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Led燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器的制造方法

文檔序號:8073867閱讀:298來源:國知局
Led燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器的制造方法【專利摘要】本發(fā)明公開了LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,克服了一維LED燈絲驅(qū)動方案‘電壓升LED亮數(shù)增、電壓降LED亮數(shù)減’固有缺陷,按照供電網(wǎng)整流脈動直流電壓瞬態(tài)值,適時調(diào)整LED燈絲電路串并聯(lián)組合以確保導(dǎo)通發(fā)亮LED數(shù)量穩(wěn)定:電壓低時LED燈絲段調(diào)為少串聯(lián)多并聯(lián)、電壓高則多串少并,動態(tài)切換LED燈絲段組合,自適應(yīng)脈動電壓變化,使導(dǎo)通發(fā)亮LED數(shù)量穩(wěn)定,既降低LED燈照明工頻閃爍,又不受供電網(wǎng)電壓波動對LED燈發(fā)光亮度的影響,使基于市電網(wǎng)高壓驅(qū)動技術(shù)的LED燈,能獲得和保持良好穩(wěn)定的照明效果。本發(fā)明優(yōu)越之處在于:適應(yīng)市電網(wǎng)供電各種環(huán)境,特別是遠(yuǎn)離中心地區(qū)的邊遠(yuǎn)地區(qū)惡劣環(huán)境,以完善的技術(shù)和極低的成本,安全可靠地提供高效安全又穩(wěn)定的照明效果。【專利說明】LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器【【
技術(shù)領(lǐng)域
】】[0001]本發(fā)明涉及一種LED照明電路驅(qū)動器,具體涉及一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器。本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保半導(dǎo)體照明領(lǐng)域,亦屬于微電子技術(shù)和集成電路設(shè)計應(yīng)用領(lǐng)域?!尽?br>背景技術(shù)
】】[0002]發(fā)光二極管LED作為照明光源,具有高效節(jié)能、安全長壽等特點,逐漸得到廣泛應(yīng)用。為獲得優(yōu)質(zhì)照明效果,電子線路方面已有諸多成熟設(shè)計方案。主流基于PWM脈寬調(diào)制技術(shù)的開關(guān)電源低電壓直流驅(qū)動器系列產(chǎn)品,具有寬輸入電壓、穩(wěn)定的輸出特性和基本滿足要求的使用壽命,以及集成多重保護(hù)措施,相對安全可靠;缺點是電子線路復(fù)雜、外圍元器件多、體積很難做小,成本偏高,若技術(shù)上處理不好,還有EMI電磁輻射。[0003]市電網(wǎng)直接供電LED照明光源和燈具中,漸多采用高電壓直接驅(qū)動方案,從完全無驅(qū)動器的LED照明電路:如兩串反向并聯(lián)LED燈絲,到配接整流橋的單串LED燈絲,甚或有用4段LED燈絲串組成‘發(fā)光整流橋’加上單串LED燈絲等的ACLED方案,都能提供一般照明功能。所述LED燈絲,如圖1所示,是指由兩個以上相同參數(shù)LED首尾相接串聯(lián)構(gòu)成的單一組件,其伏安特性是燈絲中所有LED伏安特性的線性疊加。圖1中1-1符號代表‘直流LED燈絲’,1-2是其所表示>2個LED串聯(lián)電路,1-3符號代表‘交流LED燈絲’,1-4是其所表示的電路,是由兩段相同的直流LED燈絲反向并聯(lián)而成。無驅(qū)動器LED照明電路簡潔,但不易協(xié)調(diào)各種非穩(wěn)態(tài)因素,過分簡化導(dǎo)致光效低、易損壞,處理不好會有工頻閃爍。[0004]近年來研制動態(tài)追逐電網(wǎng)電壓的市電LED燈絲直驅(qū)電路,都是基于一路LED燈絲或若干段LED燈絲組成一路串聯(lián)電路而實施控制的,都屬于一維線性控制范疇,其原理和特點是:【I】整流脈動直流高壓直接加載到LED燈絲(部分段落)上;【2】一路串聯(lián)構(gòu)成的LED燈絲,其導(dǎo)通部分LED總正向電壓降與脈動直流電壓值線性匹配,其余的LED處于截止?fàn)顟B(tài);【3】導(dǎo)通LED數(shù)量與實時脈動直流電壓數(shù)值匹配,即:脈動直流電壓上升則導(dǎo)通LED總數(shù)量增加,脈動電壓下降則導(dǎo)通LED總數(shù)量減少;【4】脈動直流電壓數(shù)值V與導(dǎo)通LED個數(shù)η的關(guān)系大體為n=V/VFm,這里VFm是LED燈絲中所有LED正向電壓Vf的統(tǒng)計期望值??刂齐娐愤€可根據(jù)脈動電壓升降趨勢,以適當(dāng)?shù)奶崆傲?,超前調(diào)整η數(shù)值,以求最佳效果。[0005]經(jīng)過有限檢索得知,采用市電網(wǎng)高壓直接驅(qū)動技術(shù)方案的部分專利有:【1】美國《ReducedflickerACLEDlampwithseparatelyshortablesectionsofanLEDstring》,專利申請?zhí)?US20110227489A1;【2】中國《具有光切換陣列的光引擎》,專利申請?zhí)?201120343284.6;[3]中國《交流高壓多段光源驅(qū)動裝置》,專利申請?zhí)?201320021625.7,等;據(jù)了解還有臺灣、韓國等國家和地區(qū)有類似專利申請。[0006]本文的討論,都限于單燈單整串LED燈絲結(jié)構(gòu),單燈多整串LED燈絲原理相同,略。[0007]所述一維線性動態(tài)追逐電壓LED燈絲直接驅(qū)動電路的形式有多種,最直觀的是為LED燈絲中的每一個LED發(fā)光二極管配接一組電子開關(guān),有多少LED就用多少組電子開關(guān),一字排開逐個控制清清楚楚。顯然如果這么做,則電路布線擁擠,成本高故障多,只能說說,實不可取。實際方案有:將整條LED燈絲分成若干段,各段串聯(lián)LED數(shù)量優(yōu)化確定,再將各段LED燈絲段優(yōu)化排列組合,連接至開關(guān),動態(tài)控制串聯(lián)導(dǎo)通LED總數(shù)量;驅(qū)動電路IC內(nèi)部電路優(yōu)化,外部引線簡化,這樣做成本低效果好方可實用。[0008]在驅(qū)動電路控制單元中,有的方案設(shè)置適當(dāng)位數(shù)二進(jìn)制可逆計數(shù)器作為控制代碼ROM地址發(fā)生器,該計數(shù)器輸出地址碼實時指向ROM特定單元,ROM輸出各路開關(guān)控制信號電平,經(jīng)緩沖級驅(qū)動相應(yīng)電子開關(guān),實時切換相應(yīng)LED燈絲段進(jìn)行串聯(lián)組合并控制其導(dǎo)通狀態(tài),實現(xiàn)動態(tài)追逐脈動直流電壓變化,使串聯(lián)導(dǎo)通的LED數(shù)量得以與電壓相匹配。[0009]用電子開關(guān)陣列切換各LED燈絲段串聯(lián)組合與通斷,用適當(dāng)長短的LED燈絲段適應(yīng)電壓變化,實現(xiàn)電壓高導(dǎo)通LED多、電壓低導(dǎo)通LED少,這是一維控制方案的實質(zhì)。例如AC220V應(yīng)用,若整串燈絲LED總數(shù)100個,可分7段,各段LED數(shù)量分別是:1、2、4、8、16、32、37個,需專用7只電子開關(guān),其最后一段LED數(shù)量由公式100-(1+2+4+8+16+32)=37確定,括號中是以二進(jìn)制組合其余各段LED數(shù)量之和。但實際電路不精確控制到單個LEDVf變化,各段LED數(shù)量安排是lm、2m、4m、8m、16m、32m、R等,m為≥I的整數(shù),R是整串燈絲LED總數(shù)減去二進(jìn)制組合段LED數(shù)量的差數(shù)。當(dāng)m=I且AC220V,就如上列所述;如果改變m=2則LED段數(shù)為6段,各段LED串聯(lián)數(shù)量分別是2、4、8、16、32、38個,需6只電子開關(guān);改111=4貝丨J5段,LED數(shù)分別是4、8、16、32、40個,需5只電子開關(guān);若改m=8則4段,LED是8、16、32、44個,只需4只電子開關(guān)。顯然m值增加,LED段數(shù)減少,電路變簡單,但電流控制效果變得粗糙:階梯電壓跨度變大,流經(jīng)LED燈絲的電流If變化率更大,這些如圖4的中圖4-2波形所示。折中的技術(shù)改進(jìn)是增加電流調(diào)整器件如恒流二極管,或叫電流調(diào)整二極管CRD,其限流電流If波形如圖4的4-3圖所示,在導(dǎo)通段基本為恒定數(shù)值。增加CRD會犧牲一些用電效率,以換取電路簡潔和控制平穩(wěn)。[0010]作為電路實例,圖2給出m=8的電路原理圖,符號Vh為整流脈動直流高壓,Vdd是電路IC內(nèi)部電源提供給控制電路的電源,Gnd為地線,ADin是控制電路信號采樣輸入點,圖3是加載在LED燈絲上電壓波形示意圖,DCV縱坐標(biāo)旁邊數(shù)值是脈動直流電壓刻度,左邊AC220V是正常電壓波形,右邊AC220V-30%是偏低電壓波形;圖4是電氣波形分列示意圖,4-1顯示LED燈絲電壓波形,4-2是電路不采取恒流措施時的LED電流波形,4_3是恒流波形,4-4是LED功率波形。結(jié)合下列表1可看出圖2電路的動態(tài)追逐電壓控制過程:從上向下是隨著整流脈動電壓從峰值下降,到地址1100為止達(dá)到過零變換點;反之從下向上則隨電壓上升直到峰值。不同電壓段LED燈絲段有不同組合,流經(jīng)LED燈絲段電流線路不同,表右‘電流路線代號’欄中僅列出幾種組合的電流路線,圖2右部虛線所示電流路徑幫助分析。[0011]表1:[0012]【權(quán)利要求】1.一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:市電網(wǎng)交流高壓直驅(qū)LED燈,其串聯(lián)結(jié)構(gòu)的單整串LED燈絲分成N段LED燈絲段,其中至少有一段或等效于一段LED燈絲段只連接到驅(qū)動電路IC引腳,而不連接其它LED燈絲段;驅(qū)動電路IC的驅(qū)動控制周期內(nèi)至少有一段時間片段是提供2路或多路串聯(lián)的LED燈絲段以并聯(lián)方式工作、總導(dǎo)通電流加倍或增加至多倍;隨著脈動直流電壓高低變化,控制電路隨時將這些LED燈絲段進(jìn)行串聯(lián)并聯(lián)重新排列組合,使得LED燈中導(dǎo)通發(fā)亮的LED總數(shù)量,既不隨脈動直流電壓上升而大幅增加,也不隨電壓下降而大幅減少(過零轉(zhuǎn)換階段電壓除外),始終保持導(dǎo)通發(fā)亮的LED數(shù)量高于LED總數(shù)的70%的穩(wěn)定狀態(tài);所述LED燈絲段數(shù)N為介于2和9的整數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的驅(qū)動器集成電路IC有12或14只引腳,其中有8只引腳用于連接構(gòu)成LED燈發(fā)光電路的四段LED燈絲段,各LED燈絲段的串聯(lián)LED數(shù)量相等,且每段LED燈絲段兩端僅與驅(qū)動器IC的2只引腳連接,各LED燈絲段之間相互不直接相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的驅(qū)動器集成電路IC有12或14只引腳,其中有9只引腳用于連接構(gòu)成LED燈發(fā)光電路的五段LED燈絲段,這五段LED燈絲段中的三段LED燈絲段的串聯(lián)LED數(shù)量相等,且各段LED燈絲段兩端僅與驅(qū)動器IC的2只引腳連接,各LED燈絲段之間相互不直接相連,也不與剩下的兩段LED燈絲段連接;剩下兩段LED燈絲段首尾相接串聯(lián)在一起,這兩段LED燈絲段的LED數(shù)量之和與前三段中任意一段LED燈絲段中LED的數(shù)量相等,而串聯(lián)組成的這兩段LED燈絲段中LED數(shù)量比例大致為1:2,其三個接點與驅(qū)動IC的3只引腳連接,而不與前三段LED燈絲段的任何一段相連;在實施電路中,第一、第二、第三各段LED燈絲段串聯(lián)LED數(shù)量等于其它兩段串聯(lián)LED數(shù)量之和的原則不變,各段實際串聯(lián)LED數(shù)量細(xì)節(jié)可適當(dāng)調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的集成電路IC有8只引腳,LED燈發(fā)光電路是四段LED燈絲段,每段串聯(lián)LED數(shù)量相等;IC的8只引腳分為4對`,每對分別連接一段LED燈絲段兩端,各段LED燈絲段僅與兩只IC引腳連接而相互不直接相連;驅(qū)動電路地線Vss/Gnd和脈動高壓地線共用IC腹部金屬散熱片,高電壓Vh輸入端與某段LED燈絲段正極共用IC一引腳。5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的集成電路IC有8只引腳,構(gòu)成LED燈的發(fā)光電路有四段LED燈絲段,各段LED數(shù)量不一:第一段LED燈絲段由占單串完整LED燈絲的LED總數(shù)一半的LED串聯(lián)而成,其首尾兩端連接到IC的兩只引腳,不再與其它LED燈絲段連接;第二段LED燈絲段串聯(lián)的LED數(shù)量是第一段的一半,第三段串聯(lián)的LED是第二段的三分之二,剩下的LED串聯(lián)構(gòu)成第四段LED燈絲段;第二、第三、第四段LED燈絲段首尾相接串聯(lián)成與第一段LED數(shù)量相等的LED燈絲段,其兩端和中間的兩個接點連接到IC的另外4只引腳;在實施電路中,第一段LED燈絲段串聯(lián)LED數(shù)量等于其它三段串聯(lián)LED數(shù)量之和的原則不變,各段實際串聯(lián)LED數(shù)量細(xì)節(jié)可適當(dāng)調(diào)整。6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的集成電路IC有8只引腳,構(gòu)成LED燈的發(fā)光電路有四段LED燈絲段,LED總數(shù)量是14N,在AC220V電網(wǎng)應(yīng)用時,N=6或7,其余電網(wǎng)以此類比;各LED燈絲段串聯(lián)的LED數(shù)量不一:第一段LED燈絲段由占單串完整LED燈絲的LED總數(shù)14N—半的7N顆LED串聯(lián)而成,其首尾兩端連接到IC的兩只引腳,不再與其它LED燈絲段連接;第二段LED燈絲段串聯(lián)4N顆LED,第三段串聯(lián)2N顆LED,剩下的IN顆LED串聯(lián)成第四段LED燈絲段;第二、第三、第四段LED燈絲段首尾相接串聯(lián)成與第一段LED數(shù)量相等的LED燈絲段,其兩端和中間的兩個接點連接到IC的另外4只引腳;在實施電路中,第一段LED燈絲段串聯(lián)LED數(shù)量等于其它三段串聯(lián)LED數(shù)量之和的原則不變,各段實際串聯(lián)LED數(shù)量細(xì)節(jié)可適當(dāng)調(diào)整。7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的集成電路IC有6只引腳,或是腹部帶金屬散熱片的5引腳IC;構(gòu)成LED燈發(fā)光電路有三段LED燈絲段,LED總數(shù)是6N,在AC220V電網(wǎng)應(yīng)用時,N=16,其余電網(wǎng)類推;各1^0燈絲段串聯(lián)的LED數(shù)量不一:第一段LED燈絲段由占單串完整LED燈絲LED總數(shù)6N—半的3N顆LED串聯(lián)而成,其首尾兩端連接到IC的兩只引腳,不與其它LED燈絲段連接;第二段LED燈絲段串聯(lián)2N顆LED,剩下IN顆LED串聯(lián)成第三段LED燈絲段;第二、第三段LED燈絲段首尾相接串聯(lián)成與第一段LED數(shù)量相等的LED燈絲段,其兩端和中間的接點連接到IC的另外3只引腳;在實施電路中,第一段LED燈絲段串聯(lián)LED數(shù)量等于其它兩段串聯(lián)LED數(shù)量之和的原則不變,各段實際串聯(lián)LED數(shù)量細(xì)節(jié)可適當(dāng)調(diào)整。8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的集成電路封裝成腹部帶金屬散熱片的4只引腳1C,或5、6、8只引腳1C,驅(qū)動構(gòu)成LED燈發(fā)光電路的2段串聯(lián)LED數(shù)量相等且互不連接的LED燈絲段,電網(wǎng)脈動直流電壓正極與其中一段LED燈絲段正極共用一只IC引腳,在4腳IC中電路地線和脈動直流電壓負(fù)極連接到腹部金屬散熱片;在實施電路中,兩段LED燈絲段互不連接且串聯(lián)LED數(shù)量相等的原則不變,各LED燈絲段實際串聯(lián)LED數(shù)量細(xì)節(jié)可調(diào)整。9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的集成電路封裝于8只引腳的IC封裝中,例如S0P8、DIP-8、PSDIP-8等,其4只引腳連接驅(qū)動構(gòu)成LED燈發(fā)光電路的2段LED燈絲段,這兩段LED燈絲段串聯(lián)LED數(shù)量相等,但兩段LED燈絲段之間不直接連接;在實施電路中,兩段LED燈絲段串聯(lián)LED數(shù)量相等的原則不變,各LED燈絲段實際串聯(lián)LED數(shù)量細(xì)節(jié)可調(diào)整;本驅(qū)動IC的另外3只引腳,可提供功率等級選項,以及接入功率微調(diào)器件。10.根據(jù)權(quán)利要求1的一種LED燈絲穩(wěn)功率組合驅(qū)動器,其特征是:基于該驅(qū)動器原理制作的驅(qū)動1C,驅(qū)動構(gòu)成LED燈照明電路的整串LED燈絲是被分割成N段由串聯(lián)段數(shù)相同、逐段串聯(lián)LED數(shù)量比例相同的LED燈絲串聯(lián)組合段,這N段LED燈絲串聯(lián)組合段之間互不連接,其兩端和中間接點直接連到驅(qū)動電路IC引腳上;在交流電網(wǎng)周期中,有這N段LED燈絲串聯(lián)組合段并聯(lián)導(dǎo)通工作的階段,也有其串聯(lián)組合導(dǎo)通工作的階段,這兩個階段都還可以細(xì)分成若干小階段以提高效率、改善控制效果;N是介于2到4的整數(shù)?!疚臋n編號】H05B37/02GK103533709SQ201310472699【公開日】2014年1月22日申請日期:2013年10月8日優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日【發(fā)明者】呂大明申請人:呂大明
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