CN1859820A - 用于led的恒流驱动电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于LED的恒流驱动电路，其包括电源输入端和LED负载单元，在所述电源输入端和LED负载单元之间串联一用于控制稳定自电源输入端输入并流经LED负载单元的工作电流的预恒流单元，所述用于LED的恒流驱动电路还包括一LED过流分流单元，其与LED负载单元并联，当经预恒流单元预恒流后的工作电流高于LED负载单元的额定工作电流时，LED过流分流单元分流部分所述工作电流以使流经LED负载单元的工作电流稳定于额定工作电流。

Description

用于LED的恒流驱动电路
技术领域
本发明涉及一种半导体发光装置，尤其涉及一种用于LED的恒流驱动电路。
背景技术
LED是近代产生的一种半导体发光器件，其主要特点有：寿命长、驱动低电压、体积小、方向性好、机构牢固、光效高(目前20～40lm/W)等特性，是非常具有竞争力的新型节能光源。由于LED技术的发展，LED的市场需求量也呈指数上升，其应用领域非常广泛。但是由于LED具有典型的二极管特性，在电压和温度变化时，易造成流过电流的巨大变化。例如小功率LED的额定工作电流是20mA，其长期以超过20mA电流工作，极易使LED的半导体烧坏。因此，对于LED的驱动电路应采用恒流工作模式。
然而，目前现有的小功率LED灯一般是采用电感变压器或电容降压方式供电，但此种方式的电压波动很大，所以LED的工作电流峰值会超过20mA，严重影响LED的工作寿命；为了提高LED的工作寿命，现有技术通常是采取降低LED的工作电流的办法，使LED在最高工作电压下的工作电流不超过20mA，但会导致LED的光通量大打折扣。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，而提供一种用于LED的恒流驱动电路，从而解决目前LED产品工作电流不稳定、工作寿命短、光通量低的问题。
本发明所采用的技术方案为：提供一种用于LED的恒流驱动电路，其包括电源输入端和LED负载单元，在所述电源输入端和LED负载单元之间串联一用于控制稳定自电源输入端输入并流经LED负载单元的工作电流的预恒流单元，所述用于LED的恒流驱动电路还包括一LED过流分流单元，其与LED负载单元并联，当经预恒流单元预恒流后的工作电流高于LED负载单元的额定工作电流时，LED过流分流单元分流部分所述工作电流。
上述技术方案的进一步改进在于：所述用于LED的恒流驱动电路还包括一用于对所述工作电流进行整流滤波的整流滤波单元，其串接于预恒流单元和LED负载单元之间。
所述用于LED的恒流驱动电路还包括一电流检测单元，其与LED负载单元串联，并且与LED过流分流单元相连接。
所述预恒流单元包括一与所述电源输入端串接的高阻抗元件。
该高阻抗元件可以由电容器、电感器、电阻器或它们的组合组成。
所述整流滤波单元包括一与所述预恒流单元串接的全桥电路和一电解电容。
所述LED过流分流单元由半导体三极管、TL431 IC、TL432 IC、半导体可控硅中的一种或多种组合组成。
电流检测单元为电阻、电流互感器、电流传感器中的一种。
本发明的有益效果在于：本发明用于LED的恒流驱动电路通过在电源输入端和LED负载单元之间串接预恒流单元，并设置一与LED负载单元并联的LED过流分流单元，在实现预恒流的基础上通过LED过流分流单元分流部分工作电流以保证流经LED负载单元的工作电流恒定于其额定工作电流，达到恒流驱动、并保证LED负载单元工作寿命和额定光通量的功能。
附图说明
图1是本发明用于LED的恒流驱动电路的电路原理框图；
图2是本发明用于LED的恒流驱动电路的预恒流单元和整流滤波单元的电路图；
图3是本发明用于LED的恒流驱动电路的LED过流分流单元和电流检测单元的电路图；
图4是本发明用于LED的恒流驱动电路的一实施例电路示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明用于LED的恒流驱动电路包括依次连接的电源输入端10、预恒流单元20、整流滤波单元30及LED负载单元40。其中预恒流单元20用于控制自电源输入端10输入流经LED负载单元40的电流基本保持一稳定范围，整流滤波单元30用于对工作电流进行整流滤波。此外，本发明用于LED的恒流驱动电路还包括一与LED负载单元40串联的电流检测单元50，以及一与LED负载单元40并联的LED过流分流单元60，并且其与电流检测单元50相连接。电流检测单元50用于检测流经LED负载单元40的工作电流是否处于额定工作电流；当流经LED负载单元40的工作电流大于额定工作电流时，LED过流分流单元60工作，以分流大于LED额定工作电流的部分工作电流，使流经LED负载单元40的工作电流恒定在额定工作电流上。
请一并参阅图2，本实施例用于LED的恒流驱动电路的预恒流单元20包括高阻抗元件R，与预恒流单元20串接的整流滤波单元30包括全桥BRI和电解电容C2，自电源输入端10输入的电源经过高阻抗元件降压，形成一个比较稳定的恒流电源(预恒流功能)，然后经过全桥BRI整流，再经过电解电容C2直流滤波形成一个较为稳定的直流电源，然后给LED负载单元40供电，其输入电流计算步骤及公式如下：
        I＝U输入/R                                        (1)
总的阻抗计算公式可以用如下公式计算：
        R＝RC 2+RR 2                                        (2)
高阻抗元件可以由电容器、电感器、电阻器或它们的组合组成。下面以电容器降压为例说明预恒流的作用。
当输入电压U输入＝220V时，C1为降压电容(一般为0.22～3.3uF)，电容的容抗RC＝1/(2πfC)，假设本实施例采用电容降压且其容量为0.33uF，那么其容抗RC＝9645，负载的阻抗约等于LED的阻抗，每一小功率LED的阻抗RR一般为100～1502，
1)当LED负载单元40包括一个LED时，由方程式(2)得出总阻抗值R＝9646.9；
2)当LED负载单元40包括二个LED时，由方程式(2)得出总阻抗值R＝9650.4；
3)当LED负载单元40包括三个LED时，由方程式(2)得出总阻抗值R＝9656.2；
4)当LED负载单元40包括十个LED时，由方程式(2)得出总阻抗值R＝9760.7；
从以上计算步骤可知，当LED负载单元40包括一至十个LED时，
其阻抗变化很小，为一个比较稳定的值，约为9700
1)当输入电压为200V时，由方程式1得出电流
             I＝U输入/R＝20.5mA
2)当输入电压为220V时，由方程式1得出电流
          I＝U输入/R＝22.5mA
3)当输入电压为240V时，由方程式1得出电流
          I＝U输入/R＝24.5mA
4)当输入电压为260V时，由方程式1得出电流
          I＝U输入/R＝26.6mA
从以上计算我们可以看出，输出电流基本稳定在23mA，所以该线路具有一定的恒流功能。
请参阅图3，为进一步确保流经LED负载单元40的工作电流恒定于额定工作电流，本发明用于LED的恒流驱动电路的与LED负载单元40并联的LED过流分流单元60包括一电阻R2和一与R2串联的集成电路T1，根据节点电流原理可知：I＝IR1+IR2。输入电流I是一个预恒流值，但是该电流还是可能存在一定的波动，
a)当电流I小于LED负载单元40的额定值时，电流将全部流过IR1，此时I＝IR1，IR2＝0；
b)当电流I等于LED负载单元40的额定值时，电流将全部流过IR1，此时I＝IR1＝I额定值，IR2＝0；
c)当电流I大于LED的额定值时，电流I将从IR2上流过一定电流，使得IR1＝I额定值，保证流过LED负载单元40的电流不超过其额定值，此时IR1＝I额定值，IR2＝I-IR1。
本发明用于LED的恒流驱动电路通过检测与LED负载单元40串联的电流检测单元50(本实施例为一检测电阻R1)的电流来检测电流I，因UR1＝ILED×R1，所以只需检测电阻R1的电压即可。通过集成电路T1的Vref引脚对监测电阻R1的电压进行检测，当电压低于额定值时T1不工作，T1的C、A端相当于开路，不分流工作电流I；当电压超过额定值时T1工作，T1的C、A端电阻减小，以此实现进行分流工作；电压愈高，T1的C、A端电阻愈小，分流电流愈大。从而反馈控制LED的电流，使LED负载单元40的电流恒定。
可以理解，上述电流检测单元50还可使用为电流互感器、电流传感器等。LED过流分流单元60也可使用为半导体三极管、IC(如：TL431、TL432等)、半导体可控硅中的一种或多种组合组成等进行电流分流。当T1的Vref电压超过额定电压2.5V(本实施例采用TL431器件)时，T1的C、A之间导通，一部分电流将从R2流过(分流原理)，从而减少流过LED负载单元40的电流，保证流过LED的电流为恒定的额定工作电流。因Vref是一个固定值，而I＝U/R，所以要使LED工作在额定值下，只需要利用下面方程式(3)确定电阻值就可以。
    Rref＝Uref/I额定值                                (3)
所以此线路中的R1值将根据公式(1)求得。上面公式也可变化为
    Uref＝I额定值×Rref                               (4)
当LED工作电流大于额定值时(即I＞I额定值)，利用公式U＝I×Rref，根据方程式(4)，可得出此时U＞Uref，所以此时T1的C、A端导通，一部分电流流过R2，也就减少了流过LED的电流，进一步保证LED负载单元40的工作电流不超过I额定值，有效保证了LED的使用寿命。
请一并参阅图4，本发明一实施例电路示意包括4个负载LED，当220V输入电源经过电容C1降压，形成一个比较稳定的恒流电源(预恒流功能)，然后经过全桥BRI整流，再经过电解电容C2直流滤波形成一个较为稳定的直流电源，然后给LED负载单元和恒流驱动线路供电。其恒流工作原理如下：
当R1上电压UR1(UR1＝IR1×R1)＜Uref时，C、A间关闭，IR2＝0；
当R1上电压UR1(UR1＝IR1×R1)＝Uref时，设定此时的IR1＝Iref，即Iref＝Uref/R1；
当R1上电压UR1(UR1＝IR1×R1)＞Uref时，C、A之间间导通，IR2＝(UL1+UL2+UL3+UL4+UR1)/R2增大，因为I＝IR1+IR2，且IR2增大，所以IR1要减小，也就是当流过R1的电流增大到超过I额定值时，T1将会阻碍IR1的增大，使其恒定在I额定值值，以保证LED的寿命。
可以理解，本发明用于LED的恒流驱动电路的各功能单元模块并不局限于本实施例所揭示的范围，其分别可采用其他电子元件搭建来实现同样的功能。

Claims (8)

1.一种用于LED的恒流驱动电路，其包括电源输入端和LED负载单元，其特征在于：在所述电源输入端和LED负载单元之间串联一用于控制稳定自电源输入端输入并流经LED负载单元的工作电流的预恒流单元，所述用于LED的恒流驱动电路还包括一LED过流分流单元，其与LED负载单元并联。
2.如权利要求1所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：所述用于LED的恒流驱动电路还包括一用于对所述工作电流进行整流滤波的整流滤波单元，其串接于预恒流单元和LED负载单元之间。
3.如权利要求1所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：所述用于LED的恒流驱动电路还包括一电流检测单元，其与LED负载单元串联，并且与LED过流分流单元相连接。
4.如权利要求1所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：所述预恒流单元包括一与所述电源输入端串接的高阻抗元件。
5.如权利要求4所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：该高阻抗元件可以由电容器、电感器、电阻器或它们的组合组成。
6.如权利要求2所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：所述整流滤波单元包括一与所述预恒流单元串接的全桥电路和一电解电容。
7.如权利要求1所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：所述LED过流分流单元由半导体三极管、TL431 IC、TL432 IC、半导体可控硅中的一种或多种组合组成。
8.如权利要求1所述的用于LED的恒流驱动电路，其特征在于：电流检测单元为电阻、电流互感器、电流传感器中的一种。
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