CN207995449U - Led恒流驱动芯片及led灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED恒流驱动芯片及LED灯具，所述LED恒流驱动芯片包括第一晶体管、第二晶体管、维持电流控制单元、电流源及模拟逻辑电流控制单元，所述第一晶体管用于与驱动目标电连接，所述第二晶体管与所述第一晶体管电连接；所述维持电流控制单元与所述电流源的电流输出端电连接；所述电流源的电流输入端与所述第一晶体管及所述第二晶体管的连接处电连接；所述模拟逻辑电流控制单元与所述电流源的电流输出端及所述第二晶体管电连接。本实用新型具有使用寿命长，结构简单，转换效率高，体积小，能较好地兼容可控硅调光器，芯片的输出电流恒流精度高，并能够通过内置过温保护电路进行过温保护以保证LED的使用寿命等优点。

Description

LED恒流驱动芯片及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LED恒流驱动芯片及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，转换效率高及体积小的LED恒流驱动芯片及LED灯具。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种LED恒流驱动芯片，其包括第一晶体管、第二晶体管、维持电流控制单元、电流源及模拟逻辑电流控制单元，所述第一晶体管用于与驱动目标电连接，所述第二晶体管与所述第一晶体管电连接；所述维持电流控制单元与所述电流源的电流输出端电连接；所述电流源的电流输入端与所述第一晶体管及所述第二晶体管的连接处电连接；所述模拟逻辑电流控制单元与所述电流源的电流输出端及所述第二晶体管电连接，用于控制所述驱动目标的电流，使所述驱动目标的电流处于预设范围内。

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第二晶体管电连接，所述第一场效应管的漏极用于与所述驱动目标电连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一场效应管的源极电连接。

优选地，所述第二晶体管包括第二场效应管，所述第二场效应管的源极用于与电流调节装置电连接，所述第二场效应管的漏极与所述第一场效应管的源极电连接，所述第二场效应管的栅极与所述模拟逻辑电流控制单元电连接。

优选地，所述LED恒流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电流源及所述模拟逻辑电流控制单元电连接。

优选地，所述LED恒流驱动芯片还包括第三场效应管，所述第三场效应管的源极及栅极与所述维持电流控制单元电连接，所述第三场效应管的漏极用于提供维持电流。

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，还包括上述第一方面任一项所述的LED恒流驱动芯片，所述LED光源模组与所述LED恒流驱动芯片的所述第一晶体管电连接。

优选地，第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第二晶体管电连接，所述第二电阻的第二端与所述维持电流控制单元电连接。

优选地，所述LED灯具还包括整流电路单元、第三电阻及第四电阻；所述整流电路单元的电流输出端与所述第三电阻的第一端电连接，并用于将交流电转换成直流电以为所述LED光源模组供电；所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第二端电连接至所述维持电流控制单元。

优选地，所述LED灯具还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第二端电连接，所述第一电容的第二端接地。

优选地，所述LED灯具还包括第一二极管、第二电容及第五电阻，所述第一二极管的阳极与所述整流电路单元的电流输出端电连接，所述第一二极管的阴极与所述LED光源模组的电流输入端电连接，所述第二电容及所述第五电阻与所述LED光源模组并联。

综上所述，本实用新型的LED恒流驱动芯片及LED灯具中，所述LED恒流驱动芯片通过第一晶体管、第二晶体管、维持电流控制单元、电流源及模拟逻辑电流控制单元之间的配合，控制所述驱动目标的电流，使所述驱动目标的电流处于预设范围内。与现有技术相比，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，其能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，恒流精度可以达到±3％，且在温度过高时，还能够通过内置过温保护电路进行过温保护以保证LED的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型LED恒流驱动芯片一种实施例的电路图。

图2是本实用新型LED恒流驱动芯片的维持电流控制单元一种实施例的电路图。

图3是本实用新型LED恒流驱动芯片的模拟逻辑电流控制单元一种实施例的电路图。

图4是本实用新型LED灯具一种实施例的电路图。

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4，本实用新型公开了一种LED恒流驱动芯片U1，其包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、维持电流控制单元10、电流源20及模拟逻辑电流控制单元30，所述第一晶体管Q1用于与驱动目标电连接，所述第二晶体管Q2与所述第一晶体管Q1电连接；所述维持电流控制单元10与所述电流源20的电流输出端电连接；所述电流源20的电流输入端与所述第一晶体管Q1及所述第二晶体管Q2的连接处电连接；所述模拟逻辑电流控制单元30与所述电流源20的电流输出端及所述第二晶体管Q2电连接，用于控制所述驱动目标的电流，使所述驱动目标的电流处于预设范围内。在本实施例中，所述LED恒流驱动芯片U1还设置有用于与外围电路相连的第一引脚OUT、第二引脚CS、第三引脚BLEED、第四引脚DN及第五引脚GND，所述电流源20也称为恒流源，其为现有技术，在此不再赘述。

优选地，所述第一晶体管Q1为第一场效应管，所述第一场效应管的源极与所述第二晶体管Q2电连接，所述第一场效应管的漏极用于与所述驱动目标电连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一场效应管的源极电连接。在本实施例中，所述第一场效应管的漏极电连接至所述第一引脚OUT，以通过所述第一引脚OUT与所述驱动目标电连接。所述驱动目标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，因此，所述驱动目标在此不作具体限定。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。

优选地，所述第二晶体管Q2为第二场效应管，所述第二场效应管的源极用于与电流调节装置电连接，所述电流调节装置可以是可控硅调光器或者滑动变阻器等，在此不作具体限定，此外，其还能较好地兼容可控硅调光器，芯片的输出电流恒流精度高。所述第二场效应管的漏极与所述第一场效应管的源极电连接，所述第二场效应管的栅极与所述模拟逻辑电流控制单元30电连接。所述第二场效应管的源极与所述第二引脚CS电连接，并通过所述第二引脚CS与电流调节装置电连接。由于所述第二晶体管Q2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。在本实施例中，所述第一场效应管及所述第二场效应管均为功率场效应管，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，其效率高达85-90％。

优选地，所述LED恒流驱动芯片U1还包括过温保护电路单元40，所述过温保护电路单元40与所述电流源20及所述模拟逻辑电流控制单元30电连接。通过设置所述过温保护电路单元40，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40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。

优选地，所述LED恒流驱动芯片U1还包括第三场效应管Q3，所述第三场效应管Q3的源极及栅极与所述维持电流控制单元10电连接，所述第三场效应管Q3的漏极用于传输维持电流。在本实施例中，所述第三场效应管Q3的漏极与所述第三引脚BLEED电连接。

优选地，在一种实施例中，所述维持电流控制单元10包括第一稳压管ZD1、第二稳压管ZD2、第二二极管D2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第四场效应管Q4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及第十电阻R10；所述第一稳压管ZD1的第一端与所述第七电阻R7的第一端电连接，所述第一稳压管ZD1的第二端与所述第十电阻R10的第一端电连接；所述第二稳压管ZD2及所述第五电容C5与所述第十电阻R10并联，所述第十电阻R10的第二端接地；所述第二二极管D2的阳极用于与所述电流源20电连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第三电容C3的第一端及第六电阻R6的第一端电连接，所述第三电容C3的第二端与所述第四引脚DN电连接，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻R7的第二端及所述第四场效应管Q4的栅极电连接；所述第八电阻R8与所述第四场效应管Q4的漏极电连接，所述第四场效应管Q4的源极与所述第九电阻R9的第一端相连，所述第九电阻R9的第二端接地。

工作时，在调光角度内，如果供电电流很小，所述第十电阻R10上的压降不足以使第一稳压管ZD1反向导通，则第二二极管D2的压降通过第六电阻R6传递至所述第四场效应管Q4的栅极，使所述第四场效应管Q4导通，此时第八电阻R8上产生电流，从而可避免误触发。当供电电源流入的电流较大时，第十电阻R10上的压降促使第一稳压管ZD1反向导通，所述第二二极管D2上的压降经过第六电阻R6及第七电阻R7的分压，再传递至所述第四场效应管Q4的栅极，此时第四场效应管Q4不导通。所述维持电流控制单元10具有兼容性越好，电流较为稳定及电路结构简单的优点。可以理解的是，所述第十电阻R10的电阻值根据需要进行设置，在此不作具体限定。

优选地，所述模拟逻辑电流控制单元30包括驱动电路50、比较器U2、第十一电阻R11及第十二电阻R12，所述驱动电路50与所述比较器U2及所述第二晶体管Q2电连接，用于控制流经所述第二晶体管Q2的电流；所述第十一电阻R11及第十二电阻R12相互串联，用于对输出电压进行分压；所述比较器U2的正向输入端与参考电压点相连，所述比较器U2的反向输入端与所述第十一电阻R11及第十二电阻R12的连接处相连。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LED恒流驱动芯片U1具有效率(efficiency)>0.9、功率因素(PowerFactor，PF)>0.95和兼容90％以上可控硅(Silicon Controlled Rectifier，SCR)调光器的优势。此外，其可选择满足总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)小于10％，系统效率达到90％以上。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60及上述所述的LED恒流驱动芯片U1，所述LED光源模组60与所述LED恒流驱动芯片U1的所述第一晶体管Q1电连接。由于本实用新型LED灯具的LED恒流驱动芯片U1与上述所述的LED恒流驱动芯片U1结构相同，因此，也具备相同的技术效果。在本实施例中，所述LED光源模组60包括若干相互串联的LED，可以理解的是，所述LED光源模组60内的LED的连接方式在此不作具体限定。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。

优选地，所述LED灯具还包括第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端接地，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端及所述第二晶体管Q2电连接，所述第二电阻R2的第二端与所述维持电流控制单元10电连接。通过设置所述第一电阻R1，因而可对所述LED光源模组60的电流进行较好地调节，输出电流可调5mA-60mA。此外，通过设置所述第二电阻R2，因而可根据需要对所述维持电流进行调节，以增加应用场景。

优选地，所述LED灯具还包括保险丝F1、整流电路单元70、第三电阻R3及第四电阻R4；所述保险丝F1与所述整流电路单元70的电流输入端电连接，所述整流电路单元70的电流输出端与所述第三电阻R3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60供电；所述第三电阻R3的第二端与所述第四电阻R4的第一端电连接，所述第四电阻R4的第二端电连接至所述维持电流控制单元10。其中，所述整流电路单元70包括4个整流二极管。

优选地，所述LED灯具还包括第一电容C1，所述第一电容C1的第一端与所述第四电阻R4的第二端电连接，所述第一电容C1的第二端接地。通过设置所述第一电容C1，因此，可使输出电流更稳定。

优选地，所述LED灯具还包括第一二极管D1、第二电容C2及第五电阻R5，所述第一二极管D1的阳极与所述整流电路单元70的电流输出端电连接，所述第一二极管D1的阴极与所述LED光源模组60的电流输入端电连接，所述第二电容C2及所述第五电阻R5与所述LED光源模组60并联。通过所述第一二极管D1、第二电容C2及第五电阻R5与所述LED光源模组60相互配合，从而可避免输入电压波动时造成LED闪烁。

综上所述，本实用新型的LED恒流驱动芯片U1及LED灯具中，所述LED恒流驱动芯片U1通过第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、维持电流控制单元10、电流源20及模拟逻辑电流控制单元30之间的配合，控制所述驱动目标的电流，使所述驱动目标的电流处于预设范围内。与现有技术相比，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，恒流精度可以达到±3％，且在温度过高时，还能够通过内置过温保护电路进行过温保护以保证LED的使用寿命。

以上对本实用新型所提供的LED恒流驱动芯片及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LED恒流驱动芯片，其特征在于：包括第一晶体管、第二晶体管、维持电流控制单元、电流源及模拟逻辑电流控制单元，所述第一晶体管用于与驱动目标电连接，所述第二晶体管与所述第一晶体管电连接；所述维持电流控制单元与所述电流源的电流输出端电连接；所述电流源的电流输入端与所述第一晶体管及所述第二晶体管的连接处电连接；所述模拟逻辑电流控制单元与所述电流源的电流输出端及所述第二晶体管电连接，用于控制所述驱动目标的电流，使所述驱动目标的电流处于预设范围内。

2.根据权利要求1所述的LED恒流驱动芯片，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第二晶体管电连接，所述第一场效应管的漏极用于与所述驱动目标电连接，所述第一场效应管的栅极与所述第一场效应管的源极电连接。

3.根据权利要求2所述的LED恒流驱动芯片，其特征在于：所述第二晶体管包括第二场效应管，所述第二场效应管的源极用于与电流调节装置电连接，所述第二场效应管的漏极与所述第一场效应管的源极电连接，所述第二场效应管的栅极与所述模拟逻辑电流控制单元电连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的LED恒流驱动芯片，其特征在于：所述LED恒流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电流源及所述模拟逻辑电流控制单元电连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的LED恒流驱动芯片，其特征在于：其特征在于：所述LED恒流驱动芯片还包括第三场效应管，所述第三场效应管的源极及栅极与所述维持电流控制单元电连接，所述第三场效应管的漏极用于提供维持电流。

6.一种LED灯具，其包括LED光源模组，其特征在于：还包括权利要求1至5任一项所述的LED恒流驱动芯片，所述LED光源模组与所述LED恒流驱动芯片的所述第一晶体管电连接。

7.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第二晶体管电连接，所述第二电阻的第二端与所述维持电流控制单元电连接。

8.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括整流电路单元、第三电阻及第四电阻；所述整流电路单元的电流输出端与所述第三电阻的第一端电连接，并用于将交流电转换成直流电以为所述LED光源模组供电；所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第二端电连接至所述维持电流控制单元。

9.根据权利要求8所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第二端电连接，所述第一电容的第二端接地。

10.根据权利要求8所述的LED灯具，其特征在于：所述LED灯具还包括第一二极管、第二电容及第五电阻，所述第一二极管的阳极与所述整流电路单元的电流输出端电连接，所述第一二极管的阴极与所述LED光源模组的电流输入端电连接，所述第二电容及所述第五电阻与所述LED光源模组并联。