CN104684188B - 一种led驱动电路及矿用防爆灯具 - Google Patents

Abstract

本发明属于照明技术领域，特别涉及一种LED驱动电路及矿用防爆灯具。本发明所提供的LED驱动电路包括了驱动模块、矿用电池保护器、蓄电池、限流模块以及过流过压保护模块。该LED驱动电路利用蓄电池存储电能并为整个LED驱动电路供电，并采用矿用电池保护器对蓄电池进行保护，避免蓄电池出现过压、欠压、过流或短路现象；另外，利用过流过压保护模块在电路出现过流过压的情况时断开电源回路；同时，利用限流模块中的二极管对蓄电池所输出的电流进行限流；还有，使驱动模块只输出低于LED模组的额定工作电流的三分之一的电流。由于整个电路具有很高的安全性，使得矿用防爆灯具可以采用轻巧的壳体，从而增强了矿用防爆灯具的便携性。

Description

一种LED驱动电路及矿用防爆灯具

技术领域

本发明属于照明技术领域，特别涉及一种LED驱动电路及矿用防爆灯具。

背景技术

目前所采用的矿用防爆灯具，一般采用很厚的金属壁加上厚达几厘米的透明件制成灯具壳体。其原因在与矿井内存在许多可燃气体，普通灯具的驱动电路难免会出现故障，导致爆炸起火，从而点燃灯具外的可燃气体。因此，为了弥补灯具的驱动电路的安全性的不足，采用厚重的壳体将驱动电路与外界可燃气体隔离，使得即使灯具里面的电子元器件爆炸起火，也不会点燃灯壳外面的可燃气体，从而达到隔爆的效果。采用这样的隔爆方式能起到很好的防爆效果，但厚重的壳体动辄数公斤，导致灯具非常笨重，特别是对于头戴式或手提式矿灯，使用起来很不方便。

因此，现有的矿用防爆灯具存在驱动电路安全性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED驱动电路，旨在解决现有的矿用防爆矿用防爆灯具存在驱动电路安全性低的问题。

一种LED驱动电路，包括用于连接LED模组并驱动所述LED模组工作的驱动模块；

所述LED驱动电路还包括矿用电池保护器、蓄电池、限流模块以及过流过压保护模块；

所述蓄电池的正极与所述矿用电池保护器的输入端共接形成所述LED驱动电路的正充电端，所述蓄电池的负极与所述矿用电池保护器的接地端共接形成所述LED驱动电路的负充电端并与地连接；

所述矿用电池保护器的输出端连接所述过流过压保护模块的输入端，所述过流过压保护模块的输出端连接所述限流模块的输入端，所述限流模块的输出端与所述驱动模块的电源端共接形成所述LED驱动电路的正输出端，所述驱动模块具有驱动端，所述驱动模块的驱动端为所述LED驱动电路的负输出端；

所述过流过压保护模块用于根据所述蓄电池输出的电压与电流的大小实现通断；

所述驱动模块输出的电流小于所述LED模组的额定工作电流的三分之一，所述限流模块包括多个首尾依次串联连接的二极管。

本发明的另一目的还在于提供一种矿用防爆灯具，包括LED模组，还包括上述的LED驱动电路。

本发明所提供的LED驱动电路包括了驱动模块、矿用电池保护器、蓄电池、限流模块以及过流过压保护模块。该LED驱动电路利用蓄电池存储电能并为整个LED驱动电路供电，并采用矿用电池保护器对蓄电池进行保护，避免蓄电池出现过压、欠压、过流或短路现象；另外，利用过流过压保护模块在LED驱动电路出现过流过压的情况时断开电源回路；同时，利用限流模块中的多个二极管对蓄电池所输出的电流进行限流；还有，使驱动模块只输出低于LED模组的额定工作电流的三分之一的电流。以上措施都大大增强了LED驱动电路的安全性，满足本质安全电路的要求。由于整个LED驱动电路具有很高的安全性，使得矿用防爆灯具可以采用轻巧的壳体，从而增强了矿用防爆灯具的便携性。

附图说明

图1是本发明第一实施例所提供的LED驱动电路的电路结构图；

图2是本发明第一实施例所提供的LED驱动电路的示例电路结构图；

图3是本发明第一实施例所提供的过流过压保护模块的示例电路结构图；

图4是本发明第二实施例所提供的LED驱动电路的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的LED驱动电路包括了驱动模块、矿用电池保护器、蓄电池以及限流模块，解决了现有的矿用防爆矿用防爆灯具存在驱动电路安全性低的问题。

实施例1

图1示出了本实施例所提供的LED驱动电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例所提供的LED驱动电路包括连接LED模组并驱动LED模组工作的驱动模块10。

进一步的，LED驱动电路还包括矿用电池保护器U1、蓄电池BAT、限流模块20以及过流过压保护模块30。

具体的，蓄电池BAT的正极与矿用电池保护器U1的输入端共接形成LED驱动电路的正充电端，蓄电池BAT的负极与矿用电池保护器U1的接地端共接形成LED驱动电路的负充电端并与地连接；

矿用电池保护器U1的输出端连接所述过流过压保护模块30的输入端，所述过流过压保护模块30的输出端连接限流模块20的输入端，限流模块20的输出端与驱动模块10的电源端共接形成LED驱动电路的正输出端，驱动模块10具有驱动端，驱动模块10的驱动端为LED驱动电路的负输出端。

具体的，LED驱动电路的正充电端与负充电端用于接入电流以实现对蓄电池BAT的充电，LED驱动电路的正输出端与负输出端用于连接LED模组，并输出工作电流至LED模组。

其中，过流过压保护模块30用于根据蓄电池BAT输出的电压与电流的大小实现通断。

进一步的，驱动模块10输出的电流小于LED模组的额定工作电流的三分之一，限流模块20包括多个首尾依次串联连接的二极管。

在本实施例中，矿用电池保护器的可以是型号为BK2.5L（B）的矿用电池保护器；蓄电池BAT可以为磷酸铁锂电池。

在本实施例中，如图2所示，限流模块20可以包括：

第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3；

第一二极管D1的阴极连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接第三二极管D3的阳极，第一二极管D1的输入端是限流模块20的输入端，第三二极管D3的阳极是限流模块20的输入端。

在本实施例中，除了采用安全性较高的磷酸铁锂电池作为蓄电池外，还采用了专用的矿用电池保护器U1，主要是对电池的过压，欠压，过流，短路进行保护。并且在蓄电池的输出回路上，采用了多个二极管进行多重保护。

本实施例中的矿用电池保护器U1，多个二极管都是为了符合本质安全国际而设计的，都是属于保护电路。没有这些电路，也能工作，但电路处于不安全状态，更不能用在矿用灯具里。

在本实施例中，如图2所示，驱动模块10可以包括：

第一电阻R1、开关K1、第一电容C1以及LED驱动芯片U2；

LED驱动芯片U2的电源端VDD与驱动端LED分别是驱动模块10的电源端与驱动端，LED驱动芯片U2的设置端SET与第一电阻R1的第一端共接于开关K1的第一端，开关K1的第二端与第一电容C1的第一端共接于LED驱动芯片U2的电源端VDD，LED驱动芯片U2的测试端TEST与接地端GND共接于地，第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第二端共接于地。

在本实施例中，LED驱动芯片U2可以是型号为T6327A-2210BWG、T6327A-3210BWG、T6327A-2210ADG或T6327A-3210ADG的LED驱动芯片。

在本实施例中，LED驱动芯片U2支持2.7V到5V的工作电压。可以采用两节3.2V磷酸铁锂电池串联连接为6.4V的蓄电模块；由于蓄电池BAT在向驱动模块10供电之前，要经过矿用电池保护器U1和三个二极管，其电压将减少2.4V，这样，到驱动模块10的电压就在2.7到5V之间。

LED驱动芯片U2内部有开关电路和电流检测电路，根据所选芯片的型号可以获得不同的电流输出。另外，LED驱动芯片U2是低压差芯片，本身功耗很低，能有效延长电池的使用时间，而且具备超过5KV的人体静电防护能力。

在本实施例中，灯具的开关、调光和闪烁操作都是根据LED驱动芯片U2的设置端SET的电平信号实现的。第一电阻R1是为了在电路稳态工作时，给LED驱动芯片U2的设置端SET提供一个低电平信号。灯具的开关、调光和闪烁操作都由开关K1向驱动芯片U2的设置端SET提供的高电平信号的时间长度确定。具体的，根据所采用芯片的型号，可以实现二级调光、三级调光、闪烁与SOS信号闪烁的功能组合。

虽然现在通讯技术已经很发达了，SOS信号求救已经很少用了，但在矿井下，如遇到通讯设备无法使用的情况。用灯光发出SOS求救信号这一原始方法是最有效的方式。

在本实施例中，如图3所示，过流过压保护模块30可以包括：

第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、NMOS管Q1、晶闸管Q2、第四二极管D4、TVS管TVS1以及电流采样模块301；

第二电阻R2的第一端、第二电容C2的阳极、第三电阻R3的第一端以及NMOS管Q1的漏极共接形成过流过压保护模块30的输入端，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端共接于NMOS管Q1的栅极，第二电阻R2的第二端与第四电阻R4的第二端共接于晶闸管Q2的阳极，晶闸管Q2的阴极连接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端与第四二极管D4的阳极共接于TVS管TVS1的阳极，晶闸管Q2的门极与第七电阻R7的第一端共接于第四二极管D4的阴极，TVS管TVS1的阴极与第三电容C3的第一端共接于第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端、第七电阻R7的第二端以及NMOS管Q1的源极共接于电流采样模块301的输入端，电流采样模块301的输出端是过流过压保护模块30的输出端，第二电容C2的阴极、第三电容C3的第二端以及晶闸管Q2的阴极共接于地。

在本实施例中，当蓄电池BAT输出电压过压时，NMOS管Q1的源极电压过高，这样，TVS管TVS1的阴极电压也过高，TVS管TVS1导通。进而晶闸管Q2被触发，晶闸管Q2就会导通，NMOS管Q1的栅极电压由高变低，从而进入截止状态。

当蓄电池BAT输出电流过流时，电流采样模块301两端的电压会增大。当电压增大到晶闸管Q2的触发电压时，晶闸管Q2就会导通，NMOS管Q1的栅极电压由高变低，从而进入截止状态。

在本实施例中，电流采样模块301可以采用一个电阻或多个电阻并联的方式实现，用于将电流信号转换为电压信号。

进一步的，电流采样模块301可以包括：

第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10以及第十一电阻R11；

第八电阻R8的第一端、第九电阻R9的第一端、第十电阻R10的第一端以及第十一电阻R11的第一端共接形成电流采样模块301的输入端，第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端、第十电阻R10的第二端以及第十一电阻R11的第二端共接形成电流采样模块301的输出端。

本实施例所提供的LED驱动电路利用蓄电池BAT存储电能并为整个LED驱动电路供电，并采用矿用电池保护器U1对蓄电池BAT进行保护，避免蓄电池BAT出现过压、欠压、过流或短路现象；另外，利用过流过压保护模块30在LED驱动电路出现过流过压的情况时断开电源回路；同时，利用限流模块20中的多个二极管对蓄电池所输出的电流进行限流；还有，使驱动模块10只输出低于LED模组的额定工作电流的三分之一的电流。以上措施都大大增强了LED驱动电路的安全性，满足本质安全电路的要求。由于整个LED驱动电路具有很高的安全性，使得矿用防爆灯具可以采用轻巧的壳体，从而增强了矿用防爆灯具的便携性。

实施例2

在本实施例中，如图4所示，限流模块20包括：

第五二极管D5、第六二极管D6以及第十二电阻R12；

第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极连接第十二电阻R12的第一端，第五二极管D5的输入端是限流模块20的输入端，第十二电阻R12的第二端是限流模块20的输入端。

在本实施例中，由于二极管不属于可靠元件，而电阻属于可靠元件。可以采用一电阻替换上一实施例中的其中一个二极管，使得电路中有可靠元件限流。当不可靠元件失效时，还有可靠元件在保护，从而避免引起煤矿火灾或爆炸。

具体的，第十二电阻R12可以采用金属膜电阻或绕线式电阻。

实施例3

本实施例的实施建立在上述各实施例的基础上。

在本实施例中，LED驱动电路还可以包括第七二极管；

第七二极管的阴极连接蓄电池的正极，阳极是LED驱动电路的第二正充电端。

在本实施例中，可以通过LED驱动电路的第二正充电端与负充电端为蓄电池BAT进行充电。增加的第七二极管可以使LED驱动电路在充电过程中更安全，避免充电电流不稳定对LED驱动电路内部的电子元器件造成损毁。

实施例4

本实施例的实施建立在上述各实施例的基础上。

在本实施例中，LED驱动电路还可以包括热敏电阻；

热敏电阻串接于矿用电池保护器U1的输出端与过流过压保护模块30的输入端之间，热敏电阻的第一端连接矿用电池保护器U1的输出端，热敏电阻的第二端连接过流过压保护模块30的输入端。

在本实施例中，热敏电阻主要起到过温限流保护的作用，在温度过高的情况下，热敏电阻的阻值增大，减小流过热敏电阻的电流大小，进一步增强该LED驱动电路的安全性。

实施例5

本实施例的实施建立在上述各实施例的基础上。

本实施例的目的在于提供一种矿用防爆灯具，包括LED模组，还包括上述任一实施例中的LED驱动电路。

在本实施例中，LED模组可以采用额定工作电流的1A的白光大功率光源，驱动模块10实际输出210mA的电流驱动LED模组，LED驱动电路内部的其余的元器件也全部采用低于额定工作电流的三分之一的工作电流驱动，以进一步增强该矿用防爆灯具的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种LED驱动电路，包括用于连接LED模组并驱动所述LED模组工作的驱动模块，其特征在于：

所述LED驱动电路还包括矿用电池保护器、蓄电池、限流模块以及过流过压保护模块；

所述蓄电池的正极与所述矿用电池保护器的输入端共接形成所述LED驱动电路的正充电端，所述蓄电池的负极与所述矿用电池保护器的接地端共接形成所述LED驱动电路的负充电端并与地连接；其中所述LED驱动电路的正充电端与负充电端用于接入电流以实现对所述蓄电池的充电；

所述矿用电池保护器的输出端连接所述过流过压保护模块的输入端，所述过流过压保护模块的输出端连接所述限流模块的输入端，所述限流模块的输出端与所述驱动模块的电源端共接形成所述LED驱动电路的正输出端，所述驱动模块具有驱动端，所述驱动模块的驱动端为所述LED驱动电路的负输出端；其中所述LED驱动电路的正输出端与负输出端用于连接所述LED模组，并输出工作电流至所述LED模组；

所述过流过压保护模块用于根据所述蓄电池输出的电压与电流的大小实现通断；

所述驱动模块输出的电流小于所述LED模组的额定工作电流的三分之一，所述限流模块包括多个首尾依次串联连接的二极管；

其中，所述蓄电池为磷酸铁锂电池；

所述过流过压保护模块包括：

第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、NMOS管、晶闸管、第四二极管、TVS管以及电流采样模块；

所述第二电阻的第一端、所述第二电容的阳极、所述第三电阻的第一端以及所述NMOS管的漏极共接形成所述过流过压保护模块的输入端，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端共接于所述NMOS管的栅极，所述第二电阻的第二端与所述第四电阻的第二端共接于所述晶闸管的阳极，所述晶闸管的阴极连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端与所述第四二极管的阳极共接于所述TVS管的阳极，所述晶闸管的门极与所述第七电阻的第一端共接于所述第四二极管的阴极，所述TVS管的阴极与所述第三电容的第一端共接于所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端、所述第七电阻的第二端以及所述NMOS管的源极共接于所述电流采样模块的输入端，所述电流采样模块的输出端是所述过流过压保护模块的输出端，所述第二电容的阴极、所述第三电容的第二端以及所述晶闸管的阴极共接于地。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述限流模块包括：

第一二极管、第二二极管以及第三二极管；

所述第一二极管的阴极连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极，所述第一二极管的输入端是所述限流模块的输入端，所述第三二极管的阳极是所述限流模块的输入端。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述限流模块包括：

第五二极管、第六二极管以及第十二电阻；

所述第五二极管的阴极连接所述第六二极管的阳极，所述第六二极管的阴极连接所述第十二电阻的第一端，所述第五二极管的输入端是所述限流模块的输入端，所述第十二电阻的第二端是所述限流模块的输入端。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动模块包括：

第一电阻、开关、第一电容以及LED驱动芯片；

所述LED驱动芯片的电源端与驱动端分别是所述驱动模块的电源端与驱动端，所述LED驱动芯片的设置端与所述第一电阻的第一端共接于所述开关的第一端，所述开关的第二端与所述第一电容的第一端共接于所述LED驱动芯片的电源端，所述LED驱动芯片的测试端与接地端共接于地，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第二端共接于地。

5.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括第七二极管；

所述第七二极管的阴极连接所述蓄电池的正极，所述第七二极管的阳极是所述LED驱动电路的第二正充电端。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括热敏电阻；

所述热敏电阻串接于所述矿用电池保护器的输出端与所述过流过压保护模块的输入端之间，所述热敏电阻的第一端连接所述矿用电池保护器的输出端，所述热敏电阻的第二端连接所述过流过压保护模块的输入端。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述矿用电池保护器的是型号为BK2.5L(B)的矿用电池保护器。

8.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动芯片是型号为T6327A-2210BWG、T6327A-3210BWG、T6327A-2210ADG或T6327A-3210ADG的LED驱动芯片。

9.一种矿用防爆灯具，包括LED模组，其特征在于，所述矿用防爆灯具包括权利要求1至8任一项所述的LED驱动电路。