專利名稱：Led通電發(fā)光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于照明或信息顯示的LED通電發(fā)光電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，用于照明或信息顯示的LED通電發(fā)光電路是采用電源變換器將 100 240V、50 60HZ的市電電源變換成24V低壓電源供電LED負載。值得注意的是，電 源變換器在進行電壓變換的時候，會產(chǎn)生大量的熱，如果采取的散熱措施不當，則變換器會 因為自身溫度高于它的關(guān)閉溫度而保護性關(guān)閉，從而容易導(dǎo)致設(shè)備工作失靈，特別是在一 些需24小時不間斷的電路上這種情況更加常見，并且使用電源變換器使LED通電發(fā)光電路 產(chǎn)品的成本、耗電及故障率都增加了。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種LED通電發(fā)光電路，能夠直接使 用市電電源給LED負載供電，降低了耗電量、故障率及產(chǎn)品的成本。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種LED通電發(fā)光電路，包括電源、LED 負載和電源開關(guān)，所述電源開關(guān)是包括電壓過零控制電路和開關(guān)器件的過零型電源開關(guān)， 電壓過零控制電路控制開關(guān)器件在電源電壓過零時接通電路。所述的過零型電源開關(guān)還包括輸入控制電路，所述電壓過零控制電路和開關(guān)器件 組合并集成為過零型交流固態(tài)繼電器；所述輸入控制電路與所述過零型交流固態(tài)繼電器的 輸入端連接給該過零型交流固態(tài)繼電器的輸入端提供正向電流，過零型交流固態(tài)繼電器的 輸出端還與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與所述電源并聯(lián)連接。所述的過零型電源開關(guān)還包括輸入控制電路，所述的開關(guān)器件為晶閘管，所述的 電壓過零控制電路為帶有電壓過零檢測器電路的第一光電耦合器；所述輸入控制電路與第 一光電耦合器的輸入部分連接給第一光電耦合器提供正向電流，所述晶間管的觸發(fā)通路與 第一光電耦合器的輸出部分連接，所述晶閘管的主電極與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與 所述電源并聯(lián)連接。所述的過零型電源開關(guān)還包括第二光電耦合器，所述的開關(guān)器件為晶閘管，所述 的電壓過零控制電路主要由三極管、電阻以及二極管組成；所述三極管的輸出部分與第二 光電耦合器的輸入部分連接給該第二光電耦合器提供正向電流，所述晶間管的觸發(fā)通路與 第二光電耦合器的輸出部分連接，所述晶閘管的主電極與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與 所述電源并聯(lián)連接。所述的開關(guān)器件為晶閘管，所述的電壓過零控制電路為移相觸發(fā)器；所述移相觸 發(fā)器的輸出端與晶閘管的觸發(fā)通路連接，所述晶閘管的主電極與所述的LED負載串聯(lián)連接 后再與所述電源并聯(lián)連接。所述的開關(guān)器件為繼電器，所述的電壓過零控制電路主要由移相觸發(fā)器和輔助電 路組成；所述移相觸發(fā)器和輔助電路的輸出端與繼電器的線圈連接，所述繼電器的兩個觸點與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與所述電源并聯(lián)連接。 所述的過零型電源開關(guān)還包括輸入控制電路，所述的電壓過零控制電路和開關(guān)器 件組合集成為帶有電壓過零檢測器電路的第一光電耦合器；所述輸入控制電路與第一光電 耦合器的輸入部分連接提供正向電流，所述第一光電耦合器的輸出部分與所述的LED負載 串聯(lián)連接后再與所述電源并聯(lián)連接。 所述的LED通電發(fā)光電路還包括交流電容器，該交流電容器與電源串聯(lián)連接后再 與LED負載、過零型電源開關(guān)串聯(lián)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電壓過零控制電路，能夠控制開關(guān)器件在電源電壓過 零時導(dǎo)通而接通主電路，能夠直接使用市電電源給LED負載供電，降低了 LED通電發(fā)光電路 產(chǎn)品的成本、耗電以及故障率。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明實施例一的電路圖。圖2是本發(fā)明實施例二的電路圖。圖3是本發(fā)明實施例三的電路圖。圖4是本發(fā)明實施例四的電路圖。圖5是本發(fā)明實施例五的電路圖。圖6是本發(fā)明實施例六的電路圖。圖7是本發(fā)明實施例七的電路圖。圖8是本發(fā)明在N工作方式中使用單向性LED負載的電路圖。圖9是本發(fā)明在M工作方式中使用單向性LED負載的電路圖。
具體實施例方式實施例一的LED通電發(fā)光電路電源開關(guān)的電壓過零控制電路和開關(guān)器件組合并 集成為過零型交流固態(tài)繼電器。請參閱圖1，過零型交流固態(tài)繼電器1是有兩個輸入端A、 B及兩個輸出端C、D的四端器件，在市場上可以購買到，不同生產(chǎn)廠家型號各異但其內(nèi)部電 路大同小異，包括有輸入電路是個LED、光電耦合電路、電壓過零檢測器電路、觸發(fā)電路及雙 向晶閘管等，在輸入端有控制信號即LED有正向觸發(fā)電流而發(fā)光的同時電壓過零檢測器電 路檢測到輸出端C、D電源仏電壓過零時觸發(fā)電路產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號觸發(fā)雙向晶閘 管導(dǎo)通即C、D兩端相通。電源是世界現(xiàn)行的100 240V、50 60HZ的市電電源U” 的 零、相線是N端、L端；LED負載是該LED通電發(fā)光電路(簡稱主電路)中的負載，可用N只 LED順向串聯(lián)連接組成一串N型單向性LED負載，或還可靈活組成其他各種類型的LED負 載，統(tǒng)稱為該LED通電發(fā)光電路的LED負載5，由于每只LED的額定電壓UT和額定電流IT 等參數(shù)有離散性即不一致性，基本上按NXUT>Ui來選取N值，還要使每只LED實際承受的 工作電壓和工作電流不超過該LED產(chǎn)品規(guī)定的最大電壓許可值和最大電流許可值。電源開 關(guān)是包括輸入控制電路和過零型交流固態(tài)繼電器1組合的過零型電源開關(guān)，過零型交流固 態(tài)繼電器1的選用考慮兩點一是其工作電壓適用于電源仏，二是其工作電流應(yīng)大于LED負 載5的負載電流，可選用TAC03A220V型過零型交流固態(tài)繼電器，其工作電壓是220V，工作電流是3A ；限流電阻禮與開關(guān)K串聯(lián)后跨接于過零型交流固態(tài)繼電器1的輸入端A和直流 電源的正端，輸入端B接直流電源的負端組成輸入控制電路，選用隊和直流電源要滿足所 選用的過零型交流固態(tài)繼電器1的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)即其輸入端要求的開啟電壓和開啟電流， 過零型交流固態(tài)繼電器1的輸出端C、D也就是過零型電源開關(guān)的兩端與LED負載5串聯(lián)連 接后再與電源仏并聯(lián)連接。上述本實施例LED通電發(fā)光電路的電源U” LED負載5和過零 型電源開關(guān)的連接方法也適用于實施二 六。開關(guān)K關(guān)斷時無正向電流，過零型交流固態(tài) 繼電器1的輸出端C、D不相通，開關(guān)K在時間接通后過零型交流固態(tài)繼電器1的輸入端 有正向電流的同時電壓過零檢測器電路檢測到輸出端C、D的電源仏電壓過零時觸發(fā)電路 產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通即輸出端C、D相連通接通主電路，LED負載 5得到的電壓UL是基本完好的正弦波，接通主電路的瞬間LED負載5得到的電壓UL的瞬時 值是0 25伏稱為過零電壓，接通主電路后UL的瞬時值從0 25伏起跟隨電源^的正弦 波電壓變化，在5ms的時間內(nèi)UL從0 25伏增大到約310伏餌為220V、50HZ時)然后又 在5ms的時間沿正弦波電壓下降，當電源Ui下降到流過LED負載5的電流也就是主電路的 電流小于雙向晶閘管的維持電流時，雙向晶閘管自行關(guān)斷，關(guān)斷主電路隊=0完成第一個 半波的歷程，UJ舜時值下降至零伏之際就是電源仏的下一個電壓過零點到來之時，觸發(fā)電 路又產(chǎn)生觸發(fā)信號，觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通接通主電路，LED負載5得到的電壓UL的瞬時值又 從0 25伏起跟隨電源仏正弦波電壓變化完成第二個半波的歷程，一個接一個的半波歷 程……結(jié)果是LED負載5得到的電壓UL是基本完好的正弦波，但不是數(shù)學(xué)意義上的完整的 正弦波，接通主電路的瞬間LED負載5得到的電壓UL的瞬時值是0 25伏的低電壓不會損 壞LED負載5這是關(guān)鍵，LED是極快的器件，其通電發(fā)光響應(yīng)時間小于0. lus，接通主電路后 UL的瞬時值升到310伏的高電壓，對LED而言是在5ms的漫長時間慢慢地升到310伏，只要 合理組合LED負載5使每只LED實際承受的工作電壓和工作電流不超過LED產(chǎn)品規(guī)定的電 壓許可值和電流許可值就不會損壞LED負載5。 實施例二的LED通電發(fā)光電路電源開關(guān)的電壓過零控制電路是帶有電壓過零檢 測器電路的光電耦合器2。請參閱圖2，光電耦合器或稱光電隔離器集成電路是六腳器件 (機械工業(yè)出版社出版摩托羅拉光電光纖器件手冊和無線電94年4期第45頁介紹了摩 托羅拉公司生產(chǎn)的M0C30X X系列)，腳1、腳2是輸入部分是個LED，腳6、腳4是輸出部 分是帶有電壓過零檢測器電路的光敏雙向晶閘管，腳3、腳5留空，輸入部分LED流過5 15mA的正向觸發(fā)電流時發(fā)射出紅外光，輸出部分的光敏雙向晶閘管在受光照射的同時電壓 過零檢測器電路檢測到輸出部分的電源電壓過零時光敏雙向晶閘管才導(dǎo)通，即腳6、腳4相 通，本文稱為第一光電耦合器，其中M0C3041 3、3061 3、3081 3等光電耦合器(簡稱 3041系列)其對應(yīng)的VDKM是400V、600V、800V，其ITSM均為1A，型號尾數(shù)1、2、3對應(yīng)的正向 觸發(fā)電流為15mA、10mA、5mA，最大值為60mA，可從M0C3041系列中任選一種光電耦合器與開 關(guān)器件組合成過零型電源開關(guān)；電源是世界現(xiàn)行的100 240V、50 60HZ的市電電源U” 的零、相線是N端、L端；所述LED負載是LED負載5 ；電源開關(guān)是由輸入控制電路、光電 耦合器2和雙向晶閘管VS組合的過零型電源開關(guān)，光電耦合器2可選用M0C3041系列光電 耦合器的任一種，對于其他廠家各種型號具有與M0C3041系列光電耦合器同等功能的光電 耦合器也可選用，雙向晶閘管VS的選用一是其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓VDKM應(yīng)大于400V，二是其 通態(tài)電流IT應(yīng)大于LED負載5的負載電流，例如可選用T2301E，其VDME = 500V, IT = 2. 5A
5或BCR3AM10，其VDKM = 600V，It = 3A，輔助電路包括限流電阻R2、防VS誤觸發(fā)電阻R3，光電 耦合器2選定M0C3043型號后，參照選用的該型號的產(chǎn)品應(yīng)用推薦參數(shù)可選用R2 = 27 Q、 R3 = 330 Q，限流電阻隊與開關(guān)K串聯(lián)后跨接于光電耦合器2的腳1和直流電源的正端，腳 2接直流電源的負端，組成輸入控制電路，電阻禮和直流電源的選用要保證在開關(guān)K接通后 光電耦合器2輸入端有合適的正向觸發(fā)電流，電阻R2跨接于光電耦合器2的腳6和電源Ui 的L端，雙向晶閘管VS的主電極T2接電源仏的L端，LED負載5跨接于VS的主電極和 電源^的N端，VS的門極G接光電耦合器2的腳4，電阻R3跨接于VS的門極G和主電極 1\，開關(guān)K關(guān)斷時，光電耦合器2輸入部分LED無正向觸發(fā)電流不發(fā)光，輸出部分光敏雙向 晶閘管無光照射不導(dǎo)通，開關(guān)K在時間接通后，輸入部分LED有正向觸發(fā)電流而發(fā)光，輸 出部分光敏雙向晶閘管受光照射的同時輸出部分電源仏電壓過零時光敏雙向晶閘管呈導(dǎo) 通狀態(tài)即腳6與腳4相通，雙向晶閘管VS的主電極T2經(jīng)電阻R2、腳6、腳4到門極G構(gòu)成觸 發(fā)通路而觸發(fā)導(dǎo)通接通主電路，LED負載5得到的電壓UL是基本完好的正弦波，接通主電路 的瞬間LED負載5得到的電壓UL的瞬時值是0 25伏。 實施例三的LED通電發(fā)光電路電源開關(guān)的電壓過零控制電路主要由分立元件三 極管、電阻以及二極管組成。摩托羅拉光電光纖器件手冊介紹了光電隔離器或稱光電耦合 器M0C3020 3是6腳器件，其VDKM = 400V, ITSM = 1A，尾數(shù)0 3對應(yīng)的正向觸發(fā)電流為 30mA, 15mA, 10mA，5mA，輸入部分腳1、腳2是個LED，輸出部分腳4、腳6是光敏雙向晶閘管， 腳3、腳5留空，輸入部分LED流過正向觸發(fā)電流時發(fā)光，輸出部分光敏雙向晶閘管受光照 射后呈導(dǎo)通狀態(tài)即腳4、腳6相通，本文稱為第二光電耦合器。請參閱圖3，電源是世界現(xiàn)行 的100 240V、50 60HZ的市電電源U” 的零、相線是N端、L端；所述電源開關(guān)由分立 元件組成的電壓過零檢測器電路、第二光電耦合器3和雙向晶閘管VS組合的過零型電源開 關(guān)，第二光電耦合器3可選用M0C3020 3中任一種，其他公司生產(chǎn)的各種型號的光電耦合 器與M0C3020 3具同樣功能的也可選用，雙向晶閘管VS的選用一是其VDKM應(yīng)大于400V， 二是其通態(tài)電流IT應(yīng)大于LED負載5的負載電流，例如選用T2301E，其VDKM = 500V, IT = 2. 5A，光電耦合器(3)選定M0C3023型號后，參照選用的該型號的產(chǎn)品應(yīng)用推薦參數(shù)可選用 R3 = 360 Q，分立元件二極管VDi VD4按橋式整流電路連接成A、B、C、D四端，輸入端A、B 與220V、50HZ電源^相接，輸出端C、D的電壓是每秒100個正半周的正弦波形的電壓U2， 電阻隊與3伏穩(wěn)壓管VD5串聯(lián)(串接點是E)后跨接于C、D兩端，U2經(jīng)禮、VD5降壓削波后 在串接點E得到幅值3伏的近似梯形波電壓U3, E點與場效應(yīng)管VT的柵極G相接，電阻R2 與開關(guān)K串聯(lián)后跨接于VT的漏極D和直流電源的正端，直流電源的負端及VT的源極S均 與作為電路地端的D端相接，開關(guān)K關(guān)斷時VT無工作電源，漏極D的電位為零伏，開關(guān)K接 通后，VT有工作電源，梯形波電壓U3的平頂部分幅值為3V，VT導(dǎo)通漏極D的電位小于0. 5 伏，而對應(yīng)于電源^電壓過零時U3小于0. 6伏時VT截止，漏極D的電位為\c，即漏極D的 電位從小于0. 5伏升為Vee，我們稱此時漏極D輸出檢零脈沖U4，上述二極管VDi VD5，電阻 Ri、R2、開關(guān)K及場效應(yīng)管VT等分立元件共同組成了電源仏電壓過零檢測器電路，當電源Ui 電壓過零時輸出檢零脈沖U4，VT的漏極D接光電耦合器3的腳1，腳2接D端，限流電阻R3 跨接于腳6和電源Ui的L端，雙向晶閘管VS的主電極T2接Ui的L端，LED負載5跨接于 VS的主電極和電源^的N端，腳4接VS的門極G，開關(guān)K關(guān)斷時，VT無工作電源漏極電 壓為零伏，開關(guān)K于時間接通后VT有工作電源，電源仏電壓過零時漏極D輸出檢零脈沖U4使光電耦合器3的輸入部分LED有正向觸發(fā)電流而發(fā)光，輸出部分的光敏雙向晶閘管受 光后呈導(dǎo)通狀態(tài)即腳6與腳4相通，VS的主電極T2經(jīng)電阻R3、腳6、腳4到VS的門極G構(gòu) 成觸發(fā)通路而觸發(fā)VS導(dǎo)通接通主電路，LED負載5得到的電壓是基本完好的正弦波，接通 主電路的瞬間LED負載5得到的電壓UL的瞬時值為0 25伏。實施例四的LED通電發(fā)光電路電源開關(guān)的電壓過零控制電路是移相觸發(fā)器。機 械工業(yè)出版社出版李宏編著的電力電子設(shè)備用器件與集成電路應(yīng)用指南第一冊第388頁 及無線電91年3期第37頁介紹KTM03移相觸發(fā)器模塊由穩(wěn)壓器、同步檢零電路，比較器、 門控電路、隔離輸出器等組成，電源變壓器220VAC/16VAC次級接KTM03的腳1、腳2，輸入 16VAC既作脈沖輸出同步又提供模塊內(nèi)工作電源并從腳3輸出+12V 50mA直流電源供用戶 作控制系統(tǒng)用，KTM03內(nèi)電路產(chǎn)生脈沖，腳10的門控電平VD低電平時脈沖被封鎖，VD高電 平時有輸出脈沖\送出，改變腳4的輸入電壓Ve可以改變VF的相位，讓KTM03工作于零電 壓觸發(fā)控制方式是改變VF的相位使VF在電源仏電壓過零之時送到隔離輸出器觸發(fā)光控晶 閘管導(dǎo)通使腳8與腳7相通，利用此工作方式，KTM03移相觸發(fā)器可以與雙向晶閘管組合成 過零型電源開關(guān)。請參閱圖4，電源開關(guān)是由移相觸發(fā)器4及其輔助電路和雙向晶閘管VS 組合的過零型電源開關(guān)，移相觸發(fā)器4選用KTM03移相觸發(fā)器，也可選用有零電壓觸發(fā)控 制方式的其他型號的移相觸發(fā)器，雙向晶閘管VS的選用一是其VDEM應(yīng)大于400V，二是其通 態(tài)電流IT應(yīng)大于LED負載5的負載電流，例如可選用T2301E，其VDKM = 500V, IT = 2. 5A或 BCR3AM10，其VDKM = 600V, IT = 3A，也可用兩只反并聯(lián)的單向晶閘管取代雙向晶閘管，電源 變壓器T(220VAC/16VAC)的次級16VAC接移相觸發(fā)器4 (KTM03)的腳1、腳2，電阻隊與電 位器RP串聯(lián)后跨接于腳3和腳6，電位器RP的中心抽頭接腳4，電阻R2跨接于腳10和腳 6，開關(guān)K跨接于腳3和腳10，限流電阻R3跨接于腳8和電源Ui的L端，雙向晶閘管VS的 主電極T2接電源Ui的L端，LED負載5跨接于VS的主電極和電源^的N端，VS的門極 G接腳7，變壓器T、電阻Ri、R2、R3、電位器RP及開關(guān)K組成的輔助電路保證了移相觸發(fā)器4 的正常運作，開關(guān)K關(guān)斷時腳10門控電平VD為零伏，脈沖被封鎖，開關(guān)K于時間接通后 VD為+12伏高電平，有脈沖送出，調(diào)節(jié)電位器RP改變腳4的輸入電壓\從而改變輸出脈沖 VF的相位使KTM03移相觸發(fā)器工作于零電壓觸發(fā)控制方式，輸出脈沖VF在電源仏電壓過零 之時送到隔離輸出器觸發(fā)光控晶閘管導(dǎo)通即腳8與腳7相通，雙向晶閘管VS的主電極1~2經(jīng) 電阻R3、腳8、腳7到門極G構(gòu)成觸發(fā)通路而觸發(fā)導(dǎo)通接通主電路，LED負載5得到的電壓UL 是基本完好的正弦波，接通主電路的瞬間UL的瞬時值是0 25伏。實施例五的LED通電發(fā)光電路電源開關(guān)的電壓過零控制電路由移相觸發(fā)器和輔 助電路組成。繼電器、接觸器等電動機械開關(guān)優(yōu)點是通態(tài)電阻小利于節(jié)電，其特點一是驅(qū)動 電壓隊在T11W刻輸入線圈后線圈流過額定的工作電流產(chǎn)生電磁力吸動銜鐵帶動簧片上的 觸點Ha、Hb于T12時刻吸合接通，有一個觸點吸合延遲時間T1(1 = T12-Tn，常用的小型繼電 器T1(l約3ms左右，特點二是要求驅(qū)動電壓U0是連續(xù)的高電平而不是脈沖，為了讓觸點Ha、 Hb在電源仏電壓過零時吸合接通就要讓驅(qū)動電壓隊在比電源仏電壓過零點超前T1(l時間 的時刻輸入線圈以補償觸點吸合延遲時間T1(l，前面介紹的KTM03移相觸發(fā)器的移相范圍是 0° 180°，電源仏為50擬時對應(yīng)的時間是0 10ms，通過改變KTM03腳4的輸入電壓Ve 從而改變脈沖VF的相位，使VF對應(yīng)在時間上比電源Ui電壓過零點超前3ms時間是可以實現(xiàn) 的，再用該超前3ms的脈沖VF去觸發(fā)一個上電自動置零的雙穩(wěn)態(tài)電路，則在雙穩(wěn)態(tài)電路輸
7出端可得到一個連續(xù)高電平的電壓，Vra的前沿與^的前沿同步，Vra就是前面所述繼電器 線圈要求的驅(qū)動電壓U0O請參閱圖5，電源開關(guān)是由移相觸發(fā)器4及其輔助電路和繼電器K 及其輔助電路組合的過零型電源開關(guān)，移相觸發(fā)器4選用KTM03移相觸發(fā)器，凡移相范圍對 應(yīng)的時間大于3ms的其他型號移相觸發(fā)器也可選用，繼電器K的選用要求其觸點額定工作 電壓適用于電源^，觸點額定工作電流應(yīng)大于LED負載5的負載電流，若選用線圈額定工作 電壓12V及額定工作電流小于50mA則可從KTM03的腳3輸出的+12V50mA電源取得，使電 路簡化，有些應(yīng)用場合例如大屏幕顯示屏需用大數(shù)量的LED，LED負載5大功率大電流運用 時可選用接觸器取代繼電器，電源變壓器T(220VAC/16VAC)的次級接移相觸發(fā)器4 (KTM03) 的腳1、腳2，電阻禮與電位器RP串聯(lián)后跨接于腳3和腳6，RP的中心抽頭接腳4，開關(guān)K跨 接于腳3和腳10，R2跨接于腳7和移相觸發(fā)器4即KTM03的地端腳6，R3跨接于腳10和腳 6，腳8接腳10，電源變壓器T、電阻Ri、R2、R3、電位器RP及開關(guān)K組成的輔助電路保證了移 相觸發(fā)器4的正常運作，六非門⑶4069是14引腳器件，本案例中KTM03移相觸發(fā)器標注腳 1、腳2、……而⑶4069六非門標注引腳1、引腳2、……以便區(qū)別，引腳14接電源正端即腳 10，引腳7接電源負端即KTM03的地端腳6，六個非門D1、D2、D3、D4、D5、D6的輸入端是引腳 1、3、5、9、11、13，對應(yīng)的輸出端是引腳2、4、6、8、10、12，電阻R6跨接于D2的引腳4和D3的 引腳5，電阻R7跨接于D3的引腳6和D2的引腳3，則電阻R6、R7和D2、D3兩個非門組成了 雙穩(wěn)態(tài)電路，電容與電阻R5串聯(lián)(串接點為H)后跨接于腳10和腳6，二極管VD2的正端 和負端跨接于串接點H和D3的引腳5，Q、C5&VD2組成上電自動置零電路，二極管VDi的 正端和負端跨接于腳7和引腳3作為輸出脈沖對雙穩(wěn)態(tài)電路的觸發(fā)通路，電阻R4跨接于D3 的引腳6和場效應(yīng)管VT的柵極G，VT的源極S接腳6，繼電器線圈K的負端接VT的漏極D， 線圈K的正端接腳10，保護二極管VD3正端接VT的漏極D，VD3負端接腳10，LED負載5跨 接于繼電器的觸點Ha和電源^的N端，觸點Hb接電源^的L端，電阻R4、R5、R6、R7、二極 管VDp VD2、電容Q、非門D2、D3、場效應(yīng)管VT組成的輔助電路將移相觸發(fā)器4送出的脈沖 VF變換為適合于繼電器要求的連續(xù)高電平的驅(qū)動電壓隊，開關(guān)K關(guān)斷時腳10的控制電平VD =ov，脈沖被封鎖，開關(guān)K接通后VD = 12V高電平，雙穩(wěn)態(tài)電路得電同時被置零，其輸出端 即引腳6的電位U6小于0. 5V，場效應(yīng)管VT截止，繼電器線圈K無電流觸點Ha、Hb處于常開 狀態(tài)，調(diào)節(jié)電位器RP改變腳4的輸入電壓\從而改變輸出脈沖VF的相位，使VF的相位為對 應(yīng)在時間上比電源仏電壓過零點超前T1(l的時間，脈沖VF送到隔離輸出器觸發(fā)光控晶閘管 導(dǎo)通即腳8與腳7相通，腳3+12V經(jīng)開關(guān)K、腳8、腳7、VD:到非門D2的引腳3觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài) 電路使之翻轉(zhuǎn)，雙穩(wěn)態(tài)電路輸出端即引腳6的電位U6從小于0. 5V翻轉(zhuǎn)變?yōu)閁6 = 12V，U6就 是前面所述繼電器要求的比電源仏電壓過零點超前T1(l時間的連續(xù)高電平電壓U0，U6經(jīng)電 阻R4驅(qū)動場效應(yīng)管VT導(dǎo)通，繼電器線圈K流過額定工作電流經(jīng)過一個滯后時間T1(l后正好 是電源仏電壓過零時刻繼電器觸點Ha、Hb吸合接通主電路，接通主電路的瞬間LED負載5 得到的電壓UL的瞬時值是零伏，接通主電路后UL的瞬時值跟隨電源Ui的正弦波電壓變化， 上述調(diào)節(jié)\從而改變脈沖VF的相位的簡便直觀的方法是先用阻抗與LED負載5的阻抗相 當?shù)碾娮?amp;取代LED負載5作為代用負載，用示波器監(jiān)視代用負載&上的電壓UL的波形， 調(diào)節(jié)電位器RP使在接通主電路瞬間UL的瞬時值為零伏，接通主電路后UL的瞬時值跟隨電 源^的正弦波電壓變化，此方法也適用于實施例四的調(diào)節(jié)電位器RP使KTM03移相觸發(fā)器 工作于零電壓觸發(fā)控制方式。
實施例六的LED通電發(fā)光電路電源開關(guān)的電壓過零控制電路和開關(guān)器件組合并 集成為一體稱為帶有電壓過零檢測器電路的第一光電耦合器2。LED是節(jié)電的小功率器件， LED負載在電路中不會引發(fā)沖擊電流，對于100W以下的小功率LED負載，3041系列光電耦 合器的ITSM= 1A，可以直接作為所述LED通電發(fā)光電路的過零型電源開關(guān)省去雙向晶閘管 VS從而降低成本。請參閱圖6，電源開關(guān)是由輸入控制電路和第一光電耦合器2組合的過 零型電源開關(guān)，光電耦合器2可選用M0C3041系列的任一種，對于具有M0C3041系列同等功 能的其他型號的光電耦合器也可選用，限流電阻禮與開關(guān)K串聯(lián)后跨接于光電耦合器2的 腳1和直流電源的正端，腳2接直流電源的負端，組成輸入控制電路，電阻札和直流電源的 選用要保證在開關(guān)K接通后光電耦合器2輸入部分有合適的正向觸發(fā)電流，腳6接電源Ui 的L端，LED負載5跨接于腳4和電源Ui的N端，開關(guān)K關(guān)斷時輸入部分LED無電流不發(fā) 光，光敏雙向晶閘管呈關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)K在時間接通后輸入部分LED有正向觸發(fā)電流而 發(fā)光，輸出部分光敏雙向晶閘管受光照射的同時輸出部分電源仏電壓過零時導(dǎo)通即腳6與 腳4相通接通主電路，LED負載5得到的電壓UL是基本完好的正弦波，接通主電路的瞬間UL 的瞬時值為0 25伏。上述過零型電源開關(guān)中，實施例一、二、三和六是由含有電壓過零檢測器的電子電 路與開關(guān)器件組合的過零型電源開關(guān)，實施例四和五是由含有移相觸發(fā)器的電子電路與開 關(guān)器件組合的過零型電源開關(guān)，有分立元件的、有集成電路的、有一體化模塊的，電路組成 不同但目的相同，都是由電壓過零控制電路控制開關(guān)器件在電源仏電壓過零時導(dǎo)通接通主 電路，接通主電路的瞬間LED負載5得到的電壓UL的瞬時值是0 25伏的低電壓稱為過零 電壓，不會損壞LED負載5，實施例二、三和四的開關(guān)器件選用常用的雙向晶閘管VS，也可選 用兩只反并聯(lián)的單向晶閘管取代雙向晶閘管VS，若選用電力晶體管、電力場效應(yīng)管、……等 直流型開關(guān)器件時要做二件事，一是采用橋式整流將電源仏變換為每秒100個(仏為50HZ 時)正半周的直流型電源作為所述LED通電發(fā)光電路的電源并采用單向性LED負載，二是 參照實施例五用上電自動置零的雙穩(wěn)態(tài)電路將脈沖信號變換為其上升沿與脈沖上升沿同 步的連續(xù)高電平的驅(qū)動電壓U0，用U0驅(qū)動直流型開關(guān)器件導(dǎo)通，前面六例中的LED負載5 基本上按NXUT >仏來選取N值，本文將這種情況簡稱為N工作方式，即所述LED通電發(fā)光 電路的N工作方式，或稱為N工作方式的LED通電發(fā)光電路。為了防止從電源中傳來的尖 峰、浪涌(電壓)對過零型電源開關(guān)的沖擊和干擾造成誤動作甚至損壞，可參照電路常用做 法即用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻)并接于電源UJ々N、L兩端，由于不 同地區(qū)電網(wǎng)電源質(zhì)量不同，不同產(chǎn)地的過零型電源開關(guān)器件的質(zhì)量不同，保護的對象不同， 要采用不同的做法和連接法，通過電路調(diào)試過程選取合適的做法和連接法，上述電源^是 100 240V、50 60HZ是人們慣用的市電電源是為了便于說明，實際上本發(fā)明所述LED通 電發(fā)光電路適用的電源仏的電壓可低于100V也可高至400V、頻率可低于50HZ也可高至 400HZ。請參閱圖7，LED技術(shù)發(fā)展迅速，單只LED的發(fā)光功率越來越大，少數(shù)量M只LED組 成的LED負載就可滿足普通照明要求，且不同場合所用M值不同，這種情況下MXUt < U” 本文將這種情況稱為M工作方式即LED通電發(fā)光電路的M工作方式，或稱為M工作方式的 LED通電發(fā)光電路，M工作方式也可靈活組成各種類型的LED負載并統(tǒng)稱為該LED通電發(fā)光 電路的LED負載6。為了使每只LED承受的工作電壓和工作電流不超過其電壓許可值和電流許可值解決的辦法是所述M工作方式的LED通電發(fā)光電路在采用過零型電源開關(guān)的同時 還采用交流電容器CM降壓，CM有降壓、限流作用，可選用CBB型交流電容器，額定電壓400V 以上，CM的容量大小隨LED負載6電流大小而定；所述電源開關(guān)是由輸入控制電路、光電耦 合器2和雙向晶閘管VS組合的過零型電源開關(guān)，光電耦合器2可選用M0C3041系列光電耦 合器的任一種，具有M0C3041系列同樣功能的其他光電耦合器都可選用，雙向晶閘管的選 用一是其VDEM應(yīng)大于400V，二是其通態(tài)電流IT應(yīng)大于LED負載6的負載電流，例如可選用 T2301E，也可用二只反并聯(lián)單向晶閘管取代雙向晶閘管VS，限流電阻隊與開關(guān)K串聯(lián)后跨 接于光電耦合器2的腳1和直流電源正端，腳2接直流電源負端，構(gòu)成輸入控制電路，輔助 電路包括限流電阻R2、防誤觸發(fā)電阻民、防電擊電阻R4，電阻R2與電容CM串聯(lián)(串接點為A) 后跨接于光電耦合器2的腳6和電源Ui的L端，電阻R4與CM并聯(lián)連接在關(guān)斷電源Ui后作 CM放電通路防電擊，雙向晶閘管VS的主電極T2接串接點A，LED負載6跨接于VS的主電極 和電源Ui的N端，VS的門極G接光電耦合器2的腳4，電阻R3跨接于VS的主電極和 門極G，開關(guān)K關(guān)斷時，光電耦合器2輸入部分LED無電流不發(fā)光，輸出部分腳6、腳4不相 通，開關(guān)K在時間1\接通后輸入部分LED有正向觸發(fā)電流而發(fā)光，輸出部分光敏雙向晶閘管 受光照射的同時輸出部分電源仏電壓過零時光敏雙向晶閘管呈導(dǎo)通狀態(tài)即腳6與腳4相 通，雙向晶閘管VS的主電極T2經(jīng)電阻R2、腳6、腳4到門極G構(gòu)成觸發(fā)通路而觸發(fā)VS導(dǎo)通 接通主電路，接通主電路的瞬間LED負載6得到的電壓UL的瞬時值是0 25伏低電壓，接 通主電路之后電源仏落在降壓電容器CM和LED負載6上，選取CM時應(yīng)根據(jù)LED負載6的 負載電流大小選取適當電容量的CM，將主電路的通態(tài)電流限制在LED負載6適當?shù)墓ぷ麟?流之內(nèi)。前述電路是在實施例二的基礎(chǔ)上進行的改進，同理也可選擇在其他實施例的電路 上進行相似的改進。請參閱圖8，為過零型電源開關(guān)在N工作方式中使用單向性LED負載的LED通電 發(fā)光電路的應(yīng)用一種LED通電發(fā)光電路包括電源、LED負載和電源開關(guān)，電源是世界現(xiàn)行 的100 240V、50 60Hz的市電電源U” 的零、相線是N端、L端；LED負載是該LED通 電發(fā)光電路中的單向性LED負載5 ；電源開關(guān)是過零型電源開關(guān)，過零型交流固態(tài)繼電器1 輸入端是A、B，輸出端是C、D，限流電阻札與開關(guān)K串聯(lián)后跨接于輸入端A和直流電源的正 端，輸入端B接直流電源的負端，二極管VDi VD4按橋式整流電路連接成1、2、3、4四端，橋 式的輸入端1、2接電源仏的L端和N端，橋式的3、4輸出端的電壓U2是每秒100個恥為 50Hz時)正半周的直流型電源，LED負載(5)的正端接橋式輸出端3，LED負載5的負端接 過零型交流固態(tài)繼電器1的輸出端C，輸出端D接橋式的輸出端4，開關(guān)K關(guān)斷時無正向電 流，過零型交流固態(tài)繼電器1的C、D不相通，開關(guān)K在時間T1接通后過零型交流固態(tài)繼電 器1的輸入端有正向電流的同時輸出端C、D的電源電壓過零時輸出端C、D相通接通主電 路，LED負載5得到的電壓是每秒100個正半周的正弦波，接通主電路的瞬間LED負載5得 到的電壓UL的瞬時值是0 25伏低電壓。前述電路是在實施例一的基礎(chǔ)上進行的改進， 同理也可在實施例二至六的電路上進行相似的改進。請參閱圖9，為過零型電源開關(guān)在M工作方式中使用單向性LED負載的LED通電 發(fā)光電路的應(yīng)用，限流電阻禮與開關(guān)K串聯(lián)后跨接于過零型交流固態(tài)繼電器1的輸入端A 和直流電源的正端，輸入端B接直流電源的負端，二極管VDi VD4按橋式整流電路連接成 1、2、3、4四端，1、2為橋式的輸入端，3、4為橋式的輸出端，降壓電容CM與防電擊電阻&并
10聯(lián)后跨接于橋式的輸入端1和電源^的L端，橋式的輸入端2接電源仏的N端，LED負載 6的正端接橋式的輸出端3，LED負載6的負端接過零型交流固態(tài)繼電器1的輸出端C，過零 型交流固態(tài)繼電器1的輸出端D接橋式的輸出端4，開關(guān)K關(guān)斷時無正向電流過零型交流固 態(tài)繼電器1的輸出端C、D不相通，開關(guān)K在時間接通后過零型交流固態(tài)繼電器1有正向 電流的同時輸出端C、D的電源電壓過零時過零型交流固態(tài)繼電器1的輸出端C、D相通接 通主電路，LED負載6得到的電壓是每秒100個恥為50Hz時)正半周的基本完好的正弦 波，接通主電路的瞬間LED負載6得到的電壓UL的瞬時值是0 25伏低電壓，接通主電路 后電源仏基本落在降壓電容器CM和LED負載6上。前述電路是在實施例一的基礎(chǔ)上進行 的應(yīng)用，同理也可在實施例二至六的電路上進行相似的應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種LED通電發(fā)光電路，包括電源、LED負載和電源開關(guān)，其特征在于所述電源開關(guān)是包括電壓過零控制電路和開關(guān)器件的過零型電源開關(guān)，電壓過零控制電路控制開關(guān)器件在電源電壓過零時接通電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的過零型電源開關(guān)還 包括輸入控制電路，所述電壓過零控制電路和開關(guān)器件組合并集成為過零型交流固態(tài)繼電 器；所述輸入控制電路與所述過零型交流固態(tài)繼電器的輸入端連接給該過零型交流固態(tài)繼 電器的輸入端提供正向電流，過零型交流固態(tài)繼電器的輸出端還與所述的LED負載串聯(lián)連 接后再與所述電源并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的過零型電源開關(guān)還 包括輸入控制電路，所述的開關(guān)器件為晶閘管，所述的電壓過零控制電路為帶有電壓過零 檢測器電路的第一光電耦合器；所述輸入控制電路與第一光電耦合器的輸入部分連接給第 一光電耦合器提供正向電流，所述晶閘管的觸發(fā)通路與第一光電耦合器的輸出部分連接， 所述晶閘管的主電極與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與所述電源并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的過零型電源開關(guān)還 包括第二光電耦合器，所述的開關(guān)器件為晶閘管，所述的電壓過零控制電路主要由三極管、 電阻以及二極管組成；所述三極管的輸出部分與第二光電耦合器的輸入部分連接給該第二 光電耦合器提供正向電流，所述晶閘管的觸發(fā)通路與第二光電耦合器的輸出部分連接，所 述晶閘管的主電極與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與所述電源并聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的開關(guān)器件為晶閘管， 所述的電壓過零控制電路為移相觸發(fā)器；所述移相觸發(fā)器的輸出端與晶間管的觸發(fā)通路連 接，所述晶閘管的主電極與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與所述電源并聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的開關(guān)器件為繼電器， 所述的電壓過零控制電路主要由移相觸發(fā)器和輔助電路組成；所述移相觸發(fā)器和輔助電路 的輸出端與繼電器的線圈連接，所述繼電器的兩個觸點與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與 所述電源并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的過零型電源開關(guān)還 包括輸入控制電路，所述的電壓過零控制電路和開關(guān)器件組合集成為帶有電壓過零檢測器 電路的第一光電耦合器；所述輸入控制電路與第一光電耦合器的輸入部分連接給第一光電 耦合器提供正向電流，所述第一光電耦合器的輸出部分與所述的LED負載串聯(lián)連接后再與 所述電源并聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述的LED通電發(fā)光電路，其特征在于所述的 LED通電發(fā)光電路還包括交流電容器，該交流電容器與電源串聯(lián)連接后再與LED負載、過零 型電源開關(guān)串聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED通電發(fā)光電路，包括電源、LED負載和電源開關(guān)，所述電源開關(guān)是包括電壓過零控制電路和開關(guān)器件的過零型電源開關(guān)，電壓過零控制電路控制開關(guān)器件在電源電壓過零時導(dǎo)通而接通主電路，接通主電路的瞬間LED負載得到的電壓的瞬時值是0～25伏的低電壓，使LED通電發(fā)光電路能夠直接使用市電電源給LED負載供電，降低了LED通電發(fā)光電路產(chǎn)品的成本、耗電以及故障率。
文檔編號H05B37/02GK101868091SQ20101019352
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者羅宏基 申請人:羅宏基