[发明专利]发光二极管照明驱动器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种发光二极管(1ight-emitting diode，LED)照明驱动器，且特别是有关于一种包括基于发光二极管单元的平均输出功率的反馈控制环路的发光二极管照明驱动器。

背景技术

一种线性发光二极管照明驱动器已于近年来被提出。这种发光二极管照明驱动器可直接连接至电力系统(市电)交流电压，并且不需要庞大且昂贵的切换式驱动器就可以以整流后正弦电压直接驱动发光二极管阵列。

然而，近来尝试将传统的线性驱动器应用至实际的发光二极管照明产品的意图遭遇到一个主电源调节的问题。也就是说，当交流(AC)电压较低时，线性发光二极管照明驱动器会提供不足的照明功率。反之，当交流电压较高时，线性发光二极管照明驱动器会提供过多的照明功率。

这种问题主要是因为世界各地的交流电压值不同而引起。例如日本的交流电压为100Vrms。台湾和大多数的拉丁美洲国家则具有110Vrms，120Vrms或127Vrms的交流电压。美国，加拿大及一些其他国家则使用120Vrms的交流电压。中国大陆，印度，澳洲及大部分欧洲国家交流电压范围则在220Vrms到240Vrms之间。

如果装置在交流电压为120Vrms的国家中，例如美国及加拿大，一个传统的线性发光二极管照明驱动器所提供的光量为500流明(1umens)。而装置在交流电压为100Vrms的国家中，例如日本，上述的传统的线性发光二极管驱动器将仅提供大约370流明的光量。

以下为传统发光二极管照明驱动器的电路结构的讨论，及为何传统发光二极管照明驱动器对于输入交流电压改变具有薄弱的输出功率调节能力。

图1为传统线性发光二极管照明驱动器的基本结构的示意图。如图1所示，3个发光二极管单元(LD1，LD2，及LD3)相互串联连接。电压源101代表交流电压输入。桥式整流器102整流交流电压输入并输出整流正弦电压输入VIN103。LD1的阳极连接整流正弦电压输入VIN103。下游发光二极管单元的阳极连接其上游发光二极管单元的阴极。请注意，各个发光二极管单元可包括以各种串联和/或并联方式连接的多个发光二极管装置。

发光二极管单元LD1具有顺向电压VF1。发光二极管单元LD2具有顺向电压VF2。发光二极管单元LD3具有顺向电压VF3。在此例中，VF1＝70V，VF2＝35V且VF3＝35V。

图1中的线性发光二极管照明驱动器包括相同个数的并联稳压器(SR1，SR2及SR3)。各并联稳压器SR(n)包括高压金氧半场效晶体管(MOSFET)(Q1，Q2，Q3)，电流感测电阻(R1，R2，R3)，运算放大器(OPA1，OPA2，OPA3)，及比较器(CMP1，CMP2，CMP3)，其中n为正整数。需注意的是，CMP1在本例中并非必要，但在此为了整体性讨论的目的而示出。

各个发光二极管单元LD1～LD3的阴极通过并联稳压器SR(n)耦接整流正弦电压源接地端104。

各个运算放大器OPA(n)接收预设的电流参考值REF(n)＝REF 1*r(n)，并根据电流参考值REF(n)来调整分流电流ISH(n)。

当VIN103上升超过VF1或70V时，会启动并联稳压器SR1。当VIN103上升超过[VF1+VF2]或105V时，并联稳压器SR2开始传导电流。当电压准位因流经R2的分流电流ISH2而上升超过一个预设值VTH时，比较器CMP2输出一关闭并联稳压器SR1的逻辑高准位信号。然后，如果VIN103更上升超过[VF1+VF2+VF3]或140V时，并联稳压器SR3开始传导电流。当R3的跨压的电压准位超过数值VTH时，比较器CMP3发出一关闭并联稳压器SR1与SR2的逻辑高准位信号。

在并联稳压器SR(n)开启的期间，如果ISH(n)*R(n)＜REF(n)，则OPA(n)将带来较高的MOSFET Q(n)的栅极电压，以准许更多的电流通过。另一方面来说，当ISH(n)*R(n)＞REF(n)时，OPA(n)将带来较低的MOSFET Q(n)的栅极电压，以准许较少的电流通过。通过OPA(n)的高增益，典型来说通常高于60dB，只要有足够的余量电压跨于并联稳压器SR(n)的两端时，ISH(n)会被精准的控制在ISH(n)＝REF(n)/R(n)的准位。