專利名稱：數(shù)字控制的變色溫led光源的制作方法
數(shù)字控制的變色溫LED光源技術領域
本發(fā)明屬于光學照明技術應用領域，可以通過單片機采用數(shù)字控制方法實現(xiàn)不同 色溫的照明。
背景技術：
近年來，LED以其優(yōu)良的性能，被越來越多地應用于室內(nèi)外照明場合。同時，不同 的照明需求對照明的色溫、顯色指數(shù)等色度指標提出了新的要求。自從藍光LED被發(fā)明以 來，人們開始研發(fā)各種大功率白光LED封裝技術，希望白光LED能夠取代傳統(tǒng)的照明光源。 目前市場上白光LED生產(chǎn)技術主要分為兩大主流，第一為利用熒光粉將藍光LED或紫外LED 所產(chǎn)生的藍光或紫外光分別轉(zhuǎn)換為雙波長或三波長白光，此項技術稱之為熒光粉轉(zhuǎn)換白光 LED ;第二類則為多芯片型白光LED，經(jīng)由組合兩種(或以上)不同色光的LED組合以形成白 光。第一種方法可得到中高色溫的白光，對于暖色溫顯色性較差。為了解決這一問題，通常 加入紅色熒光粉，但紅色熒光粉的激發(fā)效率較低，導致整體光效偏低。第二種方法需要分 別給三種芯片供電，驅(qū)動電路復雜，且三種芯片的老化衰減不一致，長期工作會導致色溫偏 移。
本發(fā)明利用單芯片LED在不同驅(qū)動條件下產(chǎn)生不同色溫光，其方法簡單實用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決改變LED色溫的技術問題，提供一種數(shù)字控制LED色溫的方法。
本發(fā)明提供的數(shù)字控制的變色溫LED光源包括AT89S52單片機、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、 電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體；所述的AT89S52單片機依次連接D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓電流 轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體。
AT89S52單片機是一種低功耗。高性能CM0S8位微控制器，具有8K可編程Flash 存儲器，該單片機用于通過數(shù)值方式控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出相應模擬電壓；
D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將單片機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電壓，將此模擬電壓輸入到 電流轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)LED發(fā)光體的亮度控制；
電壓電流轉(zhuǎn)換器V/I，主要部分由電壓比較器串聯(lián)大功率達林頓管，再將保護二極 管串聯(lián)到達林頓管上，實現(xiàn)了保護LED的目的。它是電壓控制的電流源，將單片機給出數(shù) 字對應的模擬電壓轉(zhuǎn)換為不同的電流，以此電流驅(qū)動LED發(fā)光，驅(qū)動電路不同，LED發(fā)光的 色溫也不同；
LED發(fā)光體的發(fā)光峰值波長隨驅(qū)動電流而變化，不同的峰值波長對應不同的色溫。
本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果
本發(fā)明依據(jù)LED的光譜性能、色溫隨驅(qū)動電流的變化而變化，通過與單片機連接 的數(shù)字接口實現(xiàn)LED照明色溫的變化，具有廣闊的應用前景。


圖1:本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2:系統(tǒng)鍵盤電路；
圖3:單片機AT89S52最小系統(tǒng)；
圖4:D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5618 ；
圖5:V/I轉(zhuǎn)換電路；
圖6:系統(tǒng)主程序框圖7;D/A轉(zhuǎn)換子程序框圖。
圖8:不同電流驅(qū)動下LED發(fā)光效果。具體實施例
實施例1
如圖1所示，本發(fā)明提供的數(shù)字控制的變色溫LED光源包括AT89S52單片機、D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體；所述的AT89S52單片機依次連接D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體。
變色溫LED光源各部分的具體結(jié)構(gòu)詳述如下
1.色溫控制輸入
本系統(tǒng)控制部分以單片機AT89S52為核心，其中使用一個色溫選擇鍵盤，它由三個鍵構(gòu)成，并與單片機Pl 口連接，采用巡回檢測方式檢測單片機AT89S52的Pl 口引腳上電平變化，以此來判斷是否有按鈕按下，且哪個按鍵按下。不同按鍵選擇不同的色溫(驅(qū)動LED 的電流值)。
2.數(shù)字控制方式的實現(xiàn)
如圖3所示單片機PO. O、PO.1、PO. 2引腳是輸出信號的引腳，它與D/A轉(zhuǎn)換芯片 TLC5618連接。其中，單片機引腳PO. O與TLC5618串行數(shù)據(jù)輸入端相連，用于傳輸需要轉(zhuǎn)換成模擬電壓的數(shù)字信號。單片機引腳PO.1用于給D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5618輸入序列脈沖，作為TLC5618的D/A轉(zhuǎn)換時鐘信號。引腳PO. 2作為TLC5618的片選信號，控制該芯片D/A轉(zhuǎn)換是否有效。整體系統(tǒng)工作流程按圖6實現(xiàn)，D/A轉(zhuǎn)換程序按圖7流程實現(xiàn)。
3. LED 驅(qū)動
LED驅(qū)動由系統(tǒng)中的電壓/電流轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓作為控制電壓加在圖5所示電路的輸入端，輸出電流Ie在取樣電阻R4上得到一個反饋電壓Vf=Ie*R4， 通過R3，加到運算放大器的反相輸入端，R3兩端的電壓為V'，設運放的同相端和反相端的電壓為V+、V-。V+輸入電壓由D/A的輸出提供。理想運放兩端的輸入電流值1+=1- ^ O, 且v+=v_，v' ^ ο,故V+^ Ie*R4，在此式中，Ic為實際輸出的恒定電流。由于TIP122的放大倍數(shù)β最小為1000，故Ie Ic;而V+為D/A輸出電壓，R4是輸出回路中引入的反饋電阻?？梢姡瑢嶋H輸出的恒定電流Ic由D/A轉(zhuǎn)換的輸出電壓V+和R4的阻值決定且按線性變化。R4采用大線徑錳銅絲制作，其溫度系數(shù)很小(5X10-6/° C)，可看作阻值不變。 選用大功率晶體管，且使用散熱片，保證其工作在線性區(qū)時，實際輸出的電流Ic僅由D/ A輸出的電壓決定。當電流變化時，同樣可以得到相應的調(diào)整，而且閉環(huán)調(diào)整速度極快。
4.變色溫控制
隨著LED驅(qū)動電流的變化(從O到450mA)，相對光譜也會隨之變化，LED發(fā)光的色溫會從5000K調(diào)整到3375K。
5.控制系統(tǒng)參數(shù)選擇實例
單片機Pl 口 Pl. O, Pl.1, Pl. 2三個引腳所連接的三個按鍵分別對應實現(xiàn)4500K， 3850K，3400K三種色溫的設置。當按下Pl. O對應的按鍵時，單片機PO. O引腳向D/A轉(zhuǎn)換輸入數(shù)字量066Η，則D/A將該數(shù)字轉(zhuǎn)換成電壓O. 005V,再通過V/I轉(zhuǎn)換電路輸出電流50mA ；當按下Pl.1對應的按鍵，單片機PO. O引腳向D/A轉(zhuǎn)換輸入數(shù)字量19AH，相應的電壓為O. 02V, 再通過V/I轉(zhuǎn)換電路輸出電流200mA ;當按下Pl. 2對應的按鍵，單片機PO. O引腳向D/A轉(zhuǎn)換輸入數(shù)字量333H，通過D/A轉(zhuǎn)換成電壓O. 04V,再通過V/I轉(zhuǎn)換電路輸出電流400mA。
50mA、200mA、400mA分別對應著LED輸出色溫分別為4500K、3850K、3400K的光。不同控制參數(shù)參見表I。
表I
權利要求
1.一種數(shù)字控制的變色溫LED光源，其特征在于本發(fā)明包括AT89S52單片機、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體，所述的AT89S52單片機依次連接D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、 電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體；所述的AT89S52單片機，是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K可編程 Flash存儲器，該單片機通過輸出數(shù)值控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出相應電壓；D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器是將單片機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電壓，將此模擬電壓輸入到電壓電流轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)LED發(fā)光體的亮度控制；電壓電流轉(zhuǎn)換器V/I，主要部分由電壓比較器串聯(lián)大功率達林頓管，再將保護二極管串聯(lián)到達林頓管上，實現(xiàn)了保護LED的目的。它是一種將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號的電路，是電壓控制的電流源，將單片機給出數(shù)字對應的模擬電壓轉(zhuǎn)換為不同的電流，以此電流驅(qū)動LED發(fā)光，驅(qū)動電流不同，LED發(fā)光的色溫也不同；LED發(fā)光體的發(fā)光峰值波長隨驅(qū)動電流而變化，不同的峰值波長對應不同的色溫。
2.一種使用權利要求1所述，將LED光源進行數(shù)字可調(diào)的變色溫方法，其特征在于本發(fā)明控制部分以單片機AT89S52為核心，由單片機控制D/A轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)需求進行電壓輸出，由電壓電流轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入電壓而產(chǎn)生特定恒流輸出，該恒流驅(qū)動LED產(chǎn)生特定色溫的光輸出。
全文摘要
一種數(shù)字控制的變色溫LED光源。本發(fā)明光源包括AT89S52單片機、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體；所述的AT89S52單片機依次連接D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電壓電流轉(zhuǎn)換器和LED發(fā)光體。本發(fā)明以AT89S52單片機為系統(tǒng)控制部分的核心，由AT89S52單片機控制D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器根據(jù)需求進行電壓輸出，由電壓電流轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入電壓而產(chǎn)生特定恒流輸出，該恒流驅(qū)動LED發(fā)光體，利用大功率LED芯片發(fā)光光譜、色溫和顯色指數(shù)隨電流的變化進行了設計，利用LED光譜的三個峰值相對位置，將色溫可從3300K變化到5000K，以滿足室內(nèi)照明光源對色溫的不同需求。
文檔編號H05B37/02GK103068130SQ20131001745
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權日2013年1月17日
發(fā)明者孫杰, 安亮, 張靜文 申請人:天津理工大學