基于电源线边沿信号控制的串并联混合彩灯装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED控制技术领域，具体涉及一种基于电源线边沿信号控制的串并联混合彩灯装置。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de，LED)具有发光效率高、可靠性高、寿命长等显著优点，尤其适合应用于LED装饰照明。LED圣诞灯一般由多颗LED通过串联、并联方式或串并联混合方式联结，是圣诞节、复活节等节日的主要装饰品，也是喜庆、娱乐、夜景照明的亮化装饰产品，具有广阔的市场。
[0003]一般情况下，LED并联方式由于电流大，导线等效电阻消耗较大电压，导致并联方式不适合连接数量较多的LED，比如1000颗以上LED的应用。
[0004]为了实现数量较多LED的应用，一般采用串并联混合模式，并通过控制电源通断实现闪烁。电源电压为36V或者60V时，当前LED串并联产品，都不能仅通过电源线与地线实现七彩色变化。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电源线边沿信号控制的串并联混合彩灯装置。
[0006]—种基于电源线边沿信号控制的串并联混合彩灯装置，包括:
[0007]边沿信号发生器，用于生成边沿信号并将所述的边沿信号加载在电源线上输出；
[0008]若干LED模组，每个LED模组包括一个LED彩灯组和用于根据电源线输出的边沿信号驱动该LED彩灯组的LED驱动器；
[0009]所述若干LED模组通过串并联混合方式连接在所述电源线。
[0010]通过边沿信号发生器生成边沿信号并加载至电源线上输出，一方面为LED驱动器供电，另外，电源线输出的边沿信号还可以作为LED驱动器的控制信号，只通过电源线和地线就获得闪烁、颜色跳变、颜色逐渐增亮、颜色逐渐变暗以及流水灯等效果，可大大减少所需连线的数量。
[0011 ]串联方式连接的LED模组之间可以串联连接LED。在实际应用中也可以为LED模组和LED之间的串并联混合。本发明的基于电源线边沿信号控制的串并联混合彩灯装置不仅适用于LED模组之间的串并联混合连接，也适用于LED模组与LED之间以及LED之间的串并联混合连接。
[0012]所述的边沿信号发生器包括第一可控开关和分压控制电路，所述第一可控开关的输入端连接一直流电源，输出端接电源线，所述分压控制电路的控制信号输出端与第一可控开关的控制端连接用于控制第一可控开关的通断以生成边沿信号并加载在电源线上。
[0013]通过控制第一可控开关的通断，即可形成边沿信号，并加载至电源线上。本发明中当第一可控开关导通时，电源线上加载的边沿信号为高电平，当第一可控开关断开时，电源线上加载的边沿信号为低电平。
[0014]作为优选，所述直流电源电压大于5V。进一步，所述直流电源电压通常为12V、24V、36V 或者 60V。
[0015]作为优选，第一可控开关为P沟道场效应管，源极连接所述直流电源，漏极连接所述电源线，栅极连接所述分压控制电路的控制信号输出端。
[0016]当P沟道场效应管源极电压与栅极电压差大于P沟道场效应管导通阈值，P沟道场效应管导通;当P沟道场效应管源极电压与栅极电压差大于P沟道场效应管击穿电压时，P沟道场效应管被击穿。
[0017]本发明所述分压控制电路提供控制信号，通过控制P沟道场效应管栅极电压，实现作为第一可控开关的P沟道场效应管的通断控制，并使得作为第一可控开关的P沟道场效应管不被击穿。
[0018]作为优选，所述分压控制电路包括微处理器、第一电阻、第二电阻和第二可控开关，其中:
[0019]所述微处理器用于输出中间控制信号，所述微处理器最低电位端连接地；
[0020]所述第二可控开关的输入端连接通过依次串联的所述第一电阻和所述第二电阻与所述直流电源连接，输出端连接地，控制端与所述微处理器连接；
[0021]所述第一电阻和所述第二电阻的串联处作为分压控制电路的控制信号输出端以输出控制信号。
[0022]进一步，为降低成本，所述的微处理器可以为单片机。
[0023]当微处理器输出的中间控制信号为高电平时，第二可控开关导通，第二可控开关的等效电阻值约等于0，分压控制电路的控制信号输出端电压由第一电阻和第二电阻比值确定，分压控制电路的控制信号输出端电压与所述P沟道场效应管栅极电压的差大于所述P沟道场效应管导通阈值电压，所述P沟道场效应管导通；
[0024]反之，当微处理器输出的中间控制信号为低电平时，所述第二可控开关截止，第二可控开关的等效电阻值约等于无穷大，作为第一可控开关的P沟道场效应管源极电压与所述P沟道场效应管栅极电压的差小于所述P沟道场效应管导通阈值电压，所述P沟道场效应管截止。
[0025]作为分压控制电路的另外一种实现方式，所述分压控制电路包括微处理器、稳压电路，其中:稳压电路输出端输出低于所述直流电源电位的电压;所述微处理器用于输出控制信号，其最低电位端连接所述稳压电路输出端，供电端连接所述直流电源，输出所述控制信号的微处理器输出引脚作为分压控制电路的控制信号输出端。
[0026]本发明中稳压电路电压与直流电源之间电压差应该是使得微处理器可以正常工作的电压。
[0027]当输出所述控制信号的微处理器输出引脚输出逻辑“O”时，输出所述控制信号的微处理器输出引脚电位与稳压电路输出端电位相等，第一可控开关的P沟道场效应管源极电压与所述P沟道场效应管栅极电压的差大于P沟道场效应管导通阈值电压，所述P沟道场效应管导通;当输出所述控制信号的微处理器输出引脚输出逻辑“I”时，输出所述控制信号的微处理器输出引脚电位与微处理器供电端电位相等，第一可控开关的P沟道场效应管源极电压与所述P沟道场效应管栅极电压的差小于P沟道场效应管导通阈值电压，所述P沟道场效应管截止。
[0028]为提高电源线上边沿信号高电平到低电平的切换速度，所述电源线与地之间还串接有下拉电路，下拉电路的通断可切换，且在所述控制信号由使电源线上加载的边沿信号从高电平切换为低电平时导通，反之，则断开。
[0029]本发明中当第一可控开关的P沟道场效应管的源极电压与分压控制电路输出的控制信号电压差大于P沟道场效应管导通阈值电压时，第一可控开关导通，电源线上加载的边沿信号为高电平;此时，若分压控制电路输出的控制信号切换(即控制信号由使电源线上加载的边沿信号从高电平切换为低电平)，P沟道场效应管源极电压与分压控制电路输出的控制信号电压差小于P沟道场效应管导通阈值电压时，第一可控开关断开，电源线上加载的边沿信号变为低电平。进一步，第三可控开关导通，电源线通过下拉电路与地导通，快速放电，使电源线上的边沿信号由高电平迅速拉低至低电平。
[0030]作为优选，所述下拉电路为第三可控开关，其中:
[0031]第三可控开关的输入端连接所述电源线，输出端连接所述地，控制端连接有第二控制电路，所述第二控制电路与第一控制电路的输出信号的逻辑电平相反。
[0032]作为一种实现方案，第一可控开关和第三可控开关的控制端连接至所述微处理器不同输出引脚，且该两个输出引脚的输出的逻辑电平相反。
[0033]作为另一种实现方案，将第一控制电路的输出的中间控制信号取反(即连接已取反电路)后连接至第三可控开关的控制端。
[0034]作为优选，所述第三可控开关输入端与所述电源线之间还连接有限流电阻。
[0035]作为优选，所述第二可控开关、第三可控开关的控制端分别连接下拉电阻。
[0036]为保证可控开关具有较高的响应速度，所述的第二可控开关、第三可控开关可以采用场效应管实现。作为优选，所述的第二可控开关、第三可控开关基于N沟道的场效应管实现，其源极作为输入端，漏极作为输出端，栅极作为控制端。
[0037]作为优选，所述LED驱动器包括:
[0038]边沿触发运算单元，由电源线边沿信号触发进行运算，并输出运算结果；
[0039]充电单元，用于根据电源线输入的边沿信号为边沿触发运算单元提供供电电平，当边沿信号为高电平时充电，当边沿信号为低电平时放电；
[0040]初始化单元，用于根据所述的供电电平对边沿触发运算单元进行初始化。
[0041]本发明中边沿触发运算单元的实际作用是由边沿信号触发进行计数运算、算术运算、逻辑运算或移位运算，或者完成由计数运算、算术运算、逻辑运算、移位运算等运算组合而成的运算。边沿触发运算单元运算结果用于生成LED驱动信号。
[0042]不同LED模组的LED驱动器的边沿触发运算单元的运算可以不同，进一步不同LED模组的LED驱动器的边沿触发运算单元的运算结果可以不同。
[0043]作为优选，所述的边沿触发运算单元为边沿计数单元，用于对电源线输入的边沿信号的边沿进行计数，并输出计数结果。
[0044]所述的边沿计数单元包括若干个触发器，以触发器的输出端输出计数结果。
[0045]作为优选，所述的触发器为D触发器。
[0046]作为优选，所述的边沿计数单元包括若干个串联的D触发器，以D触发器的输出端输出计数结果，其中:
[0047]第一个D触发器的时钟信号输入端与电源线连接，相邻两个D触发器中，后一个D触发器的时钟信号输入端与前一个D触发器的反向输出端连接；
[0048]各个D触发器的复位端与初始化单元连接，各个D触发器反向输出端与触发端连接。
[0049]本发明中未作特殊说明，第一个D触发器是指根据边沿计数单元中最低位对应的D触发器。相邻两个D触发器中以相对低位的D触发器作为前一个，相对高位的D触发