CN101702858B

CN101702858B - Led电源

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Publication number: CN101702858B
Application number: CN200910246193A
Authority: CN
Inventors: 刘大银
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-05
Filing date: 2009-12-05
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-12-05
Also published as: CN101702858A

Abstract

一种LED电源，包括：整流电路，所述整流电路的一输出端连接于一第一场效应晶体管的漏极和一第一电阻，所述第一场效应晶体管的漏极和栅极之间连接一第二电阻，所述第一电阻的另一端连接于一第一齐纳二极管的阴极，所述第一齐纳二极管的阳极连接于一第二齐纳二极管的阴极、一第三电阻的一端、一第一双极结型晶体管的基极，所述第一场效应晶体管的栅极和所述第一双极结型晶体管的集电极连接；所述第一场效应晶体管的源极连接于一恒流源电路的一输入端，所述恒流源电路的另一输入端、所述第一双极结型晶体管的发射极、所述第三电阻的另一端、所述第二齐纳二极管的阳极同时连接于所述整流电路的另一输出端。本发明具有较长的使用寿命。

Description

LED电源

技术领域

本发明涉及发光二极管(light-emitting diode，简称LED)领域，尤其涉及LED电源。

背景技术

LED因其高效、寿命长、安全、环保等其他光源难以比拟的优点而得到了普及应用，因此LED电源也日益受到重视，目前使用的LED电源主要为开关电源、直供式电源和阻容降压式电源。公知的是前述LED电源都包括电解电容，由于电解电容容易干枯失效，因此前述LED电源的寿命都较短，这也导致了用户的使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED电源，以解决现有的LED电源由于包括电解电容而导致的寿命较短问题。

为了实现上述目的，本发明提供的LED电源包括整流电路，用于将市电电源整流为倍频直流脉冲电源；其中，还包括第一场效应晶体管、第一电阻、第二电阻、第一齐纳二极管、第二齐纳二极管、第三电阻、第一双极结型晶体管、恒流源电路；所述整流电路的一输出端连接于所述第一场效应晶体管的漏极和所述第一电阻，所述第一场效应晶体管的漏极和栅极之间连接所述第二电阻，所述第一电阻的另一端连接于所述第一齐纳二极管的阴极，所述第一齐纳二极管的阳极连接于所述第二齐纳二极管的阴极、所述第三电阻的一端、所述第一双极结型晶体管的基极，所述第一场效应晶体管的栅极和所述第一双极结型晶体管的集电极连接；所述第一场效应晶体管的源极连接于所述恒流源电路的一输入端，所述恒流源电路的另一输入端、所述第一双极结型晶体管的发射极、所述第三电阻的另一端、所述第二齐纳二极管的阳极同时连接于所述整流电路的另一输出端；其中所述恒流源电路包括一第四电阻、一第二场效应晶体管、一第二双极结型晶体管和一第五电阻；所述第四电阻的一端连接于所述第一场效应晶体管的源极，并且所述第四电阻的该端为所述恒流源电路的一输出端；所述第四电阻的另一端连接于所述第二场效应晶体管的栅极和所述第二双极结型晶体管的集电极，所述第二场效应晶体管的源极和所述第二双极结型晶体管的基极连接并同时与所述第五电阻的一端连接，所述场效应晶体管的漏极为所述恒流源电路的另一输出端，所述第二双极结型晶体管的发射极和所述第五电阻的另一端连接并作为所述恒流源电路的另一输入端。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述恒流源电路还包括一第一二极管、一第二二极管、一第六电阻、一第七电阻、一第八电阻和一第三双极结型晶体管；所述第六电阻连接于所述第一场效应晶体管的源极和所述第四电阻之间，所述第七电阻和所述第二二极管的阳极连接组成串联电路后与所述第四电阻并联，并且所述第二二极管的阳极还与作为所述恒流源电路的另一输出端的所述第二场效应晶体管的漏极连接，所述第八电阻的一端连接于所述第四电阻和所述第二场效应晶体管的栅极的连接点，所述第八电阻的另一端连接于所述第二双极结型晶体管的集电极，所述第三双极结型晶体管的基极和集电极分别连接于所述第二双极结型晶体管的集电极和发射极，所述第一二极管的阳极和阴极分别连接于所述第三双极结型晶体管的发射极和集电极，所述第三双极结型晶体管的发射极连接于所述第四电阻、第七电阻、第八电阻和所述第二场效应晶体管的栅极的连接点。

根据上述LED电源的优选实施方式，其还包括一第三齐纳二极管、一第四齐纳二极管、一第九电阻、一第十电阻、一第三二极管；所述第三齐纳二极管连接于所述第一场效应晶体管的源极和栅极之间，所述第四齐纳二极管和所述第九电阻串联后连接于所述第一场效应晶体管的源极和所述第一双极结型晶体管的基极之间，并且是所述第二齐纳二极管的阳极连接于所述第一双极结型晶体管的基极，所述第十电阻和所述第三二极管串联后连接于所述整流电路的一输入端和第一场效应晶体管的漏极之间，并且是所述第三二极管的阴极连接于所述第一场效应晶体管的漏极。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述第一场效应晶体管为绝缘栅型场效应晶体管和/或所述第一双极结型晶体管为NPN型。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述第二场效应晶体管为绝缘栅型场效应晶体管和/或所述第二双极结型晶体管为NPN型。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述第三双极结型晶体管为PNP型。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述整流电路为桥式整流电路，所述的桥式整流电路还包括一第四二极管，所述第四二极管的阴极和阳极分别连接于所述桥式整流电路的正极输出端和负极输出端。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述恒流源电路的两输出端之间还连接有由多个LED组成的LED串。

根据上述LED电源的优选实施方式，其中所述第二齐纳二极管的阳极还通过一第五齐纳二极管连接于所述整流电路的另一输出端，并且是所述第五齐纳二极管的阴极连接于所述第二齐纳二极管的阳极。

根据上述本发明提供的LED电源，可以得知本发明不包含电解电容等易损部件，其使用寿命可显著增长，经实验证明其寿命可长达10万小时，并且制造成本较低。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例的电路示意图；

图2为本发明第二优选实施例的电路示意图；

图3为图1和图2中A点的电压波形示意图；

图4为图1和图2中B点的电压波形示意图；

图5为图1和图2中C点的电压波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

请参阅图1、图3、图4和图5，图1所示的本发明的第一优选实施例已经与由多个LED组成的LED串Ln连接，该LED串Ln的两端分别与本第一优选实施例的恒流源电路的输出端连接。交流的市电Ui经继流式桥式整流电路获得倍频直流脉冲电压，如图3所示，并且V输出

输入。该继流式桥式整流电路由二极管D1、D2、D3、D4、D7组成，其中二极管D1-D4为常用的桥式整流电路，把交流正弦波转换为直流正向脉冲波，如图3所示。二极管D7为继流二极管，用于消除电路***中因寄生电感所产生的反向脉冲电压对LED串Ln及恒流源电路的损害。在脉冲的起始升弧段，由于D点无电压，NPN型双极结型晶体管Q2(下文简称晶体管Q2)处于截止状态，这时电流经电阻R2使绝缘栅型场效应晶体管Q1(下文简称晶体管Q1)的栅极电位升高，晶体管Q1的漏极、源极导通，B点获得输出电压。当A点的电压升高至齐纳二极管D5的导通电压值时，电流经作为限流电阻的电阻R1使齐纳二极管D5导通，这时晶体管Q2的基极电位升高，其集电极发射极之间开始导通，使晶体管Q1的栅极的电位不再上升，B点的电位也就不再上升。当A点的电压继续升高，此时齐纳二极管D5已经导通，D点的电压被齐纳二极管D6所钳位，晶体管Q2的基极从D点取得控制电压，使晶体管Q1和晶体管Q2工作在开关状态，从而切除了脉冲电压的波峰。在脉冲的降弧段，当降至齐纳二极管D5截止时，由电阻R3迅速使D点电压下降，晶体管Q2截止，Q1导通，当第二个脉冲到来时重复以上过程。因此在B点便得到了没有尖峰脉冲的直流间歇稳压电源，如图4所示。

绝缘栅型场效应晶体管Q3(下文简称晶体管Q3)、NPN型双极结型晶体管Q4(下文简称晶体管Q4)及电阻R4、R5组成本第一优选实施例的恒流源电路。B点的输出电压的一支路经电阻R4给晶体管Q3提供栅极电压，一支路加在LED串Ln的正极上，电流经LED串Ln、晶体管Q3及电阻R4到电源的负极形成回路，点亮LED串Ln。当流经LED串Ln的电流超过设定值时，电阻R5两端的电压加大使C点的电位升高，晶体管Q4导通，使晶体管Q3的栅极的电压下降，流经晶体管Q3的电流不再增大，晶体管Q3和LED串Ln是串联的，因此实现了对LED灯的恒流控制，其中在恒流源电路运行时，C点电压波形如图5所示。

晶体管Q1为电压调整管，电阻R2是晶体管Q1的偏流限流电阻。电阻R1为降压电阻，在电压的升弧段，齐纳二极管D5为晶体管Q2的基极提供一个滞后于晶体管Q1栅极的电压，保证晶体管Q1在升弧段的快速导通。在降弧段，齐纳二极管D5能保证对晶体管Q2基极供电的截止。齐纳二极管D6为钳位二极管，调整齐纳二极管D6的稳压值，也就调整了B点电压的输出。电阻R3为泄放电阻，用于晶体管Q2的可靠关断。电阻R4为晶体管Q3的偏流电阻。晶体管Q3为电流调整管，用于控制LED串Ln的电流。晶体管Q4用于控制晶体管Q3的电流，R5为限流电阻，调节电阻R5的阻值便可调节流过LED串Ln的电流。

请参阅图2、图3、图4和图5，图2所示的本发明第二优选实施例已经与由多个LED组成的LED串Ln连接，该LED串Ln的两端分别与本第一优选实施例的恒流源电路的输出端连接。本发明的第二优选实施例和前述的第一优选实施例实施效果相似，但是第二优选实施例的运行比第一优选实施例更稳定可靠。与第一优选实施例相同的是，第二优选实施例在运行时，交流的市电Ui经继流式桥式整流电路整流获得倍频直流脉冲电压，V输出

输入。在电压脉冲的起始升弧段，由于E点无电压，NPN型双极结型晶体管Q2(下文简称晶体管Q2)处于截止状态，这时电流经电阻R2使绝缘栅型场效应晶体管Q1(下文简称晶体管Q1)的栅极电位升高，其漏极、源极之间导通，B点获得输出电压；当A点的电压升高至齐纳二极管D5的导通电压值时，齐纳二极管D5导通，晶体管Q2的基极电位升高，其集电极、发射极之间开始导通，使晶体管Q1栅极的电位不再上升，B点的电位也就不再上升；当A点的电压继续升高，此时齐纳二极管D5已经导通，E点的电压被齐纳二极管D6所钳位，需要说的是在第二优选实施例中，齐纳二极管D6为两个齐纳二极管串联的合称，并非代表一个齐纳二极管。晶体管Q1的基极从E点获取控制电压，使晶体管Q1、晶体管Q2工作在开关状态，从而切除了脉冲电压的波峰；在脉冲的降弧段，当降至齐纳二极管D5截止时，由电阻R3迅速使E点电压下降，晶体管Q2截止，晶体管Q1导通，当第二个脉冲到来时重复以上过程。因此在B点便得到了没有尖峰脉冲的直流间歇稳压电源。图2中，齐纳二极管D10是保护晶体管Q1的，齐纳二极管D9、电阻R6也是起过压保护作用的。

绝缘栅型场效应晶体管Q3(下文简称晶体管Q3)、PNP型双极结型晶体管Q5(下文简称晶体管Q5)、NPN型双极绝缘栅型场效应晶体管Q4(下文简称Q4)及电阻R9、R4、R8、R10和R5组成该第二优选实施例的恒流源电路，B点的输出电压经电阻R9加在LED串Ln的正极上，电流经晶体管Q3、电阻R5到电源的负极形成回路，点亮LED灯。当流经LED串Ln的电流超过设定值时，电阻R5两端的电压加大，C点的取样电位升高，晶体管Q5导通，晶体管Q4也导通，晶体管Q3的栅极电压下降，流经晶体管Q3的电流也就被限制在设定的范围内，晶体管Q3和LED串Ln是串联的，因此实现了对LED灯的恒流控制。图2中，二极管D7、二极管D11、二极管D12都为继流保护二极管。电阻R7为防浪涌保险电阻，二极管D8是阻止外电路的反向感应电动势对晶体管Q1和晶体管Q3的伤害，并迫使其由齐纳二极管D5旁路。

通过上述对本发明提供的LED电源的描述，可知该LED电源没有电容等易损件，其寿命可以大幅度延长，对LED灯实行间歇供电也能有效延长LED灯使用寿命。实验测得连续工作35000小时无故障，且无性能下降现象，其寿命高达10万小时以上。本发明的电路简捷，功率因数可达0.9PF至0.95PF；带载能力强，一个电源可同时点亮10至300个LED灯，且连续工作；体积小，最小的5×11×25(mm)或￠19×15(mm)；造价低廉，节能环保，使用寿命长，因此其生产成本和使用成本都比较低。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种LED电源，包括：整流电路，用于将市电电源整流为倍频直流脉冲电源；其特征在于，还包括第一场效应晶体管、第一电阻、第二电阻、第一齐纳二极管、第二齐纳二极管、第三电阻、第一双极结型晶体管、恒流源电路；

所述整流电路的一输出端连接于所述第一场效应晶体管的漏极和所述第一电阻，所述第一场效应晶体管的漏极和栅极之间连接所述第二电阻，所述第一电阻的另一端连接于所述第一齐纳二极管的阴极，所述第一齐纳二极管的阳极连接于所述第二齐纳二极管的阴极、所述第三电阻的一端、所述第一双极结型晶体管的基极，所述第一场效应晶体管的栅极和所述第一双极结型晶体管的集电极连接；

所述第一场效应晶体管的源极连接于所述恒流源电路的一输入端，所述恒流源电路的另一输入端、所述第一双极结型晶体管的发射极、所述第三电阻的另一端、所述第二齐纳二极管的阳极同时连接于所述整流电路的另一输出端；

其中，所述恒流源电路包括一第四电阻、一第二场效应晶体管、一第二双极结型晶体管和一第五电阻；

所述第四电阻的一端连接于所述第一场效应晶体管的源极，并且所述第四电阻的该端为所述恒流源电路的一输出端；所述第四电阻的另一端连接于所述第二场效应晶体管的栅极和所述第二双极结型晶体管的集电极，所述第二场效应晶体管的源极和所述第二双极结型晶体管的基极连接并同时与所述第五电阻的一端连接，所述场效应晶体管的漏极为所述恒流源电路的另一输出端，所述第二双极结型晶体管的发射极和所述第五电阻的另一端连接并作为所述恒流源电路的另一输入端。

2.根据权利要求1所述的LED电源，其特征在于，所述恒流源电路还包括一第一二极管、一第二二极管、一第六电阻、一第七电阻、一第八电阻和一第三双极结型晶体管；

所述第六电阻连接于所述第一场效应晶体管的源极和所述第四电阻之间，所述第七电阻和所述第二二极管的阳极连接组成串联电路后与所述第四电阻并联，并且所述第二二极管的阳极还与作为所述恒流源电路的另一输出端的所述第二场效应晶体管的漏极连接，所述第八电阻的一端连接于所述第四电阻和所述第二场效应晶体管的栅极的连接点，所述第八电阻的另一端连接于所述第二双极结型晶体管的集电极，所述第三双极结型晶体管的基极和集电极分别连接于所述第二双极结型晶体管的集电极和发射极，所述第一二极管的阳极和阴极分别连接于所述第三双极结型晶体管的发射极和集电极，所述第三双极结型晶体管的发射极连接于所述第四电阻、第七电阻、第八电阻和所述第二场效应晶体管的栅极的连接点。

3.根据权利要求1所述的LED电源，其特征在于，还包括一第三齐纳二极管、一第四齐纳二极管、一第九电阻、一第十电阻、一第三二极管；

所述第三齐纳二极管连接于所述第一场效应晶体管的源极和栅极之间，所述第四齐纳二极管和所述第九电阻串联后连接于所述第一场效应晶体管的源极和所述第一双极结型晶体管的基极之间，并且是所述第二齐纳二极管的阳极连接于所述第一双极结型晶体管的基极，所述第十电阻和所述第三二极管串联后连接于所述整流电路的一输入端和第一场效应晶体管的漏极之间，并且是所述第三二极管的阴极连接于所述第一场效应晶体管的漏极。

4.根据权利要求1所述的LED电源，其特征在于，所述第一场效应晶体管为绝缘栅型场效应晶体管，和/或所述第一双极结型晶体管为NPN型。

5.根据权利要求1所述的LED电源，其特征在于，所述第二场效应晶体管为绝缘栅型场效应晶体管，和/或所述第二双极结型晶体管为NPN型。

6.根据权利要求2所述的LED电源，其特征在于，所述第三双极结型晶体管为PNP型。

7.根据权利要求1所述的LED电源，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路，所述的桥式整流电路还包括一第四二极管，所述第四二极管的阴极和阳极分别连接于所述桥式整流电路的正极输出端和负极输出端。

8.根据权利要求1所述的LED电源，其特征在于，所述恒流源电路的两输出端之间还连接有由多个LED组成的LED串。

9.根据权利要求1-3任一所述的LED电源，其特征在于，所述第二齐纳二极管的阳极还通过一第五齐纳二极管连接于所述整流电路的另一输出端，并且是所述第五齐纳二极管的阴极连接于所述第二齐纳二极管的阳极。