CN203851322U - 一种led灯的驱动电路及照明电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供了一种LED灯驱动电路及照明电路。解决现有技术中驱动电路中电容部署较多发热高，导致的LED照明系统寿命降低的问题。该驱动电路中包括过零检测器、频率检测器、脉冲宽度调制PWM模式、PWM生成器、LED电流参考模块和MOSFET晶体管组，通过各部件之间的连接关系，实现对LED灯的驱动。由于在本实用新型实施例中该驱动电路中未采用电容器件，因此不会存在电容器件因使用时间过长而发热的问题，也就不会影响照明系统的寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种LED灯的驱动电路及照明电路。
背景技术
LED光源作为绿色、节能、省电、长寿命的第四代照明灯具而异军突起，广受关注和如火如荼迅速发展。目前的LED光源是低电压、大电流工作的半导体器件，必须提供合适的直流才能正常发光。
在驱动现有技术中的LED光源时，驱动电路板上会部署很多的电容，通过电容的充放电为LED光源提供电压，但是电容在工作时会释放热量，导致LED照明系统的温度升高，而元器件长期在高温环境下工作其寿命会明显缩短。尤其外界环境温度本身就很高时，电容释放出来的热量会严重的影响整个照明系统的寿命。
因此，如何有效的提高照明系统的寿命，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种LED灯驱动电路及照明电路，解决现有技术中驱动电路中电容部署较多发热高，导致的LED照明系统寿命降低的问题。
本实用新型实施例提供了一种LED灯驱动电路，所述驱动电路包括：过零检测器11、频率检测器12、脉冲宽度调制PWM模式16、PWM生成器17和MOSFET晶体管组19；
过零检测器11连接电压输入端VIN，输出端依次连接频率检测器12及PWM生成器17的第一端；PWM模式16的输入端连接mode端，输出端连接PWM生成器17的第一端；LED电流参考模块的输入为RISEF端，输出端连接PWM生成器17的第一端；PWM生成器17通过第二端连接MOSFET晶体管组19的栅极，MOSFET晶体管组19的漏极为LED1、LED2、LED3和LED4输出端，MOSFET晶体管组19的源极为NC输出端；
过零检测器11，用于在整流桥路中采样全波整流信号，将交流电压整形为脉冲直流电压；
频率检测器12，用于根据输入电压的频率调整直流电压的频率；
PWM生成器17，用于进行脉冲宽度调节，将直流电压调整为导通MOSFET晶体管的电压信号；
PWM模式16，用于判断mode输入端的电压是否满足LED灯启动的电压范围，当mode输入端的电压满足LED灯启动的电压范围时，向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管组19截止的控制信号，否则，向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管组19导通的控制信号。
本实用新型实施例提供了一种基于上述驱动电路的照明电路，所述照明电路包括部署有所述驱动电路的UI，并且还包括：
ACL和ACN为交流电压输入端，连接交流信号；
整流电路的输入端连接所述ACL和ACN，正极和负极输出端分别连接UI的输入端VIN和地GND；所述正极输出端连接接线端子CN2的VIN端，负极输出端依次连接电容C1及mode端及VDD端，负极输出端依次连接发光二极管功率设定电阻RIS1及RISET端，所述负极输出端与驱动电路的LED4端之间串联有稳压二极管ZD2，电容C3与所述稳压二极管ZD2并联，所述负极输出端与驱动电路的LED3端之间串联有电容C2；
所述驱动电路的LED1和LED2端通过接线端子CN2连接LED灯。
本实用新型实施例提供了一种LED灯驱动电路及照明电路，该驱动电路中包括过零检测器、频率检测器、脉冲宽度调制PWM模式、PWM生成器、LED电流参考模块和MOSFET晶体管组，通过各部件之间的连接关系，实现对LED灯的驱动。由于在本实用新型实施例中该驱动电路中未采用电容器件，因此不会存在电容器件因使用时间过长而发热的问题，也就不会影响照明系统的寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种LED灯的驱动电路结构图；
图2为本实用新型实施例提供的该LED照明电路连接图。
具体实施方式
为了有效的提高LED照明系统的寿命，本实用新型实施例提供了一种LED灯驱动电路及照明电路。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合说明书附图，对本实用新型实施例进行详细说明。
图1为本实用新型实施例提供的一种LED灯的驱动电路结构图，该驱动电路具体包括：过零检测器11、频率检测器12、稳压器13、温度保护器14、振荡器15、脉冲宽度调制（PWM）模式16、PWM生成器17、MOSFET晶体管组19等模块构成。
过零检测器11连接电压输入端VIN，输出端依次连接频率检测器12及PWM生成器17的第一端；PWM模式16的输入端连接mode端，输出端连接PWM生成器17的第一端；LED电流参考模块的输入为RISEF端，输出端连接PWM生成器17的第一端；PWM生成器17通过第二端连接MOSFET晶体管组19的栅极，MOSFET晶体管组19的漏极为LED1、LED2、LED3和LED4输出端，MOSFET晶体管组19的源极为NC输出端；
具体的，过零检测器11的一端为电压输入端VIN，另一端与频率检测器12的一端连接，频率检测器12的另一端连接PWM生成器17的第一端，PWM生成器17的第二端连接MOSFET晶体管组19的栅极，MOSFET晶体管组19的漏极为LED1、LED2、LED3和LED4端，MOSFET晶体管组19的源极为NC端，PWM生成器17的第三端连接LED电流参考模块18，LED电流参考模块18的另一端为RISEF端。
过零检测器11，用于在整流桥路中采样全波整流信号，将交流电压整形为脉冲直流电压；
频率检测器12，用于根据输入电压的频率调整直流电压的频率；
PWM生成器17，用于进行脉冲宽度调节，将直流电压调整为导通MOSFET晶体管的电压信号；
PWM模式16，用于判断mode输入端的电压是否满足LED灯启动的电压范围，当mode输入端的电压满足LED灯启动的电压范围时，向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管组19截止的控制信号，否则，向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管组19导通的控制信号。
具体的在本实用新型实施例中上述驱动电路位于UI中，由于本实用新型实施例中该驱动电路没有电容等发热器件，因此可以保证驱动电路的温度保持在一个比较低的温度范围内，不会存在电容器件因使用时间过长而发热的问题，也就不会影响照明系统的寿命。
本实用新型实施例中为了进一步延长照明系统的寿命，所述驱动电路还包括：温度保护器14、振荡器15；
其中，温度保护器14的输入端为温度检测端OTEN，输出端依次连接振荡器15及PWM生成器17的第一端。具体的，温度保护器14的一端为温度检测端OTEN，另一端连接振荡器15，振荡器15的另一端连接PWM生成器17的第一端。
温度保护器14，用于通过温度检测端OTEN检测环境温度，当当前的环境温度超过设定温度时，向振荡器15输出MOSFET晶体管19截止的控制信号，否则，向振荡器15输出MOSFET晶体管19导通的控制信号；
振荡器15，用于接收温度保护器14输出的控制信号，向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管19导通或截止的控制信号。
本实用新型实施例中该驱动电路中包含温度保护器，温度保护器检测当前的照明系统所处环境的温度，当环境温度超过设定温度时，输出MOSFET晶体管19截止的控制信号，即关闭照明系统中的LED灯。因此该方法可以有效的监控照明系统内的温度，使照明系统工作在一个比较低的温度恒定的范围内，从而延长照明系统的寿命。
另外，本实用新型实施例中为了进一步提高照明系统的寿命，避免因为电压波动对元器件的冲击，所述驱动电路还包括：稳压器13；
所述稳压器13的输入端为电压输入端VIN，输出端为VDD端；具体的，所述稳压器13的一端为电压输入端VIN，另一端为VDD端；
所述稳压器13，用于根据VDD端的电压，稳定输入端VIN的电压。
具体的，照明系统启动后，照明电路中的电器元件及LED灯都开始发热，影响周围的温度变化，从而对电器元件及LED的特性带来影响，如果温度达到一定程度，则电器元件及LED灯的寿命都会降低，影响整个照明系统的使用寿命。
所述驱动电路还包括：LED电流参考模块18；
所述LED电流参考模块18的输入端为电阻连接端RISEF，输出端连接PWM生成器17的第二端；
所述LED电流参考模块18，用于判断当前的驱动电路的电流是否大于设定的参考电流阈值，当所述驱动电路的电流大于设定的参考电流阈值时，则向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管组19截止的控制信号，否则，向PWM生成器17输出控制MOSFET晶体管组19导通的控制信号。
由于LED灯在启动时其电压值需达到一定幅度，当其启动电压值在启动临界值附近变化时，也会带来较大的电流变化。因此只要保证LED灯的启动电压大于其临界值即可。但是在LED灯发光的过程中，在正极允许的电流范围内，其电流与光度之间呈正比，但是当超过正极允许电流值时，由于LED灯发热，导致电流与光度之间的正比关系消失。因此LED灯的输入电流过大，会导致LED灯的发光效率低下，并且会导致LED灯的寿命缩短。
因此，为了保证LED灯的发光效率，并且不影响LED灯的使用寿命，在本实用新型实施例中将LED灯的输入电压调节为满足预定频率以上的幅度值，使该电压不频闪，从而达到较好的照明效果。
另外，为了进一步降低驱动电路产生的热量，有效的提高LED灯的使用寿命，在本实用新型实施例中在制备该驱动电话时，采用的PCB板为金属PCB板，所述驱动电路部署在金属PCB板上。该金属PCB板由铝、铜合金、铁等金属材料制成。
在将上述驱动电路和照明电路制备到金属PCB板上时，该PCB板由上下两层金属板构成，在下层金属的上表面制作mask，掩盖不需要导通的区域，将上下两层金属压合到一起后，即可将上述驱动电路部署到PCB的上层金属板的上表面。
由于本实用新型实施例中的PCB采用金属PCB，因此可以利用金属的迅速导热和高散热性，当金属PCB板上部署的电器元件发热时，该热量被传到金属PCB板上，通过金属的散热降低整个照明系统的热量，从而提高照明系统的寿命。
图2为本实用新型实施例提供的该LED照明电路连接图，该驱动电路部署在UI中，该照明电路包括：
ACL和ACN为交流电压输入端，连接交流信号；
整流电路的输入端连接所述ACL和ACN，正极和负极输出端分别连接UI的输入端VIN和地GND；所述正极输出端连接接线端子CN2的VIN端，负极输出端依次连接电容C1及mode端及VDD端，负极输出端依次连接发光二极管功率设定电阻RIS1及RISET端，所述负极输出端与驱动电路的LED4端之间串联有稳压二极管ZD2，电容C3与所述稳压二极管ZD2并联，所述负极输出端与驱动电路的LED3端之间串联有电容C2；
所述驱动电路的LED1和LED2端通过接线端子CN2连接LED灯。
具体的，该照明电路的输入为交流电，直接接生活电源即可，输入端为ACL和ACN，其中ACL接火线，ACN接零线，在ACL上串接有保险丝F1，该保险丝F1的另一端连接压敏电阻TNR1的一端，该TNR1的另一端连接ACN，另外，电阻R1与TNR1并联。
具体的，该保险丝的规格可以根据工作电压、电流情况适当选择，例如该保险丝F1的额定电压可以是250V，额定电流可以是0.5A。压敏电阻TNR1也可以根据需要灵活的选择型号，例如可以选择74S471等。电阻R1例如可以为2.2M欧姆，或者选择更大或更小阻值。
输入端为ACL和ACN分别连接整流电路的两个输入端，整流电路的输出端并联有稳压二极管ZD1。UI的输入引脚1（VIN）连接整流电路的正极输出，接地引脚14和9（GND）连接整流电路的负极输出。
根据输入电压和输出电压可以选择整流电路，例如可以采用MD5S、MD6S、MD7S等。根据整流电路的输出电压，选择适当的稳压二极管ZD1的稳压值。
该UI的引脚1为VIN输入端连接接线端子CN2的VIN端，引脚3、5、7、12端分别为LED1、LED2、LED3和LED4端，连接接线端子CN2中的LED灯1、2、3和4，引脚2、4、6、8、13为NC端，如图2所示NC端悬空。
另外，在UI的引脚12（LED4）和引脚14（GND）之间并联有稳压二极管ZD2，并且在该两个引脚之间还并联有电容C3，在UI的引脚7（LED3）和引脚14（GND）之间并联有电容C2。
电容C1的一端连接整流电路的负极，另一端连接UI的引脚16（mode端），及引脚15（VDD）。
该UI的引脚10（RISET）和引脚14（GND）之间连接有发光二极管功率设定电阻RIS1。
本实用新型实施例提供的照明电路的启动电压的范围较宽，在电压满足110V～240V的范围内都可以启动，由于本实用新型实施例中该照明电路的启动电压较宽，即使当前的电压不稳，但只要当前该不稳的电压在上述范围内，该照明系统即可启动。
由于现有日光灯中采用了大量的电容等元器件，在电压较低时，电容会产生频繁的充放电等现象，导致电容发热，并且频繁的充放电会导致电容使用寿命的降低，从而降低整个日光灯的寿命。而本实用新型实施例中的该照明电路的使用电压范围较宽，在电压较低时也不会出现频闪等问题，因此有利于提高照明系统的使用寿命。并且，本实用新型实施例中的照明电路中电容等元器件使用较少，不会使整个照明系统产生大量的热量，因此本照明系统的寿命也会相应的延长。
另外，为了进一步降低热量的产生，有效的提高LED灯的使用寿命，本实用新型实施例在制备该照明电路时，采用的PCB板为金属PCB板，该金属PCB板由铝、铜合金、铁等金属材料制成。
在将上述照明电路部署在金属PCB板上时，该PCB板由上下两层金属板构成，在下层金属板的上表面制作mask，掩盖不需要导通的区域，将上下两层金属板压合到一起后，即可将上述照明电路部署到PCB的上层金属板的上表面。
由于本实用新型实施例中的PCB采用金属PCB，因此可以利用金属的迅速导热和高散热性，当金属PCB板上部署的电器元件发热时，该热量被传到到金属PCB板上，通过金属的散热降低整个照明系统的热量，从而提高照明系统的寿命。
下表为采用本实用新型实施例提供的照明系统照明时，较现有技术中的日光灯照明在用电量及用电量上的差异。
根据上表可以看由于本实用新型实施例的照明系统的使用电压较宽，发热少，因此本实用新型实施例的照明系统，无论是在600mm的长度还是1200mm的长度，在12小时和一年的时间中，都比现有技术中的日光灯节省用电量。
由本实用新型实施例提供的照明电路构成的照明系统，可以应用在家庭、楼群、商场、办公室、银行、医院、百货、军队、大型超市等广泛区域。另外本实用新型实施例提供的照明系统，较现有技术中的日光灯在亮度上提高了1.3倍，因此可以采用较少的用LED取达到现有的亮度要求，从而节省了安装及材料等方面的费用。
在开发性建筑使用既减少了工序也减少了费用，是应用方面多方考研的好产品。以及SMPS（镇流器）方式的日光灯或LED灯要达到AC直接型LED灯的保证寿命期，SMPS（镇流器）的日光灯或LED灯要换上7次以上的SMPS，但AC直接型LED照明在保证寿命期内不用更换任何部件所以不产生附加的费用。AC直接型LED灯过了保证期后只需换LED就可以继续使用即减少了负担。
本实用新型实施例提供了一种LED灯驱动电路及照明电路，该驱动电路中包括过零检测器、频率检测器、脉冲宽度调制PWM模式、PWM生成器、LED电流参考模块和MOSFET晶体管组，通过各部件之间的连接关系，实现对LED灯的驱动。由于在本实用新型实施例中该驱动电路中未采用电容器件，因此不会存在电容器件因使用时间过长而发热的问题，也就不会影响照明系统的寿命。
本领域的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、设备或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种LED灯驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：过零检测器(11)、频率检测器(12)、脉冲宽度调制PWM模式(16)、PWM生成器(17)和MOSFET晶体管组(19)；
过零检测器(11)连接电压输入端VIN，输出端依次连接频率检测器(12)及PWM生成器(17)的第一端；PWM模式(16)的输入端连接mode端，输出端连接PWM生成器(17)的第一端；LED电流参考模块的输入为RISEF端，输出端连接PWM生成器(17)的第一端；PWM生成器(17)通过第二端连接MOSFET晶体管组(19)的栅极，MOSFET晶体管组(19)的漏极为LED1、LED2、LED3和LED4输出端，MOSFET晶体管组(19)的源极为NC输出端；
过零检测器(11)，用于在整流桥路中采样全波整流信号，将交流电压整形为脉冲直流电压；
频率检测器(12)，用于根据输入电压的频率调整直流电压的频率；
PWM生成器(17)，用于进行脉冲宽度调节，将直流电压调整为导通MOSFET晶体管的电压信号；
PWM模式(16)，用于判断mode输入端的电压是否满足LED灯启动的电压范围，当mode输入端的电压满足LED灯启动的电压范围时，向PWM生成器(17)输出控制MOSFET晶体管组(19)截止的控制信号，否则，向PWM生成器(17)输出控制MOSFET晶体管组(19)导通的控制信号。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：温度保护器(14)、振荡器(15)；
其中，温度保护器(14)的输入端为温度检测端OTEN，输出端依次连接振荡器(15)及PWM生成器(17)的第一端；
所述温度保护器(14)，用于通过温度检测端OTEN检测环境温度，当当前的环境温度超过设定温度时，向振荡器(15)输出MOSFET晶体管(19) 截止的控制信号，否则，向振荡器(15)输出MOSFET晶体管(19)导通的控制信号；
所述振荡器(15)，用于接收温度保护器(14)输出的控制信号，向PWM生成器(17)输出控制MOSFET晶体管(19)导通或截止的控制信号。
3.如权利要求1或2所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：稳压器(13)；
所述稳压器(13)的输入端为电压输入端VIN，输出端为VDD端；
所述稳压器(13)，用于根据VDD端的电压，稳定输入端VIN的电压。
4.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路部署在金属PCB板上，其中所述金属PCB板包括上、下两层金属板，下层金属的上表面制作mask，掩盖不需要导通的区域，上下两层金属板压合后，照明电路部署在上层金属板的上表面。
5.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：LED电流参考模块(18)；
所述LED电流参考模块(18)的输入端为电阻连接端RISEF，输出端连接PWM生成器(17)的第二端；
所述LED电流参考模块(18)，用于判断当前的驱动电路的电流是否大于设定的参考电流阈值，当所述驱动电路的电流大于设定的参考电流阈值时，则向PWM生成器(17)输出控制MOSFET晶体管组(19)截止的控制信号，否则，向PWM生成器(17)输出控制MOSFET晶体管组(19)导通的控制信号。
6.一种基于权利要求1～5任一项所述驱动电路的照明电路，其特征在于，所述照明电路中包括部署有所述驱动电路的UI，并且还包括：
ACL和ACN为交流电压输入端，连接交流信号；
整流电路的输入端连接所述ACL和ACN，正极和负极输出端分别连接UI的输入端VIN和地GND；所述正极输出端连接接线端子CN2的VIN端， 负极输出端依次连接电容C1及mode端及VDD端，负极输出端依次连接发光二极管功率设定电阻RIS1及RISET端，所述负极输出端与驱动电路的LED4端之间串联有稳压二极管ZD2，电容C3与所述稳压二极管ZD2并联，所述负极输出端与驱动电路的LED3端之间串联有电容C2；
所述驱动电路的LED1和LED2端通过接线端子CN2连接LED灯。
7.如权利要求6所述的照明电路，其特征在于，所述照明电路还包括：
跨接在所述整流电路正负极输出端的整流二极管ZD1。
8.如权利要求6或7所述的照明电路，其特征在于，所述ACL和ACN输入端间并联有压敏电阻TNR1，并且并联电阻R1。
9.如权利要求8所述的照明电路，其特征在于，所述ACL端上串接有保险丝F1，F1的另一端通过并联压敏电阻TNR1及电阻R1连接ACN端。
10.如权利要求6～9任一项所述的照明电路，其特征在于，所述照明电路部署在金属PCB板上，其中所述金属PCB板包括上、下两层金属板，下层金属的上表面制作mask，掩盖不需要导通的区域，上下两层金属板压合后，照明电路部署在上层金属板的上表面。
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Cited By (3)
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| CN103906313A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-07-02 | 廊坊三田电器有限公司 | 一种led灯的驱动电路及照明电路 |
| WO2015062169A1 (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 廊坊三田电器有限公司 | 一种led灯的驱动电路及照明电路 |
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