專利名稱：紅綠藍(lán)三色發(fā)光二極管數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)紅綠藍(lán)(RGB)發(fā)光二極管(LED)以恒定電流工作并能實(shí)現(xiàn)多彩色變換的控制電路。
背景技術(shù)：
目前，利用RGB三色LED實(shí)現(xiàn)多色彩調(diào)光的技術(shù)在室內(nèi)照明及戶外廣告等許多場合得到廣泛運(yùn)用。由于LED工作電壓與電流的非線性關(guān)系，需要LED以恒定電流工作，現(xiàn)有常用的實(shí)現(xiàn)技術(shù)是用一塊專用的恒流芯片控制開關(guān)電源為LED輸入恒定工作電流。RGB三色LED發(fā)別發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光，現(xiàn)有的技術(shù)通常是利用專用芯片分別改變RGB三色LED的導(dǎo)通與關(guān)閉的時(shí)間比例分別調(diào)整每個(gè)顏色的光強(qiáng)分布來形成不同的色彩變換。
傳統(tǒng)的LED控制電路分別使用恒流和調(diào)光專用芯片控制恒流和色彩變化，限制了整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)控制電路的一體化和小型化。而專用的顏色控制芯片需要前級的數(shù)據(jù)產(chǎn)生設(shè)備，系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的顏色變化有限。
基于數(shù)字處理器的開關(guān)電源采用閉環(huán)回路反饋控制理論，穩(wěn)定電源輸出電壓/電流，數(shù)字控制型電源采用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D把模擬參數(shù)(電壓/電流)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在數(shù)字域處理。A/D快速的將輸出電壓/電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并傳送給數(shù)字處理器，再由數(shù)字處理器利用這些信息計(jì)算出新的控制輸出。
利用專用脈沖寬度調(diào)制(PWM)芯片輸出PWM信號控制開關(guān)電源開閉保持輸出電壓/電流穩(wěn)定的方式普遍運(yùn)用于模擬控制電源中。在數(shù)字控制方式中，利用數(shù)字處理器產(chǎn)生PWM信號控制開關(guān)電源輸出達(dá)到恒定。處理器產(chǎn)生PWM也可以用作調(diào)整LED光色，因而數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制電路同時(shí)具有保持輸出電流恒定和色彩變化兩個(gè)功能。
相較于模擬控制器，在數(shù)字域執(zhí)行控制計(jì)算的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制器可以提供許多優(yōu)點(diǎn)，包括數(shù)字的演算特性使它能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制算法；數(shù)字化電源具備完整的可編程能力，這使修改更為容易；數(shù)字控制可以省下原本需要外接的臨界值設(shè)定和時(shí)序元器件；數(shù)字處理器可編程且具有存儲(chǔ)單元，可利用數(shù)字處理器控制每個(gè)LED光色，實(shí)現(xiàn)顏色變化效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的RGBLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)將驅(qū)動(dòng)和調(diào)光兩部分功能分離，且調(diào)光方式復(fù)雜的問題，本實(shí)用新型提供了一種驅(qū)動(dòng)方案，通過一片數(shù)字處理器，將驅(qū)動(dòng)和調(diào)光兩個(gè)功能結(jié)合在一個(gè)電路中，為LED提供恒定電流，并實(shí)現(xiàn)簡易、多樣的調(diào)光功能。
RGB白光LED數(shù)字型驅(qū)動(dòng)器采用了數(shù)字化的電源模式，通過電流采樣電路把采樣的模擬參數(shù)(電流)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，在數(shù)字處理器中對這個(gè)信號進(jìn)行處理，然后通過數(shù)字處理器產(chǎn)生的PWM信號控制開關(guān)電源保持電流的恒定。同時(shí)利用數(shù)字處理器可編程的功能，將LED的調(diào)光方案存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，不需另加的芯片，直接利用數(shù)字信息處理器產(chǎn)生PWM信號控制色彩驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)節(jié)每個(gè)LED燈的光色，從而實(shí)現(xiàn)變幻整個(gè)LED燈色彩的目的。在具體的應(yīng)用中，可以增加數(shù)字通信接口，外部控制信號通過調(diào)用數(shù)字處理器內(nèi)部存儲(chǔ)的調(diào)光方案或把調(diào)光方案實(shí)時(shí)的傳輸給數(shù)字處理器，使LED燈產(chǎn)生不同的變化效果。
本實(shí)用新型的有益效果是在一塊LED驅(qū)動(dòng)電路中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光的功能，使得功能更為一體化，電路更為小型化。同時(shí)采用數(shù)字電源技術(shù)，使得電源的響應(yīng)更快精確度更高，數(shù)字處理器的可編程功能，使得LED顏色的控制更為簡易更多樣。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案和特點(diǎn)。附圖中圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的部分方框圖和部分電路圖。
圖1中，數(shù)字處理器100調(diào)用內(nèi)部調(diào)光程序輸出PWM信號控制色彩驅(qū)動(dòng)電路200。色彩驅(qū)動(dòng)電路與RGBLED模塊400相連，其中色彩驅(qū)動(dòng)電路有三個(gè)輸出分別控制紅、綠、藍(lán)三路LED的顏色。電流采樣電路500采樣LED電流，并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號反饋給數(shù)字處理器100，數(shù)字處理器通過設(shè)定的算法，輸出PWM控制電流驅(qū)動(dòng)電路300，電流驅(qū)動(dòng)電路有三個(gè)輸出分別控制紅、綠、藍(lán)三路LED的電流。
圖2介紹本實(shí)用新型的實(shí)施例，它是基于庫克(cuk)結(jié)構(gòu)的一種一般性的應(yīng)用電路，其只畫出了一種顏色LED的控制電路，其余兩色LED控制電路與圖2所示電路完全一致。在具體應(yīng)用中，電流驅(qū)動(dòng)電路也可以使用升壓(boost)結(jié)構(gòu)、降壓(buck)結(jié)構(gòu)等開關(guān)電源構(gòu)建。在本實(shí)施例中Cuk結(jié)構(gòu)輸入端接直流電源，輸出端顏色控制MOS管Q2(P溝道MOSFET晶體管)與LED、電流采樣電阻Rcs、輸出電感L2串聯(lián)，數(shù)字處理器輸出顏色控制PWM信號接Q2柵極。LED電流流經(jīng)采樣電阻Rcs，產(chǎn)生電壓信號CS輸入數(shù)字處理器100，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號與設(shè)定值相比較，經(jīng)過特定算法，數(shù)字處理器輸出PWM控制Cuk結(jié)構(gòu)的占空比(D)，從而改變LED電流大小若LED電流偏大，采樣信號也增大，處理器經(jīng)處理之后，輸出PWM控制開關(guān)管Q1(N溝道MOSFET晶體管)開閉，使得開關(guān)電源占空比(D)下降，因而輸出電壓下降，LED電流隨之下降；若LED電流偏小，數(shù)字處理器輸出PWM控制Q1，增大開關(guān)電源占空比，提高輸出電壓從而提高LED電流，因此可以保持輸出電流恒定。
數(shù)字處理器調(diào)用存儲(chǔ)的調(diào)光方案，輸出PWM控制輸出端調(diào)光開關(guān)管Q2的開閉，調(diào)整LED導(dǎo)通與關(guān)閉的時(shí)間比例，一種特定PWM信號決定了一個(gè)LED特定顏色，從而實(shí)現(xiàn)控制每個(gè)LED顏色變化的目的。具體運(yùn)用中若有數(shù)字通信接口600接受外部控制信號輸入到數(shù)字處理器，數(shù)字處理器根據(jù)控制信號調(diào)用存儲(chǔ)的調(diào)光方案，或者直接實(shí)時(shí)接收外部調(diào)光方案，實(shí)現(xiàn)豐富多樣的色彩變化。
具體實(shí)施方式
在圖2所示實(shí)施例中，輸入電感L1一端接直流電源正極，一端接耦合電容C1和開關(guān)管Q1漏極；開關(guān)管Q1漏極接輸入電感L1，源極接地，數(shù)字處理器輸出PWM信號接Q1柵極。輸入端與輸出端通過電容C1耦合。輸出電感L2一端與C1和二極管D1正極相連，一端接LED陰極；二極管D1負(fù)極接地；顏色控制管Q2漏極接LED陽極，源極接電流采樣電阻Rcs，數(shù)字處理器輸出顏色控制PWM接Q2柵極；采樣電阻Rcs另一端接地，電壓信號CS輸入數(shù)字處理器100。
圖2所示實(shí)施例中LED為RBG LED中任意一個(gè)，每個(gè)LED需要一個(gè)圖2所示電路。根據(jù)選用的LED，確定工作的電流，選擇電流采樣電阻Rcs。由于各顏色LED電參數(shù)各不相同，其工作電流也不同，電流采樣電阻Rcs值也各不相同。圖2所示實(shí)施例電路可以使用cuk、boost、buck等結(jié)構(gòu)開關(guān)電源。根據(jù)實(shí)際需要，可增加數(shù)字通信接口600，接受遙控、開關(guān)、鍵盤、計(jì)算機(jī)等設(shè)備信號。
權(quán)利要求1.一種紅綠藍(lán)三色發(fā)光二極管數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于該電路包括LED模塊，是由紅綠藍(lán)三色LED燈組成的模塊結(jié)構(gòu)；色彩驅(qū)動(dòng)電路，與LED模塊相連通，是用于控制LED模塊中LED燈輸出顏色的器件結(jié)構(gòu)；電流驅(qū)動(dòng)電路，與LED模塊相連通，是用于向LED模塊提供穩(wěn)定電流的器件結(jié)構(gòu)；數(shù)字處理器，是用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算及控制目的的器件，與所述的色彩驅(qū)動(dòng)電路相連通以控制LED模塊的輸出顏色，與電流驅(qū)動(dòng)電路相連通以向LED模塊提供穩(wěn)定電流；電流采樣電路，連通在LED模塊與數(shù)字處理器之間，是通過采集LED模塊的電流信號以向數(shù)字處理器進(jìn)行信號反饋的電路結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅綠藍(lán)三色發(fā)光二極管數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于所述的色彩驅(qū)動(dòng)電路，是與所述的數(shù)字處理器相連通的MOS管。
專利摘要本實(shí)用新型是一種紅綠藍(lán)(RGB)發(fā)光二極管(LED)數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制電路。它是由數(shù)字處理器、電流驅(qū)動(dòng)電路、色彩驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣電路構(gòu)成。一個(gè)電流采樣電路采樣LED電流反饋給數(shù)字處理器。數(shù)字處理器輸出脈沖寬度調(diào)制信號調(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)電路，保持電流恒定。數(shù)字處理器輸出脈沖寬度調(diào)制信號調(diào)節(jié)色彩驅(qū)動(dòng)電路，分別調(diào)整三種顏色LED顏色變化。本實(shí)用新型同時(shí)具有驅(qū)動(dòng)與控制兩大功能，具有反應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高、可編程、方便實(shí)用等特點(diǎn)。
文檔編號H05B37/00GK2927593SQ200620041538
公開日2007年7月25日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者劉榮鑫 申請人:上海復(fù)展照明科技有限公司