CN104640322B - 兼容电子镇流器的led灯管驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，该LED灯管驱动器包括用于输入交流电的第一输入端、第二输入端、与第一输入端和第二输入端相连的阻抗电路、与阻抗电路相连的第一桥式整流电路、与第一桥式整流电路相连的高压启动电路，与高压启动电路相连的LED灯组；阻抗电路用于对交流电进行降压，以使其输出的交流电的电压为预设值；第一桥式整流电路用于将阻抗电路输出的交流电转换成直流电；在交流电为高电压输入时，高压启动电路导通，使LED灯组与第一桥式整流电路导通，并在导通后在交流电为低电压输入时，保持LED灯组和第一桥式整流电路导通。本发明所提供的LED灯管驱动器具有兼容性强、节能、安全可靠的特点。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明应用领域，尤其涉及一种兼容电子镇流器的LED灯管驱动器。
背景技术
LED作为绿色的照明光源，近年来在照明行业得到广泛应用，而LED灯替代低压气体放电的荧光灯也已成为一种趋势。针对LED器件的特性开发的LED驱动器，与LED器件组成新型照明LED灯具，在使用LED灯具替代传统荧光灯的过程中，采用传统驱动荧光灯的电子镇流器来驱动LED器件(如LED灯管)是一个重要的发展趋势。
现行市场兼容电子镇流器的LED灯管驱动器采用开关电源方式的，将电子镇流器输出当作AC输入，进行滤波整流后由内部控制电路进行高频震荡，进行电压变换，电路结构与传统的开关电源一致。采用传统开关电源方式的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，兼容性不佳，只能兼容部分电子镇流器，替换不能兼容的电子镇流器时，将会损坏电子镇流器或LED灯管驱动器，而且开关电源自身会产生EMI干扰，效率不高，不符合节能理念，而且成本高昂。
现行市场兼容电子镇流器的线性驱动器，将电子镇流器输出当作AC输入，进行滤波整流后由半导体器件(如三极管、MOS管)进行降压，将一部分能量损耗在该半导体器件上得到较低的输出。采用兼容性电子镇流器的线性驱动器应用于灯管类产品时，满足不了灯管两端的绝缘要求，安装时存在触电风险，满足不了安规要求，且输出功率的差异性较大，兼容性不佳。
现行市场兼容电子镇流器的线性驱动器，将电子镇流器输出当作AC输入，通过串接电感或电容降压后整流连接至LED模组，从而降低系统功率。这种兼容电子镇流器的线性驱动器不能很好的满足预热启动型电子镇流器，不能模拟荧光灯的启动过程，改变电子镇流器原有的启动过程，增加电子镇流器损坏的可能性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种兼容性强并可实现预热启动的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，包括用于输入交流电的第一输入端、第二输入端、与所述第一输入端和所述第二输入端相连的阻抗电路、与所述阻抗电路相连的第一桥式整流电路、与所述第一桥式整流电路相连的高压启动电路，与所述高压启动电路相连的LED灯组；
所述阻抗电路用于对交流电进行降压，以使其输出的交流电的电压为预设值；所述第一桥式整流电路用于将所述阻抗电路输出的交流电转换成直流电；
在所述交流电为高电压输入时，所述高压启动电路导通，使所述LED灯组与所述第一桥式整流电路导通，并在导通后在所述交流电为低电压输入时，保持所述LED灯组和所述第一桥式整流电路导通。
优选地，所述阻抗电路为LCL阻抗电路，包括与所述第一输入端相连的电感L1、与所述第二输入端相连的电感L2、以及连接在所述电感L1和所述电感L2之间的线路旁通电容CY1。
优选地，还包括与所述第一输入端相连的第一过流保护电路、以及与所述第二输入端相连的第二过流保护电路。
优选地，所述第一输入端包括第一管脚PIN1和第二管脚PIN2，所述第一过流保护电路包括连接在所述第一管脚PIN1与所述第二管脚PIN2之间的熔断器F1、以及连接在所述第一管脚PIN1与所述电感L1之间的熔断器F3；
所述第二输入端包括第三管脚PIN3和第四管脚PIN4，所述第二过流保护电路包括连接在所述第三管脚PIN3和第四管脚PIN4之间的熔断器F2。
优选地，还包括分别与所述第一过流保护电路和所述第二过流保护电路相连的高通滤波电路。
优选地，所述高通滤波电路包括与所述熔断器F3相连的线路旁通电容CY2、连接所述线路旁通电路CY2和所述第三管脚PIN3的变压器T1。
优选地，还包括分别与所述高通滤波电路和所述阻抗电路相连的防触电保护电路，所述防触电保护电路包括与所述高通滤波电路相连的第二桥式整流电路、与所述第二桥式整流电路相连的直流线性稳压电路，所述直流线性稳压电路与所述阻抗电路相连。
优选地，所述直流线性稳压电路包括用于连接所述阻抗电路与所述第二输入端的开关K1、与所述开关K1相连的用于控制所述开关K1通断的MOS管Q2、电阻R3、电阻R5、稳压二极管ZD3和电容C5；所述MOS管Q2的D极通过所述电阻R5与所述第二桥式整流电路的第一输出端相连，所述MOS管的S极与所述开关K1相连、所述MOS管的G极分别与所述电阻R3和所述稳压二极管ZD3相连，所述开关K1与所述第二桥式整流电路的第二输出端相连，所述电阻R3与所述第二桥式整流电路的第一输出端相连，所述稳压二极管ZD3与所述第二桥式整流电路的第二输出端相连,所述电容C5并联在所述开关K1上。
优选地，所述高压启动电路包括开关管Q1、电容C3、以及串联接入所述第一桥式整流电路的第一输出端和第二输出端之间的稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R1、电阻R2、电阻R4，所述开关管Q1的第一端与所述LED灯组相连，第二端与所述第一桥式整流电路的第二输出端相连，第三端接入所述电阻R2和电阻R4之间。
优选地，所述第一桥式整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C1，所述二极管D1的正极和所述二极管D3的负极与所述电感L1相连，所述二极管D2的正极和所述二极管D4的负极与所述电感L2相连，所述二极D1的负极与所述二极管D2的负极为所述第一桥式整流电路的第一输出端，所述二极管D3的正极与所述二极管D4的正极为所述第一桥式整流电路的第二输出端，所述滤波电容C1并联在所述第一桥式整流电路的第一输出端和第二输出端之间；
所述第二桥式整流电路包括与二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和滤波电容C4；所述二极管D5的正极和所述二极管D6的负极与所述变压器T1的第一输出端相连，所述二极管D7的正极和所述二极管D8的负极与所述变压器T2的第二输出端相连，所述二极管D5的负极与所述二极管D7的负极为所述第二桥式整流电路的第一输出端，所述二极管D6的正极和所述二极管D8的正极为所述第二桥式整流电路的第二输出端；所述滤波电路C4并联在所述第二桥式整流电路的第一输出端和第二输出端之间。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器模拟传统荧光灯的特点，可兼容所有电子镇流器，采用LED灯管替代传统的荧光灯管时，无须进行线路更改。实施本发明，采用LED灯管替代传统的荧光灯具，在保持电子镇流器的输出电流、电压在其额定的输出范围内，即使其实现恒定功率输出，可使其功率减少到原来的50％，以实现节能目的。本发明中高压启动电路可使LED灯管具有传统的荧光灯管在高压起辉，起辉后工作在低电压的特点，可实现与荧光灯管一样的预热延时启动，保护电子镇流器启动时不受损坏，并可兼容所有电子镇流器。本发明的提供的LED灯管驱动器中的阻抗电路，可有效避免产生EMI干扰，具有高可靠性的特点；并可有效降低损耗，以达到节能目的。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例中兼容电子镇流器的LED灯管驱动器的一原理框图。
图2是本发明一实施例中兼容电子镇流器的LED灯管驱动器的另一原理框图。
图3是本发明一实施例中兼容电子镇流器的LED灯管驱动器的电路图。
图中：11、第一输入端；12、第二输入端；20、阻抗电路；30、第一桥式整流电路；40、高压启动电路；50、LED灯组；61、第一过流保护电路；62、第二过流保护电路；70、高通滤波电路；80、防触电保护电路；81、第二桥式整流电路；82、直流线性稳压电路。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1-图3示出本发明一实施例中的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器。如图1、图2所示，该LED灯管驱动器包括用于输入交流电的第一输入端11、第二输入端12、与第一输入端11和第二输入端12相连的阻抗电路20、与阻抗电路20相连的第一桥式整流电路30、与第一桥式整流电路30相连的高压启动电路40，与高压启动电路40相连的LED灯组50。
阻抗电路20用于模拟荧光灯阻抗特性，在交流电为高电压输入(即有高频交流电输入)时，对高频交流电进行低损耗降压，以使其输出的交流电的电压为预设值，使其工作频率跟随匹配的电子镇流器，避免产生EMI干扰，增强电路的可靠性；并可有效降低损耗，以达到节能目的。由于阻抗电路20模拟荧光灯的阻抗特性，使得采用LED灯管替代传统的荧光灯管时，可兼容所有电子镇流器，无须进行线路更改；并可在保持电子镇流器的输出电流、电压在其额定的输出范围内，使其功率减少到原来的50％，以达到节能目的。
如图3所示，阻抗电路20可以为LCL阻抗电路20，可有效降低损耗；该LCL阻抗电路20包括与第一输入端11相连的电感L1、与第二输入端12相连的电感L2、以及连接在电感L1和电感L2之间的线路旁通电容CY1。可以理解地，该LCL阻抗电路20模拟荧光灯阻抗特性，当第一输入端11有高频电流经过时，可实现低损耗降压，在一定参数下即可调整其输出电压为预设值，以匹配电子镇流器的输出特性。
第一桥式整流电路30用于将阻抗电路20输出的交流电转换成直流电。如图3所示，第一桥式整流电路30包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C1，二极管D1的正极和二极管D3的负极与电感L1相连，二极管D2的正极和二极管D4的负极与电感L2相连，二极D1的负极与二极管D2的负极为第一桥式整流电路30的第一输出端，二极管D3的正极与二极管D4的正极为第一桥式整流电路30的第二输出端，滤波电容C1并联在第一桥式整流电路30的第一输出端和第二输出端之间。可以理解地，滤波电容C1的容量在体积允许的条件下尽量加大，以减少对驱动LED灯管有害的纹波。
高压启动电路40可使LED灯管具有传统的荧光灯管在高压起辉，起辉后工作在低电压的特点，使其可兼容所有电子镇流器。本实施例中，在第一输入端11输入的交流电为高电压输入时，高压启动电路40导通，使LED灯组50与第一桥式整流电路30导通，并在导通后在第一输入端11输入的交流电为低电压输入时，保持LED灯组50和第一桥式整流电路30导通，使LED灯组50在低电压工作，以保证输出电路的稳定，可在适配预热启动型电子镇流器时实现预热延时启动，以保护电子镇流器启动时不受损坏。
如图3所示，高压启动电路40包括开关管Q1、电容C3、以及串联接入第一桥式整流电路30的第一输出端和第二输出端之间的稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R1、电阻R2、电阻R4，开关管Q1的第一端与LED灯组50相连，第二端与第一桥式整流电路30的第二输出端相连，第三端接入电阻R2和电阻R4之间。可以理解地，当第一输入端11输入的交流电为高电压输入时，高电压的电流经二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R1、电阻R2流向开关管Q1,使开关管Q1导通；并在开关管Q1导通后，第一输入端11输入的交流电为低电压输入时，保持开关管Q1导通状态，使LED灯组50在低电压输入时工作；若开关管Q1未导通时，第一输入端11输入的交流电为低电压输入，则开关管Q1不导通，LED灯组50不工作。可以理解地，高压启动电路40的设置可使LED灯管与荧光灯管一样的预热延时启动，以兼容预热启动型电子镇流器，使电子镇流器启动时不受损坏。可以理解地，该LED灯管驱动器还包括与LED灯组50并联的电容C2，以平滑输出电压。
如图2所示，该LED灯管驱动器还包括与第一输入端11相连的第一过流保护电路61、以及与第二输入端12相连的第二过流保护电路62，以给电路提供基础性保护，避免过流损坏电路。如图3所示，第一输入端11包括第一管脚PIN1和第二管脚PIN2，第一过流保护电路61包括连接在第一管脚PIN1与第二管脚PIN2之间的熔断器F1、以及连接在第一管脚PIN1与电感L1之间的熔断器F3。第二输入端12包括第三管脚PIN3和第四管脚PIN4，第二过流保护电路62包括连接在第三管脚PIN3和第四管脚PIN4之间的熔断器F2。可以理解地，若流经熔断器F1、熔断器F2或熔断器F3的电流过大，则熔断器F1、熔断器F2或熔断器F3熔断，以使电路断路，避免损坏电路元件。
如图2所示，该LED灯管还包括分别与第一过流保护电路61和第二过流保护电路62相连的高通滤波电路70。如图3所示，高通滤波电路70为LC高通滤波电路70，包括与熔断器F3相连的线路旁通电容CY2、连接线路旁通电路CY2和第三管脚PIN3的变压器T1。当第一输入端11输入的交流电为高电压输入时，交流电流经线路旁通电容CY2、变压器T1流向第二输入端12，通过变压器T1的变压作用，给与其相连的防触电保护电路80提供低电压输出，由于LC高通滤波电路70的选频特性，在50Hz的市电下只能通过对人体无危险的微弱电路，以起到隔离保护的作用。
如图2所示，该LED灯管驱动器还包括分别与高通滤波电路70和阻抗电路20相连的防触电保护电路80，可以理解地，防触电保护电路80可实现灯管单端接入市电时不会发生触电危险，满足现行的法规要求，增加安全性。具体地，防触电保护电路80包括与高通滤波电路70相连的第二桥式整流电路81、与第二桥式整流电路81相连的直流线性稳压电路82，直流线性稳压电路82与阻抗电路20相连。
如图3所示，第二桥式整流电路81包括与二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和滤波电容C4。二极管D5的正极和二极管D6的负极与变压器T1的第一输出端相连，二极管D7的正极和二极管D8的负极与变压器T2的第二输出端相连，二极管D5的负极与二极管D7的负极为第二桥式整流电路81的第一输出端，二极管D6的正极和二极管D8的正极为第二桥式整流电路81的第二输出端。滤波电路C4并联在第二桥式整流电路81的第一输出端和第二输出端之间。可以理解地，滤波电容C4的容量在体积允许的条件下尽量加大，以减少对驱动LED灯管有害的纹波。
如图3所示，直流线性稳压电路82包括用于连接阻抗电路20与第二输入端12的开关K1、与开关K1相连的用于控制开关K1通断的MOS管Q2、电阻R3、电阻R5、电容C5和稳压二极管ZD3。MOS管Q2的D极通过用于起限流作用的电阻R5与第二桥式整流电路81的第一输出端相连，MOS管的S极与开关K1相连、MOS管的G极分别与电阻R3和稳压二极管ZD3相连；开关K1与第二桥式整流电路81的第二输出端相连，电阻R3与第二桥式整流电路81的第一输出端相连，稳压二极管ZD3与第二桥式整流电路81的第二输出端相连；电容C5并联在开关K1上，以起滤波平滑作用。本实施例中，开关K1为继电器开关K1。
可以理解地，当第一输入端11输入的交流电经高通滤波电路70进行降压后，再经第二桥式整流电路81转换为直流电，给直流线性稳压电路82提供驱动电压信号，在第一输入端11输入的交流电为高电压输入时，驱动继电器开关K1闭合，在第一输入端11输入的交流电为低电压输入(如市电)时，驱动继电器开关K1断开，以使市电接入LED灯管时，LED灯管两端起隔离作用，满足行业要求的安全要求。可以理解地，直流线性稳压电路82的设置，使得LED灯管满足传统荧光灯规定的安全要求，即带电操作，单端接入时触碰一端不会发生的触电危险，增强其安全性。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (6)
1.一种兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，其特征在于，包括用于输入交流电的第一输入端(11)、第二输入端(12)、与所述第一输入端(11)和所述第二输入端(12)相连的阻抗电路(20)、与所述阻抗电路(20)相连的第一桥式整流电路(30)、与所述第一桥式整流电路(30)相连的高压启动电路(40)，与所述高压启动电路(40)相连的LED灯组(50)；
所述阻抗电路(20)用于对交流电进行降压，以使其输出的交流电的电压为预设值；所述第一桥式整流电路(30)用于将所述阻抗电路(20)输出的交流电转换成直流电；
在所述交流电为高电压输入时，所述高压启动电路(40)导通，使所述LED灯组(50)与所述第一桥式整流电路(30)导通，并在导通后在所述交流电为低电压输入时，保持所述LED灯组(50)和所述第一桥式整流电路(30)导通；
所述兼容电子镇流器的LED灯管驱动器还包括与所述第一输入端(11)相连的第一过流保护电路(61)、以及与所述第二输入端(12)相连的第二过流保护电路(62)；还包括分别与所述第一过流保护电路(61)和所述第二过流保护电路(62)相连的高通滤波电路(70)；还包括分别与所述高通滤波电路(70)和所述阻抗电路(20)相连的防触电保护电路(80)，所述防触电保护电路(80)包括与所述高通滤波电路(70)相连的第二桥式整流电路(81)、与所述第二桥式整流电路(81)相连的直流线性稳压电路(82)，所述直流线性稳压电路(82)与所述阻抗电路(20)相连；
所述直流线性稳压电路(82)包括用于连接所述阻抗电路(20)与所述第二输入端(12)的开关K1、与所述开关K1相连的用于控制所述开关K1通断的MOS管Q2、电阻R3、电阻R5、稳压二极管ZD3和电容C5；所述MOS管Q2的D极通过所述电阻R5与所述第二桥式整流电路(81)的第一输出端相连，所述MOS管Q2的S极与所述开关K1的第一端相连、所述MOS管Q2的G极分别与所述电阻R3的一端和所述稳压二极管ZD3的阴极相连，所述开关K1的第十二端与所述第二桥式整流电路(81)的第二输出端相连，所述电阻R3另一端与所述第二桥式整流电路(81)的第一输出端相连，所述稳压二极管ZD3阳极与所述第二桥式整流电路(81)的第二输出端相连,所述电容C5并联在所述开关K1的第一端与第十二端之间。
2.根据权利要求1所述的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，其特征在于，所述阻抗电路(20)为LCL阻抗电路(20)，包括与所述第一输入端(11)相连的电感L1、通过所述开关K1与所述第二输入端(12)相连的电感L2、以及连接在所述电感L1和所述电感L2之间的线路旁通电容CY1；其中，所述电感L1的第一端与所述第一输入端(11)连接，所述电感L1的第二端与所述线路旁通电容CY1的第一端连接，所述线路旁通电容CY1的第二端与所述电感L2的第二端连接，所述开关K1的第五端与所述电感L2的第一端连接，所述开关K1的第四端与所述第二输入端(12)连接。
3.根据权利要求2所述的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，其特征在于，所述第一输入端(11)包括第一管脚PIN1和第二管脚PIN2，所述第一过流保护电路(61)包括熔断器F1和熔断器F3，所述熔断器F1的两端分别与所述第一管脚PIN1与所述第二管脚PIN2连接，所述熔断器F3的两端分别与所述第一管脚PIN1与所述电感L1的第一端连接。
4.根据权利要求3所述的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，其特征在于，所述高通滤波电路(70)包括线路旁通电容CY2和变压器T1，所述线路旁通电容CY2的一端与所述熔断器F3和所述电感L1之间的节点连接，所述线路旁通电容CY2的另一端通过所述变压器T1的输入绕组与第三管脚PIN3连接。
5.根据权利要求4所述的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，其特征在于，所述高压启动电路(40)包括开关管Q1、电容C3、以及依次串联接入所述第一桥式整流电路(30)的第一输出端和第二输出端之间的稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、电阻R1、电阻R2和电阻R4，且所述稳压二极管ZD1的阴极与所述第一输出端连接，所述稳压二极管ZD1的阳极与所述稳压二极管ZD2的阴极连接，所述稳压二极管ZD2的阳极与所述电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端连接，所述电阻R2的第二端与所述电阻R4的第一端连接，所述电阻R4的第二端与所述第一桥式整流电路(30)的第二输出端连接；
所述开关管Q1的第一端与所述LED灯组(50)的负端相连，所述开关管Q1的第二端与所述第一桥式整流电路(30)的第二输出端相连，所述开关管Q1的第三端与所述电阻R2和电阻R4之间的节点连接，且所述电容C3与所述电阻R4并联。
6.根据权利要求5所述的兼容电子镇流器的LED灯管驱动器，其特征在于，所述第一桥式整流电路(30)包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4和滤波电容C1，所述二极管D1的正极和所述二极管D3的负极连接，且所述二极管D1的正极和所述二极管D3的负极之间的节点还与所述电感L1的第二端相连，所述二极管D2的正极和所述二极管D4的负极连接，且所述二极管D2的正极和所述二极管D4的负极之间的节点还与所述电感L2的第二端相连，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极为所述第一桥式整流电路(30)的第一输出端，所述二极管D3的正极与所述二极管D4的正极为所述第一桥式整流电路(30)的第二输出端，所述滤波电容C1并联在所述第一桥式整流电路(30)的第一输出端和第二输出端之间；
所述第二桥式整流电路(81)包括二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和滤波电容C4；所述二极管D5的正极和所述二极管D6的负极连接，且所述二极管D5的正极和所述二极管D6的负极之间的节点还与所述变压器T1的第一输出端相连，所述二极管D7的正极和所述二极管D8的负极连接，且所述二极管D7的正极和所述二极管D8的负极之间的节点还与所述变压器T2的第二输出端相连，所述二极管D5的负极与所述二极管D7的负极为所述第二桥式整流电路(81)的第一输出端，所述二极管D6的正极和所述二极管D8的正极为所述第二桥式整流电路(81)的第二输出端；所述滤波电容C4并联在所述第二桥式整流电路(81)的第一输出端和第二输出端之间。
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