用于發(fā)光二極管照明的驅(qū)動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管照明的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于發(fā)光二極管照明的驅(qū)動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管照明的方法。本發(fā)明于此主要涉及高功率照明應(yīng)用的描述，但不以此形式所限。
【背景技術(shù)】
[0002]近期發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器的研究工作顯示，使用如圖1所示的主動(dòng)功率電子開關(guān)(active power electronic switches) (「主動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器」)的雙切換模式發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，及如圖2所示的不具有主動(dòng)功率電子開關(guān)(active power electronicswitches) (「被動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器」)的被動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)被提出用于發(fā)光二極管系統(tǒng)。圖1顯示來(lái)自意法半導(dǎo)體公司(ST Microelectronics)的應(yīng)用須知的電源供應(yīng)器與電源管理L6562A TSM1052 AN2711 數(shù)據(jù)表(Applicat1n Notes Power Supply And PowerManagement L6562A TSM1052 AN2711 Datasheet)的「主動(dòng)(active)」實(shí)體(off ine)發(fā)光二極管系統(tǒng)。對(duì)于其中發(fā)光二極管系統(tǒng)連接交流主電源(AC mains)的實(shí)體(offine)應(yīng)用中，主動(dòng)與被動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器本質(zhì)上轉(zhuǎn)換電網(wǎng)頻率的交流電壓源為電流源以驅(qū)動(dòng)通常以串聯(lián)連接為發(fā)光二極管串(strings)的發(fā)光二極管裝置。
[0003]對(duì)于緊密的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)而言，主動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器是很好的解決方案。主動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器是以切換模式電源供應(yīng)器的技術(shù)為基礎(chǔ)。因?yàn)榍袚Q頻率可高達(dá)數(shù)百千-赫茲(kilo-Hertz)，則可減少能量?jī)?chǔ)存構(gòu)件的構(gòu)件，例如電感器與電容器的尺寸。然而，由于他們對(duì)于復(fù)雜的電子電路，例如輔助電源供應(yīng)器、控制集成電路、以及用于電源切換的閘極驅(qū)動(dòng)電路等的需求，因此主動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器于遭受例如大范圍的溫度與濕度變化和閃電的嚴(yán)酷環(huán)境條件的戶外應(yīng)用上不太可靠。
[0004]另一方面，被動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器具有不需要輔助電源供應(yīng)器、控制集成電路、以及用于電源切換的閘極驅(qū)動(dòng)電路等的簡(jiǎn)易電路結(jié)構(gòu)。然而，因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率的運(yùn)作，使得這些被動(dòng)驅(qū)動(dòng)器通常需要較大尺寸的能量?jī)?chǔ)存構(gòu)件。這些構(gòu)件包含具有有限壽命(limitedlifetime)且對(duì)溫度高度敏感的電解電容器(electrolytic capacitors)。一般而言，通常用于發(fā)光二極管照明的電解電容器(electrolytic capacitors)具有15，000小時(shí)或1.7年的壽命。假使發(fā)光二極管照明的運(yùn)作溫度下降10°C，則其壽命加倍，而假使溫度是上升10°C，則其壽命減半。盡管如此，由于其電路的簡(jiǎn)單性與對(duì)抗嚴(yán)酷環(huán)境的耐用性，使得被動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器在戶外應(yīng)用時(shí)較為可靠。
[0005]美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3/129，793為描述無(wú)需電解電容器(electrolyticcapacitors)使用被動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的方法的用于嚴(yán)酷環(huán)境中的耐用的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器。如圖2所示，此些被動(dòng)發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器是以全橋式(full-bridge d1de rectifier) 二極管整流器為基礎(chǔ)。二極管整流器的輸出電壓是由非電解電容器(non-electrolyticcapacitors)C3平坦化(smoothed)，而輸出電感器轉(zhuǎn)換此電容電壓為用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管負(fù)載的電流源。于一些情況下，如圖3所示，非電解電容器(non-electrolyticcapacitors)C3可由各種形式的堆積電路(valley-fill circuit)取代。
[0006]對(duì)于高功率的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)，例如那些使用在街道照明中的系統(tǒng)，發(fā)光二極管裝置通常是串連形成發(fā)光二極管串。假使需要高功率，則某些時(shí)候需要使用并聯(lián)連接(parallel-connected)串(strings)以達(dá)到所需的功率與發(fā)光性能。因?yàn)榧幢阌上嗤圃焐躺a(chǎn)，各發(fā)光二極管裝置不是完全地一致，相同模塊類型的發(fā)光二極管裝置的電壓-電流(VI)特性也不完全地一致。因此，并聯(lián)連接(parallel-connected)發(fā)光二極管串(strings)的電壓-電流(VI)特性也不同。這樣的差異可導(dǎo)致電流不平衡的問(wèn)題，從而可導(dǎo)致光與熱分布的不均勾，且更重要地為，由于意外過(guò)量電流(over-current)的情形，從而使發(fā)光二極管模塊的壽命減少。
[0007]為了處理并聯(lián)連接(parallel-connected)發(fā)光二極管串(strings)的電流不平衡的問(wèn)題，已經(jīng)提出各種技術(shù)，例如電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)電子電力學(xué)報(bào)(IEEETransact1ns on Power Electronics)中由李 S.N、鐘 W.Z.、陳 W.、許 S.Y.R.所著的「用于減少并聯(lián)發(fā)光二極管串中電流不平衡的新型的自配置的電流鏡技術(shù)(NovelSelf-configurable Current Mirror Techniques for Reducing Current Imbalance inParallel Light-Emitting D1de (LED) strings)」，冊(cè)(Volume):27，期號(hào)(Issue):4，頁(yè)數(shù):2153-2162的回顧。一般而言，電流鏡技術(shù)(Current Mirror Techniques)與切換模塊電流控制方法常用于減少并聯(lián)電流串中電流的不平衡。用于此技術(shù)中的電流平衡電路顯示于圖4中。然而，無(wú)論其形式如何，使用這些技術(shù)與方法將增加電路的復(fù)雜性與成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)課題為要克服或改善現(xiàn)有技術(shù)的至少一缺點(diǎn)或提供有用的替代方案。
[0009]本發(fā)明第一方面提供用于具有多個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管照明的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器從交流電源接收交流輸入功率，且包含用以供應(yīng)整流輸出功率至發(fā)光二極管以產(chǎn)生光通量的電壓倍增器。
[0010]更好地為，多個(gè)發(fā)光二極管為串聯(lián)連接。
[0011]于各種實(shí)施例中，電壓倍增器為:電壓二倍器(voltage doubler)、電壓三倍器(voltage tripler)、以及電壓四倍器(voltage quadrupler)的其中之一或其任意組合。在部分實(shí)施例中，電壓倍增器為:德龍電壓二倍器(Delon voltage doubler)及格賴納赫電壓二倍器(Greinacher voltage doubler)的其中之一或其組合。
[0012]更好地為，驅(qū)動(dòng)器允許對(duì)應(yīng)于對(duì)人眼不明顯的光通量變化的整流輸出功率變化。
[0013]更好地為，驅(qū)動(dòng)器包含位于交流電源與電壓倍增器之間的輸入電容器。更好地為，驅(qū)動(dòng)器包含位于電壓倍增器與發(fā)光二極管之間的輸出電容器。也為更好地為，驅(qū)動(dòng)器包含位于交流電源與電壓倍增器之間的輸入電感器。更進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)器較佳地包含位于電壓倍增器與發(fā)光二極管之間的輸出電感器。
[0014]在部分實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器包含位于電壓倍增器與發(fā)光二極管之間的填谷電路(valley-fill circuit)。
[0015]在部分實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器包含位于電壓倍增器與發(fā)光二極管之間的平滑電容器(smoothing capacitor)。
[0016]更好地為，發(fā)光二極管串聯(lián)連接為串聯(lián)連接串(series-connected strings)的形式。更好地為，串聯(lián)連接串(series-connected strings)為并排排列。
[0017]本發(fā)明第二方面也提供驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管照明的方法，此方法包含:接收具有輸入電壓的交流輸入功率；倍增輸入電壓以供應(yīng)倍增輸出電壓至發(fā)光二極管的；以及整流交流輸入功率以供應(yīng)整流輸出功率至發(fā)光二極管以產(chǎn)生光通量。
[0018]更好地為，多個(gè)發(fā)光二極管為串聯(lián)連接。
[0019]于各種實(shí)施例中，輸入電壓為二倍(doubler)、三倍(tripler)、或四倍(quadrupler)。在部分實(shí)施例中，輸入電壓為使用:德龍電壓二倍器(Delon voltagedoubler)及格賴納赫電壓二倍器(Greinacher voltage doubler)的其中之一或其組合而倍增。
[0020]更好地為，此方法包含允許對(duì)應(yīng)于對(duì)人眼不明顯的光通量變化的整流輸出功率變化。
【附圖說(shuō)明】
[0021]現(xiàn)將藉僅為范例的方法，參照附隨圖式描述根據(jù)本發(fā)明最佳模式的較佳實(shí)施例，其中: