LED串联单颗控制电路.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021438390.8 (22)申请日 2020.07.21 (73)专利权人 广州鹏林照明灯具有限公司 地址 510000 广东省广州市番禺区大石街 官坑村石中三路自编168号官坑工业 园A栋2-4层 (72)发明人 陈小聪 (51)Int.Cl. H05B 45/345(2020.01) H05B 45/20(2020.01) H05B 45/10(2020.01) (54)实用新型名称 LED串联单颗控制电路 (57)摘要 本实用新型公开了一种LED串联单颗控制电 路。

2、， 包括LED单元、 由一个恒流驱动芯片构成的恒 流驱动电路、 半桥驱动电路和恒流驱动控制电 路， 所述恒流驱动控制电路分别与所述恒流驱动 电路和半桥驱动电路连接， 所述恒流驱动电路和 半桥驱动电路分别与所述LED单元连接， 所述LED 单元包括若干串联的LED灯和与所述LED灯一一 并联的场效应管， 所述半桥驱动电路与所述场效 应管一一对应连接。 一个恒流驱动芯片驱动串联 的LED灯， 设置与LED灯并联的场效应管， 实现LED 单元的分段控制， 因减少了恒流驱动芯片的数 量， 降低电路成本， 减少发热量， 有助于延长产品 寿命。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 21221146。

3、4 U 2020.12.22 CN 212211464 U 1.一种LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 包括LED单元、 由一个恒流驱动芯片构成的 恒流驱动电路、 半桥驱动电路和恒流驱动控制电路， 所述恒流驱动控制电路分别与所述恒 流驱动电路和半桥驱动电路连接， 所述恒流驱动电路和半桥驱动电路分别与所述LED单元 连接， 所述LED单元包括若干串联的LED灯和与所述LED灯一一并联的场效应管， 所述半桥驱 动电路与所述场效应管一一对应连接。 2.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 还包括开关电源、 MCU控 制电路和DMX512信号单元， 所述DMX512信号单元输。

4、出DMX512信号至所述MCU控制电路， 所述 MCU控制电路输出控制信号至所述半桥驱动电路， 所述开关电源分别为所述MCU、 半桥驱动 电路和恒流驱动电路供电。 3.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 所述恒流驱动电路为DC- DC同步开关型降压恒流电路或DC-DC异步开关型降压恒流电路。 4.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 所述半桥驱动电路包括 若干与所述场效应管并联的半桥驱动芯片， 半桥驱动芯片输出驱动信号至所述场效应管， 所述场效应管与所述LED灯分流。 5.根据权利要求1所述的LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 所述恒流驱动控制。

5、电路 包括若干与所述半桥驱动芯片串联的二极管， 所述二极管的输出端并联后与所述恒流驱动 芯片连接。 6.根据权利要求1-5任一项所述的LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 所述LED灯为彩 色大功率LED灯。 7.根据权利要求6所述的LED串联单颗控制电路， 其特征在于： 所述LED灯还分别并联有 一个电容。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212211464 U 2 LED串联单颗控制电路 技术领域 0001 本实用新型涉及舞台灯技术领域， 特别是指一种LED串联单颗控制电路。 背景技术 0002 早期的舞台灯产品功能单一， 电路简单， 多颗LED串联驱动， 分段控制即可， 但不能 变化。

6、出多种效果和单点可控， 随着产品市场的要求越来越高， 需求更多的效果和功能， 即要 求多颗大功率LED每颗都可控的舞台灯光产品， 因为要每颗LED可控， 此时这种产品就不能 使用串联分段的控制电路。 目前在用的电路方案是一颗LED配一路驱动电路， 即1对1比例多 少颗LED就要多少路驱动电路， 这种方案主要问题成本高、 占用空间大， 且每一路驱动IC都 会发热， 所有驱动IC的热量增加还影响了产品寿命。 实用新型内容 0003 本实用新型提出一种LED串联单颗控制电路， 解决了现有技术中成本高、 占用空间 大， 且每一路驱动IC都会发热， 所有驱动IC的热量增加还影响了产品寿命的问题。 000。

7、4 本实用新型的技术方案是这样实现的： 0005 一种LED串联单颗控制电路， 包括LED单元、 由一个恒流驱动芯片构成的恒流驱动 电路、 半桥驱动电路和恒流驱动控制电路， 所述恒流驱动控制电路分别与所述恒流驱动电 路和半桥驱动电路连接， 所述恒流驱动电路和半桥驱动电路分别与所述LED单元连接， 所述 LED单元包括若干串联的LED灯和与所述LED灯一一并联的场效应管， 所述半桥驱动电路与 所述场效应管一一对应连接。 0006 优选的， 还包括开关电源、 MCU控制电路和DMX512信号单元， 所述DMX512信号单元 输出DMX512信号至所述MCU控制电路， 所述MCU控制电路输出控制信号。

8、至所述半桥驱动电 路， 所述开关电源分别为所述MCU、 半桥驱动电路和恒流驱动电路供电。 0007 优选的， 所述恒流驱动电路为DC-DC同步开关型降压恒流电路或DC-DC异步开关型 降压恒流电路。 0008 优选的， 所述半桥驱动电路包括若干与所述场效应管并联的半桥驱动芯片， 半桥 驱动芯片输出驱动信号至所述场效应管， 所述场效应管与所述LED灯分流。 0009 优选的， 所述恒流驱动控制电路包括若干与所述半桥驱动芯片串联的二极管， 所 述二极管的输出端并联后与所述恒流驱动芯片连接。 0010 优选的， 所述LED灯为彩色大功率LED灯。 0011 优选的， 所述LED灯还分别并联有一个电容。

9、。 0012 本实用新型的有益效果在于： 一个恒流驱动芯片驱动串联的LED灯， 设置与LED灯 并联的场效应管， 实现LED单元的分段控制， 因减少了恒流驱动芯片的数量， 降低电路成本， 减少发热量， 有助于延长产品寿命。 说明书 1/4 页 3 CN 212211464 U 3 附图说明 0013 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前 提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0014 图。

10、1为本实用新型一种LED串联单颗控制电路一个实施例的电路原理图。 0015 图中， 1-开关电源、 2-恒流驱动电路、 3-LED单元、 4-半桥驱动电路、 5-恒流驱动控 制信号电路、 6-MCU控制电路、 7-DMX信号接收电路。 具体实施方式 0016 下面将结合本实用新型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例， 都属于本实用新型保护的范围。 0017 如图1所示， 本实用新型提。

11、出了一种LED串联单颗控制电路， 包括LED单元3、 由一个 恒流驱动芯片构成的恒流驱动电路2、 半桥驱动电路4和恒流驱动控制电路， 恒流驱动控制 电路分别与恒流驱动电路2和半桥驱动电路4连接， 恒流驱动电路2和半桥驱动电路4分别与 LED单元3连接， LED单元3包括若干串联的LED灯和与LED灯一一并联的场效应管， 半桥驱动 电路4与场效应管一一对应连接。 还包括开关电源1、 MCU控制电路6和DMX512信号单元， DMX512信号单元输出DMX512信号至MCU控制电路6， MCU控制电路6输出控制信号至半桥驱动 电路4， 开关电源1分别为MCU、 半桥驱动电路4和恒流驱动电路2供电。。

12、 0018 恒流驱动电路2为DC-DC同步开关型降压恒流电路或DC-DC异步开关型降压恒流电 路。 半桥驱动电路4包括若干与场效应管并联的半桥驱动芯片， 半桥驱动芯片输出驱动信号 至场效应管， 场效应管与LED灯分流。 恒流驱动控制电路包括若干与半桥驱动芯片串联的二 极管， 二极管的输出端并联后与恒流驱动芯片连接。 0019 LED1-LED44颗不同颜色的大功率LED串联在一起， 还有4颗P型场效应管Q1-Q4每一 颗场效应管单独并联在每一颗LED上面， 通过半桥驱动电路4输出信号去控制场效应管的开 关就能控制每一颗LED的亮灭及调光过程。 主要工作原理是场效应管起分流作用， 当PWM占 空。

13、比100时， 驱动LED的电流从DC-DC恒流源电路提供， 恒定电流从LED1流向LED4点亮所有 LED， 此时半桥驱动电路4输出高电平， 场效应管栅极输入高电平工作在截止状态， 电流不能 从场效应管流过， 只能从LED流过所以LED点亮。 当WM占空比0时， 半桥驱动电路4输出低电 平， 场效应管栅极输入低电平工作在导通状态时， 由于场效应管导通时内阻比LED小， 恒流 源的电流会从场效应管流过， 不能从LED流过， 通过分流原理来熄灭LED。 即某个场效应管栅 极Q*_G高电平时与之并联的LED点亮， 低电平时与之并联的LED熄灭。 LED需要调光和颜色效 果混色时同理， 场效应管栅极信。

14、号在PWM占空比50时， 就会有50的电流从场效应管流 过， 50电流从LED流过， 所以LED点亮50， 如PWM占空比从0-100变化LED亮度会从 100-0变化达到调光目的。 混色工作过程Q1-Q4之间随意打开或关闭其中的场效应管就会 相应的控制与之并联的LED的电流达到混色效果。 0020 U5是LED专用恒流芯片， 其与外围元器件组成DC-DC同步开关型降压恒流电路， 主 说明书 2/4 页 4 CN 212211464 U 4 要作用给LED提供恒定电流。 控制信号由恒流驱动控制信号电路5输出提供， R2为控制信号 的下拉电阻， 可解决全部PWM1-PWM4占空比为0时恒流芯片D。

15、IM端口悬空造成一直输出恒定 电流。 0021 U1-U4是半桥驱动芯片， 内部自举供电并自带有一个高次侧、 高速功率场效应管， 外部电路无须考虑LED串联的电压高低， 方便电路的设计。 LED电流小于1.2A可以在每个LED 两端并联一个半桥驱动芯片即可， LED电流1.2A以上， 可通过增加一个P型场效应管扩展。 半 桥驱动芯片PWM端口接收来自MCU的PWM信号， 通过内部放大处理后从G端口输出去驱动场效 应管Q1-Q4， Q1-Q4会将恒流源的电流通过分流方式与LED分流， 最终实现了控制串联LED的 单颗电流。 0022 利用二极管单向导通特性将多路的PWM信号通过二极管D1-D4合。

16、并为一个PWM信号 供给恒流芯片的DIM端口， 如此可以减少从MCU的IO口输出给LED恒流驱动电路2， 整机有多 少路LED恒流驱动电路2就可以节省多少个MCU的IO口。 当全部PWM占空比0， DIM1输出0； PWM1 占空比10， 其它PWM2-PWM4占空比0， DIM1输出为10； 当PWM1占空比10， PWM2占空比 20， PWM3-PWM4占空比0， DIM1输出为20， 即DIM1的输出与合并的PWM1-PWM4最大占空比 一致。 0023 整个电路包括开关电源1供电部份、 DC-DCLED恒流源电路、 LED串联单颗可控电路、 半桥驱动电路4、 恒流驱动控制信号电路5、。

17、 MCU控制电路6、 DMX信号接收电路7。 0024 以串联4颗LED方案为例， 已知LED最大电压分别是R3.1VG3.7VB3.7VW 3.7V， 电流为1.5A， 4颗串联电压14.2V， 由于是串联流过每颗LED电流都是一样1.5A。 此时 开关电源1输出电压应选择最少要高于LED串联总电压14.2V以上， 建议选用24V。 4颗LED总 功率为21.3W， LED恒流源电路效率一般可达95以上， 开关电源1功率一般需要预留20余 量， 所以选择开关电源1功率应该在28W以上。 0025 DC-DCLED恒流源电路设置恒定电流为1.5A， 恒流源电路必须为开关型， 开关频率 一定要大。

18、于PWM1-PWM4调光信号的频率， 且恒流源的输出纹波尽量要小。 可选择不同类型的 DC-DCLED恒流源比如同步降压和异步降压都可以， 为了提高效率建议选用同步降压型。 0026 LED串联单颗可控电路设计根据串联的LED颗数选择场效应管数量， 4颗LED串联就 要用到4颗场效应管， 这样每一颗LED都能受控制， 场效应管电流选择应大于LED电流的1.5 倍以上， 电压选择20V的已足够， 因为4颗场效应管是和LED一样串联的， 所以LED+的电压不 会直接加在每一颗的DS极上。 每一颗LED上面建议并联一颗0.01UF的瓷片电容， 因为LED调 光的时候场效应管要工作在高频开关状态， 此。

19、电容能有效虑除波形尖峰和电源噪声， 保证 LED电流稳定不会出现闪烁。 0027 在整个应用过程中， 开关电源1提供电源给所有电路供电， DMX512控台发送信号到 MCU， MCU根据接收到的信号指令分别输出PWM1-PWM4信号， PWM1-PWM4通过二极管D1-D4合并 为DIM1信号给到恒流驱动IC的DIM端口， LED恒流驱动电路2输出恒定1.5A电流提供到LED串 联单颗可控电路， 同时PWM1-PWM4信号从半桥驱动IC的PWM端口输入放大处理后从G端口输 出， 去驱动Q1-Q4， Q1-Q4分别分流LED1-LED4的电流， 最终实现串联4颗LED可单独控制每一 颗的应用方案。

20、。 0028 本实用新型的优点： 对比旧方案为例要单独控制4颗LED的产品， 需要用到4个LED 恒流驱动电路2， 新方案只要用到一个LED恒流驱动电路2加少量的外围元器件即可。 说明书 3/4 页 5 CN 212211464 U 5 0029 1、 成本大大降低。 2、 PCB空间减小， 产品可以做得更紧凑。 3、 驱动IC只有一个， 发热 量也大大减小效率也大幅提升， 外围元器件基本不发热。 4、 LED可串联应用， 电路工艺简单 元器件少PCBA加工成本也降低。 5、 节省MCU的IO口输出给其它功能利用。 0030 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已， 并不用以限制本实用新型， 凡在本实用 新型的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本实用新型的保 护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 212211464 U 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 212211464 U 7 。