CN202334342U

CN202334342U - 一种用于led照明的电源电路

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Publication number: CN202334342U
Application number: CN2011203311555U
Authority: CN
Inventors: 刘明远
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-09-05

Abstract

本实用新型涉及一种LED照明电源电路，它先由电容、电感和正温度系数热敏电阻串联形成限流阻抗，再与快速瞬变抑制二极管并联构成综合的自市电降压取电流电路。取出的电流经限流电阻和整流桥后即变成直流电流，可用于LED照明电源。该电路的结构特点是很少使用金属铜，发热量小，可以延长LED使用寿命。

Description

一种用于LED照明的电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种LED照明电源电路，属于新能源的支持性技术，也涉及电源技术。

背景技术

“新能源”和“节能环保”都是国家十二五战略新兴产业。而LED照明作为新的冷光源是以上两种产业的典型技术之一。由于发光效率高，4W LED灯的光通量(流明数)接近于40W白炽灯的照明效果，前者的发光效率约相当于后者的10倍。所以，近几年来，LED手电筒、LED台灯、LED路灯等冷光源照明灯具纷纷登场。然而任何一类新技术的社会应用都不能独立迅速普及，都需要其它配套技术的发展支持。LED照明也一样，其应用的拓展很大程度上依赖于供电电源技术。这有四方面原因。第一，作为整体灯具的发光效率既取决于发光器件的效率也取决于电源的效率，即使发光器件的效率比较高，而其电源的效率如果比较低的话，灯具的整体效率也不会太高，达不到节能的效果，而用户的购买价值变低，难以快速普及；第二，电源的效率低也就意味着发热较多，这会严重影响发光器件LED的寿命，从而影响整个灯具的使用寿命；第三，电源的可靠性(寿命)作为灯具的可靠性因素之一，直接关乎LED的灯具是否有社会普及应用的可能性；第四，电源成本作为LED灯具的成本之一直接关系到新兴的LED灯具与传统的照明灯具的市场竞争力的比较。

发明内容

为了解决背景技术中所述的LED照明用的电源四点关键技术，本实用新型提供了一种电源电路。它使用电感与电容串联回路直接从市电取电，与发光LED的前级整流桥串接，共同形成串联供电电源。其特征在于使用电容、电感、正温度系数热敏电阻串联，并且与TVS管并联，共同构成的阻抗直接从市电降压取电流用于LED照明电源。与传统变压器电源比较，它具有以下优点：无铁芯损耗，回路电阻小于变压器铜损，因此发热少，效率高；很少使用铜材和铁芯，因而成本较低，为社会节约重金属资源；由于在工频(50Hz)情况下，回路表现为容性，因而能对电网起到无功补偿作用(传统变压器呈感性)，利于电网提高功率因数降损节能；由于使用了串联原理，发光二极管的个数的增加即发光功率的增加只降低阻容综合阻抗，对成本敏感度不大，不像变压器电源会线性增加变压器容量而成本增加较快。与常用的开关电源相比较它具有以下优点：使用器件少，可靠性比开关电源高得多，成本比开关电源低得多；由于以容感性器件串联为主降压取电流，比开关电源有略高的效率，几乎不发热，对保证LED的寿命十分有利；整个电路中没有有源器件，不会像开关电源那样产生变频噪声，因而不会污染电网。

对于固定的电容C而言，其工频下的阻抗为固定值 …①；对于固定的电感而言，其工频下的阻抗也为固定值Z_L＝jwL…②；容感串联形成固定的阻抗

…③，前三式中w为工频角频率，在50Hz为固定值314。设我们要点亮的LED的个数为n，而点亮的电流为I，每个LED的压降为V_d，则可以计算出需要容感串联阻抗 …④，其中U为市电的电压，1.5为桥式整流压降。通过④式计算出了Z值就可以根据式①～③推算出需要的电容C和电感L的值(详见“具体实施方式”)。

附图说明

图1为本实用新型的电源原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例主要由电容C、电感L、正温度系数PTC、快瞬变抑制二极管TVS、普通线绕电阻R、整流桥B₁组成。

电容C主要是为电路提供一个串联容性阻抗(如公式①所示)，在电源回路中起到降电压的作用。它是整个电源回路主分压器件，由于电容不消耗有功功率，这就保证了整个电源损耗很小，从而有很小的发热，对发光二极管LED的寿命很有好处。

电感L在电路中有两方面的作用。一方面，作为串联阻抗的一部分与抵消一部分容抗起到使用小容量电容可以获得相对较小阻抗(容性)从而获得较大电流的作用。另一方面，电感对高频谐波会呈现较大的阻抗，可以有效地避免电网的谐波污染，对分压电容及其它器件造成的伤害。本专利申请人曾经做过这样的试验，在较大功率的电磁炉附近，如果去掉了电感L，则TVS管就很容易损坏，细究原因则就是电磁炉泄漏的谐波污染引起的。

PTC用于防止电源输出的短路。当电源输出串接的LED二极管个数较多，为了获得正常的照明电源势必设计较小的LC阻抗。此种情况下一旦电源输出发生短路就会形成较大的短路电流(稳态)，这将对电感L、整流桥B₁和电阻R都形成损坏性的伤害。加装了PTC以后就可以避免上述情况发生，一旦发生短路则PTC就会动作使回路电阻升高，从而降低回路电流。

TVS管也是起保护作用的，主要用于抑制浪涌和在峰值合闸状态下保护电感及后级电路。由于在合闸的一瞬间电容等效于短路状态，如果合闸的时刻恰巧是网上电压在峰值点，则等同于电容C以后的串联回路要承受瞬间373V的冲击电压

而出于电源成本的考虑不可能将电感L的取值设计到足可以满足全过渡过程抑制冲击电流，所以要加TVS管以防向后级输出较高的冲击电压。该器件同时还有加速电容C跟踪上电网电压的作用。

电阻R的作用是在电路中构成串联电流反馈，抑制电网电压波动对LED负载的影响。当电网电压偏高，势必导致输出电压偏高，从而输出电流会加大，而电阻R上的电压将会加大，因而输出的电压会降低。

下面举例说明本实用新型电源电路的具体应用设计过程。

假设实际需要10个LED管照明，每个LED的电压为3.1V，照明电流为100mA，则意味着电源的输出电压为31V直流，输出电流为100mA。

选取直流桥，耐压400V以上(考虑工频直接输入，在其它前级器件失效的情况下)，桥可以通过的平均工作电流500mA以上。

选取反馈电阻R。(31+1.5)/0.1＝325(Ω)，其中1.5是整流桥的压降，取5％的调整率，亦即R是其后级串联电阻为5％，325×5％＝16.25，选R为5Ω。

选取TVS参数。与TVS并联的电压为32.5+1.5＝34(V)，可以选68V 50A的TVS管XXX(型号)。

选取串联电容C。(220-34)/0.1×1.01＝1878.6(Ω)。式中取系数1.01是为了平衡后级的电感L的阻抗。根据公式①可以计算出电容值为1.695μF。为了加工方便，可以选1.7μF。电容要选可以耐265V交流的安规电容以保证电源的安全。

选取串联电感L。电容C在工频下的电抗

而后级电源输出所需的前级阻抗为(220-34)/0.1＝1860Ω.所以电感L在工频下应该表现为1873-1860＝13(Ω)。根据公式②可以计算出电感值为41.4mH。实际产品中取40mH 500mA的电感就可以。这里需要验证一下LC的谐波振点的频率

f_{0} = \frac{1}{6.28 \sqrt{LC}} = \frac{1}{6.28 \sqrt{1.7 \times 10^{- 6}} \times 40 \times 10^{- 3}} = 610 (Hz) .

可见，该电路的谐振点原理工频基波，对电网中的11次和13次谐波有较好的抑制作用。

Claims

1.一种用于LED照明的电源电路，其特征在于使用电容、电感、正温度系数热敏电阻串联，并且与TVS管并联，共同构成的阻抗直接从市电降压取电流用于LED照明电源。