CN103763818A - 利用零地压差供电的led照明电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用零地压差供电的LED照明电路，包括LED灯，用于驱动LED灯的驱动电路，以及用于为驱动电路供电的整流调压电路，其中所述整流调压电路具有用于连接零线和地线的输入端，所述整流调压电路的输出端分别通过直接供电的第一支路以及由储能元件供电的第二支路接入一开关电路的输入端，该开关电路的输出端连接所述驱动电路；所述LED照明电路还设有用于控制所述开关电路以切换驱动电路与两个支路通断的控制电路。本发明利用零低地压差供电的LED照明电路可根据零线输入的功率灵活地采用为LED灯供电的方式，并且充分利用了零线的电流进行供电，实现了节能高效的照明。

Description

利用零地压差供电的LED照明电路

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种利用零地压差供电的LED照明电路。

背景技术

在理论上来说，零线与地线之间电压应该为0V，但在实际电网应用当中，由于变压器三相输出供电搭接用电负载不可能绝对平衡，从而会让中性点（零电位）偏移，零线电位也不再是0，此时零线与地线间电压就不等于0了，用电负载耗能越大，这个不平衡越大，零线对地电压越高。目前虽然采用了在用户端的零线重复接地的方法来使零线与地线间电压为0，但是在工厂、超市、游乐场等用电量大的场所还是存在零地压差（即零线与地线之间的电压差）。

LED光源具有光效高、能耗低的特点，如果利用零地压差供电，将更加具有节能效果。

目前市面上利用零地压差供电的LED照明电路多为直接通过接在零线与地线之间来驱动，其存在的缺点有：

1.没有漏电保护阈值设置，常会导致漏电保护器误动作。由于供电场所大多装有漏电保护器，而当漏电保护器检测到零线当中的电流超过一定阈值时，就会跳闸，即造成漏电保护器误动作，从而使LED照明电路无法正常工作，难以起到稳定持续的照明作用。

2.LED电路没有充电储能功能，造成LED照明亮度不均匀。由于零线的输入电压并非恒定，因此当输入功率大的时候，效率低，导致LED输出亮度不一致，零地压差大时LED亮度高，零地压差小时LED亮度低，照明效果差。

因此，需要提供一种利用零地压差供电的LED照明电路，解决漏电保护器误动作的问题，以实现LED照明电路持续稳定的工作。

发明内容

在充分利用零地压差为LED灯供电进行照明时，为了避免造成漏电保护器误动作，使得LED灯能够稳定工作，本发明提供了一种在漏电保护器的电流阈值以内利用零地压差供电的照明电路。

一种利用零地压差供电的LED照明电路，包括LED灯，用于驱动LED灯的驱动电路，以及用于为驱动电路供电的整流调压电路，其中所述整流调压电路具有用于连接零线和地线的输入端，所述整流调压电路的输出端分别通过直接供电的第一支路以及由储能元件供电的第二支路接入一开关电路的输入端，该开关电路的输出端连接所述驱动电路；所述LED照明电路还设有用于控制所述开关电路以切换驱动电路与两个支路通断的控制电路。

本发明LED照明电路在开关电路之间切换从而选择直接为LED驱动电路供电，或由储能元件为LED驱动电路供电，能够稳定LED灯的功率，达到良好的照明效果。在零地线输出功率足够时，同时为LED灯供电且为储能元件充电，充分利用了零地线之间的电流，达到很好的节能效果。

其中控制电路包括：

用于采集零线电压并与第一阈值相比较的第一电压比较器；

用于采集储能元件电压并与第二阈值相比较的第二电压比较器；

所述第一电压比较器和第二电压比较器的输出端分别接入所述开关电路用以发送控制信号。

由于漏电保护器通过检测零线中的残余电流来判断是否存在漏电，当检测到零线中的残余电流大于一定阈值时便会发生跳闸，从而导致LED照明电路无法工作，因此通过预先设计LED照明电路负载来使得整个LED照明电路的工作电流在一定阈值以内（一般为30mA）。由于LED照明电路的负载已确定，因此设定零线与地线之间输出功率阈值时即可确定电压阈值，只需要通过将零地压差与预设的电压阈值比较就可判定零地线之间的输出功率是否足够。

所述开关电路包括：

第一开关，连接在第一支路和驱动电路之间，所述第一电压比较器的输出端连接第一开关控制端；

第二开关，连接在第二支路与驱动电路之间；

反相器，反相器输入端与第一电压比较器的输出端连接；

与门电路，与门电路第一输入端连接反相器输出端；与门电路第二输入端连接第二电压比较器输出端，与门电路输出端连接所述第二开关控制端。

第一电压比较器输出的控制信号用于控制第一开关，当第一电压比较器采集的零地线电压大于设定阈值时，第一开关导通，零地线输出的电流经过整流调压以后直接为LED灯供电，同时也为储能元件充电；此时，反相器将第一电压比较器输出的控制信号进行反相，并输入与门电路的一个输入端，使得第二开关断开，则储能元件不为LED灯供电；当第一电压比较器采集的零地线电压小于设定阈值时，第一开关断开，则由第二电压比较器比较储能元件的电压大小，在第二电压比较器比较得到储能元件的电压足够时，则由与门电路输出控制信号使第二开关导通，由储能元件为LED灯供电，否则第一开关和第二开关均断开，LED灯不照明。

所述第二支路包括依次连接在整流调压电路与开关电路之间的充电电路、充电开关、以及作为储能元件的充电电池；

所述控制电路还包括用于采集充电电池电压并与第三阈值相比较的第三电压比较器，第三电压比较器的输出端连接所述充电开关的控制端。

通过第三电压比较器比较充电电池的电压来控制充电开关，切换充电电路与充电电池之间的通断，当充电电池电压过高时停止充电，实现了智能充电。

所述驱动电路为恒流驱动电路。采用恒流驱动电路可保证LED照明的高效性和稳定性。

所述充电电池为可反复充放电的纽扣电池。可反复充放电的纽扣电池具有低功耗、体积小的优点，可在为LED灯高效供电的同时减小整个LED照明电路的体积。

所述LED照明电路还包括防反接电路，所述防反接电路输入端分别连接零线和地线，输出端连接所述整流调压电路的输入端。防反接电路防止电路接反造成对某些元件的损害，对LED照明电路中起到保护作用。

所述整流调压电路包括依次连接的整流电路和升降压电路，其中所述第一电压比较器采集整流电路的输出电压。零线电流进入整流调压电路后先经过整流得到直流电流，再通过升降压电路得到稳定的电压为LED灯和储能元件进行供电。

本发明利用零低地压差供电的LED照明电路可根据零线输入的功率灵活地采用为LED灯供电的方式，并且充分利用了零线的电流进行供电，实现了节能高效的照明。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电路结构示意图；

图2为本发明实施例中开关电路的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种利用零地压差供电的LED照明电路，包括：防反接电路、整流调压电路、控制电路、充电电路、充电电池、开关电路、驱动电路以及LED灯。

其中，整流调压电路包括整流电路以及升降压电路。

充电电池为可反复充放电的DC3V纽扣电池。

控制电路包括第一电压比较器、第二电压比较器和第三电压比较器。

其中升降压电路的输出分成两个支路，第一支路直接接入开关电路输入端；第二支路包括依次连接的充电电路、充电开关和充电电池，充电电池的输出端也接入开关电路的输入端。开关电路的输出端与驱动电路输入端连接。

零线和地线接入防反接电路的输入端，防反接电路的输出端与整流电路输入端连接，整流电路将来自零线的交流电变为直流电，并输出至升降压电路输入端。升降压电路调节该直流电至合适电压。整流电路的输出电压还输入控制电路中的第一电压比较器，用于与预设的参考电压（第一阈值）比较。

控制电路中的第一电压比较器比较零线与地线之间的电压。由于在供电场所一般接有漏电保护器，用于检测零线中的残余电流，当残余电流超过预设值（一般为30mA）时漏电保护器就会跳闸，因此需要将整个照明电路的工作电流限制在30mA以内，防止漏电保护器误动作。由于工作电流与负载有关，因此在工作电流确定的情况下设计LED照明电路的负载。当负载确定时，直接通过采集零线输入的电压即可得到零地线之间的输出功率。

整流电路的输出电压即为零线电压，第一电压比较器通过采集整流电路的输出电压，将零线电压与参考电压比较来判定零地线之间输出功率是否足够：当功率足够时，输出控制信号，则开关电路导通驱动电路与第一支路之间的连接，由升降压电路的输出直接为驱动电路供电，同时升降压电路还为第二支路中的充电电路供电；当功率不足时，输出控制信号，则开关电路断开驱动电路与第一支路之间的连接，此时升降压电路只为充电电路供电，并且由控制电路中的第二电压比较器进行进一步的判断；第二电压比较器将充电电池的电压与低电压阈值（第二阈值）比较，当充电电池的电压高于低电压阈值时，表明充电电池电量足够，则第二电压比较器输出控制信号使得驱动电路与第二支路之间保持导通，由充电电池为驱动电路供电，驱动LED灯照明；当充电电池的电压低于低电压阈值时，表明充电电池过放，则第二电压比较器输出控制信号使驱动电路与两个支路均断开，此时LED灯不工作。

其中如图2所示，本发明当前实施例的开关电路包括反相器、与门电路、第一开关以及第二开关。第一支路与驱动电路输入端之间通过第一开关连接，第二支路与驱动电路输入端之间通过第二开关连接。

第一电压比较器的输出端分别连接至反相器输入端和第一开关的控制端；与门电路具有两个输入端，反相器输出端连接与门电路的其中一个输入端，第二电压比较器输出端连接与门电路的另一输入端，与门电路输出端连接第二开关的控制端，其中第一开关与第二开关均为高电平导通。

其中，与门电路逻辑真值表如下：

输入端1	输入端2	输出端
			0	0	0
0	1	0
			1	0	0
1	1	1

设高电平为1，低电平为0，则开关电路工作方式如下：当第一电压比较器比较出电压达到第一阈值时，输出1，则反相器输出0，与门电路输出0，此时第一开关导通，第二开关断开，驱动电路由升降压电路直接供电；当第一电压比较器比较出电压未达到第一阈值时，输出0，则反相器输出1，此时若第二电压比较器判定充电电池电量足够，则输出1，与门电路输出1，此时第一开关断开，第二开关导通，驱动电路由充电电池供电；当第一电压比较器到第一阈值未达到且第二电压比较器判定充电电池电量不足时，则与门电路输出0，第一开关及第二开关均断开，不为驱动电路供电。

通过在两种供电方式之间切换使得LED灯可以更加稳定地工作，且充分利用了零线的电流，同时在充电电池欠压状态下断开电路，保护了充电电池，延长器件使用寿命。

第二支路中充电开关受第三电压比较器控制。第三电压比较器将充电电池的电压与高电压阈值（第三阈值）进行比较，当充电电池的电压高于高电压阈值时，表明充电电池过充，则第三电压比较器输出控制信号使充电电路中的开关断开，充电电路不向充电电池充电。

采用本发明利用零地压差供电的LED照明电路，在工厂、超市、游乐场等长时间用电量大的场所，可实现联网通信，并且可并网持续地收集电能，为LED灯提供有效的供电。

在户外做景观、亮化灯时，只需一根零线布线（另一根直接入大地）即可实现供电。可降低成本，用电成本为零，达到节能环保的效果。

Claims (8)

1.一种利用零地压差供电的LED照明电路，包括LED灯，用于驱动LED灯的驱动电路，以及用于为驱动电路供电的整流调压电路，其中所述整流调压电路具有用于连接零线和地线的输入端，其特征在于，所述整流调压电路的输出端分别通过直接供电的第一支路以及由储能元件供电的第二支路接入一开关电路的输入端，该开关电路的输出端连接所述驱动电路；所述LED照明电路还设有用于控制所述开关电路以切换驱动电路与两个支路通断的控制电路。

2.如权利要求1所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，其中控制电路包括：

用于采集零线电压并与第一阈值相比较的第一电压比较器；

用于采集储能元件电压并与第二阈值相比较的第二电压比较器；

所述第一电压比较器和第二电压比较器的输出端分别接入所述开关电路用以发送控制信号。

3.如权利要求2所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，所述开关电路包括：

第一开关，连接在第一支路和驱动电路之间，所述第一电压比较器的输出端连接第一开关控制端；

第二开关，连接在第二支路与驱动电路之间；

反相器，反相器输入端与第一电压比较器的输出端连接；

与门电路，与门电路第一输入端连接反相器输出端；与门电路第二输入端连接第二电压比较器输出端，与门电路输出端连接所述第二开关控制端。

4.如权利要求3所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，所述第二支路包括依次连接在整流调压电路与开关电路之间的充电电路、充电开关、以及作为储能元件的充电电池；

所述控制电路还包括用于采集充电电池电压并与第三阈值相比较的第三电压比较器，第三电压比较器的输出端连接所述充电开关的控制端。

5.如权利要求1所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，所述驱动电路为恒流驱动电路。

6.如权利要求4所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，所述充电电池为可反复充放电的纽扣电池。

7.如权利要求1所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，所述LED照明电路还包括防反接电路，所述防反接电路输入端分别连接零线和地线，输出端连接所述整流调压电路的输入端。

8.如权利要求2所述利用零地压差供电的LED照明电路，其特征在于，所述整流调压电路包括依次连接的整流电路和升降压电路，其中所述第一电压比较器采集整流电路的输出电压。

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