用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统，包括单片机，单片机的数字输出端与数模转换器的数字输入端相连，数模转换器的模拟电压输出端与V-I转换电路的输入端相连，V-I转换电路的电流输出端与待供电的LED相连，单片机引出三条控制线集成于一个按键板上；按键板上包括复位键RESET、LED光强度增强键ADD以及LED光强度减弱键SUB。本实用新型专利技术将恒压源转换成恒流源对LED供电，保证LED在恒流供电的情况下，光通量稳定，避免因输入电压的波动而使输出电流波动，使得LED的亮度稳定，减少其自身的损耗，提高其寿命。此外，单片机可以调节恒流源的驱动电流，从而调节LED的亮度，并且可调节的电流范围大，能够控制较大范围的LED亮度，节省不必要的电能浪费，同时显著提高整个系统的精度，增强稳定性，达到高效的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种照明领域所用的控制系统，更具体地说，涉及一种用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统。
技术介绍
半导体发光二极管(LED)作为一种新型光源，与传统光源相比具有很多优点，例如体积小、重量轻、节省空间、光谱范围广、易于设计、能耗低等。而且可靠性好、寿命长。LED 发光靠电能激发，输入的电能量决定了输出的光能量，但是当LED的驱动电流过大时，其光通量会随电流增加而变缓，同时还会引起LED的发射光谱向长波方向偏移。例如，对于白光 LED来说，当驱动电流过大时，将导致激发荧光粉效能的降低，使光效下降。目前采用的稳压驱动电路，存在稳流能力较差的缺点，因为脉冲电压供电波动太大，使得输出电流波动也大，不能是发光管提高光效，造成LED发光忽明忽暗，从而导致LED寿命大为缩短。此外，目前对LED的控制基本上还是传统模拟式的控制，模拟式的控制系统具有精度低、稳定性差等缺点，而且不容易控制和调节LED的亮度，使得LED不能很好的满足人们的照明要求，并且会造成电能的浪费。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术下，LED照明领域存在的问题，提供一种易于控制和调节的，且能稳流供电的LED数字调光系统。为了解决上述问题，本专利技术一种用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统，包括用作主控制器的单片机，单片机的数字输出端与数模转换器的数字输入端相连，数模转换器的模拟电压输出端与V-I转换电路的输入端相连，V-I转换电路的电流输出端与待供电的LED相连；所述单片机引出三条控制线集成于一个按键板上，该按键板上包括复位键 RESETTLED光强度增强键ADD以及LED光强度减弱键SUB。其中，数模转换器采用带隙基准电压源作为基准电压。本专利技术的优点在于，采用单片机与数模转换器相结合，并配合V-I转换电路，将恒压源转换成恒流源对LED供电，保证LED在恒流供电的情况下，光通量稳定，避免因输入电压的波动而使输出电流波动，使得LED的亮度稳定，减少其自身的损耗，提高其寿命。此外， 本专利技术的系统能够通过控制单片机来调节恒流源的驱动电流，从而调节LED的亮度，并且可调节的电流范围大，能够控制较大范围的LED亮度，节省不必要的电能浪费，同时显著提高整个系统的精度，增强稳定性，达到高效的目的。本专利技术的系统对单片机的采用，使得整个系统集成度高，简化了电路设计，为系统的进一步扩展留下足够空间。附图说明图1是本专利技术的用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统的原理框图示意图；图2是本专利技术的用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统所用的按键外观结构示意图；图3是本专利技术的用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统的内部电路原理示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统，主要包括一个作为主控制器的单片机，以及与单片机相配合的连接于单片机输出端的高精度数模转换器， 数模转换器的模拟电压输出端与V-I转换电路的输入端相连，V-I转换电路作为数字式恒流源为LED提供稳定电流，LED与一个工作于线性区的功率管相连，优选方式下，功率管一般采用三极管。单片机与数模转换器之间采用SPI总线进行通信，数模转换器采用带隙基准电压源提供基准电压，然后根据外部输入数字量来确定转换的输出电压值的大小。其中，单片机的数字输出端与数模转换器的数字输入端相连，用单片机控制数模转换器的外部输入数字量，以达到控制数模转换器输出电压大小的目的。数模转换器的模拟电压输出端与V-I转换电路的输入端相连，通过V-I转换电路将模拟电压转换成电流，并将电流用于给LED供电。由于LED串联了一个工作于线性区的三极管，该三极管用作功率管，并接入一个电流负反馈的电路，通过电流负反馈调节功率管的阻值大小，保证流过LED的电路维持在一个恒定的值，即达到恒流供电的目的，实现整个系统的恒流源驱动。单片机中引出三条控制线路，集成在一个按键板上，三个按键分别是单片机的复位键RESET、LED光强度增强键ADD以及LED光强度减弱键SUB。其中，RESET键时单片机自身所带复位键，ADD和SUB键时控制单片机数字输出量的控制键，当系统工作出现紊乱时， 只需按一下复位键RESET，即可让系统恢复初始状态；当需要将LED灯光亮度增加时，只需按LED光强度增强键ADD调节，以改变单片机的数字输出量，进而改变数模转换器的输出电压，使得LED的供电电流改变，达到改变其光亮程度的目的；反之，按LED光强度减弱键SUB 调节。如图3所示，本专利技术的数字调光系统工作过程中，通过单片机改变数模转换器的输入数字量来改变数模转换器输出电压的大小，当按下ADD键时，数模转换器的输入数字量增加，其输出电压也增加；反之按下SUB键时，数模转换器的输入数字量减小，其输出电压也减小。随着数模输出电压的不同，功率管的基极电压也随之发生变化。三极管基极电压升高，导通点亮LED，并保持LED的亮度不变。由于加载到三极管基极电压的不同，其输出电流值也不同，LED的亮度也不同，由此做到LED数字可调光控制，但最终通过三极管上所加的电流负反馈，都能使LED的供电电流恒定，即实现恒流源驱动。此外，如图2所示，本专利技术的工作过程中，当按下ADD键时，单片机检测到P2~2 口为低电平，并发出指令增强LED的亮度。单片机通过SPI通信方式使输入到D/A转换器的数字量增大，从而使D/A输出的电压值升高。随之三极管Ql基极电压升高，LED的亮度也随之增强，而后保持其光亮度不变。当按下SUB键时，单片机读取到P2~3 口为低电平，并发出指令减弱LED的亮度。单片机通过SPI通信方式使输入到D/A转换器的数字量减小，从而使D/A输出的电压值降低。随之三极管Ql基极电压降低，LED的亮度也随之减弱，而后保持其光亮度不变。 以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统，其特征在于，包括单片机，所述单片机的数字输出端与数模转换器的数字输入端相连；所述数模转换器的模拟电压输出端与V-I转换电路的输入端相连； 所述V-I转换器的电流输出端与待供电的LED相连； 所述单片机引出三条控制线集成于一个按键板上；所述按键板上包括复位键RESET、LED光强度增强键ADD以及LED光强度减弱键SUB。2.根据权利要求1所述的用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统，其特征在于，所述数模转换器采用带隙基准电压源作为基准电压。专利摘要本技术公开了一种用于实现恒流源驱动的LED数字调光系统，包括单片机，单片机的数字输出端与数模转换器的数字输入端相连，数模转换器的模拟电压输出端与V-I转换电路的输入端相连，V-I转换电路的电流输出端与待供电的LED相连，单片机引出三条控制线集成于一个按键板上；按键板上包括复位键RESET、LED光强度增强键ADD以及LED光强度减弱键SUB。本技术将恒压源转换成恒流源对LED供电，保证LED在恒流供电的情况下，光通量稳定，避免因输入电压的波动而使输出电流波动，使得LED的亮度稳定，减少其自身的损耗，提高其寿命。此外，单片本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于实现恒流源驱动的ＬＥＤ数字调光系统，其特征在于，包括单片机，所述单片机的数字输出端与数模转换器的数字输入端相连；所述数模转换器的模拟电压输出端与Ｖ－Ｉ转换电路的输入端相连；所述Ｖ－Ｉ转换器的电流输出端与待供电的ＬＥＤ相连；所述单片机引出三条控制线集成于一个按键板上；所述按键板上包括复位键ＲＥＳＥＴ、ＬＥＤ光强度增强键ＡＤＤ以及ＬＥＤ光强度减弱键ＳＵＢ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝营，李渊，邹念育，孟令涛，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：实用新型
国别省市：91