CN103527947A

CN103527947A - 一种模块化led驱动电路

Info

Publication number: CN103527947A
Application number: CN201310303889.6A
Authority: CN
Inventors: 张林生; 刘云霄; 刘志国; 梁春增; 李玉梅; 贾海亮; 姬志强
Original assignee: HANDAN SKY OF RAINBOW OST Co Ltd
Current assignee: HANDAN SKY OF RAINBOW OST Co Ltd
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2014-01-22

Abstract

一种模块化LED驱动电路，包括模块底壳、PCB电路板、设于PCB电路板背面的LED驱动电路、驱动电源模块及信号接口，其特征在于：所述模块底壳内设有由横竖条形面板垂直交叉排列组成的网格，PCB电路板固定安装于模块底壳内位于网格的下侧，PCB电路板与网格对应的正面焊接有若干组三原色LED发光组，各LED发光组分别对应一个网格，所述PCB电路板与各网格对应的位置均设有防水胶层，且各LED二极管的灯头露出防水胶层；所述LED驱动电路包括由输入保护电路和整流电路组成的直流输出电路和LED发光电路。本发明解决了安装操作时LED发光组与模块底壳之间的平整度问题，而且防水效果好。

Description

一种模块化LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动领域，特别涉及一种模块化LED驱动电路。

背景技术

LED照明是近年来快速兴起发展的一种新型光源，它的许多良好特点使得它的应用面越来越广。LED的单向导电特性使人一般认为应该用直流驱动，但是对直流恒压和限流的装置在保证比较好的限流特性时，自身功耗是很大的，所以使系统的效率大为降低。只有用较高频率的交流来驱动LED，并且用在呈现较大阻抗时自身功耗小的电感或电容来限流，才能把LED驱动电路的限流特性和自身功耗都做得比较理想。在现有的LED驱动电路中，特别是交流市电驱动LED灯时，LED驱动电路必须要有输入整流滤波电路和输出整流滤波电路。输入整流滤波电路需要相对和大的电容量才能将整流输出电压平滑到允许范围。输出整流滤波电路也需要足够的电容量来维持电路的稳定性和输出电流的平滑。最经济的大电容量电容器一电解电容器是最佳选择，电解电容器最大的优点是经济性好，而最大的弱点是寿命短。10年前的铝电解电容器一般为105℃/200小时。这就是说在105℃的温度条件下的使用寿命只有84天！即使降低到85℃，使用寿命也仅仅为332天，还不到一年！继续降低到75℃，寿命也不会超过两年。电容器的寿命短，从而导致LED驱动电路寿命达不到要求。

因此，如何设计一种无需使用电容器，使用寿命长的LED驱动电路是业内亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种模块化LED驱动电路，旨在使LED驱动电路使用寿命增长，实现LED无闪屏。

一种模块化LED驱动电路，包括模块底壳、PCB电路板、设于PCB电路板背面的LED驱动电路、驱动电源模块及信号接口，其特征在于：所述模块底壳内设有由横竖条形面板垂直交叉排列组成的网格，PCB电路板固定安装于模块底壳内位于网格的下侧，PCB电路板与网格对应的正面焊接有若干组三原色LED发光组，各LED发光组分别对应一个网格，所述PCB电路板与各网格对应的位置均设有防水胶层，且各LED二极管的灯头露出防水胶层；所述LED驱动电路包括由输入保护电路和整流电路组成的直流输出电路和LED发光电路，还包括MOS管导通电路及稳压电路，所述MOS管导通电路包括高压MOS管，所述MOS管的源极与所述直流输出电路的负极连接并接地，所述MOS管的漏极和栅极均与所述直流输出电路的正极连接；所述稳压电路包括可调电压基准源，所述可调电压基准源的正极与所述MOS管的漏极连接，所述可调电压基准源的负极为输出端，与所述LED发光电路连接，在所述可调电压基准源的输出端上连接有反馈电阻，所述可调电压基准源的参考端与所述反馈电阻并联；所述MOS管的栅极与所述直流输出电路的正极之间连接有稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述MOS管的栅极连接，所述稳压二极管的负极与所述直流输出电路的正极、所述可调电压基准源的正极连接；所述反馈电阻由第五电阻和第六电阻组成，所述第五电阻和所述第六电阻并联，所述第五电阻和所述第六电阻的一端均与所述可调电压基准源的输出端连接，所述所述第五电阻和所述第六电阻的另一端均与所述MOS管的栅极连接，且连接在所述稳压二极管的正极与所述MOS管的栅极之间；所述MOS管导通电路包括连接在所述直流输出电路的正极与所述MOS管的栅极、漏极之间的散热电阻；所述散热电阻由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻组成，所述第一电阻和所述第二电阻并联，所述第三电阻和所述第四电阻并联，所述第一电阻和所述第二电阻组成的并联电路与所述第三电阻和所述第四电阻组成的并联电路串联；所述MOS管的源极与地之间连接有保护电阻；所述MOS管为N沟道增强型MOS管，所述可调电压基准源为三端可调分流基准源。

本发明的有益效果在于：

通过在模块底壳内设有用于容纳LED发光组的网格，且在各网格与PCB电路板对应的位置均设有防水胶层，不仅解决了安装操作时LED发光组与模块底壳之间的平整度问题，而且防水效果好，即使有一个网格进水，也不会影响到其他网格，有效保护了显示屏的电子元件，延长显示屏整体使用寿命。另外，由于在网格上侧设有倾斜的遮阳板，该遮阳板能更好的遮阳挡雨，有效保护了LED二极管，延长了LED二极管的使用寿命，保证了显示质量。本发明结构简单可靠、安装方便、遮阳防水效果好，有效保证了LED显示屏的显示质量和延长其使用寿命。

LED驱动电路的整个电路结构简单，采用可调电压基准源来稳压，利于生产成本的降低，本电路中无需使用电容器，可解决因电容器寿命短而导致整个LED驱动电路使用寿命不长的问题，实现LED驱动电路使用寿命的增长。

附图说明

图1：本发明的模块化LED灯组示意图；

图2：本发明的模块化LED灯组侧面剖视图；

图3：本发明的驱动电路图。

1-底壳，2-PCB电路板，3-LED驱动电路，4-驱动电源模块，5-信号接口，6-网格，7-LED发光组，8-防水胶层，9-遮阳板，10-输入保护电路，20-保护电阻，30-第一反馈电阻，40-第二反馈电阻，300-第一散热电阻，400-第二散热电阻。

具体实施方式

下面阐述的实施例代表允许本领域技术人员实践本发明的必要信息，并且示出实践本发明的最佳方式。一旦根据附图阅读了以下的描述，本领域技术人员就将理解本发明的构思并且将认识到此处未特别阐明的这些构思的应用。应当理解，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求书的范围。

参考图1及图2，本发明实施例公开一种户外LED全彩显示屏模块，包括模块底壳1、PCB电路板2、设于PCB电路板2背面的LED驱动电路3、驱动电源模块4及信号接口5，所述模块底壳1内设有由横竖条形面板垂直交叉排列组成的网格6，PCB电路板2固定安装于模块底壳1内位于网格6的下侧。PCB电路板2与网格6对应的正面焊接有若干组由红、绿、蓝三种颜色的LED二极管组成的LED发光组7，各LED发光组7分别对应一个网格6。所述PCB电路板2与各网格6对应的位置均设有防水胶层8，且各LED二极管的灯头露出防水胶层8，不仅解决了安装操作时LED发光组7与模块底壳1之间的平整度问题，而且防水效果好，即使有一个网格进水，也不会影响到其他网格，有效保护了显示屏的电子元件，延长显示屏整体使用寿命。所述网格6的上侧设有倾斜的遮阳板9，所述遮阳板9突出网格6平面2cm，这样能更好的遮阳挡雨，有效保护了LED二极管，延长了LED二极管的使用寿命，保证了显示质量。

参照图3，提出本发明的模块化LED驱动电路3的一实施例，包括由输入保护电路10和整流电路组成的直流输出电路、LED发光电路、MOS管导通电路及稳压电路，交流电输入端与保护电路10连接，该输入保护电路10由保险丝电阻F和二极管D组成，保险丝电阻F的作用是提供安全保护；二极管D起极性保护作用，当电源反接时，二极管D导通，则保险丝电阻F熔断，对电路进行保护。交流电经保护电路10输入整流电路，该整流电路为由四个二极管组成的整流桥，交流电经整流桥整流，从整流桥的输出端输出直流电，整流桥的输出端为直流输出端。

MOS管导通电路用于低压至高压的导通，MOS管导通电路和稳压电路均设有两个：第一MOS管导通电路和第二MOS管导通电路、第一稳压电路和第二稳压电路，两MOS管导通电路相互并联，每一MOS管导通电路与每一稳压电路连接，驱动两稳压电路的导通。第一MOS管导通电路包括高压功率型的第一MOS管Q1，第一MOS管Q1的源极与直流输出端的负极连接并接地，第一MOS管Q1的漏极和栅极均与直流输出端的正极连接，且第一MOS管Q1的漏极和栅极连接，第一MOS管Q1导通后，第一MOS管Q1的漏极与栅极的连接点为输出端。第一MOS管Q1的源极与地之间连接有保护电阻20，该保护电阻20由两电阻R13、R14串联组成，用于保护第一MOS管Q1的源极。第一MOS管导通电路还包括连接在直流输出端的正极与第一MOS管Q1的栅极、漏极之间的第一散热电阻300，该第一散热电阻300由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4组成，第一电阻R1和第二电阻R2并联，第三电阻R3和第四电阻R4并联，第一电阻R1和第二电阻R2组成的并联电路与第三电阻R3和第四电阻R4组成的并联电路串联，第一电阻R1和第二电阻R2并联的一端与直流输出端连接，第三电阻R3和第四电阻R4并联的一端与第一MOS管Q1的栅极、漏极连接，用于第一MOS管Q1的散热。在第一MOS管Q1的栅极与直流输出端的正极之间连接有第一稳压二极管ZD1，第一稳压二极管ZD1的正极与第一MOS管Q1的栅极连接，第一稳压二极管ZD1的负极与直流输出端的正极、第一MOS管Q1的漏极连接，因为MOS管栅极与漏极和源极之间的绝缘电阻很高，绝缘层很薄，栅极很容易积累电荷把绝缘层击穿而损坏MOS管，在使用过程中如果有较高电压加到栅极也要击穿绝缘层而损坏MOS管，所以在第一MOS管Q1栅极连接第一稳压二极管ZD1以限制栅极电压在第一稳压二级管稳压值以下，保护第一MOS管Q1栅极不被击穿。

第一稳压电路包括第一可调电压基准源U1，第一可调电压基准源U1的正极与第一MOS管Q1的漏极输出端连接，且与第一稳压二极管ZD1的负极连接；第一可调电压基准源U1的负极为输出端，与LED发光电路连接；在第一可调电压基准源U1的输出端上连接有第一反馈电阻30，第一可调电压基准源U1的参考端与第一反馈电阻30并联。该第一反馈电阻30由第五电阻R5和第六电阻R6组成，第五电阻R5和第六电阻R6并联，第五电阻R5和第六电阻R6的一端均与第一可调电压基准源U1的输出端连接，第五电阻R5和第六电阻R6的另一端均与第一MOS管Q1的栅极连接，且连接在第一稳压二极管ZD1的正极与第一MOS管Q1的栅极之间，用于分压检测，与参考端形成反馈回路；而且第五电阻R5和第六电阻R6与第一稳压二极管ZD1并联，可用于释放第一MOS管Q1的栅极电荷，不让电荷积累，起保护第一MOS管Q1栅极的作用。第一MOS管Q1导通实现低端驱动第一稳压电路工作，电流从MOS管的漏极输入第一可调电压基准源U1，第一可调电压基准源U1的参考端利用第一反馈电阻30从输出端取样，然后将取样到的电压信息反馈到第一可调电压基准源U1的输入控制端，并与其基准电压比较，如输出端电压大于基准电压，控制端控制电压下降；如输出端电压小于基准电压，控制端控制电压上升，从而在输出端电压欲升高时控制电压降下来，反之在输出端电压欲下降时控制电压升上去，保证第一可调电压基准源U1的输出端能稳定在一个稳定电压范围内，从而为LED发光电路提供稳定的电压，确保LED稳定可靠的工作，实现无闪屏。

第二MOS管导通电路与第一MOS管导通电路相同，包括高压功率型的第二MOS管Q2，第二MOS管Q2的源极与直流输出端的负极连接并接地，第二MOS管Q2的漏极和栅极均与直流输出端的正极连接，且第二MOS管Q2的漏极和栅极连接，第二MOS管Q2导通后，第二MOS管Q2的漏极与栅极的连接点为输出端。由两电阻R13、R14串联组成保护电阻20也用于保护第二MOS管Q2的源极。第二MOS管导通电路也包括连接在直流输出端的正极与第二MOS管Q2的栅极、漏极之间的第二散热电阻400，该第二散热电阻400由第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10组成，第七电阻R7和第八电阻R8并联，第九电阻R9和第十电阻R10并联，第七电阻R7和第八电阻R8组成的并联电路与第九电阻R9和第十电阻R10组成的并联电路串联，第七电阻R7和第八电阻R8并联的一端与直流输出端连接，第九电阻R9和第十电阻R10并联的一端与第二MOS管Q2的栅极、漏极连接，用于第二MOS管Q2的散热。在第二MOS管Q2的栅极与直流输出端的正极之间连接有第二稳压二极管ZD2，第二稳压二极管ZD2的正极与第二MOS管Q2的栅极连接，第二稳压二极管ZD2的负极与直流输出端的正极、第二MOS管Q2的漏极连接，保护第二MOS管Q2栅极不被击穿。

第二稳压电路与第一稳压电路相同，包括第二可调电压基准源U2，第二可调电压基准源U2的正极与第二MOS管Q2的漏极输出端连接，且与第二稳压二极管ZD2的负极连接；第二可调电压基准源U2的负极为输出端，与LED发光电路连接；在第二可调电压基准源U2的输出端上连接有第二反馈电阻40，第二可调电压基准源U2的参考端与第二反馈电阻40并联。该第二反馈电阻40由第十一电阻R11和第十二电阻R12组成，第十一电阻R11和第十二电阻R12并联，第十一电阻R11和第十二电阻R12的一端均与第二可调电压基准源U2的输出端连接，第十一电阻R11和第十二电阻R12的另一端均与第二MOS管Q2的栅极连接，且连接在第二稳压二极管ZD2的正极与第二MOS管Q2的栅极之间，用于分压检测，与第二可调电压基准源U2的参考端形成反馈回路；而且第十一电阻R11和第十二电阻R12与第二稳压二极管ZD2并联，可用于释放第二MOS管Q2的栅极电荷，不让电荷积累，起保护第二MOS管Q2栅极的作用。第二MOS管Q2导通实现低端驱动第二稳压电路工作，电流从MOS管的漏极输入第二可调电压基准源U2，第二可调电压基准源U2的参考端利用第二反馈电阻40从输出端取样，然后将取样到的电压信息反馈到第二可调电压基准源U2的输入控制端，进行电压调控，保证第二可调电压基准源U2的输出端能稳定在一个稳定电压范围内，从而为LED发光电路提供稳定的电压，确保LED稳定可靠的工作，实现无闪屏。

第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均为N沟道增强型MOS管，第一可调电压基准源U1和第二可调电压基准源U2均为三端可调分流基准源TL431，是一种并联稳压集成电路，具有良好的热稳定性。LED发光电路由若干个LED并联组串联形成，LED并联组由至少两个LED并联组成，从而即使LED并联组内的某一LED损坏，整个LED发光电路仍能继续导通，从而LED可继续提供照明。

本发明的LED驱动电路的整个电路结构简单，采用价格低廉且高效的第一可调电压基准源U1和第二可调电压基准源U2来稳压，利于生产成本的降低，而且本电路中无需使用电容器，可解决因电容器寿命短而导致整个LED驱动电路使用寿命不长的问题，实现LED驱动电路使用寿命的增长。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种模块化LED驱动电路，包括模块底壳、PCB电路板、设于PCB电路板背面的LED驱动电路、驱动电源模块及信号接口，其特征在于：所述模块底壳内设有由横竖条形面板垂直交叉排列组成的网格，PCB电路板固定安装于模块底壳内位于网格的下侧，PCB电路板与网格对应的正面焊接有若干组三原色LED发光组，各LED发光组分别对应一个网格，所述PCB电路板与各网格对应的位置均设有防水胶层，且各LED二极管的灯头露出防水胶层；所述LED驱动电路包括由输入保护电路和整流电路组成的直流输出电路和LED发光电路；还包括MOS管导通电路及稳压电路，所述MOS管导通电路包括高压MOS管，所述MOS管的源极与所述直流输出电路的负极连接并接地，所述MOS管的漏极和栅极均与所述直流输出电路的正极连接；所述稳压电路包括可调电压基准源，所述可调电压基准源的正极与所述MOS管的漏极连接，所述可调电压基准源的负极为输出端，与所述LED发光电路连接，在所述可调电压基准源的输出端上连接有反馈电阻，所述可调电压基准源的参考端与所述反馈电阻并联；所述MOS管的栅极与所述直流输出电路的正极之间连接有稳压二极管，所述稳压二极管的正极与所述MOS管的栅极连接，所述稳压二极管的负极与所述直流输出电路的正极、所述可调电压基准源的正极连接；所述反馈电阻由第五电阻和第六电阻组成，所述第五电阻和所述第六电阻并联，所述第五电阻和所述第六电阻的一端均与所述可调电压基准源的输出端连接，所述所述第五电阻和所述第六电阻的另一端均与所述MOS管的栅极连接，且连接在所述稳压二极管的正极与所述MOS管的栅极之间；所述MOS管导通电路包括连接在所述直流输出电路的正极与所述MOS管的栅极、漏极之间的散热电阻；所述散热电阻由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻组成，所述第一电阻和所述第二电阻并联，所述第三电阻和所述第四电阻并联，所述第一电阻和所述第二电阻组成的并联电路与所述第三电阻和所述第四电阻组成的并联电路串联；所述MOS管的源极与地之间连接有保护电阻；所述MOS管为N沟道增强型MOS管，所述可调电压基准源为三端可调分流基准源。