CN203537607U - 一种高亮led频闪灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高亮LED频闪灯，属于光源控制领域。包括频闪/爆闪同步检测电路，电路中接线端子J2的端口分别与瞬态电压抑制二极管TVS1正极和负极连接；瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与二极管D2串联后与三极管Q1的发射极连接，同时，瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与电阻R8串联后与三极管Q3的基极连接；三极管Q1的基极与电阻串联后与三极管Q2的基极连接，其集电极与三极管Q3的集电极同时与光电耦合器U2的输入端口连接，光电耦合器U2的输出端口与主控制器的输入端口连接；三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接，其发射极与三极管Q3的发射极连接同时接地。本实用新型使用频闪控制电路对LED灯进行频闪和爆闪控制，提高了光源的利用率和抓拍照片的质量。

Description

一种高亮LED频闪灯

技术领域

本发明属于光源控制技术领域，涉及一种LED灯，尤其涉及一种与外设同步率效果好的高亮LED频闪灯。 

背景技术

在低照度环境下，摄像机感光元件同步噪声很大。在视频监控领域，为了在低照环境下获得较好的图像质量，一般会采用辅助光源来照亮拍摄区域。辅助光源可以分为常亮补光、频闪补光、爆闪补光三种。由于LED灯具有耗电量低、使用寿命长、亮度高、坚固耐用等优点，近年来己广泛应用。现有智能交通领域所使用的道路监控补光设备主要使用常亮补光与爆闪补光两种方式，但是，常亮补光方式亮度低，补光效果差且功耗大，发热量高，易导致LED光衰严重，寿命大大降低，不能达到道路监控的使用要求；爆闪补光则是在摄像机需要抓图像时才补光，像闪电一样闪烁，产生光污染较为严重。而且，两种补光方式均较为单一，无法同时实现连续补光及高亮抓拍闪光，无法满足道路违章连续抓拍的补光要求及抓拍质量要求较高的图片的要求。 

智能交通领域使用的另一种补光方式为频闪补光，具有亮度调节方便，光污染少的优势，应用越来越广泛，但是因为频闪补光灯实际是明暗交替工作的，其闪烁需要与摄像机曝光同步才能保证拍摄到的每幅图像都是明亮的，在电子警察、治安卡口、智能监控等领域应用时，需要保证拍摄到的每幅图像都应该是明亮的，因此，采用频闪补光时需要解决频闪补光与摄像机曝光同步的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种亮度高、抗干扰效果好、光源利用率高及与外设同步兼容性强的的高亮LED频闪灯。 

为了解决以上技术问题，本发明涉及一种高亮LED频闪灯，包括灯壳以及设置在灯壳内部的LED灯和控制装置，LED灯与控制装置通过导线连接，控制装置包括主控制器、与主控制器连接的频闪/爆闪同步检测电路和PWM调光电路。 

频闪/爆闪同步检测电路包括接线端子J2、频闪同步检测电路和爆闪同步检测电路。 

频闪同步检测电路包括瞬态电压抑制二极管TVS1、二极管D2、光电耦合器U3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3，接线端子J2的端口3与外部成像装置的频闪信号或者抓拍信号连接，接线端子J2的端口1与瞬态电压抑制二极管TVS1负极连接；瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与二极管D2串联后与三极管Q1的发射极连接，同时，瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与电阻R8串联后与三极管Q3的基极连接； 

三极管Q1的基极与电阻串联后与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q3的集电极连接，同时，与光电耦合器U3的输入端口连接，光电耦合器U3的输出端口与主控制器的输入端口连接；三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接后同时接地。 

爆闪同步检测电路包括瞬态电压抑制二极管TVS2、二极管D4、光电耦合器U6、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6，接线端子J2的端口2与外部取像装置的爆闪信号连接，接线端子J2的端口1与瞬态电压抑制二极管TVS2负极连接；瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与二极管D4串联后与三极管Q5的发射极连接，同时，瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与电阻R22串联后与三极管Q4的基极连接； 

三极管Q5的基极与电阻串联后与三极管Q6的基极连接，三极管Q4的集电极与三极管Q4的集电极连接，同时，与光电耦合器U6的输入端口连接，光电 耦合器U6的输出端口与主控制器的输入端口连接；三极管Q6的集电极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极与三极管Q6的发射极连接后同时接地。 

本发明进一步限定的技术方案是：还包括与主控制器连接的交流市电过零检测电路，交流市电过零检测电路包括接线端子J1、二极管D1、压敏电阻RV1和光电耦合器U1，接线端子J1的接收端口与外部设备的交流电过零同步信号输出端口连接，接线端子J1的端口1和端口2分别与压敏电阻RV1的两端相连，压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1的正负极并联，二极管D1的正负极与光电耦合器U1的输入端口相连，光电耦合器U1的输出端口与主控制器输入引脚连接。 

进一步的，还包括与主控制器连接的RS485通讯接口。 

进一步的，还包括与主控制器连接的温度检测电路，温度检测电路焊接在铝基板上，并前置于灯壳玻璃罩内。温度传感器为热敏电阻，温度检测电路包括电阻R14、精密电阻R15和热敏电阻R16，精密电阻R15和热敏电阻R16组成分压电路，分压电路连接电阻R14后与灯壳后面的主控制器相连。 

进一步的，还包括与主控制器连接的亮度检测电路，亮度检测电路焊接在铝基板上，并前置于灯壳玻璃罩内。亮度传感器为光敏二极管，亮度检测电路包括亮度传感器D3、电阻R17和精密电阻R18，亮度传感器D3和精密电阻R18组成分压电路，分压电路连接电阻R17后与灯壳后面的主控制器相连。 

进一步的，还包括恒流驱动电路，恒流驱动电路通过PWM调光电路与主控制器连接。 

进一步的，PWM调光电路的PWM信号为基波与调制波合成，基波是交流市电频率或高清摄像机输出的频闪信号的自动倍频，倍频后频率范围在60-100Hz之 间，消除人眼感觉灯光闪烁现象并保证频闪与监控摄像机成像完全同步，达到最佳补光效果，所述调制波为占空比为0-255的高频信号，用于控制单次频闪亮度。 

进一步的，LED灯采用大功率LED灯，大功率LED灯均并联TVS瞬态电压抑制二极管和串联PTC自恢复保险丝。 

进一步的，还包括控制装置电源，控制装置电源为24V-24V开关电源，开关电源的第一直流电源经DC-DC变换器变换、滤波后转化为5V直流电源。 

本发明的有益效果是：本发明使用频闪控制电路有序的对大功率LED灯进行频闪与闪光控制，在连续补光的同时进行高亮闪光抓拍，不仅提高了光源的利用率而且提高了照片的质量；本发明利用工频交流电路作为曝光同步以及频闪同步的共同参考源，使外部设备与该高亮LED频闪灯实现无线连接；同时使用频闪/爆闪触发信号检测电路使本发明与市面上的各类高清像机的兼容性更强；本发明PWM信号调光电路传输的PWM信号为基波与调制波合成，基波自动倍频后可以消除人眼感觉灯光闪烁现象并保证频闪与监控像机成像完全同步，同时，调制波用于控制单次频闪亮度，在爆闪信号触发情况下，LED灯根据预设的相位和闪光时间长度生成频闪脉冲信号，以最大亮度进行闪光，保证抓拍时最亮。本发明亦从根本上解决了大功率LED灯一直存在着的功耗大、发热量高、光衰严重、寿命短等问题。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2是本发明的测控原理结构框图。 

图3是本发明的交流市电的过零检测电路。 

图4是本发明的频闪/爆闪触发电路。 

图5是本发明的恒流驱动模块的电路。 

图6是本发明温度检测电路。 

图7是本发明亮度检测电路。 

图8是本发明远程控制模块电路。 

图9是本发明DC-DC电源电路。 

具体实施方式

实施例1 

本发明涉及一种高亮LED频闪灯，本实施例提供的的一种节能LED补光灯，如图1所示，包括灯壳1，以及设在灯壳1端部的LED铝基板2，灯壳1的后部设置有开关电源7和频闪控制器3；LED铝基板2的正面焊接有若干组大功率LED灯珠及恒流驱动模块4、光敏二极管5和热敏电阻6，每组LED灯珠4上均均并联TVS瞬态电压抑制二极管和串联PTC自恢复保险丝。 

该节能LED补光灯采用光敏二极管作为本发明的亮度检测元件，光敏二极管可以前置于灯壳，无需像现有补光灯一样，在灯体后部打孔放置光敏元件，同时本发明利用光敏二极管快速响应的特性，可以区别阳光和自身所发出的光线，实现天亮关灯，易于维护。 

本发明的系统组成原理框图如图2所示，电源输出端分为第一流电源和第二直流电源，第一直流电源连接至频闪同步控制器，第二直流电源通过恒流驱动模块连接至LED灯珠的电源输入端，频闪控制器的信号输出端通过恒流驱动模块与LED灯珠相连，频闪控制器包括频闪/爆闪触发信号检测电路、交流市电过零检测电路、微处理器、光强检测电路、温度检测电路、RS485通讯接口和PWM信号调光电路；频闪/爆闪同步检测电路的输入端、输出端分别连接外设的同步 信号输入端和微处理器，交流市电过零检测电路的输入、输出端分别连接交流电源和微处理器，RS485通讯接口与微处理器相连，亮度检测电路和温度检测电路的输出端分别连接微处理器的输入端，亮度检测电路和温度检测电路的输入端分别连接光敏二极管和热敏电阻；微处理器的控制输出端通过PWM信号调光电路连接恒流驱动模块。 

PWM信号调光电路传输的PWM信号为基波与调制波合成，基波是交流市电频率或高清像机输出的频闪信号的自动倍频，倍频后频率范围在60-100Hz之间，可以消除人眼感觉灯光闪烁现象并保证频闪与监控摄像机成像完全同步，达到最佳补光效果，所述调制波为占空比为0-255的高频信号，用于控制单次频闪亮度，该高亮LED频闪灯可以根据需要设置不同的参数，控制LED灯频闪的亮度，同时在爆闪信号触发情况下，LED灯根据预设的相位和闪光时间长度生成频闪脉冲信号，以最大亮度进行闪光，保证抓拍时最亮。 

交流市电过零检测电路如图3所示交流市电过零检测电路包括与主控制器连接的交流市电过零检测电路，交流市电过零检测电路包括接线端子J1、二极管D1、压敏电阻RV1和光电耦合器U1，接线端子J1的端口与外部设备的交流电过零同步信号输出端口连接，接线端子J1的端口1和端口2分别与压敏电阻RV1的两端相连，压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1的正负极并联，二极管D1的正负极与光电耦合器U1的输入端口相连，光电耦合器U1的输出端口与主控制器输入引脚连接。 

频闪/爆闪触发信号检测电路如图4所示，频闪/爆闪同步检测电路包括灯壳以及设置在灯壳内部的LED灯和控制装置，LED灯与控制装置通过导线连接，控制装置包括主控制器、与主控制器连接的频闪/爆闪同步检测电路和PWM调光电路。 

频闪/爆闪同步检测电路包括接线端子J2、频闪同步检测电路和爆闪同步检测电路。 

频闪同步检测电路包括瞬态电压抑制二极管TVS1、二极管D2、光电耦合器U3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3，接线端子J2的端口3与外部成像装置的频闪信号或者抓拍信号连接，接线端子J2的端口1与瞬态电压抑制二极管TVS1负极连接；瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与二极管D2串联后与三极管Q1的发射极连接，同时，瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与电阻R8串联后与三极管Q3的基极连接。 

三极管Q1的基极与电阻串联后与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q3的集电极连接，同时，与光电耦合器U3的输入端口连接，光电耦合器U3的输出端口与主控制器的输入端口连接；三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接后同时接地。 

爆闪同步检测电路包括瞬态电压抑制二极管TVS2、二极管D4、光电耦合器U6、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6，接线端子J2的端口2与外部取像装置的爆闪信号连接，接线端子J2的端口1与瞬态电压抑制二极管TVS2负极连接；瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与二极管D4串联后与三极管Q5的发射极连接，同时，瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与电阻R22串联后与三极管Q4的基极连接； 

三极管Q5的基极与电阻串联后与三极管Q6的基极连接，三极管Q4的集电极与三极管Q4的集电极连接，同时，与光电耦合器U6的输入端口连接，光电耦合器U6的输出端口与主控制器的输入端口连接；三极管Q6的集电极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极与三极管Q6的发射极连接后同时接地。 

在频闪电路中，当接线端子J2的端口3为高电平时，三极管Q3的基极为高 电平，同时由于三极管Q3的集电极与光耦器U2相连，光耦器U2中VCC是高电平，因此三极管Q3的集电极为高电平，这时三极管的发射极饱和导通，同时三极管Q1集电极上的高电平高于发射极上电平，三极管Q1截止，这时传输到光耦器U2的输入端为低电平，控制器接收到低电平信号。 

当接线端子J2的端口3为低电平时，三极管Q3的基极为低电平，三极管Q3截止，三极管Q1的发射极为低，基极与集电极均为高电平，三极管Q1饱和导通，这时传输到光耦器U2的输入端为低电平，控制器接收到低电平信号。 

该频闪/爆闪控制器可以同时检测高清像机输出的一路频闪信号和一路爆闪信号，根据信号的不同控制LED灯亮度，电路中接线端子J2与外部成像装置的频闪和抓拍信号连接，可以检测外部摄像机的高低电平触发信号、低电平触发信号、上升沿触发信号、下降沿信号，具有极好的电路兼容性。 

LED灯恒流驱动模块的电路如图5所示，可控恒流驱动芯片U2引脚EN的输入来自频闪控制的PWM信号输出，EN为高电平时，U2的OUT脚输出为低，LED灯珠串被点亮，其驱动电流值由R6确定。U2的EN通过R5连接到参考地，保证无PWM信号时自动关断输出。TVSn1为并联在一组LED的TVS瞬态电压抑制二极管，可以实现LED过压保护。PTCn1为串联在一组LED的PTC自恢复保险丝进行限流保护，防止LED灯上电被击穿。本发明包含多组上述恒流驱动模块。 

温度检测电路如图6所示，本发明采用热敏电阻R16作为温度传感器，该元件焊接在灯壳前部玻璃罩内的铝基板上。精密电阻R15和温度传感器R14和组成分压电路，其电压通过电阻R14用导线连接至灯壳后面的主控制器。主控制器经过AD转换，检测出灯壳当前温度值。主控单元根据所测灯体温度的不同，采用预热的方法实现低温开机保护和降低功率的方式实现高温保护。 

亮度检测电路如图7所示，本发明采用光敏二极管D3为亮度传感器，亮度 传感器D3和精密电阻R18组成分压电路，其电压通过电阻R17用导线连接至灯壳后面的主控制器。主控制器经过AD转换，检测出当前亮度值。光敏二极管可以前置于灯壳，无需像现有补光灯一样，在灯体后部打孔放置光敏元件，同时本发明利用光敏二极管快速响应的特性，可以区别阳光和自身所发出的光线，防止自身频闪或其他短时间光干扰，易于维护。 

本发明的远程控制电路如图8所示，频闪控制器的RS485模块用于与较远距离的设备进行通讯，设置、读取灯具的闪光时间和亮度等参数，并可以采取该方式控制节能补光灯同步闪光。 

DC-DC电源电路如图9所示，频闪控制电源为24V-24V开关电源，开关电源的第一直流电源经DC-DC变换器变换、滤波后转化为5V直流电源。 

本发明相对比现有技术，没有使用场同步信号来控制频闪同步，而是利用工频方波作为曝光同步以及频闪同步的共同参考源，在该同步方式下，实现外部设备与本高亮LED频闪灯之间无线连接。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (9)

1.一种高亮LED频闪灯，包括灯壳以及设置在所述灯壳内部的LED灯和控制装置，所述LED灯与所述控制装置通过导线连接，其特征在于：所述控制装置包括主控制器、与所述主控制器连接的频闪/爆闪同步检测电路和PWM调光电路； 

所述频闪/爆闪同步检测电路包括接线端子J2、频闪同步检测电路和爆闪同步检测电路， 

所述频闪同步检测电路包括瞬态电压抑制二极管TVS1、二极管D2、光电耦合器U3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3，所述接线端子J2的端口3与外部成像装置的频闪信号或者抓拍信号连接，所述接线端子J2的端口1与所述瞬态电压抑制二极管TVS1负极连接；所述瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与所述二极管D2串联后与所述三极管Q1的发射极连接，同时，所述瞬态电压抑制二极管TVS1的正极与电阻R8串联后与三极管Q3的基极连接； 

所述三极管Q1的基极与电阻串联后与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q3的集电极连接，同时，与所述光电耦合器U3的输入端口连接，所述光电耦合器U3的输出端口与所述主控制器的输入端口连接；所述三极管Q2的集电极与所述三极管Q3的基极连接，所述三极管Q2的发射极与所述三极管Q3的发射极连接后同时接地； 

所述爆闪同步检测电路所述包括瞬态电压抑制二极管TVS2、二极管D4、光电耦合器U6、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6，接线端子J2的端口2与外部取像装置的爆闪信号连接，所述接线端子J2的端口1与所述瞬态电压抑制二极管TVS2负极连接；所述瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与所述二极管D4串联后与所述三极管Q5的发射极连接，同时，所述瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与电阻R22串联后与三极管Q4的基极连接； 

所述三极管Q5的基极与电阻串联后与所述三极管Q6的基极连接，所述三极 管Q4的集电极与所述三极管Q4的集电极连接，同时，与所述光电耦合器U6的输入端口连接，所述光电耦合器U6的输出端口与所述主控制器的输入端口连接；所述三极管Q6的集电极与所述三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极与所述三极管Q6的发射极连接后同时接地。 

2.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯，其特征在于：还包括与所述主控制器连接的交流市电过零检测电路，所述交流市电过零检测电路包括接线端子J1、二极管D1、压敏电阻RV1和光电耦合器U1，所述接线端子J1的端口与外部设备的交流电过零同步信号输出端口连接，所述接线端子J1的端口1和端口2分别与压敏电阻RV1的两端相连，所述压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1的正负极并联，二极管D1的正负极与光电耦合器U1的输入端口相连，所述光电耦合器U1的输出端口与所述主控制器输入引脚连接。 

3.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯，其特征在于：还包括与所述主控制器连接的温度检测电路，所述温度检测电路焊接在铝基板上，并前置于所述灯壳玻璃罩内，所述温度传感器为热敏电阻，所述温度检测电路包括电阻R14、精密电阻R15和热敏电阻R16，所述精密电阻R15和热敏电阻R16组成分压电路，所述分压电路连接所述电阻R14后与所述灯壳后面的所述主控制器相连。 

4.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯，其特征在于：还包括与所述主控制器连接的亮度检测电路，所述亮度检测电路焊接在铝基板上，并前置于所述灯壳玻璃罩内，所述亮度传感器为光敏二极管，所述亮度检测电路包括亮度传感器D3、电阻R17和精密电阻R18，所述亮度传感器D3和所述精密电阻R18组成分压电路，所述分压电路连接所述电阻R17后与所述灯壳后面的所述主控 制器相连。 

5.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯，其特征在于：还包括恒流驱动电路，所述恒流驱动电路通过所述PWM调光电路与所述主控制器连接。 

6.根据权利要求5所述的一种高亮LED频闪灯,其特征在于：所述PWM调光电路的PWM信号为基波与调制波合成，所述基波是交流市电频率或高清像机输出的频闪信号的自动倍频，倍频后频率范围在60-100Hz之间，消除人眼感觉灯光闪烁现象并保证频闪与监控摄像机成像完全同步，达到最佳补光效果，所述调制波为占空比为0-255的高频信号，用于控制单次频闪亮度。 

7.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯,其特征在于：还包括控制装置电源，所述控制装置电源为24V-24V开关电源，所述开关电源的第一直流电源经DC-DC变换器变换、滤波后转化为5V直流电源。 

8.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯，其特征在于：还包括与所述主控制器连接的RS485通讯接口。 

9.根据权利要求1所述的一种高亮LED频闪灯,其特征在于：所述LED灯采用大功率LED灯，所述大功率LED灯均并联TVSn1瞬态电压抑制二极管和串联PTCn1自恢复保险丝。 

Images