专利名称：Led照明系统及其线性电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种LED照明系统及一种为该照明系统的LED 单元提供电能的线性电源。
背景技术：
LED (发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以 直接把电转化为光。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长 等优点，广泛应用于各个领域。LED在普通照明领域可采用局部照明、装饰照明、轮廓照明等方式，广泛应用于商 场、超市、宾馆饭店等商业或综合设施的照明或标识；LED在道路交通领域，除交通信号灯 外，LED还以节能、寿命长、免维护、体积小等特点逐步应用于隧道内指示灯、路灯、隧道导 向、路线导向灯等领域。然而，目前国内外的LED照明工程，以路灯照明工程为例，均是采用单组开关电 源，目前国内外均采用一盏灯一个电源的组合。即电压在32V左右直流输出供电给光源，功 率一般在120W-240W之间。这种方式的严重缺点通常是这些开关电源的使用寿命短，一般2 年左右。最先进的国家这种开关电源寿命也只能做到3-4年。多个开关电源，即使不考虑 其自耗，本身成本就已经较高，还要在使用后短短的2-4年时间，为每一路灯供电的单个开 关电源即需要更换一遍，使得该照明系统的维护成本也较高。同时，对于现有的采用普通光 源的照明系统而言，其既有线路普遍适应的是220伏左右的照明电压，现有的LED照明系统 并没有很好的利用现有照明系统的既有线路。除上述不足之外，现有技术的LED照明系统还存在另一缺点，由于是32V低电压输 送，在大功率长距离的应用中，其导线必须采用增加直径的方式，不然就会产生电压压降。 这样也增加了照明系统的建设成本。如不采用对导线加粗的方式，则又会使得照明系统的 照明不稳定，效果变差。现有技术的线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路 等。线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未达到稳定状 态的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，线性电源可以 达到很高的稳定度，波动也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是 需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是 工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太 大，转换效率低，还要安装很大的散热片。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种LED照明系统，其能以 一个电源同时对多个高电压LED单元进行供电，降低成本，减少损耗。本发明的第二个目的在于提供一种用于本发明LED照明系统的线性电源，其能同
3时对多个LED单元进行供电，降低成本，减少损耗。为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种LED照明系统，包括多个LED单元、至少一个为所述多个LED单元供电的电源 及连接所述电源与所述多个LED单元的供电线路，所述电源为输出电压介于160-220V之间 的线性电源，所述LED单元为工作电压介于160-220V之间的高电压LED光源，且一个所述 线性电源通过所述供电线路同时为所述多个LED单元供电，且所述线性电源的输出功率与 所述多个LED单元的功率相适应。本发明的LED照明系统，优选的，所述线性电源中的变压器采用全波的不对称变 压器绕法，所述线性电源的整流元件为真空校准整流器，该不对称绕法的两组线圈具有不 同线径和匝数。本发明的LED照明系统，优选的，所述线性电源的输出电压为160、170、180、190、 200,210 或 220V。本发明的LED照明系统，优选的，所述线性电源中具有自动恒压恒流模块以及自 动功率增减、延伸及冲击电流保护模块。本发明的LED照明系统，优选的，所述多个LED单元通过串联组合为LED单元组， 该单元组的工作电压介于160-220V之间；或所述多个LED单元彼此并联、多个LED单元组 彼此并联、LED单元与LED单元组彼此并联，且各所述LED单元与LED单元组的工作电压介 于160-220V之间。本发明的LED照明系统，优选的，所述两组线圈分别形成可相互交换为所述多个 LED单元供电的供电回路。本发明的LED照明系统，优选的，所述LED照明系统为一定距离的路灯照明系统， 所述供电线路为交流直流两用供电线路。本发明的线性电源，输出电压介于160-220V之间，且所述线性电源的输出功率与 多个所述LED单元的功率相适应，以同时为所述多个LED单元供电。本发明的线性电源，优选的，所述线性电源中的变压器采用全波的不对称变压器 绕法，该不对称变压器绕法的两组线圈具有不同线径和匝数，所述线性电源的整流元件为 真空校准整流器，所述线性电源还包括自动恒压恒流模块以及自动功率增减、延伸及冲击 电流保护模块。本发明的线性电源，优选的，所述两组线圈分别形成可相互交换为多个LED光源 构成的多个所述LED单元供电的供电回路。本发明相比于现有技术具有如下有益效果在于 以下几个方面1.本发明可以采取大功率组合的不对称超线性电源，由于采取高电压支流输送 (160V-220V)，电源与光源电压均可以采用此电压，因此现有照明系统的既有线路不需要重 新更新，大大节约了由传统光源照明系统改造为LED光源照明系统的改造成本。而交流线 路应用于直流供电，在短距离且没有电感、电容性质的大规模用电器的情况下，交流供电电 路与直流供电线路具有通用性。2.本发明的LED光源照明系统，由于采用一电源对多光源的供电方式，从整体上 降低了电源的自耗。关于自耗问题，假如对采用单个120W左右的开关电源只向一个LED光 源供电与本发明线性电源也只向一个LED光源构成的LED单元供电相比较，效果并不明显，本发明线性电源的成本还略高于开关电源。但是组合到5倍以上，即本发明的单个线性电 源同时向5个LED光源串联成的LED光源供电的功率(以120W为基点计算)，本发明线性 电源的自耗更小，成本更低，如果该倍数为10倍、20倍、50倍……，则其对比效果更明显。3、本发明的单个大功率线性电源的自耗相比现有技术多个开关电源的自耗会小 得多。本发明线性电源与传统开关电源自耗功率可由对下对比例如现有技术中输出功率 之和为600W的多个开关电源总的自耗为10W，而本发明单个的输出功率为600W的线性电源 的自耗功率为5W，以此类推，在相同功率输出功率的情况下，本发明线性电源的自耗功率仅 为现有技术开关电源的50%。4.本发明的全波的不对称变压器绕法也能够降低本发明线性电源的自耗。5.本发明对于多个LED单元的供电电源，可设计为在两组线性电源之间切换，该 两组线性电源的交换使用也能够提高照明系统的稳定性与使用寿命，其寿命可以大于10年。
图1为本发明优选实施例的线性电源的示意图。图2为本发明第一实施例的LED光源照明系统的示意图。图3为本发明第二实施例的LED光源照明系统的示意图。
具体实施例方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结 合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当指出，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。先介绍本发明实施例的线性电源。如图1所示，本发明第一实施例的线性电源，其变压器的一级绕组与普通市电相 连。变压器的二级绕组采取全波的不对称绕法，如图1所示，二级绕组在抽头两侧的两个线 圈，其匝数不同且线径也不同，即可降低自耗，也可以补偿延伸电压差。该线性电源的整流 元件为真空校准整流器，及如图1所示，整流元件23与整流元件24可以使用现有技术的整 流元件，但优选的为真空校准整流元件，在二级绕组采取不对称绕法的情况下，整流元件23 和整流元件24上具有不同的工作电压，例如整流元件23的电压为240V，而整流元件24上 的电压为200V。本发明的LED照明系统及本发明的LED线性电源，在如图1所示的整流元件23和 整流元件24上可分别集成一开关(图中未示出)，或者在整流元件23所在支路与整流元 件24所在支路上分别设置一开关(图中未示出)，通过控制所述两开关，在整流元件23相 应开关导通，整流元件24相应开关断开的情况下，本发明的线性电源相当于由抽头上方的 线圈、整流元件23、自动恒压、恒流器22、自动功率增减、延伸及冲击电流保护模块21组成 的回路提供该线性电源的输出电压，即给LED光源供电。在整流元件24相应开关导通，整 流元件23相应开关断开的情况下，本发明的线性电源相当于由抽头下方的线圈、整流元件 24、自动恒压、恒流器22、自动功率增减、延伸及冲击电流保护模块21组成的回路提供该线 性电源的输出电压，即给LED光源供电。由此形成两套可交换的供电回路。
本发明的线性电源因其自动恒压、恒流器22，可选用现有技术的恒压、恒流器，其 具有两种工作状态，一种是恒压状态，按照恒压电源的特征在工作，一种是恒流状态，按照 恒流电源的特征在工作。自动恒压、恒流器内部有两个控制单元，一个是稳压控制单元，在 负载发生变化的情况下，使输出电压保持稳定，前提是输出电流必须小于预先设定的恒流 值。实际上在恒压状态时，恒流控制单元处于休止状态，它不干扰输出电压和输出电流。当 由于负载电阻逐步减小，使得负载电流增加到预先设定的恒流值时，恒流控制单元开始工 作，它的任务是在负载电阻继续减小的情况下，努力使输出电流按预定的恒流值保持不变， 为此需要使输出电压随着负载电阻的减小而随之降低。这些都是恒流部件的功能，在恒流 部件工作时，恒压部件亦处于休止状态，它不再干预输出电压的高低。通过自动恒压、恒流 器的作用，使得本发明的线性电源能够有稳定的电压和电流输出，保证LED光源工作的稳 定性。为了应对LED照明系统中LED光源的功率的波动与电流的突变，本发明的线性电 源设置了功率补偿与冲击电流保护装置，即自动功率增减、延伸及冲击电流保护模块21。该 功率补偿与冲击电流保护装置一端连接于二级绕组的抽头。自动功率增减、延伸及冲击电 流保护模块21可集成现有技术的具有单一功能或组合功能的功率补偿器、延伸保护器、冲 击电流保护器而实现。本发明第一实施例的LED照明系统，可具有本发明实施例的线性电源，也可以采 用普通的线性电源。该实施例可以用在如路灯等LED照明系统中。如图2所示，由同一线性电源同时为五个LED单元LED 11、LED 12、LED 13、LED 14和 LED15供电。五个LED单元并联后连接该线性电源。该线性电源的输出电压与各LED单元 的工作电压相一致，均介于160-220V之间。可以使用单一的高电压LED组或LED单元(高 电压LED单元可由单只LED串联成高电压LED单元)。该种连接方式适合于路灯等具有相 同LED单元的应用场合，该应用中，LED单元的数目不限于本实施例中的五个，可根据实际 情况(如道路的长度、道路环境、交通状况等)选择路灯的个数，即选择LED单元的数目。在 一定距离上的LED单元，有一个线性电源为其供电。假设该路灯的LED照明系统的总功率 是12000W(以每盏灯120WX 100盏计算)。每盏灯之间的距离以30-40米为一个间距的话， 那么一个本发明的线性电源就可以控制3-4km距离的LED光源，即为3_4km距离的LED光 源供电。由于采取高电压支流输送(160V-220V)，电源与光源电压均可以采用此电压，因此 路灯的原线路不需要重新更新，同时，而交流线路应用于直流供电，在短距离且没有电感、 电容性质的大规模用电器的情况下，交流供电电路与直流供电线路具有通用性。因此，大大 节约了成本。同时，其电源个数也由原来的100个开关电源，减少为一个线性电源，即减少 了自耗，也方便了维护。如图3所示，由同一线性电源同时为五个LED单元(或单元组)LED21、LED22、 LED23、LED24和LED25供电。五个LED单元(或组)并联后连接该线性电源。如图所示， 单元组 LED22 由 LED221 和 LED222 组成，单元组 LED24 由 LED241、LED242 和 LED243 组成， 如该线性电源的输出电压为180V，则单元组LED22组合后的工作电压也为180V，则单元组 LED24组合后的工作电压也为180V。该种连接方式适合于超市等具有不一定相同LED单元 的应用场合，该应用中，LED单元的数目同样也不限于本实施例中的五个LED单元(组)，可 根据实际情况选择路选择LED单元的数目及其组合。
至此本文所述的实施方式应该理解为是对本发明的解释，而非对本发明的限制。 本发明的范围不是由以上说明书来说明，而是由专利的权利要求来限定，本发明意欲包括 与本专利权利要求的意义和范围等同的所有修正。
权利要求
一种LED照明系统，包括多个LED单元、至少一个为所述多个LED单元供电的电源及连接所述电源与所述多个LED单元的供电线路，其特征在于，所述电源为输出电压介于160 220V之间的线性电源，所述多个LED单元为工作电压介于160 220V之间的高电压LED光源，且一个所述线性电源通过所述供电线路同时为所述多个LED单元供电，且所述线性电源的输出功率与所述多个LED单元的功率相适应。
2.如权利要求1所述的LED照明系统，其特征在于，所述线性电源中的变压器采用全波 的不对称变压器绕法，所述线性电源的整流元件为真空校准整流器，该不对称绕法的两组 线圈具有不同线径和匝数。
3.如权利要求1所述的LED照明系统，其特征在于，所述线性电源的输出电压为160、 170、180、190、200、210 或 220V。
4.如权利要求1或2所述的LED照明系统，其特征在于，所述线性电源中具有自动恒压 恒流模块以及自动功率增减、延伸及冲击电流保护模块。
5.如权利要求4所述的LED照明系统，其特征在于，所述多个LED单元通过串联组合为 LED单元组，该单元组的工作电压介于160-220V之间；或所述多个LED单元彼此并联、多个 LED单元组彼此并联、LED单元与LED单元组彼此并联，且各所述LED单元与LED单元组的 工作电压介于160-220V之间。
6.如权利要求2所述的LED照明系统，其特征在于，所述两组线圈分别形成可相互交换 为所述多个LED单元供电的供电回路。
7.如权利要求1或6所述的LED照明系统，其特征在于，所述LED照明系统为一定距离 的路灯照明系统，所述供电线路为交流直流两用供电线路。
8.一种用于权利要求1所述的LED照明系统的线性电源，其特征在于，该线性电源的 输出电压介于160-220V之间，且所述线性电源的输出功率与所述多个LED单元的功率相适 应，以同时为所述多个LED单元供电。
9.如权利要求8所述的线性电源，其特征在于，所述线性电源中的变压器采用全波的 不对称变压器绕法，该不对称变压器绕法的两组线圈具有不同线径和匝数，所述线性电源 的整流元件为真空校准整流器，所述线性电源还包括自动恒压恒流模块以及自动功率增 减、延伸及冲击电流保护模块。
10.如权利要求9所述的线性电源，其特征在于，所述两组线圈分别形成可相互交换为 所述LED单元供电的供电回路。
全文摘要
本发明公开了一种LED照明系统及该照明系统使用的一种线性电源。一种LED照明系统，包括多个LED单元、至少一个为所述多个LED单元供电的电源及连接所述电源与所述多个LED单元的供电线路，其特征在于，所述电源为输出电压介于160-220V之间的线性电源，所述多个LED单元为工作电压介于160-220V之间的高电压LED光源，且一个所述线性电源通过所述供电线路同时为多个LED单元供电，且所述线性电源的输出功率与多个LED单元的功率相适应。本发明的LED照明系统及线性电源，成本低、自耗少、节能效果好，且利用既有线路时的改造成本低。
文档编号H05B37/00GK101938867SQ20091026585
公开日2011年1月5日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者张纪元, 薛伟达, 黄志超 申请人:薛伟达;张纪元;黄志超