CN203086784U

CN203086784U - Led驱动电路及led照明装置

Info

Publication number: CN203086784U
Application number: CN 201220682159
Authority: CN
Inventors: 肖海斌; 陈少屏; 陈玉立; 廖武强
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2022-12-11

Abstract

本实用新型提供了一种LED驱动电路及LED照明装置，该LED驱动电路包括：泄放电路，接收输入电压，并输出启动电压；以及控制电路，包括供电端，控制电路在供电端处接收启动电压而启动，其中，泄放电路包括：启动电路，向控制电路输出启动电压；以及降压电路，在控制电路工作期间输出降压信号至所述启动电路。根据本实用新型的LED驱动电路具有良好的调光特性和温度特性。

Description

LED驱动电路及LED照明装置

技术领域

本实用新型涉及一种LED驱动电路及使用该LED驱动电路的LED照明装置，更具体地，涉及一种具有良好调光特性和温度特性的LED驱动电路及使用该LED驱动电路的LED照明装置。

背景技术

近年来，LED已越来越多地取代白炽灯和卤素灯而应用于照明等领域，然而，由于LED并不是如白炽灯和卤素灯那样是纯阻性负载，因此当被应用至通常用于白炽灯和卤素灯的调光器和电子变压器时，需要解决它们之间的匹配问题。

泄放电路（bleeder circuit）被用来向调光器供应电流。通常，在LED驱动电路中使用较大的VCC电容。为了缩短LED驱动电路的启动时间，在启动时，泄放电路被用来向控制IC供应电力，在LED驱动电路启动后，改由变压器向控制IC供应电力，此时相应地关断泄放电路对控制IC的电力供应。然而，在实际使用中，当调光信号的调光角很小和/或温度较高时，会出现泄放电路继续向控制IC供应电力的情形。这使得泄放电路中的元件过热，有可能导致元件失效。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种LED驱动电路及使用该LED驱动电路的LED照明装置，能够确保泄放电路在控制IC启动后不再向控制IC供应电力，而不论调光角的大小和温度的高低。

根据本实用新型的一个实施方式，提供了一种LED驱动电路，其包括：泄放电路，接收输入电压，并输出启动电压；以及控制电路，包括供电端，控制电路在供电端处接收启动电压而启动，其中，泄放电路包括：启动电路，向控制电路输出启动电压；以及降压电路，在控制电路工作期间输出降压信号至启动电路。

在该实施方式中，在控制电路启动后，使用降压电路来降低泄放电路的电压输出，从而即使在非常小的调光角或者高温下，也能够确保泄放电路不再向控制电路供给电力，从而确保了泄放电路中元件不被损坏。

优选地，降压电路包括：第三二极管，其负极端是降压信号的输出端，其正极端连接至接地电位；以及第二晶体管，其控制电极接收来自控制电路的控制信号，其参考电极连接至所述接地电位，其工作电极连接至第三二极管的负极端。

优选地，控制信号来自控制电路中的MCU、DSP或PWM控制IC。

优选地，第三二极管是稳压二极管。

优选地，降压电路包括负温度系数热敏电阻。

优选地，启动电路包括：第一电阻，其一端接收输入电压；第一二极管，其负极端连接至第一电阻的另一端；第一晶体管，其控制电极连接至第一电阻和第一二极管之间的节点，其参考电极接收输入电压，其工作电极连接至第二二极管的正极端；以及第二二极管，其负极端连接至控制电路，其中，降压电路连接在第一二极管的正极端和接地电位之间。

优选地，第一二极管是稳压二极管。

优选地，泄放电路还包括：泄流电路，接收来自控制电路的泄流信号以泄放电流。

优选地，泄流电路包括：第二电阻，其一端连接至启动电路的泄流端，其另一端连接至接地电位；第三电阻，其一端连接至启动电路的泄流端；以及第三晶体管，其控制电极接收泄流信号，其参考电极连接至接地电位，其工作电极连接至第三电阻的另一端。

优选地，LED驱动电路还包括：电压调节器，连接至供电端，在控制电路启动后向控制电路供电。

优选地，电压调节器接收来自变压器的辅助线圈的电力。

优选地，电压调节器是线性电压调节器。

优选地，控制电路包括PWM控制IC，供电端是PWM控制IC的供电端子。

优选地，LED驱动电路还包括：整流电路，将交流电压整流为直流电压，并输出直流电压作为输入电压。

根据本实用新型的另一实施方式，提供了一种LED照明装置，其可包括：根据本实用新型的上述实施方式的LED驱动电路；以及LED，通过LED驱动电路的驱动而发光。

根据上述实施方式的LED驱动电路使用降压电路来禁止泄放电路在控制电路工作期间向控制电路输出电压，从而确保了泄放电路不被损坏，获得了具有良好调光特性和温度特性的LED驱动电路及使用该LED驱动电路的LED照明装置。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的第一实施方式的LED驱动电路的电路图；

图2是示出根据第一实施方式的LED驱动电路的变形例的电路图；以及

图3是示出根据本实用新型的第二实施方式的LED驱动电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式，在附图中，相同或相似的参考标记表示相同或相似的部件。

图1示出了根据本实用新型的第一实施方式的LED驱动电路1。如图1所示，LED驱动电路1包括泄放电路11、控制电路12以及整流电路13。

整流电路13将输入的交流电压整流为直流电压，并输出直流电压作为泄放电路11的输入电压V_in。泄放电路11接收输入电压V_in，并向控制电路12中的控制IC121（例如，PWM控制IC）的VCC端子（供电端子）输出启动电压V_S。控制IC121接收该启动电压V_S而启动，并且在启动后向泄放电路11提供泄流信号S_sw，以控制泄放电路11的电流泄放。

泄放电路11包括泄流电路111、降压电路112以及启动电路113。启动电路113包括电阻R1、二极管D1、晶体管Q1、二极管D2。二极管D1优选为稳压二极管。降压电路112包括负温度系数热敏电阻R_NTC。电阻R1、二极管D1以及负温度系数热敏电阻R_NTC顺次串联连接在整流电路13的输出端和接地电位之间。具体地，电阻R1的一端连接至整流电路13的输出端，另一端连接至二极管D1的负极端，二极管D1的正极端连接至负温度系数热敏电阻R_NTC的一端，负温度系数热敏电阻R_NTC的另一端连接至接地电位。晶体管Q1的栅极连接至电阻R1和二极管D1之间的节点N1，其漏极连接至整流电路13的输出端，以接收输入电压V_in，其源极连接至泄流电路111以及二极管D2的正极端。二极管D2的负极端连接至控制电路中的控制IC的VCC端子。

在控制电路12启动时，晶体管Q1、二极管D2导通，控制IC121的VCC端子获得V_N1-V_th的电压，并基于此电压启动。其中，V_N1是节点N1处的电位，V_th是晶体管Q1的阈值电压，此处忽略了二极管D2的压降。在控制IC121启动后，通过变压器的辅助线圈141来向VCC端子提供电压V_B，由于电压V_B高于二极管D2的负极端的启动电压V_S，因此使得二极管D2被关断，泄放电路11停止向控制电路12供应电力。

泄流电路111用于根据来自控制电路12的泄流信号S_sw泄放电流，以保持可控硅关断期间的电流路径。泄流电路111包括电阻R2、R3以及晶体管Q3。电阻R2连接在晶体管Q1的源极和二极管D2的正极端之间的节点N2与接地电位之间。节点N2相当于启动电路113的泄流端。电阻R3一端连接至节点N2，另一端连接至晶体管Q3的漏极。晶体管Q3的栅极从控制电路12（例如，从控制IC121）接收泄流信号S_sw，其源极连接至接地电位，其漏极连接至电阻R3的另一端。

控制电路12工作期间，控制IC121根据可控硅的开关而周期性输出泄流信号S_sw至晶体管Q3，晶体管Q3由此导通/关断，电阻R2、R3构成的并联结构的阻值随之变化，流经晶体管Q1的电流从电阻R2、R3泄放至地。通过在可控硅关断期间利用泄流电路111泄放电流，强的泻放电流能够确保可控硅的可靠复位，保证连续周期内可控硅的触发角度相同，从而避免LED的闪烁。电阻R2、R3的阻值可根据设计需求和电路规格而适当选择。

在控制电路12工作期间，存在泄放电路11仍然向控制电路12的供电端VCC输出电流的情况。例如，当高温时，由于通常二极管D1具有正温度系数，晶体管Q1具有负温度系数，这使得节点N1处电压升高，并且Q1的阈值电压V_th减小。结果，节点N2处的电压V_N1-V_th升高，二极管D2被再次导通。在这种情况下，电流流过晶体管Q1、二极管D2到达VCC端子。晶体管Q1存在因过热而损坏的可能。又例如，当调光角非常小时，源自辅助线圈141的电压V_B降低，使得晶体管Q1、二极管D2导通，这也使得晶体管Q1存在因过热而损坏的可能。

为避免上述情况的发生，在根据第一实施方式的LED驱动电路1中采用负温度系数热敏电阻R_NTC来拉低节点N1处的电压。具体地，当温度升高时，负温度系数热敏电阻R_NTC两端的电压下降，由此向二极管D1输出一降压信号，以补偿二极管D1因具有正温度系数而引起的两端电压上升。由此确保了泄放电路11不再向控制电路12输出电力。

以上示出了作为降压电路112的一个实例的负温度系数热敏电阻R_NTC，但不限于此，只要能够在调光角非常小和/或高温时补偿二极管D1的电压变化或拉低节点N1处的电压的电路构造即可。例如，降压电路112可包括多个具有负温度系数的元件，或者，降压电路可包括可调电阻。

图2示出了根据第一实施方式的LED驱动电路1的一个变形例。以下仅详细说明与根据第一实施方式的LED驱动电路1的不同之处，而省略重复描述。

如图2所示，LED驱动电路2还包括电压调节器142，其一端连接至变压器的辅助线圈141，另一端连接至控制IC121的VCC端子。从而，在控制IC121启动后，电压调节器142升高来自辅助线圈141的电压，并向控制IC121的VCC端子输出升高了的电压V_B，由此确保该电压V_B大于节点N2处的电压V_A，从而关断二极管D2。这在调光角非常小时特别有用。优选地，电压调节器142是线性电压调节器。

图2示出了电压调节器142和由负温度系数热敏电阻R_NTC构成的降压电路112结合使用的情况，但不限于此。也可仅使用电压调节器142和降压电路112中的一个。

然而，根据第一实施方式及其变形例的LED驱动电路1、2还存在不足之处。例如，在使用负温度系数热敏电阻R_NTC的情况下，输入电压特性会被劣化。在使用电压调节器142的情况下，由于辅助线圈141的输出电压会根据调光角的大小而改变，因此电压调节器142需要保证当辅助线圈141输出最小电压时，电压V_B也能够大于电压V_A，但这使得当辅助线圈141输出最大电压时，电压V_B远大于电压V_A，因此，使用电压调节器142不仅增加了电路成本，而且效率较为低下。

作为进一步改进，图3示出了根据本实用新型的第二实施方式的LED驱动电路3。以下仅详细说明与根据第一实施方式的LED驱动电路1的不同之处，而省略重复描述。

如图3所示，降压电路311包括二极管D3和晶体管Q2。二极管D3的负极端连接至二极管D1的正极端，二极管D3的正极端连接至接地电位。二极管D3优选为稳压二极管。晶体管Q2的栅极接收来自控制电路12的控制信号，其源极连接至接地电位，其漏极连接至二极管D3和二极管D1之间的节点。

在控制电路12启动时，晶体管Q2关断，节点N1处的电压V_N1由二极管D3和二极管D1提供，此时节点N2处的电压V_A足够高以启动控制IC121。在控制IC121启动后，晶体管Q2的栅极接收来自控制电路12的控制信号而导通，二极管D3被短接，从而节点N1处的电压V_N1降低为二极管D1上的电压降。由此，确保了节点N2处的电压V_A低于由辅助线圈141供应的电压V_B，泄放电路31不向控制电路12供应电力。

晶体管Q2的栅极所接收的来自控制电路12的控制信号可以是来自MCU或DSP的控制信号，也可以是来自PWM控制IC的栅极驱动器端子的控制信号，或者是其他使能信号。

如图3所示，降压电路311还包括电阻R4、R5以及电容C1。电阻R4的一端连接至晶体管Q2的栅极，另一端连接至控制信号接收端。电阻R5的一端连接至接地电位，另一端连接至控制信号接收端。电容C1的一端连接至晶体管Q2的栅极，另一端连接至接地电位。可根据电路规格和设计需求适当地选择电阻R4、R5以及电容C1的参数值，以与控制信号相匹配。

在根据第二实施方式的LED驱动电路3中，通过仅增加很少的元件（二极管D3、晶体管Q2）即禁止了泄放电路31在控制电路12启动后继续输出电压，因此对电路成本影响很小。并且电路容易实现且可靠。

尽管未示出，但在根据第二实施方式的LED驱动电路3中，也可设置电压调节器142，这可以保证控制电路12可以在更大的电压波动范围内工作。

根据上述实施方式及其变形例的LED驱动电路1、2、3可以与现有的用于白炽灯和卤素灯的调光器结合使用，并且能够提供具有良好的调光特性和温度特性的LED照明装置。

尽管在此示出并描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员应该理解的是，在不背离本实用新型的范围的前提下，各种可选和/或等同的实施方式可以代替所描述和示出的具体实施例。本申请旨在覆盖本文中所讨论的具体实施例的任何修改或变形。所以，本实用新型旨在仅由权利要求及其等同物限定。

附图标记

1、2、3LED驱动电路 11 泄放电路

12 控制电路 113 启动电路

111 泄流电路 112、311 降压电路

142 电压调节器 141 辅助线圈

13 整流电路

Claims

1.一种LED驱动电路（1），其特征在于，包括：

泄放电路（11），接收输入电压（V_in），并输出启动电压（V_S）；以及

控制电路（12），包括供电端（VCC），所述控制电路（12）在所述供电端（VCC）处接收所述启动电压（V_S）而启动，

其中，所述泄放电路（11）包括：

启动电路（113），向所述控制电路（12）输出所述启动电压（V_S）；以及

降压电路（112、311），在所述控制电路（12）工作期间输出降压信号至所述启动电路（113）。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述降压电路（311）包括：

第三二极管（D3），其负极端是所述降压信号的输出端，其正极端连接至接地电位；以及

第二晶体管（Q2），其控制电极接收来自所述控制电路（12）的控制信号，其参考电极连接至所述接地电位，其工作电极连接至所述第三二极管（D3）的负极端。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述控制信号来自所述控制电路（12）中的MCU、DSP或PWM控制IC。

4.根据权利要求2所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述第三二极管（D3）是稳压二极管。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述降压电路（112）包括负温度系数热敏电阻（R_NTC）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述启动电路（113）包括：

第一电阻（R1），其一端接收所述输入电压（V_in）；

第一二极管（D1），其负极端连接至所述第一电阻（R1）的另一端；

第一晶体管（Q1），其控制电极连接至所述第一电阻（R1）和所述第一二极管（D1）之间的节点，其参考电极接收所述输入电压（V_in），其工作电极连接至第二二极管（D2）的正极端；以及

所述第二二极管（D2），其负极端连接至所述控制电路（12），

其中，所述降压电路（112、311）连接在所述第一二极管（D1）的正极端和接地电位之间。

7.根据权利要求6所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述第一二极管（D1）是稳压二极管。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述泄放电路（11）还包括：

泄流电路（111），接收来自所述控制电路（12）的泄流信号（S_sw）以泄放电流。

9.根据权利要求8所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述泄流电路（111）包括：

第二电阻（R2），其一端连接至所述启动电路（113）的泄流端，其另一端连接至接地电位；

第三电阻（R3），其一端连接至所述启动电路（113）的泄流端；以及

第三晶体管（Q3），其控制电极接收所述泄流信号（S_sw），其参考电极连接至所述接地电位，其工作电极连接至所述第三电阻（R3）的另一端。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动电路（1），其特征在于，还包括：

电压调节器（142），连接至所述供电端（VCC），在所述控制电路（12）启动后向所述控制电路（12）供电。

11.根据权利要求9所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述电压调节器（142）接收来自变压器的辅助线圈（141）的电力。

12.根据权利要求9所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述电压调节器（142）是线性电压调节器。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动电路（1），其特征在于，所述控制电路（12）包括PWM控制IC，所述供电端（VCC）是所述PWM控制IC的供电端子。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的LED驱动电路（1），其特征在于，还包括：

整流电路（13），将交流电压整流为直流电压，并输出所述直流电压作为所述输入电压（V_in）。

15.一种LED照明装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1至14中任一项所述的LED驱动电路（1）；以及

LED，通过所述LED驱动电路（1）的驱动而发光。