[发明专利]一种照明用大功率LED阵列的驱动电源

说明书

技术领域

本发明涉及给大功率LED照明提供电能的驱动电源。

背景技术

LED(发光二极管)具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，可望成为第四代照明光源。由于即便是称为大功率LED的单颗功率也十分有限(1W或有限的几W)，所以，在(例如路灯、隧道灯等)大功率LED照明的领域，都必须采用由若干单颗LED来组成的LED阵列(包括由单颗小功率LED组成的阵列和由单颗大功率LED组成的阵列，在本发明中指的是后者)。由于LED的发光强度、光通量等与其正向导通电流直接相关，所以，均采用恒流驱动电源。由于LED抗浪涌电压冲击的能力极差，所以，在其驱动电源中还应当有抗浪涌电压冲击的结构。对于大功率LED来讲，目前多采用抗浪涌电压冲击能力较强的隔离型LED驱动电源。简言之，现有的照明用大功率LED阵列的驱动电源，多是隔离型的恒流驱动电源。然而，在现有的这类照明用大功率LED阵列的驱动电源中，却存在驱动电源的使用寿命与LED的理论寿命(可达100000小时)不匹配，进而直接导致整个大功率LED照明系统的使用寿命降低的问题。原因是，为减小驱动电流纹波，在这类照明用大功率LED阵列的驱动电源内部配置了电解电容以进行滤波，而电解电容的平均无故障工作时间(MTBF)，长一些的也仅有30000小时左右。但在为延长整个大功率LED照明系统的使用寿命，而采用无电解电容的隔离型恒流驱动电源呢，却又存在驱动电流纹波无法减小，进而使LED的发光效率降低、结温升高，导致发光波长红移、光线质量降低等光学品质下降的问题。简言之，在现有照明用大功率LED阵列的驱动电源中，要么存在使用寿命较短，要么存在驱动电流纹波无法减小的不能同时兼顾两头的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用寿命长、且驱动电流纹波小的照明用大功率LED阵列的驱动电源。

为实现所述目的，提供这样一种照明用大功率LED阵列的驱动电源，与现有技术相同的方面是，该驱动电源包括依次连接有开关逆变网络、谐振网络、高频变压器和整流电路的隔离型的谐振变换器；其中，开关逆变网络的输入端与直流电源连接，整流电路的输出端与照明用的大功率LED阵列连接。其改进之处是，本发明所用的谐振变换器有N个(N≥2)，且均无电解电容；各谐振变换器的开关逆变网络输入端并联后与直流电源连接，各谐振变换器的整流电路输出端并联后与大功率LED阵列连接；并且，在各谐振变换器中，各开关逆变网络内的开关驱动相位依次相差180°/N，各高频变压器的原、副边电流的相位依次相差180°/N——也即本发明对各谐振变换器的输出电流采用交错控制。

与现有技术相比较，由于在本发明的各谐振变换器中，均无电解电容，因此，克服了因存在电解电容，而降低了整个大功率LED照明系统的使用寿命之不足。在采用无电解电容的谐振变换器的同时，本发明没有采用现有技术中仅由单个谐振变换器来构成其驱动电源的结构，而是选用了两个或两个以上的并联结构；更重要的是，对各谐振变换器的输出电流采用了交错控制，正是这种并联、且交错控制的结构，减小了驱动电流的纹波(并联的数量越多，其效果越好)。也即本发明能够兼顾了延长其驱动电源的使用寿命和减小驱动电流纹波的要求。另外，本发明选用的谐振变换器本身，又是隔离型的LED驱动电源的主电路拓扑中的一种，它具有便于开关实现零电压和零电流开通与关断，因此，同时还保留了其开关损耗小、效率高、电磁干扰小之特性。

简言之，本发明除也仍然具有谐振变换器本身的优点之外，还具有能保证驱动电源的使用寿命与大功率LED的使用寿命匹配，进而延长整个大功率LED照明系统使用寿命的优点；还具有驱动电流纹波小，进而能提升大功率LED的光学品质的优点。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1——为一组照明用大功率LED阵列供电的本发明驱动电源原理框图

图2——两个谐振变换器并联、交错控制的本发明驱动电源的输出电流理论波形图

图3——为多组照明用大功率LED阵列供电的本发明驱动电源原理框图

图4a——本发明中采用的一种开关逆变网络(全桥开关逆变网络)

图4b——本发明中采用的另一种开关逆变网络(对称半桥开关逆变网络)

图4c——本发明中采用的又一种开关逆变网络(不对称半桥开关逆变网络)

图5a——本发明中采用的一种谐振网络(LC谐振网络)

图5b——本发明中采用的另一种谐振网络(LCC谐振网络)