用于照明裝置的驅(qū)動(dòng)電路和照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于照明裝置的驅(qū)動(dòng)電路和一種照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的低成本的LED驅(qū)動(dòng)器通常會(huì)使用單階反激PFC(功率因數(shù)校正)變換器來(lái)將電源電壓轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED發(fā)光模塊所需的直流DC電流。然而，單階反激PFC變換器不能夠適用于50/60HZ電源電壓變化而保持適當(dāng)?shù)墓β室驍?shù)和THD(總諧波失真)性能。這使得電源電壓至LED模塊的功率轉(zhuǎn)換并不是隨時(shí)間而恒定的，造成提供給LED模塊的輸出電流會(huì)包含大量波紋電流。
[0003]輸出波紋電流的幅值取決于所使用的單階反激式PFC變換器的輸出電容以及LED模塊的有效串聯(lián)電阻。輸出波紋電流的頻率一般為100/120HZ，是反激式PFC變換器輸入電壓的兩倍。此外，由于LED模塊的負(fù)載特性表現(xiàn)為電阻性和電容性，在輸出波紋電流和電源電壓之間會(huì)存在相位超前。這些問題往往會(huì)導(dǎo)致高波紋率(通常大于35%)，從而造成LED模塊的可靠性和質(zhì)量降低，并且還會(huì)造成攝影機(jī)或視頻應(yīng)用中的頻閃問題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中一般使用具有較大輸出電容的單階反激式變換器或者使用雙階的設(shè)計(jì)來(lái)解決以上問題。對(duì)于第一種現(xiàn)有技術(shù)，假如LED模塊的有效串聯(lián)電阻為60hm，并且反激的輸出電容為500 μ F，那么獲得的波紋率為47%;將輸出電容變成雙倍為1000 μ F時(shí)，獲得的波紋率為26%;將輸出電容變成三倍為1500 μ F時(shí)，獲得的波紋率為17%。然而，這種方案在LED模塊的有效串聯(lián)電阻越來(lái)越低時(shí)會(huì)變得非常不利。此外，更大的電容需要更大PCB板的容納空間和更大的殼體，同時(shí)，增大的電容會(huì)造成如電路上電延遲以及短路電流增大等問題。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)的第二種方案中，一般使用升壓PFC模塊和反激式模塊或者反激式PFC模塊和降壓模塊的組合，其中，第一級(jí)提供良好的功率因數(shù)、THD以及穩(wěn)定的直流DC總線電壓，同時(shí)第二級(jí)將總線電壓轉(zhuǎn)換為DC電流并將其提供給LED模塊。雖然在采用該方案的LED驅(qū)動(dòng)器輸出端不具有波紋電流，然而，與低成本的單階設(shè)計(jì)相比，雙階設(shè)計(jì)的成本較高并且結(jié)構(gòu)不緊湊。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，雙階設(shè)計(jì)的效率會(huì)比單階的要低，而且還會(huì)受到EMI問題的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種新型的用于照明裝置的驅(qū)動(dòng)器，特別是用于使用LED作為光源的照明裝置的驅(qū)動(dòng)器，以及包括該驅(qū)動(dòng)器的照明裝置。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器能夠有效地減小或避免照明裝置的發(fā)光單元的波紋電流。
[0007]此外，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器組成部件少、成本低廉和結(jié)構(gòu)緊湊，并且該驅(qū)動(dòng)器具有良好的兼容性，其能夠和任意的具有波紋電流的恒流LED驅(qū)動(dòng)器一起工作，不管該恒流驅(qū)動(dòng)器是否為控制環(huán)路類型、PSR或者是光耦合調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器的接口也簡(jiǎn)單，具有正極和負(fù)極端口，而且還能作為單獨(dú)的產(chǎn)品使用。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的通過(guò)這樣一種驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，即該驅(qū)動(dòng)電路包括:第一驅(qū)動(dòng)模塊，其中，該第一驅(qū)動(dòng)模塊配置為將來(lái)自供電源的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為提供給照明裝置的發(fā)光單元的恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，驅(qū)動(dòng)電路還包括第二驅(qū)動(dòng)模塊，其中，該第二驅(qū)動(dòng)模塊與第一驅(qū)動(dòng)模塊和發(fā)光單元串聯(lián)連接并配置為保持由恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在第二驅(qū)動(dòng)模塊上的電壓，并且第二驅(qū)動(dòng)模塊還包括第一開關(guān)裝置，第一開關(guān)裝置由保持的電壓驅(qū)使導(dǎo)通，使得第二驅(qū)動(dòng)模塊輸出的電流信號(hào)為直流信號(hào)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路的第二驅(qū)動(dòng)模塊能夠采樣和保持整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路所承受電壓的峰值，其中所承受的電壓一般為直流分量和交流分量的疊加。該驅(qū)動(dòng)電路的第二驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)由保持的電壓所獲得的恒定電壓而驅(qū)動(dòng)，以導(dǎo)通直流電流，所以該第二驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)于直流電流呈現(xiàn)出低阻抗特性，但對(duì)于交流電流呈現(xiàn)出高阻抗特性，即保證了通過(guò)該第二驅(qū)動(dòng)模塊的電流為直流，由此該驅(qū)動(dòng)電路能夠減小波紋電流。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，第二驅(qū)動(dòng)模塊還包括電壓保持單元，用于采樣恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)并保持由恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在第二驅(qū)動(dòng)模塊上的電壓，以及執(zhí)行單元，用于根據(jù)保持的電壓使得第二驅(qū)動(dòng)模塊輸出的電流信號(hào)為直流信號(hào)。在該第二驅(qū)動(dòng)模塊與例如用于LED的恒流驅(qū)動(dòng)器連接時(shí)，該第二驅(qū)動(dòng)模塊的電壓保持單元能夠?qū)κ┘釉谄渖系碾妷哼M(jìn)行采樣并保持該電壓，由此該電壓保持單元能夠向執(zhí)行單元提供恒定電壓，以例如恒流的方式驅(qū)動(dòng)并控制執(zhí)行單元，使得該執(zhí)行單元輸出直流電流。
[0011]對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例有利的是，驅(qū)動(dòng)電路還包括輔助保持單元，用于和電壓保持單元一起保持由恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在第二驅(qū)動(dòng)模塊上的電壓。該輔助保持單元幫助電壓保持單元保持住由電壓保持單元采樣的電壓，有效的提高了該驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性。
[0012]有利的是，驅(qū)動(dòng)電路還包括限流單元，用于控制經(jīng)過(guò)第二驅(qū)動(dòng)模塊的最大電流。該限流單元可以控制第二驅(qū)動(dòng)模塊的最大允許電流，避免在LED負(fù)載短路時(shí)，該第二驅(qū)動(dòng)模塊因過(guò)流而損壞。
[0013]對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選的是，電壓保持單元包括電容器，用于向執(zhí)行單元提供恒定驅(qū)動(dòng)電壓。該電容器的電壓是恒定值，以向第一開關(guān)裝置提供恒定的驅(qū)動(dòng)電流，使得第一開關(guān)裝置能夠輸出直流電流。此外，在驅(qū)動(dòng)電路的最大電壓泄放期間，該電容器充電，由此根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路的第二驅(qū)動(dòng)模塊并不是除第一驅(qū)動(dòng)模塊之外的另一個(gè)電流控制器，而是電壓控制器。借助電容器上的直流電壓，該第二驅(qū)動(dòng)模塊只允許流過(guò)直流電流。
[0014]優(yōu)選的是，輔助保持單元包括第二開關(guān)裝置，該第二開關(guān)裝置配置為與第一開關(guān)裝置構(gòu)成達(dá)林頓級(jí)。由第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置構(gòu)成的達(dá)林頓級(jí)能夠使得電容器的消耗最小化，并且電容器上充電足以向該達(dá)林頓級(jí)提供驅(qū)動(dòng)電能以承載LED電流。
[0015]優(yōu)選的是，第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置設(shè)計(jì)為三極管或M0SFET。
[0016]優(yōu)選的是，電壓保持單元還包括第一二極管和第二二極管，其中第一二極管的陰極連接至第二二極管的陰極，并且第二二極管的陽(yáng)極連接至電容器。經(jīng)過(guò)第一二極管、第二二極管、以及電容器的電壓的總和限定了經(jīng)過(guò)根據(jù)本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的第二驅(qū)動(dòng)模塊的電壓峰值。
[0017]優(yōu)選的是，輔助保持單元包括第一晶體管、一端連接至第一晶體管的控制電極的第一電阻、以及連接至第一晶體管的參考電極的第二電阻，其中第一電阻的另一端連接至第二二極管和電容器之間的節(jié)點(diǎn)上。由于電容器上的電壓是恒定的，由此第一晶體管的輸出電流可以是恒定電流。
[0018]優(yōu)選的是，執(zhí)行單元包括第二晶體管、連接在第二晶體管的控制電極和第一晶體管的參考電極之間的第三電阻、以及連接在第二晶體管的參考電極的第四電阻。由于第一晶體管的輸出電流是恒定的，那么驅(qū)動(dòng)第二晶體管的電流也是恒定的，所以由第二晶體管輸出的電流也可以是恒定電流，從而根據(jù)本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的第二驅(qū)動(dòng)模塊所導(dǎo)通的電流為直流。
[0019]優(yōu)選的是，限流單元包括第三晶體管和第五電阻，其中，第五電阻連接至第三晶體管的控制電極和第二晶體管的參考電極之間，并且第三晶體管的工作電極連接至第一晶體管的控制電極和第一電阻之間的節(jié)點(diǎn)上。
[0020]本發(fā)明的另一個(gè)目的通過(guò)這樣一種照明裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該照明裝置包括發(fā)光單元和連接至發(fā)光單元的根據(jù)以上所述的驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)本發(fā)明的照明裝置具有成本低廉并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，并且能夠有效的降低或避免發(fā)光單元的波紋電流。
【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖中示出:
[0022]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的功能框圖示意圖；
[0023]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路的第二驅(qū)動(dòng)模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的照明裝置200的功能框圖示意圖。根據(jù)本發(fā)明的照明裝置200尤其包括設(shè)計(jì)為L(zhǎng)ED的發(fā)光單元L，以及驅(qū)動(dòng)電路100。該驅(qū)動(dòng)電路100特別是包括向照明裝置200的發(fā)光單元L提供恒流電流的第一驅(qū)動(dòng)模塊101，其中該第一驅(qū)動(dòng)模塊101可實(shí)施為向LED提供恒流電流的恒流LED驅(qū)動(dòng)器。該恒流LED驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)?lái)自電源的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出的恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0025]此外，該驅(qū)動(dòng)電路100還包括第二驅(qū)動(dòng)模塊102。該第二驅(qū)動(dòng)模塊102與發(fā)光單元L和第一驅(qū)動(dòng)模塊101串聯(lián)連接，并且其還設(shè)計(jì)為采樣由恒流驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在第二驅(qū)動(dòng)模塊102上的電壓，并能夠保持該電壓，從而在該保持的電壓驅(qū)動(dòng)的情況下，輸出直流電流，以達(dá)到降低或避免發(fā)光單元L的波紋電流的目的。
[0026]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路100的第二驅(qū)動(dòng)模塊102的電路結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)本發(fā)明的第二驅(qū)動(dòng)模塊102具有用于和第一驅(qū)動(dòng)模塊101和發(fā)光單元L連接的接口。該第二驅(qū)動(dòng)