[发明专利]一种高压交流LED照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明系统技术领域，尤其设计一种用交流市电驱动的交流LED照明系统。

背景技术

半导体照明产业在全球兴起，LED（发光二极管）成为万众瞩目的焦点，而LED技术的发展也日新月异，特别是2008年以后，随着LED发光效率的提升和成本的持续降低，LED开始大规模进入照明市场.特别是户内光源内产品和户外路灯等。

LED灯具的实现目前来说主要有两种方式。第一种方式即市电（220Vac/110Vac）+LED驱动电源+直流LED（低压3.3V的单颗LED或者高压12V，18V，36V等的集成LED），用这种方式制成的灯具的优势是有较高的光效，工艺也更加简单，但是这种方式的缺点是成本高，照明系统的寿命受制于LED驱动电源的寿命。从目前的技术发展来看，LED在85度工作温度时寿命可以长达50000小时，但是由于LED驱动的寿命受制于驱动系统内部电解电容，MOS管等关键元器件的寿命，在85度工作温度时，电源寿命很难超过20000小时，这样以来，整个照明系统的寿命被大打折扣。

LED灯具的第二种方式是市电直接加高压交流LED，这种方式和第一种方式相比最大的特点就是无需驱动电源，由市电直接驱动高压交流LED。和第一种方式相比，交流LED系统由于没有驱动电源的存在使得系统的成本降低（低20%以上），更为重要的是系统的寿命不再受制于驱动电源的寿命，而是完全由高压交流LED的寿命决定，从目前产业化情况来看，高压交流LED在85度工作温度时寿命完全可以达到30000小时以上。因此，高压交流系统的寿命和可靠性远远高于第一种方式。

高压交流LED从2010年开始商业化，目前主要使用在蜡烛灯，射灯，壁灯，路灯等领域。虽然交流LED无需驱动，但是在实际使用中仍然需要接外部电路来对其进行保护。否则，在使用过程中极其容易烧坏。更重要的是，由于在实际使用环境中，市电电压并不是理想的220Vac或者120Vac，而且不断波动的。在电网稳定的地区（如一线大城市），市电约有3%-5%的波动，但是在偏远地区（如里电站较远的山区，交流电压的波动高达30%，如果不对交流LED进行外部电路防护，在实际使用过程中非常容易烧毁或者导致交流LED快速衰减，从而使其寿命大大缩短。

图1为目前较常见的一种交流LED外部驱动电路，该电路的好处是简单、成本低，但是该电路中仅有一个限流电阻R起作用，当外部输入电压大幅变动时，电阻本身并不能阻止流经交流LED的电流大幅变动。这样产生的直接后果就是交流LED的输出功率大幅度波动，特别是当外部电压向上升高时，LED的输出功率呈非线性的增大，在照明系统散热负荷一定的情况下，LED自身产生的热无法散出，这样交流LED就非常容易烧毁。下表为一颗在220Vac条件下5.5W的交流LED在200Vac到270Vac电压波动范围内的实测值：