一種支持可控硅調光的led驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED驅動電路，尤其是涉及一種支持可控硅調光的LED驅動電路。
【背景技術】
[0002]LED作為一種高效益的新光源，由于具有壽命長、能耗低、節能環保等優點，正廣泛應用于工業、農業、商業領域的照明。
[0003]當LED作為燈具光源時，燈具使用時間不僅僅取決于LED，還包括驅動電源等組件。在目前的應用方案中，LED燈具使用時間的瓶頸仍然是電源，往往是電源的使用時間決定了 LED燈具的使用時間長度，而電源的使用時間長度則在很大程度上受限于電解電容的壽命。
[0004]為了盡量排除電源使用時間對LED燈具的使用時間的長度的限制，開發人員一方面改良現有方案電源的實用壽命，另一方面設計了多種驅動LED的簡化電源，包括簡易的非隔離buck拓撲結構的驅動，阻容式驅動，以及現在Seoul (首爾)等公司提出的AC直接驅動。但是這些簡易方案的驅動方式，都存在一個致命的弱點:LED電流隨電源波動而波動，造成在電網電壓波動的時候，LED燈出現電流大幅度的變化，表現為LED燈的亮度變化，或者光的抖動，產生不良的用戶體驗，長期使用還會對視力帶來損傷。
[0005]如圖1 (a)所示，為現有串并聯變換方案的負載端的基本結構，僅包含兩個開關單元、兩個LED模組、一個恒流單元，一個高壓二極管。通過檢測整流模塊后邊的單向正弦波脈動波的瞬態值，控制開關Kl和開關K2的通斷狀態，實現LED的串聯和并聯狀態的切換，當檢測到的瞬態值較低時，Kl和K2導通，如圖1 (a)所示，兩組LED模組并聯，電流波形如圖1 (c)所示，由于只有一個恒流單元,瞬態功率小于最大功率的1/2 ;隨著瞬態電壓的升高，控制電路控制開關Kl和K2斷開，如圖1 (b)所示，兩組LED模組串聯，電流波形如圖1(d)所示。當瞬態電壓開始下降時，開關管Kl和K2的工作模式類似。該方案不能保持串并聯時LED模組的功率恒定。
[0006]另一方面，LED其核心是二極管PN節，其IV特性為指數函數，當加在兩端的電壓大于啟動電壓之后，通過PN節的電流快速增大。采用現有的AC直接驅動方式，當外加的電壓增幅稍微大點，就可能直接損壞LED器件。此外現在的AC直接驅動的應用電壓范圍都比較狹小，實際應用上有較多不便，并且在目前國際通用電壓的標準值也是多樣的，工作電壓范圍狹小的AC直接驅動將不利用推廣，同時也帶來了庫存管理和生產等一系列的問題。現有的采用串并聯變換的AC直接驅動方案，通過檢測單向正弦脈動波的瞬態值，實時的調整LED的串并聯關系，其目的是，提高電源在時域上的利用，同時保持較高的功率因數。但仍然沒有解決全電壓范圍工作的問題。
[0007]目前白熾燈和鹵素燈所占的比例還很大，白熾燈和鹵素燈通常采用可控硅調光。具體來說，在一些已經安裝了可控硅調光電源的白熾燈或鹵素燈的地方，墻上已經安裝了可控硅的調光開關和旋鈕，墻壁里也已經安裝了通向燈具的兩根連接線，要更換墻上的可控硅開關和增加連接線的數目都不是那么容易。如果LED想要取代可控硅調光的白熾燈和鹵素燈燈具的位置，就也要和可控硅調光兼容。目前支持可控硅調光技術的LED驅動電路不具有全電壓的工作范圍，且電路的功率因數較低。例如，中國專利公開CN201210044947.3公開了一種用于可控硅調節電路的LED驅動電路，驅動電路由整流橋、穩壓二極管、恒流二極管、LED陣列和電阻串接而成。該技術方案雖然支持可控硅調光且結構簡單，但其LED驅動電路不具有全電壓的工作范圍，功率因數低，具有明顯的使用缺陷。
【發明內容】
[0008]為了克服現有LED驅動電路技術存在的上述不足，本發明提供了一種支持可控硅調光的LED驅動電路，其包括:可控硅調光器、輸入保護單元、整流模塊、采樣模塊、控制模塊和照明模塊，所述整流模塊用于給所述照明模塊供電，
[0009]其特征在于，
[0010]所述可控硅調光器設置在交流電源輸入端和所述輸入保護單元之間，
[0011]所述整流模塊的輸出端連接所述采樣模塊和所述照明模塊，所述控制模塊設置于所述采樣模塊和所述照明模塊之間，
[0012]所述控制模塊包括多個開關單元，所述照明模塊包括多個LED模組，所述開關單元連接所述采樣模塊的輸出端和所述照明模塊，所述開關單元根據所述采樣模塊輸出的電壓信號控制LED模組的串聯或并聯。
[0013]根據一個優選實施方式，所述輸入保護單元由保險絲和壓敏電阻組成，其中，
[0014]所述保險絲的輸入端連接所述可控硅調光器，所述保險絲的輸出端連接壓敏電阻和所述整流模塊的一個輸入端，所述壓敏電阻并聯至所述保險絲的輸出端和零線之間。
[0015]根據一個優選實施方式，所述整流模塊包括由四個整流二極管構成的第一整流臂和第二整流臂，所述四個整流二極管中的第一整流二極管和第三整流二極管串聯構成第一整流臂，所述四個整流二極管中的第二整流二極管和第四整流二極管串聯構成第二整流臂。
[0016]根據一個優選實施方式，所述采樣模塊包括兩個分壓電阻和一個整流二極管，其中，第一分壓電阻與第二分壓電阻按照彼此串聯的方式連接在所述整流模塊的輸出正端和輸出負端之間，所述整流二極管的正極連接所述第一分壓電阻與第二分壓電阻之間的連接節點，并且所述整流二極管的負極構成了所述采樣模塊的輸出端。
[0017]根據一個優選實施方式，所述照明模塊還包括多個恒流單元和若干高壓二極管，其中，每個LED模組分別串聯對應的一個恒流單元以便保持各個LED模組在工作時功率一致，其中每個恒流單元分別經由一個高壓二極管串聯連接至下一 LED模組。
[0018]根據一個優選實施方式，所述LED模組由多個串聯的LED芯片組成，所述LED模組的輸出端連接對應恒流單元的輸入端，所述高壓二極管的正極連接對應恒流單元的輸出端和下一開關單元的一端，所述高壓二極管的負極連接對應開關單元的一端和下一 LED模組的輸入端，所述高壓二極管防止所述LED模組串并聯時電壓反串。
[0019]根據一個優選實施方式，所述控制模塊包括多個開關單元，其中，
[0020]第一開關單元包括兩個電阻、一個電容和兩個場效應管，
[0021]其中，第一場效應管的柵極連接所述采樣模塊的輸出端，所述第一場效應管的源極連接所述整流模塊的輸出負端，所述第一場效應管的漏極經由第一電阻連接至第二電阻的一端和第二場效應管的柵極，所述第二場效應管的漏極和第二電阻的另一端連接至所述整流模塊的輸出正端，并且
[0022]其中，第一電容的一端連接所述第二場效應管的柵極，并且第一電容的另一端和所述第二場效應管的源極共同連接至高壓二極管的負極。
[0023]根據一個優選實施方式，所述控制模塊中除了所述第一開關單元之外的每個開關單元分別包括一個電阻、一個電容和兩個場效應管，其中，
[0024]第三場效應管的柵極連接所述采樣模塊的輸出端，所述第三場效應管的漏極經由第三電阻連接至第四場效應管的漏極和所述高壓二極管的正極，并且第四場效應管的漏極和所述高壓二極管的正極是彼此連接的，
[0025]所述第三場效應管的漏極還連接至第二電容的一端和所述第四場效應管的柵極，所述第三場效應管的源極、所述第二電容的另一端和所述第四場效應管的源極連接至所述整流模塊的輸出負端。
[0026]根據一個優選實施方式，在所述開關單元中，所述第一場效應管的柵極和所述第三場效應管的柵極均連接至所述采樣模塊的輸出端，
[0027]當所述采樣模塊的輸出電壓低于預定的切換電壓時，所述第一場效應管和所述第三場效應管截止，所述第二場效應管和所述第四場效應管導通，使得對應的若干LED模組構成并聯關系，
[0028]當所述采樣模塊的輸出電壓高于預定的切換電壓時，所述第一場效應管和所述第三場效應管導通，所述第二場效應管和所述第四場效應管截止，使得對應的若干LED模組構成串聯關系。
[0029]根據一個優選實施方式，所述恒流單元為恒流二極管或由恒流MOS管構成的恒流電路，并且所述恒流單元使得流經相應LED模組的電流保持一致，使得所述照明模塊中每個LED模組的功率在串聯和并聯工作時功率保持不變。
[0030]本發明的有益效果是:
[0031]LED驅動電路支持可控硅調光，能與現今的照明基礎設施兼容，應用范圍廣。LED驅動電路采用智能拓撲變換技術應用于交流直接驅動，可實現交流直接驅動的LED在全電壓范圍工作。每個LED模組與對應的恒流單元串聯，能夠保持恒定的功率。具有輸入保護單元，能對交流輸入回路中的過流、過壓保護。本發明的LED驅動電路還可以預設的至少兩個中心電壓點以固定的功率工作，并且保持較高的功率因數。
【附圖說明】
[0032]圖1(a)是現有的串并聯轉換負載部分并聯原理圖；
[0033]圖1(b)是現有的串并聯轉換負載部分串聯原理圖；
[0034]圖