基于導通時間控制的led燈恒流驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，包括與整流橋相連接的n段串聯(lián)的LED燈串，每段LED燈串均配置有一個定時控制電路和一個電流設置電路；整流橋的輸出正端連接LED燈串的陽極，第i段LED燈串的陰極分別連接第i個定時控制電路和第i個電流設置電路的輸入端，整流橋的輸出負端接n個定時控制電路的接地端和n個電流設置電路的輸出端；第i個時控制電路的輸出端還接第i個電流設置電路控制輸入端，第i個電流設置輸入端還接第i+1個電流設置電路的輸入端。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)、恒流驅(qū)動LED照明，具有長壽命、低成本、節(jié)電效果好的優(yōu)勢。
【專利說明】基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于LED驅(qū)動電路【技術領域】，涉及基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路。
【背景技術】
[0002]在交流直接輸入LED燈具電路(AC LED)中，交流電壓經(jīng)整流后直接加在LED兩端。由于LED導通閥值電壓的存在，LED只在輸入電壓高于閥值電壓后才導通，功率因數(shù)僅有0.65左右，導通電流波形為脈動直流。
[0003]輸入電壓會在一定的范圍內(nèi)波動，當輸入交流電壓降低時，電壓達到LED閥值所需要的時間長，LED電流占空比減小，流過LED的電流有效值減小，燈具變暗；當輸入交流電壓升高時，電壓達到LED閥值所需的時間短，LED電流占空比變大，流過LED的電流有效值變大，燈具變亮。也就是說，AC LED燈，其工作受電壓波動的影響，亮度會隨輸入電壓的變化而變化，不能提供穩(wěn)定的光輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的問題在于提供基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，是一種長壽命、低成本、節(jié)電效果好的恒流驅(qū)動的LED照明燈驅(qū)動控制電路，克服了現(xiàn)有技術存在功率因數(shù)低、亮度隨輸入電壓變化而變化的缺陷。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術方案予以實現(xiàn)的:
[0006]基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，包括與整流橋相連接的η段串聯(lián)的LED燈串，每段LED燈串均配置有一個定時控制電路和一個電流設置電路；整流橋的輸出正端連接LED燈串的陽極，第i段LED燈串的陰極分別連接第i個定時控制電路和第i個電流設置電路的輸入端，整流橋的輸出負端接η個定時控制電路的接地端和η個電流設置電路的輸出端；第i個時控制電路的輸出端還接第i個電流設置電路控制輸入端，第i個電流設置輸入端還接第i+Ι個電流設置電路的輸入端。
[0007]所述的定時控制電路包括相并聯(lián)的電阻Rl和電阻R2，電阻Rl和電容Cl相串聯(lián)，電阻Rl與MOS管Ql的柵極相連接，電阻R2與MOS管Ql的源極相連接，MOS管Ql的漏極與整流橋的負輸出端相連接；
[0008]所述的電流設置電路包括恒流二極管CRDl和MOS管Q2，恒流二極管CRDl的負極與MOS管Q2的源極相連接，電阻R2與MOS管Ql的柵極相連接，MOS管Q2的漏極與整流橋的負輸出端相連接。
[0009]所述的整流橋?qū)⑤斎氲?0Hz正弦波交流電整流為IOOHz全波；所述的定時控制電路將每個整流后的電壓波形按照波形上升和下降分為η個時間段，第i個定時控制電路設定第i段LED燈串的工作時間為Ti，Ti > Ti+1 ;所述的電流設置電路設定LED燈串的工作電流，第i個電流設置電路設定第i段LED燈串的工作電流為Ii, Ii < Ii+1。
[0010]所述的第i個電流設置電路受第i個時控制電路和第i+i個電流設置電路。[0011]當輸入電壓值大于第I段LED燈串的導通閾值電壓后，第I個定時控制電路開始計時，第I個電流設置電路導通工作；隨著電壓上升至第2段LED燈串的導通閾值后，第2個定時控制電路開始計時，第2個電流設置電路導通工作，同時關斷第I個定時控制電路，其電流設置值大于前一級的設定值，LED工作電流階梯上升；當輸入電壓大于第η串LED的導通閾值后，第η個定時控制電路開始計時，第η個電流設置電路導通工作，電流值達到最大。
[0012]第η個定時電路設定的時間最短，當輸入電壓開始下降時，第η個電流設置電路首先被關斷，同時將第η-1個電流設置電路打開；隨著電壓下降，η個定時控制電路依據(jù)設定的時間逐級將對應的電流設置電路關斷。
[0013]在電壓上升和下降周期中，每個電流設置電路的工作時間由對應的定時控制電路來決定，每個定時控制電路設定的時間不變，流過每段LED的電流占空比不變，并設定每段LED的工作電流為階梯波。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果:
[0015]本發(fā)明提供的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，是一種基于時間檢測的可提高功率因數(shù)和電源調(diào)整率的LED驅(qū)動電路，通過對每段LED的陰極接對應的定時控制電路和電流設置電路的輸入端；通過每個定時控制電路的輸出端接對應的電流設置電路控制輸入端，進行工作狀態(tài)控制；控制輸入端同時接后一級電流設置電路，工作狀態(tài)同時受后一級電流設置電路控制；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)、恒流驅(qū)動LED照明，具有長壽命、低成本、節(jié)電效果好的優(yōu)勢。
[0016]在電壓上升和下降周期中，每個電流設置電路的工作時間由對應的定時控制電路來決定，而定時電路設定的時間是不變的，因此流過LED的電流占空比不變，從而解決了 ACLED燈，其工作受電壓波動的影響，亮度會隨輸入電壓的變化而變化，克服不能提供穩(wěn)定的光輸出的問題:
[0017]當整流后的電壓波形開始上升，電壓值大于第一段LED燈串的導通閾值電壓后，第I個定時控制電路開始計時，第I個電流設置電路導通工作；隨著電壓上升至第二段LED燈串的導通閾值后，第2個定時控制電路開始計時，第2個電流設置電路導通工作，同時關斷第I個定時電路，由于電流設置值大于前一級的設定值，LED工作電流階梯上升；當輸入電壓大于第η串LED的導通閾值后，定時控制電路η開始計時，電流設置電路η導通工作，電流值達到最大；當電壓開始下降時，由于定時電路η設定的時間最短，首先將第η個電流設置電路關斷，同時將第η-1個電流設置電路打開；隨著電壓下降，η個定時控制電路依據(jù)設定的時間逐級將對應的電流設置電路關斷，使LED的工作電流階梯下降。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖2為圖1的具體電路框圖
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】，以下結(jié)合附圖和實施例對未發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明，但未發(fā)明的實際制作結(jié)構(gòu)并不僅限于下面的實施例。[0021]參見圖1，基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，包括一個整流橋、η個定時控制電路、η個電流設置電路和η個LED燈串。每段LED燈串均配置有一個定時控制電路和一個電流設置電路；整流橋的輸出正端連接LED燈串的陽極，第i段LED燈串的陰極分別連接第i個定時控制電路和第i個電流設置電路的輸入端，整流橋的輸出負端接η個定時控制電路的接地端和η個電流設置電路的輸出端；第i個時控制電路的輸出端還接第i個電流設置電路控制輸入端，第i個電流設置輸入端還接第i+Ι個電流設置電路的輸入端。
[0022]其中，整流橋?qū)⑤斎氲?0Hz正弦波交流電整流為IOOHz全波，輸出正端接LED燈串陽極，輸出負端接定時控制電路接地端和電流設置電路輸出端。
[0023]LED燈串分為η段，每段LED的陰極接對應的定時控制電路和電流設置電路的輸入端；每個定時控制電路的輸出端接對應的電流設置電路控制輸入端，進行工作狀態(tài)控制；控制輸入端同時接后一級電流設置電路，工作狀態(tài)同時受后一級電流設置電路控制；電流設置電路設定流過對應LED燈串的工作電流，其輸出端接整流橋負端。
[0024]電流設置電路Hi (i = 1,2,3……η，η≥2)將LED分為η段，將每個整流后的電壓波形按照波形上升和下降分為η個時間段，設每個定時控制電路設定對應LED燈串的工作時間為Ti (i = 1,2,, n)，設Ti >Ti+1 ;電流設置電路設定對應LED燈串的工作電流為Ti (i=l，2，，n)，設Ii < Ii+1，電流波形為梯形波，從而提高功率因數(shù)。
[0025]如圖2所示，實施例設計電路由整流橋、3個定時控制電路、3個電流設置電路、3組LED (每組LED數(shù)量可相等，也可不等，本例中選為每組20只)組成。
[0026]輸入的50Hz正弦波交流電經(jīng)整流橋后的電壓波形為IOOHz的全波，加在LED燈串、定時控制電路和電流設置電路兩端。LED燈串分為3段，每段LED的陰極接對應的定時控制電路和電流設置電路的輸入端；每個定時控制電路的輸出端接對應的電流設置電路控制輸入端，進行工作狀態(tài)控制；控制輸入端同時接后一級電流設置電路，工作狀態(tài)同時受后一級電流設置電路控制；電流設置電路設定流過對應LED燈串的工作電流，其輸出端接整流橋負端。
[0027]所述的定時控制電路包括相并聯(lián)的電阻Rl和電阻R2，電阻Rl和電容Cl相串聯(lián)，電阻Rl與MOS管Ql的柵極相連接，電阻R2與MOS管Ql的源極相連接，MOS管Ql的漏極與整流橋的負輸出端相連接；
[0028]所述的電流設置電路包括恒流二極管CRDl和MOS管Q2，恒流二極管CRDl的負極與MOS管Q2的源極相連接，電阻R2與MOS管Ql的柵極相連接，MOS管Q2的漏極與整流橋的負輸出端相連接。
[0029]Rl、R2、Cl、Ql構(gòu)成定時控制電路1，CRDl、Q2構(gòu)成電流設置電路I ;R3、R4、C2、Q3構(gòu)成定時控制電路2，CRD2、Q4構(gòu)成電流設置電路2 ;R5、R6、C3、Q5構(gòu)成定時控制電路3，CRD3、Q3構(gòu)成電流設置電路3。
[0030]3個定時控制電路將每個整流后的電壓波形分為3個時間段，設T1 > T2 > T3 ;3個電流設置電路中的恒流二極管設定對應LED燈串的工作電流，設I1 < I2 < 13，電流波形為梯形波。
[0031]當整流后的電壓波形開始上升，電壓值大于第I段LED燈串的導通閾值電壓后，Rl開始對Cl充電，定時控制電路I開始計時，恒流二極管CRDl設定工作電流I1, Q2導通工作，接入第I段LED工作，電流為I1 ;隨著電壓上升至第2段LED燈串的導通閾值后，R3開始對C2充電，定時控制電路2開始計時，恒流二極管CRD2設定工作電流12，Q4導通工作，接入第I段和第2段LED工作；同時將電流設置電路I中的Q2的基極置為低電平，Q2關斷，由于I2> I1, LED工作電流階梯上升；當輸入電壓大于第3段LED的導通閾值后，R5開始對C3充電，定時控制電路3開始計時，CRD3設定電流13，Q6導通工作，將3段LED全部接入工作，同時將電流設置電路2中的Q4的基極置為低電平，Q4關斷，I3 > I2,電流值達到最大。
[0032]當電壓開始下降時，由于定時控制電路設定的T3最小，定時電路3中C3的端電壓首先達到Q5的導通閾值，Q5導通，將Q6基極電壓置為低電平，Q6關斷，因Q6的集電極連接第2個電流設置電路Q4的基極，將Q4基極置為高電平，Q4導通工作，接入第I段和第2段LED導通工作，電流下降至I2 ;當輸入電壓小于第3段LED的導通閾值后，定時控制電路2設定的時間T2到達，C2上的電壓達到Q3的導通閾值，Q3導通，將Q4的基極電壓置為低電平，Q4關斷，因Q4的集電極連接第I個電流設置電路Q2的基極，將Q2基極置為高電平，Q2導通工作，接入第I段LED工作；當輸入電壓小于第2段LED的導通閾值后，定時控制電路I設定的時間T1到達，定時電路I中Cl的端電壓首先達到Ql的導通閾值，Ql導通，將Q2基極電壓置為低電平，Q2關斷，斷開所有LED燈串。
[0033]由上可見，在電壓上升和下降周期中，每個電流設置電路的工作時間由對應的定時控制電路來決定，而定時電路設定的時間是不變的，因此流過LED的電流占空比不變，實現(xiàn)了 AC LED恒流驅(qū)動的問題，同時通過設定每段LED的工作電流為階梯波，達到功率因數(shù)矯正的目的，功率因數(shù)可達0.98，且燈串亮度不隨輸入電壓變化而變化。
【權(quán)利要求】
1.基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，包括與整流橋相連接的η段串聯(lián)的LED燈串，每段LED燈串均配置有一個定時控制電路和一個電流設置電路；整流橋的輸出正端連接LED燈串的陽極，第i段LED燈串的陰極分別連接第i個定時控制電路和第i個電流設置電路的輸入端，整流橋的輸出負端接η個定時控制電路的接地端和η個電流設置電路的輸出端；第i個時控制電路的輸出端還接第i個電流設置電路控制輸入端，第i個電流設置輸入端還接第i+Ι個電流設置電路的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，所述的定時控制電路包括相并聯(lián)的電阻Rl和電阻R2，電阻Rl和電容Cl相串聯(lián)，電阻Rl與MOS管Ql的柵極相連接，電阻R2與MOS管Ql的源極相連接，MOS管Ql的漏極與整流橋的負輸出端相連接； 所述的電流設置電路包括恒流二極管CRDl和MOS管Q2，恒流二極管CRDl的負極與MOS管Q2的源極相連接，電阻R2與MOS管Ql的柵極相連接，MOS管Q2的漏極與整流橋的負輸出端相連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，所述的整流橋?qū)⑤斎氲?0Hz正弦波交流電整流為IOOHz全波；所述的定時控制電路將每個整流后的電壓波形按照波形上升和下降分為η個時間段，第i個定時控制電路設定第i段LED燈串的工作時間為Ti，Ti > Ti+1 ;所述的電流設置電路設定LED燈串的工作電流，第i個電流設置電路設定第i段LED燈串的工作電流為Ii, Ii < Ii+1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，所述的第i個電流設置電路受第i個時控制電路和第i+Ι個電流設置電路。
5.如權(quán)利要求1或2所述的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，當輸入電壓值大于第I段LED燈串的導通閾值電壓后，第I個定時控制電路開始計時，第I個電流設置電路導通工作；隨著電壓上升至第2段LED燈串的導通閾值后，第2個定時控制電路開始計時，第2個電流設置電路導通工作，同時關斷第I個定時控制電路，其電流設置值大于前一級的設定值，LED工作電流階梯上升；當輸入電壓大于第η串LED的導通閾值后，第η個定時控制電路開始計時，第η個電流設置電路導通工作，電流值達到最大。
6.如權(quán)利要求1或2所述的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，第η個定時電路設定的時間最短，當輸入電壓開始下降時，第η個電流設置電路首先被關斷，同時將第η-1個電流設置電路打開；隨著電壓下降，η個定時控制電路依據(jù)設定的時間逐級將對應的電流設置電路關斷。
7.如權(quán)利要求1或2所述的基于導通時間控制的LED燈恒流驅(qū)動電路，其特征在于，在電壓上升和下降周期中，每個電流設置電路的工作時間由對應的定時控制電路來決定，每個定時控制電路設定的時間不變，流過每段LED的電流占空比不變，并設定每段LED的工作電流為階梯波。
【文檔編號】H05B37/02GK103945611SQ201410164102
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】段曉飛 申請人:中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所