一种LED驱动电路及LED灯具的制作方法

一种led驱动电路及led灯具
技术领域
1.本实用新型涉及led驱动技术领域，特别是涉及一种led驱动电路及led灯具。


背景技术：

2.目前，市场上的led灯带的长度一般都是几米，由多串led灯珠并联而成，每一串串联有多颗led灯珠，且由一个控制器驱动点亮。在一些特殊的场合如家居装修时客厅的灯光布置时需要将几条灯带进行级联，并需要同时驱动级联中的多条灯带同时点亮或熄灭。申请人在研究过程中发现，如果采用同一个控制器来驱动多条依次级联的灯带，则会存在驱动能力不足导致连接在后端的灯带无法正常点亮的问题。而如果每一条灯带通过一个对应的控制器驱动时，又存在如何同步控制的问题，且多个控制器的使用会造成电路结构复杂，成本较高的问题。


技术实现要素：

3.基于此，本实用新型的目的在于，提供一种led驱动电路及led灯具，所述led驱动电路的电路结构简单，能够同时驱动多条级联的灯带正常工作。
4.根据本实用新型的第一方面，提供一种led驱动电路，包括至少两路相互级联的led灯带、第一开关管，以及至少一路级联驱动电路；至少两路级联的所述led灯带、所述第一开关管的输入端，以及所述第一开关管的输出端串联于供电电源的正极和负极之间；所述第一开关管的使能端连接至pwm信号发生器的驱动信号输出端；所述级联驱动电路连接于每两路所述led灯带之间。
5.本实用新型所述的led驱动电路，通过在相互连接的每两条led灯带之间设置级联驱动电路，使得各条led灯带能够同时被驱动点亮，且电路结构简单，易于实现。
6.在一个可选的实施例中，所述级联驱动电路包括光电耦合器、第一电阻和第二开关管；所述光电耦合器包括发光二极管和光敏三极管；
7.所述发光二极管与第一电阻串联后，并联于前一级的所述led灯带的正极和负极之间；
8.后一级的所述led灯带、所述第二开关的输入端、所述第二开关的输出端串联于供电电源的正极和负极之间；
9.所述第二开关管的使能端通过所述光敏三极管的输出端、所述光敏三极管的输入端连接至供电电源的正极。
10.在一个可选的实施例中，所述级联驱动电路还包括第二电阻和第三电阻；所述第二开关管的使能端通过所述第二电阻连接至所述光敏三极管的输出端；所述第三电阻并联于所述第二开关管的使能端和输出端之间。
11.在一个可选的实施例中，所述级联驱动电路中还包括推挽电路；所述推挽电路包括第三开关管、第四开关管、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第三开关管和第四开关管的极性相反；
12.所述第二开关管的使能端经由第三开关管的输出端、所述第三开关管的输出端连接至供电电源的正极，所述第二开关管的使能端经由第四开关管的输入端、第四开关管的输出端接地；
13.所述第三开关管的使能端经由第四电阻连接至供电电源的正极；
14.所述第四开关管的使能端经由第五电阻连接至所述第三开关管和第四电阻的相连接的节点，所述第四开关管的使能端经由第六电阻连接至所述光敏三极管的输入端；
15.所述第二开关管的输出端、第四开关管的输出端，以及所述光敏三极管的输出端相互连接后接地。
16.在一个可选的实施例中，所述第三开关管为npn型三极管，所述第三开关管的输入端为所述三极管的集电极，所述第三开关管的输出端为所述三极管的发射极，所述第三开关管的使能端为所述三极管的基极。
17.在一个可选的实施例中，所述第四开关管为pnp型三极管，所述第四开关管的输入端为所述三极管的发射极，所述第四开关管的输出端为所述三极管的集电极，所述第四开关管的使能端为所述三极管的基极。
18.在一个可选的实施例中，所述第一开关管为n沟道型场效应管，所述第一开关管的输入端为所述场效应管的漏极，所述第一开关管的输出端为所述场效应管的源极，所述第一开关管的使能端为所述场效应管的栅极。
19.在一个可选的实施例中，所述第二开关管为n沟道型场效应管，所述第二开关管的输入端为所述场效应管的漏极，所述第二开关的输出端为所述场效应管的源极，所述第二开关管的使能端为所述场效应管的栅极。
20.在一个可选的实施例中，所述led驱动电路还包括供电电源；所述供电电源包括至少两路独立的分电源；所述分电源与所述led灯带一一对应，每路所述led灯带串联于对应的所述供电电源的正极和负极之间。
21.根据本实用新型的第二方面，提供一种led灯具，包括如上任意一项所述的led驱动电路和pwm信号发生器；所述led驱动电路的第一开关管的使能端连接至pwm信号发生器接收pwm驱动信号；所述供电电源具有交流输入端和若干个直流电源输出端，其交流输入端连接至交流市电取电，若干个直流输出端分别连接至各个led灯带。
22.应用本实用新型的技术方案，通过在相互连接的每两条led灯带之间设置级联驱动电路，使得各条led灯带能够同时被驱动点亮，且电路结构简单，易于实现。进一步的，还给每一led灯带设置了独立的供电电源，防止连接于后端的led灯带由于压降问题导致的亮度较暗。
23.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例所述的led驱动电路的电路结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例一所述led驱动电路的电路结构示意图；
26.图3是本实用新型实施例一所述级联驱动电路的电路结构示意图；
27.图4是本实用新型实施例二所述级联驱动电路的电路结构示意图；
28.图5是本实用新型实施例所述led灯具的结构示意图。
具体实施方式
29.现在参看后文中的附图，更完整地描述本实用新型，在图中，显示了本实用新型的实施例。然而，本实用新型可体现为多种不同的形式，并且不应理解为限于本文中所提出的特定实施例。确切地说，这些实施例用于将本实用新型的范围传达给本领域的技术人员。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
31.下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本技术的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
32.一般的led灯带由多串led灯珠并联而成，每一串串联有多颗led灯珠，且由一个控制器驱动点亮。在一些特殊的场合如家居装修时客厅的灯光布置时需要将几条灯带进行级联，并需要同时驱动级联中的多条灯带同时点亮或熄灭。如果采用同一个控制器来驱动多条依次级联的灯带，则会存在驱动能力不足导致连接在后端的灯带无法正常点亮的问题。而如果每一条灯带通过一个对应的控制器驱动时，又存在如何同步控制的问题，且多个控制器的使用会造成电路结构复杂，成本较高的问题。
33.针对上述技术问题，本实用新型的第一方面提供了一种led驱动电路。
34.请参阅图1和图2，图1是本实用新型实施例所述的led驱动电路的电路结构示意图；
35.图2是本实用新型实施例一所述led驱动电路的电路结构示意图。
36.所述led驱动电路包括供电电源10、至少两路相互级联的led灯带、第一开关管30，以及至少一路级联驱动电路；所述供电电源10的正极和负极之间串联有两路级联的所述led灯带、所述第一开关管30的输入端，以及所述第一开关管30的输出端；所述第一开关管30的使能端连接至pwm信号发生器50的驱动信号输出端；所述级联驱动电路连接于每两路所述led灯带之间。
37.具体的，若干条依次级联的led灯带分别为第一led灯带21、第二led灯带22和第三led灯带23。供电电源为各路led灯带提供直流电源。级联驱动电路41连接于第一led灯带21和第二led灯带22之间，级联驱动电路42连接于第二led灯带22和第三led灯带23之间。
38.所述供电电源10能够为led灯带提供 5v至 24v，甚至电压更高的直流电源，每一路led灯串所需工作电压可以不相同。每一路led灯串所需工作电压根据每一路led灯串上串联的灯珠数量确定，串联的灯珠越多需要的电压就越高，例如，当每一路灯串上串联有3颗灯珠时，该灯串需要的工作电压可以为 12v，当每一路灯串上串联有6颗灯珠时，该灯串需要的工作电压可以为 24v，当每一路灯串上串联有更多数量的灯珠时，该灯串需要的工作电压则更高。
39.所述led灯带包括若干相互并联的led灯串，每一led灯串上串联有若干颗灯珠。本实施例中，可以包括三条相互级联的led灯带，如第一led灯带21、第二led灯带22和第三led灯带23。
40.所述第一开关管30可以是三极管或场效应管等开关器件。
41.所述级联驱动电路包括第一级联驱动电路41和第二级联驱动电路42。
42.请参阅图3，图3是本实用新型实施例所述的级联驱动电路的电路结构示意图。
43.所述级联驱动电路包括光电耦合器u1、第一电阻r1和第二开关管q2；所述光电耦合器u1包括集成于一外壳内部的发光二极管和光敏三极管；所述发光二极管与第一电阻r1串联后，并联于前一级的所述led灯带的正极vcc和负极gnd之间；后一级的所述led灯带、所述第二开关管q2的输入端、所述第二开关管q2的输出端串联于所述供电电源的正极vcc和负极gnd之间；所述第二开关管q2的使能端通过所述光敏三极管的输出端、所述光敏三极管的输入端连接至所述供电电源的正极vcc。其中，第二开关管q2可以是三极管或场效应管等开关器件。
44.本实用新型实施例的工作原理为：
45.以下工作原理的说明以第一开关管q1为n沟道型场效应管，以第二开关管q2为n沟道型场效应管为例进行说明。所述第一开关管q1的输入端为所述场效应管的漏极d，所述第一开关管q1的输出端为所述场效应管的源极s，所述第一开关管q1的使能端为所述场效应管的栅极g，当第一开关管q1的vg与vs之间的电压差值大于所述第一开关管q1的导通电压时导通。所述第二开关管q2的输入端为所述场效应管的漏极d，所述第二开关管q2的输出端为所述场效应管的源极s，所述第二开关管q2的使能端为所述场效应管的栅极g，当第二开关管q2的vg与vs之间的电压差值大于所述第二开关管q2的导通电压时导通。
46.当第一开关管q1的使能端，即第一开关管q1的栅极g接收到来自于pwm信号发生器的高电平驱动信号时，使得vg与vs之间的电压差值大于所述第一开关管q1的导通电压导通，使得第一led灯带21串联于供电电源的正极和负极之间形成通电回路，第一led灯带21被点亮；当第一开关管q1的使能端接收到来自于pwm信号发生器的低电平驱动信号时，使得vg与vs之间的电压差值小于所述第一开关管q1的导通电压时关断，使得第一led灯带21的负极无法连接至gnd，无法形成通电回路，第一led灯带21熄灭，由此，可以通过pwm驱动信号的高低电平来驱动第一led灯带的亮或灭。
47.级联驱动电路中的光电耦合器u1的发光二极管与第一电阻r1串联后，并联于第一led灯带21的正极s 和负极s
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之间，当第一led灯带21点亮时，光电耦合器u1的发光二极管同时被点亮，光电耦合器u1的光敏三极管就可以接收到光信号导通。此时，与第二led灯带22的第二开关管q2的使能端经由光敏三极管连接至供电电源的正极vcc得电，使得第二开关管q2的vg与vs之间的电压差值大于所述第二开关管q2的导通电压导通，第二led灯带22就串联于供电电源的正极和负极之间形成通电回路，第二led灯带22被点亮。当第一led灯带21熄灭时，光电耦合器u1的发光二极管同时熄灭，光电耦合器u1的光敏三极管无法接收到光信号截止。此时，与第二led灯带22的第二开关管q2的使能端无法连接至供电电源的正极vcc就失电，使得第二开关管q2的vg与vs之间的电压差值小于所述第二开关管q2的导通电压关断，第二led灯带22的负极无法和gnd连通无法形成通电回路，第二led灯带22熄灭。
48.通过上述控制方法使得第二led灯带22与第一led灯带21同时点亮或熄灭，同理，连接于第二led灯带22后端的第三led灯带23也能够被同时点亮或熄灭，从而实现了一个控制器对多条级联的led灯带的同步控制。
49.本实用新型所述的led驱动电路，通过在相互连接的每两条led灯带之间设置级联驱动电路，使得各条led灯带能够同时被驱动点亮，且电路结构简单，易于实现。
50.在一个可选的实施例中，由于第二开关管q2的栅极g的电压有限制，即存在额定电压，一般情况下，供电电源提供的直流电压会高于第二开关管q2的额定电压，为保护第二开
关管q2不会被高电压损坏，因此还在第二开关管q2的栅极g连接分压电阻。分压电阻包括第二电阻r2和第三电阻r3；所述第二开关管q2的使能端通过所述第二电阻r2连接至所述光敏三极管的输出端；所述第三电阻r3并联于所述第二开关管q2的使能端和输出端之间。
51.当第二开关管q2为mos管时，mos管的结电容ciss的影响，mos管的开通和关闭有一小段时间的延迟，具体延迟的时间与所使用的mos管的特性有关。如果pwm驱动信号的频率比较高，或者接多条灯带，需要加快mos管的开关时间。因此，在一个可选的实施例中，所述级联驱动电路中还包括推挽电路，推挽电路需由两个极性相反，参数相同的开关管组成，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，导通损耗小效率高。
52.请参阅图4，图4是本实用新型实施例二所述级联驱动电路的电路结构示意图。
53.所述推挽电路包括第三开关管q3、第四开关管q4、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；所述第三开关管q3和第四开关管q4的极性相反；所述第二开关管q2的使能端经由第三开关管q3的输出端、所述第三开关管q3的输出端连接至所述供电电源的正极vcc，所述第二开关管q2的使能端经由第四开关管q4的输入端、第四开关管q4的输出端接地；所述第三开关管q3的使能端经由第四电阻r4连接至所述供电电源的正极vcc；所述第四开关管q4的使能端经由第五电阻r5连接至所述第三开关管q3和第四电阻r4的相连接的节点，所述第四开关管q4的使能端经由第六电阻r6连接至所述光敏三极管的输入端。所述第二开关管q2的输出端、第四开关管q4的输出端，以及所述光敏三极管的输出端相互连接后接地。
54.在一个可选的实施例中，所述第三开关管q3为npn型三极管，所述第三开关管q3的输入端为所述三极管q3的集电极c，所述第三开关管q3的输出端为所述三极管的发射极e，所述第三开关管q3的使能端为所述三极管的基极b。所述第四开关管q4为pnp型三极管，所述第四开关管q4的输入端为所述三极管的发射极e，所述第四开关管q4的输出端为所述三极管的集电极c，所述第四开关管q4的使能端为所述三极管的基极b。
55.若第三开关管q3导通时第四开关管q4关断，若第三开关管q3关断时第四开关管q4导通，即第三开关管q3和第四开关管q4在同一状态时仅有一个导通，另外一个关断，导通损耗小效率高，能够解决开关管的延时问题，使得后端的led灯带能够同时被点亮。
56.工作原理为：当光电耦合器u1的光敏三极管接收到光信号导通时，若第三开关管q3导通，第四开关管q4关断，第二开关管q2经由第三开关管q3连接至供电电源的正极得电，第二开关管q2导通，从而使得led灯带串联于对应的供电电源的正极和负极之间形成通电回路，led灯带被点亮。在第三开关管q3导通第四开关管q4关断时，r4、r5和r6组成分压电阻，能够将电源电压降低至第三开关管q3，以及第二开关管q2所能够承受的电压范围内，以保护第二开关管q2、第三开关管q3不会被烧坏。
57.当光电耦合器u1的光敏三极管接收到光信号导通时，若第四开关管q4导通，第三开关管q3关断，第二开关管q2经由第四开关管q4、第五电阻r5、第四电阻r4连接至供电电源的正极得电，第二开关管q2导通，从而使得led灯带串联于对应的供电电源的正极和负极之间形成通电回路，led灯带被点亮。在第三开关管q3关断第四开关管q4导通时，r4、r5和r6组成分压电阻，能够将电源电压降低至第四开关管q4，以及第二开关管q2所能够承受的电压范围内，以保护第二开关管q2、第四开关管q4不会被烧坏。
58.在一个可选的实施例中，所述供电电源10包括至少两路独立的分电源，均能够提
供led灯带正常工作时的工作电压；所述分电源与所述led灯带一一对应，每路所述led灯带串联于对应的所述分电源的正极和负极之间。例如为第一led灯带21提供电源的为分电源11，为第二led灯带22提供电源的为分电源12，第三led灯带23提供电源的为分电源13。通过分布式供电方案，即通过独立的分电源给各个led灯带供电，能够消除各个级联的led灯带之间的压降，使得每一个led灯带都能够点亮至正常亮度。
59.本实用新型实施例所述的led驱动电路，通过在相互连接的每两条led灯带之间设置级联驱动电路，使得各条led灯带能够同时被驱动点亮，且电路结构简单，易于实现，成本较低。进一步的，还给每一led灯带设置了独立的供电电源，防止连接于后端的led灯带由于压降问题导致的亮度较暗。
60.根据本实用新型的第二方面，提供一种led灯具。
61.请参阅图5，图5是本实用新型实施例所述的led灯具的结构示意图。
62.led灯具包括如上任意一项实施例所述的led驱动电路和pwm信号发生器50；所述led驱动电路的第一开关管q1的使能端连接至pwm信号发生器50接收pwm驱动信号；所述供电电源10具有交流输入端和若干个直流电源输出端，其交流输入端连接至交流市电取电，若干个直流输出端分别连接至各个led灯带提供电源。
63.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。