[发明专利]用于可调光固态照明设备的驱动电路

说明书

技术领域

本发明的主题涉及用于固态照明设备的驱动电路。

背景技术

固态照明阵列被用于许多照明应用。例如，包括固态发光装置阵列的固态照明面板已经在例如建筑照明和/或重点照明中用作直接照明源。固态发光装置可以包括例如包括一个或更多个发光二极管(LED)的封装的发光装置，所述封装的发光装置可以包括可包括形成pn结的半导体层的无机发光二极管和/或可包括有机发光层的有机发光二极管(OLED)。典型地，固态发光装置通过发光层或发光区域中的电载流子(即，电子和空穴)的重新组合来生成光。固态发光装置可以包括例如包括一个或更多个发光二极管(LED)的封装的发光装置。

Cree公司生产使用发光二极管来照明的各种嵌入式筒灯(recessed downlight)，例如LR-6和CR-6。固态照明面板也通常被用作用于小型液晶显示器(LCD)屏幕和较大的显示器的背光，所述小型液晶显示器屏幕例如在便携式电子装置中使用的LCD显示器屏幕，所述较大的显示器例如LCD电视显示器。

典型地用直流信号对固态照明装置进行供电。但是，按照惯例是以交流形式传输功率的。因此，一般期望固态灯具包括交流/直流转换器，以将交流线电压转换成直流电压。

升压转换器可以用于从交流线电压生成直流电压，并具有高的功率因数和低的总谐波失真。基于LED的负载的电压可以高于输入(线)交流电压的峰值。在这种情况下，单级升压转换器可以用作实现高功率效率和低成本的驱动器。例如，将120V、60Hz的交流电转换成200-250V的直流输出的功率因数校正(power factor corrected，PFC)升压转换器可以用于以10-15W的功率水平来驱动高压(HV)LED阵列

对于一般的照明应用，期望固态照明设备能够兼容舍相调光信号(phase cut dimming signal)。舍相调光器通常用于降低输入功率以用于传统的白炽灯具，这导致了灯具变暗。舍相调光器在每个周期中仅使输入电压波形的一部分通过。因此，在舍相交流输入信号的该部分期间，不向灯具提供电压。

与舍相调光信号的兼容性也可用于基于升压转换器的LED驱动器。一种低成本的方法是使用开环控制，这意味着驱动器将不对由于舍相调光导致的LED电流减小进行响应，而是在调光器导通时间期间保持预设的输入电流。以这种方式，实现了“自然的”调光性能，并且由于调光器导通时间减少因而输入功率以及因此LED电流将减小。一种其它的方法是驱动器使用闭环控制。由于控制环路是完整和有效的，因此这些驱动器将尝试补偿由于调光器舍相导致的输入功率减小。在这些情况下为了对LED进行调光，应当使控制环路饱和，使得输入电流不能增大。例如可以通过对误差放大器的输出进行钳位来实现控制环路饱和。

由于舍相调光导致的另一挑战是升压转换器生成用于在深度调光期间对升压转换器的控制电路供电(所谓的“管理供电(housekeeping power)”)的偏置电压。传统的LED驱动电路从升压电路电感器的辅助绕组取得管理供电。在调光器关闭时段期间，取决于输入波形被调光器切去多少，控制电路可能失去供电。这可以导致整个驱动电路断开，整个驱动电路断开可以导致固态照明设备的可见闪烁或其他问题。

发明内容

根据一些实施例的电压调节器包括：充电开关，包括耦合到高电压节点的第一端子、第二端子以及控制端子；整流器，耦合到所述充电开关的所述第二端子；输出电容器，耦合到所述整流器；控制开关，耦合到所述第二端子；以及控制电压调节电路，耦合到所述充电开关的所述控制端子。所述控制开关和所述充电开关被配置用于使得当所述控制开关被关断时，所述控制开关上的电压的升高导致所述充电开关的控制端子上的电压的增大，所述增大足以使得充电电流流过所述整流器并流入所述输出电容器。所述控制电压调节电路被配置用于使所述控制开关上的增大的电压耗散，以使得所述充电电流仅在响应于所述控制开关被关断的有限的时间段之内流动。

所述控制电压调节电路可包括耦合到所述充电开关的所述控制端子的钳位二极管。

所述电压调节器还可包括电阻器，所述电阻器与所述钳位二极管相并联，并被配置用于使得被所述钳位二极管钳位后的电压耗散。所述电阻器的电阻被选择以提供所述充电电流的期望的脉冲宽度。

所述控制开关具有寄生电容，当所述控制开关被关断时所述寄生电容被充电，由此导致所述控制开关上的电压的升高。