一种LED驱动电路及LED灯具的制作方法

本发明涉及led调光领域，特别是涉及一种led驱动电路及led灯具。

背景技术：

目前，led(light-emittingdiode，发光二极管)照明已成为室内主要的照明方式。在许多应用场景下，均需要对led灯具的亮度进行调整。现有技术中，led灯具的调光方式有很多种，包括wifi调光方式、蓝牙调光方式、可控硅斩波调光方式等，其中，可控硅斩波调光方式最为便捷。

请参照图1，图1为现有技术中的一种led灯具的可控硅调光示意图。图1中，火线l和零线n之间是市电，市电依次经可控硅调光器斩波、整流电路整流及转换器处理后，供给由若干个串联的led组成的led灯串使用。需要说明的是，在市电斩波后所剩余的整段波形内，流过可控硅调光器的电流需一直大于其维持电流，才能维持其正常工作，否则其不启动。而led灯串只有在输入电压在大于其导通电压时才会有电流通过，所以在市电斩波后所剩余的整段波形内，若led不导通，则需要额外为可控硅调光器提供一个维持其工作的电流。

为了实现可控硅调光器的正常工作，目前通常采用如图2所示的线性可控硅调光驱动，即图1的转换器具体包括恒流源a和恒流源b，当市电的电压绝对值小于led导通电压时，恒流源a打开，恒流源b关闭；当市电的电压绝对值不小于led导通电压时，恒流源b打开，恒流源a关闭，则在市电全波时led电流如图3所示。可见，只有恒流源b的电流流经led被使用，恒流源a的电流没有流经led，其转换为热能被浪费掉，导致系统效率较低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种led驱动电路及led灯具，当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，通过升压电路可将输入端电能供给led灯串使用，从而提升了系统效率；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，仍在线性模式下驱动led灯串工作，以保证系统对led灯串的电压要求较低，从而有利于led灯串的设计成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种led驱动电路，包括：

输入正端经可控硅调光器与火线连接、输入负端与零线连接的整流电路，用于将经所述可控硅调光器斩波处理后的市电进行正向整流，得到整流正波形；

输入端与所述整流电路的输出端连接、输出端与led灯串连接的升压电路；

串接在所述整流电路和所述led灯串之间的电流回路中、且自身工作状态不影响所述升压电路的升压操作的恒流装置；

分别与所述升压电路和所述恒流装置连接的控制电路，用于当市电的电压绝对值小于所述led灯串的导通电压时，控制所述升压电路将所述整流正波形升压至使所述led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动所述led灯串工作；当所述电压绝对值不小于所述导通电压时，控制所述升压电路停止升压操作、所述恒流装置打开，以在线性模式下驱动所述led灯串工作。

优选地，所述升压电路包括电感、开关管、二极管及电解电容；其中：

所述电感的第一端与所述整流电路的输出正端连接，所述电感的第二端分别与所述开关管的第一端和所述二极管的阳极连接，所述开关管的第二端与所述整流电路的输出负端连接，所述开关管的控制端与所述控制电路连接，所述二极管的阴极分别与所述电解电容的正极和所述led灯串的输入正端连接，所述电解电容的负极与所述led灯串的输入负端连接；

所述控制电路具体用于通过控制所述开关管的导通情况，控制所述升压电路的升压操作。

优选地，所述恒流装置具体为恒流源；其中：

所述恒流源的输入端分别与所述电解电容的负极和所述led灯串的输入负端连接，所述恒流源的输出端分别与所述开关管的第二端和所述整流电路的输出负端连接。

优选地，所述整流电路具体为全桥式整流电路。

优选地，所述控制电路包括：

输入正端接入市电的电压绝对值、输入负端接入所述led灯串的导通电压的比较器，用于当所述电压绝对值小于所述导通电压时，输出低电平；当所述电压绝对值不小于所述导通电压时，输出高电平；

与所述比较器的输出端连接的控制器，用于在接收到所述低电平时，控制所述升压电路将所述整流正波形升压至使所述led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动所述led灯串工作；在接收到所述高电平时，控制所述升压电路停止升压操作、所述恒流装置打开，以在线性模式下驱动所述led灯串工作。

优选地，所述比较器集成于所述控制器中。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种led灯具，包括led灯串，还包括上述任一种led驱动电路。

本发明提供了一种led驱动电路，包括整流电路、升压电路、恒流装置及控制电路。整流电路将经可控硅调光器斩波处理后的市电进行正向整流，得到整流正波形；当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，控制电路控制升压电路将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，控制电路控制升压电路停止升压操作、恒流装置打开，以在线性模式下驱动led灯串工作。可见，当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，通过升压电路可将输入端电能供给led灯串使用，从而提升了系统效率；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，仍在线性模式下驱动led灯串工作，以保证系统对led灯串的电压要求较低，从而有利于led灯串的设计成本。

本发明还提供了一种led灯具，与上述led驱动电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种led灯具的可控硅调光示意图；

图2为现有技术中的一种线性可控硅调光驱动原理图；

图3为现有技术中的一种在线性可控硅调光驱动下led电流波形图；

图4为本发明实施例提供的一种双模式可控硅调光驱动原理图；

图5为本发明实施例提供的一种市电电压波形图；

图6为本发明实施例提供的一种可控硅调光器输出的斩波波形图；

图7为本发明实施例提供的一种整流电路输出的整流正波形图；

图8为本发明实施例提供的一种双模式可控硅调光驱动的具体原理图；

图9为本发明实施例提供的一种升压型可控硅调光驱动原理图；

图10为本发明实施例提供的一种在升压型可控硅调光驱动下led电流波形图；

图11为本发明实施例提供的一种在双模式可控硅调光驱动下led电流波形图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种led驱动电路及led灯具，当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，通过升压电路可将输入端电能供给led灯串使用，从而提升了系统效率；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，仍在线性模式下驱动led灯串工作，以保证系统对led灯串的电压要求较低，从而有利于led灯串的设计成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种双模式可控硅调光驱动原理图。

在双模式可控硅调光驱动下，led驱动电路包括：

输入正端经可控硅调光器与火线l连接、输入负端与零线n连接的整流电路1，用于将经可控硅调光器斩波处理后的市电进行正向整流，得到整流正波形；

输入端与整流电路1的输出端连接、输出端与led灯串连接的升压电路2；

串接在整流电路1和led灯串之间的电流回路中、且自身工作状态不影响升压电路2的升压操作的恒流装置3；

分别与升压电路2和恒流装置3连接的控制电路4，用于当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，控制升压电路2将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作；当电压绝对值不小于导通电压时，控制升压电路2停止升压操作、恒流装置3打开，以在线性模式下驱动led灯串工作。

具体地，本申请的led驱动电路包括整流电路1、升压电路2、恒流装置3及控制电路4，其工作原理为：

参照图4(双斜线代表较长的线缆连接)分析，市电首先经可控硅调光器进行斩波处理，可控硅调光器上设有调光旋钮，通过调节调光旋钮来调整可控硅调光器对市电的斩波程度。比如，请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种市电电压波形图，可控硅调光器可将如图5所示的市电进行约1/2斩波处理，得到如图6所示的斩波波形。

可控硅调光器斩波处理后得到的斩波波形输入至整流电路1中，整流电路1将斩波波形进行正向整流，即将斩波波形中负向的斩波波形转变为正向的斩波波形，得到整流正波形。比如，对如图6所示的斩波波形进行正向整流，可得到如图7所示的整流正波形。

整流电路1正向整流后得到的整流正波形输入至升压电路2中，升压电路2的升压操作由控制电路4进行控制。当控制电路4控制升压电路2进行升压操作时，升压电路2将整流正波形进行升压后供给led灯串(包含若干个串联的led)；当控制电路4控制升压电路2停止升压操作时，整流正波形不升压直接供给led灯串。

可以理解的是，假设市电以全波进入整流电路1且整流电路1输出的整流正波形直接供给led灯串，则当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，led灯串处于截止状态，没有电流通过；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，led灯串处于导通状态，有电流通过。所以，当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，需借助升压电路2将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以驱动led灯串工作，从而不浪费输入端电能。当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，无需借助升压电路2的升压操作，直接将整流正波形经恒流装置3供给led灯串即可。

基于此，当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，控制电路4控制恒流装置3关闭，且控制升压电路2将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作。当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，控制电路4控制升压电路2停止升压操作，且控制恒流装置3打开，以在线性模式下驱动led灯串工作。

本发明提供了一种led驱动电路，包括整流电路、升压电路、恒流装置及控制电路。整流电路将经可控硅调光器斩波处理后的市电进行正向整流，得到整流正波形；当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，控制电路控制升压电路将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，控制电路控制升压电路停止升压操作、恒流装置打开，以在线性模式下驱动led灯串工作。

可见，当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，通过升压电路可将输入端电能供给led灯串使用，从而提升了系统效率；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，仍在线性模式下驱动led灯串工作，以保证系统对led灯串的电压要求较低，从而有利于led灯串的设计成本。

在上述实施例的基础上：

请参照图8，图8为本发明实施例提供的一种双模式可控硅调光驱动的具体原理图。

作为一种可选的实施例，升压电路2包括电感l1、开关管q、二极管d及电解电容c；其中：

电感l1的第一端与整流电路1的输出正端连接，电感l1的第二端分别与开关管q的第一端和二极管d的阳极连接，开关管q的第二端与整流电路1的输出负端连接，开关管q的控制端与控制电路4连接，二极管d的阴极分别与电解电容c的正极和led灯串的输入正端连接，电解电容c的负极与led灯串的输入负端连接；

控制电路4具体用于通过控制开关管q的导通情况，控制升压电路2的升压操作。

具体地，本申请的升压电路2包括电感l1、开关管q、二极管d及电解电容c，其工作原理为：

在升压电路2进行升压操作的过程中，当控制电路4控制开关管q导通(开关管q相当于一根导线)时，二极管d防止电解电容c对地放电，整流电路1的输出电压流过电感l1，电感l1上的电流以一定比率(这个比率跟电感值大小有关)增加，随着电感电流的增加，电感l1里储存了一些能量；当控制电路4控制开关管q断开时，由于电感l1的电流保持特性，流经电感l1的电流不会马上变为0，而是缓慢的通过给电解电容c充电变为0，电解电容c两端的电压升高，此时电解电容c两端的电压已经高于整流电路1的输出电压。开关管q通断过程不断重复，在电解电容c两端可得到持续高于整流电路输出电压的电压，从而实现升压操作。在升压电路2停止升压操作时，控制电路4控制开关管q断开即可。

作为一种可选的实施例，恒流装置3具体为恒流源s；其中：

恒流源s的输入端分别与电解电容c的负极和led灯串的输入负端连接，恒流源s的输出端分别与开关管q的第二端和整流电路1的输出负端连接。

具体地，本申请的恒流装置3具体为恒流源s，其工作原理为：在升压电路2停止升压操作时，恒流源s打开，整流电路1的输出电压v_bridge经电感l1、二极管d、led灯串、恒流源s回到v_gnd，系统工作在线性模式。

需要说明的是，本申请之所以选用升压模式和线性模式双模式驱动，是因为：

1)不考虑升压模式，只考虑线性模式，对led驱动电路进行分析，即整个波形周期都采用如图2所示的驱动电路驱动，系统效率较低(背景技术已详细叙述，在此不再赘述)。

2)不考虑线性模式，只考虑升压模式，对led驱动电路进行分析：请参照图9，图9为本发明实施例提供的一种升压型可控硅调光驱动原理图。若整个波形周期都采用升压模式控制，则在市电全波时led电流波形如图10所示。但是，分析图9这个电路架构可知，此电路架构要求led灯串的电压要高于市电电压的峰值，否则led灯串的电压不可控，也就是说，在此电路架构下设计led灯串时，led灯串的电压要高于市电电压的峰值，比如市电有效值为220v，则市电峰值为312v，那么led灯串的电压要高于312v，导致led灯串内所串联的led数量较多，成本较高。

3)既考虑升压模式，又考虑线性模式，对led驱动电路进行分析，即整个波形周期采用如图8所示的驱动电路驱动：当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，控制电路4控制升压电路2将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，控制电路4控制升压电路2停止升压操作、恒流源s打开，以在线性模式下驱动led灯串工作(在市电全波时led电流波形如图11所示)。可见，双模式驱动架构兼顾了系统效率问题和led成本问题，在提高系统效率的同时降低了系统成本。

作为一种可选的实施例，整流电路1具体为全桥式整流电路。

具体地，本申请的整流电路1具体选用全桥式整流电路，全桥式整流电路包括四个二极管，这四个二极管两两对接。全桥式整流电路输入正弦波的正半部分时，两个二极管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两个二极管导通，由于这两个二极管是反接的，所以输出还是正的。

此外，全桥式整流电路可外用绝缘塑料封装，并在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。

作为一种可选的实施例，控制电路4包括：

输入正端接入市电的电压绝对值、输入负端接入led灯串的导通电压的比较器，用于当电压绝对值小于导通电压时，输出低电平；当电压绝对值不小于导通电压时，输出高电平；

与比较器的输出端连接的控制器，用于在接收到低电平时，控制升压电路2将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作；在接收到高电平时，控制升压电路2停止升压操作、恒流装置3打开，以在线性模式下驱动led灯串工作。

具体地，本申请的控制电路4包括比较器和控制器，其工作原理为：

比较器用于比较市电的电压绝对值和led灯串的导通电压的大小，具体是当市电的电压绝对值小于led灯串的导通电压时，比较器输出低电平；当市电的电压绝对值不小于led灯串的导通电压时，比较器输出高电平。比较器将生成的电平输入至控制器，控制器基于上述双模式驱动原理驱动led灯串工作，具体是在接收到低电平时，控制器控制升压电路2将整流正波形升压至使led灯串导通的电压值，以在升压模式下驱动led灯串工作；在接收到高电平时，控制器控制升压电路2停止升压操作、恒流装置3打开，以在线性模式下驱动led灯串工作。

作为一种可选的实施例，比较器集成于控制器中。

具体地，本申请可将比较器集成于控制器中，即控制器具有比较市电的电压绝对值和led灯串的导通电压大小的功能。

当然，本申请的控制电路4也可以只包含控制器，控制器通过软件实现比较市电的电压绝对值和led灯串的导通电压大小的功能。

本申请还提供了一种led灯具，包括led灯串，还包括上述任一种led驱动电路。

本申请提供的led灯具的介绍请参考上述led驱动电路的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。