CN108650728A - 一种高功率因数的led灯驱动电路 - Google Patents

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徐华中
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Abstract

一种高功率因数的LED灯驱动电路，包括无功补偿装置、滤波装置、整流装置、高功率因数处理装置以及稳流装置，本发明提供的LED灯驱动电路可通过无源PFC电路进行处理进而提高功率因数，进而达到使LED灯功率因数提高的目的，避免电能的损失过多。通过滤波装置能够有效的滤去电网中的谐波，进而达到对LED灯进行保护的目的。通过无功补偿装置可对电网进行无功补偿，进而避免了电路中的总电流增加，使得LED灯使用过程中不会出现电流过大而耗损电能过大的现象。

Description

一种高功率因数的LED灯驱动电路
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，具体涉及一种高功率因数的LED灯驱动电路。
背景技术
在全球能源短缺加剧和环境压力加大的背景下，LED照明技术正在全球范围掀起人类历史上继明火和白炽灯之后的第三次照明革命。LED照明产品生产过程不含汞、铅等污染元素，使用过程中产生的污染也很少，并且近年来随着LED行业的快速发展，生产效率、芯片发光效率的大幅提升，LED 照明产品价格将会快速下降。因此以LED作为新型光源已成为全球最具发展前景和市场潜力的高技术领域之一。
在对灯具市场进行走访调查后，我们发现，当前所售家用照明灯具基本全部为LED灯，其市场占比相当之高。我们购买了市面上常见的LED灯具，在通过测试后发现，大多数的LED灯具功率因数都集中在0.3到0.5 之间，部分品牌的LED灯具甚至不足0.1。同时，本项目对家庭照明情况进行了网上问卷发放和实地走访调查，通过对最终结果统计分析后发现人们对LED的了解并不多，只有不到30％的人能够辨识LED灯，很多人不能将之与传统的节能灯区分开，也有相当一部分人反映LED灯具价格偏高。根据市场调查数据显示，LED灯具价格为传统灯具的3-10倍不等。高市场普及率，用户的了解度不够，低功率因数和较高的价格是目前LED灯具的现状。
我国目前照明用电占总用电量的33.15％，每年照明用电量约671亿度，平均每户家庭照明用电量为192度。按LED在照明设备中占比为50％来算，即平均每户家庭年用电量有100度为LED消耗，而供电局对一般家庭只有功量来计量收费，产生的无功消耗由供电方自己承担。假设一户家庭所使用的LED灯具的功率因数为0.4，LED年用电量为100KW·h,那么供电方实际供应电量为100/0.4＝250VA·h,若LED功率因数提高到0.5，供电方此时供应电能为100/0.5＝200VA·h，节省了20％的能量消耗。同时电网中无功功率增加，也会使电路中总电流增大，因而使线路中的损耗增加。设线路总电流为I＝Ip+Iq，线路电阻为R，则线路损耗为ΔP：
式中R*Q2/U2这一部分的损耗就是有无功功率引起的。使用LED会污染电网，增加电网中的能量损耗，这就与起初使用LED来降低能源损耗的初衷背道而驰。驱动电路发热严重使用寿命下降的原因客观在于国家对于低功率(5W以下)的LED灯的功率因数没有相应的国家标准要求；主观在于LED 生产厂家出于成本等多方面的考虑，对生产的LED灯具要求较低，无法发挥出LED在节能方面的真正作用。另一方面，电网中的谐波也会导致LED 寿命降低，光衰性能下降。
所以现有技术中的LED存在以下问题：
1、LED灯功率因数较低；
2、LED灯的使用过程污染电网，增加电网的能量损耗；
3、电网中的谐波会导致LED寿命降低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的LED灯功率因数低、电网的能量损耗高以及电网中的谐波导致LED寿命会降低所带来的缺陷。
为此，提供一种高功率因数的LED灯驱动电路，包括：
无功补偿装置，与电网连接，用于对电网进行无功补偿；
有滤波装置，与所述市电连接，用于滤去交流的市电中的谐波；
整流装置，与所述滤波装置连接，用于将交流的市电转换成直流电；
高功率因数处理装置，与所述整流装置连接，用于提高功率因数；
稳流装置，分别与所述高功率因数处理装置以及一LED灯连接，用于将所述直流电以一预设值稳定输出至所述LED灯。
进一步的，
所述的滤波装置为有源滤波装置。
进一步的，
所述的整流装置为由4个二极管构成的桥式整流装置。
进一步的，
所述的高功率因数处理装置包括：场效应管Q1、三极管Q2、齐纳二极管ZD1、齐纳二极管ZD2，有极性电容C1和有极性电容C2，电感L1串联二极管D1的正极，电阻R1与有极性电容C1并联后，有极性电容C1的正极连接二极管D1的负极，有极性电容C1的负极连接电感L1，电阻R2的两端分别连接有极性电容C1的正极和有极性电容C2的正极，有极性电容C2的负极连接有极性电容C1的负极，二极管D3的负极连接齐纳二极管ZD1的负极，二极管D3的正极连接二极管D1的负极，齐纳二极管ZD1的正极连接电阻R2与有极性电容C2的共极端，电阻R3的两端分别连接齐纳二极管 ZD1的正极和场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极连接二极管D1的正极，电阻4和电阻R5串联后与齐纳二极管ZD2并联，且电阻4连接齐纳二极管ZD2的负极，电阻R5连接齐纳二极管ZD2的正极，齐纳二极管ZD2的负极连接场效应管Q1的漏极，三极管Q2的基极连接电阻4和电阻R5的共极端，三极管Q2的集电极连接场效应管Q1的栅极，三极管Q2的发射极分别连接齐纳二极管ZD2的正极和二极管1A的正极，场效应管Q1的源极连接二极管1A的正极，二极管2A的负极连接有极性电容C2的负极。
进一步的，
所述的稳流装置为稳流器。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的LED灯驱动电路可通过无源PFC电路进行处理进而提高功率因数，进而达到使LED灯功率因数提高的目的，避免电能的损失过多。
2.通过滤波装置能够有效的滤去电网中的谐波，进而达到对LED灯进行保护的目的。
3.通过无功补偿装置可对电网进行无功补偿，进而避免了电路中的总电流增加，使得LED灯使用过程中不会出现电流过大而耗损电能过大的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为LED灯驱动电路的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
一种高功率因数的LED灯驱动电路，如图1所示其结构示意图，包括无功补偿装置，与电网连接，用于对电网进行无功补偿；滤波装置，滤波装置为有源滤波装置，与电网连接，用于滤去交流的市电中的谐波；整流装置，整流装置为由4个二极管构成的桥式整流装置，与滤波装置连接，用于将交流的市电转换成直流电；高功率因数处理装置，高功率因数处理装置为无源PFC电路。与整流装置连接，用于提高功率因数，稳流装置，稳流装置为稳流器。分别与高功率因数处理装置以及一LED灯连接，用于将直流电以一预设值稳定输出至LED灯。
在一个实施例中，高功率因数处理装置包括：场效应管Q1、三极管Q2、齐纳二极管ZD1、齐纳二极管ZD2，有极性电容C1和有极性电容C2，电感 L1串联二极管D1的正极，电阻R1与有极性电容C1并联后，有极性电容 C1的正极连接二极管D1的负极，有极性电容C1的负极连接电感L1，电阻R2的两端分别连接有极性电容C1的正极和有极性电容C2的正极，有极性电容C2的负极连接有极性电容C1的负极，二极管D3的负极连接齐纳二极管ZD1的负极，二极管D3的正极连接二极管D1的负极，齐纳二极管ZD1 的正极连接电阻R2与有极性电容C2的共极端，电阻R3的两端分别连接齐纳二极管ZD1的正极和场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极连接二极管D1的正极，电阻4和电阻R5串联后与齐纳二极管ZD2并联，且电阻4 连接齐纳二极管ZD2的负极，电阻R5连接齐纳二极管ZD2的正极，齐纳二极管ZD2的负极连接场效应管Q1的漏极，三极管Q2的基极连接电阻4和电阻R5的共极端，三极管Q2的集电极连接场效应管Q1的栅极，三极管Q2 的发射极分别连接齐纳二极管ZD2的正极和二极管1A的正极，场效应管Q1 的源极连接二极管1A的正极，二极管2A的负极连接有极性电容C2的负极。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种高功率因数的LED灯驱动电路，其特征是，包括：
无功补偿装置，与电网连接，用于对电网进行无功补偿；
滤波装置，与电网连接，用于滤去交流的市电中的谐波；
整流装置，与所述滤波装置连接，用于将交流的市电转换成直流电；
高功率因数处理装置，与所述整流装置连接，用于提高功率因数；
稳流装置，分别与所述高功率因数处理装置以及一LED灯连接，用于将所述直流电以一预设值稳定输出至所述LED灯。
2.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征是，
所述的滤波装置为有源滤波装置。
3.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征是，
所述的整流装置为由4个二极管构成的桥式整流装置。
4.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征是，
所述的高功率因数处理装置包括：场效应管Q1、三极管Q2、齐纳二极管ZD1、齐纳二极管ZD2，有极性电容C1和有极性电容C2，电感L1串联二极管D1的正极，电阻R1与有极性电容C1并联后，有极性电容C1的正极连接二极管D1的负极，有极性电容C1的负极连接电感L1，电阻R2的两端分别连接有极性电容C1的正极和有极性电容C2的正极，有极性电容C2的负极连接有极性电容C1的负极，二极管D3的负极连接齐纳二极管ZD1的负极，二极管D3的正极连接二极管D1的负极，齐纳二极管ZD1的正极连接电阻R2与有极性电容C2的共极端，电阻R3的两端分别连接齐纳二极管ZD1的正极和场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极连接二极管D1的正极，电阻4和电阻R5串联后与齐纳二极管ZD2并联，且电阻4连接齐纳二极管ZD2的负极，电阻R5连接齐纳二极管ZD2的正极，齐纳二极管ZD2的负极连接场效应管Q1的漏极，三极管Q2的基极连接电阻4和电阻R5的共极端，三极管Q2的集电极连接场效应管Q1的栅极，三极管Q2的发射极分别连接齐纳二极管ZD2的正极和二极管1A的正极，场效应管Q1的源极连接二极管1A的正极，二极管2A的负极连接有极性电容C2的负极。
5.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征是，
所述的稳流装置为稳流器。
6.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征是，
所述的高功率因数处理装置为无源PFC电路。
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