CN212064422U

CN212064422U - Led恒流驱动电路及led照明装置

Info

Publication number: CN212064422U
Application number: CN202021259184.0U
Authority: CN
Inventors: 吴乾炜; 方吉桐; 李照华
Original assignee: Shenzhen Sunmoon Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Sunmoon Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2030-06-30

Abstract

本实用新型提供了一种LED恒流驱动电路及LED照明装置，其中，该LED恒流驱动电路包括供电单元、第一恒流源、第一恒流源控制电路及充放电调节电路；供电单元、第一恒流源及LED发光单元串联连接；充放电调节电路连接在第一恒流源与LED发光单元的两端；第一恒流源控制电路分别连接LED发光单元及第一恒流源；供电单元用于向LED发光单元进行供电；第一恒流源用于维持流过LED发光单元的电流恒定；第一恒流源控制电路用于接收LED发光单元的采样电压，输出采样电压至第一恒流源，使第一恒流源调整至预设电流值；充放电调节电路用于进行充放电以维持LED发光单元负载电流的恒定，实现恒功率、高功率因数及无频闪的效果。

Description

LED恒流驱动电路及LED照明装置

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED恒流驱动电路及LED照明装置。

背景技术

随着LED照明技术的不断发展，与节能灯和白炽灯相比，因为LED的低功耗、环保、低辐射受到人们的喜爱，越来越多的照明装置采用了LED灯。

而用于LED照明领域的驱动电路，当前市场上已有的LED恒流驱动电路，逐渐加入了恒功率功能，能够自适应线网的输入电压调节输出电流。然而该LED恒流驱动电路存在明显的缺陷，其在满足高功率因数的同时，存在频闪现象；或者在满足无频闪的同时，功率因数又比较低，无法实现高功率因数无频闪。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种LED恒流驱动电路及LED照明装置，以解决当前LED恒流驱动电路无法兼具恒功率、高功率因数及无频闪功能的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种LED恒流驱动电路，用于驱动LED发光单元，包括供电单元、第一恒流源、第一恒流源控制电路及充放电调节电路；其中，

所述供电单元、第一恒流源及LED发光单元串联连接；

所述充放电调节电路连接在第一恒流源与LED发光单元的两端；

所述第一恒流源控制电路分别连接LED发光单元及第一恒流源；

所述供电单元用于向LED发光单元进行供电；所述第一恒流源用于维持流过LED发光单元的电流恒定；所述第一恒流源控制电路用于接收LED发光单元的采样电压，输出采样电压至第一恒流源，使第一恒流源调整至预设电流值；所述充放电调节电路用于进行充放电以维持LED发光单元负载电流的恒定。

进一步地，所述充放电调节电路包括串联的充放电调节单元、第二恒流源及第二恒流源控制电路；

所述第二恒流源控制电路分别连接充放电调节单元及第二恒流源；

所述第二恒流源控制电路用于接收充放电调节单元的采样电压，输出采样电压至第二恒流源，使第二恒流源调整至预设电流值。

可选地，所述充放电调节单元用于在供电单元的输出电压小于或等于LED发光单元的工作电压时，对所述LED发光单元进行放电以维持LED发光单元负载电流的恒定。

进一步地，所述充放电调节单元包括充电电容、第一二极管及第二二极管；所述充电电容的正极与供电单元的正极连接，负极分别与第一二极管的正极及第二二极管的负极连接；所述第一二极管的负极连接第二恒流源的一端，所述第二二极管的正极连接第二恒流源的另一端及供电单元的负极。

在一实施例中，所述第一恒流源、第一恒流源控制电路、第二恒流源及第二恒流源控制电路中的任意至少两个集成在同一电路模块上。

可选地，所述LED发光单元的一端连接供电单元的正极，另一端连接所述第一恒流源的一端，所述第一恒流源的另一端连接供电单元的负极。

可选地，所述第一恒流源的一端连接供电单元的正极，另一端连接所述LED发光单元的一端，所述LED发光单元的另一端连接供电单元的负极。

可选地，所述第一恒流源控制电路的一端通过电阻分压与所述LED发光单元连接，另一端与所述第一恒流源连接。

可选地，所述供电单元包括整流桥和保护电路，所述整流桥的一个输入端与电网交流电的零线接口连接，所述整流桥的另一个输入端与保护电路的一端连接，所述保护电路的另一端与电网交流电的火线接口连接。

可选地，所述第一恒流源控制电路和/或第二恒流源控制电路包括第一电阻、第二电阻及第一场效应管，所述第一电阻、第二电阻的一端与第一场效应管的栅极和源极连接，所述第一场效应管的漏极及第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端通过电阻分压与所述LED发光单元连接。

进一步地，所述第一恒流源和/或第二恒流源包括运算放大器及第二场效应管，所述运算放大器的正相输入端接入基准电压，反相输入端与第二场效应管的源极连接，所述运算放大器的输出端与第二场效应管的栅极连接。

相应地，本实用新型还提供了一种LED照明装置，包括LED发光单元及如上任意一项所述的LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路与所述LED发光单元电连接。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

本实用新型提供的LED恒流驱动电路，其供电单元、第一恒流源及LED发光单元串联连接，充放电调节电路连接在第一恒流源与LED发光单元的两端，第一恒流源控制电路分别连接LED发光单元及第一恒流源，以通过所述供电单元向LED发光单元进行供电、利用第一恒流源维持流过LED发光单元的电流恒定；并通过第一恒流源控制电路接收LED发光单元的采样电压，根据该采样电压输出采样电压至第一恒流源，使第一恒流源调整至预设电流值，以当供电电压发生变化时，第一恒流源根据采样电压调整输出电流的大小，从而获取较高的功率因数，并实现恒功率。此外，本实用新型还通过充放电调节电路进行充放电以维持LED发光单元负载电流的恒定，使电路在达到高功率因数的同时减小LED负载的纹波电流，达到无频闪的目的。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种LED恒流驱动电路的模块框图，其中，为了便于说明，还出示了LED发光单元；

图2是根据一示例性实施例示出的一种LED恒流驱动电路的电路图；

图3是根据一示例性实施例示出的又一种LED恒流驱动电路的电路图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种LED恒流驱动电路的波形图；

图5是根据一示例性实施例示出的又一种LED恒流驱动电路的具体电路图；

图6是根据一示例性实施例示出的另一种LED恒流驱动电路的具体电路图；

图7是根据一示例性实施例示出的另一种LED恒流驱动电路的具体电路图；

图8是根据一示例性实施例示出的又一种LED恒流驱动电路的具体电路图；

图9是根据一示例性实施例示出的另一种LED恒流驱动电路的具体电路图；

图10是根据一示例性实施例示出的又一种LED恒流驱动电路的具体电路图；

图11是根据一示例性实施例示出的一种恒流源控制电路的电路结构图；

图12是根据一示例性实施例示出的一种恒流源的电路结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型提供了一种LED恒流驱动电路，用于驱动LED发光单元，以解决当前LED恒流驱动电路在满足高功率因数的同时，存在频闪现象；或者在满足无频闪的同时，功率因数又比较低，无法实现高功率因数、无频闪的问题。其中，一种示例性实施例中，如图1所示，该LED恒流驱动电路包括供电单元1、第一恒流源3、第一恒流源控制电路5及充放电调节电路4；其中，所述供电单元1、第一恒流源3及LED发光单元2串联连接。具体的，如图2所示，LED发光单元2的正极可连接供电单元1的正极，LED发光单元2的负极连接第一恒流源3的输入端，所述第一恒流源3的输出端连接供电单元1的负极。当然，在另一种连接方式中，如图3所示，第一恒流源3的输入端连接供电单元1的正极，第一恒流源3的输出端连接LED发光单元2的正极，所述LED发光单元2的负极与供电单元1的负极电连接。其中，供电单元1的负极可通过接地形成回路。需要说明的是，这两种连接方式的区别仅仅在于LED发光单元2和第一恒流源3的位置不同，并不影响整个LED恒流驱动电路的工作原理，此处不再赘述。

可选地，所述充放电调节电路4连接在第一恒流源3与LED发光单元2的两端；即将第一恒流源3与LED发光单元2串联后，再将其两端与充放电调节电路4进行并联，并接入供电单元1的正负极。此外，所述第一恒流源控制电路5分别连接LED发光单元2及第一恒流源3；其中，LED发光单元2可以由LED1到LEDn的若干颗灯珠组成的灯串，还可以进一步由多串LED灯串并联组成。

其中，所述供电单元1用于向LED发光单元2进行供电，以使LED发光单元2发光照明；所述第一恒流源3用于维持流过LED发光单元2的电流恒定，使LED发光单元2工作在恒定的电流，减少频闪；所述第一恒流源控制电路5用于接收LED发光单元2的采样电压，并输出采样电压至第一恒流源3，使第一恒流源3基于该采样电压调整输出电流至预设电流值；所述充放电调节电路4用于进行充放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定。

本实用新型提供的LED恒流驱动电路，其供电单元1、第一恒流源3及LED发光单元2串联连接，充放电调节电路4连接在第一恒流源3与LED发光单元2的两端，第一恒流源控制电路5分别连接LED发光单元2及第一恒流源3，以通过所述供电单元1向LED发光单元2进行供电、利用第一恒流源3维持流过LED发光单元2的电流恒定；并通过第一恒流源控制电路5接收LED发光单元2的采样电压，根据该采样电压输出采样电压至第一恒流源3，使第一恒流源3调整至预设电流值，以当供电电压发生变化时，第一恒流源3根据采样电压调整输出电流的大小，从而获取较高的功率因数，并实现恒功率。此外，本实用新型还通过充放电调节电路4进行充放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定，使电路在达到高功率因数的同时减小LED负载的纹波电流，达到无频闪的目的。

充放电调节电路进一步地，继续参考图2或图3所示，所述充放电调节电路4包括串联的充放电调节单元41、第二恒流源42及第二恒流源控制电路43；所述第二恒流源控制电路43分别连接充放电调节单元41及第二恒流源42；即第二恒流源控制电路43的一端连接充放电调节单元41的输入端或输出端，第二恒流源控制电路43的一端与第二恒流源42的输入端连接。

其中，所述充放电调节单元41用于进行充放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定，所述第二恒流源42用于维持充放电调节单元41进行充放电时电流的恒定，实现恒流充电或放电。第二恒流源控制电路43用于接收充放电调节单元41的采样电压，输出采样电压至第二恒流源42，使第二恒流源42调整至预设电流值。

具体的，所述充放电调节单元41用于在供电单元1的输出电压小于或等于LED发光单元2的工作电压时，对所述LED发光单元2进行放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定。

进一步地，所述充放电调节单元41包括充电电容E1、第一二极管D1及第二二极管D2，所述充电电容E1为电解电容，其正极与供电单元1的正极连接，负极分别与第一二极管D1的正极及第二二极管D2的负极连接，所述第一二极管D1的负极连接第二恒流源42的一端，所述第二二极管D2的正极连接第二恒流源42的另一端及供电单元1的负极。即第一二极管D1、充电电容E1、第二恒流源42这三种器件组成串联模式，第二二极管D2与串接后的第一二极管D1、第二恒流源42的两端进行并联。

实施时，当输入线网电压达到LED发光单元2工作电压后，随着线网电压的升高，第一恒流源控制电路5采样出来的电压采样信号输入到第一恒流源3，第一恒流源3根据该电压采样信号调整输出电流的的大小。

当输入线网电压整流后的电压大于第二恒流源42的启动电压时，电流通过由充电电容E1、第一二极管D1及第二二极管D2构成的充放电调节单元41，对其充电电容E1进行恒流充电。当整流后的电压小于或等于充电电容E1或LED发光单元2工作电压时，输入电流停止流入，并当LED发光单元2电压等于充电电容E1回路电压时，充电电容E1对LED发光单元2回路进行放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定。例如，如图4所示，输入线网电压越高，则第一恒流源3输出的电流越小；输入线网电压降低，则第一恒流源3输出的电流增大，此时交流输入的电网电压波形和输入电流波形为凹型，输出电流波形为平滑直线，以实现恒流输出。其中在一个线网周期内，交流输入电流从无电流到达到峰值电流的相位周期时间小于65°。

本申请第一恒流源控制电路5与第一恒流源3的连接方式，以及第二恒流源控制电路43与第二恒流源42的连接方式可多种多样。可选地，如图5所示，所述第一恒流源控制电路5的一端通过电阻R3、R4分压后与所述LED发光单元2的正极连接，另一端与所述第一恒流源3的输入端连接，以将电阻分压后的采样电压输入第一恒流源3。同理，所述第二恒流源控制电路43的一端也可通过电阻R5、R6分压后与所述LED发光单元2的正极连接，另一端与第二恒流源42的输入端连接，以将电阻分压后的采样电压输入第二恒流源42，以根据采样电压调整输出电流。

在一实施例中，如图6所示，第一恒流源控制电路5也可只通过电阻R3实现，电阻R3的一端连接LED发光单元2的正极，另一端连接第一恒流源3的输入端。此时第二恒流源控制电路43通过电阻R5的一端连接LED发光单元2的正极，另一端连接第二恒流源42的输入端。

在另一个实施例中，如图7所示，R3的一端可接LED发光单元2的负极，R3的另一端连接第一恒流源3的输入端。此时第二恒流源控制电路43通过电阻R5的一端连接充电电容E1的负极，另一端连接第二恒流源42的输入端。

可选地，所述供电单元包括整流桥DB1和保护电路FR1，所述整流桥DB1可由四个整流二极管组成，整流桥DB1的一个输入端与电网交流电的零线接口N连接，所述整流桥DB1的另一个输入端与保护电路FR1的一端连接，所述保护电路FR1的另一端与电网交流电的火线接口L连接。其中，该保护电路FR1可以为热继电器，用于电气设备的过负荷保护。所述整流桥DB1的正极输出端与所述LED发光单元2连接，负极输出端接地。

在一实施例中，所述第一恒流源3、第一恒流源控制电路5、第二恒流源42及第二恒流源控制电路43中的任意至少两个集成在同一电路模块上。例如，如图8所示，第一恒流源3、第一恒流源控制电路5可进行组合，以集成电路的模式进行工作，其所需的***器件都集成在同一基础电路里面，如集成在同一芯片U1上。同理，第二恒流源42及第二恒流源控制电路43也可进行组合，以集成电路的模式进行工作，其所需的***器件都集成在同一基础电路里面，如集成在同一芯片U2上。此外，如图9和图10所示，还可将第一恒流源3、第一恒流源控制电路5、第二恒流源42及第二恒流源控制电路43都集成在同一芯片U1上，从而减少引脚的使用，简化电路。

可选地，如图11所示，图11是本实用新型提供的一种恒流源控制电路的电路结构图，所述第一恒流源控制电路5和第二恒流源控制电路43中的至少一个可采用该种电路结构。具体的，所述恒流源控制电路包括第一电阻R11、第二电阻R12及第一场效应管Q1，所述第一电阻R11、第二电阻R12的一端与第一场效应管Q1的栅极G1和漏极D1连接，所述第一场效应管的源极S1及第二电阻R12的另一端接地，所述第一电阻R11的另一端与通过电阻R3分压与所述LED发光单元2连接。

可选地，如图12所示，图12是本实用新型提供的一种恒流源的电路结构图，所述第一恒流源3和第二恒流源42中的至少一个可采用该种电路结构。具体的，所述恒流源包括运算放大器INV1及第二场效应管Q2，所述运算放大器INV1的正相输入端接入基准电压Uref，反相输入端与第二场效应管Q2的源极S2连接；所述运算放大器INV1的输出端与第二场效应管Q2的栅极G2连接，所述第二场效应管Q2的漏极D2与LED发光单元2的负极或第一二极管D1的负极连接。

为了便于理解，下面对本申请LED恒流驱动电路的原理进行说明：

当输入线网电压经过供电单元1整流后的电压高于LED发光单元2和第一恒流源3的最小启动电压之和后，LED发光单元2和第一恒流源3开始工作，第一恒流源3产生的恒定电流经过LED发光单元2。

当输入线网电压达到LED发光单元2工作电压后，随着线网电压的升高，第一恒流源控制电路5采样出来的电压采样信号输入到第一恒流源3，第一恒流源3根据该电压采样信号调整输出电流的大小。例如，输入线网电压越高，则第一恒流源3输出的电流越小。同时，当输入线网电压整流后的电压大于第二恒流源42的启动电压时，电流通过由充电电容E1、第一二极管D1及第二二极管D2构成的充放电调节单元41，对其充电电容E1进行恒流充电。

当整流后的电压小于或等于充电电容E1或LED发光单元2工作电压时，输入电流停止流入，当LED发光单元2电压等于充电电容E1回路电压时，充电电容E1对LED发光单元2回路进行放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定。

因此，本申请的充电电容E1在充电过程中始终是恒流充电，第一恒流源3在工作时，流过LED发光单元2的电流也是恒流模式，线网输入总的电流跟随线网输入电压，整个LED恒流驱动电路可获取较高的功率因数。当输入电流变为0时，充电电容E1可以持续对LED发光单元2进行放电，LED发光单元2电流的大小仍由第一恒流源3进行控制，可通过设置合理的参数，LED发光单元2在线网有输入或无输入电流时，都可以达到一个恒定的工作电流，从而实现无频闪。

相应地，本实用新型还提供了一种LED照明装置，包括LED发光单元2及用于驱动LED发光单元2的所述LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路与所述LED发光单元2电连接，LED恒流驱动电路的供电单元1、第一恒流源3及LED发光单元2串联连接，充放电调节电路4连接在第一恒流源3与LED发光单元2的两端，第一恒流源控制电路5分别连接LED发光单元2及第一恒流源3，以通过所述供电单元1向LED发光单元2进行供电、利用第一恒流源3维持流过LED发光单元2的电流恒定；并通过第一恒流源控制电路5接收LED发光单元2的采样电压，根据该采样电压输出采样电压至第一恒流源3，使第一恒流源3调整至预设电流值，以当供电电压发生变化时，第一恒流源3根据采样电压调整输出电流的大小，从而获取较高的功率因数，并实现恒功率。此外，本实用新型还通过充放电调节电路4进行充放电以维持LED发光单元2负载电流的恒定，使电路在达到高功率因数的同时减小LED负载的纹波电流，达到无频闪的目的。使驱动的LED灯具具有更好的照明效果。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种LED恒流驱动电路，用于驱动LED发光单元，其特征在于，包括供电单元、第一恒流源、第一恒流源控制电路及充放电调节电路；其中，

所述供电单元、第一恒流源及LED发光单元串联连接；

2.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述充放电调节电路包括串联的充放电调节单元、第二恒流源及第二恒流源控制电路；

3.根据权利要求2所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述充放电调节单元用于在供电单元的输出电压小于或等于LED发光单元的工作电压时，对所述LED发光单元进行放电以维持LED发光单元负载电流的恒定。

4.根据权利要求2或3所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述充放电调节单元包括充电电容、第一二极管及第二二极管；

所述充电电容的正极与供电单元的正极连接，负极分别与第一二极管的正极及第二二极管的负极连接；

所述第一二极管的负极连接第二恒流源的一端，所述第二二极管的正极连接第二恒流源的另一端及供电单元的负极。

5.根据权利要求2所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流源、第一恒流源控制电路、第二恒流源及第二恒流源控制电路中的任意至少两个集成在同一电路模块上。

6.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述LED发光单元的一端连接供电单元的正极，另一端连接所述第一恒流源的一端，所述第一恒流源的另一端连接供电单元的负极。

7.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流源的一端连接供电单元的正极，另一端连接所述LED发光单元的一端，所述LED发光单元的另一端连接供电单元的负极。

8.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流源控制电路的一端通过电阻分压与所述LED发光单元连接，另一端与所述第一恒流源连接。

9.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流源控制电路和/或第二恒流源控制电路包括第一电阻、第二电阻及第一场效应管，所述第一电阻、第二电阻的一端与第一场效应管的栅极和源极连接，所述第一场效应管的漏极及第二电阻的另一端接地，所述第一电阻的另一端通过电阻分压与所述LED发光单元连接。

10.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流源和/或第二恒流源包括运算放大器及第二场效应管，所述运算放大器的正相输入端接入基准电压，反相输入端与第二场效应管的源极连接，所述运算放大器的输出端与第二场效应管的栅极连接。

11.一种LED照明装置，其特征在于，包括LED发光单元及如权利要求1-10中任意一项所述的LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路与所述LED发光单元电连接。