[发明专利]LED灯发光二极管损坏不影响正常工作的电路和方法

说明书

本发明为LED灯发光二极管损坏不影响正常工作的电路和方法。LED灯因节能、光效率高、寿命长而日益普及，但由于LED灯需要很多个发光二极管串联，且任何一个开路损坏都会导致灯损坏。本发明通过在LED发光二极管旁并联连接经过设计选择的稳压二极管实现的。现在0.5至1W的普通稳压二极管十分便宜，并接发光二极管旁在生产工艺上也十分容易，因而应用本发明解决常见的发光二极管开路故障十分有效。本发明是一个低成本又能解决LED灯常见故障的技术方案，可以广泛用于LED照明灯应用中。

技术领域

一种解决LED灯中串联发光二极管开路损坏情况下仍能正常工作的电路和方法。

背景技术

由于LED照明灯不仅发光效率高、造型方便，而且节能和寿命长，逐渐成为照明灯的发展方向。但LED灯LED二极管是仅有2.5V～9V的低压元件，在上百伏的场所设计LED灯时，通常需要几十个以至于上百个LED二极管串联。在这个串联电路中，其中任何一个LED二极管损坏，都会造成整个照明灯损坏——严重减少了整个LED灯的寿命。

解决这个问题，公知的办法有：提高LED二极管自身的可靠性，使用更加昂贵的器件，有人干脆通过可更换带形LED维修来解决，比如采用编带结构，由用户自己更换——这些办法不仅大大增加了使用成本，而且结构上由于编带较差的导热率也限制了散热效率的提高。

发明内容

本发明要解决的问题：本发明的目的是发明一种电路和方法，解决串联在一起的LED二极管中任何一个损坏都不会影响整个LED灯正常使用的问题。

本发明是这样实现的：图1是本发明电路的原理示意图。D01、D02、…D0n是串联连接的LED二极管，由恒流源A供电，恒流源保证LED二极管工作在设计的恒流电压工作区间。与每个LED二极管并联的稳压二极管D11、D12、…D1n是本发明的特征器件。稳压二极管反向与LED二极管并联连接。稳压二极管的稳压值取决于LED二极管正常工作时的电压值。本发明中稳压二极管稳压标称值的设计原则是：大于等于LED二极管正常工作电压值与微旁流安全电压值的和。亦即，稳压二极管的稳压标称值选择在LED二极管正常工作时，流过与其并联的稳压管的电流应在设计允许的漏电流（微旁流）范围内；某个或某多个LED二极管损坏开路后，与之并联的稳压二极管能可靠提供其他未损坏LED二极管工作所需的工作电流。电容C用于灯电路滤波稳压。恒流源A的一个实施例，A采用电流采样检测、开关电路和贮能电感配合实现：在采样电流不足时通过提高开关频率或提高占空比，增加电流；反之减小电流。

这个发明的工作原理是：在LED二极管处在正常工作状态时，与之并联的稳压二极管没有进入稳压区，仅有一个微安级别的漏电流，对整个LED灯的“电能——光”的转换效率影响非常小；在LED二极管损坏时，由于LED二极管表现为短路时，不影响灯使用，只有在表现为开路的故障时，影响LED灯使用，因此，本发明保护的目标是解决LED二极管开路损坏下的正常使用。当发生某个或某几个LED二极管损坏而开路后，与某个或某几个开路损坏并联的稳压管即进入稳压区工作，恒流工作电流通过稳压管实现了对其他串联LED二极管的续流，保证了整个LED灯的正常工作。

本发明中，与LED二极管并联的稳压二极管有非常关键的作用，选择参数也非常重要。其中至少有两个参数非常重要，需要优先设计选择。

第一，稳压管的标称电压。该电压选择得低，在与之并联的LED二极管正常工作时，会有漏电流流过稳压二极管——而这部分电流（以下称“旁漏电流”）是不发光的、是浪费的电能，因此要将它控制在允许的范围（微电流）内。在这个“旁漏电流”条件满足的前提下，稳压标称值越低越好。由于稳压二极管续流后，压降由原有的LED二极管压降，升至稳压二极管压降，提高了整体灯的工作电压范围，但只要还在恒流源供电的范围之内，就不会影响整个LED灯的工作。但显然的是，稳压二极管选择的稳压标称值低时，LED二极管正常工作时，流过稳压二极管的“旁漏电流”会增加；而选择稳压标称值较大时，“旁漏电流”小，但由稳压管续流时的压降加大，功耗增加，不仅受稳压二极管自身功率的限制，也受恒流源供电电压范围的限制。