Led燈高頻驅動器的製作方法

2023-09-19 15:02:00 2

專利名稱：Led燈高頻驅動器的製作方法
技術領域：
本發明是一種驅動LED燈的高頻電路，主要用於大功率LED點陣，屬於LED照明光源的新型驅動器技術領域。
背景技術：
LED是發光二極體的簡稱,屬於半導體光源。LED壽命長達3萬小時,而且能耗低，是理想的節能電光源。由於目前工藝水平限制，單顆LED的功率和光效都有限，所以單顆的總光通也有限，需要使用許多顆粒組成點陣，做成功率足夠大的照明燈。以正常的IW LED顆粒為例，單個LED電壓降為3-4V，工作電流為300 350mA，採用多個LED串聯，再並聯多條LED串聯組形成陣列。燃點大功率的LED點陣需要大功率的驅動電路，LED的工作電流有嚴格限制，過大會導致LED燒毀，一般有以下兩種驅動方案:1、採用穩壓的低壓直流電供電，串聯限流電阻限制工作電流，電路簡單，成本較低，但自身功耗大，工作狀態不穩定。2、採用專用的集成晶片驅動MOSFET功率管，輸出恆壓、穩流的低壓直流電，直接驅動LED陣列，工作狀態穩定，燈壽命比較有保證，但電路複雜，成本較高，提高了 LED燈的總成本。注意到上述問題，本發明提出一種技術方案，採用MOSFET功率管自激振蕩電路作為驅動器，具備自動限流功能，很適於驅動各類LED燈，尤其是大功率陣列，亮度均勻，壽命長，成本低。

發明內容

開關電源是用電器常用的驅動電源，目前的氣體放電燈普遍用KHz級的開關電源燃點，無極燈的電源頻率更高，可以到MHz級。20KHz 2MHz都是國際電工協會允許的電子鎮流器輸出頻段，合理設計不會造成電磁汙染問題。橋式驅動電路是常用的電子鎮流器線路，電路包括整流濾波、DC-AC逆變器和諧振輸出三部分。DC-AC逆變可以使用雙極型三極體和M0SFET，三極體成本很低，但品質不穩定，一般用在螢光燈電路上，MOSFET由於開關速度快、驅動功率低、易於大規模生產等優點已成為開關電源最常用的功率器件。本發明採用MOSFET自激振蕩電路的設計，工作頻率調製到200KHz 2MHz。電源頻率越高，諧振電路中的電感產生的感抗越大，較小的電感量可以產生較大的感抗，限制諧振電流繼續增加，起到限流的作用。LED是二極體器件，供電後，正嚮導通反向截止，正向電壓降為3-4V，反向耐受電壓一般在數十伏，只要限制反向電壓的峰值，可以保證LED工作在耐受電壓範圍內而不被擊穿。為了進一步確保LED安全工作，陣列以多個LED串聯成一個單位，兩個LED單位並聯成一組，通路方向相反，多個LED組並聯成陣列。在高頻交流電作用下，正向單位導通發光，反向單位截止不發光，這樣始終有一個LED單位發光，電壓始終施加到導通的LED單位上，保證截止的LED單位不承受反向電壓。由於頻率超出人眼識別範圍，不會產生頻閃現象，發光很穩定。
四以下結合附圖對本發明加以說明，

圖1是本發明的電路框架圖，圖2是本發明的電路示意圖，圖3是一個LED實施例的驅動示意圖。如圖1所示，電路由濾波器2、整流濾波電路3、DC-AC逆變器4、諧振電路5組成，驅動LED陣列I工作。IlOV或者220V交流市電先輸入濾波器2，目的是過濾高頻信號，避免對供電網絡的汙染。整流濾波電路3把交流電變成直流電，再通過無源濾波線路將功率因素提高到0.99以上。DC-AC逆變器4是MOSFET自激振蕩電路，將濾波後的直流電變換為高頻交流電。諧振電路5是LC諧振電路，工作頻率由諧振電感和諧振電容的數值決定。如圖2所示，濾波器2由共模電感與和跨接在它兩端的濾波電容組成，用於濾除輸入噪音和高頻信號。整流濾波電路3的前端是一個橋式整流器，用於輸出直流工作電壓，後端是一個無源濾波電路，由低頻濾波電容C2、C3和二極體D5、D6、D7組成，用於功率因數校正。DC-AC逆變器4中的觸發電路由分壓電阻Rl、R2、儲能電容C6和雙向觸發二極體DB6組成，儲能電容C6蓄電後導通雙向觸發二極體DB6，通過耦合變壓器觸發MOSFET功率管Ql、Q2，產生高頻振蕩信號，輸出到LC諧振電路。諧振電路5由諧振電感6、諧振電容7和變壓器8組成，調整前兩者的數值，將工作頻率調製到200KHz 2MHz。諧振電路5在高頻信號作用下產生諧振，諧振電壓經由變壓器8轉換為低壓高頻輸出，電壓範圍為3 120V。LED陣列I以I 40個LED串聯成一個單位，兩個LED單位並聯成一組，通路方向相反，多個LED組並聯成陣列。燈工作時，諧振電路5產生數百伏的高頻電壓，通過變壓器8轉換成12V左右的低壓交流電，驅動4個LED的串聯組，每個LED分配的電壓都在正常值。LED發光後，諧振電感6轉化成限流裝置，維持穩定的工作電流，確保LED安全工作。正反向間隔布置的LED陣列在高頻交流電作用下，正向單位導通發光，反向單位截止不發光，這樣始終有一個LED單位發光，電壓始終施加到導通的LED單位上，保證截止的LED單位不承受反向電壓。在圖2的所示的一個實施例中，4個LED的串聯，再並聯成LED陣列，正反向間隔布置。諧振電路5輸出12V左右的低壓交流電，保證正常工作。在圖3的所示的一個實施例，單個LED直接並聯成LED陣列，依然採用正反向間隔布置的模式，諧振電路5輸出3V左右的低壓交流電，是小功率驅動器的實例。五、有益效果本發明採用MOSFET自激振蕩電路的設計，產生高頻輸出，由變壓器調整輸出電壓，具備自動限流功能，很適於驅動各類LED燈，尤其是大功率陣列，亮度均勻，壽命長，成本低。
權利要求
1.一種驅動LED燈的高頻電路，由濾波器(2)、整流濾波電路(3)、DC-AC逆變器(4)、諧振電路(5)組成，其特徵是:交流市電先輸入濾波器(2)，目的是過濾高頻信號，避免對供電網絡的汙染。
2.根據權利要求1所述的LED燈的高頻電路，其特徵是=DC-AC逆變器(4)是MOSFET自激振蕩電路，將濾波後的直流電變換為高頻交流電。
3.根據權利要求1所述的LED燈的高頻電路，其特徵是:諧振電路(5)由諧振電感(6)、諧振電容⑵和變壓器⑶組成，調整前兩者的數值，將工作頻率調製到200KHz 2MHz。
4.根據權利要求1所述的高頻電路，其特徵是:諧振電路(5)在高頻信號作用下產生諧振，諧振電壓一般較高，經由變壓器⑶轉換為低壓高頻輸出，電壓範圍為3 120V。
5.根據權利要求1所述的高頻電路，其特徵是:LED陣列(I)以I 40個LED串聯成一個單位，兩個LED單位並聯成一組，通路方向相反，多個LED組並聯成陣列。
全文摘要
本發明是一種驅動LED燈的高頻電路，屬於LED照明光源的新型驅動器技術領域。本發明採用MOSFET自激振蕩電路的設計，電路由濾波器、整流濾波電路、DC-AC逆變器、諧振電路組成。LED燈以多個LED串聯成一個單位，兩個LED單位並聯成一組，通路方向相反，多個LED組並聯成陣列。燈工作時，諧振電路產生數百伏的高頻電壓，通過變壓器轉換成低壓交流電，在高頻交流電作用下，正向單位導通發光，反向單位截止不發光，這樣始終有一個LED單位發光，電壓始終施加到導通的LED單位上，保證截止的LED單位不承受反向電壓。LED發光後，諧振電感轉化成限流裝置，維持穩定的工作電流，確保LED安全工作。本發明具備自動限流功能，很適於驅動各類LED燈，尤其是大功率陣列，亮度均勻，壽命長，成本低。
文檔編號H05B37/02GK103108457SQ20131002134
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者鄭國元 申請人:上海君能能源科技有限公司