Led發(fā)光控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種LED發(fā)光控制電路，包括：驅(qū)動單元、第一電阻、開關(guān)元件、三端穩(wěn)壓器、發(fā)光元件、第二電阻、電源，所述驅(qū)動單元電性連接所述第一電阻的一端；所述第一電阻的另一端電性連接所述開關(guān)元件的控制端和所述三端穩(wěn)壓器的輸入端；所述開關(guān)元件的一端電性連接所述發(fā)光元件的一端，另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的一輸出端和所述第二電阻的一端；所述發(fā)光元件的另一端電性連接所述電源；所述三端穩(wěn)壓器的另一輸出端電性連接所述第二電阻的另一端和地線。本實用新型的LED發(fā)光控制電路使用三端穩(wěn)壓器后，精度可提高至±1％，穩(wěn)定性高，檢出距離更遠，受溫度的影響很小。
【專利說明】
LED發(fā)光控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開總體涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED發(fā)光控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]光電傳感器、光纖傳感器等器件是利用光的各種性質(zhì)檢測物體的有無和表面狀態(tài)變化等的傳感器，主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成。光電傳感器主要分為如圖1A至C所示的3類，其中圖1A為對射型，投光部11和受光部12分別在檢測物體13兩側(cè)，根據(jù)放置的物體不同，受光部12接收的光量不同，例如，當光線完全被檢測物體遮蓋，則受光部接收不到光線。圖1B為回歸反射型，投光部11和受光部12在檢測物體13同側(cè)，檢測物體13另一側(cè)設置一回歸反射板14，將接收到的光反射回檢測物體13。圖1C為擴散反射型，投光部11和受光部12在檢測物體13同側(cè)，投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達受光部的量將會發(fā)生變化。上述3種類型，都是受光部將接收的光轉(zhuǎn)換為電氣信號，進行輸出。上述檢測大多使用可視光(主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷顏色)和紅外光。
[0003]為使受光穩(wěn)定，應提高發(fā)光精度，現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)光控制電路中，驅(qū)動電路的輸出電壓器件偏差大，如圖2A所不的電路，驅(qū)動IC輸出電壓的器件偏差大，偏差約± 12.8 %，加上三極管的基極和發(fā)射極之間的電壓Vbe的偏差( + 10% ;-5.5%)，投光電壓的最大偏差為(+23.4% ;-26.1%)。如圖2B所示的電路，使用運算放大器將驅(qū)動電路的輸出電壓直接引入到三極管的發(fā)射極，可以避免三極管基極和發(fā)射極之間的電壓Vbe偏差。投光電壓的最大偏差即為驅(qū)動IC的器件偏差，約±12.8%。上述電路都存在投光電壓偏差大的問題。
[0004]因此，針對減小投光電壓偏差需要一種新的LED發(fā)光控制電路。
[0005]在所述【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本公開提供一種LED發(fā)光控制電路，能夠減小投光電壓偏差，提高檢測精度。
[0007]本公開的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開的實踐而習得。
[0008]根據(jù)本公開的第一方面，一種LED發(fā)光控制電路，包括:驅(qū)動單元、第一電阻、開關(guān)元件、三端穩(wěn)壓器、發(fā)光元件、第二電阻、電源，所述驅(qū)動單元電性連接所述第一電阻的一端;所述第一電阻的另一端電性連接所述開關(guān)元件的控制端和所述三端穩(wěn)壓器的輸入端；所述開關(guān)元件的一端電性連接所述發(fā)光元件的一端，另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的一輸出端和所述第二電阻的一端;所述發(fā)光元件的另一端電性連接所述電源;所述三端穩(wěn)壓器的另一輸出端電性連接所述第二電阻的另一端和地線。
[0009]根據(jù)本公開的一實施方式，還包括儲能元件，所述儲能元件連接在所述發(fā)光元件的另一端和所述地線之間。
[0010]根據(jù)本公開的一實施方式，所述儲能元件為電容。[0011 ]根據(jù)本公開的一實施方式，所述發(fā)光元件為有機發(fā)光二極管。
[0012]根據(jù)本公開的一實施方式，所述開關(guān)元件為三極管。
[0013]根據(jù)本公開的一實施方式，所述發(fā)光元件與所述電源之間還包括第三電阻。
[0014]根據(jù)本公開的第二方面，一種LED發(fā)光控制電路，包括:驅(qū)動單元、第一開關(guān)元件、第一電阻、第二電阻、第一電源、第二開關(guān)元件、第三電阻、三端穩(wěn)壓器、第三開關(guān)元件、第四電阻、發(fā)光元件、第二電源，所述驅(qū)動單元電性連接所述第一開關(guān)元件的控制端;所述第一開關(guān)元件的一端電性連接所述第二開關(guān)元件的控制端和所述第二電阻的一端，另一端電性連接所述第一電阻的一端;所述第二開關(guān)元件的一端電性連接所述第三電阻的一端，另一端電性連接所述第三開關(guān)元件的所述控制端和所述三端穩(wěn)壓器的輸入端;所述第三開關(guān)元件的一端電性連接所述發(fā)光元件，另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的一輸出端和第四電阻的一端;所述發(fā)光元件的另一端電性連接所述第二電源;所述第一電阻的另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的另一輸出端、所述第四電阻的另一端和地線。
[0015]根據(jù)本公開的一實施方式，還包括儲能元件，所述儲能元件的一端電性連接所述發(fā)光元件的另一端，另一端電性連接地線。
[0016]根據(jù)本公開的一實施方式，所述儲能元件為電容。
[0017]根據(jù)本公開的一實施方式，所述發(fā)光元件與所述第二電源之間還包括第五電阻。
[0018]根據(jù)本公開的一實施方式，還包括一溫敏電阻，所述溫敏電阻并聯(lián)在所述第四電阻兩端。
[0019]根據(jù)本公開的一實施方式，還包括第六電阻和電阻器，所述第六電阻與所述電阻器串聯(lián)，并聯(lián)在所述第四電阻兩端，所述電阻器的滑動端電性連接所述第四電阻的一端。
[0020]本公開的LED發(fā)光控制電路使用三端穩(wěn)壓器后，投光電壓即為三端穩(wěn)壓器的基準電壓，其偏差的精度可提高至±1%，在使用的過程中穩(wěn)定性高，方便現(xiàn)場調(diào)試和管理。利用本實用新型的控制電路，可改善電路的器件偏差，使檢出距離達到更遠。三端穩(wěn)壓器的基準電壓對溫度變化極小，所以能穩(wěn)定投光，即使檢測透明的物體，也能準確判斷。并且，三端穩(wěn)壓器的價格是運算放大器的15%左右，可大大節(jié)約成本。
[0021]當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本公開。
【附圖說明】
[0022]通過參照附圖詳細描述其示例實施例，本公開的上述和其它目標、特征及優(yōu)點將變得更加顯而易見。
[0023]圖1A示出對射型光電傳感器。
[0024]圖1B示出回歸反射型光電傳感器。
[0025]圖1C示出擴散反射型光電傳感器。
[0026]圖2A示出現(xiàn)有技術(shù)中的LED發(fā)光控制電路示意圖。
[0027]圖2B示出現(xiàn)有技術(shù)中采用運算放大器的LED發(fā)光控制電路示意圖。
[0028]圖3示出根據(jù)本公開示例實施方式的一LED發(fā)光控制電路的示意圖。
[0029]圖4A示出現(xiàn)有技術(shù)中4臺光電傳感器進行檢測的示意圖。
[0030]圖4B示出本公開示例實施方式與現(xiàn)有技術(shù)中的檢出距離對比圖。[0031 ]圖4C示出光電傳感器檢測變化量較小的檢測體示意圖。
[0032]圖4D示出三端穩(wěn)壓器的輸出電壓與三極管導通電壓隨溫度變化的對比圖。
[0033]圖5A示出根據(jù)本公開示例實施方式的一LED發(fā)光控制電路示意圖。
[0034]圖5B示出根據(jù)本公開示例實施方式的一LED發(fā)光控制電路示意圖。
【具體實施方式】
[0035]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的范例;相反，提供這些實施方式使得本公開將更加全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。附圖僅為本公開的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復描述。
[0036]此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而省略所述特定細節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結(jié)構(gòu)、方法、實現(xiàn)或者操作以避免喧賓奪主而使得本公開的各方面變得模糊。
[0037]附圖中所示的一些方框圖是功能實體，不一定必須與物理或邏輯上獨立的實體相對應?？梢圆捎密浖问絹韺崿F(xiàn)這些功能實體，或在一個或多個硬件模塊或集成電路中實現(xiàn)這些功能實體，或在不同網(wǎng)絡和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現(xiàn)這些功能實體。
[0038]圖3示出根據(jù)本公開示例實施方式的LED發(fā)光控制電路的示意圖。
[0039]如圖3所示，LED發(fā)光控制電路包括:驅(qū)動單元301、第一電阻302、開關(guān)元件303、三端穩(wěn)壓器304、發(fā)光元件305、第二電阻306、電源307。
[0040]驅(qū)動單元301電性連接第一電阻302的一端;第一電阻302的另一端電性連接開關(guān)元件303的控制端和三端穩(wěn)壓器304的輸入端;開關(guān)元件303的一端電性連接發(fā)光元件305的一端，另一端電性連接三端穩(wěn)壓器304的一輸出端和第二電阻306的一端;發(fā)光兀件305的另一端電性連接電源307;三端穩(wěn)壓器304的另一輸出端電性連接第二電阻306的另一端和地線。
[0041 ] 驅(qū)動單元301輸出脈沖信號至第一電阻302，經(jīng)過第一電阻302后到達開關(guān)元件303的控制端，對開關(guān)元件303進行開閉控制。驅(qū)動單元301輸出的電流經(jīng)過第一電阻302流入三端穩(wěn)壓器304，三端穩(wěn)壓器304產(chǎn)生基準電壓Vref。電源307為發(fā)光元件305供電。驅(qū)動單元301的輸出電流1ut_IC大于三端穩(wěn)壓器304的啟動電流Ik與流經(jīng)開關(guān)元件303控制端的電流Ib_TR之和，S卩1ut_IC>Ik+Ib_TR。開關(guān)元件303控制端的電流Ib_TR為流經(jīng)發(fā)光元件305的投光電流I_LED除以開關(guān)元件303的放大系數(shù)hfe_TR，即Ib_TR=I_LED/hfe_TR。常用的三端穩(wěn)壓器304的啟動電流Ik為1mA，即當流入三端穩(wěn)壓器304的電流大于ImA時，三端穩(wěn)壓器304可啟動。
[0042]當驅(qū)動單元301輸出的脈沖電壓Vout_IC大于開關(guān)元件303的導通電壓Vbe與基準電壓Vref之和，S卩Vout_IC>Vref+Vbe時，開關(guān)元件303導通，三端穩(wěn)壓器304產(chǎn)生基準電壓Vref。此時，流經(jīng)發(fā)光元件305的投光電流的峰值Ipeak_LED為基準電壓Vref除以第二電阻306的阻值R2，S卩Ipeak_LED = Vref/R2。而投光電流的平均值Iavg_LED為基準電壓Vref除以第二電阻306的阻值R2，再乘以脈沖信號的占空比duty，即Ipeak_LED = Vref/R2*duty，發(fā)光元件305的投光電壓即為三端穩(wěn)壓器304的基準電壓Vref。
[0043]根據(jù)一示例實施例，在發(fā)光元件305的另一端和地線之間還包括儲能元件308，儲能元件308可以采用電容，為發(fā)光元件305補充提供驅(qū)動電壓。
[0044]根據(jù)一示例實施例，開關(guān)元件303可以采用三極管。
[0045]根據(jù)一示例實施例，發(fā)光元件305可以采用有機發(fā)光二極管。
[0046]根據(jù)一示例實施例，在發(fā)光元件305與電源307之間還可以設置一第三電阻309。
[0047]本公開的LED發(fā)光控制電路使用三端穩(wěn)壓器304后，投光電壓即為三端穩(wěn)壓器304的基準電壓Vref，其偏差的精度可提高至±1%。在使用的過程中穩(wěn)定性高，方便現(xiàn)場調(diào)試和管理。例如，如圖4A所示，使用4臺傳感器檢測同一種工件，由于現(xiàn)有技術(shù)中的控制電路存在回路投光偏差大的問題，使受光電壓不穩(wěn)定，對于設定的相同閾值，輸出會有遺漏檢測。為此，需要單臺調(diào)試，設置不同的閾值，給現(xiàn)場管理帶來不便。使用本實用新型的控制電路，大大提高投光精度，使受光穩(wěn)定，方便客戶批量現(xiàn)場調(diào)試及簡易管理。并且三端穩(wěn)壓器304的價格是運算放大器的15%左右，可大大節(jié)約成本。
[0048]采用本公開的LED發(fā)光控制電路能夠?qū)崿F(xiàn)更遠的檢出距離。例如，如圖4B所示，檢出距離的能力由光學器件和電子器件共同決定。因為存在器件的偏差，包括光學加工偏差，組立偏差，電路的器件偏差等因素，限制了最終的檢出距離。利用本實用新型的控制電路，可改善電路的器件偏差，使檢出距離達到更遠。
[0049]采用本公開的LED發(fā)光控制電路可以檢測變化量比較小的檢測體。例如，如圖4C所示，對于特殊檢測體，如透明體，反射光量的變化率十分小，所以一般設置較小的檢測開關(guān)范圍。由于導體器件的導通電壓對溫度的敏感性較強，變化大，導致投光電流波動大，波動范圍超出開關(guān)范圍就會發(fā)生誤動作。而三端穩(wěn)壓器304的基準電壓Vref隨溫度變化極小，所以能穩(wěn)定投光，即使檢測透明的物體，也能準確判斷。如圖4D所示，為三端穩(wěn)壓器304輸出的基準電壓Vref與普通三極管導通電壓Vbe隨溫度變化的對比圖。
[0050]圖5A示出根據(jù)本公開示例實施方式的一LED發(fā)光控制電路示意圖。
[0051 ] 如圖5所示，LED發(fā)光控制電路包括:驅(qū)動單元501、第一開關(guān)元件502、第一電阻503、第二電阻504、第一電源505、第二開關(guān)元件506、第三電阻507、三端穩(wěn)壓器508、第三開關(guān)元件509、第四電阻510、發(fā)光元件511、第二電源512。
[0052]驅(qū)動單元501電性連接第一開關(guān)元件502的控制端；第一開關(guān)元件502的一端電性連接第二開關(guān)元件506的控制端和第二電阻504的一端，另一端電性連接第一電阻503的一端;第二開關(guān)元件506的一端電性連接第三電阻507的一端，另一端電性連接第三開關(guān)元件509的控制端和三端穩(wěn)壓器508的輸入端;第三開關(guān)元件509的一端電性連接發(fā)光元件511，另一端電性連接三端穩(wěn)壓器508的一輸出端和第四電阻510的一端;發(fā)光元件511的另一端電性連接第二電源512;第一電阻503的另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器508的另一輸出端、第四電阻510的另一端和地線。
[0053]當驅(qū)動單元501輸出的脈沖電壓Vout_IC小于開關(guān)元件的導通電壓與三端穩(wěn)壓器的基準電壓Vref之和時，可采用如圖5所示LED發(fā)光控制電路。驅(qū)動單元501輸出電壓使第一開關(guān)元件502、第二開關(guān)元件506開啟，三端穩(wěn)壓器508的啟動電流Ik由第一電源505供給。第一電源505的電壓VDDl大于三端穩(wěn)壓器508的基準電壓、第二開關(guān)元件506的導通電壓Vbe_TR2、第三開關(guān)元件509的導通電壓Vce_TR3和第三電阻507兩端電壓VR3之和，即VDDDVref+Vbe_TR2+Vce_TR3+VR3o
[0054]根據(jù)一示例實施例，還包括儲能元件513，儲能元件513的一端電性連接發(fā)光元件511的另一端，另一端電性連接地線。儲能元件513可以采用電容，為發(fā)光元件511補充提供驅(qū)動電壓。
[0055]根據(jù)一示例實施例，發(fā)光元件511與第二電源512之間還包括第五電阻514。
[0056]根據(jù)一示例實施例，還包括一溫敏電阻515，溫敏電阻515并聯(lián)在第四電阻510兩端。在第四電阻510兩端并聯(lián)溫敏電阻515可補償LED的溫度影響，進一步提高投光精度。
[0057]根據(jù)一示例實施例，如圖5B所示，還包括第六電阻516和電阻器517，第六電阻516與電阻器517串聯(lián)，并聯(lián)在第四電阻510兩端，電阻器517的滑動端電性連接第四電阻510的一端。在電阻器517的調(diào)節(jié)下，可對投光電流進行調(diào)整。
[0058]以上具體地示出和描述了本公開的示例性實施方式。應可理解的是，本公開不限于這里描述的詳細結(jié)構(gòu)、設置方式或?qū)崿F(xiàn)方法;相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效設置。
【主權(quán)項】
1.一種LED發(fā)光控制電路，其特征在于，包括:驅(qū)動單元、第一電阻、開關(guān)元件、三端穩(wěn)壓器、發(fā)光元件、第二電阻、電源， 所述驅(qū)動單元電性連接所述第一電阻的一端； 所述第一電阻的另一端電性連接所述開關(guān)元件的控制端和所述三端穩(wěn)壓器的輸入端； 所述開關(guān)元件的一端電性連接所述發(fā)光元件的一端，另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的一輸出端和所述第二電阻的一端； 所述發(fā)光元件的另一端電性連接所述電源； 所述三端穩(wěn)壓器的另一輸出端電性連接所述第二電阻的另一端和地線。2.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，還包括儲能元件，所述儲能元件連接在所述發(fā)光元件的另一端和所述地線之間。3.如權(quán)利要求2所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，所述儲能元件為電容。4.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，所述發(fā)光元件為有機發(fā)光二極管。5.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，所述開關(guān)元件為三極管。6.—種LED發(fā)光控制電路，其特征在于，包括:驅(qū)動單元、第一開關(guān)元件、第一電阻、第二電阻、第一電源、第二開關(guān)元件、第三電阻、三端穩(wěn)壓器、第三開關(guān)元件、第四電阻、發(fā)光元件、第二電源， 所述驅(qū)動單元電性連接所述第一開關(guān)元件的控制端； 所述第一開關(guān)元件的一端電性連接所述第二開關(guān)元件的控制端和所述第二電阻的一端，另一端電性連接所述第一電阻的一端； 所述第二開關(guān)元件的一端電性連接所述第三電阻的一端，另一端電性連接所述第三開關(guān)元件的所述控制端和所述三端穩(wěn)壓器的輸入端； 所述第三開關(guān)元件的一端電性連接所述發(fā)光元件，另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的一輸出端和第四電阻的一端； 所述發(fā)光元件的另一端電性連接所述第二電源； 所述第一電阻的另一端電性連接所述三端穩(wěn)壓器的另一輸出端、所述第四電阻的另一端和地線。7.如權(quán)利要求6所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，還包括儲能元件，所述儲能元件的一端電性連接所述發(fā)光元件的另一端，另一端電性連接地線。8.如權(quán)利要求7所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，所述儲能元件為電容。9.如權(quán)利要求6或7所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，還包括一溫敏電阻，所述溫敏電阻并聯(lián)在所述第四電阻兩端。10.如權(quán)利要求6或7所述的LED發(fā)光控制電路，其特征在于，還包括第六電阻和電阻器，所述第六電阻與所述電阻器串聯(lián)，并聯(lián)在所述第四電阻兩端，所述電阻器的滑動端電性連接所述第四電阻的一端。
【文檔編號】H05B33/08GK205648077SQ201620215749
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】徐安娜, 洪奇
【申請人】歐姆龍(上海)有限公司