CN202077237U - 一种led灯及灯串的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED灯及灯串的控制电路，它包括：振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块和光敏模块等；其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块和光敏模块分别与控制模块相连；采用本实用新型的控制电路,2.4~6V的电池组能工作15~30天，降低了使用成本，LED灯采用串联再并联方式连接，使LED灯压降一致性要求低，LED的价格降低，从而降低了生产成本。

Description

一种LED灯及灯串的控制电路

技术领域

本实用新型涉及圣诞灯、节日灯、装饰灯领域，尤其涉及一种LED电池灯及灯串，LED太阳能电池灯及灯串和交流供电(整流)的LED灯及灯串的控制电路。

背景技术

随着时代的变化，社会的发展，LED灯及灯串不但应用于圣诞节等各种节日的应景装饰，而且应用于家庭装修及城市亮化工程和各种娱乐场所。与传统的白炽灯串相比，LED灯有着不可比拟的优点，如能耗低，色彩艳丽，通过对三种基色或颜色亮度(色度)控制，可实现全彩变化，照明及装饰作用，增强节日的喜庆气氛，因此，LED灯及灯串已经越来越多的出现在我们的日常生活中。

随着低碳生活和节能减排的国际趋势，照明灯饰产业的发展，同样需要跟上这个趋势，但是目前相当数量的灯及灯串，存在能耗大、成本高的缺陷，其技术状况及存在的问题如下：

1、现有控制电路能耗大：2.4~6V的电池组工作时间为1~2天。     

2、现有控制电路成本高：LED灯串采用并联连接,加工费用高；LED的压降一致性要求高，LED的价格也高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种LDE灯及灯串的控制电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种LED灯及灯串的控制电路，它包括：振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块和光敏模块等；其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块和光敏模块分别与控制模块相连。

进一步地，还包括一与控制模块相连的24小时循环定时模块。

进一步地，所述24小时循环定时模块包括：晶振LXT、电容C3和电容C4；电容C4一端分别与晶振LXT一端和控制模块相连，另一端接地；电容C3一端分别与晶振LXT的另一端和控制模块相连，另一端接地。

进一步地，所述振荡升压电路包括：电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21等；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。

进一步地，所述振荡升压电路中，三极管Q21也可以用MOS管Q21替换。

进一步地，所述振荡升压电路也可以由n个电路并联，每个电路包括：电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21等；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。

进一步地，所述光敏模块包括：太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、充电电容C1、二极管D1和三极管Q1等；其中，电阻R11和电阻R111并联后一端接三极管Q1的基极，另一端接太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接三极管Q1的基极，另一端接太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管D1后接电池的正极，电池的负极接地，电容C1并联在电池两端；电阻的一端接电池的正极，另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的集电极接控制模块，发射极接地。

进一步地，所述光敏模块包括：太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、电阻R14、电阻R1、充电电容C1、二极管D1、齐纳二极管ZD和运算放大器U2A等；其中，电阻R11和电阻R111并联后一端接运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接在运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管D1后接在电池BT的正极，电池BT的负极接地，电容C1并联在电池BT两端；电阻R1的一端接二极管D1的负极，另一端接齐纳二极管ZD的阴极，齐纳二极管ZD的阳极接地；电阻R13的一端接齐纳二极管ZD的阴极，另一端接运算放大器U2A的正输入端；电阻R14的一端接运算放大器U2A的正输入端，另一端接地；运算放大器U2A的输出端接控制模块。

进一步地，所述多功能输出模块包括：电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、三极管Q3、三极管Q5、按钮KEY和N个发光支路等；每个发光支路包括n个LED灯、2个电阻和一个三极管，n个LED灯依次串联后，负端接在三极管的集电极，正端接一个电阻，三极管基极通过另一个电阻接控制模块，三极管的发射级分别与取样电阻RS一端和三极管Q5的基极联接，取样电阻RS的另一端接地，三极管Q5的集电极接控制模块，三极管Q5的发射极接地；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及三极管Q3的基极，另一端接地；三极管Q3的集电极接控制模块，三极管Q3的发射极接地。

进一步地，所述多功能输出模块包括：电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、运算放大器U2B、运算放大器U2C、按钮KEY和N个发光支路等；每个发光支路包括n个LED灯、2个电阻和一个MOS管，n个LED灯依次串联后，负端接在MOS管的D极，正端接一个电阻，MOS管的G极通过另一个电阻接控制模块，MOS管的S级分别与取样电阻RS一端和运算放大器U2C的负输入端联接，取样电阻RS的另一端接地，运算放大器U2C的输出端接控制模块；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及运算放大器U2B的负输入端，另一端接地；运算放大器U2B的输出端接控制模块。

本实用新型的有益效果是，采用本实用新型的控制电路, 2.4~6V的电池组能工作15~30天，降低了使用成本。LED灯采用串联(一般3~12粒串联)再并联方式连接，使LED灯压降一致性要求低，LED的价格降低，从而降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意框图；

图2为本实用新型振荡升压模块的第一种实施方案的电路图；

图3为本实用新型振荡升压模块的第二种实施方案的电路图；

图4为本实用新型振荡升压模块的第三种实施方案的电路图；

图5为本实用新型光敏模块的第一种实施方案的电路图；

图6为本实用新型光敏模块的第二种实施方案的电路图；

图7为本实用新型定时模块的第一种实施方案的电路图；

图8为本实用新型定时模块的第二种实施方案的电路图；

图9为本实用新型多功能输出模块的第一种实施方案的电路图；

图10为本实用新型多功能输出模块的第二种实施方案的电路图；

图11为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第一种方案的电路总图；

图12为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第二种方案的电路总图；

图13为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第三种方案的电路总图；

图14为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第四种方案的电路总图；

图15为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第五种方案的电路总图；

图16为本实用新型的控制模块的流程图。

具体实施方式

  下面根据附图详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。

    如图1所示，本实用新型LED灯及灯串的控制电路包括：振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块、24小时循环定时模块和光敏模块。其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、24小时循环定时模块和光敏模块分别与控制模块相连。

其中，控制模块是本LED灯及灯串的控制电路的核心，可以选用带有PWM通道的单片机芯片，具有高速可靠、低功耗、强抗静电、强抗干扰等特点。

24小时循环定时模块不是必须的，其功能也可以由控制模块来实现。

如图2所示，为本实用新型的振荡升压电路的第一种实施方案的电路图。该实施例中，振荡升压电路包括：电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21。电阻R21和电容C21并联后一端接单片机的PWM0端口，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接单片机的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。该电路就是一个电荷泵，实现振荡升压。利用不同的开关频率及脉冲宽度对电感L21进行充放电，达到升压之目的。该模块可以将2.4~6V的直流电压升高到130V。三极管Q21可以采用型号为2N2222A的三极管，二极管D21可以采用型号为1N4148的二极管，但均不限于此。

如图3所示，为本实用新型振荡升压电路的第二种实施方案的电路图。与图2相比，只是将三极管Q21用MOS管Q21来代替。

如图4所示，为本实用新型振荡升压电路的第三种实施方案的电路图。为了提高输出功率，可将n个如图2的电路并联，图4为3个电路并联后的结果，但不作为对该技术方案的限定，n可以为任意自然数。

如图5所示，为本实用新型光敏模块的第一种实施方案的电路图。该实施例中，光敏模块包括：太阳能电池（SOLAR）、电池（BT）、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、充电电容C1、二极管D1和三极管Q1。其中，太阳能电池可通过一个二极管对电池BT进行充电，实现对太阳能的利用。电阻R11和电阻R111并联后一端接三极管Q1的基极，另一端接太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接三极管Q1的基极，另一端接太阳能电池的负极。太阳能电池的正极通过二极管D1后接电池的正极，电池的负极接地，电容C1并联在电池两端。电阻的一端接电池的正极，另一端接三极管Q1的集电极。三极管Q1的集电极接单片机的P1.1/RST/VPP，发射极接地。

三极管Q1可以采用型号为S9013H的三极管，但不限于此。

如图6所示，为本实用新型光敏模块的第二种实施方案的电路图。与图5相比，用运算放大器U2A替代三极管Q1, 这样光敏检测的精度更高。该实施例中，光敏模块包括：太阳能电池（SOLAR）、电池（BT）、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、电阻R14、电阻R1、充电电容C1、二极管D1、齐纳二极管ZD和运算放大器U2A。其中，电阻R11和电阻R111并联后一端接运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接在运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的负极。太阳能电池的正极通过二极管D1后接在电池BT的正极，电池BT的负极接地，电容C1并联在电池BT两端。电阻R1的一端接二极管D1的负极，另一端接齐纳二极管ZD的阴极，齐纳二极管ZD的阳极接地。电阻R13的一端接齐纳二极管ZD的阴极，另一端接运算放大器U2A的正输入端。电阻R14的一端接运算放大器U2A的正输入端，另一端接地。运算放大器U2A的输出端接单片机的P1.1/RST/VPP端。电源部分也可以不使用太阳能电池，仅使用不可充电的电池BT供电。

如图7所示，为本实用新型的24小时循环定时模块的第一种实施方案的电路图。该实施例中，24小时循环定时模块包括：晶振LXT、电容C3、电容C4。晶振LXT两端分别接单片机的P1.3/XIN和P1.2/XOUT接口。电容C4一端接单片机P1.3/XIN接口，另一端接地。电容C3一端接单片机P1.2/XOUT接口，另一端接地。

如图8所示，为本实用新型的24小时循环定时模块的第二种实施方案的电路图。与图7相比，这种方案是不启用外部晶振，启用内部晶振。

如图9所示，为本实用新型多功能输出模块的第一种实施方案的电路图。N路3~10粒发光二极管串联后再并联，接三极管的集电极，图9是4个电路并联的结果。该实施例中，多功能输出模块包括：电阻RL1、电阻RL2、电阻RL3、电阻RL4、电阻R31、电阻R32、电阻R321、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻RS、三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、三极管Q44、三极管Q3、三极管Q5、按钮KEY、LED灯LED11…LED1n、LED21…LED2n、LED31…LED3n、LED41…LED4n。每一路n个LED灯串联后接在三极管的集电极，三极管基极通过一个电阻接到单片机的相应端口，每一路都由单片机控制。例如，第一路n个LED灯LED1n…LED11串联，正极接电阻RL1的一端，负极接三极管Q41的集电极，三极管Q41的基极通过电阻R41接到单片机的P2.3端口。另外三路的接法也如此。三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、三极管Q44的发射极联接在一起后，与电流取样电阻RS的一端及三极管Q5的基极联接，取样电阻RS的另一端接地，三极管Q5的集电极接单片机的端口P2.0，三极管Q5的发射极接地。电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及三极管Q3的基极，另一端接地。三极管Q3的集电极接单片机的P0.0/INT0接口，三极管Q3的发射极接地。取样电阻RS，三极管Q5，单片机端口P2.0构成输出过流保护。电阻R31，电阻R32，电阻R321，三极管Q3，单片机端口P0.0/INT0构成输出过压保护。按钮KEY一端接单片机端口P1.0，一端接地，每按一次按钮，更换一种输出功能。

如图10所示，为本实用新型多功能输出模块的第二种实施方案的电路图。与图9相比，将图9中的三极管Q3、三极管Q5用运算放大器U2B、运算放大器U2C替代，三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、三极管Q44用MOS管代替。过流检测模块和过压检测模块采用运放结构。电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31与运算放大器U2B的负输入端，运算放大器U2B的正输入端接比较电压REF2，运算放大器U2B的输出端接单片机的P0.0/INT0端，MOS管Q41、MOS管Q42、MOS管Q43、MOS管Q44的S极接在一起后接到运算放大器U2C的负输入端，运算放大器U2C的正输入端接比较电压REF3，运算放大器U2C的输出端接单片机的P2.0端口。电池BT的电压检测功能集成在单片机内部。

三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、三极管Q44可采用型号为2N5551的三极管，三极管Q5可采用型号为S9013H的三极管，但不限于此。

该多功能输出模块的工作过程如下：当单片机控制某一路的基极电压为低电平时，该路三极管不导通，发光二极管不亮，某一路的基极电压为高电平时，该路三极管导通，发光二极管点亮。控制每一路可实现输出端口：单路、二路、三路、四路、……、八路、……之分， 一般情况下在一路、二路、三路、四路几种情况下使用。

输出功能：

⒈单灯追逐(跑马)      正反向、快、中、慢，

⒉双灯追逐(跑马)      正反向、快、中、慢，

⒊单灯追逐加渐明渐暗    正反向、快、中、慢，

⒋双灯追逐加渐明渐暗    正反向、快、中、慢，

⒌全体渐明渐暗          快、中、慢，   

⒍单灯追逐加闪烁        正反向、快、中、慢，

⒎单灯追逐加闪烁        正反向、快、中、慢，

⒏全体同步闪烁          快、中、慢，

⒐全亮，

⒑上述功能的各种组合。

    输出的各功能由单片机控制。

同时单片机可以适当的频率对LED进行开关控制，达成节能效果。

图11-15为前述各功能模块的实施例任意组合而成的LED灯及灯串的控制电路的电路实例总图。

如图11所示，为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第一种方案的电路总图，可实现各模块的功能。

如图12所示，为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第二种方案的电路总图。与图11相比，图12是将图11中的三极管换成MOS管，比较模块换成运放。

如图13所示，为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第三种方案的电路总图。与图11相比，图13是单路输出含过流保护和过压保护电路。图中由跳线接或者不接来控制各种输出功能。

如图14所示，为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第四种方案的电路总图。与图11相比，图14是二路输出无过流保护和过压保护电路。

如图15所示，为本实用新型LED灯及灯串的控制电路的第五种方案的电路总图。与图11相比，图15是集成电路简化封装二路输出无过流保护和过压保护电路图。

如图16所示，为本实用新型的控制模块的流程图。开始先判断寄存器内容是否丢失，若丢失则进行初始化，若无丢失则直接判断太阳能电池是否工作，初始化后也是判断太阳能电池是否工作。若工作，则将模式设为普通模式，若不工作，则将模式设为夜间模式。接着两种模式都判断P13是否悬空，若悬空，则设为2R8M，否则设为2R2M。再对两者判断按键是否被按下，若是则更改播放模式，判断Menu的值，若为0，则是组合模式，若为1，则单灯闪烁，若为2，则暗星闪烁，若为3，则跑马灯渐明渐暗，若为4，则闪烁，若为5，则集体渐明渐暗，若为6，则先亮后暗，若为7，则孔雀开屏，若为8，则关闭。若按键没被按下，则和这8种播放模式更改后一样都返回去判断太阳能电池是否工作。

上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，它包括：振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块和光敏模块；其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块和光敏模块分别与控制模块相连。

2.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，还包括一与控制模块相连的24小时循环定时模块。

3.根据权利要求2所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述24小时循环定时模块包括：晶振LXT、电容C3和电容C4；电容C4一端分别与晶振LXT一端和控制模块相连，另一端接地；电容C3一端分别与晶振LXT的另一端和控制模块相连，另一端接地。

4.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述振荡升压电路包括：电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。

5.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述振荡升压电路包括：电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和MOS管Q21；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与MOS管Q21的G极相连，电阻R22接在MOS管Q21的G极和S极之间，MOS管Q21的D极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，MOS管Q21的发射极接地。

6.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述振荡升压电路由n个电路并联，每个电路包括：电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。

7.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述光敏模块包括：太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、充电电容C1、二极管D1和三极管Q1；其中，电阻R11和电阻R111并联后一端接三极管Q1的基极，另一端接太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接三极管Q1的基极，另一端接太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管D1后接电池的正极，电池的负极接地，电容C1并联在电池两端；电阻的一端接电池的正极，另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的集电极接控制模块，发射极接地。

8.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述光敏模块包括：太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、电阻R14、电阻R1、充电电容C1、二极管D1、齐纳二极管ZD和运算放大器U2A；其中，电阻R11和电阻R111并联后一端接运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接在运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管D1后接在电池BT的正极，电池BT的负极接地，电容C1并联在电池BT两端；电阻R1的一端接二极管D1的负极，另一端接齐纳二极管ZD的阴极，齐纳二极管ZD的阳极接地；电阻R13的一端接齐纳二极管ZD的阴极，另一端接运算放大器U2A的正输入端；电阻R14的一端接运算放大器U2A的正输入端，另一端接地；运算放大器U2A的输出端接控制模块。

9.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述多功能输出模块包括：电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、三极管Q3、三极管Q5、按钮KEY和N个发光支路；每个发光支路包括n个LED灯、2个电阻和一个三极管，n个LED灯依次串联后，负端接在三极管的集电极，正端接一个电阻，三极管基极通过另一个电阻接控制模块，三极管的发射级分别与取样电阻RS一端和三极管Q5的基极联接，取样电阻RS的另一端接地，三极管Q5的集电极接控制模块，三极管Q5的发射极接地；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及三极管Q3的基极，另一端接地；三极管Q3的集电极接控制模块，三极管Q3的发射极接地。

10.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述多功能输出模块包括：电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、运算放大器U2B、运算放大器U2C、按钮KEY和N个发光支路；每个发光支路包括n个LED灯、2个电阻和一个MOS管，n个LED灯依次串联后，负端接在MOS管的D极，正端接一个电阻，MOS管的G极通过另一个电阻接控制模块，MOS管的S级分别与取样电阻RS一端和运算放大器U2C的负输入端联接，取样电阻RS的另一端接地，运算放大器U2C的输出端接控制模块；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及运算放大器U2B的负输入端，另一端接地；运算放大器U2B的输出端接控制模块。

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