CN203120222U - 一种电流调节控制阻容驱动led灯电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电流调节控制阻容驱动LED灯电路，包括LED灯电路单元、与交流电相连产生所述的LED灯电路单元所需直流电压的阻容降压驱动电路单元，所述的LED灯电路单元接入所述的阻容降压驱动电路单元的输出端，还包括电流调节控制支路，所述的电流调节控制支路与所述的LED灯电路单元并联，在输入交流电压升高到一定值时，所述电流调节控制支路被控导通分流。上述电流调节控制阻容驱动LED灯电路结构简单，成本低廉，用电效率高，经实际连续开关测试和高低压应用实验，稳定性和可靠性均达到实用要求，可应用于各种LED灯具，特别适用于各种小功率LED灯具如吸顶灯、筒灯、灯泡、小夜灯、小台灯、镜前灯、橱柜灯等。

Description

一种电流调节控制阻容驱动LED灯电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路，特别涉及一种电流调节控制阻容驱动LED灯电路，该电路采用普通阻容驱动电路并联电流调节控制支路形成一种稳流的电流调节控制阻容驱动LED灯电路。 

背景技术

在LED照明技术领域，目前，LED驱动电路主要有两种，一种是恒流开关电源，另一种是阻容降压驱动电路。 

LED驱动电路采用恒流开关电源，可以保证LED不因电流过载造成LED寿命减短和损坏。恒流开关电源的LED驱动技术已经比较成熟，用于恒流开关电源的IC电路的应用也越来越广泛。但是，由于恒流开关电源的电路比较复杂，恒流IC电路对工作环境的要求较高，且工作在高频脉冲状态，其稳定性和可靠性均不比LED元件本身，因此，LED长寿命的优势在恒流开关电源这一环节大打折扣。目前LED产品的故障多数是因为恒流开关电源的质量原因引起。其次，恒流开关电源的负载只能是单个LED串联支路，对多支路并联的LED灯电路，要求每条支路都设计有单独恒流开关电源，否则，当多支路LED灯电路中的一条或多条支路开路时，剩余支路的电流会相应增大，形成雪崩效应，整个LED灯电路会加速损坏，而采用多个恒流开关电源驱动多支路LED灯电路势必增加成本，同时也给结构设计带来困难。 

传统的阻容降压驱动电路本身不具备稳压和恒流功能，简单应用在LED负载很容易造成LED过压、过流而导致LED寿命缩短甚至损坏；其次，阻容降压驱动电路在频繁开关启动时，因电容充放电所产生的尖峰脉冲会严重缩短LED的寿命甚至损毁，上述阻容降压驱动电路缺陷，在低压负载情形更为突出，直接影响其在LED应用技术领域的推广与应用。 

从优势来看，阻容降压驱动电路可以驱动长串的LED串联电路，而长串的LED串联电路工作电流小，可有效提高电路可靠性和稳定性，降低电路功耗和成本，其次，阻容降压驱动电路负载特性为容性，在电网变压器负载末端起功率因素补偿作用，可减轻电容柜的补偿强度，减少电网线路损耗。如何发挥阻容降压驱动电路优势，克服其不利因素，扬长避短，是开发阻容降压驱动电路应用的关键。本发明人是阻容降压LED驱动电路的研究和倡导者，曾申请或组织申请过多项相关专利，并在实际中得到广泛应用。 

本实用新型尝试进一步拓展阻容降压驱动电路在LED照明领域的应用范围，以解决阻容降压驱动电路在LED应用电路中的过压过流问题，改善其抗开关尖峰脉压冲击特性，有望在LED应用领域推广普及。 

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是，如何发挥阻容降压驱动电路优势，克服其不利因素，特别是在低压负载时，提供一种结构简单、成本低、可靠性较好、相对效率较高的阻容降压LED驱动电路，可以在LED产品尤其在小功率LED产品中有效取代恒流开关电源驱动。 

本实用新型的技术解决方案是：构建一种电流调节控制阻容驱动LED灯电路，包括LED灯电路单元、与交流电相连产生所述的LED灯电路单元所需直流 电压的阻容降压驱动电路单元，所述的LED灯电路单元接入所述的阻容降压驱动电路单元的输出端，还包括电流调节控制支路，所述的电流调节控制支路与所述的LED灯电路单元并联，在输入交流电压升高到一定值时，所述电流调节控制支路被控导通分流。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路：还包括限流电阻R3，所述的限流电阻R3串连在所述的LED灯电路单元与阻容降压驱动电路单元的负极之间。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路：所述电流调节控制支路包括分流负载电阻R5和限流电阻R3、R4，分流控制开关三极管VT1，所述的分流负载电阻R5连接在所述的分流控制开关三极管VT1的集电极与所述的阻容降压驱动电路单元的正极之间，分流控制开关三极管VT1的发射极接地，基极通过限流电阻R4接限流电阻R3与所述的LED灯电路单元连接处。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路：所述电流调节控制支路包括分流负载电阻R5、限流电阻R4和分压电阻R6、R7以及分流控制开关三极管VT1，所述的分压电阻R6和分压电阻R7串连连接在所述的阻容降压驱动电路单元的正、负极之间，所述的分流负载电阻R5连接在所述的分流控制开关三极管VT1的集电极与所述的阻容降压驱动电路单元的正极之间，分流控制开关三极管VT1的发射极接地，基极通过限流电阻R4接所述的分压电阻R6和分压电阻R7串连连接电路中间。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路：所述电流调节控制支路包括限流电阻R4、分压电阻R6、R7和可控硅SCR1，所述的分压电阻R6和R7串连连接在所述的阻容降压驱动电路单元的正、负极，所述的可控硅 SCR1阳极和阴极分别接所述的阻容降压驱动电路单元的正、负极，所述的可控硅SCR1的控制极通过所述的分流负载电阻R5接所述的分压电阻R6和分压电阻R7串连连接的电路中间。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路：所述的分压电阻R6为光敏电阻。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路：还包括稳压二极管VS1，所述的稳压二极管VS1与所述的LED灯电路单元并联。 

按照本实用新型提供的电流调节控制阻容驱动LED灯电路所述的阻容降压驱动电路单元包括降压电路、整流电路和滤波电路； 

所述的降压电路连接在交流电与整流电路之间，包括并联的降压电阻R1和降压电容C1； 

所述的整流电路连接在降压电路与滤波电路之间，包括由整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成的桥式整流器； 

所述的滤波电路设置在整流电路与电源输出端之间，包括并联的整流电容C2和整流电阻R2。 

本实用新型以上的电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其有益效果在于：提供电流调节控制支路，通过采用高压分流和消除尖峰脉冲冲击技术，使阻容降压驱动电路单元可以有效地应用在低电压、小功率LED灯电路，以有效提高LED电路的电流稳定性，降低电路成本，为LED应用技术引入一套便捷可靠、经济可行的技术方案。 

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本实用新型进行详细说明。 

图1为本实用新型优选技术方案的基本电原理框图； 

图2为本实用新型优选技术方案的实施例1电路原理图； 

图3为本实用新型优选技术方案的实施例2电路原理图； 

图4为本实用新型技术方案的优选实施例3电路原理图； 

附图中数字标记所代表的部件名称如下： 

01——阻容降压驱动电路单元 

02——LED灯电路单元 

03——电流调节控制支路 

AC——交流电源 

Ctrl in——电流调节控制支路的控制输入端 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型电路包括相互串联的阻容降压驱动电路单元01和LED灯电路单元02，以及与LED灯电路单元02并联的电流调节控制支路03。 

电流调节控制支路03是本实用新型创新的关键技术，其作用之一在于，当电路输入交流电源AC电压升高到一定值(比如超过220V达15V以上)时，通过该电路的控制输入端Ctrl in取样控制电流调节控制支路03导通分流，以增大阻容降压驱动电路单元01的负载电流，进而使阻容降压值升高，分担更多的电源升压，以减少LED灯电路单元02的电压和电流，达到调节和稳定LED电流之目的。同样的原理可以得出，电流调节控制支路03的另一个作用在于，可有效消除或减弱因电源频繁开关引发电容充放电所产生的尖峰冲击脉冲，以有效保护LED。 

当上述电流调节控制支路03的控制输入端Ctrl in连接光控等智能控制电路时，电流调节控制支路可根据智能控制的需要(比如白天环境光照度较强时，将LED灯熄灭)将LED灯电路单元02电压降低甚至短路，以控制LED灯电路单元02不导通，达到智能控制目的，而只要阻容降压驱动电路单元01的耐压足够，即使LED灯电路单元02被短路，电压全部由阻容降压驱动电路单元01承担，有功功耗也会很小，且由于阻容降压驱动电路单元01的容性阻抗特性，在电网中可以分担电容柜的功率因素补偿作用，一举两得。 

另外，本实用新型的LED灯电路单元02可以是现在市场上的任何LED单元，目前使用较多的是一种N×M的LED灯电路单元，就是由N个LED灯串连，然后将M个这样的串连的LED灯组成一个N×M个LED灯的单元，阻容降压驱动电路单元采用比较通用、简单的阻容降压驱动电路。该电路主要由降压电路、整流电路和滤波电路三个部分组成，输出直流电压与N个串连的LED灯所需电压N×3.5V相符就可以了，如图1中所示为一个简单的阻容降压驱动电路包括降压电路、整流电路和滤波电路； 

降压电路连接在交流电与整流电路之间，包括并联的降压电阻R1和降压电容C1； 

整流电路连接在降压电路与滤波电路之间，包括由整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成的桥式整流器； 

滤波电路设置在整流电路与电源输出端之间，包括并联的整流电容C2和整流电阻R2。 

在本实用新型的驱动电路中还可以加入其它LED的保护电路，如在LED单元中串连限流电阻R3、并联稳压二极管VS1。 

具体地，为便于本领域技术人员理解，以下结合附图和优选实施例方案对本实用新型的原理和结构特点作进一步说明。 

一、实施例1： 

如图2所示是本实用新型优选技术方案的实施例电路原理图。 

在图2中，C1和R1组成阻容降压电路，VD1-4组成桥式整流电路，C2和R2组成滤波电路，以上组合形成阻容降压驱动电路单元01，也就是一个阻容降压驱动电路单元；N个LED(VL1-VLN)灯串作为驱动电路负载与上述滤波电路并联，稳压二极管VS1与LED灯串并联，起稳压和限流作用(考虑稳压二极管的稳压值和功率都比较小，可将LED灯串分组后再分别与单个稳压二极管并联)；限流电阻R4、分流负载电阻R5和分流控制开关三极管VT1组成电流调节控制支路03。限流电阻R3一方面作为LED灯串的限流电阻，另一方面作为电流调节控制支路中控制输入端Ctrl in的取样电阻。 

本实施例的电路工作过程如下： 

在图2中，当交流电源输入AC电压在正常值(如市电不高于235V)以内，选择合适的R3、R4、R5阻值使流过R5的平均电流近视为零，当输入AC电压升高到一定值(如超过220V达15V以上)时，流过LED的电流增大，R3上的电压升高，VT1开始导通，流过R5的平均电流随着AC电压升高逐步加大，流过降压电容C1的电流也随着增大，C1两端的电压Uc＝I/2πfC也随着增大，LED灯串两端的电压相应降低，R3上的电压降低，经过VT1调节，最终使流过LED的电流达到平衡。 

本实施例中，LED的电流虽然不能做到十分恒定，但只要设计各元件参数使电路输入AC电压在250V以下时，LED的平均电流在其安全范围之内，就可以保证LED的正常使用寿命。 

二、实施例2： 

如图3所示，其工作原理和实施例1完全相同，唯一不同之处在于，在本实施例中，电流调节控制支路中控制输入端(Ctrl in)与分压电阻R6、R7组成的电阻分压电路连接，其电路原理显而易见，在此不再重述。 

三、实施例3： 

图4为本实用新型实施例3电路原理图。与实施例1和实施例2相比，主要区别在于电流调节控制支路，本实施例的电流调节控制支路不但可以调节LED灯电路单元02的电流，对LED灯电路单元02中的LED进行限流保护，同时可以自动控制LED灯电路单元02中的LED灯是否变亮，是一种智能光控LED灯电路。 

图4是在实施例3的基础上做一些功能性更改后，变成一个简单的智能光控LED灯电路。采用光敏电阻RL1代替分压电阻R6，采用可控硅SCR1代替开关三极管VT1，省略了作为集电极电阻的限流电阻R5。 

如图4所示，分压电阻R7和光敏电阻RL1组成分压电路为可控硅SCR1的控制极提供偏置。当环境光照度较暗时，光敏电阻RL1呈现较大阻值，可控硅SCR1控制极因得不到足够的门电压而处于截止，LED灯正常点亮；当环境光照度变亮，光敏电阻RL1呈现较小阻值，可控硅SCR1导通，LED灯因短路而不亮，此时，电路输入AC电压全部加在阻容降压(C1、R1)和桥式整流VD1-4电路上，由于分压C1的容性阻抗特性，此时整个电路的有功功耗很小，且容性负载在电网中还可以分担电容柜的功率因素补偿作用，一举两得。 

本实施例中，选择合适的R7参数，可以控制光控开关的光感强度和提供可控硅SCR1由导通转为截止所需的过零门电压。 

四、实施例4 

本实施例是一种组合实施例1和实施例3的一种电流调节控制阻容驱动LED灯电路，主要电路结构包括相互串联的阻容降压驱动电路单元01和LED灯电路单元02，以及与LED灯电路单元02并联的电流调节控制支路03，其中，电流调节控制支路03，由两部分组成，其中一部分是实施例1中的电流调节控制支路，另一部分是实施例3的电流控制支路，两个支路并联组成新的电流调节控制支路03。 

需要说明的是本实用新型的保护范围并不局限于所述实施例，在没有脱离本实用新型设计构思前提下，任何显而易见的替换或电路上的微小改动(如将晶体三极管由NPN型改为PNP型或替换为可控硅等其它开关元件)或依本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均属于本实用新型保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种电流调节控制阻容驱动LED灯电路，包括LED灯电路单元、与交流电相连产生所述的LED灯电路单元所需直流电压的阻容降压驱动电路单元，所述的LED灯电路单元接入所述的阻容降压驱动电路单元的输出端，其特征在于：还包括电流调节控制支路，所述的电流调节控制支路与所述的LED灯电路单元并联，在输入交流电压升高到一定值时，所述电流调节控制支路被控导通分流。 

2.根据权利要求1所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：还包括限流电阻R3，所述的限流电阻R3串连在所述的LED灯电路单元与阻容降压驱动电路单元的负极之间。 

3.根据权利要求2所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：所述电流调节控制支路包括分流负载电阻R5和限流电阻R3、R4，分流控制开关三极管VT1，所述的分流负载电阻R5连接在所述的分流控制开关三极管VT1的集电极与所述的阻容降压驱动电路单元的正极之间，分流控制开关三极管VT1的发射极接地，基极通过限流电阻R4接限流电阻R3与所述的LED灯电路单元连接处。 

4.根据权利要求1所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：所述电流调节控制支路包括分流负载电阻R5、限流电阻R4和分压电阻R6、R7以及分流控制开关三极管VT1，所述的分压电阻R6和分压电阻R7串连连接在所述的阻容降压驱动电路单元的正、负极之间，所述的分流负载电阻R5连接在所述的分流控制开关三极管VT1的集电极与所述的阻容降压驱动电路单元的正极之间，分流控制开关三极管VT1的发射极接地，基极通过限流电阻R4接所述的分压电阻R6和分压电阻R7串连连接电路中间。 

5.根据权利要求3所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：所述电流调节控制支路包括限流电阻R4、分压电阻R6、R7和可控硅SCR1，所述的分压电阻R6和R7串连连接在所述的阻容降压驱动电路单元的正、负极，所述的可控硅SCR1阳极和阴极分别接所述的阻容降压驱动电路单元的正、负极，所述的可控硅SCR1的控制极通过所述的分流负载电阻R5接所述的分压电阻R6和分压电阻R7串连连接的电路中间。 

6.根据权利要求4或5所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：所述的分压电阻R6为光敏电阻。 

7.根据权利要求1至5任一所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：还包括稳压二极管VS1，所述的稳压二极管VS1与所述的LED灯电路单元并联。 

8.根据权利要求6所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：还包括稳压二极管VS1，所述的稳压二极管VS1与所述的LED灯电路单元并联。 

9.根据权利要求7所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：所述的阻容降压驱动电路单元包括降压电路、整流电路和滤波电路； 

所述的降压电路连接在交流电与整流电路之间，包括并联的降压电阻R1和降压电容C1； 

所述的整流电路连接在降压电路与滤波电路之间，包括由整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成的桥式整流器； 

所述的滤波电路设置在整流电路与电源输出端之间，包括并联的整流电容C2和整流电阻R2。 

10.根据权利要求8所述电流调节控制阻容驱动LED灯电路，其特征在于：所述的阻容降压驱动电路单元包括降压电路、整流电路和滤波电路； 

所述的降压电路连接在交流电与整流电路之间，包括并联的降压电阻R1和降压电容C1； 

所述的整流电路连接在降压电路与滤波电路之间，包括由整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成的桥式整流器； 

所述的滤波电路设置在整流电路与电源输出端之间，包括并联的整流电容C2和整流电阻R2。 

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