[发明专利]用于可调光的固态光源的驱动器电路

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月31日提交的并且题为“DRIVER CIRCUIT FOR DIMMABLE SOLID STATE LIGHT SOURCE（用于可调光的固态光源的驱动器电路）”的美国专利申请号13/222,465的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。

技术领域

本发明涉及照明，并且更具体地涉及用于（一个或多个）固态光源的驱动器电路系统。

背景技术

诸如但不限于发光二极管（LED）的典型固态光源以与白炽光源或气体放电光源根本上不同的方式进行操作。固态光源通常需要已知为驱动器、驱动器电路或驱动器电路系统的电子电路来提供必要的功率以操作固态光源。用于固态光源的驱动器电路通常将诸如120V/60HZ线输入或来自调光器开关的输入之类的交流电（AC）输入变换成稳定的直流电（DC）电压，所述直流电（DC）电压被用于驱动固态光源。典型的驱动器电路结合用于接收AC输入的整流器和DC-DC变换器电路，所述DC-DC变换器电路从整流器接收未经调节的DC输出并将稳定的经调节的DC输出提供给固态光源。

各种DC-DC变换器配置是本领域所众所周知的。一个特定类型是转换调节器（switching regulator），并且包括但不限于降压变换器、升压变换器、降压升压变换器等。这些变换器通常包括例如晶体管的开关，其被选择性地操作以允许能量被存储在例如电感器的能量存储设备中并然后被传递到一个或多个滤波电容器。（一个或多个）滤波电容器向负载提供相对平稳的DC输出电压并且在能量存储循环之间向负载提供基本上连续的能量。

发明内容

在固态光源驱动器中建立的典型转换调节器配置遭受各种问题。一个问题是在未经调节的DC电压和经调节的DC输出电压之间可能没有保护性隔离。在一些配置中，未经调节的DC电压可以是400伏或更多。如果被不注意地施加于负载，未经调节的DC电压可能是危险的（即，破坏性的）。因此，为了提供保护性隔离，可以使用基于变压器的转换调节器，诸如已知的“回扫（flyback）”变换器。在基于变压器的转换调节器中，变压器的初级侧可以耦合到未经调节的DC电压。在变压器的次级侧处提供经调节的DC输出电压，所述变压器的次级侧与变压器的初级侧电隔离。变压器因而可以提供DC输出从未经调节的DC电压的保护性隔离。

在典型转换调节器配置情况下的另一个问题是其以导致小于最优功率因数的方式涉及从AC功率源的脉冲电流汲取（draw）。系统的功率因数被定义为流至负载的有效功率与视在功率的比，并且是在0和1之间的数（或表达为百分比，例如0.5pf=50%pf）。有效功率是由负载所汲取的实际功率。视在功率是施加于负载的电压与电流的乘积。对于具有纯粹电阻性负载的系统来说，电压和电流波形是同相的，在每个循环中的相同时刻处改变极性。此类系统具有1.0的功率因数，被称为“整功率因数（unity power factor）”。在存在电抗性负载的情况下，诸如具有包括电容器、电感器或变压器的负载，负载中的能量存储导致电流和电压波形之间的时间差。该存储的能量返回到所述源并且不可用于在负载处做功。具有电抗性负载的系统经常具有小于整功率因数。具有低功率因数的电路将比具有高功率因数的电路使用更高的电流以传递给定量的有效功率。

为了提供改善的功率因数，一些固态光源驱动器电路配置装备有功率因数控制器电路。功率因数控制器电路可以例如被用作用于控制DC-DC变换器配置（诸如，回扫变换器）中的晶体管开关的操作的控制器。在此类配置中，功率因数控制器可以监控经整流的AC电压、由负载所汲取的电流和去往负载的输出电压，并且将输出控制信号提供给晶体管以转换去往负载的电流，从而具有基本上与经整流的AC电压相匹配且与其同相的波形。

在典型转换调节器配置情况下的又一个问题是其可能以波纹（ripple）形式将谐波失真引入返回到AC功率源的电压信号上。这些波纹发生在AC线频率的谐波处。当这些波纹被反馈回到功率线中时，波纹中的一些，尤其是在AC线频率的三次谐波处的那些可以在电力公司所有的三相变压器的中性线上建立电压水平（voltage level），并可能损害电力公司所有的设备。随着固态光源被更广泛地使用，减少总谐波失真（THD）因而变得越来越重要。实际上，减少THD并增大功率因数在遵照能量解决方案LED加速器项目（LEDA）中可能是重要的，其设置对于某些基于固态光源的灯的产品合格要求。