[发明专利]微功耗LED照明电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种微功耗LED照明电源。

背景技术

1.1传统LED照明电源现状，有三种状况：

1)采用电阻降压，主要用在小功率照明，效率非常低，仅为5％左右；

2)采用电容降压，主要用在小功率照明，功率因数非常低，仅为5％左右；

3)采用开关电源方式，主要用于功率较大照明，效率和功率因数不到80％。

调宽式开关稳压电源，对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Uo可由公式计算，即Uo＝Um×T1/T。式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。

从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

这种脉宽调制式稳压电源最大的缺点是效率相对较低，电路复杂，产生强烈EMI干扰，对电网造成严重污染。

1.2LED照明电源特点

图1左的特性曲线可以看出，LED导通后，正向电压的细小变动将引起电流的极大变化，环境温度、LED老化时间等也将受到影响，而LED的光输出直接与通过的电流相关，当输入电压、环境温度发生变化时，必须保持通过LED的电流保持常量。

图2的特性曲线可以看出，当LED结温升高时，其输出的光强度将减少，反之亦然，当结温升至100度时，白色LED的光强度降至原值80％。

发明内容

微功耗LED照片电源利用市电正弦波过零点前后窄脉冲，获得合适的电压，同时采用产生恒流的新方法，目的是节能和环保，为实现LED智能化控制提出优化设计，为LED在不同工作环境中使用提供更优越的保障。微功耗LED照明电源，避免了因电流过大或节温过高降低发光效率；该照明电源主器件工作在工频，不产生高频损耗和EMI干扰，发光管不闪灼，成本、体积、重量、功耗与传统LED电源相比都减少90％。

微功耗LED照明电源包括了原理电路、对称输出电路、变压器输出电路等，详细说明如下：

图3是微功耗LED照明电源的原理电路，V1是幅值311V市电，驱动信号V2、V3、V4、V5都是周期20ms、脉宽1ms的方波，延时时间依次是：0ms、9ms、10ms、19ms。正半周期间，当正弦波电压过零前后1ms时，V2、V3高电平，市电V1通过D1、NPN场效应管Q1、R5到地形成回路，分别取正向正弦波过零前后1ms区间的正弦波电压，在电阻R5上两个正向脉冲；负半周期间，当正弦波电压过零前后1ms时，V4、V5低电平，市电V1通过D2、PNP场效应管Q2、R5到地形成回路，分别取负向正弦波过零前后1ms区间的正弦波电压，在电阻R5上两个正向脉冲，当一个周期过后，在电阻R5上获得正负四个正负脉冲电压。在电阻R5上获得的电压脉冲波是正弦波电压的一部份，脉宽1ms，位于正弦波过零前后，过零前后的两个单向脉冲波，形成一个正负脉冲波，脉宽2ms，相邻两个脉冲波关于纵轴为对称。

如图4仿真波形所示，所取各点电压与各功率MOS管的驱动电压相对应，都是正弦波过零前后的1ms尖峰，在正弦波一个周期只取四个过零附近的1ms宽的尖峰脉冲电压，不会造成正弦波电压失真，反而会大大改善正弦波波形因子。

电网污染，功率因数低，主要原因是容性负载造成的，容性负载的特点是只利用正弦波峰附近区间电压，只有这个区间才有电流流出，而其余区间完全没有电流流出，这才造成功率因数低。本电源正是利用正弦波波谷附近区间电压，使这个通常完全没有电波流出的区间也有电流流出，不但开发了一个能源大宝库，同时大大改善电网的功率因数和电网污染程度。

主电路不采用PWM脉宽调制，微功耗LED照明电源由降压电路和恒流电路组成，市电进入降压电路，输出直流低压，直流低压进入恒流电路，输出恒定电流，驱动LED发光：