一種高效率led驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高效率LED驅(qū)動電路，包括整流模塊、LED單元、壓控晶體管、恒流模塊、電流檢測電阻，其特征在于在壓控晶體管的漏極與源極之間并接有高效率補償電路，該電路是由LED補償單元和限流補償元件串聯(lián)構(gòu)成。其特點是：不僅將市電電壓升高增加的功率從壓控晶體管上轉(zhuǎn)移至高效率補償電路上，將現(xiàn)有技術(shù)中的壓控晶體管發(fā)熱變?yōu)楦咝恃a償電路的發(fā)光，使電能得到充分利用，提高的驅(qū)動電路效率可高達5％，節(jié)能效果顯著；同時還可以通過連接在高效率補償電路的LED燈串中的彩色LED燈珠，起到警示用戶市電過高的作用。
【專利說明】—種高效率LED驅(qū)動電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電光源驅(qū)動電路，特別是一種高效率LED驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED發(fā)光二極管因其具有低功耗、長壽命的特點，在照明領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應用。目前LED的驅(qū)動一般為恒流驅(qū)動，即采用開關(guān)電源與恒流源相結(jié)合，存在的不足是系統(tǒng)復雜、成本較高、體積大、重量重、使用壽命短，制約了 LED光源的普及應用。
[0003]為解決以上問題，目前，普遍使用的交流直接驅(qū)動電路，見圖2，它包括:一個整流模塊21，該模塊的輸入連接市電的火線、零線，將市電整流為全波電壓或者脈動直流電壓，其輸出接至LED單元22 ;—個LED單元22，包括I至η個LED燈珠，LED燈珠可以是并聯(lián)或串聯(lián)構(gòu)成，并連接至壓控晶體管的漏極；一個壓控晶體管24，其源極接至電流檢測電阻25，通過其柵極電壓的變化來調(diào)整LED單元的電流；一個恒流模塊23，其一端輸入接至檢測電阻和壓控晶體管的連接處，另一端連接至一參考電壓，輸出接至壓控晶體管的柵極，通過比較壓控晶體管的源極電壓和參考電壓的差值，輸出一控制電壓，來控制壓控晶體管的柵極，進而控制壓控晶體管的電流；一個電流檢測電阻25，將LED單元的電流轉(zhuǎn)換為恒流模塊可以識別的電壓信號，再通過恒流模塊的負反饋電路控制壓控晶體管的柵極電壓，進而控制壓控晶體管也就是LED單元上的電流。這種電路結(jié)構(gòu)，如遇市電電壓波動時，波動電壓直接降在壓控晶體管24上，通常壓控晶體管的電流約在35mA左右，如果市電電壓波動20%，也就是220VX20%= 44V，那么將會有44VX35mA = 1.54瓦的功率由壓控晶體管來承擔，造成壓控晶體管過熱，尤其是將壓控晶體管集成至集成電路內(nèi)部，溫度的迅速升高導致集成電路進入過熱保護狀態(tài)，影響LED燈具的正常工作。
[0004]中國發(fā)明專利公開了一種申請?zhí)枮?01210371307.3，名稱為一種分流型交流LED驅(qū)動電路，該電路通過在壓控晶體管的漏極和源極之間并聯(lián)一只電阻，來分擔由市電電壓升高產(chǎn)生的功耗，使得壓控晶體管的熱量得到分散，在一定程度上改善了市電波動產(chǎn)生的影響。但通過電阻承受的功耗只轉(zhuǎn)化成熱量，能源沒有被充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可以將市電電壓波動產(chǎn)生的功耗轉(zhuǎn)化為光能，降低整個系統(tǒng)的發(fā)熱量，有效提高能源利用率的高效率LED驅(qū)動電路。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種高效率LED驅(qū)動電路，包括整流模塊、LED單元、壓控晶體管、恒流模塊、電流檢測電阻，其特征在于在壓控晶體管的漏極與源極之間并接有高效率補償電路，該電路是由LED補償單元和限流補償元件串聯(lián)構(gòu)成。
[0007]所述的LED補償單元是由I個或η個LED串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合構(gòu)成。
[0008]所述的限流補償元件為電阻或由電阻和與其串接的穩(wěn)壓管構(gòu)成或由電阻和與其串接的二極管構(gòu)成。
[0009]在LED補償單元中可以設(shè)置警示用色彩燈珠。[0010]本發(fā)明提供的高效率LED驅(qū)動電路，其整流模塊的輸入端連接在市電的火線與零線上，將市電整流為全波電壓或者脈動直流電壓或者半波電壓，其輸出接至LED單元的正端。LED單元是由I個或η個LED串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合構(gòu)成,LED單元的負端連接至壓控晶體管的漏極。壓控晶體管的源極接至電流檢測電阻，柵極連接至恒流模塊的輸出，通過其柵極電壓的變化來調(diào)整LED單元的電流。恒流模塊的一輸入端即電壓檢測端接至檢測電阻與壓控晶體管源極的連接處，另一輸入端連接參考電壓，輸出端接至壓控晶體管的柵極。通過比較壓控晶體管的源極電壓和參考電壓的差值，輸出一控制電壓，來控制壓控晶體管的柵極，從而控制壓控晶體管的電流。電流檢測電阻一端接至壓控晶體管的源極和恒流模塊電壓檢測端的連接處，另一端接全波輸出或者脈動直流輸出或半波輸出的地端，該電流檢測電阻將LED單元的電流轉(zhuǎn)換為恒流模塊可以識別的電壓信號。
[0011]高效率補償電路是由LED補償單元和限流補償元件串聯(lián)構(gòu)成，其LED補償單元是由I個或η個LED串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合構(gòu)成。限流補償元件為電阻或由電阻和與其串接的穩(wěn)壓管構(gòu)成或由電阻和與其串接的二極管構(gòu)成，穩(wěn)壓管或二極管可以用來調(diào)節(jié)補償電路的電壓啟動閾值。高效率補償電路并接在壓控晶體管的漏極與源極之間，即LED補償單元的正端接至壓控晶體管的漏極，限流補償元件的末端接至壓控晶體管的源極。高效率補償電路的電阻值通常在市電最高電壓時設(shè)定，不影響恒流模塊對檢測電阻與壓控晶體管的源極連接處電壓進行調(diào)整，以保證LED單元的電流保持不變。也可以在高效率補償電路的LED補償單元中設(shè)置I個或者η個紅色或者其他顏色的LED,在市電電壓過高時起到警示作用。
[0012]該高效率補償電路可以通過合理選擇限流補償元件的阻值，在正常市電電壓條件下，使得高效率補償電路中的LED補償單元流過預定的電流值(此電流值小于流過LED單元上的總電流)。當市電線電壓波動時，升高電壓部分會加在高效率補償電路和壓控晶體管上，在保持流過LED單元的電流不變的情況下，流過壓控晶體管的電流減少，流過高效率補償電路的電流增加，從而保證壓控晶體管不會產(chǎn)生高熱，并進一步提高高效率補償電路中的LED補償單元亮度。LED驅(qū)動電路不受市電電壓波動的影響仍能正常工作，用發(fā)光替代發(fā)熱，電能得到了充分利用，提高了 LED驅(qū)動電路的效率。
[0013]本發(fā)明的特點是:不僅將市電電壓升高增加的功率從壓控晶體管上轉(zhuǎn)移至高效率補償電路上，將現(xiàn)有技術(shù)中的壓控晶體管發(fā)熱變?yōu)楦咝恃a償電路的發(fā)光，使電能得到充分利用，提高驅(qū)動電路效率達5 %左右，節(jié)能效果顯著；同時還可以通過在高效率補償電路的LED燈珠串中設(shè)置彩色LED燈珠，起到警示用戶市電過高的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種高效率LED驅(qū)動電路原理圖；
[0015]圖2為現(xiàn)有技術(shù)單路交流LED驅(qū)動電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述:
[0017]如圖1所示，本實施例以一個驅(qū)動單元為例加以說明，且不限于這一種結(jié)構(gòu)。高效率LED驅(qū)動電路包括一個整流模塊1、一個LED單元2、一個恒流模塊3、一個壓控晶體管4、一個電流檢測電阻7、以及由LED補償單元5和電阻6串聯(lián)構(gòu)成的高效率補償電路。
[0018]整流模塊I的輸入端連接市電的火線、零線，將市電整流為全波電壓，其輸出端接至LED單元2的正端。
[0019]LED單元2是由η個LED相互串聯(lián)構(gòu)成，也可以采用η個LED并聯(lián)或串、并聯(lián)組合，LED單元的負端連接至壓控晶體管4的漏極，LED單元在整流模塊的驅(qū)動下，提供一定功率的光能。
[0020]壓控晶體管4的源極接至電流檢測電阻7，柵極連接至恒流模塊3的輸出，通過其柵極電壓的變化來調(diào)整LED單元的電流，從而調(diào)整LED單元的亮度。該壓控晶體管可以為金屬氧化物半導體場效應管或雙極性晶體管或絕緣柵雙極性晶體管。本實例為一金屬氧化物半導體晶體管。
[0021]恒流模塊3的電壓檢測端接至檢測電阻7與壓控晶體管4源極的連接處，另一輸入端連接至一參考電壓，輸出端連接壓控晶體管4的柵極。通過比較壓控晶體管的源極電壓和參考電壓的差值，輸出控制電壓，控制壓控晶體管的柵極，從而控制壓控晶體管的電流。具體控制過程為:當恒流模塊檢測到檢測電阻與壓控晶體管連接處的電壓升高后，通過恒流模塊的負反饋作用使得壓控晶體管的柵極電壓下降，流過壓控晶體管的電流隨之下降，進而維持檢測電阻上電壓的恒定，即保持檢測電阻上的電流恒定。
[0022]電流檢測電阻7，一端接至壓控晶體管4的源極與恒流模塊3電壓檢測端的連接處，另一端接全波輸出的地端。該電流檢測電阻用于將LED單元的電流轉(zhuǎn)換為恒流模塊可以識別的電壓信號。
[0023]并接在壓控晶體管的漏極與源極之間的高效率補償電路，其LED補償單元5是由η個LED相互串聯(lián)構(gòu)成，也可以采用η個LED并聯(lián)或串、并聯(lián)組合。LED補償單元正端與壓控晶體管的漏極連接，負端與限流補償元件即電阻6 —端連接，電阻6的另一端與壓控晶體管的源極連接。限流補償元件也可以是由補償電阻和與其串接的穩(wěn)壓管構(gòu)成或由補償電阻和與其串接的二極管構(gòu)成，穩(wěn)壓管或二極管可以用來調(diào)節(jié)補償電路的電壓啟動閾值。
[0024]高效率補償電路中的電阻阻值通常是在市電最高電壓時進行設(shè)定，假設(shè)Vf為LED燈珠的正向?qū)▔航担谡５?20V交流市電情況下，壓控晶體管的漏極和源極之間的電壓為Vds，引入市電電壓波動為Λ Vds，LED單元的燈串為n，220V交流市電條件下的LED單元電流為Iset，那么補償電阻Rkmp的阻值選取如下:
【權(quán)利要求】
1.一種高效率LED驅(qū)動電路，包括整流模塊、LED單元、壓控晶體管、恒流模塊、電流檢測電阻，其特征在于在壓控晶體管的漏極與源極之間并接有高效率補償電路，該電路是由LED補償單元和限流補償元件串聯(lián)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率LED驅(qū)動電路，其特征在于所述的LED補償單元是由I個或η個LED串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率LED驅(qū)動電路，其特征在于所述的限流補償元件為電阻或由電阻和與其串接的穩(wěn)壓管構(gòu)成或由電阻和與其串接的二極管構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率LED驅(qū)動電路，其特征在于在LED補償單元中可以設(shè)置警示用色彩燈珠。
【文檔編號】H05B37/02GK103442477SQ201310279615
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】梁文超 申請人:大連阿爾法模擬技術(shù)股份有限公司