一种无闪烁交流直驱的led交通信号灯的制作方法
【专利摘要】一种无闪烁交流直驱的LED交通信号灯，包括输入保护[1]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、能量缓冲单元[4]、LED发光单元[5]。输入的交流电压经输入保护后进行全波整流，整流后的脉动电压向交流直驱控制器供电，由交流直驱控制器精确控制各LED灯串的电流。其优点是不需要大容量的滤波电容，并且具有能量缓冲单元，基本看不到闪烁现象，因而功率因数高，效率高，可靠性高，外部元件少，成本低，性能好，有利于节能。
【专利说明】
_种无闪烁交流直驱的LED交通信号灯
技术领域
[0001]本发明涉及一种交通信号灯，特别是一种交流直接驱动的LED交通信号灯，属于照明节能技术领域。
【背景技术】
[0002]LED(发光二极管)是一种新型光源，具有耗电小、亮度高、体积小、重量轻、寿命长等优点。用LED作为光源的交通信号灯具有可见度好、节能省电、反应快等优点，逐步取代白炽灯、低压卤钨灯制作道路交通信号灯。但目前使用交流市电的LED信号灯通常需要整流滤波，而滤波需要较大容量的电容器，体积大，寿命短，并且整流滤波所形成的脉冲电流谐波含量大，降低了灯具的功率因数，影响了 LED信号灯的性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种交流直接驱动的LED交通信号灯，不需要滤波电容，在满足交通灯发光亮度的前提下，提高效率与功率因数，降低装置的发热量和体积，并且易于生产制造。
[0004]本发明是这样实现的:一种无闪烁交流直驱的LED交通信号灯，包括:输入保护[1]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、能量缓冲单元[4]、LED发光单元[5];其中:
[0005]输入保护[I]:为LED交通信号灯提供过电流或短路保护及吸收浪涌电压，与整流单元[2]构成电气连接；
[0006]整流单元[2]:将交流输入电压进行全波整流，为交流直驱控制器及LED提供单向脉动电压，与整流单元[2]及交流直驱控制器[3]构成电气连接；
[0007]交流直驱控制器[3]:根据整流后的脉动电压的瞬时值的大小，驱动不同支路的LED灯串发光，与整流单元[2]、能量缓冲单元[4]及LED发光单元[5]构成电气连接；
[0008]能量缓冲单元[4]:缓冲LED的电流变化，平滑LED的亮度，与交流直驱控制器[3]及LED发光单元[5]构成电气连接；
[0009]LED发光单元[5]:由若干只LED发光器件构成，对LED进行分组控制，每组LED发光功率的大小受交流直驱控制器[3]控制，与交流直驱控制器[3]及能量缓冲单元[4]构成电气连接。
[0010]本发明是按照上述构思使用上述单元部件组合而成，其工作原理是:输入的交流电压经输入保护后进行全波整流，整流后的脉动电压向交流直驱控制器供电，由交流直驱控制器精确控制各LED灯串的电流，能量缓冲单元的作用是将LED高亮度时的能量吸收一部分，等待交流直驱控制器内部驱动MOS管关断时释放所吸收的能量，从而平滑LED发光器件瞬时的亮度，大大地降低了 LED的闪烁度。
[0011]本发明的优点及效果:
[0012](I)使用交流直驱控制器，不需要大容量的滤波电容，且外部元件少，因而成本低、
可靠性高。
[0013](2)利用集成电路的交流直驱控制器来精确控制各灯串的电流，让总电流接近正弦波形，可提高功率因数和效率，发热量小，性能好，有利于节能。
[0014](3)具有能量缓冲单元，基本观察不到闪烁现象。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1是本发明的电路原理方框图。
[0017]图2是实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]请参看图1，一种无闪烁交流直驱的LED交通信号灯，包括输入保护[I]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、能量缓冲单元[4]、LED发光单元[5];其中输入保护[I]为LED交通信号灯提供过电流或短路保护及吸收浪涌电压，与整流单元[2]构成电气连接;整流单元[2]将交流输入电压进行全波整流，为交流直驱控制器及LED提供单向脉动电压，与整流单元
[2]及交流直驱控制器[3]构成电气连接;交流直驱控制器[3]根据整流后的脉动电压的瞬时值的大小，驱动不同支路的LED灯串发光，与整流单元[2]、能量缓冲单元[4]及LED发光单元[5]构成电气连接;能量缓冲单元[4]用于缓冲LED的电流变化，平滑LED的亮度，与交流直驱控制器[3]及LED发光单元[5]构成电气连接;LED发光单元[5]由若干只LED发光器件构成，对LED进行分组控制，每组LED发光功率的大小受交流直驱控制器[3]控制，与交流直驱控制器[3]及能量缓冲单元[4]构成电气连接。
[0020]能量能量缓冲单元[4]的组数与LED发光单元[5]的组数相同。
[0021]请进一步参看图2，输入保护由保险丝Fl和压敏电阻RVl组成;整流单元由整流桥BGl担任;交流直驱控制器由集成电路Ul(型号为FL77904)、电容Cl及电阻Rl、R2组成；能量缓冲单元有4组，第I组能量缓冲单元包括二极管Dl 1、电容Cl 1、电阻Rl I，第2组能量缓冲单元包括二极管D21、电容C21、电阻R21，第3组能量缓冲单元包括二极管D31、电容C31、电阻R31，第4组能量缓冲单元包括二极管D41、电容C41、电阻R41 ;LED发光单元由4组LED发光器件构成，每组LED含有并联的η条支路，η为正整数，在本实施例中，第I组LED的支路数η = 4，第2组LED的支路数η = 3，第3组LED的支路数η = 3，第4组LED的支路数η = 2，每条支路有k只LED发光二极管串联组成LED灯串，k为正整数。第I组LED由LED灯串LEDll?LED14组成，第2组LED由LED灯串LED21?LED23组成，第3组LED由LED灯串LED31?LED33组成，第4组LED由LED灯串LED41?LED42组成。
[0022 ]每组LED的发光功率取决于通过该组各LED灯串的电流，其瞬时发光功率大小受交流直驱控制器Ul控制并与各组能量缓冲单元的参数有关，由Ul的CS引脚外接的电阻R2设定最大电流限值。
[0023]第I组LED各灯串(LED11?LEDl4)相并联，即每个灯串的阳极连接在一起，每个灯串的阴极连接在一起，并联的各LED灯串再与第I组能量缓冲单元的电容Cl 1、电阻Rl I并联，灯串阳极及电容Cll的正极与第I组能量缓冲单元的二极管Dll的阴极连接，二极管Dll的阳极与整流桥BGl的上端(正极)相连;第I组LED各灯串的阴极及电容器Cll的负极与交流直驱控制器Ul的LEDl引脚及第2组能量缓冲单元的二极管D21的阳极相连。
[0024]第2组LED各灯串(LED21?LED23)相并联，即每个灯串的阳极连接在一起，每个灯串的阴极连接在一起，并联的各LED灯串再与第2组能量缓冲单元的电容C21、电阻R21并联，灯串阳极及电容C21的正极与第2组能量缓冲单元的二极管D21的阴极连接，二极管D21的阳极与第I组LED各灯串的阴极及电容器Cl I的负极相连;第2组LED各灯串的阴极及电容器C21的负极与交流直驱控制器Ul的LED2引脚及第3组能量缓冲单元的二极管D31的阳极相连。
[0025]第3组LED各灯串(LED31?LED33)相并联，即每个灯串的阳极连接在一起，每个灯串的阴极连接在一起，并联的各LED灯串再与第3组能量缓冲单元的电容C31、电阻R31并联，灯串阳极及电容C31的正极与第3组能量缓冲单元的二极管D31的阴极连接，二极管D31的阳极与第2组LED各灯串的阴极及电容器C21的负极相连;第3组LED各灯串的阴极及电容器C31的负极与交流直驱控制器Ul的LED3引脚及第4组能量缓冲单元的二极管D41的阳极相连。
[0026]第4组LED各灯串(LED41?LED42)相并联，即每个灯串的阳极连接在一起，每个灯串的阴极连接在一起，并联的各LED灯串再与第4组能量缓冲单元的电容C41、电阻R41并联，灯串阳极及电容C41的正极与第4组能量缓冲单元的二极管D41的阴极连接，二极管D41的阳极与第3组LED各灯串的阴极及电容器C31的负极相连;第4组LED各灯串的阴极及电容器C41的负极与交流直驱控制器Ul的LED4引脚相连。
[0027]交流直驱控制器Ul的VIN引脚经串联电阻Rl连接到整流桥BGl的正极，Ul的GND引脚连到整流桥BGI的负极，Ul的CS引脚经电阻R2连接到GND，Ul的VDD引脚与GND之间连接电容Cl ο
[0028]各组能量缓冲单元的作用是将LED高亮度时的能量吸收一部分，等待交流直驱控制器内部驱动MOS管关断时释放所吸收的能量，从而平滑LED发光器件瞬时的亮度，大大地降低了LED的闪烁度。以第I组能量缓冲单元为例说明如下:当交流直驱控制器Ul的LEDl?LED4引脚在内部PWM信号的驱动下有其中一个导通时，就有电流通过二极管Dll对电容Cll充电，当Cll上的电压上升到第I组LED各灯串(LED11?LED14)的最低发光电压时，LED灯串中就开始有电流流入并开始发光，随后一部分电流对电容CU充电，一分部电流流入LED灯串发光，随着电容Cll的充电，电容Cll的电压不断上升，直到通过二极管Dll的电流几乎全部流入第I组LED灯串发光，电容Cl I的电压才保持不变，电容Cl I的电压越高，所储存的能量越多；当交流直驱控制器Ul的LEDl?LED4引脚全部关断时，就没有电流通过二极管Dll，这时电容Cl I开始向第I组LED各灯串(LED11?LEDl4)放电，维持灯串发光，直到交流直驱控制器Ul的LEDl?LED4引脚在下一次有其中一个导通时，才有电流通过二极管Dll对电容Cll充电，如此循环。电阻Rll是为了给电容Cll提供放电支路，由于电阻Rll的阻值较大，流过的电流很小，几乎不影响Cll的正常充放电和LED灯串的发光，但当交流电源关断时间较长时，电阻Rll使得电容Cll上的电压不至于维持过久。其它组能量缓冲单元的工作原理与此类似。这样，在能量缓冲单元的作用下，能有效避免交流直驱电路的缺点，使行人基本观察不到LED信号灯的高频闪烁现象，提高了视觉感受。
【主权项】
1.一种无闪烁交流直驱的LED交通信号灯，其特征在于，包括:输入保护[I]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、能量缓冲单元[4]、LED发光单元[5];其中: 输入保护[I]:为LED交通信号灯提供过电流或短路保护及吸收浪涌电压，与整流单元[2]构成电气连接； 整流单元[2]:将交流输入电压进行全波整流，为交流直驱控制器及LED提供单向脉动电压，与整流单元[2]及交流直驱控制器[3]构成电气连接； 交流直驱控制器[3]:根据整流后的脉动电压的瞬时值的大小，驱动不同支路的LED灯串发光，与整流单元[2]、能量缓冲单元[4]及LED发光单元[5]构成电气连接； 能量缓冲单元[4]:缓冲LED的电流变化，平滑LED的亮度，与交流直驱控制器[3]及LED发光单元[5]构成电气连接； LED发光单元[5 ]:由若干只LED发光器件构成，对LED进行分组控制，每组LED发光功率的大小受交流直驱控制器[3]控制，与交流直驱控制器[3]及能量缓冲单元[4]构成电气连接。2.根据权利要求1所述的一种无闪烁交流直驱的LED交通信号灯，其特征在于，所述的能量缓冲单元[4]的组数与LED发光单元[5]的组数相同。
【文档编号】H05B3/08GK205670856SQ201620551791
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月10日
【发明人】涂金龙, 潘彩霞, 董平
【申请人】南京交通职业技术学院