一种多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的制作方法

本实用新型涉及一种LED驱动电路，特别涉及一种多层陶瓷电容LED恒流驱动电路。

背景技术：

LED光源寿命长、光效高、能大范围调光，LED照明技术作为一种绿色照明技术有望取代传统的气体放电灯和白炽灯，为社会节约大量能源。LED是一种具有恒压特性的器件，采用市电供电时必须通过驱动电路，然而就现有技术的几种驱动电路而言，都存在一些缺点，使LED光源在照明领域的推广受到了影响，尤其在大功率户外或工矿照明领域，LED照明的市场占有率至今不到20％，多方面研究均表明，驱动电源的寿命可靠性瓶颈是制约其发展的最根本原因。

现有技术中最常用的LED市电驱动电路主要有3种：第一种是阻容驱动电路，它利用电容器的容抗对市电交流电压降压限流，为所接的LED灯串提供一个相对稳定的电流，这种电路的优点是成本低、体积小，缺点也很明显，启动时冲击电流大，恒流特性不好，功率因数低，不能大功率化。第二种是线性恒流驱动电路，它利用恒流二极管类器件限定LED电流，优点是成本低、体积小，然而由于使用阻性元件作限流器件，效率低、发热大，不能发挥LED光源的节能优势，也难以大功率化。第三类是高频开关电源电路，这类电路控制方法、拓扑结构种类多样，优点是效率高、恒流特性好，然而这类电路结构复杂，元件数多达30-60个，防雷能力差，可靠性和使用寿命不佳，实际使用寿命仅2—4年，用于户内照明无问题，但用于大功率户外或工矿照明，由于恶劣的工作环境，用户普遍反映寿命短、早期失效率高。

随着LED技术的飞速发展，目前LED照明的市场渗透率已近50％，大量传统白炽灯、节能灯被LED光源取代，然而在大功率户外照明领域，LED市场接受度普遍较低，传统的气体放电光源仍占主流地位，致使大功率户外照明领域节能进步缓慢，根本原因就是唯一适合大功率LED驱动的开关电源电路普遍可靠性低、寿命短、后期返修率高，即使现有技术对之已经做出了大量的改进，由于其不可改变的电路复杂性，其耐用性、可靠性至今未有根本性进步。

中国专利CN102088811A公开了一种基于LCL谐振网络的LED恒流驱动电路，该电路采用简单的无源电抗器、电容器元件，利用电容电感的谐振作用实现LED光源的恒流驱动，该电路结构简单、无有源开关器件，克服了现有开关电源驱动电路寿命短、可靠性低的不足，然而该技术所需要的电抗器容量很大，产品体积重量是现有技术开关电源产品的5-8倍，另外由于谐振的要求，元器件精度要求颇高，因此成本也很高，不具备实用性，因此，研发一种既具备寿命长、可靠性高、故障率低特点，成本重量体积又较低的新型恒流驱动电源电路，就显得尤为必要。

本实用新型巧妙利用了多层陶瓷电容的偏压特性，用简单的无源电路方案实现了开关电源电路才能实现的恒流、宽输入电压、高功率因数、低谐波、体积小重量轻的性能，同时也实现了中国专利CN102088811A所述的LCL谐振方案所具备的可靠性高寿命长的特点，并且还具备了上述方案所不具备的其他有益效果，有望大幅提升大功率LED照明技术的性能与成本指标、提升LED在大功率户外照明领域的推广速度。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题缺陷，本实用新型提供了一种多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，该驱动电路能有效克服现有技术的短板，具备恒流效果好、可靠性高、寿命长、成本低、冲击电流小、功率因数高的突出优点。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中包括有：

一个多层陶瓷电容C1与一个铁芯电感L1，所述多层陶瓷电容C1与所述铁芯电感L1串联接于所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间；

所述多层陶瓷电容(C1)具有直流偏压效应，其在最大允许直流偏压条件下的容量不大于其标称容量的70％；所述多层陶瓷电容(C1)在额定最大流过电流时的两端电压有效值不低于额定电源电压有效值的25％；所述多层陶瓷电容(C1)的耐压值不低于额定电源电压峰值的20％；所述铁芯电感(L1)在额定最大流过电流时的两端电压有效值不低于额定电源电压有效值的20％。

作为优选，上述多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述多层陶瓷电容C1由多个多层陶瓷电容串联、并联或串并联组成。

作为优选，上述多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述的多层陶瓷电容C1由多个多层陶瓷电容串联成多组，每组串联熔断器F1后，再多组并联组成，所述熔断器F1的额定熔断电流小于整组多层陶瓷电容C1额定电流有效值。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述铁芯电感L1的铁芯设有不等距气隙，其在额定最大电流时的阻抗值是其初始阻抗值的40—100％。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述铁芯电感L1包括气体放电灯阻抗型电感镇流器。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间接有整流桥D1，所述整流桥D1的交流侧与所述多层陶瓷电容C1串联后接工频交流电源输入端，所述整流桥D1的直流侧与所驱动的LED灯组连接，所述铁芯电感L1与所述整流桥D1的交流侧或直流侧串联。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述整流桥D1的直流侧并联有滤波电容器C2与放电电阻R2。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间接有工频变压器T。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，所述所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间串接有降压电容器C3。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，还包括有一个过电压保护器R1，所述过电压保护器R1与所述多层陶瓷电容C1并联；一个温度开关或热敏保护器S，所述温度开关或热敏保护器S与所述过电压保护器R1外表接触，并与工频交流电源输入端串联。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，还包括有一个过电流保护器F，所述过电流保护器F与工频交流电源输入端串联。

作为优选，上述的多层陶瓷电容LED恒流驱动电路，其中，还包括有一个过电压保护器(R3)，所述过电压保护器(R3)与一个熔断器(F2)串联后并联于工频交流电源输入端，或并联于工频交流电源输入端以及外壳接地端之间。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1、成本低廉：本实用新型巧妙利用了多层陶瓷电容偏压特性的缺点，化害为利，通过简单的方案将这一缺点改变成能自动恒流的自动控制电路，用极其简单的无源电路实现了LED的电流精确控制功能，避免了芯片、晶体管的等有源器件的使用，整机元器件数量可降至10个左右，加上其电感元件体积很小，因此成本仅是现有技术开关电源恒流方案的几分之一。

2、可靠性极高：整个电路完全由电感、电容等无源器件构成，且核心无源器件仅有串联回路，避免使用芯片、晶体管的等有源控制器件，也避免了LCL谐振方案T型谐振回路因元件参数变化可能的过谐振过应力，能有效提升产品稳定性，高温、潮湿、过电压、电网谐振等恶劣环境适应能力也大幅提高，在户外日晒雨淋、雷电冲击的恶劣环境下，其与生俱来的坚固耐用特性能带来极高的可靠性与长寿耐用性，实验证明其早期失效率可达千分之0.5以下，小于现有技术开关电源的十分之一，比LCL谐振方案可靠性进一步提高。

3、体积小、重量轻：本实用新型采用的陶瓷电容，具有非常大的功率密度，其功率密度是普通薄膜电容器的20-300多倍；本实用新型其中体积最大的铁芯电感，其额定电流也与输入或输出电流相当、电压仅仅略大于电源电压20％即可，因此体积很小，本实用新型整机体积重量略小于于同功率荧光灯镇流器，与现有主流技术的LED驱动电源相当，而LCL谐振方案需要两个电感器，其中一个电感器的容量就超过了本实用新型铁芯电感容量的2倍，其整机体积重量是本实用新型的5-8倍，对元件的精度要求也很高，成本是本实用新型的6倍以上，鉴于LED照明的小型化、低成本化发展方向，几乎不具备实用价值。

4、耐雷能力强：由于无源器件的雷电侵入波、大电流应力耐受能力远高于有源半导体器件，本实用新型的耐雷性能远高于现有技术开关电源，配合铁芯电感的特殊接法，实验证明本实用新型能达到现有技术几十倍的综合防雷性能，多雷地区使用的年累计故障率可低于千分之一。

5、具备故障自愈能力：本实用新型的本质是采用自动变化阻抗的电容、电感的简单串联电路直接控制交流电流来恒定LED电流，在最不利条件下，如果遇到陶瓷电容击穿、或电抗器内部短路、滤波电容干枯等问题，只要阻容元件参数选型合理，对于LED灯组也仅仅是控制电流的串联阻抗元件参数变化、电流控制能力下降，然而仍旧能维持发光照明，仅仅是亮度或频闪指标下降，灯组仍能发光照明，而现有技术开关电源只要几十个元件中损坏一个，整个灯往往立即熄灭失效；对于LCL谐振方案，由于T型谐振网络的复杂性，一旦元件短路击穿或参数的小幅变化，就会破会谐振条件使LED灯组过电流烧毁，可见本实用新型具有现有技术不具备的核心元件故障“自愈”能力，从而带来极低的失效率，在高速公路、机场码头、矿山铁路等维修困难的高塔照明场合采用本实用新型，将能极大地降低维护维修成本。如果本实用新型的陶瓷电容C1采用多组陶瓷电容串并联，或通过熔断器串并联，则某个陶瓷电容击穿或开路，仅仅是引起整个电源输出电流的微量变化，其性能指标几乎无变化，实现更为突出的自愈能力，可确保其实际应用中的完全失效率达到万分之几以下，小于现有技术的十分之一。

6、具有自发的温度补偿功能：本实用新型采用的二类陶瓷电容均具有明显的温度系数，即当温度升高后容量减少，这样，当灯具温度较高时，陶瓷电容受热容量减小，容抗增大，使输出电流减小，起到自发的温度补偿作用，对于大部分规格的二类陶瓷电容，其在极限温度时的容量约为20度时的90％，这样当灯具温度较高时，电源的输出电流可自动降低百分之几，既延长了LED元件的寿命，又不影响照明，由于该温度补偿效果由陶瓷电容的物理性质自发产生，无需附加控制元件，因此成本增加为零，而现有技术具备温度补偿功能的产品，价格普遍较为高昂。

7、可利用报废元件资源：陶瓷电容常常因为偏压特性测试不达标而报废，而本实用新型就是利用陶瓷电容的这一劣势并化废为宝，对于本实用新型而言，最大电压下容量缩减超过初始值70％的不良陶瓷电容正是本实用新型达到技术目的的关键，本实用新型通过重新利用大量原本因偏压指标不合格无法出厂销售的废弃陶瓷电容，不但令自身的生产成本进一步降低，还利用了大量废弃元器件资源，尤其是使废弃陶瓷电容中的稀有金属资源不致浪费重复利用。

8、可循环利用报废光源电器：近几年随着大量荧光灯的LED节能化改造，大量电感镇流器被废弃，而电感镇流器本身性能稳定、寿命极长，本实用新型的铁芯电感其参数与电感镇流器接近，可直接利用气体放电灯的电感镇流器，这样，大量原本被废弃的电感镇流器可重复利用，不但节省了大量铁铜等有色金属资源、还能构成LED节能改造、废旧光源电器再生利用的绿色循环生态，进一步发挥了本实用新型的环保效益，另外由于铁芯电感是本实用新型成本中占比最大的部分，由于可使用回收再生元器件，本实用新型的成本有望降低至非常可观的程度，而现有技术方案的电感元件，与电感镇流器的频率、感抗参数大相径庭，完全不能利用。

9、超长寿命：本实用新型所采用的无源器件，自身老化速度极慢、性能衰退不明显，加上结构简单，可达到极长的寿命，即使采用电解电容滤波，由于本实用新型电解电容仅仅用于改善频闪，即使干枯失效电路也能照常运行，LED也能继续发光照明，具有显而易见的数十万小时的超长寿命，是现有技术开关电源的5-10倍，并且其长寿命完全由其直观的、简单坚固的电路结构实现，具有较高的客户认同度。

10、降低电网损耗：本实用新型的陶瓷电容元件在电流控制的同时，由于其占到电源电压25％以上的端电压，扣除铁心电感补偿抵消的部分，还能产生一定比例的感性无功功率，自发给电网提供感性无功功率，约占灯具有功功率的5-20％，能对电网实现一定的无功功率补偿，从而降低电网线损、稳定电网电压，产生间接节能效益，现有技术无论是开关电源还是线性电源，或是LCL谐振方案，均是阻性负载，不能提供无功功率补偿。

11、低谐波、无电磁干扰：现有技术的开关电源类驱动电源，电磁干扰较严重，即使采用了良好的EMI滤波电路，仍有少量电磁干扰泄漏，对于军事、科研、医疗等特殊照明场合，电磁干扰容易产生较大影响，本实用新型是个简单的阻抗电路，工作于工频状态，加上铁心电感占20％以上电源电压的端电压，其巨大感抗对高次谐波的抑制作用，可以使整个电源的交流侧电流为平稳的工频正弦波，无需EMI滤波电路也不会对敏感设备产生任何干扰，并且令高次谐波含量极低，从而具备非常高的功率因数。

12、生产工艺简单环保：本实用新型无有源控制电路，且元器件的正常参数误差不会导致输出电流的巨大偏差，因此设计简单、生产简单、测试简单，开关电源的设计流程则复杂得多，不确定因素也很多，至于LCL谐振方案，则对元件精度要求很高，元件参数误差稍大，谐振条件就会有较大变化，输出电流就会有较大变化，导致设计生产上的极大麻烦。因无源器件的坚固性，电路也无需灌胶、壳体无需考虑密封散热，普通铁壳即可，简化了生产工艺，也减少了现有技术必不可少的灌胶防潮所造成的化学溶剂排放污染。

13、耐受电源电压波动能力强：陶瓷电容的绝缘性能能够短时间承受两倍的额定电压不致击穿，(当然本实用新型即使击穿灯具也能发光照明)，本实用新型只要稍稍提高陶瓷电容的耐压值，即可承受300V以上的异常电源电压不致损坏，而现有技术开关电源供电电压超过265V就会导致损坏，我国路灯供电电压质量普遍不高，深夜电压超过270V经常发生，导致LED路灯频繁损坏，而本实用新型借助陶瓷电容出色的耐压性能能承受超过300V的电源电压不损坏。对于LCL谐振恒流方案，如需耐受300V的高电压，则两个谐振电感的体积还要加大20％左右，其体积重量成本几乎不可想象。

14、无冲击电流，可闪烁运行：极其简单的阻抗限流原理，加上铁芯电抗器的限流作用，使得其启动冲击电流不到额定电流2倍，是现有技术开关电源的十几分之一，因此集中启动不易损坏控制接触器，不会造成电网电压凹陷，也可直接闪烁间歇运行，用于信号灯、障碍灯等场合代替白炽灯获得显著节能效果。

15、提供了极其廉价的可调光驱动电源：LED适合调光，然而基于现有技术的开关电源具备调光功能的价格高昂、线路复杂，故障率更高，且调光范围大时常常出现闪烁，而本实用新型的阻抗恒流原理，使之具备天生的外部调光能力，只要外部通过串联阻抗、电容或改变输入电压，就能方便地改变亮度，由于其不含令工作不稳定的半导体控制电路，原理上不可能导致闪烁。

16、报废产品回收价值大、环境负担小：从电路结构不难看出，本实用新型70％以上的重量集中在铁芯电感上，除此之外占大部分总量的就是陶瓷电容，铁芯电感与陶瓷电容中90％以上的物质为铁、铜、铝、镍等可回收、无毒害的金属单质，其他电子元件数量很少，因此报废后回收价值大，即使未妥善回收，也不会对环境造成较大危害，而现有技术的开关电源，不但寿命短，报废后等同于电子垃圾，回收价值低，很可能因不妥善回收处理造成环境污染。

17、为LED恒流控制技术领域提供了新的技术方案：在LED驱动电源领域，迄今为止公认的恒流控制技术仅两种：利用电力电子技术的开关斩波控制或利用模拟电子技术的线性控制方案，两种方案的本质都是通过受控的半导体管来控制LED的电流，而本实用新型利用陶瓷电容压电偏压的理化特性，形成自发的恒流效果，本质上是一种利用特殊功能材料的物理性质实现自动电流控制的新方案，它既不是电力电子技术的斩波控制，也不是模拟电子技术的线性控制，更不依靠常规无源元件的谐振过程，可见其是一种完全不同于现有技术的新颖控制方案，为LED控制技术领域提供了一种与众不同的全新技术方案。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例一中多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的电路图；

图2是本实用新型多层陶瓷电容LED恒流驱动电路多层陶瓷电容伏安特性示意图；

图3是本实用新型多层陶瓷电容LED恒流驱动电路多层陶瓷电容偏压特性示意图；

图4是本实用新型实施例二中多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的电路图；

图5是本实用新型实施例三中多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的电路图；

图6是本实用新型实施例四中多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的电路图；

图7是本实用新型实施例五中多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的电路图。

图8是本实用新型实施例六中多层陶瓷电容LED恒流驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。

参看图1、这是本实用新型第一个实施例的电路图，这是本实用新型最基本的一个实施例，这个电路结构上看上去十分简单，就是一个多层陶瓷电容与铁芯电感串联在交流电源与LED灯组之间，然而事实上，这一简单的电路通过元器件的巧妙组合、选型，使其创造性地获得了一系列复杂有源控制电路都难以企及的有益效果。

这个电路的工作原理与现有技术LED阻容驱动电路相似，都是通过电容器在交流回路中的容抗来阻碍交流电流，从而使加在LED元件上的电流在电源电压变化时基本稳定，然而由于传统的阻容驱动技术采用普通薄膜电容器，其容抗固定不变，因此当交流电源电压变化时仅能控制流过LED的电流变化幅值，并不能完全恒定电流，例如当电源电压偏高10％时，现有技术阻容电源的输出电流将偏大12—25％，这将影响LED元件的寿命，由于阻容电源的各元件电压电流分配关系服从阻抗三角形关系，为了防止电流波动过大，仅能减小LED灯组的端压，这就使得整个灯具的功率因数大为降低，致使现有技术的阻容电源功率因数很难超过0.5，不能适应现有的技术标准。因此现有技术的阻容驱动电路难以大功率化，因为大功率驱动电源对功率因数、恒流性能都有较高的要求。我们知道，多层陶瓷电容(MLCC电容)具有体积小、工作可靠的优点，然而对于采用铁电压电体介质的二类陶瓷电容，其缺点也很明显，就是容量不稳定，由于陶瓷压电体的特殊物理性质，多层陶瓷电容的容量会因为温度、直流偏压、频率的变化，产生较大变化，给很多电气设备的应用设计带来了麻烦，例如其容量随施加直流电压的提高而迅速降低，如图2所示，然而本实用新型反而利用了多层陶瓷电容的这个缺点，大量实验表明，多层陶瓷电容在工频频率下也具有明显的偏压效应，即容量随着工作电压提高迅速降低，测试的典型多层陶瓷电容的伏安特性表明(如图3所示)，其容抗随施加电压的提高迅速增大，以至于当施加电压超过一定幅值后，电压大幅上升后电流上升不明显，产生了自发的恒流效应。

本实用新型中，多层陶瓷电容C1直流偏压效应的选择要求是，其在标称直流工作电压时的容量不大于其额定容量的70％，实验证明这样能够有较明显的恒流效应，如果偏压效应较弱，则恒流效果较差；由于多层陶瓷电容工频下偏压效应显著，非线性特性强，直接通过标称容量确定整机的电流参数很困难，一般可按照其最大允许纹波电流以及温升情况，留一个安全余量，作为其额定最大流过电流值，然后确定其在该最大电流下的两端电压范围，此时至少不低于额定电源电压有效值的25％，就可产生一定的恒流效果，如果进一步减小容量使端电压提高，则恒流效果更佳，如果回路上像实施例三那样又串联了降压电容器C3来分压，那这个25％占比的端电压也能有明显的恒流效果；如果选用的陶瓷电容偏压效应不明显且也没有降压电容器，则最大电流下的端电压还要调大一些；如果对恒流精度要求高或电源电压波动较大，则最大电流下的端电压还要调大，实验表明一般调至80％以上后，电源电压升高20％时的输出电流增幅能控制在10％以下。一般通过简单的实验以及阻抗三角形的电压分配计算就能确定选用电容的规格种类，此外也要注意陶瓷电容C1的耐压值不可低于额定电源电压峰值的20％，因为铁芯电感的反相电压补偿作用，即使串联降压电容器，陶瓷电容C1的端电压也可超过一半电源电压的水平，考虑到陶瓷电容的绝缘余量较大，其耐压值也不可低于0.2倍额定电源电压峰值，以防止击穿。本实施例的陶瓷电容C1由多个多层陶瓷电容串并联组成，并各自并联放电电阻，各个电容的规格参数只要满足串并联后的总耐压、容量等参数符合要求即可。由于陶瓷电容普遍容量小，耐压低，需要多个串并联才能达到需要的容量与耐压值，本实施例采用多个陶瓷电容，先串联再并联，这样任意一个电容击穿，整组电容的容量变化不大，可保证整个电源装置继续运行，性能指标也没有多少变化，起到良好的故障自愈作用。

需要注意的是，多层陶瓷电容相对薄膜电容而言，一般等效串联电阻较大，尤其在工频交流应用场合，会有一定的发热量，因此在电路板设计方面，要适当考虑散热问题，例如增加电路板焊接陶瓷电容处铜箔厚度与面积、电路板背面贴散热片或金属外壳内壁上等等，使陶瓷电容的工作温度低于允许最高温度，并且也要注意电路板与外壳连接的粘合剂，需要导热性较好、且有一定弹性的胶才，避免外力冲击损坏陶瓷电容，也能避免陶瓷电容的噪音放大产生不适感。本实用新型的其他实施例也是同样。

然而仅仅使用多层陶瓷电容来恒流远远不够，(现有技术也有采用此类电容限流的)，因为陶瓷电容自身的恒流性能不够好，远不能达到LED电源的恒流精度性能要求，其次电路的高次谐波以及功率因数问题也不能满足大功率照明的要求，最后是多层陶瓷电容有明显的可听噪音，人们一般不能忍受发出吱吱噪音的照明灯具，为此本实用新型在该陶瓷电容回路里又串联了工频电感L1，利用该电感的平滑电流作用，一方面抑制了高次谐波，一方面也校正了陶瓷电容产生的超前无功分量，从而提升了功率因数并使电源的谐波与功率因数指标达标；此外可借助铁芯电感的饱和作用，进一步提升恒流行能，当陶瓷电容处于恒流区间时，其容抗随电流增大而增大，如果此时电感L1的感抗随电流增大而减小，则能增大单位电流增量下整个回路阻抗的变化率，从而提升恒流精度。本实施例的铁芯电感采用不均匀铁芯气隙，一部分铁芯无气隙或交叉插，能较快饱和，协助恒流，一部分铁芯有气隙，可在额定最大电流下维持线性状态，起到平滑电流、提升功率因数作用，当然该电感也可全部线性，但也能提升恒流效果，因为它补偿的电压使陶瓷电容两端电压升高，从而令陶瓷电容工作于更为垂直的伏安特性曲线段内。实验表明电感器在额定最大电流时的阻抗值是其初始阻抗值的40—100％都能有较好的恒流效果；铁芯电感L1在额定最大电流时的端电压不低于额定电源电压有效值的20％，最好在电源电压40％以上，太小则滤波效果差，谐波指标不能达标。这一铁芯电感还使流过陶瓷电容C1的电流波形趋于圆滑，这样可以减小了陶瓷电容的可听噪音以及产生的低频振动，防止噪音产生负面影响。现有技术少量LED阻容驱动电源也采用陶瓷电容，但由于未能发现陶瓷电容特殊的物理性质，不合理的匹配与电路结构使之几乎没有恒流效果，谐波、功率因数、噪音、成本等指标也不好，因此只在小功率廉价LED灯泡领域有所应用，难以大功率化。

本实施例设计的驱动电源，当LED灯组电压达到220V时，电源电压波动±20％范围内的电流波动可不大于6％，此时功率因数可达0.9以上，同时具备了良好的恒流特性与较高的功率因数。

本实施例的有益效果在于：

1、成本低廉：巧妙利用了多层陶瓷电容偏压特性的缺点，化害为利，通过简单的方案将这一缺点改变成能自动恒流的自动控制电路，用极其简单的无源电路实现了LED的电流精确控制功能，避免了芯片、晶体管的等有源器件的使用，整机元器件数量极少，成本仅是现有技术开关电源恒流方案的几分之一。

2、可靠性高：整个电路完全由电感、电容等无源器件串联构成，无复杂T型谐振网络，能有效提升产品稳定性，高温、潮湿等恶劣环境适应能力也大幅提高，在户外日晒雨淋、雷电冲击的恶劣环境下，其与生俱来的坚固耐用特性能带来极高的可靠性与长寿耐用性。

3、耐雷能力强：由于无源器件的雷电侵入波、大电流应力耐受能力远高于有源半导体器件，本实用新型的耐雷性能远高于现有技术开关电源，多雷地区使用的年累计故障率可低于千分之一。

4、具备自愈能力：在最不利条件下如遇到陶瓷电容击穿、或电抗器内部短路、滤波电容干枯等问题，只要阻容元件参数选型合理，仍旧能维持发光照明，仅仅是亮度或频闪指标下降，可确保其实际应用中的完全失效率达到万分之几的水平。

5、具有自发的温度补偿功能：二类陶瓷电容均具有明显的温度系数，当灯具温度较高时，电源的输出电流可自动降低百分之几，既延长了LED元件的寿命，又不影响照明，无需附加控制元件，成本增加为零。

6、可利用报废元件资源：通过重新利用大量原本因偏压指标不合格无法出厂销售的废弃陶瓷电容，令自身的生产成本进一步降低，还利用了大量废弃元器件资源，尤其是使废弃陶瓷电容中的稀有金属资源不致浪费重复利用。

7、超长寿命：本实施例所采用的无源器件，自身老化速度极慢、性能衰退不明显，加上结构简单，可达到极长的寿命，具有显而易见的数十万小时的超长寿命。

8、降低电网损耗：本实施例的陶瓷电容元件在电流控制的同时，能产生一定比例的感性无功功率，自发给电网提供感性无功功率，约占灯具有功功率的5-20％，能对电网实现一定的无功功率补偿，从而降低电网线损、稳定电网电压，产生间接节能效益。

9、低谐波、无电磁干扰：本实施例是个简单的阻抗电路，可以使整个电源的交流侧电流为平稳的工频正弦波，无需EMI滤波电路也不会对敏感设备产生任何干扰，并且令高次谐波含量极低，从而具备0.9以上的高功率因数。

10、生产工艺简单环保：本实施例无有源控制电路，元件正常参数偏差不会放大电流误差，生产装配技术简单、测试简单，简化了生产工艺，也减少了现有技术必不可少的灌胶防潮所造成的化学溶剂排放污染。

11、耐受电源电压波动能力极强：陶瓷电容的绝缘性能能够短时间承受两倍的额定电压不致击穿，而本实施例借助陶瓷电容出色的耐压性能能承受超过300V的电源电压不损坏。

12、无冲击电流，可闪烁运行：极其简单的阻抗限流原理，加上铁芯电抗器的限流作用，使得其启动冲击电流不到额定电流2倍，是现有技术开关电源的十几分之一，可直接闪烁间歇运行。

13、提供了极其廉价的可调光驱动电源：本实施例的阻抗恒流原理，使之具备天生的外部调光能力，只要外部通过串联阻抗、电容或改变输入电压，就能方便地改变亮度，也不可能导致闪烁。

14、为LED恒流控制技术领域提供了新的技术方案：是一种完全不同于现有半导体电子技术的新颖控制方案，为LED控制技术领域提供了一种与众不同的全新技术方案。

15、体积小、重量轻：本实用新型整机体积重量小于于同功率荧光灯镇流器，与现有主流的LED驱动电源相当或略小。

16、报废产品回收价值大、环境负担小：从电路结构不难看出，本实施例绝大部分重量集中在铁芯电感与陶瓷电容上，其中绝大部分物质为铁、铜、铝、镍等可回收、无毒害的金属单质，报废后回收价值大，即使未妥善回收，也不会对环境造成较大危害。

图4是本实用新型第二个实施例的电路图，也由多层陶瓷电容C1与一个铁芯电感L1组成，多层陶瓷电容C1与铁芯电感L1串联接于所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间，LED灯组与工频交流电源之间接有整流桥D1，整流桥D1的交流侧与多层陶瓷电容C1串联后接工频交流电源输入端，整流桥D1的直流侧与所驱动的LED灯组连接，铁芯电感L1串联于整流桥D1的交流侧，由气体放电灯阻抗型电感镇流器组成；直流侧则并联滤波电容器C2。此外还有一个过电压保护器R1与多层陶瓷电容C1并联；以及一个温度开关或热敏保护器S，温度开关或热敏保护器S与过电压保护器R1外表接触，并与工频交流电源输入端串联；另外还有一个过电流保护器F与工频交流电源输入端串联。

该实施例的原理与实施例一相同，也是利用多层陶瓷电容偏压效应产生的容抗变化与铁芯电感配合，自动控制输出电流，起到为LED提供恒定电流的作用，元件的选型设计方法也与实施例一相同，主要特点在于本实施例还装设了整流桥D1，通过整流桥D1将交流电流变换为直流电流，就能直接驱动一组单向的LED灯组，而不需要想实施例一采用两组反向并联的LED灯组，并且通过并联的滤波电容器C2平波，就能给LED提供相当平稳的直流电流，并消除频闪。本实施例虽然也采用电解电容平波，但是由于本实用新型工作于工频，不像现有技术开关电源会产生大量高频纹波，因此本实用新型的滤波电解电容自身几乎不发热，因此寿命也极长，不会像开关电源中的电解电容成为寿命瓶颈。放电电阻R2用于泄放关机后的电容残余电压，限流电阻R5用于限制短路或冲击电流，保护LED灯组，与现有技术相同。

本实施例的铁芯电感由气体放电灯阻抗型电感镇流器组成，我们知道，气体放电灯的阻抗型电感镇流器就是一个铁芯电感，对于220V电网电压而言，其额定端电压在140-205V之间，额定电流在0.15-10A之间，该阻抗参数基本能有效地抑制电路产生的谐波，并能使陶瓷电容工作在接近额定电压的恒流曲线段内，因此采用一定电流规格的电感镇流器代替本实用新型电感完全可行，近几年随着大量荧光灯的LED节能化改造，大量电感镇流器被废弃，而电感镇流器本身性能稳定、寿命极长，本实用新型的铁芯电感可直接利用气体放电灯的电感镇流器，这样，大量原本被废弃的电感镇流器可重复利用，不但节省了大量铁铜等有色金属资源、还能构成LED节能改造、废旧光源电器再生利用的绿色循环生态，进一步发挥了本实用新型的环保效益，同时令制造成本进一步大幅降低，因铁芯电感L1是本实用新型中成本最高的一个元器件。

本实施例设置了一个过电压保护器R1与多层陶瓷电容C1并联，用以吸收过电压，保护陶瓷电容；一个与过电压保护器接触的温度开关或热敏保护器S，该温度开关或热敏保护器与工频交流电源输入端串联，用于短路保护，当本实施例的输出端短路时，陶瓷电容C1的两端会出现较高的过电压，通过过电压保护器吸收过电压后，过电压保护器就会大量发热，从而使与之接触的温度开关S达到动作温度门槛值而切断交流电源的输入，起到短路保护作用，另外当整个驱动电源温度过高时，该温度开关也会动作切断电源，起到过热保护作用，该温度开关可由热敏保护器或PPTC自恢复保险器等代替，原理是相同的，按常规选择80-120度的温度开关或额定电流略大于电路额定输入电流的普通热敏保护器即可达到效果。由于本实用新型的短路与过热保护均有硬接点温度开关或PTC热敏元件自发实现，与采用控制芯片软件实现的现有技术相比，具有结构简单、可靠性高、不易误动作的优点。过电流保护器F与工频交流电源输入端串联，用于整个驱动电路的总过流或短路保护，进一步提升电源的安全性。

本实施例的陶瓷电容C1由多个多层陶瓷电容串联成多组，每组串联熔断器F1后，再多组并联组成，熔断器F1的额定熔断电流小于整组多层陶瓷电容C1额定电流有效值。这样的目的是，一旦一个陶瓷电容元件击穿，与其串联的另一个也可能过电压击穿，虽然此时通过铁芯电感的限流作用，LED灯组仍旧能点亮，但电源失去了恒流能力，由于熔断器F1的接入，此时这组故障的陶瓷电容就被切除隔离，靠余下几组陶瓷电容起恒流作用，为保证可靠熔断，熔断器F1的熔断电流要小于整个陶瓷电容组C1的额定电流，虽然输出电流会略减小，但整个电源仍具备恒流效果，其他性能指标也不会下降，体现自愈功能。

为进一步巩固防雷性能，本实施例还在交流电源输入端接有熔断器F2与过电压保护器R3，接在交流电源输入端的相线、零线之间，用于过电压侵入波的进阶防护，由于熔断器F2的接入，就可避免过电压保护器老化击穿导致的整个电源短路失效，过电压保护器击穿后由熔断器F2熔断切除，电源的正常工作就可不受影响，当然为减低成本，F2也可省去，或像现有技术一样共用过电流保护器F，过电压保护器R3也可由TVS二极管、气体放电管等代替，参数选择方法也与现有技术相同。

显而易见，本实施例也同样具有实施例一所具备的成本低廉、可靠性高、寿命超长、耐雷能力强、具备温度补偿、具备自愈能力、可利用报废元件资源、降低电网损耗、无电磁干扰、生产工艺简单环保、耐受电源电压波动能力强、便于闪烁或调光运行、报废后回收价值大等优点。

图5是本实用新型第三个实施例的电路图，也由多层陶瓷电容C1与一个铁芯电感L1组成，多层陶瓷电容C1接于所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间，LED灯组与工频交流电源之间接有整流桥D1，整流桥D1的交流侧与多层陶瓷电容C1、降压电容器C3串联后接工频交流电源输入端，整流桥D1的直流侧与所驱动的LED灯组连接，铁芯电感L1串联于整流桥D1的直流侧。还有一个过电流保护器F与工频交流电源输入端串联，多层陶瓷电容C1同样也由多组多层陶瓷电容串联、再与熔断器F1串联组成。

该实施例的原理与实施例一、二相同，也是利用多层陶瓷电容偏压效应产生的容抗变化与铁芯电感配合，自动控制输出电流，起到为LED提供恒定电流的作用，本实施例的铁芯电感设置在整流桥的直流侧，当然也可以由气体放电灯阻抗型电感镇流器组成，铁芯电感接在直流侧，同样能起到抑制谐波与冲击电流的作用，但是直流侧的电感器在交流侧形成无功功率较小，不能使陶瓷电容的端电压显著增大，从而使陶瓷电容的恒流性能降低，但是优点在于陶瓷电容C1的端电压就比较小，可以采用耐压值较低的陶瓷电容从而降低成本，另外加上串联的降压电容器C3，可进一步降低陶瓷电容C1的端电压，即使输出端短路，陶瓷电容两端的电压也不会升高很多，这样可以利用耐压低的陶瓷电容，也可以不需要专门的过电压保护器来保护，放电电阻R4用于降压电容器C3的残余电荷释放，这一实施例另外的优点在于，可以借助铁芯电感稳定直流侧电流，使流过LED灯组的直流电流趋于平稳，从而避免再并联滤波电容所增加的成本。此外本实施例还设置了过电流保护器F与工频交流电源输入端串联，用于整个驱动电路的总过流或短路保护、以及过电压保护器R3用于电源输入端的过电压侵入波的保护，进一步提升电源的安全性与可靠性。过电压保护器R3除了采用TVS二极管等代替外，也可以使用具备击穿保护功能的复合型压敏电阻，就可省去专门的熔断器。

显而易见，本实施例也同样具有上述其他实施例所具备的成本低廉、可靠性高、寿命超长、耐雷能力强、具备自愈能力、具有温度补偿能力、可利用报废元件资源、降低电网损耗、无电磁干扰、生产工艺简单环保、耐受电源电压波动能力强、便于闪烁或调光运行、报废后回收价值大等优点。

图6是本实用新型第四个实施例的电路图，也由多层陶瓷电容C1与一个铁芯电感L1组成，LED灯组与工频交流电源输入端之间接有工频变压器T，工频变压器T的副边绕组接整流桥D1的交流侧，多层陶瓷电容C1串联于工频变压器T的副边绕组与整流桥交流侧之间，整流桥D1的直流侧与所驱动的LED灯组连接，铁芯电感L1串联于工频变压器T的原边绕组与交流电源输入端之间。还有一个过电流保护器F与工频交流电源输入端串联。多层陶瓷电容C1同样也可由多组多层陶瓷电容串并联或分组与熔断器串联组成。

该实施例的原理与上述其他实施例相同，也是利用多层陶瓷电容偏压效应产生的容抗变化与铁芯电感配合，自动控制输出电流，起到为LED提供恒定电流的作用，本实施例采用了一个工频变压器，借助变压器降低电压，并与交流高压电网隔离，可给LED灯组提供更安全的低压供电，铁芯电感L1设置在变压器的原边或副边均可，陶瓷电容C1同样也可设置在变压器T的原边或副边，但设置在副边，电压较低，而低压陶瓷电容的价格通常低于高压的规格，可降低陶瓷电容的成本。铁芯电感由于变压器的短路阻抗可提供一部分电感量，因此其体积与电感值与没有变压器相比可降低15-30％左右，当然铁芯电感也可利用气体放电灯电感镇流器，也可设置在整流桥的直流侧。本实施例同样也设置了过电流保护器F与工频交流电源输入端串联，用于整个驱动电路的总过流或短路保护，进一步提升电源的安全性。由于变压器耐受过电压能力较强，以及雷电侵入波很难通过变压器传递到低压侧，因此本实施例的过电压防护就比较简单，基本不需要过电压保护元件的保护。

需要说明的是，本实施例由于变压器短路阻抗提供的电感，如果对谐波指标要求不高，也可省去铁芯电感L1，但本质是相同的，仅仅是利用变压器自身的短路阻抗来实现铁芯电感L1的功能，如果既要提高谐波指标，又要缩小体积，还可将变压器T设计为漏磁变压器，利用漏磁变压器较大的漏电抗起到铁芯电感L1的滤波作用，可在省去铁芯电感L1的基础上达到谐波强制认证标准。另外整流桥也可根据变压器副边绕组特点做出改动，如采用倍压整流桥、双二极管全波整流电路代替普通整流桥，或采用共阴共阳肖特基二极管组成低损耗整流桥等等，这些常规的变通手段与本实用新型的技术方案完全等同。

显而易见，本实施例也同样具有本实用新型其他实施例所具备的成本低廉、可靠性高、寿命超长、耐雷能力强、具备自愈能力、可利用报废元件资源、降低电网损耗、无电磁干扰、生产工艺简单环保、耐受电源电压波动能力强、便于闪烁或调光运行等优点，此外还具备了比现有技术隔离型驱动电源更好的的初次级电气隔离的性能，因为本实施例没有电磁干扰，不需要像现有技术那样在高频变压器原副边间设置抗干扰电容，因此其电气隔离能力也远优于现有技术的隔离电源，在需要初次级严格隔离的应用场合，本实施例优点十分明显。

图7是本实用新型第五个实施例的电路图，也由多层陶瓷电容C1与铁芯电感L1组成，多层陶瓷电容C1与铁芯电感L1串联接于所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间，多层陶瓷电容C1由几个多层陶瓷电容串联组成，由于多层陶瓷电容的偏压恒流作用，一旦一个击穿，剩下的仍能维持输出电流不增加很多，电路的恒流性能仍能得到保障；LED灯组与工频交流电源之间接有整流桥D1，整流桥D1的交流侧与多层陶瓷电容C1串联后接工频交流电源输入端，整流桥D1的直流侧与所驱动的LED灯组连接，铁芯电感L1具有两组绕组，两个绕组的一端均与工频交流电源输入端相连，并均串联于整流桥D1的交流侧；直流侧则并联滤波电容器C2与放电电阻R2,滤波电容器C2采用无极性薄膜电容器，实现比电解电容更长的寿命，此外还有过电压保护器R1与过电流保护器F与工频交流电源输入端串联，最后还有一个续流电阻R6，与交流电源输入端并联，用于晶闸管调光时，给晶闸管触发电路提供不导通时间段内的触发电路充电电流，与现有技术的相控调光电源的续流电阻相同。

该实施例的原理与其他实施例相同，也是利用多层陶瓷电容偏压效应产生的容抗变化与铁芯电感配合，自动控制输出电流，起到为LED提供恒定电流的作用，本实施例的铁芯电感由两组绕组构成，均接在交流电源输入端处，这样做的目的是能够更好地起到防雷作用，我们知道雷电侵入波的波头频率很高，而铁芯电感巨大的电感量能对雷电侵入波起到很大的削弱作用，这样将铁芯电感的绕组一分为二，分别串联与交流电源入口端，就能有效吸收相对地、零线对地的过电压侵入波，如果配合防雷器件，能起到极为优秀的防雷效果。虽然本实用新型本身的简单坚固结构本身具备先天的防雷能力，但是在山区、雷区等特殊地区使用，则本实施例能起到更为突出的防雷效果，经测试，本实施例某样机可连续承受相——地、零——地间15KV、1ms的浪涌冲击电压几十次不受损坏，综合防雷效果高于现有技术开关电源产品的几十倍，实际应用中在多雷地区的年雷击损坏率仅为千分之一，损坏概率仅是现有技术开关电源的百分之一左右。为进一步提高防雷性能，本实施例在交流电源输入端以及直流输出端均接有熔断器F2与过电压保护器R3，上述两个元件分为三组，一组接在交流电源输入端相线、零线之间，另一组接在相线或零线与外壳接地端之间，最后一组接在直流输出端正负极之间，用于过电压侵入波的全面防护，熔断器F2的作用与实施例二相同。当然过电压保护器R3同样也可由TVS二极管、气体放电管等代替。本实施例同样也设置了一个过电压保护器R1与多层陶瓷电容C1并联，以及一个与过电压保护器接触的温度开关S，用于短路保护，起到短路保护作用，温度开关S同样也可由热敏保护器等同类元件构成，过电流保护器F与工频交流电源输入端串联，用于整个驱动电路的过流或短路保护。

显而易见，本实施例也同样具有实施例一所具备的成本低廉、可靠性高、寿命超长、耐雷能力极为突出、具备自愈能力与温度补偿能力、可利用报废元件资源、降低电网损耗、无电磁干扰、生产工艺简单环保、耐受电源电压波动能力强、报废后回收价值大、便于闪烁或调光运行等优点。

图8是本实用新型第六个实施例的电路图，也由多层陶瓷电容C1与铁芯电感L1组成，并像实施例三那样加上了降压电容器C3分压，以降低陶瓷电容C1的耐压值从而进一步降低成本，本实施例的多层陶瓷电容C1分成了三组，三组分别与切换控制器S1的接点串联后再与铁芯电感L1串联接于所驱动的LED灯组与工频交流电源输入端之间，这样，就可以借助切换控制器S1的接点切换，来选择不同的陶瓷电容组，从而实现分级调光或开关，与外部调光方式相比，具有调光损耗小、不易产生谐波等优点，切换控制器S1的设计方式非常灵活，可结合现有技术设计成外部信号，如载波、WIFI、蓝牙传输控制，或传感器自动控制，或直接引出接手动切换回路，甚至可以直接分成多个抽头引出，利用外部接线直接控制输出电流大小，从而实现驱动电源调光、控制方式的多样化，此外本实施例还设有平波电感器L2，用于限制短路电流或LED元件异常情况的冲击电流，也可协助滤波，改善频闪。电路其他部分的原理与其他实施例完全相同。当然，本实施例也可以通过将降压电容器C3、或铁芯电感L1进行分组串并联、设置切换装置接点或引出抽头，实现调光或开关控制，原理是相同的。

显而易见，本实施例也同样具有实施例一所具备的成本低廉、可靠性高、寿命超长、耐雷能力极为突出、具备自愈能力与温度补偿能力、可利用报废元件资源、降低电网损耗、无电磁干扰、报废后回收价值大、生产工艺简单环保、耐受电源电压波动能力强、便于闪烁或调光运行等优点。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，例如增加无功补偿元件、用多个元件串并联增加冗余、接驳某种常规的控制器件等等，这并不影响本实用新型的实质内容，本实用新型元件前的“一”或“一个”不排除出现多个这种元件，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。