CN210518925U - 一种发光二极管照明驱动电路、半导体芯片以及照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种发光二极管照明驱动电路、半导体芯片以及照明装置，发光二极管照明驱动电路包括：整流电路、发光二极管LED矩阵和限流电路模块；其中：所述整流电路的第一交流端与市电的火线连接，所述整流电路的第二交流端与所述市电的零线连接，所述整流电路的直流正端与所述LED矩阵的第一端连接，所述LED矩阵的第二端与所述限流电路模块的第一端连接；所述直流正端还与所述限流电路模块的电压输入端连接，所述整流电路的直流负端和所述限流电路模块的第二端接地；所述整流电路用于在所述直流正端输出第一电压；所述限流电路模块用于限制所述第一电压，使得所述LED矩阵在第二电压下发亮，所述第二电压小于所述第一电压。通过实施本实用新型实施例，简化电路结构，降低成本。

Description

一种发光二极管照明驱动电路、半导体芯片以及照明装置

技术领域

本申请涉及照明电路技术领域，特别是涉及一种发光二极管照明驱动电路、半导体芯片以及照明装置。

背景技术

在提倡节能环保现代社会中，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)照明对比使用旧式光源照明，其发光效率远远高于旧式光源，并且拥有超长使用寿命，能够节约电能，得到市场的大力推广和使用。

目前，常用的LED照明驱动电路是先将交流电通过电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility，EMC)元件、整流电路、滤波电路、高频开关变压器、次级整流、次级滤波和恒流电路，最后输出给LED，使LED发光而实现照明作用。常用驱动电路需要磁性元件(例如变压器)，将高压交流电转换为低压直流电，且需要恒流电路对流经LED的电流进行限制。电路比较复杂，涉及元器件多，需要较高的成本。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种发光二极管照明驱动电路、半导体芯片以及照明装置，旨在提供一种简化驱动电路，减少元器件的使用以及降低成本。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种发光二极管照明驱动电路，包括：整流电路、发光二极管LED矩阵和限流电路模块；其中，所述整流电路的第一交流端与市电的火线连接，所述整流电路的第二交流端与所述市电的零线连接，所述整流电路的直流正端与所述LED矩阵的第一端连接，所述LED矩阵的第二端与所述限流电路模块的第一端连接；所述直流正端还与所述限流电路模块的电压输入端连接，所述整流电路的直流负端和所述限流电路模块的第二端接地；所述整流电路用于在所述直流正端输出第一电压；所述限流电路模块用于限制所述第一电压，使得所述LED矩阵在第二电压下发亮，所述第二电压小于所述第一电压。

相对于现有技术中的LED照明驱动电路，本实用新型实施例提供的LED照明驱动电路利用LED能够多个串联以及发光电压范围较宽的特性，通过加入限流电路模块，从而实现将整流后的交流市电直接向多个的LED供电。本实用新型实施例去掉常用驱动电路中的高压电解电容、变压器、次级整流电路和次级滤波电路而实现简化电路、降低成本的目的；只有较为简单的限流电路，不需通过磁性元件获得低压直流，利于市场推广。

在一种可能的实现方式中，所述限流电路模块包括电压基准芯片AZ431和双运算放大器LM358；

所述直流正端用于与电阻R1、二极管D5、稳压二极管D6、有极性电容C1 连接，经过电阻R1的降压、二极管D5的隔离、稳压二极管D6的稳压、有极性电容C1的储能，向所述电压基准芯片AZ431和所述双运算放大器LM358提供第三电压。

在一种可能的实现方式中，所述直流正端具体用于：

当输入市电，控制有极性电容C1充电至所述第三电压，向所述双运算放大器LM358的输入端8脚提供所述第三电压。

在一种可能的实现方式中，所述电压基准芯片AZ431的输出端与所述双运算放大器LM358的同相输入端5脚和3脚连接；

所述电压基准芯片AZ431，具体用于：通过输出端输出第四电压，经过电阻R2和电阻R3分压，向所述5脚和所述3脚提供第五电压。

在一种可能的实现方式中，所述LED矩阵包括M列并联的LED、储能电容C8和储能电容C9，其中，所述M列并联的LED中每一列LED为N个LED 串联，N为大于1的整数，M为大于1的整数；所述限流电路模块还包括第一 N型MOS管和第二N型MOS管，所述双运算放大器LM358的输出端7脚连接所述第一N型MOS管的栅极，输出端1脚连接所述第二N型MOS管的栅极，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管的源极接地；

在N为73且M为2的情况下，第一列LED与所述第一N型MOS管的漏极连接、第二列LED与所述第二N型MOS管的漏极连接；

当所述第一电压高于所述LED矩阵的串联点亮电压，所述双运算放大器 LM358的反向输入端6脚和2脚的第六电压小于所述第五电压，所述7脚的电压为高电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管导通，所述LED 矩阵用于通过2列LED发亮，控制所述储能电容C8和所述储能电容C9充电；

当所述第一电压高于所述LED矩阵的串联最大电压，或者流经所述LED矩阵的电流达到最大电流，所述第六电压大于所述第五电压，所述7脚的电压为低电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管关断，所述LED矩阵用于通过所述储能电容C8和所述储能电容C9分别向所述2列LED提供电流，使得所述2列LED发亮。

当所述第一电压下降至低于所述LED矩阵的串联点亮电压，所述6脚和所述2脚的第六电压小于所述第五电压，所述7脚的电压为高电平，所述第一N 型MOS管和所述第二N型MOS管导通，所述LED矩阵用于通过2列LED提供电流，同时给所述储能电容C8和所述储能电容C9充电。，使得所述2列LED 发亮。

在一种可能的实现方式中，所述LED矩阵的串联最大电压为所述6脚或所述2脚检测所述第六电压；所述最大电流为所述第五电压除以电阻R6而确定。

在一种可能的实现方式中，所述第六电压为电阻R11、电阻R12分压而产生，以及电阻R13、电阻R14分压而产生；

和/或，所述第六电压为流经电阻R6或电阻R9的电流而产生。

在一种可能的实现方式中，所述第一电压为半波电压，电压范围为0V到 311V。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种半导体芯片，该半导体芯片可以包括第一方面所描述的LED照明驱动电路的芯片。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种照明装置，该装置可以包括第一方面及其可选实施例所描述的LED照明驱动电路或第二方面所描述的芯片，该装置能实现第一方面及其可选实施例所描述的LED照明驱动电路所具备的有益效果。该装置包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序可以包括程序指令，处理器用于根据程序指令对该装置的动作进行控制管理。可选的，上述照明装置还可以包括收发器，收发器用于支持该装置与其它通信设备的通信。

附图说明

下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作介绍。

图1是本实用新型实施例提供的一种LED照明驱动电路的工作原理示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种LED照明驱动电路的电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电压Va工作时序图；

图4是本实用新型实施例提供的一种照明装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种LED照明驱动电路，包括了整流电路、LED 矩阵和限流电路模块，整流电路用于对输入的交流市电进行整流、LED矩阵用于照明和限流电路模块用于限制LED矩阵的电压，这样的LED照明驱动电路简化了电路，减少元器件的使用，降低了成本，利于推广。

本方案的说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

下面结合图示进行详细说明。

图1是本实用新型实施例提供的一种LED照明驱动电路的工作原理示意图，由图1可知，LED照明驱动电路100包括：整流电路1001、LED矩阵1002 和限流电路模块1003。

如图1所示，火线(即L线)和零线(即N线)与整流电路连接，整流电路与LED矩阵、限流电路模块连接；本实用新型实施例对整流电路与LED矩阵、限流电路模块两者之间的具体连接方式不作限定。

下面针对本实用新型实施例所提供的LED照明驱动电路10的结构和功能做详细介绍，请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种LED照明驱动电路的电路原理图。

如图2所示，包括整流电路1001、发光二极管LED矩阵1002和限流电路模块1003；整流电路1001可以包括四个二极管，限流电路模块可以包括AZ431、 LM358、NMOS管和二极管；其中，所述整流电路1001的第一交流端与市电的火线连接，所述整流电路1001的第二交流端与所述市电的零线连接，所述整流电路1001的直流正端与所述LED矩阵1002的第一端连接，所述LED矩阵1002 的第二端与所述限流电路模块1003的第一端连接；所述直流正端还与所述限流电路模块1003的电压输入端连接，所述整流电路1001的直流负端和所述限流电路模块1003的第二端接地；所述整流电路1001用于在所述直流正端输出第一电压；所述限流电路模块1003用于限制所述第一电压，使得所述LED矩阵在第二电压下发亮，所述第二电压小于所述第一电压，所述第一电压为Va。

本实用新型实施例提供的LED照明驱动电路利用LED能够多个串联以及发光电压范围较宽的特性，通过加入限流电路模块，从而实现将整流后的交流市电直接向多个的LED供电。本实用新型实施例去掉常用驱动电路中的高压电解电容、变压器、次级整流电路和次级滤波电路而实现简化电路、降低成本的目的；只有较为简单的限流电路，不需通过磁性元件获得低压直流，利于市场推广。

在一种可能的实现方式中，所述限流电路模块1003包括电压基准芯片 AZ431和双运算放大器LM358；

所述直流正端用于与电阻R1、二极管D5、稳压二极管D6、有极性电容C1 连接，经过电阻R1的降压、二极管D5的隔离、稳压二极管D6的稳压、有极性电容C1的储能，向所述电压基准芯片AZ431和所述双运算放大器LM358提供第三电压，第三电压为15V。

在一种可能的实现方式中，所述直流正端具体用于：

当输入市电，控制有极性电容C1充电至所述第三电压，向所述双运算放大器LM358的输入端8脚提供所述第三电压，所述市电为220V，50Hz。

在一种可能的实现方式中，所述电压基准芯片AZ431的输出端与所述双运算放大器LM358的同相输入端5脚和3脚连接；

所述电压基准芯片AZ431，具体用于：通过输出端输出第四电压，经过电阻R2和电阻R3分压，向所述5脚和所述3脚提供第五电压，所述第四电压为 2.5V的稳压源Vb，所述第五电压为Vc。

具体地，当所述第一电压低于所述LED矩阵1002的串联点亮电压，双运算放大器LM358的反向输入端6脚和2脚的电压Vd小于Vc，双运算放大器 LM358的输出端7脚和1脚为高电平，NMOS管Q1和NMOS管Q2导通，双运算放大器LM358的反向输入端6脚和2脚的电压Vd为第六电压。

在一种可能的实现方式中，所述LED矩阵1002包括M列并联的LED、储能电容C8和储能电容C9，其中，所述M列并联的LED中每一列LED为N个 LED串联，N为大于1的整数，M为大于1的整数；所述限流电路模块还包括第一N型MOS管和第二N型MOS管，所述双运算放大器LM358的输出端7 脚连接所述第一N型MOS管的栅极，输出端1脚连接所述第二N型MOS管的栅极，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管的源极接地；

具体地，第一电压Va在经过整流电路后，通过多个串联的LED降压，连接开关管(即NMOS管)Q1和/或Q2的D极(即漏极)。双运算放大器包含两个运算放大器，当使用其中一个运算放大器时经过整流、降压的Va连接开关管Q1或者Q2；当使用2个运算放大器时经过整流、降压的Va连接开关管Q1和 Q2。在图中以2个运算放大器均工作为例进行说明。

在N为73且M为2的情况下(即LED矩阵1002包括2列LED，每列LED 由73颗LED串联组成)，所述第一列LED与所述第一N型MOS管的漏极连接、所述第二列LED与所述第二N型MOS管的漏极连接；

当所述第一电压高于所述LED矩阵1002的串联点亮电压(73*2.8＝204V)，所述双运算放大器LM358的反向输入端6脚和2脚的第六电压小于所述第五电压，所述7脚和所述1脚的电压为高电平，所述第一N型MOS管和所述第二N 型MOS管导通，所述LED矩阵用于通过2列LED发亮，控制所述储能电容 C8和所述储能电容C9充电。

当所述第一电压高于所述LED矩阵1002的串联最大电压(即最大限压)，或者流经所述LED矩阵1002的电流达到最大电流，所述第六电压大于所述第五电压，所述7脚的电压为低电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS 管关断，所述LED矩阵用于通过所述储能电容C8和所述储能电容C9分别向所述2列LED提供电流，使得所述2列LED发亮。

具体地，当电阻R11、电阻R12的分压电阻检测到交流市电经过整流后的电压Va高于LED串联最大电压，或者当流经LED矩阵的电流过大，在电阻R6 以及电阻R9上产生的电压，导致第六电压Vd大于第五电压Vc，NMOS管Q1 和Q2维持关断状态。

当所述第一电压下降至低于所述LED矩阵1002的串联点亮电压，所述6 脚和所述2脚的第六电压小于所述第五电压，所述7脚的电压为高电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管导通，所述LED矩阵1002用于通过所述储能电容C8和所述储能电容C9分别向所述2列LED提供电流，使得所述 2列LED发亮。

在电压Va上升到峰值电压(311V)后，开始下降，从下降至LED串联最大电压(292V)开始，第六电压Vd小于第五电压Vc，双运算放大器的输出端 7脚和1脚再次输出高电平，直到电压Va再次高于LED串联最大电压，开关管 Q1和Q2又关断。在电路稳定且接入交流市电的情况下，电压Va的变化情况请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种电压Va工作时序图，在Va变化的情况下LED矩阵一直处于发亮的状态，保障了正常照明。如图3所示，以LM358中的一个运算放大器和Q1为例进行说明，另一个运算放大器和Q2的工作原理与例子所述内容一致，在此不再赘述。在上电的第一半周，T0-T1时段内， Va低于LED矩阵的点亮电压，Q1导通，LED矩阵不发亮；T1-T2时段内，Va 高于LED矩阵的点亮电压，Q1导通，LED矩阵发亮，同时给电容C8充电；T2-T3 时段内，Va高于LED最大限压，Q1关断，电容C8维持LED矩阵中的一列LED 发亮；T3-T4时段内，Va低于LED最大限压，Q1导通，LED矩阵发亮，同时向电容C8充电；T4-T0时段内，Va低于LED点亮电压，Q1导通，电容C8维持前述的一列LED发亮。在上电的第二半周的T0-T4中，工作时序与第一半周的时序相同，在此不再赘述。

储能电容C8、C9用于在Va高于LED矩阵1002的串联最大电压以及Va 低于LED矩阵1002的串联点亮电压(除图3所示第一半周中T0-T1时段内的情况)的情况下维持LED矩阵1002发亮。

在一种可能的实现方式中，所述LED矩阵1002的串联最大电压为所述6 脚或所述2脚检测所述第六电压；所述最大电流为所述第五电压除以电阻R6而确定。

在一种可能的实现方式中，所述第六电压为电阻R11、电阻R12分压而产生，以及电阻R13、电阻R14分压而产生；

和/或，所述第六电压为流经电阻R6或电阻R9的电流而产生。

在一种可能的实现方式中，所述第一电压为半波电压，电压范围为0V到 311V。

可以理解的是，本实用新型实施例提供的LED照明驱动电路可以应用在 SCALE、ASIC等具有驱动作用的芯片上，也可以应用在具有驱动作用的器件或者电子产品上，本实用新型实施例对此不做限定。

请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的一种照明装置的结构示意图。照明装置200包括：存储器101、处理器102以及LED照明驱动电路103。存储器101用于存储指令，处理器102用于执行指令，LED照明驱动电路103用于将交流市电处理后输出，使得LED矩阵发亮进行实现照明。

可选的，上述照明装置10还可以包括收发器104，收发器104用于在处理器102的控制下与其他设备进行通信。

其中，处理器102可以是中央处理器(英文：central processing unit，简称：CPU)，通用处理器，数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称：DSP)，专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，简称：ASIC)，现场可编程门阵列(英文：field programmable gate array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本实用新型实施例公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP 和微处理器的组合等等。收发器104可以是通信接口、收发电路等，其中，通信接口是统称，可以包括一个或多个接口。

除了图1所示的存储器101、处理器102、LED照明驱动电路103、收发器 104之外，本实用新型实施例中照明装置通常根据该照明装置的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。可选的，该装置能实现上述LED照明驱动电路所具备的有益效果，LED照明驱动电路103的结构和功能可以参考前述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

在本实用新型又一实施例中，还提供一种半导体芯片，该半导体芯片可以是第一方面所描述的LED照明驱动电路的芯片，也可以是集成第一方面所描述的LED照明驱动电路和其他外接电路的芯片。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型实施例的保护范围，凡在本实用新型实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型实施例的保护范围之内。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，所述电路以及模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元、电路、模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管照明驱动电路，其特征在于，包括：整流电路、发光二极管LED矩阵和限流电路模块；其中：

所述整流电路的第一交流端与市电的火线连接，所述整流电路的第二交流端与所述市电的零线连接，所述整流电路的直流正端与所述LED矩阵的第一端连接，所述LED矩阵的第二端与所述限流电路模块的第一端连接；所述直流正端还与所述限流电路模块的电压输入端连接，所述整流电路的直流负端和所述限流电路模块的第二端接地；

所述整流电路用于在所述直流正端输出第一电压；

所述限流电路模块用于限制所述第一电压，使得所述LED矩阵在第二电压下发亮，所述第二电压小于所述第一电压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述限流电路模块包括电压基准芯片AZ431和双运算放大器LM358；

所述直流正端用于与电阻R1、二极管D5、稳压二极管D6、有极性电容C1连接，经过电阻R1的降压、二极管D5的隔离、稳压二极管D6的稳压、有极性电容C1的储能，向所述电压基准芯片AZ431和所述双运算放大器LM358提供第三电压。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述直流正端具体用于：

当输入市电，控制有极性电容C1充电至所述第三电压，向所述双运算放大器LM358的输入端8脚提供所述第三电压。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电压基准芯片AZ431的输出端与所述双运算放大器LM358的同相输入端5脚和3脚连接；

所述电压基准芯片AZ431，具体用于：通过输出端输出第四电压，经过电阻R2和电阻R3分压，向所述5脚和所述3脚提供第五电压。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述LED矩阵包括M列并联的LED、储能电容C8和储能电容C9，其中，所述M列并联的LED中每一列LED为N个LED串联，N为大于1的整数，M为大于1的整数；所述限流电路模块还包括第一N型MOS管和第二N型MOS管，所述双运算放大器LM358的输出端7脚连接所述第一N型MOS管的栅极，输出端1脚连接所述第二N型MOS管的栅极，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管的源极接地；

在N为73且M为2的情况下，第一列LED与所述第一N型MOS管的漏极连接、第二列LED与所述第二N型MOS管的漏极连接；

当所述第一电压高于所述LED矩阵的串联点亮电压，所述双运算放大器LM358的反向输入端6脚和2脚的第六电压小于所述第五电压，所述7脚的电压为高电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管导通，所述LED矩阵用于通过2列LED发亮，控制所述储能电容C8和所述储能电容C9充电；

当所述第一电压高于所述LED矩阵的串联最大电压，或者流经所述LED矩阵的电流达到最大电流，所述第六电压大于所述第五电压，所述7脚的电压为低电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管关断，所述LED矩阵用于通过所述储能电容C8和所述储能电容C9分别向2列LED提供电流，使得所述2列LED发亮；

当所述第一电压下降至低于所述LED矩阵的串联点亮电压，所述6脚和所述2脚的第六电压小于所述第五电压，所述7脚的电压为高电平，所述第一N型MOS管和所述第二N型MOS管导通，所述LED矩阵用于通过所述2列LED提供电流同时给所述储能电容C8和所述储能电容C9充电，使得所述2列LED发亮。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述LED矩阵的串联最大电压为所述6脚或所述2脚检测所述第六电压；所述最大电流为所述第五电压除以电阻R6而确定。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第六电压为电阻R11、电阻R12分压而产生，以及电阻R13、电阻R14分压而产生；

和/或，所述第六电压为流经电阻R6或电阻R9的电流而产生。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电路，其特征在于，所述第一电压为半波电压，电压范围为0V到311V。

9.一种半导体芯片，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的LED照明驱动电路。

10.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的LED照明驱动电路或者权利要求9所述的半导体芯片。

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