CN202261988U - 基于全桥结构ptc稳流无驱动led照明光源 - Google Patents
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Abstract
基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，电网照明交流市电通过电源线与全桥式LED组合模块连接，全桥式LED组合模块包括PTC电阻器、碳膜式电阻器和全桥式连接LED芯片，PTC电阻器和碳膜式电阻器并联，并联的PTC电阻器和碳膜式电阻器与全桥式连接LED芯片串联。本实用新型的有益效果在于：去除LED负载前所有的驱动电路，将LED芯片的组合方式变为全桥式拓扑结构，利用LED单向导电特性，将桥式整流的输出端正负极直接短接；在全桥式LED组合模块上分别串联4个并联的PTC正温度系数的热敏电阻器和分流电阻器，使无驱动桥接LED模块具有节电性好、效能高、结构简单、结构紧凑体积小、占用整灯的成本低等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，尤其是涉及一种基于PTC稳流的桥接组合LED模块。
背景技术
LED照明灯使用的光源模块或颗粒，目前技术应用最广泛的就是使用恒流驱动源。这种恒流源装置，根据负载LED的串并联组合方式和电流功率的要求，选择适当的恒流源前端，包括整流滤波电路和恒流源的稳流参数、驱动功率管的大小以及隔离或非隔离拓扑结构等设计而成，虽然能解决LED负载的需要，但结构过于复杂，元器件多，体积大，对于小功率（8W以下）还要考虑小小的灯头空间是否装得下这个电路装置。
虽然有的技术试图甩掉恒流驱动源，直接使用LED单向导电的特性，却局限于低交流电压（30V以下）。这种电路采用的是阻容降压限流的方式使市电和LED组合共同承担市电压降，由于阻容降压的限流局限性，只能用于特小功率（1W以下）的LED串并联的驱动，且由于在市电频率（50Hz）下0.02S内只有一半的LED点燃，效率很低；这种阻容降压所用电容器，只能是BBC电容器，体积庞大，一般常用灯头如E14、E24、、E26、E27等的灯头空间容纳不下。
目前，三星公司推出一种AC市电直接驱动的LED模块，但由于采用全串连方式封装，半桥拓扑结构，串连的LED颗粒太多（市电电压/LED单颗承受电压），由于LED颗粒的离散性，串连路上，有一颗性能变坏或损坏，将导致整个封装模块失效。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种节电、能耗少、效能高、成本低的基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源。
基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，包括全桥式LED组合模块，电网照明交流市电通过电源线与全桥式LED组合模块连接，所述的全桥式LED组合模块包括PTC电阻器、碳膜式电阻器和全桥式连接LED芯片，PTC电阻器和碳膜式电阻器并联，并联的PTC电阻器和碳膜式电阻器与全桥式连接LED芯片串联。
优选地，所述LED芯片的数量为110-120PCS。
优选地，所述LED芯片的拓扑结构为全桥式结构。
优选地，所述PTC电阻器为正温度系数的PTC电阻器。
优选地，所述碳膜式电阻器的功率为0.125-0.25W。
优选地，所述碳膜电阻器的阻值为1K-3KΩ。
本实用新型一种无驱动桥接LED模块的有益效果在于：去除LED负载前所有的驱动电路，同时将LED芯片的组合方式成全桥式拓扑结构，利用LED单向导电的特性，将桥式整流的输出端正负极直接短接；在全桥式LED组合模块上分别在4个臂上串联相同参数的并联起来的PTC正温度系数的热敏电阻器和分流电阻器，使无驱动桥接LED模块具有节电性好，能耗少，效能高、结构简单、结构紧凑体积小、占用整灯的成本低等特点。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。电网照明交流市电通过电源线直接与全桥式LED组合模块连接，所述的全桥式LED组合模块包括PTC电阻器、碳膜式电阻器和全桥式连接LED芯片110-120PCS，所述的PTC电阻器、碳膜式电阻器并联，并联的PTC电阻器、碳膜式电阻器与由LED芯片桥式连接和封装的模块分别与桥式结构的4个臂串联；
图2为本实用新型的V-I关系
图3为本实用新型的V－W关系图；
图4为本实用新型的V－PF关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但并不是对本实用新型保护范围的限制，其保护范围是任何照明电网的输入电压，包括110V、120V、125V、150V等。
实施例1
如图1所示，基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，包括LED芯片的全桥式组合，电网照明交流市电通过电源线直接与全桥式LED组合模块连接，所述的全桥式LED组合模块包括PTC电阻器、碳膜式电阻器和全桥式连接LED芯片110-120PCS，所述的PTC电阻器、碳膜式电阻器并联，并联的PTC电阻器、碳膜式电阻器与由LED芯片桥式连接和封装的模块分别与桥式结构的4个臂串联。
优选地，所述LED芯片的拓扑结构为全桥式结构，采用甩掉LED负载前所有的驱动电路，同时将LED的组合方式设计成全桥式组合，利用LED单向导电的特性，将桥式整流的输出端直接短接；在全桥LED组合的四个臂上分别并联四组相同参数的PTC正温度系数的热敏电阻和分流电阻，见附件1《本发明的电原理图》。
优选地，所述的电网照明交流市电直接采用照明市电正弦交流电，实际上是将正弦交流电分解为两列脉动直流，克服了传统的恒流供电的缺陷。要取得同样的LED发光亮度，用脉冲电流的形式来驱动，比用恒流驱动时LED结温下降约5°C左右。降低了结温，实际上是减少了LED的光衰，也就延长了LED的寿命。
优选地，所述的PTC电阻器为正温度系数的热敏电阻器。由于PTC的零功率电阻特性，在全桥结构LED拓扑电路的四个臂上分别串联一只上述型号的PTC器件，不会增加整个电路的功率负担，而与之并联的普通廉价碳膜电阻器阻值远远大于PTC的常温电阻器，相当于开路。
优选地，所述的电阻器为普通小功率碳膜电阻器。
优选地，所述碳膜电阻器的阻值为1K-3KΩ。
实施例2
按上述电原理图制作的LED灯试验数据如附表1。
如图2所示，本电路采用的两种LED器件（SMD3528和Φ5-3.3V/20mA），在输入电压由165V－195V阶段，全电路的电流上升较快，但在195V－245V阶段，整个电路的变化趋于平稳状态，且保持在LED器件的工作电流220mA左右，这表明PTC桥接电路起到了理想的稳流作用，从而保护了LED的光衰指标，而195V－245V正好是市电（220V）的范围。
实施例3
如图3所示，随着输入电压的升高，整个电路的功率增大，但在190V－230V区间，整个电路的功率趋于平稳，这表明在市电15％波动区间LED热耗散趋于稳定。尤其是本电路的试验数据是在不加任何辅助散热措施的状态下测得，这为LED照明光源的散热系统的设计和制造提供了可靠的精确的支撑和保障。
实施例4
如图4所示，随着输入电压的增大，电路的功率因数（PF）很快向上爬升，这说明电路的有功功率增大，特别是在上述市电15％上下波动期间，电路的功率因数都在0.9以上，即便是LED负载再加大，功率因数只会上行，这对于供电电网十分有利，同时更不用像现在市场流行的恒流源驱动的LED光源那样，采用诸如填谷电路来补偿系统的功率因数，这又一次降低设计制造成本。
综上所述：
1、按照本实用新型的电原理图进行LED芯片封装，可制成各种形状平面LED模块，直接封装在适当厚度的铝基板上，在封装的PCB板上预留置入8只小功率SMD贴片接点，一个简单实用廉价的LED光源就形成了。所以结构简单，成本低廉，LED灯具成品工艺简单可靠，是本发明的第一大特点。
2、由于甩掉传统的整流滤波恒流驱动整个电路，使除了LED光源模块之外的整灯制造成本节省96％以上，从而大大节约资源。
3、从附表2所列数据可以看出，这种LED灯的功率因数极高（0.9以上），不需要附加功率因数补偿电路，而且也不需要EMI电路。
4、由于不需要专门的恒流源驱动电路，即便是1－3W这样功率很小的通用E24、E27甚至T5、T8、T10等LED灯管也不用考虑灯头内空间置入PCB电路板的设计制造的局限性，这样极限性地节约了研发制造成本。
附表1 SMD3528(2.2V/22mA)LED实验记录
| 电压（V） | 电流（mA） | 功率（W） | PF |
| 165 | 12 | 1.7 | 0.854 |
| 170 | 13 | 2.0 | 0.867 |
| 175 | 14 | 2.3 | 0.876 |
| 180 | 17 | 2.8 | 0.878 |
| 185 | 19 | 3.2 | 0.888 |
| 190 | 20 | 3.4 | 0.893 |
| 195 | 22 | 3.8 | 0.905 |
| 200 | 22 | 4.0 | 0.908 |
| 205 | 22 | 4.1 | 0.913 |
| 210 | 22 | 4.3 | 0.921 |
| 215 | 23 | 4.5 | 0.922 |
| 220 | 23 | 4.8 | 0.924 |
| 225 | 24 | 5.0 | 0.927 |
| 230 | 24 | 5.1 | 0.932 |
| 235 | 24 | 5.3 | 0.933 |
| 240 | 24 | 5.5 | 0.936 |
| 245 | 24 | 5.6 | 0.938 |
| 250 | 25 | 5.9 | 0.942 |
附表2
φ5(3.3V/20mA)LED实验记录
| 电压（V） | 电流（mA） | 功率（W） | PF |
| 165 | 12 | 1.8 | 0.872 |
| 170 | 14 | 2.1 | 0.872 |
| 175 | 16 | 2.5 | 0.884 |
| 180 | 18 | 2.9 | 0.887 |
| 185 | 20 | 3.3 | 0.895 |
| 190 | 20 | 3.5 | 0.900 |
| 195 | 21 | 3.8 | 0.905 |
| 200 | 22 | 4.0 | 0.912 |
| 205 | 22 | 4.2 | 0.915 |
| 210 | 23 | 4.5 | 0.924 |
| 215 | 23 | 4.6 | 0.926 |
| 220 | 24 | 4.9 | 0.929 |
| 225 | 24 | 5.1 | 0.931 |
| 230 | 24 | 5.2 | 0.938 |
| 235 | 24 | 5.4 | 0.939 |
| 240 | 24 | 5.6 | 0.942 |
| 245 | 24 | 5.5 | 0.943 |
Claims (6)
1.基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，其特征在于：包括全桥式LED组合模块，电网照明交流市电通过电源线与全桥式LED组合模块连接，所述的全桥式LED组合模块包括PTC电阻器、碳膜式电阻器和全桥式连接LED芯片，PTC电阻器和碳膜式电阻器并联，并联的PTC电阻器和碳膜式电阻器与全桥式连接LED芯片串联。
2.根据权利要求1所述的基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，其特征在于：所述LED芯片的数量为110-120PCS。
3.根据权利要求1所述的基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，其特征在于：所述LED芯片的拓扑结构为全桥式结构。
4.根据权利要求1所述的基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，其特征在于：所述PTC电阻器为正温度系数的PTC电阻器。
5.根据权利要求1所述的基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，其特征在于：所述碳膜式电阻器的功率为0.125-0.5W。
6.根据权利要求1所述的基于全桥结构PTC稳流无驱动LED照明光源，其特征在于：所述碳膜电阻器的阻值为1K-3K。
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|---|---|---|---|---|
| CN102438366A (zh) * | 2011-10-24 | 2012-05-02 | 杭州丽晶照明电器有限公司 | 零驱动照明光源led模块 |
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