提高灯珠利用率的线性驱动器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及LED驱动【技术领域】，公开了一种提高灯珠利用率的线性驱动器，包括输入整流桥、控制芯片、LED灯串以及阻抗；其中，输入整流桥的输入端连接交流输入，对输入电源进行整流；控制芯片的一端与输入整流桥的输入端相连接，另一端通过的多个晶体管连接LED灯串和阻抗；LED灯串包括若干组依次串连的LED灯，各组LED灯的端部还分别与控制芯片的晶体管相连接；阻抗与LED灯串连接后，一端与输入整流桥的输出端相连，另一端连接至控制芯片的晶体管。本实用新型中控制芯片与各段的LED灯珠串相连进行分流控制，阻抗的伏安特性没有导通门槛电压限制，分担控制芯片或晶体管的功耗，降低控制芯片或晶体管的温升，同时灯珠数量减少实现了提高灯珠利用率的目的。
【专利说明】提高灯珠利用率的线性驱动器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED驱动【技术领域】，主要涉及一种提高灯珠利用率的线性驱动器。
【背景技术】
[0002]目前流行的LED线性恒流驱动方案通常采用I段、2段或多段的恒流驱动方案，可以实现如图1所示的分段恒流输入电流波形。各段的灯珠跟随输入电压变化，采用不同电流恒流驱动，以实现分段LED恒流驱动，LED灯珠串越多，输入电流越接近正弦波，达到很高的输入功率因素PF值，而且驱动效率越高。
[0003]常见的线性控制驱动电路如图2所示为，灯珠串可以由I段LED#1灯珠串、2段LED#2灯珠串或多段LED#N灯珠串组成，控制芯片通过对内置或外置的晶体管对各段的LED灯珠串进行分段恒流控制，跟随输入电压逐步地导通LED灯珠串，实现LED灯珠串的分段点亮和关闭。图2所示的线性驱动电路，不需要任何电感、变压器等磁芯器件，不需要电解电容，不需要EMI滤波器，元器件极少，可以极大地提高LED灯具的可靠性和寿命。同时可以使LED灯具实现全表面贴自动化安装，可以大大提高生产率，降低成本。
[0004]不过上述的线性驱动电路也有许多缺陷:
[0005]1、驱动电路的输入工作电压范围受灯珠串数的限制，由于LED灯珠必须施加高于LED灯珠的导通门槛电压VT_on图12才能导通的特性，从而抬高了驱动电路的最低工作电压，从而限制了驱动电路的工作电压范围，通常输入电压范围被限制在200Vac-264Vac之内；如果要满足更低的输入电压范围，比如176Vac，势必减少串联的LED灯珠数量，由于恒流驱动就会导致控制芯片内置或外置晶体管的功耗急剧增加。
[0006]2、为降低控制芯片或外置晶体管的温升，必须采用铝基板或其它的散热措施，弓丨起成本的显著增加；
[0007]3、多段灯珠直接串联工作，考虑到驱动芯片的发热因素，势必导致灯珠数量多于其它方案LED驱动器的灯珠数量，进一步增加灯具的成本。
[0008]图2所示的线性驱动电路由于上述缺陷，使得其不同功率应用场合都没有优势，而被放弃。在小功率应用场合由于整体器件多成本高而被放弃，在大功率场合由于输入电压范围限制、效率低、发热难于处理，也被放弃。因此没有被广泛应用。
实用新型内容
[0009]针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型所要解决技术问题是如何降低LED驱动温升对灯珠利用率的影响。
[0010]为解决上述问题，本实用新型提供了一种提高灯珠利用率的线性驱动器，包括:输入整流桥、控制芯片、LED灯串以及阻抗；其中，所述输入整流桥的输入端连接交流输入，对输入电源进行整流；所述控制芯片的一端与所述输入整流桥的输入端相连接，另一端通过多个晶体管连接所述LED灯串和所述阻抗；所述LED灯串包括若干组依次串连的LED灯，各组所述LED灯的端部还分别与所述控制芯片的晶体管相连接；所述阻抗与LED灯串连接后，一端与输入整流桥的输出端相连，另一端连接至所述控制芯片的晶体管。
[0011]优选地，所述输入整流桥为全波整流桥。
[0012]优选地，所述阻抗与所述LED灯串的连接为串联连接。
[0013]优选地，所述阻抗与所述LED灯串中最接近的一组LED灯中全部或部分灯珠并联连接。
[0014]优选地，所述阻抗为无导通门槛电压的阻抗。
[0015]优选地，所述阻抗为电阻、热敏电阻、可变电阻或温度保险丝。
[0016]优选地，所述线性驱动器为集成封装模块、全分立器件组成的电路或者分立器件和集成封装模块组成的混合型电路。
[0017]优选地，每组所述LED灯与所述控制芯片的一个晶体管对应连接。
[0018]优选地，所述阻抗还包括:用于替换至少一组所述LED灯中部分灯珠的电阻、电感、电容、复合阻抗或串联的电阻电感。
[0019]优选地，所述晶体管内置于所述控制芯片中或外置于所述控制芯片外。
[0020]优选地，所述线性驱动器中还包括:设置在至少一组所述LED灯中的与至少一个灯珠并联的电阻。
[0021]本实用新型在现有技术解决线性驱动方案的缺陷的情况下，拓展线性驱动方案的输入工作电压工作范围，降低控制芯片或外置晶体管的温升，提高LED灯珠的利用率，大幅度提高线性驱动方案的可靠性和相关灯具的寿命，同时进一步减少LED灯珠的数量，降低方案成本，提高整体灯具方案的性价比。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为常见的N段灯珠的分段恒流输入电流波形示意图；
[0023]图2为现有技术中常见的线性控制驱动电路示意图；
[0024]图3为本实用新型的一个实施例中提高灯珠利用率的线性驱动电路结构示意图；
[0025]图4为现有技术中常见的3段式线性驱动实现方案；
[0026]图5为本实用新型的一个优选实施例中驱动电路的结构示意图；
[0027]图6为现有技术中常见的4段式线性驱动实现方案；
[0028]图7为本实用新型的另一个优选实施例中驱动电路的结构示意图；
[0029]图8为本实用新型的一个优选实施例中电阻替换部分灯珠的3段式线性驱动电路的结构不意图；
[0030]图9为本实用新型的一个优选实施例中电阻替换部分灯珠的4段式线性驱动电路的结构不意图；
[0031]图10为本实用新型的一个优选实施例中电阻并联方式替换部分灯珠的3段式线性驱动电路的结构示意图；
[0032]图11为本实用新型的一个优选实施例中电阻并联方式替换部分灯珠的4段式线性驱动电路的结构示意图；
[0033]图12为LED 二极管开启门槛电压特性曲线示意图；
[0034]图13为温度调节功能的阻抗Z与温度Ta的对应曲线示意图。【具体实施方式】
[0035]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个部件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分部件的方式，而是以部件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例为实施本实用新型的较佳实施方式，所述描述是以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围应当以权利要求所界定者为准，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0036]本实用新型提出一种新颖的提高灯珠利用率的灯珠驱动技术，如图3所示，通过一种无导通门槛电压限制的阻抗Z (即该阻抗施加电压就有电流通过)替换部分LED灯珠，弥补LED灯珠的二极管导通门槛特性的不足，解决了线性驱动方案的输入工作电压范围、控制芯片温升或外置晶体管温升和灯珠利用率的矛盾。
[0037]本实用新型在现有技术解决线性驱动方案的缺陷的情况下，拓展线性驱动方案的输入工作电压工作范围，降低控制芯片或外置晶体管的温升，提高LED灯珠的利用率，大幅度提高线性驱动方案的可靠性和相关灯具的寿命，同时进一步减少LED灯珠的数量，降低方案成本，提高整体灯具方案的性价比。
[0038]实施例1
[0039]常见的3段式线性驱动实现方案如图4所示，LED灯珠串由LED#1、LED#2和LED#3组成，由于LED#3的灯珠串的导通门槛电压的限制，使得该驱动方案只能在输入电压高于LED#1、LED#2和LED#3的3个灯珠串的导通门槛电压后，才能点亮相关的LED灯珠串，这样使得整体驱动方案的最低工作电压不能低于3个灯珠串的导通门槛电压。
[0040]本实施例中提出的阻抗Z采用电阻Rl来替代LED灯珠串LED#3，如图5所示。包括输入整流桥、控制芯片、LED灯珠串，输入整流桥一端与控制芯片相连，另一端通过一电阻与LED灯珠串相连，所述电阻与LED灯串相连的一端同时与所述控制芯片的一个晶体管相连，LED灯串由LED#1灯珠组、LED#2灯珠组组成，控制芯片通过对内置或外置的晶体管与各段的LED灯珠组相连，进行分流控制。阻抗Z的伏安特性没有导通门槛电压限制，只要施加电压就会有电流通过，与现有的线性驱动电路相比，采用电阻Rl替换了图4线性控制驱动方案中的连接至整流桥正极的顶端灯珠串LED#3。通过电阻Rl的替换，使得图3的线性驱动方案的最低工作电压大幅降低，同时降低控制芯片或外置晶体管的功耗和温升。通过电阻Rl的替换，减少LED灯珠数量，提高LED灯珠的利用率，同时降低整灯的成本。
[0041]本实施例中可以根据具体要求，不限于用电阻去替换图4中的LED#3灯珠串中部分灯珠，如图8所不。
[0042]本实施例中可以根据具体要求，也可以用电阻去替换图4中的LED#1、LED#2或LED#3灯珠串中的灯珠。
[0043]本实施例中可以根据具体要求，不限于电阻用与灯珠并联或灯珠串中部分灯珠的方式去克服灯珠导通门槛电压限制，如图10所示。
[0044]实施例2
[0045]图7所示为本实用新型的实施例2提出的阻抗Z采用电阻Rl替换了图6线性控制驱动方案中的连接至整流桥正极的顶端灯珠串LED#4。通过电阻Rl的替换，使得图6的线性驱动方案的最低工作电压显著降低，同时不影响控制芯片或外置晶体管的功耗和温升。通过电阻Rl的替换，减少LED灯珠数量，提高LED灯珠的利用率，同时降低整灯的成本。
[0046]本实施例中可以根据具体要求，不限于用电阻去替换LED#4灯珠串中部分灯珠，如图9所示，也可以用电感、或电容去替换灯珠，也适用于电阻、电感串联型或复合阻抗等去替换灯珠。
[0047]本实施例中可以根据具体要求，也可以用电阻去替换图6中的LED#1、LED#2、LED#3或LED#4灯珠串中的灯珠。
[0048]本实施例中可以根据要求，也可以用电阻与灯珠或灯珠串中部分灯珠并联的方式去替换部分灯珠，如图11所示。
[0049]实施例3
[0050]本实用新型提出的阻抗Z不限于常规的电阻，可以是带温度调节功能的阻抗。本实用新型提出的带温度调节功能的阻抗，具有随工作环境温度、灯珠温度或PCB板的温度的变化而相应改变阻抗，以达到保护LED灯珠和相关器件的目的。如图13所示，本实用新型提出的阻抗Z的阻抗值会随着温度的上升而增加，可以一方面承担控制芯片的损耗，另一方面可以同时减小驱动LED灯珠的电流以降低灯珠的发热，降低控制芯片和灯珠的温度。在极端情况下阻抗Z可以为无穷大，即开路，最终保护LED灯具。
[0051]本实用新型提出的带温度调节功能的阻抗，可以用热敏电阻或其它内置温度调节功能的阻抗来实现，比如热敏电阻、温度保险丝或其它内置温度调节功能的电阻。
[0052]以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权力要求所限定的范围为准。对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种提高灯珠利用率的线性驱动器，其特征在于，所述线性驱动器包括:输入整流桥、控制芯片、LED灯串以及阻抗；其中， 所述输入整流桥的输入端连接交流输入，对输入电源进行整流； 所述控制芯片的一端与所述输入整流桥的输入端相连接，另一端通过多个晶体管连接所述LED灯串和所述阻抗； 所述LED灯串包括若干组依次串连的LED灯，各组所述LED灯的端部还分别与所述控制芯片的晶体管相连接； 所述阻抗与LED灯串连接后，一端与输入整流桥的输出端相连，另一端连接至所述控制芯片的晶体管。
2.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述阻抗与所述LED灯串的连接为串联连接。
3.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述阻抗与所述LED灯串中最接近的一组LED灯中全部或部分灯珠并联连接。
4.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述阻抗为无导通门槛电压的阻抗。
5.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述阻抗为电阻、热敏电阻、可变电阻或温度保险丝。
6.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述线性驱动器为集成封装模块、全分立器件组成的电路或者分立器件和集成封装模块组成的混合型电路。
7.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，每组所述LED灯与所述控制芯片的一个晶体管对应连接。
8.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述阻抗还包括:用于替换至少一组所述LED灯中部分灯珠的电阻、电感、电容、复合阻抗或串联的电阻电感。
9.如权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述晶体管内置于所述控制芯片中或外置于所述控制芯片外。
【文档编号】H05B37/02GK203691726SQ201420060901
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】黄敏超 申请人:上海正远电子技术有限公司