專利名稱：具有輸出保護功能的串聯led驅動智能控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極管(LED)驅動器，特別涉及一種集成LED 驅動智能控制系統，它可以在DC模式下使多個串聯的LED具有可自適應電流 或者在P麗模式下具有增加LED的使用壽命。
背景技術：
LED是一種節能、環保、壽命長、低壓電源、耗能少、適用性 強、穩定性高、響應時間短的新型光源。但是，與LED燈所配套的驅動器卻跟 不上LED光源發展的需要，驅動電路性能不佳，故障率高成了約束LED推廣應 用的瓶頸。現有LED驅動電源，如電容降壓電路和開關穩壓電路，沒有深入注意LED 的輸出光流明數和波長同PN結的溫度以及電流密切相關這一問題，將引起LED 的提前老化，不能有效滿足LED照明驅動的要求。而且，現有的LED燈串包括多個串聯在一條線路上的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性。因此，需要改進現有LED驅動系統以及LED燈串的連接方式，以提高LED燈串的使用壽命、連續照明時間、維修便捷、以便于推廣使用。
發明內容
發明目的本發明克服了現有技術的缺點，提供了一種性能穩定、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LED驅動智能控制系統。技術方案本發明是通過以下技術方案實現的一種具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控制系統，其特征在 于該控制系統由脈寬發生控制器、驅動電路、開關電路、反饋電路、采樣電 路、LED發光二極管陣列及LED燈珠保護電路組成；LED發光二極管陣列包含多個LED發光二極管燈珠成規則排列，每個LED發光二極管燈珠都連接有LED 燈珠保護電路；LED發光二極管陣列與開關電路連接，開關電路與采樣電路連 接，采樣電路通過反饋電路與脈寬發生控制器連接，脈寬發生控制器通過驅動 電路與開關電路連接。所述的LED燈珠保護電路是與每個LED發光二極管燈珠相并聯的電路；該 電路為電阻與可控硅相串聯，再與兩個串聯的限流電阻相并聯，可控硅的控制 端連接在兩個限流電阻之間構成。開關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開關管的基極相連，三極管的發射極與地相連，MOS開關管的發射極通 過電阻與地相連，MOS開關管的集電極與LED發光二極管陣列相連，驅動電壓 通過電阻連接到三極管與電阻之間，電阻的另一端連接驅動電路。脈寬發生控制器中的芯片采用STC12C2052AD。優點及效果本實用新型由于保護電路的自動轉換，實現對LED燈開路或 閉路具有自適應功能，當由于外部原因或LED燈珠損壞，導致LED燈珠斷路， 也能保證整個LED陣列照明連續，比傳統LED燈珠電路大大降低風險成本；此 外，所述的可控硅處于常開狀態，通過可控硅保護電路導通實現整個電路的恒 壓輸出補償，因此，它可以廣泛應用于路燈、廣告和多種照明場合，具有壽命 長、少維護的特點。
圖1為本發明的電路原理示意圖；圖2為本發明LED燈珠保護電路連接圖；圖3為本發明開關電路連接圖。
具體實施例方式現在參照圖1，本發明涉及了一種具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能 控制系統，包括有脈寬發生控制器、驅動電路、開關電路、采樣電路、反饋電路、LED發光二極管陣列及其各自的保護電路。其中脈寬發生控制器中的芯片是本智能控制系統的核心，脈寬發生控制器 芯片內部程序是智能控制的關鍵，本智能控制系統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。其中脈寬發生控制器由單片機程序控制芯片以及外圍電路組成，當脈寬發 生控制器上電，單片機程序控制芯片執行內部ROM程序，輸出脈寬信號給驅動電路，驅動電路經過信號放大處理，之后驅動開關電路，開關電路根據輸入的 信號進行閉合與斷開動作，其頻率可達幾十KHZ，開關電路與采樣電路相連接， 采樣電路對開關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，再傳送到脈寬發生控制器的采樣反饋輸入比較端，脈寬發生控 制器對其反饋電路輸入的信號進行程序判斷，脈寬發生控制器由內部智能程序 計算、判斷、處理，然后輸出校正信號到驅動電路，本驅動智能控制系統是一 個閉環控制系統。另外本系統還可以根據不同的使用環境，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，以及光感 等等，甚至更多的功能。脈寬發生控制器芯片包括軟件設計，其中智能控制程序設計由單片機匯編 語言編寫，匯編語言具有執行速度快、開機自動執行、死機復位等特點。現在參照圖2，為智能控制系統的LED燈珠保護電路，其LED燈珠保護 電路是由R3、可控硅Q1串聯，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燈珠導通時電阻很小，限流限壓電 阻被短路，觸發信號未能啟動，可控硅控制電路處于常開狀態，整個LED陣列 正常工作。當由于外部原因或LED燈珠損壞，導致LED燈珠斷路，觸發電路產 生一個觸發信號，觸發信號輸送到可控硅，觸發可控硅，改變可控硅為常閉狀 態，電流通過限壓限流電阻輸出滿足其余LED額定工作要求。經過發明人反復 對比實驗證明，傳統沒有采用LED燈珠保護電流的照明裝置，未能實現連續工 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，減少LED燈珠 連續損壞，比傳統LED燈珠電路大大降低風險成本。現在參照圖3，為智能控制系統的開關電路，其開關電路由R9與三極管 的基極相連，三極管的發射極與地相連，+12￥驅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MOS開關管基極相連，MOS開關管的發射 極與限流電阻R8相連，R8連地，MOS開關管的集電極與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，滿足基極與發射極壓 降差，使三極管的集電極與發射極導通，+5￥驅動電壓被強制拉成低電平，進 而MOS開關管的基極為低電平，不滿足開關管的基極與發射極壓降差，開關管 的集電極與發射極截止；當脈寬輸入為低電平時，三極管的基極為低電平，不 滿足基極與發射極壓降差，使三極管的集電極與發射極截止，+5￥驅動電壓被 強制拉成高電平，進而MOS開關管的基極為高電平，不滿足開關管的基極與發 射極壓降差，開關管的集電極與發射極導通。 、本發明專利是一種具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控制系統，它主 要由脈寬發生控制器智能輸出適應性脈寬占空比的大小，利用占空比的不同驅 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。本發明 專利改變目前利用震蕩電路產生固定的脈寬信號的應用，采用閉環式脈寬發生 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驅動電 源不能適應LED工作條件的問題，另外本專利發明還對LED燈珠在連續照明時 間以及檢測維修方面設計出具有延長整體照明時間和檢測便捷的保護電路，經 發明人的對比反復實驗證明，傳統沒有采用具有輸出保護功能的串聯LED驅動 智能控制系統的LED燈，在使用壽命、檢測維修、連續照明等方面表現遠遠差 于本發明具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控制系統的LED燈。當本發明用于路燈時，本發明工作過程如下在通電后，單片機發出軟啟 動指令，P麗輸出端輸出逐漸遞增的脈沖，在預定時間內達到LED發光所需的預定電流，發光二極管LED陣列發光，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的反饋輸入端，經過內部預先設置程序運算判斷LED目前 的工作狀態，及時修正輸出的P麗控制信號，以保證LED工作在最良好的狀態， 例如由于溫度上升導致電流驟增，此時，反饋信號反饋回單片機經過內部已 設定的程序進行處理，調整輸出的P麵信號，經過驅動電路控制開關電路的開 關時間，以保證LED工作在一個穩定的工作狀態，不至于被瞬間的大電流損壞。 再如某城市供電緊張，想在節電的基礎之上更加節電，我們就可以通過本電 路的控制系統，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，這樣既實現了節能，又保證了城市的不間斷照明。 另外本發明還可以根據用戶的不同需求，編制不同的程序以滿足客戶對不同用 途照明場合的需求。也就是說本發明可以最大限度的擴展其功能，以實現真正 的智能控制。
權利要求
1. 一種具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控制系統，其特征在于該控制系統由脈寬發生控制器、驅動電路、開關電路、反饋電路、采樣電路、LED發光二極管陣列及LED燈珠保護電路組成；LED發光二極管陣列包含多個LED發光二極管燈珠成規則排列，每個LED發光二極管燈珠都連接有LED燈珠保護電路；LED發光二極管陣列與開關電路連接，開關電路與采樣電路連接，采樣電路通過反饋電路與脈寬發生控制器連接，脈寬發生控制器通過驅動電路與開關電路連接。
2、 根據權利要求1所述的具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控 制系統，其特征在于所述的LED燈珠保護電路是與每個LED發光二極管燈 珠相并聯的電路；該電路為電阻(R3)與可控硅(Ql)相串聯，再與兩個串聯 的限流電阻(Rl、 R2)相并聯，可控硅(Ql)的控制端連接在兩個限流電阻(Rl、 R2)之間構成。
3、 根據權利要求1所述的具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控 制系統，其特征在于開關電路為一個電阻(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M0S開關管的基極相連，三極管的發射極 與地相連，M0S開關管的發射極通過電阻(R8)與地相連，MOS開關管的集電 極與LED發光二極管陣列相連，驅動電壓通過電阻(R6)連接到三極管與電 阻(R7)之間，電阻(R9)的另一端連接驅動電路。
4、 根據權利要求1所述的具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控 制系統，其特征在于脈寬發生控制器中的芯片采用STC12C2052AD。
全文摘要
本發明涉及一種具有輸出保護功能的串聯LED驅動智能控制系統，其特征是該控制系統由脈寬發生控制器、驅動電路、開關電路、反饋電路、采樣電路、LED發光二極管陣列及LED燈珠保護電路組成；LED發光二極管陣列包含多個LED發光二極管燈珠成規則排列，每個LED發光二極管燈珠都連接有LED燈珠保護電路；LED發光二極管陣列與開關電路連接，開關電路與采樣電路連接，采樣電路通過反饋電路與脈寬發生控制器連接，脈寬發生控制器通過驅動電路與開關電路連接。本發明的目的是提供了一種性能穩定、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LED驅動智能控制系統。
文檔編號F21Y101/02GK101260997SQ20081001117
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月24日 優先權日2008年4月24日
發明者喬燕來, 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