功率调节装置、电源电路以及发光装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源领域，尤其涉及一种功率调节装置、一种具有功率调节装置的电 源电路，以及具有功率调节装置的发光装置。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（LED)是一种备受瞩目的光源。LED发光器件因为它的能量转换效率 高、工作温度低以及工作寿命长等优点而具有吸引力。LED通常被设置在额定电压以及额定 电流中，以额定功率工作。在额定电压以及额定电流中工作意味着，当LED在整流电源下工 作，且所述整理电源为没有进一步波纹处理的桥式整流器的输出端时，LED器件的功率会随 着电源电压的波动而波动。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种功率调节装置，其特征在于，包括可调电流源以及控制电路，所述 可调电流源用于为负载提供电流，所述控制电路用于控制所述可调电流源，所述控制电路 根据电源电压在一个电源周期内以超出预定电压的持续时间控制所述可调电流源调节施 加至负载上整流后的交流电源，有效地减缓因供电过程中电压变化或波动而导致的负载功 率的变化，从而稳定LED发光器件20的发光亮度，使其能够更好地满足照明需求。
[0004] 本发明还包括一种包括上述功率调节装置的电源电路，以及一种包括所述电源电 路的发光装置。
【附图说明】
[0005] 接下来结合20张附图以实施例的方式描述本发明，其中：
[0006] 图1描述了 LED光源与本发明的功率调节装置连接的原理框图。
[0007] 图2A描述了电压周期的电压波形以及LED器件在电压周期中的工作条件的示意 图。
[0008] 图2B示出了 LED功率随着电源电压变化的曲线图。
[0009] 图3描述了 LED光源以及本发明的功率调节装置的原理框图。
[0010] 图4描述了 LED光源以及本发明的功率调节装置。
[0011] 图5示出了 LED光源与本发明的一个实施例的功率调节装置连接的原理图。
[0012] 图5A是本发明一个导通持续时间检测电路实施例，于LED导通工作时的原理图。
[0013] 图5B是图5A的导通持续时间检测电路于LED不导通时的原理图。
[0014] 图5C是图5A的导通持续时间检测电路在充电结点的涟漪状电压波形原理图。
[0015] 图6A是一个导通持续时间检测电路实施例的原理图。
[0016] 图6B、6C和6D描述了在不同整流电源电压下的电压波形与LED工作条件的原理 图。
[0017] 图7A、7B和7C描述了在调节前的不同整流电源电压下的LED功率、功率损耗以及 占空比的曲线图。
[0018] 图8A描述了本发明一个控制信号转换电路实施例的原理框图。
[0019] 图8B描述了图8A的一个控制信号转换电路实施例的输入输出关系原理框图。
[0020] 图8C是图8A的一个控制信号转换电路实施例的电路原理图。
[0021] 图9是图5的一个功率调节装置实施例的原理框图。
[0022] 图IOA示出了本发明的具有功率调节装置的与不具有功率调节装置的LED功率对 比曲线图。
[0023] 图IOB示出了本发明的具有功率调节装置的与不具有功率调节装置的LED电流对 比曲线图。
[0024] 图IOC示出了本发明的具有功率调节装置的与不具有功率调节装置的LED功率损 耗对比曲线图。
[0025] 图IlA示出了LED光源与本发明一个包括数字控制电路的功率调节装置连接实施 例。
[0026] 图IlB描述了一个占空比计算电路实施例的工作。
[0027] 图IlC示出了一个DA信号与占空比实施例的关系曲线图，以及
[0028] 图12示出了LED光源与本发明一个远程可控功率调节装置实施例的原理图。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。
[0030] 如图1所示的发光装置包电源电路10以及LED(发光二极管）发光器件20。所述 LED发光器件20通过电源电路10接入至市电电源中。所述电源电路10包括桥式整流器 30以及与所述桥式整流器30的输出端连接的功率调节装置100。在本实施例中，所述桥式 整流器30为全波形桥式整流器30,所述LED发光器件20由一组串联的LED元件组成。发 光器件20的额定工作电压为V mi，其为每个LED元件在额定工作电流I下正常发光工 作期间的电压总和。在上述导电条件下正常发光工作的LED元件，LED发光器件20的压降 等于每个LED元件的压降总和。
[0031] 当LED发光器件20在上述导电条件工作时，LED元件的小电压变化会引起电流的 大变化，导致LED发光器件20的工作功率不稳定，而且高于LED元件额定工作电流的过度 电流可以损坏LED元件。因此，有必要对提供给LED发光器件20的电源进行调节。本发明 提供的电源电路10,包括用于维持所述发光器件20在额定工作条件下工作的功率调节装 置 100〇
[0032] 供公众使用的市电通常是具有额定电压Vms的交流电源，所述额定电压V具有 一个额定频率f的完整正弦波形。常规单相交流市电电源的额定电压￥_在IlOV至240V 之间，频率在50Hz至60Hz之间。所述额定电Sv niis是一个rms (均方根）值，也即是电源电
流电压Va。会被整流，整流电压Vdd会是一个具有单一极性的半正弦波形，以及电压波幅会在 一个电压周期T内在OV与+\之间变化。所述电压周期T是所述市电交流电源周期的一 半。若所述LED发光器件20与整流电源连接，且所述整流电源具有周期性半正弦波形，且 LED发光器件20具有额定工作电压V mi与额定工作电流I' _，即当瞬间电源电压等于或 大于^寸，所述LED发光器件20点亮。当瞬间电源电压小于V _时，LED发光器件20熄 灭。
[0033] 本发明其中一个实施例的LED发光器件20,在额定电压V' "s为220V的市电下 工作时，其额定功率为5W，额定工作电压'￡1)为270V，额定工作电流I' _为55. 7mA。所 述LED发光器件20与所述全波形桥式整流器30的输出端连接。所述全波形桥式整流器30 输出端也与所述额定电压V' _为220V的市电连接。在瞬时电源电压大于等于270V时， 即电压周期的33%时间，LED发光器件20点亮。在瞬时供电电压小于270V时，即电压周期 的67%时间，LED发光器件20熄灭。在一个电压周期内的点亮时间的部分称为"占空比" 或"工作占空比"。然而，如下列表1以及图2A、2B所示，当市电电压V nns从220V的额定电 压V' ?s变化时，所述占空比也跟随变化。由于工作占空比的变化，5W的LED发光器件20 的实际工作功率随着市电电压V nJA 220V的额定市电电压变化而变化。当市电电压从额 定市电电压增加时，LED发光器件20的实际功率以及实际功率损耗都增加。当市电电压从 额定市电电压减少时，LED发光器件20的实际功率以及实际功率损耗都减少。当所述市电 电压V niis从220V降至200V时，所述实施例的LED灯的功率从5W跌至3W。当所述市电电压 VnJA 220V升至250V时，所述实施例的LED灯的功率从5W升至6. 7W。
[0034]
[0035] 表 1
[0036] 如图3所示，本发明一个实施例中的功率调节装置100包括可调电流源110以及 控制电路120。可调电流源110用于为LED发光器件20提供电流，控制电路120用于控制 所述可调电流源110。
[0037] 如图4所示，本发明一个实施例的功率调节装置100包括电流调节电路，所述电流 调节电路用于维持所述LED发光器件20在额定工作电压V mi下工作，以及在正常发光工作 下维持所述额定工作电流I' _。同时，瞬时电源电压与额定工作电压'@的电压差作为能 量损耗被电源吸收或消耗。
[0038] 如图3至图5所示的发光装置实施例，在与市电连接工作期间，所述控制电路120 用于设置以及调节由可调电流源110提供的负载电流。所述可调电流源110包括场效应晶 体管以及电流调节电路。本实施例中，所述场效应管为MOSFET (金属-氧化物半导体场效 应晶体管）Ml。所述MOSFET Ml与所述LED发光器件20串联连接，因此流入LED发光器件 20的负载电流从LED发光器件20流出后流入MOSFET Ml。所述电流调节电路用于根据控 制电路的控制信号对施加至LED发光器件20上的整流后的交流电源的调节。所述电流调 节电路包括用于将流入LED发光器件20的负载电流设置成工作电流的电流设置电路。在 本实施例中，所述负载电流设置电路包括电流设置电阻Rl以及运算放大器〇P-Amp。所述电 流设置电阻Rl与所述MOSFET Ml串联连接，因此，在LED发光器件20正常发光工作时，流 入LED发光器件20的负载电流从所述MOSFET Ml流出且流入所述电流设置电阻Rl。所述 运算放大器OP-Amp的正极与控制电路的输出端连接，负极与所述电流设置电