CN102149241A - Led通电发光电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED通电发光电路，包括电源、电源开关和LED负载，所述LED负载是包括LED单元和保护元件的受保护LED负载，保护元件与LED单元并联连接，使LED单元所承受的工作电压限定在安全电压范围，使LED通电发光电路能够直接使用市电电源供电LED负载，降低了LED通电发光电路产品的成本、耗电及故障率。

Description

LED通电发光电路
技术领域
本发明涉及一种用于照明、信号显示或景观亮化……等的LED通电发光电路。
背景技术
现有技术中，用于照明、信息显示或景观亮化……的LED通电发光电路是采用电源变换器将100～240V、50～60HZ的市电电源变换成24V低压电源供电LED负载。值得注意的是，电源变换器在进行电压变换时产生大量的热，如果采取的散热措施不当，则变换器会因自身温度过高而导致“死灯”，特别是在一些需长时间工作的场合更常见，并且使用电源变换器使LED通电发光电路产品的成本、耗电及故障率都增加了。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种LED通电发光电路，能够直接使用市电电源供电LED负载，降低了产品的成本、耗电及故障率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种LED通电发光电路，包括电源、电源开关和LED负载，所述LED负载是包括LED单元和保护元件的受保护LED负载，保护元件与LED单元并联连接，使LED单元承受的工作电压限定在安全电压范围。
所述的受保护LED负载包括LED单元和保护元件，所述LED单元可以是由单只LED管子成为一个LED单元，也可以是采用二只或多只LED管子并联连接(正极接正极，负极接负极)组成一个LED单元；所述保护元件是电阻，一只电阻与一个LED单元(或一个LED串单元)并联连接组成一个LED单元组，然后由N个(或N/M个)LED单元组顺向串联连接组成受保护LED负载。
所述的受保护LED负载包括LED单元和保护元件，所述的LED单元可以是由单只LED管子成为一个LED单元，也可以是采用二只或多只LED管子并联连接(正极接正极，负极接负极)组成一个LED单元；所述保护元件是稳压管，一只稳压管与一个LED单元并联连接(稳压管的负极与LED单元的正极相接，稳压管的正极与LED单元的负极相接)组成一个LED单元组，然后由N个LED单元组顺向串联连接组成受保护LED负载。
与现有技术相比，本发明的受保护LED负载能够直接使用市电电源供电，降低了LED通电发光电路产品的成本、耗电及故障率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例一的电路图。
图2是本发明实施例二的电路图。
图3是本发明增加限流功能的电路图。
具体实施方式
实施例一的LED通电发光电路LED负载的一个LED单元与一个保护元件并联连接组成一个LED单元组，然后由N个LED单元组顺向串联连接组成一串正、负单向性受保护LED负载。请参阅图1，采用一只LED管子便可成为一个LED单元，在需用更多LED管子的场合可以采用二只或多只LED管子并联连接(正极接正极，负极接负极)组成一个LED单元，为使图面简洁本实施例采用一只LED管子成为一个LED单元来说明，本实施例采用电阻R为保护元件，将一只电阻Rn与一个LED单元Ln并联连接组成第n个LED单元组，然后由N个LED单元组顺向串联连接组成一串正、负单向性受保护LED负载，其中n值是1，2，……N，由于LED管子的额定电压UT和额定电流IT等参数的不一致性，基本上按N×UT＞U1来选取N值，还要使每只LED管子实际承受的工作电压和工作电流不超过该LED产品规定的许可值，由于通常是使用同一种额定电压值(例如3.1V)的LED管子用于同一个LED负载，本例R1～RN选用同一阻值的电阻，可在10KΩ～100KΩ的电阻范围内选用，Rn阻值太小则耗电大，若选用极高阻值的Rn会因潮气影响阻值的稳定性；所述电源是世界现行的100～240V、50～60Hz的市电电源U1，U1的零、相线是N端、L端；所述电源开关是常用的半导体无触点开关或机械触点开关，开关K的两端分别与电源U1的L端和桥式整流(简称4D)输入端2相接，电源U1的N端与4D的输入端1相接，4D的输出端3、4端分别与受保护LED负载的正、负端相接，开关K关断时LED通电发光电路不工作，开关K接通时电源U1经4D变换成每秒100个正半周(U1为50Hz时)的脉波式直流电压U2从4D输出端3、4输出到受保护LED负载的正、负两端，U2即时被分配到各个保护电阻R1～RN上，每只保护电阻Rn分配到的电压是U2/N，使每个LED单元承受的电压限定在U2/N，U2的电压幅值与U1的电压幅值大小近似，N值是上述按N×UT＞U1来选取的，U2/N是在选用的LED管子工作电压的安全范围之内，在开关K接通瞬间是保护电阻保护了LED管子，避免了因响应时间不一致引发的损伤从而能够正常通电发光。
本发明LED通电发光电路还适用于各种频率、各种大、小电压值的交、直流电源。上述受保护LED负载是一只电阻与一个LED单元并联连接组成一个LED单元组，是一对一的保护方式。也可以是先由M个LED单元顺向串联组成一个LED串单元，一个LED串单元与一只电阻并联组成一个M型LED单元组，然后由N/M个M型LED单元组顺向串联连接组成M型受保护LED负载，是一对M的保护方式，其好处是可减少保护电阻的数量，节省电阻元件费和电阻安装费，可通过简单的电路调试选用合适的M值，LED通电发光应用广泛，也可以由上述的LED单元或LED单元组通过各种型式的并、串联组成双向式或其他各种型式的受保护LED负载。
实施例二的LED通电发光电路LED负载的一个LED单元和一个保护元件并联连接组成一个LED单元组，然后由N个LED单元组顺向串联连接组成一串正、负单向性受保护LED负载，请参见图2，采用一只LED管子可成为一个LED单元，在需用更多LED管子的场合可以采用二只或多只LED管子并联连接(正极接正极，负极接负极)组成一个LED单元，本实施例采用一只LED管子成为一个LED单元来说明，本实施例采用稳压管D为保护元件，通常LED负载是由额定电压相同(如3.1伏)的LED管子组成，所以保护元件也选用相同稳压值的稳压管D，将一只稳压管Dn与一个LED单元Ln并联连接(稳压管的负极与LED单元的正极相接，稳压管的正极与LED单元的负极相接)组成第n个LED单元组，然后由N个LED单元组顺向串联连接组成一串正、负单向性受保护LED负载，其中n是1，2，……N，N值的选取与实施例一同。所述电源是世界现行100～240V、50～60Hz的市电电源U1，U1的零、相线是N端、L端；所述电源开关是常用的半导体无触点开关或触点开关，开关K两端分别与U1的L端和桥式整流(简称4D)输入端2相接，U1的N端与4D的输入端1相接，4D输出端3、4分别与正、负单向性受保护LED负载的正、负端相接，开关K关断时，LED通电发光电路不工作，开关K接通时电源U1经4D变换成每秒100个正半周(U1为50Hz时)的脉波式直流电压U2从4D的输出端3、4送到受保护LED负载的正、负两端，U2即时被分配到N个稳压管上使稳压管首先进入稳压状态，稳压管两端并使LED单元两端电压限定在LED单元的安全工作电压范围，LED单元通电发光后，LED单元两端电压是3.1V低于稳压管的稳压值，迫使稳压管退出稳压状态，不耗电，稳压管的选用是取其稳压值既要高于与其并联的LED单元的额定工作电压3.1伏又要低于LED管子产品规定的最大安全电压值，例如可选用3.6伏的稳压管，要选用响应快速的稳压管，响应时间越小越好，稳压管的最大稳定电流应高于LED单元的工作电流，使得当某个LED单元损坏开路时与其并联的稳压管马上进入稳压状态起通流的作用从而避免整片死灯。
请参阅图3，是本发明增加限流电路的配合运用，一种LED通电发光电路包括电源、电源开关和LED负载，所述电源是100～240V、50～60Hz的市电电源U1，U1的零、相线是N端、L端；所述电源开关是常用的半导体无触点开关或触点开关K；所述LED负载是一串正、负单向性受保护LED负载，为使图面简洁，简称为LED负载5。电阻R1～R5、VT1、VT2组成限流电路，开关K的两端分别与电源U1的L端和桥式整流(简称4D)输入端2相接，U1的N端与4D的输入端1相接，4D的正输出端3与受保护LED负载5的正端相接于A点，受保护LED负载5的负端与限流电阻R2相接于B点，R2的另一端与采样电阻R1相接于C点，R1的另一端与4D的负输出端4相接于D点，R3一端与D点相接后另一端与R4相接于E点，R4的另一端与R5相接于F点，R5的另一端接A点，场效应管VT1的源极S、漏极D、栅极G分别与D点、F点、C点相接，功率MOSFETVT2的源极S、漏极D、栅极G分别与C点、B点、E点相接，R3、R4、R5的取值应保证当VT1处于截止状态时E点处于高电位(D点为零电位)使VT2充分导通，而当VT1处于导通状态时E点处于低电位使VT2截止。开关K关断时LED通电发光电路不工作，开关K接通后电源U1经4D变换为每秒100个(U1为50Hz时)正半周的脉波式直流电源U2从4D的输出端3、4输出送到LED负载电路，受保护LED负载5的负载电流IL流经R2、R1，当IL在正常值范围时C点的电位IL×R1小于VT1的导通阀值电压VGS(th)，VT1处于截止状态，E点电位处于高电位VT2处于充分导通状态将限流电阻R2短路，电路的总负载是负载5+R1，选用VT1时尽量选取其导通阀值电压低一些的如1伏左右，这样可使R1小一些利于电路用电高效率，当IL升高超出安全范围时IL×R1高于VT1的导通阀值电压使VT1导通使E点电位处于低电位迫使VT2截止，电路的总负载是负载5+R2+R1，总负载增加使负载电流降到安全范围，可按限流要求选取合适的R2，也可以选用1个或多个LED单元组取代R2，这样可在降低IL的情况下照度(用于LED照明时)不降低，但成本会增加小小。VT2应选用其漏极电流额定值大于负载电流IL、导通电阻RDS(ON)越小越好，例如可选用2SK1286。上述是单级梯级式限流，可按实际需要采用多级梯级式限流。

Claims (3)

1.一种LED通电发光电路，包括电源、电源开关和LED负载，其特征在于：所述LED负载是包括LED单元和保护元件的受保护LED负载，保护元件与LED单元并联连接，使LED单元承受的工作电压限定在安全电压范围。
2.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于：所述保护元件是电阻，一只电阻与一个LED单元(或一个LED串单元)并联连接组成一个LED单元组，然后由N个(或N/M个)LED单元组顺向串联连接组成受保护LED负载。
3.根据权利要求1所述的LED通电发光电路，其特征在于：所述保护元件是稳压管，一只稳压管与一个LED单元并联连接(稳压管的负极与LED单元的正级相接，稳压管的正极与LED单元的负极相接)组成一个LED单元组，然后由N个LED单元组顺向串联连接组成受保护LED负载。
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