一种高精度的LED调频系统及LED调频灯的制作方法

本发明涉及LED调频技术领域，尤其涉及一种高精度的LED调频系统及LED调频灯。

背景技术：

LED灯是采用发光二极管(Light Emitting Diode)作为光源的一种灯具，因其发光效率高、节能省电、抗震性能好等优点而广泛应用于各种场景中。目前市场上的LED灯通常可分为交流和直流供电两种方式，由于交流电具有一定的频率，所以交流供电的LED灯在正常情况下以供电交流相同的频率发光，但交流供电方式有两个主要问题，一是交流电经过调制电路变压和整流后仍会有其固有频率，这个固有频率会对频闪信号频率产生干扰，导致LED实际闪烁的频率并不稳定和准确；二是没有内部电池，不能脱离外接电源使用。

而现有的可调频率LED灯的调频控制方式为开环控制结构，也就是说调频控制只负责输出频率，而不对输出频率进行测量和反馈，所以调频精度不能保证。

此外，专利号为ZL201410445221提供的中国专利《一种LED自动同步频闪装置及其控制方法》中的频闪信号是由外部旋钮触发的，这种方式有两个主要问题，一是需要按钮或旋钮持续动作LED才能持续闪烁，影响装置使用寿命，二是外部信号精度不易控制，不利于稳定持续的频闪输出。

技术实现要素：

本发明提供一种高精度的LED调频系统及LED调频灯，解决了采用带反馈的光敏传感器、旋转编码器与单片机主控单元的闭环控制结构来精确调整闪光频率的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种高精度的LED调频系统，设有LED发光单元，所述LED发光单元连接开关切换单元和充电控制单元，还设有单片机主控单元，所述单片机主控单元连接所述开关切换单元、充电控制单元、频率调节单元、光敏传感单元、显示单元；

所述开关切换单元设置有开关组件，通过所述开关组件的开关状态组合控制所述LED发光单元接通、断开、重启，并向所述单片机主控单元发出显示开关控制信号；

所述频率调节单元用于产生频率调节信号，设置目标发光频率值；

所述光敏传感单元用于测量所述LED发光单元的实际发光频率值；

所述单片机主控单元用于根据所述实际发光频率值与目标发光频率值的偏差，采用控制算法将LED发光单元的实际发光频率值调整为达到目标发光频率值；

所述单片机主控单元还用于根据接收的所述显示开关控制信号控制所述显示单元显示目标发光频率值和实际发光频率值。

进一步地，所述LED发光单元设有LED光源；所述开关切换单元的开关组件包括至少一个开关按钮。

进一步地，所述充电控制单元设有可充电电池及连接于所述可充电电池正负极两端和所述单片机主控单元的电池充电器。

进一步地，所述频率调节单元设有调节旋钮及连接于所述调节旋钮与所述单片机主控单元之间的旋转编码器；通过旋转所述调节旋钮改变所述旋转编码器的编码值设置不同的所述目标发光频率值。

进一步地，所述单片机主控单元设有微控制器和内部时钟，所述内部时钟控制所述目标发光频率值、实际发光频率值的频率触发。

进一步地，所述光敏传感单元设有光敏传感器，所述光敏传感器采集所述LED光源的光照强度，根据所述光照强度的照射时间间隔或熄灭时间间隔，得到所述实际发光频率值。

进一步地，所述显示单元设有LCD显示屏，还用于显示所述单片机主控单元发出的电池实时电量信息及电池实时温度信息。

本发明还提供一种高精度的LED调频灯，设有LED套架、底座以及连接所述底座与LED套架的支架；所述底座、支架及LED套架内部装配有PCB板；所述PCB板上设有所述LED发光单元、单片机主控单元、光敏传感单元、频率调节单元、充电控制单元、显示单元和开关切换单元。

更进一步地，所述支架为可变形支架；所述LED套架表面上设有嵌合所述LED发光单元的LED光源的LED开孔；所述底座表面上设有嵌合所述充电控制单元的交流充电器的电线开孔、嵌合所述光敏传感单元的光敏传感器的传感器开孔、嵌合所述开关切换单元的开关按钮的按钮开孔、嵌合所述频率调节单元的调节旋钮的旋钮开孔、嵌合所述LCD显示单元的LCD显示屏的LCD开孔。

本发明提供的一种高精度的LED调频系统及LED调频灯，通过带反馈的光敏传感器、旋转编码器与单片机主控单元的闭环控制结构，通过单片机主控单元的控制算法使得实际产生的闪光频率精确而稳定；采用交流充电、直流供电的供电方式，提供给闪光频率稳定电源的前提下，使得装置更环保便捷，能够脱离外接电源而单独运行，实用性更广；通过按钮和旋钮来进行装置的开关控制和频率调节，并通过显示单元显示系统及装置的运行状态，既符合人性化的设计又保证了信息的公开性与有效性，具有广大的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种高精度的LED调频系统的系统模块图；

图2是本发明实施例提供的一种高精度的LED调频系统的电路原理简图；

图3是本发明实施例提供的一种高精度的LED调频装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下元器件仅为较佳实施例，不构成对本发明保护范围的限制。

参见图1，是本发明实施例提供的一种高精度的LED调频系统的系统模块图。在本实施例中，所述的一种高精度的LED调频系统，设有LED发光单元10，所述LED发光单元10连接开关切换单元20和充电控制单元30，还设有单片机主控单元40，所述单片机主控单元40连接所述开关切换单元20、充电控制单元30、频率调节单元50、光敏传感单元60、显示单元70；

所述开关切换单元20设置有开关组件，所述开关组件包括至少一个开关按钮；通过所述开关按钮的开关状态组合控制所述LED发光单元10电源的接通、断开、重启，并向所述单片机主控单元40发出显示开关控制信号；

所述频率调节单元50用于产生频率调节信号，设置目标发光频率值K；

所述光敏传感单元60用于测量所述LED发光单元10的实际发光频率值K’；

所述单片机主控单元40用于根据所述实际发光频率值K’与目标发光频率值K的偏差，采用控制算法将LED发光单元10的实际发光频率值K’调整为达到目标发光频率值K；

所述单片机主控单元40还用于根据接收的所述显示开关控制信号控制所述显示单元70显示目标发光频率值K和实际发光频率值K’。

参见图2，是本发明实施例提供的一种高精度的LED调频系统的电路原理简图。在本实施例中，所述LED发光单元10主要设有LED光源11，可根据用户需求设有不同数量及不同颜色的用于不同用途的LED；所述开关切换单元20的开关组件包括至少一个开关按钮21，比如，在只设置一个开关按钮21的情况下，短按所述开关按钮21进行LED发光单元10的联通与断开，长按开关按钮21可强制单片机主控单元40重新启动，双击开关按钮21可切换显示单元70显示不同的内容。上述功能也可以通过设置多个开关按钮21来实现。

所述充电控制单元30设有可充电电池31及连接于所述可充电电池31正负极两端和所述单片机主控单元40的电池充电器32；如此，采用交流充电、直流供电的供电方式，提供给闪光频率稳定电源的前提下，使得运用该系统的装置更环保便捷，能够脱离外接电源而单独运行，实用性更广。可充电电池31可由所述单片机主控单元40控制交流充电器26进行智能充电，在电池电量低于某个程度时(比如低于20％)开始充电，当负载电压低于浮充电压时，所述51单片机控制所述电池充电器32输出为恒流充电，当负载电压达到浮充电压时自动切换到恒压充电，电量充满后停止充电，并可在充电过程中实时监控电池电量和温度；所述可充电电池31除了为所述LED光源11供电外还为单片机主控单元40供电，当没有外接交流电时也可保证LED灯正常运行足够长时间。

根据不同的客户群体或实用场景，可设置所述可充电电池31为不同的容量大小的充电电池，在某些极端环境下，也可以设置该可充电电池31为太阳能电池，通过增加太阳能集电板撤掉原先的电池充电器32以及更改适当电路便能够实现。

在本实施例中，所述频率调节单元50设有调节旋钮51及连接于所述调节旋钮51与所述单片机主控单元40之间的旋转编码器52；通过旋转所述调节旋钮51改变所述旋转编码器52的编码值设置不同的所述目标发光频率值K；所述单片机主控单元40设有微控制器41，优选地可采用51单片机，还设有内部时钟411，所述内部时钟411控制所述目标发光频率值K、实际发光频率值K’的频率触发；所述光敏传感单元60设有光敏传感器61，所述光敏传感器61采集所述LED光源11的光照强度，根据所述光照强度的照射时间间隔或熄灭时间间隔，得到所述实际发光频率值K’。

即是上述调节旋钮51的频率调节范围可设置为0.01～1000Hz，所述微控制器41接收所述旋转编码器52的编码转换成目标发光频率值K，然后按照T＝1/2K的方式计算所述LED光源11点亮和熄灭的持续时间，通过所述内部时钟411的定时功能控制所述LED光源11供电电路上的开关按钮21部分的通断，在一个T+t时间的连通状态后，跟随一个T+t时间的断开状态，其中t为微调时间，微调时间t的计算首先根据光敏传感器61测量的实际发光频率值K’和目标发光频率值K的偏差计算得到的时间偏差e，然后根据控制算法(比如PID增量型控制算法)计算微调时间t:

t(k)＝q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2)

其中t(k)为第k次测量时的微调时间，e(k)、e(k-1)、e(k-2)分别为第k次、第k-1次、第k-2次测量时的时间偏差，q0、q1、q2为比例微分积分算法系数。

通过上述带反馈的光敏传感器61、旋转编码器52与单片机主控单元40的闭环控制结构能够精确调整LED光源11的发光频率，使得LED光源11以准确稳定地以目标发光频率值KK进行闪烁发光。

在本实施例中，所述显示单元70设有LCD显示屏71，除了显示上述的目标发光频率值K及实际发光频率值K’外，还用于显示所述单片机主控单元40发出的电池实时电量信息及电池实时温度信息，便于用户及时获取相关信息，既符合人性化的设计又保证了信息的公开性与有效性，具有广大的应用前景。所述LCD显示屏71可选用LCD1602点阵式液晶显示屏，可以显示两行，每行16个字符，屏幕大小及显示范围基本可以满足显示需求。

参见图3，是本发明实施例提供的一种高精度的LED调频装置的结构示意图。在本实施例中，本发明提供一种高精度的LED调频灯，设有LED套架1、底座2以及连接所述底座2与LED套架1的支架3；所述底座2、支架3及LED套架1内部装配有PCB板4；所述PCB板4上设有与上述的一种高精度的LED调频系统对应的所述LED发光单元10、单片机主控单元40、光敏传感单元60、频率调节单元50、充电控制单元30、显示单元70和开关切换单元20。

其中，所述支架3为可变形支架，所述LED套架1表面上设有嵌合所述LED发光单元10的LED光源11的LED开孔5；所述底座2表面上设有嵌合所述充电控制单元30的电池充电器32的电线开孔6、嵌合所述光敏传感单元60的光敏传感器61的传感器开孔7、嵌合所述开关切换单元20的开关按钮21的按钮开孔8、嵌合所述频率调节单元50的调节旋钮51的旋钮开孔9、嵌合所述LCD显示单元70的LCD显示屏71的LCD开孔100。

如此，用户通过只需操作电池充电器32、所述按钮及调节旋钮51便可实现用户自设定的目标发光频率值K的高精度自动调节。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。