阅读说明：本技术 一种便携式led照明设备光照延长电路 (illumination extension circuit of portable LED lighting equipment ) 是由 钱昶 于 2019-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种便携式LED照明设备光照延长电路,包括Li电池、光源和驱动模块,其中,驱动模块中含有控制中心；所述Li电池的输出端与所述驱动模块的一端连接,所述驱动模块的另一端与所述光源连接；本设计通过所述驱动模块中的单片机控制中心实现自适应亮度调节,同时通过算法改变电池输出电流,延长电池的续航能力。本发明能够在便于携带的基础上,实现自适应的LED的亮度调节,解决电池续航能力差的问题。(The invention discloses a portable LED lighting equipment illumination extension circuit, which comprises a Li battery, a light source and a driving module, wherein the driving module comprises a control center; the output end of the Li battery is connected with one end of the driving module, and the other end of the driving module is connected with the light source; the design realizes self-adaptive brightness adjustment through a singlechip control center in the driving module, and simultaneously changes the output current of the battery through an algorithm to prolong the endurance of the battery. The invention can realize the self-adaptive brightness adjustment of the LED on the basis of convenient carrying and solve the problem of poor battery endurance.)

一种便携式LED照明设备光照延长电路

技术领域

本发明涉及一种照明设备的光照延长技术，尤其是一种便携式LED照明设备光照延长电路。

背景技术

便携式LED照明设备在人们的日常生活中是必不可少的，其式样繁多，有LED的手电、应急灯、矿灯、头灯、台灯等等。日常生活中人们对便携式LED照明设备需求很大，因为这种照明装置体积较小，所以易于装配和使用，但是同时也因此导致了这种照明设备的电池容量十分有限，所以在选择设备时，电池容量和续航能力是个很重要的指标。

现有的便携式LED照明设备中基本上都只能完成手动进行开关灯这种基本操作，好一点的才可以做到手动调节亮度。只能开关灯的便携式LED照明设备，因为无法进行调光，在使用过程中只能进行满功率的输出，持续进行最大亮度的照明，所以在脱离充电的状态下设备使用时间短，电池续航能力很差。而能调光的便携式LED照明设备，虽然做到了延长电池续航时间，但是仍然需要人工介入调节亮度，无法做到自适应调节亮度，使用起来的智能程度不高。

针对以上现状，本发明提出了一种新的可自适应调节便携式LED照明设备亮度并延长电池续航能力的电路方法。

发明内容

发明目的：提供一种便携式LED照明设备光照延长电路，以解决上述问题。

技术方案：一种便携式LED照明设备光照延长电路，包括：

Li电池、光源和驱动模块，其特征在于，驱动模块中含有控制中心；

所述Li电池的输出端与所述驱动模块的一端连接，所述驱动模块的另一端与所述光源连接；

Li电池，通过内阻法算法调节Li电池输出电流来延长电池的续航能力；

光源，主要由LED负载组成，与设计的电路的电流输出端连接；

驱动模块，具体包括电源驱动和控制中心，所述控制中心可以通过调节单片机的PWM占空比来控制电池的输出功率。

根据本发明的一个方面，所述Li电池的输出电流随着电池内阻的改变而改变，内阻越大输出电流越小，内阻越小输出电流越大，通过内阻R的阻值来调节BUCK电路占空比来实现LED照明设备的光照延长。

根据本发明的一个方面，所述光源为LED负载组成的电路，通过驱动电路的电流输出端对照明负载进行控制。

根据本发明的一个方面，所述驱动模块中具体包括电源驱动和控制中心；前者可以对整体设计进行能源供给；后者通过加入了单片机控制中心，实现了设备的自适应调节亮度。

根据本发明的一个方面，所述Li电池在计算电池的内阻时,使用的公式是：I=β/R，其中，Li电池输出电流值用I表示，β为节能系数(β的取值是根据经验和实验推算得来的，等于电池满电量的内阻减去在电池储电量为50%时的内阻所得到的差值的一半)，R为Li电池内阻（计算方法为：（空载电压-当前电压）/当前输出负载电流）。

根据本发明的一个方面，所述驱动模块中含有控制中心；

包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、运算放大器AR1、MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容C1、LED灯DS1、LED灯DS2和LED灯DS3；

所述电阻R1的一端分别与电压信号Vin、所述电阻R2的一端、所述二极管D1的负极、所述电容C1的一端、所述LED灯DS1的正极连接，功率信号REF分别与所述电阻R1的另一端、所述电阻R2的另一端、所述运算放大器AR1的同向输入端连接，所述运算放大器AR1的反向输入端与微波信号连接，所述运算放大器AR1的输出端与所述MOS管的G极连接，所述MOS管的S极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述MOS管的D极分别与所述二极管D1的正极、所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端分别与所述电容C1的另一端、所述LED灯DS3的负极连接，所述LED灯DS2的负极与所述LED灯DS3的正极连接，所述LED灯DS2的正极与所述LED灯DS1的负极连接。

根据本发明的一个方面，所述控制中心可以对电池的功率输出进行控制，BUCK电路产生的恒流输出可以对输出端的LED灯进行控制，控制LED灯珠电流就控制了电池输出功率（因为BUCK电路效率接近100%，且LED灯珠串电压基本不随电流而变化），实际就是通过调节BUCK电路的PWM占空比，最终实现控制电池输出功率；其中MOS管门极PWM由功率信号Ref和载波信号通过比较器得到。

有益效果：本发明能够解决现有的便携式LED照明无法进行自适应的亮度调节和电池续航能力差的问题。具体将在下文描述。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是现有LED照明和本发明的照明设备续航能力对比图。

图3是本发明的Li电池输出电流曲线图。

图4是本发明的驱动模块中的电源驱动原理图。

图5是本发明的驱动模块中的控制中心原理图。

具体实施方式

如图1所示，在该实施例中，一种便携式LED照明设备光照延长电路主要包括Li电池、光源和驱动模块。

所述Li电池的输出端与所述驱动模块的一端连接，所述驱动模块的另一端与所述光源连接；

驱动模块中的单片机控制中心可以通过调节内部BUCK电路的PWM占空比实现对电池输出功率的控制，进一步实现设备的自适应调节亮度；

通过内阻法算法对Li电池输出电流进行自适应性的调节，从而可以控制LED灯随着电压要求进行亮度调节，进一步延长电池的续航能力。

在进一步的实施例中，所述Li电池的输出电流随着电池内阻的改变而改变，内阻越大输出电流越小，内阻越小输出电流越大，通过内阻R的阻值来调节BUCK电路占空比来实现LED照明设备的光照延长。如图4所示，空载电压指的是LED灯不工作时的电压，带载电压是LED工作时的电压，负载电流是电池的输出电流。

通过改变发明中的电压信号Vin的值，可以对Li电池的内电阻值进行自适应的更改，进一步可以控制电池的输出电流。该输出电流也就是对LED负载工作进行供电的电流，由于BUCK电路的效率接近100%，对电流的控制实际上就是对BUCK电路的PWM占空比的控制，进一步可以对LED负载进行亮度调节。

在进一步的实施例中，所述光源为LED负载组成的电路，通过驱动电路的电流输出端对照明负载进行控制。

在进一步的实施例中，所述驱动模块中具体包括电源驱动和控制中心。前者可以对整体设计进行能源供给；如图5所示，后者通过加入了单片机控制中心，实现了设备的自适应调节亮度的功能。

在进一步的实施例中，所述Li电池在计算电池的内阻时,使用的公式是：I=β/R。如图2所示，其中，Li电池输出电流值用I表示，β为节能系数(β的取值是根据经验和实验推算得来的，等于电池满电量的内阻减去在电池储电量为50%时的内阻所得到的差值的一半)，R为Li电池内阻（计算方法为：（空载电压-当前电压）/当前输出负载电流）。

在进一步的实施例中，所述驱动模块中含有控制中心；

包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、运算放大器AR1、MOS管Q1、二极管D1、电感L1、电容C1、LED灯DS1、LED灯DS2和LED灯DS3；

所述电阻R1的一端分别与电压信号Vin、所述电阻R2的一端、所述二极管D1的负极、所述电容C1的一端、所述LED灯DS1的正极连接，功率信号Ref分别与所述电阻R1的另一端、所述电阻R2的另一端、所述运算放大器AR1的同向输入端连接，所述运算放大器AR1的反向输入端与微波信号连接，所述运算放大器AR1的输出端与所述MOS管的G极连接，所述MOS管的S极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述MOS管的D极分别与所述二极管D1的正极、所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端分别与所述电容C1的另一端、所述LED灯DS3的负极连接，所述LED灯DS2的负极与所述LED灯DS3的正极连接，所述LED灯DS2的正极与所述LED灯DS1的负极连接。

在外接电压信号Vin的控制下，所述电阻R1和所述电阻R2分别控制空载-带载电压差值监测和负载电流监测，通过载波信号和功率信号Ref对所述运算放大器AR1的输入端进行控制，完成比较电路可以调节BUCK电路的PWM，进一步完成100%的效率。所述MOS管Q1和所述电感L1、所述二极管D1、所述电容C1的作用完成升降压控制，实现电路电压的控制功能。

在进一步的实施例中，所述控制中心可以对电池的功率输出进行控制，BUCK电路产生的恒流输出可以对输出端的LED灯进行控制，控制LED灯珠电流就控制了电池输出功率（因为BUCK电路效率接近100%，且LED灯珠串电压基本不随电流而变化），实际就是通过调节BUCK电路的PWM占空比，最终实现控制电池输出功率；其中MOS管门极PWM由功率信号Ref和载波信号通过比较器得到。这种设计方案可以在深度放电的情况下，保护蓄电池的使用寿命。

总之，本发明具有以下优点：与现有的便携式LED照明设备相比，本发明用最佳合理的算法自动调节了输出电流I的大小，在不用人工干预的前提下，完成了亮度自适应的设计，增加了便携式LED照明设备光照时间，所以很大程度上延长了照明装置的使用寿命。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。