多路低壓開關(guān)電路控制的led交流直接驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，其關(guān)鍵技術(shù)是利用多路非共地的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的低壓開關(guān)電路替代已有技術(shù)的多路共地高壓開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，與已有技術(shù)不同的是，本發(fā)明不需要使用多個(gè)高壓大功率MOS或雙極晶體管作為開關(guān)管，而全部由低壓開關(guān)晶體管取代，本發(fā)明的多路低壓開關(guān)電路工作電壓低、無需使用高壓大功率開關(guān)晶體管，具有可靠性高、性能好、電路簡(jiǎn)單、成本低和便于集成化等特點(diǎn)。
【專利說明】多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，是一種新型多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是新一代半導(dǎo)體發(fā)光器件，它具有光效高、壽命長(zhǎng)和環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)，應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。LED驅(qū)動(dòng)電源是LED照明的重要組成部分，LED交流直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)倍受人們重視。目前LED交流直接驅(qū)動(dòng)的主要技術(shù)問題是其性能差、成本高。其根本原因是已有技術(shù)都是采用的多路共地的高壓大功率電子開關(guān)電路，成本高可靠性差。
[0003]本發(fā)明提供一種新型的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，其關(guān)鍵技術(shù)是利用多路非共地的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的低壓開關(guān)電路替代已有技術(shù)的多路共地高壓開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)多路低壓開關(guān)電路控制的交流高壓對(duì)LED直接驅(qū)動(dòng)，與已有技術(shù)不同的是，本發(fā)明不需要使用多個(gè)高壓大功率MOS或雙極晶體管作為開關(guān)管，而全部由低壓開關(guān)晶體管取代，本發(fā)明的多路開關(guān)電路工作電壓低、無需使用高壓大功率開關(guān)晶體管，具有可靠性高、性能好、成本低和便于集成化等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種新型的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，其關(guān)鍵技術(shù)是利用多路非共地的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的低壓開關(guān)電路替代已有技術(shù)的多路共地高壓開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，與已有技術(shù)不同的是，本發(fā)明不需要使用多個(gè)高壓大功率MOS或雙極晶體管作為開關(guān)管，而全部由低壓開關(guān)晶體管取代，本發(fā)明的多路開關(guān)電路工作電壓低、無需使用高壓大功率開關(guān)晶體管，具有可靠性高、性能好、成本低和便于集成化等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路；包括全波整流電路、鎮(zhèn)流電路、高壓隔離電路、多路低壓開關(guān)電路、多節(jié)LED串聯(lián)單元等，其特征在于:全波整流電路將輸入的交流高壓進(jìn)行全波整流后得到正向交流脈動(dòng)瞬態(tài)電壓，全波整流電路的正輸出端與鎮(zhèn)流電路的一端相連，還與高壓隔離電路相連；將一定數(shù)量的LED同向串聯(lián)，其首端正極與鎮(zhèn)流電路的另一端相連，其尾端負(fù)極與全波整流電路的負(fù)輸出端相連。每一路低壓開關(guān)電路包括電壓米樣輸入端、電流米樣輸入端、正輸出控制端和負(fù)輸出控制端。將上述的一定數(shù)量的同向串聯(lián)的LED分成多節(jié)LED串聯(lián)單元，每一節(jié)LED串聯(lián)單元的首端正極與對(duì)應(yīng)的一路低壓開關(guān)電路的正輸出控制端相連，每一節(jié)LED串聯(lián)單元的尾端負(fù)極與對(duì)應(yīng)的一路低壓開關(guān)電路的負(fù)輸出控制端相連。每一路低壓開關(guān)電路的電壓采樣輸入端與高壓隔離電路相連，每一路低壓開關(guān)電路的電流采樣輸入端與對(duì)應(yīng)的一節(jié)LED串聯(lián)單元的尾端負(fù)極相連。
[0006]多路低壓開關(guān)電路都是低壓電子線路，其實(shí)際工作電壓都不高于幾十伏，多路低壓開關(guān)電路都是非共地的串聯(lián)連接方式，每一路低壓開關(guān)電路控制對(duì)應(yīng)的一節(jié)LED串聯(lián)單元，將其接入或短接。
[0007]多路低壓開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)可以完全相同，由輸入電壓采樣電路、輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣電路、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路、穩(wěn)壓電源和電子開關(guān)等組成。
[0008]多路低壓開關(guān)電路可以用分立元件構(gòu)成，也可以用通用集成電路構(gòu)成，也可以制作專用集成電路。
[0009]應(yīng)用多路低壓開關(guān)電路的串聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)交流高壓對(duì)LED的直接驅(qū)動(dòng)，而在整體驅(qū)動(dòng)電路中不需要使用百伏以上的高壓大功率MOS或雙極晶體管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的一種輸入電壓采樣形式的12路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0012] 圖3為本發(fā)明的一種輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣形式的12路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]實(shí)施例1
如圖1所示，為本發(fā)明的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意
圖；
多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路；包括全波整流電路、鎮(zhèn)流電路、高壓隔離電路、N路低壓開關(guān)電路、N節(jié)LED串聯(lián)單元等，全波整流電路將輸入的交流高壓進(jìn)行全波整流后得到正向交流脈動(dòng)瞬態(tài)電壓，全波整流電路的正輸出端與鎮(zhèn)流電路的一端相連，還與高壓隔離電路相連；將M個(gè)LED同向串聯(lián)，其首端正極與鎮(zhèn)流電路的另一端相連，其尾端負(fù)極與全波整流電路的負(fù)輸出端相連。每一路低壓開關(guān)電路包括電壓采樣輸入端、電流采樣輸入端、正輸出控制端和負(fù)輸出控制端。將M個(gè)同向串聯(lián)的LED分成N節(jié)LED串聯(lián)單元，每一節(jié)LED串聯(lián)單元的首端正極與對(duì)應(yīng)的一路低壓開關(guān)電路的正輸出控制端相連，每一節(jié)LED串聯(lián)單元的尾端負(fù)極與對(duì)應(yīng)的一路低壓開關(guān)電路的負(fù)輸出控制端相連。每一路低壓開關(guān)電路的電壓采樣輸入端與高壓隔離電路相連，每一路低壓開關(guān)電路的電流采樣輸入端與對(duì)應(yīng)的一節(jié)LED串聯(lián)單元的尾端負(fù)極相連。M個(gè)LED同向串聯(lián)，M的值約為Vpm/Vd的整數(shù)值，其中Vpm為最高輸入交流電壓的峰值，例如對(duì)于185~265伏的交流輸入電壓，Vpm=265X %(2 ^ 360伏，Vd為L(zhǎng)ED的正向?qū)妷?，約為3.0伏，一般M~120。N節(jié)LED
串聯(lián)單元，N的值通常取4~40;
鎮(zhèn)流電路使用的是大功率的鎮(zhèn)流電阻，也可以使用一定數(shù)量的常導(dǎo)通LED。高壓隔離電路使用的是大阻值的功率電阻。多路低壓開關(guān)電路都是低壓電子線路，其實(shí)際工作電壓Vdd都不高于幾十伏，Vdd = Vpm/N，例如對(duì)于265伏的最高交流輸入電壓，取N = 4，則Vdd = 90伏；取 N = 12，則 Vdd = 30 伏，取 N = 40，則 Vdd = 9 伏。
[0015]實(shí)施例2
如圖2所示為本發(fā)明的一種輸入交流電壓采樣形式的12路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路圖。其中整流二極管df d4組成全波整流電路、功率電阻Zl作為鎮(zhèn)流電路、Τ1~Τ12分別為12路低壓開關(guān)電路的低壓開關(guān)晶體管、Qf Q12分別為12路低壓開關(guān)電路的小功率控制晶體管、r1~r12分別為低壓開關(guān)晶體管的偏置電阻、Rf R12為限流電阻、Df D12為穩(wěn)壓二極管、Ζ2為偏置限壓電阻、d5為峰值電壓采樣二極管、Cl為積分儲(chǔ)能電容、Z3為電壓采樣的高壓隔離電阻，組成高壓隔離電路。
[0016]如圖2所示，低壓開關(guān)晶體管Tl、小功率控制晶體管Q1、偏置電阻rl、限流電阻R1、穩(wěn)壓二極管Dl等構(gòu)成第一路低壓開關(guān)電路，完成對(duì)第一節(jié)LED串聯(lián)單元進(jìn)行接入或短接的開關(guān)控制，圖中共有12路低壓開關(guān)電路，分別對(duì)12節(jié)LED串聯(lián)單元進(jìn)行接入或短接控制。
[0017]實(shí)施例中，具體參數(shù)如下:
交流輸入電壓為50赫茲185~265伏的交流輸入電壓，經(jīng)過全波整流電路后得到100赫茲的脈動(dòng)瞬態(tài)電壓，其峰值Vpm約為360伏，120個(gè)LED同向串聯(lián)，分成12節(jié)LED串聯(lián)單元，每節(jié)單元包括10個(gè)串聯(lián)的LED。整流二極管dfd4型號(hào)為1N4007，鎮(zhèn)流電阻Zl阻值為10歐姆2W，低壓開關(guān)晶體管T1~T12的耐壓42伏工作電流20安培型號(hào)為NID5003NT4G，小功率控制晶體管Qf Q12型號(hào)為9018，偏置電阻rf rl2阻值為IM歐姆功率0.5瓦，限流電阻R1~R12型號(hào)為IM歐姆功率0.5瓦，穩(wěn)壓二極管Dl~D12導(dǎo)通電壓30伏型號(hào)為1N4751，偏置限壓電阻Z2的阻值為IM歐姆功率I瓦，峰值電壓采樣二極管d5型號(hào)為FR107，積分儲(chǔ)能電容Cl型號(hào)為0.1uF的X電容，高壓隔離電阻Z3阻值為IM歐姆功率I瓦，LED規(guī)格為工作電流350mA的IW白光LED。每一路低壓開關(guān)電路的最高工作電壓Vdd為Vdd = Vpm/N =360/12 = 30 伏。
[0018]實(shí)施例3
如圖3所示，為本發(fā)明的一種輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣形式的12路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路圖。其中整流二極管df d4組成全波整流電路、功率電阻Zl作為鎮(zhèn)流電路、Tf T12分別為12路低壓開關(guān)電路的低壓開關(guān)晶體管、r1~r12分別為低壓開關(guān)晶體管的偏置電阻、Rf R12為輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣電阻、AfA12分別為12路低壓開關(guān)電路的比較放大電路、VrefrVrefl2為基準(zhǔn)電壓電路、Ql、12分別為開關(guān)控制小功率晶體管、電阻YfY12分別為限流電阻、d5為峰值電壓采樣二極管、Cl為積分儲(chǔ)能電容、Z2為偏置限壓電阻。
[0019]其中df d4組成全波整流電路、功率電阻Zl為鎮(zhèn)流電阻、Τ1~Τ12分別是12路低壓開關(guān)電路的低壓開關(guān)晶體管、電阻r1~r12分別是12路低壓開關(guān)電路的低壓開關(guān)晶體管的偏置電阻、Rf ~R12為輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣電阻、d5為峰值電壓采樣電阻、Cl為積分儲(chǔ)能電容、Z2為偏置限壓電阻。
[0020]如圖3所示，低壓開關(guān)晶體管Tl、比較放大電路Al、電壓基準(zhǔn)電路Vrefl、小功率控制晶體管Q1、輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣電阻R1、偏置電阻rl、限流電阻Yl等構(gòu)成第一路低壓開關(guān)電路，完成對(duì)第一節(jié)LED串聯(lián)單元進(jìn)行接入或短接的開關(guān)控制。圖中共有12路低壓開關(guān)電路，分別對(duì)12節(jié)LED串聯(lián)單元進(jìn)行接入或短接控制。
[0021]實(shí)施例中，具體參數(shù)如下:
交流輸入電壓為50赫茲185~265伏的交流輸入電壓，經(jīng)過全波整流電路后得到100赫茲的脈動(dòng)瞬態(tài)電壓，其峰值Vpm約為360伏，120個(gè)LED同向串聯(lián)，分成12節(jié)LED串聯(lián)單元，每節(jié)單元包括10個(gè)串聯(lián)的LED。整流二極管df d4型號(hào)為1N4007，鎮(zhèn)流電阻Zl阻值為10歐姆2W，低壓開關(guān)晶體管T1?T12的耐壓42伏工作電流20安培型號(hào)為NID5003NT4G，小功率控制晶體管Qf Q12型號(hào)為9018，偏置電阻rf rl2阻值為IM歐姆功率0.5瓦，輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣電阻Rf R12型號(hào)為功率0.5瓦阻值分別為12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1歐姆，比較放大電路Af A12型號(hào)為專用集成電路KD1202，基準(zhǔn)電壓電路Vreff Vref 12為提供參考電壓0.35V的專用集成電路，限流電阻Υ1?Υ12阻值為100K歐姆0.5W，峰值電壓采樣二極管d5型號(hào)為FR107，積分儲(chǔ)能電容Cl型號(hào)為0.1uF的X電容，偏置限壓電阻Z2阻值為IM歐姆功率I瓦，LED規(guī)格為工作電流350mA的IW白光LED。每一路低壓開關(guān)電路的最高工作電壓 Vdd 為 Vdd = Vpm/N = 360/12 = 30 伏。
[0022]實(shí)施例3的技術(shù)參數(shù)為:輸入交流電壓范圍185?265伏、驅(qū)動(dòng)電源效率大于90%、功率因數(shù)大于0.9。
【權(quán)利要求】
1.多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路；包括全波整流電路、鎮(zhèn)流電路、高壓隔離電路、多路低壓開關(guān)電路、多節(jié)LED串聯(lián)單元等，其特征在于:全波整流電路將輸入的交流高壓進(jìn)行全波整流后得到正向交流脈動(dòng)瞬態(tài)電壓，全波整流電路的正輸出端與鎮(zhèn)流電路的一端相連，還與高壓隔離電路相連；將一定數(shù)量的LED同向串聯(lián)，其首端正極與鎮(zhèn)流電路的另一端相連，其尾端負(fù)極與全波整流電路的負(fù)輸出端相連； 每一路低壓開關(guān)電路包括電壓米樣輸入端、電流米樣輸入端、正輸出控制端和負(fù)輸出控制端； 將上述的一定數(shù)量的同向串聯(lián)的LED分成多節(jié)LED串聯(lián)單元，每一節(jié)LED串聯(lián)單元的首端正極與對(duì)應(yīng)的一路低壓開關(guān)電路的正輸出控制端相連，每一節(jié)LED串聯(lián)單元的尾端負(fù)極與對(duì)應(yīng)的一路低壓開關(guān)電路的負(fù)輸出控制端相連； 每一路低壓開關(guān)電路的電壓采樣輸入端與高壓隔離電路相連，每一路低壓開關(guān)電路的電流采樣輸入端與對(duì)應(yīng)的一節(jié)LED串聯(lián)單元的尾端負(fù)極相連。
2.權(quán)利要求書I所述的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路；其特征還在于: 多路低壓開關(guān)電路都是低壓電子線路，其實(shí)際工作電壓都不高于幾十伏，多路低壓開關(guān)電路都是非共地的串聯(lián)連接方式，每一路低壓開關(guān)電路控制對(duì)應(yīng)的一節(jié)LED串聯(lián)單元，將其接入或短接。
3.權(quán)利要求書I所述的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，其特征還在于: 多路低壓開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)可以完全相同，由輸入電壓采樣電路、輸出LED驅(qū)動(dòng)電流采樣電路、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路、穩(wěn)壓電源和電子開關(guān)等組成。
4.權(quán)利要求書I所述的多路低壓開關(guān)電路控制的LED交流直接驅(qū)動(dòng)電路，其特征還在于: 多路低壓開關(guān)電路可以用分立元件構(gòu)成，也可以用通用集成電路構(gòu)成，也可以制作專用集成電路。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103917005SQ201310001013
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月5日
【發(fā)明者】趙天鵬, 徐軍, 何德勇, 劉云, 趙義博, 韓正甫 申請(qǐng)人:安徽問天量子科技股份有限公司