CN101861016A

CN101861016A - Led灯可调光开关电源装置

Info

Publication number: CN101861016A
Application number: CN201010168352A
Authority: CN
Inventors: 沈锦华; 吴金炎
Original assignee: NANTONG ZHONGRUN LIGHTING ELECTRICAL CO Ltd
Current assignee: NANTONG ZHONGRUN LIGHTING ELECTRICAL CO Ltd
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-10-13

Abstract

本发明公开了一种LED灯可调光开关电源装置，它用于LED的调光，它包括可控硅调光器和与可控硅调光器串接的电源，电源包括用于将经过可控硅调光器变换后的电压变成直流电压的输入保险装置和第一整流滤波电路，整流后的高压端经过变压器初级连接在电压芯片，最后传送给控制芯片，变压器初级依次接变压器次级，第二整流滤波电路和LED负载，经第二整流滤波电路整流后的电压接采样电阻后给LED负载提供能量，采样电阻和光耦反馈电路检测输出信号的变化，并将信号传送给控制芯片，在第一整流滤波电路和控制芯片之间设有亮度调节控制采样电路。本发明具有可靠、经济、适用范围广的优点。

Description

LED灯可调光开关电源装置

技术领域：

本发明涉及一种开关电源装置，特别是一种LED灯可调光开关电源装置，该装置可用于LED灯的调光。

背景技术：

目前，LED是一种节能、环保、外形小、寿命长且发光强度大的新型固体光源，近年来不断地被推广并应用到日常照明领域。常用的LED驱动电源大多采用光电耦合器，此类LED驱动电源具有以下缺点：该LED调光电源在旋动可控硅调光器的调节旋钮时，LED的亮度不会随调节旋钮的改变有相应较明显的变化，而是在调节旋钮变化到某一特定位置时亮度突然发生较大变化，而且，LED在亮度将要变化的时刻出现明显的闪烁，并且串入可控硅调光器后，功率因素会降低很多。因此，常见的LED驱动电源不能适应环境变化时对光亮度变化的要求，特别是不能在光亮度要求较低的环境下有效节能。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种可靠、经济、适用范围广的LED灯可调光开关电源装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种LED灯可调光开关电源装置，包括可控硅调光器和与所述可控硅调光器串接的电源，电源包括用于将经过可控硅调光器变换后的电压变成直流电压的输入保险装置和第一整流滤波电路，经第一整流滤波电路整流后的直流电压的高压端经过变压器初级连接在电压芯片，经过初级处理后的信号最后传送给控制芯片，经过变压器初级处理后的直流电压传送给变压器次级，经过次级处理后的直流电压传送给第二整流滤波电路，经过第二次整流滤波后的电压传送给LED负载，经第二整流滤波电路整流后的电压接采样电阻后给LED负载提供能量，采样电阻连接有光耦反馈电路，采样电阻和光耦反馈电路检测出经过第二次整流滤波后的输出信号的变化，并将输出信号传送给控制芯片，在第一整流滤波电路和控制芯片之间设有亮度调节控制采样电路，亮度调节控制采样电路采样到经第一次整流后的微弱的电压变化信号输送到控制芯片，控制芯片检测到该信号并控制其输出口的脉宽使输出端驱动LED的电压和电流的变化，从而调节LED的亮度。

本发明的进一步改进在于：亮度调节控制采样电路由电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₇及电容C₂组成，电阻R₁、电阻R₃、电阻R₅、电容C₂正反馈电路检测到整流之后的变化信号反映到电阻R₅上输入至控制芯片的亮度调节端口Bright，控制芯片连接高频变压器初级线圈的输出PWM信号变化，从而调节开关电源输出电压在某一较小范围内变化，市电经整流后接亮度调节控制采样电路以通过调节控制芯片的输出占空比来调节LED上的电压从而实现对LED亮度的调节。

本发明与现有技术相比具有以下有点：

本发明能有效解决LED调光闪烁的问题，并且在调节可控硅调光器时LED的发光强度能够实现近似线性的变化。使得LED在实现扩大应用范围的同时实现有效节能并最大限度的提高起其性价比。

附图说明：

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的电路原理图；

图3为LED伏安特性曲线图；

图4为市电输入可控硅调光器的波形图；

图5为可控硅调光器最小调节时的输出波形；

图6为可控硅调光器最小调节时整流后的电压波形图；

图7为可控硅调光器最大调节时的输出电压波形图；

图8为可控硅调光器最大调节时整流后输出电压波形图；

图中标号：1-电阻R₂₄、2-电阻R₂₅、3-电阻R₁、4-电阻R₂、5-电阻R₃、6-电阻R₄、7-电阻R₅、8-电阻R₇、9-电容C₂、10-电阻R₁₂、11-电阻R₁₃、12-电容C₅、13-二极管D₁₀、14-电容C₇、15-电容C₁₁、16-二极管D₉、17-电阻R₁₄、18-二极管D₆、19-二极管D₇、20-二极管D₈、21-电容C₉、22-电阻R₁₇、23-电压器U₂、24-控制芯片。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1示出了本发明LED灯可调光开关电源装置的一种实施方式，包括可控硅调光器和与可控硅调光器串接的电源，电源包括用于将经过可控硅调光器变换后的电压变成直流电压的输入保险装置和第一整流滤波电路，经第一整流滤波电路整流后的直流电压的高压端经过变压器初级连接在电压芯片，经过初级处理后的信号最后传送给控制芯片，经过变压器初级处理后的直流电压传送给变压器次级，经过次级处理后的直流电压传送给第二整流滤波电路，经过第二次整流滤波后的电压传送给LED负载，经第二整流滤波电路整流后的电压接采样电阻后给LED负载提供能量，采样电阻连接有光耦反馈电路，采样电阻和光耦反馈电路检测出经过第二次整流滤波后的输出信号的变化，并将输出信号传送给所述控制芯片，在第一整流滤波电路和控制芯片之间设有亮度调节控制采样电路，亮度调节控制采样电路采样到经第一次整流后的微弱的电压变化信号输送到控制芯片，控制芯片检测到该信号并控制其输出口的脉宽使输出端驱动LED的电压和电流的变化，从而调节LED的亮度。

如图2所示，市电经可控硅调光器之后由保护装置，滤波电容，限流电阻后，送整流桥整流，然后经稳压管稳压后(经过尖峰吸收器后，消除恶劣环境下可能会导入的脉冲干扰能量，确保芯片和其他元件在安全区域内可靠工作)，通过滤波电路送至高频变压器的初级绕组，并经过变压器的初级绕组接在控制芯片的DRAIN端口上，以通过控制芯片24接收到的其它反馈信号调节该引脚上PWM信号的占空比，从而实现对高频变压器次级线圈上电压的控制，以实现开关电源输出电压和电流的相对稳定。变压器次级线圈的输出经二极管D₁₀13，电容C₇14，电容C₁₁15整流滤波后直接送功率LED使其发光，另外从其输出端电阻R₁₇22，二极管D₉16，二极管D₇19引出的反馈电压经电压器U₂23光电耦器耦合之后送控制芯片24的PLIMT端，实现阶段恒流和过压保护功能，开关电源的输出相对稳定就是由该电路实现的。变压器次级线圈及其附属电路电阻R₁₄17，二极管D₆18，二极管D₈20，电容C₉21的作用是为控制芯片及各耗电部位提供节能的电源稳定电压。电阻R₁₂10、电阻R₁₃11及电容C₅12的作用是为控制芯片提供时钟信号。本电路的核心电路也就是可控硅调光器由电阻R₁3、电阻R₂4、电阻R₃5、电阻R₄6、电阻R₅7、电阻R₇8及电容C₂9组成。其调光原理为电阻R₁3、电阻R₃5、电阻R₅7、电容C₂9正反馈电路检测到整流之后的变化信号反映到电阻R₅7上输入至控制芯片24的亮度调节端口Bright，控制芯片24连接高频变压器初级线圈的输出PWM信号变化，从而调节开关电源输出电压在某一较小范围内变化。由LED的伏安特性曲线(如图3所示)可知，当加于LED两端电压发生变化时，其电流会发生较大变化，但当加于LED两端电压在某一较小范围内发生变化时，其电流变化基本上可以认为呈现线性变化的趋势。市电经整流后接亮度调节控制采样电路以通过调节控制芯片24的输出占空比来调节LED上的电压从而实现对LED亮度的调节该调光电路就是利用这一特点，将开关电源设计成输出在某一较小范围内变化的相对稳定的开关稳压电源，以调节流过LED的电流从而实现对LED亮度的调节。

以往的LED驱动电源会碰到两个问题：1、在调节可控硅控制开关时当可控硅调节到某一特定位置时，LED出现闪烁；2、在调节可控硅调节旋钮时，可控硅的调节在某一较大范围内变化而LED发光亮度的变化并不明显，而是在可控硅调节到某一特定位置后再往该方向调节时LED亮度突然发生较大变化。以上两种情况是我们在应用过程中不希望发生的，同时，上述两种请况对LED使用的稳定和可靠性有一定的影响，不能适应LED等在更广范围的应用。本发明较好的解决了以上两个问题，解决办法如下：解决问题1所使用的办法是在可控硅控制电路和整流桥之间增加电阻R₂₄1、电阻R₂₅2以及电感器L₁25，这些为可控硅提供稳定的工作电流，消除了可控硅的频繁自锁现象，从而消除LED灯的闪烁。解决问题2所用到的电路由电阻R₁3、电阻R₂4、电阻R₃5、电阻R₄6、电阻R₅7、电阻R₇8及电容C₂9组成，这部分线路实时侦测可控硅的变化参数，控制芯片24根据这些反馈的变化参数实时的调节功率转换线路，从而实现可控硅的较宽调节范围内的线性变换，从而使得流过LED上的电流基本呈线性变化，从而使LED发光亮度呈现宽范围均匀变化。输入可控硅调光电路前所测得的市电波形如图4所示。在本发明中使用到的关键器件是可控硅调光器，其调光原理为当220V市电经可控硅控制器件时，该器件可以通过控制电路调节控制器两端输出电压的大小，使正反馈电路检测到该变化信号从而调节稳压电源输出端电压在某一较小范围内发生变化，使流过LED上的电流也发生一定程度的改变实现对LED发光亮度的调节。可控硅的调压工作原理是通过控制交流电的导通角、实现对交流市电的斩波来控制输出电压的大小。

图5所示是当可控硅调光器调节到最小时其两端的输出电压波形，该波形是前沿斩波波形。其导通角为90°，也就是说当可控硅调节到最小时，其导通时间为整个市电工作周期的一半。

图6所示为可控硅经最小调节后再经整流输出的电压波形图。经调节后的电压经整流后，其电压的负半周向上翻转实现了将交流电转换成直流电，为后面的电路提供直流电信号，使得后面的电路能够正常工作。

图7和图8所示分别为可控硅调光器最大调节时可控硅两端的电压输出波形图和可控硅调光器最大调节输出时经整流后的输出电压波形图。其原理与上述可控硅调光器最小调节时的电压输出波形的分析相。

本发明良好的解决了在LED调光中所遇到的闪烁和亮度变化突变等问题，其性价比相对较高、性能也更稳定，对降低能源消耗、提高光源利用率等方面都起到积极的作用。

Claims

1.一种LED灯的可调光开关电源装置，包括可控硅调光器和与所述可控硅调光器串接的电源，其特征在于：所述电源包括用于将经过所述可控硅调光器变换后的电压变成直流电压的输入保险装置和第一整流滤波电路，经第一整流滤波电路整流后的直流电压的高压端经过变压器初级连接在电压芯片，经过初级处理后的信号最后传送给控制芯片，经过所述变压器初级处理后的直流电压传送给变压器次级，经过次级处理后的直流电压传送给第二整流滤波电路，经过第二次整流滤波后的电压传送给LED负载，经所述第二整流滤波电路整流后的电压接采样电阻后给LED负载提供能量，所述采样电阻连接有光耦反馈电路，所述采样电阻和光耦反馈电路检测出经过第二次整流滤波后的输出信号的变化，并将输出信号传送给所述控制芯片，在所述第一整流滤波电路和所述控制芯片之间设有亮度调节控制采样电路，亮度调节控制采样电路采样到经第一次整流后的微弱的电压变化信号输送到所述控制芯片，控制芯片检测到该信号并控制其输出口的脉宽使输出端驱动LED的电压和电流的变化，从而调节LED的亮度。

2.根据权利要求1所述LED灯可调光开关电源装置，其特征在于：所述亮度调节控制采样电路由电阻R₁(3)、电阻R₂(4)、电阻R₃(5)、电阻R₄(6)、电阻R₅(7)、电阻R₇(8)及电容C₂(9)组成，所述电阻R₁(3)、电阻R₃(5)、电阻R₅(7)、电容C₂(9)构成的正反馈电路检测到整流之后的变化信号反映到所述电阻R₅(7)上输入至所述控制芯片(24)的亮度调节端口，控制芯片(24)连接高频变压器初级线圈的输出PWM信号变化，从而调节开关电源输出电压在某一较小范围内变化，市电经整流后接亮度调节控制采样电路以通过调节所述控制芯片(24)的输出占空比来调节LED上的电压从而实现对LED亮度的调节。