CN111107695A - 一种智能led灯调光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种智能LED灯调光系统，通过设置电感值测量电路、第一比较器、门极驱动器、MOS管组成开关电路对电感进行充放电，测量出电感恒压放电时间，调节电感值测量电路中的电流采样电阻的阻值可以粗略地调节流过智能LED灯的正向电流的大小从而调节智能LED灯的亮度；通过设置缓冲器、门极驱动器和MOS管组成的PWM调控电路，可以通过调节PWM的占空比实现流过智能LED灯的电流在最大电流和0之间以0.39％的精度调节；通过设置第二比较器和带隙基准组成欠压锁定电路，可以在电源输入电压低于某一值时，保护后级电路不动作。
Description
技术领域
本发明涉及智能灯领域，尤其涉及一种智能LED灯调光系统。
背景技术
LED全称是“Light emitting diode”，又称之是发光二极管，具有将电能转变为光能作用的固体电致发光半导体器件。目前调光技术主要有数字调光和模拟调光两种，其中，数字调光又称之为PWM调光，脉宽调制调光(PWM Dimming)方式是采用PWM技术反复开关LED驱动电源时间比率来调节输出平均电流。PWM调光的优点在于提供高质量的光以及精确调光，其缺点是需要外围能产生PWM控制信号的电路，电路相对较为复杂；模拟调光的工作原理是通过调节流过LED的正向电流的大小从而调节LED的亮度。电感值测量电路简单、调光方便，但是不易实现精确调光。现有技术中大多使用的是数字调光或者模拟调光，没有将两者的优点结合，避免缺点，因此，为解决上述问题，本发明提供一种智能LED灯调光系统，结合模拟调光技术以及数字调光技术，实现电路结构简单以及精确调光的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种智能LED灯调光系统，结合模拟调光技术以及数字调光技术，实现电路结构简单以及精确调光的目的。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种智能LED灯调光系统，其包括电源、处理器、调光模块和智能LED，调光模块包括电感值测量电路、第一比较器、门极驱动器、MOS管和缓冲器；
电源分别与电感值测量电路的输入端和第一比较器的反相输入端电性连接，电感值测量电路的输出端与智能LED灯电性连接，第一比较器的同相输入端与电感值测量电路的输出端电性连接，第一比较器的输出端通过门极驱动器与MOS管的栅极电性连接，MOS管的源极接地，MOS管的漏极与智能LED灯电性连接，处理器的PWM输出端通过缓冲器与门极驱动器的输入端电性连接，门极驱动器的输出端与MOS管的栅极电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，电感值测量电路包括电阻R18、二极管D1和电感L5；
电源与电阻R18的一端电性连接，电阻R18的另一端通过正向导通的智能LED灯与电感L5的一端电性连接，电感L5的另一端通过正向导通的二极管D1与电源电性连接；
电源与第一比较器的反相输入端电性连接，电阻R1的另一端与第一比较器的同相输入端电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第二比较器和带隙基准；
电源与带隙基准的输入端电性连接，带隙基准的输出端与第二比较器的同相输入端电性连接，第二比较器的反相输入端与电源电性连接，第二比较器的输出端通过门极驱动器与MOS管的栅极电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括与处理器的I/O口电性连接的光照强度检测电路。
进一步优选的，光照强度检测电路包括电阻R19和光敏电阻R20；
电源与电阻R19的一端电性连接，电阻R19的另一端分别与处理器的I/O口和光敏电阻R20的一端电性连接，光敏电阻R20的另一端接地。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括与处理器的I/O口电性连接的红外热释电电路。
进一步优选的，红外热释电电路包括CS9803芯片；
CS9803芯片的RELAY引脚与处理器的I/O口电性连接。
本发明的一种智能LED灯调光系统相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过设置电感值测量电路、第一比较器、门极驱动器、MOS管组成开关电路对电感进行充放电，测量出电感恒压放电时间，调节电感值测量电路中的电流采样电阻的阻值可以粗略地调节流过智能LED灯的正向电流的大小从而调节智能LED灯的亮度；通过设置缓冲器、门极驱动器和MOS管组成的PWM调控电路，可以通过调节PWM的占空比实现流过智能LED灯的电流在最大电流和0之间以0.39％的精度调节；
(2)通过设置第二比较器和带隙基准组成欠压锁定电路，可以在电源输入电压低于某一值时，保护后级电路不动作；
(3)通过设置光照强度检测电路，可以检测光强信息，并将光强信息作为PWM调光的依据，可以提高PWM信号调节的精度；通过设置红外热释电电路，可以检测是否有人靠近智能LED灯，当有人靠近时，红外热释电电路将人体辐射的红外线转换成电压信号，并将该电压信号作为智能LED灯启动的依据或PWM调光的依据，进而提高PWM信号调节的精度以及智能LED灯的智能程度。
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，下面将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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种智能LED灯调光系统的结构图；
图2为本发明一种智能LED灯调光系统的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明的一种智能LED灯调光系统，其包括电源、处理器、调光模块和智能LED，其中，调光模块包括电感值测量电路、第一比较器、门极驱动器、MOS管和缓冲器；具体的连接关系为：电源分别与电感值测量电路的输入端和第一比较器的反相输入端电性连接，电感值测量电路的输出端与智能LED灯电性连接，第一比较器的同相输入端与电感值测量电路的输出端电性连接，第一比较器的输出端通过门极驱动器与MOS管的栅极电性连接，MOS管的源极接地，MOS管的漏极与智能LED灯电性连接，处理器的PWM输出端通过缓冲器与门极驱动器的输入端电性连接，门极驱动器的输出端与MOS管的栅极电性连接。
进一步优选的，如图2所示，电感值测量电路包括电阻R18、二极管D1和电感L5；
电源与电阻R18的一端电性连接，电阻R18的另一端通过正向导通的智能LED灯与电感L5的一端电性连接，电感L5的另一端通过正向导通的二极管D1与电源电性连接；电源与第一比较器的反相输入端电性连接，电阻R1的另一端与第一比较器的同相输入端电性连接。
本实施的工作原理为：当电源刚刚上电时，流过电感L5和电阻R18的初始电流为0，则流过智能LED灯的电流也为0，此时第一比较器的输出为高电平，门极驱动器被触发，进而驱动MOS管处于导通状态，于此同时MOS管的漏极的电位为低电平，电流流过电感L5和电阻R18到达智能LED灯；当电阻R18上压差大于115mV时，第一比较器输出变为低电平，MOS管处于关断状态，电流流过电感L5、电阻R18、二极管D1并不断下降，当电阻R18上的压差减小到85mV时，MOS管重新处于打开状态，如此循环，开关反复打开关闭的过程中的时间不同，则可控制智能LED灯的电流平均值不同。只要合理设置电流采样电阻R18即可控制流过智能LED灯的电流值大小。此时调节电阻R18的阻值可以粗略地调节流过智能LED灯的电流值大小。本实施例中，通过设置缓冲器缓冲处理器输出的PWM信号，将该PWM信号送至门极驱动器，在PWM信号的高电平时MOS管打开，低电平时MOS管断开，因此控制输入PWM信号的占空比就可调节流过智能LED灯的平均电流，从而调节智能LED灯的亮度。
本实施例的有益效果为：设置电感值测量电路、第一比较器、门极驱动器、MOS管组成开关电路对电感进行充放电，测量出电感恒压放电时间，调节电感值测量电路中的电流采样电阻的阻值可以粗略地调节流过智能LED灯的正向电流的大小从而调节智能LED灯的亮度；通过设置缓冲器、门极驱动器和MOS管组成的PWM调控电路，可以通过调节PWM的占空比实现流过智能LED灯的电流在最大电流和0之间以0.39％的精度调节。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供智能LED灯的保护方案，具体的，在实施例1的基础上增加第二比较器和带隙基准；其中，如图2所示，电源与带隙基准的输入端电性连接，带隙基准的输出端与第二比较器的同相输入端电性连接，第二比较器的反相输入端与电源电性连接，第二比较器的输出端通过门极驱动器与MOS管的栅极电性连接。
其中，第二比较器和带隙基准组成欠压锁定电路，当电源输入电压低于某一值时，门极驱动器不工作，处于保护状态。
本实施例的有益效果：通过设置第二比较器和带隙基准组成欠压锁定电路，可以在电源输入电压低于某一值时，保护后级电路不动作。
实施例3
在实施例1或实施例2的基础上，本实施例设置了分别与处理器的I/O口电性连接的光照强度检测电路和红外热释电电路。
进一步优选的，光照强度检测电路包括电阻R19和光敏电阻R20；电源与电阻R19的一端电性连接，电阻R19的另一端分别与处理器的I/O口和光敏电阻R20的一端电性连接，光敏电阻R20的另一端接地。入射光线强弱不同引起会光敏电阻R20阻值的变化，在相对较强的光照条件下，其阻值会在几百到数千欧姆范围内变化，在黑暗情况下，其阻值是1～10MΩ。光照强度检测电路将不同的阻值变化转变成不同的电压变化，传给处理器电压引脚进行比较和处理，以此作为PWM调光的依据。
进一步优选的，红外热释电电路包括CS9803芯片；CS9803芯片的RELAY引脚与处理器的I/O口电性连接。人体有正常恒定的温度，通常在37℃左右，会辐射出特定1mm左右的波长红外线。热释电红外线传感器通过检测人体发出此红外线，将它转换为电压信号，其检测范围在2m左右内。
本实施例的有益效果为：通过设置光照强度检测电路，可以检测光强信息，并将光强信息作为PWM调光的依据，可以提高PWM信号调节的精度；通过设置红外热释电电路，可以检测是否有人靠近智能LED灯，当有人靠近时，红外热释电电路将人体辐射的红外线转换成电压信号，并将该电压信号作为智能LED灯启动的依据或PWM调光的依据，进而提高PWM信号调节的精度以及智能LED灯的智能程度。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能LED灯调光系统，其包括电源、处理器、调光模块和，其特征在于：所述调光模块包括电感值测量电路、第一比较器、门极驱动器、MOS管和缓冲器；
所述电源分别与电感值测量电路的输入端和第一比较器的反相输入端电性连接，电感值测量电路的输出端与智能LED灯电性连接，第一比较器的同相输入端与电感值测量电路的输出端电性连接，第一比较器的输出端通过门极驱动器与MOS管的栅极电性连接，MOS管的源极接地，MOS管的漏极与智能LED灯电性连接，处理器的PWM输出端通过缓冲器与门极驱动器的输入端电性连接，门极驱动器的输出端与MOS管的栅极电性连接。
2.如权利要求1所述的一种智能LED灯调光系统，其特征在于：所述电感值测量电路包括电阻R18、二极管D1和电感L5；
所述电源与电阻R18的一端电性连接，电阻R18的另一端通过正向导通的智能LED灯与电感L5的一端电性连接，电感L5的另一端通过正向导通的二极管D1与电源电性连接；
所述电源与第一比较器的反相输入端电性连接，电阻R1的另一端与第一比较器的同相输入端电性连接。
3.如权利要求1所述的一种智能LED灯调光系统，其特征在于：还包括第二比较器和带隙基准；
所述电源与带隙基准的输入端电性连接，带隙基准的输出端与第二比较器的同相输入端电性连接，第二比较器的反相输入端与电源电性连接，第二比较器的输出端通过门极驱动器与MOS管的栅极电性连接。
4.如权利要求1所述的一种智能LED灯调光系统，其特征在于：还包括与处理器的I/O口电性连接的光照强度检测电路。
5.如权利要求4所述的一种智能LED灯调光系统，其特征在于：所述光照强度检测电路包括电阻R19和光敏电阻R20；
所述电源与电阻R19的一端电性连接，电阻R19的另一端分别与处理器的I/O口和光敏电阻R20的一端电性连接，光敏电阻R20的另一端接地。
6.如权利要求1所述的一种智能LED灯调光系统，其特征在于：还包括与处理器的I/O口电性连接的红外热释电电路。
7.如权利要求6所述的一种智能LED灯调光系统，其特征在于：所述红外热释电电路包括CS9803芯片；
所述CS9803芯片的RELAY引脚与处理器的I/O口电性连接。
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