CN107750074A - 线性恒流led驱动电路和灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线性恒流LED驱动电路和一种灯具，其中，线性恒流LED驱动电路包括：线性恒流模块；第一整流桥；模式切换控制模块，包括倍压电路，模式切换控制模块在检测到交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，控制倍压电路进行倍压工作，倍压电路对第一驱动电源进行倍压处理，以使倍压处理后的第一驱动电源的电压与交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时第一整流桥输出的第一驱动电源的电压相同。由此，该电路可以在交流市电处于低电压区间时，使LED的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电器领域，特别涉及一种线性恒流LED(Light Emitting Diode，发光二极管)驱动电路和一种灯具。
背景技术
目前，LED作为一种新型固态光源，具有节能、环保、寿命长等优点，广泛应用于工业、农业、商业照明等领域。一般认为，LED的理想工作方式是采用恒流电源驱动，而我们的生产生活用电却是正弦交流电，因此，要想正常点亮LED，需要设置线性恒流LED驱动电路，以实现正弦交流电的整流和降压/恒流。由于大体积的变压器等电子元件占用了很大一部分空间，从而衍生出了诸多体积小、外围元器件少的线性恒流LED驱动电路，常规的线性恒流LED驱动电路一般为以下两种：
一种是高压线性方案，采用多颗LED灯珠串联电路，交流电是按照一定的频率周期性波动的，由于LED存在开启电压在，所以只有在瞬时电压超过开启电压时，LED才会导通并发光，反之，LED是截止不发光的，因此，该所以这种线性驱动方案存在效率低和输入电压适应范围窄的缺点。
另外一种是在高压线性方案的基础上做了改进，把多颗LED灯珠串联分成多段进行独立驱动。该方案虽然可以使低电压输入的时部分LED灯珠可以正常驱动，但LED的功率和光通量与额定要求相差甚远，照明效果较差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种线性恒流LED驱动电路，该电路可以在交流市电为低电压时，使LED 的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
本发明的第二个目的在于提出一种灯具。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种线性恒流LED驱动电路，包括：线性恒流模块，所述线性恒流模块的一端与所述LED的阴极相连；第一整流桥，所述第一整流桥的第一输入端通过保险管与交流市电的火线相连，所述第一整流桥的第二输入端与所述交流市电的零线相连，所述第一整流桥的第一输出端与所述LED的阳极相连，所述第一整流桥的第二输出端与所述线性恒流模块的另一端相连，所述第一整流桥对所述交流市电进行整流以输出第一驱动电源至所述线性恒流模块和所述LED，以通过所述线性恒流模块驱动所述LED进行工作；模式切换控制模块，所述模式切换控制模块的第一端与所述第一整流桥的第二输入端相连，所述模式切换控制模块的第二端分别与所述第一整流桥的第一输出端和所述LED的阳极相连，所述模式切换控制模块的第三端与所述第一整流桥的第二输出端相连，所述切换控制模块包括倍压电路，所述模式切换控制模块在检测到所述交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，控制所述倍压电路进行倍压工作，所述倍压电路对所述第一驱动电源进行倍压处理，以使倍压处理后的第一驱动电源的电压与所述交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时所述第一整流桥输出的第一驱动电源的电压相同。
根据本发明实施例的线性恒流LED驱动电路，模式切换控制模块在检测到交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，控制倍压电路进行倍压工作，倍压电路对第一驱动电源进行倍压处理，以使倍压处理后的第一驱动电源的电压与交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时第一整流桥输出的第一驱动电源的电压相同。由此，该电路可以在交流市电为低电压时，使LED的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
另外，根据本发明上述实施例提出的线性恒流LED驱动电路还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述倍压电路包括：第一电解电容，所述第一电解电容的正极端与所述第一整流桥的第一输出端相连；第二电解电容，所述第二电解电容的正极端与所述第一电解电容的负极端相连且具有第一节点，所述第二电解电容的负极端与所述第一整流桥的第二输出端相连；第二整流桥，所述第二整流桥的第一输入端与所述交流市电的零线相连，所述第二整流桥的第二输入端与所述第一节点相连。
根据本发明的一个实施例，所述模式切换控制模块还包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第二整流桥的第一输出端相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第二电阻的另一端与所述第二整流桥的第二输出端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端分别与所述第二整流桥的第一输出端和所述第一电阻的一端相连；晶闸管，所述晶闸管的阳极分别与所述第二整流桥的第二输出端和所述第二电阻的另一端相连，所述晶闸管的阴极与所述第三电阻的另一端相连，且所述晶闸管的阴极与所述第三电阻的另一端之间具有第三节点，所述晶闸管的门极与所述第二节点相连；MOS管，所述MOS管的栅极与所述第三节点相连，所述MOS管的漏极与所述第二整流桥的第一输出端相连，所述MOS管的源极与所述第二整流桥的第二输出端相连；第一电容，所述第一电容的一端与所述第三节点相连，所述第一电容的另一端与所述第二整流桥的第二输出端相连。
根据本发明的一个实施例，所述交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，所述晶闸管关断，所述MOS管导通，所述倍压电路进行倍压工作；所述交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时，所述晶闸管导通，所述MOS管关断，所述倍压电路停止倍压工作。
根据本发明的一个实施例，所述线性恒流模块包括线性恒流芯片和第四电阻，所述线性恒流芯片的OUT极与所述LED的阴极相连，所述线性恒流芯片的GND极分别与所述第二电解电容的负极端和所述第一整流桥的第二输出端相连，所述线性恒流芯片的RXET极与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端与所述第一整流桥的第二输出端相连。
根据本发明的一个实施例，所述预设的低电压区间为100-130V，所述预设的高电压区间为220-240V。
为达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出了一种灯具，包括：LED；本发明第一方面实施例所述的线性恒流LED驱动电路，所述线性恒流LED驱动电路用以驱动所述 LED进行工作。
本发明实施例的灯具，通过上述的线性恒流LED驱动电路，可以在交流市电为低电压时，使LED的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
图1是根据本发明一个实施例的线性恒流LED驱动电路的方框示意图；
图2是根据本发明一个实施例的线性恒流LED驱动电路的电路拓扑图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的线性恒流LED驱动电路和灯具。
图1是根据本发明一个实施例的线性恒流LED驱动电路的方框示意图。如图1所示，该电路包括：线性恒流模块10、第一整流桥DB1和模式切换控制模块20。
其中，线性恒流模块10的一端与LED的阴极相连。第一整流桥DB1的第一输入端通过保险管FU1与交流市电的火线L相连，第一整流桥DB1的第二输入端与交流市电的零线N相连，第一整流桥DB1的第一输出端与LED的阳极相连，第一整流桥DB1的第二输出端与线性恒流模块10的另一端相连，第一整流桥DB1对交流市电进行整流以输出第一驱动电源至线性恒流模块10和LED，以通过线性恒流模块10驱动LED进行工作。模式切换控制模块20的第一端与第一整流桥10的第二输入端相连，模式切换控制模块20的第二端分别与第一整流桥DB1的第一输出端和LED的阳极相连，模式切换控制模块20的第三端与第一整流桥DB1的第二输出端相连，模式切换控制模块20包括倍压电路201，模式切换控制模块20在检测到交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，控制倍压电路201 进行倍压工作，倍压电路201对第一驱动电源进行倍压处理，以使倍压处理后的第一驱动电源的电压与交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时第一整流桥DB1输出的第一驱动电源的电压相同。
其中，在本发明的实施例中，预设的低电压区间可以为100-130V，预设的高电压区间可以为220-240V。
具体地，目前世界各国市电(AC交流电)的电压各不相同，目前全球民用交流标准电压主要有两种：110V区域(100-130V)和220V区域(220-240V)，我国内地、中国香港地区、英国、德国、法国、意大利、澳大利亚、印度、新加坡、泰国、荷兰、西班牙、希腊、奥地利、菲律宾、挪威等约120个国家和地区使用交流220V电压区域，而美国、加拿大、日本、中国台湾等国家和地区则使用110V电压区域。由于LED的光学特性可知，LED光通量受驱动电源的影响，当驱动电源的电压较低时，可能会出现LED的功率和光通量与额定要求相差甚远，照明效果较差的现象。
为此，在本发明的实施中，当交流市电的输入电压为低电压区间(100-130V)时，模式切换控制模块20控制倍压电路201进行倍压工作，以对输入至线性恒流模块10和LED 的第一驱动电源进行倍压处理，使输入至线性恒流模块10和LED的第一驱动电源与交流市电的输入电压处于预设的高电压区间(220-240V)时的第一驱动电源的电压相同。由此，该电路可以在交流市电处于低电压区间时，使LED的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，倍压电路201可以包括：第一电解电容C1、第二电解电容C2和第二整流桥DB2。
其中，第一电解电容C1的正极端与第一整流桥DB1的第一输出端相连。第二电解电容C2的正极端与第一电解电容C1的负极端相连且具有第一节点1，第二电解电容C2的负极端与第一整流桥DB1的第二输出端相连。第二整流桥DB2的第一输入端与交流市电的零线N相连，第二整流桥DB2的第二输入端与第一节点1相连。
如图2所示，模式切换控制模块20还可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、晶闸管Q1、MOS管Q2和第一电容C。
其中，第一电阻R1的一端与第二整流桥DB2的第一输出端相连。第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连且具有第二节点2，第二电阻R2的另一端与第二整流桥DB2 的第二输出端相连。第三电阻R3的一端分别与第二整流桥DB2的第一输出端和第一电阻 R1的一端相连。晶闸管Q1的阳极分别与第二整流桥DB2的第二输出端和第二电阻R2的另一端相连，晶闸管Q1的阴极与第三电阻R3的另一端相连，且晶闸管Q1的阴极与第三电阻R3的另一端之间具有第三节点3，晶闸管Q1的门极与第二节点2相连。MOS管Q2 的栅极与第三节点3相连，MOS管Q2的漏极与第二整流桥DB2的第一输出端相连，MOS 管Q2的源极与第二整流桥DB2的第二输出端相连。第一电容C的一端与第三节点3相连，第一电容C的另一端与第二整流桥DB2的第二输出端相连。
如图2所示，上述的线性恒流LED驱动电路还可以包括：第五电阻R5，第五电阻R5的一端与LED的阳极相连，第五电阻R5的另一端与线性恒流模块10的另一端相连。
在本发明的实施例中，交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，晶闸管Q1关断， MOS管Q2导通，倍压电路201进行倍压工作；交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时，晶闸管Q1导通，MOS管Q2关断，倍压电路201停止倍压工作。
具体地，如图2所示，MOS管可以为N型MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)。在交流市电的输入电压为高压时，晶闸管Q1导通，MOS管Q2无法工作。当交流市电的输入电压为低压时，晶闸管Q1 关闭，MOS管Q2导通，零线N通过第二整流桥DB2和MOS管Q2连接到第二电解电容 C2的正极，这时C1、C2、DB1组成典型倍压电路，低压时整流后的电流翻倍，从而使交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时整流后电压和交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时整流后电压相同。由此，不但解决了传统的线性恒流LED驱动电路不能全电压工作的问题，同时还可使LED在交流市电处于低电压区间和高电压区间两种工作电压下，同时满足相同功率、光通等技术参数。
可以理解，如图2所示，倍压电路201是否进行倍压工作存在一个输入电压拐点，该拐点由输入电压Vin、R1和R2决定，拐点可以采用公式Vin*R2/(R1+R2)＝2.5V计算得出，该拐点的优选值为150V-180V。例如，如果拐点设置在160V，那么当交流市电的输入电压为160V以上时，倍压电路201不进行倍压工作，当交流市电的输入电压为160V以下时，倍压电路201进行倍压工作，因此，如果交流市电的输出电压为110V，那么倍压电路201 进行倍压工作，输入至线性恒流模块10和LED的第一驱动电源的电压为220V。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，线性恒流模块10可以包括线性恒流芯片U1和第四电阻R4，线性恒流芯片U1的OUT极与LED的阴极相连，线性恒流芯片的GND 极分别与第二电解电容C2的负极端和第一整流桥DB1的第二输出端相连，线性恒流芯片 U1的RXET极与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与第一整流桥DB1的第二输出端相连。
具体地，线性恒流芯片U1的OUT极为电源输入与恒流输出端口，RXET极为输出电流设置端，可通过设置第四电阻R4的大小设置输出电流的大小，GND极为芯片地，线性恒流芯片U1的工作原理具体为现有技术，为避免冗余，本发明中不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例的线性恒流LED驱动电路，模式切换控制模块在检测到交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，控制倍压电路进行倍压工作，倍压电路对第一驱动电源进行倍压处理，以使倍压处理后的第一驱动电源的电压与交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时第一整流桥输出的第一驱动电源的电压相同。由此，该电路可以在交流市电为低电压时，使LED的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
此外，本发明还提出一种灯具，包括：LED和上述的线性恒流LED驱动电路，线性恒流LED驱动电路用以驱动LED进行工作。
本发明实施例的灯具，通过上述的线性恒流LED驱动电路，可以在交流市电为低电压时，使LED的输入功率、光通等技术参数与交流市电为高电压时相同，解决了低电压导致LED功率降低甚至不能工作的问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种线性恒流LED驱动电路，其特征在于，包括：
线性恒流模块，所述线性恒流模块的一端与所述LED的阴极相连；
第一整流桥，所述第一整流桥的第一输入端通过保险管与交流市电的火线相连，所述第一整流桥的第二输入端与所述交流市电的零线相连，所述第一整流桥的第一输出端与所述LED的阳极相连，所述第一整流桥的第二输出端与所述线性恒流模块的另一端相连，所述第一整流桥对所述交流市电进行整流以输出第一驱动电源至所述线性恒流模块和所述LED，以通过所述线性恒流模块驱动所述LED进行工作；
模式切换控制模块，所述模式切换控制模块的第一端与所述第一整流桥的第二输入端相连，所述模式切换控制模块的第二端分别与所述第一整流桥的第一输出端和所述LED的阳极相连，所述模式切换控制模块的第三端与所述第一整流桥的第二输出端相连，所述模式切换控制模块包括倍压电路，所述模式切换控制模块在检测到所述交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，控制所述倍压电路进行倍压工作，所述倍压电路对所述第一驱动电源进行倍压处理，以使倍压处理后的第一驱动电源的电压与所述交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时所述第一整流桥输出的第一驱动电源的电压相同。
2.如权利要求1所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述倍压电路包括：
第一电解电容，所述第一电解电容的正极端与所述第一整流桥的第一输出端相连；
第二电解电容，所述第二电解电容的正极端与所述第一电解电容的负极端相连且具有第一节点，所述第二电解电容的负极端与所述第一整流桥的第二输出端相连；
第二整流桥，所述第二整流桥的第一输入端与所述交流市电的零线相连，所述第二整流桥的第二输入端与所述第一节点相连。
3.如权利要求2所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述模式切换控制模块还包括：
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第二整流桥的第一输出端相连；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连且具有第二节点，所述第二电阻的另一端与所述第二整流桥的第二输出端相连；
第三电阻，所述第三电阻的一端分别与所述第二整流桥的第一输出端和所述第一电阻的一端相连；
晶闸管，所述晶闸管的阳极分别与所述第二整流桥的第二输出端和所述第二电阻的另一端相连，所述晶闸管的阴极与所述第三电阻的另一端相连，且所述晶闸管的阴极与所述第三电阻的另一端之间具有第三节点，所述晶闸管的门极与所述第二节点相连；
MOS管，所述MOS管的栅极与所述第三节点相连，所述MOS管的漏极与所述第二整流桥的第一输出端相连，所述MOS管的源极与所述第二整流桥的第二输出端相连；
第一电容，所述第一电容的一端与所述第三节点相连，所述第一电容的另一端与所述第二整流桥的第二输出端相连。
4.如权利要求3所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述交流市电的输入电压处于预设的低电压区间时，所述晶闸管关断，所述MOS管导通，所述倍压电路进行倍压工作；所述交流市电的输入电压处于预设的高电压区间时，所述晶闸管导通，所述MOS管关断，所述倍压电路停止倍压工作。
5.如权利要求1-4中所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述线性恒流模块包括线性恒流芯片和第四电阻，所述线性恒流芯片的OUT极与所述LED的阴极相连，所述线性恒流芯片的GND极分别与所述第二电解电容的负极端和所述第一整流桥的第二输出端相连，所述线性恒流芯片的RXET极与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端与所述第一整流桥的第二输出端相连。
6.如权利要求1所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述预设的低电压区间为100-130V，所述预设的高电压区间为220-240V。
7.如权利要求1所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述LED的阳极相连，所述第五电阻的另一端与所述线性恒流模块的另一端相连。
8.一种灯具，其特征在于，包括：
LED；
如权利要求1-7中任一项所述的线性恒流LED驱动电路，所述线性恒流LED驱动电路用以驱动所述LED进行工作。
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2017
- 2017-11-06 CN CN201711077253.9A patent/CN107750074B/zh active Active
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