專利名稱：Led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，具體而言，涉及一種LED驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱為LED)，是一種固體光源。在電特性上， LED的電壓電流特性曲線特征與普通二極管相似。圖1為典型LED器件正向壓降(Vf)和正 向電流的(If)關(guān)系曲線。由曲線可知，當(dāng)正向電壓超過某個閾值(約2V)之后，即正向電壓 超過通常所說的導(dǎo)通電壓之后，可近似認(rèn)為If與Vf成正比，并且Vf的微小變化會If引起較 大的變化，從而引起亮度的較大變化。LED的電壓電流特性決定了 LED不能采用220V/50HZ 交流市電直接驅(qū)動，需要一個專門的驅(qū)動電路?，F(xiàn)有技術(shù)中公開了一種電容壓降驅(qū)動電路，如圖2所示，其整流電路的交流側(cè)串 聯(lián)有由電容C 1和電阻Rl并聯(lián)構(gòu)成的降壓限流電路；整流電路的直流側(cè)并聯(lián)有由電容C2、 C3構(gòu)成的濾波電路、由穩(wěn)壓二極管D5構(gòu)成的限壓保護(hù)電路和LED陣列。整流電路由D1、 D2、D3、D4組成的全波整流橋組成。LED陣列可由多枚LED串連而成，也可由多枚LED串連 后再并聯(lián)而成。電容降壓電路簡單，且驅(qū)動電路附加的功率損耗較低，但純?nèi)菪载?fù)載在交流 電路中，電流比電壓的相位角提前90°，因此電容降壓LED驅(qū)動電路的功率因數(shù)很低，最低 可能接近0，從而使供電端提供的功率遠(yuǎn)大于負(fù)載端吸收的功率，電能的利用率較低?，F(xiàn)有技術(shù)中的電容壓降驅(qū)動電路的功率因數(shù)較低，使供電端提供的功率遠(yuǎn)大于負(fù) 載端吸收的功率，從而使電能的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種LED驅(qū)動電路，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的電容壓降驅(qū)動電路的 功率因數(shù)較低，使供電端提供的功率遠(yuǎn)大于負(fù)載端吸收的功率，電能利用率較低的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種LED驅(qū)動電路，包括依次連接的整流電路、濾 波電路、LED陣列，整流電路包括第一支路和第二支路，其中，第一支路包括第一整流橋和與 第一整流橋的第一交流端相連的第一電容，第一電容的另一端用于連接到交流電源，第二 支路包括第二整流橋和與第二整流橋的第一交流端相連的第一電感，第一電感的另一端用 于連接到交流電源，第一整流橋的第一直流端與第二整流橋的第一直流端連接，第一整流 橋的第二直流端與第二整流橋的第二直流端連接。通過在LED驅(qū)動電路中設(shè)置第一支路和第二支路的整流電路的方式對LED進(jìn)行驅(qū) 動，其中在LED驅(qū)動電路的第一支路中包括第一整流橋和與第一整流橋的第一交流端相連 的第一電容，第二支路中包括第二整流橋和與第二整流橋的第一交流端相連的第一電感， 使得第一支路和第二支路形成并聯(lián)的方式，從而使電流與電壓相位角之差小于90°，使功 率因數(shù)提高，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的電容壓降驅(qū)動電路的功率因數(shù)較低，供電端提供的功率 遠(yuǎn)大于負(fù)載端吸收的功率，電能利用率較低的問題。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的典型LED器件正向壓降(Vf)和正向電流的(If)關(guān)系曲 線.
一入 ，圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的電容壓降驅(qū)動電路示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED驅(qū)動電路示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的LED驅(qū)動電路示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的LED驅(qū)動電路示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的LED驅(qū)動電路電壓相位角為0°時的 電流通路示意圖；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的LED驅(qū)動電路電壓相位角為180°時 的電流通路示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED驅(qū)動電路示意圖。如圖3所示，包括 依次連接的整流電路300、濾波電路304、LED陣列306，整流電路包括第一支路301和第二 支路302，其中，第一支路301包括第一整流橋3014和與第一整流橋3014的第一交流端相 連的第一電容3012，第一電容3012的另一端用于連接到交流電源，第二支路302包括第二 整流橋3024和與第二整流橋3024的第一交流端相連的第一電感3022，第一電感3022的另 一端用于連接到交流電源，第一整流橋3014的第一直流端與第二整流橋3024的第一直流 端連接，第一整流橋3014的第二直流端與第二整流橋3024的第二直流端連接。在本實施例中，通過在LED驅(qū)動電路中設(shè)置第一支路和第二支路的整流電路的方 式對LED進(jìn)行驅(qū)動，其中在LED驅(qū)動電路的第一支路中包括第一整流橋和與第一整流橋的 第一交流端相連的第一電容，第二支路中包括第二整流橋和與第二整流橋的第一交流端相 連的第一電感，使得第一支路和第二支路形成并聯(lián)的方式，從而使電流與電壓相位角之差 小于90°，使功率因數(shù)提高，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的電容壓降驅(qū)動電路的功率因數(shù)較低，使供 電端提供的功率遠(yuǎn)大于負(fù)載端吸收的功率，電能利用率較低的問題。進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，第一電容和第一電感在交流電源頻率處諧振，當(dāng) 第一電容和第一電感在交流電源頻率處發(fā)生諧振時，電流與電壓相位之差接近于0°，從而 使功率因數(shù)接近于1。進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，整流電路還包括與第一電感并聯(lián)的第二電容。照 明用LED的驅(qū)動電流通常為幾十毫安量級，要實現(xiàn)在電感兩端施加交流220V/50HZ電壓 時，電感上電流僅為幾十毫安，需要的電感量很大(如照明LED驅(qū)動電流為50mA，電感需要 20H)，大感量的電感需要的體積過大。因此，可以選擇合適體積的電感，再并聯(lián)一個補(bǔ)償電 容，減小支路的電流。在本實施例中，選擇補(bǔ)償電容的條件為第一電容和第二電容形成的總 電容與第一電感在50Hz頻率處形成諧振，其中，總電容的電容值等于第一電容和作為補(bǔ)償 電容的第二電容的電容值之和。
進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，LED驅(qū)動電路還包括與LED陣列串聯(lián)的第二電感。 在LED陣列中串聯(lián)第二電感，可以經(jīng)使濾波電路304濾波后的電流更加平穩(wěn)，使LED發(fā)光亮 度更加均衡。進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，第一整流橋和第二整流橋的第一直流端是共用 的，第一整流橋和第二整流橋的第二直流端是共用的，并且第一整流橋和第二整流橋還具 有共用的第二交流端，從而，第一整流橋和第二整流橋共用位于第一直流端和第二交流端 之間的第一橋臂和位于第二直流端和第二交流端之間的第二橋臂。 進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，濾波電路和LED陣列之間還設(shè)置有限壓保護(hù)電 路，限壓保護(hù)電路包括設(shè)置在第一直流端與第二直流端之間的限壓保護(hù)器件。進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，整流橋為二極管整流橋。進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，LED陣列由多個LED串聯(lián)而成。進(jìn)一步，在上述LED驅(qū)動電路中，LED陣列由多個LED串聯(lián)后并聯(lián)而成。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的LED驅(qū)動電路示意圖。如圖4所示，整 流電路的交流側(cè)由兩路并聯(lián)而成一路為降壓電容Cl，另一路為降壓電感Li。整流電路的 直流側(cè)并聯(lián)有由電容C3、C4構(gòu)成的濾波電路、由穩(wěn)壓二極管D9構(gòu)成的限壓保護(hù)電路和LED 陣列。整流電路由Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8組成的兩路全波整流橋組成，DU D2、D3、 D4為電感降壓對應(yīng)的整流橋，D5、D6、D7、D8為電容降壓對應(yīng)的整流橋。LED陣列可由多枚 LED串連而成，也可由多枚LED串連后再并聯(lián)而成。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的LED驅(qū)動電路示意圖。如圖5所示， 整流電路的交流側(cè)由兩路并聯(lián)而成一路為降壓電容Cl ；另一路為降壓電感Ll與補(bǔ)償電容 C2相并聯(lián)。整流電路的直流側(cè)由C3、C4、L2三個器件組成穩(wěn)流電路，由穩(wěn)壓二極管D7構(gòu)成 的限壓保護(hù)電路和LED陣列，其中，電容C3、C4濾波起濾波作用，由C3、C4和L2組成穩(wěn)流 電路會濾波后的電流更加穩(wěn)定。而整流電路由Dl、D2、D3、D4、D5、D6組成的兩路全波整流 橋組成，Dl、D2、D3、D4為電容降壓對應(yīng)的整流橋，D5、D2、D6、D4為電感降壓對應(yīng)的整流橋。 LED陣列可由多枚LED串連而成，也可由多枚LED串連后再并聯(lián)而成。在本實施中C2為補(bǔ)償電容。照明用LED的驅(qū)動電流通常為幾十毫安量級，要實現(xiàn) 在電感兩端施加交流220V/50HZ電壓時，電感上電流僅為幾十毫安，需要的電感量很大(如 照明LED驅(qū)動電流為50mA，電感需要20H)，大感量的電感需要的體積過大。因此，可以選擇 合適體積的電感，再并聯(lián)一個補(bǔ)償電容，減小支路的電流。選擇補(bǔ)償電容的條件為(C1+C2) 和Ll在50Hz頻率處形成諧振。在本實例中的Dl D6為整流二極管，類似通常電源上的整流橋，將交流電整流為 脈動直流電流。在本實例中的C3、C4、L2三個器件組成穩(wěn)流電路，其中C3、C4起濾波作用，使LED 上流過的電流較平穩(wěn)，發(fā)光亮度均衡。同時，此穩(wěn)流電路避免了在此驅(qū)動電路與電網(wǎng)接通瞬 間LED上出現(xiàn)沖擊電流而縮短使用壽命。C3可選用陶瓷電容，C4可選用大容量的電容，如 鋁電解電容。電容的直流耐壓通常選擇LED驅(qū)動電壓的1. 2倍或更高。D7為保護(hù)器件，保護(hù)LED兩端電壓免受浪涌沖擊影響?？刹捎肨VS管或壓敏電阻， 工作電壓不小于LED驅(qū)動電壓，擊穿電壓盡量選擇為LED驅(qū)動電壓的1. 15倍左右。假設(shè)市電通以標(biāo)準(zhǔn)的220V/50HZ交流電壓，為簡化分析，初始相位設(shè)為0°，則電路的輸入電壓可表示為um = 220V χλ/2χ sm{2n χ 50>Cl為降壓電容，與現(xiàn)有技術(shù)中的電容降壓驅(qū)動電路中的的降壓電容作用相同，兩 端施加交流電壓時，輸出小電流。當(dāng)負(fù)載串接的LED數(shù)量較少時，LED和二極管上電壓降對 電路影響可忽略，此時Cl通路輸出的電流為/C1 =Clx = Clx 220V2 χ 2ττ χ 50 χ cos(2tt χ 50)/
dt Ll為降壓電感，在兩端施加交流電壓時，也會輸出一個交流電流。同樣，忽略LED 和二極管上電壓降對電路的影響，電感Ll上輸出的電流為Zil = — Γumdt = -~—χ ——-——χ 220V2 χcos(2;r χ 50) -10
Ll ΛLl 2πχ50考慮到隨著時間的推移，由于整流二極管和LED的消耗電能，Itl會逐漸減小到0， 則In = —χ ----χ 220-V2 χ cos(2;r χ 50)
Ll 2πχ50在C2上輸出的電流為Ic2 =C2x ^ = C2x 220λ/2 χ2λγχ50χ cos(2;r χ 50)/
dt因此，整個驅(qū)動電路消耗的電流/ = Zci + ΙΙΛ + Ic2 = 220λ/2 χ cos{2n χ 50) χ 2π x50x(Cl + C2) 一"-χ-~
一LLl 2πχ50_選擇合適的C 1、C2、Li，當(dāng)滿足以下條件(1) Ici的有效值為要求的LED工作電流；(2) 2^:x50x(Cl + C2)- —χ-~ = 0。
LX 2πχ50此時，即可實現(xiàn)LED驅(qū)動，又使電網(wǎng)上不出現(xiàn)大電流影響功率因數(shù)和效率。電網(wǎng)上 的電流接近0。由于二極管、LED會消耗功率，電網(wǎng)上還會出現(xiàn)一定的電流。對電路工作過程的電流通路分析如下1、當(dāng)交流電壓相位為0°時(即當(dāng)上述表達(dá)式中的t = 0時)，電壓處在上升趨勢， 電容上電流為正，電感上電流為負(fù)。流到電網(wǎng)上的電流較小，可忽略。如圖6所示，圖中帶 箭頭線條代表電流的流動路徑，線條上的箭頭代表電流的方向。2、當(dāng)交流電壓相位為180°時(即當(dāng)上述表達(dá)式中的t= IOmS時)，電壓處在下 降趨勢，電容上電流為負(fù)，電感上電流為正。流到電網(wǎng)上的電流較小，可忽略。如圖7所示， 圖中帶箭頭線條代表電流的流動路徑，線條上的箭頭代表電流的方向。3、當(dāng)交流電壓相位為90°或270°時，此時整個驅(qū)動電路消耗的電流不影響功率 因數(shù)，因此無須作分析。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果通過電容降壓和電感降壓并聯(lián)的方式驅(qū)動LED，可以在不增加電路復(fù)雜性的基礎(chǔ) 上，實現(xiàn)高功率因數(shù)、高效率的LED照明燈驅(qū)動；通過在驅(qū)動電路中使用補(bǔ)償電容，使驅(qū)動電路對電感的感值要求降低；在LED驅(qū)動電路中同時采用穩(wěn)流電路和保護(hù)器件，使LED通過 電流較平穩(wěn)，發(fā)光亮度均衡；保護(hù)器件使LED免于因沖擊電流的影響而縮短使用壽命，保證 了 LED正常壽命。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種LED驅(qū)動電路，包括依次連接的整流電路、濾波電路、LED陣列，其特征在于，所述整流電路包括第一支路和第二支路，其中，所述第一支路包括第一整流橋和與所述第一整流橋的第一交流端相連的第一電容，所述第一電容的另一端用于連接到交流電源，所述第二支路包括第二整流橋和與所述第二整流橋的第一交流端相連的第一電感，所述第一電感的另一端用于連接到交流電源，所述第一整流橋的第一直流端與所述第二整流橋的第一直流端連接，所述第一整流橋的第二直流端與所述第二整流橋的第二直流端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述第一電容和所述第一電感在 交流電源頻率處諧振。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述整流電路還包括與第一電感 并聯(lián)的第二電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述LED驅(qū)動電路 還包括與所述LED陣列串聯(lián)的第二電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于所述第一整流橋和所述第二整流橋的所述第一直流端是共用的， 所述第一整流橋和所述第二整流橋的所述第二直流端是共用的，并且 所述第一整流橋和所述第二整流橋還具有共用的第二交流端， 從而，所述第一整流橋和所述第二整流橋共用位于所述第一直流端和第二交流端之間 的第一橋臂和位于第二直流端和第二交流端之間的第二橋臂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述濾波電路和所述LED陣列之 間還設(shè)置有限壓保護(hù)電路，所述限壓保護(hù)電路包括設(shè)置在所述第一直流端與所述第二直流 端之間的限壓保護(hù)器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述整流橋為二極管整流橋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述LED陣列由多個LED串聯(lián)而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述LED陣列由多個LED串聯(lián)后 并聯(lián)而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種LED驅(qū)動電路，包括依次連接的整流電路、濾波電路、LED陣列，整流電路包括第一支路和第二支路，其中，第一支路包括第一整流橋和與第一整流橋的第一交流端相連的第一電容，第一電容的另一端用于連接到交流電源，第二支路包括第二整流橋和與第二整流橋的第一交流端相連的第一電感，第一電感的另一端用于連接到交流電源，第一整流橋的第一直流端與第二整流橋的第一直流端連接，第一整流橋的第二直流端與第二整流橋的第二直流端連接。
文檔編號H05B37/02GK101841951SQ20101003398
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者陳楚 申請人:北京星網(wǎng)銳捷網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司