LED灯串单路带控电路及闪烁LED灯串
技术领域
本实用新型涉及一种LED灯串单路带控电路及闪烁LED灯串。
背景技术
LED灯串由于造型多种多样而且灯光闪烁,在夜间具有照明装饰效果,同时也是人们在增添气氛的首选。为了增强灯串的装饰效果,通常在灯串上间隔设置若干个闪泡,而使得整个灯串具有闪烁的动感效果。现有市场上的闪泡,如果直接串联在灯串上,将会导致整个灯串闪烁不稳定,而影响其它灯体的正常发光,影响美感,达不到预期效果。而且这种可闪跳的灯泡装置消耗电流较大,同时电流的变化也较大,影响了安全性。
公开号为CN201836802U的实用新型专利公开了一种带闪烁LED的灯串,其由电阻R、以及间隔设置的单闪发光LED灯2和发光LED灯3串接而成,单闪发光LED灯2由单闪LED2a与稳压管2b并联后设置在同一个灯体内部制成,单闪LED2a的正极与稳压管2b的负极相连接,单闪LED2a的负极与稳压管2b的正极相连接。根据实际情况可以选择单闪发光LED灯2和发光LED灯3的数目,并对电阻R的大小进行调整以满足安全需要。串联的单闪发光LED灯2和发光LED灯3的两端与电解电容C并联后,再与直流整流电路1相连接。电解电容C具有正负极,其正极与直流整流电路1的正极输出端相连接,负极与直流整流电路1的负极输出端相连接。由此形成的灯串具有闪烁稳定,并可在灯串中续接额外的单闪发光LED灯2或发光LED灯3,而且其结构简单、成本低廉。
上述带闪烁LED的灯串虽然结构简单、成本低廉,但是LED的闪烁的表现形式只为一种,即闪烁的表现形式非常单一,对于主要以体现美感的灯具来说,无法满足使用要求。
发明内容
针对上述技术问题,本实用新型的目的是提供一种LED灯串单路带控电路及闪烁LED灯串,本实用新型可以使LED灯呈现出多种闪烁状态。
解决上述技术问题的技术方案如下:
LED灯串单路带控电路,包括:直流电源;以及
选择负载LED灯闪烁状态的输入模块;以及
输出使负载LED灯呈现一至N种闪烁状态的控制信号的控制模块,控制模块分别与直流电源和输入模块电连接,在输入模块不向控制模块提供选择信号时,控制模块将一至N种闪烁控制信号按照循环方式输出;在输入模块向控制模块提供选择信号时,控制模块将输入模块提供的选择信号进行存储并读取后,输出对应于该选择信号的闪烁控制信号;以及
连接于控制模块输出端的桥式驱动电路,根据控制模块提供的闪烁控制信号,将直流电源输出的直流电,转换为精确控制的非正弦交流电。
进一步地,直流电源为电池或者开关电源。
进一步地,所述开关电源包括整流滤波电路、电压变换电路以及开关控制电路,整流滤波电路的输出端与电压变换电路电连接,所述开关控制电路分别与整流滤波电路与以电压变换电路电连接。
进一步地,所述开关电源还包括一个整流二极管和一个电容,整流二极管的阳极端连接于电压变换电路的输出端,整流二极管的阴极端与电容的一端连接,电容的另一端接地。
进一步地,所述控制模块包括微控制器以及与微控制器电连接的记忆芯片。
进一步地,所述微控制器为MCU,所述记忆芯片的型号为24C02。
进一步地,所述输入模块为按键。
进一步地,所述桥式驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻;
第一三极管的基极通过第一电阻与第四三极管的集电极连接,第一三极管的基极通过第二电阻与直流电源的输出端连接,第一三极管的集电极为输出端,第四三极管的基极与控制模块的输出端连接,第四三极管的发射极接地;
第三三极管的基极通过第三电阻与第二三极管的集电极连接,第三三极管的基极通过第四电阻与直流电源的输出端连接,第三三极管的集电极为输出端,第二三极管的基极与控制模块的输出端连接,第二三极管的发射极接地;
第一三极管的发射极和第三三极管的发射极连接,第一三极管的集射极与第二三极管的集电极连接,第三三极管的集射极与第四三极管的集电极连接。
一种闪烁LED灯串,包括第一LED灯串和第二LED灯串,其特征在于,还包括LED灯串单路带控电路,所述第一灯串和第二灯串并联后,并联的灯串的两端与分别与桥式驱动电路的两个输出端连接。
采用了上述方案,本实用新型共有8种不同的灯光效果,在输入模块不向控制模块提供选择信号时,控制模块将一至N(N的值为8)种闪烁控制信号按照循环方式输出,即循环表现出8种灯光效果。在输入模块向控制模块提供选择信号时,控制模块将输入模块提供的选择信号进行存储并读取后,输出对应于该选择信号的闪烁控制信号。即利用输入模块提供的选择信号,每选择一次,强制进入下一种灯光效果。具体的8种灯光效果如下:
第一种:各种综合。即由第二种到第七种功能自动按顺序循环变化(Combination);
第二种:波浪式前进后退自动变化(In Waves)。实现方式是:控制模块第一输出端的占空比从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%,控制模块第二输出端的占空比也是从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%,但控制模块第一输出端和第二输出端亮度变化的相位相差180度。具体呈现的灯光效果是第一灯串由亮变暗时,第二灯串则由暗变亮。
第三种:跑马式自动变化(Sequential)。实现方式是:控制模块第一输出端的占空比为D_Max,控制模块第二输出端的占空比变为0%,保持几个周期后,控制模块第一输出端的占空比变为0%,同时控制模块第一输出端的占空比变为D_Max,保持几个周期后,控制模块第二输出端的占空比变为0%,同时控制模块第一输出端的占空比变为D_Max,依次类推。具体呈现的灯光效果为:第一灯串、第二灯串交替闪亮;
第四种:单灯渐明渐暗自动变化(三种速度变换)(SLO-GLO)。实现方式是:控制模块第一输出端的占空比从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%;然后控制模块第二输出端的占空比从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%。之后又是控制模块第一输出端的变化,依次类推。效果是:第一灯串由暗到亮到暗,然后第二灯串由暗到亮到暗,之后又是第一灯串变化。具体呈现的灯光效果:两组负载灯交替渐明渐暗。
第五种:跑马式前进及后退伴随星星闪烁自动变化(Chasing/Flash)。实现方式是:第三种与第七种的结合,两种效果交替进行。
第六种:两灯同时渐明渐暗自动变化(三种速度变换)(Slow Fade),实现方式是:控制模块第一输出端和第二输出端占空比同时从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%,周期进行下去。具体的灯光效果是:第一灯串和第一灯串同时渐明渐暗。
第七种:星星闪烁跑马式自动变化(Twinkle/Flash)。实现方式是:控制模块第一输出端占空比为D_Max,保持几个周期,然后控制模块第一输出端占空比变为0%,之后控制模块第一输出端占空比又变为D_Max,保持几个周期,循环几次后转到控制模块第二输出端也是如此。具体呈现的灯光效果是:第一灯串一亮一暗闪烁几次,再转到第二灯串一亮一暗闪烁几次,即两组灯交替闪烁。
第八种:LED固定常亮(Steady On),实现方式是:控制模块第一输出端和第二输出端占空比均为D_Max。具体呈现的灯光效果为:两组负载LED灯常亮。
本实用新型,使得LED单路带控电路与LED灯串之间只需要两根线连接,且电路简洁,可达到多种灯光效果的基础上,成本也降低。
附图说明
图1为LED灯串单路带控电路的电路方框图;
图2为图1的电路原理图;
图3为桥式驱动电路与负载LED连接的示意图;
图4为本实用新型方法的流程图;
图5为本实用新型的LED灯串单路带控电路在一个周期内的波形图;
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1至图3,本实用新型的LED灯串单路带控电路5,包括:直流电源1、输入模块4、控制模块3以及桥式驱动电路2,下面分别对每部分及它们之间的相互关系进行详细说明:
参见图1和图2,直流电源1为电池或者开关电源,本实施例中,采用的是开关电源。开关电源包括整流滤波电路、电压变换电路以及开关控制电路。参见图2,整流滤波电路的输出端与电压变换电路电连接,整流滤波电路由4只二极管(D1至D4)组成的单相全波整流电路,以及由电感L1、电容C1、电容C2组成的π型滤波电路构成,交流电经过单相全波整流电路整流后得到直流电,通过滤波电路对直流电进行谐波过滤,提高直流电的质量。经过整流滤波电路得到的直流电输送到电压变换电路,该电压变换电路为变压器T1,将高电压变换为低电压,以供后续的控制模块和负载LED灯使用。开关电源还包括一个整流二极管D7和一个电容C7,整流二极管D7的阳极端连接于电压变换电路的输出端,整流二极管D7的阴极端与电容C7的一端连接,电容C7的另一端接地。变压器T1的次级输出电压经二极管D7整流后,在电容C7上得到直流电压,该直流电压通过电阻R12送住控制模块。所述开关控制电路分别与整流滤波电路与以电压变换电路电连接。开关控制电路包括电源控制芯片U1、三极管Q5,电源控制芯片U1的型号为SF6070,通过从变压器T1的初级绕组采样得到变压器初级绕组的电压信号,该电压信号与电源控制芯片U1内部设定的输出电压值进行比较,若两者不相等,则电源控制芯片U1输出控制信号,通过三极管的开关改变变压器初级绕组上的电压值。
参照图1和图2,输入模块4用于选择负载LED灯闪烁状态;输入模块可以采用按键或者触摸屏,本实施例中的输入模块为按键。在图2所示的电路中,按键的一端接地,另一端与控制模块连接。
参照图1和图2,控制模块3输出使负载LED灯呈现一至N(N的值为8)种闪烁状态的控制信号,控制模块分别与直流电源1和输入模块4电连接,在输入模块4不向控制模块提供选择信号时,控制模块4将一至N种闪烁控制信号按照循环方式输出。在输入模块4向控制模块3提供选择信号时,控制模块3将输入模块提供的选择信号进行存储并读取后,输出对应于该选择信号的闪烁控制信号。参照图2,控制模块包括微控制器U2以及与微控制器电连接的记忆芯片U3。所述微控制器为MCU,所述记忆芯片的型号为24C02。当微控制器U2接收到按键的信号时,并按键的信号送到记忆芯片U3,由记忆芯片U3记录按键的当前状态,微控制器U2则从记忆芯片U3中读取当前按键的状态值,根据该状态值决定输出对应于当前状态值种类的闪烁控制信号。图2中的微控制器U2的引脚2和3分别为两个输出端,这两个输出端分别与桥式驱动电路电连接。两个输出端的状态决定了两串负载LED灯的发光亮度,两负载LED灯分别以占空比D1、D2工作,两串灯串错位180度,控制模块的两个输出端不可能同时为1;占空比与灯串亮度的关系是占空比越大,灯串越亮;因考虑到需要设置死区以防止桥式驱动电路的上下开关管直通,D1、D2的最大值D_Max不能超过50%;D1、D2取值均在0到D_Max之间,不同的取值会产生不同的灯光效果;比如D1、D2均为D_Max时,两串灯均为最亮;D1、D2分别为D_Max、0时,两串灯一亮一暗。
桥式驱动电路2连接于控制模块的输出端,根据控制模块提供的闪烁控制信号,将直流电源输出的直流电,转换为精确控制的非正弦交流电。桥式驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一电阻R15、第二电阻R15B、第三电阻R16、第四电阻16B;
第一三极管Q1的基极通过第一电阻R15与第四三极管Q4的集电极连接,第一三极管Q1的基极通过第二电阻R15B与直流电源的输出端连接,第一三极管Q1的集电极为输出端,第四三极管Q4的基极与控制模块的输出端连接,即与微控制器U2的引脚2连接,第四三极管Q4的发射极接地。第三三极管Q3的基极通过第三电阻R16与第二三极管Q2的集电极连接,第三三极管的基极通过第四电阻R16B与直流电源的输出端连接,第三三极管Q3的集电极为输出端。第二三极管Q3的基极与控制模块的输出端连接,第二三极管Q2的发射极接地。第一三极管Q1的发射极和第三三极管Q3的发射极连接,第一三极管Q1的集射极与第二三极管Q2的集电极连接,第三三极管Q3的集射极与第四三极管Q4的集电极连接。
参照图1至图3,本实用新型的一种闪烁LED灯串,包括第一LED灯串DA和第二LED灯串DB,还包括LED灯串单路带控电路5,所述第一灯串DA和第二灯串DB并联后,并联的灯串的两端与分别与桥式驱动电路2的两个输出端连接。桥式驱动电路为开关电路,在控制模块的控制下,进行开启与关闭,将直流电源输出的直流电,转换为精确控制的非正弦交流电,从而使得两组灯串呈现出多种状态的闪烁。具体的工作过程为:
图3中当微控制器U2的输出端(引脚2)为高电平时,控制信号首先经过电阻R13,第四三极管Q4导通,第四三极管Q4导通后通过电阻R15和电阻R15B使得第一三极管Q1导通,第四三极管Q4、第一三极管Q1导通后,从变压器T1输出的电流经过二极管D7整流后,电流流经的回路依次为:VCC(直流电源的输出端)、第一三极管Q1、电阻R19、第一灯串DA、第四三极管Q4、地,控制第一灯串DA亮与暗。同理,微控制器U2的输出端(引脚3)为高电平时,控制信号首先经过电阻R14,第二三极管Q2导通,第二三极管Q2导通后通过电阻R16和电阻R16B使得第三三极管Q3导通,第二三极管Q2、第三三极管Q3导通后,从变压器T1输出的电流经过二极管D7整流后,电流流经的回路依次为:VCC(直流电源的输出端)、第三三极管Q3、第二灯串DB、电阻R19、第二三极管Q2、地,控制第二灯串DB亮与暗。
参照图4和图5,为本实用新型的采用LED灯串单路带控电路控制LED灯串闪烁的方法,电路通电后,控制模块输出第一种闪烁灯效的控制信号;继而,控制模块检测是否有输入模块的选择信号,若检测结果为否,则控制模模块将一至N种闪烁控制信号按照循环方式输出,控制桥式驱动电路的开关使LED灯串按照一至N种方式闪烁;若检测结果为是,则控制模块将输入模块提供的选择信号进行存储并读取后,输出对应于该选择信号的闪烁控制信号,控制桥式驱动电路的开关使LED灯串按输入模块的选择方式进行闪烁。具体过程如下:
直流电源接通后,微控制器U2输出第一种闪烁灯效的控制信号:该种方式为其余几种的综合表面形式。即由第二种到第七种功能自动按顺序循环变化(Combination)。然后,微控制器U2检测是否有按键的输入信号,如果没有,就按照第二种到第七种功能自动按顺序循环变化。如果有,则判断当前的输出为第二至七中的那一种(例如判断为第三种),判断完成后,则终止第一种的表现形式,并将输出信号定位在当前第几种(例如第三种),则输出信号以判断的结果为依据输出。在输出后,微控制器U2仍然会读取是否有按键信号输入,如果没有,则持续以当前第几种(例如第三种)的输出信号输出。如果有,则强制输出为下一种灯光效果。下面是第二至第七种的灯光效果的具体表述:
第二种:波浪式前进后退自动变化(In Waves)。实现方式是:控制模块第一输出端的占空比从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%,控制模块第二输出端的占空比也是从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%,但控制模块第一输出端和第二输出端亮度变化的相位相差180度。具体呈现的灯光效果是第一灯串由亮变暗时,第二灯串则由暗变亮。
第三种:跑马式自动变化(Sequential)。实现方式是:控制模块第一输出端的占空比为D_Max,控制模块第二输出端的占空比变为0%,保持几个周期后,控制模块第一输出端的占空比变为0%,同时控制模块第一输出端的占空比变为D_Max,保持几个周期后,控制模块第二输出端的占空比变为0%,同时控制模块第一输出端的占空比变为D_Max,依次类推。具体呈现的灯光效果为:第一灯串、第二灯串交替闪亮;
第四种:单灯渐明渐暗自动变化(三种速度变换)(SLO-GLO)。实现方式是:控制模块第一输出端的占空比从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%;然后控制模块第二输出端的占空比从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%。之后又是控制模块第一输出端的变化,依次类推。效果是:第一灯串由暗到亮到暗,然后第二灯串由暗到亮到暗,之后又是第一灯串变化。具体呈现的灯光效果:两组负载灯交替渐明渐暗。
第五种:跑马式前进及后退伴随星星闪烁自动变化(Chasing/Flash)。实现方式是:第三种与第七种的结合,两种效果交替进行。
第六种:两灯同时渐明渐暗自动变化(三种速度变换)(Slow Fade),实现方式是:控制模块第一输出端和第二输出端占空比同时从0%缓慢变到D_Max,再从D_Max缓慢变到0%,周期进行下去。具体的灯光效果是:第一灯串和第一灯串同时渐明渐暗。
第七种:星星闪烁跑马式自动变化(Twinkle/Flash)。实现方式是:控制模块第一输出端占空比为D_Max,保持几个周期,然后控制模块第一输出端占空比变为0%,之后控制模块第一输出端占空比又变为D_Max,保持几个周期,循环几次后转到控制模块第二输出端也是如此。具体呈现的灯光效果是:第一灯串一亮一暗闪烁几次,再转到第二灯串一亮一暗闪烁几次,即两组灯交替闪烁。
第八种:LED固定常亮(Steady On),实现方式是:控制模块第一输出端和第二输出端占空比均为D_Max。具体呈现的灯光效果为:两组负载LED灯常亮。
图5中示意出了具体的波形,其在在上方的2表示为微控制器U2的引脚2的输出波形,在下方的3表示微控制器U2的引脚3的输出波形。