一种led驱动芯片、led驱动电路及led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明属于LED照明领域，特别涉及一种LED驱动芯片、LED驱动电路及LED灯具。本发明所提供的LED驱动芯片连接整流桥和LED灯组，具体包括开关控制模块、电压调整模块以及负载；其中，开关控制模块和LED灯组共接于整流桥的输出端，开关控制模块的接地端、开关管的输出端以及整流桥的直流输入端共接于地，开关管的输入端和受控端分别连接LED灯组的输出端和开关控制模块的控制端；电压调整模块连接开关管的输入端和负载。由于电压调整模块通过调整开关管的输入端的电压为负载供电，将该LED驱动电路应用于LED灯具中，显著提高了LED灯具的工作效率。
【专利说明】—种LED驱动芯片、LED驱动电路及LED灯具
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于LED照明领域，特别涉及一种LED驱动芯片、LED驱动电路及LED灯具。【背景技术】
[0002]LED灯具以高效率、高集成度以及高寿命的优点，在照明领域得到越来越广泛的应用。在LED灯具中，由于对集成度以及制造成本的要求，无电感电容等储能器件的交流LED驱动方案在市场中占的份额越来越大，在未来必定会成为主流。这类驱动方案是通过控制芯片控制开关管的通断以调节实际工作的LED灯组的数量，从而达到限制流过LED灯组的电流的目的。
[0003]然而，在该类LED驱动方案中，驱动芯片的供电电源大多是经过整流的交流市电，而调光模块、照明系统控制模块等负载还需通过高压调整器将高压直流电转换为所需的低压直流电，这样做不仅会降低系统的效率，还会增加LED灯具的额外的制造成本，进而限制该类驱动方案的应用推广。
[0004]因此，现有的采用交流LED驱动方案的LED灯具存在系统效率低的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种LED驱动芯片，旨在解决现有的采用交流LED驱动方案的LED灯具存在系统效率低的问题。
[0006]本发明是这样实现的，一种LED驱动芯片，连接整流桥和第一 LED灯组，所述LED驱动芯片包括开关控制模块、第一开关管以及负载；所述整流桥接入交流电，并对所述交流电进行整流处理后输出至所述开关控制模块和所述第一 LED灯组，所述第一开关管的输入端连接所述第一 LED灯组的输出端，所述开关控制模块控制所述第一开关管的开关频率以调整流过所述第一 LED灯组的电流；
[0007]所述LED驱动芯片还包括第一电压调整模块；
[0008]所述第一电压调整模块的电源端和输出端分别连接所述第一开关管的输入端和所述负载的电源端；
[0009]所述第一电压调整模块由所述第一 LED灯组的输出端接入直流电，对所述直流电做电压变换处理后为所述负载供电。
[0010]本发明的另一目的还在于提供一种LED驱动电路，包括整流桥，还包括上述的LED驱动芯片。
[0011 ] 本发明的另一目的还在于提供一种LED灯具，包括壳体，还包括上述的LED驱动电路。
[0012]本发明所提供的LED驱动芯片连接整流桥和第一 LED灯组，具体包括开关控制模块、第一电压调整模块、负载以及第一电压调整模块；其中，整流桥接入交流电，并对交流电进行整流处理后输出至开关控制模块和第一 LED灯组，第一开关管的输入端连接第一 LED灯组的输出端，开关控制模块控制第一开关管的开关频率以调整流过第一 LED灯组的电流；第一电压调整模块的电源端和输出端分别连接第一开关管的输入端和负载的电源端；第一电压调整模块由第一 LED灯组的输出端接入直流电，做电压变换处理后为负载供电。由于第一电压调整模块通过调整第一 LED灯组的输出端的电压为负载供电，其相对于直接对整流桥所输出的电压进行调整具有较高的效率。将该LED驱动电路应用于LED灯具中，显著提高了 LED灯具的工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明所提供的LED驱动芯片的第一实施例的模块结构图；
[0014]图2是本发明所提供的LED驱动芯片的第一实施例的第一电压调整模块的示例电路结构图；
[0015]图3是本发明所提供的LED驱动芯片的第二实施例的模块结构图；
[0016]图4是本发明所提供的LED驱动芯片的第二实施例的整流桥输出端的电压变化曲线与开关管漏极的电压变化曲线的对比图。
【具体实施方式】
[0017]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，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，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。
[0018]本发明所提供的LED驱动芯片连接整流桥和第一 LED灯组，具体包括开关控制模块、第一电压调整模块以及负载；解决了现有的采用交流LED驱动方案的LED灯具存在系统效率低的问题。
[0019]实施例1
[0020]图1示出了本发明所提供的LED驱动芯片的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下:
[0021]本实施例所提供的LED驱动芯片连接整流桥10和第一 LED灯组30，可以包括开关控制模块20、第一开关管40以及负载60。
[0022]具体的，开关控制模块20的电源端和第一 LED灯组30的输入端共接于整流桥10的输出端，开关控制模块20的接地端、第一开关管40的输出端以及整流桥10的直流输入端共接于地，第一开关管40的输入端和受控端分别连接第一 LED灯组30的输出端和开关控制模块20的第一控制端。
[0023]其中，整流桥10的交流输入端接入交流市电，开关控制模块20控制第一开关管40的开关频率以调整流过第一 LED灯组30的电流。
[0024]进一步的，LED驱动芯片还包括第一电压调整模块50 ；
[0025]第一电压调整模块50的电源端和输出端分别连接第一开关管40的输入端和负载60的电源端。
[0026]第一电压调整模块50由第一 LED灯组30的输出端接入直流电，对直流电做电压变换处理后为负载60供电。
[0027]由于第一电压调整模块50通过调整第一 LED灯组30的输出端的电压为负载60供电，其相对于直接对整流桥10所输出的电压进行调整的方式具有更高的效率。[0028]进一步的，第一电压调整模块50的使能端连接开关控制模块20的第一使能信号输出端。技术人员可以通过开关控制模块20控制第一电压调整模块50的开启和关断。
[0029]在本实施例中，如图2所示，第一电压调整模块50可以包括:
[0030]N 型 JFET 管 Q1、第一 NMOS 管 Q2、第二 NMOS 管 Q3、第三 NMOS 管 Q4、第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容Cl以及稳压管Dl ；
[0031]N型JFET管Ql的漏极是所述第一电压调整模块的输入端，第一电阻Rl的第一端和第二电阻R2的第一端共接于N型JFET管Ql的源极，第一 NMOS管Q2的栅极是第一电压调整模块的使能端，第一 NMOS管Q2的漏极、第二 NMOS管Q3的栅极、第二 NMOS管Q3的漏极、第一电阻Rl的第二端以及电容Cl的第一端共接于第三NMOS管Q4的受控端，第二电阻R2的第二端连接第三NMOS管Q4的漏极，第二 NMOS管Q3的源极连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端连接稳压管Dl的阴极，第三NMOS管Q4的源极是第一电压调整模块的输出端，N型JFET管Ql的栅极、第一 NMOS管Q2的源极、第一 NMOS管Q2的衬底、第二NMOS管Q3的衬底、第三NMOS管Q4的衬底以及稳压管Dl的阳极共接于地。
[0032]在本实施例中，开关控制模块20可以是型号为80C51的单片机芯片并具有稳压模块，也可以是其他可以输出方波信号的信号源。整流桥10可以采用现有的整流芯片，型号可以是MB6S。第一开关管40可以采用NMOS管，其中，NMOS管的漏极、源极以及栅极分别是第一开关管40的输入端、输出端以及受控端。第一开关管40也可以采用JFET管、三极管
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[0033]进一步的，LED驱动芯片还包括串接于第一电压调整模块50与负载60之间的第一引流模块70 ；
[0034]第一引流模块70的输入端和输出端分别连接第一电压调整模块50的输出端和负载60的电源端。
[0035]在本实施例中，通过增设第一引流模块70，使第一电压调整模块50输出的电流单向流动，同时也避免负载60因故障等原因损坏前端模块。
[0036]具体的，第一引流模块70可以采用二极管，二极管的阳极和阴极分别是第一引流模块70的输入端和输出端。第一引流模块70也可以是三极管和电阻所构成的网络，其结构属于现有技术，在此不再赘述。
[0037]实施例2
[0038]本实施例的实施建立在上一实施例的基础上。
[0039]图3示出了本实施例所提供的LED驱动芯片的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下:
[0040]在本实施例中，LED驱动芯片还与一个或多个第二 LED灯组31连接，LED驱动芯片还包括一个或多个第二开关管41，开关控制模块20还具有一个或多个第二控制端。
[0041]并且，一个或多个第二开关管41的数量、一个或多个第二开关管41的数量以及一个或多个第二控制端的数量相等。
[0042]具体的，一个或多个第二 LED灯组31由第一 LED灯组30的输出端开始，采用输入端连接输出端的方式依次串联连接。
[0043]一个或多个第二开关管41中的每一个第二开关管41的受控端一一对应地连接一个或多个第二控制端中的每一个第二控制端。[0044]每一个第二开关管41的输入端——对应地连接一个或多个第二 LED灯组31中的每一个第二 LED灯组31的输出端；
[0045]每一个第二开关管41的输出端共接于开关控制模块20的接地端。
[0046]在本实施例中，该LED驱动芯片实际上是对实施例1所提供的LED驱动芯片的拓展，其具有多个LED灯组，功率更大，具有更大的适用范围。同时，其与实施例所提供的LED驱动芯片一样具有第一电压调整模块50,可以提供一路电源输出，为第一辅助负载供电。
[0047]进一步的，LED驱动芯片还可以包括一个或多个第二电压调整模块51。
[0048]并且，一个或多个第二电压调整模块51的数量与一个或多个第二开关管41相等。
[0049]具体的，一个或多个第二电压调整模块51中的每一个第二电压调整模块51的电源端一一对应地连接每一个第二开关管41的输入端，每一个第二电压调整模块51的输出端连接负载70的电源端。
[0050]在本实施例中，该LED驱动芯片通过增加电压调整模块的数量，增加多路电源输出，保证负载70的用电需求。
[0051]进一步的，开关控制模块20还具有一个或多个第二使能信号输出端；
[0052]一个或多个第二使能信号输出端的数量与一个或多个第二电压调整模块51的数
量相等；
[0053]每个第二电压调整模块51的使能端一一对应地连接一个或多个第二使能信号输出端中的每一个第二使能信号输出端。
[0054]在本实施例中，技术人员可以通过开关控制模块20控制第一电压调整模块50、第二电压调整模块51的开启和关断，从而选择一个输出电压最适合的电压调整模块为负载70供电。
[0055]进一步的，LED驱动芯片还可以包括一个或多个第二引流模块71 ；
[0056]一个或多个第二引流模块71的数量与一个或多个第二电压调整模块51的数量相等;
[0057]一个或多个第二引流模块71中的每一个第二引流模块71—一对应地串接于每一个第二电压调整模块51与负载60之间；
[0058]每一个第二引流模块71的输入端一一对应地连接每一个第二电压调整模块51的输出端，每一个第二引流模块71的输出端共接于负载60的电源端。
[0059]在本实施例中，第二引流模块71可以采用与第一引流模块70相同的结构，其功能也与第一引流模块70相同。
[0060]以下结合图4对本发明所提供的LED驱动芯片的工作原理做进一步说明:
[0061]以LED驱动芯片包括4个NMOS管并搭配4组LED灯组为例，4个NMOS管记为第一NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管以及第四NMOS管。所接入的交流市电经过整流桥10后接到开关控制模块20和LED灯组上。如图4所示。其中，曲线a是所接入的交流市电经整流后的一个周期的整流桥10电压变化曲线Vin，曲线b是流经LED灯组的电流在NMOS管上的开关管漏极电压变换曲线Vdr。4个NMOS管会根据开关控制模块的逻辑开启、关断，并保证在一个周期内，通过使能控制使得仅有一个电压调整模块处于工作状态。这一部分属于现有技术，对其具体原理不做赘述。
[0062]对于曲线b，区间trl和区间tfl表示第一 NMOS管漏极的波形，区间tr2和区间tf2表示第二 NMOS管漏极的波形，区间tr3和区间tf3表示第三NMOS管漏极的波形，区间tr4和区间tf4表示第四NMOS管漏极的波形。根据所选用的LED灯组与NMOS管的型号，上电后的NMOS管的漏极可以提供0-60V的电压，有效电压约30V。
[0063]NMOS管的漏极与电压调整器的电源端连接，其漏极上的电压经过电压调整器转换后得到了另一电压。这样不经过高压电源转换，即可得到所需的较低电压。供系统芯片或其它模块使用。
[0064]假设需要5V的低压电源，则传统方案对所接入的交流市电的转换效率是:η I ^ 5/220 = 2.27% ;而采用本应用方案的转换效率则为:n2 ^ 5/30 = 16.67%，可以看出本方案明显提升了系统的效率。
[0065]本发明的另一目的还在于提供一种LED驱动电路，包括整流桥，还包括上述的LED驱动芯片。[0066]本发明的另一目的还在于提供一种LED灯具，包括壳体，还包括如上述的LED驱动电路。
[0067]在本实施例中，由于上述的LED驱动电路包括了上述的LED驱动芯片，而上述的LED驱动芯片中的电压调整模块是通过调整第一开关管的输入端的电压为负载供电，其相对于直接对整流桥所输出的电压进行调整的方式具有更高的效率。将该LED驱动电路应用于LED灯具中，显著提高了 LED灯具的工作效率。
[0068]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种LED驱动芯片，连接整流桥和第一 LED灯组，所述LED驱动芯片包括开关控制模块、第一开关管以及负载；所述整流桥接入交流电，并对所述交流电进行整流处理后输出至所述开关控制模块和所述第一 LED灯组，所述第一开关管的输入端连接所述第一 LED灯组的输出端，所述开关控制模块控制所述第一开关管的开关频率以调整流过所述第一 LED灯组的电流；其特征在于: 所述LED驱动芯片还包括第一电压调整模块； 所述第一电压调整模块的电源端和输出端分别连接所述第一开关管的输入端和所述负载的电源端； 所述第一电压调整模块由所述第一 LED灯组的输出端接入直流电，对所述直流电做电压变换处理后为所述负载供电。
2.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动芯片还与一个或多个第二 LED灯组连接，所述LED驱动芯片还包括一个或多个第二开关管，所述开关控制模块还具有一个或多个第二控制端； 所述一个或多个第二 LED灯组的数量、所述一个或多个第二开关管的数量以及所述一个或多个第二控制端的数量相等； 所述一个或多个第二 LED灯组由所述第一 LED灯组的输出端开始，采用输入端连接输出端的方式依次串联连接； 所述一个或多个第二开 关管中的每一个第二开关管的受控端一一对应地连接所述一个或多个第二控制端中的每一个第二控制端； 所述每一个第二开关管的输入端一一对应地连接所述一个或多个第二 LED灯组中的每一个第二 LED灯组的输出端； 所述每一个第二开关管的输出端共接于所述开关控制模块的接地端。
3.如权利要求2所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动芯片还包括一个或多个第二电压调整模块； 所述一个或多个第二电压调整模块的数量与所述一个或多个第二开关管的数量相等; 所述一个或多个第二电压调整模块中的每一个第二电压调整模块的电源端对应地连接所述每一个第二开关管的输入端，所述每一个第二电压调整模块的输出端连接所述负载的电源端。
4.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动芯片还包括串接于所述第一电压调整模块与所述负载之间的第一引流模块； 所述第一引流模块的输入端和输出端分别连接所述第一电压调整模块的输出端和所述负载的电源端。
5.如权利要求3所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动芯片还包括一个或多个第二引流模块； 所述一个或多个第二引流模块的数量与所述一个或多个第二电压调整模块的数量相等; 所述一个或多个第二引流模块中的每一个第二引流模块一一对应地串接于所述每一个第二电压调整模块与所述负载之间；所述每一个第二引流模块的输入端一一对应地连接所述每一个第二电压调整模块的输出端，所述每一个第二引流模块的输出端共接于所述负载的电源端。
6.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述第一电压调整模块的使能端连接所述开关控制模块的第一使能信号输出端。
7.如权利要求6所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述第一电压调整模块包括: N型JFET管、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容以及稳压管； 所述N型JFET管的漏极是所述第一电压调整模块的输入端，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端共接于所述N型JFET管的源极，所述第一 NMOS管的栅极是所述第一电压调整模块的使能端，所述第一 NMOS管的漏极、所述第二 NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的漏极、所述第一电阻的第二端以及所述电容的第一端共接于所述第三NMOS管的受控端，所述第二电阻的第二端连接所述第三NMOS管的漏极，所述第二 NMOS管的源极连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述稳压管的阴极，所述第三NMOS管的源极是所述第一电压调整模块的输出端，所述N型JFET管的栅极、所述第一 NMOS管的源极、所述第一 NMOS管的衬底、所述第二 NMOS管的衬底、所述第三NMOS管的衬底以及所述稳压管的阳极共接于地。
8.如权利要求3所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述开关控制模块还具有一个或多个第二使能信号输出端； 所述一个或多个第二 使能信号输出端的数量与所述一个或多个第二电压调整模块的数量相等； 所述每个第二电压调整模块的使能端一一对应地连接所述一个或多个第二使能信号输出端中的每一个第二使能信号输出端。
9.一种LED驱动电路，包括整流桥，其特征在于，所述LED驱动电路还包括如权利要求1至8任一项所述的LED驱动芯片。
10.一种LED灯具，包括壳体，还包括如权利要求9所述的LED驱动电路。
【文档编号】H05B37/02GK103957631SQ201410168429
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】陈旺, 陈小雨, 罗清华 申请人:深圳市晟碟半导体有限公司