專利名稱：交流高能效led燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種LED燈，具體的說是一種交流高能效LED燈。
背景技術(shù)：
LED光源是目前最有潛力成為節(jié)能環(huán)保的綠色光源，雖然LED燈是節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，目前商用80 1201m/w光效已是所有照明產(chǎn)品中最高水平，但仍有60%左右的電能不能轉(zhuǎn)換為光能而轉(zhuǎn)換為熱能。現(xiàn)有技術(shù)中LED燈主要有開關(guān)電源恒流供電LED燈、交流恒流源供電LED燈和電容降壓供電LED燈。開關(guān)電源恒流供電是當(dāng)前LED燈的主要供電方式，這種方式供電能使LED發(fā)揮最大的效率，但開關(guān)電源本身的效率一般只能達(dá)到80%左右，有近20%的能量損耗，由于使用了很多電解電容，所有LED燈具工作時是一個加熱體，使燈具局部形成50 70度甚至85度的高溫區(qū)，會很快將電解電容的電解液烤蒸發(fā)，1000到3000小時時就很快失效，因此開關(guān)電源恒流供電是LED燈長壽的致命傷。電容降壓供電只能用在小功率電路中，而且這種電路很容易被線路中的高頻干擾擊穿發(fā)光管，其可靠性和應(yīng)用范圍有限。交流恒流源供電LED是鎮(zhèn)流后經(jīng)電阻(或恒流源電路)給一串LED供電，其和交流LED燈的供電本質(zhì)是一樣的。交流LED燈是上百顆單晶粒LED在晶圓級串接而成，可以在市電交流高電壓下自行整流點亮，再串接電阻或恒流源，保持在合適的驅(qū)動功率范圍內(nèi)，如圖1所示，圖中正弦波下五星區(qū)域就是交流LED的能量損失區(qū)(電阻或恒流源電路的消耗功率)，正方形區(qū)域是有效能量區(qū)，三角型區(qū)域是無功功率區(qū)(線路電壓要大于發(fā)光管的開啟電壓才能工作，如80個發(fā)光管開啟電壓為MOV左右)。由于發(fā)光管的特性決定了這二種方案在LED數(shù)量一定時，效率和輸出功率是一對矛盾，通常只能追求輸出功率的最大化，能效是有限的。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種交流高能效LED燈，實現(xiàn)了無電解電容供電，極大的提高了電路的可靠性和電能的利用率。為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供一種交流高能效LED燈，包括交流電源、整流橋、單片機(jī)，由多組LED串接而成的LED發(fā)光單元和多組耐高壓三極管組成的控制開關(guān)，所述交流電源的輸出接所述整流橋，所述整流橋的正極與第一組LED發(fā)光單元的正極相連接，倒數(shù)第二個發(fā)光單元L13的負(fù)極通過限流電阻R14接最后一組發(fā)光單元L14的正極；所述最后一組LED發(fā)光單元的正極接二極管D5后再接到一個三端穩(wěn)壓塊的輸入端，所述三端穩(wěn)壓塊輸出端接所述單片機(jī)的正極，所述三端穩(wěn)壓塊的接地端接所述單片機(jī)的負(fù)極，所述單片機(jī)的負(fù)極接所述整流橋的負(fù)極；所述最后一組發(fā)光單元L14由三到四個發(fā)光管組成，所述最后一組發(fā)光單元L14正極通過D5連接在穩(wěn)壓塊的輸入端，除了本有的發(fā)光功能外其作用是限制三端穩(wěn)壓塊的輸入電壓，起到保護(hù)三端穩(wěn)壓塊和電容C2的作用所述最后一組發(fā)光管的負(fù)極和多組耐高壓三極管的發(fā)射極相連到單片機(jī)輸入口Tl，再通過采樣電阻R15接到鎮(zhèn)流橋負(fù)極；通過測量電阻R15兩端的電壓，進(jìn)而采集線路電流；在所述三端穩(wěn)壓塊輸入端與所述整流橋的負(fù)極之間接有儲能電容C2，其特征是電容器為高品質(zhì)的鉭電容。本實用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是前述的交流高能效LED燈，與所述每組LED發(fā)光單元的負(fù)極相連的兩個三極管組成達(dá)林頓三極管，每個達(dá)林頓三極管都由兩個三極管組成，分為第一三極管和第二三極管，所述第一三極管的集電極與所述LED發(fā)光單元的負(fù)極相連，第一三極管的基極通過一個電阻與所述單片機(jī)的對應(yīng)控制端口(Pl—P13)相連，第一三極管的發(fā)射極接第二三極管的基極，所述第二三極管的集電極與所述LED發(fā)光單元的負(fù)極相連，各第二三極管的發(fā)射極都依次相連，在線路中使用達(dá)林頓三極管可使單片機(jī)控制大功率的LED管而輸出端控制電流更小，從而減小儲能電容C2的容量，不需要使用大的電解電容，選用高品質(zhì)鉭電容就可以滿足控制電路的供電。前述的交流高能效LED燈，在所述橋式整流電源正負(fù)極之間還接有高頻旁路電容，該電容為耐壓大于400V的CBB電容，可以有效防止線路中的高頻干擾。前述的交流高能效LED燈，在所述單片機(jī)的正負(fù)兩極之間接有抗干擾電容C3，該抗干擾電容為獨石電容，具有去雜波，抗電磁干擾的效能。本實用新型的有益效果是本實用新型將LED燈進(jìn)行分段控制，根據(jù)LED電流的大小自適應(yīng)控制LED燈的點亮數(shù)量，在近似恒流供電的同時，實現(xiàn)了無電解電容供電，使電路的可靠性和能效有了極大的提高。

圖1為現(xiàn)有交流恒流源LED能量消耗分布圖。圖2為本實用新型實施例一電路示意圖。圖3為本實用新型實施例一能量消耗分布圖。
具體實施方式
實施例1本實施例提供的一種交流高能效LED燈，結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括交流電源、整流橋、單片機(jī)(PIC16F687)，由多組LED發(fā)光單元串接而成的LED發(fā)光單元串和多組耐高壓三極管組成的控制開關(guān)，所述交流電源的輸出接所述整流橋，在橋式整流電源正負(fù)極之間接有高頻旁路電容Cl，用于防止線路中的高頻干擾；所述整流橋的正極與第一組LED發(fā)光單元的正極相連接，最后一組LED發(fā)光單元L14的負(fù)極和所有三極管的發(fā)射極連接后再通過采樣電阻R15接到鎮(zhèn)流橋的負(fù)極；最后一組發(fā)光管的正極接二極管D5后再接到一個三端穩(wěn)壓塊78L05的輸入端，所述三端穩(wěn)壓塊78L05輸出端接所述單片機(jī)的VDD腳，所述三端穩(wěn)壓塊78L05的接地端接所述單片機(jī)的VSS腳，所述單片機(jī)的負(fù)極接所述整流橋的負(fù)極；在單片機(jī)的正負(fù)兩極之間接有抗干擾獨石電容C3，用于去雜波和防干擾。每組所述LED發(fā)光單元的負(fù)極分別與一個達(dá)林頓三極管的集電極相連，所述各三極管基極分別通過一個電阻與所述單片機(jī)的對應(yīng)控制端口 Pl P13相連，所述各三極管發(fā)射極依次相連后和最后一組發(fā)光管L14的負(fù)極相連再分為兩路，其中一路接反饋電阻R15后接所述整流橋的負(fù)極，另一路接所述單片機(jī)的第一輸入端Tl，用于測量反饋電阻R15的兩端電壓，進(jìn)而采集線路電流；在倒數(shù)第二個發(fā)光單元L13的負(fù)極和最后一組發(fā)光單元L14的正極之間接有限流電阻R14。在所述三端穩(wěn)壓塊輸入端與所述整流橋的負(fù)極之間接有儲能電容C2，所述最后一組發(fā)光單元為4個發(fā)光管，其正極通過二極管D5連接到三端穩(wěn)壓塊的輸入端；其作用是給穩(wěn)壓塊供電并限制輸入電壓，起到保護(hù)儲能電容C2和三端穩(wěn)壓塊的作用。線路中每個達(dá)林頓三極管都包括由兩個三極管組成，分為第一三極管和第二三極管，所述第一三極管的集電極與所述LED發(fā)光單元的負(fù)極相連，第一三極管的基極通過一個電阻與所述單片機(jī)的對應(yīng)控制端口 Pl P13相連，第一三極管的發(fā)射極接第二三極管的基極，所述第二三極管的集電極與所述LED發(fā)光單元的負(fù)極相連，各第二三極管的發(fā)射極都依次相連。本實用新型的工作原理當(dāng)交流電經(jīng)過整流橋加到LED燈上，從最后一組發(fā)光單元L14的正極通過二極管D5和穩(wěn)壓電路給單片機(jī)供電(此時所有三極管截止燈全亮);單片機(jī)工作后，通過第一輸入腳Tl測量R15上的電壓，從而測量線路電流，當(dāng)線路電流由大到小變化，電流小于kin時，開啟Q13，這時L14滅，Ll到L13亮，線路停止充電，單片機(jī)靠儲能電容C2供電，測量線路電流，當(dāng)電流小于Liiin時，開啟Q12，關(guān)Q13，這時Ll到L12亮，以此類推開啟Q1，關(guān)Q2，這時Ll亮，繼續(xù)測量線路電流，當(dāng)測量到線路電流由小到大變化，電流大于Imax時，開Q2，關(guān)Q1，這時Ll到L2亮，依此類推開始上升循環(huán)；直到開關(guān)全關(guān)，燈全亮，開始新的循環(huán)。線路中電阻R15是采樣電阻，也是負(fù)反饋電阻，可防止線路瞬間電流太大而燒壞發(fā)光管；二極管D5可防電容C2電流回流；電容Cl是高頻旁路電容，防線路中的高頻干擾；電阻R14是限流電阻，防止線路電壓過高燒壞發(fā)光管；電容C2為高品質(zhì)的鉭電容(由于只要給控制電路供電，其容量用33U/20V就可工作)，使得所有器件的使用壽命和LED壽命相當(dāng)。如圖3所示，兩端三角區(qū)是第一串LED開啟電壓以下的區(qū)域，圖中1區(qū)表示第一串燈Ll亮，第2區(qū)表示L1+L2燈亮，…，以此類推。下方矩形區(qū)域是鎮(zhèn)流二極管，開關(guān)三極管，電阻R15的消耗功率，14區(qū)中凸起區(qū)域是儲能電容充電，限流電阻R14工作區(qū)，燈全亮，電流經(jīng)過鎮(zhèn)流管，到Lb-L^到R14到L14回到負(fù)極。在本實施例中，交流電壓平均值處(0. 637Um=0. 637*311=198V)的效率為本套系統(tǒng)中兩個鎮(zhèn)流管消耗1. 4V，三極管消耗0. 8V，電阻R15消耗1. 5V，所以該系統(tǒng)理論電能轉(zhuǎn)換效率為效率=I(U-V) / IU= (198-1. 4-0. 8-1. 5) /198=98. 1%除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種交流高能效LED燈，包括交流電源、整流橋、單片機(jī)及由多組由LED串接而成的LED發(fā)光單元和多組耐高壓三極管，所述交流電源的輸出接所述整流橋，其特征在于所述整流橋的正極與第一組LED發(fā)光單元的正極相連接，倒數(shù)第二個發(fā)光單元L13的負(fù)極通過限流電阻R14接最后一組發(fā)光單元L14的正極；所述最后一組LED發(fā)光單元的正極接二極管D5后再接入一個三端穩(wěn)壓塊的輸入端，所述三端穩(wěn)壓塊輸出端接所述單片機(jī)的正極，所述三端穩(wěn)壓塊的接地端接所述單片機(jī)的負(fù)極，所述單片機(jī)的負(fù)極接所述整流橋的負(fù)極；所述最后一組發(fā)光管L14由三到四個發(fā)光管組成，所述最后一組發(fā)光管正極接二極管D5后連接到穩(wěn)壓塊的輸入端；所述最后一組發(fā)光單元可限制三端穩(wěn)壓塊的輸入電壓，用于保護(hù)三端穩(wěn)壓塊和電容C2;所述最后一組發(fā)光管的負(fù)極和多組耐高壓三極管的發(fā)射極相連到單片機(jī)輸入口 Tl，再通過采樣電阻R15接到線路負(fù)極；通過測量電阻R15兩端的電壓，進(jìn)而采集線路電流；所述每組LED發(fā)光單元的負(fù)極分別與三極管的集電極相連；每組三極管的基極通過電阻和單片機(jī)的控制端相連；在所述三端穩(wěn)壓塊輸入端與所述整流橋的負(fù)極之間接有儲能電容C2，所述電容是高品質(zhì)的鉭電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流高能效LED燈，其特征在于與所述每組LED發(fā)光單元的負(fù)極相連的三極管為兩個三極管組成的達(dá)林頓管，每個達(dá)林頓三極管都由兩個三極管組成，分為第一三極管和第二三極管，所述第一三極管的集電極與所述LED發(fā)光單元的負(fù)極相連，第一三極管的基極通過一個電阻與所述單片機(jī)的對應(yīng)控制端口相連，第一三極管的發(fā)射極接第二三極管的基極，所述第二三極管的集電極與所述LED發(fā)光單元的負(fù)極相連，各第二三極管的發(fā)射極都依次相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流高能效LED燈，其特征在于在所述橋式整流電源正負(fù)極之間還接有高頻旁路電容Cl，所述電容Cl為耐壓大于400V的CBB電容，用于防止線路中的高頻干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流高能效LED燈，其特征在于在所述單片機(jī)的正負(fù)兩極之間接有抗干擾電容C3，用于去雜波和防電磁干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流高能效LED燈，其特征在于所述抗干擾電容為獨石電容。
專利摘要本實用新型公開了一種交流高能效LED燈，包括橋式整流電源、單片機(jī)和多組由LED串接而成的LED發(fā)光單元和多組耐高壓三極管，橋式整流電源正極與依次串接的LED發(fā)光單元相連，倒數(shù)第二組發(fā)光管的負(fù)極接限流電阻R14到最后一組LED發(fā)光單元的正極并和二極管D5相連后再接入三端穩(wěn)壓塊輸入端，三端穩(wěn)壓塊輸出端和接地極分別接單片機(jī)VDD端和線路負(fù)極；最后一組發(fā)光管的負(fù)極和多組耐高壓三極管的發(fā)射極相連到單片機(jī)輸入口T1，再通過采樣電阻R15接到鎮(zhèn)流橋負(fù)極；每組LED發(fā)光單元的負(fù)極分別與三極管的集電極相連；每組三極管的基極通過電阻和單片機(jī)的控制端相連；在三端穩(wěn)壓塊輸入端與線路負(fù)極之間接有儲能電容C2。本實用新型對LED發(fā)光單元分段控制，根據(jù)LED的電流大小自適應(yīng)控制LED的點亮數(shù)量，在對LED近似恒流供電的同時，實現(xiàn)了無電解電容供電，使電路的能效和可靠性有了極大的提高。
文檔編號H02J15/00GK202172509SQ201120233799
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者馬鎖才 申請人:馬鎖才