CN201078622Y - 一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型系提供高功率发光二极管(LED)彩色混光的控制装置，系利用一组定电流电源电路同时供应全彩(R、G、B)发光二极管电源，并利用三组时脉与脉宽调整控制电路，控制发光二极管的开关达到发光二极管的亮度与色彩的控制。本实用新型可应用于全彩(R、G、B)高功率发光二极管的串联控制，使用1组定电流控制，并利用三组时脉与脉宽调整控制电路，控制发光二极管的亮度与色彩。本实用新型亦可应用于全彩(R、G、B)发光二极管的并联控制，使用1组定电流控制与分时控制R、G、B发光二极管的控制方法，并整合分时控制与时脉与脉宽调整控制一起，控制发光二极管的亮度与色彩。

Description

一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种提供高功率发光二极管，特别是指LED功率1W以上的彩色混光控制方式。

背景技术

低功率彩色LED控制方式；参考图4，因电流小功率低，使用1组定电压电源，及电阻限制电流，并分别控制R、G、B3色LED的导通脉宽，以控制R、G、B3色LED亮度与色彩，达到LED全彩控制的功能。因消耗功率小，所以损耗通常可忽略。当电流大时因LED的顺向偏压(Vf)范围过大(2～4V)，一般不会采用此方法驱动高功率LED。

高功率(Hi-Power)彩色LED的控制方式；参考图5与图6，图5：1组定电压与3组定电流的控制方式(高损耗)：采用1组PWM定电压电源控制电路，及3组脉宽控制电路配合模拟定电流控制IC，如此分别控制R、G、B3色LED的导通的脉宽，达到控制LED色彩的控制功能。但一般因红色LED的顺向压降较低，将使得大量损耗于定电流控制IC上，使效率大为降低。(由于R与G、B发光二极管的顺向偏压(VF)有1V以上的压差，使得定电压方式因会有高的损耗而较少采用。)

图6：3组定电流的控制方式(低损耗高成本)：目前技术采用3组PWM定电流电源控制电路，分别控制R、G、B3色LED的定电流导通，及使用PWM脉宽调整控制电路分别控制R、G、B3色LED的导通时间，达到控制LED色彩的功能，但是零件数量过多，造成成本居高不下，且体积庞大。

实用新型内容

本实用新型为了降低高功率彩色LED的控制成本，并将复杂的电路简化，且维持低的功率损耗，故使用高效能的微处理器(MCU)以软、硬件配合，分别控制四组脉宽调整控制电路(PWM)，一组做定电流脉宽控制及三组做LED色彩脉宽控制，即为本案实用新型申请人所欲解决之技术困难点之所在。

本实用新型系提供高功率发光二极管(高功率系指LED功率1W以上)的彩色混光控制方式。其系分为一个定电流之回路与另一组由红(R)、绿(G)、蓝(B)发光二极管及导通控制的回路所构成。

定电流回路：侦测电流回授电阻可得出发光二极管的导通电流，可依设定的电流自动控制调整输出，达到定电流之控制，亦可用电流大小调整达到控制发光二极管的亮度，电流愈大时则LED愈亮，如此分别控制R、G、B发光二极管亮度的即可产生不同的混光颜色。

晶体管开关控制电路：配合PWM脉宽调整控制回路，分别控制R、G、B发光二极管的导通时间与周期，以脉宽分别控R、G、B发光二极管的导通时间长短，并利用周期性循环导通R、G、B发光二极管，如此即可控制发光二极管的亮度与混光颜色。

切换式(PWM)定电流控制是目前最有效率的高功率LED驱动方式，本实用新型将原本3个LED需使用3组PWM定电流控制简化为1组PWM定电流控制回路；而脉冲控制亦是LED目前最佳的亮度与色彩控制方式，故以3组PWM脉宽调整控制回路控制高功率彩色发光二极管的导通。所以本实用新型是将LED的最佳控制方式，加以整合简化与改良，并可进一步使用微处理器(MCU)或集成电路(ASIC)，将零件整合简化，而成为单芯片的彩色高功率发光二极管的驱动IC。

本实用新型系提供高功率彩色发光二极管的驱动方式，如图1所示，其系由定电流电源A、高功率彩色发光二极管B、彩色晶体管的开关控制电路C与时脉脉宽调整控制电路D所构成；

其实施方式分为LED串联方式与LED并联方式两种；

一、以LED串联方式结合图标、图号说明如下，如图2所示，其系由定电流电源A设有微处理器F与转换式电源使用的组件晶体管G、二极管H、电感I、电容J与限流电阻K；及内含R、G、B的高功率彩色发光二极管B以串联方式连接、和由3个晶体管组成的开关控制电路C与时脉脉宽调整控制电路D(配合微处理器F的软件的控制)所构成；

二、以LED并联方式结合图标说明如下，如图3所示，其系由定电流电源A设有微处理器F与转换式电源使用的组件晶体管G、二极管H、电感I、电容J与限流电阻K；及内含R、G、B的高功率彩色发光二极管B以并联方式连接、和由3个晶体管组成的开关控制电路C与时脉脉宽调整控制电路D(配合微处理器F的软件的控制)所构成；

为使本实用新型更加显现出其进步性与实用性，兹与习用作一比较分析如下：

习用缺失：

1.使用三组定电流回路控制。

2.功能与扩充性受限制。

3.使用零件数多。

4.总和功率损耗大。

5.成本高且体积大。

本实用新型之优点：

1.只使用一组定电流的控制。

2.功率损耗小。

3.成本低，体积小。

4.可直接增加应用功能如温度、自动照明等应用。

5.具进步性、实用性与便利性。

6.提升产业竞争力。

附图说明

图1系本实用新型之电路方块图。

图2系本实用新型之实施例图之一。

图3系本实用新型之立实施例图之二。

图4系习用之实施例图之一。

图5系习用之实施例图之二。

图6系习用之实施例图之三。

主要组件符号说明

定电流电源.............................................A

高功率彩色发光二极管....................................B

晶体管开关控制电路......................................C

时脉与脉宽调整控制电路...................................D

输入电源电压............................................E

微处理器................................................F

晶体管..................................................G

二极管..................................................H

电感....................................................I

电容....................................................J

限流电阻................................................K

VCC定电压电源...........................................L

3组模拟定电流控制回路...................................M

定电压脉宽调整电路..................................N

3组PWM定电流控制回路................................O

具体实施方式

本实用新型的实施方式一、高功率彩色发光二极管的串联驱动方法系第二图所示，定电流控制回路A由微处理器F送出PWM讯号至定电流控制回路A，此时产生输出电流，流经限流电阻K，产生之电压值经A TO D转换给微处理器F调整PWM的输出讯号，维持一定电流的输出，而此电流流入内含R、G、B【串联】的高功率彩色发光二极管B，LED即会混光为白光输出，若微处理器F命令时脉脉宽调整控制电路D送出信号至3个晶体管组成的开关控制电路C，即可将高功率R、G、B发光二极管分别控制ON或OFF，所以时脉脉宽调整控制电路D是决定LED混光的输出控制装置，而使用100Hz以上时的循环动作频率，可使肉眼看不到闪烁的现象，并在此频率上调整LED导通的比率，即可精确的控制LED的色彩，此即为3组的时脉脉宽调整控制(PWM)，负责全彩LED的混光输出颜色。

于控制“R”发光二极管时，只须改变开关控制电路C，将“R”发光二极管断开(OFF)，并同时调整“R”发光二极管的断开时间比例，进行控制“R”发光二极管的亮度。

又于控制“G”发光二极管时，只须改变开关控制电路C，将“G”发光二极管断开(OFF)，并同时调整“G”发光二极管的断开时间比例，进行控制“G”发光二极管的亮度。

又于控制“B”发光二极管时，只须改变开关控制电路C，将”B”发光二极管断开(OFF)，并同时调整控制“B”发光二极管的断开时间比例，进行控制“B”发光二极管的亮度。

经由上述方法可控制红R，绿G，蓝B三色LED的亮度，并以高频率的循环动作，达到颜色的混合效果。且只须将循环动作的时脉大于100HZ以上即可使肉眼看不见光的切换与闪烁现象。

本实用新型的实施方式二、高功率彩色发光二极管的并联驱动方法系第三图所示，定电流控制回路A由微处理器F送出PWM讯号至定电流控制回路A，此时产生输出电流，流经限流电阻K，产生之电压值经A TO D转换给微处理器F调整PWM的输出讯号，维持一定电流的输出，而此电流流入内含R、G、B【并联】的高功率彩色发光二极管B，而每一次只流经1个LED，此LED由微处理器F命令时脉脉宽调整控制电路D送出信号至3个晶体管组成的开关控制电路C，决定将高功率R、G、B发光二极管中其中1个ON其余2个OFF，3个LED以轮流动作方式循环，如R、G、B循序ON时即会混光为白光输出，所以时脉脉宽调整控制电路D会以分时方式动作R、G、B发光二极管，亦会调整R、G、B发光二极管ON的时间改变LED混光的输出颜色，此即为3组的时脉脉宽调整控制(PWM)，因分时执行会造成LED可调整的色阶变少，故须配合调整定电流的大小，即可回复高色阶的混光的输出颜色。

于控制“R”发光二极管时，只须改变开关控制电路C，将“R”发光二极管导通，且将“G”与“B”发光二极管断开并同时调整控制“R”发光二极管的导通时间长短，且进行电流大小调整，即可控制“R”发光二极管的亮度。

又于控制“G”发光二极管时，只须改变开关控制电路C，将“G”发光二极管导通，且将“R”与“B”发光二极管断开并同时调整控制“G”发光二极管的导通时间长短，且进行电流大小调整，即可控制“G”发光二极管的亮度。

又于控制“B”发光二极管时，只须改变开关控制电路C，将“B”发光二极管导通，且将“R”与“G”发光二极管断开并同时调整控制“B”发光二极管的导通时间长短，且进行电流大小调整，即可控制“B”发光二极管的亮度。

经由上述控制时可控制红R，绿G，蓝B三色LED的亮度，基于单色发光二极管时的控制进而延伸至彩色的控制，利用高速的R、G、B交换动作，达到颜色的混合效果。首先以“R”发光二极管的动作，G与B发光二极管OFF，之后换为“G”发光二极管的动作，R与B发光二极管OFF，之后再换以“B”发光二极管的动作，R与G发光二极管OFF，如此循环动作，即可达到色彩的混合效果，且只须将循环动作的时脉大于100HZ以上即可使肉眼看不见光的切换与闪烁现象。

惟以上所述仅为本实用新型之一较佳可行实施例，非因此即局限本实用新型之专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及图标内容所为之等效结构，直接或间接运用于其它相关技术领域者，均同理，皆理应包含于本实用新型之精神范畴的范围内，合予陈明。

Claims (7)

1.一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于其包括一组定电流控制电路，与三组R、G、B脉宽控制电路；一组定电流控制电路，其输出至高功率发光二极管LED；三组脉宽控制电路，其分别输出至三组高功率发光二极管LED，控制调整LED的导通时间与导通周期。

2.如权利1的一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于其定电流控制电路系使用脉宽调变控制电路。

3.如权利1的一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于其定电流控制电路系使用模拟电源控制电路。

4.如权利1的一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于三组脉宽控制电路系使用串联方式，分别连接到高功率发光二极管，控制LED的R、G、B导通时间。

5.如权利1的一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于其三组脉宽控制电路系使用并联方式，分别连接到高功率发光二极管，控制LED的R、G、B导通时间。

6.如权利1的一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于其定电流控制电路及三组脉宽控制电路系使用微处理器(MCU)，通过软件达到控制电路。

7.如权利1的一种提供高功率发光二极管的彩色混光控制装置，其特征在于定电流控制电路及三组脉宽控制电路系使用集成电路(ASIC)，通过硬件达到控制电路。

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