CN104703349A - 一种恒流控制led系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种恒流控制LED系统。包括电压源，用以输出预定的电压；检测控制单元，连接电压源，N个开关控制组，包括输入开关装置和输出开关装置，输入开关装置和输出开关装置的控制端连接检测控制单元，N个LED灯，对应连接每个开关控制组的输入开关装置与输入开关装置之间，恒流装置，串联连接每个LED灯。与现有技术相比，本发明的优点是：(1)本发明中，通过检测控制单元实时检测电压源输出的电压幅值，并根据该电压幅值利用“串联分压、并联分流”的方式控制LED灯连接方式，即同时分时段改变LED灯的连接方式，使得每个LED灯在一个正弦波周期内都能被充分利用，提高LED灯的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种恒流控制LED系统。
背景技术
LED作为新一代的电光源，在广泛应用，可以设计出诸多种类灯具产品。但是LED需要恒定的工作电流，目前普遍采用开关电源，RC，线性恒流，分段恒流等方案。开关电源方式恒流效果好，精度高，但成本高。RC，线性恒流，分段恒流的电路结构简单，成本低廉，但是系统稳定性差，耐冲击差。其中现在市场上分段恒流的电路结构存在有以下缺陷，当LED串联连接时，正弦波在低压状态下，因串联分压，使得每个LED灯获得电压较低，不足以驱动LED灯正常工作，只有正弦波在达到接着峰值状态下(高压状态)，才能驱动LED灯正常发光，这样就使得LED灯分时段点亮，造成灯珠的利用率低，资源的浪费较严重。
发明内容
针对现有技术中LED灯珠利用率不高问题，本发明旨在提供一种提高LED灯的利用率的恒流控制LED系统。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种恒流控制LED系统，其中，包括
电压源，用以输出预定的电压；
检测控制单元，连接所述电压源，根据所述电压源输出的所述电压的幅值输出一控制信号；
N个开关控制组，包括输入开关装置和输出开关装置，所述输入开关装置和所述输出开关装置的控制端连接所述检测控制单元，用以根据所述控制信号的作用下于导通状态或关断状态之间切换；
N个LED灯，对应连接每个所述开关控制组的输入开关装置与所述输入开关装置之间，用以于根据所述输入开关装置和所述输出开关装置的工作状态控制N个所述LED灯按照预定方式的连接；
恒流装置，串联连接每个所述LED灯，用以输出一恒定电流至所述LED灯。
上述的恒流控制LED系统，其中，N为4的整数倍。
上述的恒流控制LED系统，其中，所述电压源还包括电源端和一全桥整流电桥，用以将所述电源端输出的交流电转化为直流电输出。
上述的恒流控制LED系统，其中，所述的预定的方式至少包括3中连接方式，分别为N个所述LED串联，N个所述LED串联并联相结合；N个所述LED并联。
上述的恒流控制LED系统，其中，N个所述开关控制组中，其中
每个所述开关控制组包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关；所述第一开关、第二开关、第三开关形成输入开关装置，所述第四开关、第五开关、第六开关形成输出开关装置；
其中，M为2到N-1的偶数；第M个所述开关控制组的所述第一开关连接所述电压源正极，所述第二开关连接第M-1个所述开关控制组的所述第五开关；所述第三开关连接第M-1个所述开关控制组的所述第六开关；所述第四开关连接所述电压源负极，所述第五开关悬空，所述第六开关连接第M+1个所述开关控制组的所述第三开关；
M为2到N-1的奇数；第M个所述开关控制组的所述第一开关连接所述电压源正极，所述第二开关悬空，所述第四开关连接所述电压源负极，所述第五开关悬空。
上述的恒流控制LED系统，其中，每个所述开关控制组的所述第一开关、所述第四开关闭合，N个所述LED灯的连接方式为相互并联。
上述的恒流控制LED系统，其中，M为奇数，第M个所述开关控制组的所述第一开关、第五开关、第M+1个所述开关控制组的所述第二开关、第四开关闭合，N个所述LED串联并联相结合。
上述的恒流控制LED系统，其中，M为2到N-1；第M个所述开关控制组的所述第三开关、所述第六开关闭合；且第1个所述开关控制组的所述第一开关、所述第六开关闭合；且第N个所述开关控制组的所述第五开关、所述第四开关闭合；N个所述LED之间相互串联。
上述的恒流控制LED系统，其中，于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压时；N个所述LED灯形成相互并联的连接方式；
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压的N倍时；N个所述LED灯形成相互串联的连接方式；
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压的2～N-1倍时；N个所述LED灯形成相互串联并联相结合的连接方式。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明中，通过检测控制单元实时检测电压源输出的电压幅值，并根据该电压幅值利用“串联分压、并联分流”的方式控制LED灯连接方式，即同时分时段改变LED灯的连接方式，使得每个LED灯在一个正弦波周期内都能被充分利用，提高LED灯的利用效率。
(2)本发明中，同时设置有恒流装置，串联连接每个所述LED灯，用以输出一恒定电流至所述LED灯。使得整个系统的PF(功率因数)值达到最优化状态。
附图说明
图1为本发明中恒流控制LED系统的电路结构示意图；
图2为本发明中一种实施方式的结构示意图；
图3为本发明中正弦波分时段波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种恒流控制LED系统，其中，包括
电压源，用以输出预定的电压；
检测控制单元，连接所述电压源，根据所述电压源输出的所述电压的幅值输出一控制信号；
N个开关控制组，包括输入开关装置和输出开关装置，所述输入开关装置和所述输出开关装置的控制端连接所述检测控制单元，用以根据所述控制信号的作用下于导通状态或关断状态之间切换；
N个LED灯，对应连接每个所述开关控制组的输入开关装置与所述输入开关装置之间，用以于根据所述输入开关装置和所述输出开关装置的工作状态控制N个所述LED灯按照预定方式的连接；
恒流装置，串联连接每个所述LED灯，用以输出一恒定电流至所述LED灯。使得整个系统的PF(功率因数)值达到最优化状态。
本发明的工作原理是：
电压源输出预定的电压，检测控制单元根据所述电压源输出的所述电压的幅值输出一控制信号；N个开关控制组，用以根据所述控制信号的作用下于导通状态或关断状态之间切换；N个LED灯，用以根据所述输入开关装置和所述输出开关装置的工作状态控制N个所述LED灯按照预定方式的连接；恒流装置，用以控制流过所述LED灯的电路为恒定电流。进一步地，预定方式可以为N个所述LED串联，N个所述LED串联并联相结合；N个所述LED并联。本发明中，通过检测控制单元实时检测电压源输出的电压幅值，并根据该电压幅值利用“串联分压、并联分流”的方式控制LED灯连接方式，即同时分时段改变LED灯的连接方式，使得每个LED灯在一个正弦波周期内都能被充分利用，提高LED灯的利用效率。
作为进一步优选实施方案，上述的恒流控制LED系统，其中，N为4的整数倍。即N可为4、8、12、16、32个，可根据具体的使用状态而选择N的数量，即选择LED的数量。本申请中，不做具体的限制。
作为进一步优选实施方案，上述的恒流控制LED系统，其中，所述电压源还包括电源端和一全桥整流，用以将所述电源端输出的交流电转化为直流电输出。通过全桥整流电路，将交流电转化为直流电，提高电源端输出的电源利用率。
上述的恒流控制LED系统，其中，所述的预定方式至少包括N个所述LED灯串联，N个所述LED灯串联并联相结合；N个所述LED灯并联。
例如当N为4时，预定的方式可为：4个LED灯串联、2个LED灯并联后2组并联的LED灯串联、4个LED灯并联；当N为8时，预定的方式可为：8个LED灯串联、2个LED灯相串联后4组串联的LED灯并联、4个LED灯串联后2组串联后的LED灯并联、8个LED灯并联。当N为16时，预定的方式可为：16个LED灯串联、2个LED灯相串联后8组串联的LED灯并联、4个LED灯串联后4组串联后的LED灯并联、8个LED灯串联后2组串联后的LED灯并联、16个LED灯并联。以此类推，此处不做继续穷举。
上述的恒流控制LED系统，其中，N个所述开关控制组中，其中
每个所述开关控制组包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关；所述第一开关、第二开关、第三开关形成输入开关装置，所述第四开关、第五开关、第六开关形成输出开关装置；
其中，M为2到N-1的偶数；第M个所述开关控制组的所述第一开关连接所述电压源正极，所述第二开关连接第M-1个所述开关控制组的所述第五开关；所述第三开关连接第M-1个所述开关控制组的所述第六开关；所述第四开关连接所述电压源负极，所述第五开关悬空，所述第六开关连接第M+1个所述开关控制组的所述第三开关；
M为2到N-1的奇数；第M个所述开关控制组的所述第一开关连接所述电压源正极，所述第二开关悬空，所述第四开关连接所述电压源负极，所述第五开关悬空。
上述的恒流控制LED系统，其中，每个所述开关控制组的所述第一开关、所述第四开关闭合，N个所述LED灯的连接方式为相互并联。例如当N为四时，如图2所示，S1、S4、S7、S10、S13、S16、S19、S22闭合，则使得D1、D2、D3、D4之间相互并联。
上述的恒流控制LED系统，其中，M为奇数，第M个所述开关控制组的所述第一开关、第五开关、第M+1个所述开关控制组的所述第二开关、第四开关闭合，N个所述LED串联并联相结合。继续如图2所示，S1、S5、S8、S10、S13、S17、S20、S22闭合，则使得D1、D3相并联；D2、D4相并联后再串联，即形成串并联相结合的连接方式。
上述的恒流控制LED系统，其中，M为2到N-1；第M个所述开关控制组的所述第三开关、所述第六开关闭合；且第1个所述开关控制组的所述第一开关、所述第六开关闭合；且第N个所述开关控制组的所述第五开关、所述第四开关闭合；N个所述LED之间相互串联。继续如图2所示，S1、S6、S9、S12、S15、S18、S21、S22闭合，则使得D1、D2、D3、D4之间相互串联。
上述的恒流控制LED系统，其中，于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压时；N个所述LED灯形成相互并联的连接方式；
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压的N倍时；N个所述LED灯形成相互串联的连接方式；
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压的2～N-1倍时；N个所述LED灯形成相互串联并联相结合的连接方式。
以N为4列举一具体实施方式，此处仅仅是对其中N为4的具体阐述，并非是为本申请的限制。
如图3所示，设LED灯的额定电压为a，通过恒流模块将电压源输出的电压在一个正弦波的正半周内将正弦波分为六段，当电压源输出的电压升高到a时，D1、D2、D3、D4并联且连接于电压源两端，因采用并联连接方式，使得D1、D2、D3、D4两端的电压为a，该电压能够驱动D1、D2、D3、D4正常工作。当电压源输出的电压升高到2a时，D1、D3相并联；D2、D4相并联后再串联，采用串并联相结合的连接方式，则使得D1、D3并联两端的电压为a，同理D2、D4并联两端的电压为a，则D1、D2、D3、D4两端的电压为a，该电压能够驱动D1、D2、D3、D4正常工作。当电压源输出的电压升高到4a时，D1、D2、D3、D4串联且连接于电压源两端，因采用串联连接方式，使得D1、D2、D3、D4两端的电压为a，该电压能够驱动D1、D2、D3、D4正常工作。同理在电压下降的过程中，也会根据输出电压的不同，调整D1、D2、D3、D4的连接方式，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种恒流控制LED系统，其特征在于，包括
电压源，用以输出预定的电压；
检测控制单元，连接所述电压源，根据所述电压源输出的所述电压的幅值输出一控制信号；
N个开关控制组，包括输入开关装置和输出开关装置，所述输入开关装置和所述输出开关装置的控制端连接所述检测控制单元，用以根据所述控制信号的作用下于导通状态或关断状态之间切换；
N个LED灯，对应连接每个所述开关控制组的输入开关装置与所述输入开关装置之间，用以于根据所述输入开关装置和所述输出开关装置的工作状态控制N个所述LED灯按照预定方式的连接；
恒流装置，串联连接每个所述LED灯，用以输出一恒定电流至所述LED灯。
2.根据权利要求1所述的恒流控制LED系统，其特征在于，N为4的整数倍。
3.根据权利要求1所述的恒流控制LED系统，其特征在于，所述电压源还包括电源端和一全桥整流电桥，用以将所述电源端输出的交流电转化为直流电输出。
4.根据权利要求1所述的恒流控制LED系统，其特征在于，所述的预定的方式至少包括3中连接方式，分别为N个所述LED串联，N个所述LED串联并联相结合；N个所述LED并联。
5.根据权利要求1所述的恒流控制LED系统，其特征在于，N个所述开关控制组中，其中
每个所述开关控制组包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关；所述第一开关、第二开关、第三开关形成输入开关装置，所述第四开关、第五开关、第六开关形成输出开关装置；
其中，M为2到N-1的偶数；第M个所述开关控制组的所述第一开关连接所述电压源正极，所述第二开关连接第M-1个所述开关控制组的所述第五开关；所述第三开关连接第M-1个所述开关控制组的所述第六开关；所述第四开关连接所述电压源负极，所述第五开关悬空，所述第六开关连接第M+1个所述开关控制组的所述第三开关；
M为2到N-1的奇数；第M个所述开关控制组的所述第一开关连接所述电压源正极，所述第二开关悬空，所述第四开关连接所述电压源负极，所述第五开关悬空。
6.根据权利要求5所述的恒流控制LED系统，其特征在于，
每个所述开关控制组的所述第一开关、所述第四开关闭合，N个所述LED灯的连接方式为相互并联。
7.根据权利要求5所述的恒流控制LED系统，其特征在于，
M为奇数，第M个所述开关控制组的所述第一开关、第五开关、第M+1个所述开关控制组的所述第二开关、第四开关闭合，N个所述LED串联并联相结合。
8.根据权利要求5所述的恒流控制LED系统，其特征在于，
M为2到N-1；第M个所述开关控制组的所述第三开关、所述第六开关闭合；且第1个所述开关控制组的所述第一开关、所述第六开关闭合；且第N个所述开关控制组的所述第五开关、所述第四开关闭合；N个所述LED之间相互串联。
9.根据权利要求4所述的恒流控制LED系统，其特征在于，
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压时；N个所述LED灯形成相互并联的连接方式；
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压的N倍时；N个所述LED灯形成相互串联的连接方式；
于所述电压源输出的电压为每个所述LED灯的额定电压的2～N-1倍时；N个所述LED灯形成相互串联并联相结合的连接方式。
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