CN102036436A

CN102036436A - 调压限流型led照明装置电源

Info

Publication number: CN102036436A
Application number: CN2009101906332A
Authority: CN
Inventors: 谢井峰
Original assignee: SHENZHEN CENTURYXINTAIDA ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN CENTURYXINTAIDA ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明涉及一种新的LED照明装置电源电路，采用了一种新的多路LED灯串供电电流控制方法。所属技术领域为LED照明装置用开关电源。调压限流型LED电源主要由两部分组成，前级为可调节输出电压的AC-DC变换器，后级为最大支路电流检出电路。后级将检测到的最大支路电流信号，将之与预先设定的参考电压进行比较，其误差输出控制AC-DC变换器的输出电压。采用这种方式则可以精确地控制流经LED灯串或者大功率LED灯的电流，确保LED工作在正常的节温条件下，保证灯具寿命。

Description

调压限流型LED照明装置电源

一、技术领域：

本发明涉及一种新的LED照明装置电源电路，采用了一种新的多路LED灯串供电电压和电流控制方法。所属技术领域为LED照明装置用开关电源。

二、背景技术：

目前，公知的LED照明装置电源分为两大类，一类是恒压型电源，另一类是恒流型电源。恒压型电源一般将所有LED灯串并联起来作为一个负载，电源输出恒定电压；恒流型电源则在恒压型基础上增加了恒流功能，即将恒压型电源作为前级，后级根据负载情况配置恒流模块，恒流型电源将每一个LED灯串都作为一个独立的负载，由独立的恒流电路供电。

恒压型电源与恒流型电源比较没有后级的恒流电路部分，简单可靠，但这类电源的应用有很大的局限性。众所周知，LED是二极管类半导体器件，它的伏安特性是指数曲线，电压的微小变化会导致电流急剧变化(见图1)，因此要精确地控制灯具的照度，必须控制流经LED的电流。而且LED的伏安特性随温度变化而变化，温度升高时其伏安特性向左偏移，此时必须降低加在LED上的电压，以保证电流不变，显然恒压型电源不能跟随伏安特性的变化而变化，无法精确控制流经LED的电流。更严重的是，当电压恒定不变时，随着LED工作环境温度的升高，流经LED的电流会相应地增大，而电流的增大更进一步加剧了温度的升高(见图2)，如此恶性循环会导致该LED迅速老化失效，几个月甚至几个星期就可能完全失效。因此若采用恒压型电源，灯具设计时必须按可能出现的最恶劣情况设计散热器，确保出现最高环境温度时LED工作环境温度不超过设计值，使得灯具过大过重，造成浪费。

恒流型LED电源则较恒压型电源增加了恒流控制电路，一般是有多少个LED灯串或者几个大功率封装LED就有几路输出，对每一路电流都进行恒流控制，因此不会发生某一路LED灯串电流过大的情况，(灯具)整机较采用恒压型电源有较高的可靠性。但是恒流型电源因为多了一级恒流电路，因此电源效率一般会降低5％左右，而且元器件的数量增多了，电源本身的可靠性也有所降低。

三、发明内容：

鉴于恒压型和恒流型电源的上述优缺点，我们开发了调压限流型LED照明装置电源，这种电源适合驱动具有多个LED灯串或者多个大功率LED封装并联的LED照明装置。调压限流型电源具有恒压型电源结构简单、效率高和可靠性高的优点，同时也具有恒流型电源可以对流经LED灯串或大功率封装电流进行精确控制的优点。

调压限流型LED照明装置电源由电压可调节AC-DC隔离转换器及各支路电流检测部分组成，详见附图及附图说明。

四、附图说明：

图1所示为欧司朗Golden Dragon系列某型LED的伏安特性，其它厂家的大功率照明用LED伏安特性与之类似，我们以此来分析控制流经LED的电流的必要性。

图中两条黄色竖线标示出了相差0.1V的顺向压降，对应的两条横线则标示出了相应的顺向电流的变化，大约为100mA，亦即约5％的电压变化导致了约40％的电流变化[电压变化率0.1/2.1x100％≈5％；电流变化率(0.44-0.34)/0.34x100％≈30％]。任何电路都有误差，如果在大功率照明LED驱动时选用控制电压的方式，这些微小的误差会导致很大的电流误差，从而使得LED功率大幅度偏离设计值，因此精确的LED控制方式应该为电流控制方式。

图2所示为某型号大功率照明用LED伏安特性与工作环境温度的关系示意图，可见当驱动电压恒定不变时随温度升高其顺向电流增加，电流增加使得工作环境温度进一步升高。因为LED照明灯具一般都为长时间工作，其温度很可能升至LED极限允许温度，导致LED加速老化。

图3所示为调压限流型LED照明装置电源的系统框图。

调压限流型LED照明装置电源主要由两部分构成，第一部分为电压可调节的AC/DC隔离转换器，它与恒压型电源类似，可以是任意一种拓扑结构的开关电源；第二部分为电流检测电路，采用取样电阻采集每一个支路(即LED灯串或大功率LED封装)的电流，图中R1～Rn即是取样电阻，U1～Un为取样电阻采集到的电压，Um为检出的U1～Un中的最大电压。Uref为预先设定的LED灯串限制电流所对应的参考电压。

四、具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

图3中所示的AC-DC隔离转换器的输入AC为市政照明工程的供电电源，在我国一般为交流220V，通过AC-DC隔离转换器进行AC/DC变换后输出可以在一定范围内进行电压调节的直流电。

该直流电给并联的1～n个LED灯串或大功率LED封装供电，流经这些灯串或大功率LED封装的电流为I1～In，这些电流在检测电阻R1～Rn上产生电压降U1～Un，经过放大器OP1～OPn放大后经过二极管D1～Dn并联，则并联的D1～Dn的负端电压Um(也就是误差放大器的负输入端)与U1～Un中的最大电压间具有一定的对应关系，该电压所对应的电流则为实际流过LED灯串或LED大功率封装的最大电流，将该电压与预先设定的对应LED灯串或LED大功率封装最大电流所对应的参考电压Vref进行比较，若该电压大于Vref，则相应地调低AC-DC隔离转换器的输出电压，使之与Vref相等，反之则相应地升高AC-DC隔离转换器的输出电压，使之与Vref相等。这样，通过对AC/DC隔离转换器输出电压的调节，使得流经LED灯串或大功率LED封装的最大电流与预先设定的最大电流一致，实现了对流经LED灯串或LED大功率封装电流的控制。

调压限流型LED照明装置电源虽然原理上讲不能精确地控制每一个LED灯串或大功率LED封装的电流，但随着LED加工工艺的成熟，同一批次LED个体之间的差异已经可以做到非常微小，因此实际应用中流经每一个LED灯串或大功率LED封装的电流非常接近，因此控制了最大支路的电流即等效于控制了所有支路的电流，并且不受内部或外部环境温度变化的影响，调压限流型LED照明装置电源实现了对LED电流的精确控制。这样，调压限流型LED照明装置电源既具有了恒压型LED照明装置电源简单高效的优点，避免了其不能随环境温度变化进行调节的缺点，同时又在实际应用中与恒流型LED照明装置电源一样，做的了对LED灯串或大功率LED封装的电流的精确控制。

Claims

1.一种LED照明装置电源，核心部分包含输出电压可调节的的AC/DC变换器和输出电流检测电路。其特征在于AC/DC变换器部分的输出电压根据输出各支路中最大电流的大小进行调节。

2.如权利要求1所述的LED照明装置电源，其特征在于设定一个允许的最大(或额定)的支路电流所对应的参考电压值。

3.如权利要求1所述的LED照明装置电源，其特征在于通过电流检测电路检测各支路电流，将所得到的各支路电流在检测元件(一般为电阻)上的电压降进行放大后进行比较。得到最大支路电流所对应的电压值。

4.如权利要求1所述的LED照明装置电源，其特征在于将最大支路电流所对应的电压值与所设定的允许的最大(或额定)的支路电流所对应的参考电压值进行比较。

5.如权利要求1所述的LED照明装置电源，其特征在于调节AC/DC变换器部分的输出电压，使得最大支路电流所对应的电压值与所设定的允许的最大(或额定)的支路电流所对应的参考电压值相等。从而实现最大支路输出电流与设定值相等。