[实用新型]HVLED稳亮宽压驱动器

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种LED照明电路驱动器IC，具体涉及一种HVLED稳亮宽压驱动器集成电路IC技术方案。本发明属于节能环保半导体照明领域，亦属于微电子集成电路IC领域。

【背景技术】

LED作为照明光源，高效节能、安全长寿，得到广泛应用。在发展过程中，不断涌现各类驱动方案：PWM开关电源、阻容降压电路、恒流管CRD、…，也有无驱动器技术方案。

市电网供电LED灯具渐多采用高电压直接驱动方案：从两串反向并联LED灯丝，(LED灯丝即HVLED，LED指单PN结LED，以下同)，到4段LED灯丝搭成‘发光整流桥’加单串LED灯丝段的AC LED，及各种配整流桥的单串LED灯丝。所述LED灯丝如图1，是指由两个以上LED串联成一独立组件，其伏安特性是灯丝中所有LED伏安特性线性叠加。

要使整串LED灯丝电路能实时与市电网整流脉动直流电压高低变化相匹配而平稳工作，一维线性调控方案采用‘同比’控制导通LED数量：整串LED灯丝中导通LED正向电压降之总和与脉动直流电压相匹配，其余LED截止，所以有：电压升则导通LED数量增，电压降则导通LED数量减；脉动直流电压数值V与导通LED个数n的关系大体为n＝V/V_Fm，该V_Fm是LED灯丝中所有LED正向电压V_F的统计期望值。

本文的讨论，仅限于单整串LED灯丝拓扑结构的范围，至于为加大功率增加亮度而采用二整串及以上LED灯丝并联使用的情况，其基本原理相同，在此略而不论。

动态追逐电压LED灯丝一维线性驱动电路，最直观的是为LED灯丝中每个LED配接电子开关逐个控制，显然电路冗余布线拥挤成本高故障多，实不可取。实际可行方案是将整串LED灯丝优化分成若干段。图2为大幅精简的高压LED灯丝一维线性驱动电路原理示意图。对数量不多的LED灯丝段进行组合开关控制，主要分两类：①将整串LED灯丝按二进制组合分段，以二进制可逆计数器输出信号参与实时切换控制；②优化分段并安排各LED灯丝段LED数量，按顺序逐段增减控制。此二类方案各有利弊：方案①控制细微精准，电能利用效率≥99％，PF≥0.98，但IC尺寸大成本高PCB拥挤；方案②划分LED灯丝段灵活，利于应用产品设计和制造，但效率稍低，介于80-94％之间，PF≥0.90，指标尚可接受。

然而，在灯光质量和用电环境适应性两方面，一维线性驱动方案存在明显不足。一方面，导通LED数量周期增减变化导致灯光工频闪烁；另一方面，当电网电压波动较大，导致灯光照度亮暗差异较大；在偏远地区或输变电远端用电环境，有时照明效果会变差。

为克服一维线性驱动方案缺陷，使LED灯在电网电压偏低时也能正常照明，并消除灯光工频闪烁，本发明公开了‘HVLED稳亮宽压驱动器’技术方案。基于本方案的HVLED稳亮宽压驱动器IC，向LED灯丝提供稳定的功率，确保市电直接驱动的LED照明灯发光稳定，克服了工频闪烁难题，亮度不随电网波动而发生明暗变化，有助于推广LED节能照明。

本发明立足完全自主创新，给出多种合理而简洁的驱动器电路设计，方便不同应用选择最适合的设计方案，较好地解决了频闪和电网波动导致LED灯亮度变化的难题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是：克服市电高压LED灯一维线性驱动器的不足。本发明公开了HVLED稳亮宽压驱动器技术方案，克服LED灯丝一维线性高压驱动器‘电压升LED亮数增、电压降LED亮数减’缺陷导致的两大痼疾：①灯光随电网电压高低而明暗波动②灯光有工频闪烁。本驱动器将整串LED灯丝分段组合，随电网电压升降实时调控，既调LED灯丝一维‘长度’，也调其二维阵列‘宽度’，使LED照明光源亮度稳定、适应输入电压范围超宽，成为本技术发明独具亮点：既消除LED灯光工频闪烁，又不受市电网电压波动影响LED灯光亮度，使基于本发明HVLED稳亮宽压驱动器的LED照明灯能获得高品质照明效果。

本发明优越之处在于：适应市电网供电各种环境，即使电网电压大幅剧烈波动，也能可靠保障LED照明光源高效安全又稳定的照明效果。破除一维线性控制束缚，独辟蹊径在二维空间既调LED灯丝‘长短’，也调其阵列‘宽窄’：动态组合各LED灯丝段阵列，使市电网电压无论偏低还是正常，LED灯丝中导通LED数量都能保持稳定，使LED灯适应市电网供电各种环境，特别是边远地区恶劣环境，以极低成本，实现高品质LED节能照明。

本技术方案改进之处在于，将一维线性HVLED驱动器存在三变的缺点，改进为三不变：