CN114567948A - 一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光源驱动技术领域，提供了一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路及其工作方法，包括依次连接的第一恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路以及第二恒流电路；第一光源控制电路、第二光源控制电路以及第三光源控制电路中均包含多个串联连接的发光二极管；所述第一恒流电路连接电源，所述第一恒流电路连接电源，所述第一恒流电路以及第二恒流电路均与控制器电连接；所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路分别与控制器连接；第一、第二恒流电路互为替补，当单片机故障无法工作时，仍然可以实现全部LED发光二极管的常亮，以保证基本的照明需求。

Description

一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路及其工作方法

技术领域

本发明属于光源驱动技术领域，具体涉及一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在人流量密集的商场、写字楼等公共场所需要配备消防指示灯来保障人们的安全，在发生火灾时，可以清晰明了的为人们引导最佳的安全逃生出口。但是现有消防指示灯普遍存在诸多不足：

其一，对于小电流照明设备，造成LED发光二极管损坏的最主要原因是短路，占比90％，现如今常见的LED发光二极管电路连接为并联形式，在一组并联LED发光二极管中，一个LED发光二极管的短路就会造成整组LED发光二极管均不能正常发光，甚至损坏电源，可靠性低，并且在不拆除的情况下难以定位故障的LED，维修不便；

其二，采用并联接法的LED发光二极管需要先将高电压通过直流降压电路降为较低的电压，这个过程会不可避免地造成能量损耗。并且为了保证每个LED发光二极管的亮度基本一致需要使用镇流电阻，这将会导缩短其供电电源的使用寿命；

其三，在控制器故障时，现有指示灯处于全灭状态，甚至无法满足基本的照明需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路及其工作方法，首先，在一组串联LED发光二极管中，当一个LED发光二极管发生短路故障并不会影响该串联灯组中的其他LED正常工作，并且在短路故障时无需整组拆除便可以定位故障LED发光二极管，进行维修替换；其次，该光源驱动电路中无需直流降压电路，避免了不必要的能量损耗。另外，该电路所涉及的光源驱动电路在单片机故障无法工作时，仍然可以实现全部LED发光二极管的常亮，以保证基本的照明需求。

根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，采用如下技术方案：

一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，包括依次连接的第一恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路以及第二恒流电路；第一光源控制电路、第二光源控制电路以及第三光源控制电路中均包含多个串联连接的发光二极管；

所述第一恒流电路连接电源，所述第一恒流电路以及第二恒流电路均与控制器电连接；所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路分别与控制器连接。

进一步地，所述第一恒流电路包括电容器、稳压二极管、第八三极管、第十电阻和第十一电阻；所述电容器的正极接入电源，所述电容器的负极接地；

所述稳压二极管的负极与电源连接，所述稳压二极管的负极与第八三极管的基极连接，所述稳压二极管的负极还与第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端接地；

所述第十一电阻一端接电源，所述第十一电阻另一端与第八三极管的发射极相连；所述第八三极管的集电极与第一光源控制电路相连。

进一步地，所述第一光源控制电路包括第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管以及第一三极管；所述第一发光二极管、第二发光二极管以及第三发光二极管依次串联连接；

所述第一发光二极管的正极与第八三极管的集电极连接，所述第一发光二极管的正极与所述第一三极管的发射极连接；所述第三发光二极管的负极与第一三极管的集电极连接，所述第三发光二极管的还与第二光源控制电路连接。

进一步地，所述第一光源控制电路还包括第二三极管、第一电阻以及第二电阻；

所述第一三极管的基极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二三极管的集电极连接；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极与第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与控制器连接。

进一步地，所述第二光源控制电路包括第四发光二极管、第五发光二极管、第六发光二极管、第七发光二极管以及第三三极管；所述第四发光二极管、第五发光二极管、第六发光二极管以及第七发光二极管依次串联连接；

所述第四发光二极管的正极与第一三极管的集电极连接，所述第四发光二极管的正极还与第三三极管的发射极连接；所述第七发光二极管的负极与第三三极管的集电极连接，所述第七发光二极管的负极还与第三光源控制电路连接。

进一步地，所述第二光源控制电路还包括第四三极管、第三电阻以及第四电阻；

所述第三三极管的基极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第四三极管的集电极连接，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的基极与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与控制器连接。

进一步地，所述第三光源控制电路包括第八发光二极管、第九发光二极管、第十发光二极管以及第五三极管；所述第八发光二极管、第九发光二极管以及第十发光二极管依次串联连接；

所述第八发光二极管的正极与第三三极管的集电极连接，所述第八发光二极管的正极还与第五三极管的发射极连接；所述第十发光二极管的负极与所述第五三极管的集电极连接，所述第十发光二极管的负极与第二恒流电路连接。

进一步地，所述第三光源控制电路还包括第六三极管、第五电阻以及第六电阻；

所述第五三极管的基极与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与控制器连接。

进一步地，所述第二恒流电路包括第七电阻、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；

所述第七三极管的基极与第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与第八电阻的一端连接；所述第七电阻的另一端还与控制器连接，所述第八电阻的另一端接入5V电压；

所述第七三极管的发射极与控制器连接，所述第七三极管的发射极还与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端接地。

根据一些实施例，本发明的第二方案提供了如第一方案所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路的工作方法，采用如下技术方案：

一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路的工作方法，包括：

在控制器正常工作时，根据控制器预设的程序对所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路进行分区控制；

在控制器故障时，所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路由所述第一恒流电路驱动，表现为常亮状态；

所述第一恒流电路和所述第二恒流电路互为替补电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明所述光源驱动电路中，当一个LED发光二极管发生短路故障并不会影响该串联灯组中的其他LED正常工作，提高了光源驱动电路的可靠性；

2、本发明所述光源驱动电路中，任意LED发光二极管发生短路故障时无需整组拆除便可以定位故障LED发光二极管，方便维修替换；

3、本发明所述光源驱动电路中，无需直流降压电路，避免了不必要的能量损耗；第一、第二恒流电路互为替补，保证了光源驱动电路的可靠性，当单片机故障无法工作时，仍然可以实现全部LED发光二极管的常亮，以保证基本的照明需求。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，包括依次连接的第一恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路以及第二恒流电路；第一光源控制电路、第二光源控制电路以及第三光源控制电路中均包含多个串联连接的发光二极管；

所述第一恒流电路连接电源，所述第一恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路以及第二恒流电路均与控制器电连接；所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路由控制器进行分区控制。

具体地实施例中，一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，包括电源、控制芯片、第一恒流电路、第二恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路。

所述第一恒流电路分别与电源、第二恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路和第三光源控制电路电连接，所述控制芯片与电源、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路及第二恒流电路电连接。

优选的，所述第一恒流电路包括电容器C、稳压二极管D11、PNP型三极管Q8、电阻R10和电阻R11。

所述电容器C的正极接入电源VIN，其负极接地。所述稳压二极管D11的负极与电源VIN相连，其正极与电阻R10的一端和PNP型三极管Q8的基极相连。所述电阻R10的另一端接地，所述电阻R11一端接电源VIN，另一端与PNP型三极管Q8的发射极相连。所述PNP型三极管Q8的集电极与第一光源控制电路相连。

优选的，所述第一光源控制电路包括LED发光二极管D1、LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、PNP型三极管Q1、NPN型三极管Q2、电阻R1与电阻R2。

所述LED发光二极管D1的正极与PNP型三极管Q8的集电极和PNP型三极管Q1的发射极相连，其负极与LED发光二极管D2的正极相连。所述LED发光二极管D3的正极与LED发光二极管D2的负极相连，其负极与PNP型三极管Q1的集电极和第二光源控制电路相连。

所述PNP型三极管Q1的基极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与NPN型三极管Q2的集电极相连。所述NPN型三极管Q2的发射极接地，基极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与控制芯片的CON L管脚相连。

优选的，所述第二光源控制电路包括LED发光二极管D4、LED发光二极管D5、LED发光二极管D6、LED发光二极管D7、PNP型三极管Q3、NPN型三极管Q4、电阻R3与电阻R4。

所述LED发光二极管D4的正极与PNP型三极管Q1的集电极和PNP型三极管Q3的发射极相连，其负极与LED发光二极管D5的正极相连。所述LED发光二极管D5的负极与LED发光二极管D6的正极相连，LED发光二极管D6的负极与LED发光二极管D7的正极相连，LED发光二极管D7的负极与PNP型三极管Q3的集电极和第三光源控制电路相连。

所述PNP型三极管Q3的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与NPN型三极管Q4的集电极相连。所述NPN型三极管Q4的发射极接地，基极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与控制芯片的CON M管脚相连。

优选的，所述第三光源控制电路包括LED发光二极管D8、LED发光二极管D9、LED发光二极管D10、PNP型三极管Q5、NPN型三极管Q6、电阻R5与电阻R6。

所述LED发光二极管D8的正极与PNP型三极管Q3的集电极和PNP型三极管Q5的发射极相连，其负极与LED发光二极管D9的正极相连。所述LED发光二极管D10的正极与LED发光二极管D9的负极相连，其负极与PNP型三极管Q5的集电极和第二恒流电路相连。

所述PNP型三极管Q5的基极与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与NPN型三极管Q6的集电极相连。所述NPN型三极管Q6的发射极接地，基极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与控制芯片的CON R管脚相连。

优选的，所述第二恒流电路包括NPN型三极管Q7、电阻R7、电阻R8、电阻R9。

所述NPN型三极管Q7的集电极与LED发光二极管D10的负极相连，其发射极与控制芯片的ADC LED管脚和电阻R9的一端相连，其基极与电阻R7的一端相连。电阻R9的另一端接地，电阻R7的另一端与控制芯片的CON LED管脚和电阻R8相连，电阻R8另一端接入5V电压。

第二恒流电路与第一恒流电路的区别在于，第二恒流电路是通过控制芯片的ADCLED驱动的数控恒流源，可通过电流采样单元采集实际输出电流，再根据其与目标恒定电流值的差反馈调整输出电流的大小；第一恒流电路是含有稳压二极管的恒流电路，PNP型三极管Q8的基极电压被限定在稳压二极管工作的稳定电压下，以此来维持电阻R11电流为恒定值。所述第一恒流电路与第二恒流电路可互为替补，以此提高所述光源驱动电路的可靠性。

第一光源控制电路、第二光源控制电路和第三光源控制电路的区别在于，第二光源控制电路所包含数目较多的LED发光二极管，以提高照明亮度。

实施例二

本实施例提供了如实施例一所述一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路的工作方法，包括：

在单片机故障时，第一光源控制电路、第二光源控制电路和第三光源控制电路由第一恒流电路驱动，表现为常亮状态。

在单片机正常工作时，第一光源控制电路、第二光源控制电路和第三光源控制电路根据预设的单片机程序进行分区控制。

共有8中发光组合：

1)第一光源控制电路单独点亮；2)第二光源控制电路单独点亮；3)第三光源控制电路单独点亮；4)第一、第二光源控制电路点亮；5)第一、第三光源控制电路点亮；6)第二、第三光源控制电路点亮；7)第一光源控制电路、第二光源控制电路和第三光源控制电路全亮；8)第一光源控制电路、第二光源控制电路和第三光源控制电路全灭。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，包括依次连接的第一恒流电路、第一光源控制电路、第二光源控制电路、第三光源控制电路以及第二恒流电路；第一光源控制电路、第二光源控制电路以及第三光源控制电路中均包含多个串联连接的发光二极管；

所述第一恒流电路连接电源，所述第一恒流电路以及第二恒流电路均与控制器电连接；所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路分别与控制器连接。

2.如权利要求1所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第一恒流电路包括电容器、稳压二极管、第八三极管、第十电阻和第十一电阻；所述电容器的正极接入电源，所述电容器的负极接地；

所述稳压二极管的负极与电源连接，所述稳压二极管的负极与第八三极管的基极连接，所述稳压二极管的负极还与第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端接地；

所述第十一电阻一端接电源，所述第十一电阻另一端与第八三极管的发射极相连；所述第八三极管的集电极与第一光源控制电路相连。

3.如权利要求1所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第一光源控制电路包括第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管以及第一三极管；所述第一发光二极管、第二发光二极管以及第三发光二极管依次串联连接；

所述第一发光二极管的正极与第八三极管的集电极连接，所述第一发光二极管的正极与所述第一三极管的发射极连接；所述第三发光二极管的负极与第一三极管的集电极连接，所述第三发光二极管的还与第二光源控制电路连接。

4.如权利要求3所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第一光源控制电路还包括第二三极管、第一电阻以及第二电阻；

所述第一三极管的基极与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第二三极管的集电极连接；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极与第二电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端与控制器连接。

5.如权利要求1所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第二光源控制电路包括第四发光二极管、第五发光二极管、第六发光二极管、第七发光二极管以及第三三极管；所述第四发光二极管、第五发光二极管、第六发光二极管以及第七发光二极管依次串联连接；

所述第四发光二极管的正极与第一三极管的集电极连接，所述第四发光二极管的正极还与第三三极管的发射极连接；所述第七发光二极管的负极与第三三极管的集电极连接，所述第七发光二极管的负极还与第三光源控制电路连接。

6.如权利要求5所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第二光源控制电路还包括第四三极管、第三电阻以及第四电阻；

所述第三三极管的基极与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与第四三极管的集电极连接，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的基极与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与控制器连接。

7.如权利要求1所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第三光源控制电路包括第八发光二极管、第九发光二极管、第十发光二极管以及第五三极管；所述第八发光二极管、第九发光二极管以及第十发光二极管依次串联连接；

所述第八发光二极管的正极与第三三极管的集电极连接，所述第八发光二极管的正极还与第五三极管的发射极连接；所述第十发光二极管的负极与所述第五三极管的集电极连接，所述第十发光二极管的负极与第二恒流电路连接。

8.如权利要求7所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第三光源控制电路还包括第六三极管、第五电阻以及第六电阻；

所述第五三极管的基极与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与控制器连接。

9.如权利要求1所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路，其特征在于，所述第二恒流电路包括第七但机关、第七电阻、第八电阻以及第九电阻；

所述第七三极管的基极与第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与第八电阻的一端连接；所述第七电阻的另一端还与控制器连接，所述第八电阻的另一端接入5V电压；

所述第七三极管的发射极与控制器连接，所述第七三极管的发射极还与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端接地。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种节能高可靠性的分区串联光源驱动电路的工作方法，其特征在于，包括：

在控制器正常工作时，根据控制器预设的程序对所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路进行分区控制；

在控制器故障时，所述第一光源控制电路、所述第二光源控制电路以及所述第三光源控制电路由所述第一恒流电路驱动，表现为常亮状态；

所述第一恒流电路和所述第二恒流电路互为替补电路。

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