[发明专利]一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路

说明书

本发明公开了一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，包括一个整流桥、一个MCU、n个可关断恒流电路、n个辅助电源和n个LED灯串，所述整流桥将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波，加在辅助电源、LED灯串和恒流电路串联而成的电路两端，所述辅助电源为MCU提供工作电压，MCU对输入电压进行采样，以输入电流流过零时间为基准，计算n个可关断恒流电路关断和开通的时间，并输出n路开关量信号对恒流电路进行控制。本发明通过时间控制解决了输入电压变化带来的占空比变化问题，使每周期内流过LED的电流有效值不变，有效提高了电源调整率，使灯串发光稳定，不随输入电压的变化而变化。

技术领域

本发明涉及LED电路技术领域，尤其涉及一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路。

背景技术

韩国首尔半导体在2005年发明了可以用直流直接驱动使灯具发光的ACLED，美国III-N Technology也发明了单芯片发光二极管(ACLED),系统应用方案大大简化，系统效率达到92%以上。

台湾“工业技术研究院”2008年完成可产业化生产并有实际应用系统方案的ACLED产品，可直接插电于60Hz或更高频率的AC110V交流电压使其交流发光。

然而ACLED灯具电路中，交流电压经整流后直接加在LED两端。由于LED导通阀值电压的存在，LED只在输入电压高于阀值电压后才导通，功率因数仅有0.65左右，导通电流波形为脉动直流，输入电压和LED的阀值不变时，占空比不变。

另外，交流输入的频率较为稳定，但是随着输入电压会因电网供电质量决定，在一定的范围内波动，当输入交流电压降低时，电压达到LED阀值所需要的时间长，LED电流占空比减小，流过LED的电流有效值减小，灯具变暗；当输入交流电压升高时，电压达到LED阀值所需的时间短，LED电流占空比变大，流过LED的电流有效值变大，灯具变亮。也就是说，交流的ACLED电路，其工作受电压波动的影响，亮度会随输入电压的变化而变化，不能提供稳定的光输出。

发明内容

本发明的目的对于现有技术存在功率因数低、亮度随输入电压变化而变化的问题加以解决，提供一种长寿命、低成本、节电效果好的高功率因数、工作电流不随输入电压变化而变化的LED照明灯驱动控制电路。

为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种数字定时恒功率交流直接驱动LED电路，包括一个整流桥、一个微处理器（MCU）、n个可关断恒流电路、n个辅助电源和n个LED灯串。整流桥将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波，加在辅助电源、LED灯串和恒流电路串联而成的电路两端。辅助电源为MCU提供工作电压，MCU对输入电压进行采样，以输入电流流过零时间为基准，计算n个可关断恒流电路关断和开通的时间，并输出n路开关量信号对恒流电路进行控制。可关断恒流电路 (i=1,2,3……n,n≥2)将LED分为n段，每段LED的数量既可相同也可不同，每个可关断恒流电路的工作电流可依据设计需求进行设置，获得不同的工作电流波形，恒流电路所需的工作电压既可由辅助电路提供，也可从100Hz全波上获取。n个可关断恒流电路中，每个可关断恒流电路的输入端接相应的LED的负端，输出端接整流桥的负端。

进一步的，由于输入交流电的50Hz频率非常稳定，相应的整流后的100Hz全波周期也为非常稳定的10ms。

更进一步的，所述MCU将每个全部波周期按照波形的上升和下降分为n段，在波形上升期时间段按升幂排列（i=1,2……n）,在波形下降期时间段按降幂排列（i=n……2,1），在时间段内，对应的第个恒流电路导通，其余的恒流电路均关断。随着电压的上升和下降，MCU依据固定的时间依次控制n个可关断恒流电路，来制流经每段LED的电流，这样既能使得电压变化时，每段电压都能得到充分的利用，又依据输入电压峰值变化但周期不变的特性，通过MCU控制工作电流占空比不变，保持工作电流有效值不变，达到提高功率因数和电源调整率的目的。