專利名稱：分段變換投入的交流供電led光源驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)，特別是涉及一種可以模塊化的交流電源直接供電的LED光源驅(qū)動(dòng)電路。背景技術(shù)：
半導(dǎo)體照明燈具由于具有發(fā)光效率高、節(jié)電效果明顯、壽命長、無污 染、抗震動(dòng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，已日益受到世界各國的重視，有望在不久的將來取代傳統(tǒng)的各種照 明燈具。但是這種燈具通常都采用直流驅(qū)動(dòng)電源供電，在燈具內(nèi)必需安裝將交流電變?yōu)橹?流電的恒流驅(qū)動(dòng)電源，盡管開關(guān)式恒流源效率較高，但用于驅(qū)動(dòng)LED燈具時(shí)電能利用效率 降低10%左右；此外由于開關(guān)電源中常用的電解電容器的使用壽命一般都低于10000小 時(shí)，雖然LED光源的壽命可達(dá)5 7萬小時(shí)，但是電源電路損壞后，燈具即不能使用，需要購 置新的燈具，形成目前的節(jié)能燈具節(jié)能不省錢的尷尬局面，不經(jīng)濟(jì)，嚴(yán)重影響其推廣使用。為了解決這一問題，申請?zhí)枮?00710172585. 0(公開號為CN 101137261A)、發(fā)明 名稱為《用于驅(qū)動(dòng)LED的裝置以及方法》發(fā)明專利申請公開了一種結(jié)構(gòu)比較簡單并且功率 效率高的交流電源驅(qū)動(dòng)式LED點(diǎn)亮裝置。將對交流電源進(jìn)行整流后的信號的電壓(整流電 壓)與規(guī)定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)其比較結(jié)果控制流入LED陣列中的各LED的驅(qū)動(dòng)電 流的導(dǎo)通和截止。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)交流電源電壓大時(shí)能使更多數(shù)目的LED點(diǎn)亮，當(dāng)交流電壓 小時(shí)使更少數(shù)目的LED點(diǎn)亮，由此可提高LED點(diǎn)亮裝置的功率效率。圖13為前述專利申請 分段點(diǎn)亮控制法驅(qū)動(dòng)LED燈的電源效率和LED效率之間的關(guān)系圖，圖中曲線顯示了電源效 率和LED效率之間的關(guān)系，由圖可以看出，LED的數(shù)量越多，電源的效率越高，但是LED的利 用率越低，特別是當(dāng)在電源電壓為標(biāo)準(zhǔn)220V條件下，按電源效率95%設(shè)計(jì)的LED數(shù)量，在電 源電壓為190V時(shí)，將有部分LED不亮，當(dāng)電壓為270V時(shí)電源的效率會(huì)降低到80%，而電流 源上消耗的功率將增加6 7倍。圖14為前述專利申請整流全橋輸入電壓在190V-270V變化時(shí)LED消耗功率與電 流源消耗的功率曲線圖，圖中曲線104表示LED消耗功率，105表示電流源消耗功率，一方 面是價(jià)格昂貴的LED燈，另一方面是寶貴的能源，要提高能源利用率，必須犧牲LED燈，進(jìn) 一步分析，可以得出這樣的結(jié)論即該申請的技術(shù)方案是無法從根本上解決電能利用率和 LED發(fā)光二極管利用效率的問題的，另外采用傳統(tǒng)的無源恒流電流源電路，它的輸入電壓與 通過電流雖然可以使電流基本保持在設(shè)定范圍內(nèi)，但當(dāng)兩端電壓過高時(shí)，流過的電流也會(huì) 隨電壓升高而稍微升高，當(dāng)電源電壓由190V—270V范圍變化時(shí)，通過LED的平均電流會(huì)隨 電壓升高而升高，恒流源上的功率消耗則隨電壓升高而成倍增加，會(huì)造成電源效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電 路，通過電壓調(diào)節(jié)電路合理控制LED發(fā)光二極管的并聯(lián)與串聯(lián)，使得通過發(fā)光二極管的電 流控制在合理的范圍內(nèi)，徹底解決了電源利用率和LED發(fā)光二極管發(fā)光效率二者之間不可 調(diào)和的矛盾，并且可以據(jù)此組裝生產(chǎn)出成本低、高效率、使用壽命長、便于大規(guī)模推廣應(yīng)用 的交流電源直接供電的LED照明燈。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
—種分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，含有橋式整流電路(1)，壓控 LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)，驅(qū)動(dòng) 電路外接的一定數(shù)量組數(shù)的LED發(fā)光管組成的光源電路(4)，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流 開關(guān)控制電路(3)串聯(lián)連接于橋式整流電路(1)的輸出端，在外接光源電路(4)中每兩組 LED發(fā)光管之間串聯(lián)有二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)輸入端連接橋 式整流電路的輸出端，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)的輸出端控制連接光源電 路(4)中的各組LED發(fā)光管，所述的壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)根據(jù)橋式整 流電路(1)輸出的電壓在半個(gè)周期內(nèi)將輸入的電源電壓根據(jù)外接LED的數(shù)量和組數(shù)劃分為 不同的區(qū)域，根據(jù)區(qū)域多少和電壓所在區(qū)域決定LED的串并聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)多組LED發(fā)光二極 管之間并聯(lián)與串聯(lián)點(diǎn)亮方式的多次變換。
所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，通過壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的 電流開關(guān)控制電路(3)，根據(jù)LED發(fā)光管的不同組合方式允許通過的不同電流，使其電子開 關(guān)對應(yīng)工作在導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，并使LED發(fā)光管通過的電流與LED燈具溫度成反比；在 所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中，采用PNP型電子開關(guān)控制流入LED發(fā)光 二極管的電流，采用NPN型電子開關(guān)控制流出LED發(fā)光二極管的電流；在外接光源電路(4) 中每兩組LED發(fā)光管之間串聯(lián)的二極管內(nèi)接于驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部，或者和LED發(fā)光管組串聯(lián)外 接于驅(qū)動(dòng)電路外部。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，外接光源電路(4)包括A、B、 C三組LED發(fā)光二極管，相鄰兩組LED發(fā)光二極管之間各串聯(lián)一個(gè)二極管，所述壓控LED并 聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路⑵對應(yīng)設(shè)有2個(gè)NPN型電子開關(guān)和2個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中 第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極連接在A組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管(D2)的連 接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極連接在B組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極管 (D3)的連接節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極連接電流開關(guān)控制電路中電流調(diào)節(jié)器(N4) 的輸入端和整個(gè)光源電路負(fù)極的連接點(diǎn)處，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)分別受控連接壓控LED并 聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路⑵中第二個(gè)比較器(B2)、第三個(gè)比較器(B3)的輸出端，壓控 LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第一個(gè)PNP型電子開關(guān)(Pl)的源極連接在將所有 LED發(fā)光二極管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的負(fù)極，其漏極與第一組LED發(fā)光二極管的輸入 端連接，柵極連接第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)(P2)的源極 連接在C組LED發(fā)光二極管正極與第二個(gè)二極管(D3)負(fù)極的連接點(diǎn)，第二個(gè)PNP型電子開 關(guān)(P2)的漏極連接LED發(fā)光二極管組的電源正極輸入端，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)(P2)的 柵極連接一個(gè)NPN型控制三集管(Ql)的集電極，所述控制三集管(Ql)的發(fā)射極接地，其控 制基極連接第一個(gè)電壓比較器(Bi)的輸出端。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，外接光源電路(4)包括A、B、 C三組LED發(fā)光二極管，相鄰兩組LED發(fā)光二極管之間各串聯(lián)一個(gè)二極管，所述壓控LED并 聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路⑵對應(yīng)設(shè)有2個(gè)NPN型電子開關(guān)和1個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中 第一個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極連接在A組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處， 第二個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極連接在B組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處， 兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極與壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)中電流調(diào)節(jié) 器(N4)的漏極相連，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的柵極分別受控連接壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第一個(gè)比較器(Bi)和第二個(gè)比較器(B2)的輸出端，所述PNP型電子開關(guān)(Pl)的源極連接在將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的負(fù)極，其漏極連接LED發(fā) 光二極管組的電源輸入端，其柵極通過電阻耦合連接第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，外接光源電路(4)包括A、B、 C、D四組LED發(fā)光二極管，相鄰兩組LED發(fā)光二極管之間各串聯(lián)一個(gè)二極管，所述壓控LED 并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路⑵對應(yīng)設(shè)有3個(gè)NPN型電子開關(guān)和3個(gè)PNP型電子開關(guān)，其 中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極通過二極管連接在A組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二 極管(D2)的連接節(jié)點(diǎn)處，此節(jié)點(diǎn)通過一反相二極管(D7)與C組LED發(fā)光管的負(fù)極端相連， 第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極通過二極管連接在B組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極 管(D3)的連接節(jié)點(diǎn)處，第三個(gè)NPN型電子開關(guān)(N3)的漏極連接在C組LED發(fā)光二極管和 第三個(gè)二極管(D3)的連接節(jié)點(diǎn)處，三個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極與LED發(fā)光管組負(fù)極端和壓 控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)中電流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極相連，三個(gè)NPN型電 子開關(guān)的柵極分別受控連接壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中各比較器(B1、B2、 B3)，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第一個(gè)PNP型電子開關(guān)(Pl)的漏極連接 在將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管(D2)的負(fù)極，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)(P2) 的漏極直接或通過二極管連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)二極管(DpD3)的負(fù) 極，第一個(gè)、第二個(gè)PNP型電子開關(guān)的源極與A組LED發(fā)光管的正極輸入端連接后與全橋的 正輸出端相連，第三個(gè)PNP型電子開關(guān)(P3)的漏極連接在D組LED發(fā)光管與第三個(gè)二極管 (D3)負(fù)極的連接點(diǎn)，其源極連接C組LED發(fā)光管與第二個(gè)二極管(D2)負(fù)極的連接點(diǎn)，三個(gè) PNP型電子開關(guān)的柵極分別通過耦合電阻連接第二個(gè)NPN型電子開關(guān)、第一個(gè)NPN型電子開 關(guān)、第三個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，外接光源電路(4)包括A、B、 C、D四組LED發(fā)光二極管，所述LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路(2)對應(yīng)設(shè)有3個(gè)NPN型電子 開關(guān)和2個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開(Ni)的漏極通過二極管連接在A組 LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管(D1)的連接節(jié)點(diǎn)處，此節(jié)點(diǎn)通過一反相二極管與C組LED 發(fā)光管的負(fù)極端相連，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極通過二極管連接在B組LED發(fā)光 二極管和第二個(gè)二極管(D2)的連接節(jié)點(diǎn)處，第三個(gè)NPN型電子開關(guān)(N3)的漏極連接在C組 LED發(fā)光二極管和第三個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，三個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極與LED發(fā)光管組 的負(fù)極和壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)中電流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極相連，其 柵極分別連接三個(gè)比較器的輸出端，第一個(gè)PNP型電子開關(guān)(Pl)的漏極連接在將所有LED 發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的第二個(gè)二極管的負(fù)極，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)的漏極直接或通過 二極管連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)二極管(DpD3)的負(fù)極，二個(gè)PNP型電子 開關(guān)的源極與A組LED發(fā)光管的正極輸入端連接后與全橋的正輸出端相連，二個(gè)PNP型電 子開關(guān)分別受控連接第一個(gè)和第二個(gè)比較器，兩個(gè)PNP型電子開關(guān)的柵極分別通過耦合電 阻連接第二個(gè)NPN型電子開關(guān)、第一個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，電壓比較器可以采用集成電 路運(yùn)算放大器，各個(gè)比較器的正、反相輸入端通過匹配分壓電路分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓和 取樣電壓輸入信號；所述電壓比較器或者采用分立元件組成。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，所述壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)，包括負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT、電壓比較器(B4)及由其控制的電 流調(diào)節(jié)器即一個(gè)NPN型電子開關(guān)(N4)、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT—端與控制電源的負(fù)極相 連，另一端通過一個(gè)電阻(R6)連接控制電源的正極，熱敏電阻RT和電阻(R6)的接點(diǎn)通過一 個(gè)反相二極管(D4)接入電壓比較器(B4)正相輸入端，電壓比較器(B4)正相輸入端一路通 過電阻(R12)與控制電源的正極相連，二路通過一電阻(R11)與控制電源的負(fù)極相連，三路通 過一電阻(Rltl)與第二比較器輸出端相連，所述電壓比較器(B4)的反相輸入端一路通過一 電阻(R13)與電流檢測電阻(R14)及電流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極連接點(diǎn)相連，另一路通過一限流 電阻(R15)和一穩(wěn)壓二極管(DW2)與LED發(fā)光二極管組負(fù)極輸出端和電流調(diào)節(jié)器的連接節(jié) 點(diǎn)相連，所述電壓比較器(B4)的輸出端控制連接電流調(diào)節(jié)器的柵極。所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，由N組串聯(lián)的LED發(fā)光二極 管與N-I個(gè)二極管間隔串聯(lián)組成光源電路(4)，每相鄰的兩組LED發(fā)光二極管之間串聯(lián)一個(gè) 二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)對應(yīng)設(shè)有小于N個(gè)的NPN電子開關(guān) 和3個(gè)、2個(gè)或1個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極通過二極管 連接在第一組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2) 的漏極通過二極管連接在第二組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處…，以此類 推，第N-I個(gè)NPN型電子開關(guān)(Nn-I)的漏極連接在第N組LED發(fā)光二極管和第N-I個(gè)二極 管的連接節(jié)點(diǎn)處，所有NPN型電子開關(guān)的源極與壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路 (3)中電流調(diào)節(jié)器的源極相連，所有NPN型電子開關(guān)的柵極分別連接第一個(gè)、第二個(gè)、…、 第N-I個(gè)比較器(B1、B2、…、Bn-1)的輸出端，第一個(gè)PNP型電子開關(guān)(Pl)的源極連接在 將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的負(fù)極，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)(P2)的源極直 接或通過二極管連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)分節(jié)點(diǎn)的二極管的負(fù)極，第一 個(gè)、第二個(gè)PNP型電子開關(guān)的源極與第一組LED發(fā)光管的輸入端連接后與全橋的正輸出端 相連，第三個(gè)PNP型電子開關(guān)(P3)的漏極連接在將所有LED發(fā)光管四等分的第四個(gè)接點(diǎn)處 的LED發(fā)光二極管組的正極輸入處，其源極連接在將所有LED發(fā)光管四等分的第三個(gè)接點(diǎn) 處的LED發(fā)光二極管的正極輸入處，三個(gè)PNP型電子開關(guān)的柵極分別受控連接各比較器，所 有各比較器的正、反相輸入端分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓和取樣電壓輸入信號；其中，N為大于 1自然數(shù)。一種分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，含有橋式整流電路⑴，電流調(diào) 節(jié)電路(3)以及LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路(2)，所述橋式整流電路輸入端連接交流電源， 電流調(diào)節(jié)電路(3)中電流調(diào)節(jié)器的電流輸出端連接橋式整流電路的負(fù)極輸出端，電流調(diào)節(jié) 器的輸入端與橋式整流電路的正極輸出端之間設(shè)有連接N組LED發(fā)光二極管的連接節(jié)點(diǎn)， 電流調(diào)節(jié)器和被分成N組的LED發(fā)光二極管組成的光源電路(4)串聯(lián)在整流電路的正、負(fù) 極輸出端構(gòu)成主回路，所述LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路(2)對應(yīng)設(shè)有N-I個(gè)電子開關(guān)，其中 第一個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第一組LED發(fā)光二極管和第二組LED發(fā)光二極管的連接節(jié)點(diǎn) 處，第二個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第二組LED發(fā)光二極管和第三組LED發(fā)光二極管的連接 節(jié)點(diǎn)處，……，第N-I個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第N-I組LED發(fā)光二極管和第N組LED發(fā) 光二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，所有電子開關(guān)的源極連接整流電源的負(fù)極，各個(gè)電子開關(guān)的柵極 分別連接一個(gè)比較器的輸出端，各個(gè)比較器的正、反相輸入端分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓和取 樣電壓輸入信號；電流調(diào)節(jié)器的輸出端與橋式整流電路的負(fù)極輸出端之間連接的LED發(fā)光二極管的組數(shù)N為2 9的自然數(shù)，LED發(fā)光二極管的總數(shù)為M個(gè)，M為40 110的自然數(shù)。本發(fā)明的有益積極效果1、本發(fā)明分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，采用合理的串并聯(lián)電路使得電壓低時(shí)，LED發(fā)光管并聯(lián)，電壓高時(shí)LED串聯(lián)并分段投入的方式，使得所有LED發(fā)光管 的工作時(shí)間基本相同，壽命一致，提高了電源利用率。采用負(fù)溫度系數(shù)電流調(diào)節(jié)電路串聯(lián)在 LED燈主回路中，通過合理控制LED發(fā)光二極管的數(shù)量和組數(shù)，使得通過發(fā)光二極管的電流 控制在合理的范圍內(nèi)，保證了 LED發(fā)光二極管穩(wěn)定工作狀態(tài)，延長了照明燈的使用壽命，解 決了 LED發(fā)光二極管發(fā)光效率、電源利用率二者之間不可調(diào)和的矛盾。2、本發(fā)明分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，電源模塊只有整流電路而 不用電容，特別是不使用壽命較短的大容量的電解電容，使用中對電網(wǎng)的沖擊干擾小，尤其 是，電流調(diào)節(jié)電路保證了通過LED光源照明燈的電流不會(huì)隨電壓升高和降低而變動(dòng)，因此 大大是提高了 LED照明燈及電源模塊的使用壽命，使得驅(qū)動(dòng)電路模塊的使用壽命可與LED 發(fā)光二極管的使用壽命相當(dāng)。3、本發(fā)明分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路中，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的 電流開關(guān)控制電路采用電子開關(guān)作為限流器，當(dāng)光源電路中流過電流小于規(guī)定值時(shí)為通 路，當(dāng)光源電路中流過電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)立即關(guān)閉。關(guān)閉后當(dāng)電壓不太大時(shí)成間斷導(dǎo)通，當(dāng) 電壓高到一定值時(shí)徹底關(guān)閉。工作過程中產(chǎn)生的熱量很小，電源轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)99%以上。 同時(shí)在LED光源驅(qū)動(dòng)電路的散熱器上安裝的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT，可以使得當(dāng)溫度達(dá)到 一定值時(shí)，能夠減少LED發(fā)光管通過的電流，使溫度控制在合理范圍之內(nèi)，使LED得光衰減 慢。
四

圖1 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之一(以3組LED發(fā)光二極管與2 個(gè)NPN型電子開關(guān)和兩個(gè)PNP型電子開關(guān)為例)圖2 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之二(以3組LED發(fā)光二極管與2 個(gè)NPN型電子開關(guān)和一個(gè)PNP型電子開關(guān)為例)圖3 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之三(以4組LED發(fā)光二極管與3 個(gè)NPN型電子開關(guān)和3個(gè)PNP型電子開關(guān)為例)圖4 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之四(以4組LED發(fā)光二極管與3 個(gè)NPN型電子開關(guān)和2個(gè)PNP型電子開關(guān)為例)圖5 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之五(以N組LED發(fā)光二極管與 小于N個(gè)的NPN型電子開關(guān)和1-4個(gè)PNP型電子開關(guān)為例)圖6 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之六(含有3組LED發(fā)光二極管 與2個(gè)NPN型電子開關(guān)和0個(gè)PNP型電子開關(guān))圖7 本發(fā)明交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路原理圖之七(含有N組LED發(fā)光二極管 與小于N個(gè)的NPN型電子開關(guān)和0個(gè)PNP型電子開關(guān))圖8 實(shí)施例一的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路集成或模塊化的電路9 實(shí)施例二的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路集成或模塊化的電路圖
圖10 實(shí)施例三的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路集成或模塊化的電路11 壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路控制3組LED發(fā)光二極管在不同 電壓情況下的電流曲線12 圖1所示交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路采用分離元件電阻、穩(wěn)壓管和三集管 組成的無源電壓比較器替代有源比較器的電路圖(串聯(lián)在光源電路中的二極管內(nèi)置)圖13 現(xiàn)有技術(shù)LED光源電路采用傳統(tǒng)恒流源輸入電壓在190V-270V變化時(shí)LED 消耗功率與電流源消耗的功率曲線14 現(xiàn)有技術(shù)LED光源電路采用傳統(tǒng)恒流源LED發(fā)光二極管的數(shù)量與電源的效 率關(guān)系15-1、15-2、15-3、15_4 分別為實(shí)施例一在電壓不同時(shí)具體分段工作的等效電 路圖16-1、16-2、16-3 分別為實(shí)施例二在電壓不同時(shí)具體分段工作的等效電路圖17-1、17-2、17-3、17_4 分別為實(shí)施例二在電壓不同時(shí)具體分段工作的等效電 路圖17-5 實(shí)施例一、實(shí)施例三中工作電壓分段示意18-1、18-2、18-3、18-4 分別為實(shí)施例四在電壓不同時(shí)具體分段工作的等效電 路圖19 分離元件組成的無源電壓比較器原理圖 五具體實(shí)施例方式實(shí)施例一參見圖1，本實(shí)施例分段變換投入交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，含有橋式整流電路1，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控 制電路3，橋式整流電路輸入端連接交流電源，橋式整流電路正輸出端到負(fù)輸出端間分別連 接有A、B、C三組串聯(lián)的LED發(fā)光二極管與2個(gè)二極管間隔串聯(lián)組成光源電路4，A組LED 發(fā)光二極管的數(shù)量是B、C兩組LED發(fā)光二極管數(shù)量的和，B、C兩組LED發(fā)光二極管數(shù)量相 同。光源電路4與電流開關(guān)控制電路3串聯(lián)后和壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2并 聯(lián)。本實(shí)施例中壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2對應(yīng)設(shè)有2個(gè)NPN型電子開關(guān)和2 個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)m的源極連接在A組LED發(fā)光二極管和二 極管D2的連接節(jié)點(diǎn)，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)N2的源極連接在B組LED發(fā)光二極管和二極 管D3的連接節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極連接電流開關(guān)控制電路3中電流調(diào)節(jié)器的 輸入端與整個(gè)光源電路負(fù)極的連接點(diǎn)處，其柵極分別連接一個(gè)比較器的輸出端，第一個(gè)PNP 型電子開關(guān)Pl的源極連接在將所有LED發(fā)光管兩等分的二極管D2的負(fù)極，第二個(gè)PNP型 電子開關(guān)P2的源極連接在C組LED發(fā)光二極管與第二個(gè)二極管D3的連接點(diǎn)處，第二個(gè)PNP 型電子開關(guān)P2的漏極連接LED發(fā)光二極管組的電源正極輸入端，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)P2 的柵極連接一個(gè)NPN型控制三集管Ql的集電極，所述控制三集管Ql的發(fā)射極接地，其控制 基極連接第一個(gè)電壓比較器Bl的輸出端。三集管Ql和電子開關(guān)N2的輸出端分別控制連 接兩個(gè)PNP型電子開關(guān)的柵極，比較器B2的輸出通過二極管D6與比較器B3的反相輸入端 連接。220V交流電通過橋式整流電路整流為峰值電壓為311V、IOOHz的脈沖直流電，其起點(diǎn)電壓為零，此時(shí)比較器B1、B2為高電平輸出B3為低電平輸出，B1、B2高電平通過Rltl使得限流比較器B4控制的電流調(diào)節(jié)開關(guān)N4允許流過的電流加大，電子開關(guān)N1、Q1、P1、P2打 開，N2關(guān)斷，A、B、C組LED發(fā)光二極管在二極管D2、D3及電子開關(guān)附、PI、P2的作用下成兩 并聯(lián)連接，具體通路為第一路從E流出的電流經(jīng)A組LED發(fā)光二極管、二極管D8、電子開關(guān) Nl到F點(diǎn)；第二路從E流出的電流經(jīng)電子開關(guān)P2、C組LED發(fā)光二極管到F點(diǎn)，由于A組數(shù) 量是C組的兩倍，兩者并聯(lián)等于A組不通，其等效電路如圖15-1所示，當(dāng)電壓由O開始上升 到C組LED發(fā)光二極管導(dǎo)通的電壓時(shí)，C組LED發(fā)光二極管發(fā)亮，電壓繼續(xù)升高，流過C組 的LED的電流由小到大，對于20個(gè)串聯(lián)的LED發(fā)光二極管，點(diǎn)亮電壓為55V，到標(biāo)準(zhǔn)電流時(shí) 需電壓64V，到2倍標(biāo)準(zhǔn)電流時(shí)需電壓80V，當(dāng)電壓到100V左右時(shí)比較器Bl輸出低電平，B2 還是輸出高電平，電子開關(guān)Ni、Pl打開，Ql、P2關(guān)斷，A、B、C組LED發(fā)光二極管在二極管D2 及電子開關(guān)PUl的作用下成兩并聯(lián)連接，具體通路為第一路從E流出的電流經(jīng)A組LED 發(fā)光二極管、二極管D8、電子開關(guān)m到F點(diǎn)；第二路從E流出的電流經(jīng)電子開關(guān)P1、B、C兩 組LED發(fā)光二極管到F點(diǎn)。其等效電路15-2所示，由于電壓沒變而LED發(fā)光二極管數(shù)量由 20個(gè)到40個(gè)突然增加，電流將由高突降到低，隨著電壓繼續(xù)升高，電流將繼續(xù)升高，當(dāng)瞬間 電壓升高到135V三組LED到正常電流，170V時(shí)大到限流器規(guī)定的最大值，電壓繼續(xù)升高限 流工作，當(dāng)電壓繼續(xù)升高到180V左右時(shí)比較器B2輸出低電平，B3輸出高電平電子開關(guān)N2 導(dǎo)通，A、B、C三組LED發(fā)光二極管形成如圖15-3所示等效電路，由于電壓沒變而LED發(fā)光 二極管數(shù)量突然增加，電流將由高突降到低，隨著電壓繼續(xù)升高，電流將繼續(xù)升高，當(dāng)電壓 繼續(xù)升高到250V左右時(shí)比較器B3輸出低電平，B3輸出低電平電子開關(guān)N2關(guān)閉，A、B、C三 組LED發(fā)光二極管形成如圖15-4所示等效電路，由于電壓沒變而LED發(fā)光二極管數(shù)量突然 增加，電流將由高突降到低，隨著電壓繼續(xù)升高，電流將繼續(xù)升高，直到達(dá)到峰值。圖11示 出了不同電壓情況下通過LED發(fā)光二極管的電流圖。輸入電壓為1IOV時(shí)，由于比較器B3 永遠(yuǎn)為低電平，限流比較器B4的正輸出端電壓較大而不變，通過電流調(diào)節(jié)器N4的電流大， 當(dāng)電流調(diào)節(jié)器N4流過的電流小于設(shè)定值時(shí)，撿流電阻R14兩端電壓小于限流比較器B4正 輸入端電壓，B4輸出高電平，電流調(diào)節(jié)器N4導(dǎo)通，當(dāng)瞬間電壓升高到300V左右，電流調(diào)節(jié) 器N4流過的電流在R14上的電壓達(dá)到限流比較器B4正輸出端電壓時(shí)，由于限流比較器B4、 電流調(diào)節(jié)器N4的作用不讓電流繼續(xù)增加，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器N4上的電壓上升到超過穩(wěn)壓管DW2 的導(dǎo)通電壓時(shí)，電流調(diào)節(jié)器N4關(guān)閉，電流調(diào)節(jié)器N4的關(guān)閉使得流過LED發(fā)光二極管的電流 為零，加在電流調(diào)節(jié)器N4上的電壓繼續(xù)升高，同時(shí)由于流過LED發(fā)光二極管的電流為零，電 阻R14與電流調(diào)節(jié)器N4的節(jié)點(diǎn)電壓為零，加在電流調(diào)節(jié)器N4上的電壓通過穩(wěn)壓管DW2、電阻 R15分壓在R13上，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器N4上的電壓較小時(shí)，電阻R13與R15節(jié)點(diǎn)上的電壓小于比較 器B4正輸入端的電壓，電流調(diào)節(jié)器N4再次導(dǎo)通，N4導(dǎo)通后，節(jié)點(diǎn)電壓又高于B4正輸出端 電壓，N4再次關(guān)閉，這樣電流調(diào)節(jié)器N4就連續(xù)導(dǎo)通、關(guān)閉，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器N4上的電壓較大 時(shí)，電阻R13與R15節(jié)點(diǎn)上的電壓大于比較器B4正輸入端的電壓，電流調(diào)節(jié)器N4徹底關(guān)斷。 當(dāng)電壓到達(dá)峰值回落到330V以上附近時(shí)，N4再次連續(xù)導(dǎo)通關(guān)閉，當(dāng)電壓小于300V時(shí)，N4導(dǎo) 通，電壓繼續(xù)回落又形成如圖15-4所示等效電路，再回落形成如圖15-3所示等效電路，再 回落形成如圖15-2所示等效電路。當(dāng)電壓繼續(xù)回落到IlOV以下時(shí)，比較器Bl輸出又為高 電平，形成圖15-1所示等效電路，電壓在半個(gè)周期內(nèi)比較器B1、B2、B3分別控制Q1、N1、N2、 PI、P2、N3的導(dǎo)通和關(guān)斷，使得三組LED燈形成由C組亮到A組與B、C兩組并聯(lián)，再到A組與B組兩串，再到A組、B組與C組三串，再到A組與B組兩串，再到A組與B、C兩組并聯(lián)，再到C組亮的周期變化，在電源半個(gè)周期內(nèi)A、B兩組燈在電壓大于IOOV范圍點(diǎn)亮，點(diǎn)亮占 空比為0. 78，C組燈從50V到210V亮再到大于250的范圍內(nèi)亮，點(diǎn)亮占空比為0. 777從而 保證了三組LED發(fā)光二極管的亮度和壽命基本一致。由于N1、N2、N4工作在開關(guān)狀態(tài)未在 放大區(qū)，因此整個(gè)電源消耗的功率很小，電源效率可達(dá)到99%以上。圖11就是不同電壓情況下通過電流調(diào)節(jié)器N4的電流曲線圖，當(dāng)輸入電源電壓 為120V時(shí)，比較器Bl始終為高電平，LED為兩并聯(lián)，R11上的電壓始終較大，通過電子開關(guān) N4(電流調(diào)節(jié)器)的電流就較大，當(dāng)電源電壓在220V左右時(shí)，比較器Bi、B2由高到低通過 電子開關(guān)N4的電流隨電壓和電路串并聯(lián)變化，當(dāng)電源電壓在280V左右時(shí)比較器Bl、B2輸 出電壓由高到低，通過電子開關(guān)N4的電流隨電壓和電路串并聯(lián)變化，在電壓峰值附近徹底 關(guān)閉，形成無電流區(qū)，改變電阻R15、R13的比值可改變無電流區(qū)大小。使全時(shí)段通過LED發(fā) 光二極管的電流控制在規(guī)定范圍內(nèi)，隨著LED發(fā)光二極管的工作，安裝在LED光源上的散熱 器溫度升高，安裝在散熱器上的熱敏電阻RT電阻下降，電阻RT上的電壓降低，當(dāng)溫度達(dá)到 50度時(shí)，二極管D4導(dǎo)通，使限流比較器B4正輸入端電壓減小，通過LED發(fā)光二極管的電流 減少，使LED散熱器的溫度控制在合理范圍之內(nèi)。由于串聯(lián)在LED光源電路中的二極管是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵，是將兩組LED發(fā)光二 極管由串聯(lián)變?yōu)椴⒙?lián)的關(guān)鍵元件，因此為了敘述方便，前述描述中將二極管放在光源電路4 中，但在本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路模塊化和集成電路芯片生產(chǎn)中，可以不包括發(fā)光二極管，此時(shí)可以 將二極管放在串并變換電路2與橋式整流電路1中，與壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控 制電路3合并生產(chǎn)出LED光源燈驅(qū)動(dòng)(電源)模塊。本實(shí)施例的分段變換投入交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，在具體實(shí)施時(shí)，圖1中的集 成電路電壓比較器可以采用如圖19所示由分離元件構(gòu)成。此時(shí)圖1所示實(shí)施方式的原理 圖可以表示為圖12。由分離元件電阻H、穩(wěn)壓二極管DW1、三極管Ql構(gòu)成的比較器，當(dāng)輸 出電源電壓小于DW1W導(dǎo)通電壓時(shí)，輸出高電平，當(dāng)輸出電源電壓大于DW1的導(dǎo)通電壓時(shí)，輸 出低電平。圖8是本實(shí)施例集成電路化或模塊化的電路圖，在集成電路和模塊化時(shí)，將光源 電路4中的二極管集成到芯片和模塊中，以此組裝的LED燈具具有外接線路少，功率調(diào)整簡 單的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例二參見圖2，圖中標(biāo)號同實(shí)施例一相同的代表意義相同，不重述。本實(shí)施 例分段變換投入交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，與實(shí)施例一不同的是，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換 開關(guān)控制電路2含有2個(gè)NPN型電子開關(guān)和一個(gè)PNP型電子開關(guān)。其工作原理與實(shí)施例一 基本相同，其工作過程的等效電路分別如圖16-1、圖16-2和圖16-3)所示，LED發(fā)光二極管 中A、B兩組流過電流相同，C組流過電流小于A、B兩組但差別很小。圖9是本實(shí)施例2集成電路化或模塊化的電路圖。實(shí)施例三參見圖3，本實(shí)施例分段變換投入交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，與實(shí)施 例一不同的是，光源電路含有A、B、C、D四組LED發(fā)光二極管，每組LED發(fā)光二極管數(shù)量相 同。壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2含有3個(gè)NPN型電子開關(guān)和3個(gè)PNP型電子開 關(guān)。即將實(shí)施例一中A組LED發(fā)光二極管劃等分為兩組，分別增加一個(gè)NPN型和一個(gè)PNP 型電子開關(guān)，其工作原理基本與實(shí)施例一相同，其不同電壓下電路工作等效電路分別如圖17-1、圖17-2、圖17-3和圖17_4所示。圖17_1中，電源電壓在0_1階段范圍內(nèi)，限流器流 過電流最大；圖17-2中，電源電壓在1-2階段范圍內(nèi)，限流器流過電流較大；圖17-3中，電 源電壓在2-3階段范圍內(nèi)，限流器流過電流較??；圖17-4中，電源電壓在3-4階段范圍內(nèi)， 限流器流過電流最小。同時(shí)由于電阻R12上多并聯(lián)一個(gè)由比較器B2控制的電阻R28，因此在 比較器B1、B2同時(shí)為高電平時(shí)限流器通過的電流比實(shí)施例一中通過的最大電流要大。圖10是本實(shí)施例集成電路化或模塊化的電路圖。
實(shí)施例四參見圖4，本實(shí)施例分段變換投入交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，與實(shí)施 例三的不同之處是壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2含有3個(gè)NPN型電子開關(guān)和2 個(gè)PNP型電子開關(guān)。本實(shí)施例分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，工作原理與實(shí) 施例三基本相同，不同點(diǎn)是等效電路中LED發(fā)光二極管中A、B、C三組流過電流相同，D組流 過電流小于A、B、C三組，但差別很小。圖18-1、18-2、18-3、18-4分別為本實(shí)施例中LED發(fā) 光二極管在電壓不同時(shí)具體分段工作的等效電路。實(shí)施例五參見圖5，本實(shí)施例分段變換投入交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，與實(shí)施 例四的不同之處是在實(shí)施例四基礎(chǔ)上將LED發(fā)光二極管劃分更細(xì)，形成更多的發(fā)光二極 管組數(shù)，通過壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2，可將LED發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)8并到4并 到2并再到分多段投入，由于電路原理相同，在此就不一一敘述。實(shí)施例六參見圖6，本實(shí)施例分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，與實(shí) 施例一或?qū)嵤├牟煌幵谟趬嚎豅ED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2不含PNP型電 子開關(guān)，由于無P型電子開關(guān)電路不能使LED并聯(lián)但可將LED分段3段投入。實(shí)施例七參見圖7，本實(shí)施例分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，LED發(fā) 光二極管分為N組且控制電路無PNP型電子開關(guān)，由于無P型電子開關(guān)電路不能使LED并 聯(lián)但可將LED分N段投入。電流調(diào)節(jié)器和被分成N組的LED發(fā)光二極管組成的光源電路4串聯(lián)在整流電路的 正、負(fù)極輸出端構(gòu)成主回路，所述LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路2對應(yīng)設(shè)有N-I個(gè)電子開關(guān)， 其中第一個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第一組LED發(fā)光二極管和第二組LED發(fā)光二極管的連 接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第二組LED發(fā)光二極管和第三組LED發(fā)光二極管 的連接節(jié)點(diǎn)處，……，第N-I個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第N-I組LED發(fā)光二極管和第N組 LED發(fā)光二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，所有電子開關(guān)的源極連接整流電源的負(fù)極，各個(gè)電子開關(guān)的 柵極分別連接一個(gè)比較器的輸出端，各個(gè)比較器的正、反相輸入端分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓 和取樣電壓輸入信號；電流調(diào)節(jié)器的輸出端與橋式整流電路的負(fù)極輸出端之間連接的LED 發(fā)光二極管的組數(shù)N為2 9的自然數(shù)，LED發(fā)光二極管的總數(shù)為M個(gè)，M為40 110的自 然數(shù)。實(shí)施例八本實(shí)施例分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，由N組串聯(lián)的 LED發(fā)光二極管與N-I個(gè)二極管間隔串聯(lián)組成光源電路4，每相鄰的兩組LED發(fā)光二極管之 間串聯(lián)一個(gè)二極管，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路2對應(yīng)設(shè)有小于N個(gè)的NPN電子開 關(guān)和3個(gè)、2個(gè)或1個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)附的漏極通過二極管連 接在第一組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)N2的漏 極通過二極管連接在第二組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，…，以此類推， 第N-I個(gè)NPN型電子開關(guān)Nn-I的漏極連接在第N組LED發(fā)光二極管和第N-I個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，所有NPN型電子開關(guān)的源極與壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路3中電 流調(diào)節(jié)器的源極相連，所有NPN型電子開關(guān)的柵極分別連接第一個(gè)、第二個(gè)、…、第N-I個(gè) 比較器B1、B2、…、Bn-I的輸出端，第一個(gè)PNP型電子開關(guān)Pl的源極連接在將所有LED發(fā) 光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的負(fù)極，第二個(gè)PNP型電子開關(guān)P2的源極直接或通過二極管 連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)分節(jié)點(diǎn)的二極管的負(fù)極，第一個(gè)、第二個(gè)PNP型 電子開關(guān)的源極與第一組LED發(fā)光管的輸入端連接后與全橋的正輸出端相連，第三個(gè)PNP 型電子開關(guān)P3的漏極連接在將所有LED發(fā)光管四等分的第四個(gè)接點(diǎn)處的LED發(fā)光二極管 組的正極輸入處，其源極連接在將所有LED發(fā)光管四等分的第三個(gè)接點(diǎn)處的LED發(fā)光二極 管的正極輸入處，三個(gè)PNP型電子開關(guān)的柵極分別受控連接各比較器，所有各比較器的正、 反相輸入端分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓和取樣電壓輸入信號；其中，N為大于1自然數(shù)。實(shí)施例九本實(shí)施例分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，含有橋式整流 電路，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路，驅(qū) 動(dòng)電路外接的一定數(shù)量組數(shù)的LED發(fā)光管組成的光源電路和壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流 開關(guān)控制電路串聯(lián)連接于橋式整流電路的輸出端，在外接光源電路中每兩組可并聯(lián)的LED 發(fā)光管之間串聯(lián)有二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路輸入端連接橋式整流 電路的輸出端，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路的輸出端控制連接光源電路中的各組 LED發(fā)光管，所述的壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路根據(jù)橋式整流電路輸出的電壓在 半個(gè)周期內(nèi)將輸入的電源電壓根據(jù)外接LED的數(shù)量和組數(shù)劃分為不同的區(qū)域，根據(jù)區(qū)域多 少和電壓所在區(qū)域決定LED的串并聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)多組LED發(fā)光二極管之間并聯(lián)與串聯(lián)點(diǎn)亮 方式的多次變換。通過壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路，根據(jù)LED發(fā)光管的不同組合方式 允許通過的不同電流，使其電子開關(guān)對應(yīng)工作在導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，并使LED發(fā)光管通 過的電流與LED燈具溫度成反比；在所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路中，采用PNP 型電子開關(guān)控制流入LED發(fā)光二極管的電流，采用NPN型電子開關(guān)控制流出LED發(fā)光二極 管的電流；在外接光源電路中每兩組可并聯(lián)的LED發(fā)光管之間串聯(lián)的二極管內(nèi)接于驅(qū)動(dòng)電 路內(nèi)部，或者和LED發(fā)光管組串聯(lián)外接于驅(qū)動(dòng)電路外部。上述各實(shí)施例中的電壓比較器可以采用如圖19所示的另一種分離元件組成，當(dāng)輸入的電壓小于穩(wěn)壓管DWl的導(dǎo)通電壓時(shí)，比較器輸出高電平，當(dāng)輸入的電壓大于穩(wěn)壓管 Dffl的導(dǎo)通電壓時(shí)，比較器輸出低電平。圖12為第一實(shí)施例用分離元件組成的比較器Bi、 B2、B3的原理圖，其工作原理與第一實(shí)施例完全相同不再說明。圖中的B4也可用分離元件 組成。
權(quán)利要求
一種分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，含有橋式整流電路(1)，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)，驅(qū)動(dòng)電路外接的一定數(shù)量組數(shù)的LED發(fā)光管組成的光源電路(4)，壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)串聯(lián)連接于橋式整流電路(1)的輸出端，其特征是在外接光源電路(4)中每兩組LED發(fā)光管之間串聯(lián)有二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)輸入端連接橋式整流電路的輸出端，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)的輸出端控制連接光源電路(4)中的各組LED發(fā)光管，所述的壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)根據(jù)橋式整流電路(1)輸出的電壓在半個(gè)周期內(nèi)將輸入的電源電壓根據(jù)外接LED的數(shù)量和組數(shù)劃分為不同的區(qū)域，根據(jù)區(qū)域多少和電壓所在區(qū)域決定LED的串并聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)多組LED發(fā)光二極管之間并聯(lián)與串聯(lián)點(diǎn)亮方式的多次變換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是通 過壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)，根據(jù)LED發(fā)光管的不同組合方式允許通 過的不同電流，使其電子開關(guān)對應(yīng)工作在導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，并使LED發(fā)光管通過的電 流與LED燈具溫度成反比；在所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中，采用PNP型 電子開關(guān)控制流入LED發(fā)光二極管的電流，采用NPN型電子開關(guān)控制流出LED發(fā)光二極管 的電流；在外接光源電路⑷中每兩組LED發(fā)光管之間串聯(lián)的二極管內(nèi)接于驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部， 或者和LED發(fā)光管組串聯(lián)外接于驅(qū)動(dòng)電路外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是夕卜 接光源電路(4)包括A、B、C三組LED發(fā)光二極管，相鄰兩組LED發(fā)光二極管之間各串聯(lián)一 個(gè)二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)對應(yīng)設(shè)有2個(gè)NPN型電子開關(guān)和2 個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極連接在A組LED發(fā)光二極管和 第一個(gè)二極管(D2)的連接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極連接在B組LED發(fā)光 二極管和第二個(gè)二極管(D3)的連接節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極連接電流開關(guān)控制 電路中電流調(diào)節(jié)器(N4)的輸入端和整個(gè)光源電路負(fù)極的連接點(diǎn)處，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)分 別受控連接壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第二個(gè)比較器(B2)、第三個(gè)比較器 (B3)的輸出端，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第一個(gè)PNP型電子開關(guān)(Pl)的 源極連接在將所有LED發(fā)光二極管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的負(fù)極，其漏極與第一組LED 發(fā)光二極管的輸入端連接，柵極連接第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極，第二個(gè)PNP型電 子開關(guān)(P2)的源極連接在C組LED發(fā)光二極管正極與第二個(gè)二極管(D3)負(fù)極的連接點(diǎn)， 第二個(gè)PNP型電子開關(guān)(P2)的漏極連接LED發(fā)光二極管組的電源正極輸入端，第二個(gè)PNP 型電子開關(guān)(P2)的柵極連接一個(gè)NPN型控制三集管(Ql)的集電極，所述控制三集管(Ql) 的發(fā)射極接地，其控制基極連接第一個(gè)電壓比較器(Bi)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是夕卜 接光源電路(4)包括A、B、C三組LED發(fā)光二極管，相鄰兩組LED發(fā)光二極管之間各串聯(lián)一 個(gè)二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)對應(yīng)設(shè)有2個(gè)NPN型電子開關(guān)和 1個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極連接在A組LED發(fā)光二極管和第 一個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極連接在B組LED發(fā)光二極管和第 二個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極與壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān) 控制電路(3)中電流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極相連，兩個(gè)NPN型電子開關(guān)的柵極分別受控連接壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第一個(gè)比較器(Bi)和第二個(gè)比較器(B2)的輸出 端，所述PNP型電子開關(guān)(Pl)的源極連接在將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的 負(fù)極，其漏極連接LED發(fā)光二極管組的電源輸入端，其柵極通過電阻耦合連接第一個(gè)NPN型 電子開關(guān)(Ni)的漏極。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是夕卜 接光源電路(4)包括A、B、C、D四組LED發(fā)光二極管，相鄰兩組LED發(fā)光二極管之間各串聯(lián) 一個(gè)二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)對應(yīng)設(shè)有3個(gè)NPN型電子開關(guān)和 3個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開關(guān)(Ni)的漏極通過二極管連接在A組LED 發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管(D2)的連接節(jié)點(diǎn)處，此節(jié)點(diǎn)通過一反相二極管(D7)與C組LED 發(fā)光管的負(fù)極端相連，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極通過二極管連接在B組LED發(fā)光 二極管和第二個(gè)二極管(D3)的連接節(jié)點(diǎn)處，第三個(gè)NPN型電子開關(guān)(N3)的漏極連接在C組 LED發(fā)光二極管和第三個(gè)二極管(D3)的連接節(jié)點(diǎn)處，三個(gè)NPN型電子開關(guān)的源極與LED發(fā) 光管組負(fù)極端和壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)中電流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極 相連，三個(gè)NPN型電子開關(guān)的柵極分別受控連接壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2) 中各比較器(B1、B2、B3)，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)中第一個(gè)PNP型電子開 關(guān)(Pl)的漏極連接在將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管(D2)的負(fù)極，第二個(gè)PNP 型電子開關(guān)(P2)的漏極直接或通過二極管連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)二 極管(DpD3)的負(fù)極，第一個(gè)、第二個(gè)PNP型電子開關(guān)的源極與A組LED發(fā)光管的正極輸入 端連接后與全橋的正輸出端相連，第三個(gè)PNP型電子開關(guān)(P3)的漏極連接在D組LED發(fā)光 管與第三個(gè)二極管(D3)負(fù)極的連接點(diǎn)，其源極連接C組LED發(fā)光管與第二個(gè)二極管(D2)負(fù) 極的連接點(diǎn)，三個(gè)PNP型電子開關(guān)的柵極分別通過耦合電阻連接第二個(gè)NPN型電子開關(guān)、第 一個(gè)NPN型電子開關(guān)、第三個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏極。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是夕卜 接光源電路⑷包括A、B、C、D四組LED發(fā)光二極管，所述LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路(2) 對應(yīng)設(shè)有3個(gè)NPN型電子開關(guān)和2個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開(Ni)的漏 極通過二極管連接在A組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管(D1)的連接節(jié)點(diǎn)處，此節(jié)點(diǎn)通過 一反相二極管與C組LED發(fā)光管的負(fù)極端相連，第二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極通過二 極管連接在B組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極管(D2)的連接節(jié)點(diǎn)處，第三個(gè)NPN型電子開 關(guān)(N3)的漏極連接在C組LED發(fā)光二極管和第三個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，三個(gè)NPN型電子 開關(guān)的源極與LED發(fā)光管組的負(fù)極和壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)中電 流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極相連，其柵極分別連接三個(gè)比較器的輸出端，第一個(gè)PNP型電子開關(guān) (Pl)的漏極連接在將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的第二個(gè)二極管的負(fù)極，第二個(gè)PNP 型電子開關(guān)的漏極直接或通過二極管連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)二極管 (D1^D3)的負(fù)極，二個(gè)PNP型電子開關(guān)的源極與A組LED發(fā)光管的正極輸入端連接后與全橋 的正輸出端相連，二個(gè)PNP型電子開關(guān)分別受控連接第一個(gè)和第二個(gè)比較器，兩個(gè)PNP型電 子開關(guān)的柵極分別通過耦合電阻連接第二個(gè)NPN型電子開關(guān)、第一個(gè)NPN型電子開關(guān)的漏 極。
7.根據(jù)權(quán)利要求3 6任一項(xiàng)所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其 特征是所述電壓比較器采用集成電路運(yùn)算放大器，各個(gè)比較器的正、反相輸入端通過匹配分壓電路分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓和取樣電壓輸入信號；所述電壓比較器或者采用分立元件 組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是所 述壓控負(fù)溫度系數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)，包括負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT、電壓比 較器(B4)及由其控制的電流調(diào)節(jié)器即一個(gè)NPN型電子開關(guān)(N4)、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 RT —端與控制電源的負(fù)極相連，另一端通過一個(gè)電阻(R6)連接控制電源的正極，熱敏電阻 RT和電阻(R6)的接點(diǎn)通過一個(gè)反相二極管(D4)接入電壓比較器(B4)正相輸入端，電壓比 較器(B4)正相輸入端一路通過電阻(R12)與控制電源的正極相連，二路通過一電阻(R11) 與控制電源的負(fù)極相連，三路通過一電阻(Rltl)與第二比較器輸出端相連，所述電壓比較器 (B4)的反相輸入端一路通過一電阻(R13)與電流檢測電阻(R14)及電流調(diào)節(jié)器(N4)的漏極 連接點(diǎn)相連，另一路通過一限流電阻(R15)和一穩(wěn)壓二極管(DW2)與LED發(fā)光二極管組負(fù)極 輸出端和電流調(diào)節(jié)器的連接節(jié)點(diǎn)相連，所述電壓比較器(B4)的輸出端控制連接電流調(diào)節(jié) 器的柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，其特征是 由N組串聯(lián)的LED發(fā)光二極管與N-I個(gè)二極管間隔串聯(lián)組成光源電路(4)，每相鄰的兩組 LED發(fā)光二極管之間串聯(lián)一個(gè)二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)對應(yīng)設(shè) 有小于N個(gè)的NPN電子開關(guān)和3個(gè)、2個(gè)或1個(gè)PNP型電子開關(guān)，其中第一個(gè)NPN型電子開 關(guān)(Ni)的漏極通過二極管連接在第一組LED發(fā)光二極管和第一個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，第 二個(gè)NPN型電子開關(guān)(N2)的漏極通過二極管連接在第二組LED發(fā)光二極管和第二個(gè)二極 管的連接節(jié)點(diǎn)處...，以此類推，第N-I個(gè)NPN型電子開關(guān)(Nn-I)的漏極連接在第N組LED 發(fā)光二極管和第N-I個(gè)二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，所有NPN型電子開關(guān)的源極與壓控負(fù)溫度系 數(shù)可變的電流開關(guān)控制電路(3)中電流調(diào)節(jié)器的源極相連，所有NPN型電子開關(guān)的柵極分別連接第一個(gè)、第二個(gè).....第N-I個(gè)比較器(B1、B2.....Bn-I)的輸出端，第一個(gè)PNP型電子開關(guān)(Pl)的源極連接在將所有LED發(fā)光管兩等分的中間點(diǎn)的二極管的負(fù)極，第二個(gè)PNP 型電子開關(guān)(P2)的源極直接或通過二極管連接在將所有LED發(fā)光管四等分的另外兩個(gè)分 節(jié)點(diǎn)的二極管的負(fù)極，第一個(gè)、第二個(gè)PNP型電子開關(guān)的源極與第一組LED發(fā)光管的輸入端 連接后與全橋的正輸出端相連，第三個(gè)PNP型電子開關(guān)(P3)的漏極連接在將所有LED發(fā)光 管四等分的第四個(gè)接點(diǎn)處的LED發(fā)光二極管組的正極輸入處，其源極連接在將所有LED發(fā) 光管四等分的第三個(gè)接點(diǎn)處的LED發(fā)光二極管的正極輸入處，三個(gè)PNP型電子開關(guān)的柵極 分別受控連接各比較器，所有各比較器的正、反相輸入端分別連接一個(gè)基準(zhǔn)電壓和取樣電 壓輸入信號；其中，N為大于1自然數(shù)。
10.一種分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，含有橋式整流電路(1)，電流調(diào) 節(jié)電路(3)以及LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路(2)，所述橋式整流電路輸入端連接交流電源， 電流調(diào)節(jié)電路(3)中電流調(diào)節(jié)器的電流輸出端連接橋式整流電路的負(fù)極輸出端，電流調(diào)節(jié) 器的輸入端與橋式整流電路的正極輸出端之間設(shè)有連接N組LED發(fā)光二極管的連接節(jié)點(diǎn)， 電流調(diào)節(jié)器和被分成N組的LED發(fā)光二極管組成的光源電路(4)串聯(lián)在整流電路的正、負(fù) 極輸出端構(gòu)成主回路，其特征是所述LED分段點(diǎn)亮控制開關(guān)電路(2)對應(yīng)設(shè)有N-I個(gè)電子 開關(guān)，其中第一個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第一組LED發(fā)光二極管和第二組LED發(fā)光二極管 的連接節(jié)點(diǎn)處，第二個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第二組LED發(fā)光二極管和第三組LED發(fā)光二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，......，第N-I個(gè)電子開關(guān)的漏極連接在第N-I組LED發(fā)光二極管和第N組LED發(fā)光二極管的連接節(jié)點(diǎn)處，所有電子開關(guān)的源極連接整流電源的負(fù)極，各個(gè)電子開關(guān)的柵極分別連接一個(gè)比較器的輸出端，各個(gè)比較器的正、反相輸入端分別連接一個(gè)基準(zhǔn) 電壓和取樣電壓輸入信號；電流調(diào)節(jié)器的輸出端與橋式整流電路的負(fù)極輸出端之間連接的 LED發(fā)光二極管的組數(shù)N為2 9的自然數(shù)，LED發(fā)光二極管的總數(shù)為M個(gè)，M為40 110 的自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)。一種分段變換投入的交流供電LED光源驅(qū)動(dòng)電路，外接一定數(shù)量組數(shù)的LED發(fā)光管組成光源電路(4)，在外接光源電路(4)中每兩組LED發(fā)光管之間串聯(lián)有二極管，所述壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)輸入端連接橋式整流電路的輸出端，壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)的輸出端控制連接光源電路(4)中的各組LED發(fā)光管，所述的壓控LED并聯(lián)串聯(lián)變換開關(guān)控制電路(2)根據(jù)橋式整流電路輸出的電壓在半個(gè)周期內(nèi)將輸入的電源電壓根據(jù)外接LED的數(shù)量和組數(shù)劃分為不同的區(qū)域，并根據(jù)區(qū)域多少和電壓所在區(qū)域決定LED的串并聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)多組LED發(fā)光二極管之間并聯(lián)與串聯(lián)點(diǎn)亮方式的多次變換。
文檔編號H05B37/02GK101827481SQ20101019512
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者云永利, 李云霄, 李征, 秦金磊, 韓穎慧 申請人:李云霄