Led照明系統及其線性電源的製作方法
2023-10-25 07:37:52
專利名稱：Led照明系統及其線性電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED照明領域，尤其涉及一種LED照明系統及一種為該照明系統 的LED單元提供電能的線性電源。
背景技術：
LED (發光二極體)是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以 直接把電轉化為光。由於具有容易控制、低壓直流驅動、組合後色彩表現豐富、使用壽命長 等優點，廣泛應用於各個領域。LED在普通照明領域可採用局部照明、裝飾照明、輪廓照明等方式，廣泛應用於商 場、超市、賓館飯店等商業或綜合設施的照明或標識；LED在道路交通領域，除交通信號燈 外，LED還以節能、壽命長、免維護、體積小等特點逐步應用於隧道內指示燈、路燈、隧道導 向、路線導向燈等領域。然而，目前國內外的LED照明工程，以路燈照明工程為例，均是採用單組開關電 源，目前國內外均採用一盞燈一個電源的組合。即電壓在32V左右直流輸出供電給光源，功 率一般在120W-240W之間。這種方式的嚴重缺點通常是這些開關電源的使用壽命短，一般2 年左右。最先進的國家這種開關電源壽命也只能做到3-4年。多個開關電源，即使不考慮 其自耗，本身成本就已經較高，還要在使用後短短的2-4年時間，為每一路燈供電的單個開 關電源即需要更換一遍，使得該照明系統的維護成本也較高。同時，對於現有的採用普通光 源的照明系統而言，其既有線路普遍適應的是220伏左右的照明電壓，現有的LED照明系統 並沒有很好的利用現有照明系統的既有線路。除上述不足之外，現有技術的LED照明系統還存在另一缺點，由於是32V低電壓輸 送，在大功率長距離的應用中，其導線必須採用增加直徑的方式，不然就會產生電壓壓降。 這樣也增加了照明系統的建設成本。如不採用對導線加粗的方式，則又會使得照明系統的 照明不穩定，效果變差。現有技術的線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路 等。線性電源是先將交流電經過變壓器變壓，再經過整流電路整流濾波得到未達到穩定狀 態的直流電壓，要達到高精度的直流電壓，必須經過電壓反饋調整輸出電壓，線性電源可以 達到很高的穩定度，波動也很小，而且沒有開關電源具有的幹擾與噪音。但是它的缺點是 需要龐大而笨重的變壓器，所需的濾波電容的體積和重量也相當大，而且電壓反饋電路是 工作在線性狀態，調整管上有一定的電壓降，在輸出較大工作電流時，致使調整管的功耗太 大，轉換效率低，還要安裝很大的散熱片。
實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種LED照明系統，其 能以一個電源同時對多個高電壓LED單元進行供電，降低成本，減少損耗。本實用新型的第二個目的在於提供一種用於本實用新型LED照明系統的線性電源，其能同時對多個LED單元進行供電，降低成本，減少損耗。為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下一種LED照明系統，包括多個LED單元、至少一個為所述多個LED單元供電的電源 及連接所述電源與所述多個LED單元的供電線路，所述供電電源為高壓線性電源，所述高 壓線性電源通過所述供電線路同時為所述多個LED單元供電。本實用新型的LED照明系統，優選的，所述線性電源中的變壓器採用全波的不對 稱變壓器繞法，所述線性電源的整流元件為真空校準整流器，該不對稱繞法的兩組線圈具 有不同線徑和匝數。本實用新型的LED照明系統，優選的，所述線性電源中具有自動恆壓恆流模塊以 及自動功率增減、延伸及衝擊電流保護模塊。本實用新型的LED照明系統，優選的，所述多個LED單元通過串聯組合為LED單元 組；或所述多個LED單元彼此並聯、多個LED單元組彼此並聯、LED單元與LED單元組彼此 並聯。本實用新型的LED照明系統，優選的，所述兩組線圈分別形成可相互交換為所述 多個LED單元供電的供電迴路。本實用新型的LED照明系統，優選的，所述LED照明系統為一定距離的路燈照明系 統，所述供電線路為交流直流兩用供電線路。本實用新型的線性電源，所述線性電源中的變壓器採用全波的不對稱變壓器繞 法，該不對稱變壓器繞法的兩組線圈具有不同線徑和匝數，所述線性電源的整流元件為真 空校準整流器，所述線性電源還包括自動恆壓恆流模塊以及自動功率增減、延伸及衝擊電 流保護模塊。本實用新型的線性電源，優選的，所述兩組線圈分別形成可相互交換為所述LED 單元供電的供電迴路。本實用新型的線性電源，優選的，所述兩組線圈分別形成可相互交換為多個LED 光源構成的多個所述LED單元供電的供電迴路。本實用新型相比於現有技術具有如下有益 效果在於以下幾個方面1.本實用新型可以採取大功率組合的不對稱超線性電源，由於採取高電壓支流輸 送(160V-220V)，電源與光源電壓均可以採用此電壓，因此現有照明系統的既有線路不需要 重新更新，大大節約了由傳統光源照明系統改造為LED光源照明系統的改造成本。而交流 線路應用於直流供電，在短距離且沒有電感、電容性質的大規模用電器的情況下，交流供電 電路與直流供電線路具有通用性。2.本實用新型的LED光源照明系統，由於採用一電源對多光源的供電方式，從整 體上降低了電源的自耗。關於自耗問題，假如對採用單個120W左右的開關電源只向一個 LED光源供電與本實用新型線性電源也只向一個LED光源構成的LED單元供電相比較，效果 並不明顯，本實用新型線性電源的成本還略高於開關電源。但是組合到5倍以上，即本實用 新型的單個線性電源同時向5個LED光源串聯成的LED光源供電的功率(以120W為基點 計算)，本實用新型線性電源的自耗更小，成本更低，如果該倍數為10倍、20倍、50倍……， 則其對比效果更明顯。3、本實用新型的單個大功率線性電源的自耗相比現有技術多個開關電源的自耗會小得多。本實用新型線性電源與傳統開關電源自耗功率可由對下對比例如現有技術中 輸出功率之和為600W的多個開關電源總的自耗為10W，而本實用新型單個的輸出功率為 600W的線性電源的自耗功率為5W，以此類推，在相同功率輸出功率的情況下，本實用新型 線性電源的自耗功率僅為現有技術開關電源的50 %。4.本實用新型的全波的不對稱變壓器繞法也能夠降低本實用新型線性電源的自耗。5.本實用新型對於多個LED單元的供電電源，可設計為在兩組線性電源之間切 換，該兩組線性電源的交換使用也能夠提高照明系統的穩定性與使用壽命，其壽命可以大 於10年。
圖1為本實用新型優選實施例的線性電源的示意圖。圖2為本實用新型第一實施例的LED光源照明系統的示意圖。圖3為本實用新型第二實施例的LED光源照明系統的示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以 下結合具體實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當指出，此處所描述的具體實施 例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。先介紹本實用新型實施例的線性電源。如圖1所示，本實用新型第一實施例的線性電源，其變壓器的一級繞組與普通市 電相連。變壓器的二級繞組採取全波的不對稱繞法，如圖1所示，二級繞組在抽頭兩側的兩 個線圈，其匝數不同且線徑也不同，即可降低自耗，也可以補償延伸電壓差。該線性電源的 整流元件為真空校準整流器，及如圖1所示，整流元件23與整流元件24可以使用現有技術 的整流元件，但優選的為真空校準整流元件，在二級繞組採取不對稱繞法的情況下，整流元 件23和整流元件24上具有不同的工作電壓，例如整流元件23的電壓為240V，而整流元件 24上的電壓為200V。本實用新型的LED照明系統及本實用新型的LED線性電源，在如圖1所示的整流 元件23和整流元件24上可分別集成一開關(圖中未示出)，或者在整流元件23所在支路 與整流元件24所在支路上分別設置一開關(圖中未示出)，通過控制所述兩開關，在整流元 件23相應開關導通，整流元件24相應開關斷開的情況下，本實用新型的線性電源相當於由 抽頭上方的線圈、整流元件23、自動恆壓、恆流器22、自動功率增減、延伸及衝擊電流保護 模塊21組成的迴路提供該線性電源的輸出電壓，即給LED光源供電。在整流元件24相應 開關導通，整流元件23相應開關斷開的情況下，本實用新型的線性電源相當於由抽頭下方 的線圈、整流元件24、自動恆壓、恆流器22、自動功率增減、延伸及衝擊電流保護模塊21組 成的迴路提供該線性電源的輸出電壓，即給LED光源供電。由此形成兩套可交換的供電回 路。本實用新型的線性電源因其自動恆壓、恆流器22，可選用現有技術的恆壓、恆流 器，其具有兩種工作狀態，一種是恆壓狀態，按照恆壓電源的特徵在工作，一種是恆流狀態，按照恆流電源的特徵在工作。自動恆壓、恆流器內部有兩個控制單元，一個是穩壓控制單 元，在負載發生變化的情況下，使輸出電壓保持穩定，前提是輸出電流必須小於預先設定的 恆流值。實際上在恆壓狀態時，恆流控制單元處於休止狀態，它不幹擾輸出電壓和輸出電 流。當由於負載電阻逐步減小，使得負載電流增加到預先設定的恆流值時，恆流控制單元開 始下作，它的任務是在負載電阻繼續減小的情況下，努力使輸出電流按預定的恆流值保持 不變，為此需要使輸出電壓隨著負載電阻的減小而隨之降低。這些都是恆流部件的功能，在 恆流部件工作時，恆壓部件亦處於休止狀態，它不再幹預輸出電壓的高低。通過自動恆壓、 恆流器的作用，使得本實用新型的線性電源能夠有穩定的電壓和電流輸出，保證LED光源 工作的穩定性。為了應對LED照明系統中LED光源的功率的波動與電流的突變，本實用新型的線 性電源設置了功率補償與衝擊電流保護裝置，即自動功率增減、延伸及衝擊電流保護模塊 21。該功率補償與衝擊電流保護裝置一端連接於二級繞組的抽頭。自動功率增減、延伸及 衝擊電流保護模塊21可集成現有技術的具有單一功能或組合功能的功率補償器、延伸保 護器、衝擊電流保護器而實現。本實用新型第一實施例的LED照明系統，可具有本實用新型實施例的線性電源， 也可以採用普通的線性電源。該實施例可以用在如路燈等LED照明系統中。如圖2所示，由同一線性電源同時為五個LED單元LED 11、LED 12、LED 13、LED 14和 LED15供電。五個LED單元並聯後連接該線性電源。該線性電源的輸出電壓與各LED單元 的工作電壓相一致，均介於160-220V之間。可以使用單一的高電壓LED組或LED單元(高 電壓LED單元可由單只LED串聯成高電壓LED單元)。該種連接方式適合於路燈等具有相 同LED單元的應用場合，該應用中，LED單元的數目不限於本實施例中的五個，可根據實際 情況(如道路的長度、道路環境、交通狀況等)選擇路燈的個數，即選擇LED單元的數目。 在一定距離上的LED單元，有一個線性電源為其供電。假設該路燈的LED照明系統的總功 率是12000W(以每盞燈120WX 100盞計算)。每盞燈之間的距離以30-40米為一個間距的 話，那麼一個本實用新型的線性電源就可以控制3-4km距離的LED光源，即為3_4km距離的 LED光源供電。由於採取高電壓支流輸送(160V-220V)，電源與光源電壓均可以採用此電 壓，因此路燈的原線路不需要重新更新，同時，而交流線路應用於直流供電，在短距離且沒 有電感、電容性質的大規模用電器的情況下，交流供電電路與直流供電線路具有通用性。因 此，大大節約了成本。同時，其電源個數也由原來的100個開關電源，減少為一個線性電源， 即減少了自耗，也方便了維護。如圖3所示，由同一線性電源同時為五個LED單元(或單元組)LED21、LED22、 LED23、LED24和LED25供電。五個LED單元(或組)並聯後連接該線性電源。如圖所示， 單元組 LED22 由 LED221 和 LED222 組成，單元組 LED24 由 LED241、LED242 和 LED243 組成， 如該線性電源的輸出電壓為180V，則單元組LED22組合後的工作電壓也為180V，則單元組 LED24組合後的工作電壓也為180V。該種連接方式適合於超市等具有不一定相同LED單元 的應用場合，該應用中，LED單元的數目同樣也不限於本實施例中的五個LED單元(組)，可 根據實際情況選擇路選擇LED單元的數目及其組合。至此本文所述的實施方式應該理解為是對本實用新型的解釋，而非對本實用新型 的限制。本實用新型的範圍不是由以上說明書來說明，而是由專利的權利要求來限定，本實用新型意欲包括與本專利權利要求的意義和範圍等同的所有修正。
權利要求一種LED照明系統，包括多個LED單元、至少一個為所述多個LED單元供電的電源及連接所述電源與所述多個LED單元的供電線路，其特徵在於，所述供電電源為高壓線性電源，所述高壓線性電源通過所述供電線路同時為所述多個LED單元供電。
2.如權利要求1所述的LED照明系統，其特徵在於，所述線性電源中的變壓器採用全波 的不對稱變壓器繞法，所述線性電源的整流元件為真空校準整流器，該不對稱變壓器繞法 的兩組線圈具有不同線徑和匝數。
3.如權利要求1或2所述的LED照明系統，其特徵在於，所述線性電源中具有自動恆壓 恆流模塊以及自動功率增減、延伸及衝擊電流保護模塊。
4.如權利要求3所述的LED照明系統，其特徵在於，所述多個LED單元通過串聯組合為 LED單元組；或所述多個LED單元彼此並聯、多個LED單元組彼此並聯、LED單元與LED單元 組彼此並聯。
5.如權利要求2所述的LED照明系統，其特徵在於，所述兩組線圈分別形成可相互交換 為所述多個LED單元供電的供電迴路。
6.如權利要求1或5所述的LED照明系統，其特徵在於，所述LED照明系統為一定距離 的路燈照明系統，所述供電線路為交流直流兩用供電線路。
7.一種用於權利要求1所述LED照明系統的線性電源，其特徵在於，所述線性電源中的 變壓器採用全波的不對稱變壓器繞法，該不對稱變壓器繞法的兩組線圈具有不同線徑和匝 數，所述線性電源的整流元件為真空校準整流器，所述線性電源還包括自動恆壓恆流模塊 以及自動功率增減、延伸及衝擊電流保護模塊。
8.如權利要求7所述的線性電源，其特徵在於，所述兩組線圈分別形成可相互交換為 所述LED單元供電的供電迴路。
專利摘要本實用新型公開了一種LED照明系統及該照明系統使用的一種線性電源。一種LED照明系統，包括多個LED單元、至少一個為所述多個LED單元供電的電源及連接所述電源與所述多個LED單元的供電線路，其特徵在於，所述供電電源為高壓線性電源，所述高壓線性電源通過所述供電線路同時為所述多個LED單元供電。本實用新型的LED照明系統及線性電源，成本低、自耗少、節能效果好，且利用既有線路時的改造成本低。
文檔編號H05B37/02GK201657403SQ20092035019
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者張紀元, 薛偉達, 黃志超 申請人:薛偉達;張紀元;黃志超