一种线性恒流控制电路及光源系统

技术领域

本申请属于光源驱动技术领域，尤其涉及一种线性恒流控制电路及光源系统。

背景技术

目前，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)照明产品已经在人们的生活中得到了普遍的应用，人们在对LED产品进行驱动控制的过程，主要采用以下两种方式，一种是控制LED照明产品的输出电流保持恒定，以使得LED 照明产品实现无频闪功能，这种控制方式会使得LED产品的线网输入的功率因数不佳，其功率因数通常只有0.5或者更低；另一种是提高线网输入的功率因数，这种控制方式会使得LED产品的输出电流具有波动性，无法工作在恒定电流驱动之下，LED产品会出现频闪，人体眼睛看久了会产生视觉疲劳，不利于人体健康。

因此，传统的技术方案对LED产品进行控制的过程中，无法兼容高功率因数和无频闪的功能，降低了用户的视觉效果的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种线性恒流控制电路及光源系统，旨在解决传统的LED控制电路无法兼容高功率因数和无频闪的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种线性恒流控制电路，与发光组件连接，所述发光组件包括至少一个串联的发光模组，所述线性恒流控制电路包括：

与交流电源连接，用于对所述交流电源输出的交流信号进行整流，得到直流信号的整流组件；

与所述整流组件及所述发光组件连接，用于在所述直流信号的电压大于预设电压时，则根据所述直流信号的电压变化量调节所述发光组件的输入电流的恒流控制组件；以及

与所述整流组件、所述恒流控制组件及所述发光组件连接，用于在所述直流信号的电压小于或者等于所述预设电压时，输出放电电流的储能组件；

所述恒流控制组件还用于对所述放电电流进行限流处理，以使所述发光组件的输出电流恒定。

在其中的一个实施例中，所述恒流控制组件包括：

与所述整流组件、所述储能组件及所述发光组件连接，用于在所述直流信号的电压大于第一预设电压并且小于或等于第二预设电压时，输出第一预设电流，并在所述直流信号的电压小于或者等于所述第一预设电压时，对所述放电电流进行限流处理并输出第二预设电流的第一恒流控制部件；和

与所述储能组件、所述第一恒流控制部件及所述发光组件连接，用于在所述直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压时，则分别将与所述发光模组对应的预设阶梯电流输出至所述发光组件的第二恒流控制部件；

其中，每个所述发光模组的导通电压均大于或者等于所述第二预设电压。

在其中的一个实施例中，所述储能组件包括：

至少一个储能部件，每个所述储能部件与每个所述发光模组一一对应连接，每个所述储能部件均与所述第一恒流控制部件、所述第二恒流控制部件及所述整流组件；

每个所述储能部件用于在所述直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压时充电，并在所述直流信号的电压小于或者等于所述第一预设电压时，输出所述放电电流。

在其中的一个实施例中，每个所述储能部件包括：

第一二极管、第二二极管以及第一电容；

所述第一电容的第一端接所述第一恒流控制部件及所述整流组件，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极共接于所述第一电容的第二端，所述第一二极管的阴极接所述第二恒流控制部件，所述第二二极管的阳极接对应的所述发光模组。

在其中的一个实施例中，所述第一恒流控制部件包括：

与所述整流组件及所述储能组件连接，用于在所述直流信号的电压小于或者等于所述第二预设电压时导通，输出所述直流信号或者所述放电电流的恒流源；和

与所述恒流源、所述第二恒流控制部件及所述发光组件连接，用于对所述直流信号的电流或者所述放电电流进行限流处理的电流处理器。

在其中的一个实施例中，所述恒流源包括：运算放大器和第一开关管；

所述运算放大器的正相输入端用于接入第一参考电源，所述运算放大器的输出端接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的第一导通端接所述整流组件及所述储能组件，所述第一开关管的第二导通端和所述运算放大器的负相输入端共接于所述电流处理器。

在其中的一个实施例中，所述电流处理器包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端接所述恒流源，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端共接于所述第二恒流控制部件，所述第二电阻的第二端接所述发光组件。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述发光组件、所述第一恒流控制部件及所述第二恒流控制部件连接，用于消除所述发光组件的频闪的频闪消除组件。

在其中的一个实施例中，当所述直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压并且直流信号的电压增加时，所述发光组件接入的预设阶梯电流增加；

当所述直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压并且直流信号的电压减少时，所述发光组件接入的预设阶梯电流减少。

本申请实施例的第二方面提了一种光源系统，包括：如上所述的线性恒流控制电路和发光组件，所述线性恒流控制电路与所述发光组件连接，其中所述发光组件包括至少一个串联的发光模组。

本申请实施例与传统技术相比存在的有益效果是：上述的线性恒流控制电路通过恒流控制组件根据发光组件的输入电压变化调节发光组件的输入电流，以使发光组件的输入电流的变化幅度跟随输入电压变化，提高发光组件输入的功率因数，并且通过储能组件的放电电流可使发光组件的输出电流恒定，以达到发光模组无频闪的效果；本实施例对发光组件进行光源控制时，当交流信号的电压发生变化时，分别改变发光组件的电流控制方式，兼容了无频闪和高功率因数两项功能。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的线性恒流控制电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的恒流控制组件和储能组件的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的储能部件的电路结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的第一恒流控制部件的电路结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的恒流源的电路结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的电流处理器的电路结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的交流信号的电压波形和发光组件的电流波形示意图；

图8为本申请一实施例提供的发光组件的电流完整波形示意图；

图9为本申请一实施例提供的发光组件的另一种电流完整波形示意图；

图10为本申请一实施例提供的线性恒流控制电路的另一种结构示意图；

图11为本申请一实施例提供的光源系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本申请较佳实施例提供的线性恒流控制电路10的结构示意图，线性恒流控制电路10与发光组件20连接，发光组件20包括至少一个串联的发光模组，其中每个发光模组包括蓝色灯珠、红色灯珠以及绿色灯珠这三者中的任意一项，通过线性恒流控制电路10对发光组件20进行恒流驱动，以使得发光组件20发出预设色彩和预设亮度的光源；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述线性恒流控制电路10包括：整流组件101、恒流控制组件102以及储能组件103。

整流组件101与交流电源连接，用于对交流电源输出的交流信号进行整流，得到直流信号。

可选的，交流电源为市电，交流信号的电压随着时间变化呈现预设的变化规律；比如交流信号的电压波形遵循正弦波或者余弦波；通过整流组件101对交流信号进行整流后，可输出具有预设电流/电压的直流信号。

恒流控制组件102与整流组件101及发光组件20连接，用于在直流信号的电压大于预设电压时，则根据直流信号的电压变化量调节发光组件20的输入电流。

其中，预设电压为提前设定，当直流信号的电压大于预设电压时，恒流控制组件102调节发光组件20的输入电流，以使发光组件20的输入电流变化幅度跟随发光组件20的输入电压变化，提高发光组件20的功率因数；并且恒流控制组件102根据直流信号的电压变化量调节发光组件20的输入电流时，发光组件20的输出电流可等效为某一设定值，具有无频闪的电流输出特性。

储能组件103与整流组件101、恒流控制组件102及发光组件20连接，用于在直流信号的电压小于或者等于预设电压时，输出放电电流。

储能组件103可实现放电功能和充电功能；当直流信号的电压小于或者等于预设电压时，则通过直流信号无法启动恒流控制组件102，此时储能组件103 放电，以继续对发光组件20供电。

恒流控制组件102还用于对放电电流进行限流处理，以使发光组件20的输出电流恒定。

当时储能组件103放电时，储能组件103、恒流控制组件102以及发光组件20形成放电回路，并经过恒流控制组件102的限流处理后，发光组件20的输出电流等于预设值，以使发光组件20实现无频闪功能；在交流信号的电压变化全周期范围内，发光组件20的输出电流恒定，发光组件20无频闪，提升了发光组件20的光源质量。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的恒流控制组件102 和储能组件103的结构示意，请参阅图2，恒流控制组件102包括：第一恒流控制部件1021和第二恒流控制部件1022；第一恒流控制部件1021与整流组件 101、储能组件102及发光组件20连接，用于在直流信号的电压大于第一预设电压并且小于或等于第二预设电压时，输出第一预设电流，并在直流信号的电压小于或者等于第一预设电压时，对放电电流进行限流处理并输出第二预设电流。

其中在本实施例中，第二预设电压大于第一预设电压。

当直流信号的电压大于第一预设电压时，通过直流信号可驱动第一恒流控制部件1021实现正常的电路功能，通过第一恒流控制部件1021对直流信号进行限流处理，输出第一预设电流，以使得各发光模组的输出电流恒定；当直流信号的电压小于或者等于第一预设电压时，储能组件103放电，并通过放电电流驱动第一恒流控制部件1021实现正常的电路功能，发光组件20的输出电流恒定。

优选的，第一预设电流和第二预设电流相等；在交流信号的电压发生变化时，发光组件20的输出电流保持不变，达到了输出无频闪的效果。

第二恒流控制部件1022与储能组件103、第一恒流控制部件1021及发光组件20连接，用于在直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压时，则分别将与发光模组对应的预设阶梯电流输出至发光组件20。

其中，每个发光模组的导通电压均大于或等于第二预设电压。

发光组件20包括至少一个串联的发光模组，当交流信号的电压不断上升，则直流信号的电压剬上升；当交流信号的电压不断下降，则直流信号的电压不断下降；其中每个发光模组的导通电压按照串联排列的顺序依次上升，当直流信号的电压依次大于对应的发光模组的导通电压时，第二恒流控制部件1022 生成预设阶梯电流，以向发光组件20恒流供电；当直流信号的电压大于第二预设电压时，将具有预设幅值的预设阶梯电流输出至发光组件20，并通过第二恒流控制部件1022输出的预设阶梯电流会使第一恒流控制部件1021关闭，第一恒流控制部件1021无法输出电流。

当直流信号的电压大于第二预设电压，每个发光模组依次导通时，与发光模组一一对应的预设阶梯电流会随着直流信号的电压增大或者减少，发光组件 20的输入电流将会随着交流信号的电压发生变化，并且当发光组件20包括的发光模组的数量越多，发光组件20的输入电流的变化趋势与直流信号的电压变化趋势一致性更高，发光组件20输入的功率因数越高，实现了发光组件20的高功率因数的恒流控制功能。

作为一种可选的实施方式，当直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压并且直流信号的电压增加时，发光组件20接入的预设阶梯电流增加。

当直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压并且直流信号的电压减少时，发光组件20接入的预设阶梯电流减少。

在本实施例中，当每个发光模组依次导通时，第二恒流控制部件1022输出的预设阶梯电流的变化趋势与交流信号的电压的变化趋势保持一致，提高了发光组件20输入的功率因数。

作为一种可选的实施方式，请参阅图2，储能组件103包括：至少一个储能部件(图2采用1031、…、103N表示，其中N为大于0的整数)，每个储能部件与每个发光模组一一对应连接，每个储能部件均与第一恒流控制部件 1021、第二恒流控制部件1022及整流组件101。

每个储能部件用于在直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压时充电，并在直流信号的电压小于或者等于第一预设电压时，输出放电电流。

当直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压时，则发光模组导通，对应的储能部件的充电回路导通，通过直流信号对储能部件充电，储能部件存储的电量上升，以待执行放电操作。

当直流信号的电压小于或者等于第一预设电压时，直流信号无法启动第一恒流控制部件1021和第二恒流控制部件1022，第一恒流控制部件1021和第二恒流控制部件1022均停止，储能部件、第一恒流控制部件1021以及发光组件 20形成放电回路，通过第一恒流控制部件1021对放电电流进行限流处理后，发光组件20接入第二预设电流；在储能部件的放电阶段，发光组件20的输入电流仍然可恒定，实现了发光组件20的无频闪控制。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的储能部件的电路结构示意，请参阅图3，储能部件包括：第一二极管D1、第二二极管D2以及第一电容C1。

第一电容C1的第一端接第一恒流控制部件1021及整流组件101，第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极共接于第一电容C1的第二端，第一二极管D1的阴极接第二恒流控制部件1022，第二二极管D2的阳极接对应的发光模组。

其中在本实施例中，第二二极管D2可防止电压反灌；当直流信号的电压大于对应的发光模组的导通电压时，则对应的第一二极管D1导通，第一电容 C1充电。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的第一恒流控制部件 1021的电路结构示意，请参阅图4，第一恒流控制部件1021包括：恒流源401 和电流处理器402；恒流源401与整流组件101及储能组件103连接，用于在直流信号的电压小于或者等于第二预设电压时导通，输出直流信号或者放电电流。

具体的，当直流信号的电压大于第一预设电压并且小于或等于第二预设电压时，通过直流信号直接使恒流源401开启，恒流源401输出直流信号；当直流信号的电压小于或者等于第一预设电压时，通过放电电流使恒流源401开启，恒流源401输出放电电流。

电流处理器402与恒流源401、第二恒流控制部件1022及发光组件20连接，用于对直流信号的电流或者放电电流进行限流处理。

通过电流处理器402对直流信号的电流或者放电电流进行限流处理后，电流处理器402将第一预设电流或者第二预设电流输出至发光组件20，以对发光组件20进行恒流控制，发光组件20的输出电流无频闪。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本实施例提供的恒流源401的电路结构示意，请参阅图5，恒流源401包括：运算放大器INV1和第一开关管Q1。

运算放大器INV1的正相输入端用于接入第一参考电源，其中第一参考电源用于输出第一预设电压；运算放大器INV1的输出端接第一开关管Q1的控制端，第一开关管Q1的第一导通端接整流组件101及储能组件103，第一开关管 Q1的第二导通端和运算放大器INV1的负相输入端共接于电流处理器402。

可选的，第一开关管Q1为MOS管或者三极管；比如第一开关管Q1为 NMOS管，NMOS管的栅极为第一开关管Q1的控制端，NMOS管的漏极为第一开关管Q1的第一导通端，NMOS管的源极为第一开关管Q1的第二导通端。

作为一种可选的实施方式，图6示出了本实施例提供的电流处理器402的电路结构示意，请参阅图6，电流处理器402包括：第一电阻R1和第二电阻 R2。

第一电阻R1的第一端接恒流源401，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2 的第一端共接于第二恒流控制部件1022，第二电阻R2的第二端接发光组件20。

当恒流源401输出直流信号或者放电电流时，结合第一电阻R1和第二电阻R2能够对直流信号的电流或者放电电流进行限流处理；当直流信号的电压大于第二预设电压时，恒流源401处于停止状态，第二恒流控制部件1022输出预设阶梯电流，第二恒流控制部件1022、第二电阻R2以及发光组件20形成电流回路，通过第二电阻R2对预设阶梯电流进行限流处理，发光组件20在任意时刻都可实现无频闪的恒流控制。

为了说明本实施例中线性恒流控制电路10的工作原理，下面结合附图1 和附图6，通过一个具体的应用场景来阐述，具体如下：

在本应用场景中，发光组件20的电压小于或者等于直流信号的电压幅值的一半，即

请参阅图7(a)，当直流信号的电压大于第一预设电压后，第一恒流控制部件1021开始工作；当直流信号的电压从第一预设电压上升到第二预设电压后，如图7(b)所示，直流信号通过第一二极管D1给第一电容C1充电，此时第一二极管D1、第一电容C1、第二恒流控制部件1022以及发光组件20形成工作回路，第二恒流控制部件1022产生的电流把第一恒流控制部件1021关闭。

当直流信号的电压从第二预设电压继续上升到峰值电压，又从峰值电压下降到第二预设电压，储能部件上的电压不足以维持第二恒流控制部件1022继续开启并重新开启第一恒流控制部件1021，第一恒流控制部件1021和发光组件 20之间的工作回路正常，第一恒流控制部件1021正常工作，在交流信号的图个一个周期内，第一恒流控制部件1021和第二恒流控制部件1022的工作电流波形如图7(a)和图7(b)所示。

当直流信号的电压小于或者等于第一预设电压，从直流信号无法驱动第一恒流控制部件1021工作，此时图3中的第一电容C1作为一储能器件，通过第一恒流控制部件1021、对应的发光模组及第二二极管D2形成放电回路，在直流信号的电压下降至小于或者等于第一预设电压，直至到直流信号的电压重新大于第一预设电压的过程，发光组件20的电流波形如图7(c)所示，此时通过电流处理器402对放电电流进行限流处理后，对发光组件20进行恒流驱动。

当一个交流信号的电压周期内，图7(a)、图7(b)、图7(c)上的发光组件20上的电流波形进行轮流工作，发光组件20上电流完整波形如图6所示，当设定图7(b)图上的预设阶梯电流波形尽量接近或者等于图7(a)中第一预设电流时，发光组件20上的电流近似为一固定电流值；发光组件20在任一时刻始终保持恒定的电流输出，输出电流无频闪，不会对人体眼睛造成视觉上的疲劳。

需要说明的是，上述应用场景适用于当发光组件20只包括一个串联的发光模组的场景；若发光组件20包括多个串联的发光模组时，图8示出了本实施例示出的当发光组件20包括两个串联的发光模组时，发光组件20上电流完整波形示意；图9示出了本实施例示出的当发光组件20包括三个串联的发光模组时，发光组件20上电流完整波形示意；结合附图8和附图9，若发光组件20的输入电流波形为二级预设阶梯电流，或者当发光组件20的输入电流波形是三阶或四阶电流波形，或更多阶梯的电流波形时，发光组件 20的输入电流跟随输入电压变化的趋势更加明显，此时发光组件20的输入功率因数特性会更好；同理利用附图3中的多个第一电容C1，可以在交流信号的电压较低时，由对应的第一电容C1经过放电回路输出放电电流，使发光组件20的输出电流恒定，达到输出无频闪的效果，其具体原理和步骤与图7中的场景相似，此处不再赘述。

作为一种可选的实施方式，图10示出了本实施例提供的线性恒流控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中线性恒流控制电路10的结构示意，图10中的线性恒流控制电路10还包括：频闪消除组件104，其中频闪消除组件104与发光组件20、第一恒流控制部件1021及第二恒流控制部件1022连接，用于消除发光组件20的频闪。

示例性的，频闪消除组件104包括至少一个第二电容，其中第二电容的第一端接发光组件20的第一端、第一恒流控制部件1021及第二恒流控制部件 1022，第二电容的第二端接发光组件20的第二端。

如上所述，当第二恒流控制部件1022对发光组件20的输入电流进行调节时，第二恒流控制部件1022输出预设阶梯电流的变化波形与输入电压的变化波形无法做到近似时，发光组件20仍有轻微的频闪，通过在发光组件20并联至少一个第二电容，可进一步地降低发光组件20的频闪，提高发光组件20的恒流控制质量。

图11示出了本实施例提供的光源系统110的结构示意，请参阅图11，光源系统110包括：如上所述的线性恒流控制电路10和发光组件20，线性恒流控制电路10与发光组件20连接，其中发光组件20包括至少一个串联的发光模组；结合图1至图10的实施例，通过线性恒流控制电路10对发光组价20进行恒流控制，兼容了高功率因数和无频闪的功能，提升了光源系统110的光源质量，适用范围较广。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。