CN101990347A - 一种适用于交流led的驱动和调光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于交流LED的驱动和调光方法,所述交流LED包括并联在一起的两串LED,且两串LED的极性相反,所述方法利用方波电流发生电路产生用于驱动交流LED灯串的电流,方波电流发生电路的正向电流的幅值和反向电流幅值相等,两串LED交替导通,导通时发光亮度相同。本发明的交流LED交替工作,改善了单串LED的散热性能;在单串LED导通时流过恒定的电流,确保LED发光稳定,保证了LED的长寿命;采用电流驱动,交流LED利用率高;调节控制方波电流发生电路输出电流的占空比,可调节LED的光输出量,同时由于调光时电流幅值不改变,使得峰值波长基本不发生漂移,色温稳定,调光性能好。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明应用领域,涉及一种改善交流LED发光性能和调光的驱动方法。
背景技术
半导体照明灯具由于具有发光效率高、节电效果明显、寿命长、无污染、抗震动等显著优点,已日益受到世界各国的重视,有望在不久的将来取代传统的各种照明灯具。
交流LED是由多个超细LED晶粒组成的,每个晶粒就是一个LED PN结,其微晶粒可按多种工艺排列,例如交错矩阵排列工艺,如图1所示。
交流LED可以流过双向电流,电路上可等效为两串直流LED反向并联联接,如图4中交流LED灯串2所示,实际应用中将多个直流LED按一定的顺序连接而使整体能流过双向电流的结构,也可以作为广义上的交流LED。
传统的交流LED驱动大多都采用正弦电压作驱动源(AC电源),直接加在交流LED两端(如图2),或先经过一个大容值的电解电容C(如图3),再加在交流LED上,由于串联的LED有一个很大的门槛电压,电压小于门槛电压时,LED不导通,而电压是按正弦从0缓慢上升的,因此在较长的时间内交流LED都是不导通的,这种驱动方式使得LED的利用率下降;另一方面,由于加在交流LED两端的电压波动较大,使得流过LED的电流剧烈波动,会加速LED的光衰,严重影响LED的寿命。
本发明解决了上述现有技术的缺点,并且该驱动方法还具有良好的调光性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种适用于交流LED的驱动和调光方法。
本发明在LED导通时流过恒定电流,确保LED发光稳定,保证LED长寿命,通过调节控制方波电流发生电路输出电流的占空比,可调节LED的光输出量,并保持峰值波长基本不漂移,色温稳定。
本发明通过如下技术方案实现:
一种适用于交流LED的驱动和调光方法,所述交流LED可以流过双向电流,电路上可等效为两串直流LED反向并联联接,利用方波电流发生电路产生用于驱动交流LED灯的电流,方波电流发生电路的正向电流的幅值和反向电流幅值相等,两串LED交替导通,导通时发光亮度相同。
上述的适用于交流LED的驱动和调光方法,所述正向电流和反向电流的导通宽度相等或不相等,在相邻的正向电流和反向电流之间是电流为0的区段,该区段宽度可调节。
上述的适用于交流LED的驱动和调光方法,LED的点亮时间通过调节方波电流发生电路输出电流的占空比来调节。
与现有技术相比,本发明具有有如下优点:本发明在单串LED导通时流过的电流是恒定的,从而确保了LED发光稳定,减小了电流波动对LED的影响,保证了LED的长寿命;LED串2a和2b交替工作,在其中一串LED正常发光工作时,另一串LED不工作,流过的电流为0,PN结向周围散热,使LED结温不致过高;当加上图6所示电流时,LED立即导通,只在电流为0时LED不导通,LED点亮时程可以控制,最大点亮时程理论上可达到全周期360°;通过调节控制方波电流发生电路输出电流的占空比,可调节LED的光输出量,同时由于调光时电流幅值不改变,使得峰值波长基本不发生漂移,色温稳定,调光性能好。
附图说明
图1为交流LED的晶粒矩阵排布图。
图2为一种现有的交流LED驱动电路。
图3为另一种现有的交流LED驱动电路。
图4为本发明实施方式的交流LED调光驱动电路整体结构示意图。
图5为本发明实施方式中的一种交流LED调光驱动电路。
图6为本发明实施方式中基本的交流LED驱动电流波形。
图7为本发明实施方式中的交流LED调光驱动电流波形。
具体实施方案
以下结合附图对本发明的具体实施作进一步描述,但本发明的实施和保护不限于此。
如图4所示,电路主要由方波电流发生电路1和交流LED灯串2组成;方波电流发生电路1产生用于驱动交流LED灯串2的电流i,i的波形如图7所示,恒定幅值的电流驱动灯串(2a和2b)交替稳定发光,确保了LED发光稳定,并保证LED长寿命工作;另外通过调节控制方波电流发生电路输出电流i的占空比,可调节LED的光输出量,同时由于调光时电流幅值不改变,使得峰值波长基本不发生漂移,色温稳定,调光性能好。
如图5所示为本发明的一种具体的交流LED调光驱动电路,方波电流发生电路可以采用多种方式实现,例如图5所示电流合成电路,即采用两套直流恒流电路,其电流恒流值相等,通过开关T1、T2的切换控制,使交流LED获得如图7所示电流波形。
该电路的方波电流发生电路由两套直流恒流电路(I1和I2)组成,通过控制开关T1、T2的互补切换,I1和I2交替工作,即可产生图6所示驱动电流波形。
当T1导通时,第一直流恒流电路I1工作,产生正向电流,交流LED灯串2中的LED阵列2a导通,全部回路电流i经LED阵列2a流回电源端,此时LED阵列2a支撑着交流LED的全部光输出,其结温升高,在这个过程中,由于流过LED的电流保持恒定,因此光输出恒定,并且没有电流的大波动对LED造成影响;在此阶段,LED阵列2b由于不能流过反向电流而截止,PN结向周围散热,结温下降。
当T2导通时,第二直流恒流电路I2工作,工作情况正好与上述工作情况相反,由于正负电流幅值相等,从而使交流LED的光输出量基本保持不变,同时由于LED阵列2a和2b交替工作,使LED结温不致过高。
当方波电流发生电路产生图7所示驱动电流波形时,如通过控制图5中的T1和T2的导通状态,在T1导通时,电路产生正向电流,交流LED的2a发光工作,电路工作状态与图6中电流为正时情况完全相同;在T1、T2均不导通时,交流LED与电源断开,电流幅值为0,2a和2b都不工作,整个交流LED的光输出为0;在T2导通时,电路产生反向电流,交流LED的 2b发光工作,电路工作状态与图6中电流为负时情况完全相同;在整个驱动周期中,在电流不为0 时,交流LED有光输出,且光输出恒定,在电流为0时,交流LED的无光输出,因而只要改变电流为0阶段的时间长短,即调节电流的占空比,即可调节整个周期内LED的光输出量,从而调节LED的亮度。
在整个调节过程中,LED工作时电流幅值保持不变,从而峰值波长基本不发生漂移,LED色温稳定,调光性能好。
上述两种驱动情况,正向电流的宽度和反向电流的宽度可以相等,也可以不相等,但为了保持交流LED的散热均匀性,优选宽度相等情形。
Claims (3)
1.一种适用于交流LED的驱动和调光方法,所述交流LED等效成并联在一起的两串LED,且两串LED的极性相反,其特征在于利用方波电流发生电路产生用于驱动交流LED的电流,方波电流发生电路的正向电流的幅值和反向电流幅值相等,两串LED交替导通,导通时发光亮度相同。
2.根据权利要求1所述的适用于交流LED的驱动和调光方法,其特征在于所述正向电流和反向电流的导通宽度相等或不相等,在相邻的正向电流和反向电流之间是电流为0的区段,该区段宽度可调节。
3.根据权利要求1所述的适用于交流LED的驱动和调光方法,其特征在于:LED的点亮时间通过调节方波电流发生电路输出电流的占空比来调节。
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