專利名稱：基于分立元件的led線性恒流控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED照明，尤其是LED芯片串聯(lián)、串并聯(lián)驅(qū)動，具體涉及一種基于分立元件的LED線性恒流控制電路，普遍適用于各種中、大功率LED照明燈具。
背景技術(shù)：
LED光源具有環(huán)保、節(jié)能、使用壽命長、驅(qū)動電壓低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的照明光源，尤其適合于辦公室、教室、商場、停車場、候車室、地鐵、隧道等需要長時(shí)間照明的公共場所。在LED照明燈具中，為降低LED燈具散熱設(shè)計(jì)難度，往往使用數(shù)十只到數(shù)百只LED 芯片通過串并方式連接成燈具的發(fā)光體，并用恒流源驅(qū)動，如附圖1、附圖2所示，以期獲得相應(yīng)規(guī)格燈具所需照度，及近似平面光源產(chǎn)生的均勻照明效果。針對LED伏安特性，需采用恒流驅(qū)動方式。但用恒流源驅(qū)動附圖1、2所示串并連接的LED芯片時(shí)無法克服支路電流分配不均問題和某一支路開路后剩余支路電流相應(yīng)增加一加速LED芯片老化一更容易觸發(fā)其他支路過流開路，進(jìn)入惡性循環(huán)狀態(tài)，導(dǎo)致出現(xiàn)開路故障的LED照明燈具迅速報(bào)廢。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有LED驅(qū)動技術(shù)的不足，針對LED芯片伏安特性、 參數(shù)分散性、正向電壓Vf負(fù)溫度效應(yīng)，提供了一種基于分立元件的適用于LED分布式驅(qū)動的線性恒流控制電路。本實(shí)用新型技術(shù)方案在串聯(lián)LED支路中接入一種基于分立元件控制的線性恒流電路，并用電壓源驅(qū)動，形成“電壓源+線性恒流控制”的LED分布式驅(qū)動方式。由一到多條包含了線性恒流控制電路的以串聯(lián)方式連接的LED芯片組、電壓源Vs組成；所述的線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、第一偏置電阻R2、第一三極管Tl、第二三極管T2四個(gè)元件組成；串聯(lián)LED芯片組正極與電壓源Vs正極相連；第一偏置電阻R2 —端連接串聯(lián)LED芯片組正極，另一端連接第一三極管Tl的基極；第一三極管Tl集電極連接串聯(lián)LED芯片組的負(fù)極；第二三極管T2基極連接第一三極管Tl的發(fā)射極，第二三極管T2集電極連接第一三極管Tl的基極，第二三極管T2發(fā)射極連接電壓源Vs的負(fù)極；電流取樣電阻Rl串接在第一三極管Tl發(fā)射極與電壓源Vs負(fù)極之間。進(jìn)一步的，在第二三極管T2集電極與發(fā)射極之間連接光敏電阻R3，構(gòu)成具有亮度自動穩(wěn)定的LED線性恒流控制電路。進(jìn)一步的，T1、T2可以是PNP管，如附圖4所示。再進(jìn)一步的，當(dāng)串聯(lián)LED芯片組工作電流If較大時(shí)，增加第二偏置電阻R 3，T1采用N溝功率MOS管，獲得附圖5所示驅(qū)動電路；Tl采用P溝功率MOS管、Τ2采用PNP型三極管，即獲得附圖6所示驅(qū)動電路。更進(jìn)一步的，為減小恒流控制電路功耗，在附圖3、4、5、6基礎(chǔ)上，借助第三偏置電阻R4、第四偏置電阻R5給T2管B-E結(jié)提供預(yù)偏置電壓后，就獲得附圖7、附圖8、附圖9、附圖10所示驅(qū)動電路。本實(shí)用新型工作原理借助電流取樣電阻R1、三極管T2形成的電流串聯(lián)深度負(fù)反饋效應(yīng)穩(wěn)定支路電流IF。例如，對于附圖3、4來說，根據(jù)串聯(lián)LED芯片電流If大小，確定電流采樣電阻Rl，使三極管T2的BE極電壓Vbe2在0. 50 0. 54V之間，即將T2管偏置在微導(dǎo)通狀態(tài)；根據(jù)電流If及三極管Tl電流放大系數(shù)β大小，確定偏置電阻R2，使Tl處于淺飽和 臨界飽和狀態(tài)之間，即將Tl管CE極電壓Vem控制在0. 40V 0. 60V。外部驅(qū)動電壓 Vs取nVF+VCE1+VBE2，其中η為串聯(lián)LED芯片個(gè)數(shù)。這樣當(dāng)LED芯片結(jié)溫或外部驅(qū)動電壓Vs升高，引起If增加時(shí)，將形成如下負(fù)反饋過程，使If穩(wěn)定。If — Vbe2 個(gè)—Ib2 個(gè)—Ic2 個(gè)—Ibi I — If I — Vcei 個(gè)實(shí)踐表明在線性恒流控制電路參數(shù)選擇得當(dāng)情況下，正向電壓Vf、驅(qū)動電壓源 \、LED芯片結(jié)溫變化僅會使Tl管的CE極(或MOS管的DS極)電壓變化，而支路電流If 基本維持恒定，其大小僅由電流取樣電阻Rl確定，這樣也自然解決了多支路并聯(lián)時(shí)電流分配不均的問題。采用電壓源驅(qū)動，不存在某一支路開路時(shí)，剩余支路電流相應(yīng)增加問題；也不存在并聯(lián)支路數(shù)必須大于某一特定值問題。只要在本發(fā)明附圖3、5、7、9的T2管的集電極接OC或OD輸出的PWM信號，即可現(xiàn)
實(shí)亮度調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型完全克服了恒流源驅(qū)動串并聯(lián)LED芯片存在的問題，適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各類LED照明燈具中。恒流控制電路元件少，易于嵌入LED照明燈具狹小空間內(nèi)， 無需專用恒流控制芯片。此外，本實(shí)用新型可使用技術(shù)成熟、性能指標(biāo)良好、調(diào)試方便的電壓源驅(qū)動，極大地提高了 LED燈具驅(qū)動電源部件的生產(chǎn)效率。實(shí)踐表明本實(shí)用新型提供的驅(qū)動方式工作穩(wěn)定、可靠。在LED照明燈具中具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值，對節(jié)能減排將起到積極的推動作用。

附圖1 2是現(xiàn)有LED燈具普遍采用的連接方式。附圖3是本實(shí)用新型的原理圖，也是說明書摘要用圖。附圖4 10是基于本實(shí)用新型原理衍生的恒流控制電路。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖5給一實(shí)例，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。實(shí)施例線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、第一偏置電阻R2、第二偏置電阻R 3、三極管T2、功率MOS管Tl五個(gè)元件組成，第二偏置電阻R3可以普通電阻也可以是光敏電阻；串聯(lián)LED芯片組正極與電壓源Vs正極相連，串聯(lián)LED芯片組負(fù)極接MOS管Tl漏極D ；MOS管 Tl源極S連接電流取樣電阻Rl、三極管T2的基極；三極管T2發(fā)射極、電流取樣電阻Rl、第二偏置電阻R3相連并接到電壓源Vs負(fù)極；三極管T2的集電極、第二偏置電阻R3及第一偏置電阻R2并接到MOS管Tl柵極G ；第一偏置電阻R2另一端接LED芯片組正極?？蓪⒍鄺l嵌入了線性恒流控制電路的LED串聯(lián)芯片組并聯(lián)在一起，用同一電壓源驅(qū)動，并聯(lián)支路數(shù)量沒有限制。根據(jù)電流IF，選擇取樣電阻R1，使T2處于微弱放大狀態(tài)；根據(jù)Tl管閥值電壓 Vcsth大小，確定偏置電阻R2、R3，使Tl處于可變電阻區(qū) 臨界恒流區(qū)之間。 在實(shí)際應(yīng)用中，為提高電流If的穩(wěn)定度，三極管T2電流放大系數(shù)β不應(yīng)小于200 ； 為保證電流If精度，電流取樣電阻Rl盡可能采用精密電阻。
權(quán)利要求1.一種基于分立元件的LED線性恒流控制電路，其特征在于由一到多條包含了線性恒流控制電路的以串聯(lián)方式連接的LED芯片組、電壓源Vs組成；所述的線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、第一偏置電阻R2、第一三極管Tl、第二三極管T2組成；串聯(lián)LED芯片組正極與電壓源Vs正極相連；第一偏置電阻R2 —端連接串聯(lián)LED芯片組正極，另一端連接第一三極管Tl的基極；第一三極管Tl集電極連接串聯(lián)LED芯片組的負(fù)極；第二三極管T2基極連接第一三極管Tl的發(fā)射極，第二三極管T2集電極連接第一三極管Tl的基極，第二三極管T2發(fā)射極連接電壓源Vs的負(fù)極；電流取樣電阻Rl串接在第一三極管Tl發(fā)射極與電壓源Vs負(fù)極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于在第二三極管T2集電極與發(fā)射極之間連接光敏電阻R3。
3.如權(quán)利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于所述的第一三極管Tl及第二三極管T2是PNP管。
4.如權(quán)利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于當(dāng)串聯(lián)LED芯片組工作電流“較大時(shí)，在第二三極管T2集電極與發(fā)射極之間連接第二偏置電阻R3，第一三極管Tl 采用N溝功率MOS管或P溝功率MOS管，第二三極管T2采用雙極型NPN管或PNP管。
5.如權(quán)利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于所述串聯(lián)LED芯片正極與第二三極管T2基極之間串聯(lián)第三偏置電阻R4，第一三極管Tl源極S與第二三極管T2基極之間串聯(lián)第四偏置電阻R5。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于分立元件的LED線性恒流控制電路，在串聯(lián)LED支路中接入一種基于分立元件控制的線性恒流電路，并用電壓源驅(qū)動，形成“電壓源+線性恒流控制”的LED分布式驅(qū)動方式；由一到多條包含了線性恒流控制電路的以串聯(lián)方式連接的LED芯片組、電壓源VS組成；線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、偏置電阻R2、三極管T1及T2組成；進(jìn)一步的，由本實(shí)用新型控制原理衍生的多個(gè)恒流控制電路；本實(shí)用新型控制電路結(jié)構(gòu)簡單，無需專用恒流控制芯片，使用技術(shù)成熟的電壓源驅(qū)動，PWM調(diào)光方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各類LED照明燈具中。
文檔編號H05B37/02GK202127534SQ201120220688
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者劉鴻飛, 張清敏, 潘永雄, 牛春遠(yuǎn), 鄭凌霄 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)