一种LED一体调光装置的制作方法

本实用新型属于调光技术领域，特别涉及一种LED一体调光装置。

背景技术：

LED作为一种新型的绿色光源产品，被称为第四代照明光源或绿色光源，相比传统的照明产品，它具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。在许多大型设备、人机界面上有很多LED指示灯，在不同光线下，对LED的亮度要求不一样，对LED灯珠的亮度调整有两种方式，PWM调光和精确电流控制调光，而如果想对LED灯进行整体调光，通过精确的电流控制需要非常对供电电压做出幅度较大的改变，则该方法进行LED灯整体亮度的调节造价高且安全性差，故出于安全和经济方面考虑并不适用于工业生产生活。所以如何实现对大量LED指示灯的整体调光成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种LED一体调光装置，以解决现有技术中造价高且安全性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种LED一体调光装置，其特征在于：包括设置有拨码开关的增量式编码器、单片机、多级缓冲模块，所述多级缓冲模块包括一级缓冲电路、二级缓冲芯片和三级缓冲芯片，其中：所述增量式编码器连接单片机，单片机依次通过一级缓冲电路、二级缓冲芯片、三级缓冲芯片连接LED调光模块；

所述增量式编码器将电信号输入单片机，再由单片机输出一路PWM1信号进入一级缓冲电路，通过MOS管Q2-1输出PWM2信号，PWM2信号进入二级缓冲芯片，二级缓冲芯片将信号放大后输入到三级缓冲芯片，所述三级缓冲芯片将信号再次放大，并将PWM3信号输入到LED调光模块。

进一步的，所述一级缓冲电路输出的PWM2信号分别进入若干个二级缓冲芯片的输入端口，每个二级缓冲芯片的输出端口输出的信号分别进入若干个三级缓冲芯片的输入端口，每个三级缓冲芯片的输出端口均连接一路LED调光模块。

进一步的，所述一级缓冲电路中，单片机将PWM1信号传递至R2-1的一端，所述R2-1的另一端与R2-2串联接地，且R2-1的阻值远小于R2-2阻值，所述 R2-2靠近R2-1一侧的电位与PWM1信号电平高低变化一致，MOS管Q2-1在PWM1信号为高电平时导通，MOS管Q2-1在PWM1信号为低电平时截止，相应放大波形输出PWM2信号；所述一级缓冲电路中，5V电源接R2-3的一端，所述R2-3的另一端接MOS管Q2-1和PWM2信号输出端。

进一步的，所述LED调光模块中，所述三级缓冲芯片将PWM3信号R3-1的一端，所述R3-1的另一端与R3-2串联接地，24V电源接LED3-1的一端，并为LED3-1供电，所述LED3-1的另一端接MOS管Q3-1，且R3-1阻值远小于R3-2阻值，所述 R3-2靠近R3-1一侧的电位与PWM3信号电平高低变化一致，MOS管Q3-1在PWM3信号为高电平时导通，MOS管Q3-1在PWM3信号为低电平时截止；MOS管Q3-1随着高低电平的变化持续导通和截止，LED3-1不断亮灭，但由于视觉暂停效应，人眼感受到的亮度强弱会与PWM占空比的大小成正比。

进一步的，每个二级缓冲芯片和每个三级缓冲芯片均有8个输入端和8个输出端，1个输入端对应一个输出端，同一个缓冲芯片的8个输入信号实际是用了一路PWM信号；最终可以实现的是一路PWM的输入多路PWM输出，达到增加PWM输出个数的目的。

进一步的，所述增量式编码器将电信号输入单片机，再由单片机输出一路PWM1信号进入一级缓冲电路，通过MOS管Q2-1输出PWM2信号，PWM2信号通过8个输入端口进入8个二级缓冲芯片，每个二级缓冲芯片将信号放大再通过8个输出端口输入到8个三级缓冲芯片，每个三级缓冲芯片又通过8个输出端口将信号再次放大，并将PWM3信号输入到LED调光模块。

优选的，所述增量式编码器的型号为EC11。

优选的，所述单片机是型号为SMT32F103的MCU。

优选的，所述一级缓冲电路为含有MOS管的电路模块。

优选的，所述二级缓冲芯片和三级缓冲芯片均是型号为SN7406DR的buffer芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型实现对大量LED的整体调光。安装本装置后，人可以通过旋动装置上的拨码开关选择LED的明亮程度级数，选择以后，其产生的计数脉冲通过增量式编码器输出并通过单片机后输出为PWM（脉冲宽度调制）信号再通过多级放大增强驱动从而实现对大量LED的驱动，进而实现对大量LED灯的亮度控制，从而满足在不同光线下人们对于LED亮度的需求。本实用新型可控性强且安全性高。

附图说明

图1是本实用新型装置系统结构示意图；

图2是本实用新型中一级缓冲电路的示意图；

图3是本实用新型中一路LED调光模块的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种LED一体调光装置，其特征在于：包括设置有拨码开关的增量式编码器、单片机、多级缓冲模块，所述多级缓冲模块包括一级缓冲电路、二级缓冲芯片和三级缓冲芯片，其中：所述增量式编码器连接单片机，单片机依次通过一级缓冲电路、二级缓冲芯片、三级缓冲芯片连接LED调光模块；所述增量式编码器将电信号输入单片机，再由单片机输出一路PWM1信号进入一级缓冲电路，通过MOS管Q2-1输出PWM2信号，PWM2信号进入二级缓冲芯片，二级缓冲芯片将信号放大后输入到三级缓冲芯片，所述三级缓冲芯片将信号再次放大，并将PWM3信号输入到LED调光模块。

所述一级缓冲电路输出的PWM2信号分别进入若干个二级缓冲芯片的输入端口，每个二级缓冲芯片的输出端口输出的信号分别进入若干个三级缓冲芯片的输入端口，每个三级缓冲芯片的输出端口均连接一路LED调光模块。

如图2所示，所述一级缓冲电路中，单片机将PWM1信号传递至R2-1的一端，所述R2-1的另一端与R2-2串联接地，且R2-1的阻值远小于R2-2阻值，所述 R2-2靠近R2-1一侧的电位与PWM1信号电平高低变化一致，MOS管Q2-1在PWM1信号为高电平时导通，MOS管Q2-1在PWM1信号为低电平时截止，相应放大波形输出PWM2信号；所述一级缓冲电路中，5V电源接R2-3的一端，所述R2-3的另一端接MOS管Q2-1和PWM2信号输出端。

如图3所示，所述LED调光模块中，所述三级缓冲芯片将PWM3信号R3-1的一端，所述R3-1的另一端与R3-2串联接地，24V电源接LED3-1的一端，并为LED3-1供电，所述LED3-1的另一端接MOS管Q3-1，且R3-1阻值远小于R3-2阻值，所述 R3-2靠近R3-1一侧的电位与PWM3信号电平高低变化一致，MOS管Q3-1在PWM3信号为高电平时导通，MOS管Q3-1在PWM3信号为低电平时截止；MOS管Q3-1随着高低电平的变化持续导通和截止，LED3-1不断亮灭，但由于视觉暂停效应，人眼感受到的亮度强弱会与PWM占空比的大小成正比。

信号经过二级缓冲芯片、三级缓冲芯片后得到最终的缓冲后的PWM3信号并由三级缓冲芯片的一个输出端口进入LED调光电路，通过MOS管Q3-1开通和关断，使二极管LED3-1进行周期性的亮和灭，点亮时间开关动作周期的比值，即占空比数据决定了LED的亮度，R3-3为被调光LED的限流电阻，防止烧坏发光二极管LED3-1。

每个二级缓冲芯片和每个三级缓冲芯片均有8个输入端和8个输出端，1个输入端对应一个输出端，同一个缓冲芯片的8个输入信号实际是用了一路PWM信号；最终可以实现的是一路PWM的输入多路PWM输出，达到增加PWM输出个数的目的。

所述增量式编码器将电信号输入单片机，再由单片机输出一路PWM1信号进入一级缓冲电路，通过MOS管Q2-1输出PWM2信号，PWM2信号通过8个输入端口进入8个二级缓冲芯片，每个二级缓冲芯片将信号放大再通过8个输出端口输入到8个三级缓冲芯片，每个三级缓冲芯片又通过8个输出端口将信号再次放大，并将PWM3信号输入到LED调光模块。

所述增量式编码器的型号为EC11。所述单片机是型号为SMT32F103的MCU。所述一级缓冲电路为含有MOS管的电路模块。所述二级缓冲芯片和三级缓冲芯片均是型号为SN7406DR的buffer芯片。

本实用新型包括产生脉冲的增量式编码器，处理生成占空比信号的MCU最小系统，以及将信号进行有效放大的多级缓冲模块。

增量式编码器EC11：将拨码开关产生的脉冲信号转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲输入到单片机的外部中断端口，进而变成PWM（脉冲宽度调制）信号。

MCU（STM32F103）为单片机的最小系统：用来接收增量式编码器传递过来的方波信号并判断旋转方向及步数，在此基础上决定输出方波信号的占空比。

多级缓冲模块：包括一级缓冲电路，二级缓冲芯片和三级缓冲芯片，多级缓冲模块将单片机输出的方波信号进行多级放大和处理，并将其传给LED输出端，其中二级缓冲芯片、三级缓冲芯片优选为SN7406DR。需要说明的是，如果需要调光的LED灯珠数量太大，还可以继续增加多级缓冲电路的级数。

本实用新型的使用方法及原理：安装好本装置后，用户旋动增量式编码器（EC11）上的拨码开关，选择对应的LED光线强度，此时增量式编码器(EC11)会接收到周期性的脉冲信号，接收到之后，会将其转变为周期性的电信号，进而通过MCU最小系统中单片机（STM32F103）的外部中断口进入并输出一路PWM1信号进入一级缓冲电路，其中的N沟道MOS管Q2-1优选为2N7002CK。PWM2信号通过MOS管Q2-1后得到驱动能力更强的PWM2，此后PWM2信号可通过8个端口进入二级缓冲芯片，二级缓冲芯片输出的新的信号又可以通过8个输出端口将信号输入到三级缓冲芯片，同理，一个三级缓冲芯片又可通过8个输出端口将最后得到的放大信号PWM3输入到LED调光模块，这样，根据实际需要调光的LED灯珠数量，可以确定最终的缓冲级数。

下面以其中一路信号来说明原理及过程，经过二级缓冲芯片、三级缓冲芯片后得到最终的缓冲后的PWM3信号并由三级缓冲芯片的一个输出端口进入LED调光电路，通过MOS管Q3-1开通和关断，使二极管LED3-1进行周期性的亮和灭，点亮时间开关动作周期的比值，即占空比数据决定了LED的亮度，R3-3为被调光LED的限流电阻，防止烧坏发光二极管LED3-1。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。