基于電源線邊沿信號控制的串并聯混合彩燈裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED控制技術領域，具體涉及一種基于電源線邊沿信號控制的串并聯混合彩燈裝置。
【背景技術】
[0002]發光二極管(Light Emitting D1de，LED)具有發光效率高、可靠性高、壽命長等顯著優點，尤其適合應用于LED裝飾照明。LED圣誕燈一般由多顆LED通過串聯、并聯方式或串并聯混合方式聯結，是圣誕節、復活節等節日的主要裝飾品，也是喜慶、娛樂、夜景照明的亮化裝飾產品，具有廣闊的市場。
[0003]一般情況下，LED并聯方式由于電流大，導線等效電阻消耗較大電壓，導致并聯方式不適合連接數量較多的LED，比如1000顆以上LED的應用。
[0004]為了實現數量較多LED的應用，一般采用串并聯混合模式，并通過控制電源通斷實現閃爍。電源電壓為36V或者60V時，當前LED串并聯產品，都不能僅通過電源線與地線實現七彩色變化。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于電源線邊沿信號控制的串并聯混合彩燈裝置。
[0006]—種基于電源線邊沿信號控制的串并聯混合彩燈裝置，包括:
[0007]邊沿信號發生器，用于生成邊沿信號并將所述的邊沿信號加載在電源線上輸出；
[0008]若干LED模組，每個LED模組包括一個LED彩燈組和用于根據電源線輸出的邊沿信號驅動該LED彩燈組的LED驅動器；
[0009]所述若干LED模組通過串并聯混合方式連接在所述電源線。
[0010]通過邊沿信號發生器生成邊沿信號并加載至電源線上輸出，一方面為LED驅動器供電，另外，電源線輸出的邊沿信號還可以作為LED驅動器的控制信號，只通過電源線和地線就獲得閃爍、顏色跳變、顏色逐漸增亮、顏色逐漸變暗以及流水燈等效果，可大大減少所需連線的數量。
[0011 ]串聯方式連接的LED模組之間可以串聯連接LED。在實際應用中也可以為LED模組和LED之間的串并聯混合。本發明的基于電源線邊沿信號控制的串并聯混合彩燈裝置不僅適用于LED模組之間的串并聯混合連接，也適用于LED模組與LED之間以及LED之間的串并聯混合連接。
[0012]所述的邊沿信號發生器包括第一可控開關和分壓控制電路，所述第一可控開關的輸入端連接一直流電源，輸出端接電源線，所述分壓控制電路的控制信號輸出端與第一可控開關的控制端連接用于控制第一可控開關的通斷以生成邊沿信號并加載在電源線上。
[0013]通過控制第一可控開關的通斷，即可形成邊沿信號，并加載至電源線上。本發明中當第一可控開關導通時，電源線上加載的邊沿信號為高電平，當第一可控開關斷開時，電源線上加載的邊沿信號為低電平。
[0014]作為優選，所述直流電源電壓大于5V。進一步，所述直流電源電壓通常為12V、24V、36V 或者 60V。
[0015]作為優選，第一可控開關為P溝道場效應管，源極連接所述直流電源，漏極連接所述電源線，柵極連接所述分壓控制電路的控制信號輸出端。
[0016]當P溝道場效應管源極電壓與柵極電壓差大于P溝道場效應管導通閾值，P溝道場效應管導通;當P溝道場效應管源極電壓與柵極電壓差大于P溝道場效應管擊穿電壓時，P溝道場效應管被擊穿。
[0017]本發明所述分壓控制電路提供控制信號，通過控制P溝道場效應管柵極電壓，實現作為第一可控開關的P溝道場效應管的通斷控制，并使得作為第一可控開關的P溝道場效應管不被擊穿。
[0018]作為優選，所述分壓控制電路包括微處理器、第一電阻、第二電阻和第二可控開關，其中:
[0019]所述微處理器用于輸出中間控制信號，所述微處理器最低電位端連接地；
[0020]所述第二可控開關的輸入端連接通過依次串聯的所述第一電阻和所述第二電阻與所述直流電源連接，輸出端連接地，控制端與所述微處理器連接；
[0021]所述第一電阻和所述第二電阻的串聯處作為分壓控制電路的控制信號輸出端以輸出控制信號。
[0022]進一步，為降低成本，所述的微處理器可以為單片機。
[0023]當微處理器輸出的中間控制信號為高電平時，第二可控開關導通，第二可控開關的等效電阻值約等于0，分壓控制電路的控制信號輸出端電壓由第一電阻和第二電阻比值確定，分壓控制電路的控制信號輸出端電壓與所述P溝道場效應管柵極電壓的差大于所述P溝道場效應管導通閾值電壓，所述P溝道場效應管導通；
[0024]反之，當微處理器輸出的中間控制信號為低電平時，所述第二可控開關截止，第二可控開關的等效電阻值約等于無窮大，作為第一可控開關的P溝道場效應管源極電壓與所述P溝道場效應管柵極電壓的差小于所述P溝道場效應管導通閾值電壓，所述P溝道場效應管截止。
[0025]作為分壓控制電路的另外一種實現方式，所述分壓控制電路包括微處理器、穩壓電路，其中:穩壓電路輸出端輸出低于所述直流電源電位的電壓;所述微處理器用于輸出控制信號，其最低電位端連接所述穩壓電路輸出端，供電端連接所述直流電源，輸出所述控制信號的微處理器輸出引腳作為分壓控制電路的控制信號輸出端。
[0026]本發明中穩壓電路電壓與直流電源之間電壓差應該是使得微處理器可以正常工作的電壓。
[0027]當輸出所述控制信號的微處理器輸出引腳輸出邏輯“O”時，輸出所述控制信號的微處理器輸出引腳電位與穩壓電路輸出端電位相等，第一可控開關的P溝道場效應管源極電壓與所述P溝道場效應管柵極電壓的差大于P溝道場效應管導通閾值電壓，所述P溝道場效應管導通;當輸出所述控制信號的微處理器輸出引腳輸出邏輯“I”時，輸出所述控制信號的微處理器輸出引腳電位與微處理器供電端電位相等，第一可控開關的P溝道場效應管源極電壓與所述P溝道場效應管柵極電壓的差小于P溝道場效應管導通閾值電壓，所述P溝道場效應管截止。
[0028]為提高電源線上邊沿信號高電平到低電平的切換速度，所述電源線與地之間還串接有下拉電路，下拉電路的通斷可切換，且在所述控制信號由使電源線上加載的邊沿信號從高電平切換為低電平時導通，反之，則斷開。
[0029]本發明中當第一可控開關的P溝道場效應管的源極電壓與分壓控制電路輸出的控制信號電壓差大于P溝道場效應管導通閾值電壓時，第一可控開關導通，電源線上加載的邊沿信號為高電平;此時，若分壓控制電路輸出的控制信號切換(即控制信號由使電源線上加載的邊沿信號從高電平切換為低電平)，P溝道場效應管源極電壓與分壓控制電路輸出的控制信號電壓差小于P溝道場效應管導通閾值電壓時，第一可控開關斷開，電源線上加載的邊沿信號變為低電平。進一步，第三可控開關導通，電源線通過下拉電路與地導通，快速放電，使電源線上的邊沿信號由高電平迅速拉低至低電平。
[0030]作為優選，所述下拉電路為第三可控開關，其中:
[0031]第三可控開關的輸入端連接所述電源線，輸出端連接所述地，控制端連接有第二控制電路，所述第二控制電路與第一控制電路的輸出信號的邏輯電平相反。
[0032]作為一種實現方案，第一可控開關和第三可控開關的控制端連接至所述微處理器不同輸出引腳，且該兩個輸出引腳的輸出的邏輯電平相反。
[0033]作為另一種實現方案，將第一控制電路的輸出的中間控制信號取反(即連接已取反電路)后連接至第三可控開關的控制端。
[0034]作為優選，所述第三可控開關輸入端與所述電源線之間還連接有限流電阻。
[0035]作為優選，所述第二可控開關、第三可控開關的控制端分別連接下拉電阻。
[0036]為保證可控開關具有較高的響應速度，所述的第二可控開關、第三可控開關可以采用場效應管實現。作為優選，所述的第二可控開關、第三可控開關基于N溝道的場效應管實現，其源極作為輸入端，漏極作為輸出端，柵極作為控制端。
[0037]作為優選，所述LED驅動器包括:
[0038]邊沿觸發運算單元，由電源線邊沿信號觸發進行運算，并輸出運算結果；
[0039]充電單元，用于根據電源線輸入的邊沿信號為邊沿觸發運算單元提供供電電平，當邊沿信號為高電平時充電，當邊沿信號為低電平時放電；
[0040]初始化單元，用于根據所述的供電電平對邊沿觸發運算單元進行初始化。
[0041]本發明中邊沿觸發運算單元的實際作用是由邊沿信號觸發進行計數運算、算術運算、邏輯運算或移位運算，或者完成由計數運算、算術運算、邏輯運算、移位運算等運算組合而成的運算。邊沿觸發運算單元運算結果用于生成LED驅動信號。
[0042]不同LED模組的LED驅動器的邊沿觸發運算單元的運算可以不同，進一步不同LED模組的LED驅動器的邊沿觸發運算單元的運算結果可以不同。
[0043]作為優選，所述的邊沿觸發運算單元為邊沿計數單元，用于對電源線輸入的邊沿信號的邊沿進行計數，并輸出計數結果。
[0044]所述的邊沿計數單元包括若干個觸發器，以觸發器的輸出端輸出計數結果。
[0045]作為優選，所述的觸發器為D觸發器。
[0046]作為優選，所述的邊沿計數單元包括若干個串聯的D觸發器，以D觸發器的輸出端輸出計數結果，其中:
[0047]第一個D觸發器的時鐘信號輸入端與電源線連接，相鄰兩個D觸發器中，后一個D觸發器的時鐘信號輸入端與前一個D觸發器的反向輸出端連接；
[0048]各個D觸發器的復位端與初始化單元連接，各個D觸發器反向輸出端與觸發端連接。
[0049]本發明中未作特殊說明，第一個D觸發器是指根據邊沿計數單元中最低位對應的D觸發器。相鄰兩個D觸發器中以相對低位的D觸發器作為前一個，相對高位的D觸發