CN204968193U - 一种无频闪led交流驱动装置 - Google Patents

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刘俊达
李明珠
孙婷
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Abstract

本实用新型公开了一种无频闪LED交流驱动装置，包括：交流电源和至少一组LED驱动电路，一组LED驱动电路中包括相互并联的第一LED驱动电路和第二LED驱动电路，所述第一LED驱动电路包括：第一整流模块、第一LED单元组和第一线性恒流控制模块，所述第二LED驱动电路包括：移相模块、第二整流模块、第二LED单元组和第二线性恒流控制模块。本实用新型通过移相模块实现相位互补，使第一LED单元组和第二LED单元组的光通量叠加互补，使整个LED装置在全时间段光通量不为0。

Description

一种无频闪LED交流驱动装置
技术领域
本实用新型涉及一种实现无频闪的LED交流驱动装置。
背景技术
近年来LED照明技术快速发展，LED照明取代传统照明之趋势非常明显。目前的LED光源驱动是低电压(3-36V)、大电流(200-1500mA)工作的半导体器件，需要提供合适的直流恒流源才能正常工作，而我们日常使用的电源是高压交流电源，所以必须使用变压器或开关电源进行降压，将交流(AC)转换成直流(DC)，再转换为直流恒流源才能使用。一般来说，直流驱动的LED灯具中必须要预留一定的空间用于放置这种电源模块，对于灯具的设计产生一定的局限和困扰。另外，LED光源与电源器件分立设置，使生产流程繁冗度增加，器件数量增多，导致产品成本偏高。采用交流驱动LED可以大大简化系统复杂度，提高系统集成度，提高生产效率，降低成本，同时有利于LED照明技术的标准化规范化发展。
目前的AC驱动方案大多采用整流桥加线性高压恒流驱动IC，先将交流电转变为直流电，再通过分段控制使某极小的一个电压周期范围内保证电流一致，如专利号201310052758.5和201280006857.3。但这样的方案存在的缺陷是瞬态电压波动较大，电流波形受电压波动影响在1/2个周期内循环波动,大小不一，由于还存在电压为0的状态，如图1所示，驱动电流同样存在为0阶段，表现结果为LED灯受电压周期影响亮度不一致、不均匀，并且出现亮灭循环的闪烁情况。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种LED交流驱动装置，实现无频闪的LED交流驱动。
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种无频闪LED交流驱动装置，包括：交流电源和至少一组LED驱动电路，一组LED驱动电路中包括相互并联的第一LED驱动电路和第二LED驱动电路，所述第一LED驱动电路包括：第一整流模块、第一LED单元组和第一线性恒流控制模块，所述第二LED驱动电路包括：移相模块、第二整流模块、第二LED单元组和第二线性恒流控制模块；
所述第一整流模块的输入端与一交流电源连接，第一整流模块的输出端分别与第一LED单元组的输入端和第一线性恒流控制模块的电压端连接，第一LED单元组的输出端与第一线性恒流控制模块的控制端连接；第一线性恒流控制模块用于获取其电压端的电压值所在的第一预设电压区间，并根据该第一预设电压区间将第一LED单元组的电流大小调整为与第一预设电压区间对应的预设电流值；其中，第一预设电压区间为多个且具有连续性，每个第一预设电压区间与对应的预设电流值为一一对应关系；
所述移相模块的输入端与所述交流电源连接，移相模块的输出端与第二整流模块的输入端连接，第二整流模块的输出端分别与第二LED单元组的输入端和第二线性恒流控制模块的电压端连接，第二LED单元组的输出端与第二线性恒流控制模块的控制端连接；移相模块用于改变输入的交流电压的相位且改变后的相位与原相位相差半个周期；第二线性恒流控制模块用于获取其电压端的电压值所在的第二预设电压区间，并根据该第二预设电压区间将第二LED单元组的电流大小调整为与第二预设电压区间对应的预设电流值；其中，第二预设电压区间为多个且具有连续性，每个第二预设电压区间与对应的预设电流值为一一对应关系。
优选的，在交流电源与移相模块之间还连接有一分压电阻，所述第一LED单元组中LED单元的光效低于第二LED单元组中LED单元的光效。
优选的，所述第一线性恒流控制模块具有N个控制端，第一LED单元组由N个第一LED单元串联组成，每个第一LED单元的输出端分别与第一线性恒流控制模块对应的控制端连接，所述第一线性恒流控制模块还用于根据该第一预设电压区间控制对应的第一LED单元的工作状态，以使第一LED单元在额定功率下工作，其中，N为大于0的整数；所述第二线性恒流控制模块具有M个控制端，第二LED单元组由M个第二LED单元串联组成，每个第二LED单元的输出端分别与第二线性恒流控制模块对应的控制端连接，所述第二线性恒流控制模块还用于根据该第二预设电压区间控制对应的第二LED单元的工作状态，以使第二LED单元在额定功率下工作，其中，M为大于0的整数。
优选的，所述第一整流模块和第二整流模块均为整流桥。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过相位互补，使第一LED单元组和第二LED单元组的光通量叠加互补，使整个LED装置在全时间段光通量不为0。另外，通过降低第二LED驱动电路中的功率，使移相模块的体积得到缩减，以增加其适用性，同时第二LED单元组采用的LED芯片的光效大于第一LED单元组采用的LED芯片的光效，使两个LED单元组互补的光通量相对平衡，有效降低整体光通量亮暗的波动深度，消除交流驱动LED的频闪现象。
附图说明
图1为现有技术中AC交流驱动方案的电流电压示意图。
图2为本实用新型优选实施例中的无频闪LED交流驱动装置的电路结构图。
图3为本实用新型优选实施例中的第一LED单元组和第二LED单元组的电流电压示意图。
图4为本实用新型优选实施例中的第一LED单元组和第二LED单元组的功率与光效示意图。
图5为本实用新型优选实施例中的第一LED单元组和第二LED单元组的光通量示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
参考图2为本实用新型的优选实施例，一种无频闪LED交流驱动装置，包括：至少一组LED驱动电路，一组LED驱动电路包括相互并联的第一LED驱动电路和第二LED驱动电路，第一LED驱动电路包括：第一整流模块2、第一LED单元组3和第一线性恒流控制模块4，第二LED驱动电路包括：分压电阻5、移相模块6、第二整流模块7、第二LED单元组8和第二线性恒流控制模块9。优选的，第一整流模块2和第二整流模块7均为整流桥。
第一整流模块2的输入端与一交流电源1连接，第一整流模块2的输出端分别与第一LED单元组3的输入端和第一线性恒流控制模块4的电压端连接。分压电阻5连接于交流电源1和移相模块6之间，移相模块6的输出端与第二整流模块7的输入端连接，第二整流模块7的输出端分别与第二LED单元组8的输入端和第二线性恒流控制模块9的电压端连接。
在本实施例中，第一线性恒流控制模块4和第二线性恒流控制模块9均采用型号为SL1503A的控制模块，其具有4个控制端，实现根据电压区间分级控制对应的电流大小以及对应的控制端导通，以使对应的LED单元导通工作，在其它实施例中，不限定于使用该型号的控制模块，也不限定于控制端的具体数量，只要实现上述所述的功能即可。第一LED单元组3由第一LED单元31、第一LED单元32、第三LED单元33和第一LED单元34依次串联组成，每个第一LED单元的输出端分别与第一线性恒流控制模块4中对应的控制端连接，即四个第一LED单元与第一线性恒流控制模块4中的四个控制端为一一对应关系。由于第二LED驱动电路通过分压电阻对交流电源输出的电压进行分压，因此整体输出的功率相对较小，因此在本实施例中，第二LED单元组8仅由第二LED单元81和第二LED单元82组成即可，每个第二LED单元的输出端分别与第二线性恒流控制模块9中对应的控制端连接，即两个第二LED单元与第二线性恒流控制模块9中的两个控制端为一一对应关系，至于第二线性恒流控制模块9中的其余两个控制端则可以悬空。
首先描述第一LED驱动电路的工作原理，交流电源1输出的电压经过第一整流模块2整流成单向纹波电压，输入到第一LED单元组3和第一线性恒流控制模块4的电压端，此时第一线性恒流控制模块4判断其电压端的电压值所在的第一预设电压区间，并根据该第一预设电压区间所对应的预设电流值将第一LED单元组的电流大小调整为该对应的预设电流值，以及根据该第一预设电压区间控制对应的控制端导通，以使对应的第一LED单元导通工作，具体的电压区间与电流大小和控制端导通的关系如下表所示：
I/mA LED(31) LED(32) LED(33) LED(34)
0V<Vi<70V 0 off off off off
70V<Vi<140V 24 on off off off
140V<Vi<210V 30 on on off off
210V<Vi<280V 36 on on on off
280V<Vi<310V 42 on on on on
由上表可知，当电压为0-70V之间时，电流为0，全部第一LED单元关闭；当电压在70-140V之间时，电流为24mA，第一LED单元31导通；当电压在140V-210V之间时，电流为30mA，第一LED单元31和第一LED单元32导通；当电压在210V-280V之间时，电流为36mA，第一LED单元31、第一LED单元32和第一LED单元33导通；当电压在280-310V之间时，电流为42mA，四个第一LED单元全部导通。根据不同的电压和电流控制对应数量的第一LED单元工作的目的是为了使第一LED单元能够在其额定功率下工作，防止过载。
然后描述第二LED驱动电路的工作原理，交流电源1输出的交流电压经过分压电阻5分压输出至移相模块6，设置分压电阻5的作用是有效降低电路的功率，而只有降低了功率，才能把移相模块6的体积做得更小，增加其适用性。移相模块6将输入的交流电压进行移相，使移相后的电压相位与原相位相差半个周期，将移相后的交流电压输出至第二整流模块7，第二整流模块7整流后将其输出至第二LED单元组8和第二线性恒流控制模块9的电压端，此时第二线性恒流控制模块9判断其电压端的电压值所在的第二预设电压区间，并根据该第二预设电压区间所对应的预设电流值将第二LED单元组的电流大小调整为该对应的预设电流值，以及根据该第二预设电压区间控制对应的控制端导通，以使对应的第二LED单元导通工作，具体的电压区间与电流大小和控制端导通的关系如下表所示：
I/mA LED(81) LED(82)
0V<Vi<70V 0 off off
70V<Vi<140V 24 on off
140V<Vi<210V 30 on on
由上表可知，当电压在0-70V之间时，电流为0，所有第二LED单元关闭；当电压在70-140V之间时，电流为24mA，第二LED单元81导通；当电压在140-210V之间时，电流为30mA，第二LED单元81和第二LED单元82导通。同样的，根据不同的电压和电流控制对应数量的第二LED单元工作的目的是为了使第二LED单元能够在其额定功率下工作，防止过载。在本实施例中，由于分压电阻5的作用，导致第二LED驱动电路中电压的最大值不超过210V，而在不同的实施例中，具体根据分压电阻5的分压能力而设置相应数量的第二LED单元。
参考图3，可以看出第一LED单元组3和第二LED单元组8的电压、电流与时间的对应关系，而且由于第二LED单元组8中的压进行了半个周期的移相，使第一LED单元组3和第二LED单元组8之间的光通量形成了互补关系。但是由于第二LED单元组8的功率低于第一LED单元组3的功率，由“光通量＝功率×光效”这个公式可知，要使光通量相对平衡，因此需要第二LED单元组8采用的LED芯片的光效高于第一LED单元组3中的LED芯片的光效，如图4所示。通过上述的设置，第一LED单元组3和第二LED单元组8叠加后的发光效果较为平稳，光源亮度的波动深度较小，全时间段内不存在光通量为0的情况，有效消除了交流驱动LED的频闪问题，具体可以参照图5以及下表所示的两个LED单元组的功率和光效关系：
由上表可知，两个LED单元组叠加后的光通量亮暗波动深度为5.62％的光源，与传统白炽灯、卤素灯的效果相当，能够有效消除了交流驱动LED的频闪问题。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无频闪LED交流驱动装置，其特征在于，包括：至少一组LED驱动电路，一组LED驱动电路中包括相互并联的第一LED驱动电路和第二LED驱动电路，所述第一LED驱动电路包括：第一整流模块、第一LED单元组和第一线性恒流控制模块，所述第二LED驱动电路包括：移相模块、第二整流模块、第二LED单元组和第二线性恒流控制模块；
所述第一整流模块的输入端与一交流电源连接，第一整流模块的输出端分别与第一LED单元组的输入端和第一线性恒流控制模块的电压端连接，第一LED单元组的输出端与第一线性恒流控制模块的控制端连接；第一线性恒流控制模块用于获取其电压端的电压值所在的第一预设电压区间，并根据该第一预设电压区间将第一LED单元组的电流大小调整为与第一预设电压区间对应的预设电流值；其中，第一预设电压区间为多个且具有连续性，每个第一预设电压区间与对应的预设电流值为一一对应关系；
所述移相模块的输入端与所述交流电源连接，移相模块的输出端与第二整流模块的输入端连接，第二整流模块的输出端分别与第二LED单元组的输入端和第二线性恒流控制模块的电压端连接，第二LED单元组的输出端与第二线性恒流控制模块的控制端连接；移相模块用于改变输入的交流电压的相位且改变后的相位与原相位相差半个周期；第二线性恒流控制模块用于获取其电压端的电压值所在的第二预设电压区间，并根据该第二预设电压区间将第二LED单元组的电流大小调整为与第二预设电压区间对应的预设电流值；其中，第二预设电压区间为多个且具有连续性，每个第二预设电压区间与对应的预设电流值为一一对应关系。
2.根据权利要求1所述的无频闪LED交流驱动装置，其特征在于，在交流电源与移相模块之间还连接有一分压电阻，所述第一LED单元组中LED单元的光效低于第二LED单元组中LED单元的光效。
3.根据权利要求1所述的无频闪LED交流驱动装置，其特征在于，所述第一线性恒流控制模块具有N个控制端，第一LED单元组由N个第一LED单元串联组成，每个第一LED单元的输出端分别与第一线性恒流控制模块对应的控制端连接，所述第一线性恒流控制模块还用于根据该第一预设电压区间控制对应的第一LED单元的工作状态，以使第一LED单元在额定功率下工作，其中，N为大于0的整数；所述第二线性恒流控制模块具有M个控制端，第二LED单元组由M个第二LED单元串联组成，每个第二LED单元的输出端分别与第二线性恒流控制模块对应的控制端连接，所述第二线性恒流控制模块还用于根据该第二预设电压区间控制对应的第二LED单元的工作状态，以使第二LED单元在额定功率下工作，其中，M为大于0的整数。
4.根据权利要求1所述的无频闪LED交流驱动装置，其特征在于，所述第一整流模块和第二整流模块均为整流桥。
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CN105142300A (zh) * 2015-09-23 2015-12-09 广州硅能照明有限公司 一种无频闪led交流驱动装置和方法
CN109192155A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 四川长虹电器股份有限公司 Tconless液晶电视自动进行屏幕闪烁调试的方法

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