CN201439885U - 一种大功率led照明系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型适用于照明领域，提供了一种大功率LED照明系统，包括一个或多个LED灯具链路和与LED灯具连接的电源装置，电源装置包括：功率因数反激电路单元，包括初级绕组与外部电源电连接的隔离高频变压器、与隔离高频变压器次级绕组连接的整流滤波模块、控制芯片；控制芯片的检测端连接整流滤波模块的输出端或所述隔离高频变压器的初级绕组；恒流驱动电路单元，包含一组或多组与LED灯具链路一一对应、连接在功率因数反激电路单元和一LED灯具链路之间的恒流驱动电路。本实用新型采用功率因数反激电路+恒流驱动的两段式设计，功率因数反激电路仅使用一个控制芯片、一个磁性元件实现PFC和隔离变换两个功能，有效地简化了系统结构，降低了成本，提高了可靠性。

Description

一种大功率LED照明系统
技术领域
本实用新型属于照明领域，尤其涉及一种大功率LED照明系统。
背景技术
现有传统开关电源大多使用恒压输出，即恒压源，再加上恒流电路来驱动LED，所以传统大功率LED(如LED路灯)的电源装置的设计为如图1所示的三段式设计，即：
1、功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路，功率校正电路。
2、隔离高频变压器做功率变换，应用反激，正激，谐振等方式。
3、恒流驱动器，用于恒流驱动LED灯。
因为灯具行业对功率因素的要求较高，从而电源必须使用功率因数校正电路，而且考虑到相关安全规定和要求，电源的设计需要是隔离，即输入一次电路与输出二次电路通过变压器做到电气隔离，不共地，避免触电危险。传统的方式是功率因素校正电路+反激电路，即两个电路串联的工作方式。这样导致电子元件繁多结构复杂，成本大幅增加，可靠性下降。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种大功率LED照明系统，旨在解决目前的大功率LED照明系统在进行电气隔离时电子元件繁多结构复杂，成本高，可靠性低的问题。
本实用新型是这样实现的，一种大功率LED照明系统，包括一个或多个LED灯具链路和与所述LED灯具连接的电源装置，所述电源装置包括：
功率因数反激电路单元，包括初级绕组与外部电源电连接的隔离高频变压器、与所述隔离高频变压器次级绕组连接的整流滤波模块、控制芯片；所述控制芯片的检测端连接所述整流滤波模块的输出端或所述隔离高频变压器的初级绕组，所述控制芯片的控制输出端与隔离高频变压器的高频电子开关连接，所述控制芯片根据检测到的电压/电流大小控制所述隔离高频变压器的工作状态，使隔离高频变压器输出保持恒定和稳定；
恒流驱动电路单元，包含一组或多组与所述LED灯具链路一一对应的恒流驱动电路，每组恒流驱动电路均连接在所述功率因数反激电路单元和一LED灯具链路之间。
本实用新型采用功率因数反激电路+恒流驱动的两段式设计，其中功率因数反激电路中仅使用一个控制芯片、一个磁性元件(隔离高频变压器)实现PFC和隔离变换两个功能，有效地简化了系统结构，降低了成本，也使可靠性得以提高。
进一步地，所述电源装置还包括：一整流滤波单元，连接在外部电源和所述隔离高频变压器的初级绕组之间。
进一步地，每个LED灯具链路串接15-24个LED灯。
进一步地，对于80W以下功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含3组；对于80W到110W功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含4组；对于110到160W功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含6组；对于160到220W功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含8组。
进一步地，所述功率因数反激电路单元为输出电压为70Vdc-150Vdc的电路单元。
进一步地，所述恒流驱动电路中采用零电流或者零电压开关拓扑。
进一步地，所述电源装置还包括数字调光器，与一个或多个恒流驱动电路连接，控制相应LED灯具链路的工作状态。
本实用新型提供的大功率LED照明系统结构简单、成本低、可靠性高，实现了PFC和隔离变换两个功能，同时从简化系统结构和经济成本的角度考虑，推荐每个LED灯具链路串接15-24个LED灯具，根据不同的功率等级可选用3、4、6、8组恒流驱动电路向LED灯具供电；通过将功率因数反激电路单元的输出电压限定为70Vdc-150Vdc，可以兼顾损耗、工作效率、成本等因素；同时恒流驱动电路中采用零电流或者零电压开关拓扑也有助于减小损耗、提高转换效率；而调光器的使用更是可以使系统照明亮度可调。
附图说明
图1是现有技术提供的传统大功率LED的电源装置的结构原理图；
图2是本实用新型实施例提供的大功率LED照明系统的电源装置的结构原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例中，采用功率因数反激电路+恒流驱动的两段式设计，其中功率因数反激电路中仅使用一个控制芯片、一个磁性元件实现PFC和隔离变换两个功能。
图2示出了本实用新型实施例提供的大功率LED照明系统的电源装置的结构原理，该电源装置与LED灯具连接，为LED灯具供电，适用于30W以上的大功率LED照明系统，为了便于描述，图2仅示出了与本实用新型相关的部分。
参照图2，电源装置包括与外部电源电连接的功率因数反激电路单元22和恒流驱动电路单元23，整流滤波单元21连接于外部电源与功率因数反激电路单元22之间，如与火线L、零线N连接，整流滤波单元21对输入电源整流滤波处理后输出至功率因数反激电路单元22。功率因数反激电路单元22包括隔离高频变压器221、整流滤波模块222、控制芯片223，隔离高频变压器221的采用有助于做到电气隔离其中，隔离高频变压器221的初级绕组与整流滤波单元21的输出端连接，次级绕组与整流滤波模块222的输入端连接，整流滤波模块222的输出端连接控制芯片223的检测端，控制芯片223的控制输出端与隔离高频变压器221的高频电子开关连接，控制芯片223根据检测到的电压/电流大小控制隔离高频变压器221为的工作状态，使隔离高频变压器221输出保持恒定和稳定，进而完成功率因数校正，另外控制芯片223的检测端也可以连接隔离高频变压器的初级绕组(图中未示出)，即检测高频隔离变压器221的初级电压和电流信号，来达到控制高频隔离变压器的工作状态的目的。
恒流驱动电路单元23包含多个恒流驱动电路，每个恒流驱动电路均连接在功率因数反激电路单元22和一LED灯具链路之间。若每一LED灯具链路串接的LED灯具过少，则对于一个LED灯具数量确定的照明系统来说，需要使用的驱动电路也将增多，致使系统结构复杂，而若每一LED灯具链路串接的LED灯具过多，会使输出电压增加，次级电路安全距离要求也会较高，输出线材材质等级提高，从而增加成本，并且其中一个LED灯具断路损坏，会导致该串全部LED灯具不能工作。从简化系统结构和经济成本的角度考虑，本实用新型实施例推荐使用每一LED灯具链路串接15-24个LED灯具，进一步地，对于80W以下功率等级的照明系统，可选用3组恒流驱动电路向LED灯具供电，使用一个80W的LED标准电源即可；对于80W到110W功率等级的照明系统，可选用4组恒流驱动电路向LED灯具供电，使用一个100W的LED标准电源即可；对于110到160W功率等级的照明系统，由两个80W的LED标准电源组合而成，可选用6组恒流驱动电路向LED灯具供电；对于160到220W功率等级的照明系统，由两个100W的LED标准电源组合而成，可选用8组恒流驱动电路向LED灯具供电。其中恒流驱动电路中还可采用软开关技术，如零电流或者零电压开关拓扑，仅有很小的损耗和较高的转换效率。
进一步地，为避免大电流工作时系统损耗高，在功率确定的前提下，需要适当提高功率因数反激电路单元22的输出电压，减小输出电流，又鉴于输出电压过高，会导致次级电路安全距离要求高，输出线材材质等级提高，从而增加成本，本实用新型实施例推荐控制功率因数反激电路单元22的输出电压为70Vdc-150Vdc，比如100W的电源，输出电压为100V，输出电流仅为1A。
进一步地，本实用新型实施例提供的大功率LED照明系统的电源装置还包括调光器24，与一个或多个恒流驱动电路连接，控制相应LED灯具链路的工作状态。
为避免系统复杂化，上述功率因数反激电路单元22和恒流驱动电路单元23可以集成在同一个电源部件中。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大功率LED照明系统，包括一个或多个LED灯具链路和与所述LED灯具连接的电源装置，其特征在于，所述电源装置包括：
功率因数反激电路单元，包括初级绕组与外部电源电连接的隔离高频变压器、与所述隔离高频变压器次级绕组连接的整流滤波模块、控制芯片；所述控制芯片的检测端连接所述整流滤波模块的输出端或所述隔离高频变压器的初级绕组，所述控制芯片的控制输出端与隔离高频变压器的高频电子开关连接，所述控制芯片根据检测到的电压/电流大小控制所述隔离高频变压器的工作状态，使隔离高频变压器输出保持恒定和稳定；
恒流驱动电路单元，包含一组或多组与所述LED灯具链路一一对应的恒流驱动电路，每组恒流驱动电路均连接在所述功率因数反激电路单元和一LED灯具链路之间。
2.如权利要求1所述的大功率LED照明系统，其特征在于，所述电源装置还包括：
一整流滤波单元，连接在外部电源和所述隔离高频变压器的初级绕组之间。
3.如权利要求1所述的大功率LED照明系统，其特征在于，每个LED灯具链路串接15-24个LED灯。
4.如权利要求1所述的大功率LED照明系统，其特征在于，对于80W以下功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含3组；对于80W到110W功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含4组；对于110到160W功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含6组；对于160到220W功率等级的照明系统，所述恒流驱动电路单元包含8组。
5.如权利要求1所述的大功率LED照明系统，其特征在于，所述功率因数反激电路单元为输出电压为70Vdc-150Vdc的电路单元。
6.如权利要求1所述的大功率LED照明系统，其特征在于，所述恒流驱动电路中采用零电流或者零电压开关拓扑。
7.如权利要求1所述的大功率LED照明系统，其特征在于，所述电源装置还包括调光器，与一个或多个恒流驱动电路连接，控制相应LED灯具链路的工作状态。
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