一種led恒流驅動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED驅動裝置，尤其涉及一種LED恒流驅動裝置。
【背景技術】
[0002]現在國家倡導節能減排，在照明領域采用的LED光源的照明產品以其優良的節能、低碳和綠色環保效果而發展迅速。當LED作為照明裝置光源時，照明裝置的壽命不僅僅取決于LED，還取決于驅動電源等組件。在目前的應用方案中，LED照明裝置壽命的瓶頸仍然是驅動電源。為了降低驅動電源壽命對LED燈具壽命影響，研究人員一方面改良現有的直流電源驅動裝置，另一方面設計全新的交流電直接驅動LED的電路。
[0003]對于普通老百姓來說，使用LED照明產品能夠節省電能，但是現有的LED照明產品存在的問題是驅動壽命短。因為現有的市面上采用的驅動方案為傳統的開關電源技術，這種技術相對成熟，但是電源的體積較大，需要有良好的散熱性能。在將這種電源技術引入到LED照明產品時，其提供給驅動電源的空間狹小，工作環境溫度較高(高于60°C)。這樣直接導致驅動壽命降低，同時開關電源的成本高，且EMC特性差(需要外加輔助元件)。而且現有的LED照明產品一旦損壞，基本沒有維修的價值，需要直接更換驅動電源，但是由于受限LED照明產品電源腔體的限制，一般只能更換指定廠家，指定型號的驅動電源，且維修過程復雜。
[0004]目前也有一些交流直接驅動LED電路，其采用的方法是傳統的阻容降壓或者采用單路線性恒流技術。阻容降壓雖然成本低，但是這些技術存在以下問題，LED電路的功率因數較低(一般為0.2?0.5)。并且需要采用高壓電容，這種電容的體積大，壽命遠遠低于LED，一旦電容損壞LED也就全部會被擊穿，直接導致整個燈具報廢。此外，采用單路線性恒流技術雖然解決了功率因數的偏低的問題(一般在0.8?0.85)，但是在交流市電工作的一個周期中，由于電路需要一個啟動電壓，并且該啟動電壓一般較高，因而有很長時間電路處于不工作狀態(利用率低于60%)。對于這些問題，技術人員采用了一種分段點亮的LED驅動電路技術方案。雖然該方案的LED驅動電路有較高的功率因數和利用率，但是這種LED驅動電路多數采用多路恒流源。并且這種驅動電路有以下重大缺陷:當電壓在正常的波動范圍時，電路的輸出功率會有巨大的變化，從而導致功率不穩定，LED出現閃爍。例如，中國專利公開CN201310080348.1公開了一種基于AC電源的分段式LED驅動電路，LED驅動電路包括整流單元、恒流驅動單元和照明單元。該技術方案的LED驅動電路有較高的功率因數，但是沒有解決電壓波動時，LED出現頻閃的問題。

【發明內容】

[0005]針對現有技術之不足，本發明提供了一種LED恒流驅動裝置，其包括整流模塊、控制模塊、恒流模塊和照明模塊，所述整流模塊的輸出端分別連接所述控制模塊和所述照明模塊，所述恒流模塊設置在所述控制模塊和所述照明模塊之間，
[0006]所述照明模塊包括N個依次串聯的LED單元(N為大于I的整數)，所述恒流模塊包括限流電路、采樣電路和補償電路；
[0007]所述整流模塊的輸出電壓在單調遞增或單調遞減的過程中，所述N個依次串聯的LED單元逐個導通或逐個熄滅；并且在至少一個LED單元導通時，所述控制模塊根據所述補償電路與所述采樣電路共同產生的電壓，輸出一控制電壓以控制所述限流電路減小或增加所導通LED單元上的電流，從而使所導通的LED單元保持功率穩定。
[0008]根據一個優選實施方式，所述整流模塊包括四個二極管，所述四個二極管中的第一二極管的正端和第二二極管的負端與交流電源的一端連接，所述四個二極管中的第三二極管的正端和第四二極管的負端與交流電源的另一端連接，其中，所述第一二極管的負端與所述第三二極管的負端相連，其連接點構成了所述整流模塊的輸出正端；所述第二二極管的正端與所述第四二極管的正端相連，其連接點構成了所述整流模塊的輸出負端，并且所述整流模塊的輸出負端接地。
[0009]根據一個優選實施方式，所述控制模塊包括運算放大器，第一供電支路和第二供電支路，所述第一供電支路和所述第二供電支路并聯在所述整流模塊的輸出正端和輸出負端之間，其中，所述第一供電支路包括第一限流電阻、第一穩壓管和第一電容，所述第二供電支路包括第二限流電阻、第二穩壓管和第二電容。
[0010]根據一個優選實施方式，所述第一限流電阻和所述運算放大器的同相端共同連接至所述第一穩壓管的負端，所述第二限流電阻和所述運算放大器的供電端(VCC)共同連接至所述第二穩壓管的負端；所述第一限流電阻和所述第二限流電阻共同連接至所述整流模塊的輸出正端，所述第二穩壓管的正端和所述第一穩壓管的正端共同連接至所述整流模塊的輸出負端，所述第一穩壓管和第二穩壓管的兩端分別并聯第一電容和第二電容。
[0011 ] 根據一個優選實施方式，所述限流電路由N個晶體管構成，所述采樣電路由N個電阻構成，所述補償電路由N+1個電阻構成，其中，
[0012]所述N個晶體管為MOS管，每個晶體管的漏極分別依次連接至對應的LED單元的負端，每個晶體管的柵極共同連接至所述運算放大器的輸出端；第一晶體管的源極經由第一采樣電阻連接至第二晶體管的源極，所述第二晶體管的源極經由第二采樣電阻連接至所述第三晶體管的源極，……，所述第N-1晶體管的源極經由第N-1采樣電阻連接至所述第N晶體管的源極，所述第N晶體管的源極經由第N采樣電阻接地；
[0013]所述補償電路中的N+1個電阻包括N個反饋電阻和一個補償電阻，每個反饋電阻的一端分別連接至對應的晶體管的漏極，且每個反饋電阻的另一端共同連接至所述運算放大器的反相端；所述補償電阻的一端連接至所述運算放大器的反相端，其另一端與所述第一晶體管的源極和第一采樣電阻一端連接。
[0014]根據一個優選實施方式，所述N個LED單元分別由多顆或單顆低壓LED構成或分別采用COB封裝的高壓LED模組；其中，所述N個依次串聯的LED單元的正向導通電壓分別為VF1、VF2、VF3、……、VFN，在所述整流模塊的輸出電壓由O依次增加并大于或等于VFl、
VF1+VF2、VF1+VF2+VF3、......、VF1+VF2+......+VFN 或依次減小并小于 VF1+VF2+......+VFN、
VF1+VF2+......+VFN-1、......、VF1+VF2+VF3、VF1+VF2、VF1 時，所述 N 個依次串聯的 LED 單元逐個導通或逐個熄滅。
[0015]根據一個優選實施方式，在至少一個LED單元導通時，流經與所導通的LED單元對應連接的所述晶體管上的電流經過所述采樣電路的相應路徑而產生電壓降的總和為Vl ;流經與所導通的LED單元對應連接的所述反饋電阻上的總電流經過所述補償電阻與N個采樣電阻的串聯電路上產生的電壓降為Vf ;其中，Vf跟隨所述整流模塊輸出的電壓變化。
[0016]根據一個優選實施方式，在至少一個LED單元導通時，所述控制模塊的所述運算放大器的反相端的輸入電壓為所述補償電路和所述采樣電路結合而產生的電壓V-，SPV- = Vf+VI，并且所述運算放大器的輸出電壓為Vout = Ao (V+ 一 V-)，其中Ao為放大系數，V+為所述運算放大器同相端電壓。
[0017]根據一個優選實施方式，在至少一個LED單元導通時，所述運算放大器的輸出電壓Vout同時為N個晶體管提供柵極電壓；并且在所述整流模塊的輸出電壓單調遞增或單調遞減時，所導通LED單元對應連接的所述晶體管根據其柵極電壓的變化相應地增大或減小所述晶體管導通電阻，即控制減小或增加流經所述晶體管上的電流，從而使與所述晶體管對應連接的所述LED單元保持功率穩定。
[0018]根據一個優選實施方式，所述晶體管是NPN型三極管。
[0019]本發明的有益效果:
[0020]LED恒流驅動裝置采用了軟切換技術，在調光過程中無閃爍，能夠改善用戶的照明體驗。驅動電路具有功率補償電路，在電壓變化時可保持功率不變，提高了 LED的工作穩定性。LED恒流驅動電路能隨電壓變化而調整LED的導通單元數目，具有較高的功率因數(不小于0.95)，而且能夠提高電壓的利用率(大于90%)。電路中未采用電解電容和電感，使得LED燈具的使用壽命長，同時具有良好的EMC特性。LED恒流驅動裝置的電路結構簡單，體積小、成本低。
【附圖說明】
[0021 ] 圖1是本發明的驅動電路結構圖；
[0022]圖2是本發明的LED恒流驅動裝置工作時輸入交流電壓的波形圖；
[0023]圖3是本發明的LED恒流驅動裝置工作時通過整流模塊后的電壓波形圖；
[0024]圖4是本發明的LED恒流驅動裝置工作時輸入電流波形圖；和
[0025]圖5是本發明的另一個實施例的驅動電路結構圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖進行詳細說明。如圖1所示，本發明的LED恒流驅動裝置包括整流模塊10、控制模塊20、恒流模塊和照明模塊40。整流模塊10的輸出端分別連接控制模塊20和照明模塊40，并分別為控制模塊20和照明模塊40提供電源輸入。恒流模塊設置在控制模塊20和照明模塊40之間，從而使恒流模塊在控制模塊20的控制下，調節流經照明模塊40的電流。
[0027]照明模塊40包括N個依次串聯的LED單元，恒流模塊包括限流電路31、采樣電路32和補償電路33。整流模塊10的輸出電壓在單調遞增或單調遞減的過程中，N個依次串聯的LED單元逐個導通或逐個熄滅；并且在至少一個LE