专利名称：Led灯及灯串的控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及圣诞灯、节日灯、装饰灯领域，尤其涉及一种LED电池灯及灯串，LED太阳能电池灯及灯串和交流供电(整流)的LED灯及灯串的控制电路。
背景技术：
随着时代的变化，社会的发展，LED灯及灯串不但应用于圣诞节等各种节日的应景装饰，而且应用于家庭装修及城市亮化工程和各种娱乐场所。与传统的白炽灯串相比，LED 灯有着不可比拟的优点，如能耗低，色彩艳丽，通过对三种基色或颜色亮度(色度)控制，可实现全彩变化，照明及装饰作用，增强节日的喜庆气氛，因此，LED灯及灯串已经越来越多的出现在我们的日常生活中。随着低碳生活和节能减排的国际趋势，照明灯饰产业的发展，同样需要跟上这个趋势，但是目前相当数量的灯及灯串，存在能耗大、成本高的缺陷，其技术状况及存在的问题如下
1、现有控制电路能耗大2.4飞V的电池组工作时间为广2天。
2、现有控制电路成本高LED灯串采用并联连接，加工费用高；LED的压降一致性要求高，LED的价格也高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种LDE灯及灯串的控制电路。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种LED灯及灯串的控制电路，它包括振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块和光敏模块等；其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块和光敏模块分别与控制模块相连。进一步地，还包括一与控制模块相连的M小时循环定时模块。进一步地，所述M小时循环定时模块包括晶振LXT、电容C3和电容C4 ；电容C4 一端分别与晶振LXT —端和控制模块相连，另一端接地；电容C3 —端分别与晶振LXT的另一端和控制模块相连，另一端接地。进一步地，所述振荡升压电路包括电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21等；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21 的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。进一步地，所述振荡升压电路中，三极管Q21也可以用MOS管Q21替换。进一步地，所述振荡升压电路也可以由η个电路并联，每个电路包括电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21等；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21 的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。进一步地，所述光敏模块包括太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、 电阻R121、电阻R13、充电电容Cl、二极管Dl和三极管Ql等；其中，电阻Rll和电阻Rlll并联后一端接三极管Ql的基极，另一端接太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接三极管Ql的基极，另一端接太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管Dl后接电池的正极，电池的负极接地，电容Cl并联在电池两端；电阻的一端接电池的正极，另一端接三极管Ql的集电极；三极管Ql的集电极接控制模块，发射极接地。进一步地，所述光敏模块包括太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、 电阻R121、电阻R13、电阻R14、电阻R1、充电电容Cl、二极管D1、齐纳二极管ZD和运算放大器U2A等；其中，电阻Rll和电阻Rlll并联后一端接运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接在运算放大器U2A的负输入端， 另一端接在太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管Dl后接在电池BT的正极，电池BT的负极接地，电容Cl并联在电池BT两端；电阻Rl的一端接二极管Dl的负极，另一端接齐纳二极管ZD的阴极，齐纳二极管ZD的阳极接地；电阻R13的一端接齐纳二极管ZD的阴极，另一端接运算放大器U2A的正输入端；电阻R14的一端接运算放大器U2A的正输入端，另一端接地；运算放大器U2A的输出端接控制模块。进一步地，所述多功能输出模块包括电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、 三极管Q3、三极管Q5、按钮KEY和N个发光支路等；每个发光支路包括η个LED灯、2个电阻和一个三极管，η个LED灯依次串联后，负端接在三极管的集电极，正端接一个电阻，三极管基极通过另一个电阻接控制模块，三极管的发射级分别与取样电阻RS —端和三极管Q5 的基极联接，取样电阻RS的另一端接地，三极管Q5的集电极接控制模块，三极管Q5的发射极接地；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及三极管Q3的基极，另一端接地；三极管Q3的集电极接控制模块，三极管Q3的发射极接地。进一步地，所述多功能输出模块包括电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、 运算放大器U2B、运算放大器U2C、按钮KEY和N个发光支路等；每个发光支路包括η个LED 灯、2个电阻和一个MOS管，η个LED灯依次串联后，负端接在MOS管的D极，正端接一个电阻，MOS管的G极通过另一个电阻接控制模块，MOS管的S级分别与取样电阻RS —端和运算放大器U2C的负输入端联接，取样电阻RS的另一端接地，运算放大器U2C的输出端接控制模块；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及运算放大器U2B的负输入端， 另一端接地；运算放大器U2B的输出端接控制模块。本发明的有益效果是，采用本发明的控制电路，2. 4飞V的电池组能工作15 30 天，降低了使用成本。LED灯采用串联(一般3 12粒串联)再并联方式连接，使LED灯压降一致性要求低，LED的价格降低，从而降低了生产成本。
图1为本发明的结构示意框图2为本发明振荡升压模块的第一种实施方案的电路图； 图3为本发明振荡升压模块的第二种实施方案的电路图；图4为本发明振荡升压模块的第三种实施方案的电路图； 图5为本发明光敏模块的第一种实施方案的电路图； 图6为本发明光敏模块的第二种实施方案的电路图； 图7为本发明定时模块的第一种实施方案的电路图； 图8为本发明定时模块的第二种实施方案的电路图； 图9为本发明多功能输出模块的第一种实施方案的电路图； 图10为本发明多功能输出模块的第二种实施方案的电路图； 图11为本发明LED灯及灯串的控制电路的第一种方案的电路总图； 图12为本发明LED灯及灯串的控制电路的第二种方案的电路总图； 图13为本发明LED灯及灯串的控制电路的第三种方案的电路总图； 图14为本发明LED灯及灯串的控制电路的第四种方案的电路总图； 图15为本发明LED灯及灯串的控制电路的第五种方案的电路总图； 图16为本发明的控制模块的流程图。
具体实施例方式下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。如图1所示，本发明LED灯及灯串的控制电路包括振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块、M小时循环定时模块和光敏模块。其中，振荡升压模块、节能模块， 多功能输出模块、M小时循环定时模块和光敏模块分别与控制模块相连。其中，控制模块是本LED灯及灯串的控制电路的核心，可以选用带有PWM通道的单片机芯片，具有高速可靠、低功耗、强抗静电、强抗干扰等特点。24小时循环定时模块不是必须的，其功能也可以由控制模块来实现。如图2所示，为本发明的振荡升压电路的第一种实施方案的电路图。该实施例中， 振荡升压电路包括电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21。电阻R21和电容C21并联后一端接单片机的PWMO端口，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21 的正极，电感L21的一端接单片机的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。该电路就是一个电荷泵，实现振荡升压。利用不同的开关频率及脉冲宽度对电感L21进行充放电，达到升压之目的。该模块可以将2. 4^6V的直流电压升高到130V。三极管Q21可以采用型号为2N2222A的三极管，二极管D21可以采用型号为1N4148的二极管，但均不限于此。如图3所示，为本发明振荡升压电路的第二种实施方案的电路图。与图2相比，只是将三极管Q21用MOS管Q21来代替。如图4所示，为本发明振荡升压电路的第三种实施方案的电路图。为了提高输出功率，可将η个如图2的电路并联，图4为3个电路并联后的结果，但不作为对该技术方案的限定，η可以为任意自然数。如图5所示，为本发明光敏模块的第一种实施方案的电路图。该实施例中，光敏模块包括太阳能电池(SOLAR)、电池(ΒΤ)、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻 R13、充电电容Cl、二极管Dl和三极管Q1。其中，太阳能电池可通过一个二极管对电池BT进行充电，实现对太阳能的利用。电阻Rll和电阻Rlll并联后一端接三极管Ql的基极，另一端接太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接三极管Ql的基极，另一端接太阳能电池的负极。太阳能电池的正极通过二极管Dl后接电池的正极，电池的负极接地， 电容Cl并联在电池两端。电阻的一端接电池的正极，另一端接三极管Ql的集电极。三极管Ql的集电极接单片机的PI. 1/RST/VPP，发射极接地。三极管Ql可以采用型号为S9013H的三极管，但不限于此。如图6所示，为本发明光敏模块的第二种实施方案的电路图。与图5相比，用运算放大器U2A替代三极管Q1，这样光敏检测的精度更高。该实施例中，光敏模块包括太阳能电池(SOLAR)、电池(BT)、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、电阻R14、电阻 Rl、充电电容Cl、二极管Dl、齐纳二极管ZD和运算放大器U2A。其中，电阻Rl 1和电阻Rl 11 并联后一端接运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的正极，电阻R12和电阻 R121并联后一端接在运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的负极。太阳能电池的正极通过二极管Dl后接在电池BT的正极，电池BT的负极接地，电容Cl并联在电池 BT两端。电阻Rl的一端接二极管Dl的负极，另一端接齐纳二极管ZD的阴极，齐纳二极管 ZD的阳极接地。电阻R13的一端接齐纳二极管ZD的阴极，另一端接运算放大器U2A的正输入端。电阻R14的一端接运算放大器U2A的正输入端，另一端接地。运算放大器U2A的输出端接单片机的PI. 1/RST/VPP端。电源部分也可以不使用太阳能电池，仅使用不可充电的电池BT供电。如图7所示，为本发明的M小时循环定时模块的第一种实施方案的电路图。该实施例中，24小时循环定时模块包括晶振LXT、电容C3、电容C4。晶振LXT两端分别接单片机的PI. 3/XIN和PL 2/X0UT接口。电容C4 一端接单片机Pl. 3/XIN接口，另一端接地。电容C3 —端接单片机PI. 2/X0UT接口，另一端接地。如图8所示，为本发明的M小时循环定时模块的第二种实施方案的电路图。与图 7相比，这种方案是不启用外部晶振，启用内部晶振。如图9所示，为本发明多功能输出模块的第一种实施方案的电路图。N路3 10粒发光二极管串联后再并联，接三极管的集电极，图9是4个电路并联的结果。该实施例中，多功能输出模块包括电阻RLl、电阻RL2、电阻RL3、电阻RL4、电阻R31、电阻R32、电阻R321、 电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻RS、三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、三极管 Q44、三极管 Q3、三极管 Q5、按钮 KEY、LED 灯 LED11... LEDln、LED21... LED2n、LED31... LED3n、 LED41-LED4n0每一路η个LED灯串联后接在三极管的集电极，三极管基极通过一个电阻接到单片机的相应端口，每一路都由单片机控制。例如，第一路η个LED灯LEDln··· LEDll 串联，正极接电阻RLl的一端，负极接三极管Q41的集电极，三极管Q41的基极通过电阻R41 接到单片机的P2. 3端口。另外三路的接法也如此。三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、 三极管Q44的发射极联接在一起后，与电流取样电阻RS的一端及三极管Q5的基极联接，取样电阻RS的另一端接地，三极管Q5的集电极接单片机的端口 P2. 0，三极管Q5的发射极接地。电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及三极管Q3的基极，另一端接地。 三极管Q3的集电极接单片机的P0. 0/ΙΝΤ0接口，三极管Q3的发射极接地。取样电阻RS，三极管Q5，单片机端口 P2. 0构成输出过流保护。电阻R31，电阻R32，电阻R321，三极管Q3，单片机端口 P0. 0/ΙΝΤ0构成输出过压保护。按钮KEY—端接单片机端口 Pl. 0，一端接地，每按一次按钮，更换一种输出功能。如图10所示，为本发明多功能输出模块的第二种实施方案的电路图。与图9相比，将图9中的三极管Q3、三极管Q5用运算放大器U2B、运算放大器U2C替代，三极管Q41、 三极管Q42、三极管Q43、三极管Q44用MOS管代替。过流检测模块和过压检测模块采用运放结构。电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31与运算放大器U2B的负输入端，运算放大器U2B的正输入端接比较电压REF2，运算放大器U2B的输出端接单片机的P0. 0/ΙΝΤ0 端，MOS管Q41、MOS管Q42、MOS管Q43、MOS管Q44的S极接在一起后接到运算放大器U2C 的负输入端，运算放大器U2C的正输入端接比较电压REF3，运算放大器U2C的输出端接单片机的P2. 0端口。电池BT的电压检测功能集成在单片机内部。三极管Q41、三极管Q42、三极管Q43、三极管Q44可采用型号为2N5551的三极管， 三极管Q5可采用型号为S9013H的三极管，但不限于此。该多功能输出模块的工作过程如下当单片机控制某一路的基极电压为低电平时，该路三极管不导通，发光二极管不亮，某一路的基极电压为高电平时，该路三极管导通， 发光二极管点亮。控制每一路可实现输出端口 单路、二路、三路、四路、……、八路、…… 之分，一般情况下在一路、二路、三路、四路几种情况下使用。输出功能
1.单灯追逐(跑马)
2.双灯追逐(跑马)
3.单灯追逐加渐明渐暗
4.双灯追逐加渐明渐暗
5.全体渐明渐暗
6.单灯追逐加闪烁
7.单灯追逐加闪烁
8.全体同步闪烁
9.全亮，
10.上述功能的各种组合。输出的各功能由单片机控制。同时单片机可以适当的频率对LED进行开关控制，达成节能效果。图11-15为前述各功能模块的实施例任意组合而成的LED灯及灯串的控制电路的电路实例总图。如图11所示，为本发明LED灯及灯串的控制电路的第一种方案的电路总图，可实现各模块的功能。如图12所示，为本发明LED灯及灯串的控制电路的第二种方案的电路总图。与图 11相比，图12是将图11中的三极管换成MOS管，比较模块换成运放。如图13所示，为本发明LED灯及灯串的控制电路的第三种方案的电路总图。与图 11相比，图13是单路输出含过流保护和过压保护电路。图中由跳线接或者不接来控制各种输出功能。如图14所示，为本发明LED灯及灯串的控制电路的第四种方案的电路总图。与图 11相比，图14是二路输出无过流保护和过压保护电路。
正反向、快、中、慢， 正反向、快、中、慢， 正反向、快、中、慢， 正反向、快、中、慢， 快、中、慢， 正反向、快、中、慢， 正反向、快、中、慢， 快、中、慢，
如图15所示，为本发明LED灯及灯串的控制电路的第五种方案的电路总图。与图 11相比，图15是集成电路简化封装二路输出无过流保护和过压保护电路图。如图16所示，为本发明的控制模块的流程图。开始先判断寄存器内容是否丢失， 若丢失则进行初始化，若无丢失则直接判断太阳能电池是否工作，初始化后也是判断太阳能电池是否工作。若工作，则将模式设为普通模式，若不工作，则将模式设为夜间模式。接着两种模式都判断P13是否悬空，若悬空，则设为2R8M，否则设为2R2M。再对两者判断按键是否被按下，若是则更改播放模式，判断Menu的值，若为0，则是组合模式，若为1，则单灯闪烁，若为2，则暗星闪烁，若为3，则跑马灯渐明渐暗，若为4，则闪烁，若为5，则集体渐明渐暗，若为6，则先亮后暗，若为7，则孔雀开屏，若为8，则关闭。若按键没被按下，则和这8种播放模式更改后一样都返回去判断太阳能电池是否工作。上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，它包括振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块和光敏模块等；其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块和光敏模块分别与控制模块相连。
2.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，还包括一与控制模块相连的M小时循环定时模块。
3.根据权利要求2所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述M小时循环定时模块包括晶振LXT、电容C3和电容C4 ；电容C4 一端分别与晶振LXT —端和控制模块相连， 另一端接地；电容C3 —端分别与晶振LXT的另一端和控制模块相连，另一端接地。
4.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述振荡升压电路包括电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和三极管Q21等；其中， 电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管 D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。
5.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述振荡升压电路包括电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管D21和MOS管Q21等；其中， 电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与MOS管Q21的G极相连，电阻R22接在MOS管Q21的G极和S极之间，MOS管Q21的D极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21 的负极和地，MOS管Q21的发射极接地。
6.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述振荡升压电路由 η个电路并联，每个电路包括电阻R21、电阻R22、电感L21、电容C21、充电电容C2、二极管 D21和三极管Q21等；其中，电阻R21和电容C21并联后一端接控制模块，另一端与三极管 Q21的基极相连，电阻R22接在三极管Q21的基极和发射极之间，三极管Q21的集电极接二极管D21的正极，电感L21的一端接控制模块的VDD极，另一端接在二极管D21的正极，充电电容C2两端分别接二极管D21的负极和地，三极管Q21的发射极接地。
7.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述光敏模块包括太阳能电池、电池、电阻R11、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、充电电容Cl、二极管Dl 和三极管Ql等；其中，电阻Rll和电阻Rlll并联后一端接三极管Ql的基极，另一端接太阳能电池的正极，电阻R12和电阻R121并联后一端接三极管Ql的基极，另一端接太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管Dl后接电池的正极，电池的负极接地，电容Cl并联在电池两端；电阻的一端接电池的正极，另一端接三极管Ql的集电极；三极管Ql的集电极接控制模块，发射极接地。
8.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述光敏模块包括太阳能电池、电池、电阻Rll、电阻R111、电阻R12、电阻R121、电阻R13、电阻R14、电阻Rl、充电电容Cl、二极管D1、齐纳二极管ZD和运算放大器U2A等；其中，电阻Rll和电阻Rlll并联后一端接运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的正极，电阻R12和电阻 R121并联后一端接在运算放大器U2A的负输入端，另一端接在太阳能电池的负极；太阳能电池的正极通过二极管Dl后接在电池BT的正极，电池BT的负极接地，电容Cl并联在电池BT两端；电阻Rl的一端接二极管Dl的负极，另一端接齐纳二极管ZD的阴极，齐纳二极管 ZD的阳极接地；电阻R13的一端接齐纳二极管ZD的阴极，另一端接运算放大器U2A的正输入端；电阻R14的一端接运算放大器U2A的正输入端，另一端接地；运算放大器U2A的输出端接控制模块。
9.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述多功能输出模块包括电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、三极管Q3、三极管Q5、按钮KEY和N个发光支路等；每个发光支路包括η个LED灯、2个电阻和一个三极管，η个LED灯依次串联后，负端接在三极管的集电极，正端接一个电阻，三极管基极通过另一个电阻接控制模块，三极管的发射级分别与取样电阻RS—端和三极管Q5的基极联接，取样电阻RS的另一端接地，三极管Q5的集电极接控制模块，三极管Q5的发射极接地；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及三极管Q3的基极，另一端接地；三极管Q3的集电极接控制模块，三极管Q3的发射极接地。
10.根据权利要求1所述LED灯及灯串的控制电路，其特征在于，所述多功能输出模块包括电阻R31、电阻R32、电阻R321、取样电阻RS、运算放大器U2B、运算放大器U2C、按钮 KEY和N个发光支路等；每个发光支路包括η个LED灯、2个电阻和一个MOS管，η个LED灯依次串联后，负端接在MOS管的D极，正端接一个电阻，MOS管的G极通过另一个电阻接控制模块，MOS管的S级分别与取样电阻RS —端和运算放大器U2C的负输入端联接，取样电阻RS的另一端接地，运算放大器U2C的输出端接控制模块；电阻R32与电阻R321并联后一端接电阻R31的一端及运算放大器U2B的负输入端，另一端接地；运算放大器U2B的输出端接控制模块。
全文摘要
本发明公开了一种LED灯及灯串的控制电路，它包括振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块、控制模块和光敏模块等；其中，振荡升压模块、节能模块，多功能输出模块和光敏模块分别与控制模块相连；采用本发明的控制电路,2.4~6V的电池组能工作15~30天，降低了使用成本，LED灯采用串联再并联方式连接，使LED灯压降一致性要求低，LED的价格降低，从而降低了生产成本。
文档编号H05B37/02GK102196640SQ20111013174
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者林松锋, 沈益青 申请人:杭州璞莱科技有限公司