[發(fā)明專利]發(fā)光二極管驅(qū)動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010004414.3
• 申請日: 2010-01-15
• 公開（公告）號: CN101998732A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王蓓蓓;阮新波;徐明;姚凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);全漢企業(yè)股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管驅(qū)動裝置，且特別涉及一種不需利用電解電容的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)

近20年來，人們一直致力于新型照明光源的開發(fā)。歐盟專門制定了“彩虹計劃”，提出了新型光源要符合的四個條件：高效、節(jié)能、無污染、模擬自然光。由于發(fā)光二極管(light?emitting?diode，LED)就具有這樣的優(yōu)點，且這是傳統(tǒng)照明光源(例如：白熾燈和熒光燈)無法比擬的，因此發(fā)光二極管被公認(rèn)為21世紀(jì)最有價值的“綠色”光源，將取代白熾燈和熒光燈，成為照明市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。

目前發(fā)光二極管的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括大屏幕顯示、通用照明、激光器、液晶顯示器(liquid?crystal?display，LCD)背光源(backlight?source)、儀器儀表顯示，以及圖形識別…等。隨著高亮度發(fā)光二極管技術(shù)的迅速發(fā)展，對發(fā)光二極管的驅(qū)動提出了更高的要求。為了要充分發(fā)揮半導(dǎo)體照明的優(yōu)勢，發(fā)光二極管驅(qū)動電源需要具有高效率、低成本、高功率因子、長壽命等多項優(yōu)點。

傳統(tǒng)的發(fā)光二極管驅(qū)動方式有電阻限流、線性調(diào)節(jié)、電荷泵(chargepump)轉(zhuǎn)換控制和開關(guān)轉(zhuǎn)換器控制等，且在市電輸入的日常照明場合中，大功率發(fā)光二極管的驅(qū)動電源架構(gòu)大致繪示如圖1。根據(jù)能源之星(Energy-Star)標(biāo)準(zhǔn)，商業(yè)照明驅(qū)動電源的輸入功率因子要求不低于0.9，而家用照明不低于0.7。也因如此，市電(即交流電源)Vac必須先經(jīng)由橋式整流器101與功率因子校正(Power?Factor?Correction，PFC)轉(zhuǎn)換器103實現(xiàn)輸入功率因子校正和AC-DC轉(zhuǎn)換，通過提供24V或12V的穩(wěn)定電壓給后級的DC-DC轉(zhuǎn)換器105。如此一來，LED驅(qū)動芯片107即會為大功率LED?109的穩(wěn)定工作提供一個恒定電流。

雖然圖1所示的驅(qū)動電源架構(gòu)可以確保大功率LED?109具有較佳的發(fā)光質(zhì)量，但是這樣的設(shè)計架構(gòu)卻存在著器件多、體積大、壽命短等多項缺點。舉例來說，假設(shè)PFC轉(zhuǎn)換器103的輸入功率因子為1的話，則輸入電流I?in與輸入電壓Vin是同相位的正弦波，如圖2A所示。由于此時輸入功率Pin是正弦平方(sin?square)形式，所以若要實現(xiàn)恒壓恒流輸出(亦即輸出功率Po恒定，如圖2B所示)，則需要采用容值較大的電解電容(electrolyticcapacitor)C來實現(xiàn)輸入功率Pin與輸出功率Po的平衡(balance)。然而，由于電解電容C的壽命一般只有5,000小時，與發(fā)光二極管具有50,000小時的工作壽命相差甚遠(yuǎn)，因此電解電容C無疑會成為拉短發(fā)光二極管驅(qū)動電源整體壽命的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種適于驅(qū)動至少一串發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動裝置，其采用脈動電流來驅(qū)動大功率發(fā)光二極管，從而在實現(xiàn)功率因子校正的同時，去除了傳統(tǒng)驅(qū)動電源架構(gòu)中大容值的電解電容，從而大大地提高發(fā)光二極管驅(qū)動電源的壽命。

本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。

為達(dá)上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本發(fā)明所提供的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置包括功率因子校正反激變換器、諧波濾除單元，以及控制單元。功率因子校正反激變換器(PFC?flyback?converter)依據(jù)脈寬調(diào)變信號(PWMsignal)而工作在一操作模式，并接收交流電源以將交流電源轉(zhuǎn)換為脈動電流(pulsating?current)。

諧波濾除單元耦接功率因子校正反激變換器與該串發(fā)光二極管，用以接收所述脈動電流，并濾除所述脈動電流中高頻諧波分量后，以驅(qū)動該串發(fā)光二極管。控制單元耦接功率因子校正反激變換器與諧波濾除單元，依據(jù)所述交流電源與所述脈動電流產(chǎn)生所述脈寬調(diào)變信號，并用以降低所述脈動電流的峰均比。

在本發(fā)明的一實施例中，功率因子校正反激變換器包括全橋整流器、變壓器、開關(guān)，以及二極管。全橋整流器用以接收所述交流電源，并對所述交流電源進(jìn)行整流。變壓器的一次側(cè)用以接收經(jīng)全橋整流器整流過后的交流電源。開關(guān)受所述脈寬調(diào)變信號所控制，并與變壓器的一次側(cè)串接。二極管耦接變壓器的二次側(cè)，并用以輸出所述脈動電流。

在本發(fā)明的一實施例中，諧波濾除單元由一電感與一薄膜電容所組成。