Led交流驱动电路的制作方法
【专利摘要】一种LED交流驱动电路，包括：整流单元，限流单元，M个LED单元，每个LED单元包括ni个串联的LED，其中1≤i≤M，且n1+n2+...+nM=N，1≤M≤N，且N通过下式确定：，所述M个LED单元顺序与所述整流单元的正端和连接在所述整流单元的负端上的限流单元相连接，其中第一LED单元包括串联在LED串的负端的开关，第i LED单元包括串联在LED串的正端的开关和串联在LED串负端的开关，1≤i≤M-1，以及第M LED单元包括串联在LED串的正端的开关；以及M-1个断开或导通控制连接线路，其中，通过改变各个开关的打开、关闭状态以及所述断开或导通控制连接线路的断开或导通状态，改变各个LED单元的串并联状态，从而使得在所述脉动直流电的各个电压范围内全部LED都正常工作。
【专利说明】LED交流驱动电路
【技术领域】
[0001] 本发明属于LED驱动电路【技术领域】，具体的，涉及一种LED交流驱动电路。
【背景技术】
[0002] 当前，节能环保的意识越来越受到社会各界广泛关注。在照明领域，表现为大量采 用具有独特节能优势的LED照明产品。
[0003] 现有技术中，LED照明产品的驱动电路通常采用传统的开关恒流电源技术 (AC-DC)。这些驱动电路的使用寿命都远远低于LED本身的使用寿命，这导致LED照明产品 的实际使用寿命较传统的节能灯管没有优势。因此，人们提出了将LED直接接入交流市电 的第一代LED交流驱动技术，这种技术可以解决传统驱动电源的寿命问题，但是驱动效率 很低，一般低于70%，而开关恒流电源的驱动效率通常大于80%。另外，由于第一代LED交流 驱动技术的LED工作电流是时刻变化的，在交流市电的每个周期中都会产生一个冲击，这 对LED自身寿命会有损伤，同时会导致LED发光效率的降低，随着市电的波动会使得人眼看 到明显的闪烁。
[0004] 针对第一代LED交流驱动技术的上述缺陷，人们提出了第二代LED交流驱动技术， 将原来单一的LED串分成了若干个单元，每个单元由一个或多个LED串联在一起，对每个单 元设置接地开关，然后设置限流装置；运行时，采用控制电路检测输入电压值，根据该电压 值来选择其中的一个开关导通。该驱动技术的优点在于，由于交流市电成正弦波形，电压 随时间变化而变化，当电压低时点亮第一个单元，电压升高时点亮第一、第二两个单元，当 电压开始降低时，再点亮其中的第一个单元，如此往复。这样就将驱动的效率从原来的小于 70%提高到了 90%。同时，由于采用了限流技术，使流过LED电流的峰值得到了限制，也就保 护了LED本身，同时也解决了交流市电电压波动时产生明显闪烁的问题。
[0005] 第二LED交流驱动技术虽然解决了第一代技术存在的问题，但是仍然存在一些缺 陷。例如，当前市场需求期望LED照明产品能够兼容传统的TRIAC调光器，实现调光功能。 这种需求对传统的开关恒流电源来说是难以实现，市面上的可调光开关恒流电源的调光效 果差(会有闪烁)，同样的需求对于第一代交流驱动技术来说存在一个明显的亮度突变(突 然变亮或变暗)，对于第二代LED交流驱动技术来说，虽然调光中的亮度不会有明显的闪烁 和突变，但是在调光过程中会出现很多个单元的LED不亮的现象，这对于LED照明来说会导 致部分出光面没有光。结果，虽然实现了调节亮度的大小，却影响了光的输出。
[0006] 此外，第二代LED交流驱动技术在不同时间内LED的工作数量是不同的，只有很少 的时间是全部发光，结果没有充分利用所有的LED。
[0007] 另外，第二代LED交流驱动技术虽然采用了限流技术，但是没有解决LED照明产品 输出光的亮度问题，即划分了多少个单元就会有两倍于所分单元数量的亮度阶梯(亮度在 一段时间内恒定，当电压升高，亮度就会上升到一定值后保持)。
[0008] 再者，第二代LED交流驱动技术与第一代技术一样，一款产品只能工作在一个电 网电压下。例如，如果将110V的交流产品工作在220V电网中，LED产品的亮度功率等会增 力口，甚至损坏；同样，如果将220V的产品工作在110V电网中，其功率和亮度都会降低，甚至 不亮。
[0009] 因此，希望开发出一种的LED交流驱动电路，其能够实现第二代交流技术的优点 的同时，还能够让LED输出的光时恒定，没有阶梯。并且，还需要LED交流驱动电路可以像 传统开关电源那样可以工作在不同的电网电压下，并保持功率和亮度不会改变。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种LED交流驱动电路，包括：
[0011] 整流单元，其连接在交流市电上，用于对市电进行整流而输出脉动直流电；
[0012] 限流单元，其串联在电路中，用于限制电路中的电流大小；
[0013] M个LED单元，每个LED单元包括叫个串联的LED，其中1彡i彡M，且 n1+n2+. . . +nM=N, 1 ^M^N,
[0014] 且N通过下式确定：
【权利要求】
1. 一种LED交流驱动电路，包括： 整流单元，其连接在交流市电上，用于对市电进行整流而输出脉动直流电； 限流单元，其串联在电路中，用于限制电路中的电流大小； M个LED单元，每个LED单元包括叫个串联的LED,其中1《i《M，且ni+ri2+. . . +riM=N， 1《M《N， 且N通过下式确定： Vf 其中Vin为交流市电电压，Vf为单个LED的管压降， 所述M个L邸单元顺序地W其两端，即靠近其L邸串的正端的一端和靠近其L邸串的负 端的另一端，与所述整流单元的正端和连接在所述整流单元的负端上的限流单元相连接， 其中第一 LED单元包括串联在LED串的负端的开关，第i LED单元包括串联在LED串的正 端的开关和串联在LED串负端的开关，1《i《M-1，W及第M LED单元包括串联在LED串 的正端的开关；W及 M-1个断开或导通控制连接线路，其每个的一端连接在第i个L邸单元的LED串的负 端，另一端连接在第i+lL邸单元的LED串的正端，1《i《M-1，用于通过断开或导通而控 制电路布局， 其中，通过改变各个开关的打开、关闭状态W及所述断开或导通控制连接线路的断开 或导通状态，改变各个L邸单元的串并联状态，从而使得在所述脉动直流电的各个电压范 围内全部LH)都正常工作。
2. 根据权利要求1所述的L邸交流驱动电路，其中市电电压为220V，每颗LED的管压 降为 3. 2V，N=96, M=4。
3. 根据权利要求2所述的L邸交流驱动电路，其中 第1LED单元包括串联在其LED串的负端的开关S1 ; 第2LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S3和串联在其LED串的负端的开关 S4 ； 第3LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S6和串联在其LED串的负端的开关 S7 及 第4LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S9。
4. 根据权利要求3所述的L邸交流驱动电路，其中包括H个断开或导通控制连接线路， 其分别包括开关S2、S5和S8,其中， 开关S2 -端连接第1LED单元内的L邸串的负端，另一端连接第2L邸单元内的L邸串 的正端； 开关S5 -端连接第2LED单元内的L邸串的负端，另一端连接第3L邸单元内的L邸串 的正端；W及 开关S8 -端连接第3L邸单元内的L邸串的负端，另一端连接第4L邸单元内的L邸串 的正端。
5. 根据权利要求4所述的L邸交流驱动电路，其中 当所述脉动直流电的电压从ov升高到vr期间，将开关S2、S5、S8断开，其余开关闭 合，使得第1L邸单元、第2L邸单元、第3L邸单元、第4L邸单元为并联关系； 当所述脉动直流电的电压从vr升高到V2'期间，将开关S2、S4、S6和S8闭合，开关 S1、S3、S5、S7和S9断开，使得第1LED单元和第2LED单元串联连接、第3LED单元和第4LED 单元串联连接，并使得该两串并联； 当所述脉动直流电的电压从V2'升高到Vmax'期间，将开关S2、S5、S8闭合、其余开关 断开，使得第1L邸单元、第2L邸单元、第3L邸单元和第4L邸单元串联连接， 其中VI'、V2'为所述脉动直流电的上升沿中特定电压，vr <V2'，其值使得全部所述 L邸单元在对应连接关系下都可W正常工作，Vmax'为所述脉动直流电的最大电压值，当所 述脉动直流电的电压从Vmax'降低到零期间，根据相应的电压区间对应地控制所述开关。
6. 根据权利要求1所述的LED交流驱动电路，其中市电电压为220V，每颗LED的管压 降为 3V，N=90，M=6。
7. 根据权利要求6所述的LED交流驱动电路，其中 第1LED单元包括串联在其LED串的负端的开关S1 ; 第2LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S3和串联在其LED串的负端的开关 S4 ； 第3LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S6和串联在其LED串的负端的开关 S7 ; 第4LH)单元包括串联在其LED串的正端的开关S9和串联在其LED串的负端的开关 S10 ； 第5LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S11和串联在其LED串的负端的开关 S13 及 第6LED单元包括串联在其LED串的正端的开关S14。
8. 根据权利要求7所述的L邸交流驱动电路，其中包括五个断开或导通控制连接线路， 其分别包括开关S2、S5、S8、S12和S15,其中， 开关S2 -端连接第1LED单元内的LED串的负端，另一端连接第2L邸单元内的LED串 的正端； 开关S5 -端连接第2L邸单元内的L邸串的负端，另一端连接第3L邸单元内的L邸串 的正端； 开关S8 -端连接第3L邸单元内的L邸串的负端，另一端连接第4LED单元内的L邸串 的正端； 开关S12 -端连接第4LED单元内的LED串的负端，另一端连接第5LED单元内的LED 串的正端；W及 开关S15 -端连接第5LED单元内的LED串的负端，另一端连接第6LED单元内的LED 串的正端。
9. 根据权利要求7所述的L邸交流驱动电路，其中包括五个断开或导通控制连接线路， 其分别包括二极管D2、D3、D4、D5和D6,其中， 二极管D2正极连接第1L邸单元内的L邸串的负端，负极连接第2L邸单元内的L邸串 的正端； 二极管D3正极连接第2L邸单元内的L邸串的负端，负极连接第3L邸单元内的L邸串 的正端； 二极管D4正极连接第3L邸单元内的L邸串的负端，负极连接第4LED单元内的L邸串 的正端； 二极管D5正极连接第4L邸单元内的L邸串的负端，负极连接第5LED单元内的L邸串 的正端；W及 二极管D6正极连接第5LED单元内的L邸串的负端，负极连接第6L邸单元内的L邸串 的正端。
10. 根据权利要求8或9所述的L邸交流驱动电路，其中 当所述脉动直流电的电压从VI升高到V2期间，将开关S2、S5、S8、S12和S15断开或 使二极管D2、D3、D4、D5和D6截止，其余开关闭合，使得所述6个L邸单元并联连接，其中 导通电压为全部LED串联导通电压总和的1/6 ; 当所述脉动直流电的电压从V2升高到V3期间，将开关S1、S3、S7、S9、S13、S14断开， 将所述L邸单元中的其余开关闭合，并且还将开关S2、S8、S15闭合，将开关S5、S12断开， 或者在二极管的情况中D2、D4、D6处于导通状态，D3、D5处于截止状态，从而使得LED1单元 和LED2单元串联、LED3单元和LED4单元串联、LED5单元和LED6单元串联，并且还使得该 3串再并联，其中导通电压为全部LED串联导通电压总和的1/3 ; 当所述脉动直流电的电压从V3升高到V4期间，将开关S1、S3、S4、S6、S10、S11、S13、 S14断开，将所述L邸单元中的其余开关闭合，并且还将开关S2、S5、S12和S15闭合、将开 关S8断开，或者在二极管的情况中D2、D3、D5、D6处于导通状态，D4处于截止状态，从而使 得LED1、LED2和LED3串联，LED4、LED5和LED6串联，并且还使得该2串再并联，其中导通 电压为全部LED串联导通电压总和的1/2 ; 当所述脉动直流电的电压从V4升高到Vmax期间，此时所述L邸单元中的所有开关全 部断开，开关S2、S5、S8、S12和S15全部闭合或者所有的二极管全部导通，从而使得6个LED 单元的L邸全部串联，其中导通电压为全部LED串联导通电压总和， 其中VI、V2、V3、V4为所述脉动直流电的上升沿中特定电压，VKV2<V3<V4,其值使得 全部所述L邸单元在对应连接关系下都可W正常工作，Vmax为所述脉动直流电的最大电压 值，当所述脉动直流电的电压从Vmax降低到零期间，根据相应的电压区间对应地控制所述 开关。
11. 根据权利要求1、4和8中任一项所述的L邸交流驱动电路，其还包括开关控制装 置，其检测脉动直流电压并根据该电压控制所述开关的闭合和断开。
【文档编号】H05B37/02GK104427688SQ201310373427
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】杨冕, 封正勇, 龙文涛, 李东明 申请人:四川新力光源股份有限公司