LED藍(lán)牙燈驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)

葉彩云

摘 要 隨著藍(lán)牙通訊技術(shù)的不斷成熟，藍(lán)牙通訊技術(shù)已應(yīng)用在很多電子產(chǎn)品中。目前，采用藍(lán)牙通訊技術(shù)來控制照明燈的技術(shù)已在實(shí)用化，開始進(jìn)入千家萬戶，由于LED燈無頻閃、無眩光、光線柔和均勻、綠色環(huán)保，再加上藍(lán)牙智能調(diào)光控制功能后，集趣味與照明于一體，越來越受消費(fèi)者青睞。本文就基于CC2540芯片控制的智能藍(lán)牙LED燈驅(qū)動(dòng)與控制電路的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。

關(guān)鍵詞 LED照明 變色調(diào)光 藍(lán)牙調(diào)光

中圖分類號(hào)：U262.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.03.024

Design and Implementation of LED Bluetooth Driver and Control Circuit

YE Caiyun

（Guangdong Yuedong Senior Technical School， Shantou， Guangdong 515041）

Abstract With the development of Bluetooth communication technology， Bluetooth communication technology has been used in many electronic products. At present， the use of Bluetooth communication technology to control lighting technology has been in practical use， began to enter thousands of households， because the LED lamp no flicker， no glare， soft and uniform light， green light， coupled with the control function of Bluetooth smart， fun and lighting set in one， more and more favored by consumers. In this paper， based on the CC2540 chip control of intelligent Bluetooth LED lamp driver and control circuit design， a systematic introduction.

Keywords LED lighting； color dimming； bluetooth dimming

隨著照明技術(shù)的不斷發(fā)展，智能照明產(chǎn)品將會(huì)成為照明行業(yè)的新穎主流產(chǎn)品。筆者采用智能藍(lán)牙CC2540芯片，設(shè)計(jì)了一款LED燈，該燈由藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)與控制電路進(jìn)行控制，使LED燈具有紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）、白（W）調(diào)光變色功能，具有亮度調(diào)節(jié)功能，能隨樂曲自動(dòng)變色功能，有定時(shí)開關(guān)功能。LED藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)的過程與電路的工作原理如下。

1 LED照明燈的調(diào)光方式

使用LED燈具照明時(shí)，通常需要LED燈的亮度等根據(jù)環(huán)境亮度做出相應(yīng)的變化，通過調(diào)節(jié)燈光的顏色、亮度來給生活帶來樂趣，如果可以把燈光調(diào)到較暗的程度，還可以大幅降低能源消耗，這就需要LED燈具有亮度調(diào)節(jié)功能。

LED照明燈目前市面上主要有3種調(diào)光方式，模擬調(diào)光，PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)光，TRIAC調(diào)光（雙向晶閘管調(diào)光）。每種調(diào)光方式均有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，究竟采用哪種調(diào)光方式取決于LED的用途。本次電路設(shè)計(jì)主要采用PWM調(diào)光，PWM調(diào)光是利用脈寬調(diào)制信號(hào)反復(fù)地開/關(guān)（ON/OFF）LED驅(qū)動(dòng)器，來調(diào)節(jié)LED的工作電流。PWM調(diào)光是常見的調(diào)光方式。PWM調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)。無論調(diào)光比有多大，LED一直處于恒流條件下工作。顏色一致性好，亮度級(jí)別高。能提供更大的調(diào)光范圍和更好的線性度，PWM調(diào)光頻率一般為200Hz～20kHz，只要PWM調(diào)光頻率高于100Hz，就觀察不到LED的閃爍現(xiàn)象。

2 藍(lán)牙通信技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙（Blue tooth）技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信技術(shù)，以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。藍(lán)牙技術(shù)擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如說適用范圍廣、能隨時(shí)隨地用建立對(duì)等連接、低功耗對(duì)人體危害小等。

2.2 藍(lán)牙系統(tǒng)的組成

“藍(lán)牙”系統(tǒng)由天線單元、鏈路控制（硬件）單元、鏈路管理（軟件）單元、藍(lán)牙軟件（協(xié)議）單元組成。藍(lán)牙技術(shù)采用了全開放的框架結(jié)構(gòu)，可以充分利用現(xiàn)存的多種標(biāo)準(zhǔn)，如：OBEX、TCP/IP等，而不是重新定制標(biāo)準(zhǔn)。

3 LED藍(lán)牙燈電路組成方框圖的設(shè)計(jì)

LED藍(lán)牙燈是一種智能控制型的燈，可以不斷向智能化、多功能化發(fā)展。根據(jù)LED藍(lán)牙燈應(yīng)具有紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）、白（W）調(diào)光變色功能，具有亮度調(diào)節(jié)功能，能隨音樂自動(dòng)變色功能，定時(shí)開關(guān)功能，確定LED藍(lán)牙燈電路組成方框圖，如圖1所示。

由圖1可見，智能LED藍(lán)牙燈電路組成，主要由AC-DC恒壓變換模塊、LED變色驅(qū)動(dòng)模塊、藍(lán)牙控制模塊組成。

圖1 智能藍(lán)牙LED燈調(diào)光控制系統(tǒng)框圖

4 LED藍(lán)牙燈驅(qū)動(dòng)與控制電路的設(shè)計(jì)

4.1 基于CC2540芯片控制的智能藍(lán)牙燈的設(shè)計(jì)

根據(jù)日光燈的控制要求，可考慮選用CC2540芯片作為藍(lán)牙控制功能芯片；因日光燈功率較大，且要有四種變色調(diào)光功能，可以選用四個(gè)相同的驅(qū)動(dòng)電路，分別控制四種顏色的LED燈，可選用PAM2861作為LED燈驅(qū)動(dòng)電路芯片；此外還應(yīng)配上AC/DC恒壓變換電路，電路即可正常工作。電路組成如圖2所示。主要由電源、藍(lán)牙控制、四路LED調(diào)光驅(qū)動(dòng)及LED燈條模塊組成。

圖2 藍(lán)牙LED燈組成框

4.2 各模塊電路工作原理

4.2.1 電源模塊電路工作原理

電源模塊的作用是把輸入的電網(wǎng)電壓，轉(zhuǎn)變?yōu)楹銐狠敵?，恒壓輸出的DC電壓為36V，供給LED驅(qū)動(dòng)芯片（共有四路），以及經(jīng)二次穩(wěn)壓后給藍(lán)牙芯片使用。

4.2.2 LED調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

考慮到每種顏色的LED燈的功率為9W，若采用三路LED燈并聯(lián)，則總驅(qū)動(dòng)電路接近1A，故LED驅(qū)動(dòng)電路的IC型號(hào)可選PAM2861。因四路顏色LED燈的功率相同，故各種驅(qū)動(dòng)電路的形式完全可以設(shè)計(jì)成一樣的四路LED調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路。

4.2.3 藍(lán)牙控制模塊

藍(lán)牙控制模塊核心是CC2540芯片，藍(lán)牙CC2540芯片控制模塊原理圖，如圖3所示。

（1）CC2540芯片的引腳功能。CC2540芯片有40個(gè)引腳，引腳功能并不復(fù)雜，主要由驅(qū)動(dòng)白光LED燈珠的PWM信號(hào)輸出端、驅(qū)動(dòng)綠光LED燈珠的PWM信號(hào)輸出端、驅(qū)動(dòng)紅光LED燈珠的PWM信號(hào)輸出端、驅(qū)動(dòng)藍(lán)光LED燈珠的PWM信號(hào)輸出端組成，對(duì)LED亮度、發(fā)光顏色等進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外還有晶振電路端、供電端、藍(lán)牙信號(hào)接收輸入端等引腳。

（2）CC2540芯片的主要參數(shù)。手機(jī)發(fā)送端按照Bluetooth 4.0的協(xié)議，發(fā)送調(diào)制后的數(shù)據(jù)包控制信號(hào)，數(shù)據(jù)包中，包含有具體的數(shù)據(jù)，以及對(duì)應(yīng)的UUID。芯片模塊寫入（接收）的數(shù)據(jù)包信號(hào)經(jīng)解調(diào)后，最后輸出1KHz，256級(jí)的PWM控制信號(hào)，視不同的控制功能，從四個(gè)控制端之一輸出，對(duì)LED燈進(jìn)行控制。CC2540芯片采用GFSK調(diào)制方式，帶RSS功能，方便信號(hào)強(qiáng)度指示。空中數(shù)據(jù)傳送速率為1Mbps。其可編程發(fā)送信號(hào)的輸出功率有-23，-6，0，4dBm。供電電源為2V到3.6V。

4.2.4 LED燈條連接方式

每種顏色LED的燈條，連接方式屬于混聯(lián)方式，先并聯(lián)后串聯(lián)。這種連接方式具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）由于并聯(lián)的LED較多，斷開一顆LED的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，那么所有LED燈僅有一顆不亮。

（2）采用恒流式驅(qū)動(dòng)時(shí)，當(dāng)有一顆LED短路時(shí)，與此并聯(lián)的兩個(gè)LED將不亮，其他LED依然可以正常工作。

因?yàn)楫?dāng)前Android手機(jī)得到了廣泛使用，一般都配有藍(lán)牙模塊，只要在驅(qū)動(dòng)電源中加入藍(lán)牙接收信號(hào)模塊，打開電源后與手機(jī)配對(duì)成功，即可通過手機(jī)上的APP軟件對(duì)LED燈光系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)光和開關(guān)的藍(lán)牙無線控制，不用添加紅外遙控器。

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