CN208353659U - 一种高光效的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高光效的驱动装置，包括输入模块、控制模块、若干段驱动模块和串并切换模块；控制模块连接输入模块、若干段驱动模块和串并切换模块，第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块串联，串并切换模块连接在倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块之间；输入模块对输入电压进行整流滤波，输出直流电压给控制模块；控制模块根据直流电压和若干段驱动模块的预设电压值，控制对应段驱动模块的开闭状态和恒流状态；在直流电压达到第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块的预设电压值之和时，串并切换模块将倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块并联。通过并联，能降低最后一段的温升，将整体光效由原来的80LM/W提升到90LM/W左右。

Description

一种高光效的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，特别涉及一种高光效的驱动装置。

背景技术

近几年，随着LED照明行业爆发式的发展，LED照明企业除了一如既往地对灯具的稳定性提出要求外，更面临来自产品成本与竞争力的压力。就驱动IC（芯片）而言，未来驱动IC的主流方式将是更加集成化和简单化。在许多电源驱动企业高层看来，驱动IC的技术已经达到一定的顶峰，拼技术拼价格已经占不到什么便宜，而应该转向提高产品附加值来提高竞争力。这意味着由创新带动的新生力军被业内普遍看好，光电一体化的新技术被广泛应用。但基于技术层面的原因还是存在一定的极限性，新的技术应用还是值得去探索研究。

目前常采用4段驱动的线性恒功率一体化方案，100瓦的投光灯光效在75LM/左右，不能满足光效在90LM/W左右的市场及客户需求。同时，现有的灯珠串数电压在216V时，光电转换效率为85%。光电转换效率低导致半导体元器件温升偏高，在热带地区长期使用此产品极有可能导致IC提前进入保护状态。若将灯珠串数电压提高到252V，光电转换效率可以做到88%，光效在81%左右。但是温度会上升影响灯珠寿命并存在安全隐患、且THD（TotalHarmonic Distortion，总谐波失真）无法满足CE（Conformite Europeenne）认证要求。

对于灯具行业来说光电一体化的技术发展趋势日新月异。光电一体光效的提高只能增加灯珠数量来实施，从实验证明增加灯珠数量（即提高灯珠串数电压）对光效来说最多只能比原来提高5%左右，靠增加灯珠数量的方法没有技术含量。现有变形的方案来提高光效，主要是用非隔离电源来驱动灯珠，这种方案是带有电解电容及磁性元件，属于高频式开关电源，对电网的污染要有特别的电路来抑制，设计和制造成本很高，对有电解电容的产品来说灯具的寿命是受到很大的影响。

由于光效低的产品无法进入高端市场，有的厂商通过降低产品整体温度来满足高光效，比如增加散热电路、增加电阻来散热等。但是这些会降低产品的可靠性，因为电阻在高温大电流的情形下容易烧毁。虽然有的厂商利用这种方案来做低端产品，但随着客户的使用和体验会对这种产品失去信心，从而失去市场，企业很难立足。因此只有不断地创新高新技术才能立于不败之地。

因此有必要对现有技术进行改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种高光效的驱动装置，以解决现有LED驱动电路通过升压来提高光效、会升温影响灯珠寿命并存在安全隐患的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

高光效的驱动装置，其包括输入模块、控制模块、若干段驱动模块和串并切换模块；

所述输入模块对输入电压进行整流滤波，输出直流电压给控制模块；控制模块根据直流电压的压值和若干段驱动模块的预设电压值，来控制对应段驱动模块的开闭状态和恒流状态；在直流电压的压值达到第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块的预设电压值之和时，串并切换模块将倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块并联；

所述控制模块连接输入模块、若干段驱动模块和串并切换模块，第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块依次串联，串并切换模块连接在倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块之间，串并切换模块还连接倒数第3段驱动模块的输入端和倒数第2段驱动模块的输入端。

所述的高光效的驱动装置中，所述若干段驱动模块包括第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块和第5段驱动模块；所述第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块依次串联；第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块和第5段驱动模块均连接控制模块；第3段驱动模块的输入端和第4段驱动模块的输入端连接串并切换模块，第4段驱动模块和第5段驱动模块之间连接串并切换模块。

所述的高光效的驱动装置中，所述输入模块包括保险丝、压敏电阻、整流桥和第一电容；所述保险丝的一端连接火线，保险丝的另一端连接压敏电阻的一端和整流桥的第1脚，压敏电阻的另一端连接零线和整流桥的第2脚，整流桥的第3脚连接第一电容的一端和控制模块，整流桥的第4脚连接第一电容的另一端和地。

所述的高光效的驱动装置中，所述控制模块包括控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容；所述控制芯片的VS脚连接控制芯片的NC脚和CP脚，控制芯片的CP脚连接第二电容的一端、还通过第七电阻连接第一电阻的一端；第六电阻与第二电容并联，第一电阻的另一端连接整流桥的第3脚、第二电阻的一端和第1段驱动模块；控制芯片的BRO脚连接第五电阻的一端和第四电容的一端；控制芯片的VCC脚连接第五电阻的另一端、第五电容的一端和控制芯片的DIM脚；第四电容的另一端连接第二电容的另一端、第五电容的另一端和地；控制芯片的COM脚通过第六电容接地；控制芯片的CS脚连接第三电阻的一端、第四电阻的一端、第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块和第5段驱动模块；第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端和地；控制芯片的GD1脚、GD2脚、GD3脚、GD4脚、GD5脚分别与第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块、第5段驱动模块一对一连接；控制芯片的ST脚连接第二电阻的另一端、还通过第三电容接地。

所述的高光效的驱动装置中，所述第1段驱动模块包括第一LED灯、第一MOS管、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第七电容；所述第一LED灯的正极连接第二电阻的一端；第一LED灯的负极连接第八电阻的一端、第九电阻的一端和第2段驱动模块；第八电阻的另一端通过第七电容接地，第九电阻的另一端连接第八电阻的另一端和第一MOS管的漏极，第一MOS管的栅极连接控制芯片的GD1脚，第一MOS管的源极通过第十电阻连接控制芯片的CS脚。

所述的高光效的驱动装置中，所述第2段驱动模块包括第二LED灯、第二MOS管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第八电容；所述第二LED灯的正极连接第一LED灯的负极；第二LED灯的负极连接第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、串并切换模块和第3段驱动模块；第十一电阻的另一端通过第八电容接地，第十二电阻的另一端连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的栅极连接控制芯片的GD2脚，第二MOS管的源极通过第十三电阻连接控制芯片的CS脚。

所述的高光效的驱动装置中，所述第3段驱动模块包括第三LED灯、第三MOS管和第九电容；所述第三LED灯的正极连接第二LED灯的负极和串并切换模块；第三LED灯的负极连接第4段驱动模块和第三MOS管的漏极，第三LED灯的负极还通过第九电容接地，第三MOS管的栅极连接控制芯片的GD3脚，第三MOS管的源极连接控制芯片的CS脚。

所述的高光效的驱动装置中，所述第4段驱动模块包括第四LED灯、第四MOS管、第五MOS管、第十四电阻和第十电容；所述第四LED灯的正极连接第三LED灯的负极和串并切换模块；第四LED灯的负极连接第十四电阻的一端和串并切换模块，第四LED灯的负极还通过第十电容接地；第十四电阻的另一端连接第四MOS管的漏极和第五MOS管的漏极，第四MOS管的栅极连接第五MOS管的栅极和控制芯片的GD4脚，第四MOS管的源极连接第五MOS管的源极和控制芯片的CS脚。

所述的高光效的驱动装置中，所述第5段驱动模块包括第五LED灯、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第十一电容；所述第五LED灯的正极连接串并切换模块，第五LED灯的负极连接第六MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第八MOS管的漏极和第九MOS管的漏极；第五LED灯的负极还通过第十一电容接地；第六MOS管的栅极连接第七MOS管的栅极、第八MOS管的栅极、第九MOS管的栅极和第十五电阻的一端；第十五电阻的另一端连接控制芯片的GD5脚，第六MOS管的源极通过第十六电阻连接控制芯片的CS脚，第七MOS管的源极通过第十七电阻连接控制芯片的CS脚，第八MOS管的源极通过第十八电阻悬空，第九MOS管的源极通过第十九电阻连接控制芯片的CS脚。

所述的高光效的驱动装置中，所述串并切换模块包括第十MOS管、第一三极管、第一二极管、第二二极管、第二十电阻、第二十一电阻和第二十二电阻；所述第十MOS管的漏极连接第三LED灯的负极和第四LED灯的正极；第十MOS管的栅极连接第二十二电阻的一端、第二二极管的负极和第一三极管的集电极；第二十二电阻的另一端连接第二LED灯的负极和第三LED灯的正极；第十MOS管的源极连接第二二极管的正极、第二十一电阻的一端、第一二极管的负极和第二十电阻的一端；第二十一电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一二极管的正极连接第四LED灯的负极，第二十电阻的另一端连接第一三极管发射极和第五LED灯的正极。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种高光效的驱动装置，通过输入模块对输入电压进行整流滤波，输出直流电压给控制模块；控制模块根据直流电压的压值和若干段驱动模块的预设电压值，来控制对应段驱动模块的开闭状态和恒流状态；在直流电压的压值达到第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块的预设电压值之和时，串并切换模块将倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块并联。通过这种串联改并联方式，能降低最后一段的温升，将整体光效由原来的80LM/W提升到90LM/W左右。

附图说明

图1为本实用新型提供的高光效的驱动装置的结构框图。

图2为本实用新型提供的高光效的驱动装置的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种高光效的驱动装置，采用5段式的线性恒功率芯片，通过改良灯珠的串并方式，关键是改变线性恒功率芯片的第4段和第5段灯珠的串并关系；由原来的串联改为并联。则在同一瓦数的投光灯中，灯珠数量和单颗灯珠规格不变的情况下，即可将整体光效由原来的80LM/W提升到90LM/W左右。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

请参阅图1，本实施例提供的高光效的驱动装置包括输入模块10、控制模块20、若干段（N段）驱动模块（1至N）和串并切换模块30。N 为正整数。所述控制模块20连接输入模块10和若干段驱动模块，第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块依次串联，串并切换模块30连接在倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块之间，串并切换模块还连接倒数第3段驱动模块的输入端和倒数第2段驱动模块的输入端。所述输入模块10对输入电压进行整流滤波，输出直流电压给控制模块20。控制模块20根据直流电压的压值和若干段驱动模块的预设电压值，来控制对应段驱动模块的开闭状态和恒流状态（对应段驱动模块打开时，其余段驱动模块关闭）；在直流电压V1的压值达到第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块的预设电压值之和时，串并切换模块30将倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块并联，此时第2段驱动模块打开，其余关闭；控制模块20在直流电压V1的压值达到第1段驱动模块至最后一段驱动模块的预设电压值之和时，保持倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块的并联状态，此时最后一段驱动模块打开，其余关闭。通过这种串联改并联方式，能降低最后一段的温升，将整体光效由原来的80LM/W提升到90LM/W左右。无需升压来提高光效、不会出现温度升高而影响灯珠寿命，避免了安全隐患。

本实施例中，控制模块20根据直流电压V1的压值和若干段驱动模块的预设电压值，来控制对应段驱动模块的开闭状态，具体为：直流电压V1的压值从0V开始上升，当达到第1段驱动模块的预设电压值时，打开第1段驱动模块的驱动从而点亮内部的LED灯，控制流经该LED灯的电流稳定在第一恒流状态。当直流电压V1的压值达到第1段驱动模块与第2段驱动模块的预设电压值之和时，关闭第1段驱动模块的驱动并打开第2段驱动模块的驱动，从而点亮第1段驱动模块和第2段驱动模块内部的LED灯并控制流经各LED灯的电流稳定在第二恒流状态。当直流电压V1的压值达到第1段驱动模块、第2段驱动模块与第3段驱动模块的预设电压值之和时，关闭第2段驱动模块的驱动并打开第3段驱动模块的驱动，点亮第一至第3段驱动模块内部的各LED灯并控制流经各LED灯的电流稳定在第三恒流状态。以此类推，直至直流电压V1的压值达到第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块的预设电压值之和时，控制串并切换模块30将倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块并联，打开倒数第2段驱动模块并关闭其余段驱动模块，点亮第一至倒数第2段驱动模块内部的各LED灯并控制流经各LED灯的电流稳定在第四恒流状态。当直流电压V1的压值达到第1段驱动模块至最后一段驱动模块的预设电压值之和时，保持倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块的并联状态，打开最后一段驱动模块并关闭其余段驱动模块，点亮第一至最后一段驱动模块内部的各LED灯并控制流经各LED灯的电流稳定在第五恒流状态。

本实施例中，若干段驱动模块包括第1段驱动模块1、第2段驱动模块2、第3段驱动模块3、第4段驱动模块4和第5段驱动模块5。所述第1段驱动模块1、第2段驱动模块2、第3段驱动模块3、第4段驱动模块4依次串联。第1段驱动模块1、第2段驱动模块2、第3段驱动模块3、第4段驱动模块4和第5段驱动模块5均连接控制模块20；第3段驱动模块3的输入端和第4段驱动模块4的输入端连接串并切换模块40，第4段驱动模块4和第5段驱动模块5之间连接串并切换模块40。

请一并参阅图2，所述输入模块10包括保险丝F1、压敏电阻VR1、整流桥BD1和第一电容C1；所述保险丝F1的一端连接火线ACL1，保险丝F1的另一端连接压敏电阻VR1的一端和整流桥BD1的第1脚，压敏电阻VR1的另一端连接零线ACN1和整流桥BD1的第2脚，整流桥BD1的第3脚连接第一电容C1的一端和控制模块20，整流桥BD1的第4脚连接第一电容C1的另一端和地。

其中，火线ACL1和零线ACN1传输220V的交流的输入电压，通过整流桥BD1进行整流产生全波整流信号波形，再通过第一电容C1滤波后输出直流电压给控制模块20。保险丝F1和压敏电阻VR1均用于高压保护。

所述控制模块20包括控制芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；所述控制芯片U1的VS脚连接控制芯片U1的NC脚和CP脚，控制芯片U1的CP脚连接第二电容C2的一端、还通过第七电阻R7连接第一电阻R1的一端；第六电阻R6与第二电容C2并联，第一电阻R1的另一端连接整流桥BD1的第3脚、第二电阻R2的一端和第1段驱动模块1；控制芯片U1的BRO脚连接第五电阻R5的一端和第四电容C4的一端；控制芯片U1的VCC脚连接第五电阻R5的另一端、第五电容C5的一端和控制芯片U1的DIM脚；第四电容C4的另一端连接第二电容C2的另一端、第五电容C5的另一端和地；控制芯片U1的COM脚通过第六电容C6接地；控制芯片U1的CS脚连接第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端、第1段驱动模块1、第2段驱动模块2、第3段驱动模块3、第4段驱动模块4和第5段驱动模块5；第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的另一端和地；控制芯片U1的GD1脚、GD2脚、GD3脚、GD4脚、GD5脚分别与第1段驱动模块1、第2段驱动模块2、第3段驱动模块3、第4段驱动模块4、第5段驱动模块5一对一连接；控制芯片U1的ST脚连接第二电阻R2的另一端、还通过第三电容C3接地。

其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5至第七电阻R7、第二电容C2至第六电容C6组成控制芯片U1的外围电路。直流电压通过第二电阻R2流入给控制芯片U1供电。第三电阻R3和第四电阻R4设置为总功率电流的下拉电阻，用于与第1段驱动模块1至第5段驱动模块5内的电阻分压，以便对流过相应LED灯的电流进行采样。控制芯片U1的GD1脚至GD5脚分别输出对应的驱动信号来控制对应驱动模块的开闭状态和恒流状态。所述控制芯片U1可采用型号为L1050 的具有高功率因数、低谐波电流的线性恒流驱动芯片，其适合25W以上的LED 照明产品应用；其PF>0.95，THD 至10%，满足 IEC61000-3-2，无需设置X电容及磁性元件符合EMC；使整体产品符合UL（Underwriter Laboratories Inc.）认证和CE认证。

请继续参阅图2，所述第1段驱动模块1包括第一LED灯L1、第一MOS管Q1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第七电容C7；所述第一LED灯L1的正极连接第二电阻R2的一端；第一LED灯L1的负极连接第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端和第2段驱动模块2；第八电阻R8的另一端通过第七电容C7接地，第九电阻R9的另一端连接第八电阻R8的另一端和第一MOS管Q1的漏极，第一MOS管Q1的栅极连接控制芯片U1的GD1脚，第一MOS管Q1的源极通过第十电阻R10连接控制芯片U1的CS脚。

其中，第一MOS管Q1为NMOS管，控制芯片U1的GD1脚输出高电平使第一MOS管Q1导通，则第一LED灯L1点亮；反之低电平截止不亮。控制芯片U1通过控制第一MOS管Q1导通状态即可控制流过第一LED灯L1的电流大小，从而使流经第一LED灯L1的电流稳定在第一恒流状态。

所述第2段驱动模块2包括第二LED灯L2、第二MOS管Q2、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第八电容C8；所述第二LED灯L2的正极连接第一LED灯L1的负极；第二LED灯L2的负极连接第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端、串并切换模块30和第3段驱动模块3；第十一电阻R11的另一端通过第八电容C8接地，第十二电阻R12的另一端连接第二MOS管Q2的漏极，第二MOS管Q2的栅极连接控制芯片U1的GD2脚，第二MOS管Q2的源极通过第十三电阻R13连接控制芯片U1的CS脚。

其中，第二MOS管Q2为NMOS管，控制芯片U1的GD2脚输出高电平使第二MOS管Q2导通，此时其他MOS管截止，则第一LED灯L1和第二LED灯L2均点亮。控制芯片U1通过控制第二MOS管Q2导通状态即可控制流过第一LED灯L1和第二LED灯L2的电流大小，从而使流经第一LED灯L1和第二LED灯L2的电流稳定在第二恒流状态。

所述第3段驱动模块3包括第三LED灯L3、第三MOS管Q3和第九电容C9；所述第三LED灯L3的正极连接第二LED灯L2的负极和串并切换模块30；第三LED灯L3的负极连接第4段驱动模块4和第三MOS管Q3的漏极，第三LED灯L3的负极还通过第九电容C9接地，第三MOS管Q3的栅极连接控制芯片U1的GD3脚，第三MOS管Q3的源极连接控制芯片U1的CS脚。

其中，第三MOS管Q3为NMOS管，控制芯片U1的GD3脚输出高电平使第三MOS管Q3导通，此时其他MOS管截止，则第一LED灯L1、第二LED灯L2和第三LED灯L3均点亮。控制芯片U1通过控制第三MOS管Q3导通状态即可控制流过第一LED灯L1至第三LED灯L3的电流大小，从而使流经第一LED灯L1至第三LED灯L3的电流稳定在第三恒流状态。

所述第4段驱动模块4包括第四LED灯L4、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第十四电阻R14和第十电容C10；所述第四LED灯L4的正极连接第三LED灯L3的负极和串并切换模块30；第四LED灯L4的负极连接第十四电阻R14的一端和串并切换模块30，第四LED灯L4的负极还通过第十电容C10接地；第十四电阻R14的另一端连接第四MOS管Q4的漏极和第五MOS管Q5的漏极，第四MOS管Q4的栅极连接第五MOS管Q5的栅极和控制芯片U1的GD4脚，第四MOS管Q4的源极连接第五MOS管Q5的源极和控制芯片U1的CS脚。

其中，第四MOS管Q4和第五MOS管Q5为NMOS管，控制芯片U1的GD4脚输出高电平使第四MOS管Q4和第五MOS管Q5导通，则第一LED灯L1、第二LED灯L2、第三LED灯L3和第四LED灯L4均点亮。控制芯片U1通过控制第四MOS管Q4和第五MOS管Q5导通状态即可控制流过第一LED灯L1至第四LED灯L4的电流大小。在具体实施时，还可在第十四电阻R14上并联若干个电阻，并联电阻可调整电流的大小。

所述第5段驱动模块5包括第五LED灯L5、第六MOS管Q6、第七MOS管Q7、第八MOS管Q8、第九MOS管Q9、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第十一电容C11；所述第五LED灯L5的正极连接串并切换模块30，第五LED灯L5的负极连接第六MOS管Q6的漏极、第七MOS管Q7的漏极、第八MOS管Q8的漏极和第九MOS管Q9的漏极；第五LED灯L5的负极还通过第十一电容C11接地；第六MOS管Q6的栅极连接第七MOS管Q7的栅极、第八MOS管Q8的栅极、第九MOS管Q9的栅极和第十五电阻R15的一端；第十五电阻R15的另一端连接控制芯片U1的GD5脚，第六MOS管Q6的源极通过第十六电阻R16连接控制芯片U1的CS脚，第七MOS管Q7的源极通过第十七电阻R17连接控制芯片U1的CS脚，第八MOS管Q8的源极通过第十八电阻R18悬空（考虑到壳体空间问题，整流桥部分大于70瓦时悬空，小于70瓦时第八MOS管Q8的源极通过第十八电阻R18连接控制芯片U1的CS脚），第九MOS管Q9的源极通过第十九电阻R19连接控制芯片U1的CS脚。

其中，第六MOS管Q6、第七MOS管Q7、第八MOS管Q8、第九MOS管Q9均为NMOS管，控制芯片U1的GD5脚输出高电平使第六MOS管Q6至第九MOS管Q9导通，则第一LED灯L1、第二LED灯L2、第三LED灯L3、第四LED灯L4和第五LED灯L5均点亮（电流通过串并切换模块30输出给第五LED灯L5）。控制芯片U1通过控制第六MOS管Q6至第九MOS管Q9导通状态即可控制流过第一LED灯L1至第五LED灯L5的电流大小。

请继续参阅图2，所述串并切换模块30包括第十MOS管Q10、第一三极管Q11、第一二极管D1、第二二极管D2、第二十电阻R20、第二十一电阻R21和第二十二电阻R22；所述第十MOS管Q10的漏极连接第三LED灯L3的负极和第四LED灯L4的正极；第十MOS管Q10的栅极连接第二十二电阻R22的一端、第二二极管D2的负极和第一三极管Q11的集电极；第二十二电阻R22的另一端连接第二LED灯L2的负极和第三LED灯L3的正极；第十MOS管Q10的源极连接第二二极管D2的正极、第二十一电阻R21的一端、第一二极管D1的负极和第二十电阻R20的一端；第二十一电阻R21的另一端连接第一三极管Q11的基极，第一二极管D1的正极连接第四LED灯L4的负极，第二十电阻R20的另一端连接第一三极管Q11发射极和第五LED灯L5的正极。

其中，第十MOS管Q10为NMOS管，第一三极管Q11为NPN三极管。当直流电压上升到第1段驱动模块至第4段驱动模块的预设电压值之和时，控制芯片U1截止第三MOS管Q3，第十MOS管Q10导通使第一三极管Q11导通，第四LED灯L4和第五LED灯L5并联，此时第四MOS管至第九MOS管均导通，流过第一LED灯L1至第四LED灯L4的电流处于第四恒流状态。当直流电压上升到第1段驱动模块至第5段驱动模块的预设电压值之和时，流过第一LED灯L1至第五LED灯L5的电流处于第五恒流状态。

上述的第一LED灯L1至第五LED灯L5表示一组LED串数或者高压HVLED串数。在具体实施时，第一LED灯L1也可表示为一串LED灯串。例如，对于220V的输入电压，第一LED灯L1、第二LED灯L2、第三LED灯L3、第四LED灯L4和第五LED灯L5的正向电压的值（即Vf值）即为对应段驱动模块的预设电压值，分别可以为90V、72V、36V、36V、36 V。第一LED灯L1至第五LED灯L5的电流由对应的外部采样电阻（R10、R13、R16~R19）设置。第3段驱动模块和第4段驱动模块内的MOS管温度比较低，无需设置采样电阻，可直接连接控制芯片U1的CS脚。

请继续参阅图1和图2，所述高光效的驱动装置的工作原理为：

所述220V的输入电压通过整流桥BD1整流，第一电容C1滤波后输出直流电压。

当直流电压从0V开始上升，到达第一LED灯L1的Vf值时，控制芯片U1内部的状态机控制电路会导通第一MOS管Q1，点亮第一LED灯L1，通过控制第一MOS管Q1的栅极电压，从而使第一LED灯L1的电流稳定在第一恒流状态。

当直流电压继续上升达到第一LED灯L1的Vf值与第二LED灯L2的Vf值之和时，控制芯片U1截止第一MOS管Q1，打开和控制第二MOS管Q2，使流经第一LED灯L1、第二LED灯L2的电流稳定在第二恒流状态。

当直流电压继续上升达到第一LED灯L1的Vf值、第二LED灯L2的Vf值与第三LED灯L3的Vf值之和时，截止第二MOS管Q2，打开并控制第三MOS管Q3，使流经L1、L2、L3的电流稳定在第三恒流状态。

当直流电压继续上升达到L1的Vf值、L2的Vf值、L3的Vf值与L4的Vf值之和时，截止第三MOS管Q3；打开第四MOS管Q4和第五MOS管Q5、截止第六MOS管Q6至第九MOS管Q9，使流经L1、L2、L3、L4的电流稳定在第四恒流状态。

当直流电压继续上升达到L1的Vf值、L2的Vf值、L3的Vf值、L4的Vf值与L5的Vf值之和时，控制芯片U1截止第四MOS管Q4和第五MOS管Q5、打开第六MOS管Q6至第九MOS管Q9并控制器导通状态，使流经L1、L2、L3、L4、L5的电流稳定在第五恒流状态。

控制芯片U1内部的状态机控制电路会检测输入电流与流经每段LED灯的电流，据此来决定内部状态机的运作。此处对各LED灯的正向电压Vf的选择没有限制，但是总的LED串联电压需要小于并接近于输入的交流电压的峰值。对于220V的输入电压，总串联电压控制在270V~280V为宜。

本实施例采用最后两段进行并联，是因为若并联第3段和第4段，最后一段温度会偏高到116度，老化测试容易闪灯；并联后第4段和第5段的MOS管温度控制在90度左右。根据试验结果分析，第1段的MOS管（Q1）的温升最低，表面温度只有72度。第2段（Q2）和第3段（Q3）的温度也不高，只有75度左右。第4段（Q4、Q5）通常是90度，第5段（Q6~Q9）通常是116度。将第4段、第5段并联后MOS管的表面温度会下降至86度。

综上所述，本实用新型提供的高光效的驱动装置采用5段式光电一体化控制，在现有技术中并没有这种电路架构的开关式并联电路设计。在此电路结构的基础上通过试验，实验结果数据充分表明：第4段和第5段采取并联的方式之后，能降低最后一段的温升，从而对光效的提升是很大的帮助，使光电效率由85%左右（如光效参数为78.08LM/W）提高到90%左右（光效参数为95.19LM/W），比现有串联式的光效高出10%以上；减小了损耗，对降低温升有很大的好处。

通过多次的试验数据表明，多种投光灯机型的生产证明，本实施例提供的高光效的驱动装置的电路结构简单，性能稳定，可作为标准电路进行生产。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高光效的驱动装置，其特征在于，包括输入模块、控制模块、若干段驱动模块和串并切换模块；

所述输入模块对输入电压进行整流滤波，输出直流电压给控制模块；控制模块根据直流电压的压值和若干段驱动模块的预设电压值，来控制对应段驱动模块的开闭状态和恒流状态；在直流电压的压值达到第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块的预设电压值之和时，串并切换模块将倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块并联；

所述控制模块连接输入模块、若干段驱动模块和串并切换模块，第1段驱动模块至倒数第2段驱动模块依次串联，串并切换模块连接在倒数第2段驱动模块与最后一段驱动模块之间，串并切换模块还连接倒数第3段驱动模块的输入端和倒数第2段驱动模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述若干段驱动模块包括第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块和第5段驱动模块；所述第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块依次串联；第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块和第5段驱动模块均连接控制模块；第3段驱动模块的输入端和第4段驱动模块的输入端连接串并切换模块，第4段驱动模块和第5段驱动模块之间连接串并切换模块。

3.根据权利要求2所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述输入模块包括保险丝、压敏电阻、整流桥和第一电容；所述保险丝的一端连接火线，保险丝的另一端连接压敏电阻的一端和整流桥的第1脚，压敏电阻的另一端连接零线和整流桥的第2脚，整流桥的第3脚连接第一电容的一端和控制模块，整流桥的第4脚连接第一电容的另一端和地。

4.根据权利要求3所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容；所述控制芯片的VS脚连接控制芯片的NC脚和CP脚，控制芯片的CP脚连接第二电容的一端、还通过第七电阻连接第一电阻的一端；第六电阻与第二电容并联，第一电阻的另一端连接整流桥的第3脚、第二电阻的一端和第1段驱动模块；控制芯片的BRO脚连接第五电阻的一端和第四电容的一端；控制芯片的VCC脚连接第五电阻的另一端、第五电容的一端和控制芯片的DIM脚；第四电容的另一端连接第二电容的另一端、第五电容的另一端和地；控制芯片的COM脚通过第六电容接地；控制芯片的CS脚连接第三电阻的一端、第四电阻的一端、第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块和第5段驱动模块；第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端和地；控制芯片的GD1脚、GD2脚、GD3脚、GD4脚、GD5脚分别与第1段驱动模块、第2段驱动模块、第3段驱动模块、第4段驱动模块、第5段驱动模块一对一连接；控制芯片的ST脚连接第二电阻的另一端、还通过第三电容接地。

5.根据权利要求4所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述第1段驱动模块包括第一LED灯、第一MOS管、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第七电容；所述第一LED灯的正极连接第二电阻的一端；第一LED灯的负极连接第八电阻的一端、第九电阻的一端和第2段驱动模块；第八电阻的另一端通过第七电容接地，第九电阻的另一端连接第八电阻的另一端和第一MOS管的漏极，第一MOS管的栅极连接控制芯片的GD1脚，第一MOS管的源极通过第十电阻连接控制芯片的CS脚。

6.根据权利要求5所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述第2段驱动模块包括第二LED灯、第二MOS管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第八电容；所述第二LED灯的正极连接第一LED灯的负极；第二LED灯的负极连接第十一电阻的一端、第十二电阻的一端、串并切换模块和第3段驱动模块；第十一电阻的另一端通过第八电容接地，第十二电阻的另一端连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的栅极连接控制芯片的GD2脚，第二MOS管的源极通过第十三电阻连接控制芯片的CS脚。

7.根据权利要求6所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述第3段驱动模块包括第三LED灯、第三MOS管和第九电容；所述第三LED灯的正极连接第二LED灯的负极和串并切换模块；第三LED灯的负极连接第4段驱动模块和第三MOS管的漏极，第三LED灯的负极还通过第九电容接地，第三MOS管的栅极连接控制芯片的GD3脚，第三MOS管的源极连接控制芯片的CS脚。

8.根据权利要求7所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述第4段驱动模块包括第四LED灯、第四MOS管、第五MOS管、第十四电阻和第十电容；所述第四LED灯的正极连接第三LED灯的负极和串并切换模块；第四LED灯的负极连接第十四电阻的一端和串并切换模块，第四LED灯的负极还通过第十电容接地；第十四电阻的另一端连接第四MOS管的漏极和第五MOS管的漏极，第四MOS管的栅极连接第五MOS管的栅极和控制芯片的GD4脚，第四MOS管的源极连接第五MOS管的源极和控制芯片的CS脚。

9.根据权利要求7所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述第5段驱动模块包括第五LED灯、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第十一电容；所述第五LED灯的正极连接串并切换模块，第五LED灯的负极连接第六MOS管的漏极、第七MOS管的漏极、第八MOS管的漏极和第九MOS管的漏极；第五LED灯的负极还通过第十一电容接地；第六MOS管的栅极连接第七MOS管的栅极、第八MOS管的栅极、第九MOS管的栅极和第十五电阻的一端；第十五电阻的另一端连接控制芯片的GD5脚，第六MOS管的源极通过第十六电阻连接控制芯片的CS脚，第七MOS管的源极通过第十七电阻连接控制芯片的CS脚，第八MOS管的源极通过第十八电阻悬空，第九MOS管的源极通过第十九电阻连接控制芯片的CS脚。

10.根据权利要求9所述的高光效的驱动装置，其特征在于，所述串并切换模块包括第十MOS管、第一三极管、第一二极管、第二二极管、第二十电阻、第二十一电阻和第二十二电阻；所述第十MOS管的漏极连接第三LED灯的负极和第四LED灯的正极；第十MOS管的栅极连接第二十二电阻的一端、第二二极管的负极和第一三极管的集电极；第二十二电阻的另一端连接第二LED灯的负极和第三LED灯的正极；第十MOS管的源极连接第二二极管的正极、第二十一电阻的一端、第一二极管的负极和第二十电阻的一端；第二十一电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一二极管的正极连接第四LED灯的负极，第二十电阻的另一端连接第一三极管发射极和第五LED灯的正极。