CN204291505U - 一种led可调光驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED可调光驱动装置，该装置的照亮采集电路用以采集LED光板的电压；控制器的第一输入端连接照亮采集电路，用以将LED光板的电压与预设阈值进行比较，根据比较结果从控制器的第一输出端输出相应的脉冲宽度调制信号；第一恒流源电路的信号输入端连接控制器的第一输出端，用以根据接收到的脉冲宽度调制信号输出相应的电流至LED光板，第一恒流源电路的电压反馈信号输出端连接控制器的第二输入端，用以将电压反馈信号发送至控制器，控制器用以根据接收到的电压反馈信号判断LED光板是否存在故障。采用恒流驱动，输出电流恒定，不会受电压波动的影响，具有安全性强和亮度稳定性高的优点。

Description

一种LED可调光驱动装置

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术，尤其涉及一种LED可调光驱动装置。

背景技术

目前在应用LED照明中，对LED故障监测一般都是采用人工巡检的方式，现有的LED系统并不具有自动监测功能，在日常维修上存在严重的滞后问题，无法满足应急照明需求。在照明过程中，由于LED两端正向电压的微小波动会引起正向电流较大的波动，电流波动导致结温与电流的影响恶性循环，导致LED光衰，甚至使LED损坏。若LED光板损坏，不但会导致环境总体照度达不到照明质量标准，而且会影响LED的照明效果。目前的LED故障检测系统采用的检测芯片的工作模式包括一般模式和错误侦测模式，所谓的一般模式是采用LED电流驱动器驱动LED工作；所谓的错误侦测模式是指对LED进行故障侦测。当LED故障检测系统检测到LED故障时，只能通过降低LED的工作电流的方式，保证其他的LED可以正常工作，同时LED的输出亮度也会因此降低，从而导致环境照度下降，无法达到恒照度照明的效果。

在对上述两种模式进行切换时可通过对故障检测系统的控制引脚输入不同的序列号来实现，若输出的序列信号是错误的则不能完成工作模式的切换，可靠性差，实时性差。

综上所述，现有LED故障检测系统存在的缺点有：电路结构复杂、成本高、实时性差、可靠性差、抗干扰能力差以及恒照度性能差；不具有PWM调光功能；LED驱动电源和控制器电源分开，使得电路体积过大，不利于安装维护；没有通信接口，不便于LED的组网、智能控制及故障实时报警。

实用新型内容

针对现有的LED故障监测系统存在的上述问题，现提供一种旨在减少电路体积、结构简单、实时强、可靠性高、抗干扰能力强且可调光的亮度的LED可调光驱动装置。

具体技术方案如下：

一种LED可调光驱动装置，用以驱动LED光板，包括：

照亮采集电路，用以采集所述LED光板的电压；

控制器，所述控制器的第一输入端连接照亮采集电路，用以将所述LED光板的电压与预设阈值进行比较，根据比较结果从所述控制器的第一输出端输出相应的脉冲宽度调制信号；

第一恒流源电路，所述第一恒流源电路的信号输入端连接所述控制器的第一输出端，用以根据接收到的所述脉冲宽度调制信号输出相应的电流至所述LED光板，所述第一恒流源电路的电压反馈信号输出端连接所述控制器的第二输入端，用以将电压反馈信号发送至所述控制器，所述控制器用以根据接收到的电压反馈信号判断所述LED光板是否存在故障。

优选的，还包括：

电源电路，所述电源电路为所述控制器和所述第一恒流源电路供电。

优选的，所述电源电路包括：

供电电源，连接所述第一恒流源电路的供电端，用以为所述第一恒流源电路供电；

压敏电阻，并联于所述供电电源的两端；

保险丝，串联于所述供电电源的干路上，所述保险丝的一端连接所述供电电源，所述保险丝的另一端连接所述压敏电阻的一端；

第一稳压芯片，所述第一稳压芯片包括两个输入端和一个输出端，所述第一稳压芯片的第一输入端连接所述压敏电阻的另一端，所述第一稳压芯片的第二输入端连接所述压敏电阻的一端。

优选的，所述电源电路还包括：

第二稳压芯片，所述第二稳压芯片包括两个输入端和一个输出端，所述第二稳压芯片的第一输入端连接所述第一稳压芯片的输出端，所述第二稳压芯片的第二输入端连接所述第一稳压芯片的第二输入端，所述第二稳压芯片的输出端连接所述控制器的供电端，用以为所述控制器供电。

优选的，还包括：

AC/CD转换电路，连接于所述电源电路与所述第一恒流源电路之间，用以将所述供电电源的交流电压转换为直流电压。

优选的，还包括：

功率因素校正电路，连接于所述AC/CD转换电路与所述第一恒流源电路之间。

优选的，还包括：

DC/DC降压电路，连接于所述功率因素校正电路与所述第一恒流源电路之间。

优选的，还包括：

第二恒流源电路，所述第二恒流源电路的信号输入端连接所述控制器的第二输出端，用以根据接收到的所述脉冲宽度调制信号输出相应的电流至所述LED光板，所述第二恒流源电路的电压反馈信号输出端连接所述控制器的第三输入端，用以将电压反馈信号发送至所述控制器，所述控制器用以根据接收到的电压反馈信号判断所述LED光板是否存在故障，所述第二恒流源电路的供电端连接所述DC/DC降压电路。

优选的，所述第一恒流源电路包括：

降压式恒流芯片，所述降压式恒流芯片的第一引脚形成所述第一恒流源电路的信号输入端连接所述控制器的第一输出端；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述降压式恒流芯片的第二引脚；

第二电阻，所述第二电阻的一端和所述第一电阻的另一端连接并联形成所述第一恒流源电路的电压反馈信号输出端连接所述控制器的第二输入端，所述第二电阻的另一端连接所述降压式恒流芯片的第三引脚且接地；

电容，并联于降压式恒流芯片的第二引脚与第三引脚之间；

MOS管，所述MOS管的源极和栅极同时连接所述降压式恒流芯片的第四引脚和第五引脚；

第三电阻，串联于所述降压式恒流芯片的第六引脚与接地端之间；

第四电阻，并联于所述第三电阻的两端；

稳压二极管，所述稳压二极管的负极同时连接所述DC/DC降压电路和所述LED光板的正极，所述稳压二极管的正极连接所述MOS管的漏极；

第一电感，串联于所述稳压二极管与所述MOS管之间；

第二电感，所述第二电感的一端连接所述MOS管的漏极；

第三电感，所述第三电感的一端连接所述第二电感的另一端，所述第三电感的另一端连接所述LED光板的负极。

优选的，还包括：

ZigBee射频收发器，连接所述控制器的通信端。

上述技术方案的有益效果：

1)LED可调光驱动装置采用恒流驱动，输出电流恒定，不会受电压波动的影响，具有安全性强和亮度稳定性高的优点；

2)恒照度照明，具有自监测自调节功能，通过照亮采集电路检测采集所述LED光板的电压，可自动调节LED光板的亮度，保证恒照度照明，无需专用的故障检测电路，降低成本，效率高；

3)采用电源电路同时为控制器和恒流源电路供电，电源整合面积小、电路结构简单、可靠性强，成本低且易于安装。

附图说明

图1为本实用新型所述LED可调光驱动装置的一种实施例的模块图；

图2为本实用新型所述电源电路的一种实施例的电路图；

图3为本实用新型所述第一恒流源电路的一种实施例的电路图；

图4为将本实用新型所述LED可调光驱动装置应用于监控中心系统中的模块图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1所示，一种LED可调光驱动装置，用以驱动LED光板12，可包括：

照亮采集电路1，用以采集LED光板12的电压；

控制器6，控制器6的第一输入端连接照亮采集电路1，用以将LED光板12的电压与预设阈值进行比较，根据比较结果从控制器6的第一输出端输出相应的脉冲宽度调制信号；

第一恒流源电路10，第一恒流源电路10的信号输入端连接控制器6的第一输出端，用以根据接收到的脉冲宽度调制信号输出相应的电流至LED光板12，第一恒流源电路10的电压反馈信号输出端连接控制器6的第二输入端，用以将电压反馈信号发送至控制器6，控制器6用以根据接收到的电压反馈信号判断LED光板12是否存在故障。

进一步地，照亮采集电路1可采用照度传感器，如：性能稳定成本低的型号为5539的光敏电阻，控制器6可采用CC2530F256控制芯片。控制器6对照亮采集电路1采集到的电压值进行数据处理得到环境照度，并将其预设阈值进行比较，然后通过调节脉冲宽度调制信号(PWM)的占空比即可改变第一恒流源电路10的驱动电流，调节LED光板12的亮度，从而使环境照度达到预设值，实现恒照度照明功能。采用恒流源电路是驱动LED光板12最佳方式，且恒流源驱动相对于恒压驱动具有更高的可靠性。

本实施例中的LED可调光驱动装置采用恒流驱动，输出电流恒定，不会受电压波动的影响，具有安全性强和亮度稳定性高的优点；恒照度照明，具有自监测自调节功能，通过照亮采集电路1检测采集LED光板12的电压监测第一恒流源电路10的反馈电压，可自动调节LED光板12的亮度，保证恒照度照明，无需专用的故障检测电路，即可对LED光板12进行实时故障监测，降低成本，效率高。

在优选的实施例中，还可包括：

电源电路5，电源电路5为控制器6和第一恒流源电路10供电。

在本实施例中采用电源电路5同时为控制器6和恒流源电路供电，电源整合面积小、电路结构简单、可靠性强，成本低且易于安装。

如图2所示，在优选的实施例中，电源电路5可包括：

供电电源，连接第一恒流源电路10的供电端，用以为第一恒流源电路10供电；

压敏电阻VR1，并联于供电电源的两端；

保险丝FS1，串联于供电电源的干路上，保险丝FS1的一端连接供电电源，保险丝FS1的另一端连接压敏电阻VR1的一端；

第一稳压芯片U1，第一稳压芯片U1包括两个输入端和一个输出端，第一稳压芯片U1的第一输入端连接压敏电阻VR1的另一端，第一稳压芯片U1的第二输入端连接压敏电阻VR1的一端。

电源电路5如图2所示，电源电路5主要包括三部分：第一部分的电源即市电220V提供给恒流源电路；第二部分的电源提供给控制器6，控制器6需要稳定的3.3V直流电压供电；第三部分的电源为5V直流电压作为备用电源，可供系统升级使用。

在本实施例中压敏电阻VR1与保险丝FS1配合使用，起到保护后面电路和器件的作用。市电220V交流电经过降压电容C1和电荷泄放电阻R2进行电容降压，其中，降压电容C1串联于供电电源与第一稳压芯片U1的第一输入端之间，电荷泄放电阻R2并联于降压电容C1的两端，接着通过二极管D1、D2进行半波整流，再通过稳压二极管ZD1和ZD2进行稳压。通过第一稳压芯片U1(ASM1117-5.0)将稳压后的直流电压降到5V，5V的直流电压可提供给系统升级使用。

在优选的实施例中，电源电路5还可包括：

第二稳压芯片U2，第二稳压芯片U2包括两个输入端和一个输出端，第二稳压芯片U2的第一输入端连接第一稳压芯片U1的输出端，第二稳压芯片U2的第二输入端连接第一稳压芯片U1的第二输入端，第二稳压芯片U2的输出端连接控制器6的供电端，用以为控制器6供电。

进一步地，LED可调光驱动装置还可包括：外围电路3，外围电路3连接控制器6。

在本实施例中5V直流电压通过第二稳压芯片U2(ASM1117-3.3)将5V直流电压降为3.3V即VCC，3.3V的直流电压为控制器6(CC2530F256)和外围电路3供电。图2中的电容C2、C3、C4和C5均起到滤波的作用，其中，电容C2、C4和C5为均采用电解电容。

在优选的实施例中，还可包括：

AC/CD转换电路7，连接于电源电路5与第一恒流源电路10之间，用以将供电电源的交流电压转换为直流电压。

在优选的实施例中，还可包括：

功率因素校正电路8，连接于AC/CD转换电路7与第一恒流源电路10之间。

在本实施例中，由于第一恒流源电路10中没有过多限流电阻，电流消耗低，能量转换效率高，采用的功率因数校正电路8可使得第一恒流源电路10具有较高的功率因数。可进行PWM调光，PWM调光不会改变LED光板12的顺向电流峰值。因此，可避免峰值波长或颜色偏移问题，可有效降低功率消耗。通过调节PWM控制信号，调节LED光板12的亮度使其达到预设的照度值，保证环境的恒照度照明。

在优选的实施例中，还可包括：

DC/DC降压电路9，连接于功率因素校正电路8与第一恒流源电路10之间。

在优选的实施例中，还可包括：

第二恒流源电路11，第二恒流源电路11的信号输入端连接控制器6的第二输出端，用以根据接收到的脉冲宽度调制信号输出相应的电流至LED光板12，第二恒流源电路11的电压反馈信号输出端连接控制器6的第三输入端，用以将电压反馈信号发送至控制器6，控制器6用以根据接收到的电压反馈信号判断LED光板12是否存在故障，第二恒流源电路11的供电端连接DC/DC降压电路9。其中，第二恒流源电路11与第一恒流源电路10的电路结构相同。

如图3所示，在优选的实施例中，第一恒流源电路10包括：

降压式恒流芯片U3，降压式恒流芯片U3的第一引脚形成第一恒流源电路10的信号输入端连接控制器6的第一输出端；

第一电阻R15，第一电阻R15的一端连接降压式恒流芯片U3的第二引脚；

第二电阻R16，第二电阻R16的一端和第一电阻R15的另一端连接并联形成第一恒流源电路10的电压反馈信号输出端连接控制器6的第二输入端，第二电阻R16的另一端连接降压式恒流芯片U3的第三引脚且接地；

电容C17，并联于降压式恒流芯片U3的第二引脚与第三引脚之间；

MOS管Q1，MOS管Q1的源极和栅极同时连接降压式恒流芯片U3的第四引脚和第五引脚；

第三电阻R12，串联于降压式恒流芯片U3的第六引脚与接地端之间；

第四电阻R13，并联于第三电阻R12的两端；

稳压二极管D6，稳压二极管D6的负极同时连接DC/DC降压电路9和LED光板12的正极，稳压二极管D6的正极连接MOS管Q1的漏极；

第一电感TF1，串联于稳压二极管D6与MOS管Q1之间；

第二电感T1，第二电感T1的一端连接MOS管Q1的漏极；

第三电感T2，第三电感T2的一端连接第二电感T1的另一端，第三电感T2的另一端连接LED光板12的负极。

进一步地，LED可调光驱动装置还可包括保护电路2，保护电路2与控制器6连接；降压式恒流芯片U3可采用PT4207，MOS管Q1可采用PMOS管。

在本实施例中采用了降压式恒流芯片U3(PT4207)以及它的内部MOS管Q1，外部高压MOS管Q1，稳压二极管D6，第一电感TF1、第二电感T1、第三电感T2，采样第三电阻R12和第四电阻R13，组成了自举式降压电路，给负载LED光板12供电。降压式恒流芯片U3的第一引脚(DIM)为调光接口，根据控制器6输出的PWM控制信号改变输出电流的大小，进而实现对LED光板12的亮度调节，控制器6通过检测恒流源反馈的电压信号，判断LED光板12是否故障。

降压式恒流芯片U3的第二引脚(VDD)是内部线性稳压器的输出端，上电时第四引脚(GATE)电压开始增加，直到GATE引脚被嵌位。当GATE引脚电压超过MOS管Q1的导通电压时，MOS管Q1导通，电流从第五引脚(SOURCE)到第二引脚之间的电流通路向电容C17放电，从而VDD引脚的电压增加，VDD引脚达到启动电压时，降压式恒流芯片U3开始工作。通过第一电阻R15和第二电阻R16对VDD引脚电压进行分压，第二电阻R16两端的电压信号作为电压反馈信号连接控制器6第二输入端。控制器6可通过读取第二电阻R16两端的电压值，再通过数据处理，完成对VDD引脚电压的监测。如果VDD引脚电压低于启动电压，则判断LED光板12出现故障，及时发现故障，通过保护电路2可以关闭故障通道，打开备用通道即第二恒流源电路11。增设的第二恒流源电路11和LED光板12，当有一个LED光板12失效而开路造成亮度的下降，而第一恒流源电路10无法通过增加电流来提高亮度时，系统启动第二恒流源电路11，控制器6通过PWM控制备用LED光板12，确保LED光板12的恒照度输出。

在优选的实施例中，还包括：

ZigBee射频收发器4，连接控制器6的通信端，采用ZigBee射频收发器4进行数据传输，灵活性高。

如图4所示，一种监控中心系统主要包括LED可调光驱动装置、LED光板12、协调器14及监控服务器15，协调器14与ZigBee射频收发器4无线连接，用以存储控制器6的通信数据，其中LED可调光驱动装置和LED光板统称为终端节点。系统基于RS-485总线13和ZigBee无线通信网络，ZigBee无线通信网络采用星状网络。监控服务器15通过RS-485总线13与各个协调器14进行通信，协调器14与LED光板12终端节点通过ZigBee无线通信网络进行通信。系统将控制功能分散到各个协调器14，如果某个协调器14出现故障，只影响其网络范围内的终端节点正常工作，不影响其他网络内终端节点的正常工作。通过RS-485总线13和ZigBee无线通信网络，能确保LED光板12照度控制指令实时可靠的下传以及LED光板12工作状态数据的实时上传。

LED光板12终端节点将环境照度、故障信息，通过ZigBee网络传送给协调器14，协调器14对信息进行存储。监控服务器15一方面根据反馈的照度数据及故障信息进行数据处理和存储，另一方面，通过RS-485总线13发送照度控制命令给协调器14，完成照明参数的设置。协调器14根据照度控制命令实现对LED光板12终端节点的照明控制，即实现恒照度照明模式控制。

本实施例可以实时监测环境照度并自动调节LED亮度，使其达到照度预设值，实现恒照度照明的效果。同时可对LED的工作状态进行实时监测，一旦LED出现故障，可以实时将故障信息传送给协调器14，协调器14将故障信息通过RS-485总线13上传至监控服务器15，监控服务器15通过监控软件即可对出现故障的LED光板12进行定位，方便维修，提高了维修人员工作效率。当LED光板12发生故障，在第一恒流源电路10无法通过增加电流达到恒照度照明的标准时，启动第二恒流源电路11，使照明达到预设的照度值，保证恒照度照明功能。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED可调光驱动装置，用以驱动LED光板，其特征在于，包括：

照亮采集电路，用以采集所述LED光板的电压；

控制器，所述控制器的第一输入端连接照亮采集电路，用以将所述LED光板的电压与预设阈值进行比较，根据比较结果从所述控制器的第一输出端输出相应的脉冲宽度调制信号；

第一恒流源电路，所述第一恒流源电路的信号输入端连接所述控制器的第一输出端，用以根据接收到的所述脉冲宽度调制信号输出相应的电流至所述LED光板，所述第一恒流源电路的电压反馈信号输出端连接所述控制器的第二输入端，用以将电压反馈信号发送至所述控制器，所述控制器用以根据接收到的电压反馈信号判断所述LED光板是否存在故障。

2.如权利要求1所述LED可调光驱动装置，其特征在于，还包括：

电源电路，所述电源电路为所述控制器和所述第一恒流源电路供电。

3.如权利要求2所述LED可调光驱动装置，其特征在于，所述电源电路包括：

供电电源，连接所述第一恒流源电路的供电端，用以为所述第一恒流源电路供电；

压敏电阻，并联于所述供电电源的两端；

保险丝，串联于所述供电电源的干路上，所述保险丝的一端连接所述供电电源，所述保险丝的另一端连接所述压敏电阻的一端；

第一稳压芯片，所述第一稳压芯片包括两个输入端和一个输出端，所述第一稳压芯片的第一输入端连接所述压敏电阻的另一端，所述第一稳压芯片的第二输入端连接所述压敏电阻的一端。

4.如权利要求3所述LED可调光驱动装置，其特征在于，所述电源电路还包括：

第二稳压芯片，所述第二稳压芯片包括两个输入端和一个输出端，所述第二稳压芯片的第一输入端连接所述第一稳压芯片的输出端，所述第二稳压芯片的第二输入端连接所述第一稳压芯片的第二输入端，所述第二稳压芯片的输出端连接所述控制器的供电端，用以为所述控制器供电。

5.如权利要求3所述LED可调光驱动装置，其特征在于，还包括：

AC/CD转换电路，连接于所述电源电路与所述第一恒流源电路之间，用以将所述供电电源的交流电压转换为直流电压。

6.如权利要求5所述LED可调光驱动装置，其特征在于，还包括：

功率因素校正电路，连接于所述AC/CD转换电路与所述第一恒流源电路之间。

7.如权利要求6所述LED可调光驱动装置，其特征在于，还包括：

DC/DC降压电路，连接于所述功率因素校正电路与所述第一恒流源电路之间。

8.如权利要求7所述LED可调光驱动装置，其特征在于，还包括：

第二恒流源电路，所述第二恒流源电路的信号输入端连接所述控制器的第二输出端，用以根据接收到的所述脉冲宽度调制信号输出相应的电流至所述LED光板，所述第二恒流源电路的电压反馈信号输出端连接所述控制器的第三输入端，用以将电压反馈信号发送至所述控制器，所述控制器用以根据接收到的电压反馈信号判断所述LED光板是否存在故障，所述第二恒流源电路的供电端连接所述DC/DC降压电路。

9.如权利要求7所述LED可调光驱动装置，其特征在于，所述第一恒流源电路包括：

降压式恒流芯片，所述降压式恒流芯片的第一引脚形成所述第一恒流源电路的信号输入端连接所述控制器的第一输出端；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述降压式恒流芯片的第二引脚；

第二电阻，所述第二电阻的一端和所述第一电阻的另一端连接并联形成所述第一恒流源电路的电压反馈信号输出端连接所述控制器的第二输入端，所述第二电阻的另一端连接所述降压式恒流芯片的第三引脚且接地；

MOS管，所述MOS管的源极和栅极同时连接所述降压式恒流芯片的第四引脚和第五引脚；

电容，并联于降压式恒流芯片的第二引脚与第三引脚之间；

第三电阻，串联于所述降压式恒流芯片的第六引脚与接地端之间；

第四电阻，并联于所述第三电阻的两端；

稳压二极管，所述稳压二极管的负极同时连接所述DC/DC降压电路和所述LED光板的正极，所述稳压二极管的正极连接所述MOS管的漏极；

第一电感，串联于所述稳压二极管与所述MOS管之间；

第二电感，所述第二电感的一端连接所述MOS管的漏极；

第三电感，所述第三电感的一端连接所述第二电感的另一端，所述第三电感的另一端连接所述LED光板的负极。

10.如权利要求1所述LED可调光驱动装置，其特征在于，还包括：

ZigBee射频收发器，连接所述控制器的通信端。