[发明专利]一种无频闪的分段式恒流LED驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，特别是针对交流直接驱动LED驱动电路，提出了一种无频闪的交流直接驱动的分段式恒流LED驱动电路。

背景技术

LED是第四代照明光源。LED具有节能、环保、高效、安全等特点，因此，被广泛应用于景观、路灯和电子产品背光灯等照明场合。随着LED照明在很多场合的应用，设计成熟高效的LED驱动电源是LED照明中至关重要的环节。

LED灯对驱动电源有严格的要求，LED驱动电路都是采用恒流驱动LED负载工作。传统的两级驱动电路方案虽然可以达到很高的驱动性能，但存在所用的器件多，驱动器尺寸大，费用高等的缺点。从发展前景来看，目前体积小、集成化、重量轻，是LED驱动电源未来共同技术发展方向，采用市电直接给LED供电方式更是LED驱动电源发展的大方向。

目前较为流行的交流直接驱动LED的方式为分段式恒流LED驱动方式，主要依据交流电压追踪式原理提出的，即采用阶梯式驱动方式来逐步点亮LED负载，基于这一类方法的LED驱动方案常见结构如图1所示：

该驱动电路主电路一般包括整流电路、采样电路、控制电路、开关电路以及电流控制电路。采样电路为开关控制电路提供所需的电压和电流信号；开关控制电路控制各段LED的开启与关闭，开关器件多为高压MOS管；电流控制电路控制LED电流的变化过程，可根据设计的要求实现各段恒流或是变流。由此可见，这种驱动方法的核心是通过开关器件对LED负载进行分组驱动，从而使各组LED负载随着输入电压的变化依次地点亮与熄灭，并通过电流控制电路得到期望的LED电流波形。

但对于交流直接驱动的分段式恒流LED的驱动电路来说，由于没有电解电容，驱动电流中含有两倍工频的交流分量，因此在50Hz市电下LED存在100Hz的频闪。虽然100Hz的频闪高于人眼视觉暂留的频率，人眼无法感知该频率的光线脉动，但近年的研究发现，在这种有频闪的光源下长期工作，人眼的视觉系统需要不断的调节，以保证视网膜上成像的清晰性，这会加重人眼的负担，产生用眼疲劳现象，从而制约了这一类LED驱动方案的广泛应用。

为了降低频闪的危害，现有的解决方案主要是在整流电路后并联滤波电容，该方案利用电解电容吸收部分交流纹波，但是当纹波控制到一定范围以后(10%)，很难再进一步降低，无法消除频闪现象，而且电解电容会增加体积、寿命方面的问题，很难满足交流直驱电源小体积、高可靠、易集成的要求。也有LED芯片厂家提出采用填谷技术，在填谷电容中存储一定量的电荷，当全波整流后的电压降至过零点附近时，填谷电容对LED灯串放电，保证整个整流周期中LED负载输出光效恒定，但也只是一定程度上缓解了频闪现象。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明主要目的是解决现有分段式恒流LED驱动电路存在的100HZ频闪的问题。提供一种无频闪的分段式恒流LED驱动电路，利用桥式逆变电路可提高交流信号频率的特点，通过提高分段式恒流LED驱动电路的输入信号的工作频率，在保有分段式恒流LED驱动电路特点的基础上实现LED负载无频闪的功能，使分段式恒流LED驱动电路具有较强的通用性和适用性，从而提高了分段式驱动方案的在LED照明领域的应用范围。

为了达到上述目的，本发明的构思是：

本发明提出的无频闪的分段式恒流LED驱动电路，将市电交流信号经过整流滤波后，通过桥式逆变电路和LC谐振滤波电路，转变为高频近正弦波交流信号作为分段式恒流LED驱动电路的输入信号，从而提高了流过LED负载的脉动电流的工作频率，解决了50HZ交流市电直接驱动LED方案中LED负载存在100HZ频闪的问题，实现了LED负载无频闪。

本发明中的高频交流信号（大于1KHZ）的输出可通过桥式逆变电路产生，通过控制开关管的导通和关断，将整流滤波后的直流电压信号转换为高频方波或高频准方波电压信号输出，然后通过LC谐振滤波网络得到高频正弦波信号。高频输出正弦波逆变电路结构如图2所示。