Led发光控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种LED发光控制电路，包括：驱动单元、第一电阻、开关元件、三端稳压器、发光元件、第二电阻、电源，所述驱动单元电性连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端电性连接所述开关元件的控制端和所述三端稳压器的输入端；所述开关元件的一端电性连接所述发光元件的一端，另一端电性连接所述三端稳压器的一输出端和所述第二电阻的一端；所述发光元件的另一端电性连接所述电源；所述三端稳压器的另一输出端电性连接所述第二电阻的另一端和地线。本实用新型的LED发光控制电路使用三端稳压器后，精度可提高至±1％，稳定性高，检出距离更远，受温度的影响很小。
【专利说明】
LED发光控制电路
技术领域
[0001]本公开总体涉及电子电路技术领域，具体涉及一种LED发光控制电路。
【背景技术】
[0002]光电传感器、光纤传感器等器件是利用光的各种性质检测物体的有无和表面状态变化等的传感器，主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成。光电传感器主要分为如图1A至C所示的3类，其中图1A为对射型，投光部11和受光部12分别在检测物体13两侧，根据放置的物体不同，受光部12接收的光量不同，例如，当光线完全被检测物体遮盖，则受光部接收不到光线。图1B为回归反射型，投光部11和受光部12在检测物体13同侧，检测物体13另一侧设置一回归反射板14，将接收到的光反射回检测物体13。图1C为扩散反射型，投光部11和受光部12在检测物体13同侧，投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达受光部的量将会发生变化。上述3种类型，都是受光部将接收的光转换为电气信号，进行输出。上述检测大多使用可视光(主要为红色，也用绿色、蓝色来判断颜色)和红外光。
[0003]为使受光稳定，应提高发光精度，现有技术中的发光控制电路中，驱动电路的输出电压器件偏差大，如图2A所不的电路，驱动IC输出电压的器件偏差大，偏差约± 12.8 %，加上三极管的基极和发射极之间的电压Vbe的偏差( + 10% ;-5.5%)，投光电压的最大偏差为(+23.4% ;-26.1%)。如图2B所示的电路，使用运算放大器将驱动电路的输出电压直接引入到三极管的发射极，可以避免三极管基极和发射极之间的电压Vbe偏差。投光电压的最大偏差即为驱动IC的器件偏差，约±12.8%。上述电路都存在投光电压偏差大的问题。
[0004]因此，针对减小投光电压偏差需要一种新的LED发光控制电路。
[0005]在所述【背景技术】部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【实用新型内容】
[0006]本公开提供一种LED发光控制电路，能够减小投光电压偏差，提高检测精度。
[0007]本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
[0008]根据本公开的第一方面，一种LED发光控制电路，包括:驱动单元、第一电阻、开关元件、三端稳压器、发光元件、第二电阻、电源，所述驱动单元电性连接所述第一电阻的一端;所述第一电阻的另一端电性连接所述开关元件的控制端和所述三端稳压器的输入端；所述开关元件的一端电性连接所述发光元件的一端，另一端电性连接所述三端稳压器的一输出端和所述第二电阻的一端;所述发光元件的另一端电性连接所述电源;所述三端稳压器的另一输出端电性连接所述第二电阻的另一端和地线。
[0009]根据本公开的一实施方式，还包括储能元件，所述储能元件连接在所述发光元件的另一端和所述地线之间。
[0010]根据本公开的一实施方式，所述储能元件为电容。[0011 ]根据本公开的一实施方式，所述发光元件为有机发光二极管。
[0012]根据本公开的一实施方式，所述开关元件为三极管。
[0013]根据本公开的一实施方式，所述发光元件与所述电源之间还包括第三电阻。
[0014]根据本公开的第二方面，一种LED发光控制电路，包括:驱动单元、第一开关元件、第一电阻、第二电阻、第一电源、第二开关元件、第三电阻、三端稳压器、第三开关元件、第四电阻、发光元件、第二电源，所述驱动单元电性连接所述第一开关元件的控制端;所述第一开关元件的一端电性连接所述第二开关元件的控制端和所述第二电阻的一端，另一端电性连接所述第一电阻的一端;所述第二开关元件的一端电性连接所述第三电阻的一端，另一端电性连接所述第三开关元件的所述控制端和所述三端稳压器的输入端;所述第三开关元件的一端电性连接所述发光元件，另一端电性连接所述三端稳压器的一输出端和第四电阻的一端;所述发光元件的另一端电性连接所述第二电源;所述第一电阻的另一端电性连接所述三端稳压器的另一输出端、所述第四电阻的另一端和地线。
[0015]根据本公开的一实施方式，还包括储能元件，所述储能元件的一端电性连接所述发光元件的另一端，另一端电性连接地线。
[0016]根据本公开的一实施方式，所述储能元件为电容。
[0017]根据本公开的一实施方式，所述发光元件与所述第二电源之间还包括第五电阻。
[0018]根据本公开的一实施方式，还包括一温敏电阻，所述温敏电阻并联在所述第四电阻两端。
[0019]根据本公开的一实施方式，还包括第六电阻和电阻器，所述第六电阻与所述电阻器串联，并联在所述第四电阻两端，所述电阻器的滑动端电性连接所述第四电阻的一端。
[0020]本公开的LED发光控制电路使用三端稳压器后，投光电压即为三端稳压器的基准电压，其偏差的精度可提高至±1%，在使用的过程中稳定性高，方便现场调试和管理。利用本实用新型的控制电路，可改善电路的器件偏差，使检出距离达到更远。三端稳压器的基准电压对温度变化极小，所以能稳定投光，即使检测透明的物体，也能准确判断。并且，三端稳压器的价格是运算放大器的15%左右，可大大节约成本。
[0021]当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
【附图说明】
[0022]通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
[0023]图1A示出对射型光电传感器。
[0024]图1B示出回归反射型光电传感器。
[0025]图1C示出扩散反射型光电传感器。
[0026]图2A示出现有技术中的LED发光控制电路示意图。
[0027]图2B示出现有技术中采用运算放大器的LED发光控制电路示意图。
[0028]图3示出根据本公开示例实施方式的一LED发光控制电路的示意图。
[0029]图4A示出现有技术中4台光电传感器进行检测的示意图。
[0030]图4B示出本公开示例实施方式与现有技术中的检出距离对比图。[0031 ]图4C示出光电传感器检测变化量较小的检测体示意图。
[0032]图4D示出三端稳压器的输出电压与三极管导通电压随温度变化的对比图。
[0033]图5A示出根据本公开示例实施方式的一LED发光控制电路示意图。
[0034]图5B示出根据本公开示例实施方式的一LED发光控制电路示意图。
【具体实施方式】
[0035]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0036]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
[0037]附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0038]图3示出根据本公开示例实施方式的LED发光控制电路的示意图。
[0039]如图3所示，LED发光控制电路包括:驱动单元301、第一电阻302、开关元件303、三端稳压器304、发光元件305、第二电阻306、电源307。
[0040]驱动单元301电性连接第一电阻302的一端;第一电阻302的另一端电性连接开关元件303的控制端和三端稳压器304的输入端;开关元件303的一端电性连接发光元件305的一端，另一端电性连接三端稳压器304的一输出端和第二电阻306的一端;发光兀件305的另一端电性连接电源307;三端稳压器304的另一输出端电性连接第二电阻306的另一端和地线。
[0041 ] 驱动单元301输出脉冲信号至第一电阻302，经过第一电阻302后到达开关元件303的控制端，对开关元件303进行开闭控制。驱动单元301输出的电流经过第一电阻302流入三端稳压器304，三端稳压器304产生基准电压Vref。电源307为发光元件305供电。驱动单元301的输出电流1ut_IC大于三端稳压器304的启动电流Ik与流经开关元件303控制端的电流Ib_TR之和，S卩1ut_IC>Ik+Ib_TR。开关元件303控制端的电流Ib_TR为流经发光元件305的投光电流I_LED除以开关元件303的放大系数hfe_TR，即Ib_TR=I_LED/hfe_TR。常用的三端稳压器304的启动电流Ik为1mA，即当流入三端稳压器304的电流大于ImA时，三端稳压器304可启动。
[0042]当驱动单元301输出的脉冲电压Vout_IC大于开关元件303的导通电压Vbe与基准电压Vref之和，S卩Vout_IC>Vref+Vbe时，开关元件303导通，三端稳压器304产生基准电压Vref。此时，流经发光元件305的投光电流的峰值Ipeak_LED为基准电压Vref除以第二电阻306的阻值R2，S卩Ipeak_LED = Vref/R2。而投光电流的平均值Iavg_LED为基准电压Vref除以第二电阻306的阻值R2，再乘以脉冲信号的占空比duty，即Ipeak_LED = Vref/R2*duty，发光元件305的投光电压即为三端稳压器304的基准电压Vref。
[0043]根据一示例实施例，在发光元件305的另一端和地线之间还包括储能元件308，储能元件308可以采用电容，为发光元件305补充提供驱动电压。
[0044]根据一示例实施例，开关元件303可以采用三极管。
[0045]根据一示例实施例，发光元件305可以采用有机发光二极管。
[0046]根据一示例实施例，在发光元件305与电源307之间还可以设置一第三电阻309。
[0047]本公开的LED发光控制电路使用三端稳压器304后，投光电压即为三端稳压器304的基准电压Vref，其偏差的精度可提高至±1%。在使用的过程中稳定性高，方便现场调试和管理。例如，如图4A所示，使用4台传感器检测同一种工件，由于现有技术中的控制电路存在回路投光偏差大的问题，使受光电压不稳定，对于设定的相同阈值，输出会有遗漏检测。为此，需要单台调试，设置不同的阈值，给现场管理带来不便。使用本实用新型的控制电路，大大提高投光精度，使受光稳定，方便客户批量现场调试及简易管理。并且三端稳压器304的价格是运算放大器的15%左右，可大大节约成本。
[0048]采用本公开的LED发光控制电路能够实现更远的检出距离。例如，如图4B所示，检出距离的能力由光学器件和电子器件共同决定。因为存在器件的偏差，包括光学加工偏差，组立偏差，电路的器件偏差等因素，限制了最终的检出距离。利用本实用新型的控制电路，可改善电路的器件偏差，使检出距离达到更远。
[0049]采用本公开的LED发光控制电路可以检测变化量比较小的检测体。例如，如图4C所示，对于特殊检测体，如透明体，反射光量的变化率十分小，所以一般设置较小的检测开关范围。由于导体器件的导通电压对温度的敏感性较强，变化大，导致投光电流波动大，波动范围超出开关范围就会发生误动作。而三端稳压器304的基准电压Vref随温度变化极小，所以能稳定投光，即使检测透明的物体，也能准确判断。如图4D所示，为三端稳压器304输出的基准电压Vref与普通三极管导通电压Vbe随温度变化的对比图。
[0050]图5A示出根据本公开示例实施方式的一LED发光控制电路示意图。
[0051 ] 如图5所示，LED发光控制电路包括:驱动单元501、第一开关元件502、第一电阻503、第二电阻504、第一电源505、第二开关元件506、第三电阻507、三端稳压器508、第三开关元件509、第四电阻510、发光元件511、第二电源512。
[0052]驱动单元501电性连接第一开关元件502的控制端；第一开关元件502的一端电性连接第二开关元件506的控制端和第二电阻504的一端，另一端电性连接第一电阻503的一端;第二开关元件506的一端电性连接第三电阻507的一端，另一端电性连接第三开关元件509的控制端和三端稳压器508的输入端;第三开关元件509的一端电性连接发光元件511，另一端电性连接三端稳压器508的一输出端和第四电阻510的一端;发光元件511的另一端电性连接第二电源512;第一电阻503的另一端电性连接所述三端稳压器508的另一输出端、第四电阻510的另一端和地线。
[0053]当驱动单元501输出的脉冲电压Vout_IC小于开关元件的导通电压与三端稳压器的基准电压Vref之和时，可采用如图5所示LED发光控制电路。驱动单元501输出电压使第一开关元件502、第二开关元件506开启，三端稳压器508的启动电流Ik由第一电源505供给。第一电源505的电压VDDl大于三端稳压器508的基准电压、第二开关元件506的导通电压Vbe_TR2、第三开关元件509的导通电压Vce_TR3和第三电阻507两端电压VR3之和，即VDDDVref+Vbe_TR2+Vce_TR3+VR3o
[0054]根据一示例实施例，还包括储能元件513，储能元件513的一端电性连接发光元件511的另一端，另一端电性连接地线。储能元件513可以采用电容，为发光元件511补充提供驱动电压。
[0055]根据一示例实施例，发光元件511与第二电源512之间还包括第五电阻514。
[0056]根据一示例实施例，还包括一温敏电阻515，温敏电阻515并联在第四电阻510两端。在第四电阻510两端并联温敏电阻515可补偿LED的温度影响，进一步提高投光精度。
[0057]根据一示例实施例，如图5B所示，还包括第六电阻516和电阻器517，第六电阻516与电阻器517串联，并联在第四电阻510两端，电阻器517的滑动端电性连接第四电阻510的一端。在电阻器517的调节下，可对投光电流进行调整。
[0058]以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法;相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
【主权项】
1.一种LED发光控制电路，其特征在于，包括:驱动单元、第一电阻、开关元件、三端稳压器、发光元件、第二电阻、电源， 所述驱动单元电性连接所述第一电阻的一端； 所述第一电阻的另一端电性连接所述开关元件的控制端和所述三端稳压器的输入端； 所述开关元件的一端电性连接所述发光元件的一端，另一端电性连接所述三端稳压器的一输出端和所述第二电阻的一端； 所述发光元件的另一端电性连接所述电源； 所述三端稳压器的另一输出端电性连接所述第二电阻的另一端和地线。2.如权利要求1所述的LED发光控制电路，其特征在于，还包括储能元件，所述储能元件连接在所述发光元件的另一端和所述地线之间。3.如权利要求2所述的LED发光控制电路，其特征在于，所述储能元件为电容。4.如权利要求1所述的LED发光控制电路，其特征在于，所述发光元件为有机发光二极管。5.如权利要求1所述的LED发光控制电路，其特征在于，所述开关元件为三极管。6.—种LED发光控制电路，其特征在于，包括:驱动单元、第一开关元件、第一电阻、第二电阻、第一电源、第二开关元件、第三电阻、三端稳压器、第三开关元件、第四电阻、发光元件、第二电源， 所述驱动单元电性连接所述第一开关元件的控制端； 所述第一开关元件的一端电性连接所述第二开关元件的控制端和所述第二电阻的一端，另一端电性连接所述第一电阻的一端； 所述第二开关元件的一端电性连接所述第三电阻的一端，另一端电性连接所述第三开关元件的所述控制端和所述三端稳压器的输入端； 所述第三开关元件的一端电性连接所述发光元件，另一端电性连接所述三端稳压器的一输出端和第四电阻的一端； 所述发光元件的另一端电性连接所述第二电源； 所述第一电阻的另一端电性连接所述三端稳压器的另一输出端、所述第四电阻的另一端和地线。7.如权利要求6所述的LED发光控制电路，其特征在于，还包括储能元件，所述储能元件的一端电性连接所述发光元件的另一端，另一端电性连接地线。8.如权利要求7所述的LED发光控制电路，其特征在于，所述储能元件为电容。9.如权利要求6或7所述的LED发光控制电路，其特征在于，还包括一温敏电阻，所述温敏电阻并联在所述第四电阻两端。10.如权利要求6或7所述的LED发光控制电路，其特征在于，还包括第六电阻和电阻器，所述第六电阻与所述电阻器串联，并联在所述第四电阻两端，所述电阻器的滑动端电性连接所述第四电阻的一端。
【文档编号】H05B33/08GK205648077SQ201620215749
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】徐安娜, 洪奇
【申请人】欧姆龙(上海)有限公司