CN209201375U - 一种高灵敏度变色led阵列灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及景观照明技术领域，公开了一种高灵敏度变色LED阵列灯，包括LED驱动电路和多个颜色不同的LED灯串，还包括声控电路，声控电路包括声音识别芯片和声音采集电路，LED驱动电路包括多个通道电路，声音识别芯片的输入端口与声音采集电路连接，声音识别芯片的多个PWM输出端口分别与多个通道电路的一端一一对应连接，多个通道电路的另一端与多个LED灯串一一对应连接；声音采集电路包括可变电阻、两级放大电路以及滤波电路；本实用新型能够随声音变换色彩，且色彩和亮度调节过程与声音信号匹配度高，具有高灵敏度变色的优良特性。

Description

一种高灵敏度变色LED阵列灯

技术领域

本实用新型涉及景观照明技术领域，尤其涉及一种高灵敏度变色LED阵列灯。

背景技术

近几年，城市亮化工程在各大城市如火如荼的展开，亮化设施随处可见，增加了夜晚的色彩，丰富了人们的生活。城市亮化效果提升需求也在日益增大，其中，能够随着音乐节奏调节灯光颜色或亮暗的景观灯最受广大群众的青睐。但是，目前该类景观灯的调节灵敏度以及驱动效率都还有待提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种调节灵敏度高，能够随声音变换色彩和亮度的高灵敏度变色LED阵列灯。

本实用新型解决其技术问题，采用如下技术方案：

一种高灵敏度变色LED阵列灯，包括LED驱动电路和多个颜色不同的LED灯串，每个所述LED灯串中包括多颗相互串联的LED灯珠，所述LED灯珠的颜色为红色、蓝色、绿色、黄色、紫色和白色中的任意一种，还包括声控电路，所述声控电路包括声音识别芯片和声音采集电路，所述LED驱动电路包括多个通道电路，所述声音识别芯片的输入端口与所述声音采集电路连接，所述声音识别芯片的多个PWM输出端口分别与多个通道电路的一端一一对应连接，多个通道电路的另一端与多个所述LED灯串一一对应连接；

所述声音采集电路包括拾音组件BM、运算放大器U1A和U1B、可变电阻RP、电阻R1-R6和电容C1-C3，拾音组件BM的一端接地，拾音组件BM的另一端通过可变电阻RP、电阻R2与运算放大器U1A的同相输入端连接、通过可变电阻RP与直流辅助电源连接以及通过电容C1、电阻R1与运算放大器U1A的反相输入端连接，运算放大器U1A的输出端通过电阻R5与运算放大器U1B的反相输入端连接，运算放大器U1B的同相输入端与所述运算放大器U1A的同相输入端短接及通过电阻R3接地，运算放大器U1B的输出端通过电容C3与所述声音识别芯片的输入端口连接，所述运算放大器U1A的输出端还通过电阻R4与所述运算放大器U1A的反相输入端连接，所述运算放大器U1B的输出端还通过电阻R6与所述运算放大器U1B的反相输入端连接。

上述设计中，每个LED灯串均通过与其对应的独立的一个通道电路实现开关驱动，通道电路接收声控电路的PWM调光信号，通过精确度高的控制能量输出，实现LED灯串的亮灭，由于每个通道电路的能量输出不同，每个LED灯串的颜色不同，甚至每个LED灯串中每个灯珠的颜色也可不完全相同，因此该LED阵列灯能够实现变色和亮度变化的调节过程；

声控电路中声音识别芯片接收声音采集电路的信号输出，并识别处理整合成相应的PWM调光信号输出至相应的通道电路；声音采集电路包括的可变电阻RP能够通过改变阻值，从而改变拾音组件BM的工作电压，在一定程度上起到改变拾音组件BM拾音灵敏度的作用，电容C1起到将拾音组件BM采集的信号进行滤波的作用，然后依次经运算放大器U1A的一次放大，运算放大器U1B的二次放大，电容C3的再次滤波，使得声音识别芯片获得的声音信号更清晰，更易进行信号处理和识别，使得最终产生的PWM调光信号与声音信号的匹配度更高，LED灯串亮灭的变化与声音信号的变化更加同步；

综上，本设计能够随声音变换色彩，且色彩和亮度变换过程与声音信号匹配度高，具有高灵敏度变色的优点。

进一步地，所述声音采集电路还包括直流偏置电路，所述直流偏置电路包括电阻R7和电阻R8，电容C3的一端、电阻R7的一端以及电阻R8的一端共接后构成输出端与所述声音识别芯片的输入端口连接，电阻R7的另一端连接直流辅助电源，电阻R8的另一端接地。直流偏置电路的设置使得声音采集电路在两级放大后叠加一个直流偏置，该直流偏置随声音信号一起输入到声音识别芯片，有利于提高声音采集电路和声音识别芯片的阻抗匹配度，简易声音识别过程，提高识别可靠性。

进一步地，所述声音采集电路还包括连接于所述拾音组件BM的另一端与所述电容C1之间的三极管放大电路，所述三极管放大电路包括三极管Q1和电阻R9-R11，三极管Q1的基极与所述拾音组件BM的另一端以及电阻R9的一端连接，三极管Q1的集电极与电阻R9的另一端、电阻R10的一端以及电容C1的一端连接，三极管Q1的发射极通过电阻R11接地，电阻R10的另一端连接直流辅助电源。三极管放大电路的设置，使得声音采集电路具备三级放大，有利于进一步加强本设计LED阵列灯的环境适应性，提高可靠性和灵敏度。

进一步地，所述声音识别芯片为GX8010或CI1006。

进一步地，所述通道电路j包括输入电容Cij、电感Lj、输出电容Coj、N-MOS管Mj、耦合电感Laj和Lbj、二极管Dacj、N-MOS管Maj、二极管Dcj、电容Caj；直流供电电源的正极与输入电容Cij的一端、电感Lj的一端以及耦合电感Lbj的一端连接，电感Lj的另一端与输出电容Coj的一端以及所述LED灯串j的阳极连接，输出电容Coj的另一端与所述LED灯串j的阴极、二极管Dcj的阳极以及N-MOS管Mj的漏极连接，二极管Dcj的阴极与耦合电感Laj的一端以及电容Caj的一端连接，所述耦合电感Laj的一端与耦合电感Lbj的另一端为同名端关系，耦合电感Laj的另一端与N-MOS管Maj的漏极连接，所述耦合电感Laj的另一端与所述耦合电感Lbj的另一端为异名端关系，所述耦合电感Lbj的另一端与二极管Dacj的阴极连接，二极管Dacj的阳极与输入电容Cij的另一端、直流供电电源的负极、N-MOS管Maj的源极、电容Caj的另一端以及N-MOS管Mj的源极连接；

所述LED驱动电路还包括具有调光功能的多通道电流控制器，所述具有调光功能的多通道电流控制器拥有端口vc、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口vsenj、端口vpj，所述端口vc与直流供电电源的正极连接，所述端口vs与直流供电电源的负极连接，所述端口vgj与N-MOS管Mj的栅极连接，所述端口vsj与所述N-MOS管Mj的源极以及所述N-MOS管Maj的源极连接，所述端口vgaj与N-MOS管Maj的栅极连接，所述端口vsenj接收所述LED灯串j的工作电流ioj的检测信号，所述端口vpj与所述声音识别芯片的PWM输出端口连接用于接收PWM调光信号；其中，j=1,…,n，n为所述通道电路的个数。

进一步地，所述具有调光功能的多通道电流控制器包括辅助电源单元、电流控制单元、PWM调光单元和MOS管驱动单元，所述辅助电源单元能把所述直流供电电源的正极的输出电压转换成所述电流控制单元、所述PWM调光单元和所述MOS管驱动单元工作所需的电源电压，所述电流控制单元能根据所述LED灯串j的工作电流ioj的检测信号vsenj输出N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj，所述PWM调光单元能根据所述声音识别芯片的PWM调光信号以及N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj输出N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj，所述MOS管驱动单元能把N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj转换成的端口vgj、端口vsj和端口vgaj输出的差分驱动信号。

进一步地，所述电流控制单元包括放大器1j、放大器2j、减法器j、参考电压源1j、参考电压源2j、三角波发生器1j、三角波发生器2j、比较器1j、比较器2j。所述放大器1j的输入端与所述端口vsenj连接，放大器1j的输出端与减法器j的正输入端连接，参考电压源1j的输出端与减法器j的负输入端连接，减法器j的输出端与放大器2j的输入端连接，放大器2j的输出端与比较器1j的反相输入端连接，三角波发生器1j的输出端与比较器1j的同相输入端连接，比较器1j的输出端输出所述N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj，三角波发生器2j的输出端与比较器2j的同相输入端连接，参考电压源2j的输出端与比较器2j的反相输入端连接，比较器2j的输出端输出所述N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj。

进一步地，所述PWM调光单元包括与门电路1j和与门电路2j。所述与门电路1j的一个输入端接收所述N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj，所述与门电路2j的一个输入端接收所述N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj，与门电路1j的另一个输入端和与门电路2j的另一个输入端均与所述端口vpj连接，与门电路1j输出所述N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj，与门电路2j输出所述N-MOS管Maj的调制控制信号vapj。

通过上述的通道电路和具有调光功能的多通道电流控制器的设置，可在某个通道电路j的输入电压和输出电压不存在电压差时，仅由电容Cij、电感Lj、输出电容Coj、N-MOS管Mj组成的支路参与工作，将电能输送给相应的LED灯串j；而当该通道电路j的输入电压和输出电压存在电压差时，由电容Cij、电感Lj、输出电容Coj、N-MOS管Mj组成的支路仍然给LED灯串j供电，同时耦合电感Laj和Lbj、二极管Dacj、N-MOS管Maj、二极管Dcj、电容Caj组成的支路工作，将电压差造成的多余能量保存并返回给直流供电电源以便再次利用，使得LED灯串j的驱动更加具有适应性，每个LED灯串单独驱动，驱动有针对性、精准度高，使得每个LED灯串的驱动效率都能得到提高，同时，可令LED灯串处于均流工作状态，使LED芯片不易损毁，有利于延长LED灯的使用寿命，从而降低维护更换成本。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：随声音变化的变色同步性好，调节灵敏度高，观赏性佳；通过通道电路和具有调光功能的多通道电流控制器的设置，LED灯串的工作电流可实现均衡，使LED芯片不易损毁，提高了工作稳定性，也使得LED灯串驱动效率高，能够将电能损耗进一步减少，有利于节能。

附图说明

为更清楚详细的说明本实用新型的实施例，附图如下：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式下声音采集电路的电路图；

图3为本实用新型另一实施方式下声音采集电路的电路图；

图4为本实用新型又一实施方式下声音采集电路的电路图；

图5为本实用新型一实施方式下LED驱动电路电路图；

图6为本实用新型一实施方式下具有调光功能的多通道电流控制器的框图；

图7为本实用新型一实施方式下电流控制单元电路图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，本实施例提供一种高灵敏度变色LED阵列灯，包括LED驱动电路400和多个颜色不同的LED灯串510，每个所述LED灯串510中包括多颗相互串联的LED灯珠，所述LED灯珠的颜色为红色、蓝色、绿色、黄色、紫色和白色等多种颜色中的任意一种，多个颜色不同的LED灯串510是指：同一LED灯串510中的多颗LED灯珠的发光颜色可相同也可不同，不同LED灯串510之间则存在多个颜色，以便控制阵列灯显示多种颜色不同图案，丰富视觉享受；还包括声控电路300，所述声控电路300包括声音识别芯片310和声音采集电路320，所述LED驱动电路400包括多个通道电路410，所述声音识别芯片310的输入端口与所述声音采集电路320连接，所述声音识别芯片310的多个PWM输出端口分别与多个通道电路410的一端一一对应连接，多个通道电路410的另一端与多个所述LED灯串510一一对应连接；图1中还示出了直流供电电源的供电线路，其中直流供电电源优选母线供电，分别引出一支路连接通道电路410后经过通道电路410另一端连接LED灯串510为其供电。

通道电路410用于接收声控电路300的PWM调光信号输出，根据电平高低控制功率开关连通状态，从而驱动改变LED灯串510的亮灭，简单的通道电路410中可包括一个作开关用的晶体管，晶体管连接于直流供电电源与LED灯串510之间；例如通道电路410包含N-MOS管，将N-MOS管的栅极通过一MOS管驱动电路与所述声音识别芯片310的PWM输出端口连接，将N-MOS管的漏极与直流供电电源连接，N-MOS管的源极与LED灯串510的阳极连接，当PWM调光信号携带高低电平输入，N-MOS管改变导通状态，完成开关驱动。

所述声音采集电路320包括拾音组件BM、运算放大器U1A和U1B、可变电阻RP、电阻R1-R6和电容C1-C3，拾音组件BM的一端接地，拾音组件BM的另一端通过可变电阻RP、电阻R2与运算放大器U1A的同相输入端连接、通过可变电阻RP与直流辅助电源VCC连接以及通过电容C1、电阻R1与运算放大器U1A的反相输入端连接，运算放大器U1A的输出端通过电阻R5与运算放大器U1B的反相输入端连接，运算放大器U1B的同相输入端与所述运算放大器U1A的同相输入端短接及通过电阻R3接地，运算放大器U1B的输出端通过电容C3与所述声音识别芯片310的输入端口连接，所述运算放大器U1A的输出端还通过电阻R4与所述运算放大器U1A的反相输入端连接，所述运算放大器U1B的输出端还通过电阻R6与所述运算放大器U1B的反相输入端连接，直流辅助电源VCC还通过电容C2接地，电容C2起到滤波作用，能够滤除直流辅助电源VCC的杂波和交流成分。直流辅助电源VCC电压优选为6V或12V，拾音组件BM可以是单个麦克风，也可以多个麦克风组成的阵列；

综上，每个LED灯串510均通过与其对应的独立的一个通道电路410实现开关驱动，多个通道电路410分别根据声控电路300的多路PWM调光信号输出能量控制LED灯串510的亮灭，PWM调光信号是由声音识别芯片310根据声音采集电路320采集放大的声音信号处理得来；需要说明的是，一路PWM调光信号只对应控制一个LED灯串510，避免乱码；由于每个通道电路410的能量输出不同，每个LED灯串510的颜色不同，甚至每个LED灯串510中每个灯珠的颜色也可不完全相同，因此该LED阵列灯能够实现变色和亮度变化的调节过程；

具体地，声控电路300工作原理如下：外界发出的声音信号被拾音组件BM拾取转换成电信号并经过电容C1耦合至运算放大器U1A进行一次放大，然后继续传输至运算放大器U1B进行二次放大，最后经过C3过滤输出至声音识别芯片310，声音识别芯片310识别该声音电信号，例如区分该电信号的高中低频段，生成高低电平的PWM调光信号，例如将电信号的高频段出现时段定义为1，其他均为0，产生第一路PWM调光信号，将电信号的中频段出现时段定义为1，其他均为0，产生第二路PWM调光信号，将电信号的低频段出现时段定义为1，其他均为0，产生第三路PWM调光信号，其中，高中低频段的范围为自定义；三路PWM调光信号输出分别控制不同的通道电路410及其对应的LED灯串510，从而控制不同的LED灯串510不同时段的亮灭实现变色过程；

声控电路300中声音识别芯片310接收声音采集电路320的信号输出，并识别处理整合成相应的PWM调光信号输出至多个通道电路410；声音采集电路320包括的可变电阻RP能够通过改变阻值，从而改变拾音组件BM的工作电压，在一定程度上起到改变拾音组件BM拾音灵敏度的作用，电容C1起到将拾音组件BM采集的信号进行滤波的作用，然后依次经运算放大器U1A的一次放大，运算放大器U1B的二次放大，电容C3的再次滤波，使得声音识别芯片310获得的声音信号更清晰，更易进行信号处理和识别，使得最终产生的PWM调光信号与声音信号的匹配度更高，LED灯串510亮灭的变化与声音信号的变化更加同步；此外，改变R1、R4、R5、R6的大小，可以改变上述放大电路的放大倍数，有利于进一步调节信号接收的灵敏度，可防止电路误动作带来的声音和变色不同步；

综上，本设计能够随声音变换色彩和亮度，且色彩调节过程与声音信号匹配度高，具有高灵敏度变色的优点。

进一步地，如图3所示，所述声音采集电路320还包括直流偏置电路，所述直流偏置电路包括电阻R7和电阻R8，电容C3的一端、电阻R7的一端以及电阻R8的一端共接后构成输出端与所述声音识别芯片310的输入端口连接，电阻R7的另一端连接直流辅助电源VCC，电阻R8的另一端接地。直流偏置电路的设置使得声音采集电路320在两级放大后叠加一个直流偏置，该直流偏置随声音信号一起输入到声音识别芯片310，有利于提高声音采集电路和声音识别芯片的阻抗匹配度，简易声音识别过程，提高识别可靠性。

如图4所示，所述声音采集电路320还包括连接于所述拾音组件BM的另一端与所述电容C1之间的三极管放大电路，所述三极管放大电路包括三极管Q1和电阻R9-R11，三极管Q1的基极与所述拾音组件BM的另一端以及电阻R9的一端连接，三极管Q1的集电极与电阻R9的另一端、电阻R10的一端以及电容C1的一端连接，三极管Q1的发射极通过电阻R11接地，电阻R10的另一端连接直流辅助电源VCC。三极管放大电路的设置，使得声音采集电路320具备三级放大，有利于进一步加强本设计LED阵列灯的环境适应性，能够更好地采集到分析好声音变化，提高可靠性和灵敏度。

可选地，所述声音识别芯片310为GX8010或CI1006。其中CI1006为成都启英泰伦科技推出的一款智能语音神经网络处理芯片CI1006，它是基于ASIC架构的人工智能语音识别芯片，包含了深度神经网络处理硬件单元，能够完美支持DNN运算架构，进行高性能的数据并行计算，可极大的提高人工智能深度学习语音技术对大量数据的处理效率；CI1006内置语音活动检测单元、语音特征提取单元、深度神经网络阵列运算单元以及最多9路PWM输出，可以在芯片内设置数百条离线命令词条的识别，配合多路PWM输出，用户通过语音控制指令就能轻松实现调光调色。本实施方案中CI1006产生多路独立的PWM信号输出给对应通道电路410，各个通道电路410根据PWM信号进行通断，驱动与其对应的LED灯串510。由于每路LED灯串可以实现单独的PWM调光控制，从而实现调节每路LED灯串510。由于采用多个颜色不同的LED灯串510，故实现了阵列灯的变色过程，亮灭的LED灯串510数量的不同，使得亮度也得到了调节；此外，设置每个LED灯串510中的灯珠具有不同的色温，则可以更加丰富色彩的变换。

本实施例中声音采集电路320的输出端（电容C3的另一端）通过I2S通讯方式向CI1006传输电信号。

进一步地，假设通道电路410数量为n个，因通道电路410与LED灯串510一一对应，则LED灯串510数量也为n个，具体地，为了区分每个通道电路410以及每个LED灯串510，将单个通道电路410用通道电路j表示，单个LED灯串510用LED灯串j表示，其中，j=1,…,n。

如图5所示，所述通道电路j包括输入电容Cij、电感Lj、输出电容Coj、N-MOS管Mj、耦合电感Laj和Lbj、二极管Dacj、N-MOS管Maj、二极管Dcj、电容Caj；直流供电电源Vi的正极与输入电容Cij的一端、电感Lj的一端以及耦合电感Lbj的一端连接，电感Lj的另一端与输出电容Coj的一端以及所述LED灯串j的阳极连接，输出电容Coj的另一端与所述LED灯串j的阴极、二极管Dcj的阳极以及N-MOS管Mj的漏极连接，二极管Dcj的阴极与耦合电感Laj的一端以及电容Caj的一端连接，所述耦合电感Laj的一端与耦合电感Lbj的另一端为同名端关系，耦合电感Laj的另一端与N-MOS管Maj的漏极连接，所述耦合电感Laj的另一端与所述耦合电感Lbj的另一端为异名端关系，所述耦合电感Lbj的另一端与二极管Dacj的阴极连接，二极管Dacj的阳极与输入电容Cij的另一端、直流供电电源Vi的负极、N-MOS管Maj的源极、电容Caj的另一端以及N-MOS管Mj的源极连接；需要说明的是，输入电容Cij的一端连接的直流供电电源Vi可以是蓄电池，也可以是市电经AC-DC变换器转换后的电源输出。

所述LED驱动电路400还包括具有调光功能的多通道电流控制器420，所述具有调光功能的多通道电流控制器420拥有端口vc、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口vsenj、端口vpj，所述端口vc与直流供电电源Vi的正极连接，所述端口vs与直流供电电源Vi的负极连接，所述端口vgj与N-MOS管Mj的栅极连接，所述端口vsj与所述N-MOS管Mj的源极以及所述N-MOS管Maj的源极连接，所述端口vgaj与N-MOS管Maj的栅极连接，所述端口vsenj通过导线连接至所述LED灯串j的工作回路上，接收所述LED灯串j的工作电流ioj的检测信号，获取ioj值，所述端口vpj与所述声音识别芯片310的PWM输出端口连接用于接收PWM调光信号；其中，j=1,…,n，n为所述通道电路410的个数。增加具有调光功能的多通道电流控制器420后，声音识别芯片310的多个PWM输出端口不直接与相应通道电路j连接，而是分别与所述端口vpj（j=1,…,n）一一对应连接。如图6所示，所述具有调光功能的多通道电流控制器420包括辅助电源单元、电流控制单元、PWM调光单元和MOS管驱动单元，所述辅助电源单元能把所述直流供电电源Vi的正极的输出电压转换成所述电流控制单元、所述PWM调光单元和所述MOS管驱动单元工作所需的电源电压，所述电流控制单元能根据所述LED灯串j的工作电流ioj的检测信号vsenj输出N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj，所述PWM调光单元能根据所述声音识别芯片310的PWM调光信号以及N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj输出N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj，所述MOS管驱动单元能把N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj转换成的端口vgj、端口vsj和端口vgaj输出的差分驱动信号。

如图7所示，所述电流控制单元包括放大器1j、放大器2j、减法器j、参考电压源1j、参考电压源2j、三角波发生器1j、三角波发生器2j、比较器1j、比较器2j。所述放大器1j的输入端与所述端口vsenj连接，放大器1j的输出端与减法器j的正输入端连接，参考电压源1j的输出端与减法器j的负输入端连接，减法器j的输出端与放大器2j的输入端连接，放大器2j的输出端与比较器1j的反相输入端连接，三角波发生器1j的输出端与比较器1j的同相输入端连接，比较器1j的输出端输出所述N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj，三角波发生器2j的输出端与比较器2j的同相输入端连接，参考电压源2j的输出端与比较器2j的反相输入端连接，比较器2j的输出端输出所述N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj。

所述PWM调光单元包括与门电路1j和与门电路2j。所述与门电路1j的一个输入端接收所述N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj，所述与门电路2j的一个输入端接收所述N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj，与门电路1j的另一个输入端和与门电路2j的另一个输入端均与所述端口vpj连接，与门电路1j输出所述N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj，与门电路2j输出所述N-MOS管Maj的调制控制信号vapj。

上述电路设置后的工作过程如下，当vpj端口从声音识别芯片310接收到的PWM调光信号为低电平时，N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj（j=1,...,n）和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj均为低电平，所述具有调光功能的多通道电流控制器420直接关断N-MOS管Mj和N-MOS管Maj；当vpj端口从声音识别芯片310接收到的PWM调光信号为高电平时，N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj（j=1,...,n）和N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj保持一致，N-MOS管Maj的调制控制信号vapj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj保持一致，此时的N-MOS管Mj和N-MOS管Maj的工作状态有四个阶段：

阶段1：N-MOS管Mj（j=1,...,n）导通，N-MOS管Maj导通。直流供电电源Vi、输入电容Cij、电感Lj、N-MOS管Mj、输出电容Coj和LED灯串j形成一个回路。此时，电感Lj两端的电压vLj=Vi-Voj>0（Vi为通道电路j的输入电压，Voj为通道电路j的输出电压），电感Lj充电，电流iLj和电流iMj均增加。二极管Dcj截止，电流iDcj=0，电容Caj、耦合电感Laj、N-MOS管Maj形成另一个回路。此时，电容Caj放电，耦合电感Laj充电，电流iLaj增加，将多余的电能转化为磁能并保存。二极管Dacj截止，耦合电感Lbj的电流iLbj=0。

阶段2：N-MOS管Mj（j=1,...,n）关断（电流iMj=0），N-MOS管Maj导通。二极管Dcj导通，直流供电电源Vi、输入电容Cij、电感Lj、二极管Dcj、电容Caj、输出电容Coj和LED灯串j形成一个回路。此时，电感Lj两端的电压vLj=Vi–vCaj–Voj<0，电感Lj放电，电流iLj和电流iDcj均减小。直流供电电源Vi、输入电容Cij、电感Lj、二极管Dcj、耦合电感Laj、N-MOS管Maj、输出电容Coj和LED灯串j形成另一个回路。此时，耦合电感Laj充电，电流iLaj增加，将多余的电能转化为磁能并保存。二极管Dacj截止，耦合电感Lbj的电流iLbj=0。

阶段3：N-MOS管Mj（j=1,...,n）关断（电流iMj=0），N-MOS管Maj关断（耦合电感Laj的电流iLaj=0）。二极管Dcj导通，直流供电电源Vi、输入电容Cij、电感Lj、二极管Dcj、电容Caj、输出电容Coj、LED灯串j形成一个回路。此时，电感Lj两端的电压vLj=Vi–vCaj–Voj<0，电感Lj放电，电流iLj和电感iDcj均减少，电容Caj充电，保存多余的电能。二极管Dacj导通，二极管Dacj、耦合电感Lbj、直流供电电源Vi形成另一个回路。此时，耦合电感Lbj放电，电流iLbj减小，将保存的磁能回馈给直流供电电源Vi。

阶段4：N-MOS管Mj（j=1,...,n）导通，N-MOS管Maj关断（耦合电感Laj的电流iLaj=0）。直流供电电源Vi、输入电容Cij、电感Lj、N-MOS管Mj、输出电容Coj和LED灯串j形成一个回路。此时，电感Lj两端的电压vLj=Vi-Voj>0，电感Lj充电，电流iLj和电流iMj均增加。二极管Dcj截止，电流iDcj=0。二极管Dacj导通，二极管Dacj、耦合电感Lbj、直流供电电源Vi形成另一个回路。此时，耦合电感Lbj放电，电流iLbj减小，将保存的磁能回馈给直流供电电源Vi。

上述设计，将LED驱动电路400设计成能馈式的驱动电路，可有效储能和再反馈，有利于节能降耗；未尽事宜，可参看公告号CN103516212B的授权专利对详细电路设计的表述。

可选地，所述二极管Dacj、所述二极管Dcj的型号为SR3100。

所述N-MOS管Maj型号为IRF540。

所述N-MOS管Mj型号为IRFB4410Z。

综上设计，本实施例还提高了驱动效率，增加了电能利用率，实现了各个LED灯串的均流，有助于改善发光可靠性，延长LED芯片的使用寿命。本实施例的LED阵列灯适用于景观亮化工程中，让灯光随着音乐的变化同步的变动，丰富人们的娱乐活动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种高灵敏度变色LED阵列灯，包括LED驱动电路和多个颜色不同的LED灯串，每个所述LED灯串中包括多颗相互串联的LED灯珠，所述LED灯珠的颜色为红色、蓝色、绿色、黄色、紫色和白色中的任意一种，其特征在于，还包括声控电路，所述声控电路包括声音识别芯片和声音采集电路，所述LED驱动电路包括多个通道电路，所述声音识别芯片的输入端口与所述声音采集电路连接，所述声音识别芯片的多个PWM输出端口分别与多个通道电路的一端一一对应连接，多个通道电路的另一端与多个所述LED灯串一一对应连接；

所述声音采集电路包括拾音组件BM、运算放大器U1A和U1B、可变电阻RP、电阻R1-R6和电容C1-C3，拾音组件BM的一端接地，拾音组件BM的另一端通过可变电阻RP、电阻R2与运算放大器U1A的同相输入端连接、通过可变电阻RP与直流辅助电源连接以及通过电容C1、电阻R1与运算放大器U1A的反相输入端连接，运算放大器U1A的输出端通过电阻R5与运算放大器U1B的反相输入端连接，运算放大器U1B的同相输入端与所述运算放大器U1A的同相输入端短接及通过电阻R3接地，运算放大器U1B的输出端通过电容C3与所述声音识别芯片的输入端口连接，所述运算放大器U1A的输出端还通过电阻R4与所述运算放大器U1A的反相输入端连接，所述运算放大器U1B的输出端还通过电阻R6与所述运算放大器U1B的反相输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述声音采集电路还包括直流偏置电路，所述直流偏置电路包括电阻R7和电阻R8，电容C3的一端、电阻R7的一端以及电阻R8的一端共接后构成输出端与所述声音识别芯片的输入端口连接，电阻R7的另一端连接直流辅助电源，电阻R8的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述声音采集电路还包括连接于所述拾音组件BM的另一端与所述电容C1之间的三极管放大电路，所述三极管放大电路包括三极管Q1和电阻R9-R11，三极管Q1的基极与所述拾音组件BM的另一端以及电阻R9的一端连接，三极管Q1的集电极与电阻R9的另一端、电阻R10的一端以及电容C1的一端连接，三极管Q1的发射极通过电阻R11接地，电阻R10的另一端连接直流辅助电源。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述声音识别芯片为GX8010或CI1006。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述LED驱动电路包括n个通道电路，所述通道电路j（j=1,…,n）包括输入电容Cij、电感Lj、输出电容Coj、N-MOS管Mj、耦合电感Laj和Lbj、二极管Dacj、N-MOS管Maj、二极管Dcj、电容Caj；直流供电电源的正极与输入电容Cij的一端、电感Lj的一端以及耦合电感Lbj的一端连接，电感Lj的另一端与输出电容Coj的一端以及所述LED灯串j的阳极连接，输出电容Coj的另一端与所述LED灯串j的阴极、二极管Dcj的阳极以及N-MOS管Mj的漏极连接，二极管Dcj的阴极与耦合电感Laj的一端以及电容Caj的一端连接，所述耦合电感Laj的一端与耦合电感Lbj的另一端为同名端关系，耦合电感Laj的另一端与N-MOS管Maj的漏极连接，所述耦合电感Laj的另一端与所述耦合电感Lbj的另一端为异名端关系，所述耦合电感Lbj的另一端与二极管Dacj的阴极连接，二极管Dacj的阳极与输入电容Cij的另一端、直流供电电源的负极、N-MOS管Maj的源极、电容Caj的另一端以及N-MOS管Mj的源极连接；

所述LED驱动电路还包括具有调光功能的多通道电流控制器，所述具有调光功能的多通道电流控制器拥有端口vc、端口vs、端口vgj、端口vsj、端口vgaj、端口vsenj、端口vpj，所述端口vc与直流供电电源的正极连接，所述端口vs与直流供电电源的负极连接，所述端口vgj与N-MOS管Mj的栅极连接，所述端口vsj与所述N-MOS管Mj的源极以及所述N-MOS管Maj的源极连接，所述端口vgaj与N-MOS管Maj的栅极连接，所述端口vsenj接收所述LED灯串j的工作电流ioj的检测信号，所述端口vpj与所述声音识别芯片的PWM输出端口连接用于接收PWM调光信号；其中，j=1,…,n，n为所述通道电路的个数。

6.根据权利要求5所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述具有调光功能的多通道电流控制器包括辅助电源单元、电流控制单元、PWM调光单元和MOS管驱动单元，所述辅助电源单元能把所述直流供电电源的正极的输出电压转换成所述电流控制单元、所述PWM调光单元和所述MOS管驱动单元工作所需的电源电压，所述电流控制单元能根据所述LED灯串j的工作电流ioj的检测信号vsenj输出N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj，所述PWM调光单元能根据所述声音识别芯片的PWM调光信号以及N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj和N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj输出N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj，所述MOS管驱动单元能把N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj和N-MOS管Maj的调制控制信号vapj转换成的端口vgj、端口vsj和端口vgaj输出的差分驱动信号。

7.根据权利要求6所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述电流控制单元包括放大器1j、放大器2j、减法器j、参考电压源1j、参考电压源2j、三角波发生器1j、三角波发生器2j、比较器1j、比较器2j，所述放大器1j的输入端与所述端口vsenj连接，放大器1j的输出端与减法器j的正输入端连接，参考电压源1j的输出端与减法器j的负输入端连接，减法器j的输出端与放大器2j的输入端连接，放大器2j的输出端与比较器1j的反相输入端连接，三角波发生器1j的输出端与比较器1j的同相输入端连接，比较器1j的输出端输出所述N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj，三角波发生器2j的输出端与比较器2j的同相输入端连接，参考电压源2j的输出端与比较器2j的反相输入端连接，比较器2j的输出端输出所述N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj。

8.根据权利要求6所述的一种高灵敏度变色LED阵列灯，其特征在于，所述PWM调光单元包括与门电路1j和与门电路2j，所述与门电路1j的一个输入端接收所述N-MOS管Mj的未经调制的控制信号vgcj，所述与门电路2j的一个输入端接收所述N-MOS管Maj的未经调制的控制信号vacj，与门电路1j的另一个输入端和与门电路2j的另一个输入端均与所述端口vpj连接，与门电路1j输出所述N-MOS管Mj的调制控制信号vgpj，与门电路2j输出所述N-MOS管Maj的调制控制信号vapj。