專利名稱：Led交流直接供電電路及供電方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電路設計領域，特別是涉及一種LED光源的供電電路及其供電方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)固體光源具有發(fā)光效率高、環(huán)保、長壽命等優(yōu)點，被譽為第五代照明光源。目前LED的發(fā)光效率已經(jīng)可以達到1861m/W。 由于LED具有只能正向?qū)ǖ奶攸c，因此現(xiàn)有的LED燈都需要由AC/DC電源變換器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電進行供電，這就需要用到電容等儲能元件，而電容的壽命是有限的。另外，由于需要采用電容、變壓器等大體積元件，LED燈所需電源的體積也不易縮小，且電源的功率因數(shù)和電源轉(zhuǎn)換效率也較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)電源壽命有限、電源功率因數(shù)低、電源轉(zhuǎn)換效率低、體積大的不足，本發(fā)明提供一種LED交流直接供電電路，能夠達到延長電源使用壽命，提高電源效率，縮小電源體積等效果。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括整流橋、限流電路、電子開關電路和LED燈串。整流橋?qū)⑤斎氲?0Hz正弦波交流電整流為100Hz全波，加在LED燈串和限流電路串聯(lián)而成的電路兩端；限流電路的最大工作電流小于等于LED的最大工作電流，使流過LED的電流不超出LED所能承受的極限電流；電子開關Ki(i = 1，…n，n^ 1)采用雙極型三極管或場效應管；LED燈串均分為n+1段；采用分壓電路將全波的電壓峰值Umax均
分為n+1份，電子開關Ki的基極或柵極連接分壓電路的輸出端一Umax，電子開關Ki的
集電極或漏極連接第Ki段LED燈串和第Ki+1段LED燈串的交點，電子開關Ki的發(fā)射極或源極連接LED燈串與限流電路的交點，Kl、 K2…Kn組成導通和關斷電路。通過控制電子開關的導通和關斷，來控制每段LED亮滅；隨著電壓U的升高，電子開關Ki依次導通和關斷，
直到電壓峰值Umax ;當電壓處于^Umax至"^Umax之間時，電子開關Ki導通，其他電子開關關斷；當電壓達到^7Umax至Umax之間時，所有電子開關全部關斷。然后隨著電壓U的降低，電子開關Ki依次導通，直到電壓為0 ;當電壓處于^Umax至Umax之間時，
所有電子開關全部關斷，當電壓處于lziumax至lumax之間時，電子開關Ki導通。這
樣使得電壓變化時，每段電壓都能得到充分的利用，同時又使每顆LED兩端的電壓始終不超出其限值，從而達到提高電源利用效率和功率因數(shù)的目的。 所述的分壓電路由2i個電阻構(gòu)成，每兩個電阻Ril和Ri2串聯(lián)為一組，n組串聯(lián)電阻并聯(lián)后通過限流電路連接整流橋輸出的全波；第i組的兩個電阻Ril和Ri2的阻值比為一〖；電子開關Ki的基極或柵極連接電阻Ril和Ri2的交點。本發(fā)明還提供一種LED交
流直接供電方法，包括以下步驟 — .將輸入的50Hz正弦波交流電整流為100Hz全波，全波的峰值電壓為Umax。
二 .將LED燈串依次均分為n+1段(n > 2)。三.隨著全波電壓U的升高，當電壓處于^Umax至一Umax (i = 1，2…n)
之間時，給前i段LED燈串兩端施加電壓U。四.當電壓達到」、Umax至Umax之間時，給整個LED燈串兩端施加電壓U。五.隨著全波電壓U的降低，當電壓處于」17 Umax至Umax之間時，給整個LED燈
串兩端施加電壓U。 六.當電壓處于"^ Umax至一 Umax之間時，給前i段LED燈串兩端施加電壓U。 七.判斷全波波形是否結(jié)束，結(jié)束則終止供電，未結(jié)束則返回步驟三。
本發(fā)明的有益效果是 1、由于本發(fā)明所述電路全部由半導體器件和電阻構(gòu)成，沒有任何種類的電容，因此其使用壽命與LED壽命相匹配，能夠達到5萬小時以上，遠高于常規(guī)的LED驅(qū)動電源。
2、本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換效率達到97X，高于現(xiàn)有LED驅(qū)動器85X左右的電源轉(zhuǎn)換效率；其功率因數(shù)高達O. 95，優(yōu)于0.9±0. 05的國標草案要求。 3、由于本發(fā)明所述電路不需用變壓器、電感、電解電容等體積和重量較大的器件，因此本發(fā)明的體積和重量遠小于常規(guī)LED驅(qū)動電源，同功率的交流直接供電電路體積僅為常規(guī)電路的1/10左右。 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。


圖1是本發(fā)明電路原理框圖，圖中H為限流電路。
圖2是本發(fā)明實施例1的電路框圖。
具體實施例方式
裝置實施例參照圖2，將整條LED燈串分為三段，輸入的50Hz正弦波交流電經(jīng)整流橋整流后的電壓波形為100Hz的全波，加在LED燈串和限流電路串聯(lián)而成的電路兩端，限流電路的最大工作電流小于等于LED的最大工作電流。分壓電路與LED燈串并聯(lián)，分別設電壓檢測點為輸入額定電壓的1/3處和2/3處，即所述的分壓電路由4個電阻構(gòu)成，電阻R1和R2串聯(lián)為一組，電阻Rl和R2的阻值比為1 : 3 ;電阻R3和R4串聯(lián)為一組，電阻R3和R4的阻值比為2 : 3;兩組串聯(lián)電阻并聯(lián)后構(gòu)成分壓電路。三極管K1的基極連接電阻R1和R2的交點；三極管K2的基極連接電阻R3和R4的交點。三極管Kl和K2的集電極分別連接LED燈串的1/3處和2/3處，三極管Kl和K2的發(fā)射極連接限流電路。當輸入電壓在0 1/3輸入額定電壓范圍之間上升時，K1導通，僅接入的1/3LED燈串導通工作；當輸入電壓上升到1/3 2/3輸入額定電壓范圍之間時，K1關斷，K2導通，此時接入2/3的LED導通工作；當輸入電壓高于2/3輸入額定電壓后，K2關斷，所有LED導通工作；當輸入電壓下降至2/3 1/3額定輸入電壓時，K2導通，剩余2/3的LED導通工作；當輸入電壓低于1/3輸入額定電壓范圍時，Kl導通，僅有1/3的LED導通工作。以此類推，可以增減段數(shù)。
所述的三極管可以采用場效應管代替。
方法實施例，包括以下步驟 — .將輸入的50Hz正弦波交流電整流為100Hz全波，全波的峰值電壓為Umax。
二 .將LED燈串依次均分為3段。三.隨著全波電壓U的升高，當電壓處于0至lumax之間時，給第一段LED燈串
兩端施加電壓U ;當電壓處于^ Umax至l Umax之間時，給串聯(lián)的第一段和第二段LED燈串兩端施加電壓U。 四.當電壓達到| Umax至Umax之間時，給整個LED燈串兩端施加電壓U。 五.隨著全波電壓U的降低，當電壓處于# Umax至Umax之間時，給整個LED燈串
兩端施加電壓U。六.當電壓處于^Umax至lumax之間時，給串聯(lián)的第一段和第二段LED燈串兩
端施加電壓U ;當電壓處于0至^Umax之間時，給第一段LED燈串兩端施加電壓U。七.判斷全波波形是否結(jié)束，結(jié)束則終止供電，未結(jié)束則返回步驟三。 由上可見，使用本實施例的供電電路，隨著電壓的升高，LED分段點亮，由于頻率在
100Hz以上，人眼感覺不到閃爍，這樣電路就可以以分段微分的方式充分利用交流電，經(jīng)測
試，功率因數(shù)可達95%以上。
權(quán)利要求
LED交流直接供電電路，包括整流橋、限流電路、電子開關電路和LED燈串，其特征在于整流橋?qū)⑤斎氲?0Hz正弦波交流電整流為100Hz全波，加在LED燈串和限流電路串聯(lián)而成的電路兩端；限流電路的最大工作電流小于等于LED的最大工作電流；電子開關Ki采用雙極型三極管或場效應管，i＝1，…n，n≥1；LED燈串均分為n+1段；采用分壓電路將全波的電壓峰值Umax均分為n+1份，電子開關Ki的基極或柵極連接分壓電路的輸出端Umax，電子開關Ki的集電極或漏極連接第Ki段LED燈串和第Ki+1段LED燈串的交點，電子開關Ki的發(fā)射極或源極連接LED燈串與限流電路的交點。F2009102544729C00011.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED交流直接供電電路，其特征在于所述的分壓電路由2i 個電阻構(gòu)成，每兩個電阻Ril和Ri2串聯(lián)為一組，n組串聯(lián)電阻并聯(lián)后通過限流電路連接整流橋輸出的全波；第i組的兩個電阻Ril和Ri2的阻值比為1 ;電子開關Ki的基極或柵w + 1極連接電阻Ril和Ri2的交點。
3. —種利用權(quán)利要求l所述裝置的LED交流直接供電方法，其特征在于包括下述步驟一 .將輸入的50Hz正弦波交流電整流為100Hz全波，全波的峰值電壓為Umax ;二 .將LED燈串依次均分為n+1段，n > 2 ;三. 隨著全波電壓U的升高，當電壓處于"^" Umax至一 Umax之間時，給前i段LED 燈串兩端施加電壓U， i = 1，2…n ;四. 當電壓達到」、Umax至Umax之間時，給整個LED燈串兩端施加電壓U ;五. 隨著全波電壓U的降低，當電壓處于"^" Umax至Umax之間時，給整個LED燈串兩端施加電壓U ;六. 當電壓處于"^ Umax至一 Umax之間時，給前i段LED燈串兩端施加電壓U ;七. 判斷全波波形是否結(jié)束，結(jié)束則終止供電，未結(jié)束則返回步驟三。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED交流直接供電電路及供電方法，將輸入的50Hz正弦波交流電整流為100Hz全波，加在LED燈串和限流電路串聯(lián)而成的電路兩端；LED燈串均分為n+1段；采用分壓電路將全波的電壓峰值均分為n+1份，電子開關的基極或柵極連接分壓電路的輸出端，電子開關的集電極或漏極連接各段燈串，電子開關的發(fā)射極或源極連接燈串與限流電路的交點。通過控制電子開關的導通和關斷，來控制每段LED亮滅。本發(fā)明使用壽命遠高于常規(guī)的LED驅(qū)動電源，電源轉(zhuǎn)換效率達到97％，功率因數(shù)高達0.95，體積和重量遠小于常規(guī)LED驅(qū)動電源。
文檔編號H02M7/08GK101711066SQ20091025447
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者涂重陽, 白占軍, 魏栓正 申請人:陜西西電科大華成電子股份有限公司