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(shí)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(shí)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?！緦＠f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(jì)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(diǎn)，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(jì)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(diǎn)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(gè)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(gè)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(shí)施控制的，都屬于一維線性控制范疇，其原理和特點(diǎn)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(shí)時(shí)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(gè)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(jì)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(gè)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(gè)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(shí)不可取。實(shí)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(shí)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(jì)數(shù)器作為控制代碼ROM地址發(fā)生器，該計(jì)數(shù)器輸出地址碼實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)質(zhì)。例如AC220V應(yīng)用，若整串燈絲LED總數(shù)100個(gè)，可分7段，各段LED數(shù)量分別是:1、2、4、8、16、32、37個(gè)，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(shí)際電路不精確控制到單個(gè)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(gè)，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(gè)，需5只電子開關(guān)；若改m=8則4段，LED是8、16、32、44個(gè)，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(shí)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(diǎn)，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(shí)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(diǎn)；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(shí)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(shí)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(gè)接點(diǎn)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(shí)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(shí)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(gè)接點(diǎn)連接到IC的另外4只引腳；在實(shí)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(shí)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(shí)，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(gè)接點(diǎn)連接到IC的另外4只引腳；在實(shí)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(shí)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(shí)，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(diǎn)連接到IC的另外3只引腳；在實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)，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(diǎn)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(gè)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)。【文檔編號】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