LED蓝牙灯驱动与控制电路设计

摘 要 随着蓝牙通讯技术的不断成熟，蓝牙通讯技术已应用在很多电子产品中。目前，采用蓝牙通讯技术来控制照明灯的技术已在实用化，开始进入千家万户，由于LED灯无频闪、无眩光、光线柔和均匀、绿色环保，再加上蓝牙智能调光控制功能后，集趣味与照明于一体，越来越受消费者青睐。本文就基于CC2540芯片控制的智能蓝牙LED灯驱动与控制电路的设计，进行了系统的介绍。

关键词 LED照明 变色调光 蓝牙调光

中图分类号：U262.7 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.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

随着照明技术的不断发展，智能照明产品将会成为照明行业的新颖主流产品。笔者采用智能蓝牙CC2540芯片，设计了一款LED灯，该灯由蓝牙驱动与控制电路进行控制，使LED灯具有红（R）、绿（G）、蓝（B）、白（W）{光变色功能，具有亮度调节功能，能随乐曲自动变色功能，有定时开关功能。LED蓝牙驱动与控制电路设计的过程与电路的工作原理如下。

1 LED照明灯的调光方式

使用LED灯具照明时，通常需要LED灯的亮度等根据环境亮度做出相应的变化，通过调节灯光的颜色、亮度来给生活带来乐趣，如果可以把灯光调到较暗的程度，还可以大幅降低能源消耗，这就需要LED灯具有亮度调节功能。

LED照明灯目前市面上主要有3种调光方式，模拟调光，PWM（脉冲宽度调制）调光，TRIAC调光（双向晶闸管调光）。每种调光方式均有自己的优缺点，究竟采用哪种调光方式取决于LED的用途。本次电路设计主要采用PWM调光，PWM调光是利用脉宽调制信号反复地开/关（ON/OFF）LED驱动器，来调节LED的工作电流。PWM调光是常见的调光方式。PWM调光的优点。无论调光比有多大，LED一直处于恒流条件下工作。颜色一致性好，亮度级别高。能提供更大的调光范围和更好的线性度，PWM调光频率一般为200Hz～20kHz，只要PWM调光频率高于100Hz，就观察不到LED的闪烁现象。

2 蓝牙通信技术基础

2.1 蓝牙技术

蓝牙（Blue tooth）技术是一种无线数据与语音通信技术，以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。蓝牙技术拥有诸多优点，比如说适用范围广、能随时随地用建立对等连接、低功耗对人体危害小等。

2.2 蓝牙系统的组成

“蓝牙”系统由天线单元、链路控制（硬件）单元、链路管理（软件）单元、蓝牙软件（协议）单元组成。蓝牙技术采用了全开放的框架结构，可以充分利用现存的多种标准，如：OBEX、TCP/IP等，而不是重新定制标准。

3 LED蓝牙灯电路组成方框图的设计

LED蓝牙灯是一种智能控制型的灯，可以不断向智能化、多功能化发展。根据LED蓝牙灯应具有红（R）、绿（G）、蓝（B）、白（W）调光变色功能，具有亮度调节功能，能随音乐自动变色功能，定时开关功能，确定LED蓝牙灯电路组成方框图，如图1所示。

由图1可见，智能LED蓝牙灯电路组成，主要由AC-DC恒压变换模块、LED变色驱动模块、蓝牙控制模块组成。

图1 智能蓝牙LED灯调光控制系统框图

4 LED蓝牙灯驱动与控制电路的设计

4.1 基于CC2540芯片控制的智能蓝牙灯的设计

根据日光灯的控制要求，可考虑选用CC2540芯片作为蓝牙控制功能芯片；因日光灯功率较大，且要有四种变色调光功能，可以选用四个相同的驱动电路，分别控制四种颜色的LED灯，可选用PAM2861作为LED灯驱动电路芯片；此外还应配上AC/DC恒压变换电路，电路即可正常工作。电路组成如图2所示。主要由电源、蓝牙控制、四路LED调光驱动及LED灯条模块组成。

图2 蓝牙LED灯组成框

4.2 各模块电路工作原理

4.2.1 电源模块电路工作原理

电源模块的作用是把输入的电网电压，转变为恒压输出，恒压输出的DC电压为36V，供给LED驱动芯片（共有四路），以及经二次稳压后给蓝牙芯片使用。

4.2.2 LED调光驱动电路设计

考虑到每种颜色的LED灯的功率为9W，若采用三路LED灯并联，则总驱动电路接近1A，故LED驱动电路的IC型号可选PAM2861。因四路颜色LED灯的功率相同，故各种驱动电路的形式完全可以设计成一样的四路LED调光驱动电路。

4.2.3 蓝牙控制模块

蓝牙控制模块核心是CC2540芯片，蓝牙CC2540芯片控制模块原理图，如图3所示。

（1）CC2540芯片的引脚功能。CC2540芯片有40个引脚，引脚功能并不复杂，主要由驱动白光LED灯珠的PWM信号输出端、驱动绿光LED灯珠的PWM信号输出端、驱动红光LED灯珠的PWM信号输出端、驱动蓝光LED灯珠的PWM信号输出端组成，对LED亮度、发光颜色等进行调节。此外还有晶振电路端、供电端、蓝牙信号接收输入端等引脚。

（2）CC2540芯片的主要参数。手机发送端按照Bluetooth 4.0的协议，发送调制后的数据包控制信号，数据包中，包含有具体的数据，以及对应的UUID。芯片模块写入（接收）的数据包信号经解调后，最后输出1KHz，256级的PWM控制信，视不同的控制功能，从四个控制端之一输出，对LED灯进行控制。CC2540芯片采用GFSK调制方式，带RSS功能，方便信号强度指示。空中数据传送速率为1Mbps。其可编程发送信号的输出功率有-23，-6，0，4dBm。供电电源为2V到3.6V。

4.2.4 LED灯条连接方式

每种颜色LED的灯条，连接方式属于混联方式，先并联后串联。这种连接方式具有如下优点。

（1）由于并联的LED较多，断开一颗LED的这一并联支路，平均分配电流不大，依然可以正常工作，那么所有LED灯仅有一颗不亮。

（2）采用恒流式驱动时，当有一颗LED短路时，与此并联的两个LED将不亮，其他LED依然可以正常工作。

因为当前Android手机得到了广泛使用，一般都配有蓝牙模块，只要在驱动电源中加入蓝牙接收信号模块，打开电源后与手机配对成功，即可通过手机上的APP软件对LED灯光系统进行调光和开关的蓝牙无线控制，不用添加红外遥控器。

参考文献

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