[发明专利]发光二极管驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管驱动装置，且特别涉及一种不需利用电解电容的发光二极管驱动装置。

背景技术

近20年来，人们一直致力于新型照明光源的开发。欧盟专门制定了“彩虹计划”，提出了新型光源要符合的四个条件：高效、节能、无污染、模拟自然光。由于发光二极管(light emitting diode，LED)就具有这样的优点，且这是传统照明光源(例如：白炽灯和荧光灯)无法比拟的，因此发光二极管被公认为21世纪最有价值的“绿色”光源，将取代白炽灯和荧光灯，成为照明市场的主导产品。

目前发光二极管的主要应用领域包括大屏幕显示、通用照明、激光器、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)背光源(backlight source)、仪器仪表显示，以及图形识别…等。随着高亮度发光二极管技术的迅速发展，对发光二极管的驱动提出了更高的要求。为了要充分发挥半导体照明的优势，发光二极管驱动电源需要具有高效率、低成本、高功率因子、长寿命等多项优点。

传统的发光二极管驱动方式有电阻限流、线性调节、电荷泵(chargepump)转换控制和开关转换器控制等，且在市电输入的日常照明场合中，大功率发光二极管的驱动电源架构大致绘示如图1。根据能源之星(Energy-Star)标准，商业照明驱动电源的输入功率因子要求不低于0.9，而家用照明不低于0.7。也因如此，市电(即交流电源)Vac必须先经由桥式整流器101与功率因子校正(Power Factor Correction，PFC)转换器103实现输入功率因子校正和AC-DC转换，通过提供24V或12V的稳定电压给后级的DC-DC转换器105。如此一来，LED驱动芯片107即会为大功率LED 109的稳定工作提供一个恒定电流。

虽然图1所示的驱动电源架构可以确保大功率LED 109具有较佳的发光质量，但是这样的设计架构却存在着器件多、体积大、寿命短等多项缺点。举例来说，假设PFC转换器103的输入功率因子为1的话，则输入电流I in与输入电压Vin是同相位的正弦波，如图2A所示。由于此时输入功率Pin是正弦平方(sin square)形式，所以若要实现恒压恒流输出(亦即输出功率Po恒定，如图2B所示)，则需要采用容值较大的电解电容(electrolyticcapacitor)C来实现输入功率Pin与输出功率Po的平衡(balance)。然而，由于电解电容C的寿命一般只有5,000小时，与发光二极管具有50,000小时的工作寿命相差甚远，因此电解电容C无疑会成为拉短发光二极管驱动电源整体寿命的主要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种适于驱动至少一串发光二极管(LED)的驱动装置，其采用脉动电流来驱动大功率发光二极管，从而在实现功率因子校正的同时，去除了传统驱动电源架构中大容值的电解电容，从而大大地提高发光二极管驱动电源的寿命。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明所提供的发光二极管驱动装置包括功率因子校正反激变换器、谐波滤除单元，以及控制单元。功率因子校正反激变换器(PFC flyback converter)依据脉宽调变信号(PWMsignal)而工作在一操作模式，并接收交流电源以将交流电源转换为脉动电流(pulsating current)。

谐波滤除单元耦接功率因子校正反激变换器与该串发光二极管，用以接收所述脉动电流，并滤除所述脉动电流中高频谐波分量后，以驱动该串发光二极管。控制单元耦接功率因子校正反激变换器与谐波滤除单元，依据所述交流电源与所述脉动电流产生所述脉宽调变信号，并用以降低所述脉动电流的峰均比。

在本发明的一实施例中，功率因子校正反激变换器包括全桥整流器、变压器、开关，以及二极管。全桥整流器用以接收所述交流电源，并对所述交流电源进行整流。变压器的一次侧用以接收经全桥整流器整流过后的交流电源。开关受所述脉宽调变信号所控制，并与变压器的一次侧串接。二极管耦接变压器的二次侧，并用以输出所述脉动电流。

在本发明的一实施例中，谐波滤除单元由一电感与一薄膜电容所组成。