一种镇流式led灯的驱动电源装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种镇流器式LED灯的驱动电源装置，该装置包括电容器(C)其特征在于：在开关(Ka)的两端并联接有电容(CTa)。本发明的优点在于控制开关的两端并联电容后，使被控电容在任何时候都能与在路电容(C)的电压同相，且被控电容的连通电压低于在路电容(C)的电压，从而降低了瞬时的充电电流，有效地避免了被控电容的异常工作。
【专利说明】—种镇流式LED灯的驱动电源装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体发光灯的驱动电源，更具体地说，涉及一种镇流式LED灯的驱动电源装置。
【背景技术】
[0002]LED半导体照明是国务院加快培育和发展战略性的新兴产业。近期，科技部编制了《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》，在专项规划的重点任务的应用技术研究里，提出了开发高效、低成本、高可靠的LED驱动电源。这说明了 LED驱动电源在半导体照明应用【技术领域】的重要性。
[0003]目前LED驱动电源主要有将交流220V市电经整流逆变后供给负载使用，最常用的整流方式是由4个二极管组成的整流桥将交流电变换为直流电，再经过逆变后变为可控的直流电，供给LED灯。这种方法的缺点是，由于二极管和电容组成的直流变换电路的非线性会产生大量的电流谐波和无功功率，造成电网的污染。这种谐波污染不仅会使电网电压发生畸变，而且还会造成用电设备的故障和损坏。因此，需要采取非常复杂的手段使输入电流的波形接近正弦波。这一复杂过程自然会对LED驱动电源的使用寿命产生影响。LED以其环保、发光高效的特点得到了广泛的应用，尤其在照明方面应用越来越广泛。就目前的发展来看，大家最为关心的是灯的寿命问题，而现在无论是灯使用者还是生产厂都看到，灯的寿命取决于驱动电源，99%以上的灯故障都是由于驱动电源引起的，LED的寿命长达50 OOOh,但与之配套的驱动电源的寿命仅为10 OOOh.所以LED灯照明装置能否应用推广的关键环节之一是其驱动电源问题。针对现有技术存在的问题，中国专利申请公布号CN102523674A提出了镇流式LED灯的驱动电源的全新技术方案，使用镇流式LED灯的驱动电源具有如下优点:
[0004]1、自身功耗小、温升低、使用寿命长。这些特点是上述专利技术与现有技术相比的先进所在，在上述特点中自身功耗小能提高系统的能效因数；温升低的特性对于LED灯来说尤为重要，众所周知LED灯最害怕的就是温升，如果LED灯的温升很高，再加上高温升驱动电源，灯的性能将会急剧下降(现有技术均是如此)，使用镇流式LED灯的驱动电源，其能发热的元件电感镇流器的温升Λ t能控制在10度以内，这种特性的LED灯的驱动电源，将大大提高LED灯的综合性能；使用寿命，由于电感镇流器的温升极低，所以电感镇流器有非常长(至少50年依据是IEC920镇流器工作温度与使用寿命关系图表)的使用寿命，电路中的电容器根据国家GB/T 18504-2001相关规定，其连续工作的寿命至少为10年。
[0005]2、性能优越完全满足LED灯的要求、工作可靠性高。镇流式LED灯的驱动电源具有相对恒定的电流和动态调压的特性，动态调压的功能是轻负载(如I个LED灯)和满负载(如额定负载功率即多个LED灯)LED灯都能正常工作。而现有技术的LED灯的驱动电源是由于某个LED因为自身的品质原因损坏因而形成短路，它原有的电压降就转嫁到其他LED灯上，会使其他LED灯也将由于过压而损坏。由于本发明的镇流式LED灯的驱动电源易损的元件少，工作的可靠性将大大提高。[0006]3谐波含量少。镇流式LED灯的驱动电源是电容与电感串联电路，电容与电感的配合，使电路的电流波形接近正弦波，波形因子在1.5左右，所以谐波含量少，对电网无污染。
[0007]然而，镇流式LED灯的驱动电源也存在一些需要完善的地方，如申请号为201220477856.4的专利就针对专利申请公布号为CN102523674A的镇流式LED灯的驱动电源提出了在输入电压在大范围变化时的改进措施。由于该改进措施是通过开关切换电容器来实现恒流的，假设电容器切除后没有放完电就再次投入，如果正好是在路电容(C)的电压相位和所切除电容器电压相反的瞬间，所切除电容器上就会承受超过在路电容(C)的电压，理论上最大甚至可能达到电容(C)的电压值的两倍的过电压，使充电电流很大。还有，由于室外雷电，或者是大的负载开启、关断，电压杂波之类的浪涌电压，也是需要采取措施的。还有电磁继电器在转换时会产生火花，给镇流式驱动造成缺憾。
【发明内容】
[0008]鉴于现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种能消除电容过压、电路浪涌电压的镇流式LED灯的驱动电源。
[0009]为了达到上述目的，本发明采取以下的技术方案:镇流式LED灯的驱动电源装置，包括电容(C)以及电容(C)的两端(L端和结点A端)接有的电容(Ca)和开关(Ka)组成的串联电路和电源输入端(L端、N端)，并联接有的在输入电压变化时驱动开关(Ka)状态转换的电路装置(DJ)，其特征在于:所说的开关(Ka)的两端并联接有电容(CTa)。
[0010]所说的开关(Ka)为电子开关,该电子开关由(KTa)、(Kta2)、(RTal)、(RTa2)构成；所说的状态转换的电路装置(DJ)设有在输入电压变化时驱动电子开关的状态转换电路。[0011 ] 所说的电子开关的状态转换电路包括驱动信号电路、驱动电路和供电电路，驱动信号电路由连接在(Ica) 3脚和电源输入(N)端之间的(Ra4)和(Jal)构成，驱动电路由(Ja2)、(BGa)、(Ra5) (Ktal)和电源电路构成，(Ja2)接电源正极，发射极接(BGa)的基极，(Ra5)的一端接电源正极，另一端接(Ktal)的正极，(Ktal)的负极接(BGa)的集电极，(BGa)的发射极接电源负极，(Rl)、(C3)、(C4)、(Wl)、(D3)、(D4)、(D5)、(D6)构成电容降压、桥式整流、滤波、稳压的供电电路。
[0012]电容(CTb)并联接在由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的两端，该并联电路同(Cb)串联后并联接在L端和结点A端，所说的状态转换的电路装置(DJ)设有在输入电压变化时驱动由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的状态转换的电路；电容(CTc)并联接在由(KTc)、(Ktbc)、(RTcl)、(RTc2)构成电子开关的两端，该并联电路同(Cb)串联后并联接在L端和结点A端，所说的状态转换的电路装置(DJ)设有在输入电压变化时驱动由(KTc)、(Ktc2)、(RTcl)、(RTc2)构成的电子开关的状态转换的电路。
[0013]所说的由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的状态转换电路包括驱动信号电路和驱动电路，驱动信号电路由连接在(Icb)3脚和电源输入(N)端之间的(Rb4)和(Jbl)构成，驱动电路由(Jb2)、(BGb)、(Rb5) (Ktbl)电路构成，(Jb2)接电源正极，发射极接(BGb)的基极，(Rb5)的一端接电源正极，另一端接(Ktbl)的正极，(Ktbl)的负极接(BGb)的集电极，(BGb)的发射极接电源负极；所说的由(KTc)、(Ktbc)、(RTcl)、(RTc2)构成的电子开关的状态转换电路包括驱动信号电路和驱动电路，驱动信号电路由连接在(Icc) 3脚和电源输入(N)端之间的(Rb4)和(Jcl)构成，驱动电路由(Jc2)、(BGc)、(Rc5) (Ktcl)电路构成，(Jc2)接电源正极，发射极接(BGc)的基极，(Rc5)的一端接电源正极，另一端接(Ktcl)的正极，(Ktcl)的负极接(BGc)的集电极，(BGc)的发射极接电源负极。
[0014]在电源的输入端(L端、N端)，并联接有电阻(RU)。
[0015]本发明的优点在于控制开关的两端并联电容后，使被控电容在任何时候都能与在路电容(C)的电压同相，且被控电容的连通电压低于在路电容(C)的电压，从而降低了瞬时的充电电流，有效地避免了被控电容的异常工作。本发明在镇流式LED灯的驱动电源装置的电源输入端并联了压敏电阻(RU)，把入侵电路的浪涌电压幅值削低，增强了镇流式LED灯的驱动电源装置的抗干扰能力。本发明用电子无触点开关替代了机械开关，消除了电磁继电器在转换时产生的火花。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1、为本发明的镇流式LED灯的驱动电源装置的电路结构原理图。
[0017]图2、为镇流式LED灯的驱动电源装置的部分电路结构原理图。
[0018]图3、图4、图5、图6、图7为本发明的镇流式LED灯的驱动电源装置的局部电路结构原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步细述。
[0020]图1所示的是本发明镇流式LED灯的驱动电源的电路结构原理图，图中开关(Ka)的两端并联接有电容(CTa)。电容(CTa)的作用是在开关(Ka)断开时给电容(Ca) —个很小电流的充放电回路，使电容(CTa)同电容(Ca)的电压相位保持一致，避免因电容器(Ca)切除后没有放完电就再次投入时产生的过电压，对电容(Ca)造成的损伤。为了在电容(Ca)切换时能使电路电流达到一定的变化率，电容(CTa)的电容量就不能过大，本实施例优选电容(CTa)的电容量为电容(Ca)电容量的10%?30%。
[0021]图2所示的是申请号为201220477856.4专利的驱动开关(Ka)的技术方案。
[0022]图3所示的是本发明镇流式LED灯的驱动电源装置的局部电路结构原理图，图中由(KTa)、(Kta2)、(RTal)、(RTa2)构成的电子无触点开关用来替代机械开关(Ka)，优点是提高了开关的响应时间，减小了转换时光的闪耀。(KTa)为双向可控硅，(Kta2)是(KTa)的驱动元件，(Kta2)、(RTal)同(Kta2) —起构成驱动电路。
[0023]图4所示的是本发明镇流式LED灯的驱动电源装置的局部电路结构原理图，其工作原理如图2基本相同，不同之处为(Ica)3脚和电源输入(N)端之间接的是(Ra4)和光耦(Jal)，驱动(KTa)、(Kta2)、(RTal)、(RTa2)构成的电子开关的电路由(Ja2)、(BGa)、(Ra5)(Ktal)和电源电路构成，(Ja2)接电源正极，发射极接(BGa)的基极，(Ra5)的一端接电源正极，另一端接(Ktal)的正极，(Ktal)的负极接(BGa)的集电极，(BGa)的发射极接电源负极，(Rl)、(C3)、(C4)、(Wl)、(D3)、(D4)、(D5)、(D6)构成电容降压、桥式整流、滤波、稳压的供电电路。由于光耦(Kta)LED输入部分所需的工作电流较大，所以本实施例选用了电容降压、桥式整流(比半波整流提高一倍的工作电流)电路为光耦(Kta)提电源，同时该电路结构也有利于提高线路的功率因数。光耦(Ja)的作用主要是解决共地的问题。
[0024]电路的工作原理是，当(Ica) 3脚为I时，电流通过(Ra4)使光耦(Jal)工作，光耦(Ja2)的电阻变小，I(Ja2)电流使(BGa)饱和导通，(BGa)饱和导通后电流通过(Ra5)使光耦(Ktal)工作，(Ktal)工作使(Kta2)工作，(Kta2)工作使双向可控硅(KTa)工作，双向可控硅(KTa)工作使由(KTa)、(Kta2)、(RTal)、(RTa2)构成的电子无触点开关导通。需要说明的是，由于是电容电路，双向可控硅应满足电容电路的要求。
[0025]图5所示的是本发明镇流式LED灯的驱动电源装置的局部电路结构原理图，图中所示的是电容(Cb)、(Ce)分别串联的由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关、由(KTc)、(Ktbc)、(RTcl)、(RTc2)构成的电子开关和电子开关两端并联的电容(CTb)和电容(CTc)。其工作原理如图3基本相同，对应元件的功能作用也同图3相同。
[0026]图6所示的是本发明镇流式LED灯的驱动电源装置的局部电路结构原理图，其工作原理如图4基本相同，不同之处仅为图中示出的是由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的状态转换电路，该电路由连接在(Icb)3脚和电源输入(N)端之间的(Rb4)和(Jbl)构成，驱动电路由(Jb2)、(BGb)、(Rb5) (Ktbl)电路构成，(Jb2)接电源正极，发射极接(BGb)的基极，(Rb5)的一端接电源正极，另一端接(Ktbl)的正极，(Ktbl)的负极接(BGb)的集电极，(BGb)的发射极接电源负极。对应元件的功能作用也同图4相同。图中还示出了由(KTc)、(Ktbc)、(RTcl)、(RTc2)构成的电子开关的状态转换电路，该电路由连接在(Icc)3脚和电源输入(N)端之间的(Rb4)和(Jcl)构成，驱动电路由(Jc2)、(BGc)、(Rc5) (Ktcl)电路构成，(Jc2)接电源正极，发射极接(BGc)的基极，(Rc5)的一端接电源正极，另一端接(Ktcl)的正极，(Ktcl)的负极接(BGc)的集电极，(BGc)的发射极接电源负极。对应元件的功能作用也同图4相同。
[0027]图7所示的是本发明镇流式LED灯的驱动电源装置的局部电路结构原理图，图中接在电源的输入端(L端、N端)的电阻(RU)为压敏电阻(本实施例优选型号10E471)，该压敏电阻是为了降低因室外雷电，或者是大的负载开启、关断，电压杂波等等而产生的浪涌电压，把入侵电路的浪涌电压幅值削低，增强镇流式LED灯的驱动电源装置的抗干扰能力。
[0028]上述本发明列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换均视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种镇流式LED灯的驱动电源装置，包括电容(C)以及电容(C)的两端(L端和结点A端)接有的电容(Ca)和开关(Ka)组成的串联电路和电源输入端(L端、N端)，并联接有的在输入电压变化时驱动开关(Ka)状态转换的电路装置(DJ)，其特征在于:所说的开关(Ka)的两端并联接有电容(CTa)。
2.根据权利要求1所说的镇流式LED灯的驱动电源装置，其特征在于:所说的开关(Ka)为电子开关，该电子开关由(KTa)、(Kta2)、(RTal)、(RTa2)构成；所说的状态转换的电路装置(DJ)设有在输入电压变化时驱动(Ka)电子开关的状态转换电路。
3.根据权利要求2所说的镇流式LED灯的驱动电源装置，其特征在于:所说的(Ka)电子开关的状态转换电路包括驱动信号电路、驱动电路和供电电路，驱动信号电路由连接在(ICa) 3脚和电源输入(N)端之间的(Ra4)和(Jal)构成，驱动电路由(Ja2)、(BGa)、(Ra5)(Ktal)和电源电路构成，(Ja2)接电源正极，发射极接(BGa)的基极，(Ra5)的一端接电源正极，另一端接(Ktal)的正极，(Ktal)的负极接(BGa)的集电极，(BGa)的发射极接电源负极，(Rl)、(C3)、(C4)、(Wl)、(D3)、(D4)、(D5)、(D6)构成电容降压、桥式整流、滤波、稳压的供电电路。
4.根据权利要求1所说的镇流式LED灯的驱动电源装置，其特征在于:电容(CTb)并联接在由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的两端，该并联电路同(Cb)串联后并联接在L端和结点A端，所说的状态转换的电路装置(DJ)设有在输入电压变化时驱动由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的状态转换的电路；电容(CTc)并联接在由(KTc)、(Ktbc)、(RTcl)、(RTc2)构成电子开关的两端，该并联电路同(Cb)串联后并联接在L端和结点A端，所说的状态转换的电路装置(DJ)设有在输入电压变化时驱动由(KTc)、(Ktc2)、(RTcl)、(RTc2)构成的电子开关的状态转换的电路。
5.根据权利要求4或3所说的镇流式LED灯的驱动电源装置，其特征在于:所说的由(KTb)、(Ktb2)、(RTbl)、(RTb2)构成的电子开关的状态转换电路包括驱动信号电路和驱动电路，驱动信号电路由连接在(ICb)3脚和电源输入(N)端之间的(Rb4)和(Jbl)构成，驱动电路由(Jb2)、(BGb)、(Rb5) (Ktbl)电路构成，(Jb2)接电源正极，发射极接(BGb)的基极，(Rb5)的一端接电源正极，另一端接(Ktbl)的正极，(Ktbl)的负极接(BGb)的集电极，(BGb)的发射极接电源负极；所说的由(KTc)、(Ktbc)、(RTcl)、(RTc2)构成的电子开关的状态转换电路包括驱动信号电路和驱动电路，驱动信号电路由连接在(ICc)3脚和电源输入(N)端之间的(Rb4)和(Jcl)构成，驱动电路由(Jc2)、(BGc)、(Rc5) (Ktcl)电路构成，(Jc2)接电源正极，发射极接(BGc)的基极，(Rc5)的一端接电源正极，另一端接(Ktcl)的正极，(Ktcl)的负极接(BGc)的集电极，(BGc)的发射极接电源负极。
6.根据权利要求1至5所说的镇流式LED灯的驱动电源装置，其特征在于:在电源的输入端(L端、N端)，并联接有电阻(RU)。
【文档编号】H05B37/02GK103874273SQ201210591372
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】李顺华 申请人:李顺华