无源谐波滤波器直流高压直驱led电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子领域，具体涉及一种无源谐波滤波器直流高压直驱LED电路。
【背景技术】
[0002]LED作为一种新一代发光器件具有高效节能的突出优点，正在不断取代传统照明技术而广泛应用。LED芯片和LED驱动电路是LED照明的两个关键技术，其中LED驱动电路对LED照明技术的诸多重要参数例如功率因数(PF)、谐波失真(HD)、光频闪等都有决定性的影响，更重要的是LED驱动电路的可靠性是目前制约LED照明灯具寿命的技术瓶颈。已有的LED驱动电源主要有开关电源与交流直驱电源两种，虽然它们有技术优点但是其技术缺陷也很明显。例如开关电源的功率因数高、电源转换效率较高、也可以达到低谐波和无光频闪，但是其高压大功率开关电路复杂、可靠性差寿命短，同时开关电源技术的谐波问题还难于解决。交流直驱LED技术具有电路简单、可靠性高的优点，但是它的LED光频闪问题特别严重。为此需要研究实用新型一种同时具有高功率因数、低谐波、无光频闪、高效、高可靠、低成本的LED驱动电源，对LED照明技术的应用和发展具有特别重要的意义。
【实用新型内容】
[0003]针对LED驱动电源存在的上述问题，本实用新型提供一种无源谐波滤波器直流高压直驱LED电路，其结构如下：
[0004]无源谐波滤波器直流高压直驱LED电路由无源谐波滤波器HF、交流市电整流滤波电路BF、直流高压直驱LED电路UC三部分组成。其中，无源谐波滤波器HF为由电感LI、电容Cl和C2组成的电感电容无源谐波滤波器，负责对由交流市电整流滤波电路BF所产生的谐波进行滤波，以保证驱动电路具有高的功率因数和良好的谐波抑制特性。交流市电整流滤波电路BF由整流桥BI和高压滤波电容CH组成，将交流市电变换成直流高压。直流高压直驱LED电路UC由常亮LED子电路SB和Q级受控LED子电路KI-KQ以及过压过流控制电路KC组成，以实现直流高压直接驱动LED负载。无源谐波滤波器HF、交流市电整流滤波电路BF、直流高压直驱LED电路UC依次首尾相连。其中，交流市电整流滤波电路BF包含两个交流输入端、正高压输出端VH和参考地输出端GND，直流高压直驱LED电路UC包含电流流入端和电流流出端。
[0005]进一步说，无源谐波滤波器HF中的电感LI与电容Cl并联，电感LI的一端与市电L端或市电N端相连，电感LI的另一端与电容C2的一端相连，电感LI与电容C2的节点与交流市电整流滤波电路BF的一个交流输入端相连，电容C2的另一端与交流市电整流滤波电路BF的另一个交流输入端相连，电容C2的另一端与交流市电整流滤波电路BF的节点共同与市电N端或市电L端相连接。换言之，市电L端、N端可以互换。
[0006]交流市电整流滤波电路BF中的整流桥BI的两个输入端作为交流市电整流滤波电路BF的两个交流输入端，整流桥BI的正输出端与高压滤波电容CH的正极相连，作为交流市电整流滤波电路BF的正高压输出端VH。交流市电整流滤波电路BF中的整流桥BI的负输出端与高压滤波电容CH的负极相连，作为交流市电整流滤波电路BF的参考地输出端GND。
[0007]直流高压直驱LED电路UC的电流流入端与交流市电整流滤波电路BF的正高压输出端VH相连，直流高压直驱LED负载电路UC的电流流出端与参考地输出端GND相连。
[0008]直流高压直驱LED电路UC由常亮LED子电路SB和Q级受控LED子电路Kl?KQ以及过压过流控制电路KC组成。
[0009]常亮LED子电路SB为一组含有P个同向串联的LED，依次记为LEDl、LED2、……、LEDP，其中LEDl的电流流入端是常亮LED子电路SB的首端，该首端作为直流高压直驱LED电路UC的电流流入端，与交流市电整流滤波电路BF的正高压输出端VH相连，LEDP的电流流出端是该常亮LED子电路SB的尾端。
[0010]Q级受控LED子电路，依次记为第I级受控LED子电路K1、第2级受控LED子电路K2、……第Q级受控LED子电路KQ。Q级受控LED子电路的结构相同，其中第I级受控LED子电路Kl包括一个直流高压直驱LED集成电路Ul、一个电流采样电阻Rsl和一个受控的同向串联的LED灯组。第I级受控LED子电路Kl中的N个LED依次记为LEDl I、LED21、……LEDNl。直流高压直驱LED集成电路Ul有Ul端子、u2端子和u3端子，其中第I级受控LED子电路Kl中的Ul端子与LEDMl的正极相连作为第I级受控LED子电路Kl的首端，第I级受控LED子电路Kl中的u2端子与LEDNl的负极以及电流采样电阻Rsl的一端相连，第I级受控LED子电路Kl中的u3端子与电流采样电阻Rsl的另一端相连作为第I级受控LED子电路Kl的尾端。第I级受控LED子电路Kl的首端与常亮LED子电路SB的尾端相连，第I级受控LED子电路Kl的尾端与第2级受控LED子电路K2的首端相连，依次类推，每一级受控LED子电路的尾端与下一级受控LED子电路的首端相连，而最后一级即第Q级受控LED子电路KQ的尾端则与过压过流控制电路KC的输出端相连。
[0011]过压过流控制电路KC由过压过流集成电路UR、M0S晶体管Tl、电压采样电阻RH和电流采样电阻RsK构成，其中，过压过流集成电路UR有5个引脚。MOS晶体管Tl的漏极D作为过压过流控制电路KC的输出端，与第Q级受控LED子电路KQ的尾端相连，MOS晶体管TI的源极S与过压过流集成电路UR的5脚、电流采样电阻RsK的一端相连，MOS晶体管Tl的栅极G与过压过流集成电路UR的4脚相连，电压采样电阻RH的一端与交流市电整流滤波电路BF的正高压输出端VH相连，电压采样电阻RH的另一端与过压过流集成电路UR的3脚相连，过压过流集成电路UR的2脚空置，电流采样电阻RsK的另一端与过压过流集成电路UR的I脚相连，作为直流高压直驱LED负载电路UC的电流流出端，与参考地输出端GND相连。
[0012]进一步说，本电路的电源转换效率大于90%，功率因数(PF)大于0.97，电流纹波低于1%，克服光频闪，总谐波失真小于20%，3次谐波小于15%、5次谐波小于5%、7及以上次谐波小于2%。
[0013]进一步说，直流高压直驱LED集成电路的型号为TFll。过压过流集成电路UR的型号为 G13。
[0014]通常常亮LED子电路SB的同向串联的LED个数为20到60个，Q级受控LED子电路Kl?KQ的级数Q约为2到6，每一级受控LED子电路KI?KQ中的同向串联的LED个数为5?20个，直流高压直驱LED集成电路Ul?UQ为合肥云杉光电科技有限公司的产品，型号为TFll，过压过流集成电路UR为合肥云杉光电科技有限公司的产品，型号为G13。
[0015]本实用新型的积极效果是：
[0016]本实用新型提出的新型无源谐波滤波器直流高压直驱LED电路，该技术的重要优点是可以同时实现驱动电源的转换效率高、功率因数高、谐波小、无光频闪的特点以及具有成本低和可靠性高的优点。它克服了已有LED开关电源驱动技术的电路复杂、谐波高、可靠性低的缺点，同时又克服了交流直驱LED驱动技术的光频闪问题，作为新一代LED驱动技术将大大促进LED照明技术的应用与发展，具有良好的经济和社会效益。
【附图说明】
[0017]图I为本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。
[0019]参见图I，无源谐波滤波器直流高压直驱LED电路由无源谐波滤波器HF、交流市电整流滤波电路BF、直流高压直驱LED电路UC三部分组成。其中，
[0020]无源谐波滤波器HF为由电感LI、电容Cl和C2组成的电感电容无源谐波滤波器，负责对由交流市电整流滤波电路BF所产生的谐波进行滤波，以保证驱动电路具有高的功率因数和良好的谐波抑制特性。
[0021]交流市电整流滤波电路BF由整流桥BI和高压滤波电容CH组成，将交流市电变换成直流高压。
[0022]直流高压直驱LED电路UC由常亮LED子电路SB和Q级受控LED子电路Kl?KQ以及过压过流控制电路KC组成，以实现直流高压直接驱动LED负载。
[0023]无源谐波滤波器HF、交流市电整流滤波电路BF、直流高压直驱LED电路UC依次首尾相连。其中，交流市电整流滤波电路BF包含两个交流输入端、正高压输出端VH和参考地输出端GND，直流高压直驱LED电路UC包含电流流入端和电流流出端。
[0024]无源谐波滤波器HF中的电感LI与电容Cl并联，电感LI的一端与市电L端或市电N端相连，电感LI的另一端与电容C2的一端相连，电感LI与电容C2的节点与交流市电整流滤波电路BF的一个交流输入端相连，电容C2的另一端与交流市电整流滤波电路BF的另一个交流输入端相连，电容C2的另一端与交流市电整流滤波电路BF的节点共同与市电N端或市电L端相连接。换言之，市电L端、N端可以互换。
[0025]交流市电整流滤波电路BF中的整流桥BI的两个输入端作为交流市电整流滤波电路BF的两个交流输入端，整流桥BI的正输出端与高压滤波电容CH的正极相连，作为交流市电整流滤波电路BF的正高压输出端VH。交流市电整流滤波电路BF中的整流桥BI的负输出端与高压滤波电容CH的负极相连，作为交流市电整流滤波电路BF的参考地输出端GND。
[0026]直流高压直驱LED电路UC的电流流入端与交流市电整流滤波电路BF的正高压输出端VH相连，直流高压直驱LED负载电路UC的电流流出端与参考地输出端GND相连。
[0027]直流高压直驱LED电路UC由常亮LED子电路SB和Q级受控LED子电路Kl?KQ以及过压过流控制电路KC组成。