一種用于可調(diào)節(jié)光源led的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及一種照明技術(shù)，尤其是涉及一種用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]由于鹵鎢燈其顯色指數(shù)高(295 Ra)，光衰小(〈5%)，故在醫(yī)療器械中廣泛應(yīng)用，例如手術(shù)無(wú)影燈、直接檢眼鏡、內(nèi)窺鏡等。但鹵鎢燈光效低、耗電量高、發(fā)熱量大、壽命短，尤其在光源調(diào)光工作時(shí)，工作效率明顯下降。
[0004]由于LED的發(fā)光原理是是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在給半導(dǎo)體芯片兩端加上正向電壓后，半導(dǎo)體中的少數(shù)截流子和多數(shù)截流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫、白色的光，LED具有壽命長(zhǎng)、耗電低、體積小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、在調(diào)光工作時(shí)發(fā)光效率提高等特點(diǎn)。LED光的穿透特性、光化學(xué)作用和熱作用等機(jī)理還可實(shí)現(xiàn)多種疾病的診斷和治療。隨著高顯色指數(shù)LED的生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟，目前高顯色指數(shù)LED正作為鹵鎢燈的替代光源在醫(yī)用光學(xué)儀器中使用。
[0005]根據(jù)臨床要求，檢眼鏡照明光源的顯色指數(shù)應(yīng)不小于85%，其中顯色指數(shù)是衡量光源顏色品質(zhì)的重要參數(shù)；系統(tǒng)要求采用內(nèi)、外兩種供電模式，同時(shí)系統(tǒng)照明亮度要連續(xù)可調(diào)，光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍從最大值調(diào)節(jié)到最大值的10%。同時(shí)，為了能使高顯色指數(shù)LED載入臨床儀器，如檢眼鏡、檢耳鏡、內(nèi)窺鏡等，并不影響臨床儀器的檢測(cè)功能，其驅(qū)動(dòng)電路必需滿足體積小、輸入電壓和電流低的條件。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路，其包括:
PffMCpulse width modulat1n)連續(xù)調(diào)光模塊；
LED驅(qū)動(dòng)模塊；
電源管理模塊。
[0008]進(jìn)一步地，所述PWM連續(xù)調(diào)光模塊包括一個(gè)NE555芯片，兩個(gè)二級(jí)管-DidPDw，兩個(gè)電容:C3和C4，兩個(gè)電阻:Ri4和Ri6，以及一個(gè)可調(diào)節(jié)電阻Ri5。所述NE555中DIS與OUT管腳輸出電平一致。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R15使OUT管腳輸出不同占空比的PWM信號(hào)。PWM波形的振蕩頻率f 由Ri4、Ri5和C4決定，式子如下:1.443/[(Ri4+Ri5)C4]o
[0009]進(jìn)一步地，所述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括一個(gè)基于CMOS的驅(qū)動(dòng)芯片PT4105，三個(gè)電容:&、C2和C7，三個(gè)電阻:R5、R6和R7，一個(gè)二級(jí)管D3，一個(gè)電感L和一個(gè)LED顯示燈D4。
[0010]在上述驅(qū)動(dòng)模塊中，RsSLED的限流電阻，其阻值大小由下列式子決定:R5=200mV/Iled。式中:Iled為L(zhǎng)ED設(shè)定電流，例如1W的LED設(shè)定電流為350m A，則R5?0.57Q，根據(jù)設(shè)定值控制電流從而保證光源的發(fā)光效率。
[0011]進(jìn)一步地，所述電源管理模塊包括一個(gè)電源適配器，一個(gè)輸出選擇器，一個(gè)充電管理電路，一個(gè)電池和一個(gè)電量顯不器、一個(gè)二極管D2，兩個(gè)個(gè)開(kāi)關(guān)管:Qi和Q2，一個(gè)電容C，三個(gè)電阻:R1、R2和R3，一個(gè)繼電器線圈Μ，以及一個(gè)LED顯不燈Di。優(yōu)選地，電池為鋰電池，充電管理電路為單節(jié)鋰電池線性充電管理器KB4540，該電路可實(shí)現(xiàn)電源適配器充電或USB充電，使實(shí)際情況中醫(yī)療儀器操作更加簡(jiǎn)便。
[0012]在上述電源模塊中，D!為充電狀態(tài)燈，充電時(shí)0!亮，當(dāng)鋰電池充滿后，D!媳滅；
止適配器充電時(shí)電流反向進(jìn)入U(xiǎn)SB端口；D2防止USB端口的電能通過(guò)下拉電阻R3損失。由于墻插式充電器通常比USB輸出電流大，可由Q2和電阻他結(jié)合調(diào)整墻插式充電器的充電電流；繼電器觸點(diǎn)K為常閉開(kāi)關(guān)，當(dāng)外界充電器給鋰電池充電時(shí)，由于繼電器線圈Μ通電，常閉觸點(diǎn)Κ斷開(kāi)，負(fù)載由外接電源供電，避免鋰電池邊充電邊放電，保護(hù)鋰電。電阻Ri決定充電電流，其取值由下列實(shí)在決定:Ri=Vprg/ I chc X 100。式中:Vprg= 1 V，I chc為充電電流。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，性能良好，具有易于實(shí)現(xiàn)，通用型強(qiáng)的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于便攜式醫(yī)療器械。
[0014]
【附圖說(shuō)明】
[0015]以下是本發(fā)明附圖的簡(jiǎn)短說(shuō)明，本發(fā)明使用的附圖僅僅是實(shí)例性的，不能用于解釋本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]圖1為驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為實(shí)施例1中調(diào)光模塊的電路圖；
圖3為實(shí)施例1中LED驅(qū)動(dòng)模塊的電路圖；
圖4為實(shí)施例1中充電管理模塊的電路圖；
圖5為實(shí)施例1中電路測(cè)試PWM波形及LED電流波形圖；和圖6為實(shí)施例1中電路電壓與光源相關(guān)參數(shù)關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明方案的進(jìn)一步解釋，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)上述發(fā)明方案有更加直觀的認(rèn)識(shí)與理解雖然本發(fā)明的原理已經(jīng)在本文有具體描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)描述僅通過(guò)示例的方式來(lái)進(jìn)行，并且不作為關(guān)于本發(fā)明的范圍的限制。除本文中所示出和描述的示例性實(shí)施例之外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)通過(guò)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的修改和代替的其他實(shí)施例，均被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0018]實(shí)施例1:
本實(shí)施例提供一種與上述發(fā)明方案一致的用于可調(diào)節(jié)光源LE的驅(qū)動(dòng)電路。
[0019]所述驅(qū)動(dòng)電路中的調(diào)光模塊的電路如圖2所示。電路中選取1^4=100 Ω ,R15=5 K,C4=lyF，可得P麗波形的頻率約283Hz。當(dāng)可變電阻Ris調(diào)到位置3時(shí)，輸出PWM波占空比的理論值約為1.96%;當(dāng)可變電阻R15調(diào)到位置1時(shí)，輸出PWM波占空比達(dá)到最大，約為98.04%。
[0020]所述驅(qū)動(dòng)電路中的LED驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖3所示，模塊采用Micro-Bridge公司生產(chǎn)的基于CMOS的LED驅(qū)動(dòng)芯片PT4105。PT4105支持直流可變電壓調(diào)光和PWM調(diào)光，驅(qū)動(dòng)單個(gè)1 W或3 ff LED時(shí)，光源發(fā)光效率高達(dá)90%以上。芯片輸入電壓2.5?18 V，輸出電流最大1A。
[0021 ]所述驅(qū)動(dòng)電路中的充電管理模塊電路如圖4所示，模塊采用量為1500mAh的鋰電池，可使LED連續(xù)工作4 h以上。D5的壓降約為0.7 V，外接電源時(shí)VinS4.3 V，與電池供電電壓4.2 V基本相等。充電電流取500 m A，電阻仏為2 K。
[0022]本實(shí)施采用的測(cè)試照明光源為美國(guó)Bridge-Lux公司1W高顯色指數(shù)(2 85 Ra)的白光 LED。
[0023]為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)裝置的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了電路在4.2 V(鋰電池滿電電壓)電壓下波形及LED電流變化，如圖5所示。由圖5可以看出，當(dāng)波形占空比從2.41 %~97.43%變化時(shí)，流經(jīng)LED的平均電流范圍為20.7?339m A，實(shí)現(xiàn)了電流連續(xù)可調(diào)。
[0024]為了驗(yàn)證鋰電池在使用過(guò)程中由于電壓(滿電4.2V)下降不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能造成影響，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了鋰電池電壓變化與LED光源相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，如圖6所示。從圖6可以看出當(dāng)鋰電池的電壓變化時(shí)，仍然能滿足LED的光照強(qiáng)度從最大值調(diào)節(jié)到最大值的10%的使用要求。
[0025]以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電路可持續(xù)調(diào)光，調(diào)光范圍為2.41%?97.34%，且LED電流不會(huì)超過(guò)設(shè)定值350 m A，電路能夠滿足光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍從最大值調(diào)節(jié)到最大值的10%的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路，其包括: PffMCpulse width modulat1n)連續(xù)調(diào)光模塊； LED驅(qū)動(dòng)模塊； 電源管理模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的PWM連續(xù)調(diào)光模塊包括一個(gè)NE555芯片，兩個(gè)二級(jí)管:Di3和Di4，兩個(gè)電容:C3和C4，兩個(gè)電阻:Rw和Ri6，以及一個(gè)可調(diào)節(jié)電阻Rl5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的LED驅(qū)動(dòng)模塊包括一個(gè)基于CMOS的驅(qū)動(dòng)芯片PT4105，三個(gè)電容:&、C2和C7，三個(gè)電阻:Rs、R6和R7，一個(gè)二級(jí)管D3，一個(gè)電感L和一個(gè)LED顯示燈D4。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的電源管理模塊包括一個(gè)電源適配器，一個(gè)輸出選擇器，一個(gè)充電管理電路，一個(gè)電池和一個(gè)電量顯不器、一個(gè)二極管D2，兩個(gè)個(gè)開(kāi)關(guān)管:Qi和Q2，一個(gè)電容C，三個(gè)電阻:R1、R2和R3，一個(gè)繼電器線圈M，以及一個(gè)LED顯示燈Du5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述電池為鋰電池，所述充電管理電路為單節(jié)鋰電池線性充電管理器KB4540。
【專利摘要】本發(fā)明一般地涉及一種照明技術(shù)，尤其是涉及一種用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路。所述驅(qū)動(dòng)電路包括:其包括:一個(gè)PWM連續(xù)調(diào)光模塊，一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)模塊和一個(gè)電源管理模塊。上述PWM連續(xù)調(diào)光模塊包括一個(gè)NE555芯片，兩個(gè)二級(jí)管，兩個(gè)電容，兩個(gè)電阻，以及一個(gè)可調(diào)節(jié)電阻。上述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括一個(gè)基于CMOS的驅(qū)動(dòng)芯片PT4105，三個(gè)電容，三個(gè)電阻，一個(gè)二級(jí)管，一個(gè)電感和一個(gè)LED顯示燈。上述電源管理模塊主要包括一個(gè)電源適配器，一個(gè)輸出選擇器，一個(gè)充電管理電路，一個(gè)電池和一個(gè)電量顯示器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于可調(diào)節(jié)光源LED的驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，性能良好，具有易于實(shí)現(xiàn)，通用型強(qiáng)的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于便攜式醫(yī)療器械。
【IPC分類】H05B33/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105491711
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510966729
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】佛山市南海區(qū)聯(lián)合廣東新光源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日