一种窄电压led灯的调光电路的制作方法

xiaoxiao2020-9-9  2

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专利名称:一种窄电压led灯的调光电路的制作方法
技术领域
本发明涉及一种调光电路,尤其涉及一种窄电压LED灯的调光电路。
背景技术
目前,LED的应用越来越广泛,用于日常室内和户外照明的LED灯具也正越来越普及。传统的白炽灯以及荧光灯都可以配置调光电路进行调光,调整灯光的输出照度,以满足人们的需要。LED灯也存在调光的需求,但是由于LED灯的特殊性,传统的调光电路往往不能适应LED灯。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种结构简单、元器件少、适应功率范围广、调光效果好的窄电压LED灯的调光电路,该调光电路可实现对LED灯的大范围、同步、无级、连续调光。本发明所采用的技术方案是本发明包括用于将电源交流电变为直流电并向所述窄电压LED灯电路提供驱动电压的整流电路,用于产生周期脉冲信号的多谐振荡电路,用于调节所述多谐振荡电路输出脉冲信号脉宽的脉宽调制电路,用于给所述多谐振荡电路和所述脉宽调制电路提供稳定直流电压的稳压电路,用于响应所述多谐振荡电路输出脉冲信号并向所述窄电压LED灯电路提供周期脉冲输出的输出开关电路,所述多谐振荡电路包括多谐振荡器,所述多谐振荡器是无稳态多谐振荡器,所述窄电压LED灯的调光电路的输出端连接一个所述窄电压LED灯电路或者连接多个并联的所述窄电压LED灯电路。所述稳压电路包括降压电阻、稳压二极管和滤波电容,所述稳压二极管与所述滤波电容相并联后再与所述降压电阻相串联,并接于所述整流电路的输出端正负极之间。所述脉宽调制电路包括第一电阻、第二电阻、电位器、第一电容,所述第一电阻、所述电位器的固定电阻体、所述第二电阻、所述第一电容依次相串联并接于所述整流电路的输出端正负极之间,所述电位器的滑动端与一开关二极管的正极相连接并与所述多谐振荡器的放电端相连接,所述开关二极管的负极与所述第二电阻和所述第一电容之间的接点相连接,并与所述多谐振荡器的门槛端及触发端相连接,所述多谐振荡器的复位端及供电端与所述稳压电路的输出端相连接,所述多谐振荡器的控制电压端与第二电容连接后再与所述多谐振荡器的接地端相连接。所述输出开关电路包括至少一个N沟道场效应晶体管,各所述N沟道场效应晶体管的栅极与所述多谐振荡器的输出端相连接,各所述N沟道场效应晶体管的源极与所述整流电路的输出端负极、所述多谐振荡器的接地端共地,各所述N沟道场效应晶体管的漏极与所述窄电压LED灯的调光电路的负极输出端相连接,所述整流电路的输出端正极与所述窄电压LED灯的调光电路的正极输出端相连接。所述窄电压LED灯的调光电路还包括电感高频滤波电路,所述电感高频滤波电路接于所述整流电路之前的电源输入端。
所述窄电压LED灯的调光电路还包括冷启动过冲保护电路,所述冷启动过冲保护电路接于所述整流电路之前的电源输入端。所述窄电压LED灯的调光电路还包括电源开关电路,所述电源开关电路接于所述整流电路之前的电源输入端;所述窄电压LED灯的调光电路还包括短路保护电路,所述短路保护电路接于所述整流电路之前的电源输入端。所述窄电压LED灯电路包括LED灯整流电路、LED光源负载、恒流源电路,电流由输入端输入并经所述LED灯整流电路整流后依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路,所述恒流源电路对所述LED光源负载进行稳压、稳流,所述LED光源负载包括至少一组相串联的若干个LED,所述恒流源电路包括至少一个N沟道耗尽型场效应晶体管,所述N沟道耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点,所述N沟道耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点,或者,所述恒流源电路包括至少一个N沟道结型场效应晶体管, 所述N沟道结型场效应晶体管的漏极为一接点,所述N沟道结型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点。所述窄电压LED灯电路还包括LED灯短路保护电路,所述LED灯短路保护电路接于输入端与所述LED灯整流电路之间。所述窄电压LED灯电路还包括LED灯滤波电路,所述LED灯滤波电路接于所述LED灯整流电路之后,电流经所述LED灯整流电路整流后再经所述LED灯滤波电路滤波,再依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路。本发明的有益效果是由于本发明包括用于将电源交流电变为直流电并向所述窄电压LED灯电路提供驱动电压的整流电路,用于产生周期脉冲信号的多谐振荡电路,用于调节所述多谐振荡电路输出脉冲信号脉宽的脉宽调制电路,用于给所述多谐振荡电路和所述脉宽调制电路提供稳定直流电压的稳压电路,用于响应所述多谐振荡电路输出脉冲信号并向所述窄电压LED灯电路提供周期脉冲输出的输出开关电路,所述多谐振荡电路包括多谐振荡器,所述多谐振荡器是无稳态多谐振荡器,所述窄电压LED灯的调光电路的输出端连接一个所述窄电压LED灯电路或者连接多个并联的所述窄电压LED灯电路;市电交流电经所述整流电路整流后变为脉动直流电,经所述稳压电路稳压后,给所述多谐振荡电路和所述脉宽调制电路提供稳定直流电压,在所述脉宽调制电路控制下,调整所述多谐振荡电路输出脉冲信号的脉宽,即调整占空比,使得所述输出开关电路向所述窄电压LED灯电路提供周期脉冲输出,即周期性的提供开关电流,使所述窄电压LED灯电路周期性获得供电,从而调整LED的功率,进而获得光输出的调节变化,即本发明通过调节所述多谐振荡电路输出的直流脉冲信号的脉宽和占空比进而控制所述输出开关电路的开启和关闭,以控制LED灯的供电和调光,故本发明结构简单、元器件少、适应功率范围广、调光效果好,该调光电路可实现对LED灯的大范围、同步、无级、连续调光。


图I是本发明实施例一和实施例二的窄电压LED灯的调光电路示意图;图2是本发明实施例三和实施例四的窄电压LED灯的调光电路示意图;图3是本发明实施例一的窄电压LED灯电路示意图;图4是本发明实施例二的窄电压LED灯电路示意图5是本发明实施例三的窄电压LED灯电路示意图;图6是本发明实施例四的窄电压LED灯电路示意图;图7是本发明实施例的多谐振荡器的芯片内部电路示意图;图8是本发明实施例的多谐振荡器的典型应用示意图;图9是本发明实施例的多谐振荡器的脉冲信号输出示意图;图10是本发明的窄电压LED灯的调光电路的原理示意图。
具体实施例方式实施例一如图I、图10所示,本实施例的窄电压LED灯的调光电路包括用于将电源交流电变为直流电并向所述窄电压LED灯电路10提供驱动电压的整流电路1,用于产生周期脉冲信号的多谐振荡电路8,用于调节所述多谐振荡电路8输出脉冲信号脉宽的脉宽调制电路7,用于给所述多谐振荡电路8和所述脉宽调制电路7提供稳定直流电压的稳压电路6,用于响应所述多谐振荡电路8输出脉冲信号并向所述窄电压LED灯电路10提供周期脉冲输出的输出开关电路9,所述多谐振荡电路8包括多谐振荡器U1,所述多谐振荡器Ul是无稳态多谐振荡器,采用常见的LMC555定时器,所述窄电压LED灯的调光电路的输出端连接一个所述窄电压LED灯电路10,即本实施例的调光电路对一个窄电压LED灯进行调光;所述稳压电路6包括降压电阻R1、稳压二极管D2和滤波电容Cl,所述稳压二极管D2与所述滤波电容Cl相并联后再与所述降压电阻Rl相串联,并接于所述整流电路I的输出端正负极之间;所述调光整流电路I采用桥式整流即整流桥D1,当然也可以采用其他整流方式整流,所述脉宽调制电路7包括第一电阻R2、第二电阻R3、电位器RWl、第一电容C2,所述第一电阻R2、所述电位器RWl的固定电阻体、所述第二电阻R3、所述第一电容C2依次相串联并接于所述整流电路I的输出端正负极之间,所述电位器RWl的滑动端与一开关二极管D3的正极相连接并与所述多谐振荡器Ul的放电端DISCHARGE相连接,所述开关二极管D3的负极与所述第二电阻R3和所述第一电容C2之间的接点相连接,并与所述多谐振荡器Ul的门槛端THRESHOLD及触发端TRIGGER相连接,所述多谐振荡器Ul的复位端RESET及供电端V+与所述稳压电路6的输出端相连接,所述多谐振荡器Ul的控制电压端CONTROL与第二电容C3连接后再与所述多谐振荡器Ul的接地端GROUND相连接;所述输出开关电路9包括一个N沟道场效应晶体管Q1,所述N沟道场效应晶体管Ql的栅极与所述多谐振荡器Ul的输出端OUTPUT相连接,所述N沟道场效应晶体管Ql的源极与所述整流电路I的输出端负极、所述多谐振荡器Ul的接地端GROUND共地,所述N沟道场效应晶体管Ql的漏极与所述窄电压LED灯的调光电路的负极输出端相连接,所述整流电路I的输出端正极与所述窄电压LED灯的调光电路的正极输出端相连接;所述窄电压LED灯的调光电路还包括冷启动过冲保护电路2、电感高频滤波电路3、电源开关电路4、短路保护电路5,所述冷启动过冲保护电路2包括负温度系数热敏电阻NTC,接于所述整流电路I之前的电源火线输入端,用于在首次启动时抑制浪涌电流,所述电感高频滤波电路3包括高频滤波电感LI,接于所述整流电路I之前 的电源零线输入端,所述电源开关电路4包括开关元件SI,接于所述调光整流电路I之前的电源火线输入端,用于整个调光电路的开关,所述调光短路保护电路5包括保险管F1,接于所述调光整流电路I之前的电源零线输入端,用于短路保护。
如图3所示,所述窄电压LED灯电路10包括LED灯整流电路、LED光源负载、恒流源电路,电流由输入端输入并经所述LED灯整流电路整流后依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路,所述恒流源电路对所述LED光源负载进行稳压、稳流,所述LED光源负载包括一组相串联的若干个LED,即LED Ia LEDlx,所述恒流源电路包括一个N沟道耗尽型场效应晶体管Qla,所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla的漏极为一接点,所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla的源极与栅极相短接构成另一接点,所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla在栅极与源极之间的电压为零时,漏源极电流已呈恒流导通,由于耗尽型场效应晶体管在栅极电压为零时已导通的特性及其在漏极电压增加时电流基本在饱和区直到漏极雪崩击穿,故其可作为一个恒流源使用,本实施例中,所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla的饱和开启电压为0. 5 5V范围的某个特定值;所述LED灯整流电路包括由四个整流二极管Dla D4a构成的桥式整流电路,所述窄电压LED灯电路10还包括LED灯短路保护电路,所述LED灯短路保护电路包括保险管Fla,接于输入端与所述LED灯整流电路之间,当 电路过流时,所述保险管Fla熔断,起到保护作用,当然也可以采用其他形式的保护电路,本实施例中的窄电压LED灯是一种无电解电容的脉动直流式LED灯,不包括滤波电容,使得电路的无功功率大幅减少,因此是一种高功率因数的LED灯及调光电路。如图7、图8、图9所示,是LMC555芯片内部电路原理示意图、典型应用示意图和脉冲信号输出示意图。LMC555芯片内有三个100KQ电阻R串联,使第一运放OPl的+端电压为(l/3)Vs,第二运放0P2的-端(即LMC555的5脚)电压为(2/3) Vs ;在典型电路当Vs通过Ra、Rb对C充电到(2/3) Vs时,第二运放0P2输出高电平,RS触发器置位,所述多谐振荡器Ul的输出端OUTPUT (3脚)输出低电平0V,内部MOS管通,7脚接地,C通过Rb对7脚放电;当放电到(l/3)Vs时,第一运放OPl输出高电平,RS触发器置复位,3脚输出高电平Ns,内部MOS管关闭,7脚开路,Vs通过Ra、Rb对C充电,周而复始,形成了振荡,3脚输出为周期脉冲;因此,所述多谐振荡器Ul的输出端OUTPUT输出周期脉冲信号,脉宽tl由Ra、Rb和C的充电时间常数决定,休止期t2由Rb和C的放电时间常数决定。在本实施例中,所述电位器RWl及所述第一电阻R2、所述第二电阻R3、电位器RW1、所述第一电容C2的参数决定图9所示的周期脉冲信号的频率和脉宽,其中,脉宽tl = 0. 693X (R2+RW1上)XC2,休止期t2 = 0. 693X (R3+RW1 下)XC2,周期 T = tl+t2 = 0. 693X (R2+R3+RW) XC2,故调节所述电位器RWl可改变输出信号的脉宽tl,而不改变信号的周期T,这是本电路的特有结构,本实施例中,振荡频率f = 1/T ^ 2KHz,占空比D = tl/T = 0. 01 0. 995连续可调。因此本发明实现了通过用所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla,将可调脉宽信号变成驱动输出,可同时驱动一个或多个窄电压LED灯,实现了大小功率调节方便,可应用于一个或多个LED灯,实现亮度的大范围、同步、无级、连续可调。实施例二 如图I、图4、图7 图10所示,本实施例与实施例一的区别在于本实施例中,所述窄电压LED灯电路10的所述恒流源电路包括一个N沟道结型场效应晶体管Q2a,所述N沟道结型场效应晶体管Q2a的漏极为一接点,所述N沟道结型场效应晶体管Q2a的源极与栅极相短接构成另一接点,即本实施例采用N沟道结型场效应晶体管Q2a代替实施例一中的所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla,二者实现的功能和效果相同;另外,所述窄电压LED灯电路10还包括LED灯滤波电路,所述LED灯滤波电路包括LED灯滤波电容Cla、泄放电阻Rla,所述LED灯滤波电容Cla及所述泄放电阻Rla相并联并接于所述LED灯整流电路的输出端,电流经所述LED灯整流电路整流后再经所述LED灯滤波电路滤波,再依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路。本实施例的所述窄电压LED灯是一种有电解电容的近乎直流供电的LED灯,其滤波稳压效果更好。本实施例的其余特征同实施例一实施例三如图2、图5、图7 图10所示,本实施例与实施例一的区别在于本实施例中,所述窄电压LED灯的调光电路的输出端连接多个并联的所述窄电压LED灯电路10,即本实施例的调光电路同时对多个窄电压LED灯进行调光;所述窄电压LED灯的调光电路的所述输出开关电路9包括若干个N沟道场效应晶体管Ql,各所述N沟道场效应晶体管Ql的栅极与所述多谐振荡器Ul的输出端OUTPUT相连接,各所述N沟道场效应晶体管Ql的源极与所述整流电路I的输出端负极、所述多谐振荡器Ul的接地端GROUND共地,各所述N沟道场效应晶体管Ql的漏极与所述窄电压LED灯的调光电路的负极输出端相连接,若干个所述N沟道场效应晶体管Ql提供更大的功率输出;另外,所述窄电压LED灯电路10的所述恒流源电路包括一个N沟道结型场效应晶体管Q2a,所述N沟道结型场效应晶体管Q2a的漏极为一接点,所述N沟道结型场效应晶体管Q2a的源极与栅极相短接构成另一接点,即本实施例采用N沟道结型场效应晶体管Q2a代替实施例一中的所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla,二者实现的功能和效果相同。本实施例的其余特征同实施例一。实施例四如图2、图6、图7 图10所示,本实施例与实施例一的区别在于本实施例中,所述窄电压LED灯的调光电路的输出端连接多个并联的所述窄电压LED灯电路10,即本实施例的调光电路同时对多个窄电压LED灯进行调光;所述窄电压LED灯的调光电路的所述输出开关电路9包括若干个N沟道场效应晶体管Ql,各所述N沟道场效应晶体管Ql的栅极与所述多谐振荡器Ul的输出端OUTPUT相连接,各所述N沟道场效应晶体管Ql的源极与所述整流电路I的输出端负极、所述多谐振荡器Ul的接地端GROUND共地,各所述N沟道场效应晶体管Ql的漏极与所述窄电压LED灯的调光电路的负极输出端相连接,若干个所述N沟道场效应晶体管Ql提供更大的功率输出;另外,所述窄电压LED灯电路10还包括LED灯滤波电路,所述LED灯滤波电路包括LED灯滤波电容Cla、泄放电阻Rla,所述LED灯滤波电容Cla及所述泄放电阻Rla相并联并接于所述LED灯整流电路的输出端,电流经所述LED灯整流电路整流后再经所述LED灯滤波电路滤波,再依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路。本实施例的所述窄电压LED灯是一种有电解电容的近乎直流供电的LED灯,其滤波稳压效果更好。本实施例的其余特征同实施例一。以上实施例仅是举例说明,并非是对本发明的限制,所述LED光源负载也可以是多组相串联的若干个LED,并每组所述LED光源负载串接一个或多个所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla或所述N沟道结型场效应晶体管Q2a,或者多组所述LED光源负载串接一个或多个所述N沟道耗尽型场效应晶体管Qla或所述N沟道结型场效应晶体管Q2a。本发明可广泛应用于LED灯调光电路领域。
权利要求
1.一种窄电压LED灯的调光电路,其特征在于包括用于将电源交流电变为直流电并向所述窄电压LED灯电路(10)提供驱动电压的整流电路(1),用于产生周期脉冲信号的多谐振荡电路(8),用于调节所述多谐振荡电路(8)输出脉冲信号脉宽的脉宽调制电路(7),用于给所述多谐振荡电路(8)和所述脉宽调制电路(7)提供稳定直流电压的稳压电路(6),用于响应所述多谐振荡电路(8)输出脉冲信号并向所述窄电压LED灯电路(10)提供周期脉冲输出的输出开关电路(9),所述多谐振荡电路(8)包括多谐振荡器(U1),所述多谐振荡器(Ul)是无稳态多谐振荡器,所述窄电压LED灯的调光电路的输出端连接一个所述窄电压LED灯电路(10)或者连接多个并联的所述窄电压LED灯电路(10)。
2.根据权利要求I所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述稳压电路(6)包括降压电阻(R1)、稳压二极管(D2)和滤波电容(Cl),所述稳压二极管(D2)与所述滤波电容(Cl)相并联后再与所述降压电阻(Rl)相串联,并接于所述整流电路(I)的输出端正负极之间。
3.根据权利要求I所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述脉宽调制电路(7)包括第一电阻(R2)、第二电阻(R3)、电位器(RW1)、第一电容(C2),所述第一电阻(R2)、所述电位器(RWl)的固定电阻体、所述第二电阻(R3)、所述第一电容(C2)依次相串联并接于所述整流电路(I)的输出端正负极之间,所述电位器(RWl)的滑动端与一开关二极管(D3)的正极相连接并与所述多谐振荡器(Ul)的放电端(DISCHARGE)相连接,所述开关二极管(D3)的负极与所述第二电阻(R3)和所述第一电容(C2)之间的接点相连接,并与所述多谐振荡器(Ul)的门槛端(THRESHOLD)及触发端(TRIGGER)相连接,所述多谐振荡器(Ul)的复位端(RESET)及供电端(V+)与所述稳压电路(6)的输出端相连接,所述多谐振荡器(Ul)的控制电压端(CONTROL)与第二电容(C3)连接后再与所述多谐振荡器(Ul)的接地端(GROUND)相连接。
4.根据权利要求I所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述输出开关电路(9)包括至少一个N沟道场效应晶体管(Qla),各所述N沟道场效应晶体管(Qla)的栅极与所述多谐振荡器(Ul)的输出端(OUTPUT)相连接,各所述N沟道场效应晶体管(Qla)的源极与所述整流电路(I)的输出端负极、所述多谐振荡器(Ul)的接地端(GROUND)共地,各所述N沟道场效应晶体管(Qla)的漏极与所述窄电压LED灯的调光电路的负极输出端相连接,所述整流电路(I)的输出端正极与所述窄电压LED灯的调光电路的正极输出端相连接。
5.根据权利要求I至4任意一项所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述窄电压LED灯的调光电路还包括电感高频滤波电路(3),所述电感高频滤波电路(3)接于所述整流电路(I)之前的电源输入端。
6.根据权利要求I至4任意一项所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述窄电压LED灯的调光电路还包括冷启动过冲保护电路(2 ),所述冷启动过冲保护电路(2 )接于所述整流电路(I)之前的电源输入端。
7.根据权利要求I至4任意一项所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述窄电压LED灯的调光电路还包括电源开关电路(4),所述电源开关电路(4)接于所述整流电路(I)之前的电源输入端;所述窄电压LED灯的调光电路还包括短路保护电路(5),所述短路保护电路(5 )接于所述整流电路(I)之前的电源输入端。
8.根据权利要求I至4任意一项所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述窄电压LED灯电路(10)包括LED灯整流电路、LED光源负载、恒流源电路,电流由输入端输入并经所述LED灯整流电路整流后依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路,所述恒流源电路对所述LED光源负载进行稳压、稳流,所述LED光源负载包括至少一组相串联的若干个LED,所述恒流源电路包括至少一个N沟道耗尽型场效应晶体管,所述N沟道耗尽型场效应晶体管的漏极为一接点,所述N沟道耗尽型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点,或者,所述恒流源电路包括至少一个N沟道结型场效应晶体管,所述N沟道结型场效应晶体管的漏极为一接点,所述N沟道结型场效应晶体管的源极与栅极相短接构成另一接点。
9.根据权利要求8所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述窄电压LED灯电路(10)还包括LED灯短路保护电路,所述LED灯短路保护电路接于输入端与所述LED灯整流电路之间。
10.根据权利要求8所述的窄电压LED灯的调光电路,其特征在于所述窄电压LED灯电路(10)还包括LED灯滤波电路,所述LED灯滤波电路接于所述LED灯整流电路之后,电流经所述LED灯整流电路整流后再经所述LED灯滤波电路滤波,再依次流经所述LED光源负载、所述恒流源电路并构成回路。
全文摘要
本发明公开了一种结构简单、元器件少、适应功率范围广、调光效果好的窄电压LED灯的调光电路,可实现LED灯大范围同步无级连续调光。本发明包括用于将电源交流电变为直流电并向窄电压LED灯电路(10)提供驱动电压的整流电路(1),用于产生周期脉冲信号的多谐振荡电路(8),用于调节多谐振荡电路(8)输出脉冲信号脉宽的脉宽调制电路(7),用于给多谐振荡电路(8)和脉宽调制电路(7)提供稳定直流电压的稳压电路(6),用于响应多谐振荡电路(8)输出脉冲信号并向窄电压LED灯电路(10)提供周期脉冲输出的输出开关电路(9),多谐振荡电路(8)包括无稳态多谐振荡器,调光电路的输出端连接窄电压LED灯电路(10)。可应用于LED灯调光电路领域。
文档编号H05B37/02GK102647835SQ20121014044
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月29日 优先权日2012年4月29日
发明者吴俊纬 申请人:广州南科集成电子有限公司

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