CN114143932A - 一种耐辐照低谐波led驱动电路和led灯具 - Google Patents

一种耐辐照低谐波led驱动电路和led灯具 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐辐照低谐波LED驱动电路，包括整流单元和驱动单元。整流单元的输入端用于连接外部电源，输出端与驱动单元连接，用于对外部电源进行整流滤波后得到直流电源，并输出至驱动单元。驱动单元用于将直流电源的电压转换为LED光源的工作电压，驱动单元包括第一芯片SM2315、第一电容、第二电阻，第一芯片SM2315的第一管脚与整流单元的输出端连接，其第二管脚和第九管脚接地，其第三管脚连接第一电容后接地，其第四管脚连接第二电阻后接地，其第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚用于连接LED光源。相应地，还提供一种LED灯具。该LED驱动电路可有效耐受灯具寿期内的辐射剂量，且满足寿命及配电要求。

Description

一种耐辐照低谐波LED驱动电路和LED灯具
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种耐辐照低谐波LED驱动电路和LED灯具。
背景技术
核电站核辐射污染区域存在高能射线，LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)驱动电路若采用数字集成电路芯片，在辐射达到一定剂量后作用下的LED驱动电路会损毁，进而导致灯具发生故障。
目前，耐辐照的驱动电路采用铅等重金属作为屏蔽材料，保护电路免受辐射损伤，然而该方法使得灯具重量大幅增加，有些耐辐照灯具同时需要抗震，灯具重量的增加给灯具的抗震鉴定及安装固定带来了挑战。或者采用柔性无铅辐射屏蔽材料，然而这些新型材料技术成熟度较低，成本较高。或者采用将电路和光源分开布置的方法，例如将电路等耐辐照能力弱的部分布置在低辐照区域，但该布置方法造成灯具安装困难。故亟需一种LED驱动电路能够有效耐受灯具寿期内的辐射剂量，且满足寿命及配电要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种耐辐照低谐波LED驱动电路和LED灯具，能有效耐受灯具寿期内的辐射剂量，且满足寿命及配电要求。
本发明提供一种耐辐照低谐波LED驱动电路，包括整流单元和驱动单元。整流单元的输入端用于连接外部电源，输出端与驱动单元的输入端连接，用于对外部电源进行整流滤波后得到直流电源，并将直流电源输出至驱动单元。驱动单元的输出端用于连接LED光源，驱动单元用于将直流电源的电压转换为LED光源3的工作电压。
驱动单元包括第一芯片SM2315、第一电容C1、第二电阻R2，第一芯片SM2315的第一管脚与整流单元的输出端连接，第一芯片SM2315的第二管脚和第九管脚接地，第一芯片SM2315的第三管脚连接第一电容C1后接地，第一芯片SM2315的第四管脚连接第二电阻R2后接地，第一芯片SM2315的第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚用于连接LED光源。
优选地，所述耐辐照低谐波LED驱动电路还包括调节单元，用于调节驱动单元的输出电流值。调节单元的输入端与整流单元的输出端连接，调节单元的输出端与第一芯片SM2315的第一管脚连接。
优选地，所述调节单元包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与整流单元的输出端连接，另一端与第一芯片SM2315的第一管脚连接。
优选地，所述LED驱动电路还包括保护单元，用于在LED驱动电路发生内部过载或短路故障时切断整个电路。保护单元的输入端用于连接外部电源，输出端连接整流单元。
优选地，保护单元采用贴片式保险丝。整流单元包括二极管整流桥、滤波电阻R5及第三电容C3，二极管整流桥的输入端与保护单元的输出端连接，滤波电阻R5与第三电容C3并联后与二极管整流桥的输出端并联。
优选地，调节单元还包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一电阻R1的一端并联后与整流单元的输出端连接。驱动单元还包括第二芯片SM2315、第一补偿电阻RJ1、第二补偿电阻RJ2、第三补偿电阻RJ3、第二电容C2、第四电阻R4、第五电容C5、第六电容C6，以及第七电容C7。第二芯片SM2315的第一管脚与第三电阻R3的另一端连接，第二芯片SM2315的第二管脚和第九管脚接地，第二芯片SM2315的第三管脚连接第二电容C2后接地，第二芯片SM2315的第四管脚连接第四电阻R4后接地，第二芯片SM2315的第七管脚、第六管脚和第五管脚分别串接第三补偿电阻RJ3、第二补偿电阻RJ2、第一补偿电阻RJ1后与第二芯片SM2315的第七管脚、第六管脚和第五管脚并联连接后再分别与第五电容C5、第六电容C6，以及第七电容C7并联后连接LED光源，第一芯片SM2315的第八管脚和第二芯片SM2315的第八管脚并联后连接LED光源。
进一步地，本发明还提供一种LED灯具，包括LED光源、基板及如上所述的耐辐照低谐波LED驱动电路。LED光源与耐辐照低谐波LED驱动电路布置于基板之上，耐辐照低谐波LED驱动电路的整流单元与驱动单元分别位于LED光源的两端。
优选地，基板采用陶瓷制成。
优选地，LED光源包括四串串联连接的LED灯珠，第一芯片SM2315的第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚分别与四串LED灯珠连接。
本发明的耐辐照低谐波LED驱动电路和LED灯具，通过采用纯模拟电路设计LED驱动电路，避免采用变压器和数字集成芯片等约束辐射环境下灯具寿命的元件，从而提高驱动电路的耐辐照性能，满足灯具寿命要求，尤其采用了线性恒流驱动模拟芯片SM2315，使驱动电路具有较低的谐波畸变率，满足配电要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的耐辐照低谐波LED驱动电路的结构示意图；
图2为本发明实施例2的LED灯具的布置结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种耐辐照低谐波LED驱动电路，所述LED驱动电路包括整流单元1和驱动单元4。
整流单元1的输入端用于连接外部电源，输出端与驱动单元4的输入端连接，用于对外部电源进行整流滤波后得到直流电源，并将直流电源输出至驱动单元4。驱动单元4的输出端用于连接LED光源3，驱动单元4用于将直流电源的电压转换为LED光源3的工作电压。驱动单元4包括第一芯片SM2315、第一电容C1、第二电阻R2，第一芯片SM2315的第一管脚与整流单元1的输出端连接，第一芯片SM2315的第二管脚和第九管脚接地，第一芯片SM2315的第三管脚连接第一电容C1后接地，第一芯片SM2315的第四管脚连接第二电阻R2后接地，第一芯片SM2315的第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚用于连接LED光源3。
本实施例中，由于现有技术的LED驱动电路通常包含变压器、数字集成芯片，且变压器和数字集成芯片极易受辐射照射而损坏，从而影响灯具寿命。故本实施例中采用线性恒流驱动模拟芯片SM2315，用于将外部电源电压(交流电源电压)转换为LED光源的工作电压。芯片SM2315具有低总谐波畸变率、高功率因数。当LED光源3所需的功率为15W，则驱动单元4包括第一芯片SM2315。
可选地，所述LED驱动电路还包括调节单元6，用于调节驱动单元4的输出电流值。调节单元6的输入端与整流单元1的输出端连接，调节单元6的输出端与第一芯片SM2315的第一管脚连接。
本实施例中，调节单元6包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与整流单元1的输出端连接，另一端与第一芯片SM2315的第一管脚连接。通过设定调节单元6中的第一电阻R1来调节驱动单元4的输出电流值，进而调节LED光源3的亮度。例如，本实施例中R1的电阻值为4.7千欧姆。
可选地，所述LED驱动电路还包括保护单元5，用于在LED驱动电路发生内部过载或短路故障时切断整个电路。保护单元5的输入端用于连接外部电源，输出端连接整流单元1。
可选地，保护单元5采用2410贴片式保险丝，2410贴片式保险丝与交流电源相线L及中性线N连接。本实施例中采用2410贴片式保险考虑了驱动电路耐辐照需求及经济性以外，还考虑了生产工艺的问题，故采用贴片式保险丝较采用断路器更具经济性。
整流单元1包括二极管整流桥、滤波电阻R5及第三电容C3，二极管整流桥的输入端与保护单元5的输出端连接，滤波电阻R5与第三电容C3并联后与二极管整流桥的输出端并联。
本实施例中，交流输入侧AC/AC连接保护单元5，直流输出侧V+/V-经滤波后连接调节单元6为驱动单元4供电。
可选地，调节单元6还包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一电阻R1的一端并联后与整流单元1的输出端连接。驱动单元4还包括第二芯片SM2315、第一补偿电阻RJ1、第二补偿电阻RJ2、第三补偿电阻RJ3、第二电容C2、第四电阻R4、第五电容C5、第六电容C6，以及第七电容C7。第二芯片SM2315的第一管脚与第三电阻R3连接，第二芯片SM2315的第二管脚和第九管脚接地，第二芯片SM2315的第三管脚连接第二电容C2后接地，第二芯片SM2315的第四管脚连接第四电阻R4后接地，第二芯片SM2315的第七管脚、第六管脚和第五管脚分别串接第三补偿电阻RJ3、第二补偿电阻RJ2、第一补偿电阻RJ1后与第二芯片SM2315的第七管脚、第六管脚和第五管脚并联连接后再分别与第五电容C5、第六电容C6，以及第七电容C7并联后连接LED光源3，第一芯片SM2315的第八管脚和第二芯片SM2315的第八管脚并联后连接LED光源3。
本实施例中，由于LED光源3所需功率为30W，故采用两片芯片SM2315并联连接后为LED光源3提供恒流电源。具体地，芯片SM2315的第一管脚为芯片直流供电端，第一管脚通过调节单元6(例如R1＝R3＝4.7千欧姆)与整流单元1连接，从而获取直流电源，第二管脚为芯片使能端，直接接地，保证芯片SM2315上电即工作。第三管脚为芯片补偿端口，通过连接第一电容C1和第二C2确保驱动电路具有较低总谐波电压和电流畸变率。第四管脚为输出电流设置端口，通过连接第二电阻R2和第四R4(例如，R2＝R4＝11欧姆)设定芯片SM2315额定输出电流值。第五管脚、第六管脚、第七管脚、第八管脚为恒流输出端口，两片芯片SM2315并联后通过第一补偿电阻RJ1、第二补偿电阻RJ2、第三补偿电阻RJ3和第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7为LED光源3提供恒流电源。例如，第一补偿电阻RJ1、第二补偿电阻RJ2、第三补偿电阻RJ3的电阻值均设置为0欧姆，用于跳线用，第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7的电容值均设置为104法拉，用于EMC(电磁兼容)用。LED光源3包含四串串联连接的LED灯珠，当驱动单元4电压输出大于LED光源3第一串LED灯珠压降时(例如管脚8的电压为120V)，第一段LED点亮；当电压大于LED光源3第一串LED和第二串LED之和时(例如管脚8的电压为120V，管脚7的电压值为180V)，这两串灯珠点亮；依此类推，当电压大于LED光源3所有灯珠之和时，所有灯珠被点亮。
本实施例的耐辐照低谐波LED驱动电路，由于采用纯模拟电路设计的LED驱动电路，避免采用变压器和数字集成芯片等约束辐射环境下灯具寿命的元件，从而提高驱动电路的耐辐照性能，尤其采用了线性恒流驱动模拟芯片SM2315，使驱动电路具有较低的谐波畸变率，满足配电要求。本实施例的耐辐照低谐波LED驱动电路，在常温环境下，采用60Coγ射线进行稳态总剂量试验，试验结果表明该驱动电路可以有效耐受灯具寿命期内经受的辐射剂量1.5x104Gy，根据GB17625.1-2012《电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相电流≤16A)》测试，该电路电压、电流总谐波畸变率小于15％。故本实施例的耐辐照低谐波LED驱动电路可提高灯具的使用寿命，减少灯具的更换频次，减少运维人员接受辐照剂量。
实施例2：
如图2所示，本实施例提供一种LED灯具，包括LED光源3、基板2及实施例1所述的耐辐照低谐波LED驱动电路。
LED光源3与耐辐照低谐波LED驱动电路布置于基板2之上，耐辐照低谐波LED驱动电路的整流单元1与驱动单元4分别位于LED光源3的两端。
本实施例中，将整流单元1与驱动单元4分别布置于LED光源3的两端，可以实现驱动单元4和整流单元1的位置空间分离，从而实现了电路中强电部分与弱电部分的位置隔离，防止强电部分电路对弱电电路的干扰，从而保障了驱动电路的稳定运行，使驱动电路稳定性得到了提升。
可选地，基板2采用陶瓷制成，满足辐射环境下灯具不含铝的要求。
可选地，LED光源3包括四串串联连接的LED灯珠，第一芯片SM2315的第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚分别与四串LED灯珠连接。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐辐照低谐波LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包括整流单元1和驱动单元4，
整流单元1的输入端用于连接外部电源，输出端与驱动单元4的输入端连接，用于对外部电源进行整流滤波后得到直流电源，并将直流电源输出至驱动单元4，
驱动单元4的输出端用于连接LED光源3，驱动单元4用于将直流电源的电压转换为LED光源3的工作电压，
驱动单元4包括第一芯片SM2315、第一电容C1、第二电阻R2，第一芯片SM2315的第一管脚与整流单元1的输出端连接，第一芯片SM2315的第二管脚和第九管脚接地，第一芯片SM2315的第三管脚连接第一电容C1后接地，第一芯片SM2315的第四管脚连接第二电阻R2后接地，第一芯片SM2315的第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚用于连接LED光源3。
2.根据权利要求1所述的耐辐照低谐波LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括调节单元6，用于调节驱动单元4的输出电流值，
调节单元6的输入端与整流单元1的输出端连接，调节单元6的输出端与第一芯片SM2315的第一管脚连接。
3.根据权利要求2所述的耐辐照低谐波LED驱动电路，其特征在于，所述调节单元6包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与整流单元1的输出端连接，另一端与第一芯片SM2315的第一管脚连接。
4.根据权利要求3所述的耐辐照低谐波LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括保护单元5，用于在LED驱动电路发生内部过载或短路故障时切断整个电路，
保护单元5的输入端用于连接外部电源，输出端连接整流单元1。
5.根据权利要求4所述的耐辐照低谐波LED驱动电路，其特征在于，保护单元5采用贴片式保险丝，
整流单元1包括二极管整流桥、滤波电阻R5及第三电容C3，二极管整流桥的输入端与保护单元5的输出端连接，滤波电阻R5与第三电容C3并联后与二极管整流桥的输出端并联。
6.根据权利要求5所述的耐辐照低谐波LED驱动电路，其特征在于，调节单元6还包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一电阻R1的一端并联后与整流单元1的输出端连接，
驱动单元4还包括第二芯片SM2315、第一补偿电阻RJ1、第二补偿电阻RJ2、第三补偿电阻RJ3、第二电容C2、第四电阻R4、第五电容C5、第六电容C6，以及第七电容C7，
第二芯片SM2315的第一管脚与第三电阻R3的另一端连接，第二芯片SM2315的第二管脚和第九管脚接地，第二芯片SM2315的第三管脚连接第二电容C2后接地，第二芯片SM2315的第四管脚连接第四电阻R4后接地，第二芯片SM2315的第七管脚、第六管脚和第五管脚分别串接第三补偿电阻RJ3、第二补偿电阻RJ2、第一补偿电阻RJ1后与第二芯片SM2315的第七管脚、第六管脚和第五管脚并联连接后再分别与第五电容C5、第六电容C6，以及第七电容C7并联后连接LED光源3，第一芯片SM2315的第八管脚和第二芯片SM2315的第八管脚并联后连接LED光源3。
7.一种LED灯具，其特征在于，包括LED光源3、基板2及权利要求1-6任一项所述的耐辐照低谐波LED驱动电路，
LED光源3与耐辐照低谐波LED驱动电路布置于基板2之上，
耐辐照低谐波LED驱动电路的整流单元1与驱动单元4分别位于LED光源3的两端。
8.根据权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，基板2采用陶瓷制成。
9.根据权利要求8所述的LED灯具，其特征在于，LED光源3包括四串串联连接的LED灯珠，
第一芯片SM2315的第八管脚、第七管脚、第六管脚和第五管脚分别与四串LED灯珠连接。
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