专利名称：Led灯光控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED照明领域，尤其涉及一种LED灯光控制装置。
背景技术：
随着发光二极管(LED)技术的发展，人们开始使用LED发光装置作为照明、装饰用 灯具。在LED发光装置作为装饰灯灯具使用时，单一的LED灯光已远远满足不了人们审美 的需求，因此需要LED灯组能够发出不同颜色的光线，从而使得装饰灯具变幻美观，给人以 视觉上的享受。现有技术中，采用数字电路(IC硬件)构成的7色跳变或者渐变电路，可以实现 LED灯的色彩变幻和亮度变化，但是其变化色彩仅为7种，色彩不够丰富。另外一种实现LED灯光变换的技术为，利用计算机编程软件，按程序实现成千上 万种色彩的变化，但是编程复杂，非专业人员不易掌握，并且，由此产生的软件费用也大大提尚。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种LED灯光控制装置，包括脉宽调制发生器、功率管和 LED发光装置；所述的脉宽调制发生器连接至所述功率管；所述功率管连接至所述LED发光 装置；所述脉宽调制发生器产生脉宽调制信号，通过所述功率管调制所述LED发光装置的 占空比，从而控制所述LED发光装置的发光亮度和实现R、G、B混色。所述的LED发光装置 还包括与LED串联的限流电阻，用于稳定电流。本实用新型实施例根据调节脉宽调制发生器而产生不同周期的脉宽调制信号，使 每个对应的功率管的接通占空比在相同时刻是不同的，从而导致不同颜色的LED灯组在相 同时刻，其亮度也是不同的。而且，本实用新型的灯光控制装置不需要软件编程控制，就可 以随机实现灯光色彩无穷多的变化，使非专业人员容易掌握，并且电路简练，元器件少，节 约了成本。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中图1为本实用新型实施例的LED灯光控制装置的结构框图；图2为本实用新型的LED灯光控制装置的实施例的结构示意图；图3为本实用新型的LED灯光控制装置实施例的一个混色结构示意图；图4为图3所示实施例的R、G、B三个灯组的接通占空比的变化曲线；图5为本实用新型实施例的施密特触发器CD4093的逻辑结构图；图6为本实用新型实施例的四运放集成电路LM324的逻辑结构图；图7为本实用新型利用图5和图6所示的逻辑元件，形成的LED灯光控制电路的原理电路图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，
以下结合附图对本实用 新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实 用新型，但并不作为对本实用新型的限定。图1为本实用新型的LED灯光控制装置的结构框图。该LED灯光控制装置包括脉 宽调制(pulse width modulation, PWM)发生器10、功率管20以及LED发光装置30。其 中，PWM发生器10用于产生脉宽调制信号，通过功率管20控制LED发光装置30的接通占 空比，从而调节LED发光装置的发光亮度。因为LED灯的亮度与加在其上的平均电压有关， 因此只要改变LED的平均工作电压，就能使其发光亮度有所改变。假设LED灯的额定工作电压为Uo，LED的平均工作电压为Uavg，则有Uavg = DXUo (1)其中，D为LED灯组的接通占空比。然而额定工作电压Uo是 220V的市电经过 整流稳压后的恒定电压，不可随意变更，因此只能通过改变占空比D来改变Uavg的值。其中，LED发光装置30可为一个LED灯管或者一组LED灯管或者不同颜色的几个 灯组，例如为红、绿、蓝三组不同颜色的灯组。图2所示为本实用新型的LED灯光控制装置的实施例的结构示意图。本实施例中， 功率管20为场效应管。如图所示，在功率管20和LED发光装置30之间加入限流电阻40， 以稳定电路中的电流，此限流电阻40也可包含在LED发光装置30中。在图1和图2所示的实施例中，因为只用一个PWM发生器来调制占空比，因此只能 控制LED发光装置的亮度变化，即不管是一个LED灯管或者一组单一颜色的LED灯管，其颜 色不会发生改变，只是色彩亮度发生改变。图3为本实用新型的LED灯光控制装置实施例的一个混色结构示意图。本实施例 中，利用三基色原理实现多种色彩的变换，即以红、绿、蓝三种颜色作为基本颜色，将其按 照不同配比混色即可产生多种不同的颜色，例如，将R、G、B三个灯组分别分成100级的亮度 级，那么根据排列组合原理，本实施例中的灯光控制装置将能随机产生100X100X100 = IO6种混色效果。本实施例中，三个不同颜色的灯组的亮度是连续变化的，即无穷级，因此可 以随机产生无穷多的色彩。如图3所示，LED发光装置为三个颜色的LED灯组104，分别为红色LED灯组R、绿 色LED灯组G以及蓝色LED灯组B，其中，每一个灯组连接至对应的PWM发生器和功率管。 如图所示，PWM发生器组101、功率管组102以及三组LED灯组104，是一一对应连接的。其 中，在功率管和不同颜色的灯组之间，还串联一组电阻103，用来稳定电路中的电流，起到保 护LED灯组104的作用。在本实施例中，所述的功率管为场效应管VN0602，但本实用新型不 限于此。其中，三个PWM发生器的电路结构完全一样，分别驱动功率管V1、V2和V3，使其接 通占空比在0 100%之间按照锯齿波做周期变化。但是，三个PWM发生器的不同点在于其 变化周期设置得不一样，即不同步。因此，造成任何时刻R灯组、G灯组以及B灯组的占空 比是不一样的，从而造成三种灯组的亮度在每个时刻都是不同的。其中，图4为图3所示实
4施例的R、G、B三个灯组的接通占空比的变化曲线。在tl时亥lj，三组LED灯的占空比为rl、 gl、bl，而t2时刻，三组LED灯的占空比为r2、g2、b2。显然，rl、gl、bl与r2、g2、b2已经 明显不同，因此根据上述的公式(1)，在tl和t2时刻，加在三组LED灯组上的平均电压不 同，故三组LED灯的亮度不同，因此由它们混出的色彩也不同。当然，本实用新型并不限于此。LED灯组也可设置为两个、四个，甚至五个或者更多 个。如果为两个不同颜色的LED灯组，其对应两个PWM发生器和两个功率管，当然混出的色 彩也比较少，效果不是很明显。当LED灯组为四个或者五个或者更多个不同颜色的LED灯 组时，则对应于四个PWM发生器以及四个功率管。此时，色彩的变换也比较多。但是，由于 根据三基色原理，利用红、绿、蓝三种颜色，几乎可以混出所有的色彩，因此利用红、绿、蓝三 种色彩的LED灯，即可满足人们对于不同色彩的需求，如果设置4个、5个甚至更多的LED灯 组，则需要相应增加PWM发生器以及功率管，无疑增加了硬件电路的复杂性和设计成本。在图3所示的实施例中，3个PWM发生器由施密特触发器和运放集成电路组成。 其中，所述的施密特触发器用于产生谐波振荡，其可为四-2输入与非门施密特触发器 CD4093。图5为本实用新型实施例的施密特触发器CD4093的逻辑结构图，其中，引脚7为 Vss，引脚14为Vdd，分别为电源输入端，剩余的12个引脚组成4个独立的施密特触发器双 输入与非门，本实施例中作为非门使用。运放集成电路可为四运放集成电路LM324。LM324 的逻辑结构图如图6所示，引脚11和引脚4分别为电源输入端V-和V+，剩余的12个引脚 组成4个独立的运算放大器。图7为图3所示实施例的利用图5和图6所示的逻辑元件，形成的LED灯光控制 电路的原理电路图。其中，模块701为利用四运放集成电路LM324中的1个运算放大器与第一 RC电路组成 的振荡电路，第一 RC电路包括R16、R17、R18、R19和C7。此振荡电路产生一个频率为250Hz 的锯齿波。其中，R16、R17和R18组成正反馈电路，R19和C7用来控制锯齿波的周期。模块7021、7022和7023均为谐波振荡电路，这三个电路的工作原理和电路结构是 一样的，只是每个模块的RC电路中的电阻值有所不同，因此工作频率就不同。调节电阻值， 即可控制产生的谐波的振荡频率。 模块7031、7032和7033为比较器电路，其为利用四运放集成电路LM324的运算放 大器构成，通过对模块701和模块7021、7022和7023产生的两个不同锯齿波的电平比较， 生成脉宽不同的脉冲调制信号。以模块701、7021和7031为例说明P丽发生器的工作原理。模块701、模块7021 和模块7031共同组成控制R灯组的PWM发生器。其工作原理为模块7021由四_2输入与 非门施密特触发器CD4093的一个与非门电路与第二 RC电路和第三RC电路组成，其中，第 二 RC电路包括RIO、R13和C4，第三RC电路包括R7、Cl，与非门电路的输出端加到第三RC 电路，通过第三RC电路的电容充放电，产生一个频率很低的锯齿波。当电容进行充电时，其 输出电平也不断升高，当电容进行放电时，输出电平不断降低。模块701和模块7021产生 的两个锯齿波送入比较器电路7031进行比较，从而产生脉宽调制信号。同理，模块701、7022和7032组成控制G灯组的PWM发生器，模块701、7023和 7033组成控制B灯组的PWM发生器。但是，由于模块7021、7022和7023中的RC电路的电 阻值不一样，故产生的谐波频率不同，且电阻越大，则频率越低，因此，在每个时刻产生的脉宽调制信号的占空比也是不同的。如图4所示。本实施例中，四_2输入与非门施密特触 发器CD4093中的一个与非门电路没有用到，且在本实用新型中，实用频率约为0. 03Hz 0. OlHz0本实用新型实施例根据调节脉宽调制发生器而产生不同周期的脉宽调制信号，使 每个对应的功率管的接通占空比在相同时刻是不同的，从而导致不同颜色的LED灯组在相 同时刻，其亮度也是不同的，通过混色产生不同的色彩，而且，本实用新型的灯光控制装置 不需要软件编程控制，就可以随机实现灯光色彩无穷多的变化，使非专业人员容易掌握，并 且电路简练，元器件少，节约了成本。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本 实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种LED灯光控制装置，其特征在于，所述的LED灯光控制装置包括脉宽调制发生器、功率管和LED发光装置；所述的脉宽调制发生器连接至所述功率管；所述功率管连接至所述LED发光装置；所述脉宽调制发生器产生脉宽调制信号，通过所述功率管调制所述LED发光装置的占空比，从而控制所述LED发光装置的发光亮度。
2.如权利要求1所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的LED发光装置还包括与 LED串联的限流电阻，用于稳定电流。
3.如权利要求1所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的LED发光装置为一个 LED灯管。
4.如权利要求1所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的LED发光装置为红色 LED灯组、绿色LED灯组以及蓝色LED灯组。
5.如权利要求1所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的LED发光装置为多个不 同颜色的LED灯组。
6.如权利要求1所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的脉宽调制发生器由施密 特触发器和运放集成电路组成。
7.如权利要求6所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的施密特触发器用于产生 谐波振荡。
8.如权利要求6所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的施密特触发器为四_2 输入与非门施密特触发器⑶4093。
9.如权利要求6所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的运放集成电路为四运放 集成电路LM324。
10.如权利要求1所述的LED灯光控制装置，其特征在于，所述的功率管为场效应管 VN0602。
专利摘要本实用新型公开了一种LED灯光控制装置，包括脉宽调制发生器、功率管和LED发光装置；所述的脉宽调制发生器连接至所述功率管；所述功率管连接至所述LED发光装置；所述脉宽调制发生器产生脉宽调制信号，通过所述功率管调制所述LED发光装置的占空比，从而控制所述LED发光装置的发光亮度和实现R、G、B混色。本实用新型实施例不需要软件编程控制就可以随机实现灯光色彩无穷多的变化，使非专业人员容易掌握，并且电路简练，元器件少，节约了成本。
文档编号H05B37/02GK201657436SQ20102017432
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者梁毅 申请人:北京朗波尔光电股份有限公司