[发明专利]高效LED驱动方法

说明书

发明领域

本发明涉及固态照明领域，且特定地涉及具有平衡器和容性耦合驱动信号的LED驱动装置。

背景技术

由于发光二极管（LED）的高效、长寿命、机械紧凑性和稳健性、以及低电压操作、没有限制，发光二极管已经被非常普遍地用作照明器件。应用领域包括液晶显示器（LCD）背光、一般照明、和标志显示。LED展现出与二极管类似的电特性，即，LED仅在跨器件的正向电压达到其导通阈值（标记为V_F）时才导通电流，且当正向电压增加至大于V_F时，流过器件的电流显著增加。作为结果，必须提供特定驱动电路来稳定地控制LED电流。

如今市场上现有的方法通常是使用开关型DC到DC转换器，一般是在电流控制模式中，从而驱动该LED照明器件。由于单个LED器件的有限功率能力，在很多应用中，将多个LED串联来形成LED串，且多个这样的LED串一起工作，一般是并联，从而产生期望的光强。在多个LED串应用中，通常采用DC到DC转换器来提供足够LED操作的DC电压，然而由于LED的操作电压具有较宽容差（+/-5%到+/-10%），必须为每一个LED串部署单独的控制电路来调节其电流。简洁起见，这样的电流调节器一般采用线性调节技术，其中功率调节设备与LED串串联连接，且通过调节跨功率调节设备的电压降来控制LED电流。不幸的是，由于线性调节设备的功率消耗，这样的方法消耗过多功率且产生过多热量。在一些方法中，为每一个LED串都提供开关型DC到DC转换器。这样的方法实现高效操作但是也显著增加了相关成本。

现有技术需要的、且未提供的，是具有高操作效率和低系统成本的LED驱动方法，这提供了在多个LED串光源的各LED串之间的平衡功能。

发明内容

因此，本发明的主要目的是克服现有技术的至少一些缺点。通过配置，这在特定实施例中提供，在该配置中，用平衡的驱动信号来驱动多个LED串，平衡的驱动信号即其中使正侧和负侧随时间流逝具有相同能量的驱动信号。在优选实施例中，该驱动信号响应于开关网络和驱动变压器之间设置的电容器被平衡。通过平衡变压器来提供各LED串之间电流的平衡。

特定实施例实现用于基于发光二极管（LED）的照明的驱动装置，包括：驱动变压器，具有第一绕组和第二绕组，该第二绕组磁耦合至该第一绕组；开关控制电路；开关桥，包括耦合至公共节点的一对电控开关，该对电控开关中的每一个响应于该开关控制电路的输出；耦合在该开关桥的该公共节点和该驱动变压器的初级绕组的第一端之间的隔直流（DC）电容器；平衡变压器，具有第一绕组和第二绕组，该第二绕组磁性地耦合至该第一绕组；第一LED串；和第二LED串，该第一LED串和第二LED串的每一个的第一端耦合至该驱动变压器的第二绕组，且被配置为从其接收电能；且该第一LED串的第二端耦合至该平衡变压器的第一绕组，且该第二LED串的第二端耦合至平衡变压器的第二绕组，该开关控制电路配置为提供开关周期，包括其中从驱动变压器的第二绕组输出具有第一极性的电能的第一时段、以及其中从驱动变压器的第二绕组输出具有第二极性的电能的第二时段，该第二极性与第一极性相反，该隔直流电容器被配置为使得在开关周期的第一时段期间从第二绕组输出的总电能与在开关周期的第二时段期间从第二绕组输出的总电能相等，且该平衡变压器配置为使得通过该第一LED串的电流与通过该第二LED串的电流相等。

在又一个实施例中，第一LED串和第二LED串的每一个的第一端共同耦合至驱动变压器的第二绕组的中心抽头；该第一LED串的第二端耦合至平衡变压器的第一绕组的中心抽头；且该第二LED串的第二端耦合至平衡变压器的第二绕组的中心抽头。在又一个实施例中：平衡变压器的第一绕组的第一端耦合至驱动变压器的第二绕组的第一端；平衡变压器的第一绕组的第二端耦合至驱动变压器的第二绕组的第二端；平衡变压器的第二绕组的第一端耦合至驱动变压器的第二绕组的第二端；且平衡变压器的第二绕组的第二端耦合至驱动变压器的第二绕组的第一端。在又一个实施例中，该驱动装置还包括：第一、第二、第三、和第四单向电子阀，其中：平衡变压器的第一绕组的第一端，经由该第一单向电子阀，耦合至驱动变压器的第二绕组的第一端；平衡变压器的第一绕组的第二端，经由该第二单向电子阀，耦合至驱动变压器的第二绕组的第二端；平衡变压器的第二绕组的第一端，经由该第三单向电子阀，耦合至驱动变压器的第二绕组的第二端；且平衡变压器的第二绕组的第二端，经由该第四单向电子阀，耦合至驱动变压器的第二绕组的第一端。