CN203814012U - 一种提高led视觉照明效果的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种提高LED视觉照明效果的驱动电路，包括控制模块、LED驱动模块、多路开关模块、存储模块和温度保护模块，其中，所述LED驱动模块与电源输入端连接，并输出恒定电流；所述控制模块控制所述LED驱动模块输出恒定电流值的大小，以及输出脉冲驱动所述开关模块的导通或断开；所述开关模块与LED灯珠串相连接，导通时，所述LED驱动模块输出恒定电流点亮LED灯珠串；采用本实用新型的技术方案，大大简化了电路设计；同时由于采用脉冲恒流驱动方式，可提高脉冲LED驱动电流，使LED芯片处于间歇工作状态，通过LED芯片的电流时间短、耗电少、发热小，在同等视觉亮度下达到降低LED功耗，延长LED寿命，减少散热结构件的目的。

Description

一种提高LED视觉照明效果的驱动电路

技术领域

本实用新型涉及LED半导体固体照明技术领域，具体涉及一种提高LED视觉照明效果的驱动电路。

背景技术

LED光源作为新一代光源，正在迅猛发展。LED(半导体发光二极管)是一种固态的半导体发光器件，它可以直接把电转化为光。具有低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短（开关特性好）、对环境无污染、多色发光、显色性能好等优点，是值得推广的新光源。

长期以来，LED都采用恒定电流驱动，LED发光光强为恒定输出，与恒定电流成比例关系，一般功率为1W的LED灯珠恒流350mA条件下工作发光效果最佳。采用恒流驱动模式下，不可以采用提高或超过额定电流工作的方式提高LED的发光效率，因为长时间结温过高会缩短LED灯具的使用寿命。

但照明总归是人的视觉感官的效应，人眼视觉暂留效应以及荧光材料的余晖效应为照明效果提供了新思路。由于人的眼睛对亮度变化存在着一个视觉惰性，当每秒钟亮度变化低于25次时，人的眼睛会感到光是闪动的，当每秒钟亮度变化超过25次时，人的眼睛会感到光不是闪动的；同时荧光材料中包含一些微量杂质，且这些杂质的能级位于禁带内，相当于陷阱能级，从价带被激发的电子进入导带后，又会掉入这些陷阱能级。因为这些被陷阱能级所捕获的激发电子必须首先脱离陷阱能级进入导带后才能跃迁回到价带，所以它们被射入光子激发后，需要延迟一段时间才会发光。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种提高LED视觉照明效果的驱动电路，采用控制模块产生恒流脉冲，并可根据LED芯片的实际性能调节的流过LED芯片的电流值以及占空比，甚至可以将恒流值调节到接近LED的极限值，从而提高LED发光效率。同时由于采用脉冲供电，LED芯片处于间歇工作的状态，大大降低了LED灯具的发热，延长了LED的使用寿命，也不存在LED芯片长时间导通结温过高的问题。利用人眼具有视觉暂留效应，加上LED内荧光粉的余晖效应，让人眼视觉感光停留在最大电流时的光强效果，实现高视觉感官照明效果。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案为：

一种提高LED视觉照明效果的驱动电路，包括控制模块、LED驱动模块、至少一个开关模块、存储模块和温度保护模块，其中，

所述LED驱动模块与电源输入端连接，并输出恒定电流；

所述控制模块控制所述LED驱动模块输出恒定电流值的大小，以及输出脉冲驱动所述开关模块的导通或断开；

所述开关模块与LED灯珠串相连接，其导通时，所述LED驱动模块输出恒定电流点亮LED灯珠串；

所述开关模块（103）在所述控制模块（101）输出的周期性脉冲驱动下间歇导通，进而使所述LED灯珠串间歇导通；

所述存储模块用于保存控制信息；

所述温度保护模块用于在温度超出预设值时，发出控制信号使LED驱动模块进入非工作状态。

优选地，采用专用集成驱动芯片MHQD28X驱动五路LED灯珠串，所述专用集成驱动芯片MHQD28X内部集成所述控制模块、LED驱动模块、五个开关模块、存储模块和温度保护模块。

优选地，任一个所述开关模块分时错开导通。

优选地，所述LED驱动模块为MOS开关管。

优选地，所述LED驱动模块输出的恒定电流值可设为接近LED芯片工作极限电流值。

优选地，所述控制模块输出脉冲的频率为200Hz。

优选地，所述控制模块输出脉冲的占空比为20%。

优选地，所述控制模块输出脉冲的占空比为30%。

优选地，所述控制模块输出脉冲的占空比为40%。

优选地，所述控制模块输出脉冲的占空比为50%。

与现有技术采用的恒流驱动的LED照明技术方案相比，本发明的有益效果如下：采用脉冲恒流驱动方式，使LED芯片处于间歇工作状态，通过LED芯片的电流时间短、耗电少、发热小，从而可将驱动电流的幅值提高到接近LED芯片工作极限电流值，从而在降低LED灯具发热量的同时提高了LED瞬时发光强度。进一步，采用专用集成驱动芯片MHQD28X大大简化了LED驱动电路的设计，同时大大降低成本；由于人眼的视觉残留效应和荧光粉余辉效应，使人眼内的视觉亮度始终保持在较高的效果状态。因此在同等视觉亮度下达到降低LED功耗，延长LED寿命，减少散热结构件的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理框图；

图2是本实用新型实施例一的电路原理图；

图3是本实用新型实施例一中四种脉冲控制方式的输出波形图。

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。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

参加图1，所示为本实用新型一种提高LED视觉照明效果的驱动电路实施例的原理框图，包括控制模块101、LED驱动模块102、至少一个开关模块103、存储模块104和温度保护模块105，其中，

LED驱动模块102与电源输入端连接，并输出恒定电流；

控制模块101控制LED驱动模块102输出恒定电流值的大小，以及输出脉冲驱动开关模块103的导通或断开；

开关模块103与LED灯珠串相连接，其导通时，LED驱动模块102输出恒定电流点亮LED灯珠串；

开关模块在控制模块输出的周期性脉冲驱动下间歇导通，进而使LED灯珠串间歇导通；由于LED灯珠串间歇导通，通过LED芯片的电流时间短、耗电少、发热小，避免了LED灯珠串因为在高温下长期工作而影响寿命，因此可将驱动电流适当提高，甚至可以将驱动电流的幅值提高到接近LED芯片工作极限电流值。

存储模块104用于保存控制信息，主要包括LED驱动模块102输出的恒流值、预设温度值、控制模块101输出脉冲的频率以及占空比等控制信息；

温度保护模块105用于在温度超出预设值时，发出控制信号使LED驱动模块102进入非工作状态，从而起到高温保护作用，LED芯片的工作温度是其寿命的重要因素，通过温度保护避免电路在高温状态下工作，提高了LED的寿命。

LED的发光强度与驱动电流成比例关系，但驱动电流过大会使LED长期在结温过高的状况下工作，从而影响LED寿命，因此一般单颗1W的LED灯珠最佳工作电流为350mA。但本发明实施例由于采用控制模块101产生脉冲的方式驱动LED芯片，LED芯片处于间歇工作状态，通过LED芯片的电流时间短、耗电少、发热小，可将驱动电流适当提高，甚至可以将驱动电流的幅值提高到接近LED芯片工作极限电流值。同时由于人眼的视觉残留效应和荧光粉余辉效应，使人眼内的视觉亮度保持在较高的效果状态。因此采用该驱动电路，通过控制LED灯珠串的导通时间，可以在同等视觉亮度下达到降低LED功耗，延长LED寿命，减少散热结构件的目的。

为了有效解决窄脉冲占空比偏小的情况下光效会明显下降，本发明一种优选实施方式提出采用多路脉冲驱动LED光源的驱动电路，解决了因为超额定电流工作带来的发热。同时让LED光源中的每组LED灯珠串分时错开导通，保证LED光源不在全周期内工作且同一时刻肯定有一组灯珠串处于工作状态。实验表明，要达到相同的人眼“视觉亮度”，脉冲驱动方式可比直流驱动方式节电20%～60%。作为一种新型高效节能长寿的LED电光源，无疑具有巨大的社会效益和经济效益。

在一种优选的实施方式中，采用专用集成驱动芯片MHQD28X驱动五路LED灯珠串，MHQD28X内部由控制模块、存储模块、温度保护模块、LED驱动模块以及内置MOS开关管等组成，大大简化了LED驱动电路的设计。参加图2，所示为本发明实施例一的电路原理图，IC1为可编程的LED集成驱动芯片MHQD28X。R0、R1、R2、R3、R4为采样电阻，其一端分别与引脚CSN0、CSN1、CSN2、CSN3、CSN4相连接，另一端与分别与LED驱动输出开关引脚SW0、SW1、SW2、SW3、SW4相连接。D0-1～D0-N（D1～D1-N、D2～D2-N、D3～D3-N、D4～D4-N）为五组串联LED光源，五路并接，其公共端与引脚VIN相连接，其另一端分别与引脚SW0、SW1、SW2、SW3、SW4相连接。L0～L4为滤波电感，分别与LED灯珠串接。引脚EN为芯片使能端，与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端接地；引脚SCL和SDA为串口编程口，与外部串口相连接，可对MHQD28X芯片进行编程；引脚M0和M1为模式选择端，M0与电容C2和电阻R11的一端相连接，电容C2的另一端接地，电阻R11的另一端与控制信号相连接；M1与电容C3和电阻R12的一端相连接，电容C3的另一端接地，电阻R12的另一端与控制信号相连接；具体控制模式为：当芯片使能端为高电平的情况下，M1端为低电平且M0端为低电平时，内置MOS开关管输出占空比为20%的脉冲；M1端为低电平且M0端为高电平时，内置MOS开关管输出占空比为30%的脉冲；M1端为高电平且M0端为低电平时，内置MOS开关管输出占空比为40%的脉冲；M1端为高电平且M0端为高电平时，内置MOS开关管输出占空比为50%的脉冲。MHQD28X芯片高度集成，大大简化了外围电路设计，其引脚说明如下表1：

表1

参见图3，所示为本发明实施例一中四种脉冲控制方式的输出波形图，通过引脚M0端和M1端选择工作模式，图中显示了控制模块101输出脉冲频率为200Hz的情况下，占空比分别20%、30%、40%以及50%的控制波形图形。

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 (10)

1.一种提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，包括控制模块（101）、LED驱动模块（102）、多路开关模块（103）、存储模块（104）和温度保护模块（105），其中，

所述LED驱动模块（102）与电源输入端连接，并输出恒定电流；

所述控制模块（101）控制所述LED驱动模块（102）输出恒定电流值的大小，以及输出脉冲驱动所述开关模块（103）的导通或断开；

所述开关模块（103）与LED灯珠串相连接，其导通时，所述LED驱动模块（102）输出恒定电流点亮LED灯珠串；所述开关模块（103）在所述控制模块（101）输出的周期性脉冲驱动下间歇导通，进而使所述LED灯珠串间歇导通；

所述存储模块（104）用于保存控制信息；

所述温度保护模块（105）用于在温度超出预设值时，发出控制信号使LED驱动模块（102）进入非工作状态。

2.根据权利要求1所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，采用专用集成驱动芯片MHQD28X驱动五路LED灯珠串，所述专用集成驱动芯片MHQD28X内部集成所述控制模块（101）、LED驱动模块（102）、五个开关模块（103）、存储模块（104）和温度保护模块（105）。

3.根据权利要求2所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，任一个所述开关模块（103）分时错开导通。

4.根据权利要求1或3所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述LED驱动模块（102）为MOS开关管。

5.根据权利要求1或3所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述LED驱动模块（102）输出的恒定电流值可设为接近LED芯片工作极限电流值。

6.根据权利要求1或3所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述控制模块（101）输出脉冲的频率为200Hz。

7.根据权利要求6所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述控制模块（101）输出脉冲的占空比为20%。

8.根据权利要求6所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述控制模块（101）输出脉冲的占空比为30%。

9.根据权利要求6所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述控制模块（101）输出脉冲的占空比为40%。

10.根据权利要求6所述的提高LED视觉照明效果的驱动电路，其特征在于，所述控制模块（101）输出脉冲的占空比为50%。