LED驱动电路和LED灯具的制作方法

文档序号:14424604阅读:164来源:国知局

本发明涉及驱动电路领域,具体而言,涉及一种led驱动电路和一种led灯具。



背景技术:

led作为一种新型固态光源,具有节能、环保、寿命长等优点,广泛应用于工业,农业,商业照明等领域。目前一般认为,led的理想工作方式是采用恒流电源驱动,如果要正常点亮led,需要一个电源转换器,以实现整流和降压/恒流的功能,相关技术中的led驱动电路存在以下缺陷:

(1)功率因数0.5以下,谐波大于25%,污染电网,输入电压降低时,灯具不能正常工作,做不到全电压正常工作;

(2)交流电是按照一定的频率周期性波动的,由于led自身开启电压的存在,只有在瞬时电压超过开启电压时,led才会导通并发光,反之,led是截止不发光的。现有技术的这种电路使得led的发光效率很低,频闪指数100%,发出的光亮对人的眼睛产生刺激和伤害。



技术实现要素:

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此,本发明的一个目的在于提出一种led驱动电路。

为此,本发明的另一个目的在于提出一种led灯具。

为实现上述目的,本发明的第一方面的实施例提供了一种led驱动电路,包括:整流滤波模块,用于将输入的交流电压整流为脉动直流电压;功率因数校正模块,串联连接至整流滤波模块,功率因数校正模块用于提高驱动功率因数;线性恒流模块,串联连接至功率因数校正模块,用于限制驱动电流的峰值;第一电解电容,第一电解电容的一端设置于功率因数校正模块与线性恒流模块之间,第一电解电容的另一端接地,用于在波谷电压时对led负载模块供电。

在该技术方案中,在设置功率因数校正模块与线性恒流模块之间设置第一电解电容,一方面,通过设置功率因数校正模块提高了驱动电路的功率因数,另一方面,通过线性恒流模块限制了驱动电路中流经led负载的最大电流,以防止led负载出现过流,从而提升了led负载显示的稳定性,再一方面,通过设置第一电解电容,在驱动电压处于波谷状态时,对led负载放电,以维持led负载的持续发光。

根据本技术方案提出的led驱动电路,可以满足在低压85v,高压277v的输入电压下led稳定发光的使用需求。

对于频闪问题,其根源在于led上的波纹电压或波纹电路过大,经过整流滤波模块的电压在处于波谷时,通过第一电解电容放电,维持led负载的正常发光,根据led负载的功率旋转合适的第一电解电容值,以保证led负载上不出现较大的纹波电压或者纹波电流,实现无频闪。

另外,本发明提供的上述实施例中的led驱动电路还可以具有如下附加技术特征:

在上述技术方案中,优选地,功率系数校正模块包括:变压子模块,变压子模块的输入端连接至整流滤波模块的输出端,用于对脉动直流电压执行变压操作;缓冲子模块,连接至变压子模块的第一输出端;校正子模块,分别连接至变压子模块第一输出端、变压子模块的第二输出端和缓冲子模块的第一输出端,用于执行功率因数校正。

在该技术方案中,通过将功率系数校正模块设置为包括变压子模块、缓冲子模块以及校正子模块,经过整流滤波电路后生成的直流电压,经过变压子模块后执行变压操作,并直接输入校正子模块或通过缓冲子模块后输入校正子模块,以实现功率因数的提升。

在上述任一项技术方案中,优选地,变压子模块包括:变压器,变压器的第一输入端连接至整流滤波模块的输出端,变压器的第二输入端接地,变压器的第一输出端连接至缓冲子模块,变压器的第二输出端为变压子模块的第一输出端,连接至第一并联电阻的一端,第一并联电阻的另一端依次与第一电容、稳压二极管串联后接地;串联连接的第一串联电阻与第二电解电容,第一串联电阻的输入端连接至整流滤波模块的输出端,第二电解电容的输出端接地;第一二极管,第一二极管的阳极设置于第一电容与稳压二极管之间,第一二极管的阴极设置于第一串联电阻与第二电解电容之间,以作为变压子模块的第二输出端。

在该技术方案中,通过设置变压器,以对整流滤波模块输出的直流电压执行变压操作,以实现能量的存储与传输。

其中,第一并联电阻可以包括三个并联的电阻,第一串联电阻可以包括两个串联的电阻。

在上述任一技术方案中,优选地,校正子模块包括:因数校正控制芯片,包括第一端、第二端、第三端、第四端、第五端与第六端,第一端与第一电阻与第二电容串联后接地,第二端接地,第三端串联第三电容后接地,第四端通过第二电阻与第三电阻连接至mos管的栅极,第五端连接至第一二极管的阴极,第六端连接至缓冲子模块的第一输出端,mos管的漏极连接至变压器的第一输出端,mos管的源极与第二并联电阻的一端接地,第二并联电阻的另一端接地,第二并联电阻的另一端与第三端之间还设置有第四电阻。

在该技术方案中,通过设置功率因数校正控制芯片,以通过功率因数校正控制芯片控制调节功率因数,通过设置mos管作为开关管,通过第六管脚的输出电压值,控制mos管导通与截止,以在截止时实现对第一电解电容充电,通过设置第四电阻检测流经第三管脚的电流信号,以检测是否出现过流信号,并在检测到出现过流信号时,通过第六管脚控制截止mos管,以实现过流保护。

其中,第一管脚(comp)为,第二管脚(gnd)为接地管脚,第三管脚(cs/zcp)用于抑制高频噪声,第四管脚为nv管脚,第五管脚(vcc)用于提供控制器和控制电路的工作电压,第六管脚为gd管脚。

在上述任一技术方案中,优选地,功率系数校正模块还包括:第四电容,第四电容的一端连接至控制芯片的第一端,第四电容的另一端接地;第二二极管,第二二极管的阳极连接至栅极,第二二极管的阴极设置于第二电阻与第三电阻之间;第五电阻,第五电阻的一端连接至第二二极管的阳极,第五电阻的另一端连接至源极。

在上述任一项技术方案中,优选地,缓冲子模块包括:第三二极管,第三二极管的阳极连接至变压器的第一输出端,第三二极管的阴极确定为缓冲子模块的第二输出端,并连接至线性恒流模块;第二串联电阻,第二串联电阻的一端连接至第三二极管的阴极,第二串联电阻的另一端确定为缓冲子模块的第一输出端;第六电阻,第六电阻的一端连接至第二串联电阻的另一端,第六电阻的另一端接地;第五电容,与第六电阻并联连接。

在该技术方案中,通过缓冲子模块中的缓冲回路用来缓冲mos官关断时,漏感所释放出来的高电压,以在检测到mos管的过流信号时,即封锁控制芯片的输出信号,实现过流保护。

在上述任一技术方案中,优选地,线性恒流模块包括:第三电解电容;第三电解电容的一端连接至第三二极管的阴极,第三电解电容的另一端接地;并联的两个恒流控制芯片,恒流控制芯片包括out管脚、gnd管脚和rext管脚,rext与分压电阻串联后接地,gnd管脚接地;led负载,led负载的一端连接至第三电解电容的一端,led负载的另一端连接至out管脚。

在该技术方案中,通过设置第三电解电容,第三电解电容在充电过程中的充电电流能够处于一个恒定值,两个恒流控制芯片可以视为两个恒流控制芯片,两个恒流控制芯片的输出控制端连接有led负载,以实现对led负载发光的控制,其中,在out管脚与gnd管脚之间存在电压差,在压差不高于芯片的恒流阈值电压时,流过芯片的电流不恒定,电流会随着out管脚与gnd管脚之间的压降增大而增大,当out管脚与gnd管脚之间的电压差高于芯片的恒流阈值电压后,芯片呈现恒流工作状态,即流过芯片的电流基本保持不变,从而进一步降低led负载上的波纹电流,以提高led负载的光效与led负载的寿命。

在上述任一技术方案中,优选地,整流滤波模块包括:整流子模块,包括:第一共模电感,第一共模电感的第一输入端通过熔断器连接至交流电源的火线端,第一共模电感的第二输入端连接至交流电源的零线端;第二共模电感,第二共模电感的第一输入端连接至至第一工模电感的第一输出端,第二共模电感的第二输入端连接至至第一工模电感的第二输出端。

在该技术方案中,通过设置共模电感,以消除共模干扰,整流桥堆通过熔断器与市电火线l相连,由于熔断器具有一定的阻值,可以吸收尖峰电压,具有防浪涌作用。

其中,当熔丝管通过的电流超过额定电流1.25~1.5倍时,熔丝管的熔丝就会快速熔断。

在上述任一技术方案中,优选地,整流子模块还包括:差模电容,并联连接至于第一共模电感的第一输入端与第二输入端之间;可变电阻,与差模电容并联连接;整流桥堆,整流桥堆的第一输入端连接至第二共模电感的第一输出端,整流桥堆的第二输入端连接至第二共模电感的第二输出端,整流桥堆的第一输出端接地。

在该技术方案中,通过设置差模电容,以滤除供电电源中的高次谐波干扰,可变电阻为负温度系数热敏电阻,用于通电瞬间限流保护。

另外,整流桥堆为全整流桥堆,由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体的整流桥堆,并分别具有两个输入端与两个输出端,两个输入端通过共模电感接入市电,两个输出端分别为直流输出正极与接地极,直流输出端连接至滤波子模块。

在上述任一技术方案中,优选地,整流滤波模块包括:滤波子模块,包括:滤波电感,滤波电感的一端连接至整流桥堆的第二输出端,电感的另一端确定为整流滤波模块的输出端;第一滤波电容,第一滤波电容的一端连接至滤波电感的一端,第一滤波电容的另一端接地;第二滤波电容,第二滤波电容的一端连接至滤波电感的另一端,第二滤波电容的另一端接地;第七电阻,与滤波电感并联设置。

在该技术方案中,通过设置滤波电感以及滤波电容,以减少驱动电路中的波纹。

根据本发明的技术方案,led负载灯泡可以在保证功率因数大于0.9的前提下,降低频闪指数至20%以内,从而达到保护眼睛的目的。

本发明的第二方面的实施例提供了一种led灯具,包括本发明的第一方面的实施例中任一项所述的led驱动电路。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的led驱动电路的结构示意图;

图2示出了根据本发明的另一个实施例的led驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示,根据本发明的一个实施例的led驱动电路,包括:交流电源,交流电源用于提供交流电压;整流滤波模块10,用于将输入的交流电压整流为脉动直流电压;功率因数校正模块20,串联连接至整流滤波模块10,功率因数校正模块20用于提高驱动功率因数;线性恒流模块30,串联连接至功率因数校正模块20,用于限制驱动电流的峰值;第一电解电容40,第一电解电容40的一端设置于功率因数校正模块20与线性恒流模块30之间,第一电解电容40的另一端接地,用于在波谷电压时对led负载模块供电。

在该技术方案中,在设置功率因数校正模块20与线性恒流模块30之间设置第一电解电容40,一方面,通过设置功率因数校正模块20提高了驱动电路的功率因数,另一方面,通过线性恒流模块30限制了驱动电路中流经led负载的最大电流,以防止led负载出现过流,从而提升了led负载显示的稳定性,再一方面,通过设置第一电解电容40,在驱动电压处于波谷状态时,对led负载放电,以维持led负载的持续发光。

根据本技术方案提出的led驱动电路,可以满足在低压85v,高压277v的输入电压下led稳定发光的使用需求。

对于频闪问题,其根源在于led上的波纹电压或波纹电路过大,经过整流滤波模块10的电压在处于波谷时,通过第一电解电容40放电,维持led负载的正常发光,根据led负载的功率旋转合适的第一电解电容40值,以保证led负载312上不出现较大的纹波电压或者纹波电流,实现无频闪。

另外,本发明提供的上述实施例中的led驱动电路还可以具有如下附加技术特征:

在上述技术方案中,优选地,功率系数校正模块包括:变压子模块,变压子模块的输入端连接至整流滤波模块10的输出端,用于对脉动直流电压执行变压操作;缓冲子模块,连接至变压子模块的第一输出端;校正子模块,分别连接至变压子模块第一输出端、变压子模块的第二输出端和缓冲子模块的第一输出端,用于执行功率因数校正。

在该技术方案中,通过将功率系数校正模块设置为包括变压子模块、缓冲子模块以及校正子模块,经过整流滤波电路后生成的直流电压,经过变压子模块后执行变压操作,并直接输入校正子模块或通过缓冲子模块后输入校正子模块,以实现功率因数的提升。

如图2所示,在上述任一项技术方案中,优选地,变压子模块包括:变压器202,变压器202的第一输入端连接至整流滤波模块10的输出端,变压器202的第二输入端接地,变压器202的第一输出端连接至缓冲子模块,变压器202的第二输出端为变压子模块的第一输出端,连接至第一并联电阻204的一端,第一并联电阻204的另一端依次与第一电容206、稳压二极管208串联后接地;串联连接的第一串联电阻210与第二电解电容212,第一串联电阻210的输入端连接至整流滤波模块10的输出端,第二电解电容212的输出端接地;第一二极管214,第一二极管214的阳极设置于第一电容206与稳压二极管208之间,第一二极管214的阴极设置于第一串联电阻210与第二电解电容212之间,以作为变压子模块的第二输出端。

在该技术方案中,通过设置变压器202,以对整流滤波模块10输出的直流电压执行变压操作,以实现能量的存储与传输。

其中,第一并联电阻204可以包括三个并联的电阻,第一串联电阻210可以包括两个串联的电阻。

如图2所示,在上述任一技术方案中,优选地,校正子模块包括:功率因数校正控制芯片216,包括第一端、第二端、第三端、第四端、第五端与第六端,第一端与第一电阻218与第二电容220串联后接地,第二端接地,第三端串联第三电容222后接地,第四端通过第二电阻224与第三电阻226连接至mos管228的栅极,第五端连接至第一二极管214的阴极,第六端连接至缓冲子模块的第一输出端,mos管228的漏极连接至变压器202的第一输出端,mos管228的源极与第二并联电阻230的一端接地,第二并联电阻230的另一端接地,第二并联电阻230的另一端与第三端之间还设置有第四电阻232。

在该技术方案中,通过设置功率因数校正控制芯片216,以通过功率因数校正控制芯片216控制调节功率因数,通过设置mos管228作为开关管,通过第六管脚的输出电压值,控制mos管228导通与截止,以在截止时实现对第一电解电容40充电,通过设置第四电阻232检测流经第三管脚的电流信号,以检测是否出现过流信号,并在检测到出现过流信号时,通过第六管脚控制截止mos管228,以实现过流保护。

其中,第一管脚(comp)为,第二管脚(gnd)为接地管脚,第三管脚(cs/zcp)用于抑制高频噪声,第四管脚为nv管脚,第五管脚(vcc)用于提供控制器和控制电路的工作电压,第六管脚为gd管脚。

如图2所示,在上述任一技术方案中,优选地,功率系数校正模块还包括:第四电容234,第四电容234的一端连接至控制芯片的第一端,第四电容234的另一端接地;第二二极管236,第二二极管236的阳极连接至栅极,第二二极管236的阴极设置于第二电阻224与第三电阻226之间;第五电阻238,第五电阻238的一端连接至第二二极管236的阳极,第五电阻238的另一端连接至源极。

如图2所示,在上述任一项技术方案中,优选地,缓冲子模块包括:第三二极管240,第三二极管240的阳极连接至变压器202的第一输出端,第三二极管240的阴极确定为缓冲子模块的第二输出端,并连接至线性恒流模块30;第二串联电阻242,第二串联电阻242的一端连接至第三二极管240的阴极,第二串联电阻242的另一端确定为缓冲子模块的第一输出端;第六电阻244,第六电阻244的一端连接至第二串联电阻242的另一端,第六电阻244的另一端接地;第五电容246,与第六电阻244并联连接。

在该技术方案中,通过缓冲子模块中的缓冲回路用来缓冲mos官关断时,漏感所释放出来的高电压,以在检测到mos管228的过流信号时,即封锁控制芯片的输出信号,实现过流保护。

如图2所示,在上述任一技术方案中,优选地,线性恒流模块30包括:第三电解电容302;第三电解电容302的一端连接至第三二极管240的阴极,第三电解电容302的另一端接地;并联的两个恒流控制芯片(304与306),恒流控制芯片包括out管脚、gnd管脚和rext管脚,rext与分压电阻(308与310)串联后接地,gnd管脚接地;led负载312,led负载312的一端连接至第三电解电容302的一端,led负载312的另一端连接至out管脚。

在该技术方案中,通过设置第三电解电容302,第三电解电容302在充电过程中的充电电流能够处于一个恒定值,两个恒流控制芯片可以视为两个恒流控制芯片,两个恒流控制芯片的输出控制端连接有led负载312,以实现对led负载312发光的控制,其中,在out管脚与gnd管脚之间存在电压差,在压差不高于芯片的恒流阈值电压时,流过芯片的电流不恒定,电流会随着out管脚与gnd管脚之间的压降增大而增大,当out管脚与gnd管脚之间的电压差高于芯片的恒流阈值电压后,芯片呈现恒流工作状态,即流过芯片的电流基本保持不变,从而进一步降低led负载312上的波纹电流,以提高led负载312的光效与led负载312的寿命。

如图2所示,在上述任一技术方案中,优选地,整流滤波模块10包括:整流子模块,包括:第一共模电感102,第一共模电感102的第一输入端通过熔断器104连接至交流电源的火线端,第一共模电感102的第二输入端连接至交流电源的零线端;第二共模电感106,第二共模电感106的第一输入端连接至至第一工模电感的第一输出端,第二共模电感106的第二输入端连接至至第一工模电感的第二输出端。

在该技术方案中,通过设置共模电感,以消除共模干扰,整流桥堆112通过熔断器104与市电火线l相连,由于熔断器104具有一定的阻值,可以吸收尖峰电压,具有防浪涌作用。

其中,当熔丝管通过的电流超过额定电流1.25~1.5倍时,熔丝管的熔丝就会快速熔断。

如图2所示,在上述任一技术方案中,优选地,整流子模块还包括:差模电容108,并联连接至于第一共模电感102的第一输入端与第二输入端之间;可变电阻110,与差模电容108并联连接;整流桥堆112,整流桥堆112的第一输入端连接至第二共模电感106的第一输出端,整流桥堆112的第二输入端连接至第二共模电感106的第二输出端,整流桥堆112的第一输出端接地。

在该技术方案中,通过设置差模电容108,以滤除供电电源中的高次谐波干扰,可变电阻110为负温度系数热敏电阻,用于通电瞬间限流保护。

另外,整流桥堆112为全整流桥堆112,由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体的整流桥堆112,并分别具有两个输入端与两个输出端,两个输入端通过共模电感接入市电,两个输出端分别为直流输出正极与接地极,直流输出端连接至滤波子模块。

如图2所示,在上述任一技术方案中,优选地,整流滤波模块10包括:滤波子模块,包括:滤波电感114,滤波电感114的一端连接至整流桥堆112的第二输出端,电感的另一端确定为整流滤波模块10的输出端;第一滤波电容116,第一滤波电容116的一端连接至滤波电感114的一端,第一滤波电容116的另一端接地;第二滤波电容118,第二滤波电容118的一端连接至滤波电感114的另一端,第二滤波电容118的另一端接地;第七电阻120,与滤波电感114并联设置。

在该技术方案中,通过设置滤波电感114以及滤波电容,以减少驱动电路中的波纹。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案,本发明提供了一种led驱动电路,在设置功率因数校正模块与线性恒流模块之间设置第一电解电容,一方面,通过设置功率因数校正模块提高了驱动电路的功率因数,另一方面,通过线性恒流模块限制了驱动电路中流经led负载的最大电流,以防止led负载出现过流,从而提升了led负载显示的稳定性,再一方面,通过设置第一电解电容,在驱动电压处于波谷状态时,对led负载放电,以维持led负载的持续发光。

根据发明的实施例的led灯具,包括上述任意实施例所述的led驱动电路。

在本发明中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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