CN102209415A - Led交流直接供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED交流直接供电电路。整流电路将输入的交流电压整流为全波电压，加在LED灯串和过压保护恒流源串联而成的电路两端。LED灯串分为n段，n路过压保护恒流源与n段LED灯串段相对应；按照电流流动方向，LED灯串的一端与整流电路的一个输出端相接；每路过压保护恒流源的一端分别连接到相对应的LED灯串段，另一端共同连接至整流电路的另一个输出端。过压保护恒流源通过恒流源两端的过电压值来控制恒流源的导通和关断，从而控制每段LED的亮灭。本发明具有较长的使用寿命；无需电解电容及变压器。功率因数，电源效率，体积和重量等远优于常规的LED驱动电源。

Description

LED交流直接供电电路

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种LED交流直接供电电路。

背景技术

发光二极管(LED)因其低功耗长寿命的特点，而在照明领域中获得越来越广泛地应用。LED电源由于LED灯自身的特性都需要使用恒流源。通常的LED恒流源对输入的电源变化要求很高：电压过低灯串不亮，电压过高为保持“恒流”，过压值都加到恒流源上，使得恒流源的功耗增大、效率变低甚至损坏。所以现在很多的LED电源方案都使用“开关电源+恒流源”来提高由于输入交流电源大范围变动造成的效能损失并稳定电压与电流。但这些方案存在使用电解电容、大电感，大体积的变压器元件；高频开关对电网的污染，效率低，功率因数低等一系列问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种LED交流直接供电电路，无需电解电容、变压器、大电感等体积和重量较大的元件；其具有电源转换效率与功率因数高、能抗雷电等高压冲击、寿命长、体积小等特点。

本发明所设计的LED交流直接供电电路，包括整流电路，过压保护恒流源和LED灯串。

LED灯串分为n段，n≥1；每段LED灯串段的LED灯管数依次为X₁、X₂、……、X_n-1、X_n，每个LED灯管的管压降为U_L；n路过压保护恒流源与n段LED灯串段相对应；每路过压保护恒流源的过电压值依次为X₂×U_L、X₃×U_L、……、X_n×U_L、U_max；按照电流流动方向，LED灯串的一端与整流电路的一个输出端相接；每路过压保护恒流源的一端分别连接到相对应的LED灯串段，另一端共同连接至整流电路的另一个输出端。

整流电路将输入的市电交流电压整流为全波电压，加在LED灯串和过压保护恒流源串联而成的电路两端；

当全波电压介于 $\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\×U_L(i=\mathrm{1,2}\·\·\·\·\·\·,n-1)~\underset{j=1}{\overset{i+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\×U_L(i=\mathrm{1,2},\·\·\·\·\·\·,n-1)$ 之间时，第i路过压保护恒流源开通，其它过压保护恒流源关闭，此时第一段LED灯串段至第i段LED灯串段全部导通；

当全波电压继续上升到大于

时，最后的一路过压保护恒流源开通，其它的过压保护恒流源关闭，此时所有LED灯串段全部导通；

如果全波电压继续上升并使得最后的一路过压保护恒流源的两端电压超过其过电压值U_max时，则所有的过压保护恒流源都关闭，灯串只有微弱的漏电流，整个电路处于过压保护状态；

当全波电压从最大值再回落到0V的这段时间，从最后一路过压保护恒流源开始，各段LED灯串段所对应的过压保护恒流源依次轮流接力开通；LED灯串段从最后一段开始逐渐熄灭，直至结束一个全波周期。

上述方案所述过压保护恒流源为包含过压保护电路的恒流源。过压保护电路检测恒流源两端的电压大小；当恒流源两端电压达到其预定过电压值或更高时，恒流源关闭只有微小的漏电流，反之开通。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、由于在全波电压的一个周期内，各段的过压保护恒流源依次轮流“接力”开通最多2次的时间片段，以分段微分的方式充分利用交流电压，从而提高了电源转换效率与功率因数；

2、由于不使用电解电容、变压器、大电感等体积和重量较大的元件，因此本发明实现的同功率电源体积约为常规电路的1/5；此外，由于本发明不使用电解电容等易损件，能使本发明的使用寿命与LED灯管相匹配，可达10万小时以上；

3、由于本发明使用过压保护的恒流源，恒流源的功耗得以限制。当电压过大使恒流源功耗增大时，恒流源关闭，使之功耗接近0，有效的保护了恒流源；通过增加过压保护恒流源的路数，可使LED电源的转换效率高达95％以上，功率因数达到0.96以上。

附图说明

图1为本发明LED交流直接供电电路的电路原理图；

图2为本发明的一种优选实施例电路原理图；

图3为本发明的另一种优选实施例电路原理图；

图4为本发明的一种过压保护恒流源电路原理图。

具体实施方式

参见图1，本发明的LED交流直接供电电路主要由整流电路、过压保护恒流源和LED灯串组成。

上述过压保护恒流源为包含过压保护电路的恒流源。过压保护电路检测恒流源两端的电压大小；当恒流源两端电压达到其预定过电压值或更高时，恒流源关闭只有微小的漏电流，反之开通。

LED灯串分为n段，n≥1；每段LED灯串段的LED灯管数依次为X₁、X₂、……、X_n-1、X_n，每个LED灯管的管压降为U_L；n路过压保护恒流源与n段LED灯串段相对应；每路过压保护恒流源的过电压值依次为X₂×U_L、X₃×U_L、……、X_n×U_L、U_max；按照电流流动方向，LED灯串的一端与整流电路的一个输出端相接；每路过压保护恒流源的一端分别连接到相对应的LED灯串段，另一端共同连接至整流电路的另一个输出端。

整流电路将输入的市电交流电压整流为全波电压，加在LED灯串和过压保护恒流源串联而成的电路两端；

当全波电压介于 $\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\×U_L(i=\mathrm{1,2}\·\·\·\·\·\·,n-1)~\underset{j=1}{\overset{i+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\×U_L(i=\mathrm{1,2},\·\·\·\·\·\·,n-1)$ 之间时，第i路过压保护恒流源开通，其它过压保护恒流源关闭，此时第一段LED灯串段至第i段LED灯串段全部导通；

当全波电压继续上升到大于

时，最后的一路过压保护恒流源开通，其它的过压保护恒流源关闭，此时所有LED灯串段全部导通；

如果全波电压继续上升并使得最后的一路过压保护恒流源的两端电压超过其过电压值U_max时，则所有的过压保护恒流源都关闭，灯串只有微弱的漏电流，整个电路处于过压保护状态；

当全波电压从最大值再回落到0V的这段时间，从最后一路过压保护恒流源开始，各段LED灯串段所对应的过压保护恒流源依次轮流接力开通；LED灯串段从最后一段开始逐渐熄灭，直至结束一个全波周期。

图2的实施方式：整流后的全波电压从整流电路的正向输出端输出，并依次经过3路过压保护恒流源及3路LED灯串段后返回至整流电路的负向输出端上。

图3的实施方式：整流后的全波电压从整流电路的正向输出端输出，并依次经过3路LED灯串段及3路过压保护恒流源后返回至整流电路的负向输出端上。

本发明的工作原理参照图2和图3实施例来进一步说明：交流输入电压为230VAC/50HZ，将LED灯串分为3段，每段的LED数为X1＝60，X2＝X3＝15。LED的管压降约为UL＝3V，工作电流为18mA。每路过压保护恒流源的过电压值依次为45V，45V，60V。

随着全波电压从0V上升到X₁×U_L＝180V与(X₁+X₂)×U_L＝225V之间时，第1路过压保护恒流源导通，第2、3路过压保护恒流源关闭；第1段LED灯串段导通发光。

随着全波电压继续上升到(X₁+X₂)×U_L＝225V与(X₁+X₂+X₃)×U_L＝270V之间时，第2路过压保护恒流源导通，第1、3路过压保护恒流源关闭；第1、2段LED灯串段导通发光。

随着全波电压继续上升到(X₁+X₂+X₃)×U_L＝270V与最大值约325V之间时，第1、2路过压保护恒流源关闭，第3路过压保护恒流源导通；同时所有的LED灯串段全部导通发光。

当全波电压从最大值约325V再回落到0V的这段时间，从第3路过压保护恒流源开始，各段的过压保护恒流源依次轮流“接力”开通，直至结束一个全波周期。

图4是本发明实施例所选用的过压保护恒流源电路原理图。图中：三极管Q2、三极管Q3、电阻R和电阻R2构成恒流源电路。三极管Q1、电阻R1、稳压二极管D构成过压保护电路。三极管Q2的基极和三极管Q3的集电极及三极管Q1的集电极相连接，三极管Q2的发射极和三极管Q3的基极连接，电阻R跨接在三极管Q3的基极和发射极上，电阻R2跨接在三极管Q2的基极和集电极上；三极管Q1的发射极与三极管Q3的发射极连接，三极管Q1的基极经由电阻R1和稳压二极管D连接在三极管Q2的集电极上。三极管Q2的集电极以及三极管Q3的发射极形成该过压保护恒流源的两端A和B。此外，上述过压保护恒流源的两端A和B之间还设有一滤波电容C1。

上述过压保护恒流源的恒流值约等于Vbe/R，其中Vbe为三极管Q3的基极与发射极间的电压约为0.7V。过压保护恒流源的过电压值约等于稳压二极管D的稳压值加上约0.7V的三极管Q1的基极与发射极间的电压。当过压保护恒流源的两端即A，B两点间的电压VAR大于过电压值时，三极管Q1导通，其集电极电压下降；导致Q2三极管关闭，使该过压保护恒流源断开。

以上所述只是本发明的推荐具体实施例。凡在电源技术领域，本发明范围内所作的改变均被本发明包含。

Claims (2)

1.LED交流直接供电电路，包括整流电路、LED灯串以及过压保护恒流源，其特征在于：

LED灯串分为n段，n≥1；每段LED灯串段的LED灯管数依次为X₁、X₂、……、X_n小X_n，每个LED灯管的管压降为U_L；n路过压保护恒流源与n段LED灯串段相对应；每路过压保护恒流源的过电压值依次为X₂×U_L、X₃×U_L、……、X_n×U_L、U_max；按照电流流动方向，LED灯串的一端与整流电路的一个输出端相接；每路过压保护恒流源的一端分别连接到相对应的LED灯串段，另一端共同连接至整流电路的另一个输出端；

整流电路将输入的市电交流电压整流为全波电压，加在LED灯串和过压保护恒流源串联而成的电路两端；

当全波电压介于 $\underset{j=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\×U_L(i=\mathrm{1,2}\·\·\·\·\·\·,n-1)~\underset{j=1}{\overset{i+1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Xj}\×U_L(i=\mathrm{1,2},\·\·\·\·\·\·,n-1)$ 之间时，第i路过压保护恒流源开通，其它过压保护恒流源关闭，此时第一段LED灯串段至第i段LED灯串段全部导通；

当全波电压继续上升到大于

时，最后的一路过压保护恒流源开通，其它的过压保护恒流源关闭，此时所有LED灯串段全部导通；

如果全波电压继续上升并使得最后的一路过压保护恒流源的两端电压超过其过电压值U_max时，则所有的过压保护恒流源都关闭，灯串只有微弱的漏电流，整个电路处于过压保护状态；

当全波电压从最大值再回落到0V的这段时间，从最后一路过压保护恒流源开始，各段LED灯串段所对应的过压保护恒流源依次轮流接力开通；LED灯串段从最后一段开始逐渐熄灭，直至结束一个全波周期。

2.根据权利要求1所述的LED交流直接供电电路，其特征在于：所述过压保护恒流源为包含过压保护电路的恒流源；所述过压保护电路检测恒流源两端的电压大小；当恒流源两端电压达到其预定过电压值或更高时，恒流源关闭只有微小的漏电流。

Images