專利名稱：具有輸出保護功能的串聯(lián)led驅(qū)動智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器，特別涉及一種集 成LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)，它可以在DC模式下使多個串聯(lián)的LED具有可自適 應(yīng)電流或者在P麗模式下具有增加LED的使用壽命。
技術(shù)背景LED是一種節(jié)能、環(huán)保、壽命長、低壓電源、耗能少、適用性 強、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時間短的新型光源。但是，與LED燈所配套的驅(qū)動器卻跟 不上LED光源發(fā)展的需要，驅(qū)動電路性能不佳，故障率高成了約束LED推廣應(yīng) 用的瓶頸。
現(xiàn)有LED驅(qū)動電源，如電容降壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路，沒有深入注意LED 的輸出光流明數(shù)和波長同PN結(jié)的溫度以及電流密切相關(guān)這一問題，將引起LED 的提前老化，不能有效滿足LED照明驅(qū)動的要求。
而且，現(xiàn)有的LED燈串包括多個串聯(lián)在一條線路上的LED燈珠，電路上任 一個LED燈珠的損壞，，LED燈串所有的LED燈珠都會熄滅，造成對LED燈串 的檢測維修很不方便和影響照明的連續(xù)性。
因此，需要改進現(xiàn)有LED驅(qū)動系統(tǒng)以及LED燈串的連接方式，以提高LED 燈串的使用壽命、連續(xù)照明時間、維修便捷、以便于推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種性能穩(wěn)定、軟 件智能控制、使用壽命長、維修檢測便捷、便于推廣使用的一種具有輸出保護 功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)。
技術(shù)方案本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)，其特征在
于該控制系統(tǒng)由脈寬發(fā)生控制器、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、反饋電路、采樣電 路、LED發(fā)光二極管陣列及LED燈珠保護電路組成；LED發(fā)光二極管陣列包含
多個LED發(fā)光二極管燈珠成規(guī)則排列，每個LED發(fā)光二極管燈珠都連接有LED 燈珠保護電路；LED發(fā)光二極管陣列與開關(guān)電路連接，開關(guān)電路與采樣電路連 接，采樣電路通過反饋電路與脈寬發(fā)生控制器連接，脈寬發(fā)生控制器通過驅(qū)動 電路與開關(guān)電路連接。
所述的LED燈珠保護電路是與每個LED發(fā)光二極管燈珠相并聯(lián)的電路；該 電路為電阻與可控硅相串聯(lián)，再與兩個串聯(lián)的限流電阻相并聯(lián)，可控硅的控制 端連接在兩個限流電阻之間構(gòu)成。
開關(guān)電路為一個電阻連接到一個三極管的基極，三極管的集電極通過電阻 與MOS開關(guān)管的基極相連，三極管的發(fā)射極與地相連，MOS開關(guān)管的發(fā)射極通 過電阻與地相連，MOS開關(guān)管的集電極與LED發(fā)光二極管陣列相連，驅(qū)動電壓 通過電阻連接到三極管與電阻之間，電阻的另一端連接驅(qū)動電路。
脈寬發(fā)生控制器中的芯片采用STC12C2052AD。
優(yōu)點及效果本實用新型由于保護電路的自動轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對LED燈開路或 閉路具有自適應(yīng)功能，當(dāng)由于外部原因或LED燈珠損壞，導(dǎo)致LED燈珠斷路， 也能保證整個LED陣列照明連續(xù)，比傳統(tǒng)LED燈珠電路大大降低風(fēng)險成本；此 外，所述的可控硅處于常開狀態(tài)，通過可控硅保護電路導(dǎo)通實現(xiàn)整個電路的恒 壓輸出補償，因此，它可以廣泛應(yīng)用于路燈、廣告和多種照明場合，具有壽命 長、少維護的特點。


圖1為本實用新型的電路原理示意圖2為本實用新型LED燈珠保護電路連接圖3為本實用新型開關(guān)電路連接圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參照圖1，本實用新型涉及了一種具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動 智能控制系統(tǒng)，包括有脈寬發(fā)生控制器、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、采樣電路、反
饋電路、LED發(fā)光二極管陣列及其各自的保護電路。
其中脈寬發(fā)生控制器中的芯片是本智能控制系統(tǒng)的核心，脈寬發(fā)生控制器 芯片內(nèi)部程序是智能控制的關(guān)鍵，本智能控制系統(tǒng)的智能控制器芯片是選用 STC12C2052AD，其特點高速可靠、低功耗、強抗靜電、強抗干擾等等。
其中脈寬發(fā)生控制器由單片機fe序控制芯片以及外圍電路組成，當(dāng)脈寬發(fā) 生控制器上電，單片機程序控制芯片執(zhí)行內(nèi)部ROM程序，輸出脈寬信號給驅(qū)動 電路，驅(qū)動電路經(jīng)過信號放大處理，之后驅(qū)動開關(guān)電路，開關(guān)電路根據(jù)輸入的 信號進行閉合與斷開動作，其頻率可達幾十KHZ，開關(guān)電路與采樣電路相連接， 采樣電路對開關(guān)電路閉合時的電流進行跟蹤采樣處理，然后通過反饋電路的濾 波、限流處理，再傳送到脈寬發(fā)生控制器的采樣反饋輸入比較端，脈寬發(fā)生控 制器對其反饋電路輸入的信號進行程序判斷，脈寬發(fā)生控制器由內(nèi)部智能程序 計算、判斷、處理，然后輸出校正信號到驅(qū)動電路，本驅(qū)動智能控制系統(tǒng)是一 個閉環(huán)控制系統(tǒng)。另外本系統(tǒng)還可以根據(jù)不同的使用環(huán)境，以及不同的使用用 途擴展到客戶所需要的特殊要求，比如燈光的時序控制，自動開關(guān)，以及光感 等等，甚至更多的功能。
脈寬發(fā)生控制器芯片包括軟件設(shè)計，其中智能控制程序設(shè)計由單片機匯編 語言編寫，匯編語言具有執(zhí)行速度快、開機自動執(zhí)行、死機復(fù)位等特點。
現(xiàn)在參照圖2，為智能控制系統(tǒng)的LED燈珠保護電路，其LED燈珠保護 電路是由R3、可控硅Q1串聯(lián)，可控硅Q1的控制端連接在R1、 R2限流電阻之 間，其工作原理為該電路工作時，由于LED燈珠導(dǎo)通時電阻很小，限流限壓電 阻被短路，觸發(fā)信號未能啟動，可控硅控制電路處于常開狀態(tài)，整個LED陣列 正常工作。當(dāng)由于外部原因或LED燈珠損壞，導(dǎo)致LED燈珠斷路，觸發(fā)電路產(chǎn) 生一個觸發(fā)信號，觸發(fā)信號輸送到可控硅，觸發(fā)可控硅，改變可控硅為常閉狀 態(tài)，電流通過限壓限流電阻輸出滿足其余LED額定工作要求。經(jīng)過發(fā)明人反復(fù) 對比實驗證明，傳統(tǒng)沒有采用LED燈珠保護電流的照明裝置，未能實現(xiàn)連續(xù)工 作、未能保護這個LED陣列安全工作，減少LED燈珠的使用壽命，而采用本實
用新型的LED燈珠保護電路，能夠保證整個LED陣列照明連續(xù)，減少LED燈珠 連續(xù)損壞，比傳統(tǒng)LED燈珠電路大大降低風(fēng)險成本。
現(xiàn)在參照圖3，為智能控制系統(tǒng)的開關(guān)電路，其開關(guān)電路由R9與三極管 的基極相連，三極管的發(fā)射極與地相連，+12￥驅(qū)動電壓通過限流電阻1 6分別 與三極管的集電極、R7相連，R7與M0S開關(guān)管基極相連，M0S開關(guān)管的發(fā)射 極與限流電阻R8相連，R8連地，MOS開關(guān)管的集電極與LED相連。其工作原 理為脈寬輸入信號為高電平時，三極管的基極為高電平，滿足基極與發(fā)射極壓 降差，使三極管的集電極與發(fā)射極導(dǎo)通，+5￥驅(qū)動電壓被強制拉成低電平，進 而MOS開關(guān)管的基極為低電平，不滿足開關(guān)管的基極與發(fā)射極壓降差，開關(guān)管 的集電極與發(fā)射極截止；當(dāng)脈寬輸入為低電平時，三極管的基極為低電平，不 滿足基極與發(fā)射極壓降差，使三極管的集電極與發(fā)射極截止，+5￥驅(qū)動電壓被 強制拉成高電平，進而MOS開關(guān)管的基極為高電平，不滿足開關(guān)管的基極與發(fā) 射極壓降差，開關(guān)管的集電極與發(fā)射極導(dǎo)通。
本實用新型專利是一種具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)， 它主要由脈寬發(fā)生控制器智能輸出適應(yīng)性脈寬占空比的大小，利用占空比的不 同驅(qū)動LED工作時間的長短，由于LED壽命與LED工作時間成正比，所以利用 人眼對LED毫秒級閃亮的不可分辨性，減少LED工作時間來提高LED壽命。本 實用新型專利改變目前利用震蕩電路產(chǎn)生固定的脈寬信號的應(yīng)用，采用閉環(huán)式 脈寬發(fā)生控制器(即單片機控制方式)智能輸出可變脈寬信號，解決了目前 LED驅(qū)動電源不能適應(yīng)LED工作條件的問題，另外本專利發(fā)明還對LED燈珠在 連續(xù)照明時間以及檢測維修方面設(shè)計出具有延長整體照明時間和檢測便捷的 保護電路，經(jīng)發(fā)明人的對比反復(fù)實驗證明，傳統(tǒng)沒有采用具有輸出保護功能的 串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)的LED燈，在使用壽命、檢測維修、連續(xù)照明等方 面表現(xiàn)遠遠差于本實用新型具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng) 的LED燈。
當(dāng)本實用新型用于路燈時，本實用新型工作過程如下在通電后，單片機 發(fā)出軟啟動指令，P麗輸出端輸出逐漸遞增的脈沖，在預(yù)定時間內(nèi)達到LED發(fā) 光所需的預(yù)定電流，發(fā)光二極管LED陣列發(fā)光，由于軟啟動的存在，使LED 避免了瞬間大電流的沖擊，延長了LED的使用壽命。此時采樣電路開始采樣， 并通過反饋電路反饋回控制系統(tǒng)的反饋輸入端，經(jīng)過內(nèi)部預(yù)先設(shè)置程序運算判 斷LED目前的工作狀態(tài)，及時修正輸出的PWM控制信號，以保證LED工作在最 良好的狀態(tài)，例如由于溫度上升導(dǎo)致電流驟增，此時，反饋信號反饋回單片 機經(jīng)過內(nèi)部已設(shè)定的程序進行處理，調(diào)整輸出的P麗信號，經(jīng)過驅(qū)動電路控制 開關(guān)電路的開關(guān)時間，以保證LED工作在一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)，不至于被瞬間 的大電流損壞。再如某城市供電緊張，想在節(jié)電的基礎(chǔ)之上更加節(jié)電，我們 就可以通過本電路的控制系統(tǒng)，對LED路燈進行不同時間段的不同亮度控制， 比如從晚上六點至十一點路燈全功率工作，亮度最高，十一點之后降功率運行 比如降至半功率運行也可達到基本照明目的，這樣既實現(xiàn)了節(jié)能，又保證了城 市的不間斷照明。另外本實用新型還可以根據(jù)用戶的不同需求，編制不同的程 序以滿足客戶對不同用途照明場合的需求。也就是說本實用新型可以最大限度 的擴展其功能，以實現(xiàn)真正的智能控制。
權(quán)利要求1.一種具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)，其特征在于該控制系統(tǒng)由脈寬發(fā)生控制器、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、反饋電路、采樣電路、LED發(fā)光二極管陣列及LED燈珠保護電路組成；LED發(fā)光二極管陣列包含多個LED發(fā)光二極管燈珠成規(guī)則排列，每個LED發(fā)光二極管燈珠都連接有LED燈珠保護電路；LED發(fā)光二極管陣列與開關(guān)電路連接，開關(guān)電路與采樣電路連接，采樣電路通過反饋電路與脈寬發(fā)生控制器連接，脈寬發(fā)生控制器通過驅(qū)動電路與開關(guān)電路連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控 帝0系鄉(xiāng)充，其特征在于所述的LED燈珠保護電路是與每個LED發(fā)光二極管燈 珠相并聯(lián)的電路；該電路為電阻(R3)與可控硅(Ql)相串聯(lián)，再與兩個串聯(lián) 的限流電阻(Rl、 R2)相并聯(lián)，可控硅(Ql)的控制端連接在兩個限流電阻(Rl、 R2)之間構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控 制系統(tǒng)，其特征在于:開關(guān)電路為一個電阻(R9)連接到一個三極管的基極， 三極管的集電極通過電阻(R7)與MOS開關(guān)管的基極相連，三極管的發(fā)射極 與地相連，MOS開關(guān)管的發(fā)射極通過電阻(R8)與地相連，MOS開關(guān)管的集電 極與LED發(fā)光二極管陣列相連，驅(qū)動電壓通過電阻(R6)連接到三極管與電 阻(R7)之間，電阻(R9)的另一端連接驅(qū)動電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控 制系鄉(xiāng)充，其特征在于脈寬發(fā)生控制器中的芯片采用STC12C2052AD。
專利摘要本實用新型涉及一種具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)，其特征是該控制系統(tǒng)由脈寬發(fā)生控制器、驅(qū)動電路、開關(guān)電路、反饋電路、采樣電路、LED發(fā)光二極管陣列及LED燈珠保護電路組成；LED發(fā)光二極管陣列包含多個LED發(fā)光二極管燈珠成規(guī)則排列，每個LED發(fā)光二極管燈珠都連接有LED燈珠保護電路；LED發(fā)光二極管陣列與開關(guān)電路連接，開關(guān)電路與采樣電路連接，采樣電路通過反饋電路與脈寬發(fā)生控制器連接，脈寬發(fā)生控制器通過驅(qū)動電路與開關(guān)電路連接。本實用新型的目的是提供了一種性能穩(wěn)定、軟件智能控制、使用壽命長、維修檢測便捷、便于推廣使用的一種具有輸出保護功能的串聯(lián)LED驅(qū)動智能控制系統(tǒng)。
文檔編號H05B37/02GK201199010SQ200820012319
公開日2009年2月25日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者喬燕來, 巖 李, 勇 樊, 洪艷飛, 閆九龍 申請人:遼寧九通電力電子有限公司