CN106658811B - 一种led光源及其驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种LED光源的驱动电路，当发生拉弧现象时，由电流检测单元检测发光二极管组上流经的电流信号；由逻辑控制单元根据所述电流信号生成相应的控制信号，控制开关单元断开所述发光二极管组接收直流能量的通路，进而对电弧现象进行消除或抑制，实现拉弧保护；当所述拉弧保护实现后，还能够通过所述逻辑控制单元根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成相应的所述控制信号，控制所述开关单元闭合所述通路，进而使得所述LED光源重新启动，恢复使用。本申请提供一种LED光源，通过相同的技术手段使得所述LED光源实现拉弧保护并且能够在拉弧保护之后恢复使用。

Description

一种LED光源及其驱动电路

技术领域

本发明涉及LED光源技术领域，尤其涉及一种LED光源及其驱动电路。

背景技术

在照明领域中，LED光源因其高光效率、长寿命和低成本等优点，已经展现出其广泛的应用前景，作为传统光源的荧光灯也越来越多的被替换为LED光源。在以LED光源替换荧光灯的过程中，为了能够不涉及荧光灯的电子镇流器，一般要求LED光源的驱动电路能够从电子镇流器的输出取电，以简单地移除掉旧的荧光灯即可实现LED光源的替换更新。

电子镇流器的工作原理是在启动初期产生一个峰值在500V以上的高电压击穿荧光灯，在其中建立一个放电通道，然后恒定电流以维持此电弧，且在荧光灯断开并重新接上时能够再次产生高压重新击穿荧光灯。而如果荧光灯没有很好的安装到灯座里或者在使用的过程中出现灯头和灯座接触不良的情况时，电子镇流器会持续输出高电压；由于灯头和灯座没有很好的接触，接触电阻较大，所述高电压在灯头和灯座的接触处会产生电弧，即拉弧现象，从而导致较高的温度，造成灯头和灯座变形最终荧光灯从灯具中跌落，严重时可能会引燃周围的易燃物导致火灾的发生。在使用LED光源替换荧光灯时，由于只是替换灯头和灯管，而灯座仍然是原灯具里的旧有灯座，其普遍存在金属簧片老化、磨损及表面氧化的问题，相较于新装灯具更加容易发生接触不良的问题；且LED光源的灯头材料多采用塑料，拉弧产生的高温会导致塑料变形、LED光源跌落甚至起火；所以仍需进行拉弧保护。

现有技术中的一部分电子镇流器有防止拉弧的保护电路装置，主要通过检测电流的变化速率或者输出功率，来判断是否发生拉弧现象，并通过切断电子镇流器的输出，或减少输出电流的方式来消除或抑制电弧。上述保护装置可以有效的消除或抑制荧光灯工作时发生的拉弧，但是当荧光灯替换为LED光源时，由于LED光源内的二极管或开关器件等非线性器件，会导致电流产生畸变，会误触发通过检测电流变化速率方式的保护装置；且LED光源是以较低的功率替换荧光灯，这大大削弱了检测功率方式的保护装置的保护效果。因此现有技术中一种常见的做法是在灯头的引脚处加入温度保险丝(thermal fuse)，当拉弧出现并产生高温时，在温度上升到危险的程度之前，温度保险丝熔断，从而把LED光源从回路中断开。但是当温度保险丝熔断后，此LED光源也就损坏了，无法恢复使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种LED光源及其驱动电路，以解决现有技术中拉弧保护后LED光源无法恢复使用的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种LED光源的驱动电路，连接于电子镇流器与LED光源的发光二极管组之间；所述LED光源的驱动电路包括：整流桥、开关单元、电流检测单元及逻辑控制单元；其中：

所述整流桥的交流输入端与所述电子镇流器相连，所述整流桥的输出正极与所述发光二极管组的正极相连；所述整流桥用于将交流能量转换为直流能量；

所述开关单元及所述电流检测单元串联于所述发光二极管组的负极与所述整流桥的输出负极之间；所述开关单元用于根据控制信号闭合或断开所述发光二极管组接收所述直流能量的通路；所述电流检测单元用于检测所述发光二极管组上流经的电流信号；

所述逻辑控制单元连接于所述整流桥的输出正极与输出负极之间，所述逻辑控制单元的输入端与所述电流检测单元的输出端相连，所述逻辑控制单元的输出端与所述开关单元的控制端相连；所述逻辑控制单元用于根据所述电流信号生成相应的所述控制信号，控制所述开关单元断开所述通路；并根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成相应的所述控制信号，控制所述开关单元闭合所述通路。

优选的，还包括：连接于所述发光二极管组的正极与负极之间的电容，用于为所述直流能量进行滤波。

优选的，所述开关单元为：金氧半场效晶体管MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT、三极管或者继电器。

优选的，所述电流检测单元为电阻；所述电阻与所述开关单元的连接点为所述电流检测单元的输出端。

优选的，所述逻辑控制单元包括：低通滤波器、电流参考模块、比较器、门极驱动模块及延时重启模块；其中：

所述低通滤波器的输入端为所述逻辑控制单元的输入端；所述低通滤波器的输出端与所述比较器的同相输入端相连；所述低通滤波器用于对所述发光二极管组上流经的电流信号进行滤波；

所述电流参考模块连接于所述比较器的反相输入端与所述整流桥的输出负极之间；所述电流参考模块用于输出电流参考信号；所述比较器用于将滤波后的所述电流信号与所述电流参考信号进行比较并输出比较结果；

所述门极驱动模块的输入端分别与所述比较器的输出端及所述延时重启模块的输出端相连；所述门极驱动模块的输出端为所述逻辑控制单元的输出端；所述门极驱动模块用于根据所述比较结果或者重启信号生成并输出所述控制信号；

所述延时重启模块的输入端与所述整流桥的输出正极相连；所述延时重启模块用于根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成并输出所述重启信号。

优选的，所述比较器为滞回比较器。

优选的，所述逻辑控制单元包括：脉宽检测模块、门极驱动模块及延时重启模块；其中：

所述脉宽检测模块的输入端为所述逻辑控制单元的输入端；所述脉宽检测模块用于检测所述电流信号的脉宽；

所述门极驱动模块的输入端分别与所述脉宽检测模块的输出端及所述延时重启模块的输出端相连；所述门极驱动模块的输出端为所述逻辑控制单元的输出端；所述门极驱动模块用于根据所述电流信号的脉宽或者重启信号生成并输出所述控制信号；

所述延时重启模块的输入端与所述整流桥的输出正极相连；所述延时重启模块用于根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成并输出所述重启信号。

一种LED光源，包括：发光二极管组及连接于电子镇流器与所述发光二极管组之间的驱动装置；其中，所述驱动装置包括上述任一所述的LED光源的驱动电路。

本申请提供一种LED光源的驱动电路，当发生拉弧现象时，由电流检测单元检测发光二极管组上流经的电流信号；由逻辑控制单元根据所述电流信号生成相应的控制信号，控制开关单元断开所述发光二极管组接收直流能量的通路，进而对电弧现象进行消除或抑制，实现拉弧保护；当所述拉弧保护实现后，还能够通过所述逻辑控制单元根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成相应的所述控制信号，控制所述开关单元闭合所述通路，进而使得所述LED光源重新启动，恢复使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种LED光源的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的另外一种LED光源的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的另外一种LED光源的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的LED光源内的信号波形示意图；

图5为本申请另一实施例提供的另外一种LED光源的结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的LED光源内的信号波形示意图；

图7为本申请另一实施例提供的单端LED光源的结构示意图；

图8为本申请另一实施例提供的双端LED光源的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种LED光源的驱动电路，以解决现有技术中拉弧保护后LED光源无法恢复使用的问题。

具体的，如图1所示，LED光源的驱动电路100，连接于电子镇流器200与LED光源的发光二极管组300之间；LED光源的驱动电路100包括：整流桥101、开关单元102、电流检测单元103及逻辑控制单元104；其中：

整流桥101的交流输入端与电子镇流器200相连，整流桥101的输出正极与发光二极管组300的正极相连；

开关单元102及电流检测单元103串联于发光二极管组300的负极与整流桥101的输出负极之间；

逻辑控制单元104连接于整流桥101的输出正极与输出负极之间，逻辑控制单元104的输入端与电流检测单元103的输出端相连，逻辑控制单元104的输出端与开关单元102的控制端相连。

具体的工作原理为：

整流桥101将电子镇流器200输出的交流能量转换为直流能量；开关单元102根据控制信号闭合或断开发光二极管组300接收所述直流能量的通路；电流检测单元103检测发光二极管组300上流经的电流信号；逻辑控制单元104根据所述电流信号生成相应的所述控制信号，控制开关单元102断开所述通路；并根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成相应的所述控制信号，控制开关单元102闭合所述通路。

本实施例所述的LED光源的驱动电路，当发生拉弧现象时，由电流检测单元103检测发光二极管组300上流经的电流信号；由逻辑控制单元104根据所述电流信号生成相应的控制信号，控制开关单元102断开发光二极管组300接收直流能量的通路，进而对电弧现象进行消除或抑制，实现拉弧保护；当所述拉弧保护实现后，还能够通过逻辑控制单元104根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成相应的所述控制信号，控制开关单元102闭合所述通路，进而使得所述LED光源重新启动，恢复使用，避免了现有技术中拉弧保护后LED光源无法恢复使用的问题。

另外，逻辑控制单元104只有在满足延时重启的条件时，才生成相应的所述控制信号，控制开关单元102闭合所述通路；即使所述通路闭合后继续发生拉弧现象，也能够通过再次断开所述通路并在满足延时重启的条件之后再闭合所述通路，所述延时重启的条件为所述拉弧现象提供了间歇时间，使得所述拉弧现象不会持续发生，避免了高温的出现和相应的安全风险。

优选的，如图2所示，LED光源的驱动电路100还包括：连接于发光二极管组300的正极与负极之间的电容C。

电容C的并联可以为所述直流能量进行滤波，然后将滤波后的直流能量传输给发光二极管组300。

优选的，所述开关单元为：(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金氧半场效晶体管)MOSFET、(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)IGBT、三极管或者继电器。

在具体的实际应用中，所述开关单元的具体实现形式此处并不做具体限定，可以视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，如图3所示，电流检测单元103为电阻R；其中：电阻R与开关单元102的连接点为电流检测单元103的输出端。

优选的，如图3所示，逻辑控制单元104包括：

输入端为逻辑控制单元104的输入端的低通滤波器140；

一端与整流桥101的输出负极相连的电流参考模块141；

反相输入端与电流参考模块141的另一端相连的比较器142；比较器142的同相输入端与低通滤波器140的输出端相连；

输入端与整流桥101的输出正极相连的延时重启模块143；

输入端分别与比较器142的输出端及延时重启模块143的输出端相连、输出端为逻辑控制单元104的输出端的门极驱动模块144。

具体的工作原理为：

电阻R将电流信号转换为电压信号，低通滤波器140对所述发光二极管组上流经的电流信号进行滤波，即去除所述电压信号中的高频成分，只留下低频的平滑信号输出至逻辑控制单元104。

电流参考模块141输出电流参考信号；由比较器142根据所述检测信号与所述电流参考信号进行比较并输出比较结果；再由延时重启模块143根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成并输出所述重启信号；最后由门极驱动模块144根据所述比较结果或者重启信号生成并输出所述控制信号至发光二极管组300。

图4所示为图3所示的所述LED光源发生拉弧现象时的波形示意图，其中，横坐标为时间，Id为低通滤波器140的输出电流，Vc为比较器142的输出电压，Vbus为整流桥101的输出电压。

当t0≤t<t1时，所述LED光源正常工作，低通滤波器140的输出电流Id与发光二极管组300上的平均电流成比例。这时Id>IR，IR为电流参考模块141的输出电平(所述电流参考信号)，比较器142的输出电压Vc为高电平，由门极驱动模块144输出高电平，开关单元102开通，整流桥101的输出电压Vbus等于发光二极管组300上的压降。

当t1≤t<t2时，拉弧发生。拉弧是在电子镇流器200到所述LED光源之间接触不良的地方发生，故等效于在两者之间串入了一个较大的阻性负载，导致流入所述LED光源的电流平均值降低，所以低通滤波器140的输出电流Id相应降低，低于电流参考模块141的输出电平IR，比较器142的输出电压Vc翻转为低电平，由门极驱动模块144输出低电平，开关单元102关断。t1到t2时间很短，这段时间可以理解为比较器142的响应时间。

当t2≤t<t3时，在t2时刻，开关单元102关断，电流回路断开，拉弧也相应停止，整流桥101的输出电压Vbus变为电子镇流器200的开路电压，为一个较高的电位，由于整流桥101的输出电压Vbus变高，相应触发延时重启模块143，这段时间间隔为预设的延时，可以设置为数十毫秒到数秒，此处不做具体限定。

当t3≤t时，在t3时刻，预设的延时结束，延时重启模块143发出一个高电平给门极驱动模块144，重新打开开关单元102，电流流过发光二极管组300，整流桥101的输出电压Vbus等于发光二极管组300上的压降，相应的低通滤波器140的输出电流Id也升高高于电流参考模块141的输出电平IR，比较器142的输出电压Vc翻转为高电平，门极驱动模块144持续保持开关单元102开通。

如果恢复发光二极管组300的电流后，拉弧继续发生，发光二极管组300的平均电流下降，则会重复t1～t3的状态，由于回路被切断，拉弧不会持续发生，避免的高温的出现和相应的安全风险。

在具体的实际应用中，延时重启模块143也可以由其他机制触发，此处不做具体限定。

优选的，比较器142可以采用滞回比较器，能够通过合理设置滞回区间来避免干扰信号导致的比较器142的错误输出。

本发明另一实施例还提供了一种LED光源的驱动电路，如图5所示，与图3所示的不同之处在于，逻辑控制单元104包括：脉宽检测模块145、门极驱动模块146及延时重启模块147；其中：

脉宽检测模块145的输入端为逻辑控制单元104的输入端；

门极驱动模块146的输入端分别与脉宽检测模块145的输出端及延时重启模块147的输出端相连；门极驱动模块146的输出端为逻辑控制单元104的输出端；

延时重启模块147的输入端与整流桥101的输出正极相连。

具体的工作原理为：

脉宽检测模块145用于检测所述电流信号的脉宽；

门极驱动模块146用于根据所述电流信号的脉宽或者重启信号生成并输出所述控制信号；

延时重启模块147用于根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成并输出所述重启信号。

图6所示为图5所示的所述LED光源发生拉弧现象时的波形示意图，其中，横坐标为时间，Id为所述电流信号，Vc为脉宽检测模块145的输出电压，Vbus为整流桥101的输出电压。

当t0≤t<t1时，所述LED光源正常工作，所述电流信号Id的波形的宽度较宽。脉宽检测模块145的输出电压Vc也相应成比例为一高电平，由门极驱动模块146输出高电平，开关单元102开通，Vbus等于发光二极管组300上的压降。

当t1≤t<t2时，拉弧发生。拉弧是在电子镇流器200到所述LED光源之间接触不良的地方发生，故等效于在两者之间串入了一个较大的阻性负载，导致流入所述LED光源的电流脉宽变窄，脉宽检测模块145的输出电压Vc也相应成比例为一较低电平，由门极驱动模块146输出低电平。t1到t2时间很短，这段时间可以理解为整个电路的响应时间。

当t2≤t<t3时，在t2时刻，开关单元102关断，电流回路断开，拉弧也相应停止。由于整流桥101的输出电压Vbus变为电子镇流器200的输出开路电压，为一个较高的电位，由于整流桥101的输出电压Vbus变高，可以用来触发延时重启模块147。t2到t3这段时间间隔为延时重启模块147内部预设的延时，可以设置为数十毫秒到数秒，此处不做具体限定。

当t3≤t时，在t3时刻，预设的延时结束，延时重启模块147发出一个信号给门极驱动模块146，重新打开开关单元102，电流流过发光二极管组300，整流桥101的输出电压Vbus等于发光二极管组300上的压降，相应的所述电流信号Id也恢复为较宽脉宽，脉宽检测模块145输出恢复为为高电平，门极驱动模块144持续保持开关单元102开通。

如果恢复发光二极管组300电流后，拉弧继续发生，所述电流信号Id的脉宽会继续变窄，则会重复t1～t3的状态，由于回路被切断，拉弧不会持续发生，避免的高温的出现和相应的安全风险。

在具体的实际应用中，延时重启模块147也可以由其他机制触发，此处不做具体限定。

本发明另一实施例还提供了一种LED光源，包括：发光二极管组及连接于电子镇流器与所述发光二极管组之间的驱动装置；所述驱动装置包括上述实施例所述的驱动电路；

所述驱动电路的实现形式及其具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

值得说明的是，所述驱动装置中还可以包括其他电路，比如连接于所述电子镇流器和所述整流桥之间的滤波器，可以滤除一些高频噪声；或者连接于所述整流桥和所述发光二极管组之间的调制电路，可以对流经所述发光二极管组的电流进行调制；各种可以增加的电路此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在具体的应用中，所述LED光源可以为如图7的单端LED光源，或者如图8所示的双端LED光源，所述LED光源设置有连接点，通过所述连接点在灯座内与所述电子镇流器的输出端相连。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种LED光源的驱动电路，其特征在于，连接于电子镇流器与LED光源的发光二极管组之间；所述LED光源的驱动电路包括：整流桥、开关单元、电流检测单元及逻辑控制单元；其中：

所述整流桥的交流输入端与所述电子镇流器相连，所述整流桥的输出正极与所述发光二极管组的正极相连；所述整流桥用于将交流能量转换为直流能量；

所述开关单元及所述电流检测单元串联于所述发光二极管组的负极与所述整流桥的输出负极之间；所述开关单元用于根据控制信号闭合或断开所述发光二极管组接收所述直流能量的通路；所述电流检测单元用于检测所述发光二极管组上流经的电流信号；

所述逻辑控制单元连接于所述整流桥的输出正极与输出负极之间，所述逻辑控制单元的输入端与所述电流检测单元的输出端相连，所述逻辑控制单元的输出端与所述开关单元的控制端相连；所述逻辑控制单元用于根据所述电流信号生成相应的所述控制信号，控制所述开关单元断开所述通路；并根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成相应的所述控制信号，控制所述开关单元闭合所述通路。

2.根据权利要求1所述的LED光源的驱动电路，其特征在于，还包括：连接于所述发光二极管组的正极与负极之间的电容，用于为所述直流能量进行滤波。

3.根据权利要求1所述的LED光源的驱动电路，其特征在于，所述开关单元为：金氧半场效晶体管MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT、三极管或者继电器。

4.根据权利要求1所述的LED光源的驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元为电阻；所述电阻与所述开关单元的连接点为所述电流检测单元的输出端。

5.根据权利要求1所述的LED光源的驱动电路，其特征在于，所述逻辑控制单元包括：低通滤波器、电流参考模块、比较器、门极驱动模块及延时重启模块；其中：

所述低通滤波器的输入端为所述逻辑控制单元的输入端；所述低通滤波器的输出端与所述比较器的同相输入端相连；所述低通滤波器用于对所述发光二极管组上流经的电流信号进行滤波；

所述电流参考模块连接于所述比较器的反相输入端与所述整流桥的输出负极之间；所述电流参考模块用于输出电流参考信号；所述比较器用于将滤波后的所述电流信号与所述电流参考信号进行比较并输出比较结果；

所述门极驱动模块的输入端分别与所述比较器的输出端及所述延时重启模块的输出端相连；所述门极驱动模块的输出端为所述逻辑控制单元的输出端；所述门极驱动模块用于根据所述比较结果或者重启信号生成并输出所述控制信号；

所述延时重启模块的输入端与所述整流桥的输出正极相连；所述延时重启模块用于根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成并输出所述重启信号。

6.根据权利要求5所述的LED光源的驱动电路，其特征在于，所述比较器为滞回比较器。

7.根据权利要求1所述的LED光源的驱动电路，其特征在于，所述逻辑控制单元包括：脉宽检测模块、门极驱动模块及延时重启模块；其中：

所述脉宽检测模块的输入端为所述逻辑控制单元的输入端；所述脉宽检测模块用于检测所述电流信号的脉宽；

所述门极驱动模块的输入端分别与所述脉宽检测模块的输出端及所述延时重启模块的输出端相连；所述门极驱动模块的输出端为所述逻辑控制单元的输出端；所述门极驱动模块用于根据所述电流信号的脉宽或者重启信号生成并输出所述控制信号；

所述延时重启模块的输入端与所述整流桥的输出正极相连；所述延时重启模块用于根据所述直流能量的电压值进行判断，当满足延时重启的条件时生成并输出所述重启信号。

8.一种LED光源，其特征在于，包括：发光二极管组及连接于电子镇流器与所述发光二极管组之间的驱动装置；其中，所述驱动装置包括权利要求1至7任一所述的LED光源的驱动电路。