CN101626652A - 一种宽电压范围可调光led恒流源驱动器 - Google Patents

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朱忠伟
何朝阳
王勇
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Abstract

本发明公开了一种宽电压范围可调光LED恒流源驱动器，属于照明领域的LED光源驱动器。该驱动器的结构包括：电压识别电路、光线补偿电路、MCU控制电路、温度补偿电路和可调光恒流源电路，其中：电压识别电路、光线补偿电路和温度补偿电路的输出端均连接MCU控制电路的输入端，MCU控制电路的PWM输出端连接可调光恒流源电路的输入端，电压识别电路和可调光恒流源电路均接入直流或交流输入电压，光线补偿电路连接光敏器件，温度补偿电路连接热敏电阻，可调光恒流源电路的输出端连接LED光源。本发明成本低、体积小，系统工作稳定可靠，延长了LED的使用寿命。

Description

一种宽电压范围可调光LED恒流源驱动器
技术领域
本发明涉及照明领域中的一种LED光源驱动器，尤其涉及一种宽电压范围可调光LED恒流源驱动器。
背景技术
当前，在全球能源紧缺及国家大力倡导节能降耗的背景下，随着科学技术的发展，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，其具有节能、环保、寿命长、体积小、发光效率高等特点，可以广泛应用于家用照明、道路照明、城市夜景等照明场合。
LED光源采用恒流源进行驱动，目前市场上的驱动器技术还存在缺陷，表现为输入电压范围窄、通用性差、使用变压器造成体积大且显得笨重，有的为恒压型驱动器，导致一颗LED短路而损坏一串LED灯珠，工程维护成本高，维护工作量较大，且都不具备根据环境光线调节LED亮度的功能，造成能量的很大浪费。这些不仅不利于LED光源的推广应用，也未能挖掘节能降耗的最大潜力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对背景技术中LED驱动器存在的缺陷而提出一种宽电压范围可调光LED恒流源驱动器。
本发明的宽电压范围可调光LED恒流源驱动器，其结构包括：电压识别电路、光线补偿电路、MCU控制电路、温度补偿电路和可调光恒流源电路，其中：电压识别电路、光线补偿电路和温度补偿电路的输出端均连接MCU控制电路的输入端，MCU控制电路的PWM输出端连接可调光恒流源电路的输入端，电压识别电路和可调光恒流源电路均接入输入电压，光线补偿电路的输入端连接光敏器件，温度补偿电路的输入端连接热敏电阻，可调光恒流源电路的输出端连接LED光源。
本发明具有如下有益效果：
1、宽范围电压输入能力可以省掉变压器等器件，成本低，体积小；兼容市电系统与直流电系统；外接MOSFET电路，可根据负载功耗灵活配置MOSFET，且线路板热处理方便，散热良好，系统工作稳定可靠。
2、直流18V-450V或交流110V/220V输入电压范围可使恒流源小巧灵活且通用性强。
3、光线补偿功能可根据环境光线强弱自动无闪烁调整LED光亮度，在白天光线强烈时，减小输出电流降低LED亮度，节能效果明显，与无光线补偿全功率工作比较可有效节约能源20％-30％。
4、温度补偿功能可减小散热器体积并使LED稳定工作在正常的温度范围，延长使用寿命，减小了成本及工程维护量。
附图说明
图1是本发明的结构原理框图。
图2是本发明中可调光恒流源电路原理图。
图3(a)是本发明中温度补偿电路原理图；图3(b)是本发明中MCU控制电路原理图；图3(c)是本发明中光线补偿电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明宽电压范围可调光LED恒流源驱动器结构包括：电压识别电路、光线补偿电路、MCU控制电路、温度补偿电路和可调光恒流源电路，其中：电压识别电路、光线补偿电路和温度补偿电路的输出端均连接MCU控制电路的输入端，MCU控制电路的PWM输出端连接可调光恒流源电路的输入端，电压识别电路和可调光恒流源电路均接入直流18V-450V或交流110V/220V输入电压，光线补偿电路的输入端连接光敏器件，温度补偿电路的输入端连接热敏电阻，可调光恒流源电路的输出端连接LED光源。
可调光恒流源电路采用效率最高达90％专业恒流源芯片PT4107，直流电与交流电通用，通过PWM信号可控制通过LED电流从0到正常电流状态，即LED亮度可从暗到正常亮度无闪烁调节；光线补偿电路通过光敏器件采集环境光线，根据光线强弱调节LED亮度；温度补偿电路在使用中加上散热处理，并通过温度反馈调整PWM信号使LED工作在正常的温度范围，防止LED灯因过量发热导致性能下降及失效；MCU控制电路根据采集的环境光线、温度等信息调节输出的PWM信号占空比，调节LED光亮度。
可调光恒流源电路如图2所示，因为有整流桥D1，所以电源V1输出交流电或直流电都可以正常工作，且对于直流电没有正负之分；U1为专业恒流源芯片PT4107，通过改变电阻R2可设置开关管Q1开关频率，最高工作频率可达1MHz，可使外部电感和滤波电容体积减小、效率提高；热敏电阻NTC用来检测恒流源开关管Q1的工作温度，当温度达到上限值时可自动断开，整个回路停止工作，起保护Q1作用；开关管Q1的1脚连接恒流源芯片U1的驱动脚，在on-time即Q1导通时间段，电感L1进行能量蓄存，在off-time即Q1关断时间段储存在电感L1中的能量经过快恢复二极管D2放电维持LED工作；电阻R3用来设定回路电流，当输入电压变高时，R3分得电压高于250mV，U1增加开关管Q1驱动信号off-time时间即增加Q1关断时间减少L1的蓄能时间，从而使输出电流稳定在设定的回路电流处；电位器PR可对输出电流进行微调，可提高输出电流的精确度最高达5％。
温度补偿电路、MCU控制电路、光线补偿电路如图3所示，图中MCU芯片U2采用带ADC采样及PWM输出功能芯片STC12C5602AD，MCU的9脚与11脚为高频PWM信号输出脚，连接图2中U1的EN端进行无闪烁调光；光线补偿电路中采用太阳能电池板等光敏器件对光线进行采集，经过电阻R11、R12分压，将ADOPT接至MCU的19脚；温度补偿电路中电阻R16、R17为负温度系数热敏电阻，用来采集LED工作温度，TEMP1与TEMP2分别连接MCU的16脚与17脚。采集来的光线、温度模拟量通过MCU的ADC转换功能转换为数字量，根据光线强弱将PWM输出分为5档输出，光线最暗时以100％占空比PWM信号输出，随着光线增强以8％为步伐减小PWM信号占空比，最小为60％占空比信号来驱动可调光恒流源电路工作，此时LED功率损耗为100％驱动信号工作时的一半，在这5档输出期间，MCU不断采集LED的工作温度，当温度高于设定值时，MCU将在每档基础上以1％步伐减小PWM信号占空比，反之则增加1％，使LED工作在最佳温度环境的前提下发光效率最大化，这不仅延长了LED的工作寿命，同时也降低了散热器体积及成本。

Claims (2)

1、一种宽电压范围可调光LED恒流源驱动器，其特征在于：包括电压识别电路、光线补偿电路、MCU控制电路、温度补偿电路和可调光恒流源电路，其中：电压识别电路、光线补偿电路和温度补偿电路的输出端均连接MCU控制电路的输入端，MCU控制电路的PWM输出端连接可调光恒流源电路的输入端，电压识别电路和可调光恒流源电路均接入输入电压，光线补偿电路的输入端连接光敏器件，温度补偿电路的输入端连接热敏电阻，可调光恒流源电路的输出端连接LED光源。
2、根据权利要求1所述的宽电压范围可调光LED恒流源驱动器，其特征在于：所述可调光恒流源电路采用直流电与交流电通用的恒流源芯片。
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