[发明专利]LED工作模式控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED工作模式控制装置。 

背景技术

LED光源作为绿色、节能、省电、长寿命的第四代照明灯具而异军突起、广受关注、如火如荼地迅速发展。目前的LED光源是低电压(VF＝2→3.6V)、大电流(IF＝200→1500mA)工作的半导体器件，必须提供合适的直流流才能正常发光。直流(DC)驱动LED光源发光的技术已经越来越成熟，由于我们日常照明使用的电源是高压交流(AC 100～220V)，所以必须使用降压的技术来获得较低的电压，常用的是变压器或开关电源降压，然后将交流(AC)变换成直流(DC)，再变换成直流恒流源，才能促使LED光源发光。因此直流驱动LED光源的系统应用方案必然是：变压器+整流(或开关电源)+恒流源(图1)。 

LED灯具里必然要有一定的空间来安置这个模块，但是对于E27标准螺口的灯具来说空间十分有限，很难安置。无论是经由变压器+整流或是开关电源降压，系统都会有一定量的损耗，DC LED在交流、直流之间转换时约15％～30％的电力被损耗，系统效率很难做到90％以上。 

参考AC LED光源的工作原理，将一堆LED微小晶粒采用交错的矩阵式排列工艺均分为五串，AC LED晶粒串组成类似一个整流桥，整流桥的两端分别联接交流源，另两端联接一串LED晶粒，交流的正半周沿蓝色通路流动，3串LED晶粒发光，负半周沿绿色通路流动，又有3串LED晶粒发光，四个桥臂上的LED 晶粒轮番发光，相对桥臂上的LED晶粒同时发光，中间一串LED晶粒因共用而一直在发光。 

在60Hz的交流中会以每秒60次的频率轮替点亮。整流桥取得的直流是脉动直流，LED的发光也是闪动的，LED有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，因人眼对流动光点记忆是有惰性的，结果人眼对LED光源的发光+余辉的工作模式解读是连续在发光。LED有一半时间在工作，有一半时间在休息，因而发热得以减少40％～20％。因此AC LED的使用寿命较DC LED长。但由于个数大幅度增加，导致成本上升。 

目前阶段的AC LED还有两个缺点，其一是接近一半的LED只在交流电的半个周期工作，利用率低，发光效率并没有DC LED高；由于在每个半周当中还只能在电压高过一定值时才开始导通发光，发光亮度、功率提升都受到限制。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐压高、发光效率高的LED工作模式控制装置。 

本发明的目的是这样实现的：它包括：整流电路：用于整流交流电源的电路； 

(2)LED模块组：由一组或一组以上依次串联的LED模块构成， 

(3)LED限流装置：连接于整流电路和所述的LED模块组之间的、用来限制和稳定电路中LED的工作电流的装置； 

门限电路：连接于整流电路和LED模块之间，用来判断整流电路输出端正极与门限电路单独控制的LED模块输出端之间的电压，并控制LED模块中的LED的点亮和熄灭的电路； 

本发明的目的实现了以下优点： 

1、可实现耐压高 

在LED颗数足够的情况下，比如150颗串联，就可承受450V以上的高压， 确保其使用的安全性。 

AC驱动方式中这是不可思议的。AC驱动方式，如果串联颗数太多，LED的导通时间将进一步减小，而且AC电压偏低时就无法工作，彻底熄灭。 

而DC驱动方式在极高压的情况下，极易导致驱动开关电源损坏。 

2、可实现高效率 

由于该方案的损耗主要在限流电阻上，而限流电阻的压降始终被控制在LED导通压降附近，损耗值也就被限定在极低状态。 

假定LED压降为3V，导通电流20mA，那么总的损耗P＝3*0.02＝0.06w，在310V的脉动电压情况下，可有103颗LED被顺序电亮，估算LED发光功率可达到Peffect＝(310/1.414)*0.024.4W，效率＝4.4/(4.4+0.06)＝98.6％ 

对AC驱动而言，一般启动点设置在150V，由于导通时间短，电流假定设为20Ma，总损耗P＝((310-150)/1.414)*0.02＝2.26W，有效功率Pe＝150V*0.02＝3W，效率＝3/(3+2.26)＝57％远远低于本案的效率 

对DC驱动而言，由于高效开关恒流电源的配合，能做到90％的效率已经是奢望了，而且成本也极高，大大限制了产品的推广。 

3、可轻松实现高功率