一種led照明燈具用線性高壓電源的製作方法

2023-07-18 14:31:41

專利名稱：一種led照明燈具用線性高壓電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED照明燈具電源，特別涉及一種LED照明燈具用線性高壓電源。
背景技術：
隨著地球能源資源日益嚴重和人們的環保低碳意識不斷提高，提倡節電節能綠色出行等已經是全民達成共識的地球保衛計劃。從照明上來講，白熾燈逐漸淘汰，節能燈遇到瓶頸，LED正處在勃勃發展之中。傳統白熾燈具有歷史性的意義，但由於原理上屬於純電阻結構靠大電流發熱來發光，發光的效率比較低，熱量比較高；從節約能源的角度上，許多發達國家基本已經禁止白熾燈的銷售，我國也將在2013年10月停止白熾燈的銷售。接下來替代白熾燈的市場佔有 率很高的是節能燈節能燈工作原理節能燈實踐上就是一種緊湊型、自帶鎮流器的日光燈，節能燈點燃時首先經過電子鎮流器給燈管燈絲加熱，燈絲開端發射電子(由於在燈絲上塗了一些電子粉)，電子碰撞充裝在燈管內的氬原子，氬原子碰撞後取得了能量又撞擊內部的汞原子，汞原子在吸收能量後躍遷產生電離，燈管內構成等離子態。節能燈原材料中的汞是一種的重金屬，為銀白色的液態金屬，常溫中即有蒸發。汞是電池、採礦等行業常用的重金屬之一，汞及其化合物可通過呼吸道、皮膚或消化道等不同途徑侵入人體。汞的毒性是積累的，需要很長時間才能表現出來。食物鏈對於汞有極強的富集能力，淡水魚和浮遊植物對汞的富集倍數為1000，淡水無脊椎動物為100000，海洋動物為200000。萊中毒(mercurypoisoning)以慢性為多見,主要發生在生產活動中，長期吸入汞蒸氣和汞化合物粉塵所致。以精神-神經異常、齒齦炎、震顫為主要症狀。大劑量汞蒸氣吸入或汞化合物攝入即發生急性汞中毒。對汞過敏者，即使局部塗沫汞油基質製劑，亦可發生中毒。接觸汞機會較多的有汞礦開採，汞合金冶煉，金和銀提取，汞整流器，以及真空泵、照明燈、儀表、溫度計、補牙汞合金、雷汞、顏料、製藥、核反應堆冷卻劑和防原子輻射材料等的生產工人。有機汞化合物以往主要用作農業殺菌劑，但毒性大，我國已不再生產和使用。而且汞極難回收，Img汞金屬可以汙染18噸地下水。所以節能燈，節能但並不是對人類有益的照明方式。LED的優點LED的內在特徵決定了它是最理想的光源，它有著廣泛的用途，其代替白熾燈、節能燈等傳統的光源，具有如下優點一、體積小LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂裡面，所以它非常的小，非常的輕。二、耗電量低LED耗電相當低，一般來說LED的工作電壓是2-3. 6V。工作電流是O. 02-0. 03A。這就是說它消耗的電能不超過O. 1W。三、使用壽命長
在恰當的電流和電壓下，LED的使用壽命可達10萬小時。四、高亮度、低熱量LED使用冷發光技術，發熱量比普通照明燈具低很多。光效可以比節能燈還高。五、環保LED是由無毒的材料做成，不像螢光燈含水銀會造成汙染，同時LED也可以回收再利用。但是LED有如此多的有點並不代表它可以立即替代現有的傳統照明和節能燈，它也有發展初期一些瓶頸和問題I、適用於標準LED的標準偏少，行業標準還沒有成型； 2、入門門檻低，市場上產品參差不齊；3、人們對LED 了解偏少4、價格稍高。還有決定LED整燈的壽命不完全取決於LED光源本身；而是木桶效應，取決於其中的短板。一般情況下電源的壽命往往小於LED的壽命，整燈的壽命受電源的壽命限制而減少。這樣的例子舉不勝舉。所以LED電源技術的發展同時制約著LED照明應用的發展。目前LED應用最廣泛的是高頻開關電源，做CC(恆流)控制是一種常見的方法，它是傳統開關電源恆壓方式改變而來，比較成熟，但是元件比較多線路複雜，成本比較高，體積也相對比較大。針對我們這次介紹的LEDT8日光燈和IOW LED橫插燈他們均是電源空間比緊湊採用市電AC220V供電的方案，用開關電源方式體積上比較緊張。線性電源是一種降壓模式輸入電壓要高於輸出電壓，在電壓差很小的時候線性電源的效率很高甚至高於開關電源的效率。而輸出電壓基本等於LED燈串的電壓，這個電壓是搭配出來的，就是電源效率在AC220V的時候可以做到90%以上。電源工作在工頻線性模式，不是高頻模式，省去了高頻電感，同時沒有EMI的問題，省去了 EMC電路。進一步降低了成本。目前LED線性電源主要的方案採用的是阻容控制法，其電路組成參見圖I，由電阻町、1 2、1 3、1 4、1 5、電容(1、02和C3、脈動電源BI、可控矽VI，電容Cl起到降壓和限流的作用，電阻R2起到釋放電容Cl上殘存的電荷的作用。脈動電源BI的作用是整流，其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。可控矽Vl及電阻R3、R4組成保護電路，當流過LED的電流大於設定值時，可控矽Vl導通一定的角度，從而對電路電流進行分流，使LED工作於恆流狀態，從而避免LED因瞬間高壓而損壞。該LED線性電源的工作原理是利用電容C3在一定的交流信號頻率下產生的容抗來顯示最大的工作電流，電容C3降壓實際上是利用容抗限流，而電容C3實際上起到了一個限制電流和動態分配電容器和負載兩端電壓的角色。上述阻容降壓的線路及其簡單，主要優點是低成本。缺點是I、恆流不準，輸入電壓波動時，電流隨之波動。2、電容受高壓開關衝擊，驗證可靠性比較難，壽命堪憂。隨著線性恆流IC的出現，阻容降壓方案應用已經越來越少
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對現有LED線性電源所存在的不足而提供一種LED照明燈具用線性高壓電源。該LED照明燈具用線性高壓電源採用單開關線性控制方法，具有能保證整個系統的恆流和熱平衡穩定性的優點。本發明所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現一種LED照明燈具用線性高壓電源，包括第一電阻、壓敏電阻、整流橋、第二電阻、第一電容、第三電阻、第四電阻、恆流二極體、第二電容、單向可控矽、壓控恆流源，第一電阻的一端接220V交流電一線，第一電阻的另一端接整流橋的一個輸入端，整流橋的另一個輸入端接220V交流電另一線，壓敏電阻跨接在整流橋的兩個輸入端上；整流橋的兩個輸出端的負端接地，正端輸出V++ ;第二電阻和第一電容串聯後跨接在整流橋的兩個輸出端上，其中第二電阻的一端接整流橋的輸出正端，第二電容的一端接整流橋的輸出負端；第三電阻、第四電阻與恆流二極體串聯後跨接在整流橋的兩個輸出端上，其中第三電阻的一端接接整流橋的輸出正端，第三電阻的另一端與第四電阻的一端連接，第四電阻的另一端與恆流二極體的負極連接，恆流二極體的正極接接整流橋的輸出負端；第二電容並接在恆流二極體的正負極上；壓控恆流源為M0SFET，壓控恆流源的門極接恆流二極體的負極，壓控恆流源·的源極與單向可控矽的陽極連接，單向可控矽的陰極接恆流二極體的正極，單向可控矽的控制極接單向可控矽的陽極；若干個LED燈珠串聯後接在整流橋的輸出正端和壓控恆流源的漏極之間。恆流二極體，恆流三極體以及MOSFET (壓控恆流源)，按控制方式來說，也是單開關控制方法。恆流二極體不同於普通的二極體，它的負載曲線有一段較長的「恆流-變壓」區，類似三極體的可變電阻區。MOSFET和恆流三極體的區別是前者是壓控電流源，後者是電流控制電流源，都可起到恆流電流的目的。LED燈珠負載中串接單個壓控恆流源M0SFET，其工作在可變電阻區，IC內部檢測輸入交流整流後的電壓幅值，按比例控制MOSFET的門極，從而控制MOSFET漏極到源極壓降，這樣是多個串聯LED燈珠的壓降保持恆定，就保證了在一個半波導通的周期內LED的恆流。而且外置MOSFET的設計組合方式比較靈活，可以根據IC控制的電流大小配置相應功率的MOSFET能適應多種方式和LED光源。全串聯的結構也杜絕了 LED分流不均的情況，工作中的LED電流的穩定性直接決定著LED壽命和電流穩定性，加之LED的恆流的精度一致性均在一個很高的水平以長期保證整個體統的穩定性。經試驗驗證在70°C環境下老化試驗，電源工作依然穩定。但線性電路的缺點也是顯而易見的，輸入電壓過高會使功率器件過大的壓力，如果是恆流二極體方式就很難保證高電壓的衝擊，難以保證壽命；而使用外接MOSFET方式則可以配合相應的功率做出相應的選型。經測試我們的電路在AC250V情況下依然能保證整個系統的恆流和熱平衡穩定性。本發明的LED照明燈具用線性高壓電源具有元器件少、體積小、成本低，高效搭配靈活的優點，具有一定的適應性(高壓類)和高可靠性會逐漸應用於LED照明。


圖I為現有帶軟啟動的阻容降壓LED電源原理圖。圖2為本發明LED照明燈具用線性高壓電源原理圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
來進一步描述本發明。參見圖2，一種LED照明燈具用線性高壓電源，包括電阻R6、壓敏電阻Rv、整流橋VCl、電阻R7、R8、R9、電容C4、C5、恆流二極體DzI、單向可控矽ICl、壓控恆流源Q2。電阻R6的一端接220V交流電一線acl，另一端接整流橋VCl的一個輸入端2腳上，整流橋VCl的另一個輸入端I腳接220V交流電另一線ac2。壓敏電阻Rv跨接在整流橋VCl的兩個輸入端I腳和2腳上；整流橋VCl的兩個輸出端的負端4腳接地，正端3腳輸出V++。電阻R7和電容C4串聯後跨接在整流橋VCl的兩個輸出端3腳和4腳上，其中電 阻R7的一端接整流橋VCl的輸出正端3腳，電阻R7的另一端接電容C4的一端，電容C4的另一端接整流橋VCl的輸出負端4腳。 電阻R8、R9與恆流二極體Dzl串聯後跨接在整流橋VCl的兩個輸出端3腳和4腳上，其中電阻R8的一端接接整流橋VCl的輸出正端3腳，電阻R8的另一端與電阻R9的一端連接，電阻R9的另一端與恆流二極體Dzl的負極連接，恆流二極體Dzl的正極接接整流橋VCl的輸出負端4腳。電容C5並接在恆流二極體Dzl的正負極上。壓控恆流源Q2為M0SFET，壓控恆流源Q2的門極接恆流二極體Dzl的負極，壓控恆流源Q2的源極與單向可控矽ICl的陽極連接，單向可控矽ICl的陰極接恆流二極體Dzl的正極，單向可控矽ICl的控制極接單向可控矽ICl的陽極；若干根LED燈珠串聯後接在整流橋VCl的輸出正端3腳和壓控恆流源Q2的漏極之間。
權利要求
1.一種LED照明燈具用線性高壓電源，包括第一電阻、壓敏電阻、整流橋、第二電阻、第一電容、第三電阻、第四電阻、恆流二極體、第二電容、單向可控矽、壓控恆流源，第一電阻的一端接220V交流電一線,第一電阻的另一端接整流橋的一個輸入端,整流橋的另一個輸入端接220V交流電另一線，壓敏電阻跨接在整流橋的兩個輸入端上；整流橋的兩個輸出端的負端接地，正端輸出V++ ;第二電阻和第一電容串聯後跨接在整流橋的兩個輸出端上，其中第二電阻的一端接整流橋的輸出正端，第二電容的一端接整流橋的輸出負端；第三電阻、第四電阻與恆流二極體串聯後跨接在整流橋的兩個輸出端上，其中第三電阻的一端接接整流橋的輸出正端，第三電阻的另一端與第四電阻的一端連接，第四電阻的另一端與恆流二極體的負極連接，恆流二極體的正極接接整流橋的輸出負端；第二電容並接在恆流二極體的正負極上；壓控恆流源為MOSFET，壓控恆流源的門極接恆流二極體的負極，壓控恆流源的源極與單向可控矽的陽極連接，單向可控矽的陰極接恆流二極體的正極，單向可控矽的控制極接單向可控矽的陽極；若干個LED燈珠串聯後接在整流橋的輸出正端和壓控恆流源的漏極之間。
全文摘要
本發明公開的一種LED照明燈具用線性高壓電源，包括第一電阻、壓敏電阻、整流橋、第二電阻、第一電容、第三電阻、第四電阻、恆流二極體、第二電容、單向可控矽、壓控恆流源，其壓控恆流源為MOSFET，壓控恆流源的門極接恆流二極體的負極，壓控恆流源的源極與單向可控矽的陽極連接，單向可控矽的陰極接恆流二極體的正極，單向可控矽的控制極接單向可控矽的陽極；若干個LED燈珠串聯後接在整流橋的輸出正端和壓控恆流源的漏極之間。本發明的LED照明燈具用線性高壓電源具有元器件少、體積小、成本低，高效搭配靈活的優點，具有一定的適應性(高壓類)和高可靠性會逐漸應用於LED照明。
文檔編號H05B37/02GK102946680SQ20121051807
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者吳信仲, 李楠, 李永順, 陳贇贇, 陳桂花 申請人:上海欣豐電子有限公司