CN204993989U - 一种触摸式led调光电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种触摸式LED调光电路，属于LED照明技术领域。它解决了现有LED调光电路调光模式单一的技术问题。该电路包括电源、稳压电路、触摸感应模块、LED控制模块、恒流驱动模块和LED负载，LED控制模块的电压输入端通过稳压电路与电源连接，LED控制模块的PWM信号输出端与恒流驱动模块的信号输入端相连接，恒流驱动模块的电压输入端与电源相连接，恒流驱动模块的电流输出端与LED负载连接，触摸感应模块包括触摸面板和触摸感应电极，触摸感应电极与触摸面板背部相连接，触摸感应电极通过导线与LED控制模块的信号输入端连接。本实用新型在简化结构的同时实现LED触摸调光。

Description

一种触摸式LED调光电路

技术领域

本实用新型属于LED照明技术领域，涉及一种触摸式LED调光电路。

背景技术

LED产业发展迅速，人们对照明产品控制要求也越来越高。随着对触摸式调光控制电路的研究也越来越多，相关产品也走向市场。但市场上目前单键无级调光的电路较少，即使在应用的产品也有诸多限制，如PCB板上，从触摸端口到IC管脚连线必须越短越好，并且连线不能与其它线路有平行或交叉；或者PCB板覆盖材料不能有金属和导电材料等等，这些限制条件都极大的阻碍了产品对材料和外观的品质要求。

针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开了一种无级调光无频闪LED台灯，包括设有LED发光体的灯板及通过灯架与灯板相连的灯座，灯座内设有带电源接口的主控芯片，主控芯片的输入端连接用于启动无级调光的调光输入模块，主控芯片PWM输出端通过整流模块连接LED发光体；整流模块包括对地的电解电容和恒流源电路，电解电容的正极端连接主控芯片PWM输出端，电解电容的负极端连接恒流源电路的地，主控芯片PWM输出端连接恒流源电路的输入端，恒流源电路的输出端连接LED发光体。虽然该台灯在整个调光过程中用户可以根据自己的需要自由调节到舒适的亮度，但是该实用新型调光模式单一，在调光过程中只能进行连续增加，不能满足大多数用户的需求；另外，该实用新型的调光输入模块为触摸按键，触摸按键采用电容式触摸按键，为一个IC控制的电路，电路结构复杂，成本较高。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种触摸式LED调光电路，该触摸式LED调光电路所要解决的技术问题是：如何在简化结构的同时实现LED触摸调光。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸式LED调光电路包括电源、稳压电路、触摸感应模块、LED控制模块、恒流驱动模块和LED负载，所述LED控制模块的电压输入端通过稳压电路与电源连接，所述LED控制模块的PWM信号输出端与恒流驱动模块的信号输入端相连接，所述恒流驱动模块的电压输入端与电源相连接，恒流驱动模块的电流输出端与LED负载连接，所述触摸感应模块包括触摸面板和触摸感应电极，所述触摸感应电极与触摸面板背部相连接，所述触摸感应电极通过导线与LED控制模块的信号输入端连接。

本触摸式LED调光电路通过检测手指接近时，通过触摸感应电极与手指之间微小的电容变化，来检测触摸动作，本调光电路在初始上电时，点击触摸时，可实现灯光的亮灭控制，长按触摸时可实现灯光无级亮度调节。触摸感应电极安装在触摸面板的背面，手指只在触摸面板上触摸，安全性高，结构简单，操作方便。该触摸式LED调光电路可以应用于台灯上，这样做的触摸台灯美观时尚，安全耐用，用料少，生产安装维护方便。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述恒流驱动模块的信号输入端与LED控制模块的PWM信号输出端之间还连接有电阻R4和电阻R5，所述电阻R4和电阻R5串联连接。在恒流驱动模块与LED控制模块之间连接电阻R4和电阻R5可在LED控制模块输出电平不确定的时候，如高阻时，使驱动信号拉低为关断状态，避免由于LED控制模块复位或其他故障导致恒流驱动模块误导通，以免损坏器件。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸感应电极与LED控制模块的信号输入端之间还连接有电阻R6和电阻R7，所述电阻R6和电阻R7串联连接。在触摸感应模块与LED控制模块之间连接电阻R6和电阻R7，当有静电等大电容感应时，电阻R6和电阻R7可以保护LED控制模块免受损坏。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸面板的材料为金属材料。作为优选，触摸面板与触摸感应电极之间还连接有高温绝缘胶带。通过高温绝缘胶带，可以使金属触摸面板与触摸感应电极之间起到绝缘作用，避免金属的导电性影响触摸调光的感应灵敏度。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸感应电极与LED控制模块的信号输入端之间还连接有电容C6和电容C7，所述电容C6和电容C7串联连接。在触摸面板的材料为金属材料时，接入电容C6和电容C7可以保证触摸调光的感应灵敏度。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸面板的材料为电绝缘材料。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸面板的材料为塑料、玻璃、陶瓷、亚克力、ABS和木质材料中任选一种。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸面板的厚度为小于等于10mm，触摸感应电极呈圆形且直径为5mm-16mm，触摸感应电极的面积大小与触摸面板的厚度大小成正比。作为优选，触摸面板的厚度不超过3mm为佳。在触摸调光中，触摸感应电极的面积大小与触摸面板的厚度都会影响调光灵敏度，当触摸面板的比较厚时，单个触摸感应电极的面积也要相对增大一些，触摸感应电极的面积大小视触摸面板材料材质和厚度而定。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述触摸感应电极的材料为铜箔，所述导线的材料为铜丝。采用铜箔和铜丝，具有触摸感应效果好，灵敏度高的优点。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述LED控制模块包括电容式触摸芯片U1及其***电路，所述电容式触摸芯片U1的触摸感应接口T0通过导线与触摸感应电极相连，电容式触摸芯片U1的PWM信号输出端OUT与恒流驱动模块的信号输入端连接，电容式触摸芯片U1的R_BIAS脚通过采样电容C1接数字地DGND，电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚为调光模式选择接口，电容式触摸芯片U1的电压输入端VDD与稳压电路的电压输出端相连接，电容式触摸芯片U1的GND引脚接模拟地AGND。在LED控制模块中，采样电容C1用于调节触摸灵敏度，当触摸面板的材料及厚度等差异较大时，可通过调整采样电容C1的电容大小来调节触摸灵敏度。电容容值越大，灵敏度越高，电容容值越低，灵敏度越低。在本调光电路中，通过电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚的不同连接方式，实现电路调光输出的不同效果，即可选择多种调光模式，如分段式调光，不带记忆功能无级调光，带记忆功能无级调光。

在上述的触摸式LED调光电路中，实现调光模式选择的方式为：将电容式触摸芯片U1的CS1脚连接高电平，CS2脚悬空，CS3脚连接低电平，实现带亮度记忆无级调光模式；将电容式触摸芯片U1的CS1脚连接高电平，CS2脚悬空，CS3脚连接高电平，实现不带亮度记忆无级调光模式；将电容式触摸芯片U1的CS1脚连接低电平，CS2脚连接低电平，CS3脚连接高电平，实现三段调光模式。无级调光是指通过长按触摸可使亮度连续增加，用户可以根据自己的需要调节到舒适的亮度；带记忆无级调光模式可以在电源不断电的情况下，每次点击触摸关灯时的亮度会被记忆，下次点击触摸开灯时会以此亮度作为初始亮度。三段调光模式，在每次点击触摸时，可实现灯光亮度从低亮度、中亮度、高亮度、熄灭的方式依次循环变化。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述采样电容C1为贴片电容或涤纶电容。采用电容C1除选用贴片电容或涤纶电容外，还可以选用其他温漂量较小的电容，以免受外界温度影响。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述稳压电路包括稳压芯片U2、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4和滤波电容C5，稳压芯片U2的电压输入端Vin与电源相连接，稳压芯片U2的电压输入端Vin与GND引脚之间并联连接有滤波电容C3和滤波电容C5；稳压芯片U2的电压输出端Vout与LED控制模块的电压输入端相连接，稳压芯片U2的电压输出端Vout与GND引脚之间并联连接有滤波电容C2和滤波电容C4，稳压芯片U2的GND引脚接模拟地。作为优选，滤波电容C3和滤波电容C4为电解电容。在稳压电路中，滤波电容C3和C5为输入滤波电容，滤波电容C2为输出滤波电容，滤波电容C4在起到滤波的同时，为LED控制模块提供输入断电后复位电源。

在上述的触摸式LED调光电路中，所述恒流驱动模块包括LED恒流驱动芯片U3及其***电路，所述LED恒流驱动芯片U3的电压输入端VIN与电源连接，电压输入端VIN与RON引脚之间连接有电阻Ron，LED恒流驱动芯片U3的信号输入输入端DIM与LED控制模块的PWM信号输出端连接，LED恒流驱动芯片U3的SW引脚与CS引脚之间串联有电感L1和电容C8，LED负载与电容C8并联连接，LED负载与地之间连接有电阻Rsns，LED恒流驱动芯片U3的SW引脚与BOOT引脚之间接有电容Cb，LED恒流驱动芯片U3的SW引脚与地之间接有续流二极管D1，LED恒流驱动芯片U3的VC引脚通过电容Cf接地，LED恒流驱动芯片U3的VIN引脚通过滤波电容Cin接地，LED恒流驱动芯片U3的GND引脚接地。作为优选，电容C8为电解电容，起到对输出电流滤波的作用。电容Cin为输入端的旁路电容，它能滤除电路里头的电子噪声，能过滤由纹波电路引起的交流成分；电容Cf为旁路消振电容，防止通过电源引入的干扰和寄生振荡；U3的SW为开关脚，其连接L1和D1，L1为储能作用，D1可防止电流倒灌。

与现有技术相比，本触摸式LED调光电路具有以下优点：

1、本实用新型应用电路简单，***器件少，加工方便，成本低。

2、本实用新型可在有介质隔离，即触摸面板隔离保护的情况下实现触摸调光功能，安全性高，而且本实用新型的触摸介质可以选用电绝缘材料或者金属材料，在触摸介质比较厚或者触摸介质为金属材料时同样也可以保证触摸的灵敏度。

3、本实用新型抗电源干扰及手机干扰特性好，近距离，多角度手机干扰情况下，触摸响应灵敏度及可靠性不受影响。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

图中，1、电源；2、稳压电路；3、LED控制模块；4、恒流驱动模块；5、LED负载；6、触摸感应模块；6a、触摸感应电极。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本触摸式LED调光电路包括电源1、稳压电路2、触摸感应模块6、LED控制模块3、恒流驱动模块4和LED负载5，LED控制模块3包括电容式触摸芯片U1及其***电路，稳压电路2包括稳压芯片U2及其***电路，恒流驱动模块4包括LED恒流驱动芯片U3及其***电路，触摸感应模块6包括用于与触摸面板背部相连接的触摸感应电极6a；其中，电容式触摸芯片U1的触摸感应接口T0通过导线与触摸感应电极6a相连，电容式触摸芯片U1的PWM信号输出端OUT与LED恒流驱动芯片U3的信号输入端DIM连接，电容式触摸芯片U1的R_BIAS脚通过采样电容C1接数字地DGND，电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚为调光模式选择接口，电容式触摸芯片U1的电压输入端VDD与稳压芯片U2的电压输出端Vout相连接，电容式触摸芯片U1的GND引脚接模拟地AGND；稳压芯片U2的电压输入端Vin与电源1相连接，稳压芯片U2的电压输入端Vin与GND引脚之间并联连接有滤波电容C3和滤波电容C5；稳压芯片U2的电压输出端Vout与GND引脚之间并联连接有滤波电容C2和滤波电容C4，稳压芯片U2的GND引脚接模拟地；LED恒流驱动芯片U3的电压输入端VIN与电源1连接，电压输入端VIN与RON引脚之间连接有电阻Ron，LED恒流驱动芯片U3的SW引脚与CS引脚之间串联有电感L1和电容C8，LED负载5与电容C8并联连接，LED负载5与地之间连接有电阻Rsns，电阻Rsns为采用反馈电阻，LED恒流驱动芯片U3的SW引脚与BOOT引脚之间接有电容Cb，LED恒流驱动芯片U3的SW引脚与地之间接有续流二极管D1，LED恒流驱动芯片U3的VC引脚通过电容Cf接地，LED恒流驱动芯片U3的VIN引脚通过滤波电容Cin接地，LED恒流驱动芯片U3的GND引脚接地。

具体来说，

作为优选方案，恒流驱动模块4的信号输入端与LED控制模块3的PWM信号输出端之间还连接有电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5串联连接。在恒流驱动模块4与LED控制模块3之间连接电阻R4和电阻R5可在LED控制模块3输出电平不确定的时候，如高阻时，使驱动信号拉低为关断状态，避免由于LED控制模块3复位或其他故障导致恒流驱动模块4误导通，以免损坏器件。

作为优选方式，触摸感应电极6a与LED控制模块3的信号输入端之间还连接有电阻R6和电阻R7，电阻R6和电阻R7串联连接。在触摸感应模块6与LED控制模块3之间连接电阻R6和电阻R7，当有静电等大电容感应时，电阻R6和电阻R7可以保护LED控制模块3免受损坏。

触摸面板的材料为金属材料，触摸感应电极6a与LED控制模块3的信号输入端之间还连接有电容C6和电容C7，电容C6和电容C7串联连接。在触摸面板的材料为金属材料时，接入电容C6和电容C7可以保证触摸调光的感应灵敏度。作为优选，触摸面板与触摸感应电极6a之间还连接有高温绝缘胶带。通过高温绝缘胶带，可以使金属触摸面板与触摸感应电极6a之间起到绝缘作用，避免金属的导电性影响触摸调光的感应灵敏度。

触摸面板的材料为塑料、玻璃、陶瓷、亚克力、ABS和木质材料等电绝缘材料中的任一种。

触摸面板的厚度为小于等于10mm，触摸感应电极6a呈圆形且直径为5mm-16mm，触摸感应电极6a的面积大小与触摸面板的厚度大小成正比。作为优选，触摸面板的厚度以不超过3mm为最佳。在触摸调光中，触摸感应电极6a的面积大小与触摸面板的厚度都会影响调光灵敏度，触摸感应电极6a的面积大小视触摸面板材料材质和厚度而定。如触摸面板采用厚度为2mm左右的塑胶材料时，触摸感应电极6a的面积应选择直径12mm左右。过大容易产生干扰，过小容易灵敏度不够。又或者用3mm以上的非导电介质，即电绝缘材料时，触摸感应电极6a的触摸面积最好在直径15mm左右。

作为优选方案，触摸感应电极6a的材料为铜箔，导线的材料为铜丝。采用铜箔和铜丝，具有触摸感应效果好，灵敏度高的优点。

在本触摸式LED调光电路中，实现调光模式选择的方式为：将电容式触摸芯片U1的CS1脚连接高电平，CS2脚悬空，CS3脚连接低电平，实现带亮度记忆无级调光模式；将电容式触摸芯片U1的CS1脚连接高电平，CS2脚悬空，CS3脚连接高电平，实现不带亮度记忆无级调光模式；将电容式触摸芯片U1的CS1脚连接低电平，CS2脚连接低电平，CS3脚连接高电平，实现三段调光模式。无级调光是指通过长按触摸可使亮度连续增加，用户可以根据自己的需要调节到舒适的亮度；带记忆无级调光模式可以在电源1不断电的情况下，每次点击触摸关灯时的亮度会被记忆，下次点击触摸开灯时会以此亮度作为初始亮度。三段调光模式，在每次点击触摸时，可实现灯光亮度从低亮度、中亮度、高亮度、熄灭的方式依次循环变化。

作为另一种优选方案，本触摸式LED调光电路还包括控制芯片，控制芯片的输出端与电容式触摸芯片U1的CS1脚和CS3脚连接，电容式触摸芯片U1的CS2脚与地之间还连接有开关按键，开关按键与控制芯片的输入端连接，通过开关按键的操作来实现三种调光模式的选择，如在开关按键未按下时，控制芯片输出高电平到CS1脚，输出低电平到CS3脚，默认为带亮度记忆无级调光模式；在开关按键按下按两下时，控制芯片向CS1脚和CS3脚分别输送高电平信号，实现不带亮度记忆无级调光模式；在开关按键按下时，CS2脚输送低电平信号，控制芯片输送高电平信号到CS3脚，输送低电平信号到CS1脚，实现三段调光模式。控制芯片可选用单片机。

作为优选，LED控制模块3中的采样电容C1为贴片电容或涤纶电容。采用电容C1除选用贴片电容或涤纶电容外，还可以选用其他温漂量较小的电容，以免受外界温度影响。

作为优选，在稳压电路2中，滤波电容C3和滤波电容C4为电解电容。滤波电容C3和C5为输入滤波电容，滤波电容C2为输出滤波电容，滤波电容C4在起到滤波的同时，为LED控制模块3提供输入断电后复位电源1。

作为优选，恒流驱动模块4中的电容C8为电解电容，起到对输出电流滤波的作用。

作为优选，电容式触摸芯片U1采用ADA01AL芯片；稳压芯片U2采用7805芯片；LED恒流驱动芯片U3采用LM3404集成芯片。

本触摸式LED调光电路控制过程为：

首先选择调光模式，即确定电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚的输入状态，在电容式触摸芯片U1的CS1脚接入高电平，CS2脚悬空，CS3脚接入低电平时，调光电路为亮度记忆无级调光模式；在电容式触摸芯片U1的CS1脚接入高电平，CS2脚悬空，CS3脚接入高电平时，调光电路为不带亮度记忆无级调光模式；在电容式触摸芯片U1的CS1脚接入低电平，CS2脚接入低电平，CS3脚接入高电平时，调光电路为三段调光模式。本触摸式LED调光电路的默认调光模式为带亮度记忆无极调光模式，图1为带亮度记忆无极调光模式的电路连接图，现以此调光模式为例，在接通电源1时，电容式触摸芯片U1的PWM信号输出端OUT输出低电平，灯为关灭状态；当触摸面板发生有效触摸动作且触摸时间小于550ms，即点击触摸时，触摸感应电极6a将电容的变化量信号输送给电容式触摸芯片U1，PWM信号输出端OUT即翻转为高电平，实现灯光的亮灭控制，一次点击触摸，灯亮；再一次点击触摸，灯灭。灯光亮度的初始亮度固定为最高亮度。若触摸事件大于550ms，即长按触摸时，PWM信号输出端OUT将开始输出方波信号给恒流驱动芯片U2，实现灯光无级亮度调节，一次长按触摸，灯光亮度逐渐增加，松开时灯光亮度停在松开时刻对应的亮度，在电源1不断电的情况下，每次点击触摸关灯时的亮度会被记忆，下次点击触摸开灯时亮度保持为最后一次操作的记忆值，将此亮度作为初始亮度，在电源1掉电的情况下，重新上电后的第一次点击触摸开关，初始亮度固定为最高亮度；若长按时间超过3s，则灯光亮度达到最大亮度后不再变化；再一次长按触摸，灯光亮度逐渐降低，松开时灯光亮度停在松开时刻对应的亮度，若长按时间超过3s，则灯光亮度达到最小亮度后不再变化，如此循环。其中，点击触摸和长按触摸可以在任何时候随意使用，相互之间功能不受干扰和限制。

在需要转换调光模式时，改变电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚的输入状态，也可以通过外接控制芯片对电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚的输入状态进行一键操作，在调光模式选择为无亮度记忆无级调光模式时，其性能与量度记忆无级调光模式相同，只是不对最后一次操作的灯光亮度进行记忆；在选择为三段调光模式时，每点击触摸一次，亮度以10％、50％、100％的占空比进行变化，亮度为100％占空比时，再次点击触摸时关灯，如此循环。

本触摸式LED调光电路应用电路简单，***器件少，加工方便，成本低；可在介质隔离保护的情况下实现触摸功能，安全性高，适用于LED台灯上应用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸式LED调光电路包括电源(1)、稳压电路(2)、触摸感应模块(6)、LED控制模块(3)、恒流驱动模块(4)和LED负载(5)，所述LED控制模块(3)的电压输入端通过稳压电路(2)与电源(1)连接，所述LED控制模块(3)的PWM信号输出端与恒流驱动模块(4)的信号输入端相连接，所述恒流驱动模块(4)的电压输入端与电源(1)相连接，恒流驱动模块(4)的电流输出端与LED负载(5)连接，所述触摸感应模块(6)包括触摸面板和触摸感应电极(6a)，所述触摸感应电极(6a)与触摸面板背部相连接，所述触摸感应电极(6a)通过导线与LED控制模块(3)的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述恒流驱动模块(4)的信号输入端与LED控制模块(3)的PWM信号输出端之间还连接有电阻R4和电阻R5，所述电阻R4和电阻R5串联连接,所述触摸感应电极(6a)与LED控制模块(3)的信号输入端之间还连接有电阻R6和电阻R7，所述电阻R6和电阻R7串联连接。

3.根据权利要求2所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸面板的材料为金属材料。

4.根据权利要求3所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸感应电极(6a)与LED控制模块(3)的信号输入端之间还连接有电容C6和电容C7，所述电容C6和电容C7串联连接。

5.根据权利要求2所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸面板的材料为电绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸面板的材料为塑料、玻璃、陶瓷、亚克力、ABS和木质材料中任选一种。

7.根据权利要求6所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述LED控制模块(3)包括电容式触摸芯片U1及其***电路，所述电容式触摸芯片U1的触摸感应接口T0通过导线与触摸感应电极(6a)相连，电容式触摸芯片U1的PWM信号输出端OUT与恒流驱动模块(4)的信号输入端连接，电容式触摸芯片U1的R_BIAS脚通过采样电容C1接数字地DGND，电容式触摸芯片U1的CS1脚、CS2脚和CS3脚为工作模式选择接口，电容式触摸芯片U1的电压输入端VDD与稳压电路(2)的电压输出端相连接，电容式触摸芯片U1的GND引脚接模拟地AGND。

8.根据权利要求7所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述采样电容C1为贴片电容或涤纶电容。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸面板的厚度为小于等于10mm，触摸感应电极(6a)呈圆形且直径为5mm-16mm，触摸感应电极(6a)的面积大小与触摸面板的厚度大小成正比。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的触摸式LED调光电路，其特征在于，所述触摸感应电极(6a)的材料为铜箔，所述导线的材料为铜丝。