[發(fā)明專利]一種提高LED燈中電池組壽命的系統(tǒng)和方法

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• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104378868A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋丹楓
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江世宸工貿(mào)有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 上海精晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及通過單片機控制達到節(jié)能目的的電池組節(jié)能系統(tǒng)以及通過該系統(tǒng)實現(xiàn)的節(jié)能方法。

技術(shù)背景

在我國大力倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的今天，有一份的節(jié)能就是有一份的貢獻，智能控制領(lǐng)域，雖然整體一個系統(tǒng)耗電量不是很多，但是，當大范圍的應(yīng)用中就會有比較顯著地節(jié)電效果和節(jié)能意義，當我們在街道上看到如LED組成的霓虹燈工作時，會有很強的增加視覺的效果，但是現(xiàn)有LED供電設(shè)計中對于LED燈組較多時，為了保證LED供電電壓和電流和保護LED正常工作，采用的主要方式是：增加電源電壓，同時在LED燈組串聯(lián)限流電阻，這種方式可以保證LED正常工作，但是串聯(lián)限流電阻必然帶來限流電阻的能耗，減少電池使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提高輸出電壓，以達到LED的工作電壓，減少限流電阻的無用功消耗，以及通過軟件編程在單片機上實現(xiàn)，隨時間改變增加占空比，減少電量供應(yīng)，從而降低能耗，節(jié)約電池的使用時間。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是：一種提高LED燈中電池組壽命的系統(tǒng)，包括電池盒控制器和LED燈組，其特征在于：電池盒控制器包括有：直流電源BT，輕觸開關(guān)S，單片機IC，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路，直流電源BT，單片機IC分別與直流電源，輕觸開關(guān)S，外部振蕩電路，限流濾波防反接供電回路，DC-DC升壓電路相連接。

其中單片機連接有外部晶振電路能夠提供較高頻率方波和較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，單片機內(nèi)部集成有定時器和分頻器，可以通過掃描溢出，來精確任意設(shè)定控制器的開啟和關(guān)閉時間，單片機ROM中可以寫入客戶需要的各種閃爍機碼，設(shè)置輕觸開關(guān)，通過閉合時的單片機輸入出口的電平變化，開啟控制器，順序轉(zhuǎn)換多種燈跳模式，長按（大于3秒）可以關(guān)閉控制器，由于3節(jié)AA電池的工作范圍在4.5V-2.7V之間，電池使用的早期，由于電池電壓比較高，經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換輸出的電壓也比較高，LED燈串就比較明亮，隨著電池電壓的降低，LED就會明顯變暗，為了解決這個問題，在控制器不斷電的情況下，程序設(shè)定了隨著時間改變自動增加占空比的功能，確保LED亮度基本不變。由于采用的3節(jié)AA電池，所以輸出電壓只有4.5V,為了點亮正常工作電壓3V左右的綠藍LED,需要將若干個LED并聯(lián)，為了達到設(shè)計電流，往往還要串聯(lián)電阻，在電阻上浪費了能量。單片機輸出可變化占空比的150KHZ的方波，配合外圍電阻電容二極管三極管，就能得到升高的電壓，確保不用串聯(lián)電阻就能輸出合適的電壓供給LED工作，避免了電能的浪費。

優(yōu)選地，DC-DC升壓電路由兩個電阻R3、R4，兩個電容C4、C5，色環(huán)帶磁芯電感L1，開關(guān)二極管D2，開關(guān)三極管Q1連接組成，連接方式為：單片機輸出端口依次串聯(lián)連接電阻R3，R4后接地，單片機輸出端口連接電容C4的一個極板，另一塊極板連接到三極管的基極，R3和R4之間并接一根導(dǎo)線到三極管基極，三極管發(fā)射極接地線，直流電源連接電感L1，電感L1另一端連接三極管Q1集電極、二極管D2正極，二極管負極與地線之間連接電容C5。

優(yōu)選地，限流濾波防反接供電回路由二極管D1，電阻R2和電容C3連接組成，連接方式為：二極管D1正極連接直流電源正極，二極管D1負極通過電阻R2連接到單片機端口，二極管負極通過電容C3后接地。

優(yōu)選地，以上所述電阻采用碳膜電阻，所述電容采用瓷片電容。

采用上述系統(tǒng)，會出現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象，就是電池使用的早期，由于電池電壓比較高，經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換輸出的電壓比較高，LED燈組比較明亮，隨著電池電壓的降低，LED就會明顯變暗。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用軟件程序解決方法是：一種提高LED燈中電池組壽命的方法，在控制器不斷電的情況下，程序設(shè)定隨著時間改變自動增加占空比。

優(yōu)選地，當按鍵按下時，關(guān)閉方波輸出，計時清零，計數(shù)器清零，從新計時累加記數(shù)。

通過占空比增加，保證了隨時間改變，電池電壓不足時，供電輸出電量基本不變，這樣就能夠確保LED亮度基本不變，增加了LED輸出的亮度的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，單片機輸出可變化占空比的150KHZ的方波，變化的速率小于5毫秒。

優(yōu)選地，單片機輸出的矩形波占空比數(shù)值變化范圍在0-75%之間。

優(yōu)選地，低占空比、中占空比、高占空比的數(shù)值分別為42%、46%和50%。