三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)led道路照明方法
【專利摘要】三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明方法，由三相全波整流器和多盞直流高壓直驅(qū)LED路燈組成。三相交流全波整流所得直流高壓VH直接驅(qū)動(dòng)LED路燈，該LED路燈是一種直流高壓直驅(qū)LED路燈，它由多個(gè)同向串聯(lián)的LED作為負(fù)載，并由專用集成電路根據(jù)流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流大小對(duì)LED負(fù)載的個(gè)數(shù)進(jìn)行分級(jí)控制，以保證在任何時(shí)刻流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流基本恒定。本發(fā)明具有LED驅(qū)動(dòng)電源效率高、功率因數(shù)高、諧波失真小、可靠性高、抗光頻閃特性好、成本低等特點(diǎn)；同時(shí)由于是直流高壓直驅(qū)LED路燈，流過(guò)道路照明系統(tǒng)的電線電纜的電流特別小、電線電纜成本降低50%以上，LED路燈的光效提高約6%。
【專利說(shuō)明】三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子領(lǐng)域，具體涉及三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為一種先進(jìn)發(fā)光器件廣泛應(yīng)用于道路照明，但已有的LED路燈照明系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)都是采用單相交流市電供電，例如單相交流220伏，該單相交流市電驅(qū)動(dòng)的LED道路照明技術(shù)有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)，其一是道路大功率照明系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電流大，所需要的電線電纜成本高；其二是LED燈具的驅(qū)動(dòng)電源效率比較低，一般僅為90%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明技術(shù)，由三相全波整流器和多盞直流高壓直驅(qū)LED路燈組成。三相交流全波整流所得直流高壓直接驅(qū)動(dòng)LED路燈，該直流高壓直驅(qū)LED路燈由多個(gè)同向串聯(lián)的LED作為負(fù)載，并由專用集成電路根據(jù)流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流大小對(duì)LED負(fù)載的個(gè)數(shù)進(jìn)行分級(jí)控制，以保證在任何時(shí)刻流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流基本恒定。
[0004]本發(fā)明的一種三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明方法具有LED驅(qū)動(dòng)電源效率高、功率因數(shù)高、諧波失真小、可靠性高、抗光頻閃特性好、成本低等特點(diǎn)；同時(shí)由于是直流高壓直驅(qū)LED路燈，流過(guò)道路照明系統(tǒng)的電線電纜的電流特別小、線纜成本大大降低。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明方法，由三相全波整流器和四組以上的直流高壓直驅(qū)LED路燈組成，其中三相全波整流器由三相全波整流橋BI構(gòu)成、三相全波整流器的三個(gè)三相交流市電輸入端口依次為第一輸入端口 Vinl、第二輸入端口 Vin2和第三輸入端口 Vin3，三相全波整流器的兩個(gè)直流高壓輸出端口依次直流高壓端口 VH和參考地端口 GND ;直流高壓直驅(qū)LED路燈由常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路和兩組以上的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路組成；常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路為一組同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED，常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流入端是常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的首端，該首端是直流高壓直驅(qū)LED路燈的直流高壓端口 VH，常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流出端是該常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的尾端；每個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路均包括一個(gè)直驅(qū)LED集成電路U、一個(gè)電流采樣電阻Rs和一組同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED ;所述直驅(qū)LED集成電路U含有三個(gè)端口，依次為開關(guān)控制端口 Ul、電流采樣端口U2和零電位參考端口 U3 ;在每個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路內(nèi)，受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流入端為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的首端，該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路中同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED的尾端與電流采樣端口 U2、電流采樣電阻Rs的一端相連接，電流采樣電阻Rs的另一端與零電位參考端口 U3相連接，為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流出端，即作為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的尾端，將上述的常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路和數(shù)個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路依次串聯(lián)在一起，最后一個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流采樣電阻Rs的另一端與零電位參考端口 U3與驅(qū)動(dòng)直流高壓的參考地端口 GND相連；直流高壓直驅(qū)LED路燈之間都是相互并聯(lián)的，通過(guò)路燈電纜線分別與三相全波整流裝置的輸出端，即直流高壓端口 VH和參考地端口GND相連。此外:三相交流全波整流所得直流高壓直接驅(qū)動(dòng)LED路燈，該直流高壓直驅(qū)LED路燈由同向串聯(lián)的LED作為負(fù)載，并由專用集成電路根據(jù)流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流大小對(duì)LED負(fù)載的個(gè)數(shù)進(jìn)行分級(jí)控制，以保證在任何時(shí)刻流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流基本恒定。
[0006]本發(fā)明的積極效果是:
本發(fā)明一種三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明，它由三相全波整流器和多盞直流高壓直驅(qū)LED路燈組成，其中三相全波整流器對(duì)交流市電進(jìn)行全波整流得到含有一定紋波成分的直流高壓VH，該直流高壓作為直流高壓直驅(qū)LED路燈的電源，直接驅(qū)動(dòng)LED路燈中的多個(gè)(例如180?200個(gè))同向串聯(lián)的LED負(fù)載，LED燈具有直驅(qū)LED集成電路，該集成電路根據(jù)流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流大小對(duì)LED負(fù)載的個(gè)數(shù)進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)選擇LED負(fù)載的數(shù)量，以保證在任何時(shí)刻流過(guò)LED負(fù)載的電流始終保持基本恒定。本發(fā)明一種三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明技術(shù)具有LED驅(qū)動(dòng)電源效率高、功率因數(shù)高、諧波失真小、可靠性高、抗光頻閃特性好、成本低等特點(diǎn)；同時(shí)由于是直流高壓直驅(qū)LED路燈，流過(guò)道路照明系統(tǒng)的電線電纜的電流特別小、電線電纜成本降低50%以上，LED路燈的光效提高約
6% ο
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明的IOKW三相交流全波整流電路圖。
[0008]圖2為本發(fā)明的直流高壓直驅(qū)LED路燈的電路圖。
[0009]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用框圖。
[0010]圖4為本發(fā)明現(xiàn)采用I個(gè)三相全波整流器單元I和100組的直流高壓直驅(qū)LED路燈單元2的三相交流電的直驅(qū)LED道路照明電路。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]實(shí)施例1
參見圖1，圖1為本發(fā)明的10 KW三相交流全波整流器電路圖，其中BI為三相全波整流橋模塊，型號(hào)為MDS100A、最大電流100A、最高電壓1200V。圖中Vinl、Vin2、Vin3為BI的三個(gè)三相交流輸入端，VH為BI的直流高壓輸出端、GND為BI的參考地端。對(duì)于三相380V50HZ交流輸入，直流高壓VH為由交流紋波電壓VA和的直流電壓VD組成，其中VD等于380V*S /2 ；VA的紋波頻率為300HZ，VA等于380V* _ S /2)；VA的峰值電壓為380V*石
O
[0013]實(shí)施例2
參見圖2，圖2為本發(fā)明的直流高壓直驅(qū)LED路燈的電路圖，其中同向串聯(lián)的LED111?LED130為常亮發(fā)光二級(jí)管LED燈組子電路，同向串聯(lián)的LED131?LED140和直驅(qū)LED集成電路U以及電流采樣電阻Rs構(gòu)成第I級(jí)受控LED子電路，同向串聯(lián)的LED181?LED190和直驅(qū)LED集成電路U以及電流采樣電阻Rs構(gòu)成第6級(jí)受控LED子電路。如圖2所示，常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路與6級(jí)受控LED發(fā)光二級(jí)管燈組子電路相串聯(lián)。來(lái)自三相整流器的直流高壓VH和參考地分別直接驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載。LEDl?LED130為常亮二極管，LED131?LED190分別由6個(gè)專用集成電路U根據(jù)流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流大小將對(duì)應(yīng)的LED進(jìn)行接入和短路控制，以保證在任何時(shí)刻流過(guò)LED的電流基本恒定。
[0014]圖2中，LEDl?LED190為3.5V350MA白光LED,專用集成電路U的型號(hào)為TF11，6級(jí)受控發(fā)光二級(jí)管LED子電路中的電流采樣電阻Rs的阻值分別為5歐姆、5.6歐姆、6.2歐姆、6.8歐姆、7.5歐姆、8.2歐姆。
[0015]本發(fā)明的直流高壓直驅(qū)LED路燈的參數(shù)為:輸入電壓范圍，VH=300V?700V ；
輸出功率P=IOOW (三相交流輸入380V)，電源效率大于95%，功率因數(shù)大于0.97，諧波失真THD小于20%，光頻閃深度小于20%。與同類功率和道路照明距離的220伏交流單相交流直驅(qū)LED路燈系統(tǒng)相比，電線電纜成本降低50%以上，LED路燈的光效提高約6%。
[0016]在圖2中所用LED為單芯片封裝的LED，其導(dǎo)通電壓約為3.5V，也可以使用多芯片封裝的LED，只是圖2中所用LED的個(gè)數(shù)需要響應(yīng)減少。例如使用2個(gè)芯片封裝的LED，其導(dǎo)通電壓約為7V，此時(shí)圖2中所用LED的個(gè)數(shù)將由原來(lái)的190個(gè)變?yōu)?5個(gè)。
[0017]實(shí)施例3
參見圖3，圖3為本發(fā)明的三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用框圖。包括三相全波整流器、雙芯電纜線和100盞直流高壓直驅(qū)LED路燈，每個(gè)LED路燈的功率為100W，總功率10KW，電纜線長(zhǎng)度公里，電纜銅線截面積為10平方毫米。與同類功率的單相交流市電驅(qū)動(dòng)的LED路燈相比，電纜銅線的截面積減少50%，電纜銅線的成本降低約50%，LED路燈光效為每瓦120流明，電源轉(zhuǎn)換效率大于95%，功率因數(shù)PF大于0.97，諧波失真小于20%，光頻閃深度小于20%。
[0018]為闡明本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)，現(xiàn)以一個(gè)由I個(gè)三相全波整流器單元I和100組的直流高壓直驅(qū)LED路燈單元2組成的三相交流電的直驅(qū)LED道路照明電路進(jìn)一步說(shuō)明，
參見圖4，所述三相全波整流器單元I是型號(hào)為MDS100A的三相全波整流橋BI ;三相全波整流器單元I的最大電流100A、最高電壓1200V ;三相全波整流器單元I的一側(cè)為三相交流市電輸入端，三相全波整流器單元I的另一側(cè)為直流高壓輸出端口，其中，三相交流市電輸入端由第一輸入端口 Vinl、第二輸入端口 Vin2和第三輸入端口 Vin3組成，分別與380V電網(wǎng)的三相線依次連接；直流高壓輸出端口由直流高壓輸出端VH和參考地端GND組成；直流高壓直驅(qū)LED路燈單元2均并聯(lián)在直流高壓輸出端VH和參考地端GND之間。直流高壓直驅(qū)LED路燈單元2均為I組常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21和6組受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22依次串聯(lián)而成；所述常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21由130個(gè)同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED組成；常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21內(nèi)第I個(gè)發(fā)光二極管LED的正極為常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21的電流流入端，常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21內(nèi)第130個(gè)發(fā)光二極管LED的負(fù)極為常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21的電流流出端；所述受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22均由I個(gè)型號(hào)為TFll的直驅(qū)LED集成電路U、I個(gè)電流采樣電阻Rs和I個(gè)受控發(fā)光二極管串LEDsC()ntMlleds組成；其中，所述直驅(qū)LED集成電路U含有三個(gè)端口，依次為開關(guān)控制端口 U1、電流采樣端口 U2和零電位參考端口 U3 ；受控發(fā)光二極管LED串LEDs—由10個(gè)同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED組成；所述受控發(fā)光二極管LED串LEDS&mtMlleds內(nèi)第I個(gè)發(fā)光二極管LED的正極為該受控發(fā)光二極管LED串LEDscontrolleds的電流流入端，受控發(fā)光二極管LED串LEDSajntMlleds內(nèi)第10個(gè)發(fā)光二極管LED的負(fù)極為該受控發(fā)光二極管LED串LEDs—的電流流出端；開關(guān)控制端口 Ul與受控發(fā)光二極管LED串LEDs—的電流流入端相連接，開關(guān)控制端口 Ul與受控發(fā)光二極管LED串LEDsamtrolleds的電流流入端之間的連接點(diǎn)為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸入端；電流采樣端口 U2與受控發(fā)光二極管LED串LEDs—的電流流出端相連接，電流采樣端口 U2與受控發(fā)光二極管LED串LEDsCmtMlleds的電流流出端之間的連節(jié)點(diǎn)與電流采樣電阻Rs的一端相連接；電流采樣電阻Rs的另一端與零電位參考端口 U3相連接，電流采樣電阻Rs的另一端與零電位參考端口 U3之間的連接點(diǎn)為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸出端。常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21的電流流入端與直流高壓輸出端VH相連接；常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路21的電流流出端與第I個(gè)的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸入端相連接，第I個(gè)的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸出端與第2個(gè)的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸入端相連接，依次類推，第5個(gè)的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸出端與第6個(gè)的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸入端相連接，第6個(gè)的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路22的電流輸出端與參考地端GND相連接。本實(shí)施例中的6個(gè)受控發(fā)光二級(jí)管LED子電路中的電流采樣電阻Rs的阻值分別為5歐姆、5.6歐姆、6.2歐姆、6.8歐姆、7.5歐姆、8.2歐姆。本實(shí)施例中直流高壓直驅(qū)LED路燈的參數(shù)為:輸入電壓范圍，VH=300V至700V ;輸出功率P=IOOW (三相交流輸入380V)，電源效率大于95%，功率因數(shù)大于0.97，諧波失真THD小于20%，光頻閃深度小于20%。相對(duì)于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，性能顯著提高。轉(zhuǎn)換后的直流高壓范圍一般為380*1.414的正負(fù)20%，即429V?645V。
【權(quán)利要求】
1.三相交流市電變換直流高壓直驅(qū)LED道路照明方法，由三相全波整流器和四組以上的直流高壓直驅(qū)LED路燈組成，其中三相全波整流器由三相全波整流橋BI構(gòu)成、三相全波整流器的三個(gè)三相交流市電輸入端口依次為第一輸入端口 Vinl、第二輸入端口 Vin2和第三輸入端口 Vin3，三相全波整流器的兩個(gè)直流高壓輸出端口依次為直流高壓端口 VH和參考地端口 GND ;直流高壓直驅(qū)LED路燈由常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路和兩組以上的受控發(fā)光二極管LED燈組子電路組成；常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路為一組同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED，常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流入端是常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的首端，該首端是直流高壓直驅(qū)LED路燈的直流高壓端口 VH，常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流出端是該常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路的尾端；每個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路均包括一個(gè)直驅(qū)LED集成電路U、一個(gè)電流采樣電阻Rs和一組同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED ;所述直驅(qū)LED集成電路U含有三個(gè)端口，依次為開關(guān)控制端口 Ul、電流采樣端口 U2和零電位參考端口 U3 ;在每個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路內(nèi)，受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流入端為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的首端，該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路中同向串聯(lián)的發(fā)光二極管LED的尾端與電流采樣端口 U2、電流采樣電阻Rs的一端相連接，電流采樣電阻Rs的另一端與零電位參考端口 U3相連接，為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流流出端，即作為該受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的尾端，將上述的常亮發(fā)光二極管LED燈組子電路和數(shù)個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路依次串聯(lián)在一起，最后一個(gè)受控發(fā)光二極管LED燈組子電路的電流采樣電阻Rs的另一端與零電位參考端口 U3與驅(qū)動(dòng)直流高壓的參考地端口 GND相連；直流高壓直驅(qū)LED路燈之間都是相互并聯(lián)的，通過(guò)路燈電纜線分別與三相全波整流裝置的輸出端，即直流高壓端口 VH和參考地端口 GND相連，其特征在于:三相交流全波整流所得直流高壓直接驅(qū)動(dòng)LED路燈，該直流高壓直驅(qū)LED路燈由同向串聯(lián)的LED作為負(fù)載，并由專用集成電路根據(jù)流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流大小對(duì)LED負(fù)載的個(gè)數(shù)進(jìn)行分級(jí)控制，以保證在任何時(shí)刻流過(guò)LED負(fù)載的瞬態(tài)電流基本恒定。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103716968SQ201410009211
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】趙天鵬, 李雪白 申請(qǐng)人:合肥云杉光電科技有限公司