大功率LED数字线性调光系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大功率LED数字线性调光系统；属于LED调光系统技术领域；其技术要点包括依序电路连接在DC电源和LED光源之间的滤波及保护电路、PWM控制电路和输出滤波电路，其中所述PWM控制电路电路连接有单片机，所述单片机电路连接有线性电位器；所述输出滤波电路与LED光源之间的电路上设有电流采样放大电路，所述电流采样放大电路与单片机连接；所述LED光源焊接点侧边设有温度传感器，所述温度传感器通过ADC模数转换器与单片机连接；本实用新型专利技术旨在提供一种结构紧凑、调光准确的LED线性调光系统；用于大功率LED的调光。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种大功率LED数字线性调光系统；属于LED调光系统
；其技术要点包括依序电路连接在DC电源和LED光源之间的滤波及保护电路、PWM控制电路和输出滤波电路，其中所述PWM控制电路电路连接有单片机，所述单片机电路连接有线性电位器；所述输出滤波电路与LED光源之间的电路上设有电流采样放大电路，所述电流采样放大电路与单片机连接；所述LED光源焊接点侧边设有温度传感器，所述温度传感器通过ADC模数转换器与单片机连接；本技术旨在提供一种结构紧凑、调光准确的LED线性调光系统；用于大功率LED的调光。【专利说明】大功率LED数字线性调光系统
本技术涉及一种调光系统，更具体地说，尤其涉及一种大功率LED数字线性调光系统。
技术介绍
LED灯的输出亮度除了与LED灯本身的材料工艺有关外，还跟工作电流和LED灯的结温有关。同厂家，同系列的LED灯，影响输出亮度的因素主要是LED灯的工作电流和LED灯的结温。LED工作电流越大，输出亮度越高，但是亮度与电流的变化是非线性的。同时，结温越高LED输出亮度越低。当散热条件不变时调节LED的工作电流会导致LED的结温产生变化，这也是影响LED亮度变化不线性的因素之一。目前的LED调光控制电路主要是由运算放大器组成的加减法电路，这种控制电路只能做到输出的电流跟随电位器电阻值的变化而变化。如果电位器为线性电位器，则输出电流也是线性电流，而直接忽略其他反馈电路的非线性。这种调节方式比较简单，技术成熟，但是对亮度与电流的非线性关系，以及LED结温对亮度输出的影响不能被消除，从而导致调节电位器时LED灯的亮度出现非线性的变化，这给某些特定使用场合带来不便。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构紧凑、调光准确的大功率LED数字线性调光系统。本技术的技术方案是这样实现的:一种大功率LED数字线性调光系统，包括依序电路连接在DC电源和LED光源之间的滤波及保护电路、PWM控制电路和输出滤波电路，其中所述PWM控制电路电路连接有单片机，所述单片机电路连接有线性电位器；所述输出滤波电路与LED光源之间的电路上设有电流采样放大电路，所述电流采样放大电路与单片机连接；所述LED光源焊接点侧边设有温度传感器，所述温度传感器通过ADC模数转换器与单片机连接。进一步的，上述的大功率LED数字线性调光系统中，所述输出滤波电路与LED光源之间的电路上连接有电压采样电路，所述电压采样电路通过ADC模数转换器与单片机连接所述单片机为带4路以上12位高速ADC模数转换器和12位DAC数模转化器的微处理器；所述线性电位器通过ADC模数转换器与微处理器连接。所述单片机优选型号为STM32F051K4。本技术采用上述结构后，通过在原有电流反馈环路的基础上，增加电压采样电路和检测LED结温的温度传感器，并通过具有高效处理能力的单片机对各电路所反馈的信号进行分析处理，从而实现消除结温变化和调节电流时LED灯亮度输出非线性，达到精确调光的目的。【专利附图】【附图说明】下面结合附图中的实施例对本技术作进一步的详细说明，但并不构成对本技术的任何限制。图1是本技术的电路结构原理图；图2是本技术调光的原理流程示意图；图3是本技术具体实施例的电路原理示意图；图4是本技术LED灯亮度输出随电位器阻值变化示意图。图中:DC电源1、LED光源2、滤波及保护电路3、PWM控制电路4、输出滤波电路5、单片机6、线性电位器7、电流采样放大电路8、温度传感器9、电压采样电路10。【具体实施方式】参阅图1所示，本技术的一种大功率LED数字线性调光系统，包括依序电路连接在DC电源I和LED光源2之间的滤波及保护电路3、PWM控制电路4和输出滤波电路5，同时，PWM控制电路4电路连接有单片机6，所述单片机6电路连接有线性电位器7 ;所述输出滤波电路5与LED光源2之间的电路上设有电流采样放大电路8，所述电流采样放大电路8与单片机6连接。本实施例中所述单片机6为带4路以上12位高速ADC模数转换器和12位DAC数模转化器的微处理器；所述线性电位器7通过ADC模数转换器与单片机6。同时，在LED光源2焊接点侧边设有温度传感器9，所述温度传感器9通过ADC模数转换器与单片机6。通过单片机6处理温度传感器9获得的焊点温度，从而实现消除LED结温变化时LED亮度输出非线性的问题。进一步地，在输出滤波电路5与LED光源2之间的电路上连接有电压采样电路10，所述电压采样电路10通过ADC模数转换器与单片机6。通过单片机6处理电压采样电路10获得的电压值，进一步完善消除调节电流时LED亮度输出非线性的问题。工作时，线性电位器7调节的阻值、电流采样电路8获得的电流信号、电压采样电路10获得的电压信号、温度传感器9检测到的LED焊接点温度都通过ADC模数转换器输入单片机6，单片机6经过一系列计算和查表后得出应该设定的LED工作的电流值，然后将电流设定值与实际输出电流值比较后通过控制DAC数模转换器的输出来调节PWM控制电路4得到需要的电流值。本技术的系统的调节方法参阅图2所示，具体调光方法包括下述步骤:(I)在DC电源I与LED光源2之间的电路上设置PWM控制电路4、电流采样放大电路8及电压采样电路10，在LED焊点附近设置温度检测探头9，同时PWM控制电路4连接单片机6，单片机6连接线性电位器7 ；(2)单片机6为带4路以上12位高速ADC模数转换器和12位DAC数模转化器的微处理器，本实施例中的优选STM32R)51K4处理器；ADC模数转换器接收电位器信号、电流信号、电压信号及LED温度信号进行模数转换并换算成对应R、1、V及Tc，其中R为线性电位器的调节阻值，等于电位器信号值乘以设定的系数；1为实际输出的电流值，等于ADC采集的电流信号乘以设定的系数为电路输出的电压值，等于ADC采集的电压信号乘以设定的系数；Tc为LED焊接点附近的温度，通过温度检测探头获得；(3)根据电流信号、电压信号及LED温度信号计算得出亮度补偿系数A ;具体为:(3a)根据电流信号和电压信号计算功率P，P=V*I ；(3b)计算结温T，T=Tc+ Δ T,Δ T=Rthe*P ; (3c)查程序中数字化的LED结温与LED光亮表得到在结温T下的亮度输出百分数Ach，然后计算出亮度补偿系数A，A=Ach+ Δ A ;其中:Λ T为LED结温与测量点的温度差；Rthe为LED的热阻，根据LED数据手册查得；Ach为不同结温下的亮度输出百分数，根据结温T查表获得；Λ A为亮度补偿修正系数，根据实际使用的节温范围来选择Λ Α,使得基准结温下A=I ；(4)根据电位器信号计算输出流明值L，再结合亮度补偿系数A计算出温度补偿后设定的输出亮度值Lch ;具体为:(4a)根据线性电位器调节的阻值计算输出流明值L，L=(Lmax/Rmax) *R ； (4b)计算温度补偿后设定的输出亮度值Lch,Lch=L/A ;其中，Lmax为设定的LED输出最大亮度值，根据LED的数据手册和使用需要以及LED散热条件来设定；Rmax为电阻的最大值，即选取的电位器最大阻值汸为亮度补偿系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率LED数字线性调光系统，包括依序电路连接在DC电源（1）和LED光源（2）之间的滤波及保护电路（3）、PWM控制电路（4）和输出滤波电路（5），其特征在于，所述PWM控制电路（4）电路连接有单片机（6），所述单片机（6）电路连接有线性电位器（7）；所述输出滤波电路（5）与LED光源（2）之间的电路上设有电流采样放大电路（8），所述电流采样放大电路（8）与单片机（6）连接；所述LED光源（2）焊接点侧边设有温度传感器（9），所述温度传感器（9）通过ADC模数转换器与单片机（6）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭钦平，黎阳成，蒋远刚，李志荣，陈俭，张钱行，封荣凯，
申请(专利权)人：广西奥顺仪器有限公司，
类型：实用新型
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