专利名称：交流高能效led灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED灯，具体的说是一种交流高能效LED灯。
背景技术：
LED光源是目前最有潜力成为节能环保的绿色光源，虽然LED灯是节能环保产品，目前商用80 1201m/w光效已是所有照明产品中最高水平，但仍有60%左右的电能不能转换为光能而转换为热能。现有技术中LED灯主要有开关电源恒流供电LED灯、交流恒流源供电LED灯和电容降压供电LED灯。开关电源恒流供电是当前LED灯的主要供电方式，这种方式供电能使LED发挥最大的效率，但开关电源本身的效率一般只能达到80%左右，有近20%的能量损耗，由于使用了很多电解电容，所有LED灯具工作时是一个加热体，使灯具局部形成50 70度甚至85度的高温区，会很快将电解电容的电解液烤蒸发，1000到3000小时时就很快失效，因此开关电源恒流供电是LED灯长寿的致命伤。电容降压供电只能用在小功率电路中，而且这种电路很容易被线路中的高频干扰击穿发光管，其可靠性和应用范围有限。交流恒流源供电LED是镇流后经电阻(或恒流源电路)给一串LED供电，其和交流LED灯的供电本质是一样的。交流LED灯是上百颗单晶粒LED在晶圆级串接而成，可以在市电交流高电压下自行整流点亮，再串接电阻或恒流源，保持在合适的驱动功率范围内，如图1所示，图中正弦波下五星区域就是交流LED的能量损失区(电阻或恒流源电路的消耗功率)，正方形区域是有效能量区，三角型区域是无功功率区(线路电压要大于发光管的开启电压才能工作，如80个发光管开启电压为MOV左右)。由于发光管的特性决定了这二种方案在LED数量一定时，效率和输出功率是一对矛盾，通常只能追求输出功率的最大化，能效是有限的。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种交流高能效LED灯，实现了无电解电容供电，极大的提高了电路的可靠性和电能的利用率。为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种交流高能效LED灯，包括交流电源、整流桥、单片机，由多组LED串接而成的LED发光单元和多组耐高压三极管组成的控制开关，所述交流电源的输出接所述整流桥，所述整流桥的正极与第一组LED发光单元的正极相连接，倒数第二个发光单元L13的负极通过限流电阻R14接最后一组发光单元L14的正极；所述最后一组LED发光单元的正极接二极管D5后再接到一个三端稳压块的输入端，所述三端稳压块输出端接所述单片机的正极，所述三端稳压块的接地端接所述单片机的负极，所述单片机的负极接所述整流桥的负极；所述最后一组发光单元L14由三到四个发光管组成，所述最后一组发光单元L14正极通过D5连接在稳压块的输入端，除了本有的发光功能外其作用是限制三端稳压块的输入电压，起到保护三端稳压块和电容C2的作用所述最后一组发光管的负极和多组耐高压三极管的发射极相连到单片机输入口Tl，再通过采样电阻R15接到镇流桥负极；通过测量电阻R15两端的电压，进而采集线路电流；在所述三端稳压块输入端与所述整流桥的负极之间接有储能电容C2，其特征是电容器为高品质的钽电容。本实用新型进一步限定的技术方案是前述的交流高能效LED灯，与所述每组LED发光单元的负极相连的两个三极管组成达林顿三极管，每个达林顿三极管都由两个三极管组成，分为第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极与所述LED发光单元的负极相连，第一三极管的基极通过一个电阻与所述单片机的对应控制端口(Pl—P13)相连，第一三极管的发射极接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极与所述LED发光单元的负极相连，各第二三极管的发射极都依次相连，在线路中使用达林顿三极管可使单片机控制大功率的LED管而输出端控制电流更小，从而减小储能电容C2的容量，不需要使用大的电解电容，选用高品质钽电容就可以满足控制电路的供电。前述的交流高能效LED灯，在所述桥式整流电源正负极之间还接有高频旁路电容，该电容为耐压大于400V的CBB电容，可以有效防止线路中的高频干扰。前述的交流高能效LED灯，在所述单片机的正负两极之间接有抗干扰电容C3，该抗干扰电容为独石电容，具有去杂波，抗电磁干扰的效能。本实用新型的有益效果是本实用新型将LED灯进行分段控制，根据LED电流的大小自适应控制LED灯的点亮数量，在近似恒流供电的同时，实现了无电解电容供电，使电路的可靠性和能效有了极大的提高。
图1为现有交流恒流源LED能量消耗分布图。图2为本实用新型实施例一电路示意图。图3为本实用新型实施例一能量消耗分布图。
具体实施方式
实施例1本实施例提供的一种交流高能效LED灯，结构如图2所示，包括交流电源、整流桥、单片机(PIC16F687)，由多组LED发光单元串接而成的LED发光单元串和多组耐高压三极管组成的控制开关，所述交流电源的输出接所述整流桥，在桥式整流电源正负极之间接有高频旁路电容Cl，用于防止线路中的高频干扰；所述整流桥的正极与第一组LED发光单元的正极相连接，最后一组LED发光单元L14的负极和所有三极管的发射极连接后再通过采样电阻R15接到镇流桥的负极；最后一组发光管的正极接二极管D5后再接到一个三端稳压块78L05的输入端，所述三端稳压块78L05输出端接所述单片机的VDD脚，所述三端稳压块78L05的接地端接所述单片机的VSS脚，所述单片机的负极接所述整流桥的负极；在单片机的正负两极之间接有抗干扰独石电容C3，用于去杂波和防干扰。每组所述LED发光单元的负极分别与一个达林顿三极管的集电极相连，所述各三极管基极分别通过一个电阻与所述单片机的对应控制端口 Pl P13相连，所述各三极管发射极依次相连后和最后一组发光管L14的负极相连再分为两路，其中一路接反馈电阻R15后接所述整流桥的负极，另一路接所述单片机的第一输入端Tl，用于测量反馈电阻R15的两端电压，进而采集线路电流；在倒数第二个发光单元L13的负极和最后一组发光单元L14的正极之间接有限流电阻R14。在所述三端稳压块输入端与所述整流桥的负极之间接有储能电容C2，所述最后一组发光单元为4个发光管，其正极通过二极管D5连接到三端稳压块的输入端；其作用是给稳压块供电并限制输入电压，起到保护储能电容C2和三端稳压块的作用。线路中每个达林顿三极管都包括由两个三极管组成，分为第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极与所述LED发光单元的负极相连，第一三极管的基极通过一个电阻与所述单片机的对应控制端口 Pl P13相连，第一三极管的发射极接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极与所述LED发光单元的负极相连，各第二三极管的发射极都依次相连。本实用新型的工作原理当交流电经过整流桥加到LED灯上，从最后一组发光单元L14的正极通过二极管D5和稳压电路给单片机供电(此时所有三极管截止灯全亮);单片机工作后，通过第一输入脚Tl测量R15上的电压，从而测量线路电流，当线路电流由大到小变化，电流小于kin时，开启Q13，这时L14灭，Ll到L13亮，线路停止充电，单片机靠储能电容C2供电，测量线路电流，当电流小于Liiin时，开启Q12，关Q13，这时Ll到L12亮，以此类推开启Q1，关Q2，这时Ll亮，继续测量线路电流，当测量到线路电流由小到大变化，电流大于Imax时，开Q2，关Q1，这时Ll到L2亮，依此类推开始上升循环；直到开关全关，灯全亮，开始新的循环。线路中电阻R15是采样电阻，也是负反馈电阻，可防止线路瞬间电流太大而烧坏发光管；二极管D5可防电容C2电流回流；电容Cl是高频旁路电容，防线路中的高频干扰；电阻R14是限流电阻，防止线路电压过高烧坏发光管；电容C2为高品质的钽电容(由于只要给控制电路供电，其容量用33U/20V就可工作)，使得所有器件的使用寿命和LED寿命相当。如图3所示，两端三角区是第一串LED开启电压以下的区域，图中1区表示第一串灯Ll亮，第2区表示L1+L2灯亮，…，以此类推。下方矩形区域是镇流二极管，开关三极管，电阻R15的消耗功率，14区中凸起区域是储能电容充电，限流电阻R14工作区，灯全亮，电流经过镇流管，到Lb-L^到R14到L14回到负极。在本实施例中，交流电压平均值处(0. 637Um=0. 637*311=198V)的效率为本套系统中两个镇流管消耗1. 4V，三极管消耗0. 8V，电阻R15消耗1. 5V，所以该系统理论电能转换效率为效率=I(U-V) / IU= (198-1. 4-0. 8-1. 5) /198=98. 1%除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种交流高能效LED灯，包括交流电源、整流桥、单片机及由多组由LED串接而成的LED发光单元和多组耐高压三极管，所述交流电源的输出接所述整流桥，其特征在于所述整流桥的正极与第一组LED发光单元的正极相连接，倒数第二个发光单元L13的负极通过限流电阻R14接最后一组发光单元L14的正极；所述最后一组LED发光单元的正极接二极管D5后再接入一个三端稳压块的输入端，所述三端稳压块输出端接所述单片机的正极，所述三端稳压块的接地端接所述单片机的负极，所述单片机的负极接所述整流桥的负极；所述最后一组发光管L14由三到四个发光管组成，所述最后一组发光管正极接二极管D5后连接到稳压块的输入端；所述最后一组发光单元可限制三端稳压块的输入电压，用于保护三端稳压块和电容C2;所述最后一组发光管的负极和多组耐高压三极管的发射极相连到单片机输入口 Tl，再通过采样电阻R15接到线路负极；通过测量电阻R15两端的电压，进而采集线路电流；所述每组LED发光单元的负极分别与三极管的集电极相连；每组三极管的基极通过电阻和单片机的控制端相连；在所述三端稳压块输入端与所述整流桥的负极之间接有储能电容C2，所述电容是高品质的钽电容。
2.根据权利要求1所述的交流高能效LED灯，其特征在于与所述每组LED发光单元的负极相连的三极管为两个三极管组成的达林顿管，每个达林顿三极管都由两个三极管组成，分为第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的集电极与所述LED发光单元的负极相连，第一三极管的基极通过一个电阻与所述单片机的对应控制端口相连，第一三极管的发射极接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极与所述LED发光单元的负极相连，各第二三极管的发射极都依次相连。
3.根据权利要求1所述的交流高能效LED灯，其特征在于在所述桥式整流电源正负极之间还接有高频旁路电容Cl，所述电容Cl为耐压大于400V的CBB电容，用于防止线路中的高频干扰。
4.根据权利要求1所述的交流高能效LED灯，其特征在于在所述单片机的正负两极之间接有抗干扰电容C3，用于去杂波和防电磁干扰。
5.根据权利要求4所述的交流高能效LED灯，其特征在于所述抗干扰电容为独石电容。
专利摘要本实用新型公开了一种交流高能效LED灯，包括桥式整流电源、单片机和多组由LED串接而成的LED发光单元和多组耐高压三极管，桥式整流电源正极与依次串接的LED发光单元相连，倒数第二组发光管的负极接限流电阻R14到最后一组LED发光单元的正极并和二极管D5相连后再接入三端稳压块输入端，三端稳压块输出端和接地极分别接单片机VDD端和线路负极；最后一组发光管的负极和多组耐高压三极管的发射极相连到单片机输入口T1，再通过采样电阻R15接到镇流桥负极；每组LED发光单元的负极分别与三极管的集电极相连；每组三极管的基极通过电阻和单片机的控制端相连；在三端稳压块输入端与线路负极之间接有储能电容C2。本实用新型对LED发光单元分段控制，根据LED的电流大小自适应控制LED的点亮数量，在对LED近似恒流供电的同时，实现了无电解电容供电，使电路的能效和可靠性有了极大的提高。
文档编号H02J15/00GK202172509SQ201120233799
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年6月28日
发明者马锁才 申请人:马锁才