[发明专利]一种有效延长LED电源寿命的方法和电路

摘要

本发明提供了一种有效延长LED电源寿命的方法和电路，主要通过研究LED脉冲电流幅值、频率及脉冲宽度随输入AC幅值变化与人眼视觉光效及LED结温的关系，建立LED脉冲强度、频率及脉冲宽度与人眼视觉光效、LED结温之间的综合优化关系模型，再利用此关系模型确定长寿命LED脉冲驱动电源电路方案。本发明包括一种方法和四种电路方案，充分利用LED瞬态响应特性与人眼滞后、残留视觉特性，考虑LED光效、功耗及结温特性，实现能源效率、人眼视觉效果、LED及其脉冲驱动电源寿命的综合优化，获得低成本、高可靠、高能效及长寿命LED脉冲驱动电源方法和电路，LED寿命达到50000小时以上。

主权项

1.一种有效延长LED电源寿命的方法，其特征在于，有效延长LED电源寿命的方法是通过研究LED脉冲电流幅值、频率及脉冲宽度随输入AC幅值变化与人眼视觉光效及LED结温的关系,以及不同变化规律的瞬态结温与平均结温及LED寿命的关系，建立LED脉冲强度、频率及脉冲宽度与人眼视觉光效、LED结温之间的综合优化关系模型，再利用此关系模型确定长寿命LED脉冲驱动电源电路方案，具体方法为：a.优化50/60Hz单相市电的电流脉冲波形，使通过LED的电流以及LED的亮度呈100/120Hz周期变化；b.在输入为100/120Hz幅值呈正弦正半波的脉冲电压源的条件下，确定LED电流脉冲幅值、频率及脉冲宽度与人眼视觉光效、LED结温之间的关系模型1，确定关系模型1所采用的实验电路包括的元器件有：脉冲电压源、控制器、LED、开关S、检测电阻R、整流二极管D、电感L、LED温度传感器、LED亮度传感器和人眼视觉光效舒适度评估器，其连接关系为：所述的脉冲电压源输出一端分别与控制器和开关S的第一端连接，脉冲电压源输出另一端分别与控制器和检测电阻R的第一端连接；所述的控制器分别与开关S的第一端、检测电阻R两端、整流二极管D的正极、LED的负极和LED温度传感器连接；所述的开关S的第二端与整流二极管D的负极连接，所述的开关S的第二端还与电感L第一端连接；所述的电感L第二端与LED的正极连接；所述的检测电阻R的第二端与整流二极管D的正极连接，所述的检测电阻R的第二端还与LED的负极连接；所述的LED温度传感器固定在LED附近处，LED温度传感器与控制器连接；所述的LED亮度传感器固定在LED附近处，LED亮度传感器与人眼视觉光效舒适度评估器连接；c.在输入为100/120Hz幅值呈正弦正半波的脉冲电流源的条件下，确定LED电流脉冲幅值、频率及脉冲宽度与人眼视觉光效、LED结温之间的关系模型2，确定关系模型2所采用的电路图包括的元器件有：脉冲电流源、控制器、LED、LED温度传感器、LED亮度传感器和人眼视觉光效舒适度评估器，其连接关系为：所述的脉冲电流源输出端与LED两端连接；所述的控制器分别与LED温度传感器、脉冲电流源连接；所述的LED温度传感器固定在LED附近处，LED温度传感器与控制器连接；所述的LED亮度传感器固定在LED附近处，LED亮度传感器与人眼视觉光效舒适度评估器连接；d.根据上述关系模型1和关系模型2，确定以单相市电为输入源的长寿命LED脉冲驱动电源电路结构，针对不同应用场合有四种电路方案；有效延长LED电源寿命的电路第一种电路方案是适用于各种功率的LED脉冲驱动电源电路方案，包括的元器件有：滤波器过压保护器件、整流滤波器、基本模块，基本模块元器件包含有：控制器、开关S、检测电阻R、电感L、整流二极管D、LED和LED温度传感器，其连接关系为：所述的滤波器过压保护组件输入端连接AC(交流)市电，滤波器过压保护组件输出端与整流滤波器输入端连接；所述的整流滤波器输出一端分别与基本模块中的控制器和开关S的第一端连接，整流滤波器输出另一端分别与基本模块中的控制器和检测电阻R的第一端连接；所述的控制器与开关S的第一端、检测电阻R两端、整流二极管D的正极、LED的负极和LED温度传感器连接；所述的开关S的第二端与整流二极管D的负极连接，所述的开关S的第二端还与电感L第一端连接；所述的电感L第二端与LED的正极连接；所述的检测电阻R的第二端与整流二极管D的正极连接，所述的检测电阻R的第二端还与LED的负极连接；所述的LED温度传感器固定在LED附近处，LED温度传感器与控制器连接；有效延长LED电源寿命的电路第二种电路方案是适用于各种功率的带有隔离变压模块的LED脉冲驱动电源电路方案，包括的元器件有：滤波器过压保护组件、整流滤波器、隔离变压模块、基本模块，基本模块元器件包括：控制器、开关S、检测电阻R、电感L、整流二极管D、LED和LED温度传感器，其连接关系为：所述的滤波器过压保护组件输入端连接AC(交流)市电，滤波器过压保护组件输出端与整流滤波器输入端连接；所述的整流滤波器的输出端与隔离变压模块输入端连接；所述的隔离变压模块输出一端分别与基本模块中的控制器和开关S的第一端连接，隔离变压模块输出另一端分别与基本模块中的控制器和检测电阻R的第一端连接；所述的控制器与开关S的第一端、检测电阻R两端、整流二极管D的正极、LED的负极和LED温度传感器连接；所述的开关S的第二端与整流二极管D的负极连接，所述的开关S的第二端还与电感L第一端连接；所述的电感L第二端与LED的正极连接；所述的检测电阻R的第二端与整流二极管D的正极连接，所述的检测电阻R的第二端还与LED的负极连接；所述的LED温度传感器固定在LED附近处，LED温度传感器与控制器连接；有效延长LED电源寿命的电路第三种电路方案是适用于100W以下小功率的反激式LED脉冲驱动电源电路方案，包括的元器件有：滤波器过压保护组件、整流滤波器、控制器、变压器T、反馈隔离、开关S、吸收二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、检测电阻R、反馈隔离检测电阻R1、吸收电阻R2、限流电阻R3、吸收电容C1、LED和温度检测RT，其连接关系为：所述的滤波器过压保护组件输入端连接AC(交流)市电，滤波器过压保护组件输出端与整流滤波器输入端连接；所述的整流滤波器输出一端分别与吸收二极管D1的正极、吸收电阻R2的第一端、吸收电容C1的第一端和变压器T输入端连接，整流滤波器输出另一端分别与控制器和检测电阻R的第二端连接；所述的控制器分别与限流电阻R3的第一端、检测电阻R两端、开关S的第二端和反馈隔离连接；所述的变压器T输入端分别与吸收二极管D1的正极、吸收电阻R2的第一端、吸收电容C1的第一端、整流二极管D2的正极和开关S的第一端连接，变压器T输出端分别与整流二极管D3的正极、反馈隔离检测电阻R1的第一端和反馈隔离连接；所述的反馈隔离分别与变压器T输出端、反馈隔离检测电阻R1两端、LED的负极、温度检测RT两端和控制器连接；所述的开关S的第一端与整流二极管D2的正极连接，所述的开关S的第二端分别与限流电阻R3的第二端和检测电阻R的第一端连接；所述的吸收二极管D1、吸收电阻R2、吸收电容C1并联连接，所述吸收二极管D1的正极、所述吸收电阻R2的第一端和所述吸收电容C1的第一端均连接至变压器T输入端，所述吸收二极管D1的负极、所述吸收电阻R2的第二端和所述吸收电容C1的第二端均连接至整流二极管D2的负极；所述整流二极管D2的正极与开关S的第一端连接，所述整流二极管D2的正极还与变压器T输入端连接；所述的整流二极管D3的正极连接变压器T输出端，整流二极管D3的负极与LED的正极连接；所述的检测电阻R两端连接在控制器上；所述的反馈隔离检测电阻R1两端与反馈隔离连接，反馈隔离检测电阻R1的第二端与LED的负极连接，反馈隔离检测电阻R1第一端与变压器T输出端连接；所述的限流电阻R3第二端与开关S的第二端连接，限流电阻R3第一端与控制器连接；所述的温度检测RT固定在LED附近处，温度检测RT两端再与反馈隔离连接；有效延长LED电源寿命的电路第四种电路方案是适用于100W以上大功率的谐振式LED脉冲驱动电源电路方案，包括的元器件有：滤波器过压保护组件、整流滤波器、控制器、变压器T、反馈隔离、开关S1、开关S2、过滤电容C1、整流二极管D1、整流二极管D2、LED、检测电阻R、反馈隔离检测电阻R1和温度检测RT，其连接关系为：所述的滤波器过压保护组件输入端连接AC(交流)市电，滤波器过压保护组件输出端与整流滤波器输入端连接；所述的整流滤波器的输出端分别与开关S1的第一端、控制器、开关S2的第二端、检测电阻R的第二端连接；所述的控制器分别与开关S1的第二端、开关S2的两端、检测电阻R两端和反馈隔离电路连接；所述的变压器T输入端分别与过滤电容C1的第二端、检测电阻R的第一端和控制器连接，变压器T输出端分别与整流二极管D1的正极、整流二极管D2的正极、反馈隔离检测电阻R1的第一端和反馈隔离连接；所述的反馈隔离分别与变压器T输出端、反馈隔离检测电阻R1两端、LED的负极、温度检测RT两端和控制器连接；所述的开关S1的第二端和开关S2的第一端连接，所述的开关S1的第二端还与过滤电容C1的第一端连接，过滤电容C1第二端与变压器T输入端连接；所述的整流二极管D1的负极和整流二极管D2的负极连接，所述的整流二极管D1的负极还与LED的正极连接；所述的反馈隔离检测电阻R1两端与反馈隔离连接，反馈隔离检测电阻R1的第二端与LED的负极连接，反馈隔离检测电阻R1第一端与变压器T输出端连接；所述的温度检测RT固定在LED附近处，温度检测RT两端与反馈隔离连接。