一种LED导光风扇控制电路、控制方法以及导光风扇与流程

本发明涉及导光风扇，尤其涉及led导光风扇及其控制。

背景技术：

针对目前比较火爆的电竞市场，传统的风扇仅仅是为了给电脑机箱进行散热，满足不了市场日新月异变化的需求。因此，就出现了一种led导光风扇，将led灯与传统的风扇结合在一起，当风扇在转动的同时，通过led灯显示各种颜色的光线来增加设备的炫酷感。但是，为了满足电竞的需求，风扇在外观与风量、动力平衡、灯光效果控制方法存在各方面的难题与矛盾，现有的led导光风扇一般在于解决led导光风扇的散热问题，很难解决风扇与led灯的显示效果之间的同步问题；另外，现有的led导光风扇的led灯一般都是裸露在外部，很容易积满灰尘，影响led灯的使用寿命。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种led导光风扇控制电路，其能够解决现有技术中led导光风扇中灯光与风扇的同步控制的问题。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种led导光风扇控制方法，其能够解决现有技术中led导光风扇中灯光与风扇的同步控制的问题。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之三在于提供一种led导光风扇，其能够解决现有技术中led导光风扇中灯光与风扇的同步控制以及led灯裸露在外的问题。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种led导光风扇控制电路，包括马达驱动电路、led驱动电路、mcu模组、按键控制电路和同步控制电路；

所述按键控制电路的输出端、led驱动电路的输入端、马达驱动电路的输入端、同步控制电路的输出端分别与mcu模组电性连接；所述同步控制电路的输入端还与马达驱动电路电性连接；

所述按键控制电路用于向mcu模块发送按键信号，所述mcu模组用于根据按键信号生成第一控制信号和第二控制信号，以及用于将第一控制信号发送给马达驱动电路来控制马达的工作状态、将第二控制信号发送给led驱动电路来控制led灯的工作状态；

所述马达驱动电路还用于获取风扇的转速并通过同步控制电路发送给mcu模组，所述mcu模组用于根据风扇的转速生成同步信号并发送给led驱动电路来控制led灯的工作状态。

优选地，还包括电源模块，电源模块包括12v电源和用于提供3.3v电源的电源驱动电路；所述电源驱动电路包括稳压器u1、电容c1和电容c2，稳压器u1的输入端in与12v电源连接、输出端out输出3.3v电源；稳压器u1的输入端in还通过电容c1接地、输出端out还通过电容c2接地；稳压器u1的接地端gnd接地；

电源驱动电路用于为mcu模组提供3.3v电源。

优选地，所述mcu模组包括控制芯片u2、电阻r7、电阻r9、电容c4和电容c5；所述电阻r7的一端用于接入3.3v电源、另一端与控制芯片u2的复位端rest连接；所述复位端rest还通过电容c3接地；所述控制芯片u2的接地端vss接地；所述控制芯片u2的电源端vdd接入3.3v电源、电源端vdd还通过电容c5接地、控制芯片u2的vcap端还通过电容c4接地；所述控制芯片u2的led-key端通过电阻r9与3.3v电源连接；所述控制芯片u2的same端与同步控制电路的输出端连接；

所述按键控制电路包括开关s1，所述开关s1的一端与控制芯片u2的led-key端连接，另一端接地。

优选地，所述led驱动电路包括多个led正极驱动电路和三个led负极驱动电路；所述led灯为多个三色灯组并联而成；所述控制芯片u2还包括多个第一输出端和三个第二输出端，所述第一输出端、三色灯组、led正极驱动电路一一对应，每个第一输出端均通过对应的led正极驱动电路连接至相应的三色灯组的正极；

每个三色灯组中的r灯的负极、b灯的负极以及g灯的负极分别通过对应的led负极驱动电路连接至对应的第二输出端。

优选地，每个led正极驱动电路包括第一电阻、第一三极管、第二三极管和第二电阻；所述第一电阻的一端与控制芯片的一个第一输出端连接、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、第一三极管的集电极通过第二电阻与12v电源连接；第二三极管的集电极与一个三色灯组的正极连接、第二三极管的发射极与12v电源连接、第二三极管的基极与第一三极管的集电极连接；

每个led负极驱动电路包括第三三极管和第三电阻，控制芯片u2的一个第二输出端通过第三电阻与第三三极管的基极连接、第三三极管的发射极接地、第三三极管的集电极与一个三色灯组的b灯的负极连接或r灯的负极连接或g灯的负极连接。

优选地，所述同步控制电路包括二极管d1、电容c8和电阻r0，二极管d1的负极与马达驱动电路连接、正极通过电阻r0与mcu模组连接；所述二极管d1的正极还通过电容c8接地。

优选地，还包括ir遥控电路，所述ir遥控电路包括电阻r10、电阻r11、ir红外接收头、电容c6和电容c7；ir红外接收头的输出端out通过电阻r11与mcu模组连接、接地端gnd接地、电源端vcc通过电容c6接地；电阻r10的一端接入3.3v连接、另一端通过电容c7接地。

优选地，还包括转速检测电路，转速检测电路用于检测风扇的转速；所述马达驱动电路包括霍尔传感器hallic、电容c10和电容c9，霍尔传感器hallic的fg端与同步控制驱动电路连接；motr端与马达连接，motl端与转速检测电路连接；motr端还通过电容c10接地；motl端还通过电容c9接地。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种led导光风扇控制方法，所述控制方法是由如前所述的led导光风扇控制电路的mcu模组执行，包括以下步骤：

当接收到遥控信号时，mcu模组用于生成第一风扇控制信号和第一led灯控制信号并将第一风扇控制信号发送给马达驱动电路，从而使得马达驱动电路控制马达的工作状态、以及将第一led灯控制信号发送给led驱动电路，从而控制led灯的显示灯光效果。

当接收到按键信号时，mcu模组用于根据所述按键信号来判断工作模式；

当所述工作模式为常规模式，mcu模组用于根据按键信号生成第二led灯控制信号并将其发送给led驱动电路，从而控制led灯显示对应的灯光效果；

当所述工作模式为同步模式，mcu模组用于通过同步控制电路、马达驱动电路获取到风扇的转速，以及用于在所述同步模式下根据风扇的转速生成对应的第三led灯控制信号并发送给led驱动电路，从而使得led灯的显示与风扇同步。

本发明的目的之三采用以下技术方案实现：

一种led导光风扇，包括第一扇框、扇叶和与第一扇框配合安装的第二扇框，所述第一扇框内设有中轴以及与所述中轴固定连接的四个支架；每个支架的一端均与中轴固定、另一端与第一扇框的外壁固定连接；所述扇叶安装于中轴上并沿着中轴进行转动；第一扇框的外壁与第一扇框的内壁之间形成第一安装槽，所述第一安装槽内设有led灯；所述第二扇框的外壁与第二扇框的内壁之间形成与第一安装槽对应的第二安装槽；当第一扇框与第二扇框安装在一起时，第一安装槽与第二安装槽之间形成一闭合容腔并且led灯置于所述容腔内；所述第二扇框的内壁为透光内壁；

所述第一扇框或第二扇框内设有执行如前所述的led导光风扇控制电路。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本发明能够实现led导光风扇的led灯与风扇的同步控制；同时，还不影响led导光风扇的led灯显示效果，还延长了led灯的使用寿命。

附图说明

图1为本发明提供的控制电路的模块图；

图2为本发明提供的电源驱动电路的电路图；

图3为本发明提供的mcu模组的电路图；

图4为本发明提供的按键控制电路的电路图；

图5为本发明提供的同步控制电路的电路图；

图6为本发明提供的ir遥控电路的电路图；

图7为本发明提供的马达驱动电路的电路图；

图8为本发明提供的led正极驱动电路的电路图；

图9为本发明提供的led灯与led负极驱动电路的连接电路图；

图10为本发明提供的led导光风扇的结构爆炸图；

图11为图10中第一扇框的顶部结构示意图；

图12为图10中第一扇框的底部结构示意图；

图13为图10中第二扇框的结构示意图；

图14为本发明提供的控制方法的流程简图。

图中：01、第一扇框；11、第一扇框的外壁；12、第一扇框的内壁；13、第一扇框脚；02、第二扇框；21、第二扇框的外壁；22、第二扇框的内壁；23、第二扇框脚；03、扇叶；04、中轴；05、支架；51、线槽；06、螺孔；07、led灯。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明提供了一种led导光风扇控制电路，包括马达驱动电路、led驱动电路、mcu模组、电源模块、ir遥控电路、按键控制电路和同步控制电路。

其中电源模块包括12v电源和用于提供3.3v电源的电源驱动电路，12v电源用于实现对马达、led灯以及风扇的驱动电源；而3.3v电源是用于对芯片供电的电源。电源驱动电路用于对mcu模组、ir遥控电路提供3.3v电源，led驱动电路与12v电源连接。

如图2所示，电源驱动电路包括稳压器u1、电容c1和电容c2，稳压器u1的输入端in与12v电源端(即电源端vcc)连接、输出端out输出3.3v电源(即电源端vdd)；稳压器u1的输入端in还通过电容c1接地、输出端out还通过电容c2接地；稳压器u1的接地端gnd接地。12v电源可通过外部电源接口得到，输入输出接口j2可为该电源驱动模块提供12v电源，同时也为led驱动电路提供12v电源。其中，稳压器u1的型号为ams1117-3.3。

进一步地，led驱动电路的输入端、ir遥控电路的输出端、按键驱动电路的输出端、同步控制电路的输出端、马达驱动电路的输入端分别与mcu模组电性连接。同步控制电路的输入端还与马达驱动电路电性连接。

其中，led驱动电路用于控制led灯的工作状态；马达驱动电路用于控制马达的工作状态，从而使得马达控制风扇的转动。ir遥控电路用于接收遥控发送的遥控信号并转发给mcu模组；mcu模组用于向马达驱动电路发送第一控制信号、向led驱动电路发送第二控制信号，从而使得马达驱动电路根据第一控制信号控制马达的工作、led驱动电路根据第二控制信号控制led灯的工作状态。比如，当用户通过遥控打开风扇和led灯时，mcu模组通过ir遥控电路接收到遥控信号，来控制马达驱动电路驱动马达的工作、控制led驱动电路驱动led灯的工作。

按键控制电路用于向mcu模块发送按键信号，mcu模组用于根据按键信号来判断led导光风扇的工作模式。

另外，马达驱动电路还与转速检测电路连接，用于获取风扇的转速并通过同步控制电路发送给mcu模组。mcu模组用于根据风扇的转速以及对应的工作模式生成第三控制信号，并将第三控制信号发送给led驱动电路，从而控制led灯的显示。

本发明中通过按键控制电路切换led导光风扇的工作模式，工作模式包括常规模式和同步模式。用户通过遥控按下对应的按键后，mcu模组根据按键信号来判断led导光风扇的工作模式，进而来控制风扇与led灯的工作状态。其中，常规模式下，led灯的显示效果与风扇的转速无关，比如全亮、雪花效果、闪烁效果等；而同步模式下，led灯的显示效果是与风扇的转速是同步的，风扇转速与led灯的显示是一一对应的，对应关系是由预先设计的，比如风扇转速为20、led灯全亮；风扇转速为30、led灯全灭。

也即是，本发明中，通过遥控来控制风扇的转动开关、led灯的显示开关；还可以通过按键来切换led导光风扇的工作状态。

如图3所示，mcu模组包括控制芯片u2、电阻r7、电筒c3、电容c4和电容c5，其中电阻r7的一端接入3.3v电源、另一端与控制芯片u2的nrst端连接，电阻r7的另一端还通过电容c3接地。也即是电阻r7、电容c3以及控制芯片u2的nrst端组成复位电路，用来对控制芯片u2的复位控制。控制芯片u2的vdd端接入3.3v电源，vdd端还通过电容c5接地。

如图4所示，按键控制电路包括开关s1，开关s1的一端与控制芯片u2的led-key端连接，开关s1的另一端接地。通过开关s1来切换led灯的工作模式。本发明能够自由切换led灯的工作模式，为led导光风扇提供了多样的外观显示效果，增加了led导光风扇的炫酷感。

进一步地，led驱动电路包括多个led正极驱动电路和三个led负极驱动电路。led灯为多个三色灯组并联而成的。控制芯片u2还包括多个第一输出端和三个第二输出端，第一输出端、三色灯组、led正极驱动电路一一对应的；每个第一输出端均通过对应的led正极驱动电路连接至相应的三色灯组的正极。每个三色灯组中的r灯的负极、b灯的负极以及g灯的负极分别通过对应的led负极驱动电路连接至对应的第二输出端。

优选地，本发明中采用的三色灯组为九个，如图3所示，对应的控制芯片u2的第一输出端分别为输出端d1至d9、控制芯片u2的第二输出端分别为输出端b、输出端r、输出端g。每个三色灯组均包括两个通过对应的电阻串联的三色灯。每个三色灯组均可独立运行。对应的led正极驱动电路有九个、led负极驱动电路为三个。

如图8所示，其中一个led正极驱动电路包括电阻r1、三极管q2、三极管q3和电阻r2；电阻r1的一端与输出端d1电性连接、另一端与三极管q2的基极连接；三极管q2的发射极接地、三极管q2的集电极通过电阻r2与12v电源连接；三极管q3的集电极与一个三色灯组的正极(如图中所示的led21端)连接、三极管q3的发射极与12v电源连接、三极管q3的基极与三极管q2的集电极连接。

如图9所示，三个led负极驱动电路均是由电阻和mos管所组成，其具体包括三极管q20、三极管q21、三极管q22、电阻r24、电阻r30和电阻r36。

其中，控制芯片u2的输出端b通过电阻r24与三极管q20的基极连接、控制芯片u2的输出端r通过电阻r30与三极管q21的基极连接、控制芯片u2的输出端g通过电阻r36与三极管q22的基极连接；三极管q20的发射极、三极管q21的发射极、三极管q22的发射极均接地；三极管q20的集电极与每个三色灯组的b灯的负极连接、三极管q21的集电极与每个三色灯组的r灯的负极连接、三极管q22的集电极与每个三色灯组的g灯的负极连接。

本发明通过mcu模组的输出端b、输出端r、输出端g、输出端d1至d9的输出信号来控制三色灯组中r灯、g灯以及b灯的显示。

如图7所示，马达驱动电路包括霍尔传感器hallic、电容c9和电容c10，其中霍尔传感器hallic的fg端(引脚1)与同步控制电路的输出端电性连接、motr端(引脚2)与马达电性连接、motl端(引脚3)与转速检测电路的输出端电性连接；motr端(引脚2)还通过电容c10接地、motl端(引脚3)还通过电容c9接地、引脚4接地。这里的转速检测电路用于检测风扇的转速。

本发明中的遥控采用ir红外线的技术，也即是在led导光风扇上安装对应的ir红外接收头，ir红外接收头用于接收遥控信号。对应地，在遥控器上安装有对应的ir红外发射头，ir红外发射头用于发送遥控信号。当用户使用遥控器时，通过遥控器上的ir红外发射头发送遥控信号，ir红外接收头接收该遥控信号并将遥控信号转发给mcu模组，从而使得mcu模组对该遥控信号进行识别与判定，进而向对应的控制电路或驱动电路发送对应的信号。

如图6所示，ir遥控电路包括ir红外接收头、电阻r11和rc滤波电路，其中ir红外接收头的输出端out通过电阻r11与控制芯片u2的ir端电性连接、接地端gnd接地。rc滤波电路包括电容c6、电容c7和电阻r10，其中电阻r10的一端接入3.3v电源。电阻r10的另一端通过电容c7接地，ir红外接收头的vcc端通过电容c6接地。

如图5所示，同步控制电路包括电阻r0、电容c8和二极管d1，其中二极管d1的正极与马达驱动电路的fg端电性连接、负极通过电阻r0与控制芯片u2的same端连接。二极管d1的负极还通过电容c8接地。控制芯片u2用于通过同步控制电路、马达驱动电路获取风扇的转速，并根据风扇的转速来生成对应的pwm信号给led正极驱动电路和led负极驱动电路，从而来控制led灯中r灯、g灯以及b灯的显示，使得led灯的显示与风扇的转速同步。

工作原理：

遥控控制：mcu模组可通过接收ir遥控电路的遥控信号来控制风扇工作以及led灯工作。

切换工作模式控制：通过开关s1向mcu模组发送按键信号，使得mcu模组根据该按键信号来切换调整led灯的工作模式，即是mcu模组发送对应的控制信号给led负极驱动电路以及led正极驱动电路，从而控制led灯的工作状态。工作模式为常规模式和同步模式。

同步控制：mcu模组还用于通过同步控制电路和马达驱动电路来获取风扇的转速，从而根据风扇的转速以及工作模式来生成对应的pwm信号给led正极驱动电路和led负极驱动电路，控制对应的三色灯组中的r灯、g灯以及b灯的显示，从而使得led灯的显示与风扇的转速达到同步。

另外，同步模式下，风扇的转速与led灯的显示效果的对应关系是预设于mcu模组中。mcu模组实时监控风扇的转速，并根据风扇的转速来得到对应的pwm信号，然后向led正极驱动电路和led负极驱动电路来发送pwm信号，从而控制led灯的工作。

本发明还提供了一种led导光风扇控制方法，其包括以下步骤：

当接收到遥控信号时，mcu模组用于生成第一风扇控制信号和第一led灯控制信号并将第一风扇控制信号发送给马达驱动电路，从而使得马达驱动电路控制马达的工作状态、以及将第一led灯控制信号发送给led驱动电路，进而控制led灯的显示灯光效果。

也即是，本发明可通过遥控来控制风扇的转动与led灯的显示。

当接收到按键信号时，mcu模组用于判断按键信号来判断工作模式；

本发明可通过按键控制led导光风扇的工作模式，工作模式一般分为常规模式和同步模式。常规模式一般指的是比较常见的led灯显示模式，比如雪花显示、闪烁显示、全亮灯。而同步模式是与常规模式下的led灯显示效果相对应的，其led灯的显示与风扇的转速是同步的。比如风扇转速为20时，led灯呈现雪花效果；风扇转速为30时，led灯呈现全亮效果。同步模式下，风扇转速与led灯的显示效果的关系是预先设计的。

如图14所示，当工作模式为常规模式，mcu模组用于根据按键信号生成第二led控制信号并将其发送给led驱动电路，从而控制led灯显示对应的灯光效果。

当工作模式为同步模式，mcu模组用于通过同步控制电路、马达驱动电路获取到风扇的转速，以及用于根据风扇的转速与同步模式生成第三led灯控制信号并发送给led驱动电路，从而使得led灯的显示频率与风扇的转速同步。具体地，mcu首先获取风扇的转速，然后根据风扇的转速以及工作模式来生成对应的pwm信号，并根据pwm信号来控制led正极驱动电路和led负极驱动电路，从而控制led灯中r灯、g灯以及b灯的显示状态，进而使得风扇与led灯同步。

如图10至13所示，本发明还提供了一种led导光风扇，其包括第一扇框01、扇叶03和与第一扇框01配合安装的第二扇框02，第一扇框01内设有中轴04以及与中轴04固定连接的四个支架05；每个支架05的一端均与中轴04固定、另一端与第一扇框的外壁11固定连接；扇叶03安装于中轴04上并沿着中轴04进行转动；第一扇框的外壁11与第一扇框的内壁12之间形成第一安装槽，第一安装槽内设有led灯07；第二扇框的外壁21与第二扇框的内壁22之间形成与第一安装槽对应的第二安装槽；当第一扇框01与第二扇框02安装在一起时，第一安装槽与第二安装槽之间形成一闭合容腔并且led灯07置于容腔内；第二扇框的内壁22为透光内壁；

第一扇框01或第二扇框02内设有如前的led导光风扇控制电路。

优选地，led灯07也可以为led灯带。

优选地，第一扇框的外壁11的外侧还设有多个对称均匀分布的第一扇框脚13，第二扇框的外壁21的外侧也设有与第一扇框脚13对应的第二扇框脚23。第一扇框脚13与第二扇框脚23通过安装于螺孔06内的螺钉固定连接，从而使得第一扇框01和第二扇框02固定安装在一起。另外，第一扇框脚13与第二扇框脚23还可以通过设置对应的扣槽固定连接。

另外，中轴04内设有马达，扇叶03能够在马达的驱动下沿着中轴04转动。马达与控制电路中的马达驱动电路连接，能够在马达驱动电路的作用下工作。

优选地，四个支架05中的一个支架05上设有一线槽51，线槽51用于放置马达与控制电路的连接线。

进一步地，控制电路可根据具体的情况设置于led导光风扇的扇框内，比如将各电路模块所组成的pcb板设于扇框内槽，风扇驱动安装于中轴04，ir红外接收头隐藏设于风扇边框内均可。

优选地，本发明所提供的控制电路也可以运用于其他市面上常见的led导光风扇。

通过将led灯07、控制电路设置于led导光风扇的扇框内，不仅实现了led导光风扇的多样的外观显示效果，同时也延长了led灯的使用寿命，突破了传统单一风扇和灯带独立控制的模式。

以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。