CN103987162B - 一种负载自适应led电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负载自适应LED电源，其包括整流滤波模块、PFC模块、控制模块、变压器、调光模块和多个LED负载，所述调光模块通过一调光电阻与控制模块的调光信号输入端连接；LED负载的一端与所述变压器的供电线圈的一端连接，供电线圈的另一端接地；LED负载的另一端通过一采样电阻接地，LED负载的另一端还与一电压比较器的第一输入端连接，所述电压比较器的第二输入端接入一参考电压，所述电压比较器的输出端依次通过一电子开关、一分流电阻与所述控制模块的调光信号输入端连接；所述控制模块，用于根据其调光信号输入端接收到的信号变化输出PWM信号对变压器的输出功率进行控制。本发明能解决不能自动根据负载数量调节输出功率的问题。

Description

一种负载自适应LED电源

技术领域

本发明涉及LED电源。

背景技术

随着政府和民众环保节能意识的提高，节能的LED日光灯的需求越来越大。LED灯具有寿命长、光效高、耗电小、不含水银，同时可以实现比较高的显示指数。LED灯具也更容易实现调光，这对进一步实现节能提供了便利。LED灯具有LED光源(即按照一定要求贴在铝基板上灯珠和铝基板)、LED电源、外壳再加上支架组成。LED电源把市电的交流电源转换成点亮LED光源的直流电源，是LED灯具的关键组成。按照LED的使用场合，LED的分为日光灯、D射灯、隧道灯、广场灯、筒灯、平板灯、路灯及其他。由于每个LED灯珠的压降才3V左右，每个LED灯珠的功率有限，为了避免太大电流输出和太高电压输出，通常LED灯珠在铝基板上都以一定数量的LED灯珠串起来，再把一定数量的串联起来的灯珠串并联起来，或者把大功率的LED灯分成几个LED灯板(模组)再并联起来。

LED电源通常采用恒流，通过LED发光二极管的限压特性从而实现恒功率输出。LED电源目前有隔离和非隔离两种，无论哪种，一个比较完善的LED电源一般包括整流滤波、PFC调节、变压器、控制电路这几个部分，有些还加了调光电路，如图1所示。

从图1可以看到，传统的LED电源具有以下特点：

1.有控制电路，负载的电流通过变压器映射到功率控制的电阻Rw上形成电压，控制器通过比较电压来输出PWM控制变压器的通断，进而控制输出给负载的功率。

2.如果需要接多个负载(如灯管)，负载一般在外面通过并联的方式，但总的输出电流将不变。换一种说法，如果额定总负载是几个负载并联的，其中某负载断路，其电流会平均加到另外剩余的负载上。

3.LED灯具如果有多个模组，如果采用多个电源的话，总体积和成本将升高，而且统一调光控制也比较困难。

节能的LED灯具的需求越来越大，目前使用的LED电源存在一些问题：

1.有些灯具如LED日光灯、射灯，在一个装配位置需要多个灯，一般采用内置电源一灯一个。由于电源的寿命一般3-4年，而一般LED光源的寿命可达10年，LED灯具光源和电源的寿命不匹配，造成LED灯具整体寿命短，无疑增加了使用成本。

2.一些灯具，通常有几个模组组成，如LED路灯、高杆灯等，加起来有几十上百个灯珠，只要有1个灯珠损坏，该串灯珠就不亮，造成流经其他LED灯串的电流加大、发热过大而影响寿命，甚至会引起连锁反应而很快报废一个灯。

3.有些灯具虽然是一个模组，但内部仍然由多个串LED灯珠组成，如平板灯。加起来有几十上百个灯珠，只要有1个灯珠损坏，改串灯珠就不亮，造成流经其他LED灯串的电流加大、发热过大而影响寿命，甚至会引起连锁反应而很快报废一个灯。

4.有些LED灯具如的LED日光灯如采用内置电源，有在两头装配电源或顶端放置电源板的两种方式，在两头装配的增加了暗区，在顶端装配的会造成LED灯珠散热效率减小。两种模式都存在装配困难，电源散热不易的问题，降低电源寿命。

5.那些采用内置的电源要求体积小，一般很少采用隔离电源，对灯具的隔离安全要求高。

6.有些灯具有内置多个灯，如果采用一灯一电源，对整灯的统一控制带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种负载自适应LED电源，其能解决不能自动根据负载数量调节输出功率的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种负载自适应LED电源，其包括整流滤波模块、PFC模块、控制模块、变压器、调光模块和多个LED负载，整流滤波模块、PFC模块和变压器依次连接，所述调光模块通过一调光电阻与控制模块的调光信号输入端连接；调光模块包括一光电耦合器，光电耦合器的发光二极管正极端和负极端连接控制按键，光电耦合器的三极管集电极端接入一直流电压，光电耦合器的三极管发射极端与调光电阻的一端连接，所述调光电阻的另一端连接直流电压，所述调光电阻的一端还与所述控制模块的调光信号输入端连接；LED负载的一端与所述变压器的供电线圈的一端连接，供电线圈的另一端接地；LED负载的另一端通过一采样电阻接地，LED负载的另一端还与一电压比较器的第一输入端连接，所述电压比较器的第二输入端接入一参考电压，所述电压比较器的输出端依次通过一电子开关、一分流电阻与所述控制模块的调光信号输入端连接；所述控制模块，用于根据其调光信号输入端接收到的信号变化输出PWM信号对变压器的输出功率进行控制。

优选的，所述电压比较器的输出端与光电耦合器的发光二极管正极输入端连接，光电耦合器的发光二极管的负极输出端接地，光电耦合器的三极管发射极端通过所述分流电阻与控制模块的调光信号输入端连接，光电耦合器的三极管集电极端接入一驱动电压。

本发明具有如下有益效果：

1.可以在一个电源中实现多路负载输出，能自动根据连接的负载数调整输出功率，确保每路负载不受其他负载连接的影响，提高LED整灯寿命。

2.能够用一个电源驱动多个LED灯组，提高LED灯组的安装和维护性，同时降低整灯成本，也能够在一个LED灯具内分别驱动多个LED灯串而不相互影响。

3.能够实现一个LED电源驱动附加的多个LED灯，实现这些灯的统一调光控制，降低控制电路成本，简化控制操作。

附图说明

图1为现有技术的LED电源的电路结构示意图；

图2为本发明较佳实施例的负载自适应LED电源的电路结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。

如图2所示，一种负载自适应LED电源，其包括整流滤波模块、PFC模块、控制模块、变压器、调光模块和三个LED负载，每一个LED负载均对应连接一反馈电路。

整流滤波模块、PFC模块和变压器依次连接，所述调光模块通过一调光电阻Rv与控制模块的调光信号输入端连接。其中，整流滤波模块、PFC模块、调光模块、变压器和控制模块的结构与现有技术相同。控制模块包括一PWM芯片、一反馈电阻Rw和外围电路，反馈电阻Rw用于反映变压器输出功率的变化，并提供相应的电压信号给PWM芯片，PWM芯片通过外围电路输出PWM信号给变压器，以调整变压器的输出功率。调光模块包括一光电耦合器OC2，光电耦合器OC2的发光二极管正极端和负极端连接控制按键，光电耦合器OC2的三极管集电极端接入一直流电压V4，光电耦合器OC2的三极管发射极端与调光电阻Rv的一端连接，所述调光电阻Rv的另一端连接直流电压V4，所述调光电阻Rv的一端还与所述控制模块的调光信号输入端连接。正常使用时，通过控制按键改变调光电阻Rv所反映的电压信号，使控制模块根据调光信号输入端接收到的电压信号对变压器的输出功率进行调整。

下面，结合本实施例对现有技术的改进的结构进行详细描述。

所述反馈电路包括采样电阻R、电压比较器Lm、光电耦合器OC1和分流电阻Rs。

现以一LED负载与一反馈电路的连接结构进行说明，其他LED负载与对应的反馈电路的连接结构相同。LED负载的一端与所述变压器的供电线圈的一端连接，供电线圈的另一端接地；LED负载的另一端通过一采样电阻R接地，LED负载的另一端还与电压比较器Lm的第一输入端(本实施例的第一输入端为反相输入端)连接，所述电压比较器Lm的第二输入端(本实施例的第二输入端为正相输入端)接入一参考电压V1，所述电压比较器Lm的输出端依次通过光电耦合器OC1、分流电阻Rs与所述控制模块的调光信号输入端连接。具体的，所述电压比较器Lm的输出端与光电耦合器OC1的发光二极管正极输入端连接，光电耦合器OC1的发光二极管的负极输出端接地，光电耦合器OC1的三极管发射极端通过所述分流电阻Rs与控制模块的调光信号输入端连接，光电耦合器OC1的三极管集电极端接入一驱动电压V2。所述控制模块，用于根据其调光信号输入端接收到的信号变化输出PWM信号对变压器的输出功率进行控制。

本实施例的采样电阻R的电阻值优选为毫欧级。

本实施例的工作原理如下：

采样电阻R对对应的LED负载的电流进行采样，并将电流信号转换为电压信号。如果LED负载没有损坏，采样电阻R输出的电压为零。采样电阻R输出的电压进入电压比较器Lm的反相输入端，电压比较器Lm的正相输入端接入的参考电压V1优选采用大于零的超低电压。通过电压比较器Lm对采样电阻R和参考电压V1的比较，输出一电平信号至光电耦合器OC1。所述电平信号根据LED负载有无损坏(即LED电源有无接入LED负载)而变化。假设不接入LED负载，电压比较器Lm输出高电平。当电压比较器Lm输出高电平驱动光电耦合器OC1导通，从而使分流电阻Rs对调光模块的输出信号进行分流，从而对调光模块的输出信号造成影响。通过影响控制模块的调光信号输入端接收到的信号，实现对变压器输出功率的调整。如果正常接入LED负载，电压比较器Lm输出低电平，光电耦合器OC1断开，无电信号输出，不影响调光模块的正常工作。

此外，本实施例的光电耦合器OC1还可以替换为三极管或MOS管等电子开关。

本实施例具有如下特点：

1)通过毫欧级的采样电阻R来对每组LED负载的电流进行采样。

2)通过电压比较器Lm来比较负载电流的变化来判断LED负载有无接入电路，电压比较器Lm在LED负载接入和不接入的情况下输出不同电平状态。

3)通过电压比较器Lm的输出来控制调光模块，进而适应LED负载数量不同的功率输出。

4)通过电阻分流的方法调整调光模块来调整输出功率。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种负载自适应LED电源，其包括整流滤波模块、PFC模块、控制模块、变压器、调光模块和多个LED负载，整流滤波模块、PFC模块和变压器依次连接，所述调光模块通过一调光电阻与控制模块的调光信号输入端连接；调光模块包括一光电耦合器，光电耦合器的发光二极管正极端和负极端连接控制按键，光电耦合器的三极管集电极端接入一直流电压，光电耦合器的三极管发射极端与调光电阻的一端连接，所述调光电阻的另一端连接直流电压，所述调光电阻的一端还与所述控制模块的调光信号输入端连接；其特征在于，LED负载的一端与所述变压器的供电线圈的一端连接，供电线圈的另一端接地；LED负载的另一端通过一采样电阻接地，LED负载的另一端还与一电压比较器的第一输入端连接，所述电压比较器的第二输入端接入一参考电压，所述电压比较器的输出端依次通过一光电耦合器、一分流电阻与所述控制模块的调光信号输入端连接；所述控制模块，用于根据其调光信号输入端接收到的信号变化输出PWM信号对变压器的输出功率进行控制。

2.如权利要求1所述的负载自适应LED电源，其特征在于，所述电压比较器的输出端与光电耦合器的发光二极管正极输入端连接，光电耦合器的发光二极管的负极输出端接地，光电耦合器的三极管发射极端通过所述分流电阻与控制模块的调光信号输入端连接，光电耦合器的三极管集电极端接入一驱动电压。