TW201318479A - Led亮度調節電路 - Google Patents

Abstract

一種LED亮度調節電路，包括電源、整流電路、LED發光單元、微處理單元及連接在微處理單元和LED發光單元之間的開關單元。微處理單元預存電流平均值和亮度級別的關系列表，當偵測到與微處理單元連接的按鍵單元產生觸發信號時，微處理單元根據觸發信號確定所需調節的亮度級別，從關系列表獲取對應的電流平均值，輸出相應的控制信號，控制開關單元週期性地導通和截止，使流經LED發光單元的電流值調整至該獲取的電流平均值，使得LED發光單元發出所需亮度級別的光。本發明的LED亮度調節電路，結構簡單，方便操作。

Description

LED亮度調節電路

本發明涉及一種LED照明電路，特別是涉及一種LED亮度調節電路。

LED作為一種新型光源，應用在照明領域具有超長壽命，高效節能，安全可靠，綠色環保等特點。

目前的LED的供電方式大多採用直流，採用的供電都是通過市電，然後再通過整流橋將交流轉換成直流，由於燈板上LED數量的不同，需要使每個LED上的電壓控制在一定範圍內，否則就會導致LED發光亮度不一，有時還會出現閃爍。常用的方式是利用專用的LED調光IC對LED的亮度進行調節，然而，這中專用的調光IC結構複雜且成本較高，增加LED驅動電路的成本。

有鑒於此，有必要提供一種LED亮度調節電路，以降低LED驅動、亮度調節電路的成本。

本發明提供一種LED亮度調節電路，包括電源、整流電路、穩壓電路、LED發光單元以及微處理單元。該整流電路用於將交流電轉換成直流電輸出到LED發光單元，該穩壓電路連接在該電源與微處理單元之間，用於為該微處理單元提供穩定的電壓。該LED亮度調節電路還包括連接在該微處理單元和LED發光單元之間的開關單元以及按鍵單元，該按鍵單元用於回應用戶的操作以產生觸發信號。

該微處理單元包括：

存儲模組，用於預存一關系列表，該關系列表定義了流經LED發光單元的電流平均值和亮度級別的關係。

判斷執行模組，用於根據該按鍵單元所產生的觸發信號確定LED發光單元所需要調節到的亮度級別，並根據該確定的需要調節到的亮度級別與該關系列表確定對應的電流平均值。

信號控制模組，與該開關單元連接，用於回應該判斷執行模組的控制，根據該判斷執行模組確定的電流平均值輸出相應的週期控制信號，以控制該開關單元週期性地導通和截止，將流經LED發光單元的電流值調整至該確定的電流平均值，從而使得LED發光單元發出所需要調節到的亮度級別的光。

相對於現有技術，本發明提供了一種LED亮度調節電路，該微處理單元能夠根據用戶對外設的按鍵單元的觸發操作所產生觸發信號，判斷所需調節到的亮度級別，並根據關系列表確定其對應的電流平均值，控制信號控制模組發送相應的週期控制信號，以週期性地控制開關單元的導通和截止，使在該週期內流經LED發光單元的電流平均值基本與所述確定的電流平均值相等，以此週期性地控制開關單元的導通和截止，使LED發光單元調整到所需亮度級別並持續保持該亮度級別。該微處理單元還能夠根據電流偵測單元上述的週期內所偵測到的電流值計算該週期內的電流平均值，並根據該電流平均值與關系列表中當前亮度級別所對應的電流平均值的比較結果，對該LED發光單元的亮度進行即時監測和修正。因此，該LED亮度調節電路簡化了使用專用IC的驅動電路的結構，並降低驅動電路的成本，同時方便用戶操作。

下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

參閱圖1所示，是本發明的LED亮度調節電路的功能模組圖。該亮度調節電路100包括電源10、整流電路11以及LED發光單元14。其中，電源10為市電交流電源，整流電路11連接在電源10和LED發光單元14之間，用於將電源10提供的交流電整流成為直流電，並為LED發光單元14的點亮提供工作電流。

該亮度調節電路100還包括穩壓電路12、微處理單元13、按鍵單元15、電流偵測單元16和開關單元17。該穩壓電路12連接在電源10與微處理單元13之間，用於為微處理單元13提供穩定的電壓。該開關單元17包括控制端170、第一導通端171以及第二導通端172，該第一導通端171、第二導通端172分別與電流偵測單元16和LED發光單元14連接。

該微處理單元13包括存儲模組130、計算模組131、判斷執行模組132和信號控制模組133。其中，開關單元17的控制端170與信號控制模組133連接，電流偵測單元16連接至開關單元17的第二導通端172，還與計算模組131連接。按鍵單元15連接至判斷執行模組132，用於回應用戶的操作以產生觸發信號，並發送至判斷執行模組132。

具體地，該按鍵單元15可以設置在應用該亮度調節電路100的電子設備的外部，以供用戶進行亮度級別調整的操作。該按鍵單元15可以為觸摸式按鍵或機械式按鍵。在本實施方式中，該按鍵單元15為機械式按鍵。當該判斷執行模組132偵測到按鍵單元15所發送的觸發信號時，執行亮度級別的調節操作。在本實施方式中，該判斷執行模組132每當偵測到按鍵單元15所發送的一個觸發信號時，即相應地改變一個亮度級別，並且當確定LED發光單元14當前的亮度級別為最高級亮度，又偵測到按鍵單元15的所發送的觸發信號時，恢復至初始亮度級別，並以此為起點根據偵測到的觸發信號繼續調節亮度級別。例如，上述關系列表中定義的最高亮度級別為第四級亮度，判斷執行模組132確定LED發光單元14當前的亮度級別為第二級亮度，當用戶連續兩次點擊按鍵單元15時，判斷執行模組132偵測到按鍵單元15所產生的觸發信號的數量為2，則確認需要將LED發光單元14的亮度級別調節至第四級亮度。而當用戶連續四次點擊按鍵單元15時，判斷執行模組132偵測到按鍵單元15所產生的觸發信號的數量為4，則確認調節LED發光單元14的亮度級別至第四級亮度後又恢復至第一級亮度並最終確定將LED發光單元14的亮度級別調節至第二級亮度。如此迴圈，判斷執行模組132能夠根據用戶持續操作按鍵單元15將LED發光單元14的亮度級別升高或者降低。

該存儲模組130用於預存一關系列表，該關系列表定義了流經LED發光單元14的電流平均值和亮度級別的關係。

該判斷執行模組132能夠預先確定LED發光單元14當前的亮度級別，並根據觸發按鍵單元15所確定的需要調節到的亮度級別後，根據上述的關系列表確定需要調節到的亮度級別所對應的電流平均值。判斷執行模組132控制該信號控制模組133根據該確定的電流平均值輸出相應的週期性控制信號，其中，每個週期的控制信號包括控制開關單元17導通的第一控制信號及該第一控制信號所持續的時間，以及控制開關單元17截止的第二控制信號及該第二控制信號所持續的時間，以此控制開關單元17週期性地導通和截止的時間，使得流經LED發光單元14的電流值調整至所述確定的電流平均值，從而調整LED發光單元14的亮度級別，並且，該LED發光單元14能夠保持該調節到的亮度。

在本實施方式中，該第一控制信號為高電平信號，該第二控制信號為低電平信號，當信號控制模組133輸出第一控制信號時，開關單元17導通；當信號控制模組133輸出第二控制信號時，開關單元17截止。

在本實施方式中，該亮度調節電路100在每次啟用時，都會通過控制流經該LED發光單元14的電流為與第一級亮度級別對應的電流值，從而將LED發光單元14的亮度級別恢復為初始值，即第一級亮度。當LED發光單元14處於初始級別，並需要調節亮度級別時，判斷執行模組132已經預先確定當前的亮度級別為第一級亮度，在此基礎上根據所需調節到的亮度級別確定電流平均值，即可執行上述的亮度調節功能。因此，無論LED發光單元14處於何種亮度級別，判斷執行模組132都能夠確定當需要調節亮度級別時LED發光單元14當前所處於的亮度級別以及對應的電流平均值。

本實施方式中，該電流偵測單元16在上述的每個週期內即時偵測流經LED發光單元14的電流，並將該偵測到的電流值傳送計算模組131。該計算模組131用於根據電流偵測單元16所偵測到的電流值計算在該預定週期內的電流平均值。判斷執行模組132用於將計算模組131計算的電流平均值和關系列表中的當前亮度所對應的電流平均值進行比較，並根據比較結果相應地調整信號控制模組133所輸出的週期控制信號，以達到對LED發光單元14工作狀態的即時監測以及當出現偏差時通過及時調整週期控制信號以使LED發光單元14比較準確地維持在當前的亮度級別的目的。

該整流電路11與LED發光單元14連接的一端還與判斷執行模組132連接，該判斷執行模組132用於偵測該整流電路11輸出的電壓，當該判斷執行模組132偵測到該輸出電壓值小於一預設電壓值時，信號控制模組133控制開關單元17截止。其中，該預設電壓值為提供LED發光單元14的最小工作電壓值。

請參閱圖2，為該LED亮度調節電路的具體電路圖。其中，該整流電路11為一全波整流器D1，該全波整流器D1將電源10導入的市電從每個週期具有一個全波的交流電整流成每個週期具有兩個正半部分正弦波的直流電，並輸出到LED發光單元14中。該LED發光單元14包括多個串聯的發光二極體L1~Ln，該多個串聯的發光二極體L1~Ln通過一電阻R2連接到開關單元17。

在本實施方式中，該開關單元17採用NMOS管，該開關單元17的控制端170，即連接至信號控制模組133的一端，對應NMOS管的柵極G，第一導通端171，即通過電阻R2連接至LED發光單元14的一端，對應NMOS管的漏極D，第二導通端172，即連接至電流偵測單元16的一端，對應NMOS管的源極S。

電流偵測單元16包括一電阻R1，該電阻R1與NMOS管的源極S之間的連接點構成電流偵測節點160，該計算模組131與該電流偵測節點160連接。該穩壓電路12包括一穩壓二極體D2。

在本實施方式中，該信號控制模組133為一PWM控制模組，能夠輸出具有一定佔空比的PWM波。當微處理單元13確定LED發光單元14所需調節到的亮度級別時，信號控制模組133輸出一具有相應佔空比的PWM波，從而週期性地控制NMOS管的導通時間以及截止時間，使得流過LED發光單元14的電流值為與該亮度級別對應的電流值，從而LED發光單元14發出相應亮度級別的光。

請同時參閱圖3，以PWM波的一個週期為例加以說明，需要將LED發光單元14從當前的第二級亮度調整到第三級亮度。具體地，該第二級亮度所對應的週期控制信號的週期T包括導通時間T1和截止時間T2，該第三級亮度所對應的週期控制信號的週期T’包括導通時間T1’和截止時間T2’ 。在導通時間T1和T1’內，信號控制模組133均輸出高電平，NMOS管導通，有電流流經LED發光單元14。在截止時間T2和T2’內，信號控制模組133均輸出低電平，NMOS管截止。在亮度調節過程中，當判斷執行模組132確定將LED發光單元14的亮度級別從第二級調節到第三級時，則調整信號控制模組133所輸出的週期控制信號，將週期T、導通時間T1和截止時間T2相應地調整為週期T’ 、導通時間T1’和截止時間T2’ 。全波整流器D1能夠將市電交流電整流成在一個週期內具有兩個正半部分的正弦波的直流電，因此在該導通時間T1’內，輸入至LED發光單元14的直流電壓值會按照上述兩個正半部分的正弦波的規律持續發生改變，從而導致電流偵測節點160的電流值隨著電壓的改變而發生變化。在導通時間T1’內，NMOS管導通，該電流偵測節點160所偵測到的電流值進行積分運算後得到的電流平均值與所需調節到的亮度級別所對應的電流平均值的差額是否在一預訂範圍內。微處理單元13中預先設定了上述週期、導通時間和截止時間與電流平均值的關係或者在需要時根據一個特定的預設公式得出上述週期、導通時間和截止時間與電流平均值的關係。

如此，當確定了所需調節的亮度級別時，微處理單元13根據所需的亮度級別調節輸出的PWM波的佔空比，以控制NMOS管的導通時間和截止時間，從而調整流經LED發光單元14的電流，使流經LED發光單元14的在一個週期內的電流平均值能夠達到所需調節到的亮度級別所對應的電流平均值，以此調整LED發光單元14的亮度級別。並如此週期性地控制NMOS管的導通時間和截止時間，使該LED發光單元14能夠保持該調節到的亮度。其中，該週期、導通時間和截止時間的設置值均較小，人眼不能夠明顯分辨其NMOS管通斷所導致的LED發光單元14點亮和熄滅。

該全波整流器D1通過一電阻R3連接至判斷執行模組132，且與電阻R4之間的連接點形成電壓偵測節點110，該判斷執行模組132根據該電壓偵測節點110的電壓值判斷其是否小於預設電壓值。

使用上述LED亮度調節電路，該微處理單元13能夠根據用戶對外設的按鍵單元15的觸發操作所產生觸發信號，判斷所需調節到的亮度級別，並根據關系列表確定其對應的電流平均值，控制信號控制模組133發送相應的週期控制信號，以週期性地控制開關單元17的導通和截止，使在該週期內流經LED發光單元14的電流平均值基本與所述確定的電流平均值相等，以此週期性地控制開關單元17的導通和截止，使LED發光單元14調整到所需亮度級別並持續保持該亮度級別。該微處理單元13還能夠根據電流偵測單元16上述的週期內所偵測到的電流值計算該週期內的電流平均值，並根據該電流平均值與關系列表中當前亮度級別所對應的電流平均值的比較結果，對該LED發光單元14的亮度進行即時監測和修正。

可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其他各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。

100．．．亮度調節電路

10．．．電源

11．．．整流電路

12．．．穩壓電路

13．．．微處理軍元

130．．．存儲模組

131．．．計算模組

132．．．判斷執行模組

133．．．信號控制模組

14．．．LED發光單元

15．．．按鍵單元

16．．．電流偵測單元

160．．．電流偵測節點

17．．．開關單元

170．．．控制端

171．．．第一導通端

172．．．第二導通端

圖1為本發明的LED亮度調節電路的功能模組圖。

圖2為圖1中的LED亮度調節電路圖。

圖3為圖2中電壓與控制信號的時序圖。

100．．．亮度調節電路

10．．．電源

11．．．整流電路

12．．．穩壓電路

13．．．微處理單元

130．．．存儲模組

131．．．計算模組

132．．．判斷執行模組

133．．．信號控制模組

14．．．LED發光單元

15．．．按鍵單元

16．．．電流偵測單元

160．．．電流偵測節點

17．．．開關單元

170．．．控制端

171．．．第一導通端

172．．．第二導通端

Claims (10)

1. 一種LED亮度調節電路，包括電源、整流電路、穩壓電路、LED發光單元以及微處理單元，所述整流電路用於將交流電轉換成直流電輸出到LED發光單元；所述穩壓電路連接在所述電源與微處理單元之間，用於為所述微處理單元提供穩定的電壓；其改進在於，還包括連接在所述微處理單元和LED發光單元之間的開關單元以及一按鍵單元，所述按鍵單元用於回應用戶的操作以產生觸發信號；
   所述微處理單元包括：
   存儲模組，用於預存一關系列表，所述關系列表定義了流經所述LED發光單元的電流平均值和亮度級別的關係；
   判斷執行模組，用於根據所述按鍵單元產生的觸發信號確定LED發光單元所需要調節到的亮度級別，並根據所述確定的需要調節到的亮度級別與所述關系列表確定對應的電流平均值；
   信號控制模組，與所述開關單元連接，用於回應所述判斷執行模組的控制，根據所述判斷執行模組確定的電流平均值輸出相應的週期控制信號，以控制所述開關單元週期性地導通和截止，將流經LED發光單元的電流值調整至所述確定的電流平均值，從而使得LED發光單元發出所需要調節到的亮度級別的光。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之LED亮度調節電路，其中，所述判斷執行模組根據偵測到的所述按鍵單元連續發送的觸發信號的數量，確定所需調整的亮度級別的數量，並當達到最高級亮度時，重新從初始級亮度開始調節亮度級別。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之LED亮度調節電路，其中，所述週期控制信號的每個週期均定義了控制所述開關單元導通的第一控制信號所持續的時間，以及控制所述開關單元截止的第二控制信號所持續的時間，所述開關單元回應所述週期控制信號在相應地時間內導通或截止。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之LED亮度調節電路，其中，所述第一控制信號為高電平信號，所述第二控制信號為低電平信號。
5. 根據申請專利範圍第3項所述之LED亮度調節電路，其中，根據流經所述LED發光單元的電流平均值預先設置所述週期、第一控制信號所持續的時間、以及第二控制信號所持續的時間，並隨所述電流平均值的不同而相應地改變。
6. 根據申請專利範圍第3項所述之LED亮度調節電路，其中，所述整流電路為一全波整流器，用於將市電交流電從每個週期具有一個全波的交流電壓整流成每個週期具有兩個正半部分正弦波的直流電壓，在所述第一控制信號所持續的時間內，流經所述LED發光單元的電流值隨著所述直流電壓的改變而發生變化。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之LED亮度調節電路，其中，還包括：
   電流偵測單元，連接在所述開關單元與微處理單元之間，用於在所述週期內偵測流經所述LED發光單元的電流；
   所述微處理單元還包括：
   計算模組，與所述電流偵測單元連接，用於根據所述電流偵測單元偵測到的電流值計算電流平均值；
   所述判斷執行模組還用於將所述計算的電流平均值與關系列表中確定的亮度級別所對應的電流平均值進行比較，並根據比較結果調整所述信號控制模組所輸出的週期控制信號，以調整所述LED發光單元所發出的光的亮度符合確定的亮度級別。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之LED亮度調節電路，其中，所述整流電路與所述判斷執行模組連接，所述判斷執行模組還用於偵測所述整流電路輸出的電壓，並當所述輸出電壓值小於一預設電壓值時，控制所述信號控制模組使開關單元截止。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之LED亮度調節電路，其中，所述預設電壓值為預設的點亮所述LED發光單元的最小工作電壓值。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之LED亮度調節電路，其中，所述開關單元包括一控制端，第一導通端和第二導通端，所述控制端與所述信號控制模組連接，所述第一導通端與所述LED發光單元連接，所述第二導通端與所述電流偵測單元連接。