交流复合式整流控流ＬＥＤ照明灯电路制造技术

本实用新型专利技术涉及电子技术领域，属电子照明技术之ＬＥＤ照明技术范畴。本实用新型专利技术是一种高效、实用、简单、价廉诸特点兼备的ＬＥＤ照明灯驱动电路，它直接使用２２０伏交流电，将电路获得直流电的整流过程与负载的工作过程以及电流控制三者复合为一。它不仅创新性地使直流负载处于交流电源的第１回路，避免了电源二次或三次回路带载的大量电损，并利用电流负反馈原理和温敏元件构成有效、简捷的控流电路，提高了电路的稳定性能及实用性。本实用新型专利技术的另一特点是，一种构思一种主体结构兼容多种控流器件（晶体三极管、场效应管、相关廉价ＩＣ等）的使用，方便生产取材和控制成本。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子
，属电子照明技术之LED照明技术范畴。 技术背景LED是发光二极管(Light Emitting Diode)的简称，是一种效率高、光 质好、能耗小、寿命长、可靠耐用、安全环保的新型光源丄ED光谱中没有紫外线和红外线，几 乎全部集中于可见光频段，效率可以达到80-90%，而白炽灯其可见光效率仅为10-20%;其 光通量衰减到70%的标称寿命为IO万小时；废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯含有汞 成分。在照明领域取代传统的白炽灯和荧光灯已是大势所趋。 然而，其产品的市场化进程却并未顺理成章，时至今日LED在照明领域仍不属主 流产品甚至在某些地方少得一见。与白炽灯和荧光灯相比，目前的LED产品的实用性与性 价比尚不占据优势。首先，作为照明产品的亮度是第一品质，普通LED单体的功率很小，一 只灯具应有几十上百个单体甚至更多其亮度才能满足需要，而目前的产品多为概念型的， 亮度不足；其次，效率不高，许多灯具驱动电路耗能高效率低，节能优势丧失；再者，价格 高，动辄数十元上百元，相当传统灯具的长期电费。以上三者相互关联、钳制，而究其根本， 都由驱动电路导致并决定。显而易见，设计并选定高效、实用、简单、价廉的驱动电路是解决 问题的关键所在。 近年市面上多见的LED照明灯具驱动电路主要有以下类型 1、电阻镇流驱动 将镇流电阻与LED串接，电流与电阻值成反比；当电源电压上升时，电阻能限制电 流的过量增长，取值足够大的电阻使电流不超出LED的允许范围。此类电路的优点是简单， 成本低；缺点是电流稳定度不高；电阻发热消耗功率，导致用电效率低。 2、电容镇流驱动 在交流电路中，将电容串接在输入端，由于电容存在容抗，也能起到镇流作用。镇 流电容电容消耗无功功率不发热，比镇流电阻，能节省一部分电能。优点是简单，成本低，供 电方便；缺点是电流稳定度不高，效率也不高。 3、稳压驱动 为LED提供稳定的电压来调节其工作电流。由于LED的伏安曲线十分陡峭，微小 的电压变化对应大幅的电流变化，加之LED产品电性能存在普遍的非一致性，使得电路很不稳定。虽然简单，成本低，但实用性较弱。 4、串并矩阵 将若干个LED单体按电压和电流的要求进行串联并联组合，来增强整体的稳定性 和可靠性，这类电路是以放弃LED较理想工作状态为前提，且还须辅以其它稳压、稳流方 式。 5、线性恒流驱动 这类电路调整管(或IC)工作在线性状态，依据电流负反馈原理进行电流调节，从 而维持电路电流的基本恒定。 线性恒流驱动电路具有电路不复杂、成 低(采用晶体管或廉价IC均可)、恒流精度高、工作可靠，但调整管工作在线性状态，在工作压差过大时会降低用电效率；电源电压 要求与LED工作电压匹配，对LED负载变化的适应性差；另外供电不太方便，一般要配开关 稳压电源，不能直接用 220V供电。 6、开关恒流驱动 开关恒流驱动电路调整管工作在开关状态，通常由基准电压、误差比较器、振荡 器、RS触发器组成的占空比控制单元电路和驱动管、输出开关管以及外围电路构成。当LED 工作电流在取样电阻上产生的压降等于基准电压时，占空比受控，输出电流就进入恒流状 态。 开关恒流驱动电路能较好地解决线性恒流驱动电路功耗高、发热大、对LED负载 变化的适应性差等问题，但电路复杂、元件多、成本高，尤其是构成高压大功率恒流驱动电 路的核心IC器件价格不菲，令普通照明灯具难以包容。 以上各种LED照明灯具驱动电路都须使用直流供电(电容镇流驱动电路自身也须 将交流变为直流)，不能直接用市电给LED灯供电，要实现这一点，需经过整流、滤波等将交 流电变为平稳的直流电的过程。过程虽然简单，却是一个电能损失、效率大幅下降的过程。 传统的将交流电转变成直流电通常有半波整流、全波整流和桥式整流三种方式和 等压整流、变压整流两大类型 由于整流器件内阻等原因，全波整流、桥式整流理论效率90%左右，半波整流效率 只能达到百分之45%左右，两个复合的半波整流效率也在90%左右，这种10%左右电能损 耗是人们所必须接受的，留给人们选择的是整流类型，是采取等压整流还是变压整流。 1、等压整流将交流电直接加到整流电路的输入端进行整流。它不存在电压变换 损耗。但它要求负载工作电压必须与之匹配。 2、变压整流先改变交流电的电压再加到整流电路的输入端进行整流。它存在较 大的电压变换损耗，虽然它能满足各种负载工作电压的要求，但带来了电能损耗大、器件体 积大、重量大、发热严重等问题。 与传统交流电转变成直流电方式和类型不同的是开关电源技术，它的效率较高， 较适合为大功率用电器的供电。但技术较复杂，装置体积大、造价高，难以在普通的LED照 明灯具中采用。 当前，开发研制高效、实用、简单、价廉四者兼备的驱动电路成了 LED照明灯具大 规模进入市场先决条件，受到了广泛的关注和期待。
技术实现思路
本技术为一种创新性的具有高效、实用、简单、价廉特点的LED照 明灯驱动电路。其创新的构思为 1、利用LED的单向导通性，将电路获得直流电的整流过程与负载的工作过程以及 电流控制三者复合为一，以减少电路的元器件数目和电能损耗。理论和实践都充分证明， 负载处于电源的第1回路比处于第N回路(N为整数〉1)容易实现更高的效率。例如，将 两列导通方向相反数量适当且相等的LED直接连接在220V交流电上，实际上获得了两路方 向相反、电压相等(大致相等)的脉动直流电，令人为之一振的是效率为100% (近似值)。 当然如此简单还够不上称作是LED驱动电路， 一是存在强烈令人目眩的工频闪烁，二是市 电电压稍有波动都会引起LED电路电流大幅的波动，根本无法保证负载处于稳定的工作状 态，极易烧毁电路中的LED。它需要与滤波电路、恒流电路等进行"嫁接"改进。 2、放弃电路复杂控流难度大的LED串并矩阵结构，利用串联电路电流处处相等原 理设置控流"闸阀"，实现以局部控制整体，减少控流损耗并得以化繁为简，降低成本。 本技术以两列导通方向相反LED负载为主体，添加少量元器件复合以整流滤 波、控流电路，组成高效率的复合式整流控流LED照明灯电路(结构框图见附图1)。其中两 列中的每一单列也是一个完整的驱动及负载电路，可以独立运用。虽然其直流由半波整流 获得，但未经过变压且负载处于电源第一回路，电源输入不存在半波损失，效率上限仍接近 90%。 电路原理如下以一定数量导通方向一致串联连接的LED发光管列和1只耐压保 护二极管组成负载整流共同回路，将正弦交流电的一个半周(正半周或负半周)变成脉动 直流，经过滤波电容和电感的作用变成平稳的直流，在负载的一端串接恒流电路，它以电流 负反馈方式控制电流的变化，当因电源电压上升或LED负载(等效阻值)减少导致输出电 流上升时，电路发生以下调节作用(以晶体三极管为例)电路电流t —取样电阻电压个一 驱动管基极电流t —驱动管集电极电流t —调整管基极电流I —电路电路I ;当电路电流 受扰下降时，调节作用相反，从而维持了电路电流的基本恒定。电路中还串接有热敏正温电 阻，当灯具温度上升时(同时伴随电流增加)，电阻阻值增加，阻碍电流的增加，反之则减少 阻值，促使电流的增加，它使恒流控制兼有温度调节性能，让LED灯具在本文档来自技高网...

【技术保护点】
交流复合式整流控流ＬＥＤ照明灯电路，由工作在交流电源第１回路的整流、滤波、控流器件和ＬＥＤ负载构成。其特征是，以适于电路电压匹配数目的ＬＥＤ单体进行电流导通方向一致的串联连接作为负载，负载可以是一个连续的整体也可以是该连续的整体分成的若干部分，在连接于交流电输入一端的同向整流二极管输出端与该整流二极管以及电感、负反馈恒流电路、温敏电阻采用不改变电流单向导通的任一组合与它们串联，该串联电路非整流二极管的一端连接交流电输入的另一端；整流滤波电容极性正确的一极连接到整流二极管输出端，另一极连接交流电输入的另一端，组成ＬＥＤ照明灯电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阎智广，
申请(专利权)人：阎智广，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]