[發(fā)明專(zhuān)利]用于LED的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備以及用于向LED提供電力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210211349.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102843821B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 哈里·納卡;漢努·維希寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 赫爾瓦公司
• 主分類(lèi)號(hào): H05B37/02
• 分類(lèi)號(hào): H05B37/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 李寶泉,周亞榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及向用于照明用途的多個(gè)LED（發(fā)光二極管）可控地饋送電流的領(lǐng)域。具體地本發(fā)明涉及確保高效率能夠被維護(hù)以及能夠避免對(duì)于大型和昂貴的電感組件的需要的方法，即使驅(qū)動(dòng)器設(shè)備給予其用戶(hù)關(guān)于驅(qū)動(dòng)器設(shè)備將饋送電流的LED的數(shù)目和相互連接的相當(dāng)大的自由度。

背景技術(shù)

LED和LED鏈必須被饋送控制幅度的電流，以便使發(fā)射強(qiáng)度和顏色維持在期望值。裝配有所謂的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備的LED發(fā)光布置已經(jīng)變得常見(jiàn)，其任務(wù)是確保跨負(fù)載的電壓保持在適當(dāng)?shù)闹担鲐?fù)載包括多個(gè)LED。降壓轉(zhuǎn)換器是作為驅(qū)動(dòng)器設(shè)備的基本構(gòu)建框的普遍選擇，因?yàn)槠鋵⑾鄬?duì)簡(jiǎn)單的配置與較好的效率和眾所熟知的操作原理結(jié)合起來(lái)。

圖1圖示了已知驅(qū)動(dòng)器設(shè)備101，其中，降壓轉(zhuǎn)換器被配置成向LED鏈102饋送電流。DC電壓V_in顯現(xiàn)在降壓轉(zhuǎn)換器的輸入端子處。從第一輸入端子103至第二輸入端子104存在電流路徑，沿著該電流路徑是可控開(kāi)關(guān)105、電感器106、LED鏈102以及電流感測(cè)電阻器107。在開(kāi)關(guān)105和電感器106之間的點(diǎn)被耦合至二極管108的陰極，二極管108的陽(yáng)極被耦合在電流感測(cè)電阻器107和第二輸入端子104之間。電容器109與負(fù)載并行耦合，即與LED鏈102并行耦合。控制電路110被配置成基于電流測(cè)量來(lái)控制開(kāi)關(guān)105，為了實(shí)施這一點(diǎn)，控制電路110被示出為與電流感測(cè)電阻器107兩端具有耦合。電流感測(cè)電阻也可以是沿著承載負(fù)載電流或與之直接成比例的電流的電流路徑的其他某處。

當(dāng)開(kāi)關(guān)105閉合時(shí)，增加的電流留到電感器106，并且在其磁場(chǎng)中存儲(chǔ)能量。二極管108是反相偏置的。當(dāng)開(kāi)關(guān)105打開(kāi)時(shí)，從電感器106的磁場(chǎng)的能量釋放造成電流在包括電感器106、LED鏈102、電路感測(cè)電阻器107和二極管108的回路中流動(dòng)，最近提及的二極管108現(xiàn)在是前向偏置的。通過(guò)電容器109的作用，使跨該負(fù)載的電壓V_out平滑。

我們可以假定，在圖1的示例中，控制電路110應(yīng)用所謂的電流滯環(huán)控制。這意味著，在開(kāi)關(guān)105的導(dǎo)電期間，當(dāng)通過(guò)負(fù)載的電流（其被感測(cè)為跨電流感測(cè)電阻器107的電壓）達(dá)到預(yù)定最大值時(shí)，控制電路110打開(kāi)開(kāi)關(guān)105。通過(guò)負(fù)載的電流開(kāi)始降低，并且如果允許釋放存儲(chǔ)在電感器106和電容器109中的全部能量，則最終會(huì)降低到零。當(dāng)電流已經(jīng)達(dá)到預(yù)定最小值時(shí)，控制電路110再次將開(kāi)關(guān)閉合，并且循環(huán)重新開(kāi)始。預(yù)定電流最大值和最小值之間的差被稱(chēng)為電流滯環(huán)或紋波。

對(duì)于在LED鏈102中的恒定數(shù)目的LED，優(yōu)化如圖1中的連接設(shè)備中的組件值是相對(duì)直接的。然而，如果驅(qū)動(dòng)器設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有更一般的適用性，例如，使得其應(yīng)當(dāng)與在LED鏈102中的介于9和27之間的任何數(shù)目的LED配合良好，則該問(wèn)題變得更加復(fù)雜。在LED鏈中的每個(gè)LED具有電壓降，其可以例如是3.3伏特。9個(gè)這種LED的LED鏈因而要求輸出電壓V_out=29.7伏特，而27個(gè)這種LED的LED鏈要求輸出電壓V_out=89.1伏特。在降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和輸出電壓之間的巨大差異使得通過(guò)開(kāi)關(guān)105的導(dǎo)電間隔變短，因此，大多數(shù)時(shí)間，電流流過(guò)二極管108，造成相對(duì)高的導(dǎo)電損耗。巨大的輸入/輸出電壓差也增加了降壓轉(zhuǎn)換器的切換頻率，這導(dǎo)致在開(kāi)關(guān)105（其通常是場(chǎng)效應(yīng)的晶體管）中的切換損耗增加。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備，該驅(qū)動(dòng)器設(shè)備接受廣泛范圍的LED布置作為負(fù)載，并且仍然能夠有效率地操作并降低損耗。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種驅(qū)動(dòng)器，其可以從負(fù)擔(dān)得起的組件來(lái)構(gòu)建，并且仍然符合廣泛范圍的輸出規(guī)格。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種通用方法，用于以高效率和廣泛的適用性，向發(fā)光二極管提供電力。

為了實(shí)現(xiàn)這些和進(jìn)一步目標(biāo)，有利的是，控制充當(dāng)對(duì)降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的電壓生成。尤其是，有利的是，將降壓轉(zhuǎn)換器的輸入端和降壓轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的電壓差與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并且將比較結(jié)果的指示用作對(duì)于降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的生成中的控制信號(hào)。通過(guò)將降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和輸出電壓之間的差保持在預(yù)定范圍內(nèi)，或甚至恒定，在很大程度上防止或至少降低占空比以及否則會(huì)發(fā)生的切換效率的變化是可能的。因此，降壓轉(zhuǎn)換器的組件值對(duì)于能夠與之耦合作為負(fù)載的廣泛的LED布置是最優(yōu)或接近最優(yōu)的。