一種自調壓led智能模塊的製作方法
2023-10-18 03:28:24
專利名稱：一種自調壓led智能模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於照明領域，特別涉及一種適用於對LED功率單元有自動調壓需要的電路結構。
背景技術：
LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、響應速度快等優點，廣泛應用於各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景照明等領域。隨著LED光源價格的下降，LED燈具逐漸走進千家萬戶。而目前市場上的LED燈具產品由於驅動器的可靠性較差，從而導致其在市場上推廣的難度較大，同時由於高可靠性的LED驅動器的成本較高，一時難以實現性價比方面的有效平衡。在現有技術中，中國專利申請號200510020493. 6提供一種交流LED照明燈，這種驅動模式省去了交流到直流的驅動器，從而可以減少LED燈具對驅動器可靠性的依賴，但·這種交流LED對電網電壓的波動非常敏感，其LED電流的限制只有通過串聯電阻的方式進行，這將較大地降低系統的發光效率，驅動電流不穩定使LED光源的整體光效大幅度降低，同時由於驅動電流在電網電壓波動時會給LED光源帶來較大的電流衝擊，加劇了光源的光衰。此外，LED只在交流半波的電壓下工作，因此LED整體的發光效率較低。同採用直流驅動的LED相比，光源的利用效率只有原來的50%左右。因此，本發明人針對現有LED電路的缺陷進行研究改進，本案由此產生。
實用新型內容本實用新型的目的，在於提供一種自調壓LED智能模塊，其可減少交流LED對輸入電網穩定性的依賴、LED驅動電流不可控以及發光效率低下等問題，實現功率LED模組的自動調壓，從而達到整個系統的高光效和高可靠性。為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是—種自調壓LED智能模塊，包括至少一個功率單元和一個脈寬調製單元，所述各功率單元依次首尾串聯後，其輸入端連接輸入電壓正端，輸出端連接脈寬調製單元的一端，而脈寬調製單元的另一端連接輸入電壓負端；其中，各功率單元均包括LED模組、儲能單元和續流單元，所述LED模組的陽極連接續流單元的負端，並共同作為功率單元的首端，LED模組的陰極連接儲能電感的一端，而儲能單元的另一端連接續流單元的正端，並共同作為功率單元的尾端。上述LED模組是單個LED，或至少兩個LED組成的串聯、並聯或混聯結構。該LED模組的兩端還可以通過並聯電容以降低紋波電流。上述續流單元是二極體、MOSFET或開關狀態受控的單向導通電路。上述脈寬調製單元包括開關單元、電流採樣單元和控制單元，所述開關單元的一端連接串聯功率單元的輸出端，另一端經由電流採樣單元連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣流過電流採樣單元的電流，並據此控制開關單元的開關狀態。[0011]上述開關單元採用MOSFET、IGBT, IFET、可控矽晶閘管或三極體。上述電流採樣單元採用採樣電阻、半導體電流採樣器、電流互感器或霍爾傳感器。上述智能模塊還包括分壓電路，所述分壓電路包括第一、二電阻，第一電阻的一端連接輸入電壓正端，另一端經由第二電阻連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣第一、二電阻的分壓值，並據此調節開關單元的導通佔空比。上述智能模塊還包括由第三、四電阻構成的保護電路，所述第三電阻與第四電阻串聯後，一端連接功率單元的輸出端，另一端連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣第三、四電阻的分壓值，並在該分壓值過高時強制輸出佔空比，限制開關單元的端電壓。上述控制單元為外置，並通過一隔離驅動單元對開關單元進行控制。上述隔離驅動單元採用隔離變壓器、光電耦合器件、半導體高頻隔離驅動器或非隔離驅動器。·採用上述方案後，本實用新型通過對輸入電壓進行全波整流後直接驅動，可以減少類似於交流LED對輸入電網的穩定性的依賴、LED驅動電流不可控，以及發光效率的低下等問題。同傳統的直流驅動方式相比，本實用新型可以消除傳統LED光源對驅動器的高可靠性的依賴，該智能模塊可以通過脈寬調製單元中開關單元的斷開和閉合狀態實現LED模組的兩端電壓調整，從而實現LED模組自動調壓功能，達到整個系統的高光效和高可靠性。
圖I是本實用新型第一實施例的電路示意圖；圖2是本實用新型第二實施例的電路示意圖；圖3是本實用新型第三實施例的電路示意圖； 圖4是本實用新型第四實施例的電路示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細說明。本實用新型提供一種自調壓LED智能電路，包括至少一個功率單元和脈寬調製單元，各功率單元依次首尾串聯後，其輸入端連接輸入電壓正端，輸出端連接脈寬調製單元的一端，而該脈寬調製單元的另一端連接輸入電壓負端；其中，各功率單元均包括LED模組、儲能單元和續流單元，所述LED模組可以是單個LED，也可以是由至少兩個LED組成的串聯、並聯或混聯結構，而續流單元可以是二極體或M0SFET，也可以是開關狀態受控的單向導通電路，儲能單元可以是單個電感，也可以是由一個或多個磁芯組成的耦合電感；所述LED模組的陽極連接續流單元的負端，並共同作為功率單元的首端，LED模組的陰極連接儲能電感的一端，而儲能電感的另一端連接續流單元的正端，並共同作為功率單元的尾端。所述脈寬調製單元包括控制單元、開關單元和電流採樣單元，其中，開關單元的一端連接功率單元串的輸出端，該開關單元的另一端經由電流採樣單元連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣流過電流採樣單元的電流，並控制開關單元的開關狀態，進而改變續流單元對LED模組的供電狀態，從而確保流過LED模組的最大電流可控；其中，開關單元可以採用MOSFET、IGBT、IFET、可控矽晶閘管或三極體等電子開關元件，電流採樣單元可以採用採樣電阻、半導體電流採樣器、電流互感器或霍爾傳感器。[0025]如圖I所示，是本實用新型的第一實施例，共有η個功率單元，其中，脈寬調製單元包括三極體Q1、採樣電阻R3和控制單元Ul ;第一個功率單元的首端與V(+)連接，尾端則與第二個功率單元的首端連接，前(n-Ι)個功率單元依次類推；第η個功率單元的首端連接第(n-Ι)個功率單元的尾端，而該第η個功率單元的尾端則與三極體Ql的集電極連接，所述三極體Ql的發射極經由採樣電阻R3連接V(-)，而三極體Ql的基極連接控制單元Ul ;對於第η個功率單元而言，儲能單元採用儲能電感Ln (η=1, 2, ···, η),續流單元採用二極體Dn。當三極體Ql開通時，各個儲能電感均處於儲能狀態，而當三極體Ql關斷時，各功率單元中的儲能電感分別續流二極體對LED模組進行供電，從而保持LED模組能夠在恆定的電流下連續工作。因此，在工作時，控制單元Ul採樣流過採樣電阻R3的電流，從而獲知流過LED模組的電流，並據此對三極體Ql的開關狀態進行控制，具體是當流過採樣電阻R3的峰值電流超過預設值時，控制單元Ul將會通過改變對三極體Ql基極的施加電壓而限制三極體Ql的導通佔空比，從而限制流過LED模組的電流。另外，在本實施例中，還存在由電阻R1、R4組成的分壓電路，所述電阻Rl的一端連 接V(+)，另一端經由電阻R4連接V(-)，而控制單元Ul的電壓採樣端連接在電阻Rl、R4之間，控制單元Ul通過電阻Rl、R4的分壓採樣輸入電壓，當輸入電壓最低時，調節三極體Ql的導通佔空比至最大，而當電阻Rl、R4的分壓值低於預設值時，調節三極體Ql的導通佔空比至最小；各LED模組通過調節自己兩端的電壓來適應輸入電壓的變換，從而可以使所有LED模組工作在恆定的電流情況下。在本實施例中，還包括由電阻R2、R5組成的保護電路，電阻R2、R5相互串聯後，並聯在三極體Ql的集電極與V(-)之間，控制單元Ul還採樣電阻R2、R5之間的分壓電壓，從而得到三極體Ql的端電壓，當三極體Ql兩端的電壓過高時，控制單元Ul將強制輸出佔空t匕，對三極體Ql兩端的電壓進行限制，從而減少採用高壓開關管的成本。再請配合圖2所示，是本實用新型的第二實施例，其與第一實施例的區別在於，各功率單元中的續流單元除了續流二極體，還包含有M0SFET，且該MOSFET的柵極懸空，源極與續流二極體的陽極連接，漏極與續流二極體的陰極連接。採用這種結構後，解決了流過續流二極體的電流較大而引起的續流二極體功耗增加的問題，當續流二極體續流時MOSFET導通，從而降低續流二極體的功耗，提升功耗單元的整體效率。圖3所示是本實用新型的第三實施例，其與第一實施例的區別在於，各功率單元中的儲能單元採用耦合電感，從而避免每個LED模組均需要一個儲能電感的問題，並由此規避電感一致性及成本增加的問題。本實施例中電路的其它部分與第一實施例相同，在此不再贅述。圖4所示是本實用新型的第四實施例，其與第一實施例的區別在於，各功率單元中的LED模組兩端並聯一個或多個儲能電容以降低流過每個LED模組的紋波電流。本實施例中電路的其它部分與第一實施例相同，在此不再贅述。需要說明的是，在前述各實施例中，控制單元均可內置或外置，當控制單元外置時，需通過一隔離驅動單元對開關單元進行控制，所述隔離驅動單元可以是隔離變壓器、光電耦合器件、半導體高頻隔離驅動器或非隔離驅動器。以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護範圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護範圍 之內。
權利要求1.一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於包括至少一個功率單元和一個脈寬調製單元，所述各功率單元依次首尾串聯後，其輸入端連接輸入電壓正端，輸出端連接脈寬調製單元的一端，而脈寬調製單元的另一端連接輸入電壓負端；其中，各功率單元均包括LED模組、儲能單元和續流單元，所述LED模組的陽極連接續流單元的負端，並共同作為功率單元的首端，LED模組的陰極連接儲能電感的一端,而儲能單元的另一端連接續流單元的正端，並共同作為功率單元的尾端。
2.如權利要求I所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述LED模組的兩端還並聯有電容。
3.如權利要求I所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述續流單元是二極體、MOSFET或開關狀態受控的單向導通電路。
4.如權利要求I所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述脈寬調製單元包括開關單元、電流採樣單元和控制單元，所述開關單元的一端連接串聯功率單元的輸出端，另一端經由電流採樣單元連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣流過電流採樣單元的電流，並據此控制開關單元的開關狀態。
5.如權利要求4所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述開關單元採用MOSFET、IGBT、IFET、可控矽晶閘管或三極體。
6.如權利要求4所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述電流採樣單元採用採樣電阻、半導體電流採樣器、電流互感器或霍爾傳感器。
7.如權利要求4所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述智能模塊還包括分壓電路，所述分壓電路包括第一、二電阻，第一電阻的一端連接輸入電壓正端，另一端經由第二電阻連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣第一、二電阻的分壓值，並據此調節開關單元的導通佔空比。
8.如權利要求4所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述智能模塊還包括由第三、四電阻構成的保護電路，所述第三電阻與第四電阻串聯後，一端連接功率單元的輸出端，另一端連接輸入電壓負端，所述控制單元採樣第三、四電阻的分壓值，並在該分壓值過高時強制輸出佔空比，限制開關單元的端電壓。
9.如權利要求4所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述控制單元為外置，並通過一隔離驅動單元對開關單元進行控制。
10.如權利要求9所述的一種自調壓LED智能模塊，其特徵在於所述隔離驅動單元採用隔離變壓器、光電耦合器件、半導體高頻隔離驅動器或非隔離驅動器。
專利摘要本實用新型公開一種自調壓LED智能模塊，包括至少一個功率單元和一個脈寬調製單元，所述各功率單元依次首尾串聯後，其輸入端連接輸入電壓正端，輸出端連接脈寬調製單元的一端，而脈寬調製單元的另一端連接輸入電壓負端；其中，各功率單元均包括LED模組、儲能單元和續流單元，所述LED模組的陽極連接續流單元的負端，並共同作為功率單元的首端，LED模組的陰極連接儲能電感的一端，而儲能單元的另一端連接續流單元的正端，並共同作為功率單元的尾端。此結構可減少交流LED對輸入電網穩定性的依賴、LED驅動電流不可控以及發光效率低下等問題，實現功率LED模組的自動調壓，從而達到整個系統的高光效和高可靠性。
文檔編號H05B37/02GK202696983SQ20122034717
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者張從峰 申請人:張從峰