专利名称：Led照明装置的制作方法
LED照明装置方法
技术领域：
本发明渉及一种照明装置，更确切地说，涉及一种具有驱动电源的LED 照明装置。背景技术：
LHD具有环保、节能、寿命长等优点而被视为21世纪照明光源，现已 开始取代传统光源在各种照明灯具上大量应用。但是，由于LED本身特性决 定其驱动电源不能与普通白炽灯采用同样的供电电源，以免电压波动导致电 流增大从而将LED损坏，因而必须设计新的电源以充分满足LED工作所需 驱动要求，从而最大限度的发挥LED的性能，减少故障率。然而，现有各种 LED照明装置的驱动电源的驱动性能却并不理想，影响了 UED照明装置的 使用。图4为现有LED照明装置的驱动电源工作原理图。其首先对输入端输 入的电压进行电压变换，以提供后级电路所需的电压，然后再经过擎流滤波 后直接通过一限流电阻与LED照明装置中的LED相连。但是，该种驱动电 源无法对因外界电压波动造成的照明装置中LED两端的工作电流波动进行 调整，当输入电压波动较大时甚至会造成LED损坏；其次，该种驱动电源无 法对由于温度等原因引起流过LED的工作电流变化进行调整；另外，该种驱 动电源的电压和电流的同相性较差，功率因数很低。因此，现有LED照明装 置的存在工作稳定性较差和功率因数低的缺陷。
发明内容本发明所要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供-种工作稳定性好且 功率因数较高的LED照明装置。本发明LED照明装置是通过以下技术方案实现的 一种LBD照明装置，包括一外壳、收容于外壳内的LED以及一与LED电性连接的驱动电源，所 述驱动电源包括 —电源输入端；一与电源输入端相连的整流滤波单元；—与整流滤波单元相连的电压变换单元，所述电压变换单元对整流滤波 后的电压进行转换并送到输出单元；与电压变换单元相连的输出单元，所述输出单元的输出端与负载LED相连；一与电压变换单元连接的开关单元，所述开关单元根据其导通和关断控 制所述电压变换单元的电压转换-,一与开关单元连接的PFC控制单元，所述PFC控制单元产生一控制信 号控制所述开关单元周期性导通和关断---与输出单元和PFC控制单元连接的恒压定电流控制单元，所述恒压定 电流控制单元包括一恒压单元和--定电流单元，所述恒压单元和定电流单元 分别采集输出单元的信号并产生反馈信号给PFC控制单元；所述PFC控制 单元根据所述反馈信号调整控制信号,控制所述开关单元周期性导通和关断， 以调整开关单元导通和关断的周期，从而调整电压变换单元的输出。所述恒压单元包括一电压比较器和--作为基准源的稳压部，所述稳压部 为稳压管或稳压芯片。所述定电流单元包括一电流比较器，所述电流比较器的基准取自所述恒 压单元的稳压部。所述PFC控制单元还与整流滤波单元的输出端相连，其采集所述整流滤 波单元输出端的信号并根据采集到的信号调整控制信号。所述PFC控制单元还采集开关单元的信号，并根据采集到的信号调整控制信号。所述PFC控制单元还对电压变换单元进行采样，并根据采样信号调整控 制信号。所述电压变换单元还通过连接一稳压模块对PFC控制单元供电。 所述恒压定电流控制单元与PFC控制单元通过光耦合器连接。 所述驱动电源还包括一 EMI滤波单元，所述EMI滤波单元包括有—-压 敏电阻，所述开关单元包括一三极管或场效应管。与现有技术相比，本发明LED照明装置通过设置一驱动电源来精确调整LED照明装置的工作电压和电流，提高照明装置的功率因数。所述驱动电源 内设置开关单元、电压变换单元、恒压定电流控制单元和PFC控制单元，利 用恒压定电流控制单元内的恒压单元和定电流单元分别采集输出单元的电压 信号和电流信号，并产生反馈信号给PFC控制单元，所述PFC控制单元根 据所述反馈信号调整控制信号，以调整开关单元导通和关断，从而调整电压 变换单元的输出，实现对LED工作电压和电流的精确调整，使负载LED工 作更稳定，功率因数也更高。此外，PFC控制单元还对整流滤波单元的输出 端、开关单元、电压变换单元进行采样，并根据采样信号调整控制信号，从 而调整电压变换单元的输出，进一歩精确调整LED工作电流和提高功率因 数。通过驱动电源内的各反馈对LED进行精确调整，使LED照明装置的工 作稳定性非常好，而且功率因数也较高，具有更好的照明效果。
图1为本发明LED照明装置的立体结构图。 图2为本发明LED照明装置的驱动电源原理结构图。 图3为本发明LED照明装置的驱动电源一较佳实施例电路图。 图4为现有技术LED照明装置的驱动电源工作原理图。
具体实施方式请参阅图1,本发明LED照明装置包括一外壳1、收容于外壳1内的LED 2以及一与LED2电性连接的驱动电源(图中未示出)。请参阅图2，本发明驱动电源包括外电源输入端、EM1滤波单元、整流 滤波单元、电压变换单元、输出单元、开关单元、恒压定电流控制单元和PFC 控制单元。其中，EMI滤波单元的输入端与外电源输入罈相连，主要用于抑 制电网噪声及自身产生的噪声，消除电网对LED照明装置的影响以及LED 照明装置对电网的影响，提高LED照明装置的抗干扰能力及系统的可靠性。 EM!滤波单元的输出端与插流滤波单元的输入端相连，整流滤波单元将EMI 滤波单元传来的信号整流后转换成直流并滤波后输出。电压变换单元与整流滤波单元、开关单元及输出单元相连，其接收整流 滤被单元输出的信号，在开关单元的控制下进行电压转换，并将转换后的电 压输出到输出单元，再由输出单元输出至LED驱动其工作。电压变换单元还与PFC控制单元相连，为PFC控制单元提供工作电源。开关单元与PFC控制单元及电压变换单元相连，其受PFC控制单元输 出的控制信号控制而周期性导通和关断，并因而控制电压变换单元的电压转 换。所述开关单元可以为三极管或场效应管。恒压定电流控制单元与输出单元和PFC控制单元相连，其采集输出单元 的电压和电流信号并产生一反馈信号给PFC控制单元，通过PFC控制单元 对输出进行精确调整。所述恒压定电流控制单元包括--恒压单元和一定电流 单元，所述恒压单元采集输出单元的电压信号并与一基准电压比较后产生一 反馈信号，所述定电流单元采集输出单元的电流信号并与--基准电流比较后 产生一反馈信号。PFC控制单元与开关单元和恒压定电流单元相连，主要起控制作用。PFC控制单元的输出端产生一控制信号控制所述开关单元周期性导通和关断，并 可根据恒压定电流控制单元的反馈信号调整控制信号，以调整开关单元导通 和关断的周期，从而调整电压变换单元的输出，实现对LED工作电流的精确 调整。由于在输出单元加入了恒压单元和定电流单元，既可以对输出的电压 进行调整也可以对输出的电流进行调整，相较于单纯采用定电流单元进行反 馈调整具有更好的调整效果，即使在某一并联支路LED断路的情况下也能很 好的实现对输出的精确调整。为了进一步增强对LED照明装置的精确控制， PFC控制单元还对整流滤波单元的输出端、开关单元、电压变换单元进行采 样，并根据采样信号调整控制信号，从而调整电压变换单元的输出，达到进 一步精确调整LED工作电流和提高功率因数的目的。请一并参阅图3，在本具体实施电路中，EMI滤波单元由电容C1、 C2、 C3、 C4和滤波器L1以及压敏电阻RV1组成。压敏电阻RV1主要用于保护 因电网电压瞬间增大时可能对LED照明装置造成的损坏。整流滤波单元主要 由四个二极管D1、 D2、 D3、 D4组成的桥式整流电路以及滤波电容C5组成。电压变换单元主要由高频变压器构成。高频变压器包括一原边TK第—-副边T2和第二副边T3，其中，原边T1的输入端l脚通过一电感L2与整流 滤波单元B的输出端相连，输出端2脚与开关单元相连。第一副边T2直接 接-一由二极管D8、相互并联的电容C12、 C13、 C14、 C15、 C17以及电阻RS组成的输出单元，输出单元的输出端通过--接线端JP2直接连到负载 LED,为LED提供工作电流。第二副边T3通过连接一稳压模块向PFC控制 单元IC2提供工作电源。所述稳压模块由二极管D6、 D7、三极管Q1、稳压 管Z3和电容C6构成。其中，二极管D6的正极与第二副边T3的5脚相连， 二极管D6、 D7正向串联后接到三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与集 电极之间通过一电阻R10连接。同时，三极管Q1的基极与稳压管Z3的负极 相连，稳压管Z3的正极通过与第二副边T3的另一脚6脚相连后与整流滤波 单元中二极管D3的正极相连。在二极管D6的负极和稳压管Z3的正极之间 还接有--个滤波电容C6。三极管Qi的发射极与PFC控制单元中的PFC控 制芯片IC2的电源脚VCC相连，为PFC控制芯片IC2提供工作电源。所述开关单元主要包括一场效应管Ml,场效应管Ml的漏极与高频变压 器的原边Tl相连，其栅极通过一电阻R12与PFC控制芯片IC2的CC端口 相连，源极与两并联的电阻R15、 R16串联后与整流滤波单元中二极管D3 的正极相连。在电阻R12两端并联有--二极管D12，且二极管m2的正极与 场效应管M1的栅极相连。EMI滤波单元、整流滤波单元、高频变压器的原 边T1、场效应管M1及电阻R15、 R16构成一回路。为保护场效应管M1， 在其漏极和源极之间还接有一稳压管Z4。为了防止因高频变压器的漏感而在 场效应管M1关断的瞬间产生的尖峰脉冲对场效应管造成损坏，在高频变压 器的原边Tl还并联有一由二极管D5、稳压管Zl构成的保护支路。恒压定电流控制单元包括一恒压单元和一定电流单元。所述恒压单元主 要由一 电压比较器IC5及其外围电路组成，所述外围电路包括二极管Dl 1 、 D9，电容C16、 C18,电阻R18、 R19、 R20、 R21和稳压芯片IC4。其中， 二极管DU的正极与输出单元中二极管D8的负极相连，其负极的一条支路 连接电容C16后接地，另一支路连接一电阻R18为电压比较器IC5供电，还 有一条支路通过连接一相互串联的电阻R21和稳压芯片IC4后接地。稳压芯 片IC4的阴极K与电阻R21相连，阳极A接地，且阴极K和参考极R相连。 电压比较器IC5输入端的正极与稳压芯片IC4的参考极R相连。电阻R19、 R20相互串联在输出单元中二极管D8的负极和地之间，并在电阻R19和R20 之间引出一支路与电压比较器!C5输入端的负极相连。电压比较器1C5的输出端反接一二极管D9后与光耦合器IC3的输入端2脚相连，光耦合器1C3 输入端的另一脚1脚通过一电阻RH与二极管D8的负极相连,光耦合器IC3 的输出端与PFC控制芯片IC2相连。同时，在电压比较器IC5的输出端和输 入端负极之间还并联有一电容C18。所述定电流单元主要包括一电流比较器IC6及其外围电路组成，并且所 述电流比较器IC6和电压比较器IC5均采用稳压芯片IC4所在支路作为其基 准源，所述外围电路包括电阻R22、 R23、 R24,电容C19、 C20和二极管 DIO。其中，电阻R22的一端与稳压芯片IC4的参考极R相连，另--端连接 电阻R23及电流比较器IC6输入端的正极，电阻R23的另--端接地。电流比 较器IC6输入端的负极通过一电阻R24与输出单元中电阻RS邻近负载的-端相连，同时，电流比较器IC6输入端的负极还连接一电容C20后接地。电 流比较器1C6的输出端反接一二极管DIO后与光耦合器IC3输入端的2脚相 连，同时，电流比较器IC6的输出端与输入端负极之间还并联有--电容C19。 PFC控制单元主要由PFC控制芯片IC2及其外围电路组成，所述外围 电路包括电阻R1、 R3、 R5、 R7、 R9、 Rll、 R12、 RJ3、 R14和电容C7、 C8、 C9、 CIO。其中，电阻R1的一端与整流滤波单元的输出端相哮，另一端依次 串联电阻R3和电阻R9后与整流滤波单元中二极管D3的正极相连，同时在 电阻R9的两端并联有一电容C9。电阻R3与电阻R9相连的一端还与PFC 控制芯片IC2的V+脚相连，该脚通过电阻IU、电阻R3和电阻R9所在支路 对整流滤波单元的输出取样。电阻R5、电阻R7相互串联，并且电阻R5的 另一端与整流滤波单元中二极管D4的负极相连，电阻R7的另一端连接电容 C7后与整流滤波单元中二极管D3的正极相连,并且电阻R7的该端还与PFC 控制芯片iC2的电源端VCC脚相连。PFC控制芯片1C2的VCC脚还与三极 管Q1的发射极相连。PFC控制芯片的采样脚C脚与高频变压器的第二副边 T3的5脚相连，该脚采集第二副边T3的输出信号。PFC控制芯片IC2的控 制信号输出脚CC通过一电阻R12与场效应管Ml的栅极相连，其输出--周 期性控制信号控制所述场效应管Ml周期性导通和关断，从而达到控制高频 变压器C高频变压的目的。所述PFC控制芯片IC2的采样脚FB与场效应管 Mi的源极相连，其接地脚GND与整流滤波单元中二极管D3的正极相连，其另--采样脚B与依次串联电阻R13、 R14后也与二极管D3的正极相连。 光耦合器IC3的输出脚3脚连接于电阻R13与电阻R14之间，且为了保护光 耦合器IC3，在其两输出脚3脚和4脚之间还接有一稳压管Z2，其中，稳压 管Z2的正极与光耦合器K3的4脚相连，且光耦合器IC3的4脚还与稳压 模块中二极管D7的负极相连。所述具体电路的工作原理如下:外界电网电流经交流保险丝Fi送到EMI 滤波单元滤波，滤波后的信号经由二极管D1、 D2、 D3、 D4组成的桥式整流 电路整流和电容C5滤波后输出到高频变压器，再经场效应管Ml 、电阻R15、 R16和二极管D3组成回路。PFC控制单元IC2产生的控制信号经控制信号 输出脚CC控制场效应管Ml周期性高频导通和关断，从而在第--副边T2产 生--电压信号经由二极管D8、滤波电容C12、 C13、 Ci4、 C15、 CH组成的 输出单元送到LED的两端，为LED提供工作电源。同时，输出单元从二极 管D8输出的信号经二极管Dll、电阻R21和稳压芯片1C4组成的支路在稳 压管1C4上形成一基准信号源，所述基准信号源加在电压比较器!C5的正输 入端做为电压比较器IC5的基准电压。输出单元从二极管D8输出的电压经 电阻R19、 R20分压后加在电压比较器IC5的负输入端，所述负输入端的电 压与基准电压比较后输出至二极管D9的负极。若电压变化导致二极管D9 导通时，电流流经电阻R17、光耦合器IC3输入端和二极管D9，通过光耦合 器IC3将反馈信号加到PFC控制芯片IC2的B脚。PFC控制芯片1C2根据接 收到的反馈信号调整输出的控制信号，从而通过控制场效应管M1的导通和 关断调整高频变压器的输出，以快速将电压稳定。另外，稳压芯片IC4两端 的信号经电阻R22和电阻R23分压作为基准信号加在电流比较器IC6的正输 入端，流过电阻RS的电流经电阻R24后加在电流比较器IC6的负输入端， 所述负输入端的信号与基准信号比较后输出到二极管DIO。当流过电阻RS 的电流发生变化时，其变化迅速通过电流比较器IC6反映到电流比较器!C6 的输出端，导致二极管D10导通，同样通过光耦合器1C3将反馈信号加到 PFC控制芯片IC2的B脚。PFC控制芯片IC2根据接收到的反馈信号调整输 出的控制信号，从而通过控制场效应管M1的导通和关断调整高频变压器的 输出，以快速将流过电阻RS的电流稳定。通过上述恒压单元和定电流单元，实现了对输出负载LED的精确调整。由于在定电流单元的基础上加入了恒压 电路，使得即使在某一支路LED断路的情况下仍然能实现对输出负载LED 的精确调整，相较于单一采用定电流单元来说具有更好的调整效果。其次，PFC控制芯片IC2的V+脚、C脚和FB脚还分别采集整流滤波单 元输出的信号、高频变压器的第二副边T3和场效应管M1的源极信号，所述 PFC控制芯片IC2根据采集到的信号调整控制信号，达到进--歩精确调整 LED工作电流和提高功率因数的目的。由于LED照明装置内设置的驱动电源设置了多点反馈，LED照明装置 工作时能采集各反馈点信号并根据反馈信号迅速通过控制单元精确调整工作 电压和电流，使LED照明装置始终工作在设定的条件下，提高了LED照明 装置的工作稳定性和功率因数，具有非常好的照明效果。以上描述仅为本发明的实施例，谅能理解，在不偏离本发明构思的前提 下，对本发明的简单修改和替换皆应包含在本发明的技术构思之内。
权利要求
1. 一种LED照明装置，包括一外壳、收容于外壳内的LED以及一与LED电性连接的驱动电源，所述驱动电源包括一电源输入端；一与电源输入端相连的整流滤波单元；一与整流滤波单元相连的电压变换单元，所述电压变换单元对整流滤波后的电压进行转换并送到输出单元；一与电压变换单元相连的输出单元，所述输出单元的输出端与负载LED相连；一与电压变换单元连接的开关单元，所述开关单元根据其导通和关断控制所述电压变换单元的电压转换；一与开关单元连接的PFC控制单元，所述PFC控制单元产生一控制信号控制所述开关单元周期性导通和关断；其特征在于所述驱动电源还包括一与输出单元和PFC控制单元连接的恒压定电流控制单元，所述恒压定电流控制单元包括一恒压单元和一定电流单元，所述恒压单元和定电流单元分别采集输出单元的信号并产生反馈信号给PFC控制单元；所述PFC控制单元根据所述反馈信号调整控制信号，控制所述开关单元周期性导通和关断，以调整开关单元导通和关断的周期，从而调整电压变换单元的输出。
2. 如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述恒压单元包 括一电压比较器和一作为基准源的稳压部，所述稳压部为稳压管或稳压芯片。
3. 如权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于所述定电流单元 包括一电流比较器，所述电流比较器的基准取自所述恒压单元的稳压部。
4. 如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述PFC控制单 元还与整流滤波单元的输出端相连，其采集所述整流滤波单元输出端的信号 并根据采集到的信号调整控制信号。
5. 如权利要求i所述的LED照明装置，其特征在于所述PFC控制单元还采集开关单元的信号，并根据采集到的信号调整控制信号。
6. 如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述PFC控制单 元还对电压变换单元进行采样，并根据采样信号调整控制信号。
7. 如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述电压变换单 元还通过连接一稳压模块对PFC控制单元供电。
8. 如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述恒压定电流 控制单元与PFC控制单元通过光耦合器连接。
9. 如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于所述驱动电源还 包括一EMI滤波单元，所述EMI滤波单元包括有一压敏电阻，所述开关单 元包括一三极管或场效应管。
全文摘要
本发明公开了一种LED照明装置，包括一外壳、收容于外壳内的LED及一与LED电性连接的驱动电源，所述驱动电源包括一电源输入端、整流滤波单元、电压变换单元、输出单元、开关单元、PFC控制单元和恒压定电流控制单元。所述恒压定电流控制单元包括一恒压单元和一定电流单元，所述恒压单元和定电流单元分别采集输出单元的信号并产生反馈信号给PFC控制单元。所述PFC控制单元根据所述反馈信号调整控制信号，控制所述开关单元周期性导通和关断，以调整开关单元导通和关断的周期，从而调整电压变换单元的输出，实现对输出的精确调整并提高了功率因数。
文档编号H05B33/08GK101262722SQ20071003793
公开日2008年9月10日 申请日期2007年3月8日 优先权日2007年3月8日
发明者刘学勇, 叶东明 申请人:宁波安迪光电科技有限公司