專利名稱：一種led信號控制電路、led信號燈及l(fā)ed信號控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于照明控制領(lǐng)域，尤其涉及一種LED信號控制電路、LED信號燈及LED信號控制方法。
背景技術(shù)：
目前，LED信號燈被廣泛應(yīng)用于交通警示、道路標(biāo)示等方面，安裝在室外使用，由于其可視距離受環(huán)境影響大，如在晴朗的白天，信號燈不需要開啟，以節(jié)省能源；而在晚上的時候，LED信號燈則要最亮，以保證可視距離；在陰霾天氣的時候，LED信號燈則要開啟但又不需要達到最亮，既可以省電又保證交通安全。
但是，由于LED信號燈數(shù)量多，安裝地點分散，因此由人工控制或由聯(lián)網(wǎng)控制的成本高，實現(xiàn)起來較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種LED信號控制電路，旨在解決由人工控制或由聯(lián)網(wǎng)控制LED信號燈成本高，實現(xiàn)困難的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種LED信號控制電路，所述電路包括整流濾波單元，用于對電源提供的供電電壓進行整流、濾波，所述整流濾波單元的輸入端與電源連接；LED發(fā)光單兀,用于檢測環(huán)境光的強弱，并根據(jù)環(huán)境光的強弱改變其光電壓,并將所述光電壓作為米樣信號輸出；微處理單元，用于根據(jù)所述采樣信號輸出脈沖寬度調(diào)制信號，以調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度，所述微處理單元的復(fù)位端與所述整流濾波單元的輸出端連接，所述微處理單元的采樣端與LED發(fā)光單元連接。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種采用上述LED信號控制電路的LED信號燈。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種LED信號控制方法，所述方法包括如下步驟進行初始化；在第一時間間隔內(nèi)，通過LED發(fā)光單兀測量環(huán)境光,將光信號轉(zhuǎn)換為光電壓；在第二時間間隔內(nèi)，通過處理單元判斷所述光電壓，并根據(jù)所述光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度；周期性交替執(zhí)行第一時間間隔和第二時間間隔。在本發(fā)明實施例中，本發(fā)明通過LED發(fā)光二極管的光伏效應(yīng)將環(huán)境光強度轉(zhuǎn)化為光電壓，微處理單元根據(jù)光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光二極管的明暗，實現(xiàn)數(shù)字化自動控制，該電路結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，制作成本低。


圖I為本發(fā)明一實施例提供的LED信號控制電路的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一實施例提供的LED信號控制電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明一實施例提供的LED發(fā)光二極管的光伏測量原理圖；圖4是本發(fā)明一實施例提供的LED信號控制方法流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。、本發(fā)明實施例通過LED發(fā)光二極管的光伏效應(yīng)將環(huán)境光強度轉(zhuǎn)化為光電壓,微處理單元根據(jù)光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光二極管的明暗，實現(xiàn)數(shù)字化自動控制。圖I示出本發(fā)明實施例提供的LED信號控制電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。該LED信號控制電路可以應(yīng)用于各種LED信號燈中。作為本發(fā)明一實施例提供的LED信號控制電路，包括整流濾波單元1，整流濾波單元I的輸入端與電源連接，用于對電源提供的供電電壓進行整流、濾波；LED發(fā)光單元2，用于檢測環(huán)境光的強弱，并根據(jù)環(huán)境光的強弱改變其光電壓，并將該光電壓作為米樣信號輸出；微處理單元3，微處理單元3的復(fù)位端與整流濾波單元I的輸出端連接，微處理單元3的采樣端與LED發(fā)光單元連接，用于根據(jù)采樣信號輸出脈沖寬度調(diào)制信號，以調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細說明。圖2示出本發(fā)明實施例提供的LED信號控制電路的示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅不出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。作為本發(fā)明一實施例，整流濾波單元I包括二極管Dl和電容Cl，二極管Dl的陽極為整流濾波單元I的輸入端，二極管Dl的陰極與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地。在本發(fā)明實施例中，微處理單元3的復(fù)位端通過電阻Rl與整流濾波單元I的輸出端連接，電阻Rl的阻值均為IOK Q，電容Cl的電容值為47iiF。LED發(fā)光單兀2包括第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、LED發(fā)光二極管D2、LED發(fā)光二極管D3、LED發(fā)光二極管D4、電阻R2、電阻R3及電阻R4，LED發(fā)光二極管D2的陽極與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端為LED發(fā)光單兀2的第一輸出端,LED發(fā)光二極管D2的陰極接地，LED發(fā)光二極管D3的陽極與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端為LED發(fā)光單元2的第二輸出端，LED發(fā)光二極管D3的陰極接地，LED發(fā)光二極管D4的陽極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端為LED發(fā)光單兀2的第三輸出端,LED發(fā)光二極管D4的陰極接地。在本發(fā)明實施例中，電阻R2、電阻R3及電阻R4的阻值均為330 Q。在本發(fā)明實施例中，LED發(fā)光單元2還可以僅包括一組LED發(fā)光二極管和電阻，該LED發(fā)光二極管的陽極與該電阻的一端連接，該電阻的另一端為LED發(fā)光單元2的輸入端，該LED發(fā)光二極管的陰極接地。微處理單元3包括采樣端PB0、采樣端PBl和采樣端PB2，分別與LED發(fā)光單元2
中的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端連接。作為本發(fā)明一實施例，微處理單元3可具有若干采樣端，分別可與多個LED發(fā)光單元連接。在本發(fā)明實施例中，微處理單元3可以采用10位AD轉(zhuǎn)換精度的單片機Ul。參考圖3，LED發(fā)光二極管D5的陽極通過電阻R5輸出采樣電壓，LED發(fā)光二極管D5的陰極接地，于輸出端與底線之間串聯(lián)負載電阻R6，在本發(fā)明實施例中，電阻R5的阻值為330 Q，負載電阻R6的阻值為30KQ，由于LED發(fā)光二極管D5具有光伏效應(yīng)，當(dāng)LED發(fā)光二極管D5被光遮擋時，LED發(fā)光二極管D5不產(chǎn)生光伏電流，當(dāng)環(huán)境中存在適度照明時，LED 發(fā)光二極管D5產(chǎn)生光電流，會在負載電阻R6上產(chǎn)生50mV IOOmV電壓。在本發(fā)明實施例中，電源BAT+、BAT-端通過整流濾波單元I為單片機Ul供電，單片機Ul的復(fù)位端通過電阻Rl接收復(fù)位信號。在第一個時間間隔內(nèi)，LED發(fā)光二極管D2、LED發(fā)光二極管D3、LED發(fā)光二極管D4作為光電二極管根據(jù)光伏效應(yīng)對環(huán)境光進行測量,實現(xiàn)模-數(shù)轉(zhuǎn)換，向單片機Ul輸出光電壓。當(dāng)環(huán)境光越強，在LED發(fā)光二極管兩端產(chǎn)生的光電流就越大，轉(zhuǎn)換后的光電壓就也越大；當(dāng)環(huán)境光越弱，在LED發(fā)光二極管兩端產(chǎn)生的光電流就越小，轉(zhuǎn)換后的光電壓就也越小。在第二個時間間隔內(nèi)，LED發(fā)光二極管D2、LED發(fā)光二極管D3、LED發(fā)光二極管D4作為發(fā)光二極管，單片機Ul通過對光電壓進行判斷，如光電壓值在有效范圍內(nèi)，輸出一定占空比的脈沖寬度調(diào)制信號，LED發(fā)光二極管D2、LED發(fā)光二極管D3、LED發(fā)光二極管D4根據(jù)脈沖寬度調(diào)制信號的占空比調(diào)節(jié)其發(fā)光亮度，當(dāng)光電壓越大，單片機Ul輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比越小，LED發(fā)光二極管的亮度越暗；當(dāng)光電壓越小，單片機Ul輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比越大，LED發(fā)光二極管的亮度越亮；如光電壓值高于有效范圍，則關(guān)閉脈沖寬度調(diào)制信號輸出，并進入休眠；如光電壓值低于有效范圍，則脈沖寬度調(diào)制信號輸出最大占空比。第一和第二時間間隔隨時間周期性的交替，該第一時間間隔應(yīng)小于0.001秒，第二時間間隔應(yīng)大于I秒，以避免出現(xiàn)人眼能識辨的閃爍。本發(fā)明實施例通過LED發(fā)光二極管的光伏效應(yīng)將環(huán)境光強度轉(zhuǎn)化為光電壓,微處理單元根據(jù)光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光二極管的明暗，實現(xiàn)數(shù)字化自動控制，該電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，省去了復(fù)雜的模擬檢測電路，提高了電路的可靠性。圖4示出了本發(fā)明一實施例提供的LED信號控制方法流程，該方法的步驟具體如下在步驟S401中，進行初始化；在步驟S402中，在第一時間間隔內(nèi)，通過LED發(fā)光單元測量環(huán)境光的強弱，將模擬光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光電壓；在本發(fā)明實施例中，LED發(fā)光單元由LED發(fā)光二極管和電阻串聯(lián)組成，當(dāng)環(huán)境光越強，在LED發(fā)光二極管兩端產(chǎn)生的光電流就越大，轉(zhuǎn)換后的光電壓就也越大；當(dāng)環(huán)境光越弱，在LED發(fā)光二極管兩端產(chǎn)生的光電流就越小，轉(zhuǎn)換后的光電壓就也越小。在步驟S403中，在第二時間間隔內(nèi)，通過處理單元判斷光電壓，并將光電壓轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制信號調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度；作為本發(fā)明一實施例，步驟S403的具體步驟為判斷所述光電壓；如所述光電壓值在有效電壓范圍內(nèi)，通過脈沖寬度調(diào)制信號的占空比調(diào)節(jié)所述LED發(fā)光單元的亮度；如光電壓值高于有效電壓范圍，則關(guān)閉脈沖寬度調(diào)制信號輸出，進入休眠狀態(tài)； 如光電壓值低于有效電壓范圍，則脈沖寬度調(diào)制信號輸出最大占空比。在本發(fā)明實施例中，當(dāng)光電壓越大，處理單元輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比越小，LED發(fā)光單元的亮度越暗；當(dāng)光電壓越小，處理單元輸出的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比越大，LED發(fā)光單元的亮度越亮。在步驟S404中，周期性交替執(zhí)行第一時間間隔和第二時間間隔。本發(fā)明實施例利用LED發(fā)光二極管的電光特性和光伏特性，結(jié)合單片機的AD轉(zhuǎn)換和脈沖寬度調(diào)制功能，實現(xiàn)LED信號燈的自我控制，該電路采用數(shù)字電路設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，省去了復(fù)雜的模擬檢測電路，降低制作成本，提高了電路的可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED信號控制電路，其特征在于，所述電路包括 整流濾波單元，用于對電源提供的供電電壓進行整流、濾波，所述整流濾波單元的輸入端與電源連接； LED發(fā)光單元，用于檢測環(huán)境光的強弱，并根據(jù)環(huán)境光的強弱改變其光電壓，并將所述光電壓作為米樣信號輸出； 微處理單元，用于根據(jù)所述采樣信號輸出脈沖寬度調(diào)制信號，以調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度，所述微處理單元的復(fù)位端與所述整流濾波單元的輸出端連接，所述微處理單元的采樣端與LED發(fā)光單元連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述整流濾波單元包括 二極管Dl和電容Cl ； 所述二極管Dl的陽極為所述整流濾波單元的輸入端，所述二極管Dl的陰極與所述電容Cl的一端連接，所述電容Cl的另一端接地。
3.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述LED發(fā)光單元包括 LED發(fā)光二極管D2、LED發(fā)光二極管D3、LED發(fā)光二極管D4、電阻R2、電阻R3及電阻R4 ； 所述LED發(fā)光二極管D2的陽極與所述電阻R2的一端連接，所述電阻R2的另一端為所述LED發(fā)光單元的第一輸出端，所述LED發(fā)光二極管D2的陰極接地，所述LED發(fā)光二極管D3的陽極與所述電阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一端為所述LED發(fā)光單元的第二輸出端，所述LED發(fā)光二極管D3的陰極接地，所述LED發(fā)光二極管D4的陽極與所述電阻R4的一端連接，所述電阻R4的另一端為所述LED發(fā)光單元的第三輸出端，所述LED發(fā)光二極管D4的陰極接地。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述微處理單元為單片機，所述單片機的采樣端PBO，與所述LED發(fā)光單元的第一輸出端連接；所述單片機的采樣端PBl，與所述LED發(fā)光單元的第二輸出端連接；所述單片機的采樣端PB2，與所述LED發(fā)光單元的第三輸出端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述單片機為10位AD轉(zhuǎn)換精度的單片機。
6.—種LED信號燈,其特征在于，所述LED信號燈的控制電路為權(quán)利要求I至5任一項所述的LED信號控制電路。
7.—種LED信號控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 進行初始化； 在第一時間間隔內(nèi)，通過LED發(fā)光單兀測量環(huán)境光,將光信號轉(zhuǎn)換為光電壓； 在第二時間間隔內(nèi)，通過處理單元判斷所述光電壓，并根據(jù)所述光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度； 周期性交替執(zhí)行第一時間間隔和第二時間間隔。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述在第二時間間隔內(nèi)，通過處理單元判斷所述光電壓，并根據(jù)所述光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度的步驟具體為 判斷所述光電壓； 如所述光電壓值在有效電壓范圍內(nèi)，通過脈沖寬度調(diào)制信號的占空比調(diào)節(jié)所述LED發(fā)光單元的亮度；如光電壓值高于有效電壓范圍，則關(guān)閉脈沖寬度調(diào)制信號輸出，進入休眠狀態(tài)； 如光電壓值低于有效電壓范圍，則脈沖寬度調(diào)制信號輸出最大占空比。
全文摘要
本發(fā)明適用于照明控制領(lǐng)域，提供了一種LED信號控制電路、LED信號燈及LED信號控制方法，所述電路包括整流濾波單元，所述整流濾波單元的輸入端與電源連接，用于對電源提供的供電電壓進行整流、濾波；LED發(fā)光單元，用于根據(jù)環(huán)境光的強弱改變其光電壓，并將所述光電壓作為采樣信號輸出；微處理單元，所述微處理單元的復(fù)位端與所述整流濾波單元的輸出端連接，所述微處理單元的若干采樣端與LED發(fā)光單元連接，用于根據(jù)所述采樣信號調(diào)節(jié)輸出電流，以調(diào)節(jié)LED發(fā)光單元的亮度。本發(fā)明通過LED發(fā)光二極管的光伏效應(yīng)將環(huán)境光強度轉(zhuǎn)化為光電壓，微處理單元根據(jù)光電壓調(diào)節(jié)LED發(fā)光二極管的明暗，實現(xiàn)數(shù)字化自動控制，該電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
文檔編號H05B37/02GK102740530SQ20111008547
公開日2012年10月17日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者周明杰, 張表新 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司