分區分段投入的LED驅動方法

LED自進入照明時代后，驅動的方法根據LED的特性，一直不斷創新，由原來的開關電源，發展為恒壓恒流，再到后來的由專用芯片控制的LED恒流驅動方案。電源成本和價格逐步降低，但與LED的價格相比降價幅度相差很大，以10瓦燈具為例，2009年光源價格為60—80元，驅動價格為18元，但到2012年光源價格降到10—20元，而驅動電源價格仍大于13元，電源價格已與光源相當，可以肯定，2013年以后，燈具中光源成本將低于驅動價格，驅動成本的居高不下已成LED照明大規模推廣的一大阻因。因此開發低成本、高效率、長壽命的新型驅動方案已成為未來LED燈具發展的重點。根據燈具中生產數量最多、應用最廣的球泡燈和日光燈的特性來看，未來LED驅動應具有以下特點：

1.長壽命，LED的壽命公認為5-10萬小時，作為配套設施其壽命應大于LED的壽命，也要超過7萬小時。

2.小體積，無論是球泡燈還是日光燈，內部安裝驅動的體積空間均有限，所以要求電源體積非常小。

3.耐高溫，由于LED光源在發光過程中，能量的70%——-80%轉換為熱能，由LED光源制造的燈具溫度超過50度，其內部溫度更是超過50度以上。

4.高功率因數和高效率，作為節能產品，驅動消耗能量過高將直接影響整個燈具的轉換效率，功率因數過低的產品可能有禁止入市的可能。

5.燈具制作方便，光源電源驅動一體化，光源電源一體化可減少燈具組裝的人工成本。

為制造出符合上述要求的LED驅動，許多科技工作者提出許多不同的方案，最經典的方案為來自新加坡的山本建司和林國強于2006年提出的分段驅動方案，這種方案的特點是根據交流電整流后，根據瞬時電壓的不同，點亮數量不同的LED。該方案于2007年申請發明專利，經過5年的審查，2012年3月獲得專利權，其權利要求如下：

一種LED點亮裝置，其特征在于包括：

1.整流電路，用于整流交流電源;

2.LED陣列，由串聯連接的多個LED構成;

3.浮動電流源，串聯連接在所述整流電路和所述LED陣列之間;

4.控制單元，判斷所述整流電路的輸出電壓的大小，并根據該判斷結果控制流入所述LED陣列中的各LED的驅動電流的導通和截止。

理論創造應用，該方法一經公告立即引發LED驅動的革命，各國均有多個公司立即投入大量的人力物力進行開發，2009年陜西西電科大華成電子股份公司在國家科委和陜西科委的支持下，用此方法開發出不同功率的驅動電源，并于2011年3月通過國家科委組織的鑒定。其40瓦的電源結構如圖1，這種方法生產的電源驅動無變壓器、無電感、無電容、體積小、效率高，可用集成電路的方法實施。并申請發明專利，其主要權利要求如下：

LED交流直接供電電路，包括整流橋、限流電路、電子開關電路和LED燈串，其特征在于：整流橋將輸入的50HZ正弦波交流電整流為100Hz全波，加載LED燈串和限流電路串聯而成的電路兩端;限流電路的最大工作電流小于等于LED的最大工作電流;電子開關Ki采用雙極型三極管或場效應管，i=1，…n，n≥1;LED燈串均分為n+1段;采用分壓電路將全波的電壓峰值Umax均分為n+1份，電子開關Ki的基極或柵極連接分壓電路的輸出端i/n+1Umax，電子開關Ki的集電極或漏電連接第Ki段LED燈串和第Ki+1段LED燈串的交點，電子開關Ki的發射極或源極連接LED燈串與限流電路的交點。