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      高壓集成交流led多段線性驅(qū)動(dòng)裝置制造方法

      文檔序號(hào):8087617閱讀:163來源:國(guó)知局
      高壓集成交流led多段線性驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
      【專利摘要】本實(shí)用新型是一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置。包括有整流電路、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源,其中整流電路的輸入端與交流電源連接,MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路和關(guān)斷保護(hù)電路相連。本實(shí)用新型集成度高、直接用交流高壓驅(qū)動(dòng)、功率因數(shù)高、壽命長(zhǎng)、成本低、使用穩(wěn)定可靠的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置。
      【專利說明】高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型是一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,屬于高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置的創(chuàng)新技術(shù)。
      【背景技術(shù)】
      [0002]LED發(fā)光二極管,為一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體組件,具有體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保耐用等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于照明燈具、顯示器、交通信號(hào)燈等領(lǐng)域。相對(duì)于傳統(tǒng)的白熾燈,發(fā)光二極管為單向?qū)ǖ脑?,并且發(fā)光二極管需要合適的直流低電壓來驅(qū)動(dòng)發(fā)光。此外,發(fā)光二極管具有負(fù)溫度特性而且由LED伏安特性知,較小的電壓波動(dòng)會(huì)引起LED很大的電流變化,對(duì)LED的壽命和發(fā)光效率都造成影響。因此若要將發(fā)光二極管應(yīng)用在交流市電,需要在交流電與LED負(fù)載之間加上AC-DC轉(zhuǎn)換器才能實(shí)現(xiàn)直流驅(qū)動(dòng)。一般的設(shè)計(jì)方案如圖1所示。這種基本的LED驅(qū)動(dòng)電路,包含AC-DC或DC-DC轉(zhuǎn)換器。但是,這些的驅(qū)動(dòng)電路中都使用了電感或者大電容,這無疑給燈具增加了重量、體積和成本。而且電解電容壽命受溫度影響大,成為了 LED驅(qū)動(dòng)電源壽命的瓶頸,電感的使用也會(huì)帶來嚴(yán)重的EMI問題。如果直接用交流電驅(qū)動(dòng)LED(AC-LED),那么不需要進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換,從而解決AC-DC轉(zhuǎn)換電路帶來的一系列問題。
      [0003]傳統(tǒng)的AC-LED采用矩陣式排列的微晶粒整合而成,在設(shè)計(jì)上加入橋式電路,只要將交流電加在AC-LED的兩端,電流就可以雙向流動(dòng),使LED發(fā)光。但是這樣的LED功率因數(shù)低,而且由LED伏安特性曲線可知,較小的電壓波動(dòng),就可以引起很大的電流變化(電流電壓變化10%,電流變化60%),這對(duì)LED的壽命和發(fā)光效率都造成了影響。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種集成度高、直接用交流高壓驅(qū)動(dòng)、功率因數(shù)高、壽命長(zhǎng)、成本低、使用穩(wěn)定可靠的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理,方便實(shí)用。
      [0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,包括有整流電路、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源,其中整流電路的輸入端與交流電源連接,MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路和關(guān)斷保護(hù)電路相連。
      [0006]上述若干LED模組包括依次相連的第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組,若干MOS管包括有第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管,若干開通關(guān)斷電路包括有第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路,其中第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組依次串聯(lián),且第一LED模組的一端與整流電路連接、與開通保護(hù)電路連接及與第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路連接,第二 LED模組的一端與第一MOS管連接,第二 LED模組的另一端與第二 MOS管連接,第三LED模組的一端與第二 MOS管連接,第三LED模組的另一端與第三MOS管連接,第四LED模組的一端與第三MOS管連接,第四LED模組的另一端與第四MOS管連接,第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管均與開通保護(hù)電路連接、與關(guān)斷保護(hù)電路相連及與恒流源連接。
      [0007]上述第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏極接到各組LED模組的輸出端,源極接到恒流源,柵極接至開通保護(hù)電路。
      [0008]本實(shí)用新型由于采用包括交流電源輸入端、整流電路、開通保護(hù)電路、LED模組、開通關(guān)斷電路、MOS管、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源形成回路的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型取消電容、電感元件,大幅減小了 LED燈照明的體積;與其他LED燈照明設(shè)計(jì)方案相比,本實(shí)用新型采用交流電源直接驅(qū)動(dòng),使電路更簡(jiǎn)單可靠,便于LED燈照明的大規(guī)模集成;分級(jí)驅(qū)動(dòng)的方案也使得電路功率因數(shù)達(dá)到0.99,電源驅(qū)動(dòng)效率達(dá)0.9,總諧波失真< 10%,極低的電磁干擾輻射。本實(shí)用新型是由交流電源直接驅(qū)動(dòng),不需使用任何變壓器、電容器與電感器等儲(chǔ)能電子元件,故不會(huì)有功率因數(shù)低落的問題,而不須額外設(shè)置功率因數(shù)校正器,是大幅減少本實(shí)用新型所使用的電子元件及體積,滿足交流LED驅(qū)動(dòng)電路小型化的需求。本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧妙,性能優(yōu)良,方便實(shí)用的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0009]圖1為傳統(tǒng)的LED高頻斬波驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案示意圖。
      [0010]圖2為本實(shí)用新型的原理圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0011]實(shí)施例:
      [0012]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,本實(shí)用新型的壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,包括有整流電路102、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路115、關(guān)斷保護(hù)電路116和恒流源117,其中整流電路102的輸入端與交流電源101連接,MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路115和關(guān)斷保護(hù)電路116相連。
      [0013]上述若干LED模組包括依次相連的第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106,若干MOS管包括有第一 MOS管108、第二 MOS管110、第三MOS管112和第四MOS管114,若干開通關(guān)斷電路包括有第一開通關(guān)斷電路107、第二開通關(guān)斷電路109、第三開通關(guān)斷電路111和第四開通關(guān)斷電路113,其中第一 LED模組103、第二LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106依次串聯(lián),且第一 LED模組103的一端與整流電路102連接、與開通保護(hù)電路115連接及與第一開通關(guān)斷電路107、第二開通關(guān)斷電路109、第三開通關(guān)斷電路111和第四開通關(guān)斷電路113連接,第二 LED模組104的一端與第一 MOS管108連接,第二 LED模組104的另一端與第二 MOS管110連接,第三LED模組105的一端與第二 MOS管110連接,第三LED模組105的另一端與第三MOS管112連接,第四LED模組106的一端與第三MOS管112連接,第四LED模組106的另一端與第四MOS管114連接,第一 MOS管108、第二 MOS管110、第三MOS管112和第四MOS管114均與開通保護(hù)電路115連接、與關(guān)斷保護(hù)電路116相連及與恒流源117連接。開通保護(hù)電路輸入端與開通關(guān)斷電路的輸入端連接。保證在電路開通瞬間,保證回路中不過壓、不過流。關(guān)斷保護(hù)電路輸入端與開通保護(hù)電路的輸出端連接,輸出端與MOS管連接,保證在LED模組切換時(shí),產(chǎn)生的反向電壓不會(huì)損壞MOS管。本實(shí)用新型的開通關(guān)斷電路采用分段開啟LED模組的控制方式。本實(shí)用新型的整流電路、開通保護(hù)電路、開通關(guān)斷電路以及關(guān)斷保護(hù)電路完全使用電阻和半導(dǎo)體器件。本實(shí)用新型的開通保護(hù)電路為瞬間過壓保護(hù)。本實(shí)用新型的的電流恒流值可通過調(diào)節(jié)電阻實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的方法采用分段線性驅(qū)動(dòng)。
      [0014]本實(shí)施例中,上述交流電源101使用AC220V電源。本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)電源使用AC220V/110V電源,直接使用交流電,整流電路102把交流電源101的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。整流電路102輸入端連接交流電源并將交流電源轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)電壓,并由其輸出端輸出。本實(shí)用新型用220V/110V AC交流電源直接驅(qū)動(dòng),不需要變壓器將高壓電能轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪弘娔堋?br> [0015]上述開通保護(hù)電路115包括穩(wěn)壓二極管和串聯(lián)電阻。開通保護(hù)電路115抑制了尖峰電壓對(duì)后續(xù)電路的影響,主要包括穩(wěn)壓二極管和串聯(lián)電阻
      [0016]上述第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106均包含若干個(gè)LED光源,且若干個(gè)LED光源采用串聯(lián)方式連接。LED模組輸入端與整流電路的輸出端連接,輸出端與MOS管的漏極連接,從整流電路的輸出端接受脈動(dòng)電壓并受MOS管控制其所在回路的開通和關(guān)斷,控制發(fā)光。
      [0017]上述第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106包含的LED光源的個(gè)數(shù)按照電壓從高到低依次啟動(dòng)的順序分別為7、6、6和5個(gè),第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106輸出后分別與MOS管和開通關(guān)斷電路連接。
      [0018]上述第一開通關(guān)斷電路107、第二開通關(guān)斷電路109、第三開通關(guān)斷電路111和第四開通關(guān)斷電路113均由三極管和電阻組成。開通關(guān)斷電路輸入端與整流電路的輸出端連接,輸出端與MOS管連接。根據(jù)電壓大小,控制MOS管的開通和關(guān)斷,從而適時(shí)的關(guān)斷其他回路。開通保護(hù)電路保證接通時(shí)不過壓、不過流;關(guān)斷保護(hù)電路保證LED模組切換時(shí)產(chǎn)生的反壓不會(huì)損壞MOS管。
      [0019]本實(shí)施例中,上述第一 MOS管108、第二 MOS管110、第三MOS管112和第四MOS管114的漏極接到各組LED模組的輸出端,源極接到恒流源117,柵極接至開通保護(hù)電路115。MOS管根據(jù)柵極電壓控制所在回路的導(dǎo)通和關(guān)斷。MOS管導(dǎo)通時(shí),電流形成階梯式恒流輸出,在電壓低時(shí)工作電流小,電壓大時(shí)工作電流大,從而得到較高的PF值。同時(shí),電路根據(jù)輸入電壓的大小,改變接入恒流源117的串聯(lián)LED模組數(shù)量,低壓時(shí)接入LED燈珠數(shù)量少,高壓時(shí)全部接入,從而可以降低恒流源117上的電壓損耗,提高驅(qū)動(dòng)效率。
      [0020]上述恒流源包括三極管和電阻,三極管的基極與LED模組串聯(lián),發(fā)射極接地,集電極和電阻并聯(lián)。電阻另一端接地。通過流出LED模組的電流控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷,從而控制電路中電阻大小,保證回路中正弦階梯波。
      [0021]本實(shí)用新型的工作原理如下:如圖2所示,當(dāng)電壓逐漸增加且達(dá)到一定大小時(shí),第
      一LED模組103啟動(dòng),但電流只通過第一 MOS管108流到恒流源117,此時(shí)電流大小由R1、R2、R3和R4設(shè)定。
      [0022]當(dāng)電壓繼續(xù)增大,第二 LED模組104啟動(dòng),通過第一開通關(guān)斷電路107把接在第一LED模組103輸出的第一 MOS管108關(guān)斷,第一 LED模組103及第二 LED模組104串聯(lián)發(fā)光,第二 MOS管110導(dǎo)通,此時(shí)電流由R2、R3和R4設(shè)定,第一 MOS管108截止,電流只通過第二 MOS管110流到恒流源117 ;
      [0023]當(dāng)電壓繼續(xù)增大,第三LED模組105啟動(dòng),通過第二開通關(guān)斷電路109把接在第二LED模組104輸出端的第二 MOS管110關(guān)斷,第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105串聯(lián)導(dǎo)通發(fā)光,第三MOS管112導(dǎo)通,此時(shí)電流由R3和R4設(shè)定,第一 MOS管108、第二 MOS管110都截止,電流只通過第三MOS管112流到恒流源117。
      [0024]當(dāng)電壓繼續(xù)增大,第四LED模組106啟動(dòng),通過第三開通關(guān)斷電路111把接在第三LED模組105輸出端的第三MOS管112關(guān)斷,第一 LED模組103、第二 LED模組104、第三LED模組105、第四LED模組106串聯(lián)導(dǎo)通發(fā)光,第四MOS管114導(dǎo)通,第一 MOS管108、第二MOS管110、第三MOS管112都截止,電流大小由R4設(shè)定,電流只通過第四MOS管114流到恒流源117。在電壓下降時(shí),則逐次關(guān)閉第四LED模組10、第三LED模組105、第二 LED模組104、第一 LED模組103,電流也逐次下降。
      [0025]本實(shí)用新型直接由交流電壓驅(qū)動(dòng),沒有電容及電感或其他電子元件在先前技術(shù)的衍生問題。
      [0026]以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例,但本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此,凡利用此構(gòu)思對(duì)本實(shí)用新型做出的非實(shí)質(zhì)性修改,也均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
      【權(quán)利要求】
      1.一種高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于包括有整流電路、若干LED模組、若干開通關(guān)斷電路、若干MOS管、開通保護(hù)電路、關(guān)斷保護(hù)電路和恒流源,其中整流電路的輸入端與交流電源連接,MOS管分別與LED模組的輸出端、開通關(guān)斷電路、開通保護(hù)電路和關(guān)斷保護(hù)電路相連。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述若干LED模組包括依次相連的第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組,若干MOS管包括有第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管,若干開通關(guān)斷電路包括有第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路,其中第一LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組依次串聯(lián),且第一 LED模組的一端與整流電路連接、與開通保護(hù)電路連接及與第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路連接,第二 LED模組的一端與第一 MOS管連接,第二 LED模組的另一端與第二 MOS管連接,第三LED模組的一端與第二 MOS管連接,第三LED模組的另一端與第三MOS管連接,第四LED模組的一端與第三MOS管連接,第四LED模組的另一端與第四MOS管連接,第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管均與開通保護(hù)電路連接、與關(guān)斷保護(hù)電路相連及與恒流源連接。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述交流電源使用AC220V/110V電源。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述開通保護(hù)電路包括穩(wěn)壓二極管和串聯(lián)電阻。
      5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述第一LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組均包含若干個(gè)LED光源,且若干個(gè)LED光源采用串聯(lián)方式連接。
      6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述第一LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組包含的LED光源的個(gè)數(shù)按照電壓從高到低依次啟動(dòng)的順序分別為7、6、6和5個(gè),第一 LED模組、第二 LED模組、第三LED模組、第四LED模組輸出后分別與MOS管和開通關(guān)斷電路連接。
      7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述第一開通關(guān)斷電路、第二開通關(guān)斷電路、第三開通關(guān)斷電路和第四開通關(guān)斷電路均由三極管和電阻組成。
      8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓集成交流LED多段線性驅(qū)動(dòng)裝置,其特征在于上述第一MOS管、第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管的漏極接到各組LED模組的輸出端,源極接到恒流源,柵極接至開通保護(hù)電路。
      【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203734880SQ201320811473
      【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
      【發(fā)明者】王欽若, 周瑜, 李志民, 羅巖, 楊其宇 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)
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