專利名稱：用于led的電源的制作方法
本公開內(nèi)容的技術(shù)領(lǐng)域是電源，更具體地是一種用于LED(發(fā)光二極管)的電源。
白光發(fā)射二極管(LED)的技術(shù)已經(jīng)得到重大進展，白光LED在市場上可買到，其產(chǎn)生10-15流明/瓦特。這與白熾燈泡的性能可以相比較。另外，LED提供其它優(yōu)點如較長的工作壽命、震動/振動抵抗性及由于其小尺寸導致的設(shè)計靈活性。結(jié)果是，白光LED正在取代傳統(tǒng)的白熾源用于如標志、強調(diào)和道路照明等照明應(yīng)用。白光LED可被單獨使用或為一特別效果與彩色LED一起使用。
如

圖1所示，用于白光LED系統(tǒng)的現(xiàn)有電源由一個用于隔離和電壓匹配的線路頻率變換器組成，所述變換器向一個整流器/濾波器和一個電流限制電阻器饋電。所述整流器/濾波器將逐步降低的線交流電壓轉(zhuǎn)換成為直流電壓。所述電流限制電阻器根據(jù)線電壓的變化來調(diào)整LED電流。線路頻率轉(zhuǎn)換器的使用使電源容量加大。電流限制電阻器產(chǎn)生功率損耗，使電源效率變低。另外，電流調(diào)整不精確且對于不同的LED串長(LED以串行連接)有所不同?？梢葬槍υ谀骋惶厥夤庠聪鹿潭〝?shù)目的LED對所述效率和電流調(diào)整進行優(yōu)化，然而這時電源將只適合于那個特別的光源。因此，目前可用的電源沒有驅(qū)動具有不同數(shù)量LED(例如，在一個串聯(lián)串上有一個或多個)的光源而保持良好調(diào)整和效率的能力。
LED的電特征是如此這般，以致于施加到LED燈上的電壓的很小變化將造成明顯的電流變化。此外，通過改變LED兩端的正向壓降，環(huán)境溫度的變化也將導致LED的電流變化。而且，LED的流明輸出取決于LED電流。LED光源的現(xiàn)存電源并沒有被設(shè)計成能夠精確地調(diào)整LED電流，以防止由于輸入交流電壓變化和環(huán)境溫度而引起的發(fā)光強度變化。LED燈在過量正向電流下長時間的工作可以產(chǎn)生不可接受的發(fā)光強度變化甚至發(fā)生災(zāi)難性事故。另外，電流電源并不能將功率消耗減至最小以使節(jié)能最大化。
需要一種將克服上述缺點的用于LED的電源。
本發(fā)明的一個方面提供一種具有良好調(diào)整和效率的用于LED光源的電源。
本發(fā)明的另一方面提供一種能夠驅(qū)動可變數(shù)量LED的用于LED光源的電源。
本發(fā)明的另一方面提供一種能夠適應(yīng)高功率LED新一代產(chǎn)品的用于LED光源的電源。
本發(fā)明的另一方面提供一種小尺寸和低重量的用于LED光源的電源。
本發(fā)明的另一方面提供一種防止開路和電路故障的用于LED光源的電源。
本發(fā)明的另一方面提供一種避免LED燈在過量正向電流下工作的用于LED光源的電源。
根據(jù)目前所優(yōu)選實施例的以下詳盡描述，并且結(jié)合所附附圖進行閱讀，前文所述的本發(fā)明其它特性及優(yōu)點將變得顯而易見。所述詳盡描述和附圖僅對本發(fā)明進行示例性說明，而并不是限制由所附加的權(quán)利要求和其等同物所定義的發(fā)明范圍。
圖1示出一個現(xiàn)存LED電源的方框圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明所制成的用于LED光源的電源方框圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明所制成的用于LED光源電源的示意圖。
本發(fā)明用于LED光源的電源向以串聯(lián)或并聯(lián)型式連接的不同數(shù)量LED提供功率。所述電源使用電流反饋來調(diào)節(jié)到LED的功率并對電路和電路故障提供保護。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明所制成的用于LED光源的電源方框圖。單相交流輸入被提供在方框100中并由AC/DC轉(zhuǎn)換器102轉(zhuǎn)換成直流。功率轉(zhuǎn)換器104調(diào)節(jié)至LED的功率?；谝粋€表示在比較器108中所產(chǎn)生的電流電誤差的反饋信號，功率轉(zhuǎn)換器104調(diào)節(jié)到LED的功率。電流傳感器110測量到LED 106的電流并提供一個感測的電流信號。在如圖2所示例的本實施例中，電流限制器112限制來自電流傳感器110的感測電流信號并防止過量的反饋信號到達功率轉(zhuǎn)換器104。在其它的實施例中，電流限制器112可以被省略，或可被安裝在比較器108和功率轉(zhuǎn)換器104之間，以直接限制反饋信號。電流限制器112的輸出與在比較器108處的基準電流114相比較，該比較器基于電流限制器的輸出和基準電流114之間的差異提供一反饋信號。該反饋信號被輸入到功率轉(zhuǎn)換器104。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明所制成的用于LED光源的電源示意圖。所述電源使用一回掃變壓器來向不同數(shù)量的LED光源供電，所述變壓器具有通過一個功率因數(shù)校正器的電流反饋。
電壓被供應(yīng)至在VIN處通向EMI濾波器120的電源。該電壓可以是交流輸入且典型性地為在120/230VRMS下的50/60赫茲。所述EMI濾波器120阻礙在輸入端的電磁干擾。AC/DC轉(zhuǎn)換器122可以是一個橋式整流器且將EMI濾波器120的交流輸出轉(zhuǎn)換為直流。變壓器124包括初級繞組W1和次級繞組W2、W3、W4和W5。繞組W1/W2組成回掃變壓器以向LED 126供電。基于特定的應(yīng)用，例如照明或標志，LED 126可以是白色的或是彩色的LED。LED 126可以是若干個按需要以串聯(lián)或并聯(lián)或是串聯(lián)和并聯(lián)電路的組合型式連接的LED?；貟咦儔浩魇躊FC128控制，所述PFC 128是一個功率因數(shù)校正器的集成電路，如由ST微電子公司制造的L6561型。具有功率因數(shù)校正器配置的回掃變壓器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，用于提供具有高線性功率因數(shù)的絕緣的固定電壓直流電源。
回掃轉(zhuǎn)換器將到達LED 126的電流控制在一個所要求的值。繞組W1/W3的正向轉(zhuǎn)換器操作將電容器C3充電，并且一個基準電流信號被產(chǎn)生在串聯(lián)電阻R4和齊納Z2之間。電容器C3兩端的峰值電壓取決于W1/W3的匝數(shù)比。來自繞組W1/W2回掃操作的輸出直流電壓不能被用來產(chǎn)生基準電流信號，因為LED 126兩端的輸出直流電壓可以具有一個很寬的范圍，從一個LED燈的2.6伏直流至八個串聯(lián)LED的約32伏直流。還可以用繞組W1/W3的正向轉(zhuǎn)換器的操作來替代。W1/W3和W1/W5繞組的正向轉(zhuǎn)換器的操作也可以被用于向集成電路如PFC 128和電流控制器130供電。
感測的電流信號被產(chǎn)生在電阻R1兩端，R1與LED 126串聯(lián)。所感測的電流信號和基準電流信號在電流控制器130中被比較。電流控制器130可以是一個比例類型的運算放大器控制電路。來自于電流控制器130的反饋信號驅(qū)動一光耦合器132。電流控制器130是必需的，因為光耦合器有一個很寬范圍的電流傳輸比(CTR)。電流控制器130維持一個精確的電流反饋信號，因此避免在LED電流中大的誤差，光耦合器132將為LED 126供電的直流電路與在EMI濾波器120處的交流電路電源隔離，所述兩個電路處于變壓器124的相對面。
光耦合器132的輸出被連接到PFC 128，所述PFC 128向MOSFET Q1供給一個門驅(qū)動信號。MOSFET Q1供應(yīng)一個變壓器控制信號，用來調(diào)節(jié)通過變壓器124繞組W1的電流以便與LED 126電流要求相匹配，直至在電流控制器130中所感測的電流信號和基準電流信號相等，因此反饋誤差信號達到零。LED電流要求得到滿足，因此不需要進一步的動作。內(nèi)部2.5伏基準信號和PFC 128的內(nèi)部補償電路將電阻R6兩端的電壓降維持在2.5伏。雖然這個實例使用MOSFET Q1用于調(diào)節(jié)變壓器電流，但是作為另選的實施例可以使用其它類型的晶體管來調(diào)節(jié)電流，例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或雙極晶體管。在ZCD處到PFC 128的輸入提供一個由繞組W1/W4供電的復(fù)位信號。
參考圖3，齊納二極管Z1為LED 126提供過壓保護。通過輸出連接，齊納二極管Z1連接到LED 126，并且將輸出電壓箝位在規(guī)定的輸出電壓上。額定的齊納工作電壓被選定在剛剛超出最大的規(guī)定輸出電壓。在輸出開路的情況下，變壓器124繞組W1/W2的回掃操作將繼續(xù)建立輸出電壓。增高的輸出電壓將齊納二極管Z1開啟，從而增加了感測的電流信號，其反過來限制了來自電流控制器的反饋信號。這就限制了到MOSFET Q1的門驅(qū)動信號，防止回掃轉(zhuǎn)換器將到LED 126的輸出電壓建立成超出規(guī)定的最大電壓。同樣地，在圖3中示出的被從復(fù)位繞組W4連接至電阻R6的齊納二極管Z3將防止因LED電流控制系統(tǒng)故障而導致的輸出過電壓。在可供選擇的實施例中，取決于特別應(yīng)用所要求的保護等級，不論是齊納二極管Z1還是齊納二極管Z3，或是齊納二極管Z1和齊納二極管Z3這兩者均可以被省略。
重要的是要注意到圖3示例出本發(fā)明的具體應(yīng)用和實施例，而并不是旨在將本公開內(nèi)容或權(quán)利要求的范圍限制在此處所呈現(xiàn)的內(nèi)容上。在閱讀本技術(shù)規(guī)范以及研究其中的附圖之時，對于本領(lǐng)域那些普通技術(shù)人員即刻顯然的是本發(fā)明的無數(shù)其它實施例是可能的，并且這樣的實施例得到設(shè)想并屬于目前本發(fā)明所提出權(quán)利要求的范圍。
雖然在此公開的本發(fā)明實施例目前被認為是優(yōu)選的，但是可以進行各種改變和修改而不違背本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明的范圍被顯示在附加權(quán)利要求中，且伴隨等同物的含義和范圍而來的所有改變旨在被包含于此。
權(quán)利要求
1.一種用于LED的供電系統(tǒng)包括用于感測到LED的電流的裝置，所述感測電流裝置產(chǎn)生一個感測的電流信號；用于產(chǎn)生一個基準電流信號的裝置；用于比較所述感測電流信號與所述基準電流信號的裝置，所述比較裝置產(chǎn)生一個反饋信號；以及響應(yīng)所述反饋信號用于轉(zhuǎn)換功率的裝置，所述功率轉(zhuǎn)換裝置向LED提供電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，進一步包含用于限制到LED的電流的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中所述電流限制裝置限制所感測的電流信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中所述電流限制裝置限制反饋信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中電流限制裝置是一個齊納二極管電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中功率轉(zhuǎn)換裝置進一步包括一個響應(yīng)于反饋信號的PFC，所述PFC產(chǎn)生一個門驅(qū)動信號；響應(yīng)所述門驅(qū)動信號用于調(diào)節(jié)變壓器的裝置，所述變壓器調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生一個變壓器控制信號；以及一個響應(yīng)于所述變壓器控制信號的回掃變壓器，所述回掃變壓器供應(yīng)電流給LED。
7.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中所述變壓器調(diào)節(jié)裝置選自于由晶體管、MOSFET，IGBT和雙極晶體管構(gòu)成的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中所述比較裝置是一個比例類型的運算放大器控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，進一步包括用于將所述比較裝置與所述功率轉(zhuǎn)換裝置相隔離的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中所述隔離裝置是一個光耦合器。
11.根據(jù)權(quán)利要求0的系統(tǒng)，其中所述基準電流信號產(chǎn)生裝置是一個向齊納二極管電路供電的正向轉(zhuǎn)換變壓器。
12.一種向LED供電的方法包括下述步驟感測出到LED的電流并且產(chǎn)生一個感測電流信號；產(chǎn)生一個基準電流信號；比較所述感測電流信號和所述基準電流信號；基于所述感測電流信號和所述基準電流信號間的差異，產(chǎn)生一個反饋信號；以及響應(yīng)于所述反饋信號，將功率轉(zhuǎn)換并且向LED 104供應(yīng)電流。
全文摘要
本發(fā)明用于LED光源的電源向以串聯(lián)或并聯(lián)型式連接的不同數(shù)量LED提供功率。所述電源使用電流反饋來調(diào)節(jié)到LED的功率并對電路和電路故障提供保護。電流控制器130將所感測的電流與一個基準電流相比較并產(chǎn)生一個反饋信號，所述反饋信號經(jīng)功率因數(shù)校正器128處理用來調(diào)節(jié)通過變壓器124的電流，以向LED126供應(yīng)電流。
文檔編號H01L33/00GK1463566SQ02801831
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者A·特里帕蒂, B·克勞貝格 申請人:皇家菲利浦電子有限公司