CN201063915Y - 发光二极管驱动终端 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种发光二极管驱动终端。LED驱动终端可同时驱动多路串联LED；该驱动终端主要由驱动模块、信号采集模块及智能控制模块构成；通过信号采集模块采集LED工作电流转换的取样电压，在智能控制模块将取样电压与输出的控制电压进行比较，根据比较结果再调节输出到驱动模块的控制电压值，实现实时闭环控制。本实用新型实现了LED输出电流的闭环控制，使LED输出电流具有高稳定性，达到了电流的可调恒流输出。

Description

发光二极管驱动终端
技术领域
本实用新型涉及一种发光装置的驱动终端，特别是用于可调恒流输出发光二极管的驱动终端，属于电源管理类的发光二极管驱动技术领域。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，以下简称LED)是一种节能、环保和寿命长的新型光源，其基本特性是：亮度随电流改变；除上述基本特性外，LED还具有如下电学特性：当施加在LED上的电压有一个微小的变化时，将会引起流经LED上的电流产生较大的变化。为了解决上述LED电流易受其上施加电压影响的问题，目前常用的限流方式为：在LED电流环路上串联限流电阻，用以控制流经LED的电流变化，或者采用IC芯片的PWM技术用于调节流经LED的电流。
在上述方法中，在LED电流环路上串联限流电阻的方法存在着诸多不足，主要表现在：串连限流电阻后，LED工作不稳定。其原因是，和LED串连的限流电阻仅仅起到了分压的作用，但无法产生恒定的电流，既使流经LED的工作电流是安全的，LED仍将伴随流经电流的变化而忽明忽暗；而当LED的工作电流超过安全值时，更会烧毁LED。为了解决上述问题，要对流经LED的电流值进行调整，调整方式为：已知接入的与LED串联的限流电阻的阻值，再测出电阻两端间的电位差，利用欧姆定律计算出检测电流值；应用反馈控制来稳定流经LED的电流值，以达到LED工作稳定的目的。这种反馈控制的特性是，被控制量越小控制效果越好，即流经LED的电流值越小电压差就越小，控制效果就越好。然而，为了达到控制精度而流经LED的电流值变得非常小时，LED的亮度就会变差，且容易受噪声等的影响。
因此，为了在大的动态范围内仍能稳定调整LED的亮度，现有技术中还有一种方案，即使用PWM控制方式的LED驱动装置。PWM控制方式是：以设定的恒定定时时间接通/断开LED中流过的电流，并根据调节占空比来调节LED的亮度。但是在断开LED中流过的电流的瞬间，其亮度调节还是不能实现稳定调节。
且上述两种LED驱动终端在调节电流时，均需手动调节，随时使用测量工具测量输出电流，操作起来也很不方便。
实用新型内容
本实用新型的一些实施例提供了一种发光二极管驱动终端，使得LED可实现稳定的恒流输出，提高了LED亮度的稳定性。
为了实现上述目的，本实用新型的各实施例，包括：驱动模块、信号采集模块及智能控制模块，其中：
信号采集模块，与一个或多个相互串联的LED电连接，用于实时探测所述一个或多个相互串联的LED的电流，将所述电流转换为电压，并输出取样电压值；
智能控制模块，用于将信号采集模块输出的所述取样电压值与输出到驱动模块的控制电压值进行比较，根据比较结果调节输出到驱动模块的控制电压值；
驱动模块，与所述一个或多个相互串联的LED电连接，用于输出恒流，驱动所述一个或多个相互串联的LED。
由以上技术方案可知，本实用新型的一些实施例提供的一种发光二极管驱动终端，通过良好的数据采集和智能控制弥补了目前LED驱动终端开环输出以及输出电流不稳的弊端，实现了LED工作在恒流状态下，通过设置和调节电流输出的大小，达到了LED发光强度的明暗可调。
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型实施例1示意图；
图2为本实用新型实施例2示意图。
具体实施方式
本实用新型的发光二极管驱动终端的一些实施例是基于数/模转换模块、升压驱动模块、放大器、模/数转换模块、智能控制模块以及功能按键、显示模块、接口等构成的，各模块之间的连接形成驱动终端的一个闭环控制，从而实现LED输出电流恒流可调。
实施例1
如图1所示驱动终端，此驱动终端上电，默认为开始时LED输出电流为零，设置电流，设置电流值的大小应在LED工作电流的安全值范围内；智能控制模块3读取设置电流值；智能控制模块3将读取的设置电流值经过比例算法转换为控制电压值，输出给驱动模块4；驱动模块4输入控制电压后，输出电流信号，用于驱动与驱动模块相连接的一个或多个相互串联的LED5；再通过信号采集模块6对LED的输出电流进行实时采集，转换为取样电压值；智能控制模块3读取取样电压值，并与控制电压值进行比较，若取样电压值高于控制电压值，则降低输出到驱动模块的控制电压值；若取样电压值低于控制电压值，则升高输出到驱动模块的控制电压值。
本实施例通过提前设置好输入电流值；再将设置电流值转换为控制电压值，通过在智能控制模块中对取样电压值和控制电压值的比较；根据比较结果对控制电压值进行调节，实现LED输出电流的闭环控制，从而可以实现LED的恒流输出。
需要注意的是，本实施例中设置电流可以人为的通过功能按键1进行设置，为了便于观察和实时监控，还可以通过显示程序将设置电流值的大小在显示模块2中进行显示。
实施例2
本实施例的驱动终端如图2所示，采用220V交流输入经过AC-DC开关电源转化输出的正负5V模拟电源和正5V数字电源工作。本实施例将功能按键1、显示模块2和接口7均设置在一个控制面板A上，功能按键1为四个名为“MENU”、“UP”、“DOWN”和“ESC”的按键，“MENU”用于选择需要设置的量(如电流)，“UP”用来增加设置量的值(如升高电流值)，“DOWN”用来减少设置量的值(如减少电流值)，“ESC”用于退出选择菜单；显示模块2用来显示设置电流值；在该控制面板中还包括一个接口7，可接远程控制设备，用于通过远程控制设备设置电流值，该接口与智能控制模块相连接。
驱动终端上电，默认为开始时LED输出电流为零，通过控制面板A设置LED工作所需的输出电流值(该工作电流为0～20mA)，或者通过远程控制设备(如计算机)设置LED的输出电流值，经过智能控制模块(如单片机，本实施例下述内容均以单片机为例)3的第一功能模块31的接收，将该电流值通过比例算法(y＝kx)转换为控制电压值(该控制电压值为0～2.5V)；
将控制电压值输入到数/模(D/A)转换模块41中，为升压驱动模块42相应的驱动电压值。该升压驱动模块42是输出电流可随输入电压的变化而变化，当输入驱动模块的电压升高时，所述电流信号随输入电压升高而升高；当输入所述驱动模块的电压降低时，所述电流信号随输入电压降低而降低。如图2所示，本实施例中共用了两块D/A转换模块，两块升压驱动模块，每块升压驱动模块驱动两路LED5，且每块升压驱动模块两路最少接6支LED，最多可驱动两路共20支LED。
LED被驱动后，要对流经LED的电流进行实时采样。对电流的实时采样是在一路或多路LED5的电流环路中串入低温漂、高精度的采样电阻61；通过仪用放大器62将测到的电阻两端的电压值进行差分放大，通过对采样电阻两端压差的监控实现对流经LED的实时工作电流的采样；将取样电压值输入到模/数(A/D)转换模块63中进行模/数转换后，由单片机3对其进行读取。
由于本实施例所示取样电压信号共四路，则单片机3要通过不同的控制命令对多路LED输出分别进行读取，以实现对不同通道取样电压的实时监控。单片机的第二功能模块32用以将从A/D转换模块63读取的取样电压值与从第一功能模块31得到的控制电压值进行比较；将比较结果送入第三功能模块33，若取样电压值高于控制电压值，则通过PID算法降低输入到驱动模块的控制电压值；若取样电压值低于控制电压值，则通过PID算法升高输入到驱动模块的控制电压值利用该算法进行调节的精度约为5uA。最后将调节好的控制电压值输出给驱动模块4，实现LED输出电流的闭环控制。
本实施例所示驱动终端可驱动四路LED，且每路有多个LED串联；此驱动终端对远程计算机控制开放，因此还应考虑到各控制端的优先级问题，由单片机第四控制模块34控制，如以远程控制计算机为最高优先级，当进行远程控制时，通过点亮控制面板上的红灯进行提醒和显示，此时本地功能按键控制无效，只有特别情况下通过特殊的组合按键钥匙才可以强行实现本地操作。
需要注意的是，本领域技术人员应该知道，本实用新型的实施例所示LED驱动终端所用D/A转换模块及升压驱动模块均不限于两块，可根据该终端的驱动能力任意连接；并每块升压驱动模块所接LED也不限于两路以及共接6～20支，也可根据该升压驱动模块的驱动能力任意连接；远程控制端也不限于一个，可以为多个远程控制端，通过多个接口与单片机连接；上述控制面板也不限于图中所示形状，只要可以实现上述功能即可。
本实用新型的发光二极管驱动方法的一些实施例描述的是基于发光二极管的驱动终端对LED进行输出电流调整的方法，通过智能控制，实现LED输出电流恒流可调。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种发光二极管驱动终端，其特征在于，包括：
信号采集模块，与一个或多个相互串联的LED电连接，用于实时探测所述一个或多个相互串联的LED的电流，将所述电流转换为电压，并输出取样电压值；
智能控制模块，用于将信号采集模块输出的所述取样电压值与输出到驱动模块的控制电压值进行比较，根据比较结果调节输出到驱动模块的控制电压值；
驱动模块，与所述一个或多个相互串联的LED电连接，用于输出恒流，驱动所述一个或多个相互串联的LED。
2.根据权利要求1所述发光二极管驱动终端，其特征在于：所述智能控制模块包括：
第一功能模块，用于将设置电流值转换为所述驱动模块的控制电压值；
第二功能模块，用于比较所述取样电压值与所述驱动模块的控制电压值，根据比较结果调节输出到驱动模块的控制电压值；
3.根据权利要求2所述发光二极管驱动终端，其特征在于：所述智能控制模块还包括：第三功能模块，采用PID算法调节所述输出到驱动模块的控制电压值。
4.根据权利要求1所述发光二极管驱动终端，其特征在于：所述驱动模块包括：
数/模转换模块，用于将所述智能控制模块输出到驱动模块的控制电压值进行数/模转换，输出驱动电压；
升压驱动模块，与数/模转换模块电连接，输出恒流信号用于驱动一个或多个相互串联的LED。
5.根据权利要求1所述发光二极管驱动终端，其特征在于：所述信号采集模块包括：
取样电阻，与所述一路或多路LED的电流环路串联连接；
放大器，用于取样所述取样电阻两端电压值，进行差分放大；
模/数转换器，用于将经过差分放大的取样电压进行模/数转换，输出取样电压值。
6.根据权利要求1至5任一所述的发光二极管驱动终端，其特征在于：所述驱动终端还进一步包括：功能按键和用于连接远程控制设备的接口，所述功能按键和远程控制设备用于设置电流。
7.根据权利要求5所述发光二极管驱动终端，其特征在于：所述智能控制模块还包括：第四功能模块，用于设置所述功能按键和所述连接远程控制设备的接口的优先级。
8.根据权利要求1至5任一所述发光二极管驱动终端，其特征在于：所述驱动终端还进一步包括：与所述功能按键和/或所述接口相连接的显示模块，用于显示所述设置电流值。
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