CN205847664U - Led装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种LED装置。所述装置包括微控制单元和第一发光二极管；所述微控制单元设置有电源输出端口，所述电源输出端口与所述第一发光二极管的阳极连接，为所述第一发光二极管供电。其实现使用微控制单元为发光二极管供电。从而不再需要外接直流电源为发光二极管供电，避免了直流电源供电中电源走线设计过于复杂的问题。同时，由于采用了微控制单元供电，电源走线减少，降低了电磁干扰，也减少电源走线占用装置中PCB板的面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED技术领域，尤其涉及一种LED装置。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。传统技术中，一般采用外部的直流电源，辅以单片机接口控制，这样的电路在布图设计和布板设计时，会着重考虑电源走线问题。会占用较多的PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)面积，也会增加相互之间的电磁干扰。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统技术中，LED驱动电路使用外部直流电源时占用PCB板较多面积的问题，提供一种更有利于装置中PCB板布线的LED装置。
为实现本实用新型目的提供的一种LED装置，所述装置包括微控制单元和第一发光二极管；所述微控制单元设置有电源输出端口，所述电源输出端口与所述第一发光二极管的阳极连接，为所述第一发光二极管供电。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第二发光二极管，所述微控制单元还设置有第一通用输入/输出端口，所述第一发光二极管的阴极及所述第一通用输入/输出端口均与所述第二发光二极管的阳极连接；且所述第一通用输入/输出端口的输出状态包括高电平、低电平及高阻态。
在其中一个实施例中，所述第二发光二极管的阴极接地。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻的一端连接所述第一通用输入/输出端口，另一端连接所述第二发光二极管的阳极。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻的一端连接所述电源输出端口，另一端连接所述第一发光二极管的阳极。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第三限流电阻，所述第三限流电阻的一端连接所述第二发光二极管的阴极，另一端接地。
在其中一个实施例中，所述第一发光二极管的数量为两个以上，且两个以上所述第一发光二极管相互并联设置。
在其中一个实施例中，所述第二发光二极管的数量为两个以上，且两个以上所述第二发光二极管相互并联设置。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第三发光二极管，所述微控制单元还设置有第二通用输入/输出端口，所述第二发光二极管的阴极及所述第二通用输入/输出端口均与所述第三发光二极管的阳极连接；且所述第二通用输入/输出端口的输出状态包括高电平、低电平及高阻态。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第四限流电阻，所述第四限流电阻的一端连接所述第二通用输入/输出端口，另一端连接所述第三发光二极管的阳极。
本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供的LED装置，其包括微控制单元，且微控制单元上设置有电源输出端口，通过将微控制单元上的电源输出端口与发光二极管的阳极连接，实现使用微控制单元为发光二极管供电。从而不再需要外接直流电源为发光二极管供电，避免了直流电源供电中电源走线设计过于复杂的问题。同时，由于采用了微控制单元供电，电源走线减少，降低了电磁干扰，也减少电源走线占用PCB板的面积。
附图说明
图1为一实施例的LED装置电路结构示意图；
图2为另一实施例的LED装置电路结构示意图；
图3至图6为图2所示的LED装置的4种不同运行状态示意图；
图7为另一实施例的LED装置电路结构示意图；
图8为另一实施例的LED装置电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的LED装置的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
还需要说明的是，本实用新型中描述器件所用的术语“第一”、“第二”、“第三”只是为了区分各部件，不能解释为重要程度，也不能作为排序解释。
本实用新型一实施例的LED装置，如图1所示，包括微控制单元(micro controllerunit，MCU)和第一发光二极管(LED1)。微控制单元MCU设置有电源输出端口(VDDIO)，电源输出端口与第一发光二极管的阳极连接，为第一发光二极管供电。
本实施例中，微控制单元一方面作为LED的控制部件，另一个方面也作为LED的供电模块，为LED提供稳定的电能。且MCU中用于提供电源的VDDIO端口输出电压为通用的3.3V，本实施例中的第一发光二极管可以为通用压降为1.8V的发光二极管，从而MCU的VDDIO端口足以提供第一发光二极管导通的电压。
本实施例的LED装置，使用MCU的电源端口为LED供电，MCU同时对LED进行控制和为LED供电。使本实施例的装置不再需要外部直流电源为LED供电，从而在设计布局LED装置的PCB板时，不再需要过多考虑电源走线问题，提高装置设计的效率。另一个方面，由于采用MCU上的电源输出端口为LED供电，大大减少了LED与电源之间的连接线路，减少了供电线路占用PCB板的面积。
其中，本实施例的LED装置中，第一发光二极管的阴极可以直接接地，也可以连接其他部件，如连接另一个发光二极管。且可在电源输出端口和第一发光二极管之间串联起限流作用的电阻R0。
另外，在其他实施例中，第一发光二极管的数量也可以为多个。如第一发光二极管接地时，则多个发光二极管并联设置在MCU的电源输出端口和地之间。当然，多个第一发光二极管并联设置在电源输出端口和地之间时，多个发光二极管的工作状态应该是完全一致的。为了起限流作用，当包含多个第一发光二极管时，可对每个发光二极管连接一个限流电阻，也可多个第一发光二极管并联后串联一个限流电阻。
如图2所示，在另一实施例的LED装置中，除包含前述实施例的微控制单元MCU和第一发光二极管LED1外，还包括第二发光二极管LED2及第一限流电阻R1。且如图2所示，第一发光二极管LED1与第二发光二极管LED2串联，即第一发光二极管的阴极与第二发光二极管LED2的阳极连接，第二发光二极管LED2的阴极接地。同时，本实施例的装置中，微控制单元MCU还设置有第一通用输入/输出端口(General Purpose Input Output，GPIO)，GPIO1，第一限流电阻R1一端连接所述第一通用输入/输出端口GPIO1，另一端连接第二发光二极管LED2的阳极。且第一通用输入/输出端口GPIO1的输出状态包括高电平、低电平及高阻态。从而能够通过MCU上的GPIO1端口对第一发光二极管LED1及第二发光二极管LED2的工作状态进行控制。而本实施例中连接在第一通用输入/输出端口和第二发光二极管LED2的阳极之间的第一限流电阻R1，主要是对流经LED1和LED2的电流大小起限制作用。
具体的，当VDDIO电源输出端口输出电压为3.3V，LED1和LED2均为通用压降为1.8V的发光二极管，且第一限流电阻R1范围在400Ω～600Ω之间时，通过调整GPIO1端口的三种状态：高电平1(端口输出电压3.3V)、低电平0(端口输出电压0V)以及高阻态，LED1和LED2可具有以下几种亮、灭状态。
如图2所示，当GPIO1端口的状态设置为高阻态时，LED1和LED2的压降为3.6V，VDDIO电源输出端口输出电压为3.3V，不足以驱动两个LED等亮，因此，GPIO1端口为高阻态时，图2中LED1和LED2均不发亮。
如图3所示(图中右侧显示为GPIO1端口输出状态)，当GPIO1端口的状态为输出低电平0时，VDDIO电源输出端口、LED1、限流电阻R1组成回路，回路电流在5～8mA，LED1灯发亮。此时，限流电阻R1对流过第一发光二极管LED1的电流进行限定，防止流过第一发光二极管LED1的电流过大对LED1造成损伤。
如图3所示，当设置GPIO1端口输出方波的占空比为二分之一，在高电平1的周期里强制接入高阻态，实现LED1单独闪烁的效果，设置输出方波的频率，实现LED1单独闪烁的快慢。如：设置输出方波频率为1Hz，周期T为1s，LED1的闪烁时间为0.5s。即LED1在GPIO1端口输出为低电平0的0.5s内亮，在高阻态时灭。
如图4所示，当GPIO接口的状态为输出高电平1时，GPIO1端口、限流电阻R1、LED2组成回路，回路电流在5～8mA，LED2灯发亮。此时，第一限流电阻R1对流过第二发光二极管LED2的电流进行限定，防止流过LED2的电流过大对LED2造成损伤。
进一步的，如图4所示，设置GPIO1端口输出方波的占空比为二分之一，在低电平0的周期里强制接入高阻态，实现LED2单独闪烁的效果，设置输出方波的频率，实现LED2单独闪烁的快慢，如：设置输出方波频率为1Hz，LED1的闪烁时间为0.5s。即LED2在GPIO1端口输出为高电平1的0.5s内亮，在高阻态时灭。
当GPIO1端口的状态交替切换高低电平时，LED1灯和LED2灯交替发亮，也就是形成交替闪烁现象。
如图5所示，设置GPIO1端口的输出方波为500Hz，占空比为二分之一，相对应的每一个周期为2ms，LED1和LED2发亮间隔为1ms，实现视觉上的LED1和LED2共亮。
如图5所示，设置GPIO1端口一段时间为高阻态，相持续的另一段时间输出500Hz，占空比为二分之一的方波，以此循环N次，可实现视觉上的LED1灯和LED2灯共亮与共灭。如：高阻态时间周期为1s，输出方波时间周期为1s，可实现视觉上的LED1灯与LED2灯同时灭1s与亮1s。
另外，通过设置GPIO1端口输出方波的占空比，可实现在第一LED和第二LED闪烁时，进行亮度调节。
如图6所示，设置GPIO1端口输出方波的占空比为四分之一时，则LED1灯在闪烁时亮度较强。而设置GPIO1端口输出方波的占空比为四分之三，则LED2灯在闪烁时亮度较强。
本实施例的如图2至图6所示的LED装置，通过GPIO端口对LED1和LED2两个发光二极管进行控制，且对两个发光二极管使用一个限流电阻R1进行限流，相对于传统技术中的对每个发光二极管使用一个限流电阻，减少了限流电阻的数量，降低LED驱动电路整体的成本，同时也减少PCB板上占用的面积，使整个LED驱动电路结构更加紧凑，缩小整个LED装置的体积。
如图7所示，在另一实施例的LED装置中，在电源输出端口VDDIO和第一发光二极管LED1之间连接有第二限流电阻R2，且第二限流电阻R2的取值也可以在400Ω～600Ω之间。从而当GPIO1端口的状态为输出低电平0，VDDIO电源输出端口、LED1和第二限流电阻R2组成回路时，LED1灯发亮，第二限流电阻R2对流过LED1的电流进行限定，防止流过第一发光二极管LED1的电流过大。
如图8所示，在另一实施例的LED装置中，与图2所示的LED装置不同的是，在LED2的阴极与地之间连接有第三限流电阻R3，且第三限流电阻R3的取值也可以在400Ω～600Ω之间。从而当GPIO接口的状态为输出高电平1，GPIO1端口、LED2和第三限流电阻R3组成回路时，回路电流在5～8mA，LED2灯发亮。此时第三限流电阻R3对流过LED2的电流进行限定，防止流过第二发光二极管LED2的电流过大。
另外在其他实施例中，也可以设置两个以上的第二发光二极管，且多个发光二极管均并联在GPIO1端口和地之间。而当第二发光二极管的阴极与地之间连接有第三限流电阻时，多个第二发光二极管可均并联在GPIO1端口和第三限流电阻之间。但是在其他实施例中，也可在每个第二发光二极管的阴极串联一个第三限流电阻之后再并联到GPIO1端口和地之间。
本领域技术人员可以理解，当LED装置中并联设置多个第二发光二极管时，多个第二发光二极管在GPIO1端口的控制下亮或者灭的状态相同。
另外，在其他实施例中，LED装置还包括第三发光二极管，相应的，微控制单元MCU还设置有第二通用输入/输出端口。与第二发光二极管与第一发光二极管连接方式类似的，第二发光二极管与第三发光二极管串联，即第二发光二极管的阴极与第三发光二极管的阳极连接，第三发光二极管的阴极接地。而第二通用输入/输出端口连接在第二发光二极管和第三发光二极管之间。且第二通用输入/输出端口的结构和功能与第一通用输入/输出端口的结构和功能相同，第二通用输入/输出端口的输出状态也包括高电平、低电平及高阻态。如此，则可以通过第一通用输入/输出端口和第二通用输入/输出端口之间的配合控制第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管的亮或者灭。
相应的，为了对流经第三发光二极管的电流进行限定，也可在第二通用输入/输出端口和第三发光二极管的阳极之间连接第四限流电阻。通过第四限流电阻对流过第三发光二极管的电流大小进行限定。
另外在其他实施例中，也可以在第二通用输入/输出端口和地之间并联多个第三发光二极管。而且多个所述第三发光二极管的运行状态也应该是相同的。
且本领域技术人员可以理解，在微控制单元的可用I/O端口数量允许的情况下，可以设置多组串联的发光二极管，即可按照第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管的顺次连接方式可再串联第四发光二极管和第五发光二极管，……。并通过多个通用输入/输出端口输出状态的组合控制实现各组发光二极管的工作状态。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种LED装置，其特征在于，所述装置包括微控制单元和第一发光二极管；所述微控制单元设置有电源输出端口，所述电源输出端口与所述第一发光二极管的阳极连接，为所述第一发光二极管供电。
2.根据权利要求1所述的LED装置，其特征在于，所述装置还包括第二发光二极管，所述微控制单元还设置有第一通用输入/输出端口，所述第一发光二极管的阴极及所述第一通用输入/输出端口均与所述第二发光二极管的阳极连接；且所述第一通用输入/输出端口的输出状态包括高电平、低电平及高阻态。
3.根据权利要求2所述的LED装置，其特征在于，所述第二发光二极管的阴极接地。
4.根据权利要求2所述的LED装置，其特征在于，所述装置还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻的一端连接所述第一通用输入/输出端口，另一端连接所述第二发光二极管的阳极。
5.根据权利要求1所述的LED装置，其特征在于，所述装置还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻的一端连接所述电源输出端口，另一端连接所述第一发光二极管的阳极。
6.根据权利要求2所述的LED装置，其特征在于，所述装置还包括第三限流电阻，所述第三限流电阻的一端连接所述第二发光二极管的阴极，另一端接地。
7.根据权利要求1所述的LED装置，其特征在于，所述第一发光二极管的数量为两个以上，且两个以上所述第一发光二极管相互并联设置。
8.根据权利要求2所述的LED装置，其特征在于，所述第二发光二极管的数量为两个以上，且两个以上所述第二发光二极管相互并联设置。
9.根据权利要求2所述的LED装置，其特征在于，所述装置还包括第三发光二极管，所述微控制单元还设置有第二通用输入/输出端口，所述第二发光二极管的阴极及所述第二通用输入/输出端口均与所述第三发光二极管的阳极连接；且所述第二通用输入/输出端口的输出状态包括高电平、低电平及高阻态。
10.根据权利要求9所述的LED装置，其特征在于，所述装置还包括第四限流电阻，所述第四限流电阻的一端连接所述第二通用输入/输出端口，另一端连接所述第三发光二极管的阳极。
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