專利名稱：用于led的恒流驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，尤其涉及一種用于LED的恒流驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
LED是近代產(chǎn)生的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其主要特點有壽命長、驅(qū)動低電壓、體積小、方向性好、機(jī)構(gòu)牢固、光效高(目前20～40lm/W)等特性，是非常具有競爭力的新型節(jié)能光源。由于LED技術(shù)的發(fā)展，LED的市場需求量也呈指數(shù)上升，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。但是由于LED具有典型的二極管特性，在電壓和溫度變化時，易造成流過電流的巨大變化。例如小功率LED的額定工作電流是20mA，其長期以超過20mA電流工作，極易使LED的半導(dǎo)體燒壞。因此，對于LED的驅(qū)動電路應(yīng)采用恒流工作模式。
然而，目前現(xiàn)有的小功率LED燈一般是采用電感變壓器或電容降壓方式供電，但此種方式的電壓波動很大，所以LED的工作電流峰值會超過20mA，嚴(yán)重影響LED的工作壽命；為了提高LED的工作壽命，現(xiàn)有技術(shù)通常是采取降低LED的工作電流的辦法，使LED在最高工作電壓下的工作電流不超過20mA，但會導(dǎo)致LED的光通量大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種用于LED的恒流驅(qū)動電路，從而解決目前LED產(chǎn)品工作電流不穩(wěn)定、工作壽命短、光通量低的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為提供一種用于LED的恒流驅(qū)動電路，其包括電源輸入端和LED負(fù)載單元，在所述電源輸入端和LED負(fù)載單元之間串聯(lián)一用于控制穩(wěn)定自電源輸入端輸入并流經(jīng)LED負(fù)載單元的工作電流的預(yù)恒流單元，所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一LED過流分流單元，其與LED負(fù)載單元并聯(lián)，當(dāng)經(jīng)預(yù)恒流單元預(yù)恒流后的工作電流高于LED負(fù)載單元的額定工作電流時，LED過流分流單元分流部分所述工作電流。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一用于對所述工作電流進(jìn)行整流濾波的整流濾波單元，其串接于預(yù)恒流單元和LED負(fù)載單元之間。
所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一電流檢測單元，其與LED負(fù)載單元串聯(lián)，并且與LED過流分流單元相連接。
所述預(yù)恒流單元包括一與所述電源輸入端串接的高阻抗元件。
該高阻抗元件可以由電容器、電感器、電阻器或它們的組合組成。
所述整流濾波單元包括一與所述預(yù)恒流單元串接的全橋電路和一電解電容。
所述LED過流分流單元由半導(dǎo)體三極管、TL431 IC、TL432 IC、半導(dǎo)體可控硅中的一種或多種組合組成。
電流檢測單元為電阻、電流互感器、電流傳感器中的一種。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路通過在電源輸入端和LED負(fù)載單元之間串接預(yù)恒流單元，并設(shè)置一與LED負(fù)載單元并聯(lián)的LED過流分流單元，在實現(xiàn)預(yù)恒流的基礎(chǔ)上通過LED過流分流單元分流部分工作電流以保證流經(jīng)LED負(fù)載單元的工作電流恒定于其額定工作電流，達(dá)到恒流驅(qū)動、并保證LED負(fù)載單元工作壽命和額定光通量的功能。


圖1是本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路的電路原理框圖；圖2是本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路的預(yù)恒流單元和整流濾波單元的電路圖；圖3是本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路的LED過流分流單元和電流檢測單元的電路圖；圖4是本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路的一實施例電路示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路包括依次連接的電源輸入端10、預(yù)恒流單元20、整流濾波單元30及LED負(fù)載單元40。其中預(yù)恒流單元20用于控制自電源輸入端10輸入流經(jīng)LED負(fù)載單元40的電流基本保持一穩(wěn)定范圍，整流濾波單元30用于對工作電流進(jìn)行整流濾波。此外，本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一與LED負(fù)載單元40串聯(lián)的電流檢測單元50，以及一與LED負(fù)載單元40并聯(lián)的LED過流分流單元60，并且其與電流檢測單元50相連接。電流檢測單元50用于檢測流經(jīng)LED負(fù)載單元40的工作電流是否處于額定工作電流；當(dāng)流經(jīng)LED負(fù)載單元40的工作電流大于額定工作電流時，LED過流分流單元60工作，以分流大于LED額定工作電流的部分工作電流，使流經(jīng)LED負(fù)載單元40的工作電流恒定在額定工作電流上。
請一并參閱圖2，本實施例用于LED的恒流驅(qū)動電路的預(yù)恒流單元20包括高阻抗元件R，與預(yù)恒流單元20串接的整流濾波單元30包括全橋BRI和電解電容C2，自電源輸入端10輸入的電源經(jīng)過高阻抗元件降壓，形成一個比較穩(wěn)定的恒流電源(預(yù)恒流功能)，然后經(jīng)過全橋BRI整流，再經(jīng)過電解電容C2直流濾波形成一個較為穩(wěn)定的直流電源，然后給LED負(fù)載單元40供電，其輸入電流計算步驟及公式如下I＝U輸入/R(1)總的阻抗計算公式可以用如下公式計算R＝RC2+RR2(2)高阻抗元件可以由電容器、電感器、電阻器或它們的組合組成。下面以電容器降壓為例說明預(yù)恒流的作用。
當(dāng)輸入電壓U輸入＝220V時，C1為降壓電容(一般為0.22～3.3uF)，電容的容抗RC＝1/(2πfC)，假設(shè)本實施例采用電容降壓且其容量為0.33uF，那么其容抗RC＝9645，負(fù)載的阻抗約等于LED的阻抗，每一小功率LED的阻抗RR一般為100～1502，1)當(dāng)LED負(fù)載單元40包括一個LED時，由方程式(2)得出總阻抗值R＝9646.9；2)當(dāng)LED負(fù)載單元40包括二個LED時，由方程式(2)得出總阻抗值R＝9650.4；3)當(dāng)LED負(fù)載單元40包括三個LED時，由方程式(2)得出總阻抗值R＝9656.2；4)當(dāng)LED負(fù)載單元40包括十個LED時，由方程式(2)得出總阻抗值R＝9760.7；從以上計算步驟可知，當(dāng)LED負(fù)載單元40包括一至十個LED時，其阻抗變化很小，為一個比較穩(wěn)定的值，約為97001)當(dāng)輸入電壓為200V時，由方程式1得出電流I＝U輸入/R＝20.5mA
2)當(dāng)輸入電壓為220V時，由方程式1得出電流I＝U輸入/R＝22.5mA3)當(dāng)輸入電壓為240V時，由方程式1得出電流I＝U輸入/R＝24.5mA4)當(dāng)輸入電壓為260V時，由方程式1得出電流I＝U輸入/R＝26.6mA從以上計算我們可以看出，輸出電流基本穩(wěn)定在23mA，所以該線路具有一定的恒流功能。
請參閱圖3，為進(jìn)一步確保流經(jīng)LED負(fù)載單元40的工作電流恒定于額定工作電流，本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路的與LED負(fù)載單元40并聯(lián)的LED過流分流單元60包括一電阻R2和一與R2串聯(lián)的集成電路T1，根據(jù)節(jié)點電流原理可知I＝IR1+IR2。輸入電流I是一個預(yù)恒流值，但是該電流還是可能存在一定的波動，a)當(dāng)電流I小于LED負(fù)載單元40的額定值時，電流將全部流過IR1，此時I＝IR1，IR2＝0；b)當(dāng)電流I等于LED負(fù)載單元40的額定值時，電流將全部流過IR1，此時I＝IR1＝I額定值，IR2＝0；c)當(dāng)電流I大于LED的額定值時，電流I將從IR2上流過一定電流，使得IR1＝I額定值，保證流過LED負(fù)載單元40的電流不超過其額定值，此時IR1＝I額定值，IR2＝I-IR1。
本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路通過檢測與LED負(fù)載單元40串聯(lián)的電流檢測單元50(本實施例為一檢測電阻R1)的電流來檢測電流I，因UR1＝ILED×R1，所以只需檢測電阻R1的電壓即可。通過集成電路T1的Vref引腳對監(jiān)測電阻R1的電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)電壓低于額定值時T1不工作，T1的C、A端相當(dāng)于開路，不分流工作電流I；當(dāng)電壓超過額定值時T1工作，T1的C、A端電阻減小，以此實現(xiàn)進(jìn)行分流工作；電壓愈高，T1的C、A端電阻愈小，分流電流愈大。從而反饋控制LED的電流，使LED負(fù)載單元40的電流恒定。
可以理解，上述電流檢測單元50還可使用為電流互感器、電流傳感器等。LED過流分流單元60也可使用為半導(dǎo)體三極管、IC(如TL431、TL432等)、半導(dǎo)體可控硅中的一種或多種組合組成等進(jìn)行電流分流。當(dāng)T1的Vref電壓超過額定電壓2.5V(本實施例采用TL431器件)時，T1的C、A之間導(dǎo)通，一部分電流將從R2流過(分流原理)，從而減少流過LED負(fù)載單元40的電流，保證流過LED的電流為恒定的額定工作電流。因Vref是一個固定值，而I＝U/R，所以要使LED工作在額定值下，只需要利用下面方程式(3)確定電阻值就可以。
Rref＝Uref/I額定值(3)所以此線路中的R1值將根據(jù)公式(1)求得。上面公式也可變化為Uref＝I額定值×Rref (4)當(dāng)LED工作電流大于額定值時(即I＞I額定值)，利用公式U＝I×Rref，根據(jù)方程式(4)，可得出此時U＞Uref，所以此時T1的C、A端導(dǎo)通，一部分電流流過R2，也就減少了流過LED的電流，進(jìn)一步保證LED負(fù)載單元40的工作電流不超過I額定值，有效保證了LED的使用壽命。
請一并參閱圖4，本發(fā)明一實施例電路示意包括4個負(fù)載LED，當(dāng)220V輸入電源經(jīng)過電容C1降壓，形成一個比較穩(wěn)定的恒流電源(預(yù)恒流功能)，然后經(jīng)過全橋BRI整流，再經(jīng)過電解電容C2直流濾波形成一個較為穩(wěn)定的直流電源，然后給LED負(fù)載單元和恒流驅(qū)動線路供電。其恒流工作原理如下當(dāng)R1上電壓UR1(UR1＝IR1×R1)＜Uref時，C、A間關(guān)閉，IR2＝0；當(dāng)R1上電壓UR1(UR1＝IR1×R1)＝Uref時，設(shè)定此時的IR1＝Iref，即Iref＝Uref/R1；當(dāng)R1上電壓UR1(UR1＝IR1×R1)＞Uref時，C、A之間間導(dǎo)通，IR2＝(UL1+UL2+UL3+UL4+UR1)/R2增大，因為I＝IR1+IR2，且IR2增大，所以IR1要減小，也就是當(dāng)流過R1的電流增大到超過I額定值時，T1將會阻礙IR1的增大，使其恒定在I額定值值，以保證LED的壽命。
可以理解，本發(fā)明用于LED的恒流驅(qū)動電路的各功能單元模塊并不局限于本實施例所揭示的范圍，其分別可采用其他電子元件搭建來實現(xiàn)同樣的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于LED的恒流驅(qū)動電路，其包括電源輸入端和LED負(fù)載單元，其特征在于在所述電源輸入端和LED負(fù)載單元之間串聯(lián)一用于控制穩(wěn)定自電源輸入端輸入并流經(jīng)LED負(fù)載單元的工作電流的預(yù)恒流單元，所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一LED過流分流單元，其與LED負(fù)載單元并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一用于對所述工作電流進(jìn)行整流濾波的整流濾波單元，其串接于預(yù)恒流單元和LED負(fù)載單元之間。
3.如權(quán)利要求1所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一電流檢測單元，其與LED負(fù)載單元串聯(lián)，并且與LED過流分流單元相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述預(yù)恒流單元包括一與所述電源輸入端串接的高阻抗元件。
5.如權(quán)利要求4所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于該高阻抗元件可以由電容器、電感器、電阻器或它們的組合組成。
6.如權(quán)利要求2所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述整流濾波單元包括一與所述預(yù)恒流單元串接的全橋電路和一電解電容。
7.如權(quán)利要求1所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述LED過流分流單元由半導(dǎo)體三極管、TL431 IC、TL432 IC、半導(dǎo)體可控硅中的一種或多種組合組成。
8.如權(quán)利要求1所述的用于LED的恒流驅(qū)動電路，其特征在于電流檢測單元為電阻、電流互感器、電流傳感器中的一種。
全文摘要
一種用于LED的恒流驅(qū)動電路，其包括電源輸入端和LED負(fù)載單元，在所述電源輸入端和LED負(fù)載單元之間串聯(lián)一用于控制穩(wěn)定自電源輸入端輸入并流經(jīng)LED負(fù)載單元的工作電流的預(yù)恒流單元，所述用于LED的恒流驅(qū)動電路還包括一LED過流分流單元，其與LED負(fù)載單元并聯(lián)，當(dāng)經(jīng)預(yù)恒流單元預(yù)恒流后的工作電流高于LED負(fù)載單元的額定工作電流時，LED過流分流單元分流部分所述工作電流以使流經(jīng)LED負(fù)載單元的工作電流穩(wěn)定于額定工作電流。
文檔編號G05F1/613GK1859820SQ200510034449
公開日2006年11月8日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者陳剛, 楊思勇, 許巖峰 申請人:深圳市中電照明有限公司, 深圳中電燈業(yè)制造有限公司, 深圳市中照燈具制造有限公司