本发明关于 LED照明技术领域， 特别是关于一种用于 LED照明系统中 的功率因数改进方法和装置。 背景技术

在传统 LED照明应用系统中， 由于感性或者容性负载的存在， 使得交 流电路应用系统中电压和电流存在了相位差， 如图 1所示 （其中： Vac表示 交流电， Vo表示经过整流桥变成单向的半波正弦电压， C表示滤波电容， R 表示电阻， II、 12表示电流， 二极管 Dl、 二极管 D2、 二极管 D3、 二极管 D4共同构成整流桥） 。 当存在相位差的电压和电流作用于负载上时， 实际 做功只是两者重叠的部分， 没有充分利用从电网上消耗的电能， 导致了低的 电力效能。 因此， 提出功率因数这个概念来衡量电力被有效利用 的程度。 功 率因数指的是有效功率和总耗电量 (视在功率)之间的关系， 也就是有效功率 除以总耗电量 （视在功率） 的比值。 当功率因数值越大， 代表其电力利用率 越高。 较低的功率因数值说明了较高比例的电力在配 送网络中耗损， 如果较 低的功率因数没有被校正提高， 电力公司除了有效功率外， 还要提供与工作 非相关的虚功， 这导致需要大的发电机、 转换机、 输送工具、 缆线及额外的 配送系统等事实上可被省略的设施， 以弥补损耗的不足。 发明内容

鉴于现有技术的缺陷， 本发明提供一种用于 LED照明系统中的功率因数 改进方法和装置， 以改善 LED照明系统自身能源使用率， 减少电费， 降低造 成电力污染的谐波， 具有较高功率因数。

一方面， 本发明提供一种用于 LED照明系统中的功率因数改进装置， 其包括： 整流桥、 功率因数改进模块； 其中：

所述整流桥包括两交流电输入端和两直流电输 出端； 所述功率因素改进模块接于所述整流桥的所述 两直流电输出端之间， 所 述功率因素改进模块包括：

由依次串联的第一电阻 Rl、 第二电阻 R2和第三电阻 R3所组成的 电阻组；

逻辑控制电路， 其第一输入端连接于所述第一电阻 R1与第二电阻

R2之间， 其第二输入端连接于所述第一电阻 R1与所述第二电阻 R2之间； 驱动电路， 其输入端连接于所述逻辑控制电路， 其输出端连接于多 个开关， 用于控制所述多个开关进行打开或关断；

电流控制模块， 其输入端连接于所述逻辑控制电路， 其输出端连接 于所述多个开关。

优选的是， 所述的整流桥为 4个二极管连接而成。

优选的是， 所述的两交流电输入端间的交流电经所述整流 桥进行整流， 整流后的电压为半波正弦电压 Vo。

优选的是， 所述的两交流电输入端间的交流电的电流 II为半波正弦电 流；

所述的两交流电输入端间的交流电经所述整流 桥进行整流， 整流后的电 流 12为半波正弦电流。

优选的是， 所述整流后的电压 （Vo) 与所述整流后电流 (12)的相位差为

0。

另一方面， 本发明提供一种用于所述的 LED照明系统中的功率因数改 进装置的功率因数改进方法， 包括：

对所述第一电阻 （R1 ) 、 第二电阻 （R2) 和第三电阻 （R3 ) 进行半波 采样；

所述逻辑控制电路比对第二电阻 （R2) 的半波采样电压和第二电阻 R2 的基准电压 （VI ) ， 并且比对第二电阻 R2的半波采样电压和第二电阻 R2 的基准电压 （V2) ， 生成比对结果信息； 根据所述比对结果信息， 所述逻辑控制电路控制所述多个开关进行打开 或关断。

优选的是， 所述的根据所述比对结果信息， 所述逻辑控制电路控制所述 多个开关进行打开或关断包括：

所述整流后的电压 （Vo ) 电压低于一预定值时， 打开第一开关

(swl ) ， 流过所述功率因数改进模块的电流量为 I；

当 （Vo ) 电压升高时， 关断开关第一开关 （swl ) ， 打开第二开关

(sw2) ， 流过所述功率因数改进模块的电流量为 21; 随着电压 （Vo ) 的增 力口， 依次关断第 n (swn) 和打开第 n+1开关 （sw (n+1 ) ) ， 所述电流控 制模块也相应的增加流过开关的电流为 （n+1 ) I；

当电压 （Vo) 降低时， 依次关断第 n+1开关 （sw (n+1 ) ) ， 打开第 n 开关 （swn) ， 直到 sw2关断， 打开第一开关 （swl ) ， 流过所述功率因数 改进模块的电流量从 21降到 I。

本发明的有益效果在于， 本发明提供的技术方案能够改善 LED照明系 统自身能源使用率， 减少电费， 降低造成电力污染的谐波， 具有较高功率因 数。 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一些实施例， 对于本领域技术人员来讲， 在不 付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为在传统 LED照明应用系统中的电压和电流存在相位差的 示意图； 图 2为本发明提供的用于 LED照明系统中的功率因数改进装置的结构示 意图；

图 3为本发明提供的用于 LED照明系统中的功率因数改进装置的另一结 构示意图;

图 4为本发明提供的用于 LED照明系统中的功率因数改进方法的流程 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。

本专利提出一种改进 LED照明应用系统功率因数的装置， 该装置在图 1 基础上没有用大的滤波电容 C1 , 实现原理如图 2所示， 图 3为本发明提供的 用于 LED照明系统中的功率因数改进装置的另一结构 示意图。 图 2中 Vac是 交流电， 经过整流桥变成单向的半波正弦电压 Vo。 在本专利中提出的设计 方法， 能够使电流 II、 12也呈现半波正弦电流， 并且电压 Vo和电流 12没有相 位差。 利用该装置实现的 LED照明应用系统具有很高的功率因数。

该用于 LED照明系统中的功率因数改进装置， 包括：

整流桥、 功率因数改进模块； 其中：

所述整流桥包括两交流电输入端和两直流电输 出端；

所述功率因素改进模块接于所述整流桥的所述 两直流电输出端之间， 所 述功率因素改进模块包括：

由依次串联的第一电阻 Rl、 第二电阻 R2和第三电阻 R3所组成的 电阻组 R;

逻辑控制电路， 其第一输入端连接于所述第一电阻 R1与第二电阻 R2之间， 其第二输入端连接于所述第一电阻 R1与所述第二电阻 R2之间； 驱动电路 （如图 3所示， 驱动电路用三角形表示） ， 其输入端连接于所述逻 辑控制电路， 其输出端连接于多个开关， 用于控制所述多个开关进行打开或 关断；

电流控制模块， 其输入端连接于所述逻辑控制电路， 其输出端连接 于所述多个开关。

所述的整流桥为 4个二极管 Dl、 D2、 D3和 D4连接而成。

所述的两交流电输入端间的交流电经所述整流 桥进行整流， 整流后的电 压为半波正弦电压 Vo。

所述的两交流电输入端间的交流电的电流 II为半波正弦电流； 所述的两交流电输入端间的交流电经所述整流 桥进行整流， 整流后的电 流 (1 ₂ )为半波正弦电流。

所述整流后的电压 Vo与所述整流后电流 12的相位差为 0。

图 4为本发明提供的用于 LED照明系统中的功率因数改进方法的流程 图。 请结合图 1至图 4相互参阅。 所述的方法包括：

步骤 S101 , 对所述第一电阻 Rl、 第二电阻 R2和第三电阻 R3进行半波 采样；

步骤 S102, 所述逻辑控制电路比对第二电阻 R2的半波采样电压和第二 电阻 R2的基准电压 VI， 并且比对第二电阻 R2的半波采样电压和第二电阻 R2的基准电压 V2, 生成比对结果信息。

所述方法还包括： 步骤 S103 , 根据所述比对结果信息， 所述逻辑控制 电路控制所述多个开关进行打开或关断。

优选的是， 所述方法还包括以下步骤 （未示出） ：

步骤 S104, 所述整流后的电压 （Vo) 电压低于一预定值时， 打开第一 开关 （swl ) ， 流过所述功率因数改进模块的电流量为 I；

步骤 S105, 当 （Vo) 电压升高时， 关断开关第一开关 （swl ) ， 打开 第二开关 （sw2) ， 流过所述功率因数改进模块的电流量为 21; 随着电压 (Vo) 的增加， 依次关断第 n (swn) 和打开第 n+1开关 （sw (n+1 ) ) ， 所述电流控制模块也相应的增加流过开关的电 流为 （n+1 ) I； 步骤 S106, 当电压 （Vo ) 降低时， 依次关断第 n+1开关 （sw

(n+1 ) ) ， 打开第 n开关 （swn) ， 直到 sw2关断， 打开第一开关

(swl ) ， 流过所述功率因数改进模块的电流量从 21降到 I。

这样在一个周期内就实现了电压和电流同相位 ， 并且电压 Vo升高， 电 流也升高； 电压 Vo降低， 电流也降低， 具有相同的变化趋势， 这样的周期 一直重复的进行下去。 利用这种方法实现的 LED照明应用系统， 相对传统 的 LED照明系统， 很大程度上提高了功率因数。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及 实施方式进行了阐述， 以 上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方 法及其核心思想； 同时， 对于 本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上 均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。