CN202873141U

CN202873141U - 宽电压高功率因数led灯的开关调光电路

Info

Publication number: CN202873141U
Application number: CN2012205308246U
Authority: CN
Inventors: 吴俊纬
Original assignee: Guangzhou Nanker Integrated Electronic Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Nanker Integrated Electronic Co Ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-10-17

Abstract

本实用新型公开了一种宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，包括LED光源负载（6）、整流电路（4）、恒流电路（7）、稳压及PFC电路（5）、调光控制电路（8），稳压及PFC电路（5）包括PFC集成芯片（U1）、输出开关管（Q1），调光控制电路（8）输出端与稳压及PFC电路（5）的电压输出端（B）的采样电压端（A）相连，当电源开关在0.5～3s的时间内连续开关时，调光控制电路（8）依次循环闭合接通不同的回路输出，通过不同阻值的采样电阻，调整采样电压端（A）的电压，并反馈到PFC集成芯片（U1），控制输出开关管（Q1）的导通时间，调整电压输出端（B）的输出电压及LED光源负载（6）的电压输入端（C）的输入电压，对LED光源负载（6）进行分段调光。可应用于LED照明电路领域。

Description

宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路

技术领域

本实用新型涉及一种LED灯的调光电路，尤其涉及一种宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路。

背景技术

目前，LED的应用越来越广泛，用于日常室内和户外照明的LED灯具也正越来越普及。在很多场合，需要灯具能够调光，LED灯具同样如此。本申请人曾于2009年1月22日申请了“LED灯具节能控制电路”的专利，其专利号为ZL200910036887.9，其通过计时器可以实现在特定时间段的节能运行状态，即可以实现定时两段调光功能。但是，这种电路不能对LED实现随时的调光，且调光的段数只能是两段，无法实现更多段数的调光，因此对于需要随时可以调光，且调光要求较高的场合无法适用。目前还有通过专门的调光器进行调光的LED灯具，其需要在电源开关处设置专门的调光器，因此成本较高。另外，还有通过无线遥控进行调光的LED灯具，其需要在每个LED灯具上设置无线接收器，成本高，对于大量灯具调光需要逐个操作，使用麻烦。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、能够集中控制多个灯具、可随时进行多段调光的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括LED光源负载、将交流电变为直流电的整流电路、为所述LED光源负载进行稳流的恒流电路，所述整流电路通过电源开关接入市电供电电路，所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括稳压及PFC电路、调光控制电路，所述稳压及PFC电路接于所述整流电路之后、所述LED光源负载之前，所述稳压及PFC电路包括PFC集成芯片、输出开关管，所述调光控制电路的输出端与所述稳压及PFC电路的电压输出端的采样电压端相连接，当所述电源开关在0.5～3s的时间内连续开关时，所述调光控制电路感应电源开关信号，并依次循环闭合接通若干个不同的回路输出，每个回路输出接有不同阻值的采样电阻，从而调整所述采样电压端的电压，并反馈到所述PFC集成芯片，通过所述PFC集成芯片控制所述输出开关管的导通时间，从而调整所述电压输出端的输出电压，并调整所述LED光源负载的电压输入端的输入电压，对所述LED光源负载进行分段调光。

所述LED光源负载包括至少一组相串联的若干个LED，所述恒流电路包括至少一组恒流源器件，每组所述恒流源器件与所述LED光源负载中的至少一组LED相串联连接。

每组所述恒流源器件包括至少一个N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管，所述N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管的漏极为一接点，所述N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点；或者，每组所述恒流源器件包括至少一个N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极为一接点，所述N沟道结型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点。

或者，每组所述恒流源器件包括至少一个恒流集成电路。

所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括过流保护电路，所述过流保护电路接于电源的输入端，所述过流保护电路包括过流保护保险管。

所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括电源防雷电路，所述电源防雷电路接于所述整流电路之前。

所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括电源EMC电路，所述电源EMC电路接于所述整流电路之前；所述整流电路采用桥式整流。

所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括光源EMC电路，所述光源EMC电路接于所述稳压及PFC电路之后、所述LED光源负载之前。

所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括风扇散热电路。

所述风扇散热电路包括灯具风扇电机、至少一个风扇分流电阻及与所述风扇分流电阻并联的风扇稳压二极管。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括稳压及PFC电路、调光控制电路，所述稳压及PFC电路接于所述整流电路之后、所述LED光源负载之前，所述稳压及PFC电路包括PFC集成芯片、输出开关管，所述调光控制电路的输出端与所述稳压及PFC电路的电压输出端的采样电压端相连接，当所述电源开关在0.5～3s的时间内连续开关时，所述调光控制电路感应电源开关信号，并依次循环闭合接通若干个不同的回路输出，每个回路输出接有不同阻值的采样电阻，从而调整所述采样电压端的电压，并反馈到所述PFC集成芯片，通过所述PFC集成芯片控制所述输出开关管的导通时间，从而调整所述电压输出端的输出电压，并调整所述LED光源负载的电压输入端的输入电压，对所述LED光源负载进行分段调光；本实用新型可通过普通的开关接入到市电交流供电电路，通过普通的开关的正常断开和闭合，使得多组所述LED光源负载可以随时同时进行多段循环调光，不需要传统的调光器，也不需要独立的遥控接收器，故本实用新型结构简单、成本低、能够集中控制多个灯具、可随时进行多段调光。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例二的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例的分段控制集成电路的芯片内部电路原理框图；

图4是本实用新型实施例的分段控制集成电路的等效电路图；

图5是本实用新型实施例的分段控制集成电路的控制波形图；

图6是本实用新型实施例的PFC集成芯片的各功能脚的示意图；

图7是本实用新型实施例的PFC集成芯片的内部电路原理框图。

具体实施方式

实施例一：

如图1、图3～图7所示，本实施例的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路包括LED光源负载6、将交流电变为直流电的整流电路4、为所述LED光源负载6进行稳流的恒流电路7、稳压及PFC电路5、调光控制电路8、过流保护电路1、电源防雷电路2、电源EMC电路3、光源EMC电路10，所述过流保护电路1接于电源的输入端，所述过流保护电路1包括过流保护保险管F0，用于过流及短路保护之用，所述电源防雷电路2接于所述过流保护电路1之后、所述整流电路4之前，用于防雷保护之用，包括压敏电阻RV1、RV2、R1、负温度系数热敏电阻NTC、放电管DSA1、滤波电容C1，所述电源EMC电路3接于所述电源防雷电路2之后、所述整流电路4之前，以使电路符合电磁兼容性要求，包括电阻R2、电容C2～C4、C14、共模电感T1、T4、差模电感L4、L5，所述整流电路4通过电源开关（位于电源的输入端之前，图中未示出）接入市电供电电路，所述整流电路4采用桥式整流即整流桥D1，当然也可以采用其他整流方式整流，所述稳压及PFC电路5是功率因数校正电路，接于所述整流电路4之后、所述LED光源负载6之前，用于为所述LED光源负载6提供电压稳定的直流电，并提高整个电路的功率因数，所述稳压及PFC电路5是开关电源，所述稳压及PFC电路5包括PFC集成芯片U1、输出开关管Q1，所述PFC集成芯片U1采用型号为MC33262的电源PFC功率因数控制电路，其外围元件包括电容C5～C11、电阻R3～R9、R17、R18、二极管D2、D3、稳压二极管DZ、变压器/电感T2，电阻RT，所述LED光源负载6包括若干组LED，各组LED之间相并联，各组内包括若干个相串联的LED，每组相串联的LED可以单独构成一个独立的光源或灯具，因此可以实现多个灯具集中控制，所述恒流电路7包括若干组恒流源器件，每组所述恒流源器件包括一个N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管Q2、……、Q5，每个所述耗尽型绝缘栅极场效应晶体管Q2、……、Q5的漏极为一接点，每个所述耗尽型场绝缘栅极场效应晶体管Q5、……、Q5的源极与栅极相短接构成另一接点，每组所述恒流源器件与所述LED光源负载6中的一组LED相串联连接，以使每组LED都能获得稳定的工作电流，避免过流烧毁，延长使用寿命，所述调光控制电路8包括分段控制集成电路U2，其具有五个输出端Q1～Q5，每个输出端接有不同阻值的采样电阻R11～R15，其外围元件还包括电容C12、C13、电阻R19、R20、二极管D9、稳压二极管DZ1，所述调光控制电路8的五个输出端与所述稳压及PFC电路5的电压输出端B的采样电压端A相连接，当所述电源开关在设定的短暂时间内（如0.5～3s）连续开关时，所述调光控制电路8感应电源开关信号，并依次循环闭合接通若干个不同的回路输出，具体如下：通过对电源开关进行开闭，第一次闭合电源开关时，在所述分段控制集成电路U2的4脚CP感应上升弦信号，2脚Q1与地接通，第二次开合电源开关时，1脚Q2与地接通，第三次开合电源开关时，8脚Q3与地接通，第四次开合电源开关时，7脚Q4与地接通，第五次开合电源开关时，6脚Q5与地接通，并照此循环，从而调整所述采样电压端A的电压，并反馈到所述PFC集成芯片U1，通过所述PFC集成芯片U1控制所述输出开关管Q1的导通时间，从而调整所述电压输出端B的输出电压，并调整所述LED光源负载6的电压输入端C的输入电压，对所述LED光源负载6进行分段调光，如电源开关断开即开路超过10s再闭合，则电路复位，即分段调光从第一次闭合电源开关开始重新进行循环，所述光源EMC电路10接于所述稳压及PFC电路5之后、所述LED光源负载6之前，所述光源EMC电路10包括共模电感T3、差模电感L1、L2。

本实用新型利用所述PFC集成芯片U1的具体原理如下：

（1）在没有调光电路的状态下，所述稳压及PFC电路5的电压输出端B的输出电压通过如下控制过程保持稳定：在所述PFC集成芯片U1的电路中，若电压输出端B的电压出现上升，则采样电压端A即1脚电压也随之上升，与所述PFC集成芯片U1设定的Vref＝2.5V相比较，误差放大器输出电压会下降，使乘法器输出的基值电流值下降，使得所述输出开关管Q1的导通时间缩短，流过电感T2的电流下降，从而使电压输出端B的电压下降；反之，使输出电压上升，以达到稳定输出电压的目的，同时最终使采样电压端A即1脚电压稳定在与参考电压相同，即2.5V；因此，所述PFC集成芯片U1的电路可以在采样电压端A电压变高时，降低总输出的电压。

（2）在设有本实用新型的调光电路的状态下，采样电压端A的采样电压是由电阻R9、R17、R18及R11～R15中一个通过串联分压取得，通过电源开关切换所述分段控制集成电路U2的五个输出端时，若R11～R15的切换后阻值变大，则下分压电阻增大，采样电压端A即1脚电压上升，利用上述“所述PFC集成芯片U1的电路可以在采样电压端A电压变高时，降低总输出的电压”的原理，与所述PFC集成芯片U1设定的Vref＝2.5V相比较，误差放大器输出电压会下降，使乘法器输出的基值电流值下降，使得所述输出开关管Q1的导通时间缩短，流过电感T2的电流下降，从而使电压输出端B的电压下降，并最终使得采样电压端A即1脚电压稳定在与参考电压相同，即2.5V，而所述LED光源负载6的电压输入端C的直流电压与电压输出端B的直流电压相等，因此，所述LED光源负载6的电压降低，实现了降低功耗和调光的目的。

实施例二：

如图2～图7所示，本实施例的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路与实施例一的区别在于：本实施例还包括风扇散热电路9，以匹配带有散热风扇的LED灯具，所述风扇散热电路9包括灯具风扇电机FAN、三个风扇分流电阻R16、R21、R22及与所述风扇分流电阻R16、R21、R22并联的风扇稳压二极管D4，所述风扇稳压二极管D4的稳压工作点可根据灯具的功率大小及实际电路的情况等因素选定为5～24V DC之间的某个特定电压，使得所述灯具风扇电机FAN的电压控制在一定范围内，避免多个灯具同时开启产生的开关浪涌冲击造成的瞬时电压过高，减少对所述灯具风扇电机FAN造成冲击，避免风扇损坏，保证整个电路的散热稳定运行，所述风扇分流电阻R16、R21、R22用于大功率电路的分流，避免单个电阻带来的高温。

本实施例的其余特征与实施例一相同。

以上实施例仅是举例说明，并非是对本实用新型的限制，所述LED光源负载6也可以是由多组相串联的若干个LED构成的单个灯具或光源，并每组所述LED光源负载串接一个或多个所述恒流源器件，或者多组所述LED光源负载串接一个或多个所述恒流源器件。所述恒流源电路也可以包括至少一个N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极为一接点，所述N沟道结型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点，即采用N沟道结型场效应晶体管代替实施例中的所述N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管，二者实现的功能和效果相同，或者，每组所述恒流源器件包括至少一个恒流集成电路，即采用传统的恒流电路也可以。当然，采用一个独立的器件作为所述恒流源器件，更方便替换现有其他恒流源集成电路的外围稳压及稳流电路，使得电路元件大大减少、电路简单、成本低。

本实用新型可广泛应用于LED照明电路领域。

Claims

1.一种宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，包括LED光源负载（6）、将交流电变为直流电的整流电路（4）、为所述LED光源负载（6）进行稳流的恒流电路（7），所述整流电路（4）通过电源开关接入市电供电电路，其特征在于：所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括稳压及PFC电路（5）、调光控制电路（8），所述稳压及PFC电路（5）接于所述整流电路（4）之后、所述LED光源负载（6）之前，所述稳压及PFC电路（5）包括PFC集成芯片（U1）、输出开关管（Q1），所述调光控制电路（8）的输出端与所述稳压及PFC电路（5）的电压输出端（B）的采样电压端（A）相连接，当所述电源开关在0.5～3s的时间内连续开关时，所述调光控制电路（8）感应电源开关信号，并依次循环闭合接通若干个不同的回路输出，每个回路输出接有不同阻值的采样电阻（R11～R15），从而调整所述采样电压端（A）的电压，并反馈到所述PFC集成芯片（U1），通过所述PFC集成芯片（U1）控制所述输出开关管（Q1）的导通时间，从而调整所述电压输出端（B）的输出电压，并调整所述LED光源负载（6）的电压输入端（C）的输入电压，对所述LED光源负载（6）进行分段调光。

2.根据权利要求1所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述LED光源负载（6）包括至少一组相串联的若干个LED，所述恒流电路（7）包括至少一组恒流源器件，每组所述恒流源器件与所述LED光源负载（6）中的至少一组LED相串联连接。

3.根据权利要求2所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：每组所述恒流源器件包括至少一个N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管，所述N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管的漏极为一接点，所述N沟道耗尽型绝缘栅极场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点；或者，每组所述恒流源器件包括至少一个N沟道结型场效应晶体管，所述N沟道结型场效应晶体管的漏极为一接点，所述N沟道结型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点。

4.根据权利要求2所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：每组所述恒流源器件包括至少一个恒流集成电路。

5.根据权利要求1所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括过流保护电路（1），所述过流保护电路（1）接于电源的输入端，所述过流保护电路（1）包括过流保护保险管（F0）。

6.根据权利要求1所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括电源防雷电路（2），所述电源防雷电路（2）接于所述整流电路（4）之前。

7.根据权利要求1所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括电源EMC电路（3），所述电源EMC电路（3）接于所述整流电路（4）之前；所述整流电路（4）采用桥式整流。

8.根据权利要求1所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括光源EMC电路（10），所述光源EMC电路（10）接于所述稳压及PFC电路（5）之后、所述LED光源负载（6）之前。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路还包括风扇散热电路（9）。

10.根据权利要求9所述的宽电压高功率因数LED灯的开关调光电路，其特征在于：所述风扇散热电路（9）包括灯具风扇电机（FAN）、至少一个风扇分流电阻（R16、R21、R22）及与所述风扇分流电阻（R16、R21、R22）并联的风扇稳压二极管（D4）。