CN107580393A - Led驱动电源和灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED驱动电源和灯具。其中，该LED驱动电源采用的LED驱动电源增加了直流输入电路，该直流输入电路连接到交流输入侧的恒流限压电路、EMC滤波电路或者PFC电路中的其中一个器件的输入端，可以实现单独交流供电、单独直流供电，甚至在一些实例中还可以实现交流和直流混合供电，从而使得采用该LED驱动电源的LED灯具可以同时适应交流电网和直流电网。通过本发明，解决了LED照明灯具不能适应直流微网和交流电网的混合电力网络环境的问题，提高了LED照明灯具的电网环境适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及照明灯具领域，具体而言，涉及一种发光二极管(Light EmittingDiode，简称为LED)驱动电源和灯具。
背景技术
照明作为电能最主要的消耗方式，占全球发电量的20％以上，而LED照明灯具作为新一代照明，区别于传统的卤钨灯等，具有光效高、节能的优势。而当前主要使用交流市电完成照明灯具的供电，如果要保证良好的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，简称为EMC)及不对电网污染，控制拓扑可能要包含滤波电路、整流电路、功率因数校正电路及LED驱动的恒流电路。控制级数越多，转换能耗越高，LED驱动电源效率越低，灯具的光效或节能效果也就越低。
随着新能源(光伏、风能等)的兴起，并网发电不单单是水、火电站。其通过逆变器即可实现新能源的转换并网与应用。而如果通过直流转换控制，对直流电进行直接利用，避免并网时直流转交流电，减少转换级数，提升效率，也可达节能的效果。随着各地区直流微网的示范建立，未来直流供电世界可期。
针对相关技术中的LED照明灯具不能适应直流微网和交流电网的混合电力网络环境的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种LED驱动电源和灯具，以至少解决现有技术中LED照明灯具不能适应直流微网和交流电网的混合电力网络环境的问题。
为解决上述技术问题，根据本实施例的一个方面，本发明提供了一种LED驱动电源，包括：交流输入电路、EMC滤波电路、交流(AC)-(直流)DC整流电路、功率因数校正(PowerFactor Correction，简称为PFC)电路，以及恒流限压电路和直流输入电路，其中，
所述交流输入电路、所述EMC滤波电路、所述AC-DC整流电路、所述PFC电路、所述恒流限压电路依次连接，所述恒流限压电路的输出端用于连接LED灯珠组件；
所述直流输入电路与所述恒流限压电路、所述EMC滤波电路或者所述PFC电路中的一个器件的输入端连接。
可选地，在所述直流输入电路与所述恒流限压电路的输入端连接的情况下，所述直流输入电路和所述恒流限压电路的输入端之间串接有防逆流二极管，以避免所述PFC电路输出的直流电流逆流进入与所述直流输入电路连接的直流电源。
可选地，在所述交流输入电路接通交流电源，所述直流输入电路接通直流电源的情况下，所述直流输入电路输出的直流电压与所述PFC电路的输出端输出的直流电压一致。
可选地，在所述直流输入电路与所述EMC滤波电路的输入端连接的情况下，所述AC-DC整流电路采用二极管做通路，且功率因数为1。
可选地，在所述直流输入电路与所述PFC电路的输入端连接的情况下，所述直流输入电路和所述PFC电路的输入端之间串接有防逆流二极管，以避免所述AC-DC整流电路输出的直流电流逆流进入与所述直流输入电路连接的直流电源。
可选地，所述直流输入电路和所述交流输入电路还分别串接有开机防涌流电路。
为解决上述技术问题，根据本实施例的一个方面，本发明提供了一种灯具，包括：上述的LED驱动电源和LED灯珠组件。
在本发明中，采用的LED驱动电源增加了直流输入电路，该直流输入电路连接到交流输入侧的恒流限压电路、EMC滤波电路或者PFC电路中的其中一个器件的输入端，可以实现单独交流供电、单独直流供电，甚至在一些实例中还可以实现交流和直流混合供电，从而使得采用该LED驱动电源的LED灯具可以同时适应交流电网和直流电网，解决了LED照明灯具不能适应直流微网和交流电网的混合电力网络环境的问题，提高了LED照明灯具的电网环境适应能力。
附图说明
图1是根据本发明实施例的LED驱动电源的结构示意图一；
图2是根据本发明实施例的LED驱动电源的结构示意图二；
图3是根据本发明实施例的LED驱动电源的结构示意图三；
图4是根据本发明实施例的交流、直流混合供电状态下的LED驱动电源的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明实施例为了解决LED驱动电源转换级数多而效率低，新能源并网转换级数多而效率低，以及LED驱动电源没有直流供电或交流、直流供电不兼容的问题，提出了一种交直流供电的LED驱动电源及灯具，使其不仅能有交流接口供电、直流接口供电，还有交直流混合供电能力。本发明实施例提供的LED驱动电源在提升效率的同时，又能具有很好的兼容性。
实施例1
在本实施例中提供了一种LED驱动电源，图1是根据本发明实施例的LED驱动电源的结构示意图一，如图1所示，该LED驱动电源包括：交流输入电路1、EMC滤波电路2、AC-DC整流电路3、PFC电路4，以及恒流限压电路5和直流输入电路6，其中，
交流输入电路1、EMC滤波电路2、AC-DC整流电路3、PFC电路4、恒流限压电路5依次连接，恒流限压电路5的输出端用于连接LED灯珠组件；
直流输入电路1与恒流限压电路5的输入端连接。
上述的EMC滤波电路2、AC-DC整流电路3、PFC电路4、恒流限压电路5也可以采用具有相应功能的独立器件。
其中，交流输入电路1用于接入市电电压的交流电网，直流输入电路6用于接入直流电网，如直流微网。本实施例的交流输入电路还可以包括开机防涌流电路、保险管等电路或者器件。
在直流输入电路和交流输入电路都串接有开机防涌流电路的情况下，为了能够实现开机防涌流电路的选择性接入，还可以将开机防涌流电路接入控制逻辑电路，以实现开机防涌流电路的使能或者失效，如图4所示。
参考图1，将直流输入直接加在恒流限压电路5(一般为DC-DC变换结构)电路上。
如需要实现交流、直流混合供电，则输入直流电压限定为PFC电路(升压电路)输出电压一致，或将PFC电路输出设定为同直流输入电压等级一致。即保持直流供电电压为PFC电路的输出值。
如需要实现交流供电，并兼容直流，则可以将直流输入电路串入防逆流二极管，避免直流电逆流进入直流输入电路。
如仅需交流或直流供电，则直接接入即可，交流或直流单独供电，需考虑母线电容的开机涌流，加入有源或无源充电电路。
具体而言，当仅工作于交流供电时，直流无供电，LED驱动电源按常规电路工作，则防逆流二极管(如图4所示的二极管，也可仅在直流P端使用二极管，N端不用)阻止电压输出到接口，保证直流输入接口处隔离；
当仅工作于直流供电时，交流无供电，则LED驱动电源高效率运行，在PFC电路输出后端加二极管，旁路掉前级220V交流输入电路、EMC滤波电路、AC-DC整流电路、PFC电路；
当工作于交直流混合供电时，可使用控制逻辑电路，设定上电逻辑，将使用交流或直流一处的开机防涌流电路(例如，使用无源开机防涌流，即负温度系数(NegativeTemperature Coefficient，简称为NTC)热敏电阻，两直流、交流供电处一直串联在电路中，将加大线路损耗；如使用有源开机防涌流，即应用金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称为MOSFET或者MOS)或MOS+电感(L)串联在主回路，则也增加器件消耗，并有一定的分压)，避免交直流供电处同时存在防涌流电路工作，降低了效率。由于存在PFC电路，使用升压拓扑，在直流供电额定电压为PFC电路输出加防逆流二极管压降时，交直流将混合供电，而如果直流供电波动，低于额定电压，则直流供电侧被旁路；高于额定电压，则交流供电侧被旁路。
实施例2
在本实施例中提供了一种LED驱动电源，图2是根据本发明实施例的LED驱动电源的结构示意图二，如图2所示，该LED驱动电源相较于图1所示的LED驱动电源而言，区别在于：直流输入电路6与EMC滤波电路2的输入端连接。
参考图2，直流输入电路6直接共用交流输入电路1。采用图2结构LED驱动电源只能交流或直流独立供电，不能混合供电。这样简单、直接，EMC滤波电路2作为通路、AC-DC整流电路采用二极管做通路。
实施例3
在本实施例中提供了一种LED驱动电源，图3是根据本发明实施例的LED驱动电源的结构示意图三，如图3所示，该LED驱动电源相较于图1所示的LED驱动电源而言，区别在于：直流输入电路6与PFC电路4的输入端连接。
采用图3所示结构的LED驱动电源，其PFC功率因数校正效果与图2所示结构的LED驱动电源相同，但是图3所示结构的LED驱动电源可以适用于交流、直流混合供电；在直流输入电路也串接有防逆流二极管。
实施例4
在本实施例中还提供了一种灯具，该灯具包括如图1或者图2或者图3所示的LED驱动电源和LED灯珠组件。
通过本发明的上述实施例或者实施方式，由于采用了本发明的交直流供电的LED驱动电源及灯具取得了下列有益效果：
1.减少了新能源发电的DC-AC逆变转换，增加了新能源的直接利用率；
2.增加了未来直流电能网络供电时，人们普遍使用的照明灯具能快速切换使用；
3.减小了LED驱动电源的滤波电路、AC-DC整流电路、PFC电路等，减少了转换级数，增加了LED驱动电源的效率，即增加了灯具的光效。
对于第1点，新能源发电DC-AC或DC-DC-AC的逆变，例如为适用不同的光伏组件配置，宽范围的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称为MPPT)寻优，光伏逆变器设置级数较多，且并网需不污染市电，要求滤波电路。而使用直接的DC-DC电路转换，执行光伏的MPPT寻优，建立直流电网络，控制过程简单、级数较少。其直观表现为效率提升5％左右；
对于第2点，当前LED照明灯具使用交流供电，如未来切换或节能升级直流供电，将造成LED驱动电源报废，而使用交直流供电方式，不仅在交流、直流供电切换过渡期，能混合供电，保证可靠，而且在直流供电普及时，也能直接使用，不至于LED驱动电源的报废；
对于第3点，如去掉滤波电路、AC-DC整流电路、PFC电路等，直接使用直流接入，则能减少电路能量损耗3％左右。且还能降低成本。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种LED驱动电源，其特征在于，包括：交流输入电路、EMC滤波电路、AC-DC整流电路、PFC电路，以及恒流限压电路和直流输入电路，其中，
所述交流输入电路、所述EMC滤波电路、所述AC-DC整流电路、所述PFC电路、所述恒流限压电路依次连接，所述恒流限压电路的输出端用于连接LED灯珠组件；
所述直流输入电路与所述恒流限压电路、所述EMC滤波电路或者所述PFC电路中的一个器件的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，在所述直流输入电路与所述恒流限压电路的输入端连接的情况下，所述直流输入电路和所述恒流限压电路的输入端之间串接有防逆流二极管，以避免所述PFC电路输出的直流电流逆流进入与所述直流输入电路连接的直流电源。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电源，其特征在于，在所述交流输入电路接通交流电源，所述直流输入电路接通直流电源的情况下，所述直流输入电路输出的直流电压与所述PFC电路的输出端输出的直流电压一致。
4.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，在所述直流输入电路与所述EMC滤波电路的输入端连接的情况下，所述AC-DC整流电路采用二极管做通路，且功率因数为1。
5.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，在所述直流输入电路与所述PFC电路的输入端连接的情况下，所述直流输入电路和所述PFC电路的输入端之间串接有防逆流二极管，以避免所述AC-DC整流电路输出的直流电流逆流进入与所述直流输入电路连接的直流电源。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动电源，其特征在于，所述直流输入电路和所述交流输入电路还分别串接有开机防涌流电路。
7.一种灯具，其特征在于，包括：如权利要求1至6中任一项所述的LED驱动电源和LED灯珠组件。
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