Led通电发光电路的制作方法

专利名称：Led通电发光电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于照明或信息显示的LED通电发光电路。
背景技术：
现有技术中，用于照明或信息显示的LED通电发光电路是采用电源变换器将 100 240V、50 60HZ的市电电源变换成24V低压电源供电LED负载。值得注意的是，电 源变换器在进行电压变换的时候，会产生大量的热，如果采取的散热措施不当，则变换器会 因为自身温度高于它的关闭温度而保护性关闭，从而容易导致设备工作失灵，特别是在一 些需24小时不间断的电路上这种情况更加常见，并且使用电源变换器使LED通电发光电路 产品的成本、耗电及故障率都增加了。

发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种LED通电发光电路，能够直接使 用市电电源给LED负载供电，降低了耗电量、故障率及产品的成本。为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种LED通电发光电路，包括电源、LED 负载和电源开关，所述电源开关是包括电压过零控制电路和开关器件的过零型电源开关， 电压过零控制电路控制开关器件在电源电压过零时接通电路。所述的过零型电源开关还包括输入控制电路，所述电压过零控制电路和开关器件 组合并集成为过零型交流固态继电器；所述输入控制电路与所述过零型交流固态继电器的 输入端连接给该过零型交流固态继电器的输入端提供正向电流，过零型交流固态继电器的 输出端还与所述的LED负载串联连接后再与所述电源并联连接。所述的过零型电源开关还包括输入控制电路，所述的开关器件为晶闸管，所述的 电压过零控制电路为带有电压过零检测器电路的第一光电耦合器；所述输入控制电路与第 一光电耦合器的输入部分连接给第一光电耦合器提供正向电流，所述晶间管的触发通路与 第一光电耦合器的输出部分连接，所述晶闸管的主电极与所述的LED负载串联连接后再与 所述电源并联连接。所述的过零型电源开关还包括第二光电耦合器，所述的开关器件为晶闸管，所述 的电压过零控制电路主要由三极管、电阻以及二极管组成；所述三极管的输出部分与第二 光电耦合器的输入部分连接给该第二光电耦合器提供正向电流，所述晶间管的触发通路与 第二光电耦合器的输出部分连接，所述晶闸管的主电极与所述的LED负载串联连接后再与 所述电源并联连接。所述的开关器件为晶闸管，所述的电压过零控制电路为移相触发器；所述移相触 发器的输出端与晶闸管的触发通路连接，所述晶闸管的主电极与所述的LED负载串联连接 后再与所述电源并联连接。所述的开关器件为继电器，所述的电压过零控制电路主要由移相触发器和辅助电 路组成；所述移相触发器和辅助电路的输出端与继电器的线圈连接，所述继电器的两个触点与所述的LED负载串联连接后再与所述电源并联连接。 所述的过零型电源开关还包括输入控制电路，所述的电压过零控制电路和开关器 件组合集成为带有电压过零检测器电路的第一光电耦合器；所述输入控制电路与第一光电 耦合器的输入部分连接提供正向电流，所述第一光电耦合器的输出部分与所述的LED负载 串联连接后再与所述电源并联连接。 所述的LED通电发光电路还包括交流电容器，该交流电容器与电源串联连接后再与LED负载、过零型电源开关串联连接。与现有技术相比，本发明的电压过零控制电路，能够控制开关器件在电源电压过 零时导通而接通主电路，能够直接使用市电电源给LED负载供电，降低了 LED通电发光电路 产品的成本、耗电以及故障率。


下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明实施例一的电路图。图2是本发明实施例二的电路图。图3是本发明实施例三的电路图。图4是本发明实施例四的电路图。图5是本发明实施例五的电路图。图6是本发明实施例六的电路图。图7是本发明实施例七的电路图。图8是本发明在N工作方式中使用单向性LED负载的电路图。图9是本发明在M工作方式中使用单向性LED负载的电路图。
具体实施例方式实施例一的LED通电发光电路电源开关的电压过零控制电路和开关器件组合并 集成为过零型交流固态继电器。请参阅图1，过零型交流固态继电器是有两个输入端A、B及 两个输出端C、D的四端器件，在市场上可以购买到，不同生产厂家型号各异但其内部电路 大同小异，包括有输入电路是个LED、光电耦合电路、电压过零检测器电路、触发电路及双向 晶闸管等，在输入端有控制信号即LED有正向触发电流而发光的同时电压过零检测器电路 检测到输出端C、D电源Ul电压过零时触发电路产生合乎要求的触发信号触发双向晶闸管 导通即C、D两端相通。电源是世界现行的100 240V、50 60HZ的市电电源U1, U1的零、 相线是N端、L端；LED负载是该LED通电发光电路(简称主电路)中的负载，可用N只LED 顺向串联连接组成一串N型单向性LED负载，或还可灵活组成其他各种类型的LED负载，统 称为该LED通电发光电路的LED负载5，由于每只LED的额定电压UT和额定电流IT等参 数有离散性即不一致性，基本上按NXUT > Ul来选取N值，还要使每只LED实际承受的工 作电压和工作电流不超过该LED产品规定的最大电压许可值和最大电流许可值。电源开关 是包括输入控制电路和过零型交流固态继电器组合的过零型电源开关，过零型交流固态继 电器1的选用考虑两点一是其工作电压适用于电源U1，二是其工作电流应大于LED负载5 的负载电流，可选用TAC03A220V型过零型交流固态继电器，其工作电压是220V，工作电流是3A ；限流电阻R1与开关K串联后跨接于过零型交流固态继电器1的输入端A和直流电源 的正端，输入端B接直流电源的负端组成输入控制电路，选用R1和直流电源要满足所选用 的过零型交流固态继电器1的产品技术参数即其输入端要求的开启电压和开启电流，过零 型交流固态继电器1的输出端C、D也就是过零型电源开关的两端与LED负载5串联连接后 再与电源Ul并联连接。开关K关断时无正向电流，过零型交流固态继电器1的输出端C、D 不相通，开关K在时间T1接通后过零型交流固态继电器1的输入端有正向电流的同时电压 过零检测器电路检测到输出端C、D的电源U1电压过零时触发电路产生合乎要求的触发信 号触发双向晶闸管导通即输出端C、D相连通接通主电路，LED负载5得到的电压Ul是基本 完好的正弦波，接通主电路的瞬间LED负载5得到的电压Ul的瞬时值是O 25伏称为过 零电压，接通主电路后Ul的瞬时值从O 25伏起跟随电源U1的正弦波电压变化，在5ms的 时间内队从O 25伏增大到约310伏(U1为220V、50HZ时)然后又在5ms的时间沿正弦 波电压下降，当电源U1下降到流过LED负载5的电流也就是主电路的电流小于双向晶闸管 的维持电流时，双向晶闸管自行关断，关断主电路队=0完成第一个半波的历程，UJ舜时值 下降至零伏之际就是电源U1的下一个电压过零点到来之时，触发电路又产生触发信号，触 发双向晶闸管导通接通主电路，LED负载5得到的电压Ul的瞬时值又从0 25伏起跟随电 源U1正弦波电压变化完成第二个半波的历程，一个接一个的半波历程……结果是LED负载 5得到的电压队是基本完好的正弦波，但不是数学意义上的完整的正弦波，接通主电路的瞬 间LED负载5得到的电压Ul的瞬时值是0 25伏的低电压不会损坏LED负载5这是关键， LED是极快的器件，其通电发光响应时间小于0. lus，接通主电路后Ul的瞬时值升到310伏 的高电压，对LED而言是在5ms的漫长时间慢慢地升到310伏，只要合理组合LED负载5使 每只LED实际承受的工作电压和工作电流不超过LED产品规定的电压许可值和电流许可值 就不会损坏LED负载5。
实施例二的LED通电发光电路电源开关的电压过零控制电路是带有电压过零检 测器电路的光电耦合器2。请参阅图2，光电耦合器或称光电隔离器集成电路是六脚器件 (机械工业出版社出版摩托罗拉光电光纤器件手册和无线电94年4期第45页介绍了摩托 罗拉公司生产的M0C30X X系列)，脚1、脚2是输入部分是个LED，脚6、脚4是输出部分是 带有电压过零检测器电路的光敏双向晶闸管，脚3、脚5留空，输入部分LED流过5 15mA 的正向触发电流时发射出红外光，输出部分的光敏双向晶闸管在受光照射的同时电压过零 检测器电路检测到输出部分的电源电压过零时光敏双向晶闸管才导通，即脚6、脚4相通， 其中M0C3041 3、3061 3、3081 3等光电耦合器(简称3041系列)其对应的Vdkm是 400V、600V、800V，其Itsm均为1A，型号尾数1、2、3对应的正向触发电流为15mA、10mA、5mA， 最大值为60mA，可从M0C3041系列中任选一种光电耦合器与开关器件组合成过零型电源开 关；电源是世界现行的100 240V、50 60HZ的市电电源UnU1的零、相线是N端、L端；所 述LED负载是LED负载5 ；电源开关是由输入控制电路、光电耦合器2和双向晶闸管VS组 合的过零型电源开关，光电耦合器2可选用M0C3041系列光电耦合器的任一种，对于其他厂 家各种型号具有与M0C3041系列光电耦合器同等功能的光电耦合器也可选用，双向晶闸管 VS的选用一是其断态重复峰值电压Vdem应大于400V，二是其通态电流It应大于LED负载5 的负载电流，例如可选用 T2301E，其 Vdem = 500V, It = 2. 5A 或 BCR3AM10，其 Vdem = 600V, It =3A，辅助电路包括限流电阻1 2、防VS误触发电阻R3，光电耦合器⑵选定M0C3043型号后，参照选用的该型号的产品应用推荐参数可选用R2 = 27Ω、R3 = 330 Ω，限流电阻R1与 开关K串联后跨接于光电耦合器2的脚1和直流电源的正端，脚2接直流电源的负端，组成 输入控制电路，电阻R1和直流电源的选用要保证在开关K接通后光电耦合器2输入端有合 适的正向触发电流，电阻R2跨接于光电耦合器2的脚6和电源U1的L端，双向晶闸管VS的 主电极T2接电源U1的L端，LED负载5跨接于VS的主电极T1和电源U1的N端，VS的门极 G接光电耦合器2的脚4，电阻R3跨接于VS的门极G和主电极T1，开关K关断时，光电耦合 器2输入部分LED无正向触发电流不发光，输出部分光敏双向晶闸管无光照射不导通，开关 K在时间T1接通后，输入部分LED有正向触发电流而发光，输出部分光敏双向晶闸管受光照 射的同时输出部分电源U1电压过零时光敏双向晶闸管呈导通状态即脚6与脚4相通，双向 晶闸管VS的主电极T2经电阻R2、脚6、脚4到门极G构成触发通路而触发导通接通主电路， LED负载5得到的电压Ul是基本完好的正弦波，接通主电路的瞬间LED负载5得到的电压 Ul的瞬时值是O 25伏。
实施例三的LED通电发光电路电源开关的电压过零控制电路主要由分立元件三 极管、电阻以及二极管组成。摩托罗拉光电光纤器件手册介绍了光电隔离器或称光电耦合 器M0C3020 3是6脚器件，其Vdkm = 400V, Itsm = 1A，尾数0 3对应的正向触发电流为 30mA, 15mA, 10mA，5mA，输入部分脚1、脚2是个LED，输出部分脚4、脚6是光敏双向晶闸管， 脚3、脚5留空，输入部分LED流过正向触发电流时发光，输出部分光敏双向晶闸管受光照射 后呈导通状态即脚4、脚6相通。请参阅图3，电源是世界现行的100 240V、50 60HZ的 市电电源UnU1的零、相线是N端、L端；所述电源开关由分立元件组成的电压过零检测器电 路、光电耦合器3和双向晶闸管VS组合的过零型电源开关，光电耦合器3可选用M0C3020 3中任一种，其他公司生产的各种型号的光电耦合器与M0C3020 3具同样功能的也可选 用，双向晶闸管VS的选用一是其Vdem应大于400V，二是其通态电流It应大于LED负载5的 负载电流，例如选用T2301E，其Vdem= 500V, It = 2. 5A，光电耦合器(3)选定M0C3023型号 后，参照选用的该型号的产品应用推荐参数可选用R3 = 360 Ω，分立元件二极管VD1 VD4 按桥式整流电路连接成A、B、C、D四端，输入端Α、Β与220V、50HZ电源U1相接，输出端C、D 的电压是每秒100个正半周的正弦波形的电压U2,电阻R1与3伏稳压管VD5串联(串接点 是E)后跨接于C、D两端，U2经R1JD5降压削波后在串接点E得到幅值3伏的近似梯形波电 压U3, E点与场效应管VT的栅极G相接，电阻R2与开关K串联后跨接于VT的漏极D和直流 电源的正端，直流电源的负端及VT的源极S均与作为电路地端的D端相接，开关K关断时 VT无工作电源，漏极D的电位为零伏，开关K接通后，VT有工作电源，梯形波电压U3的平顶 部分幅值为3V，VT导通漏极D的电位小于0. 5伏，而对应于电源U1电压过零时U3小于0. 6 伏时VT截止，漏极D的电位为V。。，即漏极D的电位从小于0. 5伏升为Ncc，我们称此时漏极 D输出检零脉冲U4,上述二极管VD1 VD5,电阻礼、R2、开关K及场效应管VT等分立元件共 同组成了电源U1电压过零检测器电路，当电源U1电压过零时输出检零脉冲U4，VT的漏极D 接光电耦合器3的脚1，脚2接D端，限流电阻R3跨接于脚6和电源U1的L端，双向晶闸管 VS的主电极T2接U1的L端，LED负载5跨接于VS的主电极T1和电源U1的N端，脚4接VS 的门极G，开关K关断时，VT无工作电源漏极电压为零伏，开关K于时间T1接通后VT有工 作电源，电源U1电压过零时漏极D输出检零脉冲U4使光电耦合器3的输入部分LED有正向 触发电流而发光，输出部分的光敏双向晶闸管受光后呈导通状态即脚6与脚4相通，VS的主电极T2经电阻R3、脚6、脚4到VS的门极G构成触发通路而触发VS导通接通主电路，LED 负载5得到的电压是基本完好的正弦波，接通主电路的瞬间LED负载5得到的电压Ul的瞬 时值为O 25伏。实施例四的LED通电发光电路电源开关的电压过零控制电路是移相触发器。机械工业出版社出版李宏编著的电力电子设备用器件与集成电路应用指南第一册第388页 及无线电91年3期第37页介绍KTM03移相触发器模块由稳压器、同步检零电路，比较器、 门控电路、隔离输出器等组成，电源变压器220VAC/16VAC次级接KTM03的脚1、脚2，输入 16VAC既作脉冲输出同步又提供模块内工作电源并从脚3输出+12V 50mA直流电源供用户 作控制系统用，KTM03内电路产生脉冲，脚10的门控电平Vd低电平时脉冲被封锁，Vd高电 平时有输出脉冲Vf送出，改变脚4的输入电压Ve可以改变Vf的相位，让KTM03工作于零电 压触发控制方式是改变Vf的相位使Vf在电源U1电压过零之时送到隔离输出器触发光控晶 闸管导通使脚8与脚7相通，利用此工作方式，KTM03移相触发器可以与双向晶闸管组合成 过零型电源开关。请参阅图4，电源开关是由移相触发器4及其辅助电路和双向晶闸管VS 组合的过零型电源开关，移相触发器4选用KTM03移相触发器，也可选用有零电压触发控 制方式的其他型号的移相触发器，双向晶闸管VS的选用一是其Vdem应大于400V，二是其通 态电流It应大于LED负载5的负载电流，例如可选用T2301E，其Vdkm = 500V, It = 2. 5A或 BCR3AM10，其Vdkm = 600V, It = 3A，也可用两只反并联的单向晶闸管取代双向晶闸管，电源 变压器T(220VAC/16VAC)的次级16VAC接移相触发器4 (KTM03)的脚1、脚2，电阻R1与电 位器RP串联后跨接于脚3和脚6，电位器RP的中心抽头接脚4，电阻R2跨接于脚10和脚 6，开关K跨接于脚3和脚10，限流电阻R3跨接于脚8和电源U1的L端，双向晶闸管VS的 主电极T2接电源U1的L端，LED负载5跨接于VS的主电极T1和电源U1的N端，VS的门极 G接脚7，变压器T、电阻Ri、R2、R3、电位器RP及开关K组成的辅助电路保证了移相触发器4 的正常运作，开关K关断时脚10门控电平Vd为零伏，脉冲被封锁，开关K于时间T1接通后 Vd为+12伏高电平，有脉冲送出，调节电位器RP改变脚4的输入电压Ve从而改变输出脉冲 Vf的相位使KTM03移相触发器工作于零电压触发控制方式，输出脉冲Vf在电源U1电压过零 之时送到隔离输出器触发光控晶闸管导通即脚8与脚7相通，双向晶闸管VS的主电极1~2经 电阻R3、脚8、脚7到门极G构成触发通路而触发导通接通主电路，LED负载5得到的电压Ul 是基本完好的正弦波，接通主电路的瞬间Ul的瞬时值是0 25伏。实施例五的LED通电发光电路电源开关的电压过零控制电路由移相触发器和辅 助电路组成。继电器、接触器等电动机械开关优点是通态电阻小利于节电，其特点一是驱动 电压Utl在T11时刻输入线圈后线圈流过额定的工作电流产生电磁力吸动衔铁带动簧片上的 触点Ha、Hb于T12时刻吸合接通，有一个触点吸合延迟时间Tltl = T12-T11,常用的小型继电 器Tltl约3ms左右，特点二是要求驱动电压U0是连续的高电平而不是脉冲，为了让触点Ha、 Hb在电源U1电压过零时吸合接通就要让驱动电压Utl在比电源U1电压过零点超前Tltl时间 的时刻输入线圈以补偿触点吸合延迟时间Tltl，前面介绍的KTM03移相触发器的移相范围是 0° 180°，电源^为50HZ时对应的时间是0 10ms，通过改变KTM03脚4的输入电压Ve 从而改变脉冲Vf的相位，使Vf对应在时间上比电源U1电压过零点超前3ms时间是可以实现 的，再用该超前3ms的脉冲Vf去触发一个上电自动置零的双稳态电路，则在双稳态电路输 出端可得到一个连续高电平的电压Vra，Vra的前沿与^的前沿同步，Vra就是前面所述继电器线圈要求的驱动电压U0O请参阅图5，电源开关是由移相触发器4及其辅助电路和继电器K 及其辅助电路组合的过零型电源开关，移相触发器4选用KTM03移相触发器，凡移相范围对 应的时间大于3ms的其他型号移相触发器也可选用，继电器K的选用要求其触点额定工作 电压适用于电源U1，触点额定工作电流应大于LED负载5的负载电流，若选用线圈额定工作 电压12V及额定工作电流小于50mA则可从KTM03的脚3输出的+12V50mA电源取得，使电 路简化，有些应用场合例如大屏幕显示屏需用大数量的LED，LED负载5大功率大电流运用 时可选用接触器取代继电器，电源变压器T(220VAC/16VAC)的次级接移相触发器4 (KTM03) 的脚1、脚2，电阻R1与电位器RP串联后跨接于脚3和脚6，RP的中心抽头接脚4，开关K跨 接于脚3和脚10，R2跨接于脚7和移相触发器4即KTM03的地端脚6，R3跨接于脚10和脚 6，脚8接脚10，电源变压器T、电阻Ri、R2、R3、电位器RP及开关K组成的辅助电路保证了移 相触发器4的正常运作，六非门⑶4069是14引脚器件，本案例中KTM03移相触发器标注脚 1、脚2、……而⑶4069六非门标注引脚1、引脚2、……以便区别，引脚14接电源正端即脚 10，引脚7接电源负端即KTM03的地端脚6，六个非门D1、D2、D3、D4、D5、D6的输入端是引脚 1、3、5、9、11、13，对应的输出端是引脚2、4、6、8、10、12，电阻R6跨接于D2的引脚4和D3的 引脚5，电阻R7跨接于D3的引脚6和D2的引脚3，则电阻R6, R7和D2、D3两个非门组成了 双稳态电路，电容C1与电阻R5串联(串接点为H)后跨接于脚10和脚6，二极管VD2的正端 和负端跨接于串接点H和D3的引脚5，C1, R5及VD2组成上电自动置零电路，二极管VD1的 正端和负端跨接于脚7和引脚3作为输出脉冲对双稳态电路的触发通路，电阻R4跨接于D3 的引脚6和场效应管VT的栅极G，VT的源极S接脚6，继电器线圈K的负端接VT的漏极D， 线圈K的正端接脚10，保护二极管VD3正端接VT的漏极D，VD3负端接脚10，LED负载5跨 接于继电器的触点Ha和电源U1的N端，触点Hb接电源U1的L端，电阻R4、R5, R6, R7、二极 管VDp VD2,电容C1、非门D2、D3、场效应管VT组成的辅助电路将移相触发器4送出的脉冲 Vf变换为适合于继电器要求的连续高电平的驱动电压U6，开关K关断时脚10的控制电平Vd =0V，脉冲被封锁，开关K接通后Vd = 12V高电平，双稳态电路得电同时被置零，其输出端 即引脚6的电位U6小于0. 5V，场效应管VT截止，继电器线圈K无电流触点Ha、Hb处于常开 状态，调节电位器RP改变脚4的输入电压Ve从而改变输出脉冲Vf的相位，使Vf的相位为对 应在时间上比电源U1电压过零点超前Tltl的时间，脉冲Vf送到隔离输出器触发光控晶闸管 导通即脚8与脚7相通，脚3+12V经开关K、脚8、脚7、VD1到非门D2的引脚3触发双稳态 电路使之翻转，双稳态电路输出端即引脚6的电位U6从小于0. 5V翻转变为U6 = 12V，U6就 是前面所述继电器要求的比电源U1电压过零点超前Tltl时间的连续高电平电压Utl，U6经电 阻R4驱动场效应管VT导通，继电器线圈K流过额定工作电流经过一个滞后时间Tltl后正好 是电源U1电压过零时刻继电器触点Ha、Hb吸合接通主电路，接通主电路的瞬间LED负载5 得到的电压Ul的瞬时值是零伏，接通主电路后Ul的瞬时值跟随电源U1的正弦波电压变化， 上述调节\从而改变脉冲Vf的相位的简便直观的方法是先用阻抗与LED负载5的阻抗相 当的电阻&取代LED负载5作为代用负载，用示波器监视代用负载&上的电压Ul的波形， 调节电位器RP使在接通主电路瞬间Ul的瞬时值为零伏，接通主电路后Ul的瞬时值跟随电 源U1的正弦波电压变化，此方法也适用于实施例四的调节电位器RP使KTM03移相触发器 工作于零电压触发控制方式。 实施例六的LED通电发光电路电源开关的电压过零控制电路和开关器件组合并集成为一体称为带有电压过零检测器电路的光电耦合器2。LED是节电的小功率器件，LED 负载在电路中不会引发冲击电流，对于IOOW以下的小功率LED负载，3041系列光电耦合器 的Itsm= 1A，可以直接作为所述LED通电发光电路的过零型电源开关省去双向晶闸管VS从而降低成本。请参阅图6，电源开关是由输入控制电路和光电耦合器2组合的过零型电源 开关，光电耦合器2可选用M0C3041系列的任一种，对于具有M0C3041系列同等功能的其他 型号的光电耦合器也可选用，限流电阻R1与开关K串联后跨接于光电耦合器2的脚1和直 流电源的正端，脚2接直流电源的负端，组成输入控制电路，电阻R1和直流电源的选用要保 证在开关K接通后光电耦合器2输入端有合适的正向触发电流，脚6接电源U1的L端，LED 负载5跨接于脚4和电源U1的N端，开关K关断时输入端LED无电流不发光，光敏双向晶 闸管呈关断状态，开关K在时间T1接通后输入部分LED有正向触发电流而发光，输出部分 光敏双向晶闸管受光照射的同时输出部分电源U1电压过零时导通即脚6与脚4相通接通 主电路，LED负载5得到的电压Ul是基本完好的正弦波，接通主电路的瞬间Ul的瞬时值为 0 25伏。上述过零型电源开关中，实施例一、二、三和六是由含有电压过零检测器的电子电 路与开关器件组合的过零型电源开关，实施例四和五是由含有移相触发器的电子电路与开 关器件组合的过零型电源开关，有分立元件的、有集成电路的、有一体化模块的，电路组成 不同但目的相同，都是由电压过零控制电路控制开关器件在电源U1电压过零时导通接通主 电路，接通主电路的瞬间LED负载5得到的电压Ul的瞬时值是0 25伏的低电压称为过零 电压，不会损坏LED负载5，实施例二、三和四的开关器件选用常用的双向晶闸管VS，也可选 用两只反并联的单向晶闸管取代双向晶闸管VS，若选用电力晶体管、电力场效应管、……等 直流型开关器件时要做二件事，一是采用桥式整流将电源U1变换为每秒100个(U1为50HZ 时)正半周的直流型电源作为所述LED通电发光电路的电源并采用单向性LED负载，二是 参照实施例五用上电自动置零的双稳态电路将脉冲信号变换为其上升沿与脉冲上升沿同 步的连续高电平的驱动电压Utl，用Utl驱动直流型开关器件导通，前面六例中的LED负载5 基本上按NXUt > U1来选取N值，本文将这种情况简称为N工作方式，即所述LED通电发 光电路的N工作方式，或称为N工作方式的LED通电发光电路，为了防止从电源中传来的尖 峰、浪涌(电压)对过零型电源开关的冲击和干扰造成误动作甚至损坏，可参照电路常用做 法即用“R-C”串联吸收电路或非线性电阻(压敏电阻)并接于电源U1 &N、L两端，由于不 同地区电网电源质量不同，不同产地的过零型电源开关器件的质量不同，保护的对象不同， 要采用不同的做法和连接法，通过电路调试过程选取合适的做法和连接法，上述电源Ul是 100 240V、50 60HZ是人们惯用的市电电源是为了便于说明，实际上本发明所述LED通 电发光电路适用的电源U1的电压可低于100V也可高至400V、频率可低于50HZ也可高至 400HZ。请参阅图7，LED技术发展迅速，单只LED的发光功率越来越大，少数量M只LED组 成的LED负载就可满足普通照明要求，且不同场合所用M值不同，这种情况下MXUT < Ul, 本文将这种情况称为M工作方式即LED通电发光电路的M工作方式，或称为M工作方式的 LED通电发光电路，M工作方式也可灵活组成各种类型的LED负载并统称为该LED通电发光 电路的LED负载6。为了使每只LED承受的工作电压和工作电流不超过其电压许可值和电 流许可值解决的办法是所述M工作方式的LED通电发光电路在采用过零型电源开关的同时还采用交流电容器Cm降压，Cm有降压、限流作用，可选用CBB型交流电容器，额定电压400V 以上，Cm的容量大小随LED负载6电流大小而定；所述电源开关是由输入控制电路、光电耦 合器2和双向晶闸管VS组合的过零型电源开关，光电耦合器2可选用M0C3041系列光电耦 合器的任一种，具有M0C3041系列同样功能的其他光电耦合器都可选用，双向晶闸管的选 用一是其Vdem应大于400V，二是其通态电流It应大于LED负载6的负载电流，例如可选用 T2301E，也可用二只反并联单向晶闸管取代双向晶闸管VS，限流电阻R1与开关K串联后跨 接于光电耦合器2的脚1和直流电源正端，脚2接直流电源负端，构成输入控制电路，辅助 电路包括限流电阻R2、防误触发电阻民、防电击电阻R4，电阻R2与电容Cm串联(串接点为A) 后跨接于光电耦合器2的脚6和电源U1的L端，电阻R4与Cm并联连接在关断电源U1后作 Cm放电通路防电击，双向晶闸管VS的主电极T2接串接点A，LED负载6跨接于VS的主电极 T1和电源U1的N端，VS的门极G接光电耦合器2的脚4，电阻R3跨接于VS的主电极T1和 门极G，开关K关断时，光电耦合器2输入端LED无电流不发光，输出部分脚6、脚4不相通， 开关K在时间T1接通后输入部分LED有正向触发电流而发光，输出部分光敏双向晶闸管受 光照射的同时输出部分电源U1电压过零时光敏双向晶闸管呈导通状态即脚6与脚4相通， 双向晶闸管VS的主电极T2经电阻R2、脚6、脚4到门极G构成触发通路而触发VS导通接通 主电路，接通主电路的瞬间LED负载6得到的电压Ul的瞬时值是O 25伏低电压，接通主 电路之后电源U1落在降压电容器Cm和LED负载6上，选取Cm时应根据LED负载6的负载 电流大小选取适当电容量的CM，将主电路的通态电流限制在LED负载6适当的工作电流之 内。前述电路是在实施例二的基础上进行的改进，同理也可选择在其他实施例的电路上进 行相似的改进。
请参阅图8，为过零型电源开关在N工作方式中使用单向性LED负载的LED通电 发光电路的应用一种LED通电发光电路包括电源、LED负载和电源开关，电源是世界现行 的100 240V、50 60Hz的市电电源U1, U1的零、相线是N端、L端；LED负载是该LED通 电发光电路中的单向性LED负载5 ；电源开关是过零型电源开关，过零型交流固态继电器1 输入端是A、B，输出端是C、D，限流电阻R1与开关K串联后跨接于输入端A和直流电源的正 端，输入端B接直流电源的负端，二极管VD1 VD4按桥式整流电路连接成1、2、3、4四端，桥 式的输入端1、2接电源U1的L端和N端，桥式的3、4输出端的电压U2是每秒100个(U1为 50Hz时)正半周的直流型电源，LED负载(5)的正端接桥式输出端3，LED负载5的负端接 过零型交流固态继电器1的输出端C，输出端D接桥式的输出端4，开关K关断时无正向电 流，过零型交流固态继电器1的C、D不相通，开关K在时间Tl接通后过零型交流固态继电 器1的输入端有正向电流的同时输出端C、D的电源电压过零时输出端C、D相通接通主电 路，LED负载5得到的电压是每秒100个正半周的正弦波，接通主电路的瞬间LED负载5得 到的电压Ul的瞬时值是0 25伏低电压。前述电路是在实施例一的基础上进行的改进， 同理也可在实施例二至六的电路上进行相似的改进。请参阅图9，为过零型电源开关在M工作方式中使用单向性LED负载的LED通电 发光电路的应用，限流电阻R1与开关K串联后跨接于过零型交流固态继电器1的输入端A 和直流电源的正端，输入端B接直流电源的负端，二极管VD1 VD4按桥式整流电路连接成 1、2、3、4四端，1、2为桥式的输入端，3、4为桥式的输出端，降压电容Cm与防电击电阻&并 联后跨接于桥式的输入端1和电源U1的L端，桥式的输入端2接电源U1的N端，LED负载6的正端接桥式的输出端3，LED负载6的负端接过零型交流固态继电器1的输出端C，过零型交流固态继电器1的输出端D接桥式的输出端4，开关K关断时无正向电流过零型交流固 态继电器1的输出端C、D不相通，开关K在时间T1接通后过零型交流固态继电器1有正向 电流的同时输出端C、D的电源电压过零时过零型交流固态继电器1的输出端C、D相通接 通主电路，LED负载6得到的电压是每秒100个(U1为50Hz时)正半周的基本完好的正弦 波，接通主电路的瞬间LED负载6得到的电压Ul的瞬时值是0 25伏低电压，接通主电路 后电源U1基本落在降压电容器Cm和LED负载6上。前述电路是在实施例一的基础上进行 的应用，同理也可在实施例二至六的电路上进行相似的应用。
权利要求
一种LED通电发光电路，包括电源、LED负载和电源开关，其特征在于所述电源开关是包括电压过零控制电路和开关器件的过零型电源开关，电压过零控制电路控制开关器件在电源电压过零时接通电路。
2.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的过零型电源开关还 包括输入控制电路，所述电压过零控制电路和开关器件组合并集成为过零型交流固态继电 器；所述输入控制电路与所述过零型交流固态继电器的输入端连接给该过零型交流固态继 电器的输入端提供正向电流，过零型交流固态继电器的输出端还与所述的LED负载串联连 接后再与所述电源并联连接。
3.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的过零型电源开关还 包括输入控制电路，所述的开关器件为晶闸管，所述的电压过零控制电路为带有电压过零 检测器电路的第一光电耦合器；所述输入控制电路与第一光电耦合器的输入部分连接给第 一光电耦合器提供正向电流，所述晶闸管的触发通路与第一光电耦合器的输出部分连接， 所述晶闸管的主电极与所述的LED负载串联连接后再与所述电源并联连接。
4.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的过零型电源开关还 包括第二光电耦合器，所述的开关器件为晶闸管，所述的电压过零控制电路主要由三极管、 电阻以及二极管组成；所述三极管的输出部分与第二光电耦合器的输入部分连接给该第二 光电耦合器提供正向电流，所述晶闸管的触发通路与第二光电耦合器的输出部分连接，所 述晶闸管的主电极与所述的LED负载串联连接后再与所述电源并联连接。
5.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的开关器件为晶闸管， 所述的电压过零控制电路为移相触发器；所述移相触发器的输出端与晶间管的触发通路连 接，所述晶闸管的主电极与所述的LED负载串联连接后再与所述电源并联连接。
6.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的开关器件为继电器， 所述的电压过零控制电路主要由移相触发器和辅助电路组成；所述移相触发器和辅助电路 的输出端与继电器的线圈连接，所述继电器的两个触点与所述的LED负载串联连接后再与 所述电源并联连接。
7.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的过零型电源开关还 包括输入控制电路，所述的电压过零控制电路和开关器件组合集成为带有电压过零检测器 电路的第一光电耦合器；所述输入控制电路与第一光电耦合器的输入部分连接提供正向 电流，所述第一光电耦合器的输出部分与所述的LED负载串联连接后再与所述电源并联连接。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的LED通电发光电路，其特征在于所述的 LED通电发光电路还包括交流电容器，该交流电容器与电源串联连接后再与LED负载、过零 型电源开关串联连接。
全文摘要
本发明公开了一种LED通电发光电路，包括电源、LED负载和电源开关，所述电源开关是包括电压过零控制电路和开关器件的过零型电源开关，电压过零控制电路控制开关器件在电源电压过零时接通电路。本发明的电压过零控制电路，能够控制开关器件在电源电压过零时导通而接通主电路，变换成24V低压电源供电LED负载，降低了LED通电发光电路产品的成本、耗电以及故障率。
文档编号H05B37/02GK101841957SQ20101015901
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者罗宏基 申请人:罗宏基