CN113453405A - 一种led驱动电路及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED驱动电路及LED灯具，其中LED驱动电路包括：整流模块，其接入交流电，并对交流电进行整流处理后输出至LED灯组；分压负载模块，包括多个串接的子分压负载模块，其输入端连接于LED灯组的输出端；控制模块，包括输出端、接地端和多个输入端，控制模块的第一个输入端连接于LED灯组的输出端，第N(N≥2)个输入端连接于沿电流方向的第N个子分压负载模块的输出端，控制模块的输出端连接于LED灯组的输入端或输出端；控制模块为LED灯组提供恒定的电流，并当输入整流模块的交流电压发生变化时，控制从LED灯组输出的电流流经子分压负载模块的数量，从而控制电流从其中一个输入端流入控制模块，分压负载模块用于分担LED驱动电路的波动电压，以保持控制模块的电压恒定。

Description

一种LED驱动电路及LED灯具

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种LED驱动电路及LED灯具。

背景技术

LED灯具以高效率、高集成度以及高寿命的优点，在照明领域得到越来越广泛的应用。LED驱动电路将交流电源输入的交流电转换为驱动LED工作的恒定的电流。现有的LED驱动方案中，LED驱动电路的核心部件为控制模块，其设有***电路，控制模块和***电路配合共同为LED提供恒定的电流。***电路包括电感、二极管、电阻等，其中最重要的是电感，电感越大，工作频率越低，恒流效果越好。现有的驱动电路存在电路复杂(***电路)，***电路成本高(电感、电容)，元件寿命短，电磁干扰大(电感)的问题。

由于对集成度以及制造成本的要求，无电感电容等储能器件的交流LED驱动方案在市场中占的份额越来越大，在未来必定会成为主流。然而，当交流电的电压出现波动时或者当需要驱动的LED的数量变化时，额外增加的电压都在控制模块上，对控制模块的耐压性和散热性提出了更高的要求。

因此，期待一种新的LED驱动电路，能够减少电磁干扰，延长器件寿命，减少制造成本，减少LED驱动芯片上的功耗。

发明内容

本发明揭示了一种LED驱动电路及LED灯具，能够解决减少电磁干扰，延长器件寿命，减少制造成本，减少LED驱动芯片上的功耗。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED驱动电路，包括：

整流模块，所述整流模块接入交流电，并对所述交流电进行整流处理后输出至LED灯组，所述LED驱动电路还包括：

分压负载模块，包括多个串接的子分压负载模块，其输入端连接于所述LED灯组的输出端；

控制模块，包括输出端、接地端和多个输入端，所述控制模块的第一个输入端连接于所述LED灯组的输出端，第N(N≥2)个输入端连接于沿电流方向的第N个子分压负载模块的输出端，所述控制模块的输出端连接于所述LED灯组的输入端或输出端；

所述控制模块为所述LED灯组提供恒定的电流，并当输入所述整流模块的交流电压发生变化时，所述控制模块控制从所述LED灯组输出的电流流经所述子分压负载模块的数量，从而控制所述电流从其中一个输入端流入所述控制模块，所述分压负载模块用于分担所述LED驱动电路的波动电压，以保持所述控制模块的电压恒定。

本发明还提供了一种LED灯具，包括上述的LDE驱动电路。

本发明的有益效果在于：

本发明的控制模块一方面为LED灯组提供恒定的电流，另一方面当交流电的电压出现波动时或者当需要驱动的LED的数量变化时，控制模块能够控制电流流经子分压负载模块的数量，使额外增加的电压由不同数量的子分压负载模块来分担，以保持控制模块的电压基本恒定，防止控制模块的电压随着输入电压的增大而增大，减少对控制模块的耐压性和散热性的要求。

进一步地，本LED驱动电路不需要电感、电容等元器件，减少了电路制造成本，也避免引入电感器件带来的电磁干扰，延长器件寿命。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明一实施例的LED驱动电路的模块结构示意图。

图2示出了本发明一实施例的LED驱动电路的电路图。

图3示出了本发明另一实施例的LED驱动电路的电路图。

图4示出了本发明一实施例的控制模块内部结构示意图。

附图标记说明：

10-整流模块；20-LED灯组；30-控制模块；1-第一子分压负载模块；2-第二子分压负载模块；3-第三子分压负载模块；4-第四子分压负载模块；5-第五子分压负载模块；Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；Q3-第三三极管；Q4-第四三极管；Q5-第五三极管；Q6-第六三极管；R1-电阻；R2-电阻；R3-电阻；R4-电阻；R5-电阻；R6-电阻；R7-电阻；R8-电阻；R9-电阻；R10-电阻；R11-电阻；R12-可变电阻；R20-电阻；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本发明的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如果本文的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。

图1示出了本发明一实施例的LED驱动电路的模块结构示意图，图2示出了本发明一实施例中LED驱动电路的电路图。图3示出了本发明另一实施例中LED驱动电路的电路图。

请参考图1，LED驱动电路包括：

整流模块，所述整流模块接入交流电，并对所述交流电进行整流处理后输出至LED灯组；

分压负载模块，包括多个串接的子分压负载模块，其输入端连接于所述LED灯组的输出端；

控制模块，包括输出端、接地端和多个输入端，所述控制模块的第一个输入端连接于所述LED灯组的输出端，第N(N≥2)个输入端连接于沿电流方向的第N个子分压负载模块的输出端，所述控制模块的输出端连接于所述LED灯组的输入端或输出端；

控制模块一方面为LED灯组提供恒定的电流，另一方面当交流电的电压出现波动时或者当需要驱动的LED的数量变化时，控制模块能够控制电流流经子分压负载模块的数量，使额外增加的电压由不同数量的子分压负载模块来分担，以保持控制模块的电压基本恒定，防止控制模块的电压随着输入电压的增大而增大，减少对控制模块的耐压性和散热性的要求。

整流模块用于将交流电整流成直流电提供给LED灯组，整流模块可以采用本领域技术人员常用的形式，如包括整流桥电路或者整流桥电路与电容并联组成的整流滤波电路。图2中，整流模块10由4个首尾相接的二极管组成，整流模块10的两个输入端接交流市电，标准情况下为220V，输出端连接LED灯组20，还设有一接地端。需要说明的是，图中LED灯组20所显示的发光二极管数量只是示例说明，并不是实际的发光二极管数量。发光二极管数量的数量可根据需求设定。

继续参考图1和图2，LED灯组20沿电流方向的末端串接有分压负载模块，分压负载模块包括多个子分压负载模块，图2中示出了5个子分压负载模块，沿电流方向依次分别为第一子分压负载模块1，第二子分压负载模块2，第三子分压负载模块3，第四子分压负载模块4，第五子分压负载模块5。本实施例中不同的子分压负载模块由不同数量的同向串联的发光二极管构成，所述发光二极管的正极为所述子分压负载的输入端。发光二极管的压降是比较固定的,不同颜色的发光二极管的压降在1.6V-3.2V之间。本实施例中单个发光二极管的压降为2.8V。第一子分压负载模块为4个同向串联的发光二极管，设定的分担电压为2.8V*4＝11.2V；第二/第三/第四子分压负载模块均为3个同向串联的发光二极管，设定的分担电压均为2.8V*3＝8.4V，第五子分压负载模块5为5个同向串联的发光二极管，设定的分担电压为2.8V*5＝14V。在其他实施例中，子分压负载模块也可以为电阻或者其他具有分压功能的器件。用发光二极管作为子分压负载模块，压降所消耗的电能转化为光，没有浪费，电路的能效更高。

参考图4，图4为控制模块的组成结构示意图，控制模块包括：

多个开关单元，每个所述开关单元包括基准端、控制端和引出端，所述引出端连接所述控制模块的输入端，当所述基准端、控制端和引出端的电压或电流满足设定条件时，所述控制端和所述引出端短接，所述电流从相应的所述输入端流入所述控制模块；

电压/电流基准单元，其包括输入端和多个输出端，每个输出端连接于一个所述开关单元的基准端，为所述开关单元的控制端提供基准电压/电流；

恒流单元，所述恒流单元包括接地端、输出端和控制端，所述恒流单元为所述驱动电路提供恒定的电流，所述恒流单元的控制端与所述多个开关单元的控制端共同连接，所述恒流单元的输出端与所述电压/电流基准单元的输入端连接。

参考图2，在一个实施例中，开关单元为NPN型三极管。在其他实施例中，也可以是PNP型三极管，或者是MOS管或者具有其他开关功能的器件。图2中示出了5个NPN型三极管，分别为第一三极管Q1，第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4和第五三极管Q5。所述三极管的基极为所述开关单元基准端，所述三极管的发射极为所述开关单元的控制端，所述三极管的集电极为所述开关单元的引出端。

参考图3，在另一个实施例中，开关单元为相互连接的NPN型三极管和PNP型三极管，所述NPN型三极管的集电极连接所述PNP型三极管的基极，所述NPN型三极管的发射极连接所述PNP型三极管的集电极，所述NPN型三极管的基极连接所述开关单元的基准端，所述PNP型三极管的发射极连接所述开关单元的引出端，所述NPN型三极管的发射极和所述PNP型三极管的集电极共同连接于所述开关单元的控制端。

在一个实施例中，开关单元由电压控制，电压/电流基准单元包括多个同向串联的二极管及串接与所述二极管正极与每个所述开关单元基准端之间的电阻，所述二极管的负极为所述电压/电流基准单元的输入端，所述电阻的输出端为所述电压/电流基准单元的输出端。具体地，参考图2，电压/电流基准单元的输出端数量与开关单元的数量相同，电压/电流基准单元包括5个输出端，第一输出端连接于第一三极管Q1的基极，第二输出端连接于第二三极管Q2的基极，第三输出端连接于第三三极管Q3的基极，第四输出端连接于第四三极管Q4的基极，第五输出端连接于第五三极管Q5的基极。电压/电流基准单元包括三个同向串接的二极管(第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3)，以及串接与二极管正极与第五三极管Q5基极之间的电阻R7，电阻R7的输出端为电压/电流基准单元的第五输出端；串接于第四三极管Q4基极与二极管正极之间的电阻为电阻R2和电阻R8；串接于第三三极管Q3基极与二极管正极之间的电阻为电阻R2、电阻R3和电阻R9；串接于第二三极管Q2基极与二极管正极之间的电阻为电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R10；串接于第一三极管Q1基极与二极管正极之间的电阻为电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5。

继续参考图2，在一个实施例中，恒流单元包括：NPN型三极管(第六三极管Q6)，所述NPN型三极管的集电极连接所述恒流单元的控制端，所述NPN型三极管的基极与所述恒流单元的控制端之间串接有电阻(电阻R11和可变电阻R12)，所述NPN型三极管的发射极连接所述恒流单元的接地端，所述接地端与所述电阻(电阻R11)之间串联有二极管，所述二极管的负极连接所述接地端。

参考图3，在另一个实施例中，恒流单元包括：两个相互连接的NPN型三极管和PNP型三极管，其中所述NPN型三极管的集电极连接所述PNP型三极管的基极，所述PNP型三极管的发射极连接所述恒流单元的控制端，所述NPN型三极管的发射极与所述PNP型三极管的集电极连接，共同连接所述恒流单元的接地端，所述NPN型三极管的基极与所述恒流单元的输出端之间串接有电阻(电阻R20)，所述接地端与所述恒流单元的输出端之间还设有一个或多个同向串联的二极管，所述二极管的正极连接所述恒流单元的接地端。

参考图2，控制模块30包括6个输出端，定义连接于第一分压负载模块1与LED灯组输出端之间的输入端为第一输入端，连接于第一子分压负载模块1和第二子分压负载模块2之间的输入端为第二输入端，连接于第二子分压负载模块2和第三子分压负载模块3之间的输入端为第三输入端，依次类推，直至连接于第五子分压负载模块5后端的输入端为第六输入端。在其他实施例中，控制模块30输入端的数量可根据子分压负载模块的数量设置，如只有一个子分压负载模块，控制模块30输入端可以为两个，分别连接于子分压负载模块的前后。

控制模块30虽然有多个输入端，但在某一时刻，只有一个输入端为有效的输入端，有电流通过。当电压小于设定值时，电流从第一个输入端流入控制模块30。电流不流过分压负载模块，当电压升高幅度小于第一子分压负载模块1设定的分担电压时，电流流过第一子分压负载模块1，并从第二个输入端流入控制模块。当电压的升高幅度大于第一子分压负载模块设定的分担电压，小于第一子分压负载模块1和第二子分压负载模块2分担电压之和时，电流流过第一子分压负载模块1和第二子分压负载模块2，从第三个输入端流入控制模块，依次类推，随着电压的升高，电流流过子分压负载模块的数量逐渐增多，通过控制流过子分压负载模块的数量，控制电流从控制模块的哪个输出入端流入控制模块，以保证控制模块的电压不随输入电压的升高而升高，减少对控制模块的耐压性和散热性的要求。

图2中，开关单元的数量与子分压负载模块的数量相同，每一所述开关单元连接于一个所述控制模块30的输入端。需要说明的是，本实施例中，控制模块有6个输入端，控制模块的第六个输出入端没有相对应的开关单元，也可以理解为与第六个输入端连接的开关单元一直处于闭合状态，所述省略了开关单元。

参考图2，在控制模块30的输出端与整流模块10的输出端之间还设有稳流负载，稳流负载为电阻R1。电阻R1与控制模块30配合，为LED电路提供稳定的电流。

参考图2，参考点A、B、C、D、E的电压逐渐减低，控制模块30随着电压的变化的工作过程为：在电压上升的过程中，F点的电压会随着升高，5个开关单元会随之按顺序截断(先后顺序为第一三极管Q1至第五三极管Q5)，从LED灯组输出的电流流过子分压负载的数量逐渐增多。在电压下升的过程中，F点的电压会随着下降，5个开关单元会随之按顺序导通(先后顺序为第五三极管Q5至第一三极管Q1)，从LED灯组输出的电流流过子分压负载的数量逐渐减少。

本发明一实施例提供了一种LED灯具，包括上述的LED驱动电路。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路，包括整流模块，所述整流模块接入交流电，并对所述交流电进行整流处理后输出至LED灯组，所述LED驱动电路还包括：

分压负载模块，包括多个串接的子分压负载模块，其输入端连接于所述LED灯组的输出端；

控制模块，包括输出端、接地端和多个输入端，所述控制模块的第一个输入端连接于所述LED灯组的输出端，第N(N≥2)个输入端连接于沿电流方向的第N个子分压负载模块的输出端，所述控制模块的输出端连接于所述LED灯组的输入端或输出端；

所述控制模块为所述LED灯组提供恒定的电流，并当输入所述整流模块的交流电压发生变化时，所述控制模块控制从所述LED灯组输出的电流流经所述子分压负载模块的数量，从而控制所述电流从其中一个输入端流入所述控制模块，所述分压负载模块用于分担所述LED驱动电路的波动电压，以保持所述控制模块的电压恒定。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制模块包括：

多个开关单元，每个所述开关单元包括基准端、控制端和引出端，所述引出端连接所述控制模块的输入端，当所述基准端、控制端和引出端的电压或电流满足设定条件时，所述控制端和所述引出端短接，所述电流从相应的所述输入端流入所述控制模块；

电压/电流基准单元，其包括输入端和多个输出端，每个输出端连接于一个所述开关单元的基准端，为所述开关单元的控制端提供基准电压/电流；

恒流单元，所述恒流单元包括接地端、输出端和控制端，所述恒流单元为所述驱动电路提供恒定的电流，所述恒流单元的控制端与所述多个开关单元的控制端共同连接，所述恒流单元的输出端与所述电压/电流基准单元的输入端连接。

3.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关单元由电压控制，所述电压/电流基准单元包括多个同向串联的二极管及串接与所述二极管正极与每个所述开关单元基准端之间的电阻，所述二极管的负极为所述电压/电流基准单元的输入端，所述电阻的输出端为所述电压/电流基准单元的输出端。

4.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关单元为NPN型三极管，所述三极管的基极为所述基准端，所述三极管的发射极为所述控制端，所述三极管的集电极为所述引出端。

5.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关单元为相互连接的NPN型三极管和PNP型三极管，所述NPN型三极管的集电极连接所述PNP型三极管的基极，所述NPN型三极管的发射极连接所述PNP型三极管的集电极，所述NPN型三极管的基极为所述基准端，所述PNP型三极管的发射极连接所述引出端，所述NPN型三极管的发射极和所述PNP型三极管的集电极共同连接于所述开关单元的控制端。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述子分压负载模块为一个或多个同向串联的二极管，所述二极管的正极为所述子分压负载的输入端。

7.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述恒流单元包括：两个相互连接的NPN型三极管和PNP型三极管，其中所述NPN型三极管的集电极连接所述PNP型三极管的基极，所述PNP型三极管的发射极连接所述恒流单元的控制端，所述NPN型三极管的发射极与所述PNP型三极管的集电极连接，共同连接所述恒流单元的接地端，所述NPN型三极管的基极与所述恒流单元的输出端之间串接有电阻，所述接地端与所述恒流单元的输出端之间还设有一个或多个同向串联的二极管，所述二极管的正极连接所述恒流单元的接地端。

8.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述恒流单元包括：NPN型三极管，所述NPN型三极管的集电极连接所述恒流单元的控制端，所述NPN型三极管的基极与所述恒流单元的控制端之间串接有电阻，所述NPN型三极管的发射极连接所述恒流单元的接地端，所述接地端与所述电阻之间串联有二极管，所述二极管的负极连接所述接地端。

9.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括稳流负载，连接于所述整流模块的输出端与所述控制模块的输出端之间。

10.一种LED灯具，包括上述任一项所述的LED驱动电路。

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