CN215345155U - Led驱动系统及led灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于电气设备技术领域，提供一种LED驱动系统及LED灯具，装置包括LED驱动模块，包括恒压型驱动芯片，恒压型驱动芯片包括驱动信号输出端和电压反馈端，驱动信号输出端与LED负载连接，用于输出驱动电压驱动LED负载，电压反馈端与LED负载连接；电流采样模块，与LED负载连接，用于将采集到的LED负载的电流信号转换成反馈电压信号；电压补偿模块，与电流采样模块和电压反馈端连接，用于输出电压补偿信号并与反馈电压信号叠加至电压反馈端。本实用新型电压补偿模块输出补偿电压至电压反馈端以降低反馈电压，一方面，降低了采样电阻的电压，从而降低采样电阻的损耗；另一方面，反馈电压降低使得输出至LED负载上的电压要求降低，降低对电源电压的要求。

Description

LED驱动系统及LED灯具

技术领域

本实用新型属于电气设备技术领域，尤其涉及一种LED驱动系统及LED灯具。

背景技术

发光二极管“light-emitting diode，简称LED”是一种常用的发光器件，其通过电子与空穴复合释放能量辐射出可见光，发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示以及医疗器件等。

目前通常采用直流恒流型驱动芯片驱动LED灯，但是，专门的直流恒流型驱动芯片型号比较少，而且直流恒流型驱动芯片的价格也比较高，导致成本增加，为解决高成本的问题，可以使用型号多且价格较低的恒压型芯片驱动LED灯，但是，恒压型芯片的反馈电压较高，一方面，反馈电压高会导致反馈电阻的电流较大，导致反馈电阻的损耗大，另一方面，反馈电压高还会导致输入电压较高，增大驱动电源的规格要求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种LED驱动系统，旨在解决恒压型芯片驱动LED导致反馈电阻损耗大以及电源规格要求高的问题。

本实用新型实施例提供一种LED驱动系统，包括：

LED驱动模块，包括恒压型驱动芯片，恒压型驱动芯片包括驱动信号输出端和电压反馈端，驱动信号输出端与LED负载连接，用于输出驱动电压驱动LED负载；

电流采样模块，与LED负载连接，用于将采集到的LED负载的电流信号转换成反馈电压信号；

电压补偿模块，与电流采样模块和电压反馈端连接，用于输出电压补偿信号并与反馈电压信号叠加至电压反馈端。

第二方面，本申请还提供一种LED驱动系统，LED驱动系统包括如上述的LED驱动系统。

本实用新型实施例通过采用LED驱动模块包括恒压型驱动芯片，该恒压型驱动芯片输出驱动电压以驱动LED负载，然后电流采样模块采集LED负载的电流信号并转换成反馈电压信号输出至恒压型驱动芯片的电压反馈端，同时电压补偿模块输出电压补偿信号，该电压补偿信号与反馈电压信号叠加至电压反馈端，从而满足电压反馈端的电压要求，通过电压补偿的方式以降低反馈电压，一方面，降低了采样电阻的电压，从而降低采样电阻的损耗；另一方面，反馈电压降低使得输出至LED负载上的电压要求降低，降低对电源电压的要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种LED驱动系统一个实施例的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种LED驱动系统一个实施例的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种LED驱动系统另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现在的LED驱动使用恒压型芯片会导致反馈电压高，从而导致反馈电阻的电流较大，增大反馈电阻的损耗，而且会驱动电源的规格要求。本实用新型通过采用电压补偿模块对电压反馈端进行电压补偿的方式降低反馈电压，一方面，降低了采样电阻的电压，从而降低采样电阻的损耗；另一方面，反馈电压降低使得输出至LED负载上的电压要求降低，降低对电源电压的要求。

实施例一

在一些可选实施例中，如图1所示，本申请一个实施例提供一种LED驱动系统，包括LED驱动模块100、电流采样模块200和电压补偿模块300。

LED驱动模块100包括恒压型驱动芯片U1，恒压型驱动芯片U1包括驱动信号输出端Vout和电压反馈端Vfb，驱动信号输出端Vout与LED负载led1连接，用于输出驱动电压以驱动LED负载led1；

电流采样模块200与LED负载led1连接，用于将采集到的LED负载led1的电流信号转换成反馈电压信号；

电压补偿模块300与电流采样模块200和电压反馈端Vfb连接，用于输出电压补偿信号并与反馈电压信号叠加至电压反馈端Vfb。

在实施时，LED驱动模块100还包括恒压型驱动芯片U1的外围电路(图未示出)，外围电路包括但不限于供电电路、复位单路以及信号输入输出电路等，恒压型驱动芯片U1可以采用常见的SM7015、SM7033P或者SM7035P等恒压型芯片，能用于驱动LED即可。恒压型驱动芯片U1包括驱动信号输出端Vout和电压反馈端Vfb，其中，驱动信号输出端Vout用于输出驱动信号以驱动LED负载led1工作，恒压型驱动芯片U1的电压反馈端Vfb的反馈电压较高，例如反馈电压端Vfb的电压为0.6V，单颗LED的驱动电压为3V，则电源电压需要达到3.6V才能满足要求，而锂电池的标称电压为3.6V，导致恒压型驱动芯片U1无法使用。本申请通过电流采样模块200采集LED负载led1的电流信号并转换成反馈电压信号至电压反馈端Vfb，同时电压补偿模块300输出电压补偿信号叠加至电压反馈端Vfb，使得电压反馈端Vfb上的电压为电压补偿信号和反馈电压信号之和。在实施时，还是以上述的反馈电压端Vfb的电压为0.6V为例，电压补偿模块300输出的电压补偿信号和反馈电压信号叠加后满足0.6V即可，例如电压补偿信号的电压为0.5V，则反馈电压信号可以降低到0.1V，以单颗LED的驱动电压为3V为例，则输出至LED负载led1的电压只要3.1V即可，标称电压为3.6V的锂电池即可满足恒压型驱动芯片U1的使用场景，不需要提供更高电压值的电源，降低对电源的要求，而且反馈电压信号降低后可减少采用电阻的损耗，提高工作效率。

本申请实施例通过采用LED驱动模块100包括恒压型驱动芯片U1，包括恒压型驱动芯片U1输出驱动电压以驱动LED负载led1，然后电流采样模块200采集LED负载led1的电流信号并转换成反馈电压信号输出至至恒压型驱动芯片U1的电压反馈端Vfb，同时电压补偿模块300输出电压补偿信号，该电压补偿信号与反馈电压信号叠加至电压反馈端Vfb，从而满足电压反馈端Vfb的电压要求，通过电压补偿的方式以降低反馈电压，一方面，降低了采样电阻的电压，从而降低采样电阻的损耗；另一方面，反馈电压降低使得输出至LED负载led1上的电压要求降低，降低对电源电压的要求。

实施例二

在一些可选实施例中，电压补偿模块300包括用于输出电压补偿信号的电压源(图未示出)。在实施时，电压补偿模块300可以直接采用电压源以对恒压型驱动芯片U1的电压反馈端Vfb进行电压补偿，该电压源可以采用输出固定电压值的电源，例如输出0.5V电压的电源，具体地，当恒压型驱动芯片U1驱动LED负载led1时，电流采样模块200采集LED负载led1的电流并转换成反馈电压至电压反馈端Vfb，同时电压源输出补偿电压并与反馈电压叠加至电压反馈端Vfb，而当恒压型驱动芯片U1没有输出驱动信号驱动LED负载led1时，电流采样模块200采集不到反馈电压，使得电压源没有接收到反馈电压进而不会输出补偿电压至电压反馈端Vfb进行电压补偿，避免在不需要驱动LED负载led1时输出补偿电压导致的能源浪费。

实施例三

在一些可选实施例中，如图2所示，电压补偿模块300包括PWM信号输出单元310、线性补偿单元320和补偿电阻网络单元330；

PWM信号输出单元310用于根据反馈电压输出PWM信号；

线性补偿单元320与第一电压端V1和PWM信号输出端单元310连接，用于根据PWM信号将第一电压端V1的输出电压线性降压后得到电压补偿信号；

补偿电阻网络单元330与线性补偿单元320、电流采样模块200和电压反馈端Vfb连接，用于将电压补偿信号与反馈电压信号叠加至电压反馈端Vfb。

在一些实施例中，电流采样模块200包括采样电阻RS，采样电阻RS的一端与LED负载led1的输出端连接，采样电阻RS的一端还通过补偿电阻网络单元330与电压反馈端Vfb连接，采样电阻RS的另一端接地。

补偿电阻网络单元330包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

第一电阻R1的一端与采样电阻RS的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端还通过第三电阻R3接地；

第二电阻R2的另一端与电压反馈端Vfb连接。

在实施时，LED负载led1的输入端与恒压型驱动芯片U1的驱动信号输出端Vout连接，LED负载led1的输出端通过采样电阻RS后接地，当恒压型驱动芯片U1输出电流变化时，会引起采样电阻RS的电压变化，然后引起补偿电阻网络单元330中第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的电流变化，进而使得第二电阻R2到电压反馈端Vfb的电压变化。PWM信号输出单元310输出PWM信号至线性补偿单元320，线性补偿单元320根据该PWM信号将第一电压端V1的电压斩波(线性降压)输出电流信号至补偿电阻网络单元330，从而引起第二电阻R2上电压的变化，实现对电压反馈端Vfb的电压补偿。还是以上述的反馈电压端Vfb的电压为0.6V为例，当第二电阻R2上的电压为0.4V时，此时采样电阻RS上的电压只需0.2V即可，使得反馈电压端Vfb的电压可以补偿到0.6V，而输出至LED负载led1的电压只要3.2V，降低对电源的要求，减少采样电阻RS的损耗，提高工作效率。

实施例四

在一些可选实施例中，线性补偿单元320包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第一开关管Q1和第二开关管Q2；

第四电阻R4的一端与PWM信号输出单元310的输出端连接，第四电阻R4的另一端与第一开关管Q1的第一极管脚连接，第四电阻R4的另一端通过第五电阻R5接地；

第一开关管Q1的第二级管脚接地，第一开关管Q1的第三极管脚与第二开关管Q2的第一极管脚连接，第一开关管Q1的第三极管脚还通过第六电阻R6与第一电压端V1连接；

第二开关管Q2的第二极管脚与第七电阻R7的一端连接，第二开关管Q2的第三极管脚与第一电压端V1连接；

第七电阻R7的另一端与第二电阻R2的另一端连接；第七电阻R7的另一端还通过一电容C1接地。

在一些实施例中，PWM信号输出单元310可以采用PWM信号芯片U2，PWM信号芯片U2的信号输出端与第四电阻R4的一端连接。在实施时，PWM信号芯片U2可以采用市面上常见的芯片，例如包括但不限于SG3525、TNY256以及TL494等，当然，PWM信号输出单元310还可以其他用于输出PWM信号的电路或者元器件，能输出PWM信号即可。PWM信号使第一开关管Q1导通，进而使得第二开关管Q2导通，第一开关管Q1和第二开关管Q2将第一电压端V1的电压斩波，然后通过第七电阻R7和第一电容C1线性降压为对应占空比的直流补偿信号，该直流补偿信号流经第二电阻R2后形成补偿电压，在另一些实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2包括三极管、MOS管以及IBGT中的任意一种，开关管的三个管脚分别对应三极管、MOS管或者IGBT的三个引脚，以开关管为三极管为例，开关管的第一极管脚、第二极管脚和第三极管脚分别对应三极管的基极、发射极和集电极；而当开关管采用MOS管时，开关管的第一极管脚、第二极管脚和第三极管脚分别对应MOS管的栅极、源极和漏极，当然，第一开关管Q1和第二开关管Q2还可以采用其他具有开关功能的电路或者元器件，能实现将第一电压端V1的电压进行斩波功能即可。

在实施时，反馈电压端Vfb的电压值正比例于PWM信号占空比以及恒压型驱动芯片U1的输出电流值之和，如此，通过调节PWM信号占空比可以实现LED负载led1的调光功能，既可以降低采样电阻RS的损耗，同时将无PWM调光功能的芯片加入PWM调光功能。

在一些可选实施例中，如图3所示，线性补偿单元320还包括第八电阻R8，第八电阻R8的一端与第二开关管Q2的第三极管脚连接，第八电阻R8的另一端与第七电阻R7的另一端连接。

在实施时，通过设置第八电阻R8以形成额外的补偿，可以在恒压型驱动芯片U1的输出电流较低时增加补偿电压到反馈电压端Vfb上。

实施例五

在一些可选实施例中，本申请还提供一种LED灯具，LED灯具包括如上述的LED驱动系统。

在实施时，LED驱动系统包括LED驱动模块100、电流采样模块200和电压补偿模块300。

LED驱动模块100包括恒压型驱动芯片U1，恒压型驱动芯片U1包括驱动信号输出端Vout和电压反馈端Vfb，驱动信号输出端Vout与LED负载led1连接，用于输出驱动电压驱动LED负载led1；电流采样模块200与LED负载led1连接，用于将采集到的LED负载led1的电流信号转换成反馈电压信号；电压补偿模块300与电流采样模块200和电压反馈端Vfb连接，用于输出电压补偿信号并与反馈电压信号叠加至电压反馈端Vfb。

恒压型驱动芯片U1的驱动信号输出端Vout用于输出驱动信号以驱动LED负载led1工作，通过电流采样模块200采集LED负载led1的电流转换成反馈电压输出至反馈电压端Vfb，并由电压补偿模块300输出电压补偿信号至驱动芯片U1的电压反馈端Vfb，电压补偿信号和反馈电压信号叠加以满足电压反馈端Vfb的要求，在实施时，以反馈电压端Vfb的电压为0.6V为例，当补偿电压为0.5V时，反馈电压可以降低到0.1V即可满足反馈电压端Vfb的要求，而对于单颗LED的驱动电压为3V，则输出至LED负载led1的电压只要达到3.1V即可，标称电压为3.6V的锂电池即可满足恒压型驱动芯片U1的使用场景，不需要提供更高电压值的电源，降低对电源的要求，而且反馈电压降低后可减少反馈电阻的损耗，提高工作效率。

本申请实施例通过采用LED驱动模块100包括恒压型驱动芯片U1，包括恒压型驱动芯片U1输出驱动电压以驱动LED负载led1，然后电流采样模块200采集LED负载led1的电流信号并转换成反馈电压信号输出至恒压型驱动芯片U1的电压反馈端Vfb，同时电压补偿模块300输出电压补偿信号，该电压补偿信号与反馈电压信号叠加至电压反馈端Vfb，从而满足电压反馈端Vfb的电压要求，通过电压补偿的方式以降低反馈电压，一方面，降低了采样电阻的电压，从而降低采样电阻的损耗；另一方面，反馈电压降低使得输出至LED负载led1上的电压要求降低，降低对电源电压的要求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED驱动系统，其特征在于，包括：

LED驱动模块，包括恒压型驱动芯片，所述恒压型驱动芯片包括驱动信号输出端和电压反馈端，所述驱动信号输出端与LED负载连接，用于输出驱动电压驱动所述LED负载；

电流采样模块，与所述LED负载连接，用于将采集到的所述LED负载的电流信号转换成反馈电压信号；

电压补偿模块，与所述电流采样模块和所述电压反馈端连接，用于输出电压补偿信号并与所述反馈电压信号叠加至所述电压反馈端。

2.如权利要求1所述的LED驱动系统，其特征在于，所述电压补偿模块包括用于输出所述电压补偿信号的电压源。

3.如权利要求1所述的LED驱动系统，其特征在于，所述电压补偿模块包括PWM信号输出单元、线性补偿单元和补偿电阻网络单元；

所述PWM信号输出单元用于根据所述反馈电压输出PWM信号；

所述线性补偿单元与第一电压端和所述PWM信号输出单元连接，用于根据所述PWM信号将所述第一电压端的输出电压线性降压后得到所述电压补偿信号；

所述补偿电阻网络单元与所述线性补偿单元、所述电流采样模块和所述电压反馈端连接，用于将所述电压补偿信号与所述反馈电压信号叠加至所述电压反馈端。

4.如权利要求3所述的LED驱动系统，其特征在于，所述电流采样模块包括采样电阻，所述采样电阻的一端与所述LED负载的输出端连接，所述采样电阻的一端还通过所述补偿电阻网络单元与所述电压反馈端连接，所述采样电阻的另一端接地。

5.如权利要求4所述的LED驱动系统，其特征在于，所述补偿电阻网络单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端与所述采样电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端还通过所述第三电阻接地；

所述第二电阻的另一端与所述电压反馈端连接。

6.如权利要求5所述的LED驱动系统，其特征在于，所述线性补偿单元包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第一开关管和第二开关管；

所述第四电阻的一端与所述PWM信号输出单元的输出端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一开关管的第一极管脚连接，所述第四电阻的另一端通过所述第五电阻接地；

所述第一开关管的第二级管脚接地，所述第一开关管的第三极管脚与所述第二开关管的第一极管脚连接，所述第一开关管的第三极管脚还通过所述第六电阻与所述第一电压端连接；

所述第二开关管的第二极管脚与所述第七电阻的一端连接，所述第二开关管的第三极管脚与所述第一电压端连接；

所述第七电阻的另一端与所述第二电阻的另一端连接；所述第七电阻的另一端还通过所述一电容接地。

7.如权利要求6所述的LED驱动系统，其特征在于，所述线性补偿单元还包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第二开关管的第三极管脚连接，所述第八电阻的另一端与所述第七电阻的另一端连接。

8.如权利要求6或7所述的LED驱动系统，其特征在于，所述PWM信号输出单元包括PWM信号芯片，所述PWM信号芯片的信号输出端与所述第四电阻的一端连接。

9.如权利要求6或7所述的LED驱动系统，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管包括三极管、MOS管以及IBGT中的任意一种。

10.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括如权利要求1至9中任一项所述的LED驱动系统。

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