CN204377183U - 一种led驱动装置及其led灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED驱动装置，所述LED驱动装置设置在LED灯的灯头内，用于驱动设置在灯泡中的LED灯串；所述驱动装置包括连接交流市电的输入端口、连接LED灯串的输出端口以及将所述输入端口取得的交流电转换为驱动所述LED灯串的恒流信号的开关转换单元；所述输入端口一端与所述灯头顶部的触点连接，所述输出端口的一端与所述LED灯串一端连接；所述输入端口的另一端与所述输出端口的另一端连接并连接在所述灯头的螺旋或卡口触点上。实施本实用新型的一种LED驱动装置及其LED灯，具有以下有益效果：其性能较好、成本较低、不需要额外构件安装驱动装置。

Description

一种LED驱动装置及其LED灯

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种LED驱动装置及其LED灯。

背景技术

LED作为一种新的光源，正在取代传统的白炽灯成为家庭照明的主要光源。随着LED技术的发展，越来越多的LED灯正在得到使用。例如，LED灯丝，一种全新的LED封装形式，就是其中的一个例子。所谓的LED灯丝，就是使用一个串联或并联或二者结合的一个LED灯柱，将其设置在灯泡中，与传统白炽灯的灯丝位置雷同，在通过驱动装置使其发光。使用这样的结构可以制作出与白炽灯形状几乎完全相似的LED球泡灯(俗称LED灯丝灯)，可以轻松实现360度全方向发光。这种LED灯的外观与传统的钨丝灯几乎完全一样，较好地兼顾了人们长期使用钨丝灯养成的使用习惯。目前的LED灯丝灯的驱动电源有三种：阻容降压电路、线性恒流电路和开关电源恒流电路。其中，阻容降压驱动电路可靠性差，输出有工频闪烁(也称频闪)；线性恒流电路的输入电压范围窄，输出灯珠不能灵活可变；而开关电源电路由于体积大，在传统白炽灯的灯头和玻璃外壳之间需要设置白色的塑件，用于放置驱动装置。这样不但不美观，而且增加成本高，不符合人们长期使用钨丝灯的习惯。总之，在现有的LED球泡灯中，其性能较差、成本较高、需要额外的构件安装驱动装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述性能较差、成本较高、需要额外的构件安装驱动装置的缺陷，提供一种性能较好、成本较低、不需要额外构件安装驱动装置的一种LED驱动装置及其LED灯。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种LED驱动装置，所述LED驱动装置设置在LED灯的灯头内，用于驱动设置在灯泡中的 LED灯串；所述驱动装置包括连接交流市电的输入端口、连接LED灯串的输出端口以及将所述输入端口取得的交流电转换为驱动所述LED灯串的恒流信号的开关转换单元；所述输入端口一端与所述灯头顶部的触点连接，所述输出端口的一端与所述LED灯串一端连接；所述输入端口的另一端与所述输出端口的另一端连接并连接在所述灯头的螺旋或卡口触点上。

更进一步地，所述开关转换单元包括防浪涌电路、整流电路、恒流控制电路、采样滤波电路、输出滤波电路以及续流二极管；其中，交流市电的相线通过防浪涌电路进入整流电路，得到整流后的直流电压，并送入所述恒流控制电路输入端；所述恒流控制电路将其进行开关转换后由其输出端输出，通过输出滤波电路后提供给被驱动的LED灯串；所述采样滤波电路串接在所述恒流控制电路的输出端和所述输出滤波电路之间，并将通过所述采样滤波电路后的信号传送到所述恒流控制电路的反馈端；所述续流二极管连接所述交流市电零线和所述恒流控制电路输出端之间，其阴极与所述恒流控制电路输出端连接，其阳极与所述交流市电零线连接；所述交流市电零线还分别与所述整流电路、输出滤波电路和LED灯串的一端连接，以形成电流回路。

更进一步地，所述恒流控制电路包括振荡器模块、主控模块、开关模块、输出电流检测模块以及峰值电流检测模块；其中，所述振荡器模块提供方波到所述主控模块，所述主控模块依据所述输出电流检测模块和所述峰值电流检测模块输出所述主控模块的信号调节所述振荡器模块送来的方波参数，得到开关模块的驱动信号，并输送到所述开关模块控制其开关状态；所述峰值电流检测模块分别由所述开关模块和所述输出滤波电路取得信号并与第二参考电压源输出电压比较得到其输送到所述主控模块的信号；所述输出电流检测模块有所述输出滤波电路的输入端取得信号并与第一参考电压源输出电压比较得到其输送到所述主控单元的信号；所述主控模块由多个逻辑单元电路和延时电路构成。

更进一步地，所述恒流控制电路包括一设置有所述振荡器模块、主控模块、开关模块、输出电流检测模块以及峰值电流检测模块实现其功能的集成电路，所述集成电路为SOT89-5封装。

更进一步地，所述LED驱动装置设置在一适于其安装灯头形状的电路板上，所述电路板为双面布线、单面放置元件的电路板，其中央设置有便于所述灯泡灯柱通过的通孔。

更进一步地，所述防浪涌电路包括一线绕电阻，所述线绕电阻一端的引脚连接在所述电路板上，其另一端直接连接在所述灯头的顶部触点上，与所述交流市电的相线连接；所述输出滤波电路包括串接在所述采样滤波电路和所述LED灯串之间的储能电感，所述储能电感为贴片电感。

更进一步地，所述整流电路还包括跨接在整流电路输出端和所述交流市电零线上的滤波电容，所述滤波电容为电解电容；所述电解电容设置在所述电路板通孔上方，其通过引脚高于所述电路板使所述灯泡的灯柱能够穿过所述电路板上的通孔；所述电解电容和所述线绕电阻并排且相互靠近。

更进一步地，所述电解电容和所述线绕电阻并排的中心位置为所述电路板的中心位置。

本实用新型还涉及一种LED灯，包括金属灯头和玻璃外壳，所述玻璃外壳直接连接在所述灯头上；所述LED灯还包括设置在所述玻璃外壳内的LED灯串和用于驱动所述LED灯串的驱动装置，所述驱动装置是上述任意一项所述的驱动装置。

实施本实用新型的一种LED驱动装置及其LED灯，具有以下有益效果：由于该驱动装置直接设置在灯头内，不需要额外的硅胶或塑胶件来安装，所以在灯头及玻璃外壳之间没有其他构件，符合人们长期对与钨丝灯灯的认知习惯，且成本较低，安装简单；同时，由于使用开关电路，其不会出现工频闪烁。因此，其性能较好、成本较低、不需要额外构件安装驱动装置。

附图说明

图1是本实用新型一种LED驱动装置及其LED灯实施例中驱动装置的电路结构示意图；

图2是所述实施例中LED驱动装置的电原理图；

图3是所述实施例中该装置的电路板结构示意图；

图4是所述实施例中恒流控制装置的结构示意图；

图5是所述实施例中主控模块的电原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型一种LED驱动装置及其LED灯实施例中，其LED驱动装置设置在灯泡的灯头内(在本实施例中，以一个E14的螺口球形灯为例说明)，用于驱动设置在灯泡中的LED灯串，在本实施例中，该LED灯串设置在灯泡中，与传统白炽灯的灯丝位置雷同；该驱动装置包括连接交流市电的输入端口、连接LED灯串的输出端口以及将输入端口取得的交流电转换为驱动所述LED灯串的恒流信号的开关转换单元；在图1中，上述输入端口为标记L/N的端口，其与交流市电连接；上述的输出端口标记有+和-，其与LED灯串连接。在本实施例中，上述输入端口一端(即标记L的一端)与所述灯头顶部的触点连接，其与交流市电相线连接；输出端口的一端(图1中标记+的一端)与LED灯串一端连接；而输入端口的另一端(图1中标记为N的一端)与输出端口的另一端(图1中标记为-的一端)连接，然后连接在上述灯头的螺旋或卡口触点(即灯头的外壳)上。在上述的输入端口和输出端口之间，就是开关转换单元，其将交流市电转换为驱动LED灯串的恒流信号，使得该LED灯串发光。

在本实施例中，如图1所示，上述开关转换单元包括防浪涌电路、整流电路、恒流控制电路、采样滤波电路、输出滤波电路以及续流二极管；其中，交流市电的相线(也就是俗称火线的那条交流电线)通过防浪涌电路进入整流电路，得到整流后的直流电压，并送入所述恒流控制电路，具体来讲，是连接到恒流控制电路中的开关器件的漏极；该开关器件在控制信号的作用下不断地开关，于是将上述直流电压转换为脉冲信号并输出，该脉冲信号通过输出滤波电路后提供给被驱动的LED灯串(关于具体的转换过程稍后详述)。在本实施例中，采样滤波电路串接在上述恒流控制电路的输出端和输出滤波电路之间，并将通过采样滤波电路后的信号反馈到所述恒流控制电路；续流二极管连接上述交流市电零线和恒流控制电路输出端之间，其阴极与恒流控制电路输出端连接，其阳极与交流市电零线连接；交流市电零线还分别与所述整流电路、输出 滤波电路和LED灯串的一端连接，以形成电流回路。也就是说，在本实施例中，上述整流电路、续流二极管、采样滤波电路和输出滤波电路的等电位端是连接在一起的，并与交流电的零线连接，即与上述灯头的金属外壳触点连接。

更具体地，在本实施例中，恒流控制电路的结构请参见图4和图5，该恒流控制电路包括振荡器模块、主控模块、开关模块、输出电流检测模块以及峰值电流检测模块；其中，振荡器模块提供方波到主控模块，主控模块依据输出电流检测模块和峰值电流检测模块输出主控模块的参考信号调节振荡器模块送来的方波参数，得到开关模块的驱动信号，并输送到开关模块控制其开关状态；峰值电流检测模块由开关模块和输出滤波电路取得信号并与第二参考电压源输出电压比较得到其输送到主控模块的参考信号；输出电流检测模块由输出滤波电路的输入端取得信号并与第一参考电压源输出电压比较得到其输送到主控单元的信号；主控模块由多个逻辑单元电路和延时电路构成(其具体结构请参见图5)。

在本实施例中，请参见图3，该LED驱动装置设置在一适于其安装灯头形状的电路板1上，该电路板为双面布线且单面放置元件的电路板，其中央设置有便于灯泡灯柱通过的通孔2。该电路板具有放置元器件的元件面3，该元件面3的背面是非元件面(图3中未示出)。在本实施例中，上述恒流控制电路是一设置有上述各硬件功能模块(即振荡器模块、主控模块、开关模块、输出电流检测模块以及峰值电流检测模块)实现其功能的集成电路，所述集成电路为SOT89-5封装。

在图2中，示出了本实施例中的LED驱动装置的电原理图。在图2中，上述防浪涌电路是一线绕电阻，该线绕电阻一端的引脚连接在电路板1上，其另一端直接连接在灯头的顶部触点上，与交流市电的相线连接；请参见图3，图中标记为5的元件就是上述线绕电阻，其一端引脚空置，这是由于图3示出的是该驱动装置还未安装到灯头的情况，所以该引脚还未与上述顶部触点连接，在安装到灯头时，该引脚才与顶部触点焊接在一起。在本实施例中，输出滤波电路包括串接在所述采样滤波电路和所述LED灯串之间的储能电感，所述储能电感为贴片电感。

此外，整流电路还包括跨接在整流电路的输出端和所述交流市电零线上的滤波电容(参见图2中的E1和图3中标记为4的元件)，该滤波电容为电解电容；该电解电容设置在电路板通孔2的上方，其通过引脚高于电路板使灯泡的灯柱能够穿过电路板1上的通孔2；请参见图3，上述电解电容和线绕电阻并排且相互靠近。同时，该电解电容和线绕电阻并排的中心位置为电路板1的中心位置。同时，在本实施例中，上述电路板1的非元件面上设置有至少一个用于使所述电路板的输出端口中另一端(即图1中标记N的一端)与灯头的金属外壳触点连接的焊接点。这些设置使得该驱动装置能够较为方便安装在灯头中，同时不需要任何外接的引线。提高了安装的速度及质量，进一步降低了成本。

总体上来讲，在本实施例中，该LED驱动装置包括防浪涌电路、整流电路、恒流控制电路、采样滤波电路、输出滤波电路、续流二极管、电容、电阻组成。在图2中，示出了本实施例中该驱动装置的具体电路，其包括防浪涌电路(FR1)、整流电路(D2及E1)、恒流控制电路(图2中的集成电路)、采样滤波电路(R1及C1)、输出滤波电路(L1及E3)、续流二极管(D1)、电容E2以及电阻R3组成。

其中，恒流控制电路采用深圳市明微电子股份有限公司的SM7313，SM7313工作在固定频率下的跳频模式，通过DRAIN端口给VDD电容充电，实现启动和供电，通过检测CS(即恒流控制电路的输出端)电阻端电压进行跳频控制，从而使CS电阻端电压平均值稳定在内部基准处，从而得到高恒流精度和高负载调整率：

$I_{\mathrm{led}}=\frac{V_{\mathrm{cs}\_\mathrm{ref}}}{R_1}$

其中，I_led是系统输出的恒定电流，R₁是CS端外接的电阻，V_{cs_ref}是芯片内部设定的比较基准电压。

在本实施例中，使用E14灯头为例，由于E14的灯头体积小，传统的开关电源无法放在灯头内，而在本实施例中，该LED驱动装置可以放入E14灯头内。该LED驱动装置的元件选用小体积的元件。整流电路的滤波电容采用 直径是8mm，高度是7mm的电解电容(俗称￠8*7)，此电容与防浪涌电路的线绕电阻FR1并行放置，其形成的中心对应于电路板的中心；输出滤波电路的储能电感L1采用小体积的贴片电感(如221或471)，滤波电容E3采用贴片电容；恒流芯片SM7313P采用小体积的SOT89-5封装形式的，减小体积。

同时，整流电路采用半波整流的形式，由二极管D2和滤波电容E1组成，电容的接地端与市电的负向输入端相连，并且与输出滤波电路的接地端相连，与负载的负输出端相连。

为了便于装配进入E14灯头，在本实施例中，电路板采用圆环形设计。由于灯丝灯的灯丝灯柱会向灯头内部伸长约4～6mm，因此电路板中心挖洞，留空，利于灯柱放置。整流电路的滤波电容E1跨接在中心的两端，与绕线电阻并行直插放置。

在本实施例中，当电路板及其上元件安装测试好后，涂上绝缘胶或采用其它绝缘措施后可直接放入E14灯头。

此外，本实施例中还涉及一种LED灯，包括金属灯头和玻璃外壳，所述玻璃外壳直接连接在所述灯头上；所述LED灯还包括设置在所述玻璃外壳内的LED灯串和用于驱动所述LED灯串的驱动装置，所述驱动装置是上述的LED驱动装置。

此外，在本实用新型上述实施例的描述中，在合理的情况下，该实施例中的技术特征均可以相互结合、组合或替换。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种LED驱动装置，其特征在于，所述LED驱动装置设置在LED灯的灯头内，用于驱动设置在灯泡中的LED灯串；所述驱动装置包括连接交流市电的输入端口、连接LED灯串的输出端口以及将所述输入端口取得的交流电转换为驱动所述LED灯串的恒流信号的开关转换单元；所述输入端口一端与所述灯头顶部的触点连接，所述输出端口的一端与所述LED灯串一端连接；所述输入端口的另一端与所述输出端口的另一端连接并连接在所述灯头的螺旋或卡口触点上。

2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述开关转换单元包括防浪涌电路、整流电路、恒流控制电路、采样滤波电路、输出滤波电路以及续流二极管；其中，交流市电的相线通过防浪涌电路进入整流电路，得到整流后的直流电压，并送入所述恒流控制电路输入端；所述恒流控制电路将其进行开关转换后由其输出端输出，通过输出滤波电路后提供给被驱动的LED灯串；所述采样滤波电路串接在所述恒流控制电路的输出端和所述输出滤波电路之间，并将通过所述采样滤波电路后的信号传送到所述恒流控制电路的反馈端；所述续流二极管连接所述交流市电零线和所述恒流控制电路输出端之间，其阴极与所述恒流控制电路输出端连接，其阳极与所述交流市电零线连接；所述交流市电零线还分别与所述整流电路、输出滤波电路和LED灯串的一端连接，以形成电流回路。

3.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其特征在于，所述恒流控制电路包括振荡器模块、主控模块、开关模块、输出电流检测模块以及峰值电流检测模块；其中，所述振荡器模块提供方波到所述主控模块，所述主控模块依据所述输出电流检测模块和所述峰值电流检测模块输出所述主控模块的信号调节所述振荡器模块送来的方波参数，得到开关模块的驱动信号，并输送到所述开关模块控制其开关状态；所述峰值电流检测模块由所述开关模块和所述输出滤波电路取得信号并与第二参考电压源输出电压比较得到其输送到所述主控模块的信号；所述输出电流检测模块由所述输出滤波电路的输入端取得信号并与第一参考电压源输出电压比较得到其输送到所述主控单元的信号；所述主控模块由多个逻辑单元电路和延时电路构成。

4.根据权利要求3所述的LED驱动装置，其特征在于，所述恒流控制电路包括一设置有所述振荡器模块、主控模块、开关模块、输出电流检测模块以及峰值电流检测模块实现其功能的集成电路，所述集成电路为SOT89-5封装。

5.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述LED驱动装置设置在一适于其安装灯头形状的电路板上，所述电路板为双面布线、单面放置元件的电路板，其中央设置有便于所述灯泡灯柱通过的通孔。

6.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其特征在于，所述防浪涌电路包括一线绕电阻，所述线绕电阻一端的引脚连接在所述电路板上，其另一端直接连接在所述灯头的顶部触点上，与所述交流市电的相线连接；所述输出滤波电路包括串接在所述采样滤波电路和所述LED灯串之间的储能电感，所述储能电感为贴片电感。

7.根据权利要求6所述的LED驱动装置，其特征在于，所述整流电路还包括跨接在整流电路输出端和所述交流市电零线上的滤波电容，所述滤波电容为电解电容；所述电解电容设置在所述电路板通孔上方，其通过引脚高于所述电路板使所述灯泡的灯柱能够穿过所述电路板上的通孔；所述电解电容和所述线绕电阻并排且相互靠近。

8.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其特征在于，所述电解电容和所述线绕电阻并排的中心位置为所述电路板的中心位置。

9.一种LED灯，包括金属灯头和玻璃外壳，所述玻璃外壳直接连接在所述灯头上；所述LED灯还包括设置在所述玻璃外壳内的LED灯串和用于驱动所述LED灯串的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置是如权利要求1-8任意一项所述的驱动装置。