一种led灯驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种LED灯驱动电路，包括电压设置及控制电路、LED灯串和电流设定电阻；直流电压输入正端连接n段串联的LED灯串，第n段LED灯串通过电流设置电阻的一端与直流电压输入负端相连接；每段LED灯串均配置有一个电压设置及控制电路，电压设置及控制电路的输入端接第i段LED灯串和第i+1段灯串的交点，其偏置端连接直流电压输入正端，其接地端连接直流电压输入负端，其输出端连接电流设定电阻的另一端。由于本实用新型所述电路全部由半导体器件和电阻构成，没有任何种类的电容，因此其使用寿命和LED寿命相匹配，能够达到5万小时以上，远高于常规的LED驱动电路。
【专利说明】-种LED灯驱动电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED控制【技术领域】，特别是涉及一种LED灯驱动电路。
【背景技术】
[0002] 由于LED具有只能正向导通的特点，且发光亮度由流过的电流决定，而通过改变 加在LED两端的电压就可以调节导通电流，从而调节LED发光亮度。
[0003] 在直流集中供电的照明系统中，不需要安装接收调光指令的电路和设备，通过简 单的调节直流供电电压就可以进行调光控制。
[0004] 在交流直接驱动的LED灯具中，加在LED两端的电压为脉动直流电压，由于LED固 有的导通阈值特性，只有供电电压大于LED阈值电压时，LED才导通，导致输入电流电流谐 波大，无法直接推广应用。
[0005] 当供电电压变化时，如何精确的控制灯具的工作电流，成为必须解决的问题。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，尤其是对灯具光源在脉 动直流电压驱动时，对工作电流进行精确控制，提供一种长寿命、低成本的控制电路。
[0007] 本实用新型是通过以下技术方案来实现：
[0008] -种LED灯驱动电路，包括电压设置及控制电路、LED灯串和电流设定电阻；直流 电压输入正端连接η段串联的LED灯串，第η段LED灯串通过电流设置电阻的一端与直流 电压输入负端相连接；每段LED灯串均配置有一个电压设置及控制电路，电压设置及控制 电路的输入端接第i段LED灯串和第i+Ι段灯串的交点，其偏置端连接直流电压输入正端， 其接地端连接直流电压输入负端，其输出端连接电流设定电阻的另一端。
[0009] 所述的电压设置及控制电路包括电压设置电路和电压控制电路，电压设置电路包 括相连接的偏置电阻和稳压二极管，电压控制电路包括源极与电流设定电阻相连接的M0S 管；
[0010] 电压设置电路的偏置电阻一端接输入直流输入电压正端，另一端接稳压二极管的 阴极并同时接电流控制电路的M0S管的栅极，稳压二极管的阳极接直流输入电压负端；
[0011] 电压控制电路的M0S管，其漏极接对应LED灯串的阴极，栅极接电压设置电路中的 偏置电阻，η个电路控制电路的M0S管的源极连接在一起并连接于电流设定电阻。
[0012] 第i段LED灯串对应的电压设置及控制电路中，稳压二极管设定输出电压为\，且 Vi+1 > Vi，流过第i段LED灯串的电流为1巧^4流设定_，当电流控制电路的M0S管的源极 电压高于栅极电压时，M0S管反偏截止。
[0013] 所述的η段LED灯串中，每串导通阈值电压为Uth，则第i段的导通电压为iUth， 当输入电压处于iUth和（i+1 )Uth之间时，第i段LED导通；第i-1个电压设置与控制电路 的M0S管源极电压高于栅极电压，其M0S管反偏关断。
[0014] 随着输入电压的升高，η段LED依次导通，且工作电流逐渐增大，前一级电压设置 与控制电路中的MOS管依次反偏关断；
[0015] 当输入电压逐渐下降时，η段LED依次关断，且工作电流逐渐减小，电压设置与控 制电路中的M0S管栅极设定电压高于源极电压，M0S管导通输出。
[0016] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
[0017] 本实用新型提供的LED驱动电路，当加在LED灯串两端的电压逐渐增加时，η段 LED灯串依次导通，且工作电流逐渐增大，并关断前一级工作电流小的电路，当输入电压超 过总阈值电压时，第η个电压设置与控制电路导通，电流达到最大值，当电压开始下降，且 低于导通阈值电压时，则前一级电流小的电压设置及控制电路自动导通工作，从而控制灯 具LED导通数量和工作电流。
[0018] 由于本实用新型所述电路全部由半导体器件和电阻构成，没有任何种类的电容， 因此其使用寿命和LED寿命相匹配，能够达到5万小时以上，远高于常规的LED驱动电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本实用新型的电路结构示意图。
[0020] 图2为本实用新型实施例1的电路原理图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，所述是对本实用新型的解释而不 是限定。
[0022] 参见图1，一种LED灯驱动电路，包括电压设置及控制电路、LED灯串和电流设定电 阻。其特征在于，直流电压输入正端接η个串联LED灯串的阳极和η个电压设置及控制电 路（Hi，i=l，2, ·· ·η)的偏置端，直流电压输入负端接η个电压设置电路接地端及控制电 路的电流设定电阻Rse，电流设定电阻的另一端接η个电压设置及控制电路的输出端。电压 设置及控制电路的输入端接第i段LED灯串和第i+Ι段灯串的交点。
[0023] 电压设置电路包括一个偏置电阻和一个稳压二极管，偏置电阻一端接输入电压正 端，另一端接稳压二极管的阴极，同时接电流控制电路的M0S管的栅极，稳压二极管的阳极 接输入电压负端。
[0024] 电流控制电路包括一个M0S管和一个电流设定电阻，M0S管的漏极接对应LED灯 串的阴极，M0S管的源极接电流设定电阻，栅极接电压设置电路中的偏置电阻。η个电路控 制电路的M0S管的源极连接在一起，共用一个电流设定电阻。
[0025] 电压设定电路中的稳压二极管设定电流控制输出电压Vi，设Vi+1 > Vi，设定电压 Vi加在电流设定电阻两端，流过对应LED灯串的电流为I i=Vi/Rse，当电流控制电路M0S管 的源极电压高于栅极电压时，M0S管反偏截止。
[0026] 以η段LED灯串串联为例，每串LED的型号相同、数量相等，设每串导通阈值电压 为Uth，则第i段的导通电压为iUth (i=l，2, 当输入电压处于iUth和（i+l)Uth 之间时，第i段LED导通，电流Ii=Vi/Rse，由对应的电压设定及控制电路设定。由于Vi > Vh，第i-1个电压设置与控制电路的M0S管源极电压高于栅极电压，其M0S管反偏关断，实 现了 LED工作电流的无缝切换。
[0027] 随着输入电压的升高，η段LED依次导通，且工作电流逐渐增大，前一级电压设置 与控制电路中的MOS管依次反偏关断。当输入电压逐渐下降时，η段LED依次关断，且工作 电流逐渐减小，电压设置与控制电路中的M0S管栅极设定电压高于源极电压，M0S管导通输 出。
[0028] 电压设置及控制电路Hi设定参考电压Vi，流过第i段LED的电流为Ii=Vi/Rse， 设Vi+1 > Vi，则Ii+1 > Ii。当加在LED灯串两端的电压逐渐增加时，η段LED灯串依次导 通，且工作电流逐渐增大，并自动关断设置电流小的电路；当电压逐渐下降时，η段LED灯串 依次关断，且工作电流逐渐减小，并自动导通设置电流小的电路，从而达到控制灯具LED导 通数量和工作电流的目的。
[0029] 以η段LED灯串串联为例，每串LED的型号相同、数量相等，设LED灯串总的阈值 电压为Uth，则第i段LED灯串的阈值为&(/ = 1,··_?，Ρ 2)，当电压处于!^和之 η η η 间时，第i个电压设置及控制电路导通，由于第i个电压设置及控制电路的电压设定值大于 第i-l个电路，第i-l电压设置及控制电路反偏截止，实现了 LED工作电流的无缝切换。随 着电压的升高，电压设置及控制电路依次导通工作，电流逐步增加并且前一级电路自动反 偏截止，当输入电压超过总阈值电压U th时，第η个恒流电路导通，电流达到最大值，当电压 开始下降，且低于导通阈值电压时，则前一级电流小的电压设置及控制电路自动导通工作， 从而达到控制灯具LED导通数量和工作电流的目的。且利用共用电流设置电阻的方法，自 动关断电流小的电路，大大简化了电路设计方案，降低成本，提高了可靠性。
[0030] 参照图2,将LED灯串分为3段，输入电压为变化的直流电压，R1、Z1、Ml、R4构成 电压设置及控制电路1，R2、Z2、M2、R4构成电压设置及控制电路2，R3、Z3、M3、R4构成电压 设置及控制电路3。这3个电压设置及控制电路共用电流设定电阻R4。输入电压正端接3 个串联的LED灯串的阳极和3个电压设置及控制电路的设置端，直流电压输入负端3个电 压设置接地端及控制电路的电流设定电阻R4，R4的另一端接第3个电压设置及控制电路的 输出端和LED灯串的阴极。电压设置及控制电路的输入端接对应灯串的阴极，构成完整的 电路。
[0031] 设VZ1 < VZ2 < VZ3,设M0S管Ml、M2、M3的型号相同，导通阈值电压为Ves，则流 过第1段LED的电流值为：Λ = [ ::es，流过第2段LED的电流值为：/2 = ^ ~fGS，流过 M R4 第3段LED的电流值为：/3 = & :。可知13 > 12 > II。 a4 _卿总的阈值电觀，直流输入最娜为u眶，当输入电压小今之间 ?Π 时，电压设置及控制电路1导通，接入第1段LED灯串工作；当输入电压上升到γ和Uth之 间时，第2个电压设置及控制电路导通，接入第1段和第2段LED灯串工作，由于VZ2大于 VZ1，所以第1个电压设置及控制电路反偏截止；当输入电压高于Uth时，第3个电压设置及 控制电路导通，接入全部的LED灯串工作，由于VZ3大于VZ2，第2个电压设置及控制电路自 动反偏截止；当输入电压下降到^和Uth之间时，电压设置及控制电路3关断，电压设置 3 及控制电路2工作，接入第1段和第2段LED灯串；当输入电压下降到时，电压设置及 控制电路1工作，接入第1段LED灯串。
[0033] 由上可见，使用本实施例的供电电路，随着电压的确定接入工作的LED的数量，并 自动切换LED灯串的工作电流，电路简单有效，电流控制精度可达到1%。
【权利要求】
1. 一种LED灯驱动电路，其特征在于，包括电压设置及控制电路、LED灯串和电流设定 电阻；直流电压输入正端连接η段串联的LED灯串，第η段LED灯串通过电流设置电阻的一 端与直流电压输入负端相连接；每段LED灯串均配置有一个电压设置及控制电路，电压设 置及控制电路的输入端接第i段LED灯串和第i+Ι段灯串的交点，其偏置端连接直流电压 输入正端，其接地端连接直流电压输入负端，其输出端连接电流设定电阻的另一端； 所述的电压设置及控制电路包括电压设置电路和电压控制电路，电压设置电路包括相 连接的偏置电阻和稳压二极管，电压控制电路包括源极与电流设定电阻相连接的MOS管； 电压设置电路的偏置电阻一端接输入直流输入电压正端，另一端接稳压二极管的阴极 并同时接电流控制电路的MOS管的栅极，稳压二极管的阳极接直流输入电压负端； 电压控制电路的MOS管，其漏极接对应LED灯串的阴极，栅极接电压设置电路中的偏置 电阻，η个电路控制电路的MOS管的源极连接在一起并连接于电流设定电阻。
2. 如权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征在于，当电流控制电路的MOS管的源极 电压高于栅极电压时，MOS管反偏截止。
3. 如权利要求2所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述的η段LED灯串中，每串导 通阈值电压为Uth，则第i段的导通电压为iUth，当输入电压处于iUth和（i+l)Uth之间时， 第i段LED导通；第i-Ι个电压设置与控制电路的MOS管源极电压高于栅极电压，其MOS管 反偏关断。
4. 如权利要求3所述的LED灯驱动电路，其特征在于，随着输入电压的升高，前一级电 压设置与控制电路中的MOS管依次反偏关断； 当输入电压逐渐下降时，电压设置与控制电路中的MOS管栅极设定电压高于源极电 压，MOS管导通输出。
【文档编号】H05B37/02GK203884038SQ201420144281
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】段晓飞 申请人:中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所