CN106714377B - 一种led灯具驱动电路和led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED灯具驱动电路，包括LED负载、为LED负载供电的电源模块、与电源模块连接的电流调节模块以及旋钮开关，LED负载设置在LED支路上，旋钮开关包括第一电位器，电源模块具有第一电源模块输出端和第二电源模块输出端，电流调节模块具有电流调节模块输入端，电流调节模块输入端连接第一电源模块输出端，电流调节模块包括第一运算放大器和第一开关元件，第一运算放大器的输出端连接第一开关元件的控制端，第一开关元件的开关通路一端连接LED负载支路，另一端连接第二电源模块输出端，第一运算放大器的反相输入端通过第一电位器接地，通过第二电阻器连接电流调节模块输入端。还公开了一种LED灯具，具有电路结构合理且使用效果好的优点。

Description

一种LED灯具驱动电路和LED灯具

技术领域

本发明涉及照明设备技术领域，尤其涉及一种LED灯具驱动电路和LED灯具。

背景技术

LED负载灯具，也称LED灯具，是指能透光、分配和改变LED光源光分布的器具。LED灯具具有高效、节能、安全、长寿、小巧且光线清晰的技术特点，是现在民用领域照明市场的主力产品，也是国家主导的环保产业之一。

现有LED灯具的亮度调节主要是通过改变灯头的数量或者改变灯头的分布来实现。传统灯具所采用的旋钮开关无法使用，以调节LED灯具的亮度。受限于无法根据实际使用的舒适度调节LED灯具的亮度，在阅读、写作等需要使用近光源的区域，人们往往不愿意选择LED灯具。

因此，现有技术的LED灯具存在无法根据使用舒适度调节LED灯具亮度的缺点。

发明内容

本发明提供一种LED灯具驱动电路，以克服LED灯具无法根据使用舒适度调节LED灯具亮度的缺点。

本发明提供一种LED灯具驱动电路，包括LED负载、为所述LED负载供电的电源模块、与所述电源模块连接的电流调节模块以及旋钮开关，所述LED负载设置在LED支路上，所述旋钮开关包括第一电位器，其中所述电源模块具有第一电源模块输出端和第二电源模块输出端，所述电流调节模块具有电流调节模块输入端，所述电流调节模块输入端连接所述第一电源模块输出端，所述电流调节模块包括第一运算放大器和第一开关元件，所述第一运算放大器的输出端连接所述第一开关元件的控制端，所述第一开关元件的开关通路一端连接所述LED负载支路，另一端连接所述第二电源模块输出端，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电位器接地，通过第二电阻器连接所述电流调节模块输入端。

进一步的，所述电流调节模块还包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第一电源模块输出端，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述LED负载支路，所述第二运算放大器的输出端连接所述第一开关元件的控制端。

进一步的，所述第二运算放大器的反相输入端设置有第三电阻器，同相输入端设置有第四电阻器，所述第四电阻器一端连接LED负载支路并通过第五电阻器接地，所述第五电阻器另一端连接所述LED负载；所述第一运算放大器的同相输入端设置有第六电阻器，所述第一运算放大器的反相输入端设置有第七电阻器，所述第四电阻器分别连接第五电阻器和第六电阻器。

优选的，所述第一开关元件为PMOS管，所述PMOS管的漏极连接所述LED负载，所述PMOS管的源极连接所述第二电源模块输出端。

进一步的，所述电源模块包括适配器电路、过压保护电路、软启动电路和LD0稳压电路；其中所述适配器电路、过压保护电路和LD0稳压电路依次连接，所述LD0稳压电路的输出端为所述第一电源模块输出端。

进一步的，所述软启动电路包括软启动电路输入端和软启动电路输出端；所述软启动电路输入端连接所述过压保护电路的输出端，所述软启动电路输出端为所述第二电源模块输出端。

进一步的，所述软启动电路还包括第二开关元件，所述软启动电路输入端通过第二开关元件的开关通路连接所述软启动电路输出端，还包括串联电阻器分压电路，所述串联电阻器分压电路包括串联连接的第八电阻器和第九电阻器，其中所述第八电阻器的一端电连接所述第二开关元件的开关通路，另一端连接所述第二开关元件的控制端，所述第九电阻器与第一电容器并联，所述第九电阻器一端接地。

进一步的，所述过压保护电路包括过压保护电路输入端、过压保护电路输出端、第三开关元件、第四开关元件和第五开关元件；其中所述过压保护电路输入端连接所述适配器电路，所述过压保护电路输入端通过第十电阻器和第一稳压二极管连接所述第三开关元件的控制端，所述第三开关元件的开关通路连接所述第四开关元件的控制端，所述第四开关元件的开关通路连接所述第五开关元件的控制端，所述第五开关元件的开关通路设置在所述过压保护电路输入端和所述过压保护电路输出端之间。

优选的，所述适配器电路的输出电压为5V直流电。

本发明所公开的LED灯具驱动电路，可以通过旋钮调节LED灯具的亮度。通过本发明所公开的LED灯具驱动电路，满足LED灯具的照明、显色指数的需求，调节形成的光线稳定且不会出现眩光现象，具有电路可靠且使用效果好的优点。

本发明同时公开了一种LED灯具，包括LED灯具驱动电路，所述LED灯具驱动电路包括LED负载、为所述LED负载供电的电源模块、与所述电源模块连接的电流调节模块以及旋钮开关，所述LED负载设置在LED支路上，所述旋钮开关包括第一电位器，其中所述电源模块具有第一电源模块输出端和第二电源模块输出端，所述电流调节模块具有电流调节模块输入端，所述电流调节模块输入端连接所述第一电源模块输出端，所述电流调节模块包括第一运算放大器和第一开关元件，所述第一运算放大器的输出端连接所述第一开关元件的控制端，所述第一开关元件的开关通路一端连接所述LED负载支路，另一端连接所述第二电源模块输出端，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电位器接地，通过第二电阻器连接所述电流调节模块输入端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的LED灯具驱动电路的电路连接示意图；

图2为图1所示LED灯具驱动电路中适配器电路的电路连接示意图；

图3为图1所示LED灯具驱动电路中过压保护电路的电路连接示意图；

图4为图1所示LED灯具驱动电路中软启动电路的电路连接示意图；

图5为图1所示LED灯具驱动电路中LD0稳压电路的电路连接示意图；

图6为图1所示LED灯具驱动电路中电流调节模块的电路连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明所公开的LED灯具驱动电路主要由LED灯具、旋钮开关、电源模块1和电流调节模块6组成。其中LED灯具包括至少一个LED负载，也可以是多个LED负载共同形成的灯具。以采用一个LED负载作为LED灯具为例对本发明所公开的LED灯具驱动电路进行进一步说明。

如图1所示，电源模块1包括适配器电路2、过压保护电路3、软启动电路4和LD0稳压电路5。其中适配器电路2为整个灯具驱动电路输出5V的、工作隔离电压，提供与交流电源之间的可靠隔离。适配器电路2具有一个适配器电路输出端，为下一级电路提供5V左右的稳定直流输出。适配器电路2可以选用常见的5V电源适配器的电路，现有技术中有多种成熟的电路设计，不是本发明的保护重点，在此不再赘述。

适配器电路2输出端连接过压保护电路3。具体来说，过压保护电路3包括过压保护电路输入端和过压保护电路输出端。其中，所述过压保护电路3输入端连接适配器电路输出端，接收5V左右的稳定直流信号。过压保护电路输入端通过一个电阻器R24（为了便于描述，记为第十电阻器）和第一稳压二极管D5连接, 所述第一稳压二极管D5的另一端连接所述第三开关元件Q3的控制端。第十电阻器R24的另一端通过电阻器R25接地。所述第三开关元件Q3的开关通路连接第四开关元件Q4的控制端，所述第四开关元件Q4的开关通路连接所述第五开关元件Q5的控制端，所述第五开关元件Q5的开关通路设置在所述过压保护电路3输入端和所述过压保护电路3输出端之间。

当适配器电路2输出端的输出电压超过第一阈值时，第一稳压二极管反向击穿，第三开关元件Q3和第四开关元件Q4的开关通路导通，第五开关元件Q5不再满足导通条件，第五开关元件Q5的开关通路断开。其中，第三开关元件Q3和第四开关元件Q4为NPN型三极管，第五开关元件Q5为PMOS管。其中，在第三开关元件Q3的基极和发射极之间还设置有阻值为100K的电阻器R37，在第四开关元件Q4的基极和集电极之间还设置有阻值为10K的电阻器R27。在第五开关元件Q5的栅极设置有阻值为47K的电阻器R29，在第五开关元件Q5的栅极和源极之间设置有阻值为100K的电阻器R28，以提高电路的抗干扰能力，确保当适配器电路2输出端的输出电压超过第一阈值时，第三开关元件Q3、第四开关元件Q4和第五开关元件Q5可以准确快速地动作，通过第五开关元件Q5的开关通路切断过压保护电路3输入端和过压保护电路3输出端之间的通路，避免用错适配器电路2对下一级电路的损坏。在本实施例中，电阻器R24的阻值优选为2.4K，电阻器R37的阻值优选为15K，从而使得第一阈值为6V，当适配器电路2输出端的输出电压超过6V时，自动切断过压保护电路3输入端和过压保护电路3输出端之间的通路，起到保护电路的作用。

过压保护电路3的下一级电路为软启动电路4和LD0稳压电路5。具体来说，软启动电路4包括软启动电路4输入端和软启动电路4输出端，LD0稳压电路5包括LD0稳压电路输入端和LD0稳压电路输出端。其中LD0稳压电路5为输出电压可调整的三端稳压器电路，用以通过LD0稳压电路输出端向下一级电路输出稳定的参考电压。LD0稳压电路输入端连接过压保护电路输出端。在本实施例中，LD0稳压电路5优选输出2V的参考电压。以选用LM317芯片作为稳压器芯片为例，LD0稳压电路5的输出参考电压可以通过设置在LM317芯片接地端和输出端之间的分压电阻设定。还可以选用其它类似的稳压芯片，仅需要调整其***电路的阻值即可以调整LD0输出端电压值。LD0稳压电路输出端作为电源模块1的第一电源模块输出端。

过压保护电路3的输出端同时还连接软启动电路输入端。软启动电路4中设置有第二开关元件Q2。软启动电路输入端通过第二开关元件Q2的开关通路连接软启动电路输出端，还包括串联电阻器分压电路。串联电阻分压电路包括串联连接的第八电阻器R69和第九电阻器R71。其中所述第八电阻器R69的一端电连接所述第二开关元件Q2的开关通路，另一端连接所述第二元件Q2的控制端，所述第八电阻器R69与第一电容器C60并联，所述第九电阻器R71一端接地。当过压保护电路3的输出端输出直流电压到软启动电路4输入端后，在刚通入直流电的一段时间内，第一电容器C60的支路中瞬间有电荷的定向移动，有短暂电流，即对第一电容器C60充电。在这个过程中，第二开关元件Q2不满足导通条件，开关通路关断。充电完成后，第一电容器C60对直流的容抗为无穷大，阻碍直流电通过，相当于第一电容器C60的所在支路开路，由于第八电阻器R69和第九电阻器R70的分压作用，使得第二开关元件Q2满足导通条件，开关通路导通。进一步使得软启动电路输入端和软启动电路输出端的电压相等。在软启动电路4中，第一电容器C60优选为1μF的电容器，第八电阻器R69的阻值为150K，第九电阻器R71的阻值为100K。第二开关元件Q2优选为PMOS管，软启动电路输出端为第二电源模块输出端。

LD0稳压电路5和软启动电路4的下一级电路为电流调整模块6，LED负载设置在电流调整模块6上。LED负载一个重要的物理特点在于，流经LED负载的电流会被转换成光量子。这意味着，电流加倍可以使亮度加倍，同样，通过降低电流来调光也是可行的。基于LED电路的这一特性，在电流调节模块6中设置有旋钮开关，所述旋钮开关主要由第一电位器R1组成，通过调节第一电位器R1上滑片的位置改变第一电位器R1的电阻值，进而改变通过第一电位器R1输出的电信号。电流调节模块6具有电流调节模块输入端，电流调节模块输入端接收电源模块1输出的电源信号, LED负载(如图6所示LED4)设置在LED支路上。

电源模块1中的LD0稳压电路5输出端是第一电源模块输出端，软启动电路4输出端是第二电源模块输出端。在电流调节模块6中设置有电流调节模块输入端，所述电流调节模块输入端连接第一电源模块输出端。在电流调节模块6中设置有第一运算放大器U1和第一开关元件Q1。第一运算放大器U1的输出端连接第一开关元件Q1的控制端，第一开关元件Q1的开关通路一端连接设置有LED负载的LED负载支路，另一端连接第二电源模块1输出端。第一运算放大器U1的反相输入端端通过第一电位器R1接地，通过第二电阻器R2连接电流调节模块6输入端。其中第一开关元件Q1优选为PMOS管。其中PMOS管的漏极D连接LED负载，PMOS管的源极S连接第二电源模块输出端，也就是软启动电路输出端。这样，当适配器电路2接通电源后，由于软启动电路的作用，第一电源模块输出端的输出电压信号早于第二电源模块输出端的输出电压达到，第一开关元件Q1的驱动电压上升具有一定的延迟，使得LED负载的亮度缓慢变化，对人体的视力可以起到一定的保护作用。当适配器电路2接通之后，通过第一电位器R1在第一运算放大器U1的反相输入端输入一个设定的设定电压值，在第一运算放大器U1的输出端可以得到一个与设定电压值对应的输出电压并输出至第一开关元件Q1，即PMOS管的控制端，PMOS管满足导通条件，LED负载中有均匀的电流流过。通过调节第一电位器R1的阻值，第一运算放大器U1输出端的输出电压也会发生变化，LED负载中流过的电流也发生变化，进而调整LED的亮度，LED灯可以具有任意亮度。在第一运算放大器U1的同相输入端还设置有第六电阻器R6，在第一运算放大器U1的反相输入端设置有第七电阻器R7，在第一运算放大器U1的输出端还设置有用于稳压的第二二极管D2。

LED负载支路中的电流不断上升，为了避免其中的电流过大对电路和负载造成损坏。在电流调节模块6中还设置有一个第二运算放大器U2。第二运算放大器U2作为一个比较器使用，第二运算放大器的电源和地线满足芯片本身要求连接。第二运算放大器U2的反相输入端连接第一电源模块输出端，接收LD0稳压电路5输出的阈值比较电压，第二运算放大器U2的同相输入端连接LED负载支路，第二运算放大器U2的输出端连接第一开关元件Q1的控制端。在第二运算放大器U2的反相输入端设置有第三电阻器R3，同相输入端设置有第四电阻器R4，所述第四电阻器R4一端连接LED负载支路并通过第五电阻器R5接地。第四电阻器R4还与第六电阻器R6连接。第二运算放大器U2的输出端还设置有起到稳压作用的第一二极管D1。正常工作时，第二运算放大器U2输出低电平，保持第一开关元件Q1满足导通条件。当LED负载支路中的电流超过第一阈值时，第二运算放大器U2同相输入端的电压大于反相输入端的电压，第二运算放大器U2输出高电平，使得第一开关元件Q1的开关通路不满足导通条件而关断，起到对LED负载的保护作用。

在电流调节电路中，第一电位器R1的电阻调节范围在0至50K之间，第二电阻器R2的阻值优选为150K，第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5和第六电阻器R6的阻值优选为100K。

本发明所公开的LED灯具驱动电路，可以通过旋钮调节LED灯具的亮度。通过本发明所公开的LED灯具驱动电路，满足LED灯具的照明、显色指数的需求，调节形成的光线稳定且不会出现眩光现象，具有电路可靠且使用效果好的优点。

本发明同时还公开了一种LED灯具，采用如上所详细描述和说明书附图中所示的LED灯具驱动电路。LED灯具驱动电路的电路结构参见上述实施例的详细描述，在此不再赘述。本发明所公开的LED灯具可以达到同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种LED灯具驱动电路，其特征在于，包括LED负载、为所述LED负载供电的电源模块、与所述电源模块连接的电流调节模块以及旋钮开关，所述LED负载设置在LED支路上，所述旋钮开关包括第一电位器，其中所述电源模块具有第一电源模块输出端和第二电源模块输出端，所述电流调节模块具有电流调节模块输入端，所述电流调节模块输入端连接所述第一电源模块输出端，所述电流调节模块包括第一运算放大器和第一开关元件，所述第一运算放大器的输出端连接所述第一开关元件的控制端，所述第一开关元件的开关通路一端连接LED负载支路，另一端连接所述第二电源模块输出端，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电位器接地，通过第二电阻器连接所述电流调节模块输入端。

2.根据权利要求1所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述电流调节模块还包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第一电源模块输出端，所述第二运算放大器的同相输入端连接所述LED负载支路，所述第二运算放大器的输出端连接所述第一开关元件的控制端。

3.根据权利要求2所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述第二运算放大器的反相输入端设置有第三电阻器，同相输入端设置有第四电阻器，所述第四电阻器一端连接LED负载支路并通过第五电阻器接地，所述第五电阻器另一端连接所述LED负载；所述第一运算放大器的同相输入端设置有第六电阻器，所述第一运算放大器的反相输入端设置有第七电阻器，所述第四电阻器分别连接第五电阻器和第六电阻器。

4.根据权利要求3所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述第一开关元件为PMOS管，所述PMOS管的漏极连接所述LED负载，所述PMOS管的源极连接所述第二电源模块输出端。

5.根据权利要求4所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述电源模块包括适配器电路、过压保护电路、软启动电路和LD0稳压电路；其中所述适配器电路、过压保护电路和LD0稳压电路依次连接，所述LD0稳压电路的输出端为所述第一电源模块输出端。

6.根据权利要求5所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述软启动电路包括软启动电路输入端和软启动电路输出端；所述软启动电路输入端连接所述过压保护电路的输出端，所述软启动电路输出端为所述第二电源模块输出端。

7.根据权利要求6所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述软启动电路还包括第二开关元件，所述软启动电路输入端通过第二开关元件的开关通路连接所述软启动电路输出端，还包括串联电阻器分压电路，所述串联电阻器分压电路包括串联连接的第八电阻器和第九电阻器，其中所述第八电阻器的一端电连接所述第二开关元件的开关通路，另一端连接所述第二开关元件的控制端，所述第九电阻器与第一电容器并联，所述第九电阻器一端接地。

8.根据权利要求7所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述过压保护电路包括过压保护电路输入端、过压保护电路输出端、第三开关元件、第四开关元件和第五开关元件；其中所述过压保护电路输入端连接所述适配器电路，所述过压保护电路输入端通过第十电阻器和第一稳压二极管连接所述第三开关元件的控制端，所述第三开关元件的开关通路连接所述第四开关元件的控制端，所述第四开关元件的开关通路连接所述第五开关元件的控制端，所述第五开关元件的开关通路设置在所述过压保护电路输入端和所述过压保护电路输出端之间。

9.根据权利要求8所述的LED灯具驱动电路，其特征在于，所述适配器电路的输出电压为5V直流电。

10.一种LED灯具，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的LED灯具驱动电路。