[发明专利]用于LED的驱动器设备以及用于向LED提供电力的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及向用于照明用途的多个LED（发光二极管）可控地馈送电流的领域。具体地本发明涉及确保高效率能够被维护以及能够避免对于大型和昂贵的电感组件的需要的方法，即使驱动器设备给予其用户关于驱动器设备将馈送电流的LED的数目和相互连接的相当大的自由度。

背景技术

LED和LED链必须被馈送控制幅度的电流，以便使发射强度和颜色维持在期望值。装配有所谓的驱动器设备的LED发光布置已经变得常见，其任务是确保跨负载的电压保持在适当的值，所述负载包括多个LED。降压转换器是作为驱动器设备的基本构建框的普遍选择，因为其将相对简单的配置与较好的效率和众所熟知的操作原理结合起来。

图1图示了已知驱动器设备101，其中，降压转换器被配置成向LED链102馈送电流。DC电压V_in显现在降压转换器的输入端子处。从第一输入端子103至第二输入端子104存在电流路径，沿着该电流路径是可控开关105、电感器106、LED链102以及电流感测电阻器107。在开关105和电感器106之间的点被耦合至二极管108的阴极，二极管108的阳极被耦合在电流感测电阻器107和第二输入端子104之间。电容器109与负载并行耦合，即与LED链102并行耦合。控制电路110被配置成基于电流测量来控制开关105，为了实施这一点，控制电路110被示出为与电流感测电阻器107两端具有耦合。电流感测电阻也可以是沿着承载负载电流或与之直接成比例的电流的电流路径的其他某处。

当开关105闭合时，增加的电流留到电感器106，并且在其磁场中存储能量。二极管108是反相偏置的。当开关105打开时，从电感器106的磁场的能量释放造成电流在包括电感器106、LED链102、电路感测电阻器107和二极管108的回路中流动，最近提及的二极管108现在是前向偏置的。通过电容器109的作用，使跨该负载的电压V_out平滑。

我们可以假定，在图1的示例中，控制电路110应用所谓的电流滞环控制。这意味着，在开关105的导电期间，当通过负载的电流（其被感测为跨电流感测电阻器107的电压）达到预定最大值时，控制电路110打开开关105。通过负载的电流开始降低，并且如果允许释放存储在电感器106和电容器109中的全部能量，则最终会降低到零。当电流已经达到预定最小值时，控制电路110再次将开关闭合，并且循环重新开始。预定电流最大值和最小值之间的差被称为电流滞环或纹波。

对于在LED链102中的恒定数目的LED，优化如图1中的连接设备中的组件值是相对直接的。然而，如果驱动器设备应当具有更一般的适用性，例如，使得其应当与在LED链102中的介于9和27之间的任何数目的LED配合良好，则该问题变得更加复杂。在LED链中的每个LED具有电压降，其可以例如是3.3伏特。9个这种LED的LED链因而要求输出电压V_out=29.7伏特，而27个这种LED的LED链要求输出电压V_out=89.1伏特。在降压转换器的输入电压和输出电压之间的巨大差异使得通过开关105的导电间隔变短，因此，大多数时间，电流流过二极管108，造成相对高的导电损耗。巨大的输入/输出电压差也增加了降压转换器的切换频率，这导致在开关105（其通常是场效应的晶体管）中的切换损耗增加。

发明内容

根据本发明的一方面，提供用于发光二极管的驱动器设备，该驱动器设备接受广泛范围的LED布置作为负载，并且仍然能够有效率地操作并降低损耗。根据本发明的另一方面，提供一种驱动器，其可以从负担得起的组件来构建，并且仍然符合广泛范围的输出规格。根据本发明的又一方面，提供一种通用方法，用于以高效率和广泛的适用性，向发光二极管提供电力。

为了实现这些和进一步目标，有利的是，控制充当对降压转换器的输入电压的电压生成。尤其是，有利的是，将降压转换器的输入端和降压转换器的输出端之间的电压差与目标值进行比较，并且将比较结果的指示用作对于降压转换器的输入电压的生成中的控制信号。通过将降压转换器的输入电压和输出电压之间的差保持在预定范围内，或甚至恒定，在很大程度上防止或至少降低占空比以及否则会发生的切换效率的变化是可能的。因此，降压转换器的组件值对于能够与之耦合作为负载的广泛的LED布置是最优或接近最优的。