CN208623950U - 一种新型led应急球泡灯电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED应急球泡灯技术领域，尤其涉及一种新型LED应急球泡灯电路结构。一种新型LED应急球泡灯电路结构，由整流滤波电路、降压恒流电路、感应控制电路、LED模组、充电保护模块、BAT组成。整流滤波电路主要由整流电桥BDG和电容C1组成，整流电桥BDG将交流工频电压转换为脉动直流电压VRDC，C1用以滤除高频电压、降低电磁干扰。降压恒流电路是浮地LED驱动电路，变压器TR1具有初级和次级绕组；充电电路必须是锂电池恒流恒压线性充电电路。本实用新型的新型LED应急球泡灯电路结构，提供给LED的电压高，系统效率高；没有DC‑DC降压电路为电池充电，因而提高效率和可靠性，降低成本。

Description

一种新型LED应急球泡灯电路结构

技术领域

本实用新型涉及LED应急球泡灯技术领域，尤其涉及一种新型LED应急球泡灯电路结构。

背景技术

LED球泡灯是替代传统白炽灯泡的新型节能灯具。传统白炽灯(钨丝灯)耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下下，已渐渐被各国政’府禁止生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。

应急LED球泡灯，由于可以同时实现常规照明和应急照明，因此受到了消费者的广泛好评。但是，例如图1给出的现有技术中LED应急球泡灯电路结构主要存在如下缺陷：

1、提供给LED的电压低，系统效率低；

2、电路较复杂，可靠性较低；

3、元器件较多，成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型LED应急球泡灯电路结构，以解决现有的应急球泡灯电路结构所存在上述的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种新型LED应急球泡灯电路结构，由整流滤波电路、降压恒流电路、感应控制电路、LED模组、充电保护模块、BAT组成。

优选地，新型LED应急球泡灯电路结构中，整流滤波电路主要由整流电桥BDG和电容C1组成，整流电桥BDG将交流工频电压转换为脉动直流电压VRDC，C1用以滤除高频电压、降低电磁干扰。

优选地，新型LED应急球泡灯电路结构中，降压恒流电路为BUCK拓扑电路结构的恒流电路，其包括驱动电路、变压器TR1、二极管D1和D2、电阻R5、电容C2、电容C3和C9；驱动电路为浮地公共端，变压器TR1工作于准谐振模式；TR1次级通过D2整流和C8滤波为BAT进行充电；C6、C8和C9是滤波电容，D1是续流二极管，R5是限流电阻；通过驱动电路的控制，将脉动直流电压VRDC转换为二路恒定电流的低压直流Vled和VC，其中Vled适合LED模组④处于最佳工作状态，VC为锂离子电池BAT进行充电。

优选地，新型LED应急球泡灯电路结构中，充电保护模块包括保护电路和充电电路；充电电路产生和控制锂离子电池BAT的充电电流和充电状态，充电电路的集成电路是一款单节锂电池恒流恒压线性充电IC，具有恒流恒压涓流充电以及各种保护功能；保护电路防止锂离子电池BAT受到损害，确保其长寿命和安全。

优选地，新型LED应急球泡灯电路结构中，LED模组包括LED1和LED2；LED1是LED的串并组合，LED2仅仅是LED的并联组合，端电压为2.7V～3.7V，适用于一节锂离子电池BAT直接供电；市电供电时，LED1和LED2都能正常工作；锂离子电池BAT供电时，仅仅LED2正常工作。

优选地，新型LED应急球泡灯电路结构中，锂离子电池BAT在没有市电供电且应急时提供电源供应，额定电压为3.6V～3.7V。

优选地，新型LED应急球泡灯电路结构中，感应控制电路控制LED模组和BAT的工作状态；当L和N两端加上市电时，Q1截止断开，降压恒流电路工作，产生二路电压Vled和VC，其中Vled适合LED模组处于最佳工作状态(LED1和LED2都正常工作)，VC为BAT进行充电；当L和N两端没有市电，且没有形成回路时，Q1截止断开，BAT对LED模组不供电，LED模组将都不工作；当L和N两端没有市电，且形成回路时，Q1开通，BAT对LED2供电而工作，对LED1不供电而不工作。

本实用新型的新型LED应急球泡灯电路结构中，降压恒流电路是浮地LED驱动电路，变压器TR1具有初级和次级绕组；充电电路必须是锂电池恒流恒压线性充电电路。与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：

1)、提供给LED的电压高，系统效率高；

2)、没有DC-DC降压电路为电池充电，因而提高效率和可靠性，降低成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述：

图1为现有技术中LED应急球泡灯电路结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种新型LED应急球泡灯电路结构示意图。

图3为降压恒流电路结构示意图。

图4为感应控制电路结构示意图。

图5为充电电路和保护电路组合方式一结构示意图。

图6为充电电路和保护电路组合方式二结构示意图。

具体实施方式

首先，为了便于理解本实用新型的技术方案，首先对现有技术LED应急球泡灯电路进行详解，具体如下：

请参阅图1所示，一种LED应急球泡灯电路结构，包含与工频电源依次连接的输入整流电路和一次降压电路；一次降压电路的包含两路输出，一路输出上依次串联第二LED灯组和第一LED灯组，另一路输出上依次设置二次降压电路和充电控制电路；充电控制电路通过锂电池保护控制电路与锂电池连接；锂电池、开关和电源感应电路、第一LED灯组构成一个应急照明回路；输入整流电路通过整流桥BDG将工频电源的工频交流电压转换为脉动直流电压VRDC；整流桥的输出端上并联有滤波电容C1。

一次降压电路为BUCK降压恒流控制电路；BUCK降压恒流控制电路包括集成电路U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C3、二极管D1、电感TR1；用于将脉动直流电压VRDC转换为直流电压VDC的集成电路U1的高压输入端DRN与输入整流电路的输出端连接；BUCK降压恒流控制电路采用BUCK拓扑电路结构的恒流电路。

BUCK降压恒流控制电路提供给第一LED灯组、第二LED灯组和锂离子电池的电流之和为恒定值；电感TR1工作于准谐振模式，且输出电压高于30V；集成电路U1为浮地公共端，集成电路U1的电源供应端VDD在集成电路U1的内部取自于高压输入端DRN；电阻R4和电阻R5组成电压反馈电路；电阻R3为电流感应电阻，电阻R3设置在集成电路U1的输出端口与电感TR1之间的电路上；集成电路U1的电源供应端VDD上连接有滤波和去耦电容C2；电容C3为滤波电容，二极管D1为续流二极管。

开关和电源感应电路包含感应电路；感应电路的两路输入分别连接在工频电源的ACL端和ACN端；感应电路的两路输入上还分别设置电阻R1和电阻R2；感应电路的输出端与三极管Q1连接；三极管Q1的集电极连接至第一LED灯组和第二LED灯组之间的电路上；三极管Q1的发射极与锂离子电池的正极连接，三极管Q1的发射极与锂离子电池正极之间的电路上设置有电阻R6。

二次降压电路为降压控制电路；降压控制电路包含集成电路U2、电感TR2、电容C4和二极管D4；电感TR2为储能和滤波电感，二极管D4为续流二极管，电容C4为输出滤波电容；集成电路U2的输入端VCC的极限电压大于40V。

BUCK降压恒流控制电路的集成电路U1和降压控制电路的集成电路U2均工作于准谐振模式。

充电控制电路包含集成电路U3和电阻R7组成；集成电路U3为单节锂电池恒流恒压线性充电集成电路；充电控制电路分别与锂离子电池的正极和负极连接；集成电路U3采用SOT23-5封装。

锂电池保护控制电路包含采用SOT23-5封装的集成电路U4。

现有技术的LED应急球泡灯电路结构的各个电路的具体功能如下：

-输入整流电路1：主要由整流电桥BDG和电容C1组成；整流电桥BDG将交流工频电压转换为脉动直流电压VRDC，C1用以滤除高频电压、降低电磁干扰；

-BUCK降压恒流控制电路2：包括集成电路U1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C2、电容C3、二极管D1、电感TR1等器件。本部分电路，通过集成电路U1的控制，将脉动直流电压VRDC转换为直流电压VDC，最终为第一LED灯组7、第二LED灯组8和锂离子电池9充电提供直流电源。本部分电路，为高功率因数的BUCK拓扑电路结构的恒流电路，提供给第一LED灯组7、第二LED灯组8和锂离子电池9的电流之和为恒定。电感TR1工作于准谐振模式，且输出电压高于30V，电源转换效率超过95％。集成电路U1为浮地公共端，电源供应端VDD在U1的内部取自于高压输入端DRN。集成电路U1还具有输出开路短路保护、过温保护和过温降功率等功能。电阻R4和电阻R5构成电压反馈电路，用来限制输出电压。R3是电流感应电阻，用来感应输出电流的大小。C2是集成电路U1电源端的滤波和去耦电容。C3是滤波电容，滤除高频和低频电压，输出恒流的直流电压。D1是续流二极管；

-降压控制电路3：输出5V稳定直流电压，为锂离子电池9进行充电提供电力，主要由集成电路U2、电感TR2、电容C4和二极管D4等组成。集成电路U2工作于准谐振模式，电源转换效率超过95％，集成电路U2还具备齐全的保护功能。TR2为储能和滤波电感，D4是续流二极管，C4为输出滤波电容；

-充电控制电路4：产生和控制锂离子电池9的充电电流和充电状态，主要由集成电路U3和电阻R7组成。U3是一款完整的单节锂电池恒流恒压线性充电集成电路；

-锂电池保护控制电路5：确保锂离子电池9长使用寿命和安全；

-开关和电源感应电路6：控制第一LED灯组7、第二LED灯组8和锂离子电池9的工作状态；

-第一LED灯组7；

-第二LED灯组8；

-单节锂离子电池9。

现有技术的一种LED应急球泡灯电路结构，共计包含如下九个部分：输入整流电路1、BUCK降压恒流控制电路2、降压控制电路3、充电控制电路4、锂电池保护控制电路5、开关和电源感应电路6、第一LED灯组7、第二LED灯组8、锂离子电池9。

输入整流电路1通过整流桥BDG将工频交流电压转换为脉动直流电压VRDC；

BUCK降压恒流控制电路2，通过集成电路U1的控制，将脉动直流电压VRDC转换为二路恒定电流的低压直流电VDC，其中一路适合第一LED灯组7和第二LED灯组8处于最佳工作状态，另外一路为锂离子电池9进行充电。BUCK降压恒流控制电路2为高功率因数的BUCK拓扑电路结构的恒流电路。BUCK降压恒流控制电路2的电感TR1工作于准谐振模式，且输出电压高于30V，所以极大地提高了电源转换效率，电源转换效率达到95％以上。本BUCK降压恒流控制电路2的控制集成电路U1为浮地公共端，为后继控制电路提供了极大的便利(易于控制，易于IC选型，极大降低成本)，且增强了适应输出短路的能力。控制集成电路U1的电源供应端VDD，在U1的内部，直接取自于高压输入端DRN，省去了外接降压电阻，更是省去了一个整流二极管。控制集成电路U1还具有很多特点，例如：U1过温而降低输出电流、输出开路短路保护、过温保护等功能；

降压控制电路3产生稳定的5V输出电压，为锂离子电池9进行充电以及提供充电集成电路U3的电力。其中的集成电路U2的VCC的极限电压超过40V。集成电路U2工作于准谐振模式，电源转换效率超过95％。第二LED灯组8处于工作状态，降压控制电路3也处于工作状态，一旦锂离子电池9充电完毕，集成电路U2处于间歇低频工作状态，只消耗很小的电力；

充电控制电路4产生和控制锂离子电池9的充电电流和充电状态。其中的集成电路U3是一款完整的单节锂电池恒流恒压线性充电IC，采用SOT23-5封装，具有恒流恒压涓流充电以及各种保护功能，还具有软启动功能，能有效限制冲击电流。预设4.2V充电电压(精度1％)，涓流充电电压为2.9V，涓流大小为20mA左右；

锂电池保护控制电路5防止锂离子电池9受到下列情况损害，确保锂离子电池9长使用寿命(500个充放电循环)和安全：过冲、过放、输出过流、输出短路、电池反接、过温。集成电路U4采用SOT23-5封装，还具有电池零电压充电功能；

开关和电源感应电路6控制第一LED灯组7、第二LED灯组8和锂离子电池9的工作状态。当ACL和ACN两端加上正常工频电源时，Q1截止断开，BUCK降压恒流控制电路工作，第一LED灯组7和第二LED灯组8处于恒流工作状态，降压控制电路3和充电控制电路4处于工作状态，锂离子电池9处于非放电状态。当ACL和ACN两端没有工频电源电压，且没有形成回路时，Q1截止断开，锂离子电池9不能正常工作，第一LED灯组7和第二LED灯组8也不能工作。当ACL和ACN两端没有工频电源电压，且形成回路时，Q1开通连接，锂离子电池9处于放电状态，第一LED灯组7正常工作，第二LED灯组8不能工作；

第一LED灯组7是仅仅并联的LED组合，端电压为单颗LED的电压，一般为2.7V～3.7V，适用于一节锂离子电池9直接供电；

LED灯组8是即串又并的LED组合；

锂离子电池9，及时提供电源供应，额定电压为3.6V～3.7V。

本实用新型的新型LED应急球泡灯电路结构，是对现有技术进行改进后形成的技术方案，部分内容相同，但改进点也比较明显。本实用新型的技术技术方案具体请参阅图2-6，具体详解如下(相同点不再赘述)：

本实用新型的新型LED应急球泡灯电路结构，由下列6个部分组成：

整流滤波电路①、降压恒流电路②、感应控制电路③、LED模组④、充电保护模块⑤、BAT⑧。各部分详解如下：

1、整流滤波电路①通过整流桥BDG将工频交流电压转换为脉动直流电压VRDC。

2、降压恒流电路②，通过其中驱动电路(包括集成电路U1)的控制，将脉动直流电压VRDC转换为二路恒定电流的低压直流Vled和VC，其中Vled适合LED模组④处于最佳工作状态，VC为锂离子电池BAT⑧进行充电。本降压恒流电路②为BUCK拓扑电路结构的恒流电路，驱动电路为浮地公共端，变压器TR1工作于准谐振模式。TR1次级通过D2整流和C8滤波为BAT⑧进行充电。

3、充电保护模块⑤包括保护电路⑥和充电电路⑦等二部分。充电电路⑦产生和控制锂离子电池BAT⑧的充电电流和充电状态，其中的集成电路U3是一款单节锂电池恒流恒压线性充电IC，具有恒流恒压涓流充电以及各种保护功能。保护电路⑥防止锂离子电池BAT⑧受到下列情况损害，确保其长寿命和安全：过充、过放、输出过流、输出短路、电池反接、过温等。

4、LED模组④包括LED1和LED2。LED1是LED的串并组合，LED2仅仅是LED的并联组合，端电压一般为2.7V～3.7V，适用于一节锂离子电池BAT⑧直接供电。市电供电时，LED1和LED2都能正常工作；锂离子电池BAT⑧供电时，仅仅LED2正常工作。

5、锂离子电池BAT⑧，没有市电供电且应急时提供电源供应，额定电压为3.6V～3.7V。

6、感应控制电路③控制LED模组④和BAT⑧的工作状态。当L和N两端加上市电时，Q1截止断开，降压恒流电路②工作，产生二路电压Vled和VC，其中Vled适合LED模组④处于最佳工作状态(LED1和LED2都正常工作)，VC为BAT⑧进行充电。当L和N两端没有市电，且没有形成回路时，Q1截止断开，BAT⑧对LED模组④不供电，LED模组④将都不工作。当L和N两端没有市电，且形成回路时，Q1开通，BAT⑧对LED2供电而工作，对LED1不供电而不工作。

本实用新型的新型LED应急球泡灯电路结构，其各部分功能详解如下：

1、①是整流滤波电路，主要由整流电桥BDG和电容C1组成。整流电桥BDG将交流工频电压转换为脉动直流电压VRDC，C1用以滤除高频电压、降低电磁干扰。

2、②是降压恒流电路，包括驱动电路(包括主控芯片U1及其外围器件)、变压器TR1、二极管D1和D2、电阻R5、电容C2、电容C3和C9等器件。本部分电路，通过其中驱动电路的控制，将脉动直流电压VRDC转换为二路恒定电流的低压直流Vled和VC，其中Vled适合LED模组④处于最佳工作状态，VC为锂离子电池BAT⑧进行充电。本降压恒流电路②为BUCK拓扑电路结构的恒流电路，驱动电路为浮地公共端，变压器TR1工作于准谐振模式。TR1次级通过D2整流和C8滤波为BAT⑧进行充电。C6、C8和C9是滤波电容，D1是续流二极管，R5是限流电阻。参见图3。

3、③是感应控制电路，控制LED模组④和BAT⑧的工作状态，包括感应电路、晶体管Q1和电阻组合R3x。R3x是一系列并联电阻。感应电路的详细电路如图4所示。

4、④是LED模组，包括LED1和LED2。LED1是一系列LED的串并组合，LED2仅仅是一系列LED的并联组合，端电压一般为2.7V～3.7V，适用于一节锂离子电池BAT⑧直接供电。

5、⑤是充电保护模块，包括保护电路⑥和充电电路⑦等二部分。本电路有二种组合方式，一是模组，将保护电路⑥和充电电路⑦都集成在一个IC封装里面，参见图6,充电电路⑦之IC-U3，以及保护电路⑥之IC-U2，都封装在IC-U23之中；二是保护电路⑥和充电电路⑦不是集成在一个IC封装里面，而是单独封装在不同的IC封装里面，参见图5。

6、⑧是单节锂离子电池。

7、本实用新型是下列条件同时满足：

1)、降压恒流电路①是浮地LED驱动电路，变压器TR1具有初级和次级绕组；

2)、充电电路⑦必须是锂电池恒流恒压线性充电电路。

本实用新型的新型LED应急球泡灯电路具有以下优点：

1、提供给LED的电压高，系统效率高；

2、没有DC-DC降压电路为电池充电，因而提高效率和可靠性，降低成本。

本实用新型不局限于上述实施例，实施例只是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (1)

1.一种新型LED应急球泡灯电路结构，其特征在于，由整流滤波电路、降压恒流电路、感应控制电路、LED模组、充电保护模块、BAT组成；

整流滤波电路主要由整流电桥BDG和电容C1组成，整流电桥BDG将交流工频电压转换为脉动直流电压VRDC，C1用以滤除高频电压、降低电磁干扰；

降压恒流电路为BUCK拓扑电路结构的恒流电路，其包括驱动电路、变压器TR1、二极管D1和D2、电阻R5、电容C2、电容C3和C9；驱动电路为浮地公共端，变压器TR1工作于准谐振模式；TR1次级通过D2整流和C8滤波为BAT进行充电；C6、C8和C9是滤波电容，D1是续流二极管，R5是限流电阻；通过驱动电路的控制，将脉动直流电压VRDC转换为二路恒定电流的低压直流Vled和VC，其中Vled适合LED模组④处于最佳工作状态，VC为锂离子电池BAT进行充电；

充电保护模块包括保护电路和充电电路；充电电路产生和控制锂离子电池BAT的充电电流和充电状态，充电电路的集成电路是一款单节锂电池恒流恒压线性充电IC，具有恒流恒压涓流充电以及各种保护功能；保护电路防止锂离子电池BAT受到损害，确保其长寿命和安全；

LED模组包括1#LED和2#LED；1#LED是LED的串并组合，2#LED仅仅是LED的并联组合，端电压为2.7V～3.7V，适用于一节锂离子电池BAT直接供电；市电供电时，1#LED和2#LED都能正常工作；锂离子电池BAT供电时，仅仅2#LED正常工作；

锂离子电池BAT在没有市电供电且应急时提供电源供应，额定电压为3.6V～3.7V；

感应控制电路控制LED模组和BAT的工作状态；当L和N两端加上市电时，Q1截止断开，降压恒流电路工作，产生二路电压Vled和VC，其中Vled适合LED模组处于最佳工作状态，1#LED和2#LED都正常工作，VC为BAT进行充电；当L和N两端没有市电，且没有形成回路时，Q1截止断开，BAT对LED模组不供电，LED模组将都不工作；当L和N两端没有市电，且形成回路时，Q1开通，BAT对2#LED供电而工作，对1#LED不供电而不工作。