CN103716957A - 一种发光二极管led控制电路和方法 - Google Patents

一种发光二极管led控制电路和方法 Download PDF

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本发明公开了一种发光二极管LED控制电路和方法，该电路包括：控制单元、三极管Q1和Q2、电阻R2和R3、LED组和电源；控制单元的控制接口和三极管Q1基极相连；三极管Q1发射极和三极管Q2基极连接。三级管Q2基极和R2一端连接三极管Q2集电极和三极管Q1基极相连；三极管Q2发射极和R3的一端相连；R3的另一端和三极管Q1的基极相连形成回路；R2另一端和三极管Q2发射极相连并接地；三极管Q1集电极和LED组负极相连；LED组正极接电源。本发明中LED的亮度控制和LED供电相对独立，并能在LED供电电压变化时，使流经LED的电流不变。

Description

一种发光二极管LED控制电路和方法
技术领域
本发明涉及发光二极管控制技术领域，特别涉及一种发光二极管LED控制电路和方法。
背景技术
LED灯在现代消费电子产品中是不可缺少的一种器件，LED产品的突出作用在于其显示功能。例如，设备工作状态的显示（颜色不同代表的工作状态不同），设备上电状态显示等等。LED的使用非常简单，但是如何保证在电源不稳定的情况下，LED的亮度恒定却并不是一件容易的事情。例如，消费电子产品一般采用的是电池供电，随着电池电量的消耗，电压必然下降，这就会使LED亮度变低，亮度变低必然影响产品的用户体验。同时，如何为LED的供电电压提供多种选择也是摆在技术人员面前的难题。因此，设计一种能保证LED在电压变化的情况下亮度保持不变，而且使LED的供电电压有更多的选择的技术方案就显得非常必要。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种发光二极管LED控制电路和方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种发光二极管LED控制电路，该电路包括：控制单元、晶体三极管Q1、晶体三极管Q2、电阻R2和电阻R3、LED组和电源；
控制单元的控制接口和晶体三极管Q1的基极相连。
晶体三极管Q1的发射极和晶体三极管Q2基极连接。
晶体三级管Q2的基极和电阻R2的一端连接。
晶体三极管Q2的集电极和晶体三极管Q1的基极相连。
晶体三极管Q2的发射极和电阻R3的一端相连。
电阻R3的另一端和晶体三极管Q1的基极相连形成回路。
电阻R2的另一端和晶体三极管Q2的发射极相连并接地。
晶体三极管Q1的集电极和LED组的负极相连。
LED组的正极和电源连接。
在本发明的一个实施例中，该电路还包括：第一限流电路；控制单元的控制接口通过第一限流电路与晶体三极管Q1的基极以及电阻R3的一端相连。
在本发明的一个实施例中，第一限流电路为串联在控制单元的控制接口和电阻R3的一端之间的电阻R1。
在本发明的一个实施例中，控制单元通过在控制接口上输出高电平来控制LED组亮，通过在控制接口上输出低电平来控制LED组灭。
在本发明的一个实施例中，控制单元通过在控制接口输出脉冲宽度调制PWM波控制LED组的亮度发生变化。
可选地，LED组包括一个LED或者包括多个串联的LED或者包括多个并联的LED或者包括多个串并联混合的LED。
在本发明的一个实施例中，该电路还包括：第二限流电路，LED组均通过第二限流电路连接至晶体三极管Q1的集电极。
在本发明的一个实施例中，第二限流电路为串联在LED组的负极和晶体三极管Q1的集电极之间的电阻R4。
根据本发明的另一个方面，提供了一种发光二极管LED控制方法，该方法包括：令控制单元的控制接口和晶体三极管Q1的基极相连；
令所述晶体三极管Q1的发射极和晶体三极管Q2基极连接。
令所述晶体三级管Q2的基极和电阻R2的一端连接。
令所述晶体三极管Q2的集电极和晶体三极管Q1的基极相连。
令所述晶体三极管Q2的发射极和电阻R3的一端相连。
令所述电阻R3的另一端和所述晶体三极管Q1的基极相连形成回路。
令所述电阻R2的另一端和所述晶体三极管Q2的发射极相连并接地。
令所述晶体三极管Q1的集电极和LED组的负极相连。
令所述LED组的正极和电源连接。
在本发明的一个实施例中，控制单元通过在控制接口上输出高电平来控制LED组亮，通过在控制接口上输出低电平来控制LED组灭。
本发明提供的这种发光二极管LED控制电路和方法中，LED亮度控制是通过控制单元来实现，电源只用于LED对供电，LED亮度控制和LED供电是相对独立的，因此LED的供电电压可以有多种选择。同时，本技术方案中的是控制单元可控的，并且可以通过控制单元输出PWM波控制LED的亮度变化。而且本发明的技术方案可以实现在LED供电电压变化时，使流经LED的电流保持不变，保证LED亮度的恒定。相对于其他LED控制电路和方法，本技术方案设计简单、性能稳定、成本低廉，适用于各种LED驱动电路。
附图说明
图1是本发明提供的一种发光二极管LED控制电路的原理框图；
图2是本发明一个实施例提供的一种发光二极管LED控制电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明提供的一种发光二极管LED控制电路的原理框图。参见图1，本发明的核心思想是通过控制单元（图1示出的MCU）来具体控制LED组的亮灭状态和亮度变化，而LED的电源负责对LED组进行供电，LED亮度控制和LED供电相对独立的，因此，LED供电电压也可以有多种选择。
在本发明的一个实施例中，可以通过MCU来具体控制LED组的亮灭状态，同时，还可以根据需要在本发明的一个实施例中通过MCU输出的PWM波形来实现LED组亮度的控制。
更进一步地，本电路通过两个同型三极管Q1和Q2及其各自的相关电路组成一个闭环反馈回路用于调整LED组的电流，使LED组上的电流趋向于稳定。
图2是本发明一个实施例提供的一种发光二极管LED控制电路的电路图。
参见图2，本发明中的这种发光二极管LED控制电路包括：控制单元、晶体三极管Q1、晶体三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4、LED组和电源。图2中没有画出控制单元，但示意出了控制单元的控制接口。
控制单元的控制接口和R1的一端相连；R1的另一端和晶体三极管Q1的基极相连。
晶体三极管Q1的发射极和晶体三极管Q2基极连接。
晶体三级管Q2的基极和电阻R2的一端连接。
晶体三极管Q2的集电极和晶体三极管Q1的基极相连。
晶体三极管Q2的发射极和电阻R3的一端相连。
电阻R3的另一端和晶体三极管Q1的基极相连形成回路。
电阻R2的另一端和晶体三极管Q2的发射极相连并接地。
晶体三极管Q1的集电极和电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端和所述LED组的负极相连；LED组的正极和电源连接。
需要说明的是，在本发明的一个实施例中，Q1和Q2同为NPN型三极管，具体的型号根据实际电路而定。LED1为发光二极管，具体的型号根据实际电路而定。电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值根据实际电路中的各个相关元件的参数而定，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的精度封装无要求。
电阻R1为第一限流电路，主要是为了保护MCU的控制接口，因为如果电阻R2阻值很小的话，Q1导通的时候，可能会烧掉控制接口，因此电阻R1不是必须设置的，当电阻R2和R3的阻值足够大时，可以省去电阻R1的设置，简化电路。同样地，电阻R4为第二限流电路，主要是用于保护LED组，也不是必须设置的，当电阻R2和R3的阻值足够大时，也可以省去电阻R4的设置。具体可以按照电路和产品需要来设置。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，控制单元采用的是微控制单元MCU。在本发明一个实施例中LED可以是一个LED，也可以是多个LED串联而成的LED组，也可以是多个并联的LED，还可以是多个LED通过串并联混合的方式连接而成的LED组，具体可以由电路和产品需求而设计。在本发明的一个实施例中采用一个LED进行示例性说明。
本发明的技术方案中MCU是可控的，通过MCU可以控制LED组的亮和灭的状态。具体地，当需要点亮LED1的时候，可通过MCU拉高控制接口的电平来控制LED1的亮；当不需要点亮LED1的时候，可通过MCU拉低控制接口电平来控制LED1的灭，这样提高了LED亮灭状态调整的灵活性。而且，该方案还可实现当需要调节LED组的亮度时，只需要调节MCU通过控制接口输出的脉冲宽度调制PWM波形的占空比即可，简单方便。
更进一步地，本发明的技术方案还可以实现在LED1点亮的状态下，使流过LED1的电流保持恒定。具体地，参见图2，通过MCU拉高控制接口的电平点亮LED1。当MCU输出高电平时，三极管Q1和Q2都工作在放大区，Q1导通，此时有电流流过LED1，所以LED1被点亮。当电源电压变化时，Q1发射极电压会变化，Q1发射极的电压变化必然引起Q2工作状态的变化。Q2工作状态的变化，又会引起R3上电压的变化，R3上电压的变化又导致Q1工作状态的变化。如此就构成了一个闭环反馈回路，这个反馈回路的结果使LED1上的电流趋向于稳定。
上述使流过LED1的电流保持恒定的思想的具体实现过程如下：若电源电压变大，流经LED1的电流变大，那么R2上的分压变大，R2上的分压变大，导致Q2基极的电流变大。由于Q2工作在放大区，所以Q2集电极电流变大（Ic＝β×Ibβ为常数）。Q2的集电极电流变大又会使Q1基极的电压变小。Q1基极电压变小则会使Q1的集电极电流变小，那么流经LED1的电流就会变小。这个过程的结果必然使LED1上的电流趋向于稳定。
当电源电压变小时，分析过程类似。若电源电压变小，流经LED1的电流变小，导致Q2基极的电流变小。由于Q2工作在放大区，所以Q2集电极电流变小，Q2的集电极电流变小，又会使Q1基极的电压变大，Q1基极电压变大则会使Q1集电极电流变大，那么流经LED1的电流就会变大。这个过程的结果是必然使LED1上的电流趋向于稳定。
根据本发明的另一个方面还提供了一种发光二极管LED控制方法，该方法包括：令所述控制单元的控制接口和晶体三极管Q1的基极相连；令晶体三极管Q1的发射极和晶体三极管Q2基极连接。
令晶体三级管Q2的基极和电阻R2的一端连接。
令晶体三极管Q2的集电极和晶体三极管Q1的基极相连。
令晶体三极管Q2的发射极和电阻R3的一端相连。
令电阻R3的另一端和晶体三极管Q1的基极相连形成回路。
令电阻R2的另一端和晶体三极管Q2的发射极相连并接地；令晶体三极管Q1的集电极和LED组的负极相连。
令LED组的正极和电源连接。
在本发明的一个实施例中，控制单元通过在控制接口上输出高电平来控制LED组亮，通过在控制接口上输出低电平来控制LED组灭。
综上所述，本发明提供的这种发光二极管LED控制电路和方法中，LED亮度控制是通过控制单元来实现，LED通过电源供电，LED亮度控制和LED供电是相对独立的，因此LED的供电电压可以有多种选择。同时，本技术方案中的是控制单元可控的，通过可控的MCU来控制LED的亮灭状态，并且可以通过控制单元输出PWM波控制LED的亮度变化。更进一步地，本发明的技术方案在LED供电电压变化时，使流经LED的电流保持不变，以此实现LED亮度的恒定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发光二极管LED控制电路，其特征在于，所述电路包括：控制单元、晶体三极管Q1、晶体三极管Q2、电阻R2和电阻R3、LED组和电源；
所述控制单元的控制接口和所述晶体三极管Q1的基极以及电阻R3的一端相连；
所述晶体三极管Q1的发射极和所述晶体三极管Q2基极连接；
所述晶体三级管Q2的基极和所述电阻R2的一端连接；
所述晶体三极管Q2的集电极和所述晶体三极管Q1的基极相连；
所述晶体三极管Q2的发射极和所述电阻R3的一端相连；
所述电阻R3的另一端和所述晶体三极管Q1的基极相连形成回路；
所述电阻R2的另一端和所述晶体三极管Q2的发射极相连并接地；
所述晶体三极管Q1的集电极和所述LED组的负极相连；
所述LED组的正极和所述电源连接。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路进一步包括：第一限流电路；
所述控制单元的控制接口通过第一限流电路与所述晶体三极管Q1的基极以及电阻R3的一端相连。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一限流电路为串联在所述控制单元的控制接口和所述电阻R3的一端之间的电阻R1。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制单元通过在控制接口上输出高电平来控制所述LED组亮，通过在控制接口上输出低电平来控制所述LED组灭。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制单元通过在控制接口输出脉冲宽度调制PWM波控制所述LED组的亮度发生变化。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电路，其特征在于，所述LED组包括一个LED或者包括多个串联的LED或者包括多个并联的LED或者包括多个串并联混合的LED。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电路进一步包括：第二限流电路；
所述LED组通过第二限流电路连接至所述晶体三极管Q1的集电极。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第二限流电路为串联在所述LED组的负极和所述晶体三极管Q1的集电极之间的电阻R4。
9.一种发光二极管LED的控制方法，其特征在于，该方法包括：
令控制单元的控制接口和晶体三极管Q1的基极相连；
令所述晶体三极管Q1的发射极和晶体三极管Q2基极连接；
令所述晶体三级管Q2的基极和电阻R2的一端连接；
令所述晶体三极管Q2的集电极和晶体三极管Q1的基极相连；
令所述晶体三极管Q2的发射极和电阻R3的一端相连；
令所述电阻R3的另一端和所述晶体三极管Q1的基极相连形成回路；
令所述电阻R2的另一端和所述晶体三极管Q2的发射极相连并接地；
令所述晶体三极管Q1的集电极和LED组的负极相连；
令所述LED组的正极和电源连接。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述控制单元通过在控制接口上输出高电平来控制LED组亮，通过在控制接口上输出低电平来控制LED组灭。
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