具有冗余功能的led燈具驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及LED照明領(lǐng)域，特別涉及到一種LED燈具光源照明的冗余驅(qū)動(dòng)電源。它包括一個(gè)主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源還至少包括一個(gè)冗余LED驅(qū)動(dòng)電源，交流電源經(jīng)磁保持繼電器送入到主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源和冗余LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入端；磁保持繼電器的定觸點(diǎn)與主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出端相連，磁保持繼電器的定觸點(diǎn)與冗余LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出端相連；控制單元通過電量傳感器采集輸出電流信號(hào)發(fā)出控制指令驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器開啟或關(guān)閉相應(yīng)通道來實(shí)現(xiàn)主驅(qū)動(dòng)電源和冗余驅(qū)動(dòng)電源之間的切換，使電路正常時(shí)各驅(qū)動(dòng)電源完全脫離整個(gè)系統(tǒng)處于真正的備用狀態(tài)之中減少了功率損耗和能源浪費(fèi)。采用鋰電池給耗電極低的磁保持繼電器和控制單元提供工作電源，這就極大提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作可靠性。
【專利說明】具有冗余功能的LED燈具驅(qū)動(dòng)電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域，特別涉及到一種LED燈具光源照明的冗余驅(qū)動(dòng)電源。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率LED燈節(jié)電、環(huán)保、壽命長，LED技術(shù)正日新月異的在進(jìn)步，它的發(fā)光效率正 在取得驚人的突破，價(jià)格也在不斷的降低。一個(gè)LED進(jìn)入家庭的時(shí)代正在迅速到來，它將成 為21世紀(jì)最主要的照明方式，世界各國均投入巨大的人力和財(cái)力開發(fā)各類LED照明燈具。
[0003] 由于LED燈需要電源驅(qū)動(dòng)，當(dāng)前的LED光源是低電壓、大電流工作的半導(dǎo)體器 件，必須提供合適的直流恒定電流才能正常發(fā)光。LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定 的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，由于我們?nèi)粘Ｕ彰魇褂玫碾娫词歉邏航涣麟?(AC100-220V)，所以必須使用降壓的技術(shù)來獲得較低的電壓，常用的是采用開關(guān)電源降壓 方法，即將交流電先整流變成直流電，再由驅(qū)動(dòng)電路變換成直流恒流源來驅(qū)動(dòng)LED光源發(fā) 光，因此直流驅(qū)動(dòng)LED光源的系統(tǒng)應(yīng)用方案一般采用開關(guān)電源十恒流源。
[0004] 目前LED燈的使用壽命己達(dá)到10萬小時(shí)以上，按光衰7%，實(shí)際只有約50000小時(shí)。 按光衰3%，實(shí)際運(yùn)用可以達(dá)到80000小時(shí)。是傳統(tǒng)鎢絲燈的50倍以上。但與之配套的LED 驅(qū)動(dòng)電源的連續(xù)使用壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LED燈的使用壽命，超過90%的滅燈故障原因都是LED 驅(qū)動(dòng)電源的損壞，因此嚴(yán)重制約了 LED燈的推廣應(yīng)用。所以LED燈壽命的關(guān)鍵問題就是LED 驅(qū)動(dòng)電源的質(zhì)量。LED驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量與可靠性取決于其電路設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝藝，及器件的質(zhì) 量只有系統(tǒng)解決以上問題，提高LED驅(qū)動(dòng)器的壽命，消除質(zhì)量的短板，使整個(gè)產(chǎn)品各部件的 壽命均衡是一個(gè)非常重要的問題，只有解決了此問題LED驅(qū)動(dòng)電源才能真正發(fā)揮LED燈的 長壽。
[0005] 為了解決LED驅(qū)動(dòng)電源可靠性，提高LED光源的使用壽命，現(xiàn)有技術(shù)己經(jīng)采用了一 種簡單的技術(shù)一冗余技術(shù)，即在傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)電源的基礎(chǔ)上設(shè)置了一個(gè)后備LED驅(qū)動(dòng)電源， 當(dāng)正常工作的LED主驅(qū)動(dòng)電源因多種原因（電子元器件故障、輸入電壓突變、雷擊等）造成 了 LED驅(qū)動(dòng)電源發(fā)生故障，這時(shí)電路會(huì)自動(dòng)地切換到冗余的LED驅(qū)動(dòng)電源上，以保證LED燈 具正常的工作，提高了在高可靠性場(chǎng)合燈具正常的使用，減少了維修的成本，但是即使是這 樣，由于傳統(tǒng)的冗余備份方案還是存在著以下問題：
[0006] 1.傳統(tǒng)的冗余備份方案有專門的檢測(cè)和切換電路，而這些檢測(cè)和切換的電路的本 身存在著可靠性的問題，很可能在出現(xiàn)故障時(shí)卻無法切換到備份的LED驅(qū)動(dòng)電源上。
[0007] 2.傳統(tǒng)的冗余備份方案往往采用晶體管作為切換開關(guān)，但是晶體管的耐受沖擊的 能力較差，特別是在對(duì)大電流的情況下更是如此。
[0008] 3.傳統(tǒng)的冗余備份方案使用的冗余驅(qū)動(dòng)器考慮到在線切換時(shí)間的問題，主驅(qū)動(dòng)電 源處于工作狀態(tài)，而作為備份的LED驅(qū)動(dòng)電源實(shí)際上仍然處于工作狀態(tài)，只是沒有帶負(fù)載 而言，這樣同樣會(huì)消耗功率造成整個(gè)電源產(chǎn)品效率的降低和能源的浪費(fèi)，也會(huì)導(dǎo)致元件的 使用壽命降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有冗余容錯(cuò)功能的LED光源驅(qū)動(dòng)器， 該LED光源驅(qū)動(dòng)器簡化了原有的冗余電路設(shè)計(jì)，同時(shí)使備份的LED驅(qū)動(dòng)電源并完全的脫離 整個(gè)系統(tǒng)處在真正的備用狀態(tài)，降低了成本，也大大提高了 LED光源的使用壽命。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具有冗余功能的LED燈具驅(qū)動(dòng)電源，其特征在 于：它包括一個(gè)主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1,還至少包括一個(gè)冗余LED驅(qū)動(dòng)電源2,交流電源220V 經(jīng)磁保持繼電器8和磁保持繼電器15送入到主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1和冗余LED驅(qū)動(dòng)電源 2的輸入端；磁保持繼電器6的定觸點(diǎn)與主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1的輸出端相連，磁保持繼電 器7的定觸點(diǎn)與冗余LED驅(qū)動(dòng)電源2的輸出端相連；控制單元通過電量傳感器采集輸出電 流信號(hào)發(fā)出控制指令驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器開啟或關(guān)閉相應(yīng)通道來實(shí)現(xiàn)主驅(qū)動(dòng)電源和冗余驅(qū) 動(dòng)電源之間的切換。
[0012] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案：在主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1的輸出端接有電量傳感器3,冗余 LED驅(qū)動(dòng)電源2的輸出端接有電量傳感器4?？刂茊卧?接收來自電量傳感器3和電量傳 感器4的電量信號(hào)，控制單元5輸出控制信號(hào)給繼電器驅(qū)動(dòng)單元10，磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元 11，磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元14及磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元15。
[0013] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案：磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元10控制磁保持繼電器6的動(dòng)作；磁 保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元11控制磁保持繼電器7的動(dòng)作；磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元14控制磁保 持繼電器8的動(dòng)作；磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元16控制磁保持繼電器9的動(dòng)作。
[0014] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案：鋰電池13輸出的直流電壓為控制單元5、磁保持繼電器驅(qū) 動(dòng)單元10、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元11、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元14、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元 16和磁保持繼電器6、磁保持繼電器7、磁保持繼電器8及磁保持繼電器9提供工作直流電 源。
[0015] 更進(jìn)一步的技術(shù)方案：充電單元12輸入端與磁保持繼電器6、磁保持繼電器7的 輸出端相連，充電單元12的輸出端與鋰電池13相連為鋰電池提供充電電源。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 1.直接采用磁保持繼電器進(jìn)行主驅(qū)動(dòng)電源和冗余驅(qū)動(dòng)電源之間的切換，避免了采 用晶體管作為電子開關(guān)難受大電流沖擊能力差的特點(diǎn)。因磁保持繼電器的顯著特點(diǎn)是，只 需在線圈中通過一定方向和大小的脈沖電流，就可以實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，即采用脈沖來 驅(qū)動(dòng)，并且在線圈斷電（脈沖消失）后可自保持。采用脈沖驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)為：節(jié)約電能， 線圈不需要連續(xù)通電，使線圈發(fā)熱降到最低程度；停電時(shí)，仍保持原有狀態(tài)，即具有"記憶" 功能；可采用過激勵(lì)，因而具有更快的動(dòng)作速度。磁保持繼電器具有輸出電流大，靜態(tài)功耗 小的特點(diǎn)，工作電壓在5-16V靜態(tài)功耗電流<10nA。
[0018] 2. -般的冗余驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)在主驅(qū)動(dòng)電源工作時(shí)冗余驅(qū)動(dòng)電源也處于待機(jī)工作 狀態(tài)，這樣也會(huì)消耗功率造成整體產(chǎn)品效率的降低和能源的浪費(fèi)。本發(fā)明采用磁保持繼電 器觸點(diǎn)對(duì)主驅(qū)動(dòng)電源和冗余驅(qū)動(dòng)電源的輸入及輸出端同時(shí)進(jìn)行開啟和關(guān)閉，使電路正常時(shí) 各驅(qū)動(dòng)電源完全的脫離整個(gè)系統(tǒng)處于真正的備用狀態(tài)之中減少了功率損耗和能源浪費(fèi)。
[0019] 3. -般的冗余驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)都有控制單元，而控制單元的工作電源取自冗余驅(qū)動(dòng) 電源系統(tǒng)的電源，當(dāng)冗余驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)將影響到控制單元的正常工作，從而出 現(xiàn)需要該切換時(shí)卻沒有辦法切換的問題。本發(fā)明采用鋰電池作為控制單元的工作電源，鋰 電池具有很高的儲(chǔ)存能量密度、充電效率高壽命長、自放電率低、輸出電壓高、綠色環(huán)保。鋰 電池給耗電極低的磁保持繼電器和控制單元提供工作電源，與冗余驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)的電源完 全獨(dú)立，這就極大提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1 :總體框圖
[0021] 圖2:磁保持繼電器控制
[0022] 圖3:充電
[0023] 圖4 :電量檢測(cè)
[0024] 圖5 :主驅(qū)動(dòng)電源工作狀態(tài)圖
[0025] 圖6 :冗余驅(qū)動(dòng)電源工作狀態(tài)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說 明：一種具有冗余功能的LED燈具驅(qū)動(dòng)電源，它包括一個(gè)主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1,還至少包 括一個(gè)冗余LED驅(qū)動(dòng)電源2，交流電源220V經(jīng)磁保持繼電器8和磁保持繼電器15送入到主 驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1和冗余LED驅(qū)動(dòng)電源2的輸入端；繼電器6的定觸點(diǎn)與主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū) 動(dòng)電源1的輸出端相連，繼電器7的定觸點(diǎn)與冗余LED驅(qū)動(dòng)電源2的輸出端相連。這樣交 流電源220V經(jīng)磁保持繼電器8、主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源1、磁保持繼電器6送入LED模組16， 同樣交流電源220V經(jīng)磁保持繼電器9、冗余驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源2、磁保持繼電器7送入LED 模組16。
[0027] 在默認(rèn)狀態(tài)下控制單元輸出控制信號(hào)給磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元14和磁保持繼電 器驅(qū)動(dòng)單元10，受其控制的磁保持繼電器8開啟，220V交流送入主驅(qū)動(dòng)電源1，受其控制的 磁保持繼電器6開啟，主驅(qū)動(dòng)電源1輸出的直流電壓送入LED模組16。
[0028] 在默認(rèn)狀態(tài)下控制單元無輸出控制信號(hào)給磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元15和磁保持繼 電器驅(qū)動(dòng)單元11，磁保持繼電器9和磁保持繼電器7處于關(guān)斷狀態(tài)，冗余驅(qū)動(dòng)電源2既無輸 入交流電壓也無輸出直流電壓處于閑置之中。
[0029] 電量傳感器3接在主驅(qū)動(dòng)電源的輸出回路上，檢測(cè)主驅(qū)動(dòng)電源1的輸出電流，并 將檢測(cè)信號(hào)送往控制單元5,當(dāng)主驅(qū)動(dòng)電源1的輸出電流出現(xiàn)電流增大、減小到設(shè)定值或無 輸出時(shí)，控制單元5會(huì)及時(shí)發(fā)出控制指令給磁保持驅(qū)動(dòng)單元10和磁保持驅(qū)動(dòng)單元14,讓磁 保持繼電器8和磁保持繼電器6從開啟狀態(tài)迅速切換為關(guān)斷狀態(tài)，其結(jié)果是將主驅(qū)動(dòng)電源 1的輸入端交流電壓和輸出端直流電壓關(guān)斷，使得主驅(qū)動(dòng)電源1處于休眠狀態(tài)；同時(shí)控制單 元5會(huì)及時(shí)發(fā)出控制指令給磁保持驅(qū)動(dòng)單元15和磁保持驅(qū)動(dòng)單元11，讓磁保持繼電器9和 磁保持繼電器7從關(guān)斷狀態(tài)迅速切換為開啟狀態(tài)，其結(jié)果是將冗余驅(qū)動(dòng)電源2的輸入端交 流電壓和輸出端直流電壓開啟，使得冗余驅(qū)動(dòng)電源2處于工作狀態(tài)；LED模組繼續(xù)工作。
[0030] 電量傳感器4接在冗余驅(qū)動(dòng)電源的輸出回路上，其工作過程如同上述。
[0031] 鋰電池13輸出的直流電壓為控制單元5、繼電器驅(qū)動(dòng)單元10、繼電器驅(qū)動(dòng)單元11、 繼電器驅(qū)動(dòng)單元14、繼電器驅(qū)動(dòng)單元16和磁保持繼電器6、磁保持繼電器7、磁保持繼電器 8及磁保持繼電器9提供工作直流電源。
[0032] 充電單元12輸入端與磁保持繼電器6、磁保持繼電器7的輸出端相連，充電單元 12的輸出端與鋰電池13相連為鋰電池提供充電電源。
[0033] 圖2是磁保持繼電器控制原理圖，本發(fā)明采用BL8023雙向繼電器驅(qū)動(dòng)集成電路， 用于控制磁保持繼電器的工作，它具有輸出電流大，靜態(tài)功耗小的特點(diǎn)。工作電壓在5-16V 靜態(tài)功耗電流<1〇ηΑ，輸入高低轉(zhuǎn)換電平在2V左右，與各種微處理器兼容，工作溫度適用范 圍：-4(TC 一 8(TC。
[0034] 在圖2中有四個(gè)磁保持繼電器和四塊磁保持驅(qū)動(dòng)芯片及相應(yīng)外圍電子器件組成， 在圖中IC1/IC2/IC3及IC4是四塊磁保持驅(qū)動(dòng)芯片BL8023,它們的輸入A (3P)和輸入B (7P) 外接電阻2R1/2R22R7/2R8到地，保持低電平。這樣需要繼電器工作就可以在A端加高 電平，反之在B端加高電平，按功能表狀態(tài)工作。BL8023雙向繼電器驅(qū)動(dòng)集成電路管腳功能 如下：
[0035] (1)輸入A.接觸發(fā)脈沖，也可接電平觸發(fā)。
[0036] (2)輸入B.接觸發(fā)脈沖，也可接電平觸發(fā)。
[0037] (3) 2腳、6腳是空腳。
[0038] (4)輸出QA接繼電器的線包一端。
[0039] (5)輸入QB接繼電器的線包另一端。
[0040] (6) Vdd加繼電器工作電壓正端。
[0041] (7) V ss加繼電器工作電壓負(fù)端。
[0042] 在圖中可以看到控制單元輸出經(jīng)二極管2D1/2D22D7/2D8送入IC1-IC4雙向繼 電器驅(qū)動(dòng)集成電路BL8023的3腳輸入A和7腳輸入B，控制磁保持繼電器J1-J4的動(dòng)作開 啟或關(guān)閉。
[0043] 磁保持繼電器狀態(tài)工作功能表
[0044]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有冗余功能的LED燈具驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于：它包括一個(gè)主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng) 電源（1)，還至少包括一個(gè)冗余LED驅(qū)動(dòng)電源（2)，交流電源220V經(jīng)磁保持繼電器（8)和磁 保持繼電器（15 )送入到主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源（1)和冗余LED驅(qū)動(dòng)電源（2 )的輸入端；磁保 持繼電器（6)的定觸點(diǎn)與主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源（1)的輸出端相連，磁保持繼電器（7)的定觸 點(diǎn)與冗余LED驅(qū)動(dòng)電源（2)的輸出端相連，控制單元通過電量傳感器采集輸出電流信號(hào)發(fā) 出控制指令驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器開啟或關(guān)閉相應(yīng)通道來實(shí)現(xiàn)主驅(qū)動(dòng)電源和冗余驅(qū)動(dòng)電源之 間的切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有冗余功能的LED燈具驅(qū)動(dòng)電源，其特征還在于：在主 驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源（1)的輸出端接有電量傳感器（3)，冗余LED驅(qū)動(dòng)電源（2)的輸出端接有 電量傳感器（4)，它們分別檢測(cè)主驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電源（1)和冗余LED驅(qū)動(dòng)電源（2)的輸出電 流是否在正常范圍之中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有冗余功能的LED燈具驅(qū)動(dòng)電源，其特征還在于：控制 單元（5 )接收來自電量傳感器（3 )和電量傳感器（4)的電量信號(hào)，控制單元（5 )輸出控制信 號(hào)給繼電器驅(qū)動(dòng)單元（10)、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（11)，磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（14)及磁 保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（15);磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（10)控制磁保持繼電器（6)的動(dòng)作；磁 保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（11)控制磁保持繼電器（7 )的動(dòng)作；磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（14 )控制 磁保持繼電器（8)的動(dòng)作；磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（16)控制磁保持繼電器（9)的動(dòng)作。
4. 鋰電池（13)輸出的直流電壓為控制單元（5)、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（10)、磁保持 繼電器驅(qū)動(dòng)單元（11)、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（14)、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)單元（16)和磁保持 繼電器（6)、磁保持繼電器（7)、磁保持繼電器（8)及磁保持繼電器（9)提供工作直流電源。
5. 充電單元（12)輸入端與磁保持繼電器（6)、磁保持繼電器（7)的輸出端相連，充電單 元（12 )的輸出端與鋰電池（13 )相連，為鋰電池提供充電電源。
【文檔編號(hào)】H05B37/00GK203840581SQ201420250034
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】陳軍, 許祝, 胡濤 申請(qǐng)人:重慶瑞升康博電氣有限公司