[發明專利]具有效率提高功能的LED驅動電路

有效

• 申請號: 201380013237.7
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN104206021B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 俞尚佑
• 申請（專利權）人: 魯米格倫株式會社
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

技術領域

本發明涉及用于照明的發光二極管(LED)驅動電路的效率的提高，在所述LED驅動電路的負載側使用恒流電路。

背景技術

在家中、辦公室或工廠中使用的傳統白熾燈的功耗大，散熱程度大，并且壽命短。對白熾燈的缺點進行補償的熒光燈與白熾燈相比功耗低，但壽命仍較短。因此，近來，使用與白熾燈相比功耗低且壽命顯著增加的LED的發光二極管(LED)照明裝置得以廣泛使用。

另外，由于僅當恒定電流流過LED負載時，LED負載處的亮度才均勻，所以在LED驅動電路中重要的是恒定電流流過LED負載。

然而，在現有技術中主要使用圖1所示的開關模式電源(SMPS)方法。SMPS方法是這樣的方法：交流(AC)電源10通過整流電路11(例如，橋接電路)整流，然后在經過SMPS 12之后通過電容器C平滑并被供應給LED負載14，并且通過調節通過施加到電阻器Rs的電壓而檢測負載電流的占空比，與期望的亮度對應的恒定負載電流流過，施加到電阻器Rs的電壓被施加到脈寬調制(PWM)驅動單元13，開關SW導通/截止。

然而，由于使用SMPS方法的LED驅動電路需要具有復雜構造的SMPS 12和PWM驅動單元13，所以在諸如LED燈的小尺寸LED照明設備中，難以在LED燈的窄空間中安裝這些電路的組件。具體地講，這些電路使用脈沖方法來工作。因此，生成多個諧波，另外需要用于抑制由這些諧波導致的電磁波的發射的設備。當然，使用圖1的SMPS方法的LED驅動電路可利用電感器L來升壓，因此可驅動更多個LED。LED驅動電路的輸入電流遵循使用鋸齒方法的輸入電壓，輸入電流流動的持續時間增加，并且提高了功率因數。

此外，在考慮使用SMPS方法的LED驅動設備的問題的另一現有技術中，如圖 2所示，使用利用恒流電路方法的LED驅動電路，通過安裝使用模擬電路方法的恒流電路23來使恒定電流流過LED負載22。由于使用此方法的恒流電路23使用圖3所示的簡單模擬電路(在圖3中使用晶體管，但也可使用運算(OP)放大器)，電路構造簡單，并且使用利用模擬電路方法的恒流電路23，從而不再擔心由諧波導致的電磁波的生成。

然而，圖2的使用恒流電路方法的LED驅動電路由于LED驅動電路中發生的閃爍而不適合于通用照明設備。

為了解決圖2的LED驅動電路的閃爍問題，如圖4所示，根據另一現有技術的使用恒流電路方法的LED驅動電路通過增加電容器C來去除閃爍。

然而，例如，在圖2的使用恒流電路方法的LED驅動電路中，如果輸入AC電壓20(Vin)為220Vrms(峰值為約310V)，并且當LED負載22導通時施加到LED負載22的負載電壓(輸出電壓)V_L為235V，則輸入電壓V_in和輸入電流I_in具有圖5的波形。這里，輸出電流I_L等于輸入電流I_in，這是因為電路為單回路。

因此，如果當LED負載22開始導通時施加到恒流源23的電壓為5V，則在輸入電壓V_in等于或大于240V(235V+5V)的區段中LED負載22導通，在這種情況下，作為恒流源23中設定的恒定電流的負載電流I_L流過LED負載22。

然而，通常，效率被定義為輸出端子處的輸出功率P_L(＝[輸出電流I_L×輸出電壓V_L])比輸入端子處的輸入功率P_in(＝[輸入電流I_in×輸入電壓V_in])。由于圖2的驅動電路是單回路，所以流過LED負載22的輸出電流I_L和輸入電流I_in為恒定電流，輸入電流I_in＝輸出電流I_L。

在這種情況下，施加到LED負載22的輸出電壓V_L恒定為235V，但輸入電壓V_in的波形描繪出圖5的曲線。因此，如果考慮圖5利用近似方法計算效率，則效率為約86％(如下面的等式中一樣)。即，僅供應的功率的86％用于從LED負載22發射光，并且發生了約14％的功率損失。

效率＝[(I_L)×(235+235+235+235)/[(I_in)×(240+260+280+310)]

＝940/1090＝86.2％