CN202425148U - 一种窄电压led灯的调光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种窄电压LED灯的调光器。窄电压LED灯包括LED灯整流电路(10)、LED光源负载(20)、对LED光源负载(20)进行稳压、稳流的恒流源电路(30)，恒流源电路(30)包括耗尽型场效应晶体管；窄电压LED灯的调光器包括调光整流电路(1)、分压电路(2)、MOS管调压电路(3)，分压电路(2)包括固定电阻(R1)、电位器(RW1)，MOS管调压电路(3)包括调压MOS管(Q1)，电位器(RW1)的固定电阻体与固定电阻(R1)串联后与调光整流电路(1)输出端连接，调压MOS管(Q1)漏极与调光整流电路(1)正极输出端连接、栅极与电位器(RW1)可变电阻输出端连接、源极为调光器输出正极端，调光整流电路(1)负极输出端为调光器输出负极端。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种调光器，尤其涉及一种窄电压LED灯的调光器。
背景技术
目前，LED的应用越来越广泛，用于日常室内和户外照明的LED灯具也正越来越普及。传统的白炽灯以及荧光灯都可以配置调光器进行调光，调整灯光的输出照度，以满足人们的需要。LED灯也存在调光的需求，但是由于LED灯的特殊性，传统的调光器往往不能适应LED灯。如图1和图2所示，是本申请人开发的两种窄电压LED灯的电路示意图。如其额定输入电压为220V AC，当输入电压小于180V AC时，灯具的功率几乎为零，因此调光器的输出电压为180～220V AC可调即可满足其调光的要求；同理，如其额定输入电压为120V AC，当输入电压小于90V AC时，灯具的功率几乎为零，因此调光器的输出电压为90～120V AC可调即可满足其调光的要求。由于图1和图2所示电路的LED灯针对不同国家或地区的标准市电电压对应有不同的LED个数，因此统成为窄电压LED灯。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、元器件少、调光效果好的窄电压LED灯的调光器。
本实用新型所采用的技术方案是：所述窄电压LED灯包括LED灯整流电路、LED光源负载、恒流源电路，电流由电源的输入端输入并经所述LED灯整流电路整流后依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路，所述恒流源电路对所述LED光源负载进行稳压、稳流，所述LED光源负载包括至少一组相串联的若干个LED，所述恒流源电路包括至少一组恒流源器件，每组所述恒流源器件包括至少一个耗尽型场效应晶体管，所述耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点，所述窄电压LED灯的调光器包括调光整流电路、分压电路、MOS管调压电路，所述分压电路包括固定电阻、电位器，所述MOS管调压电路包括调压MOS管，所述电位器的固定电阻体与所述固定电阻相串联后与所述调光整流电路的输出端相连接，所述调压MOS管的漏极与所述调光整流电路的正极输出端相连接，所述调压MOS管的栅极与所述电位器的可变电阻输出端相连接，所述调压MOS管的源极为调光器的输出正极端，所述调光整流电路的负极输出端为调光器的输出负极端。
所述窄电压LED灯还包括LED灯短路保护电路，所述LED灯短路保护电路接于电源的输入端与所述LED灯整流电路之间。
所述窄电压LED灯还包括LED灯滤波电路，所述LED灯滤波电路接于所述LED灯整流电路之后，电流经所述LED灯整流电路整流后再经所述LED灯滤波电路滤波，再依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路。
所述窄电压LED灯的调光器还包括电源开关电路，所述电源开关电路接于所述调光整流电路之前的电源输入端。
所述窄电压LED灯的调光器还包括调光短路保护电路，所述调光短路保护电路接于所述调光整流电路之前的电源输入端。
所述窄电压LED灯的调光器还包括电感滤波电路，所述电感滤波电路接于所述调光整流电路之前的电源输入端。
所述窄电压LED灯的调光器还包括电容滤波电路，所述电容滤波电路接于所述调压MOS管的栅极与所述调光器的输出负极端之间。
所述窄电压LED灯的调光器还包括稳压保护电路，所述稳压保护电路接于所述调压MOS管的栅极与所述调光器的输出正极端之间。
本实用新型的有益效果是：由于所述窄电压LED灯包括LED灯整流电路、LED光源负载、恒流源电路，电流由电源的输入端输入并经所述LED灯整流电路整流后依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路，所述恒流源电路对所述LED光源负载进行稳压、稳流，所述LED光源负载包括至少一组相串联的若干个LED，所述恒流源电路包括至少一组恒流源器件，每组所述恒流源器件包括至少一个耗尽型场效应晶体管，所述耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点，所述窄电压LED灯的调光器包括调光整流电路、分压电路、MOS管调压电路，所述分压电路包括固定电阻、电位器，所述MOS管调压电路包括调压MOS管，所述电位器的固定电阻体与所述固定电阻相串联后与所述调光整流电路的输出端相连接，所述调压MOS管的漏极与所述调光整流电路的正极输出端相连接，所述调压MOS管的栅极与所述电位器的可变电阻输出端相连接，所述调压MOS管的源极为调光器的输出正极端，所述调光整流电路的负极输出端为调光器的输出负极端；市电交流电经所述调光整流电路整流后变为脉动直流电，经所述固定电阻和所述电位器分压后，在所述调压MOS管的栅极可得到一定范围的脉动直流电压，即在所述电位器调到最高点时，所述调压MOS管的栅极得到最高值的脉动直流电压，在所述电位器调到最低点时，所述调压MOS管的栅极得到最低值的脉动直流电压，在栅极压控下，所述调压MOS管的源极即调光器的输出正极端可得到上述可调的脉动直流电输出，以提供所述窄电压LED灯的输入电源；在所述电位器调到最高点时，所述窄电压LED灯的输入电压为直流脉动额定市电电压，此时，所述窄电压LED灯为满功率运行，所述耗尽型场效应晶体管的工作范围为图5中的c点～d点之间，此区间内，当电压发生变化时，变化的电压会被所述耗尽型场效应晶体管吸收，而电流保持恒定，达到恒流满功率稳定运行的效果；在所述电位器逐渐调低过程中，所述窄电压LED灯的输入电压逐渐降低，当电压低于c点的饱和开启电压时，电流和电压逐渐下降，所述窄电压LED灯的功率也随之下降，因此发光照度降低，达到调光的效果，当所述恒流源器件的工作点位于b点时，所述窄电压LED灯的功率约为额定功率的一半，此时为半功率运行；LED具有二极管的伏安特性，由若干个相串联的LED组成的所述LED光源负载的总电压VA比总门槛电压Vf值低一定固定值Δ时，所述LED光源负载既不导通也不发光，在所述电位器调到最低点时，如果所述窄电压LED灯的输入电压比总门槛电压Vf值低且差值大于Δ时，LED就无法开启，所述恒流源器件的工作点也被拉低到a点附近，所述窄电压LED灯的电流和功率几乎为零，即所述窄电压LED灯处于休眠状态，通过上述过程实现了LED灯的调光，故本实用新型结构简单、元器件少、调光效果好。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的窄电压LED灯的电路示意图；
图2是本实用新型实施例二的窄电压LED灯的电路示意图；
图3是本实用新型实施例一的窄电压LED灯的调光器的电路示意图；
图4是本实用新型实施例二的窄电压LED灯的调光器的电路示意图；
图5是本实用新型实施例的恒流源器件的伏安特性曲线示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1、图3、图5所示，本实施例的窄电压LED灯是一种无电解电容的脉动直流式LED灯，包括LED灯整流电路10、LED光源负载20、恒流源电路30、LED灯短路保护电路50，电流由电源的输入端输入并经所述LED灯整流电路10整流后依次流经所述LED光源负载20、所述恒流源电路30并构成回路，所述LED灯整流电路10采用桥式整流即整流桥D0，当然也可以采用其他整流方式整流，所述LED灯短路保护电路50接于电源的输入端与所述LED灯整流电路10之间，所述LED灯短路保护电路50包括保险管F0，当电路过流时，所述保险管F0熔断，起到保护作用，当然也可以采用其他形式的保护电路，所述LED光源负载20包括一组相串联的LED，即LED1a～LED(n)a，相串联的LED的个数n＝市电电压/(2.4V～2.9V)，所述恒流源电路30对所述LED光源负载20进行稳压、稳流，所述恒流源电路30包括一组恒流源器件，所述恒流源器件包括一个耗尽型场效应晶体管Q1a，所述耗尽型场效应晶体管Q1a的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管Q1a的源极与栅极相短接构成另一接点，如图5所示，耗尽型场效应晶体管在栅极与源极之间的电压为零时，漏源极电流已呈恒流导通，由于耗尽型场效应晶体管在栅极电压为零时已导通的特性及其在漏极电压增加时电流基本在饱和区直到漏极雪崩击穿，故其可作为一个恒流源使用，本实施例中，所述耗尽型场效应晶体管Q1a的饱和开启电压为2～4V范围的某个特定值；所述窄电压LED灯的调光器包括调光整流电路1、分压电路2、MOS管调压电路3、电源开关电路4、调光短路保护电路5，所述调光整流电路1采用桥式整流即整流桥D1，当然也可以采用其他整流方式整流，所述分压电路2包括固定电阻R1、电位器RW1，所述MOS管调压电路3包括调压MOS管Q1，所述电位器RW1的固定电阻体与所述固定电阻R1相串联后与所述调光整流电路1的输出端相连接，所述调压MOS管Q1的漏极与所述调光整流电路1的正极输出端相连接，所述调压MOS管Q1的栅极与所述电位器RW1的可变电阻输出端相连接，所述调压MOS管Q1的源极为调光器的输出正极端，所述调光整流电路1的负极输出端为调光器的输出负极端，所述电源开关电路4包括开关元件S1，接于所述调光整流电路1之前的电源火线输入端，用于整个调光器的开关，所述调光短路保护电路5包括保险管F1，接于所述调光整流电路1之前的电源零线输入端，用于短路保护，所述窄电压LED灯的调光器的输入电压为220V市电，输出电压为(220V-Δ)～220V脉动直流电，Δ值由所述电位器RW1的设计可调整，但Δ值必须使LED灯的输出电流在所述电位器RW1调到最低点时为0，在市电为220VAC时，Δ≈40VAC。
本实施例的调光过程如下：220V市电交流电经所述调光整流电路1整流后变为有效值为220V的脉动直流电，经所述固定电阻R1和所述电位器RW1分压后，在所述调压MOS管Q1的源极可得到有效值为180～220V的脉动直流电压，即在所述电位器RW1调到最高点时，所述调压MOS管Q1的源极得到有效值为220V的脉动直流电压，在所述电位器RW1调到最低点时，所述调压MOS管Q1的源极得到有效值为180V的脉动直流电压，即在栅极压控下，所述调压MOS管Q1的源极即调光器的输出正极端可得到约180～220V的脉动直流电输出，以提供所述窄电压LED灯的输入电源；在所述电位器RW1调到最高点时，所述窄电压LED灯的输入电压为220V，即额定市电电压，此时，所述窄电压LED灯为满功率运行，所述耗尽型场效应晶体管Q1a的工作范围为图5中的c点～d点之间，此区间内，当电压发生变化时，变化的电压会被所述耗尽型场效应晶体管Q1a吸收，而电流保持恒定，达到恒流满功率稳定运行的效果；在所述电位器RW1逐渐调低过程中，所述窄电压LED灯的输入电压逐渐降低，当所述恒流源器件(耗尽型场效应晶体管Q1a)的电压低于c点的饱和开启电压时，电流和电压逐渐下降，所述窄电压LED灯的功率也随之下降，因此发光照度降低，达到调光的效果，当所述恒流源器件的工作点位于b点时，所述窄电压LED灯的功率约为额定功率的一半，此时为半功率运行；在所述电位器RW1调到最低点时，所述窄电压LED灯的输入电压约为180V，比额定电压低40V，LED具有二极管的伏安特性，一般脉动直流LED的Vf值为2.4～2.6V的LED其死区(门槛)电压约为2.0～2.2V，由84个相串联的LED组成的所述LED光源负载20的总Vf值约为210V，门槛电压约为176V，即本实施例中门槛电压比Vf值约低34V，而此时恰好输入电压比额定电压低40V，在LED的门槛电压以下，LED无法开启，所述恒流源器件的工作点也被拉低到a点附近，所述窄电压LED灯的电流和功率几乎为零，即所述窄电压LED灯处于休眠状态。
本实施例中，所述窄电压LED灯及所述窄电压LED灯的调光器均不包括滤波电容，使得电路的无功功率大幅减少，经测试本实用新型电路的功率因素大于0.85，因此是一种高功率因数的LED灯及调光器。
实施例二：
如图2、图4、图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中，所述窄电压LED灯是一种有电解电容的近乎直流供电的LED灯，还包括LED灯滤波电路40，所述LED灯滤波电路40包括互相并联的滤波电容C0、泄放电阻R0，所述LED灯滤波电路40接于所述LED灯整流电路10之后，电流经所述LED灯整流电路10整流后再经所述LED灯滤波电路40滤波，再依次流经所述LED光源负载20、所述恒流源电路30并构成回路，其滤波稳压效果更好；所述窄电压LED灯的调光器还包括电感滤波电路6、电容滤波电路7、稳压保护电路8，所述电感滤波电路6包括滤波电感L1接于所述调光整流电路1之前的电源零线输入端，所述电容滤波电路7包括滤波电容C1接于所述调压MOS管Q1的栅极与所述调光器的输出负极端之间，以使输出电流更稳定，所述稳压保护电路8包括稳压二极管D2接于所述调压MOS管Q1的栅极与所述调光器的输出正极端之间，以对所述调压MOS管Q1进行稳压保护；在市电电压为220～240V AC时，所述LED光源负载20的每组相串联的若干个LED的个数为92～113个；在市电电压为100～120V AC时，所述LED光源负载20的每组相串联的若干个LED的个数为40～56个。
本实施例的其余特征同实施例一。
以上实施例仅是举例说明，并非是对本实用新型的限制，所述LED光源负载20也可以是多组相串联的若干个LED，并每组所述LED光源负载20串接一组所述恒流源器件，或者多组所述LED光源负载20串接一组所述恒流源器件，多组LED的功率和照度均增加。
本实用新型可广泛应用于LED调光电路领域。
Claims (8)
1.一种窄电压LED灯的调光器，所述窄电压LED灯包括LED灯整流电路(10)、LED光源负载(20)、恒流源电路(30)，电流由电源的输入端输入并经所述LED灯整流电路(10)整流后依次流经所述LED光源负载(20)、所述恒流源电路(30)并构成回路，所述恒流源电路(30)对所述LED光源负载(20)进行稳压、稳流，所述LED光源负载(20)包括至少一组相串联的若干个LED，所述恒流源电路(30)包括至少一组恒流源器件，每组所述恒流源器件包括至少一个耗尽型场效应晶体管，所述耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点，所述耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点，其特征在于：所述窄电压LED灯的调光器包括调光整流电路(1)、分压电路(2)、MOS管调压电路(3)，所述分压电路(2)包括固定电阻(R1)、电位器(RW1)，所述MOS管调压电路(3)包括调压MOS管(Q1)，所述电位器(RW1)的固定电阻体与所述固定电阻(R1)相串联后与所述调光整流电路(1)的输出端相连接，所述调压MOS管(Q1)的漏极与所述调光整流电路(1)的正极输出端相连接，所述调压MOS管(Q1)的栅极与所述电位器(RW1)的可变电阻输出端相连接，所述调压MOS管(Q1)的源极为调光器的输出正极端，所述调光整流电路(1)的负极输出端为调光器的输出负极端。
2.根据权利要求1所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯还包括LED灯短路保护电路(50)，所述LED灯短路保护电路(50)接于电源的输入端与所述LED灯整流电路(10)之间。
3.根据权利要求1所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯还包括LED灯滤波电路(40)，所述LED灯滤波电路(40)接于所述LED灯整流电路(10)之后，电流经所述LED灯整流电路(10)整流后再经所述LED灯滤波电路(40)滤波，再依次流经所述LED光源负载(20)、所述恒流源电路(30)并构成回路。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯的调光器还包括电源开关电路(4)，所述电源开关电路(4)接于所述调光整流电路(1)之前的电源输入端。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯的调光器还包括调光短路保护电路(5)，所述调光短路保护电路(5)接于所述调光整流电路(1)之前的电源输入端。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯的调光器还包括电感滤波电路(6)，所述电感滤波电路(6)接于所述调光整流电路(1)之前的电源输入端。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯的调光器还包括电容滤波电路(7)，所述电容滤波电路(7)接于所述调压MOS管(Q1)的栅极与所述调光器的输出负极端之间。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的窄电压LED灯的调光器，其特征在于：所述窄电压LED灯的调光器还包括稳压保护电路(8)，所述稳压保护电路(8)接于所述调压MOS管(Q1)的栅极与所述调光器的输出正极端之间。
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