本發(fā)明涉及一種采用交流驅(qū)動(dòng)的LED燈，特別涉及一種亮度均勻的LED燈，屬于照明技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，LED已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于照明和顯示領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，LED光效和功率進(jìn)一步增大，亮度將越來(lái)越高。但由于LED燈的本身特性，其驅(qū)動(dòng)一般是直流電源，而目前我國(guó)通常遇到的是220V,50Hz交流電源。目前市場(chǎng)上已有LED產(chǎn)品的供電方式有：(1)運(yùn)用交流電給蓄電池充電，然后直流供電，這種方法的缺點(diǎn)是蓄電池的使用會(huì)造成污染，同時(shí)降低了能效；(2)采用交流轉(zhuǎn)直流的電源，這種方法的缺點(diǎn)是電源的的性能對(duì)照明影響很大；(3)將交流電經(jīng)過整流電橋，將負(fù)半周翻轉(zhuǎn)為正半周，然后給LED燈具供電，這種方法的缺點(diǎn)是有100Hz頻率的閃爍，同時(shí)，由于啟動(dòng)電壓的作用，大部分時(shí)間LED不發(fā)光；(4)采用并聯(lián)的、導(dǎo)通方向相反的LED陣列，交流電上下半周，分別工作，這種方式實(shí)際閃爍頻率50Hz。

專利201510498804.3《一種交流LED燈》公開了一種采用IC智能開關(guān)控制的LED燈串，能夠直接采用交流驅(qū)動(dòng)，但是，在一個(gè)周期0.01秒內(nèi)，LED燈串的工作時(shí)間也不一樣，靠近電源的，工作時(shí)間比較長(zhǎng)，離電源遠(yuǎn)的，僅僅在峰值電壓時(shí)工作，使得燈串中每顆LED的亮度不一致，同時(shí)，存在100Hz的閃爍，亮度的峰谷變化率比較大，不利于普通照明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種每顆LED亮度相同，亮度峰谷變化率比較小的直接使用220v,50Hz市電的交流LED燈。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種亮度均勻的交流LED燈，包括整流電路、由開關(guān)S₁-S_n-1組成的S系列開關(guān)、由開關(guān)K₁-K_n組成的K系列開關(guān)、由開關(guān)K'₁-K'_n組成的K'系列開關(guān)、n個(gè)相同的LED燈單元，所述開關(guān)K_n、第n個(gè)LED燈單元和開關(guān)K'_n串聯(lián)組成第n個(gè)LED燈串聯(lián)支路，n個(gè)LED燈串聯(lián)支路并聯(lián)組成LED燈并聯(lián)電路，第n-1個(gè)LED燈單元和第n個(gè)LED燈單元之間通過開關(guān)S_n-1相連，所述LED燈串聯(lián)支路的輸入端與所述整流電路的輸出端相連，整流電路的輸入端連接火線，所述LED燈串聯(lián)支路的輸出端連接地線。

進(jìn)一步，所述LED燈單元是一個(gè)LED燈，或者是由若干個(gè)LED燈并聯(lián)組成的LED燈組。

進(jìn)一步，所述S系列開關(guān)、K系列開關(guān)和K'系列開關(guān)均為智能開關(guān)。

本發(fā)明還提供一種亮度均勻的交流LED燈的實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)時(shí)隙的平均電壓大小，確定串聯(lián)的LED燈單元數(shù)目M，然后將M個(gè)LED燈單元作為一組，組與組之間并聯(lián)接入整流后的電路。

進(jìn)一步，本發(fā)明的方法包括如下步驟：

步驟1：確定時(shí)隙的平均電壓大??；

步驟2：確定串聯(lián)的LED燈單元數(shù)目M；

步驟3：然后將M個(gè)LED燈單元作為一組，組與組之間并聯(lián)接入整流后的電路；

步驟4：不同時(shí)隙內(nèi)，按照如下規(guī)律控制開關(guān)的開閉：

若為第i到i+1時(shí)隙，則可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)i個(gè)LED燈單元；智能開關(guān)芯片給出開關(guān)信號(hào)，開關(guān)K1，Ki+1,K2i+1,…閉合，開關(guān)S1至Si-1,Si+1至S2i-1,S2i+1至S3i-1,…閉合，開關(guān)Ki',K2i',K3i',…閉合，其他開關(guān)斷開。

進(jìn)一步，采用MOS管組成的智能開關(guān)芯片測(cè)量瞬時(shí)電壓，根據(jù)芯片給出的信號(hào)得到此時(shí)的時(shí)隙，在不同時(shí)隙對(duì)各電路的通斷進(jìn)行控制。

進(jìn)一步，包括如下步驟：

步驟1：芯片根據(jù)檢測(cè)到瞬時(shí)電壓，得到時(shí)隙信號(hào)，確定起始時(shí)隙，發(fā)送給智能開關(guān)；

步驟2：在不同時(shí)隙對(duì)各電路的通斷進(jìn)行控制：

在0-1時(shí)隙，電壓不足以驅(qū)動(dòng)任何一個(gè)LED燈單元，這時(shí)，S系列開關(guān)、K系列開關(guān)和K'系列開關(guān)全部斷開，不動(dòng)作；

在1-2時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED燈單元，這時(shí)，K系列開關(guān)和K'系列開關(guān)全部閉合、S系列開關(guān)全部打開，這樣，全部LED燈單元并聯(lián)接入電路；

在2-3時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED燈單元，這時(shí)，K1,K3,K5,K7,…閉合，K2',K4',K6',K8',…閉合，S1,S3,S5,S7,…閉合，S2,S4,S6,S8…打開，K2,K4,K6,K8,…打開，K1',K3',K5',K7',…打開，這樣，LED燈單元兩個(gè)串聯(lián)成一組，然后每組并聯(lián)接入電路；

在3-4時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)三個(gè)LED燈單元，這時(shí)，K1,K4,K7,K10,…閉合，K3',K6',K9',K12',…閉合，S1,S2,S4,S5,S7,S8,…閉合，S3,S6,S9,S12…打開，K2,K3,K5,K6,K8,K9,…打開，K1',K2',K4',K5',K7',K8',…打開。這樣，LED燈單元三個(gè)串聯(lián)成一組，然后每組并聯(lián)接入電路；

其它時(shí)隙依此類推。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明可以得到亮度均勻的交流驅(qū)動(dòng)的LED燈，與傳統(tǒng)LED燈相比，不需要AD轉(zhuǎn)換電源，每只LED的亮度更均勻。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種亮度均勻的交流LED燈的原理圖；

圖2是交流電壓的時(shí)隙選取圖；

圖3是智能開關(guān)芯片的控制原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種亮度均勻的交流LED燈的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括整流電路、由開關(guān)S₁-S_n-1組成的S系列開關(guān)、由開關(guān)K₁-K_n組成的K系列開關(guān)、由開關(guān)K'₁-K'_n組成的K'系列開關(guān)、n個(gè)相同的LED燈單元，所述開關(guān)K_n、第n個(gè)LED燈單元和開關(guān)K'_n串聯(lián)組成第n個(gè)LED燈串聯(lián)支路，n個(gè)LED燈串聯(lián)支路并聯(lián)組成LED燈并聯(lián)電路，第n-1個(gè)LED燈單元和第n個(gè)LED燈單元之間通過開關(guān)S_n-1相連，所述LED燈串聯(lián)支路的輸入端與所述整流電路的輸出端相連，整流電路的輸入端連接火線，所述LED燈串聯(lián)支路的輸出端連接地線。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，上述LED燈單元可以是一個(gè)LED燈，也可以是由若干個(gè)LED燈并聯(lián)組成的LED燈組。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，上述S系列開關(guān)、K系列開關(guān)和K'系列開關(guān)均為智能開關(guān)。如圖2所示，根據(jù)時(shí)隙的平均電壓大小，確定串聯(lián)的LED燈單元數(shù)目M，然后將M個(gè)LED燈單元作為一組，組與組之間并聯(lián)接入整流后的電路。具體步驟如下：

步驟1：確定時(shí)隙的平均電壓大??；

交流電經(jīng)過整流后是100Hz，一個(gè)周期共分為100個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙3.14V，0.0001s。剛接上電的時(shí)候，電壓表快速測(cè)量?jī)蓚€(gè)相鄰時(shí)隙(n-1,n)的平均電壓，因此，采用測(cè)量的辦法得到起始兩個(gè)時(shí)隙的平均電壓。傳給智能開關(guān)的時(shí)隙信號(hào)是n。

步驟2：確定串聯(lián)的LED燈單元數(shù)目M；

起始時(shí)，M＝時(shí)隙平均電壓/LED額定電壓。起始亮度時(shí)，要測(cè)量相鄰兩個(gè)時(shí)隙的電壓，給出時(shí)隙信號(hào)(其實(shí)就是時(shí)隙序列號(hào))，根據(jù)時(shí)隙信號(hào)，確定開關(guān)系列的起始動(dòng)作，之后每隔0.0001s就做下一個(gè)開關(guān)動(dòng)作，從而成為周期性動(dòng)作。

步驟3：然后將M個(gè)LED燈單元作為一組，組與組之間并聯(lián)接入整流后的電路；

步驟4：不同時(shí)隙內(nèi)，按照如下規(guī)律控制開關(guān)的開閉：

若為第i到i+1時(shí)隙，則可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)i個(gè)LED燈單元；智能開關(guān)芯片給出開關(guān)信號(hào)，開關(guān)K1，Ki+1,K2i+1,…閉合，開關(guān)S1至Si-1,Si+1至S2i-1,S2i+1至S3i-1,…閉合，開關(guān)Ki',K2i',K3i',…閉合，其他開關(guān)斷開。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，采用MOS管組成的智能開關(guān)芯片測(cè)量瞬時(shí)電壓，根據(jù)芯片給出的信號(hào)得到此時(shí)的時(shí)隙，在不同時(shí)隙對(duì)各電路的通斷進(jìn)行控制。控制原理如圖3所示。具體控制步驟如下：

步驟1：芯片根據(jù)檢測(cè)到瞬時(shí)電壓，得到時(shí)隙信號(hào)，確定起始時(shí)隙，發(fā)送給智能開關(guān)；

步驟2：在不同時(shí)隙對(duì)各電路的通斷進(jìn)行控制：

在0-1時(shí)隙，電壓不足以驅(qū)動(dòng)任何一個(gè)LED燈單元，這時(shí)，S系列開關(guān)、K系列開關(guān)和K'系列開關(guān)全部斷開，不動(dòng)作；

在1-2時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED燈單元，這時(shí)，K系列開關(guān)和K'系列開關(guān)全部閉合、S系列開關(guān)全部打開，這樣，全部LED燈單元并聯(lián)接入電路；

在2-3時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED燈單元，這時(shí)，K1,K3,K5,K7,…閉合，K2',K4',K6',K8',…閉合，S1,S3,S5,S7,…閉合，S2,S4,S6,S8…打開，K2,K4,K6,K8,…打開，K1',K3',K5',K7',…打開，這樣，LED燈單元兩個(gè)串聯(lián)成一組，然后每組并聯(lián)接入電路；

在3-4時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)三個(gè)LED燈單元，這時(shí)，K1,K4,K7,K10,…閉合，K3',K6',K9',K12',…閉合，S1,S2,S4,S5,S7,S8,…閉合，S3,S6,S9,S12…打開，K2,K3,K5,K6,K8,K9,…打開，K1',K2',K4',K5',K7',K8',…打開。這樣，LED燈單元三個(gè)串聯(lián)成一組，然后每組并聯(lián)接入電路；

其它時(shí)隙依此類推。

若芯片給的時(shí)隙信號(hào)是第n的時(shí)隙，智能開關(guān)從n+1個(gè)時(shí)隙的工作模式開始，工作到第100個(gè)模式后，再?gòu)牡?個(gè)模式開始，到100個(gè)模式，如此周期性變化。

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

本實(shí)施例中，導(dǎo)光板包含LED燈(或LED并聯(lián)燈組)若干，數(shù)量(例如白色LED100組)為314/LED的額定電壓，市電的有效電壓為220V，最大電壓220sqrt(2)＝314V，LEDn(n＝1,2,3…)，智能開關(guān)三組，分別是開關(guān)S_n-1(n＝1,2,3…)，K_n(n＝1,2,3…),K_n^/(n＝1,2,3…)。

經(jīng)過橋式整理后，得到頻率為100Hz，峰值為220sqrt(2)的直流電，取一個(gè)周期10毫秒內(nèi)，從LED的開啟電壓(白光LED低壓開啟電壓時(shí)，不發(fā)光，開啟電壓就是LED發(fā)光的最低電壓)開始，間隔3.14伏分成100等份(3.14V是一個(gè)LED正常工作時(shí)的額定電壓，經(jīng)過橋式整理后，峰值電壓為314V)，分別標(biāo)記為1-100。

0-1時(shí)隙，電壓非常低，一個(gè)LED都不能驅(qū)動(dòng)，因此S系列開關(guān)、K系列開關(guān)和K^/系列開關(guān)斷開，不動(dòng)作；

在1-2時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)1個(gè)LED，這時(shí)，K系列開關(guān)和K^/系列開關(guān)全部閉合、S系列開關(guān)全部打開。這樣全部LED并聯(lián)接入電路。

在2-3時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)2個(gè)LED，這時(shí)，K1,K3,K5,K7,…閉合，K2',K4',K6',K8',…閉合，S1,S3,S5,S7,…閉合，S2,S4,S6,S8…打開，K2,K4,K6,K8,…打開，K1',K3',K5',K7',…打開。這樣，LED兩個(gè)串聯(lián)成一組，然后每組并聯(lián)接入電路。

在3-4時(shí)隙，電壓能夠驅(qū)動(dòng)3個(gè)LED，這時(shí)，K1,K4,K7,K10,…閉合，K3',K6',K9',K12',…閉合，S1,S2,S4,S5,S7,S8,…閉合，S3,S6,S9,S12…打開，K2,K3,K5,K6,K8,K9,…打開，K1',K2',K4',K5',K7',K8',…打開。這樣，LED三個(gè)串聯(lián)成一組，然后每組并聯(lián)接入電路。

其它時(shí)隙依此類推。即，根據(jù)該時(shí)隙的平均電壓大小，確定串聯(lián)的LED數(shù)目M，然后M個(gè)LED為一組，組與組之間并聯(lián)接入整流后的電路。

在全部時(shí)隙，所有LED(個(gè)別不能組成一組的除外，例如，LED100*100顆，在第3個(gè)時(shí)隙時(shí)，每三個(gè)一組，這樣，就會(huì)有一個(gè)LED多余，這個(gè)LED在第3個(gè)時(shí)隙就不能發(fā)光。對(duì)應(yīng)100*100顆LED，100*90顆都是一直在3.14V額定電壓下工作，只有10％有時(shí)能工作，有時(shí)不能工作。本發(fā)明主要用于小功率LED組成的燈具，因此LED顆粒的數(shù)目很大，正常工作的LED是主要的)都在發(fā)光，因此，所有LED亮度相同。LED整體亮度變化較小。

本實(shí)施例中，采用1w白色LED為光源。一共97只(220sqrt(2)/3.2取整)。

選擇100個(gè)MOS管組成的芯片測(cè)量市電的瞬時(shí)電壓，根據(jù)該芯片給出的信號(hào)得到此時(shí)屬于哪個(gè)時(shí)隙。

采用智能開關(guān)芯片，能夠在不同時(shí)隙對(duì)各電路的通斷進(jìn)行控制。

當(dāng)智能開關(guān)芯片選用MOS芯片時(shí)：

MOS芯片根據(jù)檢測(cè)到瞬時(shí)電壓，得到時(shí)隙信號(hào)，發(fā)送給智能芯片開關(guān)。

若為第i到i+1時(shí)隙，則可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)i個(gè)LED。MOS芯片給出開關(guān)信號(hào)，第K0，Ki,K2i,…開關(guān)閉合，S1至Si-1，Si+1至S2i-1，S2i+1至S3i-1,…閉合，第Ki-1,K2i-1,…開關(guān)閉合。其他開關(guān)斷開。

確定了起始時(shí)隙后，按照規(guī)律各個(gè)開關(guān)閉合和打開，交流LED燈就可以工作了。

當(dāng)智能開關(guān)芯片選用電壓采集芯片時(shí)：

首先，電壓采集芯片采集接通電源時(shí)相鄰兩個(gè)時(shí)隙的電壓，確定時(shí)隙信號(hào)(即時(shí)隙序號(hào))，然后傳給智能開關(guān)陣列，之后電壓采集芯片不工作，等到下一次開燈時(shí)電壓采集芯片重新開始采集時(shí)隙電壓信號(hào)。各個(gè)開關(guān)的通斷規(guī)律與上述實(shí)施例相同。

由于每一個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作是恒定的，電壓采集芯片收到時(shí)隙信號(hào)后，就按照該時(shí)隙對(duì)應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作工作，下一個(gè)時(shí)隙就算0.0001s后，按照下一個(gè)時(shí)隙的開關(guān)動(dòng)作工作，由此周而復(fù)始。

綜上所述，本發(fā)明是一種低頻閃LED交流燈。采用智能開關(guān)，在交流市電驅(qū)動(dòng)下，有規(guī)律地驅(qū)動(dòng)不同組合的LED燈。特點(diǎn)是總的注入功率波動(dòng)比較小，整個(gè)LED燈具的頻閃比較低。該發(fā)明采用交流電直接驅(qū)動(dòng)LED燈，燈具中不需要設(shè)計(jì)電源，提高了LED燈的效率，降低了燈的重量。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。