CN109561539A - 一种数字定时恒功率交流直接驱动led电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，包括一个整流桥、一个MCU、n个可关断恒流电路、n个辅助电源和n个LED灯串，所述整流桥将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波，加在辅助电源、LED灯串和恒流电路串联而成的电路两端，所述辅助电源为MCU提供工作电压，MCU对输入电压进行采样，以输入电流流过零时间为基准，计算n个可关断恒流电路关断和开通的时间，并输出n路开关量信号对恒流电路进行控制。本发明通过时间控制解决了输入电压变化带来的占空比变化问题，使每周期内流过LED的电流有效值不变，有效提高了电源调整率，使灯串发光稳定，不随输入电压的变化而变化。

Description

一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路

技术领域

本发明涉及LED电路技术领域，尤其涉及一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路。

背景技术

韩国首尔半导体在2005年发明了可以用直流直接驱动使灯具发光的ACLED，美国III-N Technology也发明了单芯片发光二极管(ACLED),系统应用方案大大简化，系统效率达到92%以上。

台湾“工业技术研究院”2008年完成可产业化生产并有实际应用系统方案的ACLED产品，可直接插电于60Hz或更高频率的AC110V交流电压使其交流发光。

然而ACLED灯具电路中，交流电压经整流后直接加在LED两端。由于LED导通阀值电压的存在，LED只在输入电压高于阀值电压后才导通，功率因数仅有0.65左右，导通电流波形为脉动直流，输入电压和LED的阀值不变时，占空比不变。

另外，交流输入的频率较为稳定，但是随着输入电压会因电网供电质量决定，在一定的范围内波动，当输入交流电压降低时，电压达到LED阀值所需要的时间长，LED电流占空比减小，流过LED的电流有效值减小，灯具变暗；当输入交流电压升高时，电压达到LED阀值所需的时间短，LED电流占空比变大，流过LED的电流有效值变大，灯具变亮。也就是说，交流的ACLED电路，其工作受电压波动的影响，亮度会随输入电压的变化而变化，不能提供稳定的光输出。

发明内容

本发明的目的对于现有技术存在功率因数低、亮度随输入电压变化而变化的问题加以解决，提供一种长寿命、低成本、节电效果好的高功率因数、工作电流不随输入电压变化而变化的LED照明灯驱动控制电路。

为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，包括一个整流桥、一个微处理器（MCU）、n个可关断恒流电路、n个辅助电源和n个LED灯串。整流桥将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波，加在辅助电源、LED灯串和恒流电路串联而成的电路两端。辅助电源为MCU提供工作电压，MCU对输入电压进行采样，以输入电流流过零时间为基准，计算n个可关断恒流电路关断和开通的时间，并输出n路开关量信号对恒流电路进行控制。可关断恒流电路 (i=1,2,3……n,n≥2)将LED分为n段，每段LED的数量既可相同也可不同，每个可关断恒流电路的工作电流可依据设计需求进行设置，获得不同的工作电流波形，恒流电路所需的工作电压既可由辅助电路提供，也可从100Hz全波上获取。n个可关断恒流电路中，每个可关断恒流电路的输入端接相应的LED的负端，输出端接整流桥的负端。

进一步的，由于输入交流电的50Hz频率非常稳定，相应的整流后的100Hz全波周期也为非常稳定的10ms。

更进一步的，所述MCU将每个全部波周期按照波形的上升和下降分为n段，在波形上升期时间段按升幂排列（i=1,2……n）,在波形下降期时间段按降幂排列（i=n……2,1），在时间段内，对应的第个恒流电路导通，其余的恒流电路均关断。随着电压的上升和下降，MCU依据固定的时间依次控制n个可关断恒流电路，来制流经每段LED的电流，这样既能使得电压变化时，每段电压都能得到充分的利用，又依据输入电压峰值变化但周期不变的特性，通过MCU控制工作电流占空比不变，保持工作电流有效值不变，达到提高功率因数和电源调整率的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过对每周期的时间进行检测，进而控制各个恒流电路的工作状态和LED的数量，从而矫正了输入电流的波形，提高了功率因数，并且通过时间控制解决了输入电压变化带来的占空比变化问题，使每周期内流过LED的电流有效值不变，有效提高了电源调整率，使灯串发光稳定，不随输入电压的变化而变化。

2、本发明所用电路不含影响灯具寿命的电解电容，电路中的半导体器件和电阻的寿命和LED寿命相匹配，能够达到5万小时以上，还高于常规的LED驱动电源，并且具有非常高的功率因数（可达0.99），有效减少了对电网的污染，且在交流电压变化时，时间周期精确控制流过LED的电源，使LED稳定工作，大大提高了灯具的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的恒流电路关断时电路原理图。

图3为本发明的恒流电路均开通时电路原理图。

图4为本发明的输入电压与输入电流的波形图。

图中标号：

1-整流桥 2-n个可关断恒流电路 3-n个LED灯串。

具体实施方式

下面对结合附图对本发明的较佳实施例作详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。

参见图1、图2、图3与图4所示，一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，包括一个整流桥1、一个MCU（图中未示出）、n个可关断恒流电路2、n个辅助电源（图中未示出）和n个LED灯串3；所述整流桥1将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波，加在辅助电源、LED灯串和恒流电路串联而成的电路两端；所述辅助电源为MCU提供工作电压，MCU对输入电压进行采样，以输入电流流过零时间为基准，计算n个可关断恒流电路关断和开通的时间，并输出n路开关量信号对恒流电路进行控制；可关断恒流电路 (i=1,2,3……n,n≥2)将LED分为n段，每段LED的数量既可相同也可不同，每个可关断恒流电路的工作电流可依据设计需求进行设置，获得不同的工作电流波形，恒流电路所需的工作电压既可由辅助电路提供，也可从100Hz全波上获取；n个可关断恒流电路2中，每个可关断恒流电路的输入端接相应的LED的负端，输出端接整流桥的负端。

由于输入交流电的50Hz频率非常稳定，相应的整流后的100Hz全波周期也为非常稳定的10ms。

本发明的工作原理：MCU将每个全部波周期按照波形的上升和下降分为n段，在波形上升期时间段按升幂排列（i=1,2……n）,在波形下降期时间段按降幂排列（i=n……2,1），在时间段内，对应的第个恒流电路导通，其余的恒流电路均关断；随着电压的上升和下降，MCU依据固定的时间依次控制n个可关断恒流电路，来制流经每段LED的电流，这样既能使得电压变化时，每段电压都能得到充分的利用，又依据输入电压峰值变化但周期不变的特性，通过MCU控制工作电流占空比不变，保持工作电流有效值不变，达到提高功率因数和电源调整率的目的。

综上所示，本发明通过对每周期的时间进行检测，进而控制各个恒流电路的工作状态和LED的数量，从而矫正了输入电流的波形，提高了功率因数，并且通过时间控制解决了输入电压变化带来的占空比变化问题，使每周期内流过LED的电流有效值不变，有效提高了电源调整率，使灯串发光稳定，不随输入电压的变化而变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (2)

1.一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，包括一个整流桥、一个MCU、n个可关断恒流电路、n个辅助电源和n个LED灯串，其特征在于：所述整流桥将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波，加在辅助电源、LED灯串和恒流电路串联而成的电路两端，所述辅助电源为MCU提供工作电压，MCU对输入电压进行采样，以输入电流流过零时间为基准，计算n个可关断恒流电路关断和开通的时间，并输出n路开关量信号对恒流电路进行控制，所述可关断恒流电路将LED分为n段，每段LED的数量既可相同也可不同，每个可关断恒流电路的工作电流可依据设计需求进行设置，获得不同的工作电流波形，恒流电路所需的工作电压既可由辅助电路提供，也可从100Hz全波上获取，所述n个可关断恒流电路中，每个可关断恒流电路的输入端接相应的LED的负端，输出端接整流桥的负端。

2.根据权利要求1所述的一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，其特征在于：所述MCU将每个全部波周期按照波形的上升和下降分为n段，在波形上升期 时间段按升幂排列,在波形下降期时间段按降幂排列，在时间段内，对应的恒流电路导通，其余的恒流电路均关断。