专利名称：一种led信号控制电路、led信号灯及led信号控制方法
技术领域：
本发明属于照明控制领域，尤其涉及一种LED信号控制电路、LED信号灯及LED信号控制方法。
背景技术：
目前，LED信号灯被广泛应用于交通警示、道路标示等方面，安装在室外使用，由于其可视距离受环境影响大，如在晴朗的白天，信号灯不需要开启，以节省能源；而在晚上的时候，LED信号灯则要最亮，以保证可视距离；在阴霾天气的时候，LED信号灯则要开启但又不需要达到最亮，既可以省电又保证交通安全。
但是，由于LED信号灯数量多，安装地点分散，因此由人工控制或由联网控制的成本高，实现起来较为困难。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种LED信号控制电路，旨在解决由人工控制或由联网控制LED信号灯成本高，实现困难的问题。本发明实施例是这样实现的，一种LED信号控制电路，所述电路包括整流滤波单元，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波，所述整流滤波单元的输入端与电源连接；LED发光单兀,用于检测环境光的强弱，并根据环境光的强弱改变其光电压,并将所述光电压作为米样信号输出；微处理单元，用于根据所述采样信号输出脉冲宽度调制信号，以调节LED发光单元的亮度，所述微处理单元的复位端与所述整流滤波单元的输出端连接，所述微处理单元的采样端与LED发光单元连接。本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述LED信号控制电路的LED信号灯。本发明实施例的另一目的在于提供一种LED信号控制方法，所述方法包括如下步骤进行初始化；在第一时间间隔内，通过LED发光单兀测量环境光,将光信号转换为光电压；在第二时间间隔内，通过处理单元判断所述光电压，并根据所述光电压调节LED发光单元的亮度；周期性交替执行第一时间间隔和第二时间间隔。在本发明实施例中，本发明通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压，微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制，该电路结构简单，容易实现，制作成本低。
图I为本发明一实施例提供的LED信号控制电路的结构图；图2为本发明一实施例提供的LED信号控制电路的示例电路结构图；图3为本发明一实施例提供的LED发光二极管的光伏测量原理图；图4是本发明一实施例提供的LED信号控制方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。、本发明实施例通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压,微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制。图I示出本发明实施例提供的LED信号控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。该LED信号控制电路可以应用于各种LED信号灯中。作为本发明一实施例提供的LED信号控制电路，包括整流滤波单元1，整流滤波单元I的输入端与电源连接，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波；LED发光单元2，用于检测环境光的强弱，并根据环境光的强弱改变其光电压，并将该光电压作为米样信号输出；微处理单元3，微处理单元3的复位端与整流滤波单元I的输出端连接，微处理单元3的采样端与LED发光单元连接，用于根据采样信号输出脉冲宽度调制信号，以调节LED发光单元的亮度。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。图2示出本发明实施例提供的LED信号控制电路的示例电路结构，为了便于说明，仅不出了与本发明相关的部分。作为本发明一实施例，整流滤波单元I包括二极管Dl和电容Cl，二极管Dl的阳极为整流滤波单元I的输入端，二极管Dl的阴极与电容Cl的一端连接，电容Cl的另一端接地。在本发明实施例中，微处理单元3的复位端通过电阻Rl与整流滤波单元I的输出端连接，电阻Rl的阻值均为IOK Q，电容Cl的电容值为47iiF。LED发光单兀2包括第一输出端、第二输出端、第三输出端、LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4、电阻R2、电阻R3及电阻R4，LED发光二极管D2的阳极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端为LED发光单兀2的第一输出端,LED发光二极管D2的阴极接地，LED发光二极管D3的阳极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端为LED发光单元2的第二输出端，LED发光二极管D3的阴极接地，LED发光二极管D4的阳极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端为LED发光单兀2的第三输出端,LED发光二极管D4的阴极接地。在本发明实施例中，电阻R2、电阻R3及电阻R4的阻值均为330 Q。在本发明实施例中，LED发光单元2还可以仅包括一组LED发光二极管和电阻，该LED发光二极管的阳极与该电阻的一端连接，该电阻的另一端为LED发光单元2的输入端，该LED发光二极管的阴极接地。微处理单元3包括采样端PB0、采样端PBl和采样端PB2，分别与LED发光单元2
中的第一输出端、第二输出端和第三输出端连接。作为本发明一实施例，微处理单元3可具有若干采样端，分别可与多个LED发光单元连接。在本发明实施例中，微处理单元3可以采用10位AD转换精度的单片机Ul。参考图3，LED发光二极管D5的阳极通过电阻R5输出采样电压，LED发光二极管D5的阴极接地，于输出端与底线之间串联负载电阻R6，在本发明实施例中，电阻R5的阻值为330 Q，负载电阻R6的阻值为30KQ，由于LED发光二极管D5具有光伏效应，当LED发光二极管D5被光遮挡时，LED发光二极管D5不产生光伏电流，当环境中存在适度照明时，LED 发光二极管D5产生光电流，会在负载电阻R6上产生50mV IOOmV电压。在本发明实施例中，电源BAT+、BAT-端通过整流滤波单元I为单片机Ul供电，单片机Ul的复位端通过电阻Rl接收复位信号。在第一个时间间隔内，LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4作为光电二极管根据光伏效应对环境光进行测量,实现模-数转换，向单片机Ul输出光电压。当环境光越强，在LED发光二极管两端产生的光电流就越大，转换后的光电压就也越大；当环境光越弱，在LED发光二极管两端产生的光电流就越小，转换后的光电压就也越小。在第二个时间间隔内，LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4作为发光二极管，单片机Ul通过对光电压进行判断，如光电压值在有效范围内，输出一定占空比的脉冲宽度调制信号，LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4根据脉冲宽度调制信号的占空比调节其发光亮度，当光电压越大，单片机Ul输出的脉冲宽度调制信号的占空比越小，LED发光二极管的亮度越暗；当光电压越小，单片机Ul输出的脉冲宽度调制信号的占空比越大，LED发光二极管的亮度越亮；如光电压值高于有效范围，则关闭脉冲宽度调制信号输出，并进入休眠；如光电压值低于有效范围，则脉冲宽度调制信号输出最大占空比。第一和第二时间间隔随时间周期性的交替，该第一时间间隔应小于0.001秒，第二时间间隔应大于I秒，以避免出现人眼能识辨的闪烁。本发明实施例通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压,微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制，该电路结构简单，成本低，省去了复杂的模拟检测电路，提高了电路的可靠性。图4示出了本发明一实施例提供的LED信号控制方法流程，该方法的步骤具体如下在步骤S401中，进行初始化；在步骤S402中，在第一时间间隔内，通过LED发光单元测量环境光的强弱，将模拟光信号转换为数字光电压；在本发明实施例中，LED发光单元由LED发光二极管和电阻串联组成，当环境光越强，在LED发光二极管两端产生的光电流就越大，转换后的光电压就也越大；当环境光越弱，在LED发光二极管两端产生的光电流就越小，转换后的光电压就也越小。在步骤S403中，在第二时间间隔内，通过处理单元判断光电压，并将光电压转换为脉冲宽度调制信号调节LED发光单元的亮度；作为本发明一实施例，步骤S403的具体步骤为判断所述光电压；如所述光电压值在有效电压范围内，通过脉冲宽度调制信号的占空比调节所述LED发光单元的亮度；如光电压值高于有效电压范围，则关闭脉冲宽度调制信号输出，进入休眠状态； 如光电压值低于有效电压范围，则脉冲宽度调制信号输出最大占空比。在本发明实施例中，当光电压越大，处理单元输出的脉冲宽度调制信号的占空比越小，LED发光单元的亮度越暗；当光电压越小，处理单元输出的脉冲宽度调制信号的占空比越大，LED发光单元的亮度越亮。在步骤S404中，周期性交替执行第一时间间隔和第二时间间隔。本发明实施例利用LED发光二极管的电光特性和光伏特性，结合单片机的AD转换和脉冲宽度调制功能，实现LED信号灯的自我控制，该电路采用数字电路设计，结构简单，省去了复杂的模拟检测电路，降低制作成本，提高了电路的可靠性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种LED信号控制电路，其特征在于，所述电路包括 整流滤波单元，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波，所述整流滤波单元的输入端与电源连接； LED发光单元，用于检测环境光的强弱，并根据环境光的强弱改变其光电压，并将所述光电压作为米样信号输出； 微处理单元，用于根据所述采样信号输出脉冲宽度调制信号，以调节LED发光单元的亮度，所述微处理单元的复位端与所述整流滤波单元的输出端连接，所述微处理单元的采样端与LED发光单元连接。
2.如权利要求I所述的电路，其特征在于，所述整流滤波单元包括 二极管Dl和电容Cl ； 所述二极管Dl的阳极为所述整流滤波单元的输入端，所述二极管Dl的阴极与所述电容Cl的一端连接，所述电容Cl的另一端接地。
3.如权利要求I所述的电路，其特征在于，所述LED发光单元包括 LED发光二极管D2、LED发光二极管D3、LED发光二极管D4、电阻R2、电阻R3及电阻R4 ； 所述LED发光二极管D2的阳极与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为所述LED发光单元的第一输出端，所述LED发光二极管D2的阴极接地，所述LED发光二极管D3的阳极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端为所述LED发光单元的第二输出端，所述LED发光二极管D3的阴极接地，所述LED发光二极管D4的阳极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端为所述LED发光单元的第三输出端，所述LED发光二极管D4的阴极接地。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述微处理单元为单片机，所述单片机的采样端PBO，与所述LED发光单元的第一输出端连接；所述单片机的采样端PBl，与所述LED发光单元的第二输出端连接；所述单片机的采样端PB2，与所述LED发光单元的第三输出端连接。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述单片机为10位AD转换精度的单片机。
6.—种LED信号灯,其特征在于，所述LED信号灯的控制电路为权利要求I至5任一项所述的LED信号控制电路。
7.—种LED信号控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 进行初始化； 在第一时间间隔内，通过LED发光单兀测量环境光,将光信号转换为光电压； 在第二时间间隔内，通过处理单元判断所述光电压，并根据所述光电压调节LED发光单元的亮度； 周期性交替执行第一时间间隔和第二时间间隔。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在第二时间间隔内，通过处理单元判断所述光电压，并根据所述光电压调节LED发光单元的亮度的步骤具体为 判断所述光电压； 如所述光电压值在有效电压范围内，通过脉冲宽度调制信号的占空比调节所述LED发光单元的亮度；如光电压值高于有效电压范围，则关闭脉冲宽度调制信号输出，进入休眠状态； 如光电压值低于有效电压范围，则脉冲宽度调制信号输出最大占空比。
全文摘要
本发明适用于照明控制领域，提供了一种LED信号控制电路、LED信号灯及LED信号控制方法，所述电路包括整流滤波单元，所述整流滤波单元的输入端与电源连接，用于对电源提供的供电电压进行整流、滤波；LED发光单元，用于根据环境光的强弱改变其光电压，并将所述光电压作为采样信号输出；微处理单元，所述微处理单元的复位端与所述整流滤波单元的输出端连接，所述微处理单元的若干采样端与LED发光单元连接，用于根据所述采样信号调节输出电流，以调节LED发光单元的亮度。本发明通过LED发光二极管的光伏效应将环境光强度转化为光电压，微处理单元根据光电压调节LED发光二极管的明暗，实现数字化自动控制，该电路结构简单，成本低。
文档编号H05B37/02GK102740530SQ20111008547
公开日2012年10月17日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者周明杰, 张表新 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司