專利名稱:一種led調(diào)光電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種LED電源,特別是一種LED調(diào)光電源。
背景技術(shù):
LED照明正在逐步取代傳統(tǒng)光源,如白熾燈、鹵素?zé)舻?,而這些傳統(tǒng)光源都可以用一種調(diào)光器配合使用,使白熾燈或鹵素?zé)舻牧炼扔砂档搅粱蛴闪恋桨档淖兓?,因此如果LED燈也能跟這種調(diào)光器兼容,這樣用戶在用LED燈替換白熾燈、鹵素?zé)魰r,就不必同時更換調(diào)光器或和調(diào)光器與LED燈之間的連接線路,從而節(jié)約安裝成本,同時也更符合用戶的使用習(xí)慣,而傳統(tǒng)調(diào)光器根據(jù)采用的電子技術(shù)的不同,主要有以下兩種類型的調(diào)光器。一種是前移相調(diào)光器,又稱可控硅調(diào)光器,采用雙向可控硅作為電子開關(guān)來控制開通或切斷電源對負載的供電。另一種是后移相調(diào)光器,其采用場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型三極管作為電子開關(guān)來控制開通或切斷電源對負載的供電。
圖1為一種前移相調(diào)光器調(diào)節(jié)白熾燈或者鹵素?zé)袅炼鹊墓ぷ髟韴D,其為現(xiàn)有技術(shù)中可控硅調(diào)節(jié)白熾燈亮度的一種電路原理圖。在此電路中對電源進行前沿斬波。其工作原理是當(dāng)剛閉合開關(guān)時,電位器RES3的電阻值最大,對電容C的充電時間最長,才能達到雙向可控硅TRIAC的觸發(fā)二極管DB3的開啟電壓,雙向可控硅TRIAC的導(dǎo)通時間最短,白熾燈得到的功率也就最小,亮度也就最暗。逐漸旋轉(zhuǎn)電位器RES3,其電阻值變小,雙向可控硅TRIAC的導(dǎo)通時間變長,白熾燈得到的功率變大,亮度也就提高了。這樣就可以簡單可靠地實現(xiàn)了無級連續(xù)調(diào)光。由于相比于白熾燈/鹵素?zé)艨芍苯釉谑须娤鹿ぷ?,LED燈一般需要恒流直流驅(qū)動,因此,如果保持現(xiàn)有的可控硅調(diào)光電路或后移相調(diào)光電路不變而直接用LED燈取代白熾燈/齒素?zé)?,必須有一個轉(zhuǎn)換電路,將可控娃或后移相調(diào)光電路輸出的波形轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的LED驅(qū)動電流,使LED的驅(qū)動電流隨著可控硅或后移相調(diào)光電路的輸出波形導(dǎo)通角度的大小相應(yīng)改變,這樣的LED燈的亮度才能相應(yīng)改變。
實用新型內(nèi)容有鑒于此,有必要提供一種LED調(diào)光電路,以實現(xiàn)LED燈亮度的無級調(diào)節(jié)。一種LED調(diào)光電源,其包括一個功率轉(zhuǎn)換電路。該功率轉(zhuǎn)換電路包括一個單級反激開關(guān)控制電路。所述LED調(diào)光電源還包括一個用于檢測所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出信號波形的切相角或?qū)ń堑南辔粰z測電路。所述相位檢測電路包括一個二極管,一個電容,以及一個穩(wěn)壓管。所述二極管的陽極與功率轉(zhuǎn)換電路的輸出端電性連接,陰極與電容的正極連接,電容的正極同時與穩(wěn)壓管的陽極電性連接,所述二極管的陰極、電容的負極,以及穩(wěn)壓管的陰極接地。綜上所述,通過所述相位檢測電路的檢測,可以使DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出電流隨著調(diào)光器的變化而變化,從而調(diào)整LED燈的亮度變化。同時由于該LED調(diào)光電源的存在,可以直接替換白熾燈、鹵素?zé)舻龋瑴p少安裝工時與費用,符合用戶的使用習(xí)慣。以下結(jié)合附圖描述本實用新型的實施例,其中:圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED燈調(diào)光電源的電路原理圖。圖2為本實用新型提供的一種LED調(diào)光電源的電路原理圖。圖3為圖1的LED調(diào)光電源的第一實施例的電路圖。圖4為圖3的電路圖在a點、b點的波形對比圖。圖5為圖3的電路圖在a點、c點的波形。圖6為圖3的電路圖在a點、d點的波形。圖7為圖3的電路圖在d點與運算單元的輸出波形的對比圖。
具體實施方式
以下基于附圖對本實用新型的具體實施例進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅作為實施例,并不用于限定本實用新型的保護范圍。請參閱圖2,其為本實用新型所提供的一種LED調(diào)光電路100的電路原理圖。所述LED調(diào)光電路100包括一個調(diào)光器10,一個與該調(diào)光器10電性連接的AC/DC轉(zhuǎn)換電路11,以及一個與該AC/DC轉(zhuǎn)換電路11電性連接的調(diào)光控制輸出電路12。當(dāng)然可以想到的是,作為負載的LED燈(圖未示)是電性連接在調(diào)光控制輸出電路12的輸出端上。所述調(diào)光器10為電子調(diào)光器,其主要作用在于可控整流,以調(diào)整燈光不同的亮度,即通過減少或增加RMS電壓促使平均功率的燈光產(chǎn)生的不同強度的光輸出。所述調(diào)光器10可以為前移相調(diào)光器或后移相調(diào)光器的一種。所述前移相調(diào)光器又稱為可控硅或晶閘管,特別地,采用雙向可控硅來控制電路的開通與切斷電源對負載的供電。所述后移項調(diào)光器采用場效應(yīng)管或絕緣柵雙極型三極管來作為電子開關(guān)來控制導(dǎo)能或切斷電源對負載的供電。在本實施例中,所述調(diào)光器10為雙向可控硅,其為現(xiàn)有技術(shù),不再贅述。所述AC/DC轉(zhuǎn)換電路11的作用在于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以供負載即LED燈使用,因為LED燈所使用的電流必須為直流。該AC/DC轉(zhuǎn)換電路11包括一個與該調(diào)光器10電性連接的濾波電路111,一個與該濾波電路11電性連接的整流電路112,一個與該整流電路112電性相連的功率因數(shù)校正電路113,一個與該功率因數(shù)校正電路113電性相連的功率轉(zhuǎn)換電路114,以及一個電性連接在該功率轉(zhuǎn)換電路114與功率因數(shù)校正電路113之間的反饋電路115。所述濾波電路111用來濾除雜波和抗浪涌的沖擊,以滿足電磁兼容的要求,其一般由電抗元件組成,如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器,或與負載串聯(lián)電感器,以及由電容,電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。如圖3所示,為本實用新型所提供的一種濾波電路111,其為現(xiàn)有技術(shù)中的一種有源濾波電路。所述整流電路112,如圖3所示,為一種橋式整流電路,其利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M行整流的電路,以將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。橋式整流電路利用四個二極管,并兩兩對接。當(dāng)輸入正弦波的正半部分時,所述四個二極管中的兩個導(dǎo)通,從而輸出正的半個正弦波。當(dāng)輸入正弦波的負半部分時,所述四個二極管中的另兩個導(dǎo)通。由于這兩只管是反接的,所以輸出還將是正弦波的正半部分,因而可以減少電量損失。[0022]所述功率因數(shù)校正電路113用于根據(jù)反饋電路115的輸入信號,來調(diào)整功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出。功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關(guān)系,也就是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值?;旧瞎β室蛩乜梢院饬侩娏Ρ挥行Ю玫某潭?,當(dāng)功率因素值越大,代表其電力利用率越高。因此,為了提高電源的功率校正因數(shù),一般都電源都安裝功率因數(shù)校正電路以提高電源的轉(zhuǎn)換效率,故其為現(xiàn)有技術(shù),不再贅述。所述功率轉(zhuǎn)換電路114用于將高壓直流轉(zhuǎn)化為適用于調(diào)光控制輸出電路12的低壓直流。為與所述調(diào)光控制輸出電路12相適應(yīng),所述功率轉(zhuǎn)換電路114還包括一個單級反激開關(guān)控制電路1141,其可以為一個單級反激高PFC電路。該單級反激開關(guān)控制電路1141是在開關(guān)管T關(guān)斷期間變壓器向輸出電容器和負載提供能量,且供電過程中電流的方向是單一的。由于所述單級反激開關(guān)控制電路1141是單級的,使得整個電路中的a點的波形與調(diào)光器10的輸出波形是相同的,變化的可能僅是幅值的大小,也可以說a點的波形與調(diào)光器10的輸出波形是等比例縮放。所述功率轉(zhuǎn)換電路114包括一個變壓器繞阻1142,該變壓器繞阻1142的輸入與輸出的相位相反,幅值與輸入和輸出所對應(yīng)的線阻的匝比成比例,從而為所述調(diào)光控制輸出電路12提供一個合適的低電壓。所述反饋電路115電性連接于功率轉(zhuǎn)換電路114與功率因數(shù)校正電路113之間,以將功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出信號反饋給功率因數(shù)校正電路113。該功率因數(shù)校正電路113通過與功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出信號的一部分或全部比較后再調(diào)整所述功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出信號,例如加強功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出信號或減弱功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出信號。經(jīng)過多次的校正,功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出信號才輸出給調(diào)光控制輸出電路12。需要說明的是,所述濾波電路111、整流電路112、功率因數(shù)校正電路113、功率轉(zhuǎn)換電路114、反饋電路115的由實際電子元器件組成的電路圖,如圖2所示,皆為現(xiàn)有技術(shù),其組成結(jié)構(gòu)及工作原理再此不再贅述。另外,可以理解的是,上述各個功能電路都具有輸入和輸出,同時每一個功能電路都電性連接前一個功能電路的輸出和后一個功能電路的輸入。所述調(diào)光控制輸出電路12包括一個與所述功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出電性連接的DC/DC轉(zhuǎn)換電路121,一個與所述功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出電性連接的相位檢測電路122,一個與該相位檢測電路122電性連接的整形電路123,一個與該整形電路123電性連接的運算單元124。所述運算單元124的輸出與DC/DC轉(zhuǎn)換電路121的輸入電性連接。所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路121為一種開關(guān)電源芯片,其利用電容、電感的儲能的特性,通過可控開關(guān)(M0SFET等)進行高頻開關(guān)的動作,將輸入的電能儲存在電容(感)里,當(dāng)開關(guān)斷開時,電能再釋放給負載,提供能量。其輸出的功率或電壓的能力與占空比(由開關(guān)導(dǎo)通時間與整個開關(guān)的周期的比值)有關(guān)。該DC/DC轉(zhuǎn)換電路121可以用于升壓和降壓。在本實用新型中,所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路121將輸出一個幅度不變而寬度被所述脈沖波調(diào)制的電流以驅(qū)動負載LED燈。當(dāng)調(diào)光器10對電流大小進行調(diào)整時,該DC/DC轉(zhuǎn)換電路121直接檢測不到該調(diào)光器10的調(diào)整,從而也很難控制其輸出電流的大小,進而不能控制LED燈的輸入電流的大小,使得不能控制LED燈的亮度。因此需要所述相位檢測電路122來檢測調(diào)光器10的輸出,即調(diào)光器10輸出的切相角或?qū)ń恰K鱿辔粰z測電路122用于檢測所述功率轉(zhuǎn)換電路114輸出的電流波形是否受到調(diào)光器10調(diào)整電流的影響。當(dāng)調(diào)光器10降低輸出電壓或增加輸出電壓時,需要該相位檢測電路122檢測到該輸出電壓的升降,并將該檢測到的信號經(jīng)整形電路123整理后,輸入到運算單元124中,經(jīng)該運算單元124處理后,輸出脈沖信號以調(diào)制所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路121的輸出電流,從而驅(qū)動負載LED燈的亮度變化。所述相位檢測電路122包括一個二極管D9,一個電容C16,一個穩(wěn)壓管D11,以及至少一個阻抗。所述二極管D9的陽極與功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出端的高電平端電性連接,陰極與電容C16的正極連接,電容C16的正極同時與穩(wěn)壓管Dll的陽極電性連接。所述二極管C16的陰極、電容C16的負極,以及穩(wěn)壓管Dll的陰極與功率轉(zhuǎn)換電路114的輸出端的低電平端電性連接或接地。所述至少一個阻抗在本實施例中,包括四個電阻R23、R24、R25、以及R26。所述電阻R23串聯(lián)在二極管D9與電容C16之間,電阻R24并聯(lián)在二極管D9與電容C16之間,電阻R25串聯(lián)在電容C16與穩(wěn)壓管Dll之間,以及電阻R26串聯(lián)在穩(wěn)壓管Dll與相位檢測電路122的高電平輸出端之間。該相位檢測電路122的工作原理如下所述。如圖4所示,為功率轉(zhuǎn)換電路114在a點及b點的波形圖以及比較,可以看出經(jīng)調(diào)光器10切波后,a點波形仍為2倍于負載額定頻率的全波“饅頭波”,顯然,該a點處的波形是不能直接加載到負載LED燈上的,因為LED燈需要的是恒流電源。由于功率轉(zhuǎn)換電路114的變壓器繞組Lpl與Ls相位相反,相位檢測電路122與功率轉(zhuǎn)換電路114的輸入輸出連接點即b點波形與a點波形將反相。同時在功率轉(zhuǎn)換電路114的單級反控制開關(guān)管關(guān)閉狀態(tài)時,b點為正向且和該相位檢測電路122的輸出電壓相差0.7V的高電壓。但是,二極管D9隔離或阻斷了 b點的正向電壓,同時電容C16起到了消除功率轉(zhuǎn)換電路114中的開關(guān)管Ql開關(guān)時所形成的脈沖,從而穩(wěn)定了 c點電壓的作用,從而得到c點的波形,如圖5所示,其仍與a點波形相似但反相。假設(shè)穩(wěn)壓管Dll所處回路處于電性斷開狀態(tài)時,R26、R25、R23通過三個電阻的分壓比使得d點的電壓將按比例抬高,即Ud = Uc+Uout*(R23+R24)/(R23+R25+R26)其中:Ud為穩(wěn)壓管兩端的電壓;Uc為當(dāng)R25斷開時電容兩端的電壓;Uout為所述相位檢測電路的輸出電壓。但是,由于穩(wěn)壓管Dll的存在,即該穩(wěn)壓管D7所處回路處于電性連接時,該穩(wěn)壓管D7反向?qū)?,使得超過穩(wěn)壓管Dll的電壓即d點的電壓被限制在穩(wěn)壓管Dll的穩(wěn)壓值。而當(dāng)b點的電壓為負向時,該穩(wěn)壓管D7正向?qū)?,該相位檢測電路122的輸出電壓即d點的電壓則被限制在穩(wěn)壓管Dll的正向壓降約為0.7V左右,從而得到d點的波形,如圖6所示。這里的“約”是指由于電路本身存在的特性,該正向壓降會有起伏,而不是一個絕對不變的值。從該圖6可以看出,經(jīng)過該相位檢測電路122的作用,輸出的波形成為方波,即成為運算單元124所需要的相位角檢測信號,從而利于后續(xù)電路的調(diào)整變換。需要說明的是,由于功率轉(zhuǎn)換電路114的單級反激開關(guān)控制電路1141是反激電路,可以使b點的波形與a點的波形相比僅僅是相位相反而已,從而可以使得該相位檢測電路122的輸出信號正確地反映功率轉(zhuǎn)換電路114的輸入與輸出,進而可以準確由整形電路123及運算單元124來調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換電路121的輸出信號。所述整形電路123用于將整理來自相位檢測電路122的信號波形,并將整理后的信號波形輸入到運算單元124。從圖6可以看出,從所述相位檢測電路122所得到的波形還不是嚴格的方波,經(jīng)過該整形電路123的整形將該波形整理成嚴格的方波。[0035]所述運算單元124與穩(wěn)壓管Dll的陰極電性連接以接收穩(wěn)壓管Dll的輸出信號,以將整形電路123的包含波形的切相角或?qū)ń堑男畔⒔獯a后,輸出一系列脈沖波并傳給DC/DC轉(zhuǎn)換電路121中,脈沖波的寬度與所述波形的切相角或?qū)ń堑姆党杀壤鐖D7所示。當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換電路121接收到并根據(jù)該運算單元124的脈沖信號,調(diào)整其輸出電流的大小,進而使得LED燈的亮度發(fā)生變化,達到調(diào)光的效果。所述運算單元124可以是單片機控制電路,也可以其他裝置,如中央處理器,或者是由其他電子元件如運算放大器組成的運算電路。[0036]所述DC/DC轉(zhuǎn)換電路121、整形電路123、以及運算單元124的由實際電子元器件組成的電路圖,如圖2所示,其皆為現(xiàn)有技術(shù),其組成結(jié)構(gòu)及工作原理再此不再贅述。[0037]綜上所述,通過所述相位檢測電路122的檢測,可以使DC/DC轉(zhuǎn)換電路121的輸出電流隨著調(diào)光器10的變化而變化,從而調(diào)整LED燈的亮度變化。同時由于該LED調(diào)光電源100的存在,可以直接替換白熾燈、鹵素?zé)舻?,減少安裝工時與費用,符合用戶的使用習(xí)慣。[0038]已經(jīng)說明的各種部件可以以任意方式封裝。例如,包括單片機的部件可以與其它的有源和無源部件封裝在單個集成電路中,與其它有源和無源部件封裝在一組集成電路中,或者與其它有源和無源部件封裝在一組分立電路中。[0039]已經(jīng)說明的全部各種電路可以通過任意的或者全部的組合相互連接使用。[0040]已經(jīng)討論過的部件、步驟、益處和優(yōu)點僅是說明性的。它們及其相關(guān)的討論都不意圖以任何方式限定保護范圍。多種其它的實施方式也是可以預(yù)期的,包括具有更少的、另外的和/或不同的部件、步驟、特性、益和和優(yōu)點的實施方式。所述部件和步驟也可以通過不同的方式來布置和排序。[0041]類似“用于......的裝置”當(dāng)用在權(quán)利要求中時包括已經(jīng)說明的結(jié)構(gòu)和材料及它們的等同物。類似地,短語“用于......的步驟”當(dāng)用在權(quán)利要求中時包括已經(jīng)說明的行為及其等同行為。沒有這些短語則意味著該權(quán)利要求不局限于任意相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、或行為或其等同內(nèi)容。[0042]已經(jīng)聲明或說明的內(nèi)容不意圖使任意的部件、步驟、特性、目標、益處、優(yōu)點或者對于公眾等同的內(nèi)容是專有的,這與它們是否在權(quán)利要求中提到無關(guān)。[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則的內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍的內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種LED調(diào)光電源,其特征在于,該LED調(diào)光電源包括一個功率轉(zhuǎn)換電路,所述功率轉(zhuǎn)換電路包括一個單級反激開關(guān)控制電路,所述LED調(diào)光電源還包括一個用于檢測所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出信號波形的相位檢測電路,所述相位檢測電路包括一個二極管,一個電容,以及一個穩(wěn)壓管,所述二極管的陽極與功率轉(zhuǎn)換電路的輸出端電性連接,陰極與電容的正極連接,電容的正極同時與穩(wěn)壓管的陽極電性連接,所述二極管的陰極、電容的負極,以及穩(wěn)壓管的陰極接地。
2.如權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:所述相位檢測電路包括四個電阻,一個電阻R23串聯(lián)二極管與電容之間,一個電阻R24并聯(lián)在二極管與電容之間,一個電阻R25串聯(lián)在電容與穩(wěn)壓管之間,以及一個電阻R26串聯(lián)在穩(wěn)壓管與負載之間。
3.如權(quán)利要求2所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:當(dāng)所述穩(wěn)壓管所處回路處于電性斷開狀態(tài)時,該穩(wěn)壓管兩端的電壓值與所述四個電阻的關(guān)系如下:Ud = Uc+Uout*(R23+R24)/(R23+R25+R26) 其中:Ud為穩(wěn)壓管兩端的電壓; Uc為在電阻R25處斷開時電容兩端的電壓; Uout為所述相位檢測電路的輸出電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:當(dāng)所述穩(wěn)壓管所處回路處于電性連接時,該穩(wěn)壓管反向?qū)ㄇ覂啥说恼驂航档扔谠摲€(wěn)壓管的額定穩(wěn)壓值。
5.如權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:當(dāng)所述穩(wěn)壓管所處回路處于電性連接時,該穩(wěn)壓管正向?qū)ㄇ覂啥说呢撓驂航导s為0.7V。
6.如權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:所述LED調(diào)光電源包括一個運算單元。
7.如權(quán)利要求6所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:所述運算單元為一單片機,其根據(jù)所述穩(wěn)壓管的輸出信號以輸出額定的脈沖波。
8.如權(quán)利要求7所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:所述LED調(diào)光電源還包括一個整形電路,該整形電路設(shè)置在所述相位檢測電路與運算單元之間,該整形電路用于將來自相位檢測電路的信號波形整理后輸入到單片機中。
9.如權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:所述單級反激開關(guān)控制電路為單級反激高PFC電路。
10.如權(quán)利要求1所述的LED調(diào)光電源,其特征在于:所述功率轉(zhuǎn)換電路包括一個變壓器繞阻,該變壓器繞阻的輸入與輸出的相位相反,幅值與輸入和輸出所對應(yīng)的線阻的匝比成比例。
專利摘要一種LED調(diào)光電源,其包括一個功率轉(zhuǎn)換電路。該功率轉(zhuǎn)換電路包括一個單級反激開關(guān)控制電路。所述LED調(diào)光電源還包括一個用于檢測所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出信號波形的切相角或?qū)ń堑南辔粰z測電路。所述相位檢測電路包括一個二極管,一個電容,以及一個穩(wěn)壓管。所述二極管的陽極與功率轉(zhuǎn)換電路的輸出端電性連接,陰極與電容的正極連接,電容的正極同時與穩(wěn)壓管的陽極電性連接,所述二極管的陰極、電容的負極,以及穩(wěn)壓管的陰極接地。通過所述相位檢測電路的檢測,可以使DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出電流隨著調(diào)光器的變化而變化,從而調(diào)整LED燈的亮度變化。同時由于該LED調(diào)光電源的存在,可以直接替換白熾燈、鹵素?zé)舻?,減少安裝工時與費用,符合用戶的使用習(xí)慣。
文檔編號H05B37/02GK203072212SQ20122075492
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月15日
發(fā)明者陳海威, 潘黃鋒, 王林吉, 林萬炯 申請人:林萬炯