[发明专利]用于固态灯泡组件的驱动电路

说明书

技术领域

本文件涉及用于固态灯泡组件的驱动电路，特别是涉及用于包括发光二极管的灯泡组件的驱动电路。

背景技术

人们对不使用白炽灯丝的电灯泡的兴趣日益增加，因为基于灯丝的灯泡都被认为是低效率和高能耗的。

事实上，最近的立法变化意味着传统的白炽灯泡在世界许多地方被淘汰。现有的对白炽灯泡的一种替代是紧凑型荧光灯灯泡。

固态照明（SSL），例如基于改造灯的发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED），提供在效率，即时光输出，光质量，和寿命方面高于基于改造灯的紧凑型荧光灯（CFL）的卓越性能。进入市场的主要成本是产品成本，因为当今的基于LED的灯的商店价格可达CFL灯的10倍。

LED灯组件的关键元素是LED光源。用流明每瓦测量的发光效率，已经在过去10年显著改善，并对于白光LED，继续进一步增加到250lm/W的水平，具有进一步改善的潜质。

采用LED光源的另一大优势是他们具有较高的寿命，因为唯一的失效模式是光源的输出耦合光学元件慢慢折旧。

SSL灯组件通常采用市电或电力线电力供应工作，该市电或电力线电力供应提供AC电压，通常为110V/120V或230V/240V，频率在50至60Hz之间。这种电源电压的交流性质因此导致SSL灯组件的功率本质上是与时间有关的。在一个功率周期中功率通常在零和数倍平均系统功率之间变化。

需要提供DC驱动信号给SSL装置。由于所谓的下垂影响上升的现时水平，DC驱动信号的任何波动会导致可见的影响如闪烁和SSL效率的退化。

每当瞬时输入功率高于瞬时输出功率，过剩功率必须存储在电源转换器。每当瞬时输入功率低于瞬时输出功率，缺少的功率必须由电源转换器传递。因此，电源转换器通常包括电存储元件。

电能量可以采用电感作为电流存储，或采用电容作为电压存储。为了在高于毫秒的时间区域内存储合理数量的电能，电感存储元件往往会变得非常庞大而笨重。电源转换器通常采用电容器储能。

在先前考虑的设计中，提供了一个包括开关元件的单级。该开关元件为能够以相当高频率来开关电幅值的MOSFET或双极型器件或其他任何设备。

典型的示例的单级转换器包括反激式变转换器，降压转换器或降压/升压转换器。如果使用单级转换器，该电感存储元件既可连接到转换器的输入端也可以连接到输出端。

如果存储元件设置在输入端，市电电流仅在一个非常短的时间内被拉升导致市电电流的大失真，该电源电流需要滤波以符合法律标准。进一步，在SSL灯组件中的典型环境温度下，该电容存储元件需要承受非常高的电压，该电压通常高于市电电压的峰值。

这种电容存储元件通常是具有湿性电解质的铝电解电容，该湿性电解质会慢慢蒸发或扩散，导致设备的退化，特别是在增加温度水平下导致设备的退化。这些设备昂贵，对寿命限制敏感和体积庞大。

如果存储元件在电源转换器的输出端，它实质上是设置成与SSL装置并联。SSL装置实质上产生非常低的增量电阻。因此能量存储设备的容量必须非常大以实现对进入SSL装置的电流波动进行适当的滤波。通常需要电容量大体高于100uF。在很多情况下需要电容量为1000uF或更高。

这种电容存储元件通常是具有湿性电解质的铝电解电容，该湿性电解质会慢慢蒸发或扩散，导致设备的退化，特别是在增加温度水平下导致设备的退化。这些设备昂贵，对寿命限制敏感和体积庞大。

一种先前考虑的电源转换器拓扑结构具有输入端，输出端和电源开关的公共参考电位。这种拓扑具有简单控制的优点但是具有输出电压高于输入电压的明显的缺点。这些拓扑也被称为升压电路。为在SSL灯组件中使用，输出电压变成高于市电峰值电压，生成高达400伏及以上的输出电压。所需的电容体积大，昂贵并且在提升的温度条件下电容的寿命受到强烈限制。

发明内容