CN103152913A - 驱动led模块的交流电整流电路及交流电整流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动LED模块的交流电整流电路及交流电整流方法。包括：在交流电模块处于正半周时，对交流电进行整流后输出至LED模块的正半周整流支路；在处于负半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电，在交流电模块处于正半周时，进行放电并输出至LED模块的正半周馈电支路；在交流电模块处于负半周时，对交流电进行整流，并输出至LED模块的负半周整流支路；在处于正半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电，在交流电模块处于负半周时，进行放电并输出至LED模块的负半周馈电支路；在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断LED模块的过压保护支路。应用本发明，可以提高输出电压的稳定性、提升LED模块的发光效率。

Description

驱动LED模块的交流电整流电路及交流电整流方法

技术领域

本发明涉及交流电整流技术，尤其涉及一种驱动发光二极管（LED，Light Emitting Diode）模块的交流电整流电路及交流电整流方法。

背景技术

发光二极管（LED，Light Emitting Diode）模块作为一种高效益的新光源，由于具有寿命长、能耗低、节能环保等优点，广泛应用于商业、工业、家庭领域的照明。

当LED模块作为照明装置光源时，照明装置的寿命不仅仅取决于LED的发光性能，还取决于提供LED模块工作电压的驱动电路组件的稳定性。在目前的应用方案中，LED模块寿命的瓶颈仍然是驱动电路提供的电压稳定性。为了降低驱动电压的波动性对LED模块的寿命影响，需要基于现有广泛应用的交流电，设计全新的交流电整流电路，用以提供稳定的驱动电压，从而驱动LED模块。

桥式整流电路采用半导体整流二极管（或称二极管）连接成简单的整流电路，广泛应用于各种交直流转换的稳压应用中，通过桥式整流电路，将交流电（AC）整流成直流电（DC），可以为LED模块提供较为稳定的电压，从而提升LED模块的使用寿命。

图1为现有驱动LED模块的交流电整流电路结构示意图。将LED模块连接在交流电整流电路的直流输出端，通过该交流电整流电路，对交流电进行整流，可以直接驱动LED模块，参见图1，该交流电整流电路为桥式整流电路，包括：交流电模块（AC）、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4，其中，

第一二极管D1的正极与第二二极管D2的负极相连，负极分别与第三二极管D3的负极以及外部LED模块的输入端（V+）相连；

第二二极管D2的正极分别与第四二极管D4的正极以及外部LED模块的输出端（V-）相连；

第三二极管D3的正极与第四二极管D4的负极相连；

交流电模块的一端（A1）与第一二极管D1的正极相连，另一端（A2）与第二二极管D2的正极相连。

交流电的周期包括：正半周期以及负半周期，其中，正半周期是交流电从零值上升至正峰值值以及从正峰值值下降至零值经历的时间段；负半周期是交流电从零值下降至负峰值值以及从负峰值值上升至零值经历的时间段。

在交流电的正半周期，交流电模块输出的交流电通过第一二极管D1、外部LED模块以及第四二极管D4，形成电流回路，为外部LED模块提供工作电压；

在交流电的负半周器，交流电模块输出的交流电通过第三二极管D3、外部LED模块以及第二二极管D2，形成另一电流回路，为外部LED模块提供工作电压。

由上述可见，现有驱动LED模块的交流电整流电路，交流电通过二极管的整流后，直接驱动LED模块工作，由于交流电是周期性波动的，而LED模块存在一定的开启电压，即只有加载在LED模块两端的电压超过开启电压时，LED模块才会导通并发光；如果加载在LED模块两端的电压没有超过开启电压，LED模块处于截止状态，即处于不发光状态。因而，现有的交流电整流电路，在电流回路发生转向时，能够提供给外部LED模块的电压小于开启电压，使得LED模块的发光效率较低；进一步地，经过交流电整流电路中二极管的整流，输出至LED模块的电压值随着交流电压波动而波动，输出电压稳定性较低，使得LED模块出现明显的闪烁现象，减少了LED模块的使用寿命。

发明内容

本发明的实施例提供一种驱动LED模块的交流电整流电路，提高输出电压的稳定性、提升LED模块的发光效率。

本发明的实施例还提供一种驱动LED模块的交流电整流方法，提高输出电压的稳定性、提升LED模块的发光效率。

为达到上述目的，本发明实施例提供的一种驱动LED模块的交流电整流电路，该交流电整流电路包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路、负半周馈电支路以及过压保护支路，其中，

正半周整流支路，用于在交流电模块处于正半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

正半周馈电支路，用于在交流电模块处于负半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；在交流电模块处于正半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周整流支路，用于在交流电模块处于负半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路，用于在交流电模块处于正半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；在交流电模块处于负半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

过压保护支路，用于在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。

较佳地，所述正半周整流支路包括：第一整流管、第二整流管以及第六整流管，其中，

第二整流管的正极与交流电模块的一端相连，负极与第一整流管的正极相连；

第一整流管的负极与外部LED模块的输入端相连；

第六整流管的正极与外部LED模块的输出端相连，负极与交流电模块的另一端相连。

较佳地，所述负半周整流支路包括：第三整流管、第四整流管以及第五整流管，其中，

第三整流管的负极与交流电模块的一端相连，正极与外部LED模块的输出端相连；

第五整流管的正极与交流电模块的另一端相连，负极与第四整流管的正极相连；

第四整流管的负极与外部LED模块的输入端相连。

较佳地，所述正半周馈电支路包括：第一电容以及第四电容，其中，

第一电容的一端与第四二极管的正极相连，另一端与交流电模块的一端相连；

第四电容的一端与交流电模块的另一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连。

较佳地，所述负半周馈电支路包括：第二电容以及第三电容，其中，

第二电容的一端与交流电模块的一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连；

第三电容的一端与第一整流管的正极相连，另一端与交流电模块的另一端相连。

较佳地，所述过压保护支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、NPN三极管以及场效应三极管，其中，

第一电阻的一端分别与第四电阻的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻的一端、第一稳压二极管的负极以及第三电阻的一端相连；

第三电阻的另一端与NPN三极管的基极相连；

第四电阻的另一端分别与NPN三极管的集电极、第五电阻的一端以及第二稳压二极管的负极相连；

第五电阻的另一端与场效应三极管的栅极相连；

场效应三极管的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管的源极分别与第二电阻的另一端、第一稳压二极管的正极、NPN三极管的发射极、第二稳压二极管的正极以及第三二极管的正极相连。

较佳地，所述整流管为二极管、三极管或可控硅整流器。

较佳地，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容采用无极性电容。

较佳地，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容具有相同的电容值。

较佳地，

在交流电正半周期，电流经第二二极管、第一二极管、LED模块、第六二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在交流电电压上升阶段，交流电通过第二二极管以及第三电容形成回路，为第三电容充电；同时，交流电通过第二电容以及第六二极管形成回路，为第二电容充电；同时，第四电容、第一电容、第四二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电；

在交流电负半周期，电流经第五二极管、第四二极管、LED模块、第三二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在电压绝对值上升阶段，交流电模块中的交流电通过第五二极管以及第一电容形成回路，向第一电容充电；同时，交流电通过第四电容以及第三二极管形成回路，向第四电容充电；同时，第二电容、第三电容、第一二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电。

较佳地，所述交流电整流电路进一步包括：恒流二极管，所述恒流二极管的正极与场效应三极管的源极相连，负极与第三二极管的正极相连。

较佳地，所述交流电整流电路进一步包括：电解电容，所述电解电容的正极与LED模块的输入端相连，负极与LED模块的输出端相连。

一种驱动发光二极管LED模块的交流电整流方法，由交流电整流电路驱动发光二极管LED模块，该交流电整流电路包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路、负半周馈电支路以及过压保护支路，该方法包括：

在交流电模块处于正半周时，正半周整流支路对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路根据交流电模块输出的交流电进行充电，正半周馈电支路进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

过压保护支路在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路；

在交流电模块处于负半周时，负半周整流支路对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块，正半周馈电支路根据交流电模块输出的交流电进行充电；

过压保护支路在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。

其中，所述正半周整流支路包括：第一整流管、第二整流管以及第六整流管，其中，

第二整流管的正极与交流电模块的一端相连，负极与第一整流管的正极相连；

第一整流管的负极与外部LED模块的输入端相连；

第六整流管的正极与外部LED模块的输出端相连，负极与交流电模块的另一端相连。

其中，所述负半周整流支路包括：第三整流管、第四整流管以及第五整流管，其中，

第三整流管的负极与交流电模块的一端相连，正极与外部LED模块的输出端相连；

第五整流管的正极与交流电模块的另一端相连，负极与第四整流管的正极相连；

第四整流管的负极与外部LED模块的输入端相连。

其中，所述正半周馈电支路包括：第一电容以及第四电容，

其中，

第一电容的一端与第四二极管的正极相连，另一端与交流电模块的一端相连；

第四电容的一端与交流电模块的另一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连。

其中，所述负半周馈电支路包括：第二电容以及第三电容，

其中，

第二电容的一端与交流电模块的一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连；

第三电容的一端与第一整流管的正极相连，另一端与交流电模块的另一端相连。

其中，所述过压保护支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、NPN三极管以及场效应三极管，其中，

第一电阻的一端分别与第四电阻的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻的一端、第一稳压二极管的负极以及第三电阻的一端相连；

第三电阻的另一端与NPN三极管的基极相连；

第四电阻的另一端分别与NPN三极管的集电极、第五电阻的一端以及第二稳压二极管的负极相连；

第五电阻的另一端与场效应三极管的栅极相连；

场效应三极管的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管的源极分别与第二电阻的另一端、第一稳压二极管的正极、NPN三极管的发射极、第二稳压二极管的正极以及第三二极管的正极相连。

其中，在交流电正半周期，电流经第二二极管、第一二极管、LED模块、第六二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在交流电电压上升阶段，交流电通过第二二极管以及第三电容形成回路，为第三电容充电；同时，交流电通过第二电容以及第六二极管形成回路，为第二电容充电；同时，第四电容、第一电容、第四二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电；

在交流电负半周期，电流经第五二极管、第四二极管、LED模块、第三二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在电压绝对值上升阶段，交流电模块中的交流电通过第五二极管以及第一电容形成回路，向第一电容充电；同时，交流电通过第四电容以及第三二极管形成回路，向第四电容充电；同时，第二电容、第三电容、第一二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电。

由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种驱动LED模块的交流电整流电路及交流电整流方法，包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路以及负半周馈电支路，其中，正半周整流支路，用于在交流电模块处于正半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；正半周馈电支路，用于在交流电模块处于负半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；在交流电模块处于正半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；负半周整流支路，用于在交流电模块处于负半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；负半周馈电支路，用于在交流电模块处于正半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；在交流电模块处于负半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；过压保护支路，用于在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。这样，利用电容的充、放电，在现有的交流电直接驱动LED模块的电路基础上，提高了输出电压的稳定性，提高了交流电每个半周期的利用率，增加LED的导通时间，同时降低了LED发光波动，并保证了较高的功率因数，提升了LED模块的发光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为现有驱动LED模块的交流电整流电路结构示意图。

图2为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路结构示意图。

图3为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路具体结构示意图。

图4为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路另一具体结构示意图。

图5为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路再一具体结构示意图。

图6为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流方法流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

现有驱动LED模块的交流电整流电路，由于交流电是周期性波动的，而LED模块存在一定的开启电压，因而，在电流回路发生转向时，能够提供给外部LED模块的电压小于开启电压，使得LED模块的发光效率较低；进一步地，经过交流电整流电路中二极管的整流，输出至LED模块的电压值随着交流电压波动而波动，输出电压稳定性较低，影响LED模块的使用寿命。

本发明实施例中，针对现有技术交流电直接驱动电路的缺点，提供一种交流电直接驱动LED模块的驱动电路，为LED模块提供驱动电流，即利用电容的充、放电来增大导通角，并将交流电的波谷填充起来，提高电源效率，降低LED发光闪烁现象。

图2为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路结构示意图。参见图2，该交流电整流电路包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路、负半周馈电支路以及过压保护支路，其中，

正半周整流支路，用于在交流电模块处于正半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

正半周馈电支路，用于在交流电模块处于负半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；用于在交流电模块处于正半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周整流支路，用于在交流电模块处于负半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路，用于在交流电模块处于正半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；用于在交流电模块处于负半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

过压保护支路，用于在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。

本发明实施例中，外部的LED模块也可以是其它负载模块，例如，其他需要在稳定工作电压下的负载。

其中，正半周整流支路包括：第一整流管D1、第二整流管D2以及第六整流管D6（图中未示出），其中，

第二整流管D2的正极与交流电模块的一端（A1）相连，负极与第一整流管D1的正极相连；

第一整流管D1的负极与外部LED模块的输入端相连；

第六整流管D6的正极与外部LED模块的输出端相连，负极与交流电模块的另一端（A2）相连。

负半周整流支路包括：第三整流管D3、第四整流管D4以及第五整流管D5（图中未示出），其中，

第三整流管D3的负极与交流电模块的一端（A1）相连，正极与外部LED模块的输出端相连；

第五整流管D5的正极与交流电模块的另一端（A2）相连，负极与第四整流管D4的正极相连；

第四整流管D4的负极与外部LED模块的输入端相连。

正半周馈电支路包括：第一电容C1以及第四电容C4（图中未示出），其中，

第一电容C1的一端与第四二极管D4的正极相连，另一端与交流电模块的一端（A1）相连；

第四电容C4的一端与交流电模块的另一端（A2）相连，另一端与外部LED模块的输出端相连。

负半周馈电支路包括：第二电容C2以及第三电容C3（图中未示出），其中，

第二电容C2的一端与交流电模块的一端（A1）相连，另一端与外部LED模块的输出端相连；

第三电容C3的一端与第一整流管D1的正极相连，另一端与交流电模块的另一端（A2）相连。

过压保护支路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一稳压二极管DZ1、第二稳压二极管DZ2、NPN三极管Q1以及场效应三极管M1（图中未示出），其中，

第一电阻R1的一端分别与第四电阻R4的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻R2的一端、第一稳压二极管DZ1的负极以及第三电阻R3的一端相连；

第三电阻R3的另一端与NPN三极管Q1的基极相连；

第四电阻R4的另一端分别与NPN三极管Q1的集电极、第五电阻R5的一端以及第二稳压二极管DZ2的负极相连；

第五电阻R5的另一端与场效应三极管M1的栅极相连；

场效应三极管M1的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管M1的源极分别与第二电阻R2的另一端、第一稳压二极管DZ1的正极、NPN三极管Q1的发射极、第二稳压二极管DZ2的正极以及第三二极管D3的正极相连。

本发明实施例中，由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一稳压二极管DZ1、第二稳压二极管DZ2、NPN三极管Q1以及场效应三极管M1组成过压保护电路，当输入的电压高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路，即关断场效应三极管M1，截断电流，从而有效保护LED模块以及整个电路不受损坏，大大提高了电路的可靠性。

实际应用中，电压阈值可以根据实际需要设置，通过设置第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，由第一电阻R1、第二电阻R2分压确定。

较佳地，整流管可以是二极管，也可以是三极管，只要是具有单向导电特性的器件即可，例如，可控硅整流器等。较佳地，采用半导体整流二极管，不但成本低廉，而且便于与LED模块等进行二次集成，构成一体化交流电直接驱动的LED照明装置。

以下以整流管为二极管为例，对本发明实施例进行详细描述。

图3为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路具体结构示意图。参见图3，该驱动LED模块的交流电整流电路包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、LED模块、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一稳压二极管DZ1、第二稳压二极管DZ2、NPN三极管Q1以及场效应三极管M1，其中，

第二二极管D2的正极与交流电模块（AC）的一端（A1）相连，负极分别与第一二极管D1的正极以及第三电容C3的一端相连；

第一二极管D1的负极分别与第四二极管D4的负极、第五电容C5的一端以及LED模块的输入端（V+）相连；

第三电容C3的另一端与交流电的另一端（A2）相连；

第四二极管D4的正极分别与第五二极管D5的负极以及第一电容C1的一端相连；

第一电容C1的另一端与交流电的一端相连；

第五二极管D5的正极分别与第六二极管D6的负极、第四电容C4的一端以及交流电的另一端相连；

第三二极管D3的负极分别与第二电容C2的一端以及交流电的一端相连；

LED模块的输出端（V-）分别与第三二极管D3的正极、第二电容C2的另一端、第四电容C4的另一端、第六二极管D6的正极以及第五电容C5的另一端相连；

第一电阻R1的一端分别与第四电阻R4的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻R2的一端、第一稳压二极管DZ1的负极以及第三电阻R3的一端相连；

第三电阻R3的另一端与NPN三极管Q1的基极相连；

第四电阻R4的另一端分别与NPN三极管Q1的集电极、第五电阻R5的一端以及第二稳压二极管DZ2的负极相连；

第五电阻R5的另一端与场效应三极管M1的栅极相连；

场效应三极管M1的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管M1的源极分别与第二电阻R2的另一端、第一稳压二极管DZ1的正极、NPN三极管Q1的发射极、第二稳压二极管DZ2的正极以及第三二极管D3的正极相连。

本发明实施例中，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4工作在交流状态，需要承受反向电压，较佳地，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4均采用无极性电容，以适应交流工作环境。无极性电容的交流耐压值应大于或至少等于交流输入电压值。

优选的，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4具有相同或相近的电容值。

下面描述本发明实施例电路的工作原理：

在交流电正半周期，电流经第二二极管D2、第一二极管D1、LED模块、第六二极管D6形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路。其中，

在交流电电压上升阶段，交流电通过第二二极管D2以及第三电容C3形成回路，为第三电容C3充电；同时，交流电通过第二电容C2以及第六二极管D6形成回路，为第二电容C2充电；同时，第四电容C4、第一电容C1、第四二极管D4以及LED模块形成回路，为LED模块供电，即第一电容C1以及第四电容C4中存储的电荷，经过第四二极管D4，向LED模块放电，从而为LED模块提供工作电压。

本发明实施例中，在交流电电压上升阶段，第二电容C2、第三电容C3在电路结构上为并联关系；第一电容C1、第四电容C4在电路结构上与交流电模块为串联关系，为LED模块供电，相当于在交流电模块初始供电或切换正负半周期时，增大了交流电的电压，使LED模块能够提前导通，从而提升电路的品质因数，并提高了输出电压的稳定性、提升了LED模块的发光效率，也提高了LED模块的使用寿命。

在交流电负半周期，电流经第五二极管D5、第四二极管D4、LED模块、第三二极管D3形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路。其中，

在电压绝对值上升阶段，交流电模块中的交流电通过第五二极管D5以及第一电容C1形成回路，向第一电容C1充电；同时，交流电通过第四电容C4以及第三二极管D3形成回路，向第四电容C4充电；同时，第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1以及LED模块形成回路，为LED模块供电，即第二电容C2、第三电容C3中存储的电荷，通过第一二极管D1，向LED模块放电，从而为LED模块提供工作电压。

本发明实施例中，在电压绝对值上升阶段的充电过程中，第一电容C1、第四电容C4在电路结构上为并联关系；第二电容C2、第三电容C3在电路结构上与交流电模块为串联关系，相当于在交流电切换时，增大交流电的电压绝对值，使LED模块能够提前导通。

本发明实施例中，通过第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及第四电容C4在交流电正半周期以及交流电负半周期交替的充放电，使得输出至LED模块的电压值较为稳定，减少了LED模块发光时的闪烁频率；同时，增加了LED模块在交流电正半周期以及交流电负半周期内的导通时间，降低了LED模块的发光波动，并提高了电路的功率因数。进一步地，本发明实施例的电路结构简洁，电源效率高，非常适合用于交流电直接驱动的LED模块的照明装置。

实际应用中，为了保证在交流电正负半周期输出电流不会相差太大，图2和图3中，各支路的等效电阻应相同或相近，即各支路中的二极管参数应当相同或相近，各电容也应当具有相同或相近的电容值，例如，正半周整流支路中的二极管参数应与负半周整流支路中的二极管参数相同或相近；正半周馈电支路中的电容值应与负半周馈电支路中的电容值相同或相近。

本发明实施例中，选择参数相同或相近的电容，对于提高电气平衡有好处，同样有利于平衡负载、降低闪烁和提高电源效率。本发明实施例中，主要是利用电容的充放电特性，因而，电容（电容量）参数是最重要的参数，选择电容相同或相近的电容，充放电特性就基本上可以达到相同或相近。

较佳地，为了进一步提高输出至LED模块的电压信号的稳定性，本发明实施例的驱动LED模块的交流电整流电路进一步包括恒流二极管（CRD，Current Regulative Diode）。

图4为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路另一具体结构示意图。参见图4，与图3不同的是，进一步包括恒流二极管（CRD，Current Regulative Diode），CRD的正极与场效应三极管M1的源极相连，负极与第三二极管D3的正极相连。这样，通过在直流回路中增加一只恒流二极管用于限流，使得LED模块的发光效率有很大提升。

在图3中，本发明实施例虽然在一定程度上能够解决LED模块光输出的波动问题，但是对交流电波谷填补程度不大，在交流电压波谷处，LED模块光输出仅有波峰处光输出的30％～40％。

由此，给出本发明一种优选方案，如图5所示。

图5为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流电路再一具体结构示意图。参见图5，与图4不同的是，在本发明的基本电路基础上，增加了一电解电容C5作为滤波电容，电解电容C5的正极与LED模块的输入端相连，负极与LED模块的输出端相连。这样，由于电解电容C5的滤波功能，使流入LED模块的电流波形更加平滑，虽然牺牲了一些功率因数，但是LED模块在交流电压波谷处的光输出，可以达到波峰时光输出的80％以上，感官上几乎没有差别。

图6为本发明实施例驱动LED模块的交流电整流方法流程示意图。参见图6，由交流电整流电路驱动发光二极管LED模块，该交流电整流电路包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路、负半周馈电支路以及过压保护支路，该方法包括：

步骤601，在交流电模块处于正半周时，正半周整流支路对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

本步骤中，正半周整流支路包括：第一整流管、第二整流管以及第六整流管，其中，

第二整流管的正极与交流电模块的一端相连，负极与第一整流管的正极相连；

第一整流管的负极与外部LED模块的输入端相连；

第六整流管的正极与外部LED模块的输出端相连，负极与交流电模块的另一端相连。

过压保护支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、NPN三极管以及场效应三极管，其中，

第一电阻的一端分别与第四电阻的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻的一端、第一稳压二极管的负极以及第三电阻的一端相连；

第三电阻的另一端与NPN三极管的基极相连；

第四电阻的另一端分别与NPN三极管的集电极、第五电阻的一端以及第二稳压二极管的负极相连；

第五电阻的另一端与场效应三极管的栅极相连；

场效应三极管的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管的源极分别与第二电阻的另一端、第一稳压二极管的正极、NPN三极管的发射极、第二稳压二极管的正极以及第三二极管的正极相连。

步骤602，负半周馈电支路根据交流电模块输出的交流电进行充电，正半周馈电支路进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

本步骤中，负半周馈电支路包括：第二电容以及第三电容，其中，

第二电容的一端与交流电模块的一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连；

第三电容的一端与第一整流管的正极相连，另一端与交流电模块的另一端相连。

正半周馈电支路包括：第一电容以及第四电容，其中，

第一电容的一端与第四二极管的正极相连，另一端与交流电模块的一端相连；

第四电容的一端与交流电模块的另一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连。

步骤603，过压保护支路在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路；

步骤604，在交流电模块处于负半周时，负半周整流支路对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

本步骤中，负半周整流支路包括：第三整流管、第四整流管以及第五整流管，其中，

第三整流管的负极与交流电模块的一端相连，正极与外部LED模块的输出端相连；

第五整流管的正极与交流电模块的另一端相连，负极与第四整流管的正极相连；

第四整流管的负极与外部LED模块的输入端相连。

步骤605，负半周馈电支路进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块，正半周馈电支路根据交流电模块输出的交流电进行充电；

步骤606，过压保护支路在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。

这样，本发明实施例中，在交流电正半周期，电流经第二二极管、第一二极管、LED模块、第六二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在交流电电压上升阶段，交流电通过第二二极管以及第三电容形成回路，为第三电容充电；同时，交流电通过第二电容以及第六二极管形成回路，为第二电容充电；同时，第四电容、第一电容、第四二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电；

在交流电负半周期，电流经第五二极管、第四二极管、LED模块、第三二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在电压绝对值上升阶段，交流电模块中的交流电通过第五二极管以及第一电容形成回路，向第一电容充电；同时，交流电通过第四电容以及第三二极管形成回路，向第四电容充电；同时，第二电容、第三电容、第一二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种驱动发光二极管LED模块的交流电整流电路，其特征在于，该交流电整流电路包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路、负半周馈电支路以及过压保护支路，其中，

正半周整流支路，用于在交流电模块处于正半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

正半周馈电支路，用于在交流电模块处于负半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；在交流电模块处于正半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周整流支路，用于在交流电模块处于负半周时，对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路，用于在交流电模块处于正半周时，根据交流电模块输出的交流电进行充电；在交流电模块处于负半周时，进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

过压保护支路，用于在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。

2.根据权利要求1所述的交流电整流电路，其特征在于，所述正半周整流支路包括：第一整流管、第二整流管以及第六整流管，其中，

第二整流管的正极与交流电模块的一端相连，负极与第一整流管的正极相连；

第一整流管的负极与外部LED模块的输入端相连；

第六整流管的正极与外部LED模块的输出端相连，负极与交流电模块的另一端相连。

3.根据权利要求2所述的交流电整流电路，其特征在于，所述负半周整流支路包括：第三整流管、第四整流管以及第五整流管，其中，

第三整流管的负极与交流电模块的一端相连，正极与外部LED模块的输出端相连；

第五整流管的正极与交流电模块的另一端相连，负极与第四整流管的正极相连；

第四整流管的负极与外部LED模块的输入端相连。

4.根据权利要求3所述的交流电整流电路，其特征在于，所述正半周馈电支路包括：第一电容以及第四电容，其中，

第一电容的一端与第四二极管的正极相连，另一端与交流电模块的一端相连；

第四电容的一端与交流电模块的另一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连。

5.根据权利要求4所述的交流电整流电路，其特征在于，所述负半周馈电支路包括：第二电容以及第三电容，其中，

第二电容的一端与交流电模块的一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连；

第三电容的一端与第一整流管的正极相连，另一端与交流电模块的另一端相连。

6.根据权利要求2至5任一项所述的交流电整流电路，其特征在于，所述过压保护支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、NPN三极管以及场效应三极管，其中，

第一电阻的一端分别与第四电阻的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻的一端、第一稳压二极管的负极以及第三电阻的一端相连；

第三电阻的另一端与NPN三极管的基极相连；

第四电阻的另一端分别与NPN三极管的集电极、第五电阻的一端以及第二稳压二极管的负极相连；

第五电阻的另一端与场效应三极管的栅极相连；

场效应三极管的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管的源极分别与第二电阻的另一端、第一稳压二极管的正极、NPN三极管的发射极、第二稳压二极管的正极以及第三二极管的正极相连。

7.根据权利要求6所述的交流电整流电路，其特征在于，所述整流管为二极管、三极管或可控硅整流器。

8.根据权利要求6所述的交流电整流电路，其特征在于，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容采用无极性电容。

9.根据权利要求8所述的交流电整流电路，其特征在于，所述第一电容、第二电容、第三电容、第四电容具有相同的电容值。

10.根据权利要求9所述的交流电整流电路，其特征在于，

在交流电正半周期，电流经第二二极管、第一二极管、LED模块、第六二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在交流电电压上升阶段，交流电通过第二二极管以及第三电容形成回路，为第三电容充电；同时，交流电通过第二电容以及第六二极管形成回路，为第二电容充电；同时，第四电容、第一电容、第四二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电；

在交流电负半周期，电流经第五二极管、第四二极管、LED模块、第三二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在电压绝对值上升阶段，交流电模块中的交流电通过第五二极管以及第一电容形成回路，向第一电容充电；同时，交流电通过第四电容以及第三二极管形成回路，向第四电容充电；同时，第二电容、第三电容、第一二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电。

11.根据权利要求10所述的交流电整流电路，其特征在于，所述交流电整流电路进一步包括：恒流二极管，所述恒流二极管的正极与场效应三极管的源极相连，负极与第三二极管的正极相连。

12.根据权利要求11所述的交流电整流电路，其特征在于，所述交流电整流电路进一步包括：电解电容，所述电解电容的正极与LED模块的输入端相连，负极与LED模块的输出端相连。

13.一种驱动发光二极管LED模块的交流电整流方法，由交流电整流电路驱动发光二极管LED模块，该交流电整流电路包括：交流电模块、正半周整流支路、正半周馈电支路、负半周整流支路、负半周馈电支路以及过压保护支路，该方法包括：

在交流电模块处于正半周时，正半周整流支路对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路根据交流电模块输出的交流电进行充电，正半周馈电支路进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

过压保护支路在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路；

在交流电模块处于负半周时，负半周整流支路对交流电模块输出的交流电进行整流，将整流后的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块；

负半周馈电支路进行放电，将放电的电压信号分别输出至过压保护支路以及外部的LED模块，正半周馈电支路根据交流电模块输出的交流电进行充电；

过压保护支路在输入的电压信号高于预先设置的电压阈值时，关断外部LED模块的电通路。

14.根据权利要求13所述的交流电整流方法，其中，所述正半周整流支路包括：第一整流管、第二整流管以及第六整流管，其中，

第二整流管的正极与交流电模块的一端相连，负极与第一整流管的正极相连；

第一整流管的负极与外部LED模块的输入端相连；

第六整流管的正极与外部LED模块的输出端相连，负极与交流电模块的另一端相连。

15.根据权利要求14所述的交流电整流方法，其中，所述负半周整流支路包括：第三整流管、第四整流管以及第五整流管，其中，

第三整流管的负极与交流电模块的一端相连，正极与外部LED模块的输出端相连；

第五整流管的正极与交流电模块的另一端相连，负极与第四整流管的正极相连；

第四整流管的负极与外部LED模块的输入端相连。

16.根据权利要求15所述的交流电整流方法，其中，所述正半周馈电支路包括：第一电容以及第四电容，其中，

第一电容的一端与第四二极管的正极相连，另一端与交流电模块的一端相连；

第四电容的一端与交流电模块的另一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连。

17.根据权利要求16所述的交流电整流方法，其中，所述负半周馈电支路包括：第二电容以及第三电容，其中，

第二电容的一端与交流电模块的一端相连，另一端与外部LED模块的输出端相连；

第三电容的一端与第一整流管的正极相连，另一端与交流电模块的另一端相连。

18.根据权利要求14至17任一项所述的交流电整流方法，其中，所述过压保护支路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、NPN三极管以及场效应三极管，其中，

第一电阻的一端分别与第四电阻的一端以及LED模块的输入端相连，另一端分别与第二电阻的一端、第一稳压二极管的负极以及第三电阻的一端相连；

第三电阻的另一端与NPN三极管的基极相连；

第四电阻的另一端分别与NPN三极管的集电极、第五电阻的一端以及第二稳压二极管的负极相连；

第五电阻的另一端与场效应三极管的栅极相连；

场效应三极管的漏极与LED模块的输出端相连；

场效应三极管的源极分别与第二电阻的另一端、第一稳压二极管的正极、NPN三极管的发射极、第二稳压二极管的正极以及第三二极管的正极相连。

19.根据权利要求18所述的交流电整流方法，其中，在交流电正半周期，电流经第二二极管、第一二极管、LED模块、第六二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在交流电电压上升阶段，交流电通过第二二极管以及第三电容形成回路，为第三电容充电；同时，交流电通过第二电容以及第六二极管形成回路，为第二电容充电；同时，第四电容、第一电容、第四二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电；

在交流电负半周期，电流经第五二极管、第四二极管、LED模块、第三二极管形成回路，向LED模块供电，并向过压保护支路输出整流的电压信号，过压保护支路根据输入的电压信号以及预先设置的电压阈值，确定是否关断LED模块的电通路，其中，

在电压绝对值上升阶段，交流电模块中的交流电通过第五二极管以及第一电容形成回路，向第一电容充电；同时，交流电通过第四电容以及第三二极管形成回路，向第四电容充电；同时，第二电容、第三电容、第一二极管以及LED模块形成回路，为LED模块供电。

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