[发明专利]一种高频窄脉冲驱动LED的高效节能方法

说明书

技术领域

本发明涉及电光源领域，具体涉及楼堂馆所、酒店餐厅，商场，企事业单位办公室，工厂车间、机关学校及普通家庭的日常节能照明，更具体地说，涉及一种高频窄脉冲驱动LED的高效节能方法。

背景技术

照明是人们日常生产、生活不可缺少的组成部分，从原始的火把、油灯，到现代的各式各样的电灯，一直伴随着人类社会的进步而发展。自爱迪生发明了电灯以后，用电来发光照明，已成为现代文明社会的主要照明方式。而在各式各样的电光源中，近年来兴起的LED照明是一种发展最迅猛，最有广阔前途的新型电光源。但目前的LED驱动方式大多采用稳压恒流驱动，LED发光过程中一直有连续的电流流过，从而使LED发热严重，光源散热是长期困扰人们的技术难题，如果解决不好，会直接影响LED光源的寿命和效率。

考虑到人眼的感光方式一般遵循两个法则：一个称为“Broca-Sulzer效应”，就是接受到象快门那样的瞬间闪光后，人眼感受到的亮度是实际亮度的几倍。另一个称为“Talbot-Plateau效应”，就是当反复接受瞬间闪光后，人眼会感受到反复时间内的平均亮度。Talbot-Plateau效应是在以电压周期为数百ms左右低速电源驱动的水银荧光灯中发现的，因此，如果设想以电压周期达数百ns占空比很小的高速脉冲电源来驱动LED，其结果当频率高到一定程度时，利用人眼的视觉残留现象，Broca-Sulzer效应的影响比Talbot-Plateau效应更大，人眼便可感受到更高的亮度，可使LED亮度感觉翻倍。已有试验证明，当对LED施加占空比≤10％、频率为MHz数量级的周期高速脉冲电压时，与施加恒定直流电压时相比，人眼感受到的亮度约为2倍。受验者参与的评测实验显示，采用蓝色LED可感受到的亮度为1.5～1.9倍，绿色LED为2.0～2.2倍，红色LED为1.0～1.3倍。采用高速脉冲电源来驱动LED，由于占空比很小，LED实际流过电流的时间短，消耗的电能少，发热量也会显著减小，温升降低，使用寿命会大大延长，且节能效果明显，作为一种新型高效节能长寿的LED电光源，无疑具有巨大的社会经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高频窄脉冲驱动LED的高效节能方法，其实质是利用高频窄脉冲产生电路形成的一种频率很高，占空比很小的高频窄脉冲来驱动LED发出脉冲闪光，在实际流过LED的电流时间短，耗电少，发热小，温升低的情况下，利用人眼的视觉残留效应，感受到更高的亮度，从而实现延长LED电光源寿命并节能的目的。

本发明的目的是这样实现的，设计一种高频窄脉冲产生电路，见附图1，它由窄脉冲形成单元1，栅极驱动及保护单元2，电流传感检测单元3，触发单元4和电源稳压单元5组成，整个电路可以设计成一个功能模块或者IC芯片封装到一个6～8脚的封装内。

本发明的特征在于，以S0-8  IC封装为例，高频窄脉冲产生电路功能模块的引脚安排和连接关系如下：

窄脉冲形成单元1产生形成的高频窄脉冲连接到栅极驱动及保护单元2，经过其缓冲放大以后由S0-8的第5脚GD端输出去接应用电路中的外部开关MOS管栅极G；应用电路中的LED电流检测信号由S0-8的第3脚CS端输入连接到电流传感检测单元3，单元3检测出的过流和保护信号送回栅极驱动及保护单元2，用于对MOS开关提供安全保护；单元3检测出的限流信号连接到触发单元4；触发单元4产生的触发信号连接到窄脉冲形成单元1，对窄脉冲的形成进行控制；电源稳压单元5对由S0-8的第8脚VCC端引入的外部电源进行稳压和处理后连接到1、2、3、4各功能单元，为其提供电能；窄脉冲形成单元1由S0-8的第1脚引出的C端和由S0-8的第2脚引出的R端用于外接电容、电阻等定时元件；S0-8的第4脚为内部各单元的公共地GND引出端；S0-8的第6、7脚留作功能备用端暂时未连接。

本发明的特征还在于，它是利用一个10～16进位的计数器输出的进位脉冲来形成高频窄脉冲的，其占空比约为10％～6％，符合试验发现的最佳效果占空比≤10％的窄脉冲要求。

本发明的特征还在于，除了利用计数器进位脉冲方法外，还可以利用单片机、不对称多谐振荡器、可触发单稳态电路等脉冲形成、延时电路形成高频窄脉冲。

本发明的特征还在于，驱动LED的窄脉冲除了占空比固定的方法以外，还可以在一定的范围内变动，合理的选择参数，同样可实现高效节能的目的。当采用可变占空比的窄脉冲驱动LED时，LED的供电电压允许在一定范围内波动，无需稳压，这样就可利用交流电源经过整流后的脉动直流电为LED直接供电，可使实用电路大大简化，成本显著降低，便于广泛推广。