專利名稱：交流市電led照明燈驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種由交流市電供電的LED 照明燈驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
目前高亮度、超高亮度LED發(fā)光二極管已廣泛投入商用，由于其作為第四代光源的顯著的優(yōu)點(diǎn)，必將取代傳統(tǒng)的白熾燈和(節(jié)能型)熒光燈而成為新一代的照明光源。但 LED照明燈能盡快進(jìn)入家庭，進(jìn)入各公共場(chǎng)所，還面臨一些困難，其中生產(chǎn)成本較高，也是難題之一。從市面銷售情況中，可以看到人們認(rèn)同LED燈的優(yōu)良特性，但其較高的價(jià)格，抑制了消費(fèi)需求，從而阻礙了普及速度。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有LED照明燈的價(jià)格構(gòu)成的分析，可知其發(fā)光元件——LED發(fā)光二極管的電光轉(zhuǎn)換效能和制造成本，已初步具備普及和推廣的條件，且制造廠家仍在進(jìn)一步提高能效比和性價(jià)比。而造成LED照明燈具整體價(jià)位較高的另一主要因素，在于它的驅(qū)動(dòng)電路。 現(xiàn)有的經(jīng)AC/DC、DC/DC開關(guān)模塊轉(zhuǎn)換的直流恒流驅(qū)動(dòng)電路，電路復(fù)雜，發(fā)熱嚴(yán)重，電路轉(zhuǎn)換效率低，同時(shí)有高頻振蕩信號(hào)輻射，與熒光節(jié)能燈類似，此類驅(qū)動(dòng)電路故障率較高，使用壽命短。自從有電照明燈具以來(lái)，用于家庭及公共場(chǎng)所的照明燈具，對(duì)照明亮度的恒定并沒(méi)有很高的要求。與白熾燈、熒光燈一樣，人們對(duì)電燈具在市電允許波動(dòng)范圍內(nèi)亮度有相應(yīng)強(qiáng)弱變化是完全可以接受的。本實(shí)用新型基于以上的分析，推出了一款普及型交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路。 本電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定、可靠，無(wú)發(fā)熱元件，電路轉(zhuǎn)換效率高，同時(shí)對(duì)LED發(fā)光二極管燈串51具有保護(hù)功能，使LED發(fā)光二極管基本工作在恒流穩(wěn)壓狀態(tài)，燈具的發(fā)光元件可望達(dá)到LED發(fā)光二極管的標(biāo)稱使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、成本低的AC/ DC 一次轉(zhuǎn)換的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型技術(shù)方案由交流恒流電源電路、橋式整流電路、濾波電路及延時(shí)、保護(hù)電路構(gòu)成，具體內(nèi)容為所述的延時(shí)、保護(hù)電路由緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路和輸出電容器在線隔離保護(hù)電路組成， 其中由半導(dǎo)體控制元件41與延時(shí)電阻器23、泄放電阻器M及延時(shí)電容器13組成緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路；由半導(dǎo)體控制元件41與半導(dǎo)體隔離二極管35、分流電阻器25、第二旁路電阻器 22、輸出電容器12組成輸出電容器在線隔離保護(hù)電路；它們的連接關(guān)系交流市電一個(gè)接入端與電抗器11和第一旁路電阻器21并聯(lián)組成的交流恒流電源電路一端相連接；交流恒流電源電路另一端與由半導(dǎo)體整流二極管31、 32、33和34組成的橋式整流電路交流輸入一端相連接；橋式整流電路交流輸入另一端與交
3流市電另一個(gè)接入端相連接；橋式整流電路直流輸出一端與緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路的泄放電阻器 M、延時(shí)電容器13和半導(dǎo)體控制元件41的輸入、輸出公共端并接點(diǎn)相連接；橋式整流電路直流輸出另一端，與輸出電容器在線隔離保護(hù)電路的輸出電容器12、第二旁路電阻器22、 及LED燈串51的并接點(diǎn)相連接。進(jìn)一步所述的緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路，由延時(shí)電阻器23與延時(shí)電容器13的串聯(lián)構(gòu)成的延時(shí)電路與泄放電阻器M并聯(lián)組成；在延時(shí)電阻器23與延時(shí)電容器13的連接點(diǎn)，與半導(dǎo)體控制元件41的輸入控制極相連，控制半導(dǎo)體控制元件41的導(dǎo)通與關(guān)斷。又及所述的輸出電容器在線隔離保護(hù)電路，由半導(dǎo)體控制元件41的輸出回路一端與半導(dǎo)體隔離二極管35、分流電阻器25的一端串聯(lián)組成；半導(dǎo)體控制元件41的輸出回路另一端與泄放電阻器24、延時(shí)電容器13的連接點(diǎn)并聯(lián)，接入橋式整流電路直流輸出一端；在半導(dǎo)體控制元件41的輸出回路與半導(dǎo)體隔離二極管35的一極連接點(diǎn)，與輸出電容器12和第二旁路電阻器22的并聯(lián)電路一端連接；輸出電容器12和第二旁路電阻器22的并聯(lián)電路另一端，與LED燈串51 —端并接后，與橋式整流電路直流輸出另一端相連接；分流電阻器25另一端與泄放電阻器24、延時(shí)電阻器幻的連接點(diǎn)并聯(lián)，與LED燈串51另一端連接。其中的交流恒流電源電路，由電抗器11與第一旁路電阻器21并聯(lián)組成；電抗器 11是電容器或是電感器。其中的半導(dǎo)體控制元件41，是場(chǎng)效應(yīng)管、三極管或晶閘管。其中的緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路與輸出電容器在線隔離保護(hù)電路，設(shè)在LED燈串51的正極端或設(shè)在LED燈串51的負(fù)極端。其中的LED燈串51，是由LED發(fā)光二極管單個(gè)組成或是由LED發(fā)光二極管N個(gè)串、 并聯(lián)組成?；贚ED發(fā)光二極管宜于恒流供電的特性，及考慮到恒流電源(即為高內(nèi)阻電源) 在對(duì)負(fù)載供電的同時(shí)，將在高內(nèi)阻上消耗電能產(chǎn)生熱量的原理。本實(shí)用新型采用了電抗器降壓電路，并且當(dāng)電抗值X與發(fā)光二極管LED燈串51的動(dòng)態(tài)電阻AR，滿足X彡IOX AR 時(shí)，電路可視為交流高阻抗恒流電源(以下簡(jiǎn)稱“交流恒流電源”)。由于理想的電抗元件在交流電路中不消耗電能，所以本實(shí)用新型的電路電能轉(zhuǎn)換效率很高。因?yàn)楹懔麟娫丛谪?fù)載開路時(shí)，輸出端電壓將達(dá)到最大值--g流電源的電動(dòng)勢(shì)。
所以直接單獨(dú)使用交流恒流電源驅(qū)動(dòng)LED燈串(見(jiàn)附圖5)，在負(fù)載開路時(shí)，即LED燈串 51開路時(shí)，也會(huì)在輸出端達(dá)到市電最大值。如果無(wú)保護(hù)措施，此時(shí)輸出電容器12將產(chǎn)生 220 X V 2(110X V 2)的直流高電壓，一旦LED燈串51再次接入(或開路點(diǎn)碰觸)，將使整個(gè)LED燈串51全數(shù)燒毀。本實(shí)用新型采用了輸出電容器12的在線隔離電路(見(jiàn)附圖1)。 當(dāng)LED燈串51開路時(shí)，輸出電容器12立即與交流恒流電源電路隔離，并經(jīng)第二旁路電阻器 22放電，使輸出電容器12上的電壓在一定時(shí)間(τ2 = 22X12)內(nèi)趨于0V。這樣當(dāng)LED燈串51再次接入(或開路點(diǎn)碰觸)時(shí)，輸出電容器12有一個(gè)逐步充電達(dá)到工作電壓的過(guò)程。所有類型的電氣燈具，在加電開燈時(shí)最容易因電源的沖擊損壞，LED照明燈也不例外。所以本實(shí)用新型采用了緩啟動(dòng)點(diǎn)亮技術(shù)，在開燈時(shí)或當(dāng)LED燈串51開路后再次接入 (或開路點(diǎn)碰觸)時(shí)，緩啟動(dòng)延時(shí)電路工作先使LED燈串51以< ImA工作電流微微點(diǎn)亮， 延遲一定時(shí)間(τ3 = 23X1:3)后，使半導(dǎo)體控制元件41導(dǎo)通，完全點(diǎn)亮LED燈串51。本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖1、附圖2，工作原理如下[0020]由電抗器11與第一旁路電阻器21組成交流恒流電源電路，對(duì)本照明燈提供恒流電源。由半導(dǎo)體整流二極管31、32、33和34組成橋式整流電路，將交流恒流電源轉(zhuǎn)換成直流恒流電源對(duì)LED燈串51提供電能。由半導(dǎo)體控制元件41、延時(shí)電阻器23、泄放電阻器M與延時(shí)電容器13組成緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路，由時(shí)間常數(shù)τ3可確定延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。在剛開燈時(shí)，泄放電阻器M與由延時(shí)電阻器23、延時(shí)電容器13組成的充電回路并聯(lián)，提供LED燈串51微亮電流的通路。當(dāng)延時(shí)電容器13的電壓升到半導(dǎo)體控制元件41的開啟(導(dǎo)通)電壓(電流)時(shí)，半導(dǎo)體控制元件41導(dǎo)通，流經(jīng)LED燈串51的工作電流，經(jīng)分流電阻器25，半導(dǎo)體隔離二極管35及半導(dǎo)體控制元件41的輸出回路流入橋式整流電路的負(fù)極。在關(guān)燈或LED燈串51開路后，泄放電阻器M、延時(shí)電阻器23串聯(lián)組成了延時(shí)電容器13的放電回路。在關(guān)燈或LED燈串51 開路之初，控制元件41尚處于導(dǎo)通狀態(tài)，它與半導(dǎo)體隔離二極管35、分流電阻器25、延時(shí)電阻器23組成了延時(shí)電容器13的初期快速放電回路。同時(shí)，由半導(dǎo)體控制元件41、半導(dǎo)體隔離二極管35、第二旁路電阻器22、分流電阻器25與輸出電容器12組成LED燈串51的開路保護(hù)電路。正常時(shí)經(jīng)由半導(dǎo)體整流二極管 31、32、33和34組成的橋式整流電路正極輸出的工作電流，流經(jīng)LED燈串51后，經(jīng)分流電阻器25，半導(dǎo)體隔離二極管35及半導(dǎo)體控制元件41的輸出回路流入橋式整流電路的負(fù)極。 當(dāng)LED燈串51開路時(shí)，延時(shí)電容器13上的電荷，一路經(jīng)延時(shí)電阻器23、分流電阻器25、半導(dǎo)體隔離二極管35與尚處于導(dǎo)通狀的半導(dǎo)體控制元件41放電(即初期快速放電回路)； 一路經(jīng)延時(shí)電阻器23、泄放電阻器M的串聯(lián)回路放電。當(dāng)延時(shí)電容器13的電壓降到半導(dǎo)體控制元件41的關(guān)斷(截止)電壓(電流)時(shí)，半導(dǎo)體控制元件41關(guān)斷，并且橋式整流電路正極電流經(jīng)過(guò)第二旁路電阻器22使半導(dǎo)體隔離二極管35反向截止。此時(shí)輸出電容器12 與交流高阻抗恒流電源電路實(shí)現(xiàn)了在線隔離。與此同時(shí)，輸出電容器12的電荷經(jīng)第二旁路電阻器22釋放，輸出電容器12的電壓經(jīng)時(shí)間τ2回到接近0V。輸出電容器12在正常工作時(shí)起濾波平滑作用，在開燈與LED燈串51開路后再次接入(或開路點(diǎn)碰觸)時(shí)，起電壓升高緩沖及脈沖波形吸收作用。其它元件第一旁路電阻器21為電抗(容)器11提供殘電荷釋放回路。分流電阻器25在正常工作時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體控制元件41控制極提供正向工作電壓。在多串LED燈串 51并聯(lián)連接時(shí)，起分流作用。本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果本實(shí)用新型有效地克服了現(xiàn)有的經(jīng)AC/DC、DC/DC開關(guān)模塊轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電路的上述諸多缺點(diǎn)，并且由于采用了緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路和輸出電容器在線隔離保護(hù)電路，使本實(shí)用新型達(dá)到了經(jīng)AC/DC、DC/DC開關(guān)模塊轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電路的性能指標(biāo)，使LED照明燈的早日普及、推廣使用有了可能。

圖1為交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖2為交流市電LED照明燈厚膜集成驅(qū)動(dòng)電路或電子集成驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖3為交流市電LED照明燈厚膜集成塊或電子集成塊電路原理圖。圖4為2W交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路實(shí)施案例電路圖。[0031]圖5為基本交流(高阻抗)恒流電源原理圖。圖中11.電抗器，12.輸出電容器，13.延時(shí)電容器，21.第一旁路電阻器，22.第二旁路電阻器，23.延時(shí)電阻器，24.泄放電阻器，25.分流電阻器，31、32、33和34.半導(dǎo)體整流二極管，35.半導(dǎo)體隔離二極管，41.半導(dǎo)體控制元件，51. LED燈串。
具體實(shí)施方式
附圖4為本實(shí)用新型的2W交流市電LED照明燈的應(yīng)用實(shí)例電路圖。電抗器11采用參數(shù)為474/400V電容器，容抗值)(c = 6. 8K，發(fā)光二極管LED燈串51的動(dòng)態(tài)電阻AR = 10 Ω X 38 = 380 Ω ,滿足X彡10 X Δ R，電路為交流恒流電源。其LED燈串51的工作電流為 17mA左右，當(dāng)市電在士 10%范圍波動(dòng)時(shí)，其恒流工作電流在士 14%范圍內(nèi)波動(dòng)(14. 62mA 19. 38mA)。由于人眼光感原因，本案例LED燈當(dāng)工作電流在此范圍波動(dòng)時(shí)，主觀感覺(jué)亮度變化并不大。此時(shí)LED燈串51為38只LED發(fā)光二極管串聯(lián)，則LED燈串51端電壓在114V 左右。功率計(jì)算如下此電路LED燈串51做功功率:P燈=17mAX114V = 1. 938W而電路消耗功率由三部分組成第一旁路電阻器21上消耗功率P21 = 151V2/300K = 76mff第二旁路電阻器22上消耗功率= 117V2/1M = 13. 7mff保護(hù)控制電路BC間消耗功率PBC = 17mAX3. 5V = 59. 5mff總功耗P耗=P21+P22+PBC= 149. 2mff電路轉(zhuǎn)換效率 η = P燈/(P燈+P耗)=1. 938ff/(l. 938W+149. 2mff) = 92. 9% 若用一個(gè)控制電路對(duì)多路LED燈串并聯(lián)供電，則電路轉(zhuǎn)換效率將更高。 此實(shí)際電路圖，配上一般市場(chǎng)銷售的LED燈串，LED發(fā)光二極管以均勻間隔二排分布在半圓管壁上，長(zhǎng)度為類似8W日光燈管)，則光亮度接近7W節(jié)能熒光燈的光亮度 (使用者主觀評(píng)價(jià))。據(jù)此，可得此LED燈比節(jié)能熒光燈省電2/3以上。
權(quán)利要求1.一種交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，由交流恒流電源電路、橋式整流電路、濾波電路及延時(shí)、保護(hù)電路構(gòu)成，其特征在于所述的延時(shí)、保護(hù)電路由緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路和輸出電容器在線隔離保護(hù)電路組成，其中由半導(dǎo)體控制元件Gl)與延時(shí)電阻器(23)、泄放電阻器(24)及延時(shí)電容器(13)組成緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路；由半導(dǎo)體控制元件Gl)與半導(dǎo)體隔離二極管(35)、分流電阻器(25)、第二旁路電阻器(22)、輸出電容器(12)組成輸出電容器在線隔離保護(hù)電路；交流市電一個(gè)接入端與電抗器(11)和第一旁路電阻器并聯(lián)組成的交流恒流電源電路一端相連接；交流恒流電源電路另一端與由半導(dǎo)體整流二極管(31、32、33和 34)組成的橋式整流電路交流輸入一端相連接；橋式整流電路交流輸入另一端與交流市電另一個(gè)接入端相連接；橋式整流電路直流輸出一端與緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路的泄放電阻器(M)、 延時(shí)電容器(1 和半導(dǎo)體控制元件Gl)的輸入、輸出公共端并接點(diǎn)相連接；橋式整流電路直流輸出另一端，與輸出電容器在線隔離保護(hù)電路的輸出電容器(12)、第二旁路電阻器 (22)、及LED燈串(51)的并接點(diǎn)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路，由延時(shí)電阻器03)與延時(shí)電容器(13)的串聯(lián)構(gòu)成的延時(shí)電路與泄放電阻器04) 并聯(lián)組成；在延時(shí)電阻器03)與延時(shí)電容器(13)的連接點(diǎn)，與半導(dǎo)體控制元件Gl)的輸入控制極相連，控制半導(dǎo)體控制元件Gl)的導(dǎo)通與關(guān)斷。
3.如權(quán)利要求1所述的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的輸出電容器在線隔離保護(hù)電路，由半導(dǎo)體控制元件Gl)的輸出回路一端與半導(dǎo)體隔離二極管(35)、 分流電阻器0 的一端串聯(lián)組成；半導(dǎo)體控制元件Gl)的輸出回路另一端與泄放電阻器 (M)、延時(shí)電容器(1 的連接點(diǎn)并聯(lián)，接入橋式整流電路直流輸出一端；在半導(dǎo)體控制元件Gl)的輸出回路與半導(dǎo)體隔離二極管(35)的一極連接點(diǎn)，與輸出電容器(12)和第二旁路電阻器02)的并聯(lián)電路一端連接；輸出電容器(12)和第二旁路電阻器02)的并聯(lián)電路另一端，與LED燈串(51) —端并接后，與橋式整流電路直流輸出另一端相連接；分流電阻器(25)另一端與泄放電阻器(M)、延時(shí)電阻器03)的連接點(diǎn)并聯(lián)，與LED燈串(51)另一端連接。
4.如權(quán)利要求1所述的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的交流恒流電源電路，由電抗器(11)與第一旁路電阻器并聯(lián)組成；電抗器(11)是電容器或是電感器。
5.如權(quán)利要求1所述的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的半導(dǎo)體控制元件(41)，是場(chǎng)效應(yīng)管、三極管或晶閘管。
6.如權(quán)利要求1所述的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路與輸出電容器在線隔離保護(hù)電路，設(shè)在LED燈串(51)的正極端或設(shè)在LED燈串(51) 的負(fù)極端。
7.如權(quán)利要求1所述的交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的LED燈串 (51)，是由LED發(fā)光二極管單個(gè)組成或是由LED發(fā)光二極管N個(gè)串、并聯(lián)組成。
專利摘要一種交流市電LED照明燈驅(qū)動(dòng)電路，由交流恒流電源電路、橋式整流電路、濾波電路及延時(shí)、保護(hù)電路構(gòu)成，所述的延時(shí)、保護(hù)電路由緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路和輸出電容器在線隔離保護(hù)電路組成，其交流市電一個(gè)接入端與電抗器和第一旁路電阻器并聯(lián)組成的交流恒流電源電路一端相連接；交流恒流電源電路另一端與由半導(dǎo)體整流二極管組成的橋式整流電路交流輸入一端相連接；橋式整流電路交流輸入另一端與交流市電另一個(gè)接入端相連接；橋式整流電路直流輸出一端與緩啟動(dòng)點(diǎn)亮電路的泄放電阻器、延時(shí)電容器和半導(dǎo)體控制元件的輸入、輸出公共端并接點(diǎn)相連接；橋式整流電路直流輸出另一端，與輸出電容器在線隔離保護(hù)電路的輸出電容器、第二旁路電阻器、及LED燈串的并接點(diǎn)相連接。
文檔編號(hào)H02H9/04GK202143243SQ20102029814
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者凌正浩 申請(qǐng)人:凌正浩