CN103220848A

CN103220848A - 改善频闪led驱动电路

Info

Publication number: CN103220848A
Application number: CN201310063808XA
Authority: CN
Inventors: 王文君; 陈佳; 范茂
Original assignee: CHENGDU MAOYANG ELECTRONICS TECH Co Ltd
Current assignee: CHENGDU MAOYANG ELECTRONICS TECH Co Ltd
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-07-24

Abstract

改善频闪LED驱动电路，涉及电子技术。本发明包括交流电输入端和第一组无电解电容驱动模块，其特征在于，还包括移相电路模块，以及通过移相电路模块与交流电输入端连接的第二组无电解电容驱动模块。本发明消除了无电解电容LED照明两倍交流市电频率频闪的情况，改善了发光质量，使无电解电容LED驱动方案可以应用到更多的场合，特别是使无电解电容LED可以应用到隧道照明、安防照明等特种照明市场。

Description

改善频闪LED驱动电路

技术领域

本发明涉及电子技术。

背景技术

LED为一种新型的半导体照明技术，具有白炽灯等传统照明无法比拟的优点：发光效率高、光色好、可靠性高、寿命长等。进入21世纪以来，特别是2010年以后，随着技术的不断进步和成本的降低，LED照明开始进入大规模的商用阶段。LED照明最吸引人的地方之一，在于其长寿命、高可靠性。但由于其需采用直流电源供电，而这样的直流电源通常包含电解电容，以提供整流滤波的作用。电解电容由于其构造的特殊性，寿命通常不长，很少有额定寿命超过10000小时的电解电容，这与LED数万甚至十万小时的寿命时间极为不匹配，加上LED的热耗散极大，导致驱动电源的电解电容工作环境温度很高，其寿命会进一步降低。因此若不解决电解电容的寿命问题，LED照明的长寿命优势就很难发挥出来，影响其推广使用。因此，现在市场上兴起了一种无电解电容的LED驱动方案，即为LED提供供电的直流电源中不采用电解电容，以此来达到整个LED照明模块长寿命的目的。但这样的驱动方案存在一个问题：由于直流电源去掉了用于初级滤波的大容量电解电容，LED的供电电压和电流有较大的纹波，主要是频率为两倍工频的纹波，以我国50HZ交流供电为例，纹波频率为 100HZ。虽然理论上100HZ的LED闪烁人眼不可见，但在一些要求严格的场合，仍然无法接受照明100HZ的频闪，因为这种闪烁会带来闪光效应，在摄影时会出现运动物体的多重影像，这可能导致保安摄像机丢失重要的画面。同时有部分观点认为，100HZ的频闪会对人体的健康照成影响，据报道，照明100HZ频闪可能引起部分人头昏，眼睛劳损，而偏头痛还可能增加中风的危险。所以改善频闪成了无电解电容LED驱动的一个研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够改善和消除无电解电容驱动LED的频闪情况的驱动电路。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，改善频闪LED驱动电路，包括交流电输入端和第一组无电解电容驱动模块，其特征在于，还包括移相电路模块，以及通过移相电路模块与交流电输入端连接的第二组无电解电容驱动模块。

第一组无电解电容驱动模块和第二组无电解电容驱动模块包含数量相等的无电解电容驱动模块；第一组无电解电容驱动模块直接连接交流电输入端。移相电路模块的相位移动值为90°。每个无电解电容驱动模块都连接有一个LED模块。

更进一步的，还有第三组或其他更多组的无电解电容驱动模块通过移相电路模块连接交流电输入端，各组的相位移动值分别为180°的均分点。

本发明的有益效果是，消除了无电解电容LED照明两倍交流市电频率频闪的情况，改善了发光质量，使无电解电容LED驱动方案可以应用到更多的场合，特别是使无电解电容LED可以应用到隧道照明、安防照明等特种照明市场。同时消除普通无电解电容LED两倍市电频率频闪对人体健康可能造成的影响。

附图说明

图1是交流市电的电压波形图。

图2是经过全桥整流后的电压波形图。

图3是市电电压波形以及市电经过90°移相后的电压波形图。

图4市电全桥整流后的波形与市电90°移相后再经整流的电压波形图的对比。

图5是通常的无电解电容LED的LED驱动电流波形，包络的频率为两倍市电频率。

图6是本发明的结构框图。

图7是实施例的结构框图。

图8是无电解电容驱动模块的电路图。

图9为实施例的“LED模块A”和“LED模块B”的驱动电流波形对比图。

具体实施方式

市电输入整流后没有大容量的电解电容滤波，是引起无电解电容频闪的主要原因。图1为市电输入的交流电压波形，以我国为例，市电为220V，50Hz的交流电。图2为市电输入后经过全桥整流的电压波形，整流后，电压波形的频率变为市电频率的2倍，以我国为例，变为100Hz。图5为通常会发生2倍市电频率频闪的无电解电容LED驱动波形，驱动电流的波形为包络形状，包络的上升下降与市电经全桥整流后的波形一致，市电经全桥整流后，没有大容量的电解电容进行滤波处理，只有小容量的薄膜电容或者陶瓷电容作简单的滤波处理，波形近似为图2所示波形。当市电经全桥整流后的电压波形到波谷接近0V时，LED的电流也将降到接近零，如图中电流包络谷底所示。而LED的发光亮度由其驱动电流决定，电流越大，亮度越高。因而此电流包络会引起LED发生两倍市电频率的闪烁。虽然此频率不在人眼的可见范围内，但仍然会对人体健康造成潜在的影响，在一些需要高可靠性的场合，例如路灯、仪器照明等，100Hz的频闪也是无法接受的。

本发明提出的改善频闪LED驱动电路包括交流电输入端和第一组无电解电容驱动模块，还包括移相电路模块，以及通过移相电路模块与交流电输入端连接的第二组无电解电容驱动模块。

第一组无电解电容驱动模块和第二组无电解电容驱动模块包含数量相等的无电解电容驱动模块；第一组无电解电容驱动模块直接连接交流电输入端。移相电路模块的相位移动值为90°，对正弦波市电而言。

每个无电解电容驱动模块都连接有一个LED模块。

也可以再包括第三组或其他更多组的无电解电容驱动模块通过移相电路模块连接交流电输入端，各组模块交流输入经移相模块移相后的相位差为180°的均分点。在光照强度上实现多个波形叠加，使得叠加后的波形尽可能平滑，从而消除频闪现象。

具体的实施方式参见图6。本发明的无电解电容LED系统的总体发光单元包含两个或两个以上的LED模块（LED模块A1～An，LED模块B1～Bn），这些LED模块是独立的，分别由各自的无电解电容驱动模块驱动（无电解电容驱动模块A1～无电解电容驱动模块An，无电解电容驱动模块B1～Bn）。无电解电容驱动模块为通常的会发生100Hz（以我国为例）频闪的无电解电容驱动电路，其中包含全桥滤波电路、AC/DC转换电路等，如图8。

本发明的移相电路模块用于将交流市电进行90°移相，图3为市电电压波形以及市电经过90°移相后的电压波形。移相电路模块可以为普通的RC移相电路，移相变压器以及直接购买的移相模块等。无电解电容驱动模块A1～无电解电容驱动模块An称为第一组无电解电容驱动模块，由交流市电直接输入供电；无电解电容驱动模块B1～无电解电容驱动模块Bn称为第二组无电解电容驱动模块，由交流市电经移相电路模块90°移相后的交流电压供电。

本发明的由交流市电直接供电无电解电容驱动模块A1～无电解电容驱动模块An与由交流市电移相后供电的无电解电容驱动模块B1～无电解电容驱动模块Bn数目相等，或者说，两组具有同样数量的驱动模块；并且“LED模块A1”至“LED模块An”和“LED模块B1”至“LED模块Bn”平均发光强度即亮度相等。最好的实现方法为，“无电解电容驱动模块A1～n”和“无电解电容驱动模块B1～n”一一对应为相同的模块，“LED模块A1～n”和“LED模块B1～n”一一对应为相同的模块。即“LED模块A1”与“LED模块B1”发光强度一样，……，“LED模块An”与“LED模块Bn”发光强度一样，“LED模块A1”至 “LED模块An”和“LED模块B1”至“LED模块Bn”经过混光处理后组成消除了两倍市电频率闪烁的无电解电容LED的“总体发光单元”。“总体发光单元”决定最终的照明效果。

图7为本发明一实施例的基本结构，实施例共包括两组LED模块“LED模块A”和“LED模块B”，分别由“无电解电容驱动模块A”和“无电解电容驱动模块B”驱动，“无电解电容驱动模块A”由交流市电直接供电，“无电解电容驱动模块B”由交流市电经“移相电路/模块”90°移相后的交流电供电。“LED模块A”和“LED模块B”为完全一样的模块，“无电解电容驱动模块A”和“无电解电容驱动模块B”为完全一样的模块。即“LED模块A”和“LED模块B”的驱动电流包络相同，只是相位相差180°，平均发光强度一样。

附图8为实施例基本结构中的“无电解电容驱动模块A”和“无电解电容驱动模块B”内部电路图。驱动模块中不含电解电容，所有的电容均为CBB薄膜电容或者陶瓷电容，实现了无电解电容设计。电路的基本结构为通用型反激式无电解电容LED驱动电路，电路的核心控制由某国产型号的“控制芯片”实现。“控制芯片”实现“N沟道MOSFET”的电流控制、驱动的占空比控制、LED驱动电流调节等功能。“无电解电容驱动模块A”的输入为交流市电。“无电解电容驱动模块B”的输入为交流市电经90°移相后的交流电。它们的输出分别接各自的LED模块“LED模块A”和“LED模块B”。“LED模块A”和“LED模块B”经过光学混合处理后组成“LED总发光单元”，“LED总发光单元”决定最终的照明效果。

本实施例的工作过程为，市电输入后分为两路，一路直接输入到无电解电容驱动模块A；另一路输入到移相电路/模块，经过90°移相处理后，再输入到“无电解电容驱动模块B”。再分别由“无电解电容驱动模块A”和“无电解电容驱动模块B”驱动“LED模块A”和“LED模块B”。附图9为“LED模块A”和“LED模块B”的驱动电流波形，波形为完全相同的电流包络，只是相位相差180°。当“LED模块A”驱动电流波形在波谷时，“LED模块A”发光强度最小，此时“LED模块B”驱动电流波形恰好处于波峰，“LED模块B”发光强度最大；当“LED模块A”驱动电流波形在波峰时，“LED模块A”发光强度最大，此时“LED模块B”驱动电流波形恰好处于波谷，“LED模块B”发光强度最小。而“LED总体发光单元”的发光亮度由“LED模块A”和“LED模块B”的总驱动电流决定，即“LED总体发光单元”的平均发光强度基本不变，不会受交流整流后无大容量电解电容滤波的影响。消除了2倍市电频率的频闪。

Claims

1.改善频闪LED驱动电路，包括交流电输入端和第一组无电解电容驱动模块，其特征在于，还包括移相电路模块，以及通过移相电路模块与交流电输入端连接的第二组无电解电容驱动模块。

2.如权利要求1所述的改善频闪LED驱动电路，其特征在于，第一组无电解电容驱动模块和第二组无电解电容驱动模块包含数量相等的无电解电容驱动模块；第一组无电解电容驱动模块直接连接交流电输入端。

3.如权利要求1所述的改善频闪LED驱动电路，其特征在于，移相电路模块的相位移动值为90°。

4.如权利要求1所述的改善频闪LED驱动电路，其特征在于，每个无电解电容驱动模块都连接有一个LED模块。

5.如权利要求1所述的改善频闪LED驱动电路，其特征在于，还有第三组或其他更多组的无电解电容驱动模块通过移相电路模块连接交流电输入端，各组的相位移动值分别为180°的均分点。