[实用新型]根据环境光自动调光的LED照明驱动电路

说明书

所属技术领域

本实用新型属于一种电子控制电路，涉及一种LED照明灯具的自动调光装置。 

背景技术

目前，最普遍使用的照明调光装置为人工通过调节按钮来实现的，在环境光的亮度改变时被照明的区域的亮度也会改变，不具备自动调节功能。很多情况下当环境的亮度变亮时，如室外太阳光的加强，或窗帘的打开，使得被照明区域的照度变高，但实际上并不需要这么高的照度，这样照明灯的开启无形中增加了耗电量。照明区域的照度因环境亮度而变化，使得在此照明区域下人眼的视觉也要不断调整以适应当前的照明亮度，因而人眼的健康也会因为不舒适的照明受到影响。传统照明调光器的调光方式通常为调节市电的相位导通角，或PWM通断比方式，这两种通过快速通断照明光源供电的调光方式，会对外部会产生强烈的电磁干扰。同时存在频闪现象，容易引起视觉疲劳。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能根据环境亮度自动调节室内照明亮度的智能化照明灯驱动装置。采用数字调光方式，在亮度被自动调节时不可以有人眼能明显感觉到的亮度一级一级跳变的现象。既亮度的改变必须是非常平滑的。不采用直接改变LED光源的通断比的方式调光，而是线性的改变LED的驱动电流来实现调光。需要一个能感测到被照明区域的实际照度值的照度传感器，能随时将当前的照度值反馈给微控制单元。 

解决上述问题的技术方案是：本实用新型设有微控制单元，其FLASH中烧录有智能化的控制程序和算法。可以接收遥控器发来的亮度设定值并将其保存于EEPROM中。采用照度检测专用芯片BH1620FVC将检测到的实际照度值实时的传给微控制单元，微控制单元将EEPROM中的设定值与实际照度值做比较并进行PID计算，输出相应的PWM信号给PWM调光驱动。PWM调光驱动由运算放大器组成，其内还包括一个PWM DAC电路，该电路的作用是将微控制单元送来的PWM数字信号转变为与LED驱动电流对应的模拟信号，PWM调光驱动中的运算放大器的输出被分为两路，一路输出接AC-DC的反馈光耦，PWM调光驱动会根据微控制单元送来的PWM信号与检测到的LED驱动电流比较，然后通过OP1端口输出偏移量到AC-DC的反馈光耦，使AC-DC调整其VCC端输出相应的驱动电流至LED组。这里的AC-DC为反激式开关恒流电源。其光电反馈的输入与PWM调光驱动的输出端 OP1相连。PWM调光驱动还设有MOS管做为LED驱动电流的线性恒流电路，运算放大器的另一路输出还被作为调整量送到线性恒流电路，以改善AC-DC的输出波纹，同时保护LED不受大电流的冲击。两组LED的驱动电流分别被PWM调光驱动中的两个运算放大器以及两个线性恒流电路单独控制，其控制逻辑关系为：两组中任一组的电流高于或等于设置值，运算放大器的输出都会被送到AC-DC的光电耦合器，使AC-DC调整输出电流，两组中不管那一组的电流低于设置值，其对应的运算放大器的输出不会对AC-DC的光电耦合产生影响。本实用新型的微控制单元输出的PWM信号为16位精度，相对于8位精度的PWM信号，平滑性更好，不会有调节亮度时出现人眼能感觉到的亮度一级一级突变的现象。本实用新型改变了传统LED照明的调光方式，可以更好的解决EMC传导干扰问题，其自动调光功能对节能以及视觉健康都有深远意义。 

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。 

图2是本实用新型的电路原理图。 

图3是本实用新型的工作流程图。 

具体实施方式

图2中U3及其外围组成反激式开关电源电路，U2及其外围组成PWM驱动电路。U1及其外围组成微控制单元电路。U6及其外围组成照度传感器，其输出端与微控制单元的输入端口AD7相连。在图1中微控制单元的三个输出端口：CPWM、WPWM、PWM_DAC与PWM驱动相连，PWM驱动的输出端OP1连至AC-DC，其内部的两个线性调整MOS管的输出C_LED与W_LED分别连至冷光LED组和暖光LED组。AC-DC的输出VCC送至冷光LED组和暖光LED组。 

在图2中，来自电网的220伏单相交流电经AC_L和AC_N接入AC-DC，经AC-DC的输出变压器T1隔离后从D12输出VCC分别给冷光LED和暖光LED提供驱动电流，VCC还被送到稳压二极管D6经R26至AC-DC的反馈耦合光耦U4的输入端OP1。这里的D6选取48V，当AC-DC的输出电压超过48V后就会有电流通过D6流入U4的输入端OP1，再反馈到AC-DC的输入端的开关控制芯片U3的VFB脚，U3根据据反馈信号的大小控制开关管Q1使输出电压恒定在48V，因此AC-DC的最高输出电压被限制在48V。最高限制电压可以根据输出端串联的LED数量而定，图2中由于输出端分别接了13颗暖光LED组和冷光LED组，因此LED的最高驱动电压为3.4*13＝44V，这里取值范围应再高点为48V。VCC还被送至稳压管D4，使D4负极输出为13V左右的电压为U2提供电源，同时13V还被送至电压调整芯片VR1，为微控制单元与照度传感器提供3.3V的电源。图3中，系统在通电后，微控制 单元从照度传感器读取当前的照度值与EEPROM中的设定值比较得出差值，再用此差值进行PID计算，得出PWM通断比，按此通断比从PWM_DAC端口输出16位精度的PWM信号，此信号被送至PWM调光驱动的PWM DAC电路，如图2中的D7、D19、R21、R20、R22、C17、C6，此电路实际上是一RC滤波电路，其作用是将微控制单元送来的PWM信号转化为模拟直流电压，并送至运算放大器的反相输入端，即U2的反向输入端，U2的两个同相输入端分别与LED的电流检测电阻R24与R28连接，Q5与Q4和Q2与Q3分别组成组成暖光LED与冷光LED的线性恒流电路。WPWM与CPWM分别为第二级PWM驱动端口，其用来单独调节冷光LED和暖光LED的亮度，通过调节冷光和暖光的混合比例实现色温调节。当流过任意一组LED(冷光LED组或暖光LED组)的驱动电流变大时，R24或R28两端的压降也变大，如果此电压高过U2的反相输入端的电压就会使运算放大器的输出端输出电压升高，这样流过光耦输入端OP1的电流变大，迫使AC-DC调整次级的输电流限制LED的电流变大，达到恒定LED驱动电流的目的。同时运算放大器的输出电压还被送到Q3、Q4做为负反馈调节线性恒流电路的Q5、Q2的栅极电压，以改善LED驱动电流的波纹。线性恒流电路还可以起到LED端的开路保护的作用，没有LED接到线路中时，AC-DC的输出电压就会达到48V，如果此时再将LED接回电路，由于AC-DC的次级输出电容两端已被充电到48V，48V的高电压就会被送至LED，这时线性恒流电路就会通过Q5、Q2迅速调整流过LED的电流，保护LED免受大电流的冲击。