[發明專利]高效LED驅動方法

有效

• 申請號: 201280018780.1
• 申請日: 2012-05-01
• 公開（公告）號: CN103477712A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: X·金
• 申請（專利權）人: 美高森美公司
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張欣

發明領域

本發明涉及固態照明領域，且特定地涉及具有平衡器和容性耦合驅動信號的LED驅動裝置。

背景技術

由于發光二極管（LED）的高效、長壽命、機械緊湊性和穩健性、以及低電壓操作、沒有限制，發光二極管已經被非常普遍地用作照明器件。應用領域包括液晶顯示器（LCD）背光、一般照明、和標志顯示。LED展現出與二極管類似的電特性，即，LED僅在跨器件的正向電壓達到其導通閾值（標記為V_F）時才導通電流，且當正向電壓增加至大于V_F時，流過器件的電流顯著增加。作為結果，必須提供特定驅動電路來穩定地控制LED電流。

如今市場上現有的方法通常是使用開關型DC到DC轉換器，一般是在電流控制模式中，從而驅動該LED照明器件。由于單個LED器件的有限功率能力，在很多應用中，將多個LED串聯來形成LED串，且多個這樣的LED串一起工作，一般是并聯，從而產生期望的光強。在多個LED串應用中，通常采用DC到DC轉換器來提供足夠LED操作的DC電壓，然而由于LED的操作電壓具有較寬容差（+/-5%到+/-10%），必須為每一個LED串部署單獨的控制電路來調節其電流。簡潔起見，這樣的電流調節器一般采用線性調節技術，其中功率調節設備與LED串串聯連接，且通過調節跨功率調節設備的電壓降來控制LED電流。不幸的是，由于線性調節設備的功率消耗，這樣的方法消耗過多功率且產生過多熱量。在一些方法中，為每一個LED串都提供開關型DC到DC轉換器。這樣的方法實現高效操作但是也顯著增加了相關成本。

現有技術需要的、且未提供的，是具有高操作效率和低系統成本的LED驅動方法，這提供了在多個LED串光源的各LED串之間的平衡功能。

發明內容

因此，本發明的主要目的是克服現有技術的至少一些缺點。通過配置，這在特定實施例中提供，在該配置中，用平衡的驅動信號來驅動多個LED串，平衡的驅動信號即其中使正側和負側隨時間流逝具有相同能量的驅動信號。在優選實施例中，該驅動信號響應于開關網絡和驅動變壓器之間設置的電容器被平衡。通過平衡變壓器來提供各LED串之間電流的平衡。

特定實施例實現用于基于發光二極管（LED）的照明的驅動裝置，包括：驅動變壓器，具有第一繞組和第二繞組，該第二繞組磁耦合至該第一繞組；開關控制電路；開關橋，包括耦合至公共節點的一對電控開關，該對電控開關中的每一個響應于該開關控制電路的輸出；耦合在該開關橋的該公共節點和該驅動變壓器的初級繞組的第一端之間的隔直流（DC）電容器；平衡變壓器，具有第一繞組和第二繞組，該第二繞組磁性地耦合至該第一繞組；第一LED串；和第二LED串，該第一LED串和第二LED串的每一個的第一端耦合至該驅動變壓器的第二繞組，且被配置為從其接收電能；且該第一LED串的第二端耦合至該平衡變壓器的第一繞組，且該第二LED串的第二端耦合至平衡變壓器的第二繞組，該開關控制電路配置為提供開關周期，包括其中從驅動變壓器的第二繞組輸出具有第一極性的電能的第一時段、以及其中從驅動變壓器的第二繞組輸出具有第二極性的電能的第二時段，該第二極性與第一極性相反，該隔直流電容器被配置為使得在開關周期的第一時段期間從第二繞組輸出的總電能與在開關周期的第二時段期間從第二繞組輸出的總電能相等，且該平衡變壓器配置為使得通過該第一LED串的電流與通過該第二LED串的電流相等。

在又一個實施例中，第一LED串和第二LED串的每一個的第一端共同耦合至驅動變壓器的第二繞組的中心抽頭；該第一LED串的第二端耦合至平衡變壓器的第一繞組的中心抽頭；且該第二LED串的第二端耦合至平衡變壓器的第二繞組的中心抽頭。在又一個實施例中：平衡變壓器的第一繞組的第一端耦合至驅動變壓器的第二繞組的第一端；平衡變壓器的第一繞組的第二端耦合至驅動變壓器的第二繞組的第二端；平衡變壓器的第二繞組的第一端耦合至驅動變壓器的第二繞組的第二端；且平衡變壓器的第二繞組的第二端耦合至驅動變壓器的第二繞組的第一端。在又一個實施例中，該驅動裝置還包括：第一、第二、第三、和第四單向電子閥，其中：平衡變壓器的第一繞組的第一端，經由該第一單向電子閥，耦合至驅動變壓器的第二繞組的第一端；平衡變壓器的第一繞組的第二端，經由該第二單向電子閥，耦合至驅動變壓器的第二繞組的第二端；平衡變壓器的第二繞組的第一端，經由該第三單向電子閥，耦合至驅動變壓器的第二繞組的第二端；且平衡變壓器的第二繞組的第二端，經由該第四單向電子閥，耦合至驅動變壓器的第二繞組的第一端。