CN103813577B - 一种自激振荡led驱动***及半导体照明装置 - Google Patents
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Abstract
一种自激振荡LED驱动***及半导体照明装置。所述驱动***，包括：整流装置，用于连接外部电源，进行整流和滤波；启动装置，连接整流装置；供电装置，与启动装置连接，供电装置包括供电控制单元对负载进行供电控制；开关单元对供电控制单元进行控制；信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制，本发明提供了一种结构简单、成本低的半导体光源驱动***及半导体照明装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体光源的驱动***，且更具体来说，涉及一种自激振荡LED驱动***及半导体照明装置。
背景技术
半导体光源（LED）是第三代半导体材料制作的光源和显示器件，具有耗电量少、寿命长、无污染、色彩丰富、可控性强等特点，是照明光源及光产业的一次革命。随着LED的发展，越来越多的LED照明产品涌入市场。LED的电子驱动部分是LED照明产品中一个不可缺少的组成部分。
目前LED市场，LED照明终端售价仍高于传统灯泡与节能灯，降价已成为扩大市场接受度的关键。随着LED颗粒价格的不断下降，电子驱动部分的价格比例越显重要，目前市场上所普及使用的LED驱动线路大都采用IC控制，其主要缺点就是价格成本较高。
因此，如何提供一种结构简单、成本低的半导体光源驱动***成为半导体领域发展的突出问题。针对现有技术中存在的问题，本方案提出一种自激振荡LED驱动***及半导体照明装置是半导体光源驱动***技术领域目前急待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，应用范围非常宽，成本低廉的主要针对LED照明产品中的电子驱动线路。本发明使用较少元器件实现LED的电子驱动部分，大大减少了元器件数量和成本，使电子驱动部分占LED照明***中的比例大幅度缩小，并具结构简单、成本低、效率损失减少的特点。
本发明实施例提供了一种自激振荡LED驱动***，所述驱动***包括：整流装置，用于连接外部电源，进行整流和滤波；启动装置，连接整流装置；供电装置，与启动装置连接，供电装置包括供电控制单元对负载进行供电控制；开关单元对供电控制单元进行控制；信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制。
根据本发明实施例，所述信号控制单元由感性元件（202）的副绕（201）串联容性元件（203）和阻性元件（204）构成自激振荡对开关单元（300）进行控制。
根据本发明实施例，所述开关单元（300）的第一端（301）与信号控制单元之阻性元件（204）的第二端连接。
根据本发明实施例，所述信号控制单元由感性元件（202）、二极管（401）和容性元件（402）构成，其中，二极管（401）的第一端和容性元件（402）的第一端连接，容性元件（402）的第二端与感性元件（202）的第一端连接，而感性元件（202）的第二端、二极管（401）的第二端连接于开关元件（300）的第二端（302）。
根据本发明实施例，所述启动装置包含阻性元件（101）、二极管（102），其中，阻性元件（101）的第一端连接于整流装置，阻性元件（101）的第二端连接于二极管（102）的第一端，而二极管（102）的第二端接地。
一种半导体照明装置，包括：
半导体光源负载；
整流装置，用于连接外部电源，进行整流和滤波；
启动装置，连接整流装置；
供电装置，与启动装置连接，供电装置包括供电控制单元对负载进行供电控制；
开关单元对供电控制单元进行控制；
信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制。
根据本发明实施例，所述负载为单个或多个LED组。
根据本发明实施例，所述LED组的构成方式包括但不限于串联连接或并联连接或串并联连接的混合型连接结构来电连接。
根据以下参考附图对本发明的描述，本发明的其他目标和效用将变得显而易见，并且读者可全面了解本发明。
附图说明
图1是LED驱动***模块结构连接示意图；
图2是根据本发明实施例的LED驱动***电路图；
图3是根据本发明实施例的LED驱动***之供电装置结构示意图；
图4是根据本发明实施例的LED驱动***启动阶段工作示意图；
图5是根据本发明实施例的LED驱动***第一储能阶段工作示意图；
图6是根据本发明实施例的LED驱动***释能阶段工作示意图；
图7是根据本发明实施例的LED驱动***第二储能阶段工作示意图。
在上述附图中，相同附图标记指示相同、相似或相应的元件或功能。
具体实施方式
下文将参照图式通过实施例来详细描述本发明的具体实施例。
本发明使用较少元器件实现LED的电子驱动部分，大大减少了元器件数量和成本，使电子驱动部分占LED照明***中的比例大幅度缩小。
图1是本发明所述自激振荡LED驱动***模块结构连接示意图。
整流装置，用于连接外部电源，进行整流和滤波；
启动装置，连接整流装置；
供电装置，与启动装置连接，供电装置包括供电控制单元对负载进行供电控制；
开关单元对供电控制单元进行控制；
信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制。
图2是根据本发明实施例的LED驱动***电路图。
具体而言，在本发明实施例中，整流装置10，其一端连接至由外部提供的包含有保险丝11的交流(AC)电源，而另一端（输出端）13连接至负载装置40；
启动装置20，用于连接整流装置10；
供电装置30，与启动装置20连接，通过感性元件202经由副绕201连接阻性元件204及容性元件203，作为开关元件300的控制部分，对供电装置30连接的负载装置40进行供电控制，用于当驱动***连接有负载装置40时，配合整流装置10对负载装置40进行供电，且供电装置30的第一输出端31和第二端输出端32连接至负载装置40。
在图2中，外部交流(AC)电源(例如，120VAC)可以为商业AC线路电压，并且当如图2中所示的将桥式二极管12（包含四个单极管D1、D2、D3、D4）应用于整流装置10时，可以将输入的AC电压输出为全波整流电压，并将合适的电流提供给负载装置40。
在本文中，外部提供的包含有保险丝11的交流(AC)电源，其输入电压范围为交流(AC)电源120V/50~60Hz~240V/50~60Hz，输入电压范围为直流（DC）电源12V~400V。
如图2所示，在本方案中，使用少量元器件组合形成自激振荡线路，结合降压线路，构成一个LED电子驱动器。即在一个感性元件上使用副绕作为一个开关元件的控制信号输入，中间串联一个阻性元件和一个容性元件作为控制信号输入的大小及时间，使用一个二极管作为容性元件的充放电控制，使用该感性元件连接一个二极管和一个容性元件产生直流输出。
具体而言，在本实施例中，启动装置20包含阻性元件101、二极管102，其中，阻性元件101的第一端连接于整流装置10的一端，阻性元件101的第二端连接于二极管102的第一端，而二极管102的第二端接地。
供电装置30包含感性元件201和202、容性元件203、阻性元件204、开关元件300、二极管401以及容性元件402，其中，二极管401的第一端与启动装置20之阻性元件101的第一端与连接，阻性元件101的第二端分别与阻性元件204的第二端以及开关元件300的第一端301连接，启动装置20之二极管102的第二端与开关元件300的第三端303连接并接地，容性元件203的第一端与感性元件201第一端连接，感性元件201第二端则接地，容性元件203的第二端与阻性元件204的第一端连接，感性元件202的第一端与容性元件402的第二端连接，感性元件202的第二端与二极管401的第二端以及开关元件300的第二端302连接。
负载装置40包含及负载单元501，其中，供电装置30的容性元件402与负载单元501并联连接。
如图2所示，在本方案中，使用少量元器件组合形成自激振荡线路，结合降压线路，构成一个LED电子驱动器。即在一个感性元件202上使用副绕201，即感性元件201作为一个开关元件300的控制信号输入，中间串联一个阻性元件204和一个容性元件203作为控制信号输入的大小及时间，使用一个二极管401作为容性元件402的充电及放电控制，使用该感性元件202接一个二极管401和一个容性元件402产生直流输出。
故，进一步的，如图3所示，在本方案中供电装置30可包括信号控制单元、开关单元以及供电控制单元，通过信号控制单元控制信号输入的大小及时间，并依据开关单元对负载装置进行供电控制。其中，信号控制单元包含副绕201、容性元件203和阻性元件204，由感性元件202的副绕201串联容性元件203和阻性元件204构成自激振荡对开关单元300进行控制，其中，二极管401的第一端和容性元件402的第一端连接，容性元件402的第二端与感性元件202的第一端连接，而感性元件202的第二端、二极管401的第二端连接于开关元件300的第二端302。
此外，开关单元，包括一开关元件300，连接于启动装置20以及供电装置30的供电控制单元，其中，开关元件300的第一端301与信号控制单元之阻性元件204的第二端连接；供电控制单元，包括一感性元件202、二极管401和容性元件402，连接于上述开关单元和负载装置40，用于依据开关单元对负载装置40进行供电控制。
其中，供电控制单元对负载进行供电控制；
开关单元对供电控制单元进行控制；
信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制。
因此，在本发明实施例中，通过使用感性元件副绕连接一个阻性元件和一个容性元件作为一个开关元件的控制部分，形成一个自激振荡线路，并且该感性元件和开关元件与负载（LED）串联，并将该感性元件和开关元件连接处作为正电压输出段，该输出端还串联有一个二极管。
进一步的，在本发明中，供电装置30的输出电流范围20mA~300mA,输出电压范围12V~300V。
在图2中，具体而言在本方案中，负载装置40为单个或多个LED组。负载装置40可以是包括至少一个LED的光源501，并且可以包括具有各种电连接关系的多个LED。在图2中，构成负载装置40的多个LED以串联连接的状态示出，但负载装置40中所包括的多个LED也可以根据应用LED的应用***而以串联连接或并联连接或串并联连接的混合型连接结构来电连接。
进一步的，在本发明实施例中，所述启动装置20用于在启动时（即，在输入电压Vin初始施加时）使供电装置30中的开关元件300处于导通状态。所述供电控制装置30包括信号控制单元、供电控制单元、信号发生单元及开关单元，所述供电控制单元中的感性元件202用于接收输入电压并且在所述开关单元的控制下进行储能和释能。所述信号发生单元受所述供电控制单元中的感性元件的感应产生感应信号，用于控制所述开关单元的导通和截止。所述供电控制单元中的二极管401用于根据所述供电控制单元中的感性元件的储能和释能不同地向所述负载装置（半导体光源）供电。
启动阶段：如图4所示，当本发明所述的半导体光源驱动***连接到直流输入电压Vin后，Vin通过阻性元件101和开关元件300的基极301以及发射极303进行放电产生电流I1，使开关元件300的集电极302和发射极303导通。Vin通过容性元件402和负载单元501，感性元件202和开关元件300的集电极302和发射极303进行放电产生电流I2。此后，本发明所述的半导体光源驱动***进入第一储能阶段。
第一储能阶段：如图5所示，I2通过容性元件402，容性元件402开始充电，同时I2通过负载，半导体光源负载开始发光，I2再通过感性元件202,感性元件202储能并在其两端产生电压V2,同时信号发生单元201受感性元件202感应产生感应电动势V1,V1通过容性元件203、阻性元件204和开关元件300的基极301及发射极303进行放电产生电流I3。I3对容性元件203进行充电。容性元件203两端产生图示方向电压V3。随着V3的上升，I3下降，并且随之使得关元件300截止。然而，由于流过感性元件202的电流不能突变，因此该电流通过二极管401流动到半导体光源负载单元501和容性元件402，并且使感性元件202两端电压V2反向。此后，本发明所述的半导体光源驱动***进入释能阶段。
释能阶段：如图6所示，信号发生单元201受感性元件202感应产生的感应电动势V1同样反向。V1通过二极管102、阻性元件204、容性元件203进行放电产生电流I4。开关元件300截止。感性元件202两端电压V2通过二极管401与容性元件402和半导体光源负载单元501进行放电，感性元件202释能，同时为容性元件402充电产生电压V5。电流I4对容性元件203反向充电产生反向电压V4。在感性元件202两端电压V2下降至低于容性元件402两端电压V5时，停止释能。此后，本发明所述的半导体光源驱动***进入第二储能阶段。该第二储能阶段与所述第一储能阶段有所不同，在该第二储能阶段中，所述半导体光源负载V发光。
第二储能阶段：如图7所示，容性元件402两端电压V5通过半导体光源负载单元501放电，容性元件203两端电压V4通过阻性元件204、开关元件300的基极301和发射极303和信号发生单元的感性元件201进行放电，产生电流I5,使开关元件300的集电极302和发射极303导通。Vin通过感性元件202和开关元件300的集电极302和发射极303进行放电产生电流I2。感性元件202储能，在其两端产生电压V2。接下来，参考第一储能阶段图中的供电控制单元和开关单元来继续描述。信号发生单元的感性元件201受感性元件202感应产生感应电动势V1,V1通过容性元件203、阻性元件204和开关元件300的基极301及发射极303进行放电产生电流I3。I3对容性元件203进行充电。容性元件203两端产生图示方向电压V3。随着V3的上升，I3下降，并且随之使得开关元件300截止。然而由于流过感性元件202的电流不能突变，因此该电流通过二极管401流动到半导体光源负载单元501，并且使感性元件202两端电压V2反向。此后，本发明所述的半导体光源驱动***再次进入释能阶段。
然后，本发明所述的半导体光源驱动***从释能阶段再次进入第二储能阶段，如此循环。
上述实施例只是例示性的，并且不希望它们限制本发明的技术方法。虽然已参照优选实施例详细描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，可在不偏离本发明技术方法的精神和范畴的情况下修改或等同替换本发明的技术方法，这些修改和等同替换也属于本发明权利要求书的保护范畴。
Claims (6)
1.一种自激振荡LED驱动***，包括：
整流装置，用于连接外部电源，进行整流和滤波；
启动装置，连接整流装置；
其中，所述启动装置包含阻性元件和二极管；
供电装置，与启动装置连接，供电装置包括供电控制单元对负载进行供电控制；
其中，所述供电控制单元，包括感性元件、二极管和容性元件，连接于开关单元和负载，用于依据开关单元对负载进行供电控制；
开关单元对供电控制单元进行控制；
信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制。
2.如权利要求1所述的驱动***，所述信号控制单元由感性元件(202)的副绕(201)串联容性元件(203)和阻性元件(204)构成自激振荡对开关单元进行控制。
3.如权利要求1所述的驱动***，所述开关单元包含一开关元件(300)，所述开关元件(300)的第一端(301)与信号控制单元之阻性元件(204)的第二端连接。
4.如权利要求1所述的驱动***，所述供电控制单元由感性元件(202)、二极管(401)和容性元件(402)构成，其中，二极管(401)的第一端和容性元件(402)的第一端连接，容性元件(402)的第二端与感性元件(202)的第一端连接，而感性元件(202)的第二端、二极管(401)的第二端连接于开关元件(300)的第二端(302)。
5.如权利要求1所述的驱动***，所述启动装置的阻性元件(101)的第一端连接于整流装置，阻性元件(101)的第二端连接于二极管(102)的第一端，而二极管(102)的第二端接地。
6.一种半导体照明装置，包括：
半导体光源负载；
整流装置，用于连接外部电源，进行整流和滤波；
启动装置，连接整流装置；
其中，所述启动装置包含阻性元件和二极管；
供电装置，与启动装置连接，供电装置包括供电控制单元对负载进行供电控制；
其中，所述供电控制单元，包括感性元件、二极管和容性元件，连接于开关单元和负载，用于依据开关单元对负载进行供电控制；
开关单元对供电控制单元进行控制；
信号控制单元，由感性元件的副绕连接阻性及容性元件构成自激振荡对开关单元进行控制。
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