CN105934039A - 一种使用三相交流电源为led照明灯具供电的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，包括发光单元，发光单元包括：全波整流桥，与正弦交流电源连接；限流元件，与全波整流桥连接；灯珠，与限流元件和全波整流桥连接；其中，正弦交流电源为相位互差为120°的三相正弦交流电供电电源。本发明有益效果：充分利用三相交流电的相位补偿特性消除了有害频闪，三相交流电全波整流后得到的脉动直流电波动频率提升为300Hz，电源波动深度由100下降为7.1，即使不采取任何滤波措施直接点亮灯珠，其闪烁指数也已低于IEEE PAR1789规定的9.6的不可察觉限值；由于在电路中没有电容电感元件，功率因数高，所有元件没有寿命短板，极大提高LED灯具使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置及方法。
背景技术
近几年兴起的LED照明技术，因灯珠发光效率高、节能环保、理论寿命长而发展迅猛，但制造出具体的LED照明灯具后，这些优点就大打折扣。目前，为LED灯珠供电的方法有三种，一是单灯具直流供电的DCLED，在每个灯具内配置一个驱动电源输入220V交流电进行变压整流滤波，得到平稳的低压直流电驱动LED灯珠发光，是当前的主流供电驱动方式，其优点是发光无频闪，缺点是电路复杂，成本较高，并且驱动电源中的主要滤波元件——电解电容器，寿命远低于LED灯珠和其他电子元器件，是灯具可靠性的短板，使得LED寿命长的优点难以体现在产品中。二是在单灯具内直接采用220V工频交流电整流供电的无驱动ACLED，应用于部分低成本的LED灯具中，虽然取消了电解电容器，简化了驱动电路，但是难以克服50～100Hz的工频闪烁，因为LED的正向伏安特性，所以在相同的工频交流电源或脉动电源驱动下，ACLED照明产品输出光的闪烁现象明显甚于传统光源，使得ACLED灯具的使用场合受到了很大限制。无论DCLED还是ACLED，目前都是单个灯具使用220V单相交流电供电的。第三种方式是一种全新的照明系统方式，在公共照明控制室或配电柜内进行整流稳压，对照明区域内多个灯具实行集中高压直流供电，无有害频闪，便于监控维护和进行灯光的智能控制，但系统成本较高，目前只应用于一些照明要求较高的特殊场合，且还处于发展推广阶段。为此，研发一种无电解电容器，直接采用工频交流电整流供电，结构简单，成本低廉，工作寿命长，无有害频闪的ACLED灯具驱动方法，对于突破LED照明的技术瓶颈，促进其普及发展具有重要的意义。
发明内容
本发明提出一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置及方法，解决了现有技术中上述的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，包括发光单元，所述发光单元包括：
全波整流桥，与正弦交流电源连接；
限流元件，与所述全波整流桥连接；
灯珠，与所述限流元件和所述全波整流桥连接；
其中，正弦交流电源为相位互差为120°的三相正弦交流电供电电源。
进一步地，所述发光单元的数量为一个，所述全波整流桥为三相全波整流桥，所述三相全波整流桥包括：
第一二极管，所述第一二极管负极与所述限流元件连接；
第二二极管，所述第二二极管负极与所述第一二极管正极连接，所述第二二极管正极与所述灯珠连接；
第一供电电源连接端，设置于所述第一二极管和所述第二二极管之间；
第三二极管，所述第三二极管负极与所述限流元件连接；
第四二极管，所述第四二极管负极与所述第三二极管正极连接，所述第四二极管正极与所述灯珠连接；
第二供电电源连接端，设置于所述第三二极管和所述第四二极管之间；
第五二极管，所述第五二极管负极与所述限流元件连接；
第六二极管，所述第六二极管负极与所述第五二极管正极连接，所述第六二极管正极与所述灯珠连接；
第三供电电源连接端，设置于所述第五二极管和所述第六二极管之间。
优选地，所述正弦交流电源的电压为24～380V。
优选地，所述发光单元的数量为三个，所述全波整流桥为单相全波整流桥，三个所述发光单元的发光方向指向同一照明区域。
优选地，所述正弦交流电源的电压为24～220V。
优选地，所述限流元件为恒流IC模块或限流电阻。
优选地，所述灯珠为COB灯珠，所述COB灯珠包括若干串联的LED晶片。
一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的方法，包括以下步骤：
使用相位互差为120°的三相正弦工频交流电供电；
将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源；
使用所述脉动直流驱动电源驱动灯珠发光。
进一步地，所述将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源的步骤具体为：
将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行三相全波整流和限流，获得脉动直流驱动电源。
进一步地，所述将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源的步骤具体为：
将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电的每一路单相正弦工频交流电依次进行单相全波整流和限流，获得三路脉动直流驱动电源；
其中，三路所述脉动直流驱动电源驱动的灯珠的发光方向指向同一照明区域。
本发明的有益效果为：
本发明所述的一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置及方法，充分利用了三相交流电的相位补偿特性消除了有害频闪，三相交流电全波整流后，得到的脉动直流电波动频率提升为300Hz，电源波动深度由100下降为7.1，即使不采取任何滤波措施去直接点亮灯珠，其闪烁指数也已低于IEEE PAR1789规定的9.6的不可察觉限值，已可以称之为无频闪；另外，由于在电路中没有电容电感元件，功率因数高，所有元件没有寿命短板，可以极大提高LED灯具的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置的结构框图；
图2为本发明一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置一个实施例的电路原理图；
图3为本发明一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置另一个实施例的电路原理图。
图中：
1、全波整流桥；11、第一二极管；12、第二二极管；13、第一供电电源连接端；14、第三二极管；15、第四二极管；16、第二供电电源连接端；17、第五二极管；18、第六二极管；19、第三供电电源连接端；2、限流元件；3、灯珠；4、正弦交流电源。
具体实施方式
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。
如图1-3所示，本发明所述的一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，包括发光单元，发光单元包括：
全波整流桥1，与正弦交流电源4连接；
限流元件2，与全波整流桥1连接；
灯珠3，与限流元件2和全波整流桥1连接；
其中，正弦交流电源4为相位互差为120°的三相正弦交流电供电电源。
其中，当发光单元的数量为一个时，全波整流桥1为三相全波整流桥，三相全波整流桥包括：
第一二极管11，第一二极管11负极与限流元件2连接；
第二二极管12，第二二极管12负极与第一二极管11正极连接，第二二极管12正极与灯珠3连接；
第一供电电源连接端13，设置于第一二极管11和第二二极管12之间；
第三二极管14，第三二极管14负极与限流元件2连接；
第四二极管15，第四二极管15负极与第三二极管14正极连接，第四二极管15正极与灯珠3连接；
第二供电电源连接端16，设置于第三二极管14和第四二极管15之间；
第五二极管17，第五二极管17负极与限流元件2连接；
第六二极管18，第六二极管18负极与第五二极管17正极连接，第六二极管18正极与灯珠3连接；
第三供电电源连接端19，设置于第五二极管17和第六二极管18之间。
其中，优选地，所述正弦交流电源4的电压为24～380V。
具体地，以380V三相交流电为例，进行全波整流后，得到峰值为537V，平均值为514V，脉动频率为300Hz，脉动幅度为71V的脉动直流电，用以驱动灯珠3。
其中，当发光单元的数量为三个时，全波整流桥1为单相全波整流桥，三个发光单元的发光方向指向同一照明区域。
其中，优选地，所述正弦交流电源4的电压为24～220V。
具体地，以220V单相交流电为例，进行全波整流后，不经过滤波，得到峰值和脉动幅度均为310V、有效值为220V、脉动频率为100Hz的脉动直流电，经过限流元件驱动灯珠3发光。在每个工频交流电的周期内，每个发光单元的光波都有严重的频闪，但三路发光单元以120°的相位差轮流发出的脉动光波可互相填补波谷，减轻频闪。
本发明所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，利用三路不同相位光波的相位补偿特性消除了有害频闪，单相工频交流电全波整流后如没有大容量电解电容滤波，脉动频率为100Hz，波动深度为100，直接驱动灯珠，频闪极为严重。但指向同一照明区域三路光波以120°的相位差叠加以后，得到的脉动光波频率提升为300Hz，光波动深度由100下降为7.1，其闪烁指数已低于IEEE PAR1789规定的9.6的不可察觉限值，三路组合照明效果无频闪。另外，由于在电路中没有电容电感元件，功率因数高；没有复杂的开关电源，产品成本低，无高频电磁辐射；所有元件没有寿命短板，可以极大提高灯具的使用寿命。当发光单元的数量为三个时，本发明适用于已铺设有三相五线制供电线路的街道和厂矿路灯，以及大空间室内照明灯。
其中，优选地，所述限流元件2为恒流IC模块或限流电阻。
其中，优选地，所述灯珠3为COB灯珠，COB灯珠包括若干串联的LED晶片。
对于LED光源和灯具的频闪，国内尚无具体的标准，但美国在IEEEPAR1789《LED照明闪烁的潜在健康影响》中规定了波动深度的限值，数值从小到大依次划分为无影响区域和低风险区域，高于低风险区域则存在有害的严重频闪；IEEE PAR1789对波动深度定义为最大和最小亮度之差除以最大和最小亮度之和再乘以100。波动深度与驱动电流频率的函数关系是线性变化的，低风险区域的上限值为闪烁频率×0.08，无影响区域的上限值为闪烁频率×0.032。
本发明还提供了一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的方法，包括以下步骤：
使用相位互差为120°的三相正弦工频交流电供电；
将相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源；
使用脉动直流驱动电源驱动灯珠3发光。
其中，所述将相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源的步骤具体为：
将相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行三相全波整流和限流，获得脉动直流驱动电源。
其中，所述将相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源的步骤具体为：
将相位互差为120°的三相正弦工频交流电的每一路单相正弦工频交流电依次进行单相全波整流和限流，获得三路脉动直流驱动电源；
其中，三路脉动直流驱动电源驱动的灯珠3的发光方向指向同一照明区域。
本发明所述的一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置及方法，充分利用了三相交流电的相位补偿特性消除了有害频闪，三相交流电全波整流后，得到的脉动直流电波动频率提升为300Hz，电源波动深度由100下降为7.1，即使不采取任何滤波措施去直接点亮灯珠3，其闪烁指数也已低于IEEEPAR1789规定的9.6的不可察觉限值，已可以称之为无频闪；另外，由于在电路中没有电容电感元件，功率因数高，所有元件没有寿命短板，可以极大提高LED灯具的使用寿命。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，包括发光单元，所述发光单元包括：
全波整流桥(1)，与正弦交流电源(4)连接；
限流元件(2)，与所述全波整流桥(1)连接；
灯珠(3)，与所述限流元件(2)和所述全波整流桥(1)连接；
其中，正弦交流电源(4)为相位互差为120°的三相正弦交流电供电电源。
2.根据权利要求1所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，所述发光单元的数量为一个，所述全波整流桥(1)为三相全波整流桥，所述三相全波整流桥包括：
第一二极管(11)，所述第一二极管(11)负极与所述限流元件(2)连接；
第二二极管(12)，所述第二二极管(12)负极与所述第一二极管(11)正极连接，所述第二二极管(12)正极与所述灯珠(3)连接；
第一供电电源连接端(13)，设置于所述第一二极管(11)和所述第二二极管(12)之间；
第三二极管(14)，所述第三二极管(14)负极与所述限流元件(2)连接；
第四二极管(15)，所述第四二极管(15)负极与所述第三二极管(14)正极连接，所述第四二极管(15)正极与所述灯珠(3)连接；
第二供电电源连接端(16)，设置于所述第三二极管(14)和所述第四二极管(15)之间；
第五二极管(17)，所述第五二极管(17)负极与所述限流元件(2)连接；
第六二极管(18)，所述第六二极管(18)负极与所述第五二极管(17)正极连接，所述第六二极管(18)正极与所述灯珠(3)连接；
第三供电电源连接端(19)，设置于所述第五二极管(17)和所述第六二极管(18)之间。
3.根据权利要求2所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，所述正弦交流电源(4)的电压为24～380V。
4.根据权利要求1所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，所述发光单元的数量为三个，所述全波整流桥(1)为单相全波整流桥，三个所述发光单元的发光方向指向同一照明区域。
5.根据权利要求4所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，所述正弦交流电源(4)的电压为24～220V。
6.根据权利要求1所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，所述限流元件(2)为恒流IC模块或限流电阻。
7.根据权利要求1所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的装置，其特征在于，所述灯珠(3)为COB灯珠，所述COB灯珠包括若干串联的LED晶片。
8.一种使用三相交流电源为LED照明灯具供电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用相位互差为120°的三相正弦工频交流电供电；
将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源；
使用所述脉动直流驱动电源驱动灯珠(3)发光。
9.根据权利要求8所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的方法，其特征在于，所述将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源的步骤具体为：
将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行三相全波整流和限流，获得脉动直流驱动电源。
10.根据权利要求8所述的使用三相交流电源为LED照明灯具供电的方法，其特征在于，所述将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电依次进行整流和限流，获得脉动直流驱动电源的步骤具体为：
将所述相位互差为120°的三相正弦工频交流电的每一路单相正弦工频交流电依次进行单相全波整流和限流，获得三路脉动直流驱动电源；
其中，三路所述脉动直流驱动电源驱动的灯珠(3)的发光方向指向同一照明区域。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160907 |