本申请描述了一种用于对LED照明方案提供驱动电流的驱动器电路。特别地，本发明专利技术涉及一种可结合利用并联组合连接的多个齐纳二极管的电流调节器装置操作的AC输入驱动器电路。该驱动器电路包括反馈机构，该反馈机构可操作为保持整个电流调节器两端的恒定电压。本发明专利技术的实施例设法解决LED纹波，并且因此解决由在其输入端连接到AC电源的LED驱动器引起的光学闪烁。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用逆向变换器通过降低整流AC电力网纹波来降低可观测光学闪烁的LED驱动器电路
本专利技术涉及一种用于对LED照明方案提供驱动电流的驱动器电路。特别地，本专利技术涉及一种可结合如在英国专利申请第1210561.5号中所描述的电流调节器(currentregulator)装置操作的AC输入驱动器电路。
技术介绍
虽然发光二极管(LED)的成本和可靠性的持续改进已经使室内和室外照明领域更广泛地采用LED技术，但是还在提供用于将调节后的电流提供至LED照明系统的驱动电子电路上存在挑战。众所周知的是，提供给LED负载的驱动电流的变化可不利地影响性能。特别地，来自从电力网(mains)或类似电源获取单相交流(AC)输入的电源单元(PSU)的接收电流的LED对于由来源于位于PSU的输入端或接近PSU的输入端的整流器电路的波形的AC分量的不完全抑制而引起的剩余“电压纹波”的存在是敏感的，并且其AC分量采取来自所述电力网或类似电源的AC电压的频率的两倍的正弦电压的形式。作为二极管的LED在其操作领域内呈现出的低差分阻抗-被定义为电压与电流的变化的速率。该低差分阻抗导致在存在电压纹波的情况下产生显著水平的LED的纹波电流。可以很容易地证明，对于少量电压纹波，相应的LED电流纹波可被表示为：方程式(1)其中，ΔVdc/Vdc是来自PSU的峰到峰(peak-to-peak)电压纹波，被表示为由PSU提供的操作DC电压的分数，ΔIled/Iled是峰到峰LED电流纹波，被表示为操作LED电流的分数以及Zd是LED链在纹波频率下的差分阻抗。在LED照明应用的背景下，电压纹波的最重要的来源是在PSU的输入端处发生的全波整流。该波纹以电力网AC频率的两倍发生-因此处于100Hz与120Hz之间。在该频率范围内，研究表明高比例的健康成人对于由LED灯闪烁的出现所引起的频闪效应是敏感的。这种闪烁由LED照明灯具内的电流纹波的存在而产生。可很容易地通过参考实例示出LED电流纹波对于PSU电压纹波的敏感度，这涉及基于LED的路灯照明组件的典型要求，其中LED驱动器用于将恒定DC提供给一串40个串联连接的白色LED。每个LED都在正常操作温度下在其之间具有约3.5V的压降，从而导致整个LED串(Vdc)两端的总电压为140V。此外，典型的白色LED以3.5V进行操作时具有0.5Ohm量级的差分阻抗。因此，在该说明性实例中，Zd是约20Ohm。在这样的应用中使用的典型LED驱动电流是350mA或700mA。如果，在这个说明性实例中，源于LED驱动器的电压纹波低至1％的Vdc-非常低的值，通常是非常高品质的LED驱动器-那么对于350mA操作所得到的LED电流纹波将是约20％的Iled，且对于700mA操作电流纹波将是约10％的Iled。鉴于以下事实：在LED中，光输出(光通量)直接与电流相关，该电流纹波可反过来引起光学闪烁，这限制了LED技术在诸如办公照明、街道照明和工业照明的应用中的可接受性。事实上，最近的研究已经显示了即使在非常低的闪烁水平下对于由闪烁所引起的频闪效应健康成人之中的敏感度。事实上，研究已经指示了在10％的闪烁(由100Hz下的约20％的电流纹波引起的)下，约75％的健康成人可检测由闪烁引起的频闪效应。对于闪烁的频闪效应的这种敏感度代表了对LED照明在其中运动的舒适和准确感知是非常重要的应用(特别是在被照射的场景包括移动、摆动或旋转对象的情况中)中的广泛采用的挑战。因此，需要降低源自用于对LED照明方案提供驱动电流的AC输入驱动器电路的电压纹波，以便减少电流纹波和光学闪烁。这个问题已被预先考虑且已经尝试来提供LED驱动器电路以设法解决由于AC电源的定期变化所引起的光学闪烁的问题。具体而言，在PSU的输出端或其附近提供电容来使由PSU所引起的电压纹波平滑化，优选地降低至如上所述的百分之几的水平。然而，由于与例如成本和可靠性有关的各种原因，对于以下各项通常是有利的：LED照明方案，特别是内在街道、办公室或工业照明装置中采用的由长串的串联连接的LED构成的那些，其中各个串设置有由单个驱动器提供的恒定DC电流。因此，为了确保各个驱动器从正在驱动的LED串中产生足够的光输出，必要的是需确保其DC输出电压足够高来驱动大量的LED(通常是几十个)。有鉴于此，有必要使用于使源于PSU的电压纹波平滑化的电容器能够承受相对较高的DC电压，例如在高达200V或更高的区域中。这导致使用电解电容器，其与其它类型的电容器相比能够承受这样的电压，同时以数百微法拉的量级提供高电容值。此外，将电压纹波减少到最低的要求需要使用高电容。这可通过使用少量的高值电解电容器，或大量的低值电解电容器来实现。用于实现所需的总电容的这种电容器的数量至少部分地由各个单独电容器的最大额定纹波电流来确定。然而，使用高值电解电容器或几个低值电解电容器会增加预期的电容失效的速率，这反过来会增加PSU的统计故障率。PSU或事实上的任何电子组件的统计故障率通常通过使用其倒数来表示。该倒数(l/统计故障率)被称为组件的平均故障间隔(MeanTimeBetweenFailures)或TBF。因此，可理解的是除了如先前所讨论的最小化LED电流纹波和闪烁之外，还期望考虑到提高LED驱动器的MTBF、设法减少在LED驱动器的PSU部的输出端处所需的电解电容器的数量和电容。优选地，高MTBF性能应在不显著损害在由LED驱动器驱动的LED串内产生的电流纹波的情况下来实现。事实上，在市场内需要确保电流纹波在LED链内的峰到峰值不超过提供给LED链的DC电流的约1％，从而显著减少并且可能消除直接和频闪可检测的闪烁。因此，设计用于LED驱动器内的PSU通常-具体地在针对街道、办公和工业照明市场时特别需要-解决两个对立的目标。一方面，期望PSU给出低电压纹波-从而最小化LED电流纹波和光学闪烁。另一方面，期望PSU显示出对应于低预期统计故障率的高可靠性。这些要求中的第一个通常指示使用PSU的输出端处的高电容，这反过来又指示了使用几个电解电容器、或高值电解电容器、或这两者。使用高值电解电容器或几个低价值电解电容器会增加这样的PSU的统计学有意义样品内的电容器故障的预期速率，因此增加了PSU的统计故障率。在英国专利申请第1210561.5号中，通过引入将其全部公开并入本文中，描述了一种用于从输入电压提供调节后电流的电流调节器。在英国专利申请第1210561.5号中描述的电流调节器包括电压调节装置，该电压调节装置包括并联连接的多个齐纳二极管。申请第1210561.5号描述了一种新颖的电路拓扑结构，由此通过调节器的电流在由双极晶体管的击穿电压限定的电压限制内随着所施加的DC电压的变化基本上是恒定的，以及随其组成部分的性质的制造变化而基本上保持恒定的。本专利技术人认为可以有利地利用这种高差分阻抗，以便缓减由AC输入PSU所引起的电压纹波的出现。这样的PSU应有利地以以下方式来构造：它可以与调节器相集成，同时优选地允许调节器以其最大效率或接近其最大效率来操作。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于从AC电源将调节后的DC电流提供给负载，该负载包括LED照明组件，驱动器电路包括：整流器和逆向变换器，其中，整流器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从AC电源将调节后的DC电流提供给负载的驱动器电路，所述负载包括LED照明组件，所述驱动器电路包括：整流器和逆向变换器，其中，所述整流器在使用中能够被操作为将AC输入电压转换为整流后的电压，所述整流后的电压被提供给所述逆向变换器，并且其中，所述逆向变换器在使用中能够被操作为将可变的DC电压提供给所述负载；电流调节器，形成所述负载的一部分，所述电流调节器在使用中串联连接至所述LED照明组件；以及反馈装置，能够被操作为保持所述电流调节器两端的恒定的DC电压，其中，所述电流调节器包括电压调节装置，所述电压调节装置包括并联连接的多个齐纳二极管。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.20 GB 1223042.11.一种用于从AC电源将调节后的DC电流提供给负载的驱动器电路，所述负载包括LED照明组件，所述驱动器电路包括：整流器和逆向变换器，其中，所述整流器在使用中能够被操作为将AC输入电压转换为整流后的电压，所述整流后的电压被提供给所述逆向变换器，并且其中，所述逆向变换器在使用中能够被操作为将可变的DC电压提供给所述负载；电流调节器，形成所述负载的一部分，所述电流调节器在使用中串联连接至所述LED照明组件；以及反馈装置，能够被操作为保持所述电流调节器两端的恒定的DC电压，其中，所述电流调节器包括第一电流调节器电路和第二电流调节器电路，其中，所述第一电流调节器电路的输出交叉耦接至所述第二电流调节器电路，所述第一电流调节器电路和所述第二电流调节器电路中的每一个包括：晶体管电路，包括电阻器和晶体管；以及电压调节器电路，形成所述电压调节装置，所述电压调节器电路能够被操作为将调节后的电压提供给相应的所述驱动器电路，其中，所述电压调节器电路包括并联连接的多个齐纳二极管。2.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴夫·班尼斯特，
申请(专利权)人：艾酷瑞克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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