一種使用三相交流電源為led照明燈具供電的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，包括發(fā)光單元，發(fā)光單元包括：全波整流橋，與正弦交流電源連接；限流元件，與全波整流橋連接；燈珠，與限流元件和全波整流橋連接；其中，正弦交流電源為相位互差為120°的三相正弦交流電供電電源。本發(fā)明有益效果：充分利用三相交流電的相位補(bǔ)償特性消除了有害頻閃，三相交流電全波整流后得到的脈動(dòng)直流電波動(dòng)頻率提升為300Hz，電源波動(dòng)深度由100下降為7.1，即使不采取任何濾波措施直接點(diǎn)亮燈珠，其閃爍指數(shù)也已低于IEEE PAR1789規(guī)定的9.6的不可察覺限值；由于在電路中沒有電容電感元件，功率因數(shù)高，所有元件沒有壽命短板，極大提高LED燈具使用壽命。
【專利說明】
一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年興起的LED照明技術(shù)，因燈珠發(fā)光效率高、節(jié)能環(huán)保、理論壽命長而發(fā)展迅猛，但制造出具體的LED照明燈具后，這些優(yōu)點(diǎn)就大打折扣。目前，為LED燈珠供電的方法有三種，一是單燈具直流供電的DCLED，在每個(gè)燈具內(nèi)配置一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源輸入220V交流電進(jìn)行變壓整流濾波，得到平穩(wěn)的低壓直流電驅(qū)動(dòng)LED燈珠發(fā)光，是當(dāng)前的主流供電驅(qū)動(dòng)方式，其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光無頻閃，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，成本較高，并且驅(qū)動(dòng)電源中的主要濾波元件一一電解電容器，壽命遠(yuǎn)低于LED燈珠和其他電子元器件，是燈具可靠性的短板，使得LED壽命長的優(yōu)點(diǎn)難以體現(xiàn)在產(chǎn)品中。二是在單燈具內(nèi)直接采用220V工頻交流電整流供電的無驅(qū)動(dòng)ACLED，應(yīng)用于部分低成本的LED燈具中，雖然取消了電解電容器，簡化了驅(qū)動(dòng)電路，但是難以克服50?10Hz的工頻閃爍，因?yàn)長ED的正向伏安特性，所以在相同的工頻交流電源或脈動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)下，ACLED照明產(chǎn)品輸出光的閃爍現(xiàn)象明顯甚于傳統(tǒng)光源，使得ACLED燈具的使用場合受到了很大限制。無論DCLED還是ACLED，目前都是單個(gè)燈具使用220V單相交流電供電的。第三種方式是一種全新的照明系統(tǒng)方式，在公共照明控制室或配電柜內(nèi)進(jìn)行整流穩(wěn)壓，對(duì)照明區(qū)域內(nèi)多個(gè)燈具實(shí)行集中高壓直流供電，無有害頻閃，便于監(jiān)控維護(hù)和進(jìn)行燈光的智能控制，但系統(tǒng)成本較高，目前只應(yīng)用于一些照明要求較高的特殊場合，且還處于發(fā)展推廣階段。為此，研發(fā)一種無電解電容器，直接采用工頻交流電整流供電，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作壽命長，無有害頻閃的ACLED燈具驅(qū)動(dòng)方法，對(duì)于突破LED照明的技術(shù)瓶頸，促進(jìn)其普及發(fā)展具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中上述的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，包括發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括:
[0006]全波整流橋，與正弦交流電源連接；
[0007 ]限流元件，與所述全波整流橋連接；
[0008]燈珠，與所述限流元件和所述全波整流橋連接；
[0009]其中，正弦交流電源為相位互差為120°的三相正弦交流電供電電源。
[0010]進(jìn)一步地，所述發(fā)光單元的數(shù)量為一個(gè)，所述全波整流橋?yàn)槿嗳ㄕ鳂?，所述三相全波整流橋包?
[0011]第一二極管，所述第一二極管負(fù)極與所述限流元件連接；
[0012]第二二極管，所述第二二極管負(fù)極與所述第一二極管正極連接，所述第二二極管正極與所述燈珠連接；
[0013]第一供電電源連接端，設(shè)置于所述第一二極管和所述第二二極管之間；
[0014]第三二極管，所述第三二極管負(fù)極與所述限流元件連接；
[0015]第四二極管，所述第四二極管負(fù)極與所述第三二極管正極連接，所述第四二極管正極與所述燈珠連接；
[0016]第二供電電源連接端，設(shè)置于所述第三二極管和所述第四二極管之間；
[0017]第五二極管，所述第五二極管負(fù)極與所述限流元件連接；
[0018]第六二極管，所述第六二極管負(fù)極與所述第五二極管正極連接，所述第六二極管正極與所述燈珠連接；
[0019]第三供電電源連接端，設(shè)置于所述第五二極管和所述第六二極管之間。
[0020]優(yōu)選地，所述正弦交流電源的電壓為24?380V。
[0021 ]優(yōu)選地，所述發(fā)光單元的數(shù)量為三個(gè)，所述全波整流橋?yàn)閱蜗嗳ㄕ鳂?，三個(gè)所述發(fā)光單元的發(fā)光方向指向同一照明區(qū)域。
[0022]優(yōu)選地，所述正弦交流電源的電壓為24?220V。
[0023]優(yōu)選地，所述限流元件為恒流IC模塊或限流電阻。
[0024]優(yōu)選地，所述燈珠為COB燈珠，所述COB燈珠包括若干串聯(lián)的LED晶片。
[0025]一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的方法，包括以下步驟:
[0026]使用相位互差為120°的三相正弦工頻交流電供電；
[0027]將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源；
[0028]使用所述脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)燈珠發(fā)光。
[0029]進(jìn)一步地，所述將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源的步驟具體為:
[0030]將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行三相全波整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源。
[0031 ]進(jìn)一步地，所述將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源的步驟具體為:
[0032]將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電的每一路單相正弦工頻交流電依次進(jìn)行單相全波整流和限流，獲得三路脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源；
[0033]其中，三路所述脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)的燈珠的發(fā)光方向指向同一照明區(qū)域。
[0034]本發(fā)明的有益效果為:
[0035]本發(fā)明所述的一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置及方法，充分利用了三相交流電的相位補(bǔ)償特性消除了有害頻閃，三相交流電全波整流后，得到的脈動(dòng)直流電波動(dòng)頻率提升為300Hz，電源波動(dòng)深度由100下降為7.1，即使不采取任何濾波措施去直接點(diǎn)亮燈珠，其閃爍指數(shù)也已低于IEEE ?六1?1789規(guī)定的9.6的不可察覺限值，已可以稱之為無頻閃；另外，由于在電路中沒有電容電感元件，功率因數(shù)高，所有元件沒有壽命短板，可以極大提高LED燈具的使用壽命。
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發(fā)明一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖2為本發(fā)明一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖；
[0039]圖3為本發(fā)明一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置另一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
[0040]圖中:
[0041]1、全波整流橋；11、第一二極管；12、第二二極管；13、第一供電電源連接端；14、第三二極管；15、第四二極管；16、第二供電電源連接端；17、第五二極管；18、第六二極管；19、第三供電電源連接端;2、限流元件;3、燈珠;4、正弦交流電源。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0043]如圖1-3所示，本發(fā)明所述的一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，包括發(fā)光單元，發(fā)光單元包括:
[0044]全波整流橋I，與正弦交流電源4連接；
[0045]限流元件2，與全波整流橋I連接；
[0046]燈珠3，與限流元件2和全波整流橋I連接；
[0047]其中，正弦交流電源4為相位互差為120°的三相正弦交流電供電電源。
[0048]其中，當(dāng)發(fā)光單元的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，全波整流橋I為三相全波整流橋，三相全波整流橋包括:
[0049]第一二極管11，第一二極管11負(fù)極與限流元件2連接；
[0050]第二二極管12，第二二極管12負(fù)極與第一二極管11正極連接，第二二極管12正極與燈珠3連接；
[0051]第一供電電源連接端13，設(shè)置于第一二極管11和第二二極管12之間；
[0052]第三二極管14，第三二極管14負(fù)極與限流元件2連接；
[0053]第四二極管15，第四二極管15負(fù)極與第三二極管14正極連接，第四二極管15正極與燈珠3連接；
[0054]第二供電電源連接端16，設(shè)置于第三二極管14和第四二極管15之間；
[0055]第五二極管17，第五二極管17負(fù)極與限流元件2連接；
[0056]第六二極管18，第六二極管18負(fù)極與第五二極管17正極連接，第六二極管18正極與燈珠3連接；
[0057]第三供電電源連接端19，設(shè)置于第五二極管17和第六二極管18之間。
[0058]其中，優(yōu)選地，所述正弦交流電源4的電壓為24?380V。
[0059]具體地，以380V三相交流電為例，進(jìn)行全波整流后，得到峰值為537V，平均值為514V，脈動(dòng)頻率為300Hz，脈動(dòng)幅度為71V的脈動(dòng)直流電，用以驅(qū)動(dòng)燈珠3。
[0060]其中，當(dāng)發(fā)光單元的數(shù)量為三個(gè)時(shí)，全波整流橋I為單相全波整流橋，三個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光方向指向同一照明區(qū)域。
[0061 ] 其中，優(yōu)選地，所述正弦交流電源4的電壓為24?220V。
[0062]具體地，以220V單相交流電為例，進(jìn)行全波整流后，不經(jīng)過濾波，得到峰值和脈動(dòng)幅度均為310V、有效值為220V、脈動(dòng)頻率為10Hz的脈動(dòng)直流電，經(jīng)過限流元件驅(qū)動(dòng)燈珠3發(fā)光。在每個(gè)工頻交流電的周期內(nèi)，每個(gè)發(fā)光單元的光波都有嚴(yán)重的頻閃，但三路發(fā)光單元以120°的相位差輪流發(fā)出的脈動(dòng)光波可互相填補(bǔ)波谷，減輕頻閃。
[0063]本發(fā)明所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，利用三路不同相位光波的相位補(bǔ)償特性消除了有害頻閃，單相工頻交流電全波整流后如沒有大容量電解電容濾波，脈動(dòng)頻率為100Hz，波動(dòng)深度為100，直接驅(qū)動(dòng)燈珠，頻閃極為嚴(yán)重。但指向同一照明區(qū)域三路光波以120°的相位差疊加以后，得到的脈動(dòng)光波頻率提升為300Hz，光波動(dòng)深度由100下降為7.1，其閃爍指數(shù)已低于IEEE ?六1?1789規(guī)定的9.6的不可察覺限值，三路組合照明效果無頻閃。另外，由于在電路中沒有電容電感元件，功率因數(shù)高;沒有復(fù)雜的開關(guān)電源，產(chǎn)品成本低，無高頻電磁輻射;所有元件沒有壽命短板，可以極大提高燈具的使用壽命。當(dāng)發(fā)光單元的數(shù)量為三個(gè)時(shí)，本發(fā)明適用于已鋪設(shè)有三相五線制供電線路的街道和廠礦路燈，以及大空間室內(nèi)照明燈。
[0064]其中，優(yōu)選地，所述限流元件2為恒流IC模塊或限流電阻。
[0065]其中，優(yōu)選地，所述燈珠3為COB燈珠，COB燈珠包括若干串聯(lián)的LED晶片。
[0066]對(duì)于LED光源和燈具的頻閃，國內(nèi)尚無具體的標(biāo)準(zhǔn)，但美國在IEEE PAR1789《LED照明閃爍的潛在健康影響》中規(guī)定了波動(dòng)深度的限值，數(shù)值從小到大依次劃分為無影響區(qū)域和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，高于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域則存在有害的嚴(yán)重頻閃；IEEE PAR1789對(duì)波動(dòng)深度定義為最大和最小亮度之差除以最大和最小亮度之和再乘以100。波動(dòng)深度與驅(qū)動(dòng)電流頻率的函數(shù)關(guān)系是線性變化的，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的上限值為閃爍頻率X0.08，無影響區(qū)域的上限值為閃爍頻率X 0.032。
[0067]本發(fā)明還提供了一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的方法，包括以下步驟:
[0068]使用相位互差為120°的三相正弦工頻交流電供電；
[0069]將相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源；
[0070]使用脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)燈珠3發(fā)光。
[0071]其中，所述將相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源的步驟具體為:
[0072]將相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行三相全波整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源。
[0073]其中，所述將相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源的步驟具體為:
[0074]將相位互差為120°的三相正弦工頻交流電的每一路單相正弦工頻交流電依次進(jìn)行單相全波整流和限流，獲得三路脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源；
[0075]其中，三路脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)的燈珠3的發(fā)光方向指向同一照明區(qū)域。
[0076]本發(fā)明所述的一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置及方法，充分利用了三相交流電的相位補(bǔ)償特性消除了有害頻閃，三相交流電全波整流后，得到的脈動(dòng)直流電波動(dòng)頻率提升為300Hz，電源波動(dòng)深度由100下降為7.1，即使不采取任何濾波措施去直接點(diǎn)亮燈珠3，其閃爍指數(shù)也已低于IEEE ?六1?1789規(guī)定的9.6的不可察覺限值，已可以稱之為無頻閃；另外，由于在電路中沒有電容電感元件，功率因數(shù)高，所有元件沒有壽命短板，可以極大提高LED燈具的使用壽命。
[0077]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，包括發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括: 全波整流橋(I)，與正弦交流電源(4)連接； 限流元件(2)，與所述全波整流橋(I)連接； 燈珠(3)，與所述限流元件(2)和所述全波整流橋(I)連接； 其中，正弦交流電源(4)為相位互差為120°的三相正弦交流電供電電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元的數(shù)量為一個(gè)，所述全波整流橋(I)為三相全波整流橋，所述三相全波整流橋包括: 第一二極管(11)，所述第一二極管(11)負(fù)極與所述限流元件(2)連接； 第二二極管(12)，所述第二二極管(12)負(fù)極與所述第一二極管(11)正極連接，所述第二二極管(12)正極與所述燈珠(3)連接； 第一供電電源連接端(13)，設(shè)置于所述第一二極管(11)和所述第二二極管(12)之間； 第三二極管(14)，所述第三二極管(14)負(fù)極與所述限流元件(2)連接； 第四二極管(15)，所述第四二極管(15)負(fù)極與所述第三二極管(14)正極連接，所述第四二極管(15)正極與所述燈珠(3)連接； 第二供電電源連接端(16)，設(shè)置于所述第三二極管(14)和所述第四二極管(15)之間； 第五二極管(17)，所述第五二極管(17)負(fù)極與所述限流元件(2)連接； 第六二極管(18)，所述第六二極管(18)負(fù)極與所述第五二極管(17)正極連接，所述第六二極管(18)正極與所述燈珠(3)連接； 第三供電電源連接端(19)，設(shè)置于所述第五二極管(17)和所述第六二極管(18)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，所述正弦交流電源(4)的電壓為24?380V。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元的數(shù)量為三個(gè)，所述全波整流橋(I)為單相全波整流橋，三個(gè)所述發(fā)光單元的發(fā)光方向指向同一照明區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，所述正弦交流電源(4)的電壓為24?220V。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，所述限流元件(2)為恒流IC模塊或限流電阻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的裝置，其特征在于，所述燈珠(3)為COB燈珠，所述COB燈珠包括若干串聯(lián)的LED晶片。8.—種使用三相交流電源為LED照明燈具供電的方法，其特征在于，包括以下步驟: 使用相位互差為120°的三相正弦工頻交流電供電； 將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源； 使用所述脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)燈珠(3)發(fā)光。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的方法，其特征在于，所述將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源的步驟具體為: 將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行三相全波整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用三相交流電源為LED照明燈具供電的方法，其特征在于，所述將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電依次進(jìn)行整流和限流，獲得脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源的步驟具體為: 將所述相位互差為120°的三相正弦工頻交流電的每一路單相正弦工頻交流電依次進(jìn)行單相全波整流和限流，獲得三路脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源； 其中，三路所述脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)的燈珠(3)的發(fā)光方向指向同一照明區(qū)域。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK105934039SQ201610424060
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】蔣欣軍, 劉昕
【申請(qǐng)人】北京宇環(huán)通高科技有限公司