兼容相控调光器无频闪高效率LED驱动方式制造技术

本发明专利技术公开了一种兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式：市电经相控调光器完成调光切相的交流电压到整流桥；整流桥对上述交流电压完成全波整流；整流桥的输出分为两个部分，其一是相控调光器导通角信息检测对功能块A输出，其二是市电经相控调光提供的输入功率对功能块B输出；功能块B输出到后续的DC-DC变换器，将功能块B输出电压功率转换为对应的LED驱动电流功率；功能块A输出分别控制功能块B和后续的DC-DC变换器，以保证功能块B所输出的功率满足后续DC-DC变换器所要求的输入并使后续DC-DC变换器的输出LED驱动电流跟随相控调光器导通角的信息。采用本发明专利技术的方法可实现兼容相控调光器并且高效率无频闪。

【技术实现步骤摘要】
兼容相控调光器无频闪高效率LED驱动方式
本专利技术涉及一种兼容相控调光器无频闪高效率LED驱动模块。
技术介绍
在调光电源应用领域，有多种调光方法。其中相控调光方式是最为流行的。因为相控调光器它提供调光电源功率外还提供调光的信息。相对其他调光方案的实现成本要低的多。并且由于相控调光器已经流行十多年了，它与已有通用照明中使用的白炙灯能很好的兼容而占据了大部分的调光照明市场。相控调光器分前切和后切相控调光器。可控硅调光器是属于前切相控调光器；由IGBT或MOSFET构成的相控调光器是属于后切相控调光器。LED光源是一种新的照明光源。它可以达到和超过100流明/每瓦。相对白炙灯的15流明/每瓦，LED光源是一种高光效光源。随着LED成本下降，LED照明也要进入调光照明领域。由于LED是一高光效的光源，对所需的照度流明，其对应所需的输入电功率是远小于对应白炙灯所需的输入电功率；例如对所需的照度400流明而言，如果LED是100流明/每瓦的话，其对应的输入电功率是4W；而如白炙灯是15流明/每瓦的话，其对应的输入电功率是25W。对应的输入电功率有5倍之多的差距。可控硅调光器是由一双向可控硅和相应的电路构成。双向可控硅有一维持电流要求，即要求双向可控硅持续导通的条件是：流过双向可控硅的电流大于其维持电流。通常这维持电流的大小是随着这双向可控硅的额定电流增加而增加。对目前市场上已有的各种可控硅调光器进行统计分析得到如下结论：目前市场上已有的各种可控硅调光器的维持电流平均在30mA左右。注意这是一个统计的结论。它仅仅是说如果能保证流过双向可控硅的电流大于30mA的话，市场上比较多的可控硅调光器可以正常工作；但这并不保证市场上所有可控硅调光器都能正常工作。对25W白炙灯而言，如果市电电压是220V，其对应输入电流是110mA左右；这输入电流是远大于30mA市场统计的维持电流，从而使得可控硅调光器能很好地与白炙灯正常工作而无闪烁的平滑调光。对4WLED灯而言，如果市电电压是220V，其对应输入电流是18mA左右；这输入电流是远小于30mA市场统计的维持电流，从而使得可控硅调光器不能很好地与LED灯正常工作而产生闪烁。在目前的可控硅调光LED驱动电源中是采用Bleeding电流方法来保证可控硅调光器中流过的电流大于维持电流。问题是这Bleeding电流并不是输出电流而是在LED驱动电源内消耗掉的，这将降低LED驱动电源的效率；另外即便增加Bleeding电流来保证可控硅调光器流过的电流大于30mA并不保证这种方法能兼容所有的可控硅调光器。由相控调光器工作原理可知，当相控调光器不开通时，输入功率为零；当相控调光器开通时，输入功率是由LED驱动电源的输出功率决定的。在市电半周期中，由于输入功率是由相控调光器开通关断控制，LED调光电源的输出电流是带有100Hz或120Hz纹波的；这使得LED发出的光带有100Hz或120Hz的频闪。这100Hz或120Hz的频闪对人的身体健康是有影响的。为此希望相控调光电源的输出是一直流而是对的LED输出光无频闪。如何来兼容相控调光器并且高效率无频闪是本专利技术所关注的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式，该控制方案来兼容相控调光器的并且高效率无频闪的LED驱动电源。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式：市电经相控调光器完成调光切相的交流电压到整流桥；整流桥对上述交流电压完成全波整流；整流桥的输出分为两个部分(即，分别至功能块A和功能块B)，其一是相控调光器导通角信息检测对功能块A输出，其二是市电经相控调光器提供的输入功率对功能块B输出；即，相控调光器提供的调光信息和功率经该两部分功能块A和功能块B解耦分别输出；功能块B输出到后续的DC-DC变换器，将功能块B输出电压功率转换为对应的LED驱动电流功率；功能块A输出分别控制功能块B和后续的DC-DC变换器，以保证功能块B所输出的功率满足后续DC-DC变换器所要求的输入并使后续DC-DC变换器的输出LED驱动电流跟随相控调光器导通角的信息。具体而言：如图1所示，市电经相控调光器完成调光切相的交流电压到整流桥；整流桥对上述交流电压完成全波整流。整流桥输出分两路分别到功能块A和功能块B；功能块B的输出到DC-DC变换器；功能块A的输出控制功能块B和DC-DC变换器，功能块A按照相控调光器的导通角对应的控制量使得功能块B能储存合适的市电输入能量，从而提供给DC-DC变换器足够输入功率，并使得DC-DC变换器输出的LED驱动电流是对应相控调光器的导通角大小变化的。市电经相控调光器完成调光切相的交流电压输入到兼容相控调光器的并且高效率无频闪的LED驱动电源；市电(输入交流)经相控调光器完成调光切相的交流电压至整流桥，整流桥对上述交流电压完成全波整流，输出功能块A中的压控电流源可以使用已有的专利技术(具体为申请号为201310698349.2的《检测相控调光器输出导通角θ的方法》)来检测相控调光器的导通角并保证相控调光器正常工作。在功能块A内，检测得来的相控调光器的导通角信息经一系列信息处理得出对应的直流调光信息并按照对应的调光控制规律输出控制信号给DC-DC变换器，使得DC-DC变换器输出LED驱动电流对应调光规律的电流。在输出功能块A内，由于实时检测相控调光器的导通角，这实时检测信息可以用来控制功能块B的输入功率以满足后续DC-DC变换器的输入要求。具体功能块A对功能块B的控制是与后续DC-DC变换器的控制要求和性能有关。输出功能块B主要的功能是充分利用相控调光器工作特点以合适的方式存储后续DC-DC变换器所需要的输入能量，以保证后续DC-DC变换器可以持续地输出对应的LED直流驱动电流，而使得LED输出的光无频闪。功能块A有两大任务，其一是不论相控调光器中电流是否大于其对应的维持电流仍保证相控调光器正常工作；其二是根据相控调光器导通角的输入波形产生相应的控制信号来控制功能块B的市电输入能量的存储，并将这相控调光器的导通角所对应的脉宽信号处理和转换成对应的数字和模拟信号来控制DC-DC变换器的输出LED驱动电流的大小。功能块B的主要任务完成输入输出的解耦功能；即首先是以合适的方式存储市电输入能量，由于功能块B存储市电输入能量来持续提供给后续DC-DC变换器的输入功率，后续DC-DC变换器可以持续输出LED驱动电流，即输出一直流电流，从而保证负载LED的输出光无频闪。DC-DC变换器的任务是按照功能块A的控制信号将功能块B输出的电压源输出特性转换为电流源输出特性来驱动LED负载，其电流大小是随功能块A的输出控制信号变化而变化。采用本专利技术的方法可实现兼容相控调光器并且高效率无频闪；具体为：1、无维持电流要求，因而能实现低功率到高功率兼容的相控调光器。2、由于储能电容的储能作用，使得输出LED驱动电流为直流电流，而无频闪。3、无论DC-DC变换器是开关变换器还是线性变换器，均能实现高效率。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1是本专利技术的兼容可控硅调光器调光高效率无频闪LED驱动模块的方框图；图2是图1中的功能块A4的内部结构示意图；图3是图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式，其特征是：市电(1)经相控调光器(2)完成调光切相的交流电压到整流桥(3)；整流桥(3)对上述交流电压完成全波整流；整流桥(3)的输出分为两个部分，其一是相控调光器(2)导通角信息检测对功能块A(4)输出，其二是市电(1)经相控调光器(2)提供的输入功率对功能块B(5)输出；功能块B(5)输出到后续的DC‑DC变换器(6)，将功能块B(5)输出电压功率转换为对应的LED驱动电流功率；功能块A(4)输出分别控制功能块B(5)和后续的DC‑DC变换器(6)，以保证功能块B(5)所输出的功率满足后续DC‑DC变换器(6)所要求的输入并使后续DC‑DC变换器(6)的输出LED驱动电流跟随相控调光器(2)导通角的信息。

【技术特征摘要】
1.兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式，其特征是：市电(1)经相控调光器(2)完成调光切相的交流电压到整流桥(3)；整流桥(3)对上述交流电压完成全波整流；整流桥(3)的输出分为两个部分，其一是相控调光器(2)导通角信息检测对功能块A(4)输出，其二是市电(1)经相控调光器(2)提供的输入功率对功能块B(5)输出；功能块B(5)输出到后续的DC-DC变换器(6)，将功能块B(5)输出电压功率转换为对应的LED驱动电流功率；功能块A(4)输出分别控制功能块B(5)和后续的DC-DC变换器(6)，以保证功能块B(5)所输出的功率满足后续DC-DC变换器(6)所要求的输入并使后续DC-DC变换器(6)的输出LED驱动电流跟随相控调光器(2)导通角的信息；功能块A(4)内，检测得来的相控调光器(2)的导通角信息经信息处理得出对应的直流调光信息并按照对应的调光控制规律输出控制信号给DC-DC变换器(6)，使得DC-DC变换器(6)输出LED驱动电流对应调光规律的电流；输出功能块B(5)主要功能是充分利用相控调光器(2)工作特点存储后续DC-DC变换器(6)所需要的输入能量，以保证后续DC-DC变换器(6)可以持续地输出对应的LED直流驱动电流，而使得LED输出的光无频闪；功能块A(4)是由压控电流源(40)、波形检测信号发生器(41)和模拟数字滤波器模块(42)构成；压控电流源(40)的输出作为波形检测信号发生器(41)的输入之一；波形检测信号发生器(41)的输出分成以下三部分：一、作为模拟数字滤波器模块(42)的输入；二、作为功能块(B5)的输入能量的控制信号；三、作为DC-DC变换器(6)的输出电流的控制信号；波形检测信号发生器(41)的输入分成以下三部分：一、压控电流源(40)的输出信号；二、模拟数字滤波器模块(42)的输出信号；三、对应输出LED负载电压VLED的信号；相控调光器(2)输出交流电压经整流桥(3)输出得到全波整流电压，压控电流源(40)检测上述全波整流电压产生对应的压控电流源来保证不论相控调光器(2)中电流是否大于其对应的维持电流仍保证相控调光器(2)正常工作；波形检测信号发生器(41)是根据压控电流源(40)的输出波形进行整形并产生用于功能块B(5)控制的控制信号和输出对应相控调光器(2)导通角的定幅值的PWM脉宽信号，该PWM脉宽信号提供给模拟数字滤波器模块(42)；模拟数字滤波器模块(42)的滤波输出反馈给波形检测信号发生器(41)；波形检测信号发生器(41)根据对应输出LED负载电压VLED的高低产生对应的调光映射图；波形检测信号发生器(41)根据模拟数字滤波器模块(42)的滤波输出反馈以及上述调光映射图，从而产生控制DC-DC变换器(6)的输出LED驱动电流大小的控制信号。2.根据权利要求1所述的兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式，其特征是：功能块B(5)由储能元件和开关网络构成；储能元件为电容或电感或者是电容加电感，开关网络是由开关S、电阻RLIMIT构成；开关网络的功能是保证储能元件能够以合适的方式存储市电输入能量而不对市电网造成任何不利的冲击；开关网络中的开关S是受控于功能块A(4)输出的控制信号和功能块B(5)输出的电压控制信号；DC-DC变换器(6)是根据输出负载及隔离非隔离要求采用相应的线性电路或开关电路，它的输出LED驱动电流是受控于功能块A(4)的波形检测信号发生器(41)的输出控制信号。3.根据权利要求2所述的兼容相控调光高效率无频闪LED驱动方式，其特征是：功能块B(5)中储能元件为电容Cd，且DC-DC变换器(6)为开关电路；开关S与电阻RLIMIT并联后与电容Cd串联；整流桥(3)的输出电压经开关S与电阻RLIMIT组成的并联支路对电容Cd充电，电容Cd的输出供电给DC-DC变换器(6)；功能块A(4)的波形检测信号发生器(41)的输出控制开关S；对功能块B(5)中储能元件为电容Cd而言，当相控调光器(2)开通时，随着市电(1)电压高于作为储能元件的电容Cd上电压时，市电(1)电压经相控调光器(2)和整流桥(3)向电容Cd充电；电容Cd上电压随这相控调光器(2)开通之后的市电(1)瞬时电压增加而增加直至其最大值；随着时间推移，市电(1)瞬时电压自电容Cd上电压最大值减小，市电(1)经相控调光器(2)和整流桥(3)向电容Cd充电电流衰减到小于相控调光器(2)的维持电流而为零；在其后剩余的市电半周时间内电容Cd将所存储的能量提供给后续的DC-DC变换器(6)输出LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁大丰，
申请(专利权)人：魏其萃，
类型：发明
国别省市：浙江;33