CN201523469U - 一种智能化led脉冲驱动电路 - Google Patents

一种智能化led脉冲驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN201523469U
CN201523469U CN2009201648035U CN200920164803U CN201523469U CN 201523469 U CN201523469 U CN 201523469U CN 2009201648035 U CN2009201648035 U CN 2009201648035U CN 200920164803 U CN200920164803 U CN 200920164803U CN 201523469 U CN201523469 U CN 201523469U
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
light
led
frequency square
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009201648035U
Other languages
English (en)
Inventor
何志毅
林旭
黄品高
叶懋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN2009201648035U priority Critical patent/CN201523469U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201523469U publication Critical patent/CN201523469U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种LED驱动器，利用低频方波调制高频方波产生的脉冲电压控制开关电路的晶体管，然后将输出的高频部分滤除，实现低频方波驱动输出的占空比和峰值电流可调智能化LED脉冲驱动电路。该驱动电路主要包括方波发生器、开关晶体管、限流电感和回流二极管、高频交流滤波电容、恒流控制单元、光反馈单元和单片机控制单元。针对具有不同效率-电流关系特征的LED，在保持恒定平均电流的前提下，在LED点亮初始阶段，通过单片机设置系列驱动电流的占空比和峰值，对LED发光亮度进行检测并将结果保存最后比较得出LED驱动达到最高效率的最佳电流，正常工作时则将LED的工作点设置在该电流值上，同时采用合适的占空比将平均工作电流控制在额定电流值上。

Description

一种智能化LED脉冲驱动电路
技术领域
本实用新型涉及照明器具，具体是LED驱动电路。
背景技术
LED具有全固态结构、寿命长、直流低压驱动等特点，其应用逐渐从指示、显示领域发展到普通照明市场。但与荧光灯、高压气体放电灯等传统光源在性能价格比上竞争，还需要进一步提高其发光效率和单个器件的功率。发光效率除与LED器件本身的性能有关外，受驱动电流的大小和波形的影响也很大，有些情况下采用方波来驱动可达到比直流驱动更高的发光效率。
但是目前采用的开关电路，一般采用电感限流，由于电感是储能元件，它们在开关电路的晶体管“开”或“关”时分别通过储能和释能来起到限流的作用，这样电流波形由于积分过程总会有一个缓慢上升或下降的波形，实际检测LED的电流波形，这种波形接近三角波，这样就无法使LED工作在一个恒定的电流值，也就不能将工作电流固定地维持在效率极值点。如果采用电阻限流，虽然可以得到比较理想的方波，但在限流电阻上产生大量能耗，因此不采用这种方式。
实用新型内容
为减少LED工作在不同电流时结温对其发光效率的影响，我们采用相同平均电流不同占空比和峰值方波脉冲电流驱动LED以观察其发光效率的变化，这一变化实际上反映了发光量子效率与驱动电流瞬态值关系，对高亮度1W～60W白光LED的测量结果：(1)LED有一个使量子效率达到极值点的电流，称之为效率极值工作点；(2)随着电流的进一步增大，发光效率明显降低。由此可以得出以下结论：在效率极值点低于额定电流时采用恒定直流驱动，否则采用峰值电流等于效率极值工作点的矩形直流脉冲，既保证LED的平均电流维持在额定电流，又使其驱动电流处在最佳的电流工作点。即使是在效率极值点低于额定电流的情况下，在一些LED调光应用的场合，当调光电路的驱动电流在效率极值点以下时，使用方波脉冲驱动LED的发光效率也会比直流驱动高。
本实用新型的目的就是提供一种方波脉冲输出的LED驱动电路以自动寻找LED的发光效率最高工作点，适用于普通外照明以及专业照明领域，包括交流市电和直流电池供电的普通室内外照明灯具和应急灯具、移动照明器具、LED液晶背光源、LED投影光源、LED汽车前照灯和车厢内照明等场合。
为了达到比较高的效率，得到方波(或近似于方波)电流的驱动波形，我们采取了低频方波调制高频方波来实现。本实用新型的LED驱动电路包括：高频方波脉冲发生电路OSC、晶体管Q、电流取样电阻R、电感L和回流二极管D1、高频脉冲滤波电容C、以及负载LED，电流取样电阻R连接比较器CM的反相端，由单片机MCU提供参考电压Uref输入到CM的同相端，比较器的输出端和高频方波脉冲发生电路OSC接入到与门AND1的两个输入端，AND1的输出端再和由单片机产生的低频调制信号分别同与门AND2的两个输入端相连，由AND2的输出端与开关晶体管Q的栅极相连，光检测模块D2对负载LED的发光亮度进行检测，检测信号通过模数转换器ADC转换为数字信号后反馈输入到单片机MCU。
上述的光检测模块D2包括光电探测器和检测信号放大电路，其中光电探测器采用光电二极管、光电池或光敏电阻中的一种。
单片机MCU产生合适占空比的低频方波(50Hz～1kHz)输出到与门AND2实现对OSC产生的高频(10kHz～200kHz)脉冲的调制，低频方波调制高频方波后形成的间歇式方波脉冲控制晶体管Q的栅极，然后由在负载LED两端并联的容值恰当的电容C将高频成分大部分滤除，使低频波包仍然呈现出接近方波的电流波形。只要波包的频率高于人眼视觉产生闪烁感的最高频率，即可得到高效舒适的照明效果，或用于液晶显示的背光源时，波包频率应保证光源的脉冲驱动不干扰显示器的刷新率。
当由电流取样电阻R反馈到比较器CM反相端的电压信号小于参考电压Uref时，CM输出高电平，否则输出低电平，所以通过输入比较器的参考电压Uref可控制对晶体管Q(MOSFET)栅极输入的高低电平，从而控制Q管在一个周期的导通时间和流过电流取样电阻R即流过晶体管Q的电流峰值。
比较器CM参考电压Uref由单片机MCU另一输出端口提供，通过变化参考电压Uref即可控制输出到LED的峰值电流。在启动后初始1分钟左右，通过单片机MCU在相同平均电流下自动调节驱动脉冲的占空比和峰值电流，对光检测模块D2检测到的系列光强值进行比较，找到光强最大的工作点，之后使驱动电路一直保持在这点工作。
对于峰值电流可由单片机MCU输出到比较器CM的参考电压Uref来控制，经过测量发现，对LED输出的峰值电流im与参考电压Uref的近似关系是：im∝Uref 1.8(接近三角波的im∝Uref 2关系)，单片机MCU在计算峰值电流时采用了这一关系。这样利用单片机MCU自动搜索效率极值点，这样就解决了因不同厂家不同批次的LED特性参数造成的不一致性问题。
本实用新型通过低频方波调制高频方波的方式，实现了近似方波的电流波形，根据LED的效率-电流特性来确定输出占空比和峰值电流，实现了驱动器和LED的相互匹配，达到比直流驱动更高的效率。且由于利用了单片机MCU自动搜索效率极值点，所以驱动器作为单独的产品，同时适用于任意厂家生产的LED的不同效率-电流特性。
附图说明
图1是本实用新型的智能化的脉冲驱动电路原理图；
图2是低频方波调制高频方波驱动下LED的电流波形；
图3是高频方波驱动下LED的电流波形。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所公开的智能化LED脉冲驱动电路包括：高频方波脉冲发生电路OSC、晶体管Q、电流取样电阻R、电感L和回流二极管D1、高频脉冲滤波电容C、以及负载LED，电流取样电阻R连接比较器CM的反相端，由单片机MCU提供参考电压Uref输入到CM的同相端，比较器的输出端和高频方波脉冲发生电路OSC接入到与门AND1的两个输入端，当R反馈的信号超过设定的门限值Uref时比较器输出端为低电平，从而关闭驱动信号以实现恒流控制，AND1的输出端再和由单片机产生的低频调制信号分别同与门AND2的两个输入端相连，由AND2的输出端与开关晶体管Q的栅极相连，在Q导通时电感L起到限流的作用并在此期间储存一定的电磁能量，Q关闭时通过回流二极管D1将电感L的储能通过负载LED释放，光检测模块D2对负载LED的发光亮度进行检测，检测信号通过模数转换器ADC转换为数字信号后输入到单片机MCU，通过这种光反馈的方法寻找效率最高的电流工作点。
对上述低频方波调制高频方波驱动电路测量，得到LED的电流波形如下图2所示。比较图3的高频方波驱动下LED的电流波形，可以看出，本实用新型得到比较接近方波的电流波形。

Claims (2)

1.一种智能化LED脉冲驱动电路，包括高频方波脉冲发生电路OSC、电流取样电阻R、MOS管Q、快恢复二极管D1、电感L、负载LED以及在负载LED两端并联着的电容C，其特征在于：高频方波脉冲发生电路OSC接入到与门AND1的一个输入端，与门AND1的输出端连接入与门AND2的一个输入端，与门AND2的输出端连接MOS管Q的栅极，比较器CM的输出端连接入与门AND1的另一个输入端，电流取样电阻R连接比较器CM的反相端，产生低频方波，并控制其占空比和控制峰值电流的单片机MCU的两个输出端分别与与门AND2的另一个输入端和比较器CM的同相端连接，对负载LED发光亮度进行检测的光检测模块D2连接着对信号进行AD转换的转换器ADC，转换器ADC连接着单片机MCU的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种智能化LED脉冲驱动电路，其特征在于：光检测模块D2是包括光电探测器的检测信号放大电路，光电探测器是光电二极管、光电池或光敏电阻。
CN2009201648035U 2009-11-07 2009-11-07 一种智能化led脉冲驱动电路 Expired - Fee Related CN201523469U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009201648035U CN201523469U (zh) 2009-11-07 2009-11-07 一种智能化led脉冲驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009201648035U CN201523469U (zh) 2009-11-07 2009-11-07 一种智能化led脉冲驱动电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201523469U true CN201523469U (zh) 2010-07-07

Family

ID=42509645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009201648035U Expired - Fee Related CN201523469U (zh) 2009-11-07 2009-11-07 一种智能化led脉冲驱动电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201523469U (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102014548A (zh) * 2010-09-07 2011-04-13 凹凸电子（武汉）有限公司 调整光源亮度的控制器、方法以及照明系统
CN102081291A (zh) * 2009-11-27 2011-06-01 卡西欧计算机株式会社 光源装置、投影装置及投影方法
CN102510605A (zh) * 2011-10-17 2012-06-20 潘永雄 一种新型的led驱动电路
CN103165084A (zh) * 2013-03-11 2013-06-19 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示器及其led背光源
CN103684415A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 上海航天控制工程研究所 一种航天器高可靠感性负载驱动技术
WO2014187005A1 (zh) * 2013-05-20 2014-11-27 深圳市华星光电技术有限公司 一种背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法
CN104704920A (zh) * 2012-10-10 2015-06-10 松下知识产权经营株式会社 点亮装置和使用该点亮装置的照明器具
CN104768271A (zh) * 2014-01-02 2015-07-08 深圳市海洋王照明工程有限公司 自动调光led恒流驱动电路
US9183788B2 (en) 2013-05-20 2015-11-10 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Backlight driving circuit, LCD device, and method for driving the backlight driving circuit
CN105120563A (zh) * 2015-09-03 2015-12-02 南京林业大学 一种基于单片机的智能家居照明系统
CN105282896A (zh) * 2014-05-27 2016-01-27 宁波高新区赛尔富电子有限公司 一种led灯具电源控制电路
CN109076676A (zh) * 2014-10-30 2018-12-21 德克萨斯仪器股份有限公司 Led电流控制器
CN109168230A (zh) * 2018-11-16 2019-01-08 西安电子科技大学 采用电压脉冲的led驱动控制装置及方法
CN110113847A (zh) * 2019-06-18 2019-08-09 深圳市卢瑟福科技有限公司 一种led控制方法和设备
CN112398534A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 华东师范大学 一种基于可见光led的无线数据收发电路

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102081291A (zh) * 2009-11-27 2011-06-01 卡西欧计算机株式会社 光源装置、投影装置及投影方法
CN102014548A (zh) * 2010-09-07 2011-04-13 凹凸电子（武汉）有限公司 调整光源亮度的控制器、方法以及照明系统
US8227998B2 (en) 2010-09-07 2012-07-24 O2Micro, Inc. Controller for controlling dimming of a light source
CN102510605A (zh) * 2011-10-17 2012-06-20 潘永雄 一种新型的led驱动电路
CN102510605B (zh) * 2011-10-17 2014-03-26 潘永雄 一种新型的led脉冲驱动照明电路及驱动方法
CN103684415A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 上海航天控制工程研究所 一种航天器高可靠感性负载驱动技术
CN104704920B (zh) * 2012-10-10 2016-08-17 松下知识产权经营株式会社 点亮装置和使用该点亮装置的照明器具
CN104704920A (zh) * 2012-10-10 2015-06-10 松下知识产权经营株式会社 点亮装置和使用该点亮装置的照明器具
CN103165084A (zh) * 2013-03-11 2013-06-19 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示器及其led背光源
US9183788B2 (en) 2013-05-20 2015-11-10 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Backlight driving circuit, LCD device, and method for driving the backlight driving circuit
WO2014187005A1 (zh) * 2013-05-20 2014-11-27 深圳市华星光电技术有限公司 一种背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法
CN104768271A (zh) * 2014-01-02 2015-07-08 深圳市海洋王照明工程有限公司 自动调光led恒流驱动电路
CN104768271B (zh) * 2014-01-02 2019-10-25 深圳市海洋王照明工程有限公司 自动调光led恒流驱动电路
CN105282896A (zh) * 2014-05-27 2016-01-27 宁波高新区赛尔富电子有限公司 一种led灯具电源控制电路
CN109076676A (zh) * 2014-10-30 2018-12-21 德克萨斯仪器股份有限公司 Led电流控制器
CN109076676B (zh) * 2014-10-30 2020-07-10 德克萨斯仪器股份有限公司 Led电流控制器
CN105120563A (zh) * 2015-09-03 2015-12-02 南京林业大学 一种基于单片机的智能家居照明系统
CN109168230A (zh) * 2018-11-16 2019-01-08 西安电子科技大学 采用电压脉冲的led驱动控制装置及方法
CN110113847A (zh) * 2019-06-18 2019-08-09 深圳市卢瑟福科技有限公司 一种led控制方法和设备
CN110113847B (zh) * 2019-06-18 2021-05-11 深圳市卢瑟福科技有限公司 一种led控制方法和设备
CN112398534A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 华东师范大学 一种基于可见光led的无线数据收发电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201523469U (zh) 一种智能化led脉冲驱动电路
CN109246885B (zh) 一种led的切相调光装置
CN102378454B (zh) 一种呼吸灯控制电路
CN103298221B (zh) 一种led照明灯调光电路和方法
CN208094847U (zh) 一种高效低纹波调光led驱动电路
CN103098547A (zh) 用于驱动至少一个led 的电路装置和方法
CN103857149A (zh) Led照明设备、用于led照明设备的电流调整器以及led照明设备的电流调整方法
CN101742771A (zh) 一种便携式灯具及其调光电路和调光方法
CN101626652A (zh) 一种宽电压范围可调光led恒流源驱动器
CN105338690B (zh) 一种led调光电源
CN103702480A (zh) Led驱动电路及其结合电源开关改变发光颜色的方法
CN101882881B (zh) 一种降低电容值使用量的方法及其装置
CN202721870U (zh) 一种用于led的内置调光驱动模块
CN103379713A (zh) 调光电路
CN201479432U (zh) 一种宽电压范围可调光led恒流源驱动器
CN201680197U (zh) 能改变亮度的led灯
CN102946679A (zh) 一种呼吸灯控制电路及具有其的冰箱
CN202103927U (zh) 可调光气体放电灯电子镇流器
CN208739455U (zh) Led触控调光温驱动电源
CN203289697U (zh) 调光电路
CN203645882U (zh) 一种配合电源开关来改变发光颜色的led驱动电路
CN103228083A (zh) 一种智能调光led驱动电源
CN205610994U (zh) 一种新型led调光电路
CN101795520A (zh) 自适应可控硅调压方式的可调功率变换器
CN102595713B (zh) 一种倍频调光控制器

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100707

Termination date: 20101107