CN206963133U - 一种低成本的led驱动顺序点亮控制电路 - Google Patents

Abstract

一种低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，属控制领域。包括多颗LED，其设置有逻辑控制模块、电子开关模块和时钟输出模块；时钟输出模块输出端与逻辑控制模块串行信号输入端对应连接；逻辑控制模块n个并行信号输出端分别与n个电子开关模块控制端分别对应连接；n个电子开关模块输入端与第n个LED的负极分别对应连接；n个电子开关模块输出端接地。其将串行时钟脉冲信号转换成并行控制信号，用以控制一组LED顺序点亮，可形成动态循环的顺序点亮控制效果；整个电路无需进行任何“软件”编程，仅仅单纯利用“纯硬件”电路结构，即可实现LED驱动的顺序点亮控制功能。可广泛用于各种汽车LED车灯的设计及制造领域。

Description

一种低成本的LED驱动顺序点亮控制电路

技术领域

本实用新型属于控制领域，尤其涉及一种用于LED汽车车灯的控制电路。

背景技术

发光二极管(LED)在汽车车灯的应用已非常普遍，它们可以在汽车刹车、调头或转向时向其他车辆和行人发出信号。

LED拥有出色的光源强度，即使在雾天也能保持极高的可见度。

在目前使用LED作为转向信号灯的应用中，基本采用的是同亮/同灭的恒流驱动控制方法，只有极少数豪华车型使用了动态循环的顺序点亮控制方法，使转向灯信号实现动态演示的酷炫效果。

使用LED作为汽车尾灯信号灯的应用中，基本也是采用的是同亮/同灭的恒流驱动控制方法，也有极少数豪华车型使用了动态的顺序点亮控制方法，使尾灯信号实现动态演示点亮的酷炫效果。

申请公开日为2016年2月10日，公开号为CN 105323908 A的中国发明专利申请中，公开了一种“用于车辆的尾灯组件”，其包括照亮组件和控制板。该照亮组件包括基板和多个发光二极管(LED)。控制板电连接到每一个LED。该控制板从设备接收激活信号。响应该信号，该控制板顺序发送点亮信号到LED的多个组的每个的LED，从而顺序地点亮LED的组。该控制板还选择性地且顺序地发送终止信号(与发送点亮信号成交替关系)到各个组的LED。多个LED的顺序点亮和关闭模仿传播跨过基板的波动的动作。其中，其控制器50实际上就是一个带有预编程的逻辑控制器或单片机，在使用控制器50的实施例中，处理器42，有形非瞬时存储器54和收发器57可被定位在印刷电路板上或以其他方式被可靠容纳。实现用于使用上述尾灯组件14的方法100的指令44可被存储在存储器54中且通过处理器42执行以提供此文中描述的功能。替代地，方法100可被存储在定位于控制板40上的存储器54中(参见其说明书第[0041]段至第[0042]段的内容)。

可见，目前顺序点亮LED的控制方法普遍采用单片机控制，LED驱动采用线性恒流或电阻式驱动方式，采用线性恒流或电阻式驱动LED效率低；采用单片机控制需要增加LDO、晶振等辅助电路器件，且单片机本身价格就不便宜，硬件成本相当高；转向灯要工作在频闪条件下，其单片机每次启动均需要完成一次软硬件自检，启动响应速度慢。

如何能够降低整个控制电路的硬件成本，避免单片机电路的软硬件自检过程，提高整体电路的启动响应速度，是实际设计和制造工作中急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低成本的LED驱动顺序点亮控制电路。其采用串口转并口的功能模块电路来取代单片机功能模块电路，将单一的串行时钟脉冲信号，转换成并口多输出的并行控制信号，用以控制一组LED的顺序点亮，可形成动态循环的顺序点亮控制效果；整个电路无需进行任何“软件”编程，仅仅单纯利用“纯硬件”电路结构，即可实现LED驱动的顺序点亮控制功能；且当任意LED短路时，LED驱动模块仍可正常稳定的工作。

本实用新型的技术方案是：提供一种低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，包括用于启动LED的LED恒流驱动模块和LED组，其特征是：

所述的LED组至少包括n+1颗LED，其中的n大于1；

所述的n+1颗LED依次串接，第1颗LED的正极与LED恒流驱动模块的输出端连接，第1颗LED的负极与第2颗LED的正极连接，第n+1颗LED的负极直接接地；

设置一个逻辑控制模块、n个电子开关模块和一个时钟输出模块；

其中，所述的逻辑控制模块具有一个串行信号输入端，n个并行信号输出端；

所述的电子开关模块具有一个控制端、一个开关量输入端和一个开关量输出端；

所述时钟输出模块的输出端，与逻辑控制模块的串行信号输入端对应连接；

所述的逻辑控制模块的n个并行信号输出端，分别与n个电子开关模块的控制端分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输入端与第n个LED的负极分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输出端接地。

具体的，所述的逻辑控制模块为移位寄存器功能电路或串入并出转换功能电路。

进一步的，所述的移位寄存器功能电路为单向移位寄存器电路，循环移位寄存器电路或双向移位寄存器电路；所述的串入并出转换功能电路为串口转并口电路。

进一步的，所述的电子开关模块为三极管、可控硅或继电器。

具体的，所述的时钟输出模块为时钟电路或时序脉冲电路。

进一步的，在所述逻辑控制模块的并行信号输出端与电子开关模块的控制端之间，设置有信号处理模块；逻辑控制模块的并行信号输出端与信号处理模块的输入端对应连接，信号处理模块的输出端与电子开关模块的控制端对应连接。

具体的，所述的信号处理模块为放大电路、脉冲整形电路或与门电路。

进一步的，在所述逻辑控制模块的n个并行信号输出端与n个电子开关模块的开关量输入端之间，设置有一个信号处理模块，所述的信号处理模块至少包括n个放大电路、脉冲整形电路或与门电路。

本技术方案还提供了一种采用上述LED驱动顺序点亮控制电路的LED车灯控制电路，包括LED驱动电源和由多个LED构成的LED发光器件组，其特征是：

在所述的LED车灯控制电路中，设置有LED驱动顺序点亮控制电路；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路设置在LED驱动电源与LED发光器件组之间；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路通过一个时钟电路所产生的时序脉冲，顺序依次控制LED驱动电源与LED发光器件组中各个LED之间的通/断；

所述的LED驱动电源在LED驱动顺序点亮控制电路的控制下，依次分别控制LED发光器件组中各个LED的顺序点亮或熄灭。

本技术方案又提供了一种采用上述LED驱动顺序点亮控制电路的汽车车灯，所述的汽车车灯包括汽车刹车灯、调头灯或转向灯，所述的汽车刹车灯、调头灯或转向灯包括LED发光器件组及控制电路，所述的LED发光器件组至少包括多个LED，其特征是：

在所述LED发光器件组的控制电路中，设置有LED驱动顺序点亮控制电路，所述的LED驱动顺序点亮控制电路设置在LED驱动电源与LED发光器件组之间；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路通过一个时钟电路所产生的时序脉冲，顺序依次控制LED驱动电源与LED发光器件组中各个LED之间的通/断；

所述的LED驱动电源在LED驱动顺序点亮控制电路的控制下，依次分别控制LED发光器件组中各个LED的顺序点亮或熄灭。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.完全采用硬件元器件结构，取代了单片机功能模块电路，整个控制电路无需进行任何“软件”编程，即可实现LED驱动的顺序点亮控制功能；

2.采用基本的运放或门电路元件构成功能控制电路，制造成本进一步降低，实现了低成本状态下的LED驱动顺序点亮控制功能；

3.所有LED采用“分控”连接的连接模式，当其中的任意LED发生短路时，不影响LED驱动模块的正常稳定工作。

附图说明

图1是本实用新型的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例的线路图。

图中1为LED恒流驱动模块，2为逻辑控制模块，3为时钟输出模块，4为信号处理模块，LED₁至LED_n+1为LED，K₁至K_n为电子开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，本实用新型的技术方案提供了一种低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，包括用于启动LED的LED恒流驱动模块和LED组，其发明点在于：

所述的LED组至少包括n+1颗LED，其中的n大于1；

所述的n+1颗LED依次串接，第1颗LED的正极与LED恒流驱动模块的输出端连接，第1颗LED的负极与第2颗LED的正极连接，如此循环，直至第n+1颗LED的负极直接接地。

在本技术方案中，设置有一个逻辑控制模块、n个电子开关模块和一个时钟输出模块；

其中，所述的逻辑控制模块具有一个串行信号输入端CP，n个并行信号输出端Q1至Qn；

所述的电子开关模块具有一个控制端C、一个开关量输入端Kr和一个开关量输出端Kc；

所述时钟输出模块的输出端，与逻辑控制模块的串行信号输入端CP对应连接；

所述的逻辑控制模块的n个并行信号输出端Qn，分别与n个电子开关模块的控制端Cn分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输入端Kr n与第n个LED的负极分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输出端Kcn接地。

实际工作时，时钟输出模块的输出端输出时序信号脉冲(亦称为时序方波脉冲)，经逻辑控制模块进行“移位”转换或“串行信号转并行信号”转换，在逻辑控制模块的n个并行输出端，依次输出高电平，分别控制电子开关K₁至K_n的顺序导通，按顺序接通LED₁至LED_n+1，从而实现LED的顺序点亮控制效果。

在本技术方案中，逻辑控制模块为移位寄存器功能电路或串入并出转换功能电路，时钟输出模块为时钟电路或时序脉冲电路，电子开关模块为三极管、可控硅或继电器。

进一步的，所述的移位寄存器功能电路为单向移位寄存器电路，循环移位寄存器电路或双向移位寄存器电路；所述的串入并出转换功能电路为串口转并口电路。

采用单向移位寄存器电路时，LED组可产生单向的顺序点亮效果；同理，采用循环移位寄存器电路或双向移位寄存器电路时，LED组可产生循环顺序点亮效果或双向的顺序点亮效果，其原理同上，本领域的技术人员在理解和掌握了单向顺序点亮效果的控制机理后，完全可以毫无疑义地明白循环顺序点亮效果或双向顺序点亮效果的产生机理，在此不再详述。

具体的，移位寄存器功能电路中的移位寄存器，可以采用74LS194、D74HC164或XLT595等具有“串入并出”功能的集成电路芯片；时钟电路或时序脉冲电路采用常规的时钟电路或时序脉冲电路即可；其余元器件无特殊要求。

由于LED恒流驱动模块(LED恒流驱动电路)、时钟电路、时序脉冲电路、三极管、可控硅或继电器的工作原路均为现有技术，故其工作原理和具体连接方式在此不再叙述。

由于本技术方案基于用基本的硬件元件来构建功能控制电路的设计思路，所采用的运放或门电路等元器件的市场采购价格，远远低于单片机芯片的市场采购价格，再加上无需进行相应的软件编程工作，则整个控制电路的制造成本可进一步降低，从而实现了“低成本”状态下的LED驱动顺序点亮控制功能，进而有助于降低整个车灯组件的整体制造成本，增强了车灯产品的市场竞争力。

图2中，在现有LED驱动控制电路中，LED恒流驱动模块1为LED发光器件提供电源，点亮各个LED，输出需要的照明灯光或信号灯光。

本技术方案在上述技术上，设置了一个逻辑控制模块2、n个电子开关模块K₁至K_n和一个时钟输出模块3；

其中，所述的逻辑控制模块具有一个串行信号输入端CP，n个并行信号输出端Q1至Qn(参见图1中所示，图中n＝8)；

每个电子开关模块具有一个控制端Cn、一个开关量输入端Kr n和一个开关量输出端Kc n；

时钟输出模块的输出端，与逻辑控制模块的串行信号输入端CP对应连接；

所述的逻辑控制模块的n个并行信号输出端Q1至Qn，分别与n个电子开关模块的控制端Cn分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输入端与第n个LED的负极分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输出端接地。

本技术方案采用上述连接模式或电路结构以后，每个LED相对于LED恒流驱动模块而言，均为串联“分控”的连接模式，其中的“串联”是指所有的LED均头尾相接，构成串联连接的模式，“分控”是指每个LED均可在其对应的电子开关的分别控制下，单独点亮或熄灭。这样，当其中的任意LED发生短路故障时，不会影响LED驱动模块的正常稳定工作。

进一步的，本技术方案在逻辑控制模块1的并行信号输出端与电子开关模块的控制端之间，还设置有信号处理模块4；逻辑控制模块的并行信号输出端与信号处理模块的输入端对应连接，信号处理模块的输出端与电子开关模块的控制端对应连接。

信号处理模块可以采用放大电路、脉冲整形电路或与门电路。

如图2中所示，在逻辑控制模块的n个并行信号输出端与n个电子开关模块的开关量输入端之间，设置有一个信号处理模块4，所述的信号处理模块至少包括n个放大电路、脉冲整形电路或与门电路，以用于对逻辑控制模块的并行输出信号进行“整形”和放大，保证控制效果。

在本技术方案中，所述的LED驱动顺序点亮及其控制，包括应用于汽车转向灯及尾灯的控制。

由图1可知，所述的LED驱动顺序点亮控制电路包括LED恒流驱动模块、逻辑电路控制模块、信号处理模块、时钟电路模块。

换句话说，本技术方案中所述的LED驱动顺序点亮控制电路，其发明点在于整个顺序点亮控制电路不涉及到单片机芯片电路，无需进行软件编程，仅仅利用纯硬件器件及其连接关系，即可实现LED驱动顺序点亮控制功能及其控制方法。

所述的逻辑控制模块所使用的逻辑芯片为串口通讯转并口通讯或可实现串口转并口输出的芯片。

所述的逻辑电路控制模块在每接受到时钟CP脉冲后，输出依次且只改变一个状态。

所述的时钟电路模块可通过外接电阻R9来调节时钟CP脉冲的频率，以达到总的顺序点亮的时间控制。

所述的LED恒流驱动模块具有延时启动功能，以避免上电瞬间逻辑控制模块输出状态不定的问题。

在本技术方案中，LED恒流驱动模块可实现LED1～LED9的恒流驱动控制，并且当任意LED短路时，驱动模块仍可正常稳定工作。

其中，时钟输出模块负责输出稳定的CP脉冲波形，CP脉冲频率可通过电阻R9进行调节；逻辑控制模块接受来自时钟模块的CP脉冲(ClockPulse，时钟脉冲，指脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号)，对应地输出Q1～Q8，经信号处理后控制其LED主回路开关器件工作。

具体工作原理：

系统“上电”瞬间，因逻辑控制芯片内部原因，逻辑控制模块输出状态不定；“初始化”之后进入正常工作状态。

系统“上电”后，逻辑控制模块立即进入工作模式，Q1～Q8经信号处理后输出8位高电平开关信号，即11111111，使电子开关K1(简称开关1，下同)至开关8全部导通；

同时当LED恒流驱动模块自动延时一定时间以避开逻辑控制模块初始化过程后开始工作，主回路工作电流经LED1、电子开关K1回至接地端(简称回地，下同)，此时LED1点亮，LED2～LED9熄灭；

在逻辑控制模块接受到第1个时钟CP脉冲后，Q1～Q8输出状态为：01111111，即开关1关闭，开关2至开关8导通，LED主回路电流经LED1→LED2→电子开关2回地，此时LED1和LED2点亮，LED3至LED9熄灭；

逻辑控制模块接受到第2个时钟CP脉冲后，Q1～Q8输出状态为：00111111，即开关1、开关2关闭，开关3至开关8导通，LED主回路经LED1～LED3、开关3回地，此时LED1～LED3点亮，LED4～LED9熄灭；

逻辑控制模块接受到第3个时钟CP脉冲后，Q1～Q8输出状态为：00011111，即开关1至开关3关闭，开关4至开关8导通，LED主回路经LED1～LED4、开关4回地，此时LED1～LED4点亮，LED5～LED9熄灭；

依此类推，当逻辑控制模块接受到第8个时钟CP脉冲后，Q1～Q8输出状态为：00000000，即开关1～开关8全部截止，LED主回路经LED1～LED9回地，此时LED1～LED9全部点亮；

此时完成了LED恒流驱动及顺序点亮的逻辑控制。之后逻辑控制模块再受到CP脉冲时，Q1～Q8仍旧输出00000000，直至整个电路重新上电。

在上述技术方案的基础上，本技术方案还提供了一种采用上述LED驱动顺序点亮控制电路的LED车灯控制电路，包括LED驱动电源和由多个LED构成的LED发光器件组，其发明点在于：

在LED车灯控制电路中，设置有上述LED驱动顺序点亮控制电路；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路设置在LED驱动电源与LED发光器件组之间(如图1中所示)。

所述的LED驱动顺序点亮控制电路通过一个时钟电路所产生的时序脉冲，顺序依次控制LED驱动电源与LED发光器件组中各个LED之间的通/断；

所述的LED驱动电源在LED驱动顺序点亮控制电路的控制下，依次分别控制LED发光器件组中各个LED的顺序点亮或熄灭。

由于LED驱动顺序点亮控制电路的具体线路结构和工作原理在前面已经叙述过了，故在此不再叙述。

本技术方案又提供了一种采用上述LED驱动顺序点亮控制电路的汽车车灯，所述的汽车车灯包括汽车刹车灯、调头灯或转向灯，所述的汽车刹车灯、调头灯或转向灯包括LED发光器件组及控制电路，所述的LED发光器件组至少包括多个LED，其发明点在于：

在所述LED发光器件组的控制电路中，设置有上述LED驱动顺序点亮控制电路，所述的LED驱动顺序点亮控制电路设置在LED驱动电源与LED发光器件组之间；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路通过一个时钟电路所产生的时序脉冲，顺序依次控制LED驱动电源与LED发光器件组中各个LED之间的通/断；

所述的LED驱动电源在LED驱动顺序点亮控制电路的控制下，依次分别控制LED发光器件组中各个LED的顺序点亮或熄灭。

由于LED驱动顺序点亮控制电路的具体线路结构和工作原理在前面已经叙述过了，故在此不再叙述。

在本实用新型技术方案中，采用串口转并口的硬件电路来取代单片机功能模块电路，将单一的串行时钟脉冲信号，转换成并口多输出的并行控制信号，用以控制一组LED的顺序点亮，可形成动态循环的顺序点亮控制效果。其整个电路无需进行任何“软件”编程，仅仅单纯利用常规的“纯硬件”电路结构，即可实现LED驱动的顺序点亮控制功能；且当任意LED短路时，LED驱动模块仍可正常稳定的工作。

本实用新型可广泛用于各种汽车LED车灯的设计及制造领域。

Claims (10)

1.一种低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，包括用于启动LED的LED恒流驱动模块和LED组，其特征是：

所述的LED组至少包括n+1颗LED，其中的n大于1；

所述的n+1颗LED依次串接，第1颗LED的正极与LED恒流驱动模块的输出端连接，第1颗LED的负极与第2颗LED的正极连接，第n+1颗LED的负极直接接地；

设置一个逻辑控制模块、n个电子开关模块和一个时钟输出模块；

其中，所述的逻辑控制模块具有一个串行信号输入端，n个并行信号输出端；

所述的电子开关模块具有一个控制端、一个开关量输入端和一个开关量输出端；

所述时钟输出模块的输出端，与逻辑控制模块的串行信号输入端对应连接；

所述的逻辑控制模块的n个并行信号输出端，分别与n个电子开关模块的控制端分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输入端与第n个LED的负极分别对应连接；

所述n个电子开关模块的开关量输出端接地。

2.按照权利要求1所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是所述的逻辑控制模块为移位寄存器功能电路或串入并出转换功能电路。

3.按照权利要求2所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是所述的移位寄存器功能电路为单向移位寄存器电路，循环移位寄存器电路或双向移位寄存器电路；所述的串入并出转换功能电路为串口转并口电路。

4.按照权利要求2所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是所述的电子开关模块为三极管、可控硅或继电器。

5.按照权利要求1所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是所述的时钟输出模块为时钟电路或时序脉冲电路。

6.按照权利要求1所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是在所述逻辑控制模块的并行信号输出端与电子开关模块的控制端之间，设置有信号处理模块；逻辑控制模块的并行信号输出端与信号处理模块的输入端对应连接，信号处理模块的输出端与电子开关模块的控制端对应连接。

7.按照权利要求6所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是所述的信号处理模块为放大电路、脉冲整形电路或与门电路。

8.按照权利要求6或7所述低成本的LED驱动顺序点亮控制电路，其特征是在所述逻辑控制模块的n个并行信号输出端与n个电子开关模块的开关量输入端之间，设置有一个信号处理模块，所述的信号处理模块至少包括n个放大电路、脉冲整形电路或与门电路。

9.一种采用权利要求1所述LED驱动顺序点亮控制电路的LED车灯控制电路，包括LED驱动电源和由多个LED构成的LED发光器件组，其特征是：

在所述的LED车灯控制电路中，设置有LED驱动顺序点亮控制电路；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路设置在LED驱动电源与LED发光器件组之间；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路通过一个时钟电路所产生的时序脉冲，顺序依次控制LED驱动电源与LED发光器件组中各个LED之间的通/断；

所述的LED驱动电源在LED驱动顺序点亮控制电路的控制下，依次分别控制LED发光器件组中各个LED的顺序点亮或熄灭。

10.一种采用权利要求1所述LED驱动顺序点亮控制电路的汽车车灯，所述的汽车车灯包括汽车刹车灯、调头灯或转向灯，所述的汽车刹车灯、调头灯或转向灯包括LED发光器件组及控制电路，所述的LED发光器件组至少包括多个LED，其特征是：

在所述LED发光器件组的控制电路中，设置有LED驱动顺序点亮控制电路，所述的LED驱动顺序点亮控制电路设置在LED驱动电源与LED发光器件组之间；

所述的LED驱动顺序点亮控制电路通过一个时钟电路所产生的时序脉冲，顺序依次控制LED驱动电源与LED发光器件组中各个LED之间的通/断；

所述的LED驱动电源在LED驱动顺序点亮控制电路的控制下，依次分别控制LED发光器件组中各个LED的顺序点亮或熄灭。