[實用新型]交流LED照明燈電容變壓短路保護電路

有效

• 申請號: 201120187670.0
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN202385328U
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 閻智廣;金明生
• 申請（專利權）人: 浙江閃亮電子科技有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H02H3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及照明技術，屬電子照明技術之LED照明技術領域。

技術背景

LED是一種效率高、光質好、能耗小、壽命長、可靠耐用、安全環保的新型光源，在照明領域取代光電效率極低的和白熾燈和污染環境的熒光燈(含汞元素及高頻電磁污染)已是大勢所趨。由于LED為低壓直流器件(白光LED單體額定電壓一般為3～3.5伏)，采用交流220伏供電需要通過交直流變換且輸出電壓與負載適配的驅動電路。

目前交流LED燈的驅動電路的方案和類型主要有：

1、等壓整流方案：將交流電直接加到整流電路的輸入端進行整流。它不存在電壓變換損耗，但它要求負載工作電壓必須與之匹配。舉例說，220伏交流電直接整流后得到約300伏的直流電，經過穩壓恒流電路，與之適配的串聯白光LED單體為85～95個，這給負載大小的自由選定帶來不便，無法滿足產品規格多樣化的要求。

2、降壓整流方案：先降低交流電的電壓，再加到整流電路進行整流。主要有變壓器類型和阻容降壓類型。

變壓器類型存在較大的電壓變換損耗，如用鐵芯變壓器降壓后再整流，效率很低。雖然它能滿足各種負載工作電壓的要求，但帶來了電能損耗大、器件體積大、重量大、發熱嚴重等問題。這種類型難以在LED節能燈中采用。

阻容降壓類型是在交流電的輸入端串聯一個電容(同時并聯一只泄放電阻)，以降低整流電路輸入端的交流電壓來達到降壓的目的。優點是簡單、造價低；缺點是阻容降壓電路的功率因數很低，阻容壓降越大電路的功率因數越低。例如用阻容降壓電路驅動1.5W的LED燈，功率因數僅為0.30左右，視在功率接近或超過5W，與熒光燈相比價格高不說，節能方面亦無優勢。

3、開關電源驅動方案：這類驅動電路是目前市場上的主流產品，它們可以實現較高的效率，但技術較復雜(一般包括整流、轉換、脈寬調制、變壓、再整流過程)，電路元件多、造價高。由于LED開關電源必須小型化，這樣在開關頻率上必然追求高了還要更高的頻率，使電路產生不可忽視的諧波，造成對電網和空間環境的電磁污染。另外，目前這類LED驅動依循開關電源的技術特點，普遍都是大電流、低壓輸出類型，它們相對適合驅動由1W以上的LED大功率單體組成的發光模塊。由于LED大功率單體的發熱集中，為了避免燈殼內高溫造成LED光衰加劇影響使用壽命，又不得不采用金屬模塊和金屬燈殼散熱。這樣，一盞3～5W的LED照明燈售價高居40～70元就不足為奇了，而40～70元卻是一盞15W緊湊型熒光燈3年左右的電費。另外，大量生產金屬燈殼的LED燈，將大幅增加金屬(主要是鋁)和能源的消耗，使得LED燈的推廣普及變得艱難、復雜。

針對上述問題，本案第一發明人開發研制出了交流220伏LED照明燈電容變壓電路，并于2009年11月23日申報實用新型專利(申請號：200920273526.1，已公告授權)，該電路采用電容組合作為電壓與電流轉換的中介載體，以電容組合的串聯充電與并聯放電的交替進行實現電壓變換，按負載工作電壓要求確定電容組合中的電容數目N，按負載工作電流要求確定電容的容量，將電容與若干晶體二極管連接成能在整流器件輸出相對高電壓時被串聯充電、整流器件輸出相對低電壓時各電容能并聯放電的電路結構，并以晶體三極管作為電容組合的串聯/并聯變換開關，以整流輸出的脈動電流為開關同步信號，來高效實現適配于小功率LED發光模塊的電壓調節。樣品試用表明，它是一個高效、簡單、價廉的交流220伏LED照明燈驅動電路，但是尚不具有短路保護功能，不能達到于2010年12月1日實施的GB19510.14《燈的控制裝置第14部分：LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》標準，因此需要進行改進與完善。

發明內容

本發明為交流LED照明燈電容變壓短路保護電路。其創新之處為：

在原交流220伏LED照明燈電容變壓電路的基礎上，采用少量的普通無觸點小體積元器件實現電路輸出端的短路保護功能，并能經過精細的調整使該短路保護電路具備靈敏的負載過流保護功能。其原理框圖見附圖1，燈具完整的電氣部分有整流、電容變壓、短路保護、穩流控制、小功率LED模組五部分組成，本申請僅涉及整流、電容變壓、短路保護三個環節。

電路的構成方式和原理為：