专利名称：用于led光源的交流驱动装置和led球泡灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种用于LED光源的交流驱动装置，以及采用这种交流驱动装置驱动发光的LED球泡灯。
背景技术：
目前，国家大力倡导节能减排，在照明领域采用LED光源的照明产品，以其优良的节能、低碳和绿色环保的特点迅速发展起来。对于LED作为光源的照明装置来说，照明装置的寿命不仅仅取决于LED光源本身，还取决于驱动电源等组件的寿命。在目前的应用方案中，LED照明装置寿命的瓶颈仍然是驱动电源。为了降低驱动电源寿命对LED灯具寿命影响，可行的方案是改良现有的直流电源驱动装置，或者设计全新的交流电直接驱动LED的电路。对于普通大众来说使用最广泛的是球泡灯。现有的LED球泡灯存在的主要缺陷是驱动寿命短。原因在于，当前市面上采用的驱动方案均为传统的开关电源技术，这种电源体积较大，散热性能差，在将这种电源技术应用到LED球泡灯时，其提供给驱动电源的空间狭小，结果工作环境温度趋高(通常在60°C以上)，这样直接导致了驱动电源的寿命降低。另一方面，开关电源的成本高，EMC (电磁兼容)特性差,需要外加辅助元件。现有LED球泡灯的另一个缺陷是损坏后基本没有维修的价值，需要直接更换驱动电源，但是由于受到LED球泡灯电源腔体的限制，一般只能更换指定厂家、指定型号的驱动电源,维修成本高、过程复杂。目前，现有技术中也出现了一些交流直接驱动LED电路，其通常是采用将一串LED进行分段管理的方案。这类驱动电路虽然寿命高，成本低，但是只能工作在额定电压(AC220, AC110)下才能达到理想效果(例如理想的光通量和功率)，因而不能实现全电压(AC85V至AC256V)工作。另外，这种LED串不能全部同时点亮，只能分段点亮，导致在一个工作周期内大部分LED不工作，造成资源浪费，制造成本高。基于上述原因，需要提供一种新型的交流直接驱动LED电路，以能够解决现有技术中存在的上述问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种新型的LED光源交流驱动装置，以及由该交流驱动装置驱动发光的LED球泡灯，以避免采用传统开关电源技术作为驱动电源，既保持传统的LED交流驱动电路的优点，又能很好的实现全电压工作。根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于LED光源的交流驱动装置，用于对第一 LED光源模组207和第二 LED光源模组211提供驱动电流，该交流驱动装置包括:整流模块101，连接到外部交流电源，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流；分压模块102，连接到整流模块101的正负输出端，基于所述脉动直流电流输出脉动直流电压；控制模块103，连接到所述分压模块102和所述第一和第二 LED光源模组207、211 ;其中，当所述脉动直流电压上升到所述第一和第二 LED光源模组207、211的发光电压时，所述控制模块103控制所述第一和第二 LED光源模组207、211处于并联状态并发光；当所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，所述控制模块103控制所述第一和第二 LED光源模组207、211处于串联状态并发光。其中，所述整流模块101包括四个整流二极管201、202、203、204，其中每两个整流二极管串联分别形成一个支路，两个支路并联形成该整流模块101。其中，所述分压模块102包括两个串联连接的分压电阻205、206。其中，所述控制模块103包括:控制装置212，其输入端连接到所述两个分压电阻之间，用于实时检测所述脉动直流电压的电压大小；第一和第二晶体管208、210，该两个晶体管的栅极分别连接到所述控制装置的输出端，第一晶体管208连接在第一 LED光源模组207的负端与所述分压模块102的正端之间，第二晶体管210连接在第二 LED光源模组211的正端与所述分压模块102的负端之间；二极管209，连接在所述第一 LED光源模组207的负端和第二 LED光源模组211的正端之间。其中，当所述控制装置212检测到所述脉动直流电压上升到所述LED光源模组的发光电压时，其控制第一和第二晶体管208、210导通，二极管209截止；当所述控制装置212检测到所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，其控制第一和第二晶体管208,210截止，二极管209导通。根据本实用新型的另一方面，提供了一种LED球泡灯，包括:灯座1，其连接到外部交流电源；根据前述权利要求任一项所述的交流驱动装置2，设置在散热体(3)与灯座(I)构成的封闭空间内，其电连接到灯座(I)以接入外部的交流电源；散热体3，固定或可拆卸的安装在灯座I上部，形成为从小口端向大口端逐渐过渡的喇叭状；光源电路板4，安装在散热体3的大口端，其电连接到所述交流驱动装置2 ;灯罩5，可拆卸的安装在散热体3的大口端，形成为近似球泡形状。其中，所述光源电路板4上设置有第一 LED光源模组207和第二 LED光源模组211。可选的，述第一和第二 LED光源模组207、211是单颗低压光源或采用COB封装的高压LED模组。根据本实用新型的LED光源交流驱动装置，避免采用传统的开关电源技术和分段管理的交流直接驱动技术，能够实现全电压工作，并实现在同一工作周期内所有LED全部点亮，同时具有较高的功率因数(大于0.95)。采用这种交流驱动装置的LED球泡灯成本低、体积小，功率因数高，质量稳定可靠，工作寿命长。
图1显示了本实用新型LED球泡灯的分解图；图2显示了本实用新型中用于LED光源的交流驱动装置的电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式
并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。图1显示了本实用新型LED球泡灯的分解图。如图1所示，本实用新型的LED球泡灯包括灯座1、交流驱动装置2、散热体3、光源电路板4和灯罩5。灯座I用于连接到外部交流电源。交流驱动装置2设置在散热体3与灯座I构成的封闭空间内，其电连接到灯座I以接入外部的交流电源。散热体3固定或可拆卸的安装在灯座I上部。如图1所示，散热体3采用散热材料(例如铝材)制成，形成为从小口端向大口端逐渐过渡的喇叭状，用于将交流驱动装置2和光源电路板4容纳在其中，以将这些部件产生的热量向外界散发。光源电路板4安装在散热体3的大口端，用于承载LED光源。如图1所示，光源电路板4上设置有一组或多组LED光源模组，其通过引线电连接到交流驱动装置2的输出端以接入驱动电流，在通电时驱动LED光源发光。本实用新型中，所述LED光源模组可以是单颗低压光源，也可以是采用COB封装的高压LED模组。灯罩5可拆卸的安装在散热体3的大口端，用于对LED光源发出的光线进行透射或柔化、均匀化处理。如图1所示，灯罩5形成为近似球泡形状，与散热体3和灯座I 一起形成一个封闭的整体。下面，详细介绍本实用新型LED球泡灯所采用的交流驱动装置。图2显示了本实用新型中用于LED光源的交流驱动装置的电路示意图。如图2所示，本实用新型的交流驱动装置2用于对LED光源提供驱动电流以驱动其发光，其包括:整流模块101，连接到外部交流电源，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流；分压模块102，连接到整流模块101的正负输出端，基于所述脉动直流电流输出脉动直流电压；控制模块103，连接到所述分压模块102和所述第一和第二 LED光源模组207、211。其中，当所述脉动直流电压上升到所述第一和第二 LED光源模组207、211的发光电压时，所述控制模块103控制所述第一和第二 LED光源模组207、211处于并联状态并发光；当所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，所述控制模块103控制所述第一和第二 LED光源模组207、211处于串联状态并发光。具体来说，所述整流模块101包括四个整流二极管201、202、203、204，其中每两个整流二极管串联分别形成一个支路，两个支路并联形成该整流模块101。二极管201、202、203、204、209可以是普通整流二极管，也可以是耐压足够的肖特基二极管或者是可以实现相同功能的其他元器件。晶体管208、210可以是N-M0SFET，也可
以是三极管。交流驱动装置2设置有两个输入端IN1、IN2，电流电源AC通过该两个输入端输入交流驱动装置2。如图2所示，第一输入端I NI连接在二极管201正端和二极管202负端；第二输入端IN2连接在二极管203正端和二极管204负端。其中，二极管202正端连接到二极管204正端；二极管203负端连接到二极管201负端。所述分压模块102包括两个串联连接的分压电阻205、206。电阻205第一端与电阻206的第一端连接；电阻205第二端与二极管201、203的负端连接。电阻206第二端与二极管202、204的正端连接；电阻205第一端与电阻206的第一端与控制装置212连接；控制装置212分别与晶体管208、210的栅极连接。所述控制模块103包括控制装置212、第一和第二晶体管208、210以及二极管209。控制装置212的输入端连接到所述两个分压电阻之间，用于实时检测所述脉动直流电压的电压大小。第一和第二晶体管208、210的栅极分别连接到所述控制装置的输出端，第一晶体管208连接在第一 LED光源模组207的负端与所述分压模块102的正端之间，第二晶体管210连接在第二 LED光源模组211的正端与所述分压模块102的负端之间。二极管209连接在所述第一 LED光源模组207的负端和第二 LED光源模组211的正端之间。具体来说，如图2所示，第一 LED光源模组207的正端与二极管201、203的负端连接；第二 LED光源模组211的正端与二极管202、204的正端连接。二极管209的正端与第一 LED光源模组207的负端连接；二极管209的负端与第二 LED光源模组211的正端连接。晶体管208的漏极与第一 LED光源模组207的负端和二极管209的正端连接；晶体管208的源极与二极管202、204的正端和第二 LED光源模组211的负端连接。晶体管210的漏极与第一 LED光源模组207的正端连接；晶体管210的源极与二极管209的负端和第二 LED光源模组211的正端连接。如图2所示，交流驱动装置2对设置在光源电路板4上的第一 LED光源模组207和第二 LED光源模组211提供驱动电流以驱动其发光。下面介绍交流驱动装置的工作原理。图2中，第一和第二 LED光源模组207、211分别由一个或多个LED光源的串联形成。每个LED光源具有额定的发光电压VF0，当LED光源两端的管压降达到该发光电压VFO时，该LED光源发光。进一步，由多个LED光源的串联形成第一和第二 LED光源模组207、211相应的具有额定的发光电压nVFO，η表示光源模组内串联连接的LED光源的数量。在工作过程中，第一和第二 LED光源模组207、211上实际产生的管压降分别为VF1、VF2，当该管压降VF1、VF2上升到该光源模组的额定发光电压nVFO时，该光源模组会通电发光。通电后，交流电源AC输出的交流电流通过二极管201、202、203、204整流产生脉动直流电流，该脉动直流电流在分压电阻205、206两端产生脉动直流电压，该脉动直流电压通过分压电阻205、206分压后输入到控制装置212和第一和第二 LED光源模组207、211中，在第一和第二 LED光源模组207、211上分别产生管压降VF1、VF2，VFl等于或近似等于VF2。当LED光源模组的管压降VF1、VF2上升到其额定的发光电压nVFO时，该组LED光源模组内的LED光源会导通发光。优选的，分压电阻205、206阻值相等或近似相等，通过整流模块11整流后输出的脉动直流电压经由分压电阻205、206分压。控制装置212实时检测分压电阻206上的电压V/2，进而可以计算出分压电阻205、206上的电压值为V，该电压值也即整流模块11整流后输出的脉动直流电压V。在通电初始阶段时，控制装置212检测到分压电阻206上的电压V/2上升到(nVFO) /2，即意味着所述整流模块输出的脉动直流电压V从O伏上升到LED光源模组的发光电压nVFO，此时控制装置212控制晶体管208、210导通，二极管209处于截止状态，使得第一 LED光源模组207与第二 LED光源模组211处于并联状态。这样，两个LED光源模组上的管压降VF1、VF2均达到其发光电压，从而使得两个LED模组都处于工作状态。当控制装置212检测到分压电阻206上的电压V/2继续上升到nVFO时，即意味着所述整流模块输出的脉动直流电压V从nVFO上升到LED光源模组的发光电压的两倍2nVF0,此时控制装置212控制晶体管208、210截止，二极管209处于导通状态，使得第一LED光源模组207与第二 LED光源模组211处于串联状态。这样，两个LED光源模组上的管压降VF1、VF2均达到其发光电压，从而使得两个LED模组都处于工作状态。通过上述交流驱动装置的控制，第一和第二 LED光源模组的工作导通电压可以随时变化，从而实现了全电压的工作。并且，在上述两种工作状态中两个LED光源模组都能工作，因此实现了所有LED同时工作。在上述交流驱动装置的电路结构中，LED光源模组的正向管压降减半，实现了在电压较低时导通，这样在一个电压周期内的，电压利用率大大提高，从而使得功率因数也相应提闻(大于0.95)。此外，上述交流驱动装置中没有用到传统开关电源技术中所需要的电解电容，因而工作寿命长。另外，该交流驱动装置中也没有使用其它电容或电感，因而具有良好的EMC特性。由于半导体器件的寿命通常高于LED器件的寿命，因此，采用上述电路的交流驱动装置结构简单，成本低廉，使用寿命长。应该注意的是，只要是采用两组LED光源模组发光的各种LED照明装置均能采用本实用新型所述的交流驱动装置提供驱动电流。因此，本实用新型交流驱动装置除了可以适用于本实用新型提到的LED球泡灯之外，也可以适用于其他类型的LED照明装置。另外，本实用新型交流驱动装置的电路方案可以使用分离元件按照本实用新型的电路原理图搭建而成，也可以是使用集成电路的方式集成为一颗电子元件，均属于本实用新型的保护范围。尽管已经详细描述了本实用新型的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型的实施方式做出各种改变、替换和变更。
权利要求1.一种用于LED光源的交流驱动装置，用于对第一 LED光源模组(207)和第二 LED光源模组(211)提供驱动电流，该交流驱动装置包括: 整流模块(101)，连接到外部交流电源，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流； 分压模块(102)，连接到整流模块(101)的正负输出端，基于所述脉动直流电流输出脉动直流电压； 控制模块(103)，连接到所述分压模块(102)和所述第一和第二 LED光源模组(207、211)； 其中，当所述脉动直流电压上升到所述第一和第二 LED光源模组(207、211)的发光电压时，所述控制模块(103)控制所述第一和第二 LED光源模组(207、211)处于并联状态并发光; 当所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，所述控制模块(103)控制所述第一和第二 LED光源模组(207、211)处于串联状态并发光。
2.根据权利要求1所述的交流驱动装置，所述整流模块(101)包括四个整流二极管(201、202、203、204)，其中每两个整流二极管串联分别形成一个支路，两个支路并联形成该整流模块(101)。
3.根据权利要求1所述的交流驱动装置，所述分压模块(102)包括两个串联连接的分压电阻(205、206)。
4.根据权利要求1所述的交流驱动装置，所述控制模块(103)包括: 控制装置(212)，其输入端连接到所述两个分压电阻之间，用于实时检测所述脉动直流电压的电压大小； 第一和第二晶体管(208、210)，该两个晶体管的栅极分别连接到所述控制装置的输出端，第一晶体管(208)连接在第一 LED光源模组(207)的负端与所述分压模块(102)的正端之间，第二晶体管(210)连接在第二 LED光源模组(211)的正端与所述分压模块(102)的负端之间； 二极管(209)，连接在所述第一 LED光源模组(207)的负端和第二 LED光源模组(211)的正端之间。
5.根据权利要求4所述的交流驱动装置，其中， 当所述控制装置(212)检测到所述脉动直流电压上升到所述LED光源模组的发光电压时，其控制第一和第二晶体管(208、210)导通，二极管(209)截止； 当所述控制装置(212)检测到所述脉动直流电压上升到所述发光电压的两倍时，其控制第一和第二晶体管(208、210)截止，二极管(209)导通。
6.一种LED球泡灯，包括: 灯座(1)，其连接到外部交流电源； 根据前述权利要求任一项所述的交流驱动装置(2)，设置在散热体(3)与灯座(I)构成的封闭空间内，其电连接到灯座(I)以接入外部的交流电源； 散热体(3)，固定或可拆卸的安装在灯座(I)上部，形成为从小口端向大口端逐渐过渡的喇叭状； 光源电路板(4)，安装在散热体(3)的大口端，其电连接到所述交流驱动装置(2)；灯罩(5)，可拆卸的安装在散热体(3)的大口端，形成为近似球泡形状。
7.根据权利要求6所述的LED球泡灯，所述光源电路板(4)上设置有第一LED光源模组(207)和第二 LED光源模组(211)。
8.根据权利要求7所述的LED球泡灯，述第一和第二LED光源模组(207、211)是单颗低压光源或采用COB封装的高压LED模 组。
专利摘要一种用于LED光源的交流驱动装置以及采用这种交流驱动装置的LED球泡灯。所述交流驱动装置用于对第一LED光源模组(207)和第二LED光源模组(211)提供驱动电流，其包括整流模块(101)，用于对输入的交流电流进行整流以输出脉动直流电流；分压模块(102)，基于所述整流模块(101)输出的脉动直流电流输出脉动直流电压；控制模块(103)，用于根据脉动直流电压的大小控制所述第一和第二LED光源模组(207、211)的串并联状态并使其发光。根据本实用新型，可以实现全电压工作以及所有LED全部点亮，具有较高的功率因数和较长的工作寿命。
文档编号H05B37/02GK203027561SQ20122074223
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者杨冕, 李东明, 龙文涛, 封正勇 申请人:四川新力光源股份有限公司