專利名稱：階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路結(jié)構(gòu)領域，特別涉及半導體保護電路領域，具體是指一種階 梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)。
背景技術：
LED近些年發(fā)展迅速，與白炙燈、日光燈相比，LED優(yōu)勢之一是壽命更長。相對于白 炙燈的5千小時，日光燈的1萬小時的使用壽命，LED的使用壽命遠遠大于日光燈的1萬小 時。但同樣LED也有致命的缺陷LED照明會由于溫度上升引起LED的PN結(jié)電壓下降，該 現(xiàn)象稱為PN結(jié)的負溫度效應。PN結(jié)的負溫度效應直接影響到LED器件的發(fā)光效率、發(fā)光亮 度、發(fā)光色度。而環(huán)境溫度與PN結(jié)溫直接關聯(lián)。比如，環(huán)境溫度在常溫25°C時LED最佳工 作電流20mA，當溫度升高到90°C時，PN結(jié)電壓下降，工作電流急劇增加到100mA，此時電流 的增加并不會產(chǎn)生亮度的增加，稱為亮度飽和。更為嚴重的是，溫度的上升，引起光譜波長 的偏移，造成色差，如長時工作在此高溫區(qū)還將引起器件老化，發(fā)光亮度逐步衰減。同樣，當 環(huán)境溫度下降至-40°C時，PN結(jié)電壓上升，最佳工作電流將從20mA減小到5mA，發(fā)光亮度也 隨電流的減少而降低，達不到應用場所所需的照度。有研究表明假如PN結(jié)溫度為105°C，壽 命只有1萬多小時，溫度為95°C壽命就有2萬多小時，而溫度降低到75°C，壽命就有5萬小 時，65°C時更可以延長至9萬小時，所以PN結(jié)溫度越高LED壽命越短。同時結(jié)溫與LED工 作環(huán)境溫度是密切相關的，所以控制工作環(huán)境溫度同樣也是控制結(jié)溫。為了避免由PN結(jié)的負溫度效應帶來的不足，目前，在LED燈的相關產(chǎn)品上通常采 用以下措施1、將LED裝在散熱板上，或風機風冷降溫；2、LED采用恒流的供電方式，不因 LED隨溫度上升引起使回生電流增加，防止LED惡性升溫，又或者將這兩種方法并用。實踐 證明，這兩種方法用于大功率LED燈(如廣告背景燈、街燈等)是行之有效的措施。但將LED 燈作為普通室內(nèi)外照明時就存在如下問題散熱板和風冷難以集成在一個普通燈頭的有限 空間內(nèi)，且由此造成LED燈整體成本昂貴；另外，采用恒流管電路，精確地串有阻值為IO1 IO4 Ω電阻才能使用，例如恒定電流、為1.5mA(測試電壓為10V)，當電路出現(xiàn)電壓或電流 異常，如此時電路電壓升至Vb時，Ih并非完全恒定而是有波動值ΔΙ，這樣，一方面，就無法 滿足穩(wěn)流特性要求更高的恒流源，另一方面，當電壓Vb(電流)超過正向擊穿電壓(1.2Ih) 時，恒流管失去恒流特性，此時若電壓或電流過大，則容易直接毀壞恒流管，對整個應用電 路產(chǎn)生安全隱患。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術中的缺點，提供一種能有效抑制LED的 PN結(jié)負溫度效應，延長LED燈的使用壽命，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，應用廣泛的穩(wěn)定恒流電 路結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型的穩(wěn)定恒流電路結(jié)構(gòu)具有如下構(gòu)成該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)路相互并聯(lián)的恒定電流電路，所述的各路恒定電流電路的電流輸出端均通過負載連接電源負極，所述的各路恒定電流電路中的一路的電流 輸入端直接連接電源正極，其余各路恒定電流電路的電流輸入端均通過一溫控開關連接電 源正極。該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)中，所述的各路恒定電流電路均包括相互串聯(lián)的可變電 阻和恒流二極管，所述的各路恒定電流電路的電流輸入端通過所述的可變電阻連接所述的 恒流二極管的正極，所述的恒流二極管的負極為電流輸出端。該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)中，所述的溫控開關為常規(guī)溫度控制開關或正溫度系數(shù) 熱敏電阻器。該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)中，所述的負載為發(fā)光二極管組。所述的發(fā)光二極管組 包括至一個或一個以上串聯(lián)的發(fā)光二極管。采用了該實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，由于其為階梯式結(jié)構(gòu)，具有多路相 互并聯(lián)的恒定電流電路，且所述的各路恒定電流電路的電流輸出端均通過負載連接電源負 極，所述的各路恒定電流電路中的一路的電流輸入端直接連接電源正極，其余各路恒定電 流電路的電流輸入端均通過一溫控開關連接電源正極，使得當LED工作環(huán)境溫度升高超過 限流溫度時，溫控開關斷開，從而在LED發(fā)光可接受的范圍內(nèi)微調(diào)恒定電流，確保LED不因 溫度繼續(xù)升高而造成損壞或縮短使用壽命，本實用新型性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，且 應用范圍廣泛。
圖1為本實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1所示的本實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式連接LED 組的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選的實施方式連接LED組的 電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖1所示，為本實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)的一種實施方式的電路 結(jié)構(gòu)示意圖。在該實施方式中，該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)包括兩路相互并聯(lián)的恒定電流電路， 所述的恒定電流電路的電流輸入端連接電源正極，所述的恒定電流電路的電流輸出端通過 負載連接電源負極。其中，所述的恒定電流電路包括相互串聯(lián)的可變電阻Rl、R2和恒流二 極管Cl、C2，所述的恒定電流電路的電流輸入端通過所述的可變電阻Rl、R2連接所述的恒 流二極管C1、C2的正極，所述的恒流二極管C1、C2的負極為電流輸出端。其中一路恒定電 流電路中還包括一溫控開關K1，所述的開關Kl串聯(lián)于所述的電流輸入端與所述的可變電 阻Rl之間。可變電阻Rl和R2的阻值不相等。在該實施方式中，如圖2所示，所述的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)中所述的負載為串 聯(lián)于所述的恒定電流電路的電流輸出端與電源負極之間的發(fā)光二極管組。所述的發(fā)光二極 管組包括至一個或一個以上串聯(lián)的發(fā)光二極管。[0018]在一種優(yōu)選的實施方式中，如圖3所示，所述的相互并聯(lián)的恒定電流電路為三路， 其中所述的溫控開關ΚΙ、K2，所述的溫控開關ΚΙ、K2串聯(lián)于所述的電流輸入端與所述的可 變電阻之間。在本實用新型的其它實施方式中，該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)可以包括三路以上的 相互并聯(lián)的恒定電流電路，其中一路保持連通狀態(tài)，其余各路恒定電流電路串聯(lián)有溫控開 關。所述的溫控開關可以為高精密正溫度系數(shù)熱敏電阻器。在實際應用中，將本實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)應用于LED驅(qū)動。如圖2所 示，選用動作溫度為80°C的溫控開關Kl，選用Rl = 750 Ω和R2 = 1500 Ω電阻器，選用參數(shù) Ih = 4. 0 4. 95mA(測試電壓為10V)、起始恒流電壓Vk彡3、動態(tài)阻抗ZD = 150ΚΩ、最高 使用電壓80V、控制電流比IS。V/IH< 1. 1、脈沖上升、下降時間為50ns的恒電流二極管Cl和 C2。當LED組環(huán)境溫度低于80°C時，電路電流為流經(jīng)恒流二極管C1+C2的電流，即Ia+IC2， 此時LED發(fā)光正常。隨著LED使用時間的延長，環(huán)境溫度升到高于80°C時，溫控開關Kl動 作斷開，電路中電流為R2和C2之恒定電流I⑵此時LED發(fā)光變化不大，同時PN結(jié)溫降低， 可有效延長LED的使用壽命；反之，當LED因所處外界環(huán)境因素影響，工作溫度恢復到低于 80°C時，溫控開關Kl動作閉合，電路電流為流經(jīng)Rl、Cl與R2、C2恒定電流之和，即電路電流 恢復到Iei+Ie2，使LED恢復正常發(fā)光狀態(tài)。在另一種應用方式中，如圖3所示，選用動作溫度為90°C的溫控開關Kl和動作溫 度為105°C的溫控開關K2，選用Rl = 750Ω和R2 = 1500Ω以及R3 = 2500 Ω電阻器，選用 參數(shù)Ih = 4. 0 4. 95mA(測試電壓為10V)、起始恒流電壓Vk彡3、動態(tài)阻抗ZD = 150ΚΩ、 最高使用電壓80V、控制電流比IS。V/IH彡11、脈沖上升、下降時間為50ns的恒電流二極管 Cl和C2以及C3，當LED溫度處于90°C時，溫控開關Kl斷開，K2閉合，電路電流為流經(jīng)R2、 C2與R3、C3恒定電流之和，即電路電流為IC2+IC3，當溫度達至IJ 105°C時，溫控開關Kl和K2 動作斷開，電路電流為流經(jīng)R3、C3恒定電流，即電路電流為Ira，電流微調(diào)降低從而抑制LED 因PN結(jié)溫升高造成的不良現(xiàn)象；當溫度下降至40°C時，溫控開關ΚΙ、K2均動作閉合，電路 電流為流經(jīng)R1、C1與R2、C2以及R3、C3三者恒定電流之和，即電路電流為Ia+IC2+Ira，此時 LED發(fā)光處于正常狀態(tài)。采用了該實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，由于其為階梯式結(jié)構(gòu)，具有多路相 互并聯(lián)的恒定電流電路，且所述的各路恒定電流電路的電流輸出端均通過負載連接電源負 極，所述的各路恒定電流電路中的一路的電流輸入端直接連接電源正極，其余各路恒定電 流電路的電流輸入端均通過一溫控開關連接電源正極，使得當LED工作環(huán)境溫度升高超過 限流溫度時，溫控開關斷開，從而在LED發(fā)光可接受的范圍內(nèi)微調(diào)恒定電流，確保LED不因 溫度繼續(xù)升高而造成損壞或縮短使用壽命，本實用新型性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，且 應用范圍廣泛。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以 作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是 說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)路 相互并聯(lián)的恒定電流電路，所述的各路恒定電流電路的電流輸出端均通過負載連接電源負 極，所述的各路恒定電流電路中的一路的電流輸入端直接連接電源正極，其余各路恒定電 流電路的電流輸入端均通過一溫控開關連接電源正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的各路恒定電流 電路均包括相互串聯(lián)的可變電阻和恒流二極管，所述的各路恒定電流電路的電流輸入端通 過所述的可變電阻連接所述的恒流二極管的正極，所述的恒流二極管的負極為電流輸出 端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的溫控開關為 常規(guī)溫度控制開關或正溫度系數(shù)熱敏電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的負載為發(fā)光二極管組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的發(fā)光二極管組 包括至一個或一個以上串聯(lián)的發(fā)光二極管。
專利摘要本實用新型涉及一種階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，其中，該階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)包括數(shù)路相互并聯(lián)的恒定電流電路，各路恒定電流電路的電流輸出端均通過負載連接電源負極，各路恒定電流電路中的一路的電流輸入端直接連接電源正極，其余各路的電流輸入端均通過一溫控開關連接電源正極。采用了該實用新型的階梯式恒流源電路結(jié)構(gòu)，由于其為階梯式結(jié)構(gòu)，具有多路相互并聯(lián)的恒定電流電路，且各路恒定電流電路中的一路的電流輸入端直接連接電源正極，其余各路均通過一溫控開關連接電源正極，使得當LED工作環(huán)境溫度升高超過限流溫度時，溫控開關斷開，從而在LED發(fā)光可接受的范圍內(nèi)微調(diào)恒定電流，確保LED不因溫度繼續(xù)升高而造成損壞或縮短使用壽命。
文檔編號H05B37/02GK201910949SQ20112000241
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者敖倫坡, 黃金華 申請人:上?？铺馗叻肿硬牧嫌邢薰? 上海霖天功能材料有限公司