三相交流电转换直流高压直驱led的道路照明电路的制作方法
【专利摘要】三相交流电转换直流高压直驱LED道路照明电路，由三相全波整流器和多盏直流高压直驱LED路灯组成。三相交流全波整流所得直流高压VH直接驱动LED路灯，该LED路灯是一种直流高压直驱LED路灯，它由多个同向串联的LED作为负载，并由直驱集成电路根据流过LED负载的瞬态电流大小对LED负载的个数进行分级控制，以保证在任何时刻流过LED负载的瞬态电流基本恒定。本实用新型一种三相交流电转换直流高压直驱LED道路照明电路具有LED驱动电源效率高、功率因数高、谐波失真小、可靠性高、抗光频闪特性好、成本低等特点；同时由于是直流高压直驱LED路灯，流过道路照明系统的电线电缆的电流特别小、线缆成本大大降低。
【专利说明】三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子领域，具体涉及三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路。
【背景技术】
[0002]LED作为一种先进发光器件广泛应用于道路照明，但已有的LED路灯照明系统驱动都是采用单相交流市电供电，例如单相交流220伏，该单相交流市电驱动的LED道路照明技术有两个明显的缺点，其一是道路大功率照明系统的驱动电流大，所需要的电线电缆成本高；其二是LED灯具的驱动电源效率比较低，一般仅为90%左右。
实用新型内容
[0003]三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路，由三相全波整流器和多盏直流高压直驱LED路灯组成。三相交流全波整流所得直流高压直接驱动LED路灯，该直流高压直驱LED路灯由多个同向串联的LED作为负载，并由直驱集成电路根据流过LED负载的瞬态电流大小对LED负载的个数进行分级控制，以保证在任何时刻流过LED负载的瞬态电流基本恒定。
[0004]本实用新型的一种三相交流电转换直流高压直驱LED道路照明电路具有LED驱动电源效率高、功率因数高、谐波失真小、可靠性高、抗光频闪特性好、成本低等特点；同时由于是直流高压直驱LED路灯，流过道路照明系统的电线电缆的电流特别小、线缆成本大大降低。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路，其技术原理是:由三相全波整流器和多盏直流高压直驱LED路灯组成，其中三相全波整流器由三相全波整流桥构成，包括的三个三相交流市电输入端(Vinl、Vin2、Vin3)，一个直流高压输出端VH和一个参考地端GND ;直流高压直驱LED路灯由常亮发光二极管LED灯组子电路和数个受控发光二极管LED灯组子电路组成；常亮发光二极管LED灯组子电路为一组同向串联的发光二极管LED,常亮发光二极管LED灯组子电路的电流流入端是常亮发光二极管LED灯组子电路的首端，该首端是直流高压直驱LED路灯的直流高压输出端VH，常亮发光二极管LED灯组子电路的电流流出端是该常亮发光二极管LED灯组子电路的尾端；每个受控发光二极管LED灯组子电路均包括一个直驱LED集成电路U、一个电流采样电阻Rs和一组同向串联的发光二极管LED ;所述直驱LED集成电路U含有三个端口，依次为开关控制端口 Ul、电流采样端口U2和零电位参考端口 U3 ;在每个受控发光二极管LED灯组子电路内，受控发光二极管LED灯组子电路的电流流入端为该受控发光二极管LED灯组子电路的首端，该受控发光二极管LED灯组子电路中同向串联的发光二极管LED的尾端与电流采样端口 U2、电流采样电阻Rs的一端相连接，电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3相连接，为该受控发光二极管LED灯组子电路的电流流出端，即作为该受控发光二极管LED灯组子电路的尾端，将上述的常亮发光二极管LED灯组子电路和数个受控发光二极管LED灯组子电路依次串联在一起，最后一个受控发光二极管LED灯组子电路的电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3与驱动直流高压的参考地端GND相连；多盏直流高压直驱LED路灯都是相互并联的，通过路灯电缆线分别与三相全波整流装置的直流高压输出端VH和参考地端GND相连。该LED路灯是一种直流高压直驱LED路灯，它由多个同向串联的LED作为负载，并由直驱集成电路根据流过LED负载的瞬态电流大小对LED负载的个数进行分级控制，以保证在任何时刻流过LED负载的瞬态电流基本恒定。
[0007]其具体的技术方案是:
[0008]三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路，由一个三相全波整流器单元I和40?200组的直流高压直驱LED路灯单元2组成，
[0009]所述三相全波整流器单元I是型号为MDS100A的三相全波整流桥BI ;三相全波整流器单元I的最大电流100A、最高电压1200V ;三相全波整流器单元I的一侧为三相交流市电输入端，三相全波整流器单元I的另一侧为直流高压输出端口，其中，三相交流市电输入端由第一输入端口 Vinl、第二输入端口 Vin2和第三输入端口 Vin3组成，分别与380V电网的三相线依次连接；直流高压输出端口由直流高压输出端VH和参考地端GND组成；直流高压直驱LED路灯单元2均并联在直流高压输出端VH和参考地端GND之间；
[0010]直流高压直驱LED路灯单元2均为I组常亮发光二极管LED灯组子电路21和4?
12组受控发光二极管LED灯组子电路22依次串联而成；
[0011]所述常亮发光二极管LED灯组子电路21由130个同向串联的发光二极管LED组成；常亮发光二极管LED灯组子电路21内第I个发光二极管LED的正极为常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流入端，常亮发光二极管LED灯组子电路21内第130个发光二极管LED的负极为常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流出端；
[0012]所述受控发光二极管LED灯组子电路22均由I个型号为TFl I的直驱LED集成电路U、1个电流采样电阻Rs和I个受控发光二极管串LEDsamtolleds组成；其中，
[0013]所述直驱LED集成电路U含有三个端口，依次为开关控制端口 Ul、电流采样端口U2和零电位参考端口 U3 ；
[0014]受控发光二极管LED串LEDS&mtMlleds由10个同向串联的发光二极管LED组成；所述受控发光二极管LED串LEDs—内第I个发光二极管LED的正极为该受控发光二极管LED串LEDs—的电流流入端，受控发光二极管LED串LEDs—ds内第10个发光二极管LED的负极为该受控发光二极管LED串LEDs—的电流流出端；
[0015]开关控制端口 Ul与受控发光二极管LED串LEDsamtrolleds的电流流入端相连接，开关控制端口 Ul与受控发光二极管LED串LEDs—的电流流入端之间的连接点为该受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端；
[0016]电流采样端口 U2与受控发光二极管LED串LEDs—的电流流出端相连接，电流采样端口 U2与受控发光二极管LED串LEDsCmtMlleds的电流流出端之间的连节点与电流采样电阻Rs的一端相连接；电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3相连接，电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3之间的连接点为该受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端；
[0017]常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流入端与直流高压输出端VH相连接；常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流出端与第I个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端相连接，第I个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端与第2个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端相连接，依次类推，第5个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端与第6个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端相连接，第6个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端与参考地端GND相连接。
[0018]本实用新型的积极效果是:
[0019]本实用新型一种三相交流电转换直流高压直驱LED道路照明电路，它由三相全波整流器和多盏直流高压直驱LED路灯组成，其中三相全波整流器对交流市电进行全波整流得到含有一定纹波成分的直流高压VH，该直流高压作为直流高压直驱LED路灯的电源，直接驱动LED路灯中的多个(例如180?200个)同向串联的LED负载，LED灯具有直驱LED集成电路，该集成电路根据流过LED负载的瞬态电流大小对LED负载的个数进行自动分级选择LED负载的数量，以保证在任何时刻流过LED负载的电流始终保持基本恒定。本实用新型一种三相交流电转换直流高压直驱LED道路照明电路具有LED驱动电源效率高、功率因数高、谐波失真小、可靠性高、抗光频闪特性好、成本低等特点；同时由于是直流高压直驱LED路灯，流过道路照明系统的电线电缆的电流特别小、线缆成本大大降低——采用本技术产品后的电线电缆成本降低50%以上，LED路灯的光效提高约6%。。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的IOKW三相交流全波整流电路图。
[0021]图2为本实用新型的直流高压直驱LED路灯的电路图。
[0022]图3为本实用新型的结构和应用框图。
[0023]图4为本实用新型的第I个实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]参见图4，采用三相交流电的直驱LED道路照明电路，由一个三相全波整流器单元I和100组的直流高压直驱LED路灯单元2组成，
[0027]所述三相全波整流器单元I是型号为MDS100A的三相全波整流桥BI ;三相全波整流器单元I的最大电流100A、最高电压1200V ;三相全波整流器单元I的一侧为三相交流市电输入端，三相全波整流器单元I的另一侧为直流高压输出端口，其中，三相交流市电输入端由第一输入端口 Vinl、第二输入端口 Vin2和第三输入端口 Vin3组成，分别与380V电网的三相线依次连接；直流高压输出端口由直流高压输出端VH和参考地端GND组成；直流高压直驱LED路灯单元2均并联在直流高压输出端VH和参考地端GND之间；
[0028]参见图4，直流高压直驱LED路灯单元2均为I组常亮发光二极管LED灯组子电路21和6组受控发光二极管LED灯组子电路22依次串联而成；所述常亮发光二极管LED灯组子电路21由130个同向串联的发光二极管LED组成；常亮发光二极管LED灯组子电路21内第I个发光二极管LED的正极为常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流入端，常亮发光二极管LED灯组子电路21内第130个发光二极管LED的负极为常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流出端；所述受控发光二极管LED灯组子电路22均由I个型号为TFl I的直驱LED集成电路U、I个电流采样电阻Rs和I个受控发光二极管串LEDS&mtMlleds组成；其中，所述直驱LED集成电路U含有三个端口，依次为开关控制端口 Ul、电流采样端口U2和零电位参考端口 U3 ;受控发光二极管LED串LEDsamtrolleds由10个同向串联的发光二极管LED组成；所述受控发光二极管LED串LEDs—内第I个发光二极管LED的正极为该受控发光二极管LED串LEDSamtMllrals的电流流入端，受控发光二极管LED串LEDsamtrolleds内第10个发光二极管LED的负极为该受控发光二极管LED串LEDS&mtMlleds的电流流出端；开关控制端口 Ul与受控发光二极管LED串LEDsamtrollrals的电流流入端相连接，开关控制端口Ul与受控发光二极管LED串LEDsamtrollrals的电流流入端之间的连接点为该受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端；电流采样端口 U2与受控发光二极管LED串LEDS&mtMlleds的电流流出端相连接，电流采样端口 U2与受控发光二极管LED串LEDsamtajlleds的电流流出端之间的连节点与电流采样电阻Rs的一端相连接；电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3相连接，电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3之间的连接点为该受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端；
[0029]参见图4，常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流入端与直流高压输出端VH相连接；常亮发光二极管LED灯组子电路21的电流流出端与第I个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端相连接，第I个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端与第2个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端相连接，依次类推，第5个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端与第6个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输入端相连接，第6个的受控发光二极管LED灯组子电路22的电流输出端与参考地端GND相连接。
[0030]本实施例中的6个受控发光二级管LED子电路中的电流采样电阻Rs的阻值分别为5欧姆、5.6欧姆、6.2欧姆、6.8欧姆、7.5欧姆、8.2欧姆。
[0031]本实施例中直流高压直驱LED路灯的参数为:输入电压范围，VH=300V至700V ;输出功率P=IOOW(三相交流输入380V)，电源效率大于95%，功率因数大于0.97，谐波失真THD小于20%，光频闪深度小于20%。相对于现有结构，性能显著提高。
[0032]与同类功率和道路照明距离的220伏交流单相交流直驱LED路灯系统相比，电线电缆成本降低50%以上，LED路灯的光效提高约6%。本产品转换后的直流高压范围为380*1.414 的正负 20%,即 429V 至 645V 之间。
[0033]实施例2
[0034]参见图1，图1为本实用新型的IOKW三相交流全波整流器电路图，其中BI为三相全波整流桥模块，型号为MDS100A、最大电流100A、最高电压1200V。图中Vinl、Vin2、Vin3为BI的三个三相交流输入端，VH为BI的直流高压输出端、GND为BI的参考地端。对于三相380V50HZ交流输入，直流高压VH为由交流纹波电压VA和的直流电压VD组成，其中VD
等于380押万/2; VA的纹波频率为300HZ，VA等于380V* {^2-^/2) ; VA的峰值电压为
380V*七。参见图2，图2为本实用新型的直流高压直驱LED路灯的电路图，其中同向串联的LEDlll~LED130为常亮发光二级管LED灯组子电路，同向串联的LED131~LED140和直驱LED集成电路U以及电流采样电阻Rs构成第I级受控LED子电路，同向串联的LED181?LED190和直驱LED集成电路U以及电流采样电阻Rs构成第6级受控LED子电路。如图2所示，常亮发光二极管LED灯组子电路与6级受控LED发光二级管灯组子电路相串联。来自三相整流器的直流高压VH和参考地分别直接驱动LED负载。LEDl?LED130为常亮二极管，LED131?LED190分别由6个直驱集成电路U根据流过LED负载的瞬态电流大小将对应的LED进行接入和短路控制，以保证在任何时刻流过LED的电流基本恒定。
[0035]实施例3
[0036]图2中，LEDl?LED190为3.5V350MA白光LED,直驱集成电路U的型号为TFlI，6级受控发光二级管LED子电路中的电流采样电阻Rs的阻值分别为5欧姆、5.6欧姆、6.2欧姆、6.8欧姆、7.5欧姆、8.2欧姆。
[0037]本实用新型的直流高压直驱LED路灯的参数为:输入电压范围，VH=300V?700V ；
[0038]输出功率P=IOOW (三相交流输入380V)，电源效率大于95%，功率因数大于0.97，谐波失真THD小于20%，光频闪深度小于20%。
[0039]在图2中所用LED为单芯片封装的LED，其导通电压约为3.5V，也可以使用多芯片封装的LED，只是图2中所用LED的个数需要响应减少。例如使用2个芯片封装的LED，其导通电压约为7V，此时图2中所用LED的个数将由原来的190个变为95个。
[0040]实施例4
[0041]参见图3，图3为本实用新型的三相交流电转换直流高压直驱LED道路照明电路的系统结构与应用框图。包括三相全波整流器、双芯电缆线和100盏直流高压直驱LED路灯，每个LED路灯的功率为100W，总功率10KW，电缆线长度公里，电缆铜线截面积为10平方毫米。与同类功率的单相交流市电驱动的LED路灯相比，电缆铜线的截面积减少75%，电缆铜线的成本降低约70%，LED路灯光效为每瓦120流明，电源转换换效率大于95%，功率因数PF大于0.97，谐波失真小于20%，光频闪深度小于20%。
【权利要求】
1.三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路，其特征在于:由一个三相全波整流器单元(I)和40~200组的直流高压直驱LED路灯单元(2)组成，所述三相全波整流器单元(I)是型号为MDS100A的三相全波整流桥BI ;三相全波整流器单元(I)的最大电流100A、最高电压1200V ;三相全波整流器单元(I)的一侧为三相交流市电输入端，三相全波整流器单元(I)的另一侧为直流高压输出端口，其中，三相交流市电输入端由第一输入端口Vinl、第二输入端口 Vin2和第三输入端口 Vin3组成，分别与380V电网的三相线依次连接；直流高压输出端口由直流高压输出端VH和参考地端GND组成；直流高压直驱LED路灯单元(2)均并联在直流高压输出端VH和参考地端GND之间； 直流高压直驱LED路灯单元(2)均为I组常亮发光二极管LED灯组子电路(21)和4~12组受控发光二极管LED灯组子电路(22)依次串联而成； 所述常亮发光二极管LED灯组子电路(21)由130个同向串联的发光二极管LED组成；常亮发光二极管LED灯组子电路(21)内第I个发光二极管LED的正极为常亮发光二极管LED灯组子电路(21)的电流流入端，常亮发光二极管LED灯组子电路(21)内第130个发光二极管LED的负极为常亮发光二极管LED灯组子电路(21)的电流流出端； 所述受控发光二极管LED灯组子电路(22)均由I个型号为TFll的直驱LED集成电路UU个电流采样电阻Rs和I个受控发光二极管串LEDsamtolleds组成；其中所述直驱LED集成电路U含有三个端口，依次为开关控制端口 Ul、电流采样端口 U2和零电位参考端口 U3 ；受控发光二极管LED串LEDs—由10个同向串联的发光二极管LED组成；所述受控发光二极管LED串LEDS&mtMlleds内第I个发光二极管LED的正极为该受控发光二极管LED串LEDscontrolleds的电流流入端，受控发光二极管LED串LEDSajntMlleds内第10个发光二极管LED的负极为该受控发光二极管LED串LEDs—的电流流出端； 开关控制端口 Ul与受控发光二极管LED串LEDS&mtMlleds的电流流入端相连接，开关控制端口 Ul与受控发光二极管LED串LEDs—的电流流入端之间的连接点为该受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输入端； 电流采样端口 U2与受控发光二极管LED串LEDs—的电流流出端相连接，电流采样端口 U2与受控发光二极管LED串LEDS—eds的电流流出端之间的连节点与电流采样电阻Rs的一端相连接；电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3相连接，电流采样电阻Rs的另一端与零电位参考端口 U3之间的连接点为该受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输出端；常亮发光二极管LED灯组子电路(21)的电流流入端与直流高压输出端VH相连接；常亮发光二极管LED灯组子电路(21)的电流流出端与第I个的受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输入端相连接，第I个的受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输出端与第2个的受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输入端相连接，依次类推，第5个的受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输出端与第6个的受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输入端相连接，第6个的受控发光二极管LED灯组子电路(22)的电流输出端与参考地端GND相连接。
2.如权利要求1所述的三相交流电转换直流高压直驱LED的道路照明电路，其特征在于:直流高压直驱LED路灯单元(2)的数量为40-200组；每个直流高压直驱LED路灯单元(2)均含有I组常亮发光二极管LED灯组子电路(21)和6组受控发光二极管LED灯组子电路(22)。
【文档编号】H05B37/02GK203645897SQ201420013866
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】赵天鹏, 李雪白 申请人:合肥云杉光电科技有限公司