專利名稱：改善頻閃led驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術。
背景技術：
LED為一種新型的半導體照明技術，具有白熾燈等傳統照明無法比擬的優點:發光效率高、光色好、可靠性高、壽命長等。進入21世紀以來，特別是2010年以后，隨著技術的不斷進步和成本的降低，LED照明開始進入大規模的商用階段。LED照明最吸引人的地方之一，在于其長壽命、高可靠性。但由于其需采用直流電源供電，而這樣的直流電源通常包含電解電容，以提供整流濾波的作用。電解電容由于其構造的特殊性，壽命通常不長，很少有額定壽命超過10000小時的電解電容，這與LED數萬甚至十萬小時的壽命時間極為不匹配，加上LED的熱耗散極大，導致驅動電源的電解電容工作環境溫度很高，其壽命會進一步降低。因此若不解決電解電容的壽命問題，LED照明的長壽命優勢就很難發揮出來，影響其推廣使用。因此，現在市場上興起了一種無電解電容的LED驅動方案，即為LED提供供電的直流電源中不采用電解電容，以此來達到整個LED照明模塊長壽命的目的。但這樣的驅動方案存在一個問題:由于直流電源去掉了用于初級濾波的大容量電解電容，LED的供電電壓和電流有較大的紋波，主要是頻率為兩倍工頻的紋波，以我國50HZ交流供電為例，紋波頻率為100HZ。雖然理論上100HZ的LED閃爍人眼不可見，但在一些要求嚴格的場合，仍然無法接受照明100HZ的頻閃，因為這種閃爍會帶來閃光效應，在攝影時會出現運動物體的多重影像，這可能導致保安攝像機丟失重要的畫面。同時有部分觀點認為，100HZ的頻閃會對人體的健康照成影響，據報道，照明100HZ頻閃可能引起部分人頭昏，眼睛勞損，而偏頭痛還可能增加中風的危險。所以改善頻閃成了無電解電容LED驅動的一個研究方向。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠改善和消除無電解電容驅動LED的頻閃情況的驅動電路。本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，改善頻閃LED驅動電路，包括交流電輸入端和第一組無電解電容驅動模塊，其特征在于，還包括移相電路模塊，以及通過移相電路模塊與交流電輸入端連接的第二組無電解電容驅動模塊。第一組無電解電容驅動模塊和第二組無電解電容驅動模塊包含數量相等的無電解電容驅動模塊；第一組無電解電容驅動模塊直接連接交流電輸入端。移相電路模塊的相位移動值為90°。每個無電解電容驅動模塊都連接有一個LED模塊。更進一步的，還有第三組或其他更多組的無電解電容驅動模塊通過移相電路模塊連接交流電輸入端，各組的相位移動值分別為180°的均分點。本發明的有益效果是，消除了無電解電容LED照明兩倍交流市電頻率頻閃的情況，改善了發光質量，使無電解電容LED驅動方案可以應用到更多的場合，特別是使無電解電容LED可以應用到隧道照明、安防照明等特種照明市場。同時消除普通無電解電容LED兩倍市電頻率頻閃對人體健康可能造成的影響。
圖1是交流市電的電壓波形圖。圖2是經過全橋整流后的電壓波形圖。圖3是市電電壓波形以及市電經過90°移相后的電壓波形圖。圖4市電全橋整流后的波形與市電90°移相后再經整流的電壓波形圖的對比。圖5是通常的無電解電容LED的LED驅動電流波形，包絡的頻率為兩倍市電頻率。圖6是本發明的結構框圖。圖7是實施例的結構框圖。圖8是無電解電容驅動模塊的電路圖。
圖9為實施例的“ LED模塊A”和“ LED模塊B ”的驅動電流波形對比圖。
具體實施例方式市電輸入整流后沒有大容量的電解電容濾波，是引起無電解電容頻閃的主要原因。圖1為市電輸入的交流電壓波形，以我國為例，市電為220V，50Hz的交流電。圖2為市電輸入后經過全橋整流的電壓波形，整流后，電壓波形的頻率變為市電頻率的2倍，以我國為例，變為IOOHz。圖5為通常會發生2倍市電頻率頻閃的無電解電容LED驅動波形，驅動電流的波形為包絡形狀，包絡的上升下降與市電經全橋整流后的波形一致，市電經全橋整流后，沒有大容量的電解電容進行濾波處理，只有小容量的薄膜電容或者陶瓷電容作簡單的濾波處理，波形近似為圖2所示波形。當市電經全橋整流后的電壓波形到波谷接近OV時，LED的電流也將降到接近零，如圖中電流包絡谷底所示。而LED的發光亮度由其驅動電流決定，電流越大，亮度越高。因而此電流包絡會引起LED發生兩倍市電頻率的閃爍。雖然此頻率不在人眼的可見范圍內，但仍然會對人體健康造成潛在的影響，在一些需要高可靠性的場合，例如路燈、儀器照明等，IOOHz的頻閃也是無法接受的。本發明提出的改善頻閃LED驅動電路包括交流電輸入端和第一組無電解電容驅動模塊，還包括移相電路模塊，以及通過移相電路模塊與交流電輸入端連接的第二組無電解電容驅動模塊。第一組無電解電容驅動模塊和第二組無電解電容驅動模塊包含數量相等的無電解電容驅動模塊；第一組無電解電容驅動模塊直接連接交流電輸入端。移相電路模塊的相位移動值為90° ,對正弦波市電而言。每個無電解電容驅動模塊都連接有一個LED模塊。也可以再包括第三組或其他更多組的無電解電容驅動模塊通過移相電路模塊連接交流電輸入端，各組模塊交流輸入經移相模塊移相后的相位差為180°的均分點。在光照強度上實現多個波形疊加，使得疊加后的波形盡可能平滑，從而消除頻閃現象。具體的實施方式參見圖6。本發明的無電解電容LED系統的總體發光單元包含兩個或兩個以上的LED模塊(LED模塊Al An，LED模塊BI Bn)，這些LED模塊是獨立的，分別由各自的無電解電容驅動模塊驅動(無電解電容驅動模塊Al 無電解電容驅動模塊An，無電解電容驅動模塊BI Bn)。無電解電容驅動模塊為通常的會發生IOOHz (以我國為例)頻閃的無電解電容驅動電路，其中包含全橋濾波電路、AC/DC轉換電路等，如圖8。本發明的移相電路模塊用于將交流市電進行90°移相，圖3為市電電壓波形以及市電經過90°移相后的電壓波形。移相電路模塊可以為普通的RC移相電路，移相變壓器以及直接購買的移相模塊等。無電解電容驅動模塊Al 無電解電容驅動模塊An稱為第一組無電解電容驅動模塊，由交流市電直接輸入供電；無電解電容驅動模塊BI 無電解電容驅動模塊Bn稱為第二組無電解電容驅動模塊，由交流市電經移相電路模塊90°移相后的交流電壓供電。本發明的由交流市電直接供電無電解電容驅動模塊Al 無電解電容驅動模塊An與由交流市電移相后供電的無電解電容驅動模塊BI 無電解電容驅動模塊Bn數目相等，或者說，兩組具有同樣數量的驅動模塊；并且“LED模塊Al ”至“LED模塊An”和“LED模塊BI”至“LED模塊Bn”平均發光強度即亮度相等。最好的實現方法為，“無電解電容驅動模塊Al η”和“無電解電容驅動模塊BI η” 對應為相同的模塊，“LED模塊Al η”和“LED模塊BI η” 一一對應為相同的模塊。即“LED模塊Al ”與“LED模塊BI”發光強度一樣，……，“LED模塊An”與“LED模塊Bn”發光強度一樣，“LED模塊Al”至“LED模塊An”和“LED模塊BI”至“LED模塊Bn”經過混光處理后組成消除了兩倍市電頻率閃爍的無電解電容LED的“總體發光單元”。“總體發光單元”決定最終的照明效果。圖7為本發明一實施例的基本結構，實施例共包括兩組LED模塊“LED模塊A”和“ LED模塊B ”，分別由“無電解電容驅動模塊A”和“無電解電容驅動模塊B ”驅動，“無電解電容驅動模塊A”由交流市電直接供電，“無電解電容驅動模塊B”由交流市電經“移相電路/模塊”90°移相后的交流電供電。“LED模塊A”和“LED模塊B”為完全一樣的模塊，“無電解電容驅動模塊A”和“無電解電容驅動模塊B”為完全一樣的模塊。即“LED模塊A”和“LED模塊B”的驅動電流包絡相同，只是相位相差180°，平均發光強度一樣。
附圖8為實施例基本結構中的“無電解電容驅動模塊A”和“無電解電容驅動模塊B”內部電路圖。驅動模塊中不含電解電容，所有的電容均為CBB薄膜電容或者陶瓷電容，實現了無電解電容設計。電路的基本結構為通用型反激式無電解電容LED驅動電路，電路的核心控制由某國產型號的“控制芯片”實現。“控制芯片”實現“N溝道M0SFET”的電流控制、驅動的占空比控制、LED驅動電流調節等功能。“無電解電容驅動模塊A”的輸入為交流市電。“無電解電容驅動模塊B”的輸入為交流市電經90°移相后的交流電。它們的輸出分別接各自的LED模塊“LED模塊A”和“LED模塊B”。“LED模塊A”和“LED模塊B”經過光學混合處理后組成“LED總發光單元”，“LED總發光單元”決定最終的照明效果。本實施例的工作過程為，市電輸入后分為兩路，一路直接輸入到無電解電容驅動模塊A ;另一路輸入到移相電路/模塊，經過90°移相處理后，再輸入到“無電解電容驅動模塊B”。再分別由“無電解電容驅動模塊A”和“無電解電容驅動模塊B”驅動“LED模塊A”和“LED模塊B”。附圖9為“LED模塊A”和“LED模塊B”的驅動電流波形，波形為完全相同的電流包絡，只是相位相差180°。當“LED模塊A”驅動電流波形在波谷時，“LED模塊A”發光強度最小，此時“LED模塊B”驅動電流波形恰好處于波峰，“LED模塊B”發光強度最大；當“LED模塊A”驅動電流波形在波峰時，“LED模塊A”發光強度最大，此時“LED模塊B”驅動電流波形恰好處于波谷，“LED模塊B”發光強度最小。而“LED總體發光單元”的發光亮度由“LED模塊A”和“LED模塊B”的總驅動電流決定，即“LED總體發光單元”的平均發光強度基本不變，不會受交流整流后無大容量電解電容濾波的影響。消除了 2倍市電頻率的頻閃。
權利要求
1.改善頻閃LED驅動電路，包括交流電輸入端和第一組無電解電容驅動模塊，其特征在于，還包括移相電路模塊，以及通過移相電路模塊與交流電輸入端連接的第二組無電解電容驅動模塊。
2.如權利要求1所述的改善頻閃LED驅動電路，其特征在于，第一組無電解電容驅動模塊和第二組無電解電容驅動模塊包含數量相等的無電解電容驅動模塊；第一組無電解電容驅動模塊直接連接交流電輸入端。
3.如權利要求1所述的改善頻閃LED驅動電路，其特征在于，移相電路模塊的相位移動值為90°。
4.如權利要求1所述的改善頻閃LED驅動電路，其特征在于，每個無電解電容驅動模塊都連接有一個LED模塊。
5.如權利要求1所述的改善頻閃LED驅動電路，其特征在于，還有第三組或其他更多組的無電解電容驅動 模塊通過移相電路模塊連接交流電輸入端，各組的相位移動值分別為180°的均分點。
全文摘要
改善頻閃LED驅動電路，涉及電子技術。本發明包括交流電輸入端和第一組無電解電容驅動模塊，其特征在于，還包括移相電路模塊，以及通過移相電路模塊與交流電輸入端連接的第二組無電解電容驅動模塊。本發明消除了無電解電容LED照明兩倍交流市電頻率頻閃的情況，改善了發光質量，使無電解電容LED驅動方案可以應用到更多的場合，特別是使無電解電容LED可以應用到隧道照明、安防照明等特種照明市場。
文檔編號H05B37/02GK103220848SQ201310063808
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者王文君, 陳佳, 范茂 申請人:成都茂揚電子科技股份有限公司