[發明專利]低儲能電容、高功率因數直流電流輸出的LED驅動電路

有效

• 申請號: 201210365078.4
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102858071A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 翁大豐;魏其萃
• 申請（專利權）人: 魏其萃
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及交流直流電流轉換以及功率的控制。更具體地說，本發明涉及一種用于LED照明的低儲能電容，高功率因數直流電流輸出的LED驅動電路。

背景技術

LED集成整燈是由LED模塊、?散熱器和LED驅動電源三部分組成；散熱器是負責將LED模塊所產生的熱功率P_H轉移到環境空氣中；該通過散熱器轉移的熱功率P_H?是由散熱器的熱阻RS和散熱器與環境空氣的溫差ΔT決定：P_H=ΔT/R_S。散熱器的熱阻R_S是由散熱器的表面面積SS（散熱器的體積）大小決定：R_S=K/SS。散熱器與環境空氣的溫差ΔT是由發光二極管允許最高工作結溫以及發光二極管驅動電源所允許的最高工作溫度決定的。對固定的所需轉移的熱功率P_H，增加散熱器與環境空氣的溫差ΔT，可以增加散熱器的熱阻R_S。增加散熱器的熱阻R_S?有利于減小散熱器的體積和重量。顯然要減小散熱器的體積和重量，對固有的要轉移的熱功率P_H而言，散熱器與環境空氣的溫差ΔT將增加。隨著LED技術的發展，?LED模塊的最高允許工作結溫已可以超過100度。這對于LED集成整燈而言，能使得LED集成整燈的物理尺寸的進一步減小，其重量進一步減輕成為可能。

在已有的發光二極管驅動電源方案中，?通常使用電解電容作為一儲能元件將通常由市電交流輸入的交流功率轉換為直流功率（由于電解電容的儲能功能）。?電解電容的壽命是受其工作的環境溫度影響。環境溫度每增加十度，電解電容的壽命縮短一倍。以一般105度電解電容為例：當該電解電容的工作環境溫度為105度，其壽命只有2000小時；當該電解電容的工作環境溫度為95度，其壽命只有4000小時；當該電解電容的工作環境溫度為85度，其壽命只有8000小時；當該電解電容的工作環境溫度為75度，其壽命只有16000小時；當該電解電容的工作環境溫度為65度，其壽命將有32000小時；顯然如果發光二極管驅動電源方案中要使用電解電容，而通常這發光二極管驅動電源是置于散熱器之中，散熱器與環境空氣的溫差ΔT將受限于這電解電容的工作環境溫度。為此，?要進一步減小LED集成整燈的物理尺寸和重量，發光二極管驅動電源應該是無電解電容的方案。

隨著生活水平的提高，希望LED的輸出光是直流的，沒有任何低頻閃爍。對交流市電輸入而言，其輸入功率是以兩倍市電頻率由零到兩倍平均輸出功率周期變化。由于輸入功率是周期零功率輸入，如沒有電解電容進行儲能，哪里來的能量能提供給LED輸出；從而保證LED的輸出光是直流的，沒有任何低頻閃爍？？電容器有許多種類。除了電解電容外還有薄膜電容，陶瓷介質電容等等。薄膜電容和陶瓷介質電容的壽命是很長的并不隨溫度的增加而減少。但薄膜電容和陶瓷介質電容的單位體積的容量遠小于電解電容的單位體積的容量。如果能使用薄膜電容和陶瓷介質電容來充當儲能元件，這樣可以保證相應的LED驅動電源能工作在高工作環境溫度下而沒有LED驅動電源的壽命問題。可行的實現條件是在該LED驅動方案中基本上不需要存儲能量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種如何使用低儲能電容來實現高功率因數高效率直流電流輸出的LED驅動電路。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種低儲能電容、高功率因數直流電流輸出的LED驅動電路，由二極管整流橋、有源非線性電容網絡及后續開關功率變換器組成；

二極管整流橋的輸出向有源非線性電容網絡供電；有源非線性電容網絡的輸出電壓是由直流電壓疊加兩倍市電頻率的交流電壓組成；有源非線性電容網絡的輸出電壓供電給后續開關功率變換器。

作為本發明的低儲能電容、高功率因數直流電流輸出的LED驅動電路的改進：有源非線性電容網絡是由低儲能電容和有源開關網絡組成。

作為本發明的低儲能電容、高功率因數直流電流輸出的LED驅動電路的進一步改進：

低儲能電容包括電容C1和C2；

有源開關網絡由有源和開關網絡組成；

有源包括模塊、電感L、功率開關Q1、電流檢測電阻R_S?、二極管D；

開關網絡包括二極管D1、D2、D3。

作為本發明的低儲能電容、高功率因數直流電流輸出的LED驅動電路的進一步改進：

LED驅動電路還包括二極管Din，二極管Din的陽極連接到二極管整流橋的輸出正端，二極管Din的陰極連接到后續開關功率變換器。