CN109379808A - 一种led灯、可无限串联该led灯的电路及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于LED灯照明及控制领域，公开了一种可无限串联LED灯的电路，包括主控模块FF和至少两个LED灯；所述LED灯包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片；多个LED灯的驱动电路串联；所述主控模块FF和驱动电路芯片连接。本发明还公开了一种LED灯，将LED灯的发光控制电路集成在LED灯的内部，可在无需外设电路的情况下进行多个LED灯的串联，并可对所串联的LED任意一颗进行单独控制；本发明还公开了一种驱动该串联电路的方法。本发明能够克服当前多个LED灯驱动电路复杂、可靠性差的问题；并且能够使多个LED灯的控制更加简单。

Description

一种LED灯、可无限串联该LED灯的电路及其驱动方法

技术领域

本发明属于LED灯照明及控制领域，具体涉及一种LED灯、可无限串联该 LED灯的电路及其驱动方法。

背景技术

现有的LED显示，一般以扫描阵列的方式使多个LED灯发光，这种方式均采用行列组合扫描方式或芯片独立驱动方式。行列扫描方式即LED显示扫描阵列由行排列和列排列组成，扫描电路依行和列进行控制使能，可在单一时间片上控制行列交叉点上的LED灯珠亮起。芯片独立驱动方式即每数颗LED由一颗芯片控制使能，所有的LED驱动芯片再由主芯片控制，一般8颗或16颗LED灯由1颗芯片控制。

现有的LED显示，扫描阵列存在以下问题：外设电路复杂，行列驱动方式需要数颗芯片控制行和列，芯片独立驱动方式所需外设芯片数量更多。其次，电路及原件的可靠性差，由于LED是电流驱动型原件，驱动电路不可避免的会产生较大电流，从而导致发热，长时间使用容易损坏，我们日常生活中也会经常见到户外LED显示屏局部坏掉或显示不正常。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种LED灯、可无限串联该LED灯的电路及其驱动方法，能够克服当前多个LED灯驱动电路复杂、可靠性差的问题；并且能够使多个LED灯的控制更加简单。本发明的具体技术方案如下：

一种LED灯，包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管DD；所述控制电路芯片的数据输入脚和外部数据输出脚连接；所述控制电路芯片的时钟脚和外部时钟输入脚连接；所述控制电路芯片的复位脚和外部中央复位脚连接；所述控制电路芯片的数据输出脚和外部数据输入脚连接；所述控制电路芯片的电源脚和外部电源连接；所述控制电路芯片的接地脚接地；所述电阻R1的一端接地，另一端和二极管DD的输入脚连接；所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚连接，另一端与三极管 Q1的基极连接；所述二极管DD的输出脚与三极管Q1的集电极连接；所述三极管Q1的发射级接地。

优选的，所述三极管Q1为NPN三极管。

优选的，所述控制电路芯片的型号为74HC164。

优选的，所述控制电路芯片的数据输入脚A和外部数据输出脚连接；所述控制电路芯片的时钟脚CLK和外部时钟输入脚连接；所述控制电路芯片的复位脚CLR和外部中央复位脚连接；所述控制电路芯片的数据输出脚QA和外部数据输入脚连接；所述控制电路芯片的电源脚VDD和外部电源连接；所述控制电路芯片的接地脚GND接地；所述电阻R1的一端接地，另一端和二极管DD的输入脚连接；所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚QD连接，另一端与三极管Q1的基极连接；所述二极管DD的输出脚与三极管Q1的集电极连接；所述三极管Q1的发射级接地。

一种无限串联LED灯的电路，包括主控模块FF和至少两个如权利要求1所述的LED灯；所述LED灯包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片；多个LED灯的驱动电路串联；所述主控模块FF和驱动电路芯片连接。

优选的，所述主控模块FF的数据输出脚和控制电路芯片的数据输入脚连接；所述主控模块FF的时钟输出脚和控制电路芯片的时钟脚连接；所述主控模块FF的脉宽调制输出脚和控制电路芯片的复位脚连接。

优选的，任意两个相邻的LED灯为第一LED灯和第二LED灯；所述第一LED 灯包括第一驱动电路模块，第二LED灯包括第二驱动电路模块；所述第一驱动电路模块的数据输出脚和第二驱动电路模块的数据输入脚连接。

优选的，所述主控模块FF的型号为STC12C2052AD。

优选的，所述主控模块FF的数据输出脚TXD和控制电路芯片的数据输入脚连接；所述主控模块FF的时钟输出脚CLKOUT0和控制电路芯片的时钟脚连接；所述主控模块FF的脉宽调制输出脚PWM0和控制电路芯片的复位脚连接。

一种驱动无限串联LED灯的电路的方法，包括如下步骤：

A.主控模块FF的串行数据经至数据输出脚和时钟输出脚发送至控制电路芯片的数据输入脚和时钟脚，以选择要操作的LED灯；

B.主控模块FF的脉宽调制输出脚通过控制使能，完成对控制电路芯片的复位脚的使能控制，从而控制对应LED灯的开关；

C.主控模块FF的脉宽调制输出脚输出PWM波形至控制电路芯片的复位脚，即实现对指定LED灯的亮度控制。

和现有技术相比，本发明能够克服当前多个LED灯的驱动电路复杂、可靠性差的问题，将LED灯的驱动电路集成到LED灯的内部，并可进行多个LED灯的串联控制；驱动电路集成到LED灯的内部后，LED灯的驱动电流所消耗的功率由单一LED灯的内部驱动电路所承受，热量分散，不再容易导致电路损坏；本发明能够使LED灯的控制更加简单，主控模块FF只需发出操作序列到输入脚口，控制逻辑依次传输到各个LED灯上。因此，本发明具有简化多个LED灯的驱动电路和优化多个LED灯的控制的优点。

附图说明

图1为控制电路芯片的示意图。

图2为本发明串联电路的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例

一种LED灯，包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管DD；所述控制电路芯片的数据输入脚和外部数据输出脚连接；所述控制电路芯片的时钟脚和外部时钟输入脚连接；所述控制电路芯片的复位脚和外部中央复位脚连接；所述控制电路芯片的数据输出脚和外部数据输入脚连接；所述控制电路芯片的电源脚和外部电源连接；所述控制电路芯片的接地脚接地；所述电阻R1的一端接地，另一端和二极管DD的输入脚连接；所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚连接，另一端与三极管Q1的基极连接；所述二极管DD的输出脚与三极管Q1的集电极连接；所述三极管Q1的发射级接地。

优选的，所述控制电路芯片的型号为74HC164。

如图1所示，一种LED灯，包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管DD；所述控制电路芯片的数据输入脚A和外部数据输出脚连接；数据通过此脚输入。所述控制电路芯片的时钟脚 CLK和外部时钟输入脚连接；此脚每次由低变高时，数据传输，信号从数据输出脚输出，数据输出脚将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。所述控制电路芯片的复位脚CLR和外部中央复位脚连接；外部中央复位脚上的一个低电平将使其它所有输入脚都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。所述控制电路芯片的数据输出脚QA和外部数据输入脚连接；实现LED 灯串联基础。所述控制电路芯片的电源脚VDD和外部电源连接；所述控制电路芯片的接地脚GND接地；所述电阻R1的一端接地，另一端和二极管DD的输入脚连接；所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚QD连接，如此使信号数据传送至LED灯，所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚QD连接；所述二极管DD的输出脚与三极管Q1的集电极连接；所述三极管Q1的发射级接地。

优选的，所述三极管Q1为NPN三极管。NPN三极管能够其到电流放大作用，同时实现LED灯的开关。

一种无限串联LED灯的电路，包括主控模块FF和至少两个如权利要求1所述的LED灯；所述LED灯包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片；多个LED灯的驱动电路串联；所述主控模块FF和驱动电路芯片连接。

为了更好的使用本发明，所述主控模块FF的型号为STC12C2052AD；所述控制电路芯片的型号为74HC164。

如图1～图2所示，一种无限串联LED灯的电路，包括主控模块FF、第一 LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4；所述主控模块FF 和第一LED灯D1连接；所述第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4为串联；所述主控模块FF包括主控模块FF；所述LED灯的内部设有驱动电路；第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4的驱动电路串联；所述主控模块FF分别于第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4的驱动电路连接，使上述LED灯的复位脚、时钟脚、电源脚和接地脚均分别连接在一起。

优选的，所述主控模块FF的数据输出脚和控制电路芯片的数据输入脚连接；所述主控模块FF的时钟输出脚和控制电路芯片的时钟脚连接；所述主控模块FF的脉宽调制输出脚和控制电路芯片的复位脚连接。

如图1～图2所示，所述控制电路芯片的数据输入脚A和主控模块FF的数据输出脚TXD连接；数据通过数据输入脚A输入。所述控制电路芯片的时钟脚 CLK和主控模块FF的时钟输出脚CLKOUT0连接；时钟输出脚CLKOUT0每次由低变高时，数据传输，信号从数据输入脚QA传输，QA将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。所述控制电路芯片的复位脚CLR和主控模块FF的脉宽调制输出脚PWM0连接；复位脚CLR输入脚上的一个低电平将使其它所有输入脚都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。所述控制电路芯片的数据输出脚QA和相邻控制电路芯片的数据输入脚A连接；使本发明具备串联基础。所述控制电路芯片的数据输出脚QD和LED灯连接；如此使信号数据传送至LED灯，并通过三极管Q1实现开关。

优选的，任意两个相邻的LED灯为第一LED灯和第二LED灯；所述第一LED 灯包括第一驱动电路模块，第二LED灯包括第二驱动电路模块；所述第一驱动电路模块的数据输出脚QA和第二驱动电路模块的数据输入脚A连接。

如图2所示，本发明包括第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3 和第四LED灯D4为串联的4个LED灯；所述第一LED灯D1包括第一驱动电路模块，第二LED灯D2包括第二驱动电路模块，第三LED灯D3包括第三驱动电路模块，第四LED灯D4包括第四驱动电路模块；所述第一驱动电路模块的数据输入脚A与主控模块FF的数据输出脚TXD连接；所述第一驱动电路模块的数据输出脚QA和第二驱动电路模块的数据输入脚A连接；所述第二驱动电路模块的数据输出脚QA与第三驱动电路模块的数据输入脚A连接；所述第三驱动电路模块的数据输出脚QA与第四驱动电路模块的数据输入脚A连接；上述4个LED灯的电源脚VDD分别与外部电路连接；4个LED灯的时钟脚CLK分别接入主控模块FF的时钟输出脚CLKOUT0；4个LED灯的复位脚CLR分别接入主控模块FF的复位脚CLR；4个LED灯的接地脚GND分别接地。

当主控模块FF的串行数据经至数据输出脚TXD和时钟输出脚CLKOUT0发送至控制电路芯片的数据输入脚A和时钟脚CLK，可以选择要操作的LED灯；而主控模块FF的脉宽调制输出脚PWM0通过控制使能，完成对控制电路芯片的复位脚CLR的使能控制，从而控制对应LED灯的开关；在使能输出中，可以由脉宽调制输出脚PWM0的波形控制LED灯的亮度，脉宽调制输出脚PWM0输出的PWM 波形至复位脚CLR，即可实现对指定LED灯的亮度控制。PWM波可以通过脉宽来调节控制LED灯的得电时间，从而通过控制其亮的时间来控制其亮度。如此，当本电路可以提供足够大小的电流值和足够稳定的电流值时，便可以实现第一 LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4之间的串联，并且可以通过将控制电路芯片的控制脚并入主控模块FF的控制脚，实现选择控制；通过对电路输入足够大小的电流值和足够稳定的电流值，以此得到无限串联LED 灯的电路。

一种驱动无限串联LED灯的电路的方法，包括如下步骤：

A.主控模块FF的串行数据经至数据输入脚A和时钟输出脚CLKOUT0发送至控制电路芯片的数据输入脚A和时钟脚CLK，以选择要操作的LED灯；

B.主控模块FF的复位脚CLR通过控制使能，完成对控制电路芯片的复位脚 CLR的使能控制，从而控制对应LED灯的开关；

C.主控模块FF的脉宽调制输出脚PWM0传输PWM波形至复位脚CLR，即实现对指定LED灯的亮度控制。

如表1所示，在使用本发明时，将主控模块FF通电，使主控模块FF处于输出状态；时钟输出脚CLK出现上升沿，数据输出脚A的状态锁存，信号从数据输入脚QA输出；当锁存有效时，复位脚CLR出现高电平，输出高电平至二极管DD，此时时钟输出脚CLK的电平上升沿将数据输入脚A的信号状态锁存，同时，数据输入脚QA输出高电平，通过串联电路，将高电平输出至LED灯的QD，使并行数据输出。

表1

表中：L为低电平；H为高电平；↑为低至高时钟跃变。

如表2所示的操作序列，当主控模块FF的数据输出脚TXD出现高电平，时钟输出脚CLKOUT0由低至高产生跃变；此时复位脚CLR低电平，第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4都为关闭状态；当主控模块FF 的数据输出脚TXD出现低电平，时钟输出脚CLKOUT0同样处于上升沿，复位脚 CLR仍然处于低电平，所以第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4仍然都为关闭状态；在经过人为设定的一段时间后，主控模块 FF的时钟输出脚CLKOUT0会出现低电平后，此时复位脚CLR电平变高，选择控制第四LED灯D4的复位脚CLR使能；数据输入脚A输出高电平至第四LED灯 D4的数据输出脚QD，使三极管Q1工作，打开第四LED灯D4，使第四LED灯发光，同时第一LED灯D1、第二LED灯D2和第三LED灯D3处于关闭状态。

操作序列	1	2	3	4
					TXD	H	L	L	L
CLKOUT0	↑	↑	↑	L
					CLRA	L	L	L	H
D1	Off	Off	Off	Off
					D2	Off	Off	Off	Off
D3	Off	Off	Off	Off
					D4	Off	Off	Off	On

表2

表中：L为低电平；H为高电平；↑为低至高时钟跃变；Off为关；On为开。

为了使本发明能够正常工作，实现LED灯的点亮效果，LED灯的亮度值为主控模块FF预设亮度值，即LED灯的亮度由主控模块FF控制。不可调光的LED 灯在外加电压变化时，内部的驱动电源会稳定LED光源的工作电流，维持亮度的恒定。当人们想对LED灯进行调光时，LED驱动必须要设计成能接受调光信号并依此改变亮度的架构。本发明采用的主控模块FF具有脉宽调制输出脚 PWM0，通过模拟控制的方式，根据载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，可以使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。当人们在使用本发明时，提前烧录程序至主控模块FF，通过控制主控模块的脉宽调制输出脚输出的PWM波来调节控制LED灯的得电时间，即通过控制LED灯发光的时间来实现控制LED灯的亮度。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED灯，其特征在于，包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片、电阻R1、电阻R2、三极管Q1和二极管DD；所述控制电路芯片的数据输入脚和外部数据输出脚连接；所述控制电路芯片的时钟脚和外部时钟输入脚连接；所述控制电路芯片的复位脚和外部中央复位脚连接；所述控制电路芯片的数据输出脚和外部数据输入脚连接；所述控制电路芯片的电源脚和外部电源连接；所述控制电路芯片的接地脚接地；所述电阻R1的一端接地，另一端和二极管DD的输入脚连接；所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚连接，另一端与三极管Q1的基极连接；所述二极管DD的输出脚与三极管Q1的集电极连接；所述三极管Q1的发射级接地。

2.如权利要求1所述的一种LED灯，其特征在于，所述三极管Q1为NPN三极管。

3.如权利要求1所述的一种LED灯，其特征在于，所述控制电路芯片的型号为74HC164。

4.如权利要求3所述的一种LED灯，其特征在于，所述控制电路芯片的数据输入脚A和外部数据输出脚连接；所述控制电路芯片的时钟脚CLK和外部时钟输入脚连接；所述控制电路芯片的复位脚CLR和外部中央复位脚连接；所述控制电路芯片的数据输出脚QA和外部数据输入脚连接；所述控制电路芯片的电源脚VDD和外部电源连接；所述控制电路芯片的接地脚GND接地；所述电阻R1的一端接地，另一端和二极管DD的输入脚连接；所述电阻R2的一端与控制电路芯片的数据输出脚QD连接，另一端与三极管Q1的基极连接；所述二极管DD的输出脚与三极管Q1的集电极连接；所述三极管Q1的发射级接地。

5.一种无限串联LED灯的电路，其特征在于，包括主控模块FF和至少两个如权利要求1所述的LED灯；所述LED灯包括驱动电路；所述驱动电路包括控制电路芯片；多个LED灯的驱动电路串联；所述主控模块FF和驱动电路芯片连接。

6.如权利要求5所述的一种无限串联LED灯的电路，其特征在于，所述主控模块FF的数据输出脚和控制电路芯片的数据输入脚连接；所述主控模块FF的时钟输出脚和控制电路芯片的时钟脚连接；所述主控模块FF的脉宽调制输出脚和控制电路芯片的复位脚连接。

7.如权利要求6所述的一种无限串联LED灯的电路，其特征在于，任意两个相邻的LED灯为第一LED灯和第二LED灯；所述第一LED灯包括第一驱动电路模块，第二LED灯包括第二驱动电路模块；所述第一驱动电路模块的数据输出脚和第二驱动电路模块的数据输入脚连接。

8.如权利要求5所述的一种无限串联LED灯的电路，其特征在于，所述主控模块FF的型号为STC12C2052AD。

9.如权利要求8所述的一种无限串联LED灯的电路，其特征在于，所述主控模块FF的数据输出脚TXD和控制电路芯片的数据输入脚连接；所述主控模块FF的时钟输出脚CLKOUT0和控制电路芯片的时钟脚连接；所述主控模块FF的脉宽调制输出脚PWM0和控制电路芯片的复位脚连接。

10.一种驱动无限串联LED灯的电路的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.主控模块FF的串行数据经至数据输出脚和时钟输出脚发送至控制电路芯片的数据输入脚和时钟脚，以选择要操作的LED灯；

B.主控模块FF的脉宽调制输出脚通过控制使能，完成对控制电路芯片的复位脚的使能控制，从而控制对应LED灯的开关；

C.主控模块FF的脉宽调制输出脚输出PWM波形至控制电路芯片的复位脚，即实现对指定LED灯的亮度控制。