專利名稱：一種照明led恒流源ic的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動電路的電流檢測技術(shù)，具體為一種照明LED恒流源IC。
技術(shù)背景
LED是符合環(huán)保理念的高效綠色光源，因此被業(yè)界看作是未來替代傳統(tǒng)照明的潛力商品。由于LED的發(fā)光強度由流過LED的電流大小決定，并且流過LED的電流與LED兩端的電壓成指數(shù)關(guān)系，因此當(dāng)LED兩端的電壓有微小的變化時，其流過的電流會產(chǎn)生較大的變化。如果當(dāng)多路LED并聯(lián)時，由于每顆LED在其額定電流下的正向電壓存在一定的差異，因此每條支路的電流大小也各不相同。
目前市面上的白光LED燈珠主要分為小功率(額定電流20mA/顆)和大功率(>350 mA/顆)兩種。如用于室內(nèi)照明的小功率燈珠，其驅(qū)動電源采用非隔離型降壓結(jié)構(gòu)。如果小功率燈珠的輸入電壓范圍為198V 265V時，每條支路可以串聯(lián)的顆數(shù)在3(Γ36顆左右，這時各支路電流差異可以控制在10%以內(nèi)。但此時各支路的電流受紋波電壓的影響很大，較大的紋波電壓會使得流經(jīng)LED的電流產(chǎn)生一個較大的交流分量，這個分量越大，LED的頻閃就越重。如果輸入電壓是全電壓范圍85V 265V，降壓型驅(qū)動電源中每條支路串聯(lián)的LED顆數(shù)將大大減少，這時除了 LED頻閃會加重外，各支路的電流差異也較大，LED的發(fā)光一致性將難以得到保證。
同樣，在大功率燈珠的應(yīng)用中，其驅(qū)動電源一般采用隔離降壓型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的輸出電壓較低，所以LED的串聯(lián)顆數(shù)通常少于10顆，此時不同LED支路的發(fā)光一致性難以保證，也同樣存在頻閃問題。當(dāng)有LED發(fā)生短路失效(LED最常見的失效)時，不論串聯(lián)燈珠的顆數(shù)是多還是少，在LED短路失效的這個支路電流都會明顯增加，導(dǎo)致LED發(fā)光不一致， 并嚴重影響燈具的壽命。
因此要保證LED的發(fā)光一致性，就必須保證各支路電流相同，要消除LED的頻閃就要保證流過LED的電流不受紋波電壓的影響，即LED必須是絕對的恒流驅(qū)動。目前市面上的LED照明燈具對上述問題尚沒有較好的解決措施
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠保障并聯(lián) LED燈組中各支路電流都相等且恒定不變的照明LED恒流源IC。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種照明LED恒流源IC，其特征在于，包括一個精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、一個高增益放大器和一個低壓功率MOS管；所述精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元用于向高增益放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，高增益放大器的同相輸入端還與VDD端口連接，高增益放大器的反相輸入端分別與低壓功率MOS 管的源極和GND端口連接，高增益放大器的輸出連接低壓功率MOS管的柵極，低壓功率MOS連接，低壓功率MOS管的漏極與IiN端口連接；所述IiN端口用于與外部串聯(lián)LED支路中最后一個LED的陰極連接，所述VDD端口用于與外部串聯(lián)LED支路中最后一個LED的陽極連接，所述RS端口用于與外部串聯(lián)LED支路中的外置電阻連接，所述GND端口用于接地。
工作原理精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元產(chǎn)生一個不隨環(huán)境溫度變化而變化的恒定電壓基準(zhǔn)Vref，該基準(zhǔn)電壓Vref接至高增益放大器的同相輸入端，高增益放大器的輸出與MOS 管Ml的柵極相連，Ml的源極與高增益放大器的反相端相連，然后與該芯片外接的電流設(shè)定電阻Rs相連，這樣高增益放大器就工作在閉環(huán)負反饋狀態(tài)，其同相輸入端和反相輸入端具有虛短特性，這樣其反相輸入端的電壓也為基準(zhǔn)電壓Vref，這個電壓加在電阻Rs兩端，故流過電阻Rs的電流等于Vref/Rs，為一固定電流。
本發(fā)明中，所述精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元為現(xiàn)有電子元件，它能夠持續(xù)給放大器提供一個恒定的電壓基準(zhǔn)，使得放大器能夠在比較時有一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)值。這里所述的外部串聯(lián)LED支路是指在應(yīng)用電路中的LED支路，該LED支路通常為多條并聯(lián)連接，每條LED支路中串聯(lián)有多顆LED燈珠。
本發(fā)明的恒流源IC專門用于驅(qū)動LED燈組，恒定電流的大小通過該IC的外置電阻設(shè)定。將該恒流源IC串接在LED支路中，由于恒流源兩端電壓可以為任意值，因此即使輸入的直流電壓的紋波較大也能保證該支路電流完全相等且恒定，在保證各LED發(fā)光一致性好的同時也保證了 LED無頻閃。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果1、在LED正常發(fā)光的情況下，采用本發(fā)明的LED恒流源IC驅(qū)動的白光LED燈組中，各支路電流能夠?qū)崿F(xiàn)恒定相等，從而保證各LED發(fā)光一致性好且無頻閃。
2、利用本發(fā)明的LED恒流源IC驅(qū)動的白光LED燈組，即使在某一支路的LED發(fā)生短路失效的情況下，也可保證各支路電流恒定且相等，從而保證各LED發(fā)光一致性好且無頻閃，因而能大大提高燈具的壽命。
3、利用本發(fā)明的LED恒流源IC設(shè)計的驅(qū)動電源結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。


圖1為本發(fā)明照明LED恒流源IC的電路原理圖；圖2為一種基于本發(fā)明恒流源IC的白光LED驅(qū)動電路的原理圖； 圖3為另一種基于本發(fā)明恒流源IC的白光LED驅(qū)動電路的原理圖； 圖4為又一種基于本發(fā)明恒流源IC的白光LED驅(qū)動電路的原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1 如圖1和圖2所示，圖2是基于本發(fā)明LED恒流源IC的一個低成本方案的應(yīng)用電路原理圖。圖2中的LED燈組采用單串的小功率LED燈珠，220V交流輸入電壓先經(jīng)電阻Rl降壓，再經(jīng)Dl D4整流、Cl濾波后給LED提供直流供電電源。恒流源IC的VDD4從最后一個LED1J:丁珠的陽極提供(因IC的VDD端輸入電流<0. 1mA，故不會影響LEDhit的發(fā)光一致性)，這種給IC的供電方式不僅簡單而且可以大大減小IC的功率損耗。根據(jù)運算放大器的虛短特性，電阻R2兩端的電壓為^，『^為IC內(nèi)部自產(chǎn)生的精密電壓基準(zhǔn)，故流過LED的電流為= 4 =I =定值。這樣就保證了整串LED燈珠無頻閃。其中Rl與LEDiiI串聯(lián)電壓7_的匹配關(guān)系直接影響功率因數(shù)和效率當(dāng)Rl較大，F(xiàn)m 較小時，效率較低，但功率因數(shù)較高；當(dāng)Rl較小『ν較大時，效率較高，但功率因數(shù)較低。通過選擇合理的R1、 就可以保證功率因數(shù)和效率均大于0. 8。
實施例2 圖2的簡單低成本電路雖然功率因數(shù)能達到0. 8，但是電源諧波系數(shù)較大，在一些對電源諧波有較高要求的應(yīng)用中，驅(qū)動電源通常采用單級降壓PFC的開關(guān)電源來為LED燈組提供直流輸入電壓，但這種驅(qū)動電路提供的直流輸入電壓又有較大紋波。針對這種電路，本發(fā)明又設(shè)計了如圖3所示的電路結(jié)構(gòu)，圖3是基于開關(guān)電源驅(qū)動小功率LED 燈珠的應(yīng)用原理圖(圖中只畫出了直流部分原理圖)，在這種應(yīng)用中每個支路的LED串聯(lián)顆數(shù)較多，每個支路的電流差異不大，為減少成本，所有M個并聯(lián)LED燈組用一個恒流源IC驅(qū)動，每個支路的電流為= =; 1 = ^^此時輸入的直流電壓紋波由恒流源IC承M 磁2擔(dān)，盡管此時IC的VDD輸入端有紋波，但因IC內(nèi)部的精密電壓基準(zhǔn)^與IC的輸入電壓VDD 無關(guān)，只要輸入的直流電壓大于整個燈組正常工作的最小輸入電壓(DC m)min = N=% + 0.2 V，其中0. 2V是恒流源IC能正常工作的最小輸入電壓，每顆LED的驅(qū)動電流就不變，因此 LED燈組依然無頻閃。
實施例3 參見圖4，它是基于大功率LED燈珠的應(yīng)用電路原理圖。這種燈珠的直流輸入電源通常由隔離的開關(guān)電源提供，其輸入的直流電壓較小，LED串聯(lián)的顆數(shù)較少，因此每個支路的電流差異較大，同時考慮到其流過的電流較大，每個支路采用一個恒流源IC 驅(qū)動，其恒流原理同前面所述。
在上述圖2、圖4電路中，如果某個支路的LED出現(xiàn)了短路失效，雖然該支路的電流由恒流源IC驅(qū)動依然保持不變，這個減小的失效電壓就由恒流源IC來承擔(dān)，此時IC中的 MOS管Ml相應(yīng)承擔(dān)了這個失效LED所消耗的功率，如果失效的LED顆數(shù)較多，超過了 IC的最大消耗功率，電路就會失效。
最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請人參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。權(quán)利要求
1. 一種照明LED恒流源IC，其特征在于，包括一個精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、一個高增益放大器和一個低壓功率MOS管；所述精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元用于向高增益放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，高增益放大器的同相輸入端還與VDD端口連接，高增益放大器的反相輸入端分別與低壓功率MOS 管的源極和GND端口連接，高增益放大器的輸出連接低壓功率MOS管的柵極，低壓功率MOS 管的源極還與RS端口連接，低壓功率MOS管的漏極與IiN端口連接；所述IiN端口用于與外部串聯(lián)LED支路中最后一個LED的陰極連接，所述VDD端口用于與外部串聯(lián)LED支路中最后一個LED的陽極連接，所述RS端口用于與外部串聯(lián)LED支路中的外置電阻連接，所述GND端口用于接地。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種照明LED恒流源IC，它包括一個精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、一個高增益放大器和一個低壓功率MOS管；所述精密電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元用于向高增益放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，高增益放大器的反相輸入端與低壓功率MOS管的源極連接，低壓功率MOS管的源極還與RS端口連接，高增益放大器的輸出連接低壓功率MOS管的柵極，低壓功率MOS管的漏極與Iin端口連接。本發(fā)明的IC能夠?qū)崿F(xiàn)支路電流恒定相等，保證各LED發(fā)光一致性好且無頻閃，因而能大大提高燈具的壽命，而且還具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號H05B37/02GK102510635SQ20111036134
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者吳貴能, 李秋俊, 楊安智 申請人:韋挽瀾