專利名稱：Led恒流驅(qū)動(dòng)器和燈具設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明電路領(lǐng)域，尤其涉及一種LED恒流驅(qū)動(dòng)器和燈具設(shè)備。
技術(shù)背景
作為照明LED (發(fā)光二極管)所使用的LED恒流驅(qū)動(dòng)器一般包括開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)器和線性恒流驅(qū)動(dòng)器。圖1示出了開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)器的電路示意圖。
如圖1所示，在LED負(fù)載串入一只取樣電阻民，對(duì)LED負(fù)載進(jìn)行電流取樣。取樣電壓Uz作為自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源的控制信號(hào)，控制其輸出電壓U00取樣電壓Uz與輸出電壓U0存在反相關(guān)系，即Uz升高U0下降，反之，Uz下降U0升高。
因Uz = U0-Uf,當(dāng)Uf發(fā)生變化時(shí)，Uq會(huì)自動(dòng)跟蹤Uf的變化，保持Uz基本不變。又因 Uz = ItlXRz，所以I0 = Uz/Rz，當(dāng)Uz不變，民選定后，則h為定值。即系統(tǒng)給LED提供了恒流
根據(jù)圖1所示的LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高，但同時(shí)還存在以下缺占.^ \\\ ·
(I)LED輸出開(kāi)路再接通有大的沖擊電流出現(xiàn)，對(duì)LED有傷害；
(2)帶電輸出短路有極大的(數(shù)十安)沖擊電流出現(xiàn)，易損壞恒流驅(qū)動(dòng)器；
(3)輸出的是死恒流(無(wú)條件恒流)，恒流值不能隨LED的使用環(huán)境溫度變化而改變，造成LED夏天高溫過(guò)熱，加快了光衰，縮短了使用壽命。
因此，針對(duì)上述問(wèn)題相關(guān)技術(shù)中尚未提出有效的解決方案。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種LED恒流驅(qū)動(dòng)器和燈具設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器包括與LED負(fù)載串聯(lián)的線性恒流單元，其對(duì) LED負(fù)載提供線性恒定的電流；對(duì)線性恒流單元兩端的電壓差進(jìn)行取樣的壓差取樣單元； 壓差取樣單元包括穩(wěn)壓二極管(VW3)、場(chǎng)效應(yīng)管(VT4)、多個(gè)電阻(R19、R20、R21、R22)；與線性恒流單元串聯(lián)的電壓調(diào)節(jié)單元，電壓調(diào)節(jié)單元的輸入為壓差取樣單元的取樣電壓，其輸出電壓根據(jù)取樣電壓進(jìn)行反向調(diào)節(jié)。
其中，壓差取樣單元的取樣電壓為低壓差。
其中，壓差取樣單元的取樣電壓為1-1. 5伏。
其中，在電壓調(diào)節(jié)單元與LED負(fù)載之間還連接有過(guò)電壓保護(hù)電路。
其中，電壓調(diào)節(jié)單元包括第一 VM0SFET電子開(kāi)關(guān)、PWM脈寬調(diào)制電路、變壓器、濾波電路。
其中，線性恒流單元包括第二 VM0SFET管、恒流控制電路、電流采樣電路；其中， 第二 VM0SFET管的漏極與LED負(fù)載連接，其源極與電流采樣電路的一端連接，其柵極與恒流控制電路的一端連接；恒流控制電路的另一端與電流采樣電路的另一端連接。
其中，恒流控制電路還包括溫度調(diào)節(jié)單元，用于當(dāng)LED負(fù)載環(huán)境溫度變化時(shí)，根據(jù)電壓降變化對(duì)恒流值進(jìn)行微調(diào)。
其中，溫度調(diào)節(jié)單元包括場(chǎng)效應(yīng)管(VT3)、多個(gè)電阻(R15、R16、R17)。
其中，該LED恒流驅(qū)動(dòng)器還包括光電隔離電路，其包括光電二極管(Pl)、電阻 (R23)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燈具設(shè)包括以上所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)在LED負(fù)載串聯(lián)線性恒流電路，對(duì) LED負(fù)載進(jìn)行恒流控制；并通過(guò)電壓調(diào)整電路自動(dòng)跟蹤調(diào)壓使線性恒流電路工作在低壓差狀態(tài)，不僅轉(zhuǎn)換效率高，還達(dá)到了保護(hù)LED和驅(qū)動(dòng)器的目的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的LED開(kāi)關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)器的電路示意圖2A和圖2B是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)框圖3是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的電路示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的功能模塊框圖5A和圖5B是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的主要思想在于，采用低壓差和自動(dòng)跟蹤調(diào)壓技術(shù)，克服了線性恒流驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換效率低的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了其優(yōu)點(diǎn)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良，完全可以用于大功率LED 燈。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種LED恒流驅(qū)動(dòng)器。
參考圖2A，圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)框圖，如圖2A所示，包括LED負(fù)載100、線性恒流單元200、壓差取樣單元300、電壓調(diào)節(jié)單元400，下面詳細(xì)描述。
線性恒流單元200與LED負(fù)載100連接，對(duì)LED負(fù)載100提供線性恒定的電流。 壓差取樣單元300的一端與線性恒流單元200連接，另一端與電壓調(diào)節(jié)單元400連接，用于對(duì)線性恒流單元200兩端的電壓差進(jìn)行取樣，得到線性恒流單元200的功耗電壓，并將該電壓值反饋至電壓調(diào)節(jié)單元400。電壓調(diào)節(jié)單元400與LED負(fù)載100連接，電壓調(diào)節(jié)單元400 根據(jù)輸入的取樣電壓，調(diào)節(jié)其輸出至LED負(fù)載100的輸出電壓，其中，取樣電壓與輸出電壓成反相，即，輸出電壓根據(jù)取樣電壓進(jìn)行反向調(diào)節(jié)，將最合適的輸出電壓施加于線性恒流電路，保證線性恒流電路工作在低壓差狀態(tài)。
通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，LED恒流驅(qū)動(dòng)器將電能饋入LED負(fù)載，LED負(fù)載包括多個(gè)串聯(lián)連接在一起的LED燈源，線性恒流單元能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)其中的電流調(diào)整到預(yù)設(shè)的數(shù)值。LED輸出開(kāi)路再接通時(shí)，由于線性恒流電路的限流作用，沒(méi)有沖擊電流出現(xiàn)，對(duì)LED有保護(hù)作用。并且， 帶電輸出短路時(shí)，同樣由于線性恒流電路的限流作用，沒(méi)有沖擊電流出現(xiàn)，短路實(shí)現(xiàn)了無(wú)火花，保證了恒流驅(qū)動(dòng)器的使用安全。
參考圖3，圖3是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的電路示意圖。在該實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)單元為自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源，線性恒流單元為線性恒流源(Ici)。如圖3所示，LED負(fù)載的電壓為Uf ；線性恒流源(Itl)的一端與LED負(fù)載串聯(lián)連接，其另一端接地；線性恒流源兩端的取樣電壓為Uz ；自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源的一端與LED負(fù)載串聯(lián)連接，其另一端接地，自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源的輸出電壓為U0 ；在自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源與LED負(fù)載之間還連接有輸出濾波電容C0O
通過(guò)圖3可以得出Uz =隊(duì)_ 。線性恒流源兩端的取樣電壓Uz作為自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源的控制信號(hào)，控制其輸出電壓Utl，兩者之間的關(guān)系為
U0 = -kXUz，即當(dāng)Uz升高時(shí)U0降低，當(dāng)Uz降低時(shí)U0升高。
當(dāng)LED負(fù)載的電壓Uf發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源的輸出電壓U。會(huì)自動(dòng)跟蹤Uf 的變化，以保持Uz基本不變，使線性恒流源始終工作在低壓差的高效狀態(tài)。自動(dòng)跟蹤調(diào)壓電源根據(jù)電壓Uf的變化控制其輸出電壓Utl，將最合適的輸出電壓施加于線性恒流電路。具體地，當(dāng)電壓Uf升高時(shí)，電壓調(diào)整電路的輸出電壓也升高至相同的幅度，保持Uz不發(fā)生變化； 當(dāng)電壓Uf降低時(shí)，電壓調(diào)整電路的輸出電壓也降低至相同的幅度，保持Uz不發(fā)生變化。
優(yōu)選地，取樣電壓Uz設(shè)定在1 1. 5V。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用上述結(jié)構(gòu)的LED恒流驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換效率高，線性恒流效率達(dá)98%，系統(tǒng)總效率可達(dá)90%以上。
參考圖2B，線性恒流單元包括VM0SFET管(第二 VM0SFET管)、恒流控制電路、電流采樣電路。其中，VM0SFET管的漏極與LED負(fù)載連接，其源極與電流采樣電路的一端連接，其柵極與恒流控制電路的一端連接；恒流控制電路的另一端與電流采樣電路的另一端連接。并且，恒流控制電路還連接有輔助電源和輸出繞組。
參考圖4，圖4是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的功能模塊框圖。在圖4中，LED 負(fù)載的輸入端連接有過(guò)電壓保護(hù)電路，LED負(fù)載的輸出端連接有壓差取樣電路，之后通過(guò)光電隔離電路與電壓調(diào)節(jié)單元連接。電壓調(diào)節(jié)單元包括VM0SFET電子開(kāi)關(guān)(第一 VM0SFET電子開(kāi)關(guān))、PWM脈寬調(diào)制電路、高頻變壓器和整流濾波電路。此外，如圖4所示，該LED恒流驅(qū)動(dòng)器還包括尖峰脈沖吸收電路、功率因數(shù)校正電路和抗干擾電路等電路。
參考圖5A和圖5B，是本發(fā)明實(shí)施例的LED恒流驅(qū)動(dòng)器的電路原理圖。如圖5A和圖5B所示，由R3、C4和VDl組合搭配，利用電容器的特性而形成尖峰脈沖吸收電路；由C2、 C3、PI、N2、場(chǎng)效應(yīng)管VT1、VT2、穩(wěn)壓二極管VffU R4、R5、R6、R7、R8和R9、RlO組合搭配，利用電感的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電容的耦合作用、三極管的放大特性以及穩(wěn)壓二極管的正向?qū)ǎ聪蚍€(wěn)壓特性而形成自激振蕩和脈寬調(diào)制電路；由N3、C6、VD2和Rll組合搭配，利用電容器的充放電特性和二極管的整流功能而形成整流濾波電路；由SCR、Vff4, Vff5, R24、R25、R26、 R27組合搭配，利用穩(wěn)壓二極管的反向?qū)ǚ€(wěn)壓特性和電阻的分壓特性形成過(guò)壓保護(hù)電路； 由R19、VW3、R20、R21、R22、和VT4組合搭配，利用電阻的分壓特性和三極管的放大特性形成壓差取樣電路；由Pl光電二極管和R23組合搭配，形成光電隔離電路；由N4、C7、VD3、VW2、 R12組合搭配，構(gòu)成+12V輔助電源；由R13、R14、R15、R16、R17、R18和VT3、VM0S2組合搭配，利用R17、R18電流取樣產(chǎn)生直流電流負(fù)反饋形成線性恒流控制電路。
繼續(xù)參考圖2B，恒流控制電路還包括溫度調(diào)節(jié)單元，其包括場(chǎng)效應(yīng)管VT3、R15、 R16、R17。本發(fā)明巧妙利用PN結(jié)電壓降隨溫度變化而微變的負(fù)溫度特性，通過(guò)VT3、R16、 R17、R15等主要元件與整體系統(tǒng)的結(jié)合，對(duì)負(fù)載端(LED電路)環(huán)境溫度變化時(shí)，VT3發(fā)射結(jié)電壓降細(xì)微變化對(duì)恒流值進(jìn)行微調(diào)，從而保證負(fù)載在環(huán)境溫度變化條件下，具有適合的工作電壓和工作電流。也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)器輸出的是活恒流(有條件恒流)，恒流值能隨LED的使用環(huán)境溫度升高而下降，下降率約為-0. 1% /°C，防止了 LED夏天高溫過(guò)熱，延長(zhǎng)了 LED 及恒流驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。
在實(shí)際應(yīng)用中，以上所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)置在一燈具設(shè)備中。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案，具有以下有益效果
(1)轉(zhuǎn)換效率高，線性恒流效率達(dá)98%，系統(tǒng)總效率可達(dá)90%以上。
⑵LED輸出開(kāi)路再接通時(shí)，由于線性恒流的限流作用，沒(méi)有沖擊電流出現(xiàn)，對(duì)LED 有保護(hù)作用。
(3)帶電輸出短路時(shí)，同樣由于線性恒流的限流作用，沒(méi)有沖擊電流出現(xiàn)，恒流驅(qū)動(dòng)器十分安全。
(4)輸出的是活恒流(有條件恒流)，恒流值能隨LED的使用環(huán)境溫度升高而下降，下降率約為-0. 1% /°C，防止了 LED夏天高溫過(guò)熱，延長(zhǎng)了 LED及恒流驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。
(5)在輸出開(kāi)路、短路的故障情況下，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)關(guān)斷。開(kāi)路、短路功耗小于1W，可長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)路、短路，不會(huì)損壞LED及恒流驅(qū)動(dòng)器。排除故障，斷電復(fù)位后，再接通，恢復(fù)正常工作。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED恒流驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載，其特征在于，所述LED恒流驅(qū)動(dòng)器包括 與所述LED負(fù)載串聯(lián)的線性恒流單元，其對(duì)所述LED負(fù)載提供線性恒定的電流； 對(duì)線性恒流單元兩端的電壓差進(jìn)行取樣的壓差取樣單元；所述壓差取樣單元包括穩(wěn)壓二極管(VW3)、場(chǎng)效應(yīng)管(VT4)、多個(gè)電阻(R19、R20、R21、R22)；與所述線性恒流單元串聯(lián)的電壓調(diào)節(jié)單元，所述電壓調(diào)節(jié)單元的輸入為所述壓差取樣單元的取樣電壓，其輸出電壓根據(jù)取樣電壓進(jìn)行反向調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述壓差取樣單元的取樣電壓為低壓差。
3.如權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述壓差取樣單元的取樣電壓為 1-1. 5 伏。
4.如權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，在所述電壓調(diào)節(jié)單元與所述LED 負(fù)載之間還連接有過(guò)電壓保護(hù)電路。
5.如權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)單元包括 第一 VM0SFET電子開(kāi)關(guān)、PWM脈寬調(diào)制電路、變壓器、濾波電路。
6.如權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述線性恒流單元包括第二 VM0SFET管、恒流控制電路、電流采樣電路；其中，第二 VM0SFET管的漏極與所述LED負(fù)載連接，其源極與電流采樣電路的一端連接，其柵極與恒流控制電路的一端連接；恒流控制電路的另一端與電流采樣電路的另一端連接。
7.如權(quán)利要求6所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述恒流控制電路還包括溫度調(diào)節(jié)單元，用于當(dāng)LED負(fù)載環(huán)境溫度變化時(shí)，根據(jù)電壓降變化對(duì)恒流值進(jìn)行微調(diào)。
8.如權(quán)利要求7所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述溫度調(diào)節(jié)單元包括場(chǎng)效應(yīng)管(VT3)、多個(gè)電阻(R15、R16、R17)。
9.如權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，還包括光電隔離電路，其包括 光電二極管(Pl)、電阻(R23)。
10.一種包括如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述LED恒流驅(qū)動(dòng)器的燈具設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED恒流驅(qū)動(dòng)器和燈具設(shè)備，其中，該LED恒流驅(qū)動(dòng)器包括與LED負(fù)載串聯(lián)的線性恒流單元，其對(duì)LED負(fù)載提供線性恒定的電流；對(duì)線性恒流單元兩端的電壓差進(jìn)行取樣的壓差取樣單元；壓差取樣單元包括穩(wěn)壓二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、多個(gè)電阻；與線性恒流單元串聯(lián)的電壓調(diào)節(jié)單元，電壓調(diào)節(jié)單元的輸入為壓差取樣單元的取樣電壓，其輸出電壓根據(jù)取樣電壓進(jìn)行反向調(diào)節(jié)。本發(fā)明通過(guò)在LED負(fù)載串聯(lián)線性恒流電路，對(duì)LED負(fù)載進(jìn)行恒流控制；并通過(guò)電壓調(diào)整電路自動(dòng)跟蹤調(diào)壓使線性恒流電路工作在低壓差狀態(tài)，不僅轉(zhuǎn)換效率高，還達(dá)到了保護(hù)LED和驅(qū)動(dòng)器的目的。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102497698SQ20111039243
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者李文鍇, 梁毅, 鐘金元 申請(qǐng)人:北京朗波爾光電股份有限公司