[发明专利]LED均亮控制电路与方法,及恒压驱动LED照明系统与方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种LED均亮控制电路，特别涉及一种之宽范围恒压驱动并可实现LED亮度均匀和智能调光控制的LED均亮控制电路和恒压驱动LED照明系统及LED均亮控制方法和LED照明系统恒压驱动方法。 

【背景技术】

在经济飞速发展的今天，由于一次性能源过量的开采而引发的频繁自然灾害给人们敲响了环保的警钟，人们的节能环保意识开始不断增强，节能，低碳，环保已经成为当前科技发明的主流趋势。照明是我们生产和生活必不可少的能源消耗之一，今天便于巨大的照明耗电量以及低转换效率的照明设备已经使得能源的浪费日益加剧。LED以其体积小，低耗能，寿命长，高亮度，低热量，环保，坚固耐用，响应时间短等优越特性吸引了全世界的眼环，所以LED绿色光源取代传统照明光源，成为最佳新兴节能光源已是大势所趋，然而，现今LED电源大多采用两种方案，一是前端采用恒压电源，然后在LED光源中串接恒流控制电路，此方法虽然能保证LED工作时电流恒定，但是在LED光源额定电流较大时，恒流控制电路损耗较大，降低了电源的效率，增加了系统成本。第二种是直接采用恒流源为LED光源供电，但是此种方法在LED光源调光时，要改变恒流源输出电流，会使LED光源的光色发生变化，影响照明效果，同时加快了LED的光衰速度，降低了LED的使用寿命。该二方法，均需要将恒流驱动电源模块和LED灯组安装在灯管的狭小空间中，灯管散热困难，温度高加快了LED光衰速度，降低了LED使用寿命。 

如图1所示为传统的恒压电源驱动方案，该恒压驱动方案包括一恒压电源模块，其将市电220V交流电转换为恒定电压，驱动串并联的LED灯组。在恒压驱动LED电路中，Vout的离散性、每个 LED灯节压降Vf的离散性，将导致灯串电流的离散，并导致发光强度的离散(发光强度与电流成正比)；一般通过增加限流电阻R的阻值，来降低电流的离散性。但即便如此，图1所示的恒压电源驱动电路控制的LED产品在实际工作时的发光强度无法准确的得到控制；同时，增加R的阻值，将导致电阻R上浪费的能量过多，系统能效降低。所以，一般对发光强度的离散性要求较低，或者对节能要求不高的照明场景，才会使用恒压电源驱动模式；如：广告灯、装饰用的LED灯驱动设计。 

为此，现行的的主流LED照明灯，更多的转向恒流电源驱动，如图2所示。恒流电源模块输出的总电流I确定，并等于流过各灯串的电流I1、I2、...Im电流之和。由于各串LED灯的总Vf之和存在偏差，会导致I1、I2、...Im是不相等。一般设计方案中，各灯串会通过增加电阻R(I增加后，电阻R上的分压增加，起到抑制作用)，可起到一定的均流作用。然而普通的恒流电源驱动，亦存在如下的问题：1、为起到均流抑制作用，多串LED并联时，需要增加均流电阻R的阻值，有效功率降低；2、目前多数厂家均不增加均流电阻R，但由于各灯串电流分布的不均匀，设计时一般增加电流的降额因子来提高产品的可靠性，但这样提高了产品的成本；3、由于总I＝I1+I2+...+Im；所以，当某灯串因失效断路时，其他串电流都将增加；这将进一步影响其他灯串的工作可靠性。4、采用恒流电源驱动的方式，无法实现电源模块和灯组分离的设计；也无法实现1个电源模块集中给多个LED灯组提供电源。 

为了更合理的利用能源，研发人员基于LED的特性，提出了PWM调光电路方案，如图3所示，PWM调光电路方案即通过PWM脉冲控制LED的发光占空比，实现LED发光亮度的调节。PWM调光电路方案，一般由人通过红外遥控器、或者按键，输入调光需求；然后，PWM控制器模块，根据输入要求，调整PWM的占空比，实现LED灯的亮度调节。然而，通常的PWM调光电路，亦存在如下技术问题：1.如图3所示的PWM控制开关，是对总电流I进行关断控制；每串灯的均流问题，仍然未能很好的解决。2、通常的PWM调光控制电路，未检测灯串的总电流I；这样，灯的总亮度调节， 只有通过人的主观感觉，并通过人机控制接口(遥控/按键开关)通知PWM控制器进行操作。而在输入相同的亮度等级(PWM占空比)的情况下，灯的实际亮度仍然受到电压离散性、Vf离散性等影响，而有较大差异。