本發(fā)明屬于一種LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)，具體地說(shuō)是一種用于LED照明的高壓直接驅(qū)動(dòng)的電流紋波控制方法。

背景技術(shù)：

LED驅(qū)動(dòng)中常用一種分段線性恒流控制，如圖1所示，市電通過(guò)DD1、DD2、DD3和DD4構(gòu)成整流橋堆，橋堆后接輸入電容C1，C1容量較小。如果按照?qǐng)D1接入電壓表和電流表，則電壓波形如圖2虛線所示，電流波形如圖2實(shí)線所示。在圖1所示的常規(guī)分段線性恒流控制方案中，LED分成四串，LED1組成第一串，LED2組成第二串，LED3組成第三串，LED4組成第四串；當(dāng)橋堆輸出電壓很低的時(shí)候，僅第一串導(dǎo)通；電壓逐漸升高，第一串和第二串同時(shí)導(dǎo)通；電壓繼續(xù)升高，則第三串和第四串后續(xù)LED串依次導(dǎo)通；當(dāng)橋堆輸出電壓再次下降的時(shí)候，導(dǎo)通的LED串再按順序逐次減少；當(dāng)導(dǎo)通的LED串?dāng)?shù)量比較多的時(shí)候，控制電流也大，這樣形成如圖2所示的電流波形；由于電壓和電流的波形接近，相位相同，因此可以得到很高的功率因數(shù)。

如圖3所示，是其內(nèi)部的控制電路。VIN腳連接到內(nèi)部穩(wěn)壓源模塊I5的輸入端，I5輸出端給其他模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。VS引腳連接到內(nèi)部分段開(kāi)關(guān)控制單元輸入端，用于檢測(cè)整流橋后輸出的電壓來(lái)決定LED分段導(dǎo)通情況。CS1、CS2、CS3、CS4引腳連接到內(nèi)部分段恒流控制模塊I7的輸入端，通過(guò)外接不同阻值的電阻來(lái)確定各分段LED導(dǎo)通時(shí)的電流大小。

它的工作原理是這樣的：隨著輸入電壓周期性的變化，整流橋后的輸出電壓同樣呈現(xiàn)周期性的變化，當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V1時(shí)，開(kāi)關(guān)S1閉合，分段LED1導(dǎo)通，其電流大小I1由CS1所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V2時(shí)，開(kāi)關(guān)S2閉合，S1斷開(kāi)，分段LED1和LED2開(kāi)始導(dǎo)通，其電流大小I2由CS2所接電阻確定；以此類推，當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V3時(shí)，開(kāi)關(guān)S3閉合，S1、S2斷開(kāi)，分段LED1、LED2、LED3導(dǎo)通，其電流大小I3由CS3所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V4時(shí)，開(kāi)關(guān)S4閉合，S1、S2、S3斷開(kāi)，分段LED1、LED2、LED3、LED4開(kāi)始導(dǎo)通，其電流大小I4由CS4所接電阻確定；輸入電壓達(dá)到峰值后隨后開(kāi)始減小，依次出現(xiàn)的情形LED1、LED2、LED3、LED4全亮；僅LED1、LED2、LED3三段亮；僅LED1、LED2兩段亮；僅LED1一段亮這四種情況，其各自的電流大小由CS4、CS3、CS2、CS1所接電阻確定。

在常規(guī)的控制方法下，用比較簡(jiǎn)單的方法就得到了較高的功率因數(shù)和恒流效果，但該方法使得LED電流的紋波較大，電流紋波達(dá)到100％，頻率為輸入頻率的兩倍頻，當(dāng)輸入電壓頻率為50Hz時(shí)，電流紋波頻率為100Hz；當(dāng)輸入電壓頻率為60Hz時(shí)，電流紋波為120Hz。100Hz/120Hz的電流紋波肉眼不可識(shí)別，但使用攝像機(jī)等設(shè)備還是清楚的可以看到閃爍，即頻閃。研究證明，在有頻閃 的燈具下用眼，人容易疲勞和頭痛，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，長(zhǎng)期使用可能對(duì)視力和神經(jīng)系統(tǒng)造成影響。此外，電流紋波對(duì)LED發(fā)光光效和發(fā)熱量也有重大影響，研究表明，相同功率情形下，紋波量為零的直流驅(qū)動(dòng)的LED光效最高，發(fā)熱量最低，且LED的光效與電流紋波量成反比，即電流紋波越大，則LED光效越低，發(fā)熱量越大；電流紋波越小，則LED光效越高，發(fā)熱量越小。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，用紋波量小于50％的電流驅(qū)動(dòng)LED對(duì)光效的影響小于6％，而用紋波量等于100％的電流驅(qū)動(dòng)LED對(duì)光效的影響將達(dá)到約15％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種LED驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)滿足高效率、高功率因數(shù)和頻閃可控的要求。如圖4所示，在原有控制方法的基礎(chǔ)上，衍生出新的控制方法，加入了紋波控制電路，流過(guò)LED的紋波可以外部控制，解決頻閃問(wèn)題，同時(shí)由于在所有時(shí)間段LED都在工作，沒(méi)有斷續(xù)工作的情形，因此光效也遠(yuǎn)大于一般的控制方式。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明使用一個(gè)紋波控制單元來(lái)控制LED紋波，所述紋波控制單元用電容C0來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)指定的電壓，當(dāng)橋堆輸出電壓高于該電壓時(shí)，橋堆中的二極管正向?qū)?，由橋堆給LED串供電；當(dāng)橋堆輸出電壓低于該電壓時(shí)，橋堆中的二極管反向截止，由電容C0給LED串供電。這樣，LED兩端電壓始終可控，由于電壓和電流相互跟隨，LED電流就始終處于控制之中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED紋波電流的控制。所述紋波控制單元包括開(kāi)關(guān)元件S0，可控電流源I0和電容C0，以及開(kāi)關(guān)元件S0的控制單元，所述控制單元用于控制開(kāi)關(guān)元件S0的開(kāi)啟和閉合。所述開(kāi)關(guān)元件和可控電流源I0串聯(lián)，然后再和電容C0串聯(lián)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，無(wú)EMI問(wèn)題，不用電感等元件，對(duì)于LED燈具的簡(jiǎn)化、小型化、無(wú)電源化有很好的作用，方便LED替換傳統(tǒng)燈具。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的輸入電壓電流波形；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)部模塊圖；

圖4是本發(fā)明的原理圖；

圖5是本發(fā)明的輸入電壓電流波形；

圖6是本發(fā)明內(nèi)部模塊圖。

具體實(shí)施方式

圖4給出了本發(fā)明的一種具體實(shí)施電路。

電路工作后，開(kāi)關(guān)管S0閉合，隨著輸入電壓的增大，當(dāng)VS引腳檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V1時(shí)，開(kāi)關(guān)S1閉合，分段LED5導(dǎo)通，其電流大小I1由CS1所接電阻確定；同時(shí)將開(kāi)關(guān)S0斷開(kāi)，此時(shí)電容C0上會(huì)存儲(chǔ)一定的電量；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V2時(shí)，開(kāi)關(guān)S2閉合， S1斷開(kāi)，分段LED5和LED6開(kāi)始導(dǎo)通，其電流大小I2由CS2所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V3時(shí)，開(kāi)關(guān)S3閉合，S1、S2斷開(kāi)，分段LED5、LED6、LED7導(dǎo)通，其電流大小I3由CS3所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓增大到設(shè)定值V4時(shí)，開(kāi)關(guān)S4閉合，S1、S2、S3斷開(kāi)，分段LED5、LED6、LED7、LED8開(kāi)始導(dǎo)通，其電流大小I4由CS4所接電阻確定。至此，四段LED全部點(diǎn)亮。輸入電壓達(dá)到峰值后隨后開(kāi)始減小，當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓減小到設(shè)定值V4時(shí)，開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)、S3閉合、S1和S2保持?jǐn)嚅_(kāi)，分段LED5、LED6、LED7點(diǎn)亮，其電流值由CS3所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓減小到設(shè)定值V3時(shí)，開(kāi)關(guān)S4、S3斷開(kāi)、S2閉合、S1保持?jǐn)嚅_(kāi)，分段LED5、LED6點(diǎn)亮，其電流值由CS2所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓減小到設(shè)定值V2時(shí)，開(kāi)關(guān)S4、S3、S2斷開(kāi)、S1閉合，分段LED5點(diǎn)亮，其電流值由CS1所接電阻確定；當(dāng)VS檢測(cè)到整流橋后輸出電壓減小到設(shè)定值V1時(shí)，開(kāi)關(guān)S0閉合，依靠C0存儲(chǔ)的電量來(lái)給LED5供電。直至輸入電壓降至為零后重新開(kāi)始增大，一個(gè)周期結(jié)束。這樣可以保證在輸入電壓很低時(shí)LED5不會(huì)出現(xiàn)熄滅的情況，有利于減小紋波，通過(guò)改變LED5燈珠顆數(shù)得到一個(gè)可接受的紋波，同時(shí)還可以保證較高的PF值。這種控制方法相對(duì)于傳統(tǒng)的分段控制的優(yōu)勢(shì)為整個(gè)周期中不存在LED熄滅的情況，可以大幅度減小紋波，電容C0值越大，第一段LED燈顆數(shù)越多，對(duì)減小紋波越有利，但由于周期內(nèi)有一段時(shí)間是依靠電容C0儲(chǔ)存的電量來(lái)給LED供電，這段時(shí)間內(nèi)，輸入電流不再跟隨輸入電壓，所以會(huì)對(duì)功率因素PF有些許影響，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)應(yīng)用條件來(lái)選擇電容C0的大小和LED5燈顆數(shù)。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：

本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)上加了紋波控制電路，流過(guò)LED的紋波可以外部控制，解決頻閃問(wèn)題，同時(shí)由于在所有時(shí)間段LED都在工作，沒(méi)有斷續(xù)工作的情形，因此光效也遠(yuǎn)大于一般的控制方式。

以上討論中我們給出了本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法，但專業(yè)人員有能力按照本發(fā)明的基本原理來(lái)修改元件及其連接關(guān)系，有能力得到本發(fā)明的其他具體實(shí)現(xiàn)。我們給出的具體實(shí)現(xiàn)方法只是為了闡述本發(fā)明的基本原理，不作為限制范圍之用，本發(fā)明的限制范圍按照權(quán)利要求書(shū)說(shuō)明。