CN106163029A - 一种led灯管及其恒流驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种LED灯管及其恒流驱动装置，通过限流电容限定电子镇流器输入至LED灯管的恒流驱动装置的最大电流；再通过整流滤波电路对输入至LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流和滤波；由控制电路通过占空比调节，控制整流滤波电路输出至LED灯的电流，实现对于LED灯的恒流驱动。本申请的LED灯管的恒流驱动装置，无需现有技术中较多的功率转换环节，因此避免了损耗高、效率低和由高损耗带来的元器件的寿命短的问题；同时，限流电容能够限定电子镇流器输入至LED灯管的恒流驱动装置的最大电流，也即限制了能够带来安全隐患的电流的大小，避免了安装过程中的安全隐患。

Description

一种LED灯管及其恒流驱动装置

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种LED灯管及其恒流驱动装置。

背景技术

在照明领域中，LED照明因其高光效率、长寿命和低成本等优点，已经展现出其广泛的应用前景。在越来越多的应用场景中，人们更希望用LED光源替换作为传统光源的荧光灯。

所述荧光灯本质上是一种低压气体放电灯，工作时表现为负阻特性，在运行期间大多需要一个配套的电子镇流器。

因此以LED光源替换荧光灯的过程中，需要去除现有的电子镇流器或者将它直接旁路，但是这样将会导致替换成本的增加。

为了能够不涉及电子镇流器，只是简单地移除掉旧的荧光灯，即可安全可靠地安装上新的LED灯管，现有技术中存在一种用电子镇流器驱动LED的技术，该技术方案利用线性调压电路把电子镇流器输出的高频交流电压经过整流滤波调节成为满足LED驱动的恒定电流。该方案包括高频限流电路、整流滤波电路、初始稳压电路和恒流驱动电路；但是该方案中有较多的功率转换环节，导致损耗高和效率低的问题出现，同时高损耗带来的高环境温度容易使电路元器件的寿命缩短，并且LED灯管在安装过程中还存在使用安全的隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种LED灯管及其恒流驱动装置，以解决现有技术中损耗高、效率低、元器件寿命短和存在使用安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种LED灯管的恒流驱动装置，连接于电子镇流器和LED灯之间，包括：

一端与所述电子镇流器的一个输出端相连的限流电容，用于限定所述电子镇流器输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的最大电流；

输入端分别与所述电子镇流器的另一输出端和所述限流电容的另一端相连的整流滤波电路，所述整流滤波电路的输出端与所述LED灯的正极相连，所述整流滤波电路的接地端接地；所述整流滤波电路用于对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流和滤波；

第一输入端与所述整流滤波电路相连、第二输入端和所述LED灯的负极相连的控制电路，所述控制电路的输出端与所述整流滤波电路的输出端及所述LED灯的正极相连；所述控制电路的接地端接地；所述控制电路用于通过占空比调节，控制所述整流滤波电路输出至所述LED灯的电流，实现对于所述LED灯的恒流驱动。

优选的，所述控制电路包括：

输入端作为所述控制电路的第二输入端的控制单元，所述控制单元的接地端接地；所述控制单元用于采样所述LED灯的电流并转换为电压值，将所述电压值与预设电压值进行比较，生成并输出控制信号；

第一输入端作为所述控制电路的第一输入端的开关单元，所述开关单元的第二输入端与所述控制单元的输出端相连，所述开关单元的输出端作为所述控制电路的输出端，所述开关单元的接地端接地；所述开关单元用于接收所述控制信号，按照所述控制信号的占空比进行工作，实现对于所述整流滤波电路输出至所述LED灯的电流的控制。

优选的，所述控制单元包括：

负极作为所述控制单元一个接地端的基准电压源；

一个输入端与所述基准电压源的正极相连的滞回比较器；

一端作为所述控制单元另一个接地端的采样电阻，所述采样电阻的另一端与所述滞回比较器的另一个输入端相连，连接点作为所述控制单元的输入端；所述滞回比较器的输出端作为所述控制单元的输出端。

优选的，所述开关单元包括：

控制端作为所述开关单元的第二输入端的开关管；所述开关管的输出端作为所述开关单元的接地端；

正极与所述开关管的输入端相连的二极管，所述开关管与所述二极管的连接点作为所述开关单元的第一输入端；所述二极管的负极作为所述开关单元的输出端。

优选的，所述开关管为金属氧化物半导体场效应管MOSFET、单极性半导体开关器件、双极性半导体开关器件，或者集成的功率开关管。

优选的，所述控制单元和所述开关单元为集成在一个封装内的半导体芯片。

优选的，所述整流滤波电路包括：

输入端分别与所述电子镇流器的另一输出端和所述限流电容的另一端相连的整流桥；所述整流桥中二极管的正极连接点作为所述整流滤波电路的一个接地端；所述整流桥中二极管的负极连接点与所述控制电路的第一输入端相连；所述整流桥用于对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流；

负极作为所述整流滤波电路的另一个接地端的滤波单元；所述滤波单元的正极作为所述整流滤波电路的输出端；所述滤波单元用于根据所述控制电路的控制，按照所述控制电路的占空比调节接收所述整流桥输出的整流后的电流，并进行滤波。

优选的，所述滤波单元为电解电容；所述电解电容的正极作为所述滤波单元的正极；所述电解电容的负极作为所述滤波单元的负极。

优选的，所述限流电容为一个薄膜电容或陶瓷电容，或者所述限流电容由一个以上的薄膜电容或陶瓷电容串并联构成。

一种LED灯管，包括LED灯和上述任一所述的LED灯管的恒流驱动装置。

本申请提供一种LED灯管的恒流驱动装置，通过限流电容限定电子镇流器输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的最大电流；再通过整流滤波电路对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流和滤波；由控制电路通过占空比调节，控制所述整流滤波电路输出至所述LED灯的电流，实现对于所述LED灯的恒流驱动。本申请所述的LED灯管的恒流驱动装置，无需现有技术中较多的功率转换环节，因此避免了损耗高、效率低和由高损耗带来的元器件的寿命短的问题；同时，所述限流电容能够限定电子镇流器输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的最大电流，也即限制了能够带来安全隐患的电流的大小，避免了安装过程中的安全隐患。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种LED灯管的恒流驱动装置结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种LED灯管的恒流驱动装置结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一种LED灯管的电路结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的另外一种反馈电压信号波形图。

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做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。

本发明提供了一种LED灯管的恒流驱动装置，以解决现有技术中损耗高、效率低、元器件寿命短和存在使用安全隐患的问题。

具体的，所述LED灯管的恒流驱动装置，连接于电子镇流器和LED灯之间，如图1所示，包括：

一端与电子镇流器100的一个输出端相连的限流电容101；

输入端分别与电子镇流器100的另一输出端和限流电容101的另一端相连的整流滤波电路102，整流滤波电路102的输出端与LED灯200的正极相连；整流滤波电路102的接地端接地；

第一输入端与整流滤波电路102相连、第二输入端和LED灯200的负极相连的控制电路103，控制电路103的输出端与整流滤波电路102的输出端及LED灯200的正极相连，控制电路103的接地端接地。

具体的工作原理为：

限流电容101用于限定电子镇流器100输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的最大电流；整流滤波电路102用于对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流和滤波；控制电路103用于通过占空比调节，控制整流滤波电路102输出至LED灯200的电流，实现对于LED灯200的恒流驱动。

在具体的实际应用中，整流滤波电路102的接地端和控制电路103的接地端可以与所述LED灯管的恒流驱动装置中的公共接地端相连，所述公共接地端作为所述LED灯管的恒流驱动装置的共同地电平参考。

本实施例公开的所述LED灯管的恒流驱动装置，无需现有技术中较多的功率转换环节，因此避免了损耗高、效率低和由高损耗带来的元器件的寿命短的问题；同时，限流电容101能够限定电子镇流器100输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的最大电流，也即限制了能够带来安全隐患的电流的大小，避免了安装过程中的安全隐患。

本发明另一实施例还提供了另外一种LED灯管的恒流驱动装置，如图2所示，包括：限流电容101、整流滤波电路102及控制电路103。

其中，控制电路103包括：

输入端作为控制电路103的第二输入端的控制单元131，控制单元131的接地端接地；

第一输入端作为控制电路103的第一输入端的开关单元132，开关单元132的第二输入端与控制单元131的输出端相连，开关单元132的输出端作为控制电路103的输出端，开关单元132的接地端接地。

优选的，如图2所示，整流滤波电路102包括：

输入端分别与电子镇流器100的另一输出端和限流电容101的另一端相连的整流桥201；整流桥201中二极管的正极连接点作为整流滤波电路1023的一个接地端；整流桥201中二极管的负极连接点与控制电路103的第一输入端相连；

负极作为整流滤波电路102的另一个接地端的滤波单元202；滤波单元202的正极作为整流滤波电路102的输出端。

具体的工作原理为：

整流桥201对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流；控制单元131采样LED灯200的电流并转换为电压值，将所述电压值与预设电压值进行比较，生成并输出控制信号；开关单元132接收所述控制信号，按照所述控制信号的占空比进行工作，控制整流桥201流向滤波单元202的电流大小，滤波单元202按照控制电路103的占空比调节接收整流桥201输出的整流后的电流，并进行滤波；从而实现对于整流滤波电路102输出至LED灯200的电流的控制。

本发明另一实施例还提供了另外一种LED灯管的恒流驱动装置，包括：限流电容101、整流滤波电路及控制电路。

其中，所述控制电路包括：控制单元131和开关单元132；

所述整流滤波电路包括：整流桥201和滤波单元202。

优选的，如图3所示，控制单元131包括：

负极作为控制单元131一个接地端的基准电压源301；

一个输入端与基准电压源301的正极相连的滞回比较器302；

一端作为控制单元131另一个接地端的采样电阻303，采样电阻303的另一端与滞回比较器302的另一个输入端相连，连接点作为控制单元131的第二输入端；滞回比较器302的输出端作为控制单元131的输出端。

优选的，如图3所示，开关单元132包括：

控制端作为开关单元132的第二输入端开关管304；开关管304的输出端作为开关单元132的接地端；

正极与开关管304的输入端相连的二极管305，开关管304与二极管305的连接点作为开关单元132的第一输入端；二极管305的负极作为开关单元132的输出端。

优选的，开关管304为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,金属氧化物半导体场效应管)、单极性半导体开关器件、双极性半导体开关器件，或者集成的功率开关管。

优选的，控制单元131和开关单元132为集成在一个封装内的半导体芯片。。

优选的，滤波单元202为电解电容；所述电解电容的正极作为滤波单元202的正极；所述电解电容的负极作为滤波单元202的负极。

具体的工作原理为：

电子镇流器100上电后，输出的高频交流电流经限流电容101、整流桥201、开关管304对作为滤波单元202的电解电容充电，所述电解电容上的直流电压增大，储能增加。在此过程中，所述电解电容对LED灯200进行放电，因而放电电流逐渐增加，导致和LED灯200串联的采样电阻303的电流也逐渐增加，所以采样电阻303上的反馈电压信号也逐渐增加。当反馈电压信号增大到等于基准电压源301设定的第一比较电平VH时，滞回比较器302输出高电平，驱动开关管304开始导通。

当开关管304导通时，从电子镇流器100经限流电容101和整流桥201的电流，被开关管304旁路到地，此时二极管305由于被所述电解电容上的电压反向偏置而处于阻断状态。

由于电子镇流器100输出的电流被开关管304旁路，不再对所述电解电容充电储能，所述电解电容放电，流过LED灯200的电流减小，此时流过采样电阻303的电流也逐渐减小，因而采样电阻303上的反馈电压信号也逐渐减小。当所述反馈电压信号减小到由基准电压源301设定的第二比较电平VL时，滞回比较器302输出低电平，驱动开关管304开始关断。此时电子镇流器100的输出电流经限流电容101、整流桥201、二极管305，再次对所述电解电容进行储能充电。LED灯200的电流再次上升，重复前述的过程。图4所示为采样电阻303上的所述反馈电压信号与第一比较电平VH和第二比较电平VL及滞回比较器302输出信号之间的变化关系。

在所述LED灯管的恒流驱动装置的工作过程中，由于所述电解电容被重复地充电和放电，使得LED灯200的电流表现为包含三角形纹波成分的直流。这个包含三角形纹波成分的直流电流的峰值和谷值是由基准电压源301设定的第一比较电平VH和第二比较电平VL决定的，由于第一比较电平VH和第二比较电平VL是个常量，因而流经LED灯200的电流也被调节为常量，这就确保了LED灯200能够输出恒定的光通量。

值得说明的是，由上述工作原理可以得出，所述控制电路工作在占空比调节模式。当LED灯200的电流低于期望值时，所述控制电路使LED灯200接受全部的电子镇流器100输出电流。当LED灯200的电流高于期望值时，所述控制电路对电子镇流器100的输出电流进行旁路，使LED灯200不接受电子镇流器100的输出电流。从时间平均上看，LED灯200的电流被所述控制电路通过占空比调节控制为期望值。

所述控制电路的占空比调节采用滞回比较模式，LED灯200的电流对应的电压信号送至滞回比较器302，分别和第一比较电平VH和第二比较电平VL进行比较。当所述电压信号大于第一比较电平VH时，滞回比较器302控制开关管304将电子镇流器100提供的电流进行旁路，以减小LED灯200的电流；当所述电压信号小于第二比较电平VL时，开关管304不对电子镇流器100提供的电流进行旁路，电子镇流器100提供的电流通过二极管305全部送至LED灯200。

本实施例所述的LED灯管的恒流驱动装置，整个方案仅由限流电容101、所述整流滤波电路及所述控制电路三部分电路构成，而且电路中不需要任何磁性元件。同时，LED灯200的电流被反馈闭环精确控制，从而不受所接电子镇流器100输出电流大小的影响。所述LED灯管的恒流驱动装置能够通过上述过程为LED灯200提供恒定的直流电流，使LED灯200输出恒定的光通量。

优选的，限流电容101为一个薄膜电容或陶瓷电容，或者限流电容101由一个以上的薄膜电容或陶瓷电容串并联构成。

在实际应用中，限流电容101的具体实现形式并不做具体限定，可以视其应用环境而定。

本发明另一实施例还提供了一种LED灯管，包括LED灯和上述任一所述的LED灯管的恒流驱动装置。

具体的连接关系和工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

本实施例所述的LED灯管可以被用来安全地直接替换旧的荧光灯管，而无需重新布线或者旁路之前的荧光管灯照明灯具。同时，所述本实施例所述的LED灯管被连接到各种不同电子镇流器或安装到不同照明灯具中，其输出的光通量是恒定不变的。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，连接于电子镇流器和LED灯之间，包括：

一端与所述电子镇流器的一个输出端相连的限流电容，用于限定所述电子镇流器输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的最大电流；

输入端分别与所述电子镇流器的另一输出端和所述限流电容的另一端相连的整流滤波电路，所述整流滤波电路的输出端与所述LED灯的正极相连，所述整流滤波电路的接地端接地；所述整流滤波电路用于对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流和滤波；

第一输入端与所述整流滤波电路相连、第二输入端和所述LED灯的负极相连的控制电路，所述控制电路的输出端与所述整流滤波电路的输出端及所述LED灯的正极相连；所述控制电路的接地端接地；所述控制电路用于通过占空比调节，控制所述整流滤波电路输出至所述LED灯的电流，实现对于所述LED灯的恒流驱动。

2.根据权利要求1所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括：

输入端作为所述控制电路的第二输入端的控制单元，所述控制单元的接地端接地；所述控制单元用于采样所述LED灯的电流并转换为电压值，将所述电压值与预设电压值进行比较，生成并输出控制信号；

第一输入端作为所述控制电路的第一输入端的开关单元，所述开关单元的第二输入端与所述控制单元的输出端相连，所述开关单元的输出端作为所述控制电路的输出端，所述开关单元的接地端接地；所述开关单元用于接收所述控制信号，按照所述控制信号的占空比进行工作，实现对于所述整流滤波电路输出至所述LED灯的电流的控制。

3.根据权利要求2所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述控制单元包括：

负极作为所述控制单元一个接地端的基准电压源；

一个输入端与所述基准电压源的正极相连的滞回比较器；

一端作为所述控制单元另一个接地端的采样电阻，所述采样电阻的另一端与所述滞回比较器的另一个输入端相连，连接点作为所述控制单元的输入端；所述滞回比较器的输出端作为所述控制单元的输出端。

4.根据权利要求2所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述开关单元包括：

控制端作为所述开关单元的第二输入端的开关管；所述开关管的输出端作为所述开关单元的接地端；

正极与所述开关管的输入端相连的二极管，所述开关管与所述二极管的连接点作为所述开关单元的第一输入端；所述二极管的负极作为所述开关单元的输出端。

5.根据权利要求4所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述开关管为金属氧化物半导体场效应管MOSFET、单极性半导体开关器件、双极性半导体开关器件，或者集成的功率开关管。

6.根据权利要求2所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述控制单元和所述开关单元为集成在一个封装内的半导体芯片。

7.根据权利要求1所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述整流滤波电路包括：

输入端分别与所述电子镇流器的另一输出端和所述限流电容的另一端相连的整流桥；所述整流桥中二极管的正极连接点作为所述整流滤波电路的一个接地端；所述整流桥中二极管的负极连接点与所述控制电路的第一输入端相连；所述整流桥用于对输入至所述LED灯管的恒流驱动装置的电流进行整流；

负极作为所述整流滤波电路的另一个接地端的滤波单元；所述滤波单元的正极作为所述整流滤波电路的输出端；所述滤波单元用于根据所述控制电路的控制，按照所述控制电路的占空比调节接收所述整流桥输出的整流后的电流，并进行滤波。

8.根据权利要求7所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述滤波单元为电解电容；所述电解电容的正极作为所述滤波单元的正极；所述电解电容的负极作为所述滤波单元的负极。

9.根据权利要求1所述的LED灯管的恒流驱动装置，其特征在于，所述限流电容为一个薄膜电容或陶瓷电容，或者所述限流电容由一个以上的薄膜电容或陶瓷电容串并联构成。

10.一种LED灯管，其特征在于，包括LED灯和权利要求1至9任一所述的LED灯管的恒流驱动装置。