CN106658843A - 一种光控led驱动电路以及红外夜视摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光控LED驱动电路，包括光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块。光敏滞回比较模块包含光敏单元、运算放大单元、基准电压单元、分压单元。光敏单元与运算放大单元的反相输入端相连接；运算放大单元的输出端经过分压单元与运算放大单元的同相输入端相连接。分压单元并且与基准电压相连接。运算放大单元的输出端与LED恒流驱动模块相连接。所述LED恒流驱动模块用于驱动LED灯。该电路利用光敏滞回比较模块利用滞回比较电路对热敏电阻检测的周围可视情况与两个临界阈值进行比较，可以得到较好的噪声容忍度以避免环境的干扰，使得LED的光控更加可靠。

Description

一种光控LED驱动电路以及红外夜视摄像系统

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种光控LED驱动电路及带有该电路的红外夜视摄像系统。

背景技术

光控LED驱动电路利用光敏电阻在无光照射时电阻阻值较大、有光时较小的特性，来判断周围的可视情况，并在夜间或可视度低的情况下自动驱动LED灯亮起，具有智能、方便，成本低廉的优点。

红外夜视摄像系统常利用光控LED驱动电路来控制红外LED灯在夜间自动亮起，实现红外夜视摄像。

然而，现有的光控LED驱动电路或红外夜视摄像系统，在感应周围的可视情况时，容易受到周围环境的干扰，导致LED灯误工作或停止。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种光控LED驱动电路，该电路利用光敏滞回比较模块利用滞回比较电路对热敏电阻检测的周围可视情况与两个临界阈值进行比较，解决了现有光控LED驱动电路易受环境影响导致LED灯误动作的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种光控LED驱动电路，包括光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块。光敏滞回比较模块包含光敏单元、运算放大单元、基准电压单元、分压单元。光敏单元与运算放大单元的反相输入端相连接；运算放大单元的输出端经过分压单元与运算放大单元的同相输入端相连接。分压单元并且与基准电压相连接。运算放大单元的输出端与LED恒流驱动模块相连接。所述LED恒流驱动模块用于驱动LED灯。

进一步地，基准电压单元包含电阻R13、R14、运算放大器U4B。直流电源VCC依次经过电阻R13、R14接地。电阻R13和电阻R14的公共结点与运算放大器U4B的同相输入端相连接；运算放大器U4B的输出端与电阻R12相连接，并且运算放大器U4B的输出端与自身反相输入端相连接。。

进一步地，光敏单元包含光敏电阻Rs、电阻R10、电容C7。直流电源VCC依次经过电阻R10、光敏电阻Rs接地；电阻R10和光敏电阻Rs的公共结点与运算放大单元的反相输入端相连接。电容C7与光敏电阻Rs相并联。

进一步地，分压单元包含电阻R11、R12。运算放大单元的输出端依次经过电阻R11、R12与基准电压单元相连接。电阻R11与电阻R12的公共结点与运算放大单元的同相输入端相连接。

进一步地，所述电路采用QFN封装技术实现多芯片集成封装。所述电路的基板划分成第一区块、第二区块。所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块分别固晶在第一区块、第二区块内。通过焊线实现所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块之间的模块组合。

一种包括上述任意电路的红外夜视摄像系统，还包括滤光片切换模块。运算放大单元的输出端并且与滤光片切换模块相连接。滤光片切换模块用于对全通感红外滤光片和不感红外滤光片进行切换。所述LED恒流驱动模块用于驱动红外LED灯。

进一步地，滤光片切换模块包含逻辑控制单元、差分控制开关、电机。差分控制开关包含第一N型MOS管、第二N型MOS管、第一P型MOS管、第二P型MOS管。直流电源VDD与第一N型MOS管的源极相连接；第一N型MOS管的漏极与第一P型MOS管的漏极相连接；第一P型MOS管的源极接地。并且，直流电源VDD与第二N型MOS管的源极相连接；第二N型MOS管的漏极与第二P型MOS管的漏极相连接；第二P型MOS管的源极接地。逻辑控制单元的第一输出端PS1与第一N型MOS管的栅极相连接；逻辑控制单元的第二输出端PS2与第一P型MOS管的栅极相连接。并且，逻辑控制单元的第一输出端PS1经过第一反相器与第二N型MOS管的栅极相连接；逻辑控制单元的第二输出端PS2经过第二反相器与第二P型MOS管的栅极相连接。第一N型MOS管与第一P型MOS管的公共结点，为差分控制开关的第一输出端OUT1，与电机的第一端相连接；第二N型MOS管与第二P型MOS管的公共结点，为差分控制开关的第二输出端OUT2，与电机的第二端相连接。

进一步地，所述系统采用QFN封装技术实现多芯片集成封装。系统的基板划分成第一区块、第二区块、第三区块。所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块、滤光片切换模块分别固晶在第一区块、第二区块、第三区块内。通过焊线实现所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块、滤光片切换模块之间的模块组合。

本发明的有益效果：

(1)该电路利用光敏滞回比较模块利用滞回比较电路对热敏电阻检测的周围可视情况与两个临界阈值进行比较，可以得到较好的噪声容忍度以避免环境的干扰，使得LED的光控更加可靠。

(2)该电路采用多QFN封装技术实现多芯片集成封装，具有减少外围零件、减少电路的占用面积、集成度高等优点。

附图说明

图1为本发明的光控LED电路的原理方框示意图。

图2为图1中光敏滞回比较模块1的电路原理图。

图3为图1中LED恒流驱动模块2的第一实施例的电路原理图。

图4为图1中LED恒流驱动模块2的第二实施例的电路原理图。

图5为本发明的红外夜视摄像系统的原理方框示意图。

图6为图5中滤光片切换模块3的原理方框示意图。

其中，图1至图6的附图标记为：光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2、滤光片切换模块3；光敏单元11、运算放大单元12、基准电压单元13、分压单元14；逻辑控制单元31、差分控制开关32、电机33。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种光控LED驱动电路，包括光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2。

光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2依次连接。光敏滞回比较模块1用于根据感应的亮度控制LED恒流驱动模块2。LED恒流驱动模块2用于驱动LED灯。

光敏滞回比较模块1感应周围的亮度，并将亮度信号转化为电压信号，然后将电压信号与基准电压进行比较；若判断是黑天，则启动LED恒流驱动模块2，LED恒流驱动模块2为LED灯提供工作电压，LED灯亮起。若判断是白天，光敏滞回比较模块1则停止LED恒流驱动模块2，LED恒流驱动模块2控制LED灯熄灭。该电路可以自动判断黑天和白天，并控制LED灯自动亮起和熄灭。

如图2所示，光敏滞回比较模块1包含光敏单元11、运算放大单元12、基准电压单元13、分压单元14。光敏单元11与运算放大单元12的反相输入端相连接；运算放大单元12的输出端经过分压单元14与运算放大单元12的同相输入端相连接。分压单元14并且与基准电压相连接。运算放大单元12的输出端与LED恒流驱动模块2相连接。

运算放大单元12、基准电压单元13、分压单元14组成滞回比较电路。运算放大单元12与分压单元14构成正反馈；分压单元14为基准电压单元13提供两个阈值：第一阈值Vih、第二阈值Vil。第一阈值Vih大于第二阈值Vil。光敏单元11对周围的亮度进行检测，并将亮度信号转化为电压信号，然后将电压信号传送给运算放大单元12的反相输入端。黑夜时，运算放大单元12的反相输入端的电压小于第一阈值Vih，即反相端输入电压小于同相端的反馈电压，运算放大单元12的输出端一直保持为高电平；高电平触发LED恒流驱动模块2，LED恒流驱动模块2为LED灯提供工作电压，LED灯亮起。白天时，运算放大单元12的反相输入端电压大于第一阈值Vih，即反相端输入电压大于同相端的反馈电压，运算放大单元12输出端电压迅速从高电平变为低电平，并保持低电平；LED恒流驱动模块2挺直为LED灯供电，LED灯停止工作。反相端输入电压介于第一阈值Vih、第二阈值Vil之间时，运算放大单元12输出端的电平不会改变。利用两个临界阈值进行比较，可以得到较好的噪声容忍度以避免环境干扰。

具体地，分压单元14包含电阻R11、R12。运算放大单元12的输出端依次经过电阻R11、R12与基准电压单元13相连接。电阻R11与电阻R12的公共结点与运算放大单元12的同相输入端相连接。

光敏单元11包含光敏电阻Rs、电阻R10、电容C7。直流电源VCC依次经过电阻R10、光敏电阻Rs接地；电阻R10和光敏电阻Rs的公共结点与运算放大单元12的反相输入端相连接。电容C7与光敏电阻Rs相并联。直流电源VCC经过电容C3接地。光敏电阻Rs的阻值随着光照的强度变化而变化，从而改变电阻R10和光敏电阻Rs的公共结点的电压值，电压值输入到运算放大单元12进行运算，从而判断出是黑夜还是白天。

基准电压单元13包含电阻R13、R14、运算放大器U4B。直流电源VCC依次经过电阻R13、R14接地。电阻R13和电阻R14的公共结点与运算放大器U4B的同相输入端相连接；运算放大器U4B的输出端与电阻R12相连接，并且运算放大器U4B的输出端与自身反相输入端相连接。基准电压单元13为运算放大单元12的反馈提供稳定的基准电压。

在第一个实施例中，如图3所示， LED恒流驱动模块2包含LED恒流驱动芯片U1、NPN型三极管Q1、电阻R2、R15、电容C1、C2。LED恒流驱动芯片U1的型号为型号为LA2101。

运算放大单元12的输出端经过电阻R15与NPN型三极管Q1的基极相连接；LED恒流驱动芯片U1的电源引脚Vcc与NPN型三极管Q1的集电极相连接；NPN型三极管Q1的发射极接地。LED恒流驱动芯片U1的电源引脚Vcc经过电容C2接地。LED恒流驱动芯片U1的线路电压输入引脚BUS与直流电源VCC_12V相连接。直流电源VCC_12V经过电容C1接地。LED恒流驱动芯片U1的电流检测引脚CS经过电阻R2接地。LED恒流驱动芯片U1的驱动输出引脚OUT与LED灯（图3中的D1）的阴极相连接；LED灯的阳极与直流电源VCC_12V相连接。

在第二个实施例中，如图4所示，LED恒流驱动模块2包含LED恒流驱动芯片U2、稳压管D2、电感L1、电容C1、C8、电阻R21、R22、R23、R24。LED恒流驱动芯片U2的型号为HP2615。

运算放大单元12的输出端经过电阻R23与LED恒流驱动芯片U2的使能引脚DIM相连接；使能引脚DIM并且经过电阻R24接地。LED恒流驱动芯片U2的电源输入引脚VIN与直流电源VCC_12V相连接。直流电源VCC_12V经过电容C1接地。LED恒流驱动芯片U2的驱动输出引脚SW经过电感L1与LED灯（图4中的D1）的阴极相连接；LED灯的阳极经过电阻R22与直流电源VCC_12V相连接。LED灯的阳极并且与LED恒流驱动芯片U2的电流采样引脚CSN相连接。电流采样引脚CSN并且经过电阻R21与直流电源VCC_12V相连接。直流电源VCC_12V经过稳压管D2与驱动输出引脚SW相连接。电容C8与LED灯相并联。

较佳地，所述电路采用QFN封装技术实现多芯片集成封装。QFN的多芯片集成封装技术，适应于更多的智能化控制模板电路的应用。QFN的多芯片集成封装技术可根据功能要求不同，可制作任意想要的底板焊位图形与多芯片电路构成封装模块,采用此办法，可对现成市面上销售的芯片，可任意灵活采用其晶圆集用封装成任意想要的功能模块。

近几年来，QFN封装(Quad Flat No-lead，方形扁平无引线封装)由于具有良好的电和热性能、体积小、重量轻，其应用正在快速增长。采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装(Micro Lead Frame—微引线框架)，QFN封装和CSP(Chip Size Package，芯片尺寸封装)有些相似，但元件底部没有焊球。

QFN封装(方形扁平无引脚封装)具有良好的电和热性能、体积小、重量轻、开发成本低等特点，其应用正在快速增长。QFN封装具有优异的热性能，主要是因为封装底部有大面积散热焊盘，为了能有效地将热量从芯片传导到PCB上，PCB底部必须设计与之相对应的散热焊盘以及散热过孔，散热焊盘提供了可靠的焊接面积，过孔提供了散热途径；由于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP封装那样具有鸥翼状引线，内部引脚与焊盘之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很低，所以它能提供卓越的电性能；此外，它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能，该焊盘具有直接散热通道，用于释放封装内的热量。通常将散热焊盘直接焊接在电路板上，并且PCB中的散热过孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中，从而吸收多余的热量。QFN封装不必从两侧引出接脚，因此电气效能胜于引线封装必须从侧面引出多只接脚的SO等传统封装。

QFN有一个很突出的特点，即QFN封装与超薄小外形封装(TSSOP)具有相同的外引线配置，而其尺寸却比TSSOP的小62%。根据QFN建模数据，其热性能比TSSOP封装提高了55%，电性能(电感和电容)比TSSOP封装分别提高了60%和30%。

QFN封装由于体积小、重量轻、加上杰出的电性能和热性能，这种封装特别适合任何一个对尺寸、重量和性能都有的要求的应用。

具体地，所述电路的基板划分成第一区块、第二区块。所述光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2分别固晶在第一区块、第二区块内。通过焊线实现所述光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2之间的模块组合。该电路采用多QFN封装技术实现多芯片集成封装，具有减少外围零件、减少电路的占用面积、集成度高等优点。

如图5所示，一种带有光控LED驱动电路的红外夜视摄像系统，还包括滤光片切换模块3。滤光片切换模块3用于对全通感红外滤光片和不感红外滤光片进行切换。所述LED恒流驱动模块2用于驱动红外LED灯。运算放大单元12的输出端并且与滤光片切换模块3相连接。

红外夜视摄像系统主要用于在无可见光或者微光的黑暗环境下，采用红外发射装置主动将红外光投射到物体上，红外光经物体反射后进入镜头进行成像。这时我们所看到的是由红外光反射所成的画面，而不是可见光反射所成的画面，这时便可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的画面。

运算放大单元12、基准电压单元13、分压单元14组成滞回比较电路。运算放大单元12与分压单元14构成正反馈；分压单元14为基准电压单元13提供两个阈值：第一阈值Vih、第二阈值Vil。第一阈值Vih大于第二阈值Vil。光敏单元11对周围的亮度进行检测，并将亮度信号转化为电压信号，然后将电压信号传送给运算放大单元12的反相输入端。黑夜时，运算放大单元12的反相输入端的电压小于第一阈值Vih，即反相端输入电压小于同相端的反馈电压，运算放大单元12的输出端一直保持为高电平；高电平触发LED恒流驱动模块2，LED恒流驱动模块2为LED灯提供工作电压，红外LED灯亮起。同时，高电平触发滤光片切换模块3，滤光片切换模块3使红外夜视摄像系统切换到全通感红外滤光片，让所有波段的红外光进入摄像系统，提升夜视效果。白天时，运算放大单元12的反相输入端电压大于第一阈值Vih，即反相端输入电压大于同相端的反馈电压，运算放大单元12输出端电压迅速从高电平变为低电平，并保持低电平；LED恒流驱动模块2挺直为LED灯供电，LED灯停止工作。同时，高电平触发滤光片切换模块3，滤光片切换模块3使红外夜视摄像系统在白天时使用不感红外滤光片，只让可见光进入摄像机，这样就不会出现偏色现象。反相端输入电压介于第一阈值Vih、第二阈值Vil之间时，运算放大单元12输出端的电平不会改变。利用两个临界第一阈值Vih、第二阈值Vil进行比较，可以得到较好的噪声容忍度以避免环境干扰。

如图6所示，滤光片切换模块3包含逻辑控制单元31、差分控制开关32、电机33。运算放大单元12输出端与逻辑控制单元31的输入端相连接；逻辑控制单元31对差分控制开关32采用差分控制。差分控制开关32控制电机33的正、反向旋转。电机33用于对全通感红外滤光片和不感红外滤光片进行切换。

差分控制开关32包含第一N型MOS管、第二N型MOS管、第一P型MOS管、第二P型MOS管。直流电源VDD与第一N型MOS管的源极相连接；第一N型MOS管的漏极与第一P型MOS管的漏极相连接；第一P型MOS管的源极接地。并且，直流电源VDD与第二N型MOS管的源极相连接；第二N型MOS管的漏极与第二P型MOS管的漏极相连接；第二P型MOS管的源极接地。逻辑控制单元31的第一输出端PS1与第一N型MOS管的栅极相连接；逻辑控制单元31的第二输出端PS2与第一P型MOS管的栅极相连接。并且，逻辑控制单元31的第一输出端PS1经过第一反相器与第二N型MOS管的栅极相连接；逻辑控制单元31的第二输出端PS2经过第二反相器与第二P型MOS管的栅极相连接。第一N型MOS管与第一P型MOS管的公共结点，为差分控制开关32的第一输出端OUT1，与电机33的第一端相连接；第二N型MOS管与第二P型MOS管的公共结点，为差分控制开关32的第二输出端OUT2，与电机33的第二端相连接。

当逻辑控制单元31的输入端为高电平时，差分控制开关32的第一输出端OUT1输出高电平，第二输出端OUT2输出低电平，电机33正转，使红外夜视摄像系统切换到全通感红外滤光片，让所有波段的红外光进入摄像系统，提升夜视效果。当逻辑控制单元31的输入端为低电平时，差分控制开关32的第一输出端OUT1输出低电平，第二输出端OUT2输出高电平，电机33反转，使红外夜视摄像系统使用不感红外滤光片，只让可见光进入摄像机，这样就不会出现偏色现象。

较佳地，所述系统采用QFN封装技术实现多芯片集成封装。系统的基板划分成第一区块、第二区块、第三区块。所述光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2、滤光片切换模块3分别固晶在第一区块、第二区块、第三区块内。通过焊线实现所述光敏滞回比较模块1、LED恒流驱动模块2、滤光片切换模块3之间的模块组合。该系统采用多QFN封装技术实现多芯片集成封装，具有减少外围零件、减少电路的占用面积、集成度高等优点。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光控LED驱动电路，其特征在于：

包括光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块；

所述光敏滞回比较模块包含光敏单元、运算放大单元、基准电压单元、分压单元；

所述光敏单元与所述运算放大单元的反相输入端相连接；所述运算放大单元的输出端经过所述分压单元与所述运算放大单元的同相输入端相连接；所述分压单元并且与所述基准电压相连接；所述运算放大单元的输出端与所述LED恒流驱动模块相连接；所述LED恒流驱动模块用于驱动LED灯。

2.根据权利要求1所述的光控LED驱动电路，其特征在于：

所述基准电压单元包含电阻R13、R14、运算放大器U4B；

直流电源VCC依次经过电阻R13、R14接地；电阻R13和电阻R14的公共结点与运算放大器U4B的同相输入端相连接；运算放大器U4B的输出端与电阻R12相连接，并且运算放大器U4B的输出端与自身反相输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的光控LED驱动电路，其特征在于：

所述光敏单元包含光敏电阻Rs、电阻R10、电容C7；

直流电源VCC依次经过电阻R10、光敏电阻Rs接地；电阻R10和光敏电阻Rs的公共结点与所述运算放大单元的反相输入端相连接；电容C7与光敏电阻Rs相并联。

4.根据权利要求1所述的光控LED驱动电路，其特征在于：

所述分压单元包含电阻R11、R12；

所述运算放大单元的输出端依次经过电阻R11、R12与所述基准电压单元相连接；电阻R11与电阻R12的公共结点与所述运算放大单元的同相输入端相连接。

5.根据权利要求1所述的光控LED驱动电路，其特征在于：

所述电路采用QFN封装技术实现多芯片集成封装；

所述电路的基板划分成第一区块、第二区块；

所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块分别固晶在第一区块、第二区块内；

通过焊线实现所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块之间的模块组合。

6.一种包括权利要求1至4任意所述电路的红外夜视摄像系统，其特征在于：

还包括滤光片切换模块；

所述运算放大单元的输出端并且与所述滤光片切换模块相连接；

所述滤光片切换模块用于对全通感红外滤光片和不感红外滤光片进行切换；

所述LED恒流驱动模块用于驱动红外LED灯。

7.根据权利要求6所述的红外夜视摄像系统，其特征在于：

所述滤光片切换模块包含逻辑控制单元、差分控制开关、电机；

所述差分控制开关包含第一N型MOS管、第二N型MOS管、第一P型MOS管、第二P型MOS管；

直流电源VDD与第一N型MOS管的源极相连接；第一N型MOS管的漏极与第一P型MOS管的漏极相连接；第一P型MOS管的源极接地；并且，所述直流电源VDD与第二N型MOS管的源极相连接；第二N型MOS管的漏极与第二P型MOS管的漏极相连接；第二P型MOS管的源极接地；

逻辑控制单元的第一输出端PS1与第一N型MOS管的栅极相连接；逻辑控制单元的第二输出端PS2与第一P型MOS管的栅极相连接；并且，逻辑控制单元的第一输出端PS1经过第一反相器与第二N型MOS管的栅极相连接；逻辑控制单元的第二输出端PS2经过第二反相器与第二P型MOS管的栅极相连接；

第一N型MOS管与第一P型MOS管的公共结点，与电机的第一端相连接；第二N型MOS管与第二P型MOS管的公共结点，与电机的第二端相连接。

8.根据权利要求6所述的红外夜视摄像系统，其特征在于：

所述系统采用QFN封装技术实现多芯片集成封装；

系统的基板划分成第一区块、第二区块、第三区块；

所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块、滤光片切换模块分别固晶在第一区块、第二区块、第三区块内；

通过焊线实现所述光敏滞回比较模块、LED恒流驱动模块、滤光片切换模块之间的模块组合。