[发明专利]线性电源驱动LED灯具及抗雷击线性电源驱动LED灯具

说明书

技术领域

本发明LED照明技术领域，涉及一种LED灯具，特别是涉及一种线性电源驱动的LED灯具及抗雷击线性电源驱动LED灯具。

背景技术

LED照明系统由以下几个相关部件组成，即:光源部件（LED模组或颗粒）、驱动部件（电源）、控制部件（照明控制装置）、结构部件（灯具和散热器）。

按照电源的工作原理划分，电源可以划分为两大类，即开关电源和线性电源。同样，LED照明电源也有开关电源和线性电源之分。请参阅图1，显示为现有技术中多分段线性电源驱动的交流LED模块（简称ACLEDs模块）的电路原理图，所述ACLEDs模块主要由以下几部分组成：整流桥堆（D1～D4构成）、多个LED颗粒串（LED1模组～LED5模组）、开关器件（S1～S4）、专用控制芯片、电流检测电阻（RS1～RS4）。该线路的工作原理是：LED1～LED5模组（COB封装的LED模块或者LED颗粒串并联模组）的正向压降都等于50V，在每1/4个工频周期内，电源总共有5个工作状态（即5个分段线性状态），分别是：当有效值等于220V的交流输入电压的瞬时值Vac小于100V，即Vac<100V，S1～S4都是断开的，无光输出；当100V<Vac<150V时，开启S1（其它开关断开），LED1和LED2导通发光，电流大小等于Vref/（RS1+RS2+RS3+RS4），其中Vref是控制芯片中的基准电平（如图1标示）；当150V<Vac<200V时，开启S2（其它开关断开），则LED1、LED2和LED3导通，电流大小等于Vref/（RS2+RS3+RS4）；当200V<Vac<250V时，开启S3（其它开关断开），则LED1、LED2、LED3和LED4导通，电流大小等于Vref/（RS3+RS4）；当Vac>250V时，开启S4（其它开关断开），则LED1、LED2、LED3、LED4和LED5全导通，电流大小等于Vref/RS4。开关S1～S4都工作在放大导通状态（非饱和导通状态），而在每1/4个工频周期内的5个子状态中，流过LED模组的电流都是可控的，改变RS1～RS4的电阻配置，就能调整流过LED模组的电流大小。从原理图上可以看出，该线路中不需要电解电容，也不需要电感器，所以可以将驱动电源和LED颗粒贴装在同一个散热基板之上，这样就得到交流驱动LEDs照明模块，即ACLEDs模块。

现有技术中的线性电源驱动的ACLEDs模块是以5分段为例，其实从原理上讲，该线性模块可以有更多的分段或者较少的分段，并且该模块在线路结构上还有多个简化变种，常见的变种是：

●单开关线性电源驱动的ACLEDs模块：该模块中，只有一个开关器件，所以所有LED颗粒串的工作状态是一致的，要么全部熄灭，要么全部点亮，并且流过相同大小的电流；

●单一检测电阻的ACLEDs模块：这样，无论哪个开关器件开通，则流过该开关的电流峰值都是相等的；

在目前的ACLEDs模块的线路设计中，无论有多少分段，也不论是否是简化变种，有一个共同的部分是不变的，那就是整流桥堆，它的作用是将输入的交流电整成脉动的直流。为了简化表达，请参阅图2，显示为ACLEDs模块的等效电路原理，ACLEDs模块由两部分组成，即整流桥堆和恒流（或恒功率）光学模组。

在产品化阶段，贴装在散热基板上的ACLEDs模块，最后都需要安装在灯具散热器上，以便将基板上的热量散发出去，这样在ACLEDs模块和灯具散热器之间就有一个寄生电容，该寄生电容的大小主要受下面3个因素决定：ACLEDs模块基板上的铜箔层总面积、基板绝缘层的厚度、基板绝缘层材质的介电常数。铜箔层总面积越大、绝缘层厚度越小、绝缘层介电常数越大，则寄生电容越大。

由于散热能力的局限性，在具体的产品应用上，每个ACLEDs模块处理的功率有限。所以，为了得到较大功率的光输出，需要在灯具中放置多个ACLEDs模块，每个ACLEDs模块都直接从灯具的交流输入端（即火线L和零线N）取电。当将ACLEDs模块和灯具散热器之间的寄生电容（CP1、CP2、...、CPN）也考虑在内，则线性电源驱动LED灯具的等效电气耦合关系方框图如图3所示，该灯具的基本电气特征是：有N个ACLEDs模块，有N个整流桥堆，有N个恒流（或恒功率）光学模组和N个寄生电容，并且这N个寄生电容的容值是接近相等的。