專利名稱：基于分立元件的led線性恒流控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED照明，尤其是LED芯片串聯、串并聯驅動，具體涉及一種基于分立元件的LED線性恒流控制電路，普遍適用于各種中、大功率LED照明燈具。
背景技術：
LED光源具有環保、節能、使用壽命長、驅動電壓低等優點，被認為是21世紀最有前途的照明光源，尤其適合于辦公室、教室、商場、停車場、候車室、地鐵、隧道等需要長時間照明的公共場所。在LED照明燈具中，為降低LED燈具散熱設計難度，往往使用數十只到數百只LED 芯片通過串并方式連接成燈具的發光體，并用恒流源驅動，如附圖1、附圖2所示，以期獲得相應規格燈具所需照度，及近似平面光源產生的均勻照明效果。針對LED伏安特性，需采用恒流驅動方式。但用恒流源驅動附圖1、2所示串并連接的LED芯片時無法克服支路電流分配不均問題和某一支路開路后剩余支路電流相應增加一加速LED芯片老化一更容易觸發其他支路過流開路，進入惡性循環狀態，導致出現開路故障的LED照明燈具迅速報廢。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有LED驅動技術的不足，針對LED芯片伏安特性、 參數分散性、正向電壓Vf負溫度效應，提供了一種基于分立元件的適用于LED分布式驅動的線性恒流控制電路。本實用新型技術方案在串聯LED支路中接入一種基于分立元件控制的線性恒流電路，并用電壓源驅動，形成“電壓源+線性恒流控制”的LED分布式驅動方式。由一到多條包含了線性恒流控制電路的以串聯方式連接的LED芯片組、電壓源Vs組成；所述的線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、第一偏置電阻R2、第一三極管Tl、第二三極管T2四個元件組成；串聯LED芯片組正極與電壓源Vs正極相連；第一偏置電阻R2 —端連接串聯LED芯片組正極，另一端連接第一三極管Tl的基極；第一三極管Tl集電極連接串聯LED芯片組的負極；第二三極管T2基極連接第一三極管Tl的發射極，第二三極管T2集電極連接第一三極管Tl的基極，第二三極管T2發射極連接電壓源Vs的負極；電流取樣電阻Rl串接在第一三極管Tl發射極與電壓源Vs負極之間。進一步的，在第二三極管T2集電極與發射極之間連接光敏電阻R3，構成具有亮度自動穩定的LED線性恒流控制電路。進一步的，T1、T2可以是PNP管，如附圖4所示。再進一步的，當串聯LED芯片組工作電流If較大時，增加第二偏置電阻R 3，T1采用N溝功率MOS管，獲得附圖5所示驅動電路；Tl采用P溝功率MOS管、Τ2采用PNP型三極管，即獲得附圖6所示驅動電路。更進一步的，為減小恒流控制電路功耗，在附圖3、4、5、6基礎上，借助第三偏置電阻R4、第四偏置電阻R5給T2管B-E結提供預偏置電壓后，就獲得附圖7、附圖8、附圖9、附圖10所示驅動電路。本實用新型工作原理借助電流取樣電阻R1、三極管T2形成的電流串聯深度負反饋效應穩定支路電流IF。例如，對于附圖3、4來說，根據串聯LED芯片電流If大小，確定電流采樣電阻Rl，使三極管T2的BE極電壓Vbe2在0. 50 0. 54V之間，即將T2管偏置在微導通狀態；根據電流If及三極管Tl電流放大系數β大小，確定偏置電阻R2，使Tl處于淺飽和 臨界飽和狀態之間，即將Tl管CE極電壓Vem控制在0. 40V 0. 60V。外部驅動電壓 Vs取nVF+VCE1+VBE2，其中η為串聯LED芯片個數。這樣當LED芯片結溫或外部驅動電壓Vs升高，引起If增加時，將形成如下負反饋過程，使If穩定。If — Vbe2 個—Ib2 個—Ic2 個—Ibi I — If I — Vcei 個實踐表明在線性恒流控制電路參數選擇得當情況下，正向電壓Vf、驅動電壓源 \、LED芯片結溫變化僅會使Tl管的CE極(或MOS管的DS極)電壓變化，而支路電流If 基本維持恒定，其大小僅由電流取樣電阻Rl確定，這樣也自然解決了多支路并聯時電流分配不均的問題。采用電壓源驅動，不存在某一支路開路時，剩余支路電流相應增加問題；也不存在并聯支路數必須大于某一特定值問題。只要在本發明附圖3、5、7、9的T2管的集電極接OC或OD輸出的PWM信號，即可現
實亮度調節。本實用新型的有益效果是本實用新型完全克服了恒流源驅動串并聯LED芯片存在的問題，適應性強，可廣泛應用于各類LED照明燈具中。恒流控制電路元件少，易于嵌入LED照明燈具狹小空間內， 無需專用恒流控制芯片。此外，本實用新型可使用技術成熟、性能指標良好、調試方便的電壓源驅動，極大地提高了 LED燈具驅動電源部件的生產效率。實踐表明本實用新型提供的驅動方式工作穩定、可靠。在LED照明燈具中具有廣泛的應用前景和推廣價值，對節能減排將起到積極的推動作用。

附圖1 2是現有LED燈具普遍采用的連接方式。附圖3是本實用新型的原理圖，也是說明書摘要用圖。附圖4 10是基于本實用新型原理衍生的恒流控制電路。
具體實施方式
現結合附圖5給一實例，對本實用新型做進一步說明。實施例線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、第一偏置電阻R2、第二偏置電阻R 3、三極管T2、功率MOS管Tl五個元件組成，第二偏置電阻R3可以普通電阻也可以是光敏電阻；串聯LED芯片組正極與電壓源Vs正極相連，串聯LED芯片組負極接MOS管Tl漏極D ；MOS管 Tl源極S連接電流取樣電阻Rl、三極管T2的基極；三極管T2發射極、電流取樣電阻Rl、第二偏置電阻R3相連并接到電壓源Vs負極；三極管T2的集電極、第二偏置電阻R3及第一偏置電阻R2并接到MOS管Tl柵極G ；第一偏置電阻R2另一端接LED芯片組正極。可將多條嵌入了線性恒流控制電路的LED串聯芯片組并聯在一起，用同一電壓源驅動，并聯支路數量沒有限制。根據電流IF，選擇取樣電阻R1，使T2處于微弱放大狀態；根據Tl管閥值電壓 Vcsth大小，確定偏置電阻R2、R3，使Tl處于可變電阻區 臨界恒流區之間。 在實際應用中，為提高電流If的穩定度，三極管T2電流放大系數β不應小于200 ； 為保證電流If精度，電流取樣電阻Rl盡可能采用精密電阻。
權利要求1.一種基于分立元件的LED線性恒流控制電路，其特征在于由一到多條包含了線性恒流控制電路的以串聯方式連接的LED芯片組、電壓源Vs組成；所述的線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、第一偏置電阻R2、第一三極管Tl、第二三極管T2組成；串聯LED芯片組正極與電壓源Vs正極相連；第一偏置電阻R2 —端連接串聯LED芯片組正極，另一端連接第一三極管Tl的基極；第一三極管Tl集電極連接串聯LED芯片組的負極；第二三極管T2基極連接第一三極管Tl的發射極，第二三極管T2集電極連接第一三極管Tl的基極，第二三極管T2發射極連接電壓源Vs的負極；電流取樣電阻Rl串接在第一三極管Tl發射極與電壓源Vs負極之間。
2.如權利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于在第二三極管T2集電極與發射極之間連接光敏電阻R3。
3.如權利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于所述的第一三極管Tl及第二三極管T2是PNP管。
4.如權利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于當串聯LED芯片組工作電流“較大時，在第二三極管T2集電極與發射極之間連接第二偏置電阻R3，第一三極管Tl 采用N溝功率MOS管或P溝功率MOS管，第二三極管T2采用雙極型NPN管或PNP管。
5.如權利要求1所述的LED線性恒流控制電路，其特征在于所述串聯LED芯片正極與第二三極管T2基極之間串聯第三偏置電阻R4，第一三極管Tl源極S與第二三極管T2基極之間串聯第四偏置電阻R5。
專利摘要本實用新型公開了一種基于分立元件的LED線性恒流控制電路，在串聯LED支路中接入一種基于分立元件控制的線性恒流電路，并用電壓源驅動，形成“電壓源+線性恒流控制”的LED分布式驅動方式；由一到多條包含了線性恒流控制電路的以串聯方式連接的LED芯片組、電壓源VS組成；線性恒流控制電路由電流取樣電阻R1、偏置電阻R2、三極管T1及T2組成；進一步的，由本實用新型控制原理衍生的多個恒流控制電路；本實用新型控制電路結構簡單，無需專用恒流控制芯片，使用技術成熟的電壓源驅動，PWM調光方便，適應性強，可廣泛應用于各類LED照明燈具中。
文檔編號H05B37/02GK202127534SQ201120220688
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月27日 優先權日2011年6月27日
發明者劉鴻飛, 張清敏, 潘永雄, 牛春遠, 鄭凌霄 申請人:廣東工業大學