[发明专利]一种LED线性驱动拓扑

说明书

技术领域

本发明主要涉及照明电子设备，确切地说，提出了一种LED线性驱动拓扑和带有这种拓扑的LED照明灯具。

背景技术

随着能源的短缺和新技术的发展，冷光源LED的工作电压低和光效高被认为是照明的新光源。然而目前LED照明设备投有得到普及应用的关键问题有两个：一是价格偏高二是控制电路不稳定导致LED寿命大大降低。据统计目前LED白光照明灯具出现的失效故障，70％左右是电源问题，20％左右是线路和结构问题，只有不到10％是LED单管的本身质量问题，所以电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重，这就要求在驱动设计中选择最合适的AC-DC驱动器。因此低成本的控制电路是LED普及的前提。

通常LED灯珠在使用时需要多颗灯珠串联或者并联起来才能工作，采用并联方式驱动多只LED虽然所需的电压较低，但由于每只LED的正向压降不同，使得每只LED的亮度不同，除非采用单独的调节的方式来保证每只LED有相同的亮度。所以并联方式要保证亮度均匀一致，实现起来比较复杂。而采用串联方式能够保证流过每只LED的电流相同，可使得LED的亮度基本一致，这是目前常用的结构。而当采用串联型的驱动方式时，如果串接的LED中一个或几个LED发生故障而断路(短路对电路影响较小可忽略)就会使电路发生断路而不能正常工作。为了避免此缺陷，可在每个LED两端反向并联一个稳压管，当某个LED灯珠发生断路时，其并联的稳压管投人工作，保证了串联灯珠电流不变。要注意的是，稳压管的稳压值要比LED的导通电压要高，否则并联的稳压管会分流掉一部分电流而使LED将变暗甚至不亮。

由LED的电学特性可知，其平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，且电流对LED结温影响很大，过大的电流很容易导致LED灯珠结温升高而损坏。此外，由LED的光学特性可知随着正向电流的增加，LED光通量随之增大，即亮度增加。因此为了保持LED发光亮度的恒定，就要保证LED正向电流的稳定。因此设计合理的驱动电源对于LED照明灯具就显得十分重要。本文提出了一种LED线性恒流驱动电路，该电路具有成本低、结构简单并且效率高及体积小等特点，很适合做室内照明LED灯具的驱动电源。

发明内容

在一个实施例中，本发明披露了一种LED线性驱动拓扑，包括：串联的多级发光二极管D₁、D₂、……D_N，在首个第一级发光二极管D₁的阳极端提供一个输入电压V_IN，自然数N＞1；多级电流调节支路DRI₁、DRI₂、……DRI_N，任意一级发光二极管D_K的阴极端和接地端之间都连接有一级所述电流调节支路DRI_K，自然数K满足N≥K≥1；任意一级所述电流调节支路DRI_K都包括串联在与其对应的一级发光二极管D_K的阴极端和接地端之间的一个晶体管Q_K和一个感测电阻R_K；定义每一级所述电流调节支路DRI_K中晶体管Q_K和感测电阻R_K互连的一个节点为检测节点NODE_K，则每一级所述电流调节支路DRI_K还包括反相端耦合到检测节点NODE_K而输出端耦合到晶体管Q_K的控制端的一个第一运算放大器A1_K；其中最后一级电流调节支路DRI_N的第一运算放大器A1_K(此时K＝N)的正相端接收参考电压V_REF而反相端耦合到检测节点NODE_N；非最后一级电流调节支路DRI_N的其他任意一级电流调节支路DRI_K还包括：正相端接收分压器DIV_K对参考电压V_REF进行分压的分压值而反相端耦合到后一级电流调节支路DRI_K+1的检测节点NODE_K+1的一个第二运算放大器A2_K，第二运算放大器A2_K的输出端耦合到第一运算放大器A1_K的正相端。