專(zhuān)利名稱(chēng)：根據(jù)環(huán)境光自動(dòng)調(diào)光的led照明驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于ー種電子控制電路，涉及ー種LED照明燈具的自動(dòng)調(diào)光裝置。
背景技術(shù)：
目前，最普遍使用的照明調(diào)光裝置為人工通過(guò)調(diào)節(jié)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在環(huán)境光的亮度改變時(shí)被照明的區(qū)域的亮度也會(huì)改變，不具備自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。很多情況下當(dāng)環(huán)境的亮度變亮吋，如室外太陽(yáng)光的加強(qiáng)，或窗簾的打開(kāi)，使得被照明區(qū)域的照度變高，但實(shí)際上并不需要這么高的照度，這樣照明燈的開(kāi)啟無(wú)形中増加了耗電量。照明區(qū)域的照度因環(huán)境亮度而變化，使得在此照明區(qū)域下人眼的視覺(jué)也要不斷調(diào)整以適應(yīng)當(dāng)前的照明亮度，因而人眼 的健康也會(huì)因?yàn)椴皇孢m的照明受到影響。傳統(tǒng)照明調(diào)光器的調(diào)光方式通常為調(diào)節(jié)市電的相位導(dǎo)通角，或PWM通斷比方式，這兩種通過(guò)快速通斷照明光源供電的調(diào)光方式，會(huì)對(duì)外部會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。同時(shí)存在頻閃現(xiàn)象，容易引起視覺(jué)疲勞。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)照明亮度的智能化照明燈驅(qū)動(dòng)裝置。采用數(shù)字調(diào)光方式，在亮度被自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)不可以有人眼能明顯感覺(jué)到的亮度ー級(jí)ー級(jí)跳變的現(xiàn)象。既亮度的改變必須是非常平滑的。不采用直接改變LED光源的通斷比的方式調(diào)光，而是線(xiàn)性的改變LED的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。需要一個(gè)能感測(cè)到被照明區(qū)域的實(shí)際照度值的照度傳感器，能隨時(shí)將當(dāng)前的照度值反饋給微控制単元。解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是本實(shí)用新型設(shè)有微控制單元，其FLASH中燒錄有智能化的控制程序和算法?？梢越邮者b控器發(fā)來(lái)的亮度設(shè)定值并將其保存于EEPROM中。采用照度檢測(cè)專(zhuān)用芯片BH1620FVC將檢測(cè)到的實(shí)際照度值實(shí)時(shí)的傳給微控制單元，微控制單元將EEPROM中的設(shè)定值與實(shí)際照度值做比較并進(jìn)行PID計(jì)算，輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)給PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)。PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)由運(yùn)算放大器組成，其內(nèi)還包括ー個(gè)PWM DAC電路，該電路的作用是將微控制單元送來(lái)的PWM數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕cLED驅(qū)動(dòng)電流對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)，PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)中的運(yùn)算放大器的輸出被分為兩路，一路輸出接AC-DC的反饋光耦，PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù)微控制単元送來(lái)的PWM信號(hào)與檢測(cè)到的LED驅(qū)動(dòng)電流比較，然后通過(guò)OPl端ロ輸出偏移量到AC-DC的反饋光耦，使AC-DC調(diào)整其VCC端輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流至LED組。這里的AC-DC為反激式開(kāi)關(guān)恒流電源。其光電反饋的輸入與PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)的輸出端OPl相連。PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)還設(shè)有MOS管做為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電流的線(xiàn)性恒流電路，運(yùn)算放大器的另一路輸出還被作為調(diào)整量送到線(xiàn)性恒流電路，以改善AC-DC的輸出波紋，同時(shí)保護(hù)LED不受大電流的沖擊。兩組LED的驅(qū)動(dòng)電流分別被PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)中的兩個(gè)運(yùn)算放大器以及兩個(gè)線(xiàn)性恒流電路單獨(dú)控制，其控制邏輯關(guān)系為兩組中任一組的電流高于或等于設(shè)置值，運(yùn)算放大器的輸出都會(huì)被送到AC-DC的光電耦合器，使AC-DC調(diào)整輸出電流，兩組中不管那一組的電流低于設(shè)置值，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器的輸出不會(huì)對(duì)AC-DC的光電耦合產(chǎn)生影響。本實(shí)用新型的微控制単元輸出的PWM信號(hào)為16位精度，相對(duì)于8位精度的PWM信號(hào)，平滑性更好，不會(huì)有調(diào)節(jié)亮度時(shí)出現(xiàn)人眼能感覺(jué)到的亮度ー級(jí)ー級(jí)突變的現(xiàn)象。本實(shí)用新型改變了傳統(tǒng)LED照明的調(diào)光方式，可以更好的解決EMC傳導(dǎo)干擾問(wèn)題，其自動(dòng)調(diào)光功能對(duì)節(jié)能以及視覺(jué)健康都有深遠(yuǎn)意義。

圖I是本實(shí)用新型的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
圖2中U3及其外圍組成反激式開(kāi)關(guān)電源電路，U2及其外圍組成PWM驅(qū)動(dòng)電路。Ul 及其外圍組成微控制単元電路。U6及其外圍組成照度傳感器，其輸出端與微控制単元的輸入端ロ AD7相連。在圖I中微控制單元的三個(gè)輸出端ロ CPWM、WPWM、PWM_DAC與PWM驅(qū)動(dòng)相連，PWM驅(qū)動(dòng)的輸出端OPl連至AC-DC，其內(nèi)部的兩個(gè)線(xiàn)性調(diào)整MOS管的輸出C_LED與W_LED分別連至冷光LED組和暖光LED組。AC-DC的輸出VCC送至冷光LED組和暖光LED組。在圖2中，來(lái)自電網(wǎng)的220伏單相交流電經(jīng)AC_L和AC_N接入AC-DC，經(jīng)AC-DC的輸出變壓器Tl隔離后從D12輸出VCC分別給冷光LED和暖光LED提供驅(qū)動(dòng)電流，VCC還被送到穩(wěn)壓ニ極管D6經(jīng)R26至AC-DC的反饋耦合光耦U4的輸入端OPl。這里的D6選取48V，當(dāng)AC-DC的輸出電壓超過(guò)48V后就會(huì)有電流通過(guò)D6流入U(xiǎn)4的輸入端OPl，再反饋到AC-DC的輸入端的開(kāi)關(guān)控制芯片U3的VFB腳，U3根據(jù)據(jù)反饋信號(hào)的大小控制開(kāi)關(guān)管Ql使輸出電壓恒定在48V，因此AC-DC的最高輸出電壓被限制在48V。最高限制電壓可以根據(jù)輸出端串聯(lián)的LED數(shù)量而定，圖2中由于輸出端分別接了 13顆暖光LED組和冷光LED組，因此LED的最高驅(qū)動(dòng)電壓為3. 4*13 = 44V，這里取值范圍應(yīng)再高點(diǎn)為48V。VCC還被送至穩(wěn)壓管D4，使D4負(fù)極輸出為13V左右的電壓為U2提供電源，同時(shí)13V還被送至電壓調(diào)整芯片VRl，為微控制単元與照度傳感器提供3. 3V的電源。圖3中，系統(tǒng)在通電后，微控制單元從照度傳感器讀取當(dāng)前的照度值與EEPROM中的設(shè)定值比較得出差值，再用此差值進(jìn)行PID計(jì)算，得出PWM通斷比，按此通斷比從PWM_DAC端ロ輸出16位精度的PWM信號(hào)，此信號(hào)被送至PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)的PWM DAC電路，如圖2中的07、019、1 21、1 20、1 22、(17、06，此電路實(shí)際上是ーRC濾波電路，其作用是將微控制單元送來(lái)的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬直流電壓，并送至運(yùn)算放大器的反相輸入端，即U2的反向輸入端，U2的兩個(gè)同相輸入端分別與LED的電流檢測(cè)電阻R24與R28連接，Q5與Q4和Q2與Q3分別組成組成暖光LED與冷光LED的線(xiàn)性恒流電路。WPWM與CPWM分別為第二級(jí)PWM驅(qū)動(dòng)端ロ，其用來(lái)單獨(dú)調(diào)節(jié)冷光LED和暖光LED的亮度，通過(guò)調(diào)節(jié)冷光和暖光的混合比例實(shí)現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)。當(dāng)流過(guò)任意ー組LED (冷光LED組或暖光LED組)的驅(qū)動(dòng)電流變大時(shí)，R24或R28兩端的壓降也變大，如果此電壓高過(guò)U2的反相輸入端的電壓就會(huì)使運(yùn)算放大器的輸出端輸出電壓升高，這樣流過(guò)光耦輸入端OPl的電流變大，迫使AC-DC調(diào)整次級(jí)的輸電流限制LED的電流變大，達(dá)到恒定LED驅(qū)動(dòng)電流的目的。同時(shí)運(yùn)算放大器的輸出電壓還被送到Q3、Q4做為負(fù)反饋調(diào)節(jié)線(xiàn)性恒流電路的Q5、Q2的柵極電壓，以改善LED驅(qū)動(dòng)電流的波紋。線(xiàn)性恒流電路還可以起到LED端的開(kāi)路保護(hù)的作用，沒(méi)有LED接到線(xiàn)路中時(shí)，AC-DC的輸出電壓就會(huì)達(dá)到48V，如果此時(shí)再將LED接回電路，由于AC-DC的次級(jí)輸出電容兩端已被充電到48V，48V的高電壓就會(huì)被送至LED，這時(shí)線(xiàn)性恒流電路就會(huì)通過(guò)Q5、Q2迅速調(diào)整流過(guò)LED的電流，保護(hù)LED免受大 電流的沖擊。
權(quán)利要求1.一種根據(jù)環(huán)境光自動(dòng)調(diào)光的LED照明驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)有微控制單元，以及與微控制單元輸入端連接的照度傳感器，能隨時(shí)將當(dāng)前的照度值反饋給微控制単元，還設(shè)有與微控制單元輸出端連接的PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)，其特征是所述的PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)由運(yùn)算放大器組成，附帯有PWM DAC電路，PWM DAC電路用于將微控制單元輸出的PWM調(diào)整量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量，并送至運(yùn)算放大器的反相輸入端，運(yùn)算放大器的同相輸入端接LED電流檢測(cè)電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的根據(jù)環(huán)境光自動(dòng)調(diào)光的LED照明驅(qū)動(dòng)電路，其特征是PWM調(diào) 光驅(qū)動(dòng)中的運(yùn)算放大器的輸出被分為兩路，一路連接至AC-DC的反饋光耦，用于調(diào)整AC-DC輸出給LED的驅(qū)動(dòng)電流，另一路連接至線(xiàn)性恒流電路，使線(xiàn)性恒流電路對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)電流做第二次調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)環(huán)境光自動(dòng)調(diào)光的LED照明驅(qū)動(dòng)電路，其特征是兩組LED的驅(qū)動(dòng)電流分別被PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)中的兩個(gè)運(yùn)算放大器以及兩個(gè)線(xiàn)性恒流電路單獨(dú)控制。
專(zhuān)利摘要一種根據(jù)環(huán)境光自動(dòng)調(diào)光的LED照明驅(qū)動(dòng)電路，可以通過(guò)紅外遙控器設(shè)置LED照明燈的亮度，設(shè)置好后驅(qū)動(dòng)電路會(huì)自動(dòng)根據(jù)環(huán)境光的亮度調(diào)節(jié)LED的亮度，使照明區(qū)域的照度恒定。110V至220V的單相市電電壓通過(guò)電路的AC_L和AC_N端口輸入，經(jīng)AC-DC后輸出VCC到冷暖LED組。微控制單元根據(jù)遙控器輸入的亮度設(shè)定值，和照度感應(yīng)器檢測(cè)到的實(shí)際照度值比較，再輸出相應(yīng)的PWM調(diào)光信號(hào)到PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)，PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)輸出相應(yīng)的電壓到OP1端口調(diào)整AC-DC輸送到LED組的VCC的電流，實(shí)現(xiàn)了LED亮度根據(jù)環(huán)境亮度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制過(guò)程。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202425098SQ20112040183
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者肖勇 申請(qǐng)人:肖勇