一种LED灯箱、其控制电路及其控制方法与流程

一种led灯箱、其控制电路及其控制方法
技术领域
1.本发明属于led灯技术领域，特别涉及一种led灯珠及包含该灯珠的灯箱。


背景技术：

2.led灯箱作为一种广告传播设备，广泛分布于道路、街道两旁，以及影院、展览销会、商业闹市区、车站、机场、码头、公园等公共场所处，本领域技术人员往往以透光材质构造箱体，在箱体内部布置led灯阵列，通过合理设置led灯阵列中各个灯珠的亮灭，为箱体上投放的广告界面提供明亮的、突出的背景衬托，提升广告界面的传播效果。
3.现有技术中提供的led灯箱应用到具体场景中时，往往具有明显的安全性差、能源浪费的问题：一方面，现有技术中提供的led灯箱往往从投入使用开始即以灯箱通电即亮、断电即灭、全时段保持恒定的亮度，这就要求该灯箱中的每一颗led灯珠均以恒定亮度保持长时间满负荷工作，一般的led灯箱为获得明亮的视觉效果，其箱体内部往往以阵列的形式密集布置多个led灯珠，如灯箱中每一颗led灯珠均以恒定亮度保持长时间满负荷工作，灯珠发光时将不可避免地产生热量，密集布置的led灯珠阵列中热量积聚更加明显，如不采取相应措施，则灯箱内部热量不断聚集，灯箱本身将存在型材受热形变或爆炸、电子元器件受热烧损的风险；而与此同时，现有技术中提供的led灯箱中对所有的led灯珠设置统一的电源供给，灯箱往往仅仅具备两种工作情况，灯箱中的所有led灯珠仅仅具备点亮或熄灭两种互斥的工作状态，当所有led灯珠点亮时，灯箱保持充足的亮度满负荷工作；而当所有的led灯珠熄灭时，灯箱完全不发光。这样的设置应用到实际中时将无视外部环境可见度情况、是否存在观众等情况始终保持明亮，这带来严重的能源浪费的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种led灯箱，该灯箱结构简洁，装配方便，便于广泛推广。
5.本发明的另一个目的在于提供一种led灯箱控制电路及其控制方法，该电路安全性能高、稳定环保，能源浪费少。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
7.本发明提供一种led灯箱，该灯箱包括有壳体、结构板、传感器以及至少一个led灯珠，壳体具有内部空间，结构板设置在壳体内部，与壳体连接；led灯珠按序阵列、设置在结构板上，且每一个led灯珠均与结构板可拆卸式连接；传感器设置在相邻两列led灯珠之间，且传感器也与结构板可拆卸式连接。
8.本发明还提供一种led灯箱控制电路，该控制电路应用于上述led灯箱中，用以控制上述灯箱中的led灯珠的实时工况，该控制电路包括有：
9.用于感受外部环境中变化情况的感应电路；
10.以及，用于根据外部环境的变化情况而对应调整输出功率，控制与之连接的外部led灯珠的实时工况的电源电路。
11.进一步的，电源电路包括有apfc模块以及驱动模块；apfc模块包括有保险丝、第一隔离变压器、滤波电感、滤波电容、滤波全桥、第二隔离变压器、功率校正ic、第一前端mos管以及第一隔离二极管；保险丝的其中一端连接外部市电中的火线，其另一端连接第一隔离变压器中其中一个绕组的一端，该绕组的另一端连接滤波电容的其中一极，第一隔离变压器中另一个绕组的一端连接外部市电中的零线，该绕组的另一端连接滤波电容的另一极；滤波电感的其中一端连接第一隔离变压器与滤波电容的公共端连接，滤波电感的另一端连接滤波全桥的其中一个输入端，滤波电容与第一隔离变压器的公共端连接滤波全桥的另一个输入端；滤波全桥的其中一个输出端接地，其另一个输出端连接第二隔离变压器中其中一个绕组的一端，该绕组的另一端连接第一隔离二极管的阳极，第一隔离二极管的阴极引出hv+电源端，第二隔离变压器的两端分别连接功率校正ic；功率校正ic的具体型号为l6562；第一前端mos管的栅极与功率校正ic连接，第一前端mos管的源极连接功率校正ic，第一前端mos管的漏极连接第一隔离二极管的阳极；驱动模块包括有驱动芯片、第一变压器、第一后端mos管；驱动芯片的具体型号为mt7980；第一变压器具备第一原边绕组以及副边绕组；第一隔离二极管的阴极引出hv+电源端接入第一变压器中第一原边绕组的其中一端，第一变压器中第一原边绕组的另一端连接第一后端mos管的漏极，第一后端mos管的源极接地，第一后端mos管的栅极连接驱动芯片；第一变压器的副边绕组的其中一端引出led+电源端，向外部led灯珠开放连接；第一变压器中副边绕组的另一端接地；且该绕组与地的公共端引出led－，向外部led灯珠开放连接；
12.驱动模块还包括有第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一运放、第二运放、光电耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、第一二极管以及稳压二极管；第一变压器中还具备第二原边绕组，第一变压器中第二原边绕组的其中一端连接驱动芯片，该绕组的另一端接地；第一三极管的集电极连接第一变压器的副边绕组，第一电阻的其中一端连接第一三极管的集电极，第一电阻的另一端与第一三极管的基极连接，第一三极管的发射极接地；第一二极管的阴极连接温敏电阻，第一二极管的阳极连接第一运放正相输入端，第一运放的反相输入端连接第二运放的反相输入端，第一运放的输出端连接光电耦合器中发光器的阴极，光电耦合器中发光器的阳极连接第一三极管的发射极；第二运放的正相输入端接地，第二运放的输出端连接第二电阻的其中一端，第二电阻的另一端连接第二三极管的基极，第二电阻与第二运放的公共端还连接第二三极管的发射极，第二三极管的集电极连接第三三极管的基极，第三三极管的发射极连接第二三极管的基极，第三三极管的集电极连接第一电容的其中一个极板，第一电容的另一个极板接地；第三三极管的基极还连接第三电阻的其中一端，第三电阻的另一端接地；第四电阻的其中一端连接第一隔离二极管的阴极引出hv+电源端，第四电阻的另一端连接第五电阻的其中一端，第五电阻的另一端连接第四三极管的发射极，第四三极管的发射极连接光电耦合器中光敏器的集电极，光电耦合器中光敏器的发射极接地，第六电阻的其中一端连接第一隔离二极管的阴极引出hv+电源端，第六电阻的另一端连接第七电阻的其中一端，第七电阻的另一端连接第四三极管的基极，第四三极管的基极还连接稳压二极管的阴极，稳压二极管的阳极接地；光电耦合器中光敏器与第四三极管的公共端还连接第八电阻的其中一端，第八电阻的另一端连接驱动芯片。
13.进一步的，电源电路还包括有继电器模块以及内部供电模块；继电器电路包括有
隔离降压芯片、第一电感、wifi智能控制芯片、继电器驱动芯片以及继电器；隔离降压芯片的具体型号为bp8516f；第一电感的其中一端连接隔离降压芯片，其另一端连接wifi智能控制芯片，wifi智能控制芯片的具体型号为tywe2s；wifi智能控制芯片还与继电器驱动芯片连接，继电器驱动芯片的具体型号为uln2001；继电器驱动芯片连接继电器中的继电器线圈，继电器中开关的其中一端连接外部市电中的火线，继电器中开关的另一端连接外部市电中的零线；继电器中的继电器线圈通电时，继电器中开关的两端连通；wifi智能控制芯片还与第一二极管的阴极连接；内部供电模块包括有电压转换芯片、第二二极管、第三二极管、第九电阻、第二电感；第二二极管的阳极接入led+电源端，其阴极连接电压转换芯片，电压转换芯片还连接第九电阻的其中一端，第九电阻的另一端连接第二电感的其中一端，第二电感的另一端引出vcc电源端；第三二极管的阳极接地，其阴极连接第九电阻与第二电感的公共端；第四二极管的阳极连接vcc电源端，其阴极连接电压转换芯片。
14.进一步的，感应电路包括有观众靠近情况检测模块，观众靠近情况检测模块中包括有热释电检测单元，热释电检测单元中包括有热释电检测芯片、第十电阻、第十一电阻以及第三电容；热释电检测芯片的具体型号的bs412，热释电检测芯片接入3.3v电源，第十电阻的其中一端连接3.3v电源，第十电阻的另一端连接热释电检测芯片；第十一电阻的其中一端连接第九电阻与热释电检测芯片的公共端，第十一电阻的另一端接地；第三电容的其中一极连接热释电检测芯片，其另一极接地；热释电检测芯片还与第一二极管的阴极连接。
15.进一步的，观众靠近情况检测模块中还包括有雷达检测单元；雷达检测单元中包括有雷达感应芯片以及主控芯片，雷达感应芯片的具体型号为s2904，雷达感应芯片与主控芯片连接，主控芯片的具体型号为n76e03，主控芯片还与第一二极管的阴极连接。
16.进一步的，感应电路中还包括有光照检测模块，光照检测模块中包括有第十二电阻以及光敏电阻；第十二电阻的其中一端连接电源，另一端连接光敏电阻的其中一端，光敏电阻的另一端接地；第十二电阻与光敏电阻的公共端连接主控芯片。
17.进一步的，感应电路中还包括有温度检测模块，温度检测模块中包括有温敏电阻，温敏电阻的其中一端连接第一二极管的阴极，其另一端接地。
18.本发明还提供一种led灯箱控制方法，该控制方法基于上述的led灯箱节能控制电路，该方法为：当感应电路感应到外部环境中有人靠近、光照变弱、温度升高时，电源电路减少输出端处输出功率。
19.本发明的优势在于：相比于现有技术，在本发明中提供的led灯箱中，箱体中设置结构板，led灯珠与结构板可拆卸式连接，本领域技术人员利用本技术中提供的灯箱可非常方便组装。
20.本技术提供的控制电路在具体工作时，将存在多个检测手段同时工作以控制电源电路的输出功率：
21.一方面：热释电传感芯片用于检测人体在周围空间中的热辐射，当有人靠近时，人体散发的红外线被热释电传感芯片检测到，热释电传感芯片将该信号反馈至第一二极管处。
22.另一方面，雷达感应芯片用于以雷达检测手段检测人体与灯箱的距离，当有人靠近时，雷达感应芯片即感应到本次靠近，将该情况以电信号的形式通过与主控芯片的连接向主控芯片反馈；
23.再一方面，温度检测模块中设置的温敏电阻将实时检测其设置位置处的温度变化情况，一旦温敏电阻设置位置处温度异常变化，温敏电阻处电流情况即发生改变，该处电流变化将通过温敏电阻与第一二极管的连接与电源电路交互。
24.再者，光照检测模块中设置的光敏电阻将实时检测其设置位置处的光照变化情况，其设置位置处光照强度的变化将以电信号的形式向主控芯片反馈。
25.以上电路设置，将分别从人体红外检测和人体距离检测两重维度检测灯箱设置位置附近的观众情况，而灯箱设置位置附近的观众情况将直接关系到该灯箱处展示的广告内容的被阅览可能，如灯箱设置位置周围没有人时，控制电源电路提供较低输出功率或不提供输出功率，保持与之连接的外部led灯维持较暗或熄灭的状态，可减少该led灯箱无效传播的能耗，反之，如灯箱设置位置周围有人，则代表此时通过该led灯箱传播的广告有被阅览的可能，此时控制电源电路提供充足的输出功率，保持阈值连接的外部led等维持明亮的状态，能最大程度展示此时led灯箱上的广告，最大程度上取得传播效果。因此，利用上述电路，本领域技术人员进一步设置电路参数及主控芯片中具体的控制程序，可获得有人围观时灯箱明亮，无人围观时灯箱黯淡的效果，避免无人围观时也长时间保持充分明亮而带来的能源浪费。
26.本技术提供的控制电路中设置的光照检测模块将从外部环境中光照变化的角度为该led灯箱带来更深层次的节能效果，设置光照检测模块能用于感受该led灯箱设置位置处的光照条件，当该位置处当前光照强度充足，则代表该led灯箱上展示的广告处于较明亮的环境中，此时无需再补充光线其灯箱上登载的广告也能被清楚阅览，反之，当该位置处当前光照强度不足，则代表该led灯箱上展示的广告处于较为昏暗的环境中，此时需要该led灯箱主动发光，为其上登载的广告补充光线，因此，利用上述电路，本领域技术人员进一步设置电路参数，可在外部环境光线充足时主动减小或取消电源电路的输出功率，而在外部环境昏暗时提升电源电路的输出功率，保持led灯箱明亮，充分展示其上登载的广告，以最大程度上利用外部环境中的光照条件，减少不必要的能源消耗，节约能源。
27.再者，温敏电阻实时检测其设置位置处的温度，并将其检测到的温度数据转换成为电信号，此处反应温度的电信号接入驱动模块中，经过第一运放与第二运放的配合，进一步通过光电耦合器反馈至驱动芯片处，驱动芯片对应该信号控制第一变压器副边处引出的led+电源端和led-电源端之间输出的功率大小，主动调整对外部led灯珠的输出功率，一旦温敏电阻设置位置处温度异常，则驱动芯片将及时获知其温度情况，可方便驱动芯片根据温度情况调整第一变压器的输出功率，一方面避免在环境已经出现温度过热现象时、led等持续满负荷或高负荷工作持续产热，避免灯箱内积累更多热量以致起火烧损内部元件；另一方面，当输出变压器的副边绕组处输出的功率下降，必将带动与之连接的外部led灯珠亮度下降甚至完全熄灭，灯箱整体将呈现将黯淡的视觉效果，检修人员能方便从灯箱亮度上直观地观察到每一个灯箱的工作情况，及时对问题灯箱进行抢修。
28.本发明的优势在于：相比于现有技术，在发明提供的灯箱结构简洁，装配方便，本发明提供的电路安全环保，能根据其当前所处情况实时调整电源电路输出功率，避免能源浪费。
附图说明
29.图1是具体实施方式中提供的led灯箱的爆炸图。
30.图2是具体实施方式中提供的led灯箱节能控制电路的整体电路原理图。
31.图3是图2中i部分的局部放大图。
32.图4是图2中ii部分的局部放大图。
33.图5是图2中iii部分的局部放大图。
34.图6是图2中iv部分的局部放大图。
35.图7是图2中v部分的局部放大图。
具体实施方式
36.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。
37.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
38.请参阅图1。
39.在本具体实施方式中提供一种led灯箱，该灯箱包括有壳体1、结构板2、传感器3以及两列以上的led灯珠组，且每列led灯珠组包括两个以上的led灯珠4，壳体1具有内部空间，结构板2设置在壳体1内部，与壳体1连接；led灯珠4按序阵列、设置在结构板2上，且每一个led灯珠4均与结构板2可拆卸式连接；传感器3设置在相邻两列led灯珠4之间，且传感器3也与结构板2可拆卸式连接。
40.请参阅图2-7。
41.在本具体实施方式中提供一种led灯箱控制电路，该控制电路包括有：
42.用于感受外部环境中变化情况的感应电路；
43.以及，用于根据外部环境的变化情况而对应调整输出功率，控制与之连接的外部led灯珠的实时工况的电源电路。
44.进一步的，在本具体实施方式中，驱动模块包括有apfc电路，apfc电路包括有保险丝fu、第一隔离变压器t1、滤波电感l1、滤波电容c1、滤波全桥bd1、第二隔离变压器t2、功率校正ic u1、第一前端mos管q1以及第一隔离二极管d2；保险丝fu的其中一端连接外部市电中的火线，其另一端连接第一隔离变压器t1中其中一个绕组的一端，该绕组的另一端连接滤波电容c1的其中一极，第一隔离变压器t1中另一个绕组的一端连接外部市电中的零线，该绕组的另一端连接滤波电容c1的另一极；滤波电感l1的其中一端连接第一隔离变压器t1与滤波电容c1的公共端连接，滤波电感l1的另一端连接滤波全桥bd1的其中一个输入端，滤波电容c1与第一隔离变压器的公共端连接滤波全桥bd1的另一个输入端；滤波全桥bd1的其中一个输出端接地，其另一个输出端连接第二隔离变压器t2中其中一个绕组的一端，该绕组的另一端连接第一隔离二极管d2的阳极，第一隔离二极管d2的阴极引出hv+电源端，第二隔离变压器t2的两端分别连接功率校正ic u1；功率校正ic u1的具体型号为l6562；第一前端mos管q1的栅极与功率校正ic u1连接，第一前端mos管q1的源极连接功率校正ic u1，第一前端mos管q1的漏极连接第一隔离二极管d2的阳极。
45.进一步的，在本具体实施方式中，驱动模块包括有驱动芯片u3、第一变压器t3、第
一后端mos管q3；驱动芯片u3的具体型号为mt7980；第一变压器t3具备第一原边绕组以及副边绕组；第一二极管的阴极引出hv+电源端接入第一变压器t3中第一原边绕组的其中一端，第一变压器t3中第一原边绕组的另一端连接第一后端mos管q3的漏极，第一后端mos管q3的源极接地，第一后端mos管q3的栅极连接驱动芯片u3；第一变压器t3的副边绕组的其中一端引出led+电源端，向外部led灯珠开放连接；第一变压器t3中副边绕组的另一端接地；且该绕组与地的公共端引出led－，向外部led灯珠开放连接。
46.进一步的，在本具体实施方式中，驱动模块还包括有第一三极管q4、第二三极管q6、第三三极管q5、第四三极管q2、第一运放u4a、第一运放u4b、光电耦合器u2a/u2b、第一电阻r34、第二电阻r43、第三电阻r41、第四电阻r16、第五电阻r17、第六电阻r14、第七电阻r15、第八电阻r19、第一电容c16、第一二极管d8以及稳压二极管z1；第一变压器t3中还具备第二原边绕组，第一变压器t3中第二原边绕组的其中一端连接驱动芯片u3，该绕组的另一端接地；第一三极管q4的集电极连接第一变压器t3的副边绕组，第一电阻r34的其中一端连接第一三极管q4的集电极，第一电阻r34的另一端与第一三极管q4的基极连接，第一三极管q4的发射极接地；第一二极管d8的阴极连接温敏电阻ntc1，第一二极管d8的阳极连接第一运放u4a正相输入端，第一运放u4a的反相输入端连接第一运放u4b的反相输入端，第一运放u4a的输出端连接光电耦合器u2a/u2b中发光器的阴极，光电耦合器u2a/u2b中发光器的阳极连接第一三极管q4的发射极；第一运放u4b的正相输入端接地，第一运放u4b的输出端连接第二电阻r43的其中一端，第二电阻r43的另一端连接第二三极管q6的基极，第二电阻r43与第一运放u4b的公共端还连接第二三极管q6的发射极，第二三极管q6的集电极连接第三三极管q5的基极，第三三极管q5的发射极连接第二三极管q6的基极，第三三极管q5的集电极连接第一电容c16的其中一个极板，第一电容c16的另一个极板接地；第三三极管q5的基极还连接第三电阻r41的其中一端，第三电阻r41的另一端接地；第四电阻r16的其中一端连接第一二极管d8的阴极引出hv+电源端，第四电阻r16的另一端连接第五电阻r17的其中一端，第五电阻r17的另一端连接第四三极管q2的发射极，第四三极管q2的发射极连接光电耦合器u2a/u2b中光敏器的集电极，光电耦合器u2a/u2b中光敏器的发射极接地；第六电阻r14的其中一端连接第一二极管d8的阴极引出hv+电源端，第六电阻r14的另一端连接第七电阻r15的其中一端，第七电阻r15的另一端连接第四三极管q2的基极，第四三极管q2的基极还连接稳压二极管z1的阴极，稳压二极管z1的阳极接地。光电耦合器u2a/u2b中光敏器与第四三极管q2的公共端还连接第八电阻r19的其中一端，第八电阻r19的另一端连接驱动芯片u3。
47.进一步的，在本具体实施方式中，电源电路还包括有继电器模块以及内部供电模块；继电器电路包括有隔离降压芯片u8、第一电感l3、wifi智能控制芯片u7、继电器驱动芯片u6以及继电器jd1；隔离降压芯片u8的具体型号为bp8516f；第一电感l3的其中一端连接隔离降压芯片u8，其另一端连接wifi智能控制芯片u7，wifi智能控制芯片u7的具体型号为tye2s；wifi智能控制芯片u7还与继电器驱动芯片u6连接，继电器驱动芯片u6的具体型号为uln2001；继电器驱动芯片u6连接继电器中的继电器线圈，继电器jd1中开关的其中一端连接外部市电中的火线，继电器jd1中开关的另一端连接外部市电中的零线；继电器jd1中的继电器线圈通电时，继电器jd1中开关的两端连通；wifi智能控制芯片u7还与第一二极管的阴极连接；内部供电模块包括有电压转换芯片u5、第二二极管d10、第三二极管d12、第四二
极管d11、第九电阻r45、第二电感l2；第二二极管d10的阳极接入led+电源端，其阴极连接电压转换芯片u5，电压转换芯片u5还连接第九电阻r45的其中一端，第九电阻r45的另一端连接第二电感l2的其中一端，第二电感l2的另一端引出vcc电源端；第三二极管d12的阳极接地，其阴极连接第九电阻r45与第二电感l2的公共端；第四二极管d11的阳极连接vcc电源端，其阴极连接电压转换芯片u5。
48.进一步的，观众靠近情况检测模块中包括有热释电检测单元，热释电检测单元中包括有热释电检测芯片u8、第十电阻r53、第十一电阻r54以及第三电容c25；热释电检测芯片u8的具体型号的bs412，热释电检测芯片u8接入3.3v电源，第十一电阻r53的其中一端连接3.3v电源，第十一电阻r53的另一端连接热释电检测芯片u8；第十一电阻r54的其中一端连接第十一电阻r53与热释电检测芯片u8的公共端，第十一电阻r54的另一端接地；第三电容c25的其中一极连接热释电检测芯片u8，其另一极接地；热释电检测芯片u8还与第一二极管d8的阴极连接。
49.进一步的，观众靠近情况检测模块中还包括有雷达检测单元；雷达检测单元中包括有雷达感应芯片ic2以及主控芯片ic1，雷达感应芯片ic2的具体型号为s2904，雷达感应芯片ic2与主控芯片连接，主控芯片ic1的具体型号为n76e03，主控芯片ic1还与第一二极管的阴极连接。
50.进一步的，感应电路中还包括有光照检测模块，光照检测模块中包括有第十二电阻r2以及光敏电阻cds1；第十二电阻r2的其中一端连接电源，另一端连接光敏电阻cds1的其中一端，光敏电阻cds1的另一端接地；第十二电阻r2与光敏电阻cds1的公共端连接主控芯片u8。
51.进一步的，感应电路中还包括有温度检测模块，温度检测模块中包括有温敏电阻ntc1，温敏电阻ntc1的其中一端连接第一二极管d8的阴极，其另一端接地。
52.在本具体实施方式中还提供一种led灯箱控制方法，该控制方法基于上述led灯箱节能控制电路，该方法为：当感应电路感应到外部环境中有人靠近、光照变弱、温度升高时，电源电路减少输出端处输出功率。
53.以上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。