一種高壓集成交流led多段線性驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置。包括有整流電路、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源，其中整流電路的輸入端與交流電源連接，MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路和關(guān)斷保護(hù)電路相連。本發(fā)明集成度高、直接用交流高壓驅(qū)動、功率因數(shù)高、壽命長、成本低、使用穩(wěn)定可靠的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置。
【專利說明】一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，屬于高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]LED發(fā)光二極管，為一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體組件，具有體積小、耗電量低、使用壽命長、環(huán)保耐用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于照明燈具、顯示器、交通信號燈等領(lǐng)域。相對于傳統(tǒng)的白熾燈，發(fā)光二極管為單向?qū)ǖ脑⑶野l(fā)光二極管需要合適的直流低電壓來驅(qū)動發(fā)光。此外，發(fā)光二極管具有負(fù)溫度特性而且由LED伏安特性知，較小的電壓波動會引起LED很大的電流變化，對LED的壽命和發(fā)光效率都造成影響。因此若要將發(fā)光二極管應(yīng)用在交流市電，需要在交流電與LED負(fù)載之間加上AC-DC轉(zhuǎn)換器才能實現(xiàn)直流驅(qū)動。一般的設(shè)計方案如圖1所示。這種基本的LED驅(qū)動電路，包含AC-DC或DC-DC轉(zhuǎn)換器。但是，這些的驅(qū)動電路中都使用了電感或者大電容，這無疑給燈具增加了重量、體積和成本。而且電解電容壽命受溫度影響大，成為了 LED驅(qū)動電源壽命的瓶頸，電感的使用也會帶來嚴(yán)重的EMI問題。如果直接用交流電驅(qū)動LED(AC-LED)，那么不需要進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換，從而解決AC-DC轉(zhuǎn)換電路帶來的一系列問題。
[0003]傳統(tǒng)的AC-LED采用矩陣式排列的微晶粒整合而成，在設(shè)計上加入橋式電路，只要將交流電加在AC-LED的兩端，電流就可以雙向流動，使LED發(fā)光。但是這樣的LED功率因數(shù)低，而且由LED伏安特性曲線可知，較小的電壓波動，就可以引起很大的電流變化(電流電壓變化10%，電流變化60%)，這對LED的壽命和發(fā)光效率都造成了影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種集成度高、直接用交流高壓驅(qū)動、功率因數(shù)高、壽命長、成本低、使用穩(wěn)定可靠的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置。本發(fā)明設(shè)計合理，方便實用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，包括有整流電路、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源，其中整流電路的輸入端與交流電源連接，MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路和關(guān)斷保護(hù)電路相連。
[0006]上述若干LED模組包括依次相連的第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組，若干MOS管包括有第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管，若干開通關(guān)斷電路包括有第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路，其中第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組依次串聯(lián)，且第一LED模組的一端與整流電路連接、與開通保護(hù)電路連接及與第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路連接，第二 LED模組的一端與第一 MOS管連接，第二 LED模組的另一端與第二 MOS管連接，第三LED模組的一端與第二 MOS管連接，第三LED模組的另一端與第三MOS管連接，第四LED模組的一端與第三MOS管連接，第四LED模組的另一端與第四MOS管連接，第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管均與開通保護(hù)電路連接、與關(guān)斷保護(hù)電路相連及與恒流源連接。
[0007]上述第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏極接到各組LED模組的輸出端，源極接到恒流源，柵極接至開通保護(hù)電路。
[0008]本發(fā)明由于采用包括交流電源輸入端、整流電路、開通保護(hù)電路、LED模組、開通關(guān)斷電路、MOS管、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源形成回路的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明取消電容、電感元件，大幅減小了 LED燈照明的體積；與其他LED燈照明設(shè)計方案相比，本發(fā)明采用交流電源直接驅(qū)動，使電路更簡單可靠，便于LED燈照明的大規(guī)模集成；分級驅(qū)動的方案也使得電路功率因數(shù)達(dá)到0.99，電源驅(qū)動效率達(dá)0.9，總諧波失真< 10%，極低的電磁干擾輻射。本發(fā)明是由交流電源直接驅(qū)動，不需使用任何變壓器、電容器與電感器等儲能電子元件，故不會有功率因數(shù)低落的問題，而不須額外設(shè)置功率因數(shù)校正器，是大幅減少本發(fā)明所使用的電子元件及體積，滿足交流LED驅(qū)動電路小型化的需求。本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為傳統(tǒng)的LED高頻斬波驅(qū)動設(shè)計方案示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的原理圖。
【具體實施方式】
[0011]實施例:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，本發(fā)明的壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，包括有整流電路102、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路115、關(guān)斷保護(hù)電路116和恒流源117，其中整流電路102的輸入端與交流電源101連接，MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路115和關(guān)斷保護(hù)電路116相連。
[0012]上述若干LED模組包括依次相連的第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106，若干MOS管包括有第一 MOS管108、第二 MOS管110、第三MOS管112和第四MOS管114，若干開通關(guān)斷電路包括有第一開通關(guān)斷電路107、第二開通關(guān)斷電路109、第三開通關(guān)斷電路111和第四開通關(guān)斷電路113，其中第一 LED模組103、第二LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106依次串聯(lián)，且第一 LED模組103的一端與整流電路102連接、與開通保護(hù)電路115連接及與第一開通關(guān)斷電路107、第二開通關(guān)斷電路109、第三開通關(guān)斷電路111和第四開通關(guān)斷電路113連接，第二 LED模組104的一端與第一 MOS管108連接，第二 LED模組104的另一端與第二 MOS管110連接，第三LED模組105的一端與第二 MOS管110連接，第三LED模組105的另一端與第三MOS管112連接，第四LED模組106的一端與第三MOS管112連接，第四LED模組106的另一端與第四MOS管114連接，第一 MOS管108、第二 MOS管110、第三MOS管112和第四MOS管114均與開通保護(hù)電路115連接、與關(guān)斷保護(hù)電路116相連及與恒流源117連接。開通保護(hù)電路輸入端與開通關(guān)斷電路的輸入端連接。保證在電路開通瞬間，保證回路中不過壓、不過流。關(guān)斷保護(hù)電路輸入端與開通保護(hù)電路的輸出端連接，輸出端與MOS管連接，保證在LED模組切換時，產(chǎn)生的反向電壓不會損壞MOS管。本發(fā)明的開通關(guān)斷電路采用分段開啟LED模組的控制方式。本發(fā)明的整流電路、開通保護(hù)電路、開通關(guān)斷電路以及關(guān)斷保護(hù)電路完全使用電阻和半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的開通保護(hù)電路為瞬間過壓保護(hù)。本發(fā)明的的電流恒流值可通過調(diào)節(jié)電阻實現(xiàn)。本發(fā)明的方法采用分段線性驅(qū)動。
[0013]本實施例中，上述交流電源101使用AC220V電源。本發(fā)明的LED驅(qū)動電源使用AC220V/110V電源，直接使用交流電，整流電路102把交流電源101的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。整流電路102輸入端連接交流電源并將交流電源轉(zhuǎn)換為脈動電壓，并由其輸出端輸出。本發(fā)明用220V/110V AC交流電源直接驅(qū)動，不需要變壓器將高壓電能轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪弘娔堋?br> [0014]上述開通保護(hù)電路115包括穩(wěn)壓二極管和串聯(lián)電阻。開通保護(hù)電路115抑制了尖峰電壓對后續(xù)電路的影響，主要包括穩(wěn)壓二極管和串聯(lián)電阻
上述第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106均包含若干個LED光源，且若干個LED光源采用串聯(lián)方式連接。LED模組輸入端與整流電路的輸出端連接，輸出端與MOS管的漏極連接，從整流電路的輸出端接受脈動電壓并受MOS管控制其所在回路的開通和關(guān)斷，控制發(fā)光。
[0015]上述第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106包含的LED光源的個數(shù)按照電壓從高到低依次啟動的順序分別為7、6、6和5個，第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106輸出后分別與MOS管和開通關(guān)斷電路連接。
[0016]上述第一開通關(guān)斷電路107、第二開通關(guān)斷電路109、第三開通關(guān)斷電路111和第四開通關(guān)斷電路113均由三極管和電阻組成。開通關(guān)斷電路輸入端與整流電路的輸出端連接，輸出端與MOS管連接。根據(jù)電壓大小，控制MOS管的開通和關(guān)斷，從而適時的關(guān)斷其他回路。開通保護(hù)電路保證接通時不過壓、不過流；關(guān)斷保護(hù)電路保證LED模組切換時產(chǎn)生的反壓不會損壞MOS管。
[0017]本實施例中，上述第一 MOS管108、第二 MOS管110、第三MOS管112和第四MOS管114的漏極接到各組LED模組的輸出端，源極接到恒流源117，柵極接至開通保護(hù)電路115。MOS管根據(jù)柵極電壓控制所在回路的導(dǎo)通和關(guān)斷。MOS管導(dǎo)通時，電流形成階梯式恒流輸出，在電壓低時工作電流小，電壓大時工作電流大，從而得到較高的PF值。同時，電路根據(jù)輸入電壓的大小，改變接入恒流源117的串聯(lián)LED模組數(shù)量，低壓時接入LED燈珠數(shù)量少，高壓時全部接入，從而可以降低恒流源117上的電壓損耗，提高驅(qū)動效率。
[0018]上述恒流源包括三極管和電阻，三極管的基極與LED模組串聯(lián)，發(fā)射極接地，集電極和電阻并聯(lián)。電阻另一端接地。通過流出LED模組的電流控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制電路中電阻大小，保證回路中正弦階梯波。
[0019]本發(fā)明的工作原理如下:如圖2所示，當(dāng)電壓逐漸增加且達(dá)到一定大小時，第一LED模組103啟動，但電流只通過第一 MOS管108流到恒流源117，此時電流大小由R1、R2、R3和R4設(shè)定。
[0020]當(dāng)電壓繼續(xù)增大，第二 LED模組104啟動，通過第一開通關(guān)斷電路107把接在第一LED模組103輸出的第一 MOS管108關(guān)斷，第一 LED模組103及第二 LED模組104串聯(lián)發(fā)光，第二 MOS管110導(dǎo)通，此時電流由R2、R3和R4設(shè)定，第一 MOS管108截止，電流只通過第二 MOS管110流到恒流源117 ； 當(dāng)電壓繼續(xù)增大，第三LED模組105啟動，通過第二開通關(guān)斷電路109把接在第二 LED模組104輸出端的第二 MOS管110關(guān)斷，第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105串聯(lián)導(dǎo)通發(fā)光，第三MOS管112導(dǎo)通，此時電流由R3和R4設(shè)定，第一 MOS管108、第二 MOS管110都截止，電流只通過第三MOS管112流到恒流源117。
[0021]當(dāng)電壓繼續(xù)增大，第四LED模組106啟動，通過第三開通關(guān)斷電路111把接在第三LED模組105輸出端的第三MOS管112關(guān)斷，第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106串聯(lián)導(dǎo)通發(fā)光，第四MOS管114導(dǎo)通，第一 MOS管108、第二MOS管110、第三MOS管112都截止，電流大小由R4設(shè)定，電流只通過第四MOS管114流到恒流源117。在電壓下降時，則逐次關(guān)閉第四LED模組10、第三LED模組105、第二 LED模組104、第一 LED模組103，電流也逐次下降。
[0022]本發(fā)明直接由交流電壓驅(qū)動，沒有電容及電感或其他電子元件在先前技術(shù)的衍生問題。
[0023]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明做出的非實質(zhì)性修改，也均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于包括有整流電路、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源，其中整流電路的輸入端與交流電源連接，MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路和關(guān)斷保護(hù)電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述若干LED模組包括依次相連的第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組，若干MOS管包括有第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管，若干開通關(guān)斷電路包括有第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路，其中第一LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組依次串聯(lián)，且第一 LED模組的一端與整流電路連接、與開通保護(hù)電路連接及與第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路連接，第二 LED模組的一端與第一 MOS管連接，第二 LED模組的另一端與第二 MOS管連接，第三LED模組的一端與第二 MOS管連接，第三LED模組的另一端與第三MOS管連接，第四LED模組的一端與第三MOS管連接，第四LED模組的另一端與第四MOS管連接，第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管均與開通保護(hù)電路連接、與關(guān)斷保護(hù)電路相連及與恒流源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述交流電源使用AC220V/110V電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述開通保護(hù)電路包括穩(wěn)壓二極管和串聯(lián)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述第一LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組均包含若干個LED光源，且若干個LED光源采用串聯(lián)方式連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述第一LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組包含的LED光源的個數(shù)按照電壓從高到低依次啟動的順序分別為7、6、6和5個，第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組輸出后分別與MOS管和開通關(guān)斷電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路均由三極管和電阻組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動裝置，其特征在于上述第一MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏極接到各組LED模組的輸出端，源極接到恒流源，柵極接至開通保護(hù)電路。
【文檔編號】H05B37/02GK103634991SQ201310669100
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】王欽若, 周瑜, 李志民, 羅巖, 楊其宇 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)