一種提高led燈中電池組壽命的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高LED燈中電池組壽命的系統(tǒng)和方法，包括電池盒控制器和LED燈組，電池盒控制器包括有：直流電源BT，輕觸開(kāi)關(guān)S，單片機(jī)IC，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路，在控制器不斷電的情況下，程序設(shè)定隨著時(shí)間改變自動(dòng)增加占空比。通過(guò)DC-DC升壓電路給系統(tǒng)提供足夠的電壓，通過(guò)占空比增加，保證了隨時(shí)間改變，電池電壓不足時(shí)，供電輸出電量基本不變。采用本系統(tǒng)和方法能夠取得很好的節(jié)能效果。
【專利說(shuō)明】—種提高LED燈中電池組壽命的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及通過(guò)單片機(jī)控制達(dá)到節(jié)能目的的電池組節(jié)能系統(tǒng)以及通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能方法。
技術(shù)背景
[0002]在我國(guó)大力倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的今天，有一份的節(jié)能就是有一份的貢獻(xiàn)，智能控制領(lǐng)域，雖然整體一個(gè)系統(tǒng)耗電量不是很多，但是，當(dāng)大范圍的應(yīng)用中就會(huì)有比較顯著地節(jié)電效果和節(jié)能意義，當(dāng)我們?cè)诮值郎峡吹饺鏛ED組成的霓虹燈工作時(shí)，會(huì)有很強(qiáng)的增加視覺(jué)的效果，但是現(xiàn)有LED供電設(shè)計(jì)中對(duì)于LED燈組較多時(shí)，為了保證LED供電電壓和電流和保護(hù)LED正常工作，采用的主要方式是:增加電源電壓，同時(shí)在LED燈組串聯(lián)限流電阻，這種方式可以保證LED正常工作，但是串聯(lián)限流電阻必然帶來(lái)限流電阻的能耗，減少電池使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提高輸出電壓，以達(dá)到LED的工作電壓，減少限流電阻的無(wú)用功消耗，以及通過(guò)軟件編程在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)，隨時(shí)間改變?cè)黾诱伎毡?，減少電量供應(yīng)，從而降低能耗，節(jié)約電池的使用時(shí)間。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是:一種提高LED燈中電池組壽命的系統(tǒng)，包括電池盒控制器和LED燈組，其特征在于:電池盒控制器包括有:直流電源BT，輕觸開(kāi)關(guān)S，單片機(jī)1C，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路，直流電源BT，單片機(jī)IC分別與直流電源，輕觸開(kāi)關(guān)S，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路相連接。
[0005]其中單片機(jī)連接有外部晶振電路能夠提供較高頻率方波和較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，單片機(jī)內(nèi)部集成有定時(shí)器和分頻器，可以通過(guò)掃描溢出，來(lái)精確任意設(shè)定控制器的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，單片機(jī)ROM中可以寫入客戶需要的各種閃爍機(jī)碼，設(shè)置輕觸開(kāi)關(guān)，通過(guò)閉合時(shí)的單片機(jī)輸入出口的電平變化，開(kāi)啟控制器，順序轉(zhuǎn)換多種燈跳模式，長(zhǎng)按(大于3秒)可以關(guān)閉控制器，由于3節(jié)AA電池的工作范圍在4.5V-2.7V之間，電池使用的早期，由于電池電壓比較高，經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換輸出的電壓也比較高，LED燈串就比較明亮，隨著電池電壓的降低，LED就會(huì)明顯變暗，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在控制器不斷電的情況下，程序設(shè)定了隨著時(shí)間改變自動(dòng)增加占空比的功能，確保LED亮度基本不變。由于采用的3節(jié)AA電池，所以輸出電壓只有4.5V，為了點(diǎn)亮正常工作電壓3V左右的綠藍(lán)LED，需要將若干個(gè)LED并聯(lián)，為了達(dá)至IJ設(shè)計(jì)電流，往往還要串聯(lián)電阻，在電阻上浪費(fèi)了能量。單片機(jī)輸出可變化占空比的150KHZ的方波，配合外圍電阻電容二極管三極管，就能得到升高的電壓，確保不用串聯(lián)電阻就能輸出合適的電壓供給LED工作，避免了電能的浪費(fèi)。
[0006]優(yōu)選地，DC-DC升壓電路由兩個(gè)電阻R3、R4，兩個(gè)電容C4、C5，色環(huán)帶磁芯電感LI，開(kāi)關(guān)二極管D2，開(kāi)關(guān)三極管Ql連接組成，連接方式為:單片機(jī)輸出端口依次串聯(lián)連接電阻R3，R4后接地，單片機(jī)輸出端口連接電容C4的一個(gè)極板，另一塊極板連接到三極管的基極，R3和R4之間并接一根導(dǎo)線到三極管基極，三極管發(fā)射極接地線，直流電源連接電感LI，電感LI另一端連接三極管Ql集電極、二極管D2正極，二極管負(fù)極與地線之間連接電容C5。
[0007]優(yōu)選地，限流濾波防反接供電回路由二極管D1，電阻R2和電容C3連接組成，連接方式為:二極管Dl正極連接直流電源正極，二極管Dl負(fù)極通過(guò)電阻R2連接到單片機(jī)端口，二極管負(fù)極通過(guò)電容C3后接地。
[0008]優(yōu)選地，以上所述電阻采用碳膜電阻，所述電容采用瓷片電容。
[0009]采用上述系統(tǒng)，會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象，就是電池使用的早期，由于電池電壓比較高，經(jīng)過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換輸出的電壓比較高，LED燈組比較明亮，隨著電池電壓的降低，LED就會(huì)明顯變暗。
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用軟件程序解決方法是:一種提高LED燈中電池組壽命的方法，在控制器不斷電的情況下，程序設(shè)定隨著時(shí)間改變自動(dòng)增加占空比。
[0011]優(yōu)選地，當(dāng)按鍵按下時(shí)，關(guān)閉方波輸出，計(jì)時(shí)清零，計(jì)數(shù)器清零，從新計(jì)時(shí)累加記數(shù)。
[0012]通過(guò)占空比增加，保證了隨時(shí)間改變，電池電壓不足時(shí)，供電輸出電量基本不變，這樣就能夠確保LED亮度基本不變，增加了 LED輸出的亮度的穩(wěn)定性。
[0013]優(yōu)選地，單片機(jī)輸出可變化占空比的150KHZ的方波，變化的速率小于5毫秒。
[0014]優(yōu)選地，單片機(jī)輸出的矩形波占空比數(shù)值變化范圍在0-75%之間。
[0015]優(yōu)選地，低占空比、中占空比、高占空比的數(shù)值分別為42%、46%和50%。
[0016]采用本發(fā)明方法能夠達(dá)到的有益效果是:在電池電量充足時(shí)間段，提供較低占空比的電壓，能夠滿足燈組的亮度需求，當(dāng)隨著電池電量不足時(shí)，單片機(jī)控制輸出電壓占空比增加滿足供電需求，這樣有一段時(shí)間流過(guò)LED的電流很小，或者為零，等于關(guān)閉了電源，由于電壓變化非?？?，大于人的視覺(jué)停留時(shí)間，因此人眼感覺(jué)不到LED變暗或者不亮，達(dá)到了節(jié)能的效果。
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的電路連接圖
[0019]圖2是DC-DC等效升壓電路圖
[0020]圖3是本發(fā)明方法的單片機(jī)上電工作流程圖

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示的電路連接圖，包括電池盒控制器I和LED燈組2，電池可控制器I由單片機(jī)連接由電容Cl、C2，晶振Y組成的晶振電路模塊，直流電源BT，由輕觸S和電阻Rl組成的按鍵模塊，由電阻R2、電容C3和二極管Dl組成的限流濾波防反接供電電路，由電阻R3、R4，電容C4、C5，三極管Ql，二極管D2和色環(huán)帶磁芯電感組成的DC-DC升壓電路。
[0022]如圖2所示的等效DC-DC升壓電路，輸入一個(gè)較低的直流電壓，通過(guò)一部分時(shí)間的開(kāi)關(guān)S閉合，向電感L在充電,然后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,輸出電壓就是UI+UL,輸出電壓大于輸入電壓，實(shí)現(xiàn)了生壓。
[0023]在圖1實(shí)際使用的線路中，圖2中的開(kāi)關(guān)換成了開(kāi)關(guān)三極管，利用單片機(jī)輸出的具有一定頻率具有一定占空比的高頻矩形波，控制三極管的飽和導(dǎo)通和截止，Uo=Ui/l-D, (D是占空比。實(shí)際應(yīng)用中，在4節(jié)電池6V供電的情況下，將輸出電壓升高到24V，就需要單片機(jī)輸出占空比為75%的矩形波，如單片機(jī)程序控制的方波輸出是在0-75%之間變化的，變化的速率小于5毫秒,輸出的電壓在6V-24V之間變化,這樣有一段時(shí)間輸出電壓低于燈串LED的工作電壓，這段時(shí)間所產(chǎn)生的電流很小，或者根本沒(méi)有電流，這樣等于短時(shí)間關(guān)閉了電源，但由于電壓變化非?？欤兓俾蚀笥谌搜鄣囊曈X(jué)停留時(shí)間，因此人眼感覺(jué)不到LED變暗或者不亮，達(dá)到了節(jié)能的效果。
[0024]單片機(jī)中軟件【具體實(shí)施方式】如圖3所示，包括計(jì)時(shí)工作時(shí)間6小時(shí)模塊，斷電時(shí)間模塊18小時(shí)，共計(jì)24小時(shí)。計(jì)時(shí)工作時(shí)間模塊，單片機(jī)上電工作后，計(jì)數(shù)器清零，計(jì)時(shí)開(kāi)始；單片機(jī)輸出可變化占空比的150KHZ的方波，變化的速率小于5毫秒，單片機(jī)輸出的矩形波占空比數(shù)值變化范圍在0-75%之間，低占空比、中占空比、高占空比的數(shù)值分別為42%、46%和50%，當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值為0-9:輸出低占空比方波，當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值為10-19:輸出中占空比方波，當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值為>20或=20:輸出高占空比方波；在控制器不斷電情況下，計(jì)時(shí)累加，并判斷是否按鍵按下，若是，則關(guān)閉方波輸出，再次判斷是否按鍵按下，若是，則計(jì)時(shí)器清零，計(jì)時(shí)清零，從新開(kāi)始計(jì)時(shí)；若沒(méi)有按鍵按下，判斷持續(xù)工作時(shí)間是否超過(guò)6小時(shí)，若沒(méi)有超過(guò)6小時(shí)，則持續(xù)累加計(jì)時(shí)；若超過(guò)6小時(shí)，則關(guān)閉方波輸出，LED燈關(guān)閉，進(jìn)入斷電時(shí)間模塊；計(jì)時(shí)清零，從新計(jì)時(shí)累加，在此階段單片機(jī)控制沒(méi)有電壓輸出；判斷按鍵是否按下，若按鍵按下，則進(jìn)入計(jì)時(shí)工作時(shí)間模塊，點(diǎn)亮LED燈；判斷時(shí)間是否超過(guò)18小時(shí)，若超過(guò)18小時(shí)，計(jì)時(shí)清零，計(jì)數(shù)器清零，轉(zhuǎn)到計(jì)時(shí)工作時(shí)間模塊，若小于18小時(shí)，則持續(xù)累加計(jì)時(shí)。
[0025]上電工作后，計(jì)數(shù)器清零，計(jì)時(shí)開(kāi)始，6小時(shí)開(kāi)，18小時(shí)關(guān)(開(kāi)關(guān)時(shí)間可由程序隨意設(shè)定)，終而復(fù)始，不停循環(huán)工作，通過(guò)單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)智能控制LED燈在一定的時(shí)間范圍內(nèi)工作，避免了因工作時(shí)間較長(zhǎng)帶來(lái)的能量浪費(fèi)。
[0026]本發(fā)明取得的有益效果是:利用人眼的視覺(jué)停留時(shí)間，減少LED燈的實(shí)際工作時(shí)間，達(dá)到節(jié)流的的目的，并且不影響LED燈的整體視覺(jué)效果，在整體設(shè)計(jì)中，智能控制LED燈系統(tǒng)的工作時(shí)間區(qū)間，避免了人工控制帶來(lái)的不穩(wěn)定性，在一定程度上，達(dá)到節(jié)能的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種提高LED燈中電池組壽命的系統(tǒng)，包括電池盒控制器和LED燈組，其特征在于:電池盒控制器包括有:直流電源BT，輕觸開(kāi)關(guān)S，單片機(jī)1C，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路，單片機(jī)IC分別與直流電源BT，輕觸開(kāi)關(guān)S，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于=DC-DC升壓電路由兩個(gè)電阻R3、R4，兩個(gè)電容C4、C5，色環(huán)帶磁芯電感LI，二極管D2，三極管Ql連接組成，連接方式為:單片機(jī)輸出端口依次串聯(lián)連接電阻R3，R4后接地，單片機(jī)輸出端口連接電容C4的一個(gè)極板，另一塊極板連接到三極管的基極，R3和R4之間并接一根導(dǎo)線到三極管基極，三極管發(fā)射極接地線，直流電源連接電感LI，電感LI另一端連接三極管Ql集電極、二極管D2正極，二極管負(fù)極與地線之間連接電容C5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:限流濾波防反接供電回路由二極管D1，電阻R2和電容C3連接組成，連接方式為:二極管Dl正極連接直流電源正極，二極管Dl負(fù)極通過(guò)電阻R2連接到單片機(jī)端口，二極管負(fù)極通過(guò)電容C3后接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于:電阻采用碳膜電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于:電容采用瓷片電容。
6.一種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)提高LED燈中電池組壽命的方法，其特征在于:在控制器不斷電的情況下，程序設(shè)定隨著時(shí)間改變自動(dòng)增加占空比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:單片機(jī)輸出可變化占空比的150KHZ的方波，變化的速率小于5毫秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:單片機(jī)輸出的矩形波占空比數(shù)值變化范圍在0-75%之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:當(dāng)按鍵按下時(shí)，關(guān)閉方波輸出，計(jì)時(shí)清零，計(jì)數(shù)器清零，從新計(jì)時(shí)累加記數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:低占空比、中占空比、高占空比的數(shù)值分別為 42%、46% 和 50%ο
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104378868SQ201310357470
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】宋丹楓 申請(qǐng)人:浙江世宸工貿(mào)有限公司