交流温控恒流多段式限压保护ＬＥＤ照明灯电路制造技术

本实用新型专利技术涉及电子技术领域，属电子照明技术之ＬＥＤ照明技术范畴为交流温控恒流多段式限压保护ＬＥＤ照明灯电路，其创新之处主要体现在：１、在晶体三极管与三端精密可调基准ＩＣ构成的恒流源电路中，加入正温热敏电阻，将其作为电流取样电阻的一部分，从而以最简便的方式实现温度变化意义上的恒流控制；２、利用稳压二极管采取多段式限压方式对高压直流驱动下的ＬＥＤ负载进行有效保护。本实用新型专利技术具有以下特点和优势：电路具有电流恒流控制和温度调节性能，电压波动１５％，灯具（壳体）温度在１５℃～４５℃范围变动，负载电流波动小于５％，效率在９０％左右，是一种具有高效、实用、可靠、价廉特点的ＬＥＤ照明灯驱动电路。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电子
，属电子照明技术之LED照明技术范畴。技术背景LED是发光二极管(Light Emitting Diode)的简称，是一种效率高、光质好、能耗 小、寿命长、安全环保的固体光源，在照明领域取代传统的白炽灯和荧光灯已是大势所趋。 普通LED单体的功率很小，一只照明灯具应有几十上百个单体甚至更多其亮度才 能满足需要。LED也有自身的弱点， 一是伏安曲线十分陡峭，在其额定电压上下区间，微小的 电压变化对应大幅的电流变化，大幅超过额定电流将导致性能变坏甚至损坏；二是耐压性 能差，即使电源限定了较小的电流，过高的(十几伏至数十伏)电压即可将其损坏；三是单 体一致性差，不同厂商的产品不说，即便是同一厂商的同一批次产品其各项性能的差异也 显著存在。这些无疑成了 LED照明产品市场化进程的拦路虎。 针对LED的上述弱点，近年市面上可见的解决方案主要有 1、低压驱动 通过变压器、降压电容、专用IC等将220伏交流电变换成十几伏至数十伏的直流电来驱动LED。此类电路的优点是安全可靠，但用电效率低，有的电路甚至将LED的节能性能丧失殆尽。 2、恒流驱动 放弃恒压驱动选择恒流驱动，是多年来业界人士的普遍共识，但不论是线性恒流驱动还是开关恒流驱动若采取了低压输出方式则效率折扣就令人难以接受；若采取了高压输出方式，尽管电流恒定，但因为单体一致性差，某一单体被高压损坏的机率很大，从而单纯采用这种电路的灯具故障率居高，产品寿命无法保证。 3、串并矩阵 将若干个LED单体按电压和电流的要求进行串联并联组合，来增强整体的稳定性 和可靠性，这类电路是以放弃LED较理想工作状态为前提，且还须配合以其它稳压、稳流方 式，目前这种较原始的方法已被淘汰出局。 4、LED并联或串联电阻保护 在LED单体或列阵上并联或串联电阻进行保护过去较为多见，串联电阻用意在降 低LED所承受的电压，并联电阻用意在减少通过LED的电流(即分流)，这两类古板的方法 的有效性与电路效率损失成正比。因简单，在电路局部使用尚有价值，仅此而已。 5、 LED并联稳压二极管保护 有一种将每一个LED都并联一只稳压二极管的保护电路，应该说这种保护电路是 有效可靠的，但是作为普通照明灯具增加数量如此之多的稳压二极管，显然成本太高。 当前，开发研制高效、实用、可靠、价廉四者兼备的驱动电路成了 LED照明灯具大 规模进入市场先决条件，受到了广泛的关注和期待。
技术实现思路
本技术为一种创新性的具有高效、实用、可靠、价廉特点的LED照明灯驱动电 路。其创新之处主要在于 1、在晶体三极管与三端精密可调基准IC构成的恒流源电路中，加入正温热敏电 阻，将其作为电流取样电阻的一部分。合适阻值及热敏系数的选定，使温度上升时，取样电 阻阻值增加，三端精密可调基准IC调节晶体三极管集电极电流相应减少，以抵消温度上升 伴随的电路电流相应增加；而温度下降时，取样电阻阻值减少，三端精密可调基准IC调节 晶体三极管集电极电流的增加，以抵消温度下降伴随的电路电流的减少，从而以最简单的 方式实现温度变化意义上的恒流控制。 2、利用稳压二极管采取多段式限压方式对LED负载进行保护。电流在允许值内， LED的耐压值为其工作电压值的若干倍，完全没有必要将每一个LED单体都并联一只稳压 二极管进行保护。可以根据LED产品说明书和抽样实验结果，确定LED的实际耐压下限值， 选用稳压值略低于此值的稳压二极管进行多段式限压保护。这样即达到了对LED保护目 的，与一对一的保护方式相比，减少了大量稳压二极管，降低了材料成本和人工成本。 本专利技术有以下特点和优势 ①具有电流恒流控制和温度调节性能，电压波动15%，灯具(壳体)温度在 15°〇 45°〇范围变动，负载电流波动小于5%;@效率在90%左右；③LED负载在270伏(可 能略高或略低)直流驱动下可连续稳定工作，无高压损坏LED单体现象；④线路简单，元器 件普通价廉，整体灯具(壳体在外)造价在13元/5W水平；⑤本驱动电路适合于交流功率4 6W、8 12W、12 18W、16 24W......规格的各类LED灯具(如挂灯、饰灯、台灯、仿日光灯等)，便于商品产业化，亮度完全满足实际需要，例如5W亮度已赶超白炽灯40W、螺旋 式荧光灯9W。附图说明1、附图1为结构原理框图； 2、附图2为交流温控恒流多段式限压保护LED照明灯典型电路图。具体实施方式本专利技术的原理框图见附图l，典型电路图见附图2。附图2中 1为交流输入缓冲电容，可采用3. 3 ii F/450V涤纶电容； 2缓冲电容的泄流电阻，250KQ ; 3为硅整流桥，1A/400V ; 4为直流滤波电容，10 ii F/450V ; 5为高频滤波电容，6800P/450V ; 6为LED，普通照明可采用直径5毫米白光散光草帽型，其单体功率为0. 05 0. 06W ; 7为稳压二极管，采用11V/0. 5W ; 8为NPN三极管，可采用2N5551等； 9为三端精密可调基准IC，可采用W431、TL431、SE431等；4 10为正温热敏电阻，取30 Q (标称阻值)； 11为取样主体电阻，约为115Q ，须调试确定； 12为偏置电阻，300KQ 。 电路工作原理如下 220伏50赫兹正弦交流电经缓冲电容1加至硅整流桥3的输入端进行整流，在输 出端形成300伏左右的脉动直流(220伏市电的峰值为318伏)，经滤波电容4及高频滤波 电容5滤波后得到平稳的直流。 由NPN三极管8、三端精密可调基准IC9和正温热敏电阻10、取样主体电阻11搭 建温控恒流电路。其中，正温热敏电阻与取样主体电阻串联，组成温敏系数及阻值合适的 复合取样电阻。三端精密可调基准IC阴极与三极管基极相连，三端精密可调基准IC参考 端与三极管的发射极相连，参考端和阳极间连接着电流复合取样电阻。三端精密可调基准 IC内部含有一个2. 5V的基准电压，当在参考端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳 极进行很宽范围的分流，调节晶体三极管集电极电流。当温度上升时，复合取样电阻阻值增 加，三端精密可调基准IC调节晶体三极管集电极电流减少，以抵消温度上升伴随的电路电 流的增加；而温度下降时，复合取样电阻阻值减少，三端精密可调基准IC调节晶体三极管 集电极电流增加，以抵消温度下降伴随的电路电流的减少，从而实现温度变化意义上的恒 流控制。 温控恒流电路类似一个自动的阻抗调节器，通过与LED负载串联实现对负载的恒 流控制。 一个5W左右灯具发光体须由90个0. 05 0. 06W的LED单体6组成，它们以串联 方式组合，两端承受的电压高达270伏左右，其中每一个LED单体因其内阻不同承受的电 压也不同，内阻大的LED单体承受的电压可能远远高于其额定电压而引起性能恶化直至损 坏，这使十分诱人的LED理论寿命变得一文不值。将每一个LED都并联一只稳压二极管进 行保护可以排除高电压对LED单体的损坏，但作为普通照明灯具增加数量如此之多的稳压 二极管，并非最佳选择。电流在允许值内，LED的耐压值为其工作电压值的若干倍，完全没有 必要将每一个LED都并联一只稳压二极管进行保护。可以根据LED产品说明书和抽样实验 结果，确定LED的实际耐压下限本文档来自技高网...

【技术保护点】
本实用新型是具有温控恒流和负载多段式限压保护功能的ＬＥＤ照明灯电路，其特征是，以适于电路电压匹配的Ｍ个ＬＥＤ单体进行与电流导通方向一致的串联连接作为负载，并将其分为若干个由Ｎ（Ｍ＞Ｎ＞１，Ｎ为整数）个ＬＥＤ单体组成的负载单元，每个单元正确地并联一只稳压值适当的稳压二极管，组成具有分段限压保护功能的ＬＥＤ负载；与ＬＥＤ负载串联的是温控恒流电路，电路中三极管的基极与三端精密可调基准ＩＣ的阴极相连，三极管的发射极与三端精密可调基准ＩＣ的参考端相连，电流取样电阻由正温热敏电阻和电流取样主体电阻串联组成，分别与三端精密可调基准ＩＣ的参考端和阳极相连，偏置电阻一端与直流电正极相连，另一端与三极管的基极、三端精密可调基准ＩＣ的阴极相连，三极管的集电极处于高电位，三端精密可调基准ＩＣ阳极与电流取样电阻连接点处于低电位。

【技术特征摘要】
本实用新型是具有温控恒流和负载多段式限压保护功能的LED照明灯电路，其特征是，以适于电路电压匹配的M个LED单体进行与电流导通方向一致的串联连接作为负载，并将其分为若干个由N(M＞N＞1，N为整数)个LED单体组成的负载单元，每个单元正确地并联一只稳压值适当的稳压二极管，组成具有分段限压保护功能的LED负载；与LED负载串联的是温控恒流电路，电路中三极管的基极与三端精密可调基准IC的阴极相连，三极管的发射极与三端精密可调基准IC的参考端相连，电流取样电阻由正温热敏电阻和电流取样主体电阻串联组成，分别与三端精密可调基准IC的参考端和阳极相连，偏置电阻一端与直流电正极相连，另一端与三极管的基极、三端精密可调基准IC的阴极相连，三极管的集电极处于高电位，三端精密可调基准IC阳极与电流取样电阻连接点处于低电位。2. 根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎智广，
申请(专利权)人：阎智广，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]