一种led驱动芯片、led驱动电路及led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明属于照明【技术领域】，特别涉及一种LED驱动芯片、LED驱动电路及LED灯具。本发明所提供的LED驱动芯片连接整流桥和LED灯组，包括检测模块、信号输出模块以及控制模块。其中，检测模块、控制模块以及LED灯组连接整流桥，检测模块连接信号输出模块，信号输出模块连接控制模块。整流桥接入交流市电，并为控制模块和LED灯组供电；检测模块通过检测每个整流周期的输出电压，判断该电压高于预设电压值的时间或最大电压值。由于该芯片可以获取输出电压的每个整流周期高于预设电压值的时间或最大电压值，进而可准确判断调节电流的幅度，有效地抑制了因交流市电的电压波动引起的LED发光闪烁，维持LED的光输出恒定。
【专利说明】—种LED驱动芯片、LED驱动电路及LED灯具
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于照明【技术领域】，特别涉及一种LED驱动芯片、LED驱动电路及LED灯具。【背景技术】
[0002]LED灯具以高效率、高集成度以及高寿命的优点，在照明领域得到越来越广泛的应用。在LED灯具中，由于对集成度以及制造成本的要求，无电感电容等储能器件的交流LED驱动方案在市场中占的份额越来越大，在未来必定会成为主流。这类驱动方案是通过控制芯片控制开关管的通断以调节实际工作的LED灯组的数量，从而达到限制流过LED灯组的电流大小的目的。
[0003]传统的LED灯具通过电阻分压网络检测市电电压并进行相关调整，由于传统的LED采用恒流恒压驱动，其前级电路一般具有较强的滤波功能，其对于输出电压的检测要求不高,这种检测方式已经足够。
[0004]然而，与传统的LED灯具不同，采用交流LED驱动方案的灯具的输出功率很容易受到市电电压波动的影响，而在现有技术中还缺乏相关的功率恒定方案，需要进一步改进。并且，在交流驱动方案的LED灯具中，由于控制模块接收到的检测信号是电压值不停地变化的即时电压信号，控制模块对于电流调节幅度难以判断。因此，根据该电压值进行电流调节操作，功率恒定效果较差。
[0005]因此，现有的采用交流LED驱动方案的LED灯具存在电流调节幅度判断不准确的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种LED驱动芯片，旨在解决现有的采用交流LED驱动方案的LED灯具存在电流调节幅度判断不准确的问题。
[0007]本发明是这样实现的，一种LED驱动芯片，与整流桥和LED灯组连接，且包括控制模块；所述整流桥对交流电进行整流处理后输出至所述LED灯组，所述控制模块根据其受控端所接收的电流调节信号对所述LED灯组的工作电流进行调节；
[0008]所述LED驱动电路还包括检测模块和信号输出模块；
[0009]所述检测模块的输入端和输出端分别连接所述整流桥的输出端和所述信号输出模块的输入端，所述信号输出模块的输出端连接所述控制模块的受控端；
[0010]所述检测模块根据所述整流桥的输出电压输出最大电压值，或在所述输出电压高于预设电压值时进行计数，并在计数结束后输出计数结果；
[0011]所述信号输出模块根据所述最大电压值或所述计数结果输出所述电流调节信号至所述控制模块。
[0012]本发明的另一目的还在于提供一种LED驱动电路，包括整流桥，还包括上述的LED驱动芯片。
[0013]本发明的另一目的还在于提供一种LED灯具，包括壳体，还包括上述的LED驱动电路。
[0014]本发明所提供的LED驱动芯片连接整流桥和LED灯组，包括检测模块、信号输出模块以及控制模块。其中，检测模块、控制模块以及LED灯组连接整流桥，检测模块连接信号输出模块，信号输出模块连接控制模块。整流桥接入交流市电，并为控制模块和LED灯组供电；检测模块通过检测每个整流周期的输出电压，判断该电压高于预设电压值的时间或最大电压值，以使控制模块根据所接收的信号控制流过LED灯组的电流。由于该LED驱动芯片可以获取输出电压的每个整流周期高于预设电压值的时间或最大电压值，其相对于传统的电阻分压网络检测即时电压值的方法具有更高的准确性，使控制模块可以准确判断电流调节的幅度，有效地抑制了因交流市电电压波动引起的压闪，保证了 LED光输出稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明所提供的LED驱动芯片的第一实施例的模块结构图；
[0016]图2是本发明所提供的LED驱动芯片的第一实施例的信号输出模块的模块结构图；
[0017]图3是本发明所提供的LED驱动芯片的第一实施例的可调电流源的示例电路结构图；
[0018]图4是本发明所提供的LED驱动芯片的第二实施例的模块结构图；
[0019]图5是本发明所提供的LED驱动芯片的第二实施例的电压比较模块的示例电路结构图；
[0020]图6是本发明所提供的LED驱动芯片的第二实施例的整流桥的一个整流周期内的电压波形图；
[0021]图7是本发明所提供的LED驱动芯片的第三实施例的模块结构图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]本发明所提供的LED驱动芯片包括检测模块、信号输出模块以及控制模块。其中，检测模块和控制模块连接整流桥，检测模块连接信号输出模块，信号输出模块连接控制模块。解决了现有的采用交流LED驱动方案的LED灯具存在电流调节幅度判断不准确的问题。
[0024]实施例1
[0025]图1示出了本实施例所提供LED驱动芯片的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下:
[0026]本实施例所提供的LED驱动芯片，与整流桥10和LED灯组30连接。
[0027]在本实施例中，LED灯组30的数量可以为一个或多个，其连接属于现有技术，在此不再赘述。
[0028]LED驱动芯片还包括控制模块20，整流桥10的输出端LED灯组30的输入端，LED灯组30的输出端连接所述控制模块20的输入端，控制模块20的输出端连接整流桥10的
直流输入端。[0029]具体的，整流桥10的交流输入端接入交流市电，并对交流市电进行整流处理后输出至LED灯组30，控制模块20根据受控端所接收的电流调节信号调节流过LED灯组30的工作电流。
[0030]另外，控制模块20可以由整流桥10的输出端获取工作电流，也可以接入其他电源。
[0031]进一步的，LED驱动电路还包括检测模块50和信号输出模块40 ；
[0032]检测模块50的输入端和输出端分别连接整流桥10的输出端和信号输出模块40的输入端，信号输出模块40的输出端连接控制模块20的受控端；
[0033]检测模块50根据所述整流桥10的输出电压输出最大电压值,或在输出电压高于预设电压值时进行计数，并在计数结束后输出计数结果，信号输出模块40根据最大电压值或计数结果输出电流调节信号至控制模块20。
[0034]在本实施例中，由于该LED驱动芯片可以获取输出电压的每个整流周期高于预设电压值的时间或最大电压值，其相对于传统的电阻分压网络检测方法具有更高的准确性，使控制模块可以准确判断电流调节的幅度，有效地抑制了因交流市电电压波动引起的压闪，保证了 LED光输出稳定。
[0035]进一步的，如图2所示，信号输出模块40包括反相器41以及数模转换模块42 ；
[0036]反相器41的输入端是信号输出模块40的输入端,反相器41的输出端连接数模转换模块42的输入端，数模转换模块42的输出端是信号输出模块40的输出端。
[0037]在本实施例中，反相器41可米用型号为74LS125的反相器41芯片，或其他型号的与计数器53a相同位数的反相器41 ;数模转换模块42可型号为DAC0832的数模转换芯片，或其他型号的与计数器53a相同位数的数模转换器件。其中，反相器41的作用是使得数模转换模块42的输出电压与计数器53a的输出数值成反比例关系。
[0038]另外，反相器41也可使用减法器代替，即用一个合适的固定数值减去计数器53a或存储模块52b输出的数值，同样使得数模转换模块42的输出电压与计数器53a的输出数值成反比例关系。
[0039]进一步的，控制模块20可以包括可调电流源；
[0040]可调电流源的受控端和输入端是控制模块20的受控端和输入端。
[0041]具体的，如图3所示，可调电流源可以包括:
[0042]第一电阻Rl、NMOS管Ql以及第一运算放大器Q2 ；
[0043]第一运算放大器Q2的第一输入端是可调电流源的受控端，第一运算放大器Q2的输出端连接NMOS管Ql的栅极,第一运算放大器Q2的第二输入端与第一电阻Rl的第一端共接于NMOS管Ql的源极，NMOS管Ql的漏极是可调电流源的输入端，第一电阻Rl的第二端和NMOS管Ql的衬底共接于地。
[0044]在本实施例中，根据深度负反馈原理，第一运算放大器Q2的两个输入端电压会趋于相等，因此可以通过改变第一输入端的电压去改变第一电阻Rl的第一端的电压，进而改变流过第一电阻Rl上的电流大小，即流过LED灯组30上的工作电流大小。
[0045]实施例2
[0046]本实施例的实施建立在上一实施例的基础上。
[0047]图4示出了本实施例所提供LED驱动芯片的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下:
[0048]在本实施例中，检测模块50包括时钟信号源52a、计数器53a以及电压比较模块51a ；
[0049]电压比较模块51a的输入端是检测模块50的输入端，计数器53a的使能端和输入端分别连接电压比较模块51a的输出端和时钟信号源52a的输出端，计数器53a的输出端是检测模块50的输出端；
[0050]在所述整流桥10的输出电压高于预设电压值时，电压比较模块51a控制计数器53a对时钟信号源52a所输出的时钟信号进行计数，计数器53a在计数结束后输出计数结果，信号输出模块40根据计数结果输出电流调节信号至控制模块20。
[0051 ] 在本实施例中，以上这些模块都可以集成在驱动芯片中，也可以用分立器件搭建。使用分立器件搭建时，时钟信号源52a可使用晶体振荡器产生高精度的时钟信号，如安森美半导体的PureEdge TM时钟系列产品，也可以使用其他类型的振荡器，如LC振荡器、RC振荡器等；计数器53a可使用型号为74LS590的二进制计数器53a，或其他位数其他型号的二进制计数器53a。当将上述模块集成于芯片中时，可以对应采用与上述芯片相同的结构，以下各模块均与此相同，在此不再赘述。
[0052]在本实施例中，控制模块20根据电流调节信号调节LED灯组30的工作电流，LED灯组30的工作电流与计数结果成反比例关系。
[0053]具体的，计数结果越小，电流调节信号越大，LED灯组30的工作电流也越大；计数结果越大，电流调节信号越小，LED灯组30的工作电流也越小。
[0054]进一步的，电压比较模块51a可以包括:
[0055]第二电阻R2、第三电阻R3、第二运算放大器Q3以及基准电压源511 ；
[0056]第二电阻R2的第一端是电压比较模块51a的输入端，第二电阻R2的第二端和第三电阻R3的第一端共接于第二运算放大器Q3的第一输入端，第三电阻R3的第二端接地，基准电压源511的输出端连接第二运算放大器Q3的第二输入端，第二运算放大器Q3的输出端是电压比较模块51a的输出端。
[0057]在本实施例中，第二运算放大器Q3可使用型号为TLV2461的运算放大器。第二电阻R2和第三电阻R3组成电阻分压网络，采集整流桥10的输出端的即时电压。第二运算放大器Q3比较即时电压与基准电压源511所输出的预设电压值，若即时电压高于预设电压值，第二运算放大器Q3输出高电平，若即时电压低于预设电压值，第二运算放大器Q3输出低电平。
[0058]以下结合图4至图6对本实施例所提供的LED驱动芯片的工作原理作进一步说明:
[0059]当第二运算放大器Q3输出高电平时，触发计数器53a开始工作，对时钟信号源52a所输出的时钟信号进行计数。计数得到的数值通过反相器41后输入到数模转换模块42当中，数模转换模块42根据输入的数值输出相应的电压。由于反相器41的存在,计数器53a的输出数值越大，数模转换模块42的输出电压越小。
[0060]在一个整流周期中，由于计数器53a是在整流桥的输出电压高于预设电压值的时间内进行计数的，所以计数值的大小与当前整流周期的输出电压高低成正比例关系，即输出电压越高，计数器53a计数得到的数值越大。控制模块20根据计数值对LED工作电流进行调节，若输出电压高则把电流调小，若输出电压低则把电流调大，如此能够实现在输出电压存在差异或浮动时维持输出功率基本恒定。
[0061]如图6所示，曲线Vacl和曲线Vac2为两个不同的输出电压在一个整流周期的波形，直线Vl为预设电压值。可见，不同的输出电压，其电压值高于Vl的时间长短不同。设T为时钟信号周期，NI和N2分别为计数器53a对曲线Vacl和曲线Vac2计数得到的不同的数值，tl和t2分别是曲线Vacl和曲线Vac2电压值高于Vl的时间长度，即有:
[0062]tl = NlXT
[0063]t2 = N2XT
[0064]由此可以得出曲线Vacl和曲线Vac2电压值高于Vl的时间长度。根据NI和N2的大小，控制模块20就可调节LED灯组30工作电流大小。由于输出电压越高，LED灯组30的导通时间就越长，若保持LED灯组30的工作电流不变，将出现LED灯组30的输出功率随着输出电压增大而增大的情况。
[0065]所以要保持LED灯组30的输出功率恒定，输出电压越高，应使LED工作电流越小；输出电压越低，应使LED灯组30工作电流越大。由于控制模块20包括了可调电流源，根据负反馈原理，比较器53b两个输入端的电压会趋于相等，因此，当输出电压增大，计数器53a输出的数值越大，数模转换模块42的输出电压越小，即第一电阻Rl上的电压也越小，从而减小了流过LED灯组30上的电流。相反，输出电压减小时也会导致流过LED灯组30上的工作电流增大。
[0066]实施例3
[0067]图7示出了本实施例所提供LED驱动芯片的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下:
[0068]本实施例的实施例建立上一实施例的基础上；与上一实施例不同的是，本实施例采用结构不同的检测模块50，以检测每一个整流周期的电压最大值。
[0069]在本实施例中，检测模块50可以包括:
[0070]模数转换模块5lb、存储模块52b以及比较器53b ；
[0071]模数转换模块51b的输入端是检测模块50的输入端，比较器53b的第一输入端和存储模块52b的输入端共接于模数转换模块51b的输出端，比较器53b的输出端连接存储模块52b的使能端，存储模块52b的输出端和比较器53b的第二输入端共接形成检测模块50的输出端；
[0072]模数转换模块51b根据整流桥10的输出电压输出即时电压值，比较器53b对即时电压值与存储模块52b中的电压参考值进行比较，并在即时电压值高于电压参考值时控制存储模块52b将电压参考值更新为即时电压值，存储模块52b将更新后的电压参考值作为最大电压值输出至信号输出模块40，信号输出模块40根据最大电压值输出电流调节信号至控制模块20。
[0073]在本实施例中，以上这些模块都可以集成在驱动芯片中，也可以用分立器件搭建。使用分立器件搭建时，模数转换模块51b可采用型号为ADC0808或ADC0809的模数转换芯片或其他型号的模数转换芯片；存储模块52b可采用型号为54LS299或74LS299的八位双向通用移位/存储寄存器，或其他系列型号的存储寄存器；比较器53b可采用型号为74LS682或74LS684的数字比较器53b。当将上述模块集成于芯片中时，可以对应采用与上述芯片相同的结构，在此不再赘述。
[0074]在本实施例中，控制模块20根据电流调节信号调节LED灯组30的工作电流，LED灯组30的工作电流与最大电压值成反比例关系
[0075]具体的，最大电压值越小，电流调节信号越大，LED灯组30的工作电流也越大；最大电压值越大，电流调节信号越小，LED灯组30的工作电流也越大。
[0076]以下结合图7对本实施例所提供的LED驱动芯片的工作原理做进一步说明:
[0077]在本实施例中，利用模数转换器模块直接把输出电压转换为数值，比较器53b比较模数转换模块51b的输出数值与存储模块52b存储的数值大小。当模数转换模块51b输出数值大于存储模块52b存储的数值时，比较器53b输出使能信号使存储模块52b存储当前模数转换模块51b的输出数值。如此，存储模块52b在当前整流周期内最终存储的数值为模数转换模块51b输出的最大电压值,即输出电压的最大值。
[0078]在下一个整流周期，控制模块20将根据存储模块52b存储的数值来调节LED灯组30的工作电流大小，数值大则把电流调小，数值小则把电流调大。并且，存储模块52b同步清零，以便下一个整流周期存储新的数值。
[0079]本实施例的恒定功率原理与上一实施例相同，区别在于记录输出电压的方式，因此对其具体恒定功率原理不再赘述。
[0080]本发明的另一目的还在于提供一种LED驱动电路，包括整流桥10，还包括上述任一实施例所提供的LED驱动芯片。
[0081 ] 本发明的另一目的还在于提供一种LED灯具，包括壳体，还包括上述的LED驱动电路。
[0082]在本实施例中，由于该LED驱动芯片可以获取输出电压的每个整流周期高于预设电压值的时间或最大电压值，其相对于传统的电阻分压网络检测方法具有更高的准确性，使控制模块20可以准确判断电流调节的幅度，有效地抑制了因交流市电电压波动引起的压闪，保证了 LED光输出稳定。
[0083]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种LED驱动芯片，与整流桥和LED灯组连接，且包括控制模块；所述整流桥对交流电进行整流处理后输出至所述LED灯组，所述控制模块根据其受控端所接收的电流调节信号对所述LED灯组的工作电流进行调节；其特征在于: 所述LED驱动电路还包括检测模块和信号输出模块； 所述检测模块的输入端和输出端分别连接所述整流桥的输出端和所述信号输出模块的输入端，所述信号输出模块的输出端连接所述控制模块的受控端； 所述检测模块根据所述整流桥的输出电压输出最大电压值，或在所述输出电压高于预设电压值时进行计数，并在计数结束后输出计数结果； 所述信号输出模块根据所述最大电压值或所述计数结果输出所述电流调节信号至所述控制模块。
2.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述检测模块包括时钟信号源、计数器以及电压比较模块； 所述电压比较模块的输入端是所述检测模块的输入端，所述计数器的使能端和输入端分别连接所述电压比较模块的输出端和所述时钟信号源的输出端，所述计数器的输出端是所述检测模块的输出端； 在所述整流桥的输出电压高于所述预设电压值时，所述电压比较模块控制所述计数器对所述时钟信号源所输出的时钟信号进行计数，所述计数器在计数结束后输出计数结果，所述信号输出模块根 据所述计数结果输出所述电流调节信号至所述控制模块。
3.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED灯组的工作电流与所述计数结果成反比例关系。
4.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，电压比较模块包括: 第二电阻、第三电阻、第二运算放大器以及基准电压源； 所述第二电阻的第一端是所述电压比较模块的输入端，所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端共接于所述第二运算放大器的第一输入端，所述第三电阻的第二端接地，所述基准电压源的输出端连接所述第二运算放大器的第二输入端，所述第二运算放大器的输出端是所述电压比较模块的输出端。
5.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述信号输出模块包括反相器以及数模转换模块； 所述反相器的输入端是所述信号输出模块的输入端，所述反相器的输出端连接所述数模转换模块的输入端，所述数模转换模块的输出端是所述信号输出模块的输出端。
6.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述控制模块包括可调电流源，所述可调电流源的受控端和输入端是控制模块的受控端和输入端。 所述可调电流源包括: 第一电阻、NMOS管以及第一运算放大器； 所述第一运算放大器的第一输入端是所述可调电流源的受控端，所述第一运算放大器的输出端连接所述NMOS管的栅极，所述第一运算放大器的第二输入端与所述第一电阻的第一端共接于所述NMOS管的源极，所述NMOS管的漏极是所述可调电流源的输入端，所述第一电阻的第二端和所述NMOS管的衬底共接于地。
7.如权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述检测模块包括:模数转换模块、存储模块以及比较器； 所述模数转换模块的输入端是所述检测模块的输入端，所述比较器的第一输入端和所述存储模块的输入端共接于所述模数转换模块的输出端，所述比较器的输出端连接所述存储模块的使能端，所述存储模块的输出端和所述比较器的第二输入端共接形成所述检测模块的输出端； 所述模数转换模块根据所述整流桥的输出电压输出即时电压值，所述比较器对所述即时电压值与所述存储模块中的电压参考值进行比较，并在所述即时电压值高于所述电压参考值时控制所述存储模块将所述电压参考值更新为所述即时电压值，所述存储模块将更新后的所述电压参考值作为最大电压值输出至所述信号输出模块，所述信号输出模块根据所述最大电压值输出电流调节信号至所述控制模块。
8.如权利要求7所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述LED灯组的工作电流与所述最大电压值成反比例关系。
9.一种LED驱动电路，包括整流桥，其特征在于，所述LED驱动电路还包括如权利要求1至8任一项所述的LED驱动芯片。
10.一种LED灯具，包括壳体，其特征在于，所述LED驱动灯具还包括如权利要求9所述的LED驱动电路。
【文档编号】H05B37/02GK103957630SQ201410164125
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】谢中顺, 陈小雨, 钟祥林 申请人:深圳市晟碟半导体有限公司