CN207978148U - 高功率因数线性恒流led驱动芯片及led灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高功率因数线性恒流LED驱动芯片及LED灯具。所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片包括线性稳压电路模块、分段控制电路模块、过压保护模块及若干LED段开关模块；所述线性稳压电路模块与所述分段控制电路模块及至少其中一个所述LED段开关模块电连接；所述分段控制电路模块与所述过压保护模块及所述LED段开关模块电连接，用于逐级开启及控制若干所述LED段开关模块工作。本实用新型具有低谐波失真，效率高，结构简单，转换效率高，体积小，较好地兼容可控硅调光器，输出电流可调，恒流精度高及能够过进行过压保护的优点。

Description

高功率因数线性恒流LED驱动芯片及LED灯具

技术领域

本实用新型涉及LED技术领域，尤其涉及一种高功率因数线性恒流LED驱动芯片及LED灯具。

背景技术

集成电路(integrated circuit，IC)是半导体产业的核心，占整个半导体行业规模的80％以上。随着高效节能LED照明产品的大量推广应用，灯具的小型化成为必然的发展趋势，驱动电源电路作为LED照明产品的核心部件，驱动电源电路的方案选择非常重要。据不完全统计，LED灯具出现失效故障的70％为电源问题，20％是电子线路与结构问题，只有不到10％为LED本身质量问题造成。

现有的一种驱动电源电路包括相互电连接的变压器、高频开关、高频电感及EMC电路，通过高频开关和高频电感等磁性元器件把交流电转换为直流电压并保持电流在一定范围内，按照安全分类分为隔离和非隔离两种，该种电路结构复杂。另一种驱动电源电路包括电解电容，就是利用电容在一定交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流的阻容降压，该电解电容扮演着限制电流与动态分配电容器和负载两端电压的角色，以保证LED稳定及可靠工作，然而，采用电解电容等易耗元器件导致灯具的使用寿命短，转换效率低和体积大。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，提供一种结构简单，使用寿命长，转换效率高，体积小及低谐波失真的高功率因数线性恒流LED驱动芯片及LED灯具。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种高功率因数线性恒流LED驱动芯片，其包括线性稳压电路模块、分段控制电路模块、过压保护模块及若干LED段开关模块；所述线性稳压电路模块与所述分段控制电路模块及至少其中一个所述LED段开关模块电连接；所述分段控制电路模块与所述过压保护模块及所述LED段开关模块电连接，用于逐级开启及控制若干所述LED段开关模块工作；每一个所述LED段开关模块均包括第一晶体管及阻值微调单元；所述第一晶体管与所述分段控制电路模块电连接，用于控制LED光源工作；所述阻值微调单元与所述第一晶体管及所述分段控制电路模块电连接。

优选地，所述第一晶体管包括第一场效应管，所述第一场效应管的源极与所述阻值微调单元电连接，所述第一场效应管的漏极用于与所述LED光源电连接，所述第一场效应管的栅极与所述分段控制电路模块电连接。

优选地，所述阻值微调单元包括第一电阻及第二场效应管，所述第一电阻的第一端与所述第一场效应管的源极相连，所述第一电阻的第二端与所述第二场效应管的漏极相连；所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极与所述分段控制电路模块电连接。

优选地，所述LED段开关模块还包括电流检测单元，所述电流检测单元包括反相器、施密特滞回比较器及缓冲器；所述反相器与所述施密特滞回比较器及所述第一场效应管的源极电连接，所述缓冲器与所述施密特滞回比较器及所述分段控制电路模块电连接。

优选地，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片还包括过温保护电路单元，所述过温保护电路单元与所述分段控制电路模块电连接。

第二方面，本实用新型还公开了一种LED灯具，其包括LED光源模组，所述LED光源模组包括若干组LED光源，其中，所述LED灯具还包括所述第一方面任一项所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片的分段控制电路模块与所述LED光源模组电连接。

优选地，所述LED灯具还包括输入功率控制电阻，所述输入功率控制电阻的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片电连接，所述输入功率控制电阻的第二端与其中的一组所述LED光源电连接。

优选地，所述LED灯具还包括温度保护调节电阻，所述温度保护调节电阻的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片电连接，所述温度保护调节电阻的第二端接地。

优选地，所述LED灯具还包括输出电流设置电阻，所述输出电流设置电阻的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片电连接，所述输出电流设置电阻的第二端接地。

优选地，所述LED灯具还包括电容，所述电容的第一端接地，所述电容的第二端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片及其中的一组所述LED光源电连接。

综上所述，本实用新型的高功率因数线性恒流LED驱动芯片及LED灯具中，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片通过线性稳压电路模块、分段控制电路模块、过压保护模块及若干LED段开关模块之间的配合，工作时通过所述分段控制电路模块逐级开启及控制若干所述LED段开关模块工作，因而效率高及功率因数高；本实用新型省去了电解电容，因而延长了使用寿命，而且电路工作在低频模式，而不是工作在高频模式，省去了EMC电路、高频电感及变压器等磁性元器件。因而，结构简单，转换效率高及体积小。此外，其较好地兼容可控硅调光器，有效地克服了调光器启动速度慢，闪烁或在调整光亮度时出现闪烁等现象，输出电流可调，恒流精度高，且在电压过高时，还能够过压保护。

附图说明

图1是本实用新型高功率因数线性恒流LED驱动芯片一种实施例的原理框图。

图2是本实用新型高功率因数线性恒流LED驱动芯片的LED段开关模块一种实施例的电路图。

图3是本实用新型高功率因数线性恒流LED驱动芯片的电流检测单元一种实施例的原理框图。

图4是本实用新型高功率因数线性恒流LED驱动芯片的过压保护模块一种实施例的电路图。

图5是本实用新型LED灯具一种实施例的电路图。

图6是本实用新型LED灯具的温度保护调节电阻与温度保护点的关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

请参阅图1至图6，本实用新型公开了一种高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1，其包括线性稳压电路模块10、分段控制电路模块20、过压保护模块30及若干LED段开关模块40；所述线性稳压电路模块10与所述分段控制电路模块20及至少其中一个所述LED段开关模块40电连接；所述分段控制电路模块20与所述过压保护模块30及所述LED段开关模块40电连接，用于逐级开启及控制若干所述LED段开关模块40工作；每一个所述LED段开关模块40均包括第一晶体管Q1及阻值微调单元50；所述第一晶体管Q1与所述分段控制电路模块20电连接，用于控制LED光源工作；所述阻值微调单元50与所述第一晶体管Q1及所述分段控制电路模块20电连接。

在本实施例中，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1还设置有用于与外围电路相连的第一引脚D1、第二引脚D2、第三引脚D3、第四引脚D4、第五引脚R、第六引脚RTH、第七引脚GND及第八引脚VD。所述LED段开关模块40包括第一LED段开关模块41、第二LED段开关模块42、第三LED段开关模块43及第四LED段开关模块44。所述第一LED段开关模块41、第二LED段开关模块42、第三LED段开关模块43及第四LED段开关模块44分别与所述第一引脚D1、第二引脚D2、第三引脚D3、第四引脚D4相连，并分别用于控制对应的一组LED光源工作。每组所述LED光源可以是一个或者多个LED(Light Emitting Diode，简称LED)，所述多个LED之间可以是串联或者并联等。工作时所述分段控制电路模块20逐级开启若干所述LED段开关模块40工作，即先后打开所述第一LED段开关模块41、第二LED段开关模块42、第三LED段开关模块43及第四LED段开关模块44。

优选地，所述第一晶体管Q1包括第一场效应管，所述第一场效应管的源极与所述阻值微调单元50电连接，所述第一场效应管的漏极用于与所述LED光源电连接，所述第一场效应管的栅极与所述分段控制电路模块20电连接。通过设置所述阻值微调单元50，因而可提高调节电流的精度。由于所述第一晶体管Q1为场效应管，场效应管是电压驱动，因而，电路结构较简单，成本低。可以理解的是，所述第一晶体管Q1也可以是其它类型的晶体管，在此不作具体限定。在本实施例中，所述线性稳压电路模块10与所述第四LED段开关模块44的所述第一场效应管电连接。

优选地，所述阻值微调单元50包括第一电阻R1及第二场效应管Q2，所述第一电阻R1的第一端与所述第一场效应管的源极相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第二场效应管Q2的漏极相连；所述第二场效应管Q2的源极接地，所述第二场效应管Q2的栅极与所述分段控制电路模块20电连接。在本实施例中，所述第一电阻R1的第一端还与所述第五引脚R电连接，以通过外部电阻等调节器件进一步调节电流。

由于所述第一场效应管及所述第二场效应管Q2均为功率场效应管，当电压过高时功率场效应管温度升高，电流也会在一定程度上增大，在在配合LED运用过程中，功率场效应管通过承受LED线路产生的压差，未设置功率因素校正电路，其效率大于90％。

优选地，所述LED段开关模块40还包括电流检测单元60，所述电流检测单元60包括反相器61、施密特滞回比较器62及缓冲器63；所述反相器61与所述施密特滞回比较器62及所述第一场效应管的源极电连接，所述缓冲器63与所述施密特滞回比较器62及所述分段控制电路模块20电连接。

优选地，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1还包括过温保护电路单元70，所述过温保护电路单元70与所述分段控制电路模块20电连接。通过设置所述过温保护电路单元70，以在当市电电压高于设定保护点或超过该芯片的结温时，则自动调节输出电流来降低温度起到保护作用，确保输入电压低于LED工作电压时无闪烁现象。所述过温保护电路单元70可以是一个或多个热敏电阻，也可以是含有一个或多个热敏电阻的电路，其结构在此不做具体限定。在本实施例中，所述过温保护电路单元70还与所述第六引脚RTH电连接，以通过外部电阻对该芯片的温度保护点进行调节，因而可扩大应用范围。

优选地，所述过压保护模块30包括比较器U2、第二电阻R2及第三电阻R3，所述第二电阻R2及第三电阻R3相互串联，用于对第四组LED光源输出的电压进行分压；所述第二电阻R2的第一端与所述第八引脚VD电连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端及所述比较器U2的反向输入端电连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第七引脚GND电连接，所述比较器U2的正向输入端与所述线性稳压电路模块10。该电路在工作过程中，无需进行开关操作，没有噪声，因此，可以避免产生EMI电磁干扰，且结构简单，可靠性高。

本实用新型的高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1具有效率(efficiency)>0.9、功率因素(Power Factor，PF)>0.95和兼容90％以上可控硅(Silicon ControlledRectifier，SCR)调光器的优势。此外，其可选择满足总谐波失真(Total HarmonicDistortion，THD)小于10％，系统效率达到90％以上，片间电流偏差＜±5％。生产采用贴片工艺，节省人力成本，具有光效高、长寿命和高性价比的优点。

本实用新型还公开了一种LED灯具，其包括LED光源模组100，所述LED光源模组100包括若干组LED光源，其中，所述LED灯具还包括上述所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1的分段控制电路模块与所述LED光源模组电连接。由于本实用新型LED灯具的高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1与上述所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1结构相同，因此，也具备相同的技术效果。本实用新型采用极少外围元器件和应用成熟的贴片工艺，使得LED灯具具有体积小、低功耗和高可靠性的优点。

在本实施例中，所述LED光源模组100包括第一组LED光源101、第二组LED光源102、第三组LED光源103及第四组LED光源104，所述第一引脚D1与所述第一组LED光源101和第二组LED光源102的连接处电连接，所述第二引脚D2与所述第二组LED光源102和第三组LED光源103的连接处电连接，所述第三引脚D3与所述第三组LED光源103及第四组LED光源104的连接处电连接，所述第四引脚D4与所述第四组LED光源104的电流输出端电连接。

优选地，所述LED灯具还包括保险丝F1、压敏电阻R0、整流电路单元80、第四电阻R4及第五电阻R5；所述保险丝F1与所述整流电路单元80的电流输入端及所述压敏电阻R0电连接，所述整流电路单元80的电流输出端与所述第四电阻R4的第一端电连接，并用于将交流电转换成直流电以为所述LED光源模组100供电；所述第四电阻R4的第二端与所述第五电阻R5的第一端电连接，所述第五电阻R5的第二端接地。

优选地，所述LED灯具还包括输入功率控制电阻R6，所述输入功率控制电阻R6的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1电连接，所述输入功率控制电阻R6的第二端与其中的一组所述LED光源电连接。具体地，所述输入功率控制电阻R6的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1的第五引脚R电连接，通过该输入功率控制电阻R6，可控制输入功率，因而较方便用户使用。

优选地，所述LED灯具还包括温度保护调节电阻R7，所述温度保护调节电阻R7的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1电连接，所述温度保护调节电阻R7的第二端接地。具体地，所述温度保护调节电阻R7的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1的第六引脚RTH电连接，因而便于用于调节温度保护点。

优选地，所述LED灯具还包括输出电流设置电阻R8，所述输出电流设置电阻R8的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1电连接，所述输出电流设置电阻R8的第二端接地。具体地，所述输出电流设置电阻R8的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1的第八引脚VD电连接。当输入电压过高时，将降低输出电流，电流降低的幅度通过输出电流设置电阻R8设置，以此保证输入功率不随输入电压变超过预设范围。

优选地，所述LED灯具还包括电容C，所述电容C的第一端接地，所述电容C的第二端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1及其中的一组所述LED光源电连接。通过设置所述电容C，因而较好地避免所述LED光源闪烁。

综上所述，本实用新型的高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1及LED灯具中，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1通过线性稳压电路模块10、分段控制电路模块20、过压保护模块30及若干LED段开关模块40之间的配合，工作时通过所述分段控制电路模块20逐级开启及控制若干所述LED段开关模块40工作，因而效率高及功率因数高；本实用新型省去了电解电容，因而延长了使用寿命，而且电路工作在低频模式，而不是工作在高频模式，省去了EMC电路、高频电感及变压器等磁性元器件。因而，结构简单，转换效率高及体积小。此外，其较好地兼容可控硅调光器，有效地克服了调光器启动速度慢，闪烁或在调整光亮度时出现闪烁等现象，输出电流可调，恒流精度高，且在电压过高时，还能够过压保护。

以上对本实用新型所提供的高功率因数线性恒流LED驱动芯片U1及LED灯具进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种高功率因数线性恒流LED驱动芯片，其特征在于：包括线性稳压电路模块、分段控制电路模块、过压保护模块及若干LED段开关模块；所述线性稳压电路模块与所述分段控制电路模块及至少其中一个所述LED段开关模块电连接；所述分段控制电路模块与所述过压保护模块及所述LED段开关模块电连接，用于逐级开启及控制若干所述LED段开关模块工作；每一个所述LED段开关模块均包括第一晶体管及阻值微调单元；所述第一晶体管与所述分段控制电路模块电连接，用于控制LED光源工作；所述阻值微调单元与所述第一晶体管及所述分段控制电路模块电连接。

2.根据权利要求1所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片，其特征在于：所述第一晶体管包括第一场效应管，所述第一场效应管的源极与所述阻值微调单元电连接，所述第一场效应管的漏极用于与所述LED光源电连接，所述第一场效应管的栅极与所述分段控制电路模块电连接。

3.根据权利要求2所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片，其特征在于：所述阻值微调单元包括第一电阻及第二场效应管，所述第一电阻的第一端与所述第一场效应管的源极相连，所述第一电阻的第二端与所述第二场效应管的漏极相连；所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的栅极与所述分段控制电路模块电连接。

4.根据权利要求2或3所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片，其特征在于：所述LED段开关模块还包括电流检测单元，所述电流检测单元包括反相器、施密特滞回比较器及缓冲器；所述反相器与所述施密特滞回比较器及所述第一场效应管的源极电连接，所述缓冲器与所述施密特滞回比较器及所述分段控制电路模块电连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片，其特征在于：所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片还包括过温保护电路单元，所述过温保护电路单元与所述分段控制电路模块电连接。

6.一种LED灯具，其包括LED光源模组，所述LED光源模组包括若干组LED光源，其特征在于：还包括权利要求1至5任一项所述的高功率因数线性恒流LED驱动芯片，所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片的分段控制电路模块与所述LED光源模组电连接。

7.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括输入功率控制电阻，所述输入功率控制电阻的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片电连接，所述输入功率控制电阻的第二端与其中的一组所述LED光源电连接。

8.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括温度保护调节电阻，所述温度保护调节电阻的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片电连接，所述温度保护调节电阻的第二端接地。

9.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括输出电流设置电阻，所述输出电流设置电阻的第一端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片电连接，所述输出电流设置电阻的第二端接地。

10.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括电容，所述电容的第一端接地，所述电容的第二端与所述高功率因数线性恒流LED驱动芯片及其中的一组所述LED光源电连接。