專利名稱：?jiǎn)渭?jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般地涉及一種發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器，尤其涉及一種能夠提高線性調(diào)整率的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
在任何LED照明裝置或背光裝置中，驅(qū)動(dòng)器的性能都決定著最終用戶的體驗(yàn)。由于成本優(yōu)勢(shì)，單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器被廣泛采用。為了降低材料成本，一部分單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)集成電路(IC)不具有輸出反饋回路。即，既沒有電流反饋回路，也沒有電壓反饋回路。在這種情況下，忽略其它影響較小的因素，LED驅(qū)動(dòng)器的輸出功率取決于驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓、LED電流感測(cè)峰值和脈寬調(diào)制(PWM)頻率。另外，由于LED兩端的電壓是穩(wěn)定的，所以意味著LED的驅(qū)動(dòng)電流(驅(qū)動(dòng)器的輸出電流)取決于驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓、LED電流感測(cè)峰值和PWM頻率。為了滿足對(duì)功率因數(shù)的要求，當(dāng)前使用的LED驅(qū)動(dòng)器包括功率因數(shù)校正(PFC)功能。具體地，將能夠反映驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓(交流電壓)的參考信號(hào)引入到PFC電路以對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行校正。利用這種方式，LED驅(qū)動(dòng)器的功率因數(shù)可以達(dá)到0.9，甚至更高。
發(fā)明內(nèi)容為了能夠反映輸入到驅(qū)動(dòng)器的交流電壓(即，單相線電壓)，用于PFC的參考信號(hào)直接與該交流電壓相關(guān)。因而，參考信號(hào)將隨交流電壓的波動(dòng)發(fā)生波動(dòng)。然而，由于LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流部分地取決于LED電流感測(cè)峰值，而LED電流感測(cè)峰值又受到引入的參考信號(hào)的影響，所以，參考信號(hào)平均值的波動(dòng)將間接引起LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流的波動(dòng)，從而影響驅(qū)動(dòng)器的線性調(diào)整率。不期望的線性調(diào)整率會(huì)導(dǎo)致LED驅(qū)動(dòng)器輸出功率的變化，進(jìn)而引發(fā)照明效果較差、縮短LED壽命等問題?？紤]到上述問題，本公開提供了一種能夠提高自身線性調(diào)整率的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，包括:整流器；電壓米樣電路，用于基于整流器的輸出米樣第一電壓，并根據(jù)第一電壓輸出用于功率因數(shù)校正的第二電壓；以及電壓調(diào)節(jié)電路，用于在第一電壓的幅值超過(guò)閾值的情況下，使電壓采樣電路輸出特定電壓作為第二電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓采樣電路可以包括分壓電路。該分壓電路的一端連接在整流器的輸出端，另一端接地。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)電路可以包括穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地，陰極連接在整流器的輸出和電壓采樣電路的輸出之間的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)電路可以包括穩(wěn)壓集成電路。該穩(wěn)壓集成電路的陽(yáng)極管腳接地，陰極管腳連接在整流器的輸出和電壓采樣電路的輸出之間的位置。 在一個(gè)實(shí)施例中，穩(wěn)壓集成電路可以是TL431。[0012]通過(guò)使用本公開描述的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器，可以有效地改善驅(qū)動(dòng)器的線性調(diào)整率，確保穩(wěn)定的輸出功率。從而，使得由該單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的LED具有穩(wěn)定的光輸出以及更長(zhǎng)的使用壽命。此外，由于不良的線性調(diào)整率會(huì)導(dǎo)致較大的輸出功率偏差，從而需要更大的變壓器和散熱片，改善的線性調(diào)整率降低了對(duì)變壓器和散熱片的要求，降低了成本。應(yīng)當(dāng)理解，前述的一般說(shuō)明和下面的詳細(xì)說(shuō)明都是示例性和說(shuō)明性的，而不是對(duì)請(qǐng)求保護(hù)的本實(shí)用新型的限制。

參照
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的說(shuō)明，會(huì)更加容易地理解本實(shí)用新型的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，相同的或?qū)?yīng)的技術(shù)特征或部件將采用相同或?qū)?yīng)的附圖標(biāo)記來(lái)表示。在附圖中不必依照比例繪制出單元的尺寸和相對(duì)位置。圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)中的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。圖2是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器中作為本實(shí)用新型要點(diǎn)的功能模塊的框圖。圖3是示出根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。圖4是用于呈現(xiàn)采用根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器的原理的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明中省略了與本實(shí)用新型無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。為了有助于理解本實(shí)用新型的要點(diǎn)，首先對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中采用的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器的一般電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)中的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器100的電路結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。需要說(shuō)明的是:為了簡(jiǎn)便起見，圖1中只示例性示出了現(xiàn)有單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器100的基本結(jié)構(gòu)和部件；此電路圖是示意性的，還可能為了完善功能或改善性能補(bǔ)充其它結(jié)構(gòu)和部件。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器的電路中包括幾大功能模塊:整流模塊、DC-DC轉(zhuǎn)換模塊以及控制模塊。整流模塊即圖1中所示的整流器101，用于將輸入驅(qū)動(dòng)器100的交流電整流為直流電。整流器101可以用已知的各種整流器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如整流橋等。在圖1中，虛線框103中的包括電容器、變壓器以及二極管的電路連接是實(shí)現(xiàn)DC-DC轉(zhuǎn)換模塊的示意性基本電路結(jié)構(gòu)。在DC-DC轉(zhuǎn)換模塊103中，除了要將由整流器電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為適合于為驅(qū)動(dòng)器100內(nèi)部各器件和芯片供電的直流電壓之外，還根據(jù)來(lái)自控制模塊的控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器100的PF校正。最后，驅(qū)動(dòng)器100輸出經(jīng)過(guò)濾波的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以使LED正常發(fā)光。圖1中所示電阻Rl R3、電容器Cl、MOSFET Ql (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，下文中簡(jiǎn)稱為“M0S管”)以及LED驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC) 102所組成的電路是控制模塊的示例性簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。控制電路可以完成很多功能，諸如LED的閃爍頻率控制、LED調(diào)光等。但在本公開中只對(duì)與由于進(jìn)行PF校正而影響驅(qū)動(dòng)器的線性調(diào)整率相關(guān)的部分進(jìn)行描述。如圖1中所示的電阻Rl和R2所組成的分壓電路是電壓采樣電路的一個(gè)示例性實(shí)施例。電壓采樣電路用于采樣這樣的電壓:該電壓能夠指示出作為驅(qū)動(dòng)器輸入的交流電壓的變化和波動(dòng)，并且該電壓的大小能夠滿足IC 102的管腳輸入信號(hào)的要求。該采樣電壓將用作進(jìn)行PFC的參考電壓，因而，圖1中將其標(biāo)記為VMf。如圖1中所示，通過(guò)連接在整流器101和地之間的分壓電阻Rl和R2采樣參考電壓V,ef。而電阻Rl和R2的阻值的比例關(guān)系根據(jù)整流器101的輸出電壓大小和IC 102的管腳電壓大小的比值來(lái)確定。MOS管Ql和電阻R3組成的電路是驅(qū)動(dòng)器100的輸出電流感測(cè)電路的實(shí)例。當(dāng)MOS管Ql接通時(shí)，電阻R3上的電流能夠指示LED驅(qū)動(dòng)電流的大小和變化，電阻R3將該大小和變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸入到IC 102的相應(yīng)管腳，以與參考電壓Vref —起用作PFC的依據(jù)。具體的PFC方法、所涉及的電路結(jié)構(gòu)可以使用本領(lǐng)域已知的各種方法和結(jié)構(gòu)，此處不進(jìn)行詳細(xì)描述。IC 102可以采用市場(chǎng)上可以得到的任何LED驅(qū)動(dòng)1C，例如，LM3444等。當(dāng)然，對(duì)于一些功能簡(jiǎn)單且對(duì)體積要求不高的驅(qū)動(dòng)器，也可以不使用IC芯片，而由技術(shù)人員自己搭建相應(yīng)控制電路。但是，由于所采樣的參考電壓VMf與交流電壓直接相關(guān)，因而其平均值隨著交流電壓的波動(dòng)而波動(dòng)。在LED驅(qū)動(dòng)電路中，所引入的該參考電壓Vref的平均值波動(dòng)將間接引起驅(qū)動(dòng)器100的輸出電流的平均值波動(dòng)，從而帶來(lái)較差的線性調(diào)整率，影響LED驅(qū)動(dòng)功率的穩(wěn)定，帶來(lái)各種問題。因此，本實(shí)用新型對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行改進(jìn)。圖2是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器中作為本實(shí)用新型要點(diǎn)的功能模塊的框圖。為了改善現(xiàn)有單極LED驅(qū)動(dòng)器的線性調(diào)整率，增加電壓調(diào)節(jié)電路，用于減小所采樣的參考電壓的波動(dòng)帶來(lái)的參考電壓之間的差異。如圖2所示，電壓采樣電路202用于基于整流器201的輸出采樣第一電壓V1,并根據(jù)第一電壓V1輸出用于PFC的第二電壓V2。此外，電壓米樣電路202將米樣到的第一電壓V1提供給電壓調(diào)節(jié)電路203，使得電壓調(diào)節(jié)電路203能夠根據(jù)第一電壓V1的大小來(lái)對(duì)由電壓采樣電路202輸出的第二電壓V2的大小進(jìn)行控制。具體來(lái)說(shuō)，電壓調(diào)節(jié)電路203在第一電壓V1的幅值超過(guò)閾值的情況下，使電壓采樣電路202輸出特定電壓作為第二電壓。請(qǐng)注意:由于單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器中的其它組成部件以及這些部件之間的連接關(guān)系不受作為實(shí)用新型要點(diǎn)的電壓調(diào)節(jié)電路203的添加的影響，所以在圖2中沒有示出其它部件，并且在這里也不再對(duì)它們進(jìn)行描述。換句話說(shuō)，添加電壓調(diào)節(jié)電路203的方案適用于各種單極LED驅(qū)動(dòng)器，而不會(huì)對(duì)其原有結(jié)構(gòu)造成影響。圖3是示出根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器300的電路結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。在單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器300中，電壓采樣電路包括由電阻Rll、R12和R2組成的分壓電路。該分壓電路的一端連接在整流器101的輸出端，另一端接地。此外，為了減少輸入到IC 102的管腳的信號(hào)的毛刺，電壓采樣電路還包括用于對(duì)管腳輸入電壓進(jìn)行濾波的電容器Cl。需要注意的是:本實(shí)施例中的作為電壓采樣電路的實(shí)例的分壓電路只是示例性的，事實(shí)上，還可以按照設(shè)計(jì)需要采用任何其它形式的電路結(jié)構(gòu)，只要輸入到IC102的電壓信號(hào)V2能夠反映出作為驅(qū)動(dòng)器輸入的交流電\c的變化和波動(dòng)即可。作為電壓調(diào)節(jié)電路的一個(gè)具體實(shí)例，例如齊納二極管的穩(wěn)壓二極管Dl被添加到單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器300。如圖3中所示，穩(wěn)壓二極管Dl的陽(yáng)極接地，陰極連接在整流器101的輸出和電壓采樣電路的輸出(V2)之間的位置。在本實(shí)例中，穩(wěn)壓二極管Dl的陽(yáng)極連接在電阻Rll和R12之間。在圖3所示的實(shí)施例中，電阻Rll和R12之間的電壓V1是電壓采樣電路基于整流器101的輸出米樣的第一電壓的實(shí)例。此外，電阻R12和R2之間的電壓V2是根據(jù)第一電壓V1輸出的用于功率因數(shù)校正的第二電壓的實(shí)例。作為電壓調(diào)節(jié)電路的實(shí)例，假設(shè)穩(wěn)壓二極管Dl的擊穿電壓為Vb (“閾值”的實(shí)例)。當(dāng)采樣電壓Vl達(dá)到擊穿電壓Vb時(shí)，穩(wěn)壓二極管Dl被擊穿。此時(shí)，Dl兩端的電壓被穩(wěn)定在穩(wěn)定電壓Vz。在這種情況下，相應(yīng)地，無(wú)論輸入到驅(qū)動(dòng)器的交流電壓如何波動(dòng)，輸出到IC 102的電壓V2被固定到Vz 42/0^2+1^12)(“特定電壓”的實(shí)例)。從而，無(wú)論輸入到驅(qū)動(dòng)器的交流電壓\c如何波動(dòng)，V2只在采樣電壓V1小于擊穿電壓Vb時(shí)才隨著交流電壓的波動(dòng)而波動(dòng)。雖然在圖3所示的實(shí)施例中，作為電壓調(diào)節(jié)電路的實(shí)例只示出了一個(gè)穩(wěn)壓二極管Dl0但在實(shí)際應(yīng)用中，電壓調(diào)節(jié)電路還可以包括其它部件。例如，還可以包括例如相互串聯(lián)連接的多個(gè)穩(wěn)壓二極管，或任何其它電路部件和結(jié)構(gòu)，只要能夠在電壓V1超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，使得電壓V2的值穩(wěn)定在特定電壓即可。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)電路可以包括穩(wěn)壓集成電路。例如，可以將穩(wěn)壓集成電路的陽(yáng)極管腳接地，陰極管腳連接在整流器的輸出和電壓采樣電路的輸出(V2)之間的位置。穩(wěn)壓集成電路的例子諸如是TL431。參考圖4，圖4是用于呈現(xiàn)采用根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器300的原理的示意圖。圖4的(a)示出在輸入交流電壓Vac的有效值分別在198V和264V波動(dòng)時(shí)，不具有電壓調(diào)節(jié)電路的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器中電壓采樣電路所采集的電壓V1的變化?？梢钥闯?在電壓波峰附近，電壓V1的值在不同輸入交流電壓(198V和264V)條件下相差很大。在這種情況下，用作PFC參考電壓的電壓V2的差值也相差較大，進(jìn)而間接影響驅(qū)動(dòng)器的輸出電流，帶來(lái)較差的線性調(diào)整率。 圖4的(b)示出在輸入交流電壓Vac的有效值分別在198V和264V波動(dòng)時(shí)，根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器中電壓采樣電路所采集的電壓V1的變化?？梢钥闯?在電壓V1達(dá)到預(yù)定閾值后，其將被穩(wěn)定在特定電壓Vz。在這種情況下，只有在電壓V1小于預(yù)定閾值的區(qū)間，電壓V1才隨著交流電壓\c的波動(dòng)而具有差值。換句話說(shuō)，只有在電壓V1小于預(yù)定閾值的區(qū)間，用作PFC參考電壓的電壓V2才隨著交流電壓\c的波動(dòng)而具有差值。并且，該差值與圖4的(a)中所示位于峰值附近的差值相比很小。因此，與現(xiàn)有技術(shù)中的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器相比，根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器改善了驅(qū)動(dòng)器輸入和輸出之間的線性調(diào)整率。從而，使得根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器具有穩(wěn)定的輸出功率，帶來(lái)良好的驅(qū)動(dòng)性能。此外，根據(jù)本實(shí)用新型的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)器能夠避免使用較大的變壓器和散熱片，節(jié)省了制造成本。在上面對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施例描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多其它實(shí)施例中使用，與其它實(shí)施例中的特征相組合，或替代其它實(shí)施例中的特征。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括”在本文使用時(shí)指特征、要素或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多其它特征、要素或組件的存在或附加。應(yīng)注意，此處所使用的“連接”被限定為表示在兩個(gè)或更多電路對(duì)象之間沒有任何插入電路對(duì)象的直接連接，以及在兩個(gè)或更多電路對(duì)象之間通過(guò)一個(gè)或更多插入電路對(duì)象實(shí)現(xiàn)的間接連接。例如，兩個(gè)彼此直接連接的電路對(duì)象被稱為彼此“連接”。同樣的兩個(gè)電路對(duì)象若其間連接有一個(gè)或更多插入電路對(duì)象則也被稱為彼此“連接”。在本公開中，“參考”等表述是為了將所描述的特征在文字上區(qū)分開，以清楚地描述本實(shí)用新型。因此，不應(yīng)將其視為具有任何限定性的含義。上面舉例說(shuō)明了本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本實(shí)用新型的范圍不僅限于說(shuō)明書所描述具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本實(shí)用新型的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型可以使用執(zhí)行與在此的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
權(quán)利要求1.一種單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，包括: 整流器； 電壓米樣電路，用于基于所述整流器的輸出米樣第一電壓，并根據(jù)所述第一電壓輸出用于功率因數(shù)校正的第二電壓；以及 電壓調(diào)節(jié)電路，用于在所述第一電壓的幅值超過(guò)閾值的情況下，使所述電壓采樣電路輸出特定電壓作為所述第二電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，其中，所述電壓采樣電路包括分壓電路，所述分壓電路的一端連接在整流器的輸出端，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，其中，所述電壓調(diào)節(jié)電路包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地，陰極連接在所述整流器的輸出和所述電壓采樣電路的輸出之間的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，其中，所述電壓調(diào)節(jié)電路包括穩(wěn)壓集成電路，所述穩(wěn)壓集成電路的陽(yáng)極管腳接地，陰極管腳連接在所述整流器的輸出和所述電壓采樣電路的輸出之間的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，所述穩(wěn)壓集成電路是TL431。
專利摘要本公開提供一種單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器包括整流器；電壓采樣電路，用于基于整流器的輸出采樣第一電壓，并根據(jù)第一電壓輸出用于功率因數(shù)校正的第二電壓；以及電壓調(diào)節(jié)電路，用于在第一電壓的幅值超過(guò)閾值的情況下，使電壓采樣電路輸出特定電壓作為第二電壓。該單級(jí)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器提高了自身的線性調(diào)整率。
文檔編號(hào)H05B37/02GK203086788SQ201220686770
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者廖武強(qiáng), 楊旭生, 陳少屏, 符小明 申請(qǐng)人:歐司朗股份有限公司