CN101106852B

CN101106852B - 照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路

Info

Publication number: CN101106852B
Application number: CN200710049362XA
Authority: CN
Inventors: 吴仲光
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: CN101106852A

Abstract

一种照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，所述照明发光二极管阵列至少由两条照明支路并联而成，各条照明支路至少由两只发光二极管串联而成；所述恒流和调光控制电路包括电源电路、控制电压产生电路和恒流调光电路阵列。恒流调光电路阵列含有与照明发光二极管阵列中的照明支路数量相同的控制支路，各控制支路均由三极管和电流反馈电阻串联而成，各控制支路中的三极管集电极分别与照明发光二极管阵列相应的照明支路中的最后一只发光二极管的阴极连接，各控制支路中的三极管基极并接在一起，作为照明发光二极管阵列的控制点。控制电压产生电路的输出端与恒流调光电路阵列的控制输入端连接，为恒流调光电路阵列提供稳定的控制电压。

Description

照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路

技术领域

本发明属于照明用发光二极管(简称LED)的恒流和调光控制电路，特别涉及一种由多条LED灯串或支路(通常2～10只一串)并联而成的二极管阵列的恒流和调光控制电路。

背景技术

用于区域照明的LED发光体少则由几十只发光二极管LED组成，多则由数百上千只发光二极管LED组成。通常，由2～10只LED串联成一照明支路，各照明支路并联连接形成阵列结构。对于照明发光二极管阵列，基本的要求是亮度均匀、稳定，为此，每条照明支路的LED电流需要保持恒流和可控。现有技术一般采用整体稳压的方法控制LED电流，但是由于照明支路太多，各支路LED参数的分散性，在同一电压下电流也不相同；同时，由于温度变化对LED的电流影响较大，在稳压条件下，LED电流也会变化，若超过临界点，会导致LED发光效率下降，减少使用寿命。为了避免上述问题，一般设计的LED额定电流大大小于最佳发光电流，这样导致LED发光效率不高，同样的照度下，只得增加LED数量，致使成本增高。

公开号为CN 1469694A的中国专利申请公开了一种“至少一个LED条的控制电路”，包括第一控制电路、第二控制电路，第一控制电路用于控制至少一个LED条的开关，使流过该LED条中的电流达到可调节的平均值，第二控制电路用于根据流过至少一个LED条中的电流峰值向至少一个LED条提供供电电压。此种控制电路采用占空比(PWM)控制LED电流，不仅电路复杂，成本较高，而且存在脉冲干扰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，此种控制电路不仅能对照明发光二极管阵列中的每一照明支路实现恒流控制和调光，在电压不稳、温度改变以及LED参数变化时均能保持LED电流稳定，而且电路结构简单，成本低。

本发明所述照明发光二极管阵列至少由两条照明支路并联而成，各条照明支路至少由两只发光二极管串联而成。

本发明所述照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，包括电源电路、控制电压产生电路和恒流调光电路阵列；恒流调光电路阵列含有与照明发光二极管阵列中的照明支路数量相同的控制支路，各条控制支路均由三极管Q和电流反馈电阻R串联而成，各条控制支路中的三极管集电极分别与照明发光二极管阵列相应的照明支路中的最后一只发光二极管的阴极连接，各条控制支路中的三极管基极并接在一起，作为照明发光二极管阵列的控制点；电源电路的正输出端分别与控制电压产生电路、照明发光二极管阵列连接，为所述各电路提供直流工作电流；恒流调光电路阵列中的各控制支路的输出端均连接到电源电路地；控制电压产生电路的输出端与恒流调光电路阵列的控制输入端连接，为恒流调光电路阵列提供稳定的控制电压。

例如，由m×n只LED组成照明发光二极管阵列，其中：LED11、LED12、……、LED1n串连成第一条照明支路，LED21、LED22、……、LED2n串连成第二条照明支路，……，LEDm1、LEDm2、……、LEDmn串连成第m条照明支路；各条照明支路并联连接。相应的，恒流调光电路阵列含有m条控制支路。各条照明支路中的第一只LED(LED11、LED21、……、LEDm1)的阳极接电源电路正极，最后一只LED(LED1n、LED2n、……、LEDmn)的阴极接相应的控制支路中的三极管集电极，各条控制支路中的三极管Q的发射极接电流反馈电阻R的一脚，电流反馈电阻R的另一脚接电源电路地，各条控制支路中的三极管基极并接在一起，作为照明发光二极管阵列的控制点。

所述恒流调光电路阵列的各条控制支路中的三极管Q1选用NPN三极管。由于NPN三极管在放大状态下具有跟随特性，其发射极电压Ue跟随其基极电压Ub(即控制点对地电压)，而：

Ue＝I×R

I＝Ue/R＝(Ub-0.7)/R

上式中，I：照明支路中LED电流，Ue：控制支路中的三极管Q的发射极电压，Ub：控制支路中的三极管Q的基极电压，R：控制支路中的电流反馈电阻。

从上式可以看出，各条照明支路中LED电流I只由相应的控制支路中的三极管基极电压Ub和电流反馈电阻R的阻值决定，与其它参数无关。

由于各条控制支路中的三极管基极并接在一起，因此各条控制支路中的三极管基极电压相同，若使各条控制支路中的电流反馈电阻R的阻值相同，即可使各条照明支路中LED电流I相同。若改变三极管基极电压Ub(控制点的对地电压)，各条照明支路中LED电流I也随之改变。因此，本发明所述控制电路可方便实现照明发光二极管阵列的恒流和调光控制，而不受LED参数和外界环境变化的影响。

本发明所述照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路既可手动调光，又可遥控调光。

本发明具有以下有益效果：

1、恒流调光电路阵列中的各控制支路均由三极管和电流反馈电阻串联而成，电路结构非常简单。

2、各条照明支路中，LED电流I只由相应的控制支路中的三极管基极电压Ub和电流反馈电阻R的阻值决定，与其它参数无关，因此可方便实现照明发光二极管阵列的恒流和调光控制，在电压不稳、温度改变以及LED参数变化时均能保持LED电流稳定。

3、采用的是模拟调节方式，没有脉冲干扰。

4、由于各控制支路仅由三极管和电流反馈电阻组成，因而成本低廉，按现在的市价计算，仅为所控制的照明发光二极管阵列成本的2％左右。

附图说明

图1是本发明所述发光二极管阵列的恒流和调光控制电路的结构框图；

图2是本发明所述发光二极管阵列的恒流和调光控制电路的一种电原理图；

图3是本发明所述发光二极管阵列的恒流和调光控制电路的又一种电原理图。

图中，1-电源电路、2-控制电压产生电路、3-恒流调光电路阵列、4-照明发光二极管阵列。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，照明发光二极管阵列4由30条照明支路并联而成，各条照明支路由10只白光LED串联而成，LED的导通电压3伏，最佳工作电流20毫安。

上述照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路如图2所示，包括电源电路1、控制电压产生电路2和恒流调光电路阵列3。恒流调光电路阵列3含有30条控制支路，各条控制支路均由NPN三极管Q(选用8050)和阻值20欧(1％精度)的电流反馈电阻R串联而成。控制电压产生电路2包括由限流电阻Rz和稳压管Dz(5伏稳压管)组成的稳压电路，与稳压管Dz并联的电位器Dw，由NPN三极管Q1(选用8050)与电阻R1、R2组成的射极跟随电路。电源电路1由变压器、桥式整流电路、电感L和电容C串联而成，变压器将交流有效值220伏变换成交流有效值30伏，桥式整流电路、电感L(150mH)、电容C(1000uF)将30伏交流电整流滤波成近似32伏的不稳压直流电。电源电路1、控制电压产生电路2、恒流调光电路阵列3、照明发光二极管阵列4的连接方式如下：

照明发光二极管阵列4的各条照明支路中的第一只LED的阳极接电源电路1的正极，最后一只LED的阴极接相应的控制支路中的三极管Q集电极；恒流调光电路阵列3的各条控制支路中的三极管Q发射极接电流反馈电阻R的一脚，电流反馈电阻R的另一脚接电源电路地；各条控制支路中的三极管Q基极并接在一起，作为照明发光二极管阵列4的控制点；控制电压产生电路2中的三极管Q1的基极与电位器Dw的中心抽头连接，三极管Q1的发射极与恒流调光电路阵列3的控制电压输入点连接。电位器Dw对电压分压并输出控制电压，改变电位器Dw中心抽头的位置，即可改变恒流调光电路阵列3的控制电压，从而改变各条控制支路中的三极管Q的基极电压Ub，实现对照明发光二极管阵列4中LED的恒流和调光控制。

实施例2

本实施例中，照明发光二极管阵列4的结构和白光LED的数量与实施例1相同。照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路如图2所示，包括电源电路1、控制电压产生电路2和恒流调光电路阵列3。电源电路1、恒流调光电路阵列3的结构和电参数与实施例1相同。与实施例1不同之处是控制电压产生电路2的结构。

本实施例中的控制电压产生电路2包括由限流电阻Rz和稳压管Dz组成的稳压电路，电子电位器EP，遥控接收器RM，遥控发射器，由三极管Q1与电阻R1、R2组成的射极跟随电路；电子电位器EP的输入端Y和VCC脚接稳压管Dz阴极，其GND脚和输出端V接稳压管Dz阳极，其中心抽头W接三极管Q1基极；遥控接收器RM两个输出端分别接电子电位器EP的INC脚和DEC脚；遥控发射器是由人控制的独立器件，用于向遥控接收器发送改变恒流调光电路阵列3的控制电压的信号。遥控接收器接收遥控发射器信号，向电子电位器EP的INC脚输出脉冲，电子电位器EP的中心抽头W输出电压增高，照明发光二极管阵列4电流增大，亮度增加，反之，向电子电位器EP的DEC脚输出脉冲，电子电位器EP的中心抽头W输出电压降低，照明发光二极管阵列4电流减少，亮度降低。

Claims

1.一种照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，所述照明发光二极管阵列(4)至少由两条照明支路并联而成，各条照明支路至少由两只发光二极管串联而成，其特征在于包括电源电路(1)、控制电压产生电路(2)和恒流调光电路阵列(3)；

恒流调光电路阵列(3)含有与照明发光二极管阵列(4)中的照明支路数量相同的控制支路，各条控制支路均由三极管Q和电流反馈电阻R串联而成，各条控制支路中的三极管集电极分别与照明发光二极管阵列(4)相应的照明支路中的最后一只发光二极管的阴极连接，各条控制支路中的三极管基极并接在一起，作为照明发光二极管阵列(4)的控制点；

电源电路(1)的正输出端分别与控制电压产生电路(2)、照明发光二极管阵列(4)连接，为所述各电路提供直流工作电流；恒流调光电路阵列(3)中的各控制支路的输出端均连接到电源电路地；

控制电压产生电路(2)的输出端与恒流调光电路阵列(3)的控制输入端连接，为恒流调光电路阵列提供稳定的控制电压。

2.根据权利要求1所述的照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，其特征在于控制电压产生电路(2)包括由限流电阻Rz和稳压管Dz组成的稳压电路，与稳压管Dz并联的电位器Dw，由三极管Q1与电阻R1、R2组成的射极跟随电路；

三极管Q1的基极与电位器Dw的中心抽头连接，三极管Q1的发射极与恒流调光电路阵列(3)的的控制输入端连接。

3.根据权利要求1所述的照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，其特征在于控制电压产生电路(2)包括由限流电阻Rz和稳压管Dz组成的稳压电路，电子电位器EP，遥控接收器RM，遥控发射器，由三极管Q1与电阻R1、R2组成的射极跟随电路；

电子电位器EP的输入端Y和VCC脚接稳压管Dz阴极，其GND脚和输出端V接稳压管Dz阳极，其中心抽头W接三极管Q1基极；

遥控接收器RM两个输出端分别接电子电位器EP的INC脚和DEC脚，遥控发射器是由人控制的独立器件，用于向遥控接收器发送改变恒流调光电路阵列(3)的控制电压的信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，其特征在于恒流调光电路阵列(3)的各条控制支路中的三极管Q为NPN三极管。

5.根据权利要求1或2或3所述的照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，其特征在于电源电路(1)由变压器、桥式整流电路、电感L和电容C串联而成。

6.根据权利要求4所述的照明发光二极管阵列的恒流和调光控制电路，其特征在于电源电路(1)由变压器、桥式整流电路、电感L和电容C串联而成。