CN103152895B - 一种用交流电直接驱动led的电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于电路设计技术领域，特别涉及一种用交流电直接驱动LED的电路。电路包括整流桥、恒流电路和LED灯串，其特征在于，整流桥将输入交流电整流为全波，整流桥输出正端接n个串联的LED灯串的阳极和n个恒流电路的偏置端，整流桥的输出负端接n个恒流电路 中调节电路的接地端和第n个恒流电路的电流检测电阻，恒流电路中的电流检测电阻全部串联，第i个恒流电路实际使用的电流检测电阻的数量为n+1-i, LED灯串分为n段，恒流电路的输入端接第i段LED灯串和第i+1段灯串的交点。优点是使用寿命达5万小时以上，远高于常规的LED驱动电路，功率因数可达0.99，其体积重量是同功率常规电源的1/10左右。

Description

一种用交流电直接驱动LED的电路

一、技术领域： 本发明属于电路设计技术领域，特别涉及一种用交流电直接驱动LED的电路。

二、背景技术：

发光二极管（LED）固体光源具有发光效率高、环保、寿命长等优点，被誉为第五代照明光源。由于LED具有只能正向导通的特点，因此现有的LED灯都需要由电源变换器将交流电转换为直流电进行供电。随着LED灯具日益广泛的应用，也使得谐波污染的问题引起了人们越来越多的关注。

交流直接驱动LED灯（AC LED）电路中，交流电压不经大容量电容滤波，直接加载串联LED灯串的两端，由于LED导通阀值电压的存在，灯串在输入电压高于灯串阀值电压之后才导通，功率因数仅有0.65左右，谐波电流过大，无法大范围推广应用。

三、发明内容：

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述不足，而研究设计一种用交流电直接驱动LED的电路，该电路的优点是:一. 有效解决了现有AC LED功率因数低、不能大规范推广应用的现状；二. 提供一种长寿命、低成本、节电效率好

的高功率因数AC LED驱动电路。

技术方案是：本发明的一种用交流电直接驱动LED的电路，它包括整流桥、恒流电路和LED灯串，其特征在于，整流桥将输入交流电整流为全波，整流桥输出正端接n个串联的LED灯串的阳极和n个恒流电路的偏置端，整流桥的输出负端接n个恒流电路                                               中调节电路的接地端和第n个恒流电路的电流检测电阻，恒流电路中的电流检测电阻全部串联，第i个恒流电路实际使用的电流检测电阻的数量为n+1-i,其中i=1,2…n,LED灯串分为n段，恒流电路的输入端接第i段LED灯串和第i+1段灯串的交点。随着电流检测电阻数量的减少，阻值递减，恒流电路的恒流值依次增加。所述的交流直接驱动LED灯电路，其特征在于，恒流电路包括一个偏置电路和一个调节与设置电路，偏置电路为恒流电路提供初始工作电压，使恒流电路为导通状态，调节与设置电路通过改变电流检测电阻的阻值设定流过对应灯串的电流值，并保持电流为设定值不变。所述的偏置电路包括一个MOS管和一个偏置电阻，偏置电路连接在整流桥输出正端和MOS管的栅极之间，MOS管漏极接对应的LED灯串阴极，源极接电流检测电阻。调节电路和设置电路包括一个三极管和一个电流检测电阻，三极管的集电极接偏置电路MOS管的栅极，发射极接地，基极接电流检测电阻和偏置电路MOS管的源极。所述的恒流电路，所有电流检测电阻全部串联连接。

以n段LED灯串串联为例，每串LED的型号相同、数量相等，设LED灯串总的阀值电压为，则第i段LED灯串阀值为（i=1,2…n，n≥2），当电压处于和之间时，第i个恒流电路导通。由于第i个恒流电路的电流检测电阻阻值小于第i-1个恒流电路，设定的电流比第i-1个恒流电路大，第i-1个恒流电路自动截止，实现了电流的无缝切换。随着电压的升高，n个恒流电路逐步导通工作，电流逐步增加并将设定电流小的恒流电路截止。当输入电压超过总阀值电压时，第n个恒流电路导通，电流达到最大，当电压开始下降，且低于导通阀值电压时，则前一级电流小的恒流电路导通工作，流过LED灯串的电流逐步降低，使得输入电流在一个周期内随着电压的上升和下降阶梯变化，从而达到提高电源利用效率和功率因数的目的。且利用将恒流电路电流检测电阻串联的方法，自动截止电流小的恒流电路，大大简化了电路设计方案，降低成本，提高了可靠性。

本发明的有益效果是：

1、由于本发明所述电路全部由半导体器件和电阻组成，没有任何种类的电容，因此其使用寿命与LED寿命相匹配，能够达到5万小时以上，远高于常规的LED驱动电路。

2、本发明所述电路，可依据输入电压确定接入工作的LED数量，并自动切换LED灯串的工作电流，电路简单有效，驱动转换效率达到97%，功率因数可达0.99。

3、本发明所述电路不需用变压器、电感、电解电容等体积和重量较大的器件，因此本发明的体积和重量远小于常规LED驱动电源，是同功率常规电源的1/10左右。

四、附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

图2为本发明实施例1的电路原理图。

以下结合附图和实施例对本发明的内容做进一步详细说明，但本发明的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。

五、具体实施方式：

实施例1：参照图2，将LED的灯串n段分为3段，输入的50Hz正弦交流电镜整流桥BD1后的电压波形为100Hz全波；R1、M1、Q1、R4、R5、R6构成恒流电路1；R2、M2、Q2、R5、R6构成恒流电路2；R3、M3、Q3、R6构成恒流电路3。整流桥的输出正端接3个串联的LED灯串的阳极和3个恒流电路的偏置端，整流桥的输出负端接3个恒流电路中调节电路Q1、Q2、Q3的发射极和第3个恒流电路检测电阻R6。3个恒流电路中的电流检测电阻R4、R5、R6全部串联使用，LED灯串分为3段，恒流电路的输入端接对应灯串的阴极，构成完整的电流控制电路。

恒流电路1设定的电流值为：

恒流电路2设定的电流值为：

恒流电路3设定的电流值为：

设LED总的阈值电压为，全波整流最大电压为，当输入电压小于时，恒流电路1导通，接入第1段LED灯串工作；当输入电压上升到和之间时，第2个恒流电路导通，接入第1段和第2段LED灯串工作，电阻R4两端电压相等，第1个恒流电路自动截止；当输入电压高于时，第3个恒流电路导通，接入全部的LED灯串工作，电阻R5两端电压相等，第2个恒流电路自动截止；当输入电压下降到和之间时，恒流电路3截止，恒流电路2导通工作，接入第1段和第2段LED灯串；当输入电压下降到低于时，恒流电路1工作，接入第1段LED灯串。

由上可见，使用本实施例的交流直接驱动LED电路，随着电压的升高和降低，LED分段点亮，并依据输入电压自行切换工作电流，经测试，功率因数最高可达0.99。

实施例2：参照图2，将LED分为3段，输入的50Hz正弦交流电镜整流桥BD1后的电压波形为100Hz全波；R1、M1、Q1、R4、R5、R6构成恒流电路1；R2、M2、Q2、R5、R6构成恒流电路2；R3、M3、Q3、R6构成恒流电路3。整流桥的输出正端接3个串联的LED灯串的阳极和3个恒流电路的偏置端，整流桥的输出负端接3个恒流电路中调节电路Q1、Q2、Q3的发射极和第3个恒流电路检测电阻R6。3个恒流电路中的电流检测电阻R4、R5、R6全部串联使用，LED灯串分为3段，恒流电路的输入端接对应灯串的阴极，构成完整的电流控制电路。

恒流电路1设定的电流值为：

恒流电路2设定的电流值为：

恒流电路3设定的电流值为：

设LED总的阈值电压为，全波整流最大电压为，当输入电压小于时，恒流电路1导通，接入第1段LED灯串工作；当输入电压上升到和之间时，第2个恒流电路导通，接入第1段和第2段LED灯串工作，电阻R4两端电压相等，第1个恒流电路自动截止；当输入电压高于时，第3个恒流电路导通，接入全部的LED灯串工作，电阻R5两端电压相等，第2个恒流电路自动截止；当输入电压下降到和之间时，恒流电路3截止，恒流电路2导通工作，接入第1段和第2段LED灯串；当输入电压下降到低于时，恒流电路1工作，接入第1段LED灯串。

由上可见，使用本实施例的交流直接驱动LED电路，随着电压的升高和降低，LED分段点亮，并依据输入电压自行切换工作电流，经测试，功率因数最高可达0.99。

实施例3：参照图2，将LED分为3段，输入的50Hz正弦交流电镜整流桥BD1后的电压波形为100Hz全波；R1、M1、Q1、R4、R5、R6构成恒流电路1；R2、M2、Q2、R5、R6构成恒流电路2；R3、M3、Q3、R6构成恒流电路3。整流桥的输出正端接3个串联的LED灯串的阳极和3个恒流电路的偏置端，整流桥的输出负端接3个恒流电路中调节电路Q1、Q2、Q3的发射极和第3个恒流电路检测电阻R6。3个恒流电路中的电流检测电阻R4、R5、R6全部串联使用，LED灯串分为3段，恒流电路的输入端接对应灯串的阴极，构成完整的电流控制电路。

恒流电路1设定的电流值为：

恒流电路2设定的电流值为：

恒流电路3设定的电流值为：

设LED总的阈值电压为，全波整流最大电压为，当输入电压小于时，恒流电路1导通，接入第1段LED灯串工作；当输入电压上升到和之间时，第2个恒流电路导通，接入第1段和第2段LED灯串工作，电阻R4两端电压相等，第1个恒流电路自动截止；当输入电压高于时，第3个恒流电路导通，接入全部的LED灯串工作，电阻R5两端电压相等，第2个恒流电路自动截止；当输入电压下降到和之间时，恒流电路3截止，恒流电路2导通工作，接入第1段和第2段LED灯串；当输入电压下降到低于时，恒流电路1工作，接入第1段LED灯串。

由上可见，使用本实施例的交流直接驱动LED电路，随着电压的升高和降低，LED分段点亮，并依据输入电压自行切换工作电流，经测试，功率因数最高可达0.99。

Claims (2)

1.一种用交流电直接驱动LED的电路，它包括整流桥、恒流电路和LED灯串，其特征在于，整流桥将输入交流电整流为全波，整流桥输出正端接n个串联的LED灯串的阳极和n个恒流电路的偏置端，整流桥的输出负端接n个恒流电路                                                中调节电路的接地端和第n个恒流电路的电流检测电阻，恒流电路中的电流检测电阻全部串联，第i个恒流电路实际使用的电流检测电阻的数量为n+1-i,其中i=1,2…n,LED灯串分为n段，恒流电路的输入端接第i段LED灯串和第i+1段灯串的交点，所述恒流电路包括一个偏置电路和一个调节与设置电路，偏置电路为恒流电路提供初始工作电压，使恒流电路为导通状态，调节与设置电路通过改变电流检测电阻的阻值设定流过对应灯串的电流值，并保持电流为设定值不变，所述偏置电路包括一个MOS管和一个偏置电阻，偏置电路连接在整流桥输出正端和MOS管的栅极之间，MOS管漏极接对应的LED灯串阴极，源极接电流检测电阻，所述调节与设置电路包括一个三极管和一个电流检测电阻，三极管的集电极接偏置电路MOS管的栅极，发射极接地，基极接电流检测电阻和偏置电路MOS管的源极。

2.根据权利要求1一种用交流电直接驱动LED的电路，所述的恒流电路，所有电流检测电阻全部串联连接。