CN201467512U - 车船用发光二极管照明驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种车船用发光二极管照明驱动装置，包括电源、发光二极管、控制升压回路及反馈控制回路；升压控制回路包括升压电路及能量转移存储电路，升压电路包括升压芯片及分别连接在升压芯片管脚上的电阻Rf、Rs、Rp，能量转移存储电路包括电感L1、整流二极管D1、电容Co及场效应管M1，升压芯片的管脚连接电源，管脚连接场效应管M1栅极；反馈控制回路包括反馈电路、比较电路、分压电路、基准电源及开路保护电路。本实用新型输出电流稳定，输出电流最大值控制在发光二极管允许最大电流内，照明效率高，使用安全可靠，节能环保，成本低，结构简单，操作方便，转换效率高，易于普及应用及批量化生产。

Description

车船用发光二极管照明驱动装置
技术领域
本实用新型涉及一种照明装置，具体涉及一种车船用发光二极管照明驱动装置。
背景技术
现有车船用照明灯一般使用的是白炽灯或荧光灯，这种照明方式直接取车船上的直流电源通过直流逆变为交流后再接灯具。
目前，一种现有技术，车用照明灯升压装置，它由多个线圈、铁芯、照明灯、开关、整流调压器组成。
另一种现有技术，汽车用照明灯，由大球面反光镜，灯泡，无光焦度透镜保护玻璃，置于灯泡前上方半圆球面小反光镜，在保护镜和大球面反光镜的连接处垂置光轴设置把射向空间的光线偏转到地面上来的半圆形楔形镜，该楔形镜由光轴向上或下变化楔角。这种现有技术消除了有害的弦光，并把有害光变成有用光，夜间会车可不关灯，不刺激对方驾驶员眼睛。
还有一种现有技术，汽车用照明装置，其具有至少一个用于一个前照灯或者用于一个尾灯的反光罩和一个设置在该反光罩下边的闪光信号灯和一个分别具有一个反光罩和一个对应光源的停车灯。设计这种类型的照明装置可以清晰分辨地显示夜间图像。为此闪光信号灯和停车灯在一个共同的、具有一个在汽车横向在所述反射罩下方延伸的光出射孔的反射腔中设有一个观察窗，所述反射腔远比反光罩直径大。
这种现有技术的汽车用照明装置的缺点是：
1、这种现有技术的汽车用照明装置由于不设置有控制升压控制回路电路，能量转换效率低。
2、这种现有技术的汽车用照明装置由于不设置有反馈控制回路电路，电源电压的波动会引起灯具亮度的明显变化。
3、这种现有技术的汽车用照明装置由于不采用发光二极管照明，在车船颠簸时，玻璃制的灯具容易被碰坏。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车船用发光二极管照明驱动装置，能利用宽脉调制(PWM)方式控制的DC-DC升压原理，将车船上的直流电源电压升高到LED照明所需要的电压，同时通过采样电阻对输出电流采样，以确保输出电流恒定，不超过发光二极管照明所允许的最大电流。
本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置的目的是通过以下技术方案实现的：一种车船用发光二极管照明驱动装置，包括电源及发光二极管；其特征在于：还包括控制升压回路及反馈控制回路。
所述的升压控制回路包括升压电路及能量转移存储电路，升压电路包括升压芯片及分别连接在升压芯片管脚上的电阻Rf、Rs、Rp，能量转移存储电路包括电感L1、整流二极管D1、电容Co及场效应管M1，升压芯片的管脚与电源连接，管脚与能量转换存储电路的场效应管M1栅极连接.
所述的反馈控制回路包括三极管放大电路、比较电路、分压电路、基准电源及开路保护电路；开路保护电路的一端与发光二极管的正极连接，另一端与基准电源的一端连接，基准电源的另一端接地，基准电源的控制端与分压电路的一端连接，分压电路的另一端与比较电路的反相输入端连接，比较电路的输出端与三极管放大电路的输入端连接。
所述的控制升压回路的电阻Rp的一端连接电源及电感L1，电阻Rp的另一端分别与基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚与管脚连接；基于PWM方式控制的直流-直流升压芯片的管脚接地；基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚与电阻Rf的一端连接，电阻Rf的另一端接地；基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚连接场效应管M1的栅极，场效应管M1的源极与基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚及电阻Rs的一端连接，电阻Rs的另一端接地，基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚是反馈输入端，场效应管M1的漏极与电感L1的另一端及整流二极管D1的正极连接，整流二极管D1的负极与电容Co的一端连接，电容Co的另一端接地，整流二极管D1的负极连接发光二极管的正极。
所述的反馈控制回路中，三极管放大电路包括电阻R5、R11及三极管Q1；比较电路包括电容C5、比较器U2及电阻R9；分压电路包括电阻R6、R7及R8；开路保护电路包括二极管D6、电阻R12及稳压管D3及D4；还包括基准电压U3、电阻Rsen及发光二极管。所述的发光二极管的正极连接稳压管D3的负极，稳压管D3的正极连接稳压管D4的负极，稳压管D4的正极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端与基准电压U3的负极连接，基准电压U3的负极还连接电阻R8的一端，基准电压U3的正极接地，基准电压U3的控制端与负极短接；电阻R8的另一端连接相互并联连接的电阻R6与R7的一端，电阻R6与R7的另一端接地，并与电阻Rsen的一端连接，Rsen的另一端与发光二极管的负极连接；比较器U2的非反相输入端与发光二极管的负极连接，比较器U2的反相输入端连接电阻R8与电阻R6及R7的连接点，并与电容R5的一端连接，电容R5的另一端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端与比较器U2的输出端连接，比较器U2的负电源端接地，比较器U2的正电源端连接电源，比较器U2的输出端与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端并接电阻R5的一端及三极管Q1的基极，电阻R5的另一端接地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极是反馈输出端。
所述的控制升压电路的基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚与反馈控制电路的三极管Q1的集电极连接；电容C1及C2并接在电源与地之间；反馈控制电路的三极管Q1的集电极与发射极之间并接电阻R4及相互串接的电容C5及电阻R3。
上述的车船用发光二极管照明驱动装置，其中，发光二极管的驱动电路由控制升压回路电路与反馈控制回路电路两部分组成，包括使用基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片，一个电压比较器，一个基准电压参考源，一个放大三极管和其他一些被动器件。使用宽脉调制(PWM)方法控制的直流-直流升压方式，来驱动大功率高效率的发光二极管照明灯具，同时通过一个比较器电路检测输出端流过发光二极管的电流，使输出电流恒定在设定的限流值，从而发光二极管的发光亮度保持稳定。
本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置由于采用了上述方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1、本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置由于设置有反馈控制电路，能确保输出电流的稳定，能把输出电流的最大值控制在发光二极管所允许的最大电流内。
2、本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置由于设置有控制升压电路，照明效率高，使用安全可靠。
3、本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置由于设置有发光二极管作为照明灯具，节能环保，减少常用荧光灯中水银的使用，降低水银对环境的污染。
4、本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置成本低，结构简单，操作方便，转换效率高，易于普及应用及批量化生产。
附图说明
图1是本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置的完整的系统回路的电路原理图。
图2是本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置的控制升压回路的电路原理图
图3是本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置的反馈控制回路的电路原理图。
具体实施方式
请参见附图1所示，本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置包括电源、发光二极管、控制升压回路及反馈控制回路。控制升压回路的输入端与电源连接，输出端连接发光二极管，反馈控制回路的输入端与二极管照明灯具连接，输出端与控制升压回路的控制端连接。控制升压电路的基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚2与反馈控制电路的三极管Q1的集电极连接；电容C1及电容C2并接在电源与地之间；反馈控制电路的三极管Q1的集电极与发射极之间并接电阻R4及相互串接的电容C5及电阻R3。
本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置的原理是，附图1是完整的系统回路，与使用直流-交流逆变器相比，本实用新型具有成本低，结构简单，转换效率高等特点。根据输出电压电流的不同设置，效率在89-95％之间。
其输出参数及效率如下：
  Vin＝12v   Vin＝12v   Vin＝24v   Vin＝24v
  Iin(mA)   1094   812   415   547
  Vled(V)   36.56   36.5   36.6   35.9
  Ioled(mA)   318   241   258   348
  η(％)   88.6   90.3   95   95
由表中可明显的看出，当输出电压电流设置不同时，转换效率也不同，且都稳定在89-95％之间.
附图2所示电路是电路的升压部分，将车船上的直流电源电压升压到所使用的LED照明所需要的电压，该电路使用了一颗基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片，例如PT4201，其输入电压与输出电压的关系由宽脉调制(PWM)控制的占空比Du决定，即：
Vo Vin = 1 1 - Du
L1、D1、M1、Co构成升压结构中能量转移及存储器件，Rp为芯片供电，Rf决定芯片的工作频率，Rs可限制输入电流的峰值。
请参见附图2所示，控制升压回路包括一个基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片、多个电阻Rp、Rf及Rs、电感L1、整流二极管D1、电容Co及场效应管M1。电阻Rp的一端连接电源及电感L1，电阻Rp的另一端分别与基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚3与管脚7连接；基于PWM方式控制的直流-直流升压芯片的管脚1接地；基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚4与电阻Rf的一端连接，电阻Rf的另一端接地；基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚8连接场效应管M1的栅极，场效应管M1的源极与基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚6及电阻Rs的一端连接，电阻Rs的另一端接地，基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚2是反馈输入端，场效应管M1的漏极与电感L1的另一端及整流二极管D1的正极连接，整流二极管D1的负极与电容Co的一端连接，电容Co的另一端接地，整流二极管D1的负极连接发光二极管的正极。
请参见附图3所示，反馈控制回路包括多个电阻R5、R6、R7、R8、R9、Rsen、R11及R12、电容C5、二极管D6、多个稳压管D3、D4及U3、比较器U2、三极管Q1及发光二极管。发光二极管的正极连接稳压管D3的负极，稳压管D3的正极连接稳压管D4的负极，稳压管D4的正极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端与基准电压U3的负极连接，基准电压U3的负极还连接电阻R8的一端，基准电压U3的正极接地，基准电压U3的控制端与负极短接；电阻R8的另一端连接相互并联连接的电阻R6与R7的一端，电阻R6与R7的另一端接地，并与电阻Rsen的一端连接，Rsen的另一端与发光二极管的负极连接；放大器U2的正相输入端1与发光二极管的负极连接，放大器U2的反相输入端3连接电阻R8与电阻R6及R7的连接点，并与电容R5的一端连接，电容R5的另一端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端与放大器U2的输出端4连接，放大器U2的负电源2端接地，放大器U2的正电源端5连接电源，放大器U2的输出端4与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端并接电阻R5的一端及三极管Q1的基极，电阻R5的另一端接地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极是反馈输出端。
附图3是高精度的控制回路应用方式，此回路是基于一个标准的电压参考源，例如TL431，和一个比较器构成，例如LM321，标准电压参考源提供一个基准电源，通过电阻R8、R7、R6的分压给比较器的反相输入端设定一个基准比较电压V-，比较器的正相输入端与发光二极管负极相接，流过电阻Rsen的输出电流Io，在电阻Rsen上产生的压降形成比较器的正向输入端的电压V+，当输出电流Io在电阻Rsen上形成的压降V+大于设定的基准电压V-时，比较器将此电压差进行比较运算，同时使比较器输出反转为高电平，三极管Q1导通开始工作，反馈输出端FB的电压下降，此时基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片由于反馈输出端FB的下降而启动控制升压回路，使输出的占空比Du变小，这样输出电压下降，同时输出电流Io也减小，这样系统完成回路的反馈控制.稳压管D3、D4和电阻R12，这几个元件主要是对电路起到开路保护的作用，避免在开路状态下，不断升高的电压将场效应管M1击穿.
综上所述，本实用新型车船用发光二极管照明驱动装置由于设置有反馈控制电路，能确保输出电流的稳定，能把输出电流的最大值控制在发光二极管所允许的最大电流内；本实用新型由于设置有控制升压电路，照明效率高，使用安全可靠；本实用新型由于设置有发光二极管作为照明灯具，节能环保，减少常用荧光灯中水银的使用，降低水银对环境的污染；本实用新型成本低，结构简单，操作方便，转换效率高，易于普及应用及批量化生产。

Claims (4)

1.一种车船用发光二极管照明驱动装置，包括电源及发光二极管；其特征在于：还包括控制升压回路及反馈控制回路；
所述的升压控制回路包括升压电路及能量转移存储电路，升压电路包括升压芯片及分别连接在升压芯片管脚(4)、(6)及(3)和(7)上的电阻Rf、Rs、Rp，能量转移存储电路包括电感L1、整流二极管D1、电容Co及场效应管M1，升压芯片的管脚(3)与电源连接，管脚(8)与能量转换存储电路的场效应管M1栅极连接；
所述的反馈控制回路包括三极管放大电路、比较电路、分压电路、基准电源及开路保护电路；开路保护电路的一端与发光二极管的正极连接，另一端与基准电源的一端连接，基准电源的另一端接地，基准电源的控制端与分压电路的一端连接，分压电路的另一端与比较电路的反相输入端连接，比较电路的输出端与三极管放大电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的车船用发光二极管照明驱动装置，其特征在于：所述的控制升压回路的电阻Rp的一端连接电源及电感L1，电阻Rp的另一端分别与基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(3)与管脚(7)连接；基于PWM方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(1)接地；基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(4)与电阻Rf的一端连接，电阻Rf的另一端接地；基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(8)连接场效应管M1的栅极，场效应管M1的源极与基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(6)及电阻Rs的一端连接，电阻Rs的另一端接地，基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(2)是反馈输入端，场效应管M1的漏极与电感L1的另一端及整流二极管D1的正极连接，整流二极管D1的负极与电容Co的一端连接，电容Co的另一端接地，整流二极管D1的负极连接发光二极管的正极。
3.根据权利要求1所述的车船用发光二极管照明驱动装置，其特征在于：所述的反馈控制回路中，三极管放大电路包括电阻R5、R11及三极管Q1；比较电路包括电容C5、比较器U2及电阻R9；分压电路包括电阻R6、R7及R8；开路保护电路包括二极管D6、电阻R12及稳压管D3及D4；还包括基准电压U3、电阻Rsen及发光二极管。所述的发光二极管的正极连接稳压管D3的负极，稳压管D3的正极连接稳压管D4的负极，稳压管D4的正极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端与基准电压U3的负极连接，基准电压U3的负极还连接电阻R8的一端，基准电压U3的正极接地，基准电压U3的控制端与负极短接；电阻R8的另一端连接相互并联连接的电阻R6与R7的一端，电阻R6与R7的另一端接地，并与电阻Rsen的一端连接，Rsen的另一端与发光二极管的负极连接；比较器U2的正相输入端(1)与发光二极管的负极连接，比较器U2的反相输入端(3)连接电阻R8与电阻R6及R7的连接点，并与电容R5的一端连接，电容R5的另一端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端与比较器U2的输出端(4)连接，比较器U2的负电源(2)端接地，比较器U2的正电源端(5)连接电源，比较器U2的输出端(4)与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端并接电阻R5的一端及三极管Q1的基极，电阻R5的另一端接地，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极是反馈输出端。
4.根据权利要求1所述的车船用发光二极管照明驱动装置，其特征在于：所述的控制升压电路的基于宽脉调制(PWM)方式控制的直流-直流升压芯片的管脚(2)与反馈控制电路的三极管Q1的集电极连接；电容C1及C2并接在电源与地之间；反馈控制电路的三极管Q1的集电极与发射极之间并接电阻R4及相互串接的电容C5及电阻R3.
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