分区分段投入的LED驱动方法

LED自进入照明时代后，驱动的方法根据LED的特性，一直不断创新，由原来的开关电源，发展为恒压恒流，再到后来的由专用芯片控制的LED恒流驱动方案。电源成本和价格逐步降低，但与LED的价格相比降价幅度相差很大，以10瓦灯具为例，2009年光源价格为60—80元，驱动价格为18元，但到2012年光源价格降到10—20元，而驱动电源价格仍大于13元，电源价格已与光源相当，可以肯定，2013年以后，灯具中光源成本将低于驱动价格，驱动成本的居高不下已成LED照明大规模推广的一大阻因。因此开发低成本、高效率、长寿命的新型驱动方案已成为未来LED灯具发展的重点。根据灯具中生产数量最多、应用最广的球泡灯和日光灯的特性来看，未来LED驱动应具有以下特点：

1.长寿命，LED的寿命公认为5-10万小时，作为配套设施其寿命应大于LED的寿命，也要超过7万小时。

2.小体积，无论是球泡灯还是日光灯，内部安装驱动的体积空间均有限，所以要求电源体积非常小。

3.耐高温，由于LED光源在发光过程中，能量的70%——-80%转换为热能，由LED光源制造的灯具温度超过50度，其内部温度更是超过50度以上。

4.高功率因数和高效率，作为节能产品，驱动消耗能量过高将直接影响整个灯具的转换效率，功率因数过低的产品可能有禁止入市的可能。

5.灯具制作方便，光源电源驱动一体化，光源电源一体化可减少灯具组装的人工成本。

为制造出符合上述要求的LED驱动，许多科技工作者提出许多不同的方案，最经典的方案为来自新加坡的山本建司和林国强于2006年提出的分段驱动方案，这种方案的特点是根据交流电整流后，根据瞬时电压的不同，点亮数量不同的LED。该方案于2007年申请发明专利，经过5年的审查，2012年3月获得专利权，其权利要求如下：

一种LED点亮装置，其特征在于包括：

1.整流电路，用于整流交流电源;

2.LED阵列，由串联连接的多个LED构成;

3.浮动电流源，串联连接在所述整流电路和所述LED阵列之间;

4.控制单元，判断所述整流电路的输出电压的大小，并根据该判断结果控制流入所述LED阵列中的各LED的驱动电流的导通和截止。

理论创造应用，该方法一经公告立即引发LED驱动的革命，各国均有多个公司立即投入大量的人力物力进行开发，2009年陕西西电科大华成电子股份公司在国家科委和陕西科委的支持下，用此方法开发出不同功率的驱动电源，并于2011年3月通过国家科委组织的鉴定。其40瓦的电源结构如图1，这种方法生产的电源驱动无变压器、无电感、无电容、体积小、效率高，可用集成电路的方法实施。并申请发明专利，其主要权利要求如下：

LED交流直接供电电路，包括整流桥、限流电路、电子开关电路和LED灯串，其特征在于：整流桥将输入的50HZ正弦波交流电整流为100Hz全波，加载LED灯串和限流电路串联而成的电路两端;限流电路的最大工作电流小于等于LED的最大工作电流;电子开关Ki采用双极型三极管或场效应管，i=1，…n，n≥1;LED灯串均分为n+1段;采用分压电路将全波的电压峰值Umax均分为n+1份，电子开关Ki的基极或栅极连接分压电路的输出端i/n+1Umax，电子开关Ki的集电极或漏电连接第Ki段LED灯串和第Ki+1段LED灯串的交点，电子开关Ki的发射极或源极连接LED灯串与限流电路的交点。