專利名稱：燈具亮度控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種燈具亮度控制電路。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能源的需求越來(lái)越大，節(jié)能也就成了當(dāng)今世界的主 題。因此，低能耗、高亮度的LED被開發(fā)出來(lái)，且廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)照明使用。在一些室 內(nèi)、廣場(chǎng)或其他空曠的地方，在照明燈具里一般會(huì)采用多個(gè)大功率LED串接或并接在一起 作為發(fā)光體提供照明。然而，當(dāng)用多個(gè)LED提供照明時(shí)，它們不能根據(jù)外界條件包括溫度和 照度而改變自身的發(fā)光亮度。此外，它們經(jīng)常會(huì)因外界電壓的波動(dòng)或電流波動(dòng)而影響到其 發(fā)光亮度，給作業(yè)人員帶來(lái)不便，從而大大降低了使用LED照明的有效性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采用多個(gè)大功率LED共同照明 時(shí)其亮度不能根據(jù)外界溫度和照度而調(diào)節(jié)的缺陷，提供一種通過(guò)控制LED燈的供電電源的 輸出電壓來(lái)調(diào)節(jié)亮度并能穩(wěn)定亮度的電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種燈具亮度控制電路，包括 亮度調(diào)節(jié)模塊和用于給所述亮度調(diào)節(jié)模塊和燈具供電的開關(guān)電源模塊，其中，所述亮度調(diào) 節(jié)模塊包括用于串行接收亮度控制信號(hào)的數(shù)字輸入電路、用于對(duì)所述亮度控制信號(hào)進(jìn)行解 碼、運(yùn)算并輸出數(shù)字電壓信號(hào)的控制器、用于將所述數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)輸 出給燈具的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。根據(jù)本發(fā)明，增加的所述亮度調(diào)節(jié)模塊可根據(jù)外部輸入控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)給燈具所 供的電壓，從而使燈具亮度可以調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述燈具亮度控制電路還包括連接在所述開關(guān)電源模 塊與所述亮度調(diào)節(jié)模塊之間的穩(wěn)壓電路。所述穩(wěn)壓電路包括三極管；電阻，其一端連接在 所述三極管的基極上，另一端連接在所述三極管的集電極上；以及穩(wěn)壓管，其負(fù)極連接在所 述基極上，正極連接在信號(hào)地上。這樣，通過(guò)使三極管處于放大狀態(tài)，使其發(fā)射極產(chǎn)生恒定 電壓，電壓值為穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值減去三極管基極與集電極的導(dǎo)通電壓。所述穩(wěn)壓電路還包 括電容和電阻，所述電容和電阻并聯(lián)連接在所述三極管的發(fā)射極和所述信號(hào)地之間，用于 控制通過(guò)穩(wěn)壓電路的電流。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)電源模塊包括依次串聯(lián)連接的濾波電路、整 流電路、波形變換電路、輸出電路以及恒流控制電路，其中所述波形變換電路包括脈寬調(diào)制 (PWM)控制芯片，所述脈寬調(diào)制控制芯片的輸入端連接在所述整流電路的輸出端上。
采用該芯片，可以方便地產(chǎn)生所需頻率的方波。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)電源模塊還包括過(guò)壓保護(hù)電路，其輸入端連 接在所述輸出電路的正輸出端上，輸出端連接在所述PWM控制芯片上。所述過(guò)壓保護(hù)電路 包括電壓采樣電路，用于采樣所述輸出電路的輸出電壓；電壓基準(zhǔn)源，連接在所述電壓采樣電路上用于比較所述輸出電壓和基準(zhǔn)電壓；光耦，其輸入端連接在所述電壓基準(zhǔn)源的輸 出端上，輸出端連接在所述PWM控制芯片上的控制引腳上。當(dāng)RT引腳上的電平被所述光耦的輸出端拉低一段時(shí)間后，PWM控制芯片的波形輸 出端停止驅(qū)動(dòng)，電源關(guān)閉，從而保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)電源模塊還包括過(guò)溫保護(hù)電路，其連接在所 述PWM控制芯片的控制引腳上，以在溫度過(guò)高時(shí)關(guān)斷所述開關(guān)電源模塊。其中，所述過(guò)溫保 護(hù)電路包括一端接地、另一端連接所述PWM控制芯片的控制引腳的熱敏電阻。當(dāng)外界溫度 過(guò)高時(shí)，熱敏電阻呈接近零電阻的狀態(tài)，使控制引腳電位拉低，保持一段時(shí)間后，PWM控制芯 片的波形輸出端停止驅(qū)動(dòng)，電源關(guān)閉，從而保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述亮度調(diào)節(jié)模塊還可包括在線可編程接口電路，其 可以是JTAG 接口或ISP接口及其他接口。通過(guò)在線可編程接口電路，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在線更改設(shè)置，而不需要對(duì)硬件電路 進(jìn)行改變，從而容易地進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。綜上所述，由于本發(fā)明的燈具亮度控制電路具有亮度調(diào)節(jié)模塊和穩(wěn)壓電路，因此 可以輸出可控且穩(wěn)定的模擬電壓，從而使照明燈具能夠穩(wěn)定地發(fā)出不同亮度的光，尤其是 在燈具內(nèi)發(fā)光體數(shù)量較多時(shí)，能很好的穩(wěn)定其亮度。此外，本發(fā)明還具有過(guò)壓保護(hù)和過(guò)溫保 護(hù)電路，因此在外界溫度過(guò)高(高于70度)或供電電壓超過(guò)額定電壓(15V)時(shí)，該電路可 自動(dòng)切斷電源，有效地保護(hù)控制電路中的各個(gè)芯片不受到損壞。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)電源模塊的原理框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的帶有穩(wěn)壓電路的亮度調(diào)節(jié)模塊的原理框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的亮度調(diào)節(jié)模塊的電路原理圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)電源的電路原理圖；圖5是將圖4中開關(guān)電源模塊中的穩(wěn)壓電路放大的電路原理圖；圖6是將圖4中開關(guān)電源模塊中的過(guò)壓保護(hù)電路放大的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，其中顯示了組成本發(fā)明的燈具亮度控制電路的各個(gè)部分的框 圖，該電路包括亮度調(diào)節(jié)模塊800 ；開關(guān)電源模塊900，用于給亮度調(diào)節(jié)模塊800和燈具供 電；以及連接在開關(guān)電源模塊900與亮度調(diào)節(jié)模塊800之間的穩(wěn)壓電路700，用于穩(wěn)定施加 給亮度調(diào)節(jié)模塊800的電壓，以便輸出穩(wěn)定的模擬電壓。其中，亮度調(diào)節(jié)模塊800包括數(shù)字輸入電路801，其用于串行接收亮度控制信號(hào)； 控制器802，其用于對(duì)亮度控制信號(hào)進(jìn)行解碼、運(yùn)算并輸出數(shù)字電壓信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 803，用于將數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，然后輸出給燈具。另外，開關(guān)電源模塊900包括依次串聯(lián)連接的濾波電路100、整流電路200、波形 變換電路300、輸出電路500以及恒流控制電路400，其中波形變換電路300包括脈寬調(diào)制 (PWM)控制芯片U1，脈寬調(diào)制控制芯片(Ul)的輸入端(VIN)連接在整流電路的輸出端上。
參照?qǐng)D3，其中詳細(xì)顯示了亮度調(diào)節(jié)模塊800及其相連接的接口。在亮度調(diào)節(jié)模 塊800中，控制器802選用ATMEG16系列單片機(jī)，用TO表示；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路803選用TI公 司的TLC5620芯片，用U3表示。亮度控制信號(hào)DIN+經(jīng)由數(shù)字光耦U2通過(guò)單片機(jī)U5的輸 入腳PA4讀入，單片機(jī)TO通過(guò)內(nèi)部解碼、運(yùn)算后產(chǎn)生一串?dāng)?shù)字信號(hào)，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路U3 的DATA引腳串行輸入，并變換為模擬電壓DOUT+通過(guò)DACA引腳輸出。這里，亮度控制信號(hào) DIN+可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行通信線路傳遞，也可以通過(guò)外接的鍵盤或其他輸入裝置來(lái)傳 遞。此外，在亮度調(diào)節(jié)模塊800中，還包括在線可編程接口電路804，其可以是JTAG接 口或ISP接口。通過(guò)在線可編程接口電路，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在線更改設(shè)置，而不需要對(duì)硬件 電路進(jìn)行改變，從而容易地進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。如圖4所示，其中詳細(xì)顯示了開關(guān)電源模塊900的各個(gè)組成部分的原理圖。在該圖 中，波形變換電路300中所選用的PWM控制芯片，其RT引腳在電位被拉低時(shí)，可使GATE (即 圖中的G引腳)停止驅(qū)動(dòng)，從而關(guān)斷開關(guān)電源。上述兩個(gè)電路這樣共同工作當(dāng)亮度調(diào)節(jié)模塊800輸出的模擬電壓高于U3的 DATA腳上的電壓與二極管D25的導(dǎo)通電壓的和時(shí)，D25導(dǎo)通并產(chǎn)生導(dǎo)通電流，使R17輸出端 電壓(R14側(cè))減小，R14兩端壓降減小，從而起到減小輸出電流作用。同時(shí)，輸出電流的減 小是可量化的，因此可以精確調(diào)節(jié)。如圖5所示，為清楚起見(jiàn)，其中詳細(xì)顯示了穩(wěn)壓模塊700的放大的電路原理圖。其 包括三極管Q19、電阻R108和穩(wěn)壓管ZD10。R108 —端連接在所述三極管Q19的基極上， 另一端連接在三極管Q19的集電極上；穩(wěn)壓管ZDlO負(fù)極連接在三極管Q19的基極上，正極 連接在信號(hào)地。這樣，通過(guò)使Q19處于放大狀態(tài)，使三極管發(fā)射極產(chǎn)生恒定電壓，該恒定電 壓值為穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值減去三極管基極與集電極的導(dǎo)通電壓。所述穩(wěn)壓電路700還包括電 容C66和電阻Rl 11，所述電容C66和電阻Rl 11并聯(lián)連接在所述三極管的發(fā)射極和所述信號(hào) 地之間，用于消除擾動(dòng)。如圖6所示，為清楚起見(jiàn)，其中詳細(xì)顯示了過(guò)壓保護(hù)電路600的放大的電路原理 圖。其包括電壓采樣電路，用于采樣輸出電路500的輸出電壓，由R27和R28串聯(lián)形成的采樣 電阻和電容C20組成，這里不限于采樣電阻的連接方式和數(shù)量，各電阻值可以根據(jù)需要而 改變；電壓基準(zhǔn)源TO，用于比較所述電壓采樣電路采樣的電壓和基準(zhǔn)電壓，其正極和中 間抽頭分別連接在所述電壓采樣電路的兩個(gè)輸出端上；光耦U4，其發(fā)光二極管的負(fù)極連接在電壓基準(zhǔn)源U5的負(fù)極上，三極管的集電極連 接在所述脈寬調(diào)制控制芯片Ul的RT上，發(fā)射極接地；補(bǔ)償電阻R26和限流電阻R29，其中補(bǔ)償電阻R26與限流電阻R29 —端相并接后與 輸出電路500的14V+連接，而限流電阻R29和補(bǔ)償電阻R26的另一端分別與光耦U4的發(fā) 光二極管的正極和負(fù)極連接。
這樣，當(dāng)由于負(fù)載問(wèn)題或輸出電流過(guò)大引起電源電壓過(guò)高，高于電路所需電壓15V 時(shí)，電壓采樣電路將截取輸出電壓，并經(jīng)電壓采樣電路作用，將采樣電壓輸送至電壓基準(zhǔn)源 U5，與電壓基準(zhǔn)源U5的內(nèi)置基準(zhǔn)電壓進(jìn)行誤差放大處理后，使光耦U4的電位拉下，此時(shí)光耦U4的發(fā)光二極管發(fā)光，從而使三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，脈寬調(diào)制控制芯片Ul的RT 引腳上的電壓被拉下，由此而關(guān)斷開關(guān)電源，起到保護(hù)作用。另外，本發(fā)明還對(duì)電路異常狀態(tài)做了進(jìn)一步改進(jìn)，在脈寬調(diào)制控制芯片Ul的RT引 腳上連接一個(gè)由負(fù)溫?zé)崦綦娮鑂15組成的過(guò)溫保護(hù)電路，R15的另一端接地。其中，R15的 最高限溫值為70度。這樣，當(dāng)Ul所處環(huán)境溫度升高超過(guò)70度時(shí)，過(guò)溫保護(hù)電路立即啟動(dòng)， 熱敏電阻阻值驟降，使脈寬調(diào)制控制芯片Ul的RT引腳上的電壓拉下，由此而關(guān)斷電源，確 保Ul不會(huì)因溫度過(guò)高而燒壞。根據(jù)本發(fā)明的亮度控制電路在負(fù)載很小時(shí)仍然可以 正常工作。當(dāng)輸出電壓小于 5. 6V時(shí)，如果直接通過(guò)輸出電壓穩(wěn)壓方式給亮度調(diào)節(jié)模塊800和恒流控制電路400提供工 作電壓，將因?yàn)殡妷哼^(guò)低而使其不能正常工作。通過(guò)改變開關(guān)電源中的變壓器內(nèi)部繞線，增 加繞組的方式設(shè)計(jì)變壓器，使增加的繞組繞線圈數(shù)高于輸出繞組圈數(shù)，從而增加一個(gè)高于 輸出電路的電壓的輸出端。圖中此輸出電壓通過(guò)D12整流后提供比輸出電路輸出的電壓要 高的工作電壓，來(lái)為亮度調(diào)節(jié)模塊800和恒流控制電路400供電。由于芯片的驅(qū)動(dòng)電流很 小，所以消耗功率也很小。
權(quán)利要求
一種燈具亮度控制電路，包括亮度調(diào)節(jié)模塊和用于給所述亮度調(diào)節(jié)模塊和燈具供電的開關(guān)電源模塊，其特征在于，所述亮度調(diào)節(jié)模塊包括用于串行接收亮度控制信號(hào)的數(shù)字輸入電路、用于對(duì)所述亮度控制信號(hào)進(jìn)行解碼、運(yùn)算并輸出數(shù)字電壓信號(hào)的控制器、用于將所述數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)輸出給燈具的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。
2.如權(quán)利要求1所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述燈具亮度控制電路還包 括連接在所述開關(guān)電源模塊與所述亮度調(diào)節(jié)模塊之間的穩(wěn)壓電路，用于給所述亮度調(diào)節(jié)模 塊提供穩(wěn)定的電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述開關(guān)電源模塊包括依次 串聯(lián)連接的濾波電路、整流電路、波形變換電路、輸出電路以及恒流控制電路，其中所述波 形變換電路包括脈寬調(diào)制控制芯片(Ul)，所述脈寬調(diào)制控制芯片(Ul)的輸入端(VIN)連接 在所述整流電路的輸出端上。
4.如權(quán)利要求3所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述開關(guān)電源模塊還包括過(guò) 壓保護(hù)電路，所述過(guò)壓保護(hù)電路的輸入端連接在所述輸出電路的正輸出端(+14V)上，所述 過(guò)壓保護(hù)電路的輸出端連接在所述脈寬調(diào)制控制芯片(Ul)的控制引腳(RT)上。
5.如權(quán)利要求4所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述過(guò)壓保護(hù)電路包括電壓采樣電路，用于采樣所述輸出電路的輸出電壓；電壓基準(zhǔn)源，連接在所述電壓采樣電路上用于比較所述輸出電壓和基準(zhǔn)電壓；光耦(U4)，其輸入端連接在所述電壓基準(zhǔn)源的輸出端上，該輸出端連接在所述脈寬調(diào) 制控制芯片(Ul)的控制引腳(RT)上，用于使其可關(guān)斷所述開關(guān)電源模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述開關(guān)電源模塊還包括過(guò) 溫保護(hù)電路，其連接在所述脈寬調(diào)制控制芯片的控制引腳(RT)上，以在溫度過(guò)高時(shí)關(guān)斷所 述開關(guān)電源模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述過(guò)溫保護(hù)電路包括一端 接地、另一端連接在所述脈寬調(diào)制控制芯片(Ul)的控制引腳(RT)上的熱敏電阻。
8.如權(quán)利要求2所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路包括三極管 (Q19)；電阻(R108)，其一端連接在所述三極管(Q19)的基極上，另一端連接在所述三極管 (Q19)的集電極上；穩(wěn)壓管(ZDlO)，其負(fù)極連接在所述基極上，正極連接在信號(hào)地上。
9.如權(quán)利要求8所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路還包括電容 (C66)和電阻(Rlll)，所述電容(C66)和電阻(Rlll)并聯(lián)連接在所述三極管(Q19)的發(fā)射 極和所述信號(hào)地之間。
10.如權(quán)利要求1所述的燈具亮度控制電路，其特征在于，所述亮度調(diào)節(jié)模塊還可包括 在線可編程接口電路，所述在線可編程接口電路可以是JTAG接口和ISP接口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燈具亮度控制電路，包括亮度調(diào)節(jié)模塊；用于給所述亮度調(diào)節(jié)模塊和燈具供電的開關(guān)電源模塊；及串聯(lián)連接在所述開關(guān)電源模塊與所述亮度調(diào)節(jié)模塊之間的穩(wěn)壓電路，其中，所述亮度調(diào)節(jié)模塊包括數(shù)字輸入電路，用于串行接收亮度控制信號(hào)；控制器，用于對(duì)所述亮度控制信號(hào)進(jìn)行解碼、運(yùn)算并輸出數(shù)字電壓信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將所述數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，并輸出給燈具；以及在線編程接口電路。采用本發(fā)明，可以輸出可控且穩(wěn)定的模擬電壓，從而使照明燈具能夠發(fā)出不同亮度而且還能穩(wěn)定地發(fā)光，尤其是在燈具內(nèi)發(fā)光體數(shù)量較多時(shí)，能很好地穩(wěn)定其亮度。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101868082SQ20091010665
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者周明杰, 戴雪維, 陳永倫 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司