CN107635311B - 一种led阵列的供电电路及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED阵列的供电电路及印刷电路板，其电源依次通过DC/DC模块和限流电阻为电容储能模块充电，当开关的控制端接收的控制信号为导通时，所述电容储能模块上的电能将通过开关为拍摄装置的LED阵列供电，使LED阵列实现爆闪。避免了现有技术中采用恒量照明方式所带来的浪费能源和LED灯使用寿命短的问题。

Description

一种LED阵列的供电电路及印刷电路板

技术领域

本发明涉及机器视觉的照明技术领域，特别涉及一种LED阵列的供电电路及印刷电路板。

背景技术

目前，在视觉光源的应用领域，比如照相机或者摄相机等拍摄装置，其作为视觉光源的闪光灯一般采用可以持续发光、发光过程较容易控制、功耗小及可节约大量电能的LED阵列来实现。

而对于拍摄装置闪光灯的控制，一般采用恒亮照明方式，即通过控制LED阵列始终保持高亮状态，以使被照物体能够反射足够亮度，进而降低相机的图像处理系统抽取目标特征信息的复杂度。

但是该恒量照明方式，不仅造成了能源的浪费，还容易造成LED灯的损坏，缩短了LED灯的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种LED阵列的供电电路及印刷电路板，以解决现有技术中浪费能源和LED灯使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种LED阵列的供电电路，用于为拍摄装置的LED阵列供电，所述LED阵列的供电电路包括：DC/DC模块、限流电阻、开关及电容储能模块；其中：

所述DC/DC模块的输入端与电源相连；

所述DC/DC模块的输出端通过所述限流电阻分别与所述电容储能模块的一端及所述开关的一端相连；

所述电容储能模块的另一端接地；

所述开关的另一端与LED阵列相连；

所述开关的控制端接收控制信号；所述控制信号为导通时，所述电容储能模块上的电能将通过所述开关为所述LED阵列供电，使所述LED阵列实现爆闪；所述控制信号为关断时，所述电源上的电能依次通过所述DC/DC模块及所述限流电阻为所述电容储能模块充电。

优选的，所述控制信号为常通时，首先由所述电容储能模块上的电能通过所述开关为所述LED阵列供电；在所述电容储能模块上的电压下降到预设值之后，由所述电源通过所述DC/DC模块、所述限流电阻及所述开关，为所述LED阵列供电，使所述LED阵列实现常亮。

优选的，所述DC/DC模块为：升压电路、降压电路或者升降压电路中的任意一种。

优选的，所述电容储能模块包括：多个串并联连接的电容。

优选的，所述电容为贴片陶瓷电容或者电解电容。

优选的，所述开关为可控机械开关或者可控电子开关。

优选的，所述开关为MOS管。

一种印刷电路板，应用于拍摄装置，所述印刷电路板上设置有：LED阵列，及上述任一所述的LED阵列的供电电路。

优选的，还包括：微控制模块和隔离模块，所述微控制模块通过所述隔离模块输出控制信号。

优选的，还包括：为所述LED阵列散热的覆铜。

本发明提供的LED阵列的供电电路，其电源依次通过DC/DC模块和限流电阻为电容储能模块充电，当开关的控制端接收的控制信号为导通时，所述电容储能模块上的电能将通过开关为拍摄装置的LED阵列供电，使LED阵列实现爆闪。避免了现有技术中采用恒量照明方式所带来的浪费能源和LED灯使用寿命短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所公开的印刷电路板的电路结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的控制信号的波形示意图；

图3为本发明实施例所公开的DC/DC模块电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种LED阵列的供电电路，以解决现有技术中浪费能源和LED灯使用寿命短的问题。

该LED阵列的供电电路，用于为拍摄装置的LED阵列供电。具体的，参见图1，该LED阵列的供电电路包括：DC/DC模块101、限流电阻102、开关104及电容储能模块103；其中：

DC/DC模块101的输入端与电源相连；

DC/DC模块101的输出端通过限流电阻102分别与电容储能模块103的一端及开关104的一端相连；

电容储能模块103的另一端接地；

开关104的另一端与LED阵列相连；

开关104的控制端接收控制信号；控制信号为导通时，电容储能模块103上的电能将通过开关104为LED阵列供电，使LED阵列实现爆闪；该控制信号为关断时，电源上的电能依次通过DC/DC模块101及限流电阻102为电容储能模块103充电。

具体的工作原理为：

DC/DC模块101用于对电源的电压进行转换，以提供稳定的电压至电容储能模块103或LED阵列；DC/DC模块101输出的电压值决定了LED阵列爆闪瞬间的亮度，通过对DC/DC模块101输出电压的设置，可以确保LED阵列爆闪能够使被照物体反射足够的亮度，进而降低拍摄装置的图像处理系统抽取目标特征信息的复杂度。限流电阻102用于限制电源通过DC/DC模块101为电容储能模块103充电的速度；减小限流电阻102的阻值可以加大电容储能模块103的充电电流，限流电阻102的阻值可以根据其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。电容储能模块103的容量决定了自身的充电时长和放电时长，该放电时长也即LED阵列爆闪能够维持的时长，比如十几个ms，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

假设，LED阵列包括8个串联的LED灯，一个LED灯的工作电压为1.2～2V、电流为100～2000mA，则该LED阵列的工作电压为9.6～16V、电流为100～2000mA；随着LED阵列接收电压的升高，其工作亮度和电流也会增加。将DC/DC模块101的输出电压设置为LED的最大工作电压16V，限流电阻102选用阻值为60欧姆的电阻，则DC/DC模块101的输出电能通过限流电阻102对电容储能模块103进行充电的最大充电电流为260mA(I＝U/R＝16V/60Ω＝260mA)。当电容储能模块103充满电以后，其两端电压和DC/DC模块101的输出电压一致，均为16V。当控制信号为导通时，开关104导通，电流由电容储能模块103提供，中间没有限流电阻的限制作用，LED阵列以2A电流工作，实现高亮度爆闪。并且，电容储能模块103的电压也随着放电而降低，然后控制信号为关断时，开关104关断，DC/DC模块101对电容储能模块103重新充电到16V准备下次爆闪。该控制信号的波形如图2所示，T1内该控制信号为导通，T2内该控制信号为关断；通过对于T1的设置可以调节LED阵列爆闪的时长，通过对于T2的设置可以调节LED阵列爆闪的频率。值得说明的是，该控制信号可以来源于拍摄装置中的任意控制器，此处不做具体限定。

本实施例提供的该LED阵列的供电电路，其电源依次通过DC/DC模块101和限流电阻102为电容储能模块103充电，当开关104的控制端接收的控制信号为导通时，电容储能模块103上的电能将通过开关104为拍摄装置的LED阵列供电，使LED阵列实现爆闪。通过上述爆闪方式，使其DC/DC模块101无需持续工作于较大电流，即可为LED阵列提供足够的电能，避免了现有技术中采用恒量照明方式所带来的浪费能源的问题。并且，其LED阵列的爆闪照明能够避免LED灯使用寿命短和后期维护成本高的问题。

值得说明的是，现有技术中还存在高亮LED阵列频闪的控制技术，通过LED阵列的频闪也能够节约能量并延长LED灯的使用寿命，然而其LED阵列在实现频闪开关动作时，将会对电源所连接的其他用电单元产生较大的瞬间电流冲击。

而本实施例提供的该LED阵列的供电电路，接收图2所示的控制信号使LED阵列实现上述爆闪过程时，整个电路接收外部电源电能均需要通过其限流电阻102，避免了对于电源所连接的其他用电单元产生较大的瞬间电流冲击，确保了应用该电源供电的全部单元的稳定工作。

本发明另一实施例该提供了另外一种LED阵列的供电电路，在上述实施例及图1和图2的基础之上，优选的，该控制信号为常通时，首先由电容储能模块103上的电能通过开关104为LED阵列供电；在电容储能模块103上的电压下降到预设值之后，由电源通过DC/DC模块101、限流电阻102及开关104，为LED阵列供电，使LED阵列实现常亮。

通过接收常通的控制信号，还可以使开关104常通，LED阵列处于持续开启状态，实现常亮模式。

该模式下，与上述实施例不同的是，随着电容储能模块103上的电压逐渐降低，LED阵列的电流逐渐减小；直到电容储能模块103上的电压降到10V左右时，其放电电流降低到100mA，电容储能模块103上的电压，与DC/DC模块101经过限流电阻102后的电压相等(限流电阻102上的压降＝100mA*60Ω＝6V)。则此时，LED阵列的供电电流改为电源依次通过DC/DC模块101和开关104直接提供，使LED阵列维持工作电流100mA。

因此，减小限流电阻102的阻值，还可以提升LED常亮模式下的亮度。

值得说明的是，上述两个实施例中提供的该LED阵列的供电电路，其中的DC/DC模块101只要能够提供稳定的输出电压即可，可以视其具体的应用环境进行选用，比如可以采用：升压电路、降压电路(如图3所示，通过LMR16006YDDC芯片及其外围电路将24V的电源电压转换为16V的稳定电压进行输出)或者升降压电路中的任意一种。

并且，其电容储能模块103包括：多个串并联连接的电容。

电容储能模块103为大量串并联电容组成的阵列，相比单一大容量电容，降低了等效电阻，提高了放电速度。同时，在保证总储能容量下，相比单一大容量电容还能够降低PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上方电容所占高度。另外，电容储能模块103由大量串并联电容组成，还可以通过焊接总电容个数，灵活调节电容储能模块103的总储能容量，使其达到上千微法，进而得到较长的放电时长；由于LED阵列所消耗的电能较少，所以电容储能模块103能够为LED阵列提供足够长的正常工作电流，保证爆闪时间长度和亮度，提高拍摄装置的拍摄质量和图片识别的速率。

优选的，该电容为体积小，容量大和可靠性高的贴片陶瓷电容，或者，也可以为电解电容。

在具体的实际应用中，还可以采用其他形式的电容，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

另外，上述实施例中的开关104可以采用可控机械开关104(如继电器)或者可控电子开关104(开关管)来实现，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，开关104可以为低开启时间、低导通阻抗的MOS(Metal OxideSemiconductor，金属氧化物半导体)管。当然，还可以采用其他形式的可控开关器件来实现，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

本发明另一实施例还提供了一种印刷电路板，其特征在于，应用于拍摄装置，该印刷电路板上设置有：LED阵列，及上述任一实施例所述的LED阵列的供电电路，参见图1。

值得说明的是，该LED阵列的供电电路中开关104控制端接收的控制信号，可以来源于拍摄装置或者拍摄装置所在系统的任意控制器，此处并不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，参见图1，该控制信号来源于微控制模块105，且该微控制模块105也设置于该印刷电路板上；更为优选的，为了实现制部分与供电部分的隔离，该印刷电路板还包括：连接于微控制模块105与开关104控制端之间的隔离模块106，该隔离模块可以采用光耦隔离，但并不一定限定于此，还可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，该印刷电路板上还包括：为LED阵列散热的覆铜。

由于现有技术恒量照明方式的所有LED灯一直处于高亮状态，固需考虑LED灯的散热问题，则务必会增加散热空间或散热器。而本实施例提供的该印刷电路板，通过覆铜为LED阵列散热，则无需额外的散热器，更利于该拍摄装置的应用推广。

其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种LED阵列的供电电路，其特征在于，用于为拍摄装置的LED阵列供电，所述LED阵列的供电电路包括：DC/DC模块、限流电阻、开关及电容储能模块；其中：

所述DC/DC模块的输入端与电源相连；

所述DC/DC模块的输出端通过所述限流电阻分别与所述电容储能模块的一端及所述开关的一端相连；

所述电容储能模块的另一端接地；

所述开关的另一端与LED阵列相连；

所述开关的控制端接收控制信号；所述控制信号为导通时，所述电容储能模块上的电能将通过所述开关为所述LED阵列供电，使所述LED阵列实现爆闪；所述控制信号为关断时，所述电源上的电能依次通过所述DC/DC模块及所述限流电阻为所述电容储能模块充电；所述控制信号为常通时，首先由所述电容储能模块上的电能通过所述开关为所述LED阵列供电；在所述电容储能模块上的电压下降到预设值之后，由所述电源通过所述DC/DC模块、所述限流电阻及所述开关，为所述LED阵列供电，使所述LED阵列实现常亮。

2.根据权利要求1所述的LED阵列的供电电路，其特征在于，所述DC/DC模块为：升压电路、降压电路或者升降压电路中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的LED阵列的供电电路，其特征在于，所述电容储能模块包括：多个串并联连接的电容。

4.根据权利要求3所述的LED阵列的供电电路，其特征在于，所述电容为贴片陶瓷电容或者电解电容。

5.根据权利要求1所述的LED阵列的供电电路，其特征在于，所述开关为可控机械开关或者可控电子开关。

6.根据权利要求5所述的LED阵列的供电电路，其特征在于，所述开关为MOS管。

7.一种印刷电路板，其特征在于，应用于拍摄装置，所述印刷电路板上设置有：LED阵列，及权利要求1至6任一所述的LED阵列的供电电路。

8.根据权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，还包括：微控制模块和隔离模块，所述微控制模块通过所述隔离模块输出控制信号。

9.根据权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，还包括：为所述LED阵列散热的覆铜。