOS管(M₈)的源极连接NMOS管(M₉)的栅极、漏极和NMOS管(M₅)的栅极，该第三PMOS管(M₂)的漏极和NMOS管(M₃)的漏极连接至该第三电容(C₃)的一端，该第一至第三电容(C₁-C₃)的另一端接地。

6.如权利要求5所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该电压电流转换电路包括运算放大器(OP_1c-OP_2C)、电阻(R_0c-R_1C)、PMOS管(M_9C、M_11C、M_13C、M_0C、M_2C、M_4C、M_6C、M_8C)、NMOS管(M_10C、M_12C、M_14C、M_1C、M_3C、M_5C、M_7C)，该电压比较电路的输出连接至运算放大器(OP_1C)的同相输入端，运算放大器(OP_1C)的反相输入端连接其输出端，运算放大器(OP_1C)的输出端通过电阻(R_0C)连接至运算放大器(OP_2C)的反相输入端，运算放大器(OP_2C)的同相输入端接偏置电压，电阻(R_1C)跨接在运算放大器(OP_2C)的反相输入端和输出端之间用作增益调节，运算放大器(OP_2C)的输出端连接至PMOS管(M_0C)的栅极，PMOS管(M_0C、M_2C、M_4C、M_6C、M_8C)的源极接电源，NMOS管(M_1C、M_3C、M_5C、M_7C)源极接地，PMOS管M_0C的漏极连接NMOS管M_1C的栅极、漏极和NMOS管M_3C的栅极，PMOS管(M_2C)的漏极连接NMOS管(M_5C)的栅极、漏极和NMOS管(M_7C)的栅极、NMOS管(M_3C)的漏极，PMOS管(M_4C)的漏极连接PMOS管(M_6C)的栅极、漏极和PMOS管(M_8C)的栅极、NMOS管(M_7C)的漏极，PMOS管(M_2C)的栅极连接PMOS管(M_9C)的栅极、漏极、NMOS管(M_10C)的栅极、漏极以及PMOS管(M_11C)的栅极，PMOS管(M_9C、M_11C、M_13C)的源极接电源，NMOS管(M_10C、M_12C、M_14C)的源极接地，PMOS管(M_11C)的漏极连接NMOS管(M_12C)的栅极、漏极和NMOS管(M_14C)的栅极，PMOS管(M_13C)的栅极、漏极连接NMOS管(M_14C)的漏极和PMOS管(M_4C)的栅极，PMOS管(M_8C)的漏极输出灌电流信号。

7.如权利要求6所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该PWM电路包括PMOS管(M_0D、M_1D、M_2D、M_5D、M_6D、M_9D、M_10D)、NMOS管(M_3D、M_4D、M_7D、M_8D、M_11D)、反相器(INV1D--INV_6D)、或门(OR_1D)以及及镜像恒流源，PMOS管(M_0D、M_1D、M_2D、M_5D、M_6D、M_9D)的源极接电源，NMOS管(M_3D、M_4D、M_7D、M_8D、M_11D)的源极接地，PMOS管(M_0D)的栅极、漏极连接PMOS管(M_1D)、PMOS管(M_5D)的栅极和镜像恒流源，该镜像恒流源由电流镜像产生，PMOS管M_2D、M_6D、M_9D的栅极连接至PMOS管(M_9D)的漏极和PMOS管(M_10D)的源极，PMOS管(M_1D)的漏极与NMOS管(M_3D)的漏极、NMOS管(M_4D)的栅极、反相器(INV_4D)的输入端以及电容(C_0D)的一端相连组成节点(V₀)，NMOS管(M_3D)的栅极连接时钟信号CLK和反相器(INV_1D)的输入端，PMOS管(M_2D)的漏极连接NMOS管(M_4D)的漏极和电容(C_0D)的另一端，PMOS管(M_5D)的漏极与NMOS管(M_7D)的漏极、NMOS管(M_8D)的栅极、反相器(INV_2D)的输入端以及电容(C_1D)的一端相连组成节点(V₁)，NMOS管(M_7D)的栅极连接反相器(INV_1D)的输出端，PMOS管(M_6D)的漏极连接NMOS管(M_8D)的漏极和电容(C_1D)的另一端，PMOS管(M_9D)的漏极连接PMOS管(M_10D)的源极，PMOS管(M_10D)的栅极、漏极连接NMOS管(M_11D)的栅极和漏极，反相器(INV_2D)的输出端连接反相器(INV_3D)的输入端，反相器(INV_4D)的输出端连接反相器(INV_5D)的输入端，反相器(INV_5D)输出端连接反相器(INV_6D)的输入端，反相器(INV_6D)、反相器(INV_3D)的输出端连接至或门(OR_1D)的两个输入端，该或门(OR_1D)的输出端为该脉宽调制信号。

8.如权利要求7所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该LED驱动电路及光源包括开关管(M_1E)、续流二极管(D_0E)、电感(L_1E)、电容(C_1E)以及LED光源，该脉宽调制信号连接至该开关管(M_1E)的控制端，该开关管(M_1E)的漏端接电源，该开关管(M_1E)的源端接该续流二极管(D_0E)阴极、该电感(L_1E)的一端，该续流二极管(D_0E)阳极接地，该电感(L_1E)的另一端接该电容(C_1E)的一端和该LED光源，该电容(C_1E)的另一端接地。

9.如权利要求8所述的用于LED自动调光的智能光感应和调光电路，其特征在于：该LED光源为单个或者多个LED串联或者并联。