[發明專利]用于驅動LED的電路

有效

• 申請號: 201310101336.2
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103369786A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 阿亞安·范德伯格;陳杰;威廉默斯·朗厄塞格;安東·布洛姆;武特爾·格羅恩威爾德
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 呂雁葭

技術領域

本發明涉及用于從交流電源驅動LED串的電路及其驅動器。

背景技術

在廣泛的應用范圍中，高效率光源、并且更具體地諸如LED的固態光源正越來越多地取代白熾燈光源。與白熾(燈絲)燈相比，這種光源通常不直接地與交流電源、更具體地在大多數國家可用的市電電源(mains?power)兼容。

依照慣例，為了給這種光源供電，典型地利用開關模式功率轉換器將交流電源轉換為直流。然而，這樣增加了整個系統的復雜性和成本。對所謂的LED“直流市電”(direct-to-mains)驅動越來越感興趣。因此，在電流和電壓都變化的市電電源中，只在所述市電周期的一部分上能夠獲得高電壓。所以，為了能夠在多個市電周期上驅動至少一些LED，將所述LED分組為串聯的LED串。一旦所述市電電壓足夠向第一串LED供電，就將該串連接至電源。隨著電壓升高，將第二串LED切換至與第一串LED串聯。此后，對于交流供電周期的高壓部分，在仍然較高的市電電壓下，將第三串與第一和第二串串聯等等，直至所有LED串都串聯連接。然后，隨著電源電壓開始下降，LED串順序地切換出串聯結構，直至只有一串連接在電源上。朝著周期的結束以及下一個周期的開始，當電壓不足以照明甚至一串時，不向串供電。這通常被稱作“線性LED驅動器”，并且在圖1中示意性地示出。該圖示出了交流電源電壓，其每一個半周期均被分成若干分區或者區域。在被標記為1-4的區域期間，分別連接一串、兩串、三串以及然后四串；在區域5中，只連接三串；在區域6中，只連接兩串，以及在區域7中，只連接一串。應當理解，圖1所示的階梯式電流分布是出于闡釋的目的。通常，為了更高的效率，電流會更接近地遵循市電電壓的形狀，盡管原則上電流可以是線性的或者恒定的。

優選地，給一串LED提供恒定的電流供應，而非恒定的電壓，因為除了其他原因，輸出光通量更接近地遵循流經設備的電流而非其上的電壓。用于這種結構的驅動器和控制電路通常包括電流源和一個或者多個開關，以便將電流導引至LED串的相關串聯組合，因此所述組合在電源周期期間變化。在部分電源周期的一部分期間，其中電源電壓不完全匹配LED串，過電壓在驅動器中下降。這個電壓可以對應于顯著的功率，因此功率可以在驅動器和/或控制器中作為熱量耗散。

發明內容

根據第一方面，提供了一種電路，用于從交流電源驅動多個LED串，并且配置為在使用中，當所述交流電壓足以驅動N個多個LED串時，驅動電流通過所述N個多個LED串的串聯結構：所述電路包括第一電流源，配置為可切換地連接至所述N個LED串的串聯結構，并且更具體地連接至所述N個LED串的串聯結構的一端；第二電流源和散熱器的串聯組合，其中所述第二電流源和所述散熱器的串聯組合配置為與所述第一電流源并聯；以及電流平衡器，用于平衡通過所述第一電流源和所述第二電流源的電流。

因此，根據這個方面，任何過剩功率的至少一部分會在散熱器中而非所述電路中的其他部分耗散，所述過剩功率源自所述交流電源電壓與利用適當的電流驅動所述LED串的所需電壓之間的不匹配，所述散熱器可以是電阻器或者功率電阻器。因此，有可能簡化所述電路的熱管理，并且更具體地簡化所述驅動器或者控制器的熱設計。

在實施例中，所述電路包括至少一個另外的串聯組合，所述另外的串聯組合包括相應的另外的電流源和相應的另外的散熱器，其中所述另外的串聯組合配置為與所述第一電流源并聯，以及其中所述電流平衡器配置為平衡通過所述第一電流源以及第二電流源和至少一個另外的電流源的電流。因此，有可能利用兩個或者多個散熱器，而不是單個的散熱器。在例如但不限于功率電阻器作為散熱器的情況下，這便于使用較低的規格以及因此較為便宜的部件。

多個LED串可以由兩個LED串組成。替代地，它可以由M串組成，其中M大于2，在這種情況下，在使用中N可以隨著所述交流電源電壓的升高而增大至最大值M，并且當N等于M時，驅動全部的多個LED串。不是進行限制，M可以在2與3之間。附加的串需要更大的復雜性，盡管可以允許高的功率轉換效率。對于三串可以實現大約80％的轉換效率。一般而言并且以其最簡單的形式，所需的串的數量M使得等于√2*Vrms的所述峰值市電電壓Vmains(peak)小于所述串電壓Vstring的總和：

M＝Vmains(peak)/Vstring。

為了允許凈空(headroom)，可以應用0.4的校正因子：

(M+0.4)＝Vmains(peak)/Vstring。