CN102762012A - Led驱动电路和led照明灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED驱动电路和LED照明灯，其中一种LED驱动电路，其通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，该LED驱动电路包括放电部分，该放电部分用于消耗在所述相位控制型光调节器的电流保持部分被导通时由所述相位控制型光调节器的光调节器电容分量和所述相位控制型光调节器的光调节器电感分量所产生的谐振现象的能量。

Description

LED驱动电路和LED照明灯

技术领域

本发明涉及LED驱动电路和LED照明灯。

背景技术

LED(发光二极管)具有低功耗、长寿命等特征，且发现其广泛的应用不仅在显示装置还包括照明灯等。此处，在照明灯中，为了获得期望的照明度，有许多情况要使用多个LED(比如JP-A-2006-319172)。

一般的照明灯通常使用商用100VAC电源，并且考虑一种使用LED照明灯代替诸如白炽灯等之类的一般照明灯的情形，期望LED照明灯也被构造成像一般照明灯那样使用商用100VAC电源。

此处，在执行白炽灯的光调节控制的情形中，使用了一种相位控制型光调节器(通常，被称为白炽灯控制器)(比如JP-A-2005-26142)，该相位控制型光调节器能够借助于调控器件(volume device)仅通过在交流电源电压的一相位角处导通一开关器件(通常是晶闸管器件，TRIAC)，容易地对提供给白炽灯的电能执行光调节控制。而且在借助相位控制型光调节器来执行白炽灯的光调节的情形中，已经知道，当光调节器与具有小瓦特数的白炽灯相连时，闪烁和闪光会出现并且正常的光调节是不可能的。

在对使用交流电源的LED照明灯执行光调节控制的情形中，就像在对白炽灯执行光调节控制的情形中那样，期望使用相位控制型光调节器。此处，图15和图16示出了能够对使用交流电源的LED照明灯执行光调节控制的LED照明系统的常规示例。

图15中所示的常规LED照明系统具有：相位控制型光调节器200；LED驱动电路300；以及包括多个LED的LED负载400。LED驱动电路300包括全波整流器1和电流限制部分2。在交流电源100和电流限制部分2之间，串联连接着相位控制型光调节器200。当半固定电阻器Rvar的旋钮(未示出)被设置到一个位置时，在与所设置的位置相对应的电源相位角处，相位控制型光调节器200使TRIAC Tri导通。此外，在相位控制型光调节器200中，构造一种包括电容器CLC和电感线圈LLC的噪声防止电路，以减小从相位控制型光调节器200反馈到电源线的端子噪声。

此外，图16中所示的常规LED照明系统具有：相位控制型光调节器200；LED驱动电路500；以及LED负载400。LED驱动电路500具有全波整流器1和电流控制部分3。电流控制部分3具有：开关器件SW1；线圈L2；二极管D1；电容器C4；电流检测电阻器R2；以及开关控制电路4。开关控制电路4检测来自全波整流器1的输出电压V2的有效值以及在与开关器件SW1的源极相连的电流检测电阻器R2中流动的电流的值；控制该开关器件SW1的开/关；以及控制在该开关器件SW1中流动的电流以使该电流为恒定电流。根据相位控制型光调节器200所控制的相位角，可以改变在LED负载400中流动的电流的幅值，并且变得有可能执行LED负载400的光调节。

此外，图17示出了一种常规的白炽灯照明系统，该系统借助相位控制型光调节器200来执行白炽灯5的光调节。此外，图18示出了在图17所示的常规白炽灯照明系统的某些部分处的电压和电流波形。TRIAC Tri被导通，由此，横跨白炽灯5的两端的电压V3上升了，并且电流I1开始在白炽灯中流动。而且，TRIAC Tri的导通状态被保持，直到交流电源电压V1接近于0V且在TRIACTri中流动的电流变为小于或等于一保持电流。

当相位控制型光调节器200中的TRIAC Tri被导通时，电容器CLC中所存储的能量流入到线圈LLC中并且谐振现象发生了。在诸如白炽灯5(图17)等需要很多电流的负载的情形中，即使电流发生振荡，也不使TRIAC截止。然而，在像LED负载400(图15、图16)那样的小负载的情形中，在TRIAC Tri中流动的电流变为小于或等于所述保持电流(比如，约10mA)并且该TRIACTri有可能被截止。此时，因为下列两种现象的存在，所以会发生LED负载400的闪烁。

首先，在TRIAC Tri因谐振现象等而被截止之后，再一次将一触发电压施加到该TRIAC Tri，由此，在相同的交流半周期之内(对于50Hz的情况，在10ms的半周期内)再一次使该TRIAC Tri导通。此时，使TRIAC Tri导通的定时在每一个交流半周期处并未稳定，并且提供给LED负载400的能量并不稳定，由此，发生了LED负载400的闪烁。

其次，像在白炽灯5与相位控制型光调节器200(图17)相连这样的情形中那样，如果TRIAC Tri的导通状态被保持直到交流电源电压V1变为接近于0V，则在下一个交流半周期开始的定时处电容器CLC不被充电。然而，在交流电源电压V1是高电压(比如100VAC中的50V)时使TRIAC Tri截止的情形中，因LED负载400、LED驱动电路300和500中流动的电流的缘故而使电容器CLC被充电；相应地，在下一个交流半周期中，使TRIAC Tr1导通的相位角发生偏离了。电容器CLC中的电荷量发生改变，由此，使TRIAC Tri导通的相位角改变了，并且发生了LED负载400的闪烁。

此处，JP-A-2006-319172中揭示了常规LED驱动电路的示例；在输出级中，该LED驱动电路具有电阻器和电容器。然而，该电阻器旨在防止冲击电流，并且该电容器旨在除去噪声，但是并不旨在减轻该相位控制型光调节器的谐振现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED驱动电路和LED照明灯，它们能够减轻相位控制型光调节器的电流保持部分(比如，TRIAC等)在交流电压的相同半周期内因谐振现象而被截止，并且能够减轻LED的闪烁。

根据本发明一方面的LED驱动电路是一种通过相位控制型光调节器能连接到交流电源并驱动一LED负载的LED驱动电路，并且被构造成包括：

放电部分，用于消耗在相位控制型光调节器的电流保持部分被导通时由相位控制型光调节器的光调节器电容分量和相位控制型光调节器的光调节器电感分量所产生的谐振现象的能量。

此外，在上述结构中，该放电部分的放电部分电阻分量和该放电部分的放电部分电容分量以及该光调节器电感分量可以满足公式(1)：

RD²-4×LLC/CD≥0    (1)

其中，RD：放电电阻分量的电阻值(Ω)；LLC：光调节器电感分量的电感值(μH)；CD：放电部分电容分量的电容值(μF)。

此外，在上述结构中的任一个之中，所述放电部分的放电部分电阻分量和光调节器电感分量可以满足公式(2)：

RD≥4.6×LLC/td    (2)

其中，RD：放电电阻分量的电阻值(Ω)；LLC：光调节器电感分量的电感值(μH)；td：所述电流保持部分的响应时间(μs)。

此外，在上述结构中的任一个之中，根据光调节器电感分量的电感值，放电部分电阻分量的电阻值是可变的，以满足公式(1)或公式(2)。

此外，上述结构中的任一个可以包括一转换控制部分，该转换控制部分根据输入电流的大小来改变放电部分的放电部分电阻分量的旁路功能的开/关。

此外，上述结构中的任一个可以包括一边沿检测部分，该边沿检测部分检测被同相控制的交流电压的上升沿，并且在检测时使放电部分的放电部分电阻分量的旁路功能关闭达预定的时间。

此外，上述结构中的任一个可以包括一旁路转换部分，该旁路转换部分在输入电流大的情况下或者在被同相控制的交流电压不是上升沿的状态的情况下打开该放电部分的放电部分电阻分量的旁路功能，并且在输入电流小且被同相控制的交流电压是上升沿的情况下关闭该旁路功能。

此外，根据本发明一方面的LED驱动电路通过相位控制型光调节器能连接到交流电源并且驱动一LED负载，其中，该相位控制型光调节器被构造成具有：电流保持部分；光调节器电容分量；以及光调节器电感分量，并且包括电存储部分，该电存储部分在电流保持部分被导通时使一冲击电流流动。

此外，在上述结构中，该电存储部分的电存储部分电感分量、该电存储部分的电存储部分电容分量、光调节器电容分量以及光调节器电感分量可以满足公式(3)：

CC×LC≥4×CLC×LLC    (3)

其中，CC：电存储部分电容分量的电容值(F)；LC：电存储部分电感分量的电感值(H)；CLC：包括光调节器电容分量的电容的电容值(F)；LLC：光调节器电感分量的电感值(H)。

此外，上述结构中的任一个包括一放电部分，该放电部分消耗在电流保持部分被导通时由光调节器电容分量和光调节器电感分量所产生的谐振现象的能量；并且

该放电部分的放电部分电阻分量、该电存储部分的电存储部分电感分量以及该电存储部分的电存储部分电容分量可以满足公式(4)：

RD²-4×LC/CC≥0    (4)

其中，RD：放电电阻分量的电阻值(Ω)；LC：电存储部分电感分量的电感值(μH)；CC：电存储部分电容分量的电容值(μF)。

此外，在上述结构中，根据光调节器电容分量的电容值和/或光调节器电感分量的电感值，电存储部分电容分量的电容值可以是可变的，以满足公式(3)。

此外，在上述结构中，根据光调节器电容分量的电容值和/或光调节器电感分量的电感值，放电部分电阻分量的电阻值可以是可变的，以满足公式(4)。

此外，上述结构中的任一个可以包括一转换控制部分，该转换控制部分根据输入电流的大小来改变电存储部分的电存储部分电容分量的电容值。

此外，在上述结构中，当在交流半周期之内来自相位控制型光调节器和电存储部分的电流供应变为来自电存储部分的电流供应时，在相同的交流半周期之内可以不从相位控制型光调节器提供电流。

此外，上述结构可以包括输入电流检测部分，该输入电流检测部分在检测到输入电流消失时就停止来自相位控制型光调节器的电流供应。

此外，上述结构可以包括一电流控制部分，该电流控制部分在检测到预定的相位角时就使在LED负载中流动的电流截止。

此外，根据本发明一方面的LED驱动电路通过相位控制型光调节器能连接到交流电源并且驱动一LED负载，并且被构造成包括：

开关器件；

开关电流检测部分；

LED电流检测部分；

第一控制部分，用于基于来自开关电流检测部分的检测信号来执行开关器件的开关控制以便使开关电流恒定；

第二控制部分，用于基于来自LED电流检测部分的检测信号来执行开关器件的开关控制以便使LED电流恒定；以及

转换部分，用于改变控制以便在被同相控制的交流电压是阈值或更小的情况下执行第一控制部分的控制并且在被同相控制的交流电压超过该阈值的情况下执行第二控制部分的控制。

此外，根据本发明一方面的LED驱动电路通过相位控制型光调节器能连接到交流电源，驱动一LED负载，并且被构造成包括：

电容分量；

控制部分，用于控制LED电流以使其恒定；其中，当被同相控制的交流电压上升时，因控制部分的控制，充电电流流入该电容分量中。

根据本发明的LED照明灯被构造成包括具有上述结构中的任一个的LED驱动电路以及与该LED驱动电路的输出侧相连的LED负载。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的LED照明系统的结构图。

图2是示出放电部分的修改的图。

图3A是示出根据本发明的第一实施例的LED驱动电路的修改的图。

图3B是示出电流控制部分的结构示例的图。

图3C是示出电流控制部分的另一个结构示例的图。

图3D是示出电流控制部分的另一个结构示例的图。

图4A是示出根据本发明的第一实施例的LED驱动电路的修改的图。

图4B是示出边沿检测部分的结构示例的图。

图4C是示出边沿检测部分的结构示例的图。

图5是示出根据本发明的第一实施例的LED驱动电路的修改的图。

图6A是根据本发明的第二实施例的LED驱动电路的结构图。

图6B是在本发明的第二实施例中的每一个部分的时序图。

图7是示出根据本发明的第二实施例的LED驱动电路的修改的图。

图8是示出根据本发明的第二实施例的LED驱动电路的修改的图。

图9A是根据本发明的第三实施例的LED驱动电路的结构图。

图9B是示出第一控制部分的结构示例的图。

图9C是示出第二控制部分的结构示例的图。

图9D是在LED电流恒定控制被执行的情况下的时序图。

图9E是在根据本发明的第三实施例的电流控制被执行的情况下的时序图。

图10A是根据本发明的第四实施例的LED驱动电路的结构图。

图10B是在本发明的第四实施例中的每一个部分的时序图。

图11是根据本发明的第五实施例的LED驱动电路的结构图。

图12A是示出LED电流的操作线的示例的图。

图12B是示出LED电流的操作线的示例的图。

图12C是示出LED电流的操作线的示例的图。

图13是示出根据本发明的第五实施例的LED驱动电路的修改的图。

图14是示出根据本发明的第三实施例的LED驱动电路的修改的图。

图15是示出LED照明系统的常规示例的图。

图16是示出LED照明系统的常规示例的图。

图17是示出白炽灯照明系统的常规示例的图。

图18是示出白炽灯照明系统的常规示例中的每一个部分的时序图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1示出了根据本发明的第一实施例的LED照明系统的结构。图1所示的LED照明系统的LED驱动电路600具有：全波整流器1；电流控制部分3；以及放电部分6。放电部分6由串联RC电路构成，该串联RC电路包括放电电阻器RD(放电部分电阻分量)和放电电容器CD(放电部分电容分量)。此处，电流控制部分3具有图16所示的上述结构；然而，电流控制部分可以具有另一种结构(在下文中，这一点同样适用)。

相位控制型光调节器(在下文中，简称为“光调节器”)200中的TRIACTri(电流保持部分)是在交流电源电压V1的一相位角处被导通的，由此，光调节器200中的电容器CLC(光调节器电容分量)和线圈LLC(光调节器电感分量)彼此谐振；在TRIAC Tri中流动的电流发生振荡；在该电流的绝对值变为小于或等于保持电流时使TRIAC Tri截止，使得光调节器200可能发生故障。因为这一点，谐振能量通过放电部分6消耗了。

此处，为了防止光调节器200中的线圈LLC与放电电容器CD彼此谐振，满足下列公式(1)。考虑一种只包括线圈LLC、放电电阻器RD和放电电容器CD的交流等效电路(电压源短路)，作为使串联LCR电路中的电流不会变为振荡方案的条件，获得了公式(1)。

RD²-4×LLC/CD≥0    (1)

其中，RD：放电电阻器RD的电阻值(Ω)；LLC：线圈LLC的电感值(μH)；CD：放电电容器CD的电容(μF)。

例如，在LLC＝100μH；CD＝0.1μF的情形中，RD被设置在63Ω或更大。这样，当TRAIC Tri被导通时，通过满足公式(1)，可以防止谐振现象发生，并且可以防止TRAIC Tri因谐振现象而被截止。相应地，可以防止光调节器200发生故障并且减轻LED负载400的闪烁。

此外，即使因TRIAC Tri被导通时出现的在电容器CLC和线圈LLC之间的谐振现象而致使在TRAIC Tri中流动的电流发生振荡并且该电流的绝对值变为小于或等于保持电流，该TRAIC Tri也不会被立刻截止，因为该TRAIC Tri有一个响应时间td。即使TRAIC电流的绝对值变为小于或等于保持电流，在响应时间td之内也会再次流过大于或等于保持电流的TRAIC电流，由此，TRAIC Tri不被截止。通过在响应时间td之内充分地减小电容器CLC和线圈LLC之间的谐振现象的能量，可以防止TRAIC Tri被截止。

此处，谐振电流被表示为I＝Is×EXP(-RD/LLC×t)(其中，Is：谐振电流的初始值；RD：放电电阻器RD的电阻值；LLC：线圈LLC的电感)。当RD/LLC×t＝4.6时，EXP(-RD/LLC×t)＝约1/100。因为这个原因，通过满足下列公式(2)，可以在响应时间td期间使谐振电流小于或等于1/100。

RD≥4.6×LLC/td    (2)

其中，RD：放电电阻器RD的电阻值(Ω)；LLC：线圈LLC的电感(μH)；td：TRIAC Tri的响应时间(μs)。

例如，在LLC＝100μH；td＝80μs的情形中，RD被设置在5.75Ω或更大。在LLC大(比如，2mH等)的情形中，RD有可能变得太大以满足上述公式(1)。此时，通过满足上述公式(2)，可以防止TRIAC Tri在被导通之后被截止。

图2示出了放电部分16，它是放电部分6的修改。放电部分16由串联RC电路构成，该串联RC电路包括：由可变电阻器构成的放电电阻器RDv；以及放电电容器CD。放电电阻器RDv与电流控制部分3串联连接；相应地，在电流控制部分3和LED负载400中流动的电流因电阻分量而经受损耗。因为这个原因，期望放电部分16的电阻分量是低的。相应地，通过根据光调节器200的电路常数来改变并设置由可变电阻器构成的放电电阻器RDv的电阻值，可以改善电源效率。

例如，在交流电源电压V1＝100V(rms)；LED所必需的功率＝6W；LLC＝100μH；CD＝0.1μF；且td＝80μs的情形中，假设放电电阻器RDv被设置在70Ω以满足上述公式(1)和(2)。输入电流Iin(图2)变成约6W/100V＝60mV；相应地，70Ω的电阻分量处的损耗变为0.252W(6W的4.2％)。此外，在本示例中LLC＝500μH的情形中，RD根据公式(1)变为大于或等于141Ω，并且RD根据公式(2)变为大于或等于29Ω；相应地，假设放电电阻器RDv被设置在150Ω。在这种情况下，150Ω的电阻分量处的损耗变为0.54W(6W的9％)。

此处，关于放电电阻器RDv，可以使用各种示例。例如，根据光调节器，用户或设置操作者可以借助旋钮来改变电阻值。或者，通过借助一IC来检测光调节器的电路常数，就可以根据检测结果借助一开关来改变多个预先准备的电阻器。或者，通过借助一IC来检测光调节器的电路常数并且借助对应于检测结果的控制信号来控制由MOS晶体管所构成的电阻器，就可以改变导通电阻。此外，多个电阻器被预先准备，并且借助焊接就可以选择性地设置电阻值。

此外，图3A示出了LED驱动电路601，它是LED驱动电路600(图1)的修改。在LED驱动电路601中，放电部分106被连接在全波整流器1和电流控制部分31之间。除了彼此串联连接的放电电阻器RD和放电电容器CD之外，放电部分106还具有MOS晶体管M1。放电电阻器RD被连接成横跨MOS晶体管M1的源极和漏极，并且栅极与电流控制部分31相连接。在检测到输入电流小的时候，电流控制部分31将控制信号发送给栅极以使MOS晶体管M1截止，并且将电阻分量的电阻值设置为高。相反，在检测到输入电流大的时候，电流控制部分31将控制信号发送给栅极以使MOS晶体管M1导通，打开旁路功能，并且将电阻分量的电阻值设置为低。这样，电源效率的下降就被减轻了。

图3B示出了图3A所示电流控制部分31的结构示例。图3B所示的电流控制部分31具有：电流控制部分3；与电流控制部分3串联连接的电阻器R31；以及比较器CMP31，其输入与电阻器R31的两端相连，其输出与MOS晶体管M1的栅极相连。

此外，图3C示出了电流控制部分31的另一个结构示例。图3C所示的电流控制部分31是一种回扫型电流控制部分。电流控制部分31具有：电阻器R31，用于检测在MOS晶体管M31中流动的电流；比较器CMP31，其输入与电阻器R31的两端相连接；以及平均电压检测部分32，用于检测来自比较器CMP31的输出的平均电压并且将检测到的信号输出给MOS晶体管M1的栅极。

此外，图3D示出了回扫型电流控制部分31的另一个结构示例。图3D所示的电流控制部分31具有：电阻器R31，用于检测与变压器Tr31的次级线圈的一端以及与平滑电容器C31的一端相连接的LED的电流；以及比较器CMP31，其输入与电阻器R31的两端相连，其输出与MOS晶体管M1的栅极相连。

图4A示出了LED驱动电路602的结构，它是LED驱动电路601(图3A)的修改。LED驱动电路602具有放电部分106和边沿检测部分7。边沿检测部分7检测来自全波整流器1的输出电压V2的上升，并且将控制信号发送给MOS晶体管M1以关闭旁路功能达预定的时间。这样，当TRIAC Tri被导通时，放电部分106的电阻分量的电阻值被设置为高，由此，可以减轻光调节器200中的谐振现象。

图4B示出了边沿检测部分7的第一示例。图4B所示的边沿检测部分7具有：电容器C71、C72；电阻器R71；比较器CMP71；以及反相器INV71。电容器C71和电阻器R71被串联连接成横跨全波整流器1的正输出和负输出，并且它们之间的连接点与比较器CMP71的非反相端子相连接。参考电压V7被输入到比较器CMP71的反相端子。比较器CMP71的输出被共同地连接到电容器C72的一端和反相器INV71的输入。反相器INV71的输出与MOS晶体管M1(图4A)的栅极相连接。

当来自全波整流器1的输出电压V2上升时，从比较器CMP71中输出高电平输出信号达预定的时间。该输出信号被反相器INV71反相，被整形为一定的波形，并且被输出给MOS晶体管M1的栅极。这样，MOS晶体管M1就被截止达预定的时间，旁路功能被关闭，且电阻分量的电阻值被设置为高。之后，从反相器INV71向MOS晶体管M1的栅极输出一高电平信号；相应地，MOS晶体管M1被导通，旁路功能被打开，并且电阻分量的电阻值被设置为低。

此外，图4C示出了边沿检测部分7的第二示例。图4C所示的边沿检测部分7具有：电阻器R72；比较器CMP72；以及电容器C73。电阻器R72被连接成横跨全波整流器1的正输出和电流控制部分3。电阻器R72的一端和另一端分别与比较器CMP72的非反相端子和反相端子相连接。比较器CMP72的输出被共同地连接到电容器C73的一端和MOS晶体管M1的栅极(图4A)。

当来自全波整流器1的输出电压V2上升时，电流开始在电阻器R72中流动；然而，因为电容器C73被充电，所以从比较器CMP72向MOS晶体管M1的栅极输出了低电平信号达预定的时间。这样，MOS晶体管M1就保持截止达预定的时间，旁路功能被关闭，并且电阻分量的电阻值被设置为高。之后，从比较器CMP72向MOS晶体管M1的栅极输出高电平信号；相应地，MOS晶体管M1被导通，旁路功能被打开，并且电阻分量的电阻值被设置为低。

图5示出了LED驱动电路603，它是LED驱动电路602的修改。图5所示LED驱动电路603的放电部分116具有：放电电阻器RD；放电电容器CD；以及MOS晶体管M1和M2。MOS晶体管M2的源极与全波整流器1的负输出相连接；漏极与MOS晶体管M1的栅极和电流控制部分3共同地相连接；并且栅极与边沿检测部分7相连接。

如果在来自全波整流器1的输出电压V2不上升的状态中电流控制部分3确定从输入中减去的电流大并向MOS晶体管M1发送控制信号以使MOS晶体管M1导通或者边沿检测部分7向MOS晶体管M2发送控制信号以使得边沿检测部分7使MOS晶体管M2导通，则旁路功能被打开且电源效率被改善。相反，如果在边沿检测部分7检测到来自全波整流器1的输出电压V2的上升时电流控制部分3确定从输入中减去的电流小并向MOS晶体管M1发送控制信号以使MOS晶体管M1截止且边沿检测部分7向MOS晶体管M2发送控制信号以使MOS晶体管M2截止，则旁路功能被关闭且放电部分116的电阻分量的电阻值被设置为高。这样，可以减轻在TRIAC Tri被导通时光调节器200中的谐振现象并且防止TRIAC Tri被截止。

(第二实施例)

此外，图6A示出了根据本发明的第二实施例的LED驱动电路700的结构。LED驱动电路700具有放电部分6和电存储部分8。电存储部分8由串联LC电路构成，该串联LC电路包括线圈LC(电存储部分电感分量)和电容器CC(电存储部分电容分量)。当光调节器200中的TRIAC Tri被导通时，冲击电流就流入到电存储部分8的电容器CC中；相应地，大的电流暂时地在TRAICTri中流动。图6B示出了图6A的每一个部分的时序图。从图6B的顶部位置起，示出了：来自全波整流器1的输出电压V2；TRIAC Tri的电流Itr；以及电容器CC的电流Ic。

为了防止电流Itr的绝对值在TRIAC Tri被导通且电压V2上升时因振荡而变为小于或等于保持电流，至少在电存储部分8中有必要在该振荡到达谷底时使一冲击电流流动。为了实现这一点，该冲击电流的周期tch需要是该电流Itr的振荡周期tlc的两倍或更大。各个周期可以被表达为：

$\mathrm{tlc}=2\×\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{}}(\mathrm{CLC}\×\mathrm{LLC})$

$\mathrm{tch}=2\×\mathrm{\π}\sqrt{}(\mathrm{CC}\×\mathrm{LC})$

相应地，有必要满足下列公式(3)。

CC×LC≥4×CLC×LLC    (3)

其中，CC：电容器CC的电容(F)；LC：线圈LC的电感(H)；CLC：电容器CLC和电容器CD的合成电容(F)；LLC：线圈LLC的电感(H)。

在上述公式(3)不被满足的情形中，借助电存储部分8而使冲击电流流动的操作早于因光光调节器200中的电容器CLC和线圈LLC之间的谐振现象而导致的TRIAC Tri的电流Itr的振荡到达谷底的时刻(电流变为最小的时刻)结束；相应地，有如下这样一种情况：在电流Itr的振荡的谷底处，在TRIAC Tri中流动的电流变成小于或等于保持电流。相应地，TRIAC Tri被截止，这导致了光调节器200的故障以及LED的闪烁。

此处，在不设置放电部分6的结构的情况中，上述公式(3)中的CLC可以被设置为光调节器200的电容器CLC的电容。

此外，为了减轻在电存储部分8中因线圈LC和电容器CC所导致的谐振现象，期望满足下列公式(4)。

RD²-4×LC/CC≥0    (4)

其中，RD：放电电阻器RD的电阻值(Ω)；LC：线圈LC的电感(μH)；CC：电容器CC的电容(μF)。

接下来，图7示出了LED驱动电路701的结构，它是根据第二实施例的LED驱动电路700的修改。LED驱动电路701具有放电部分106和电存储部分108。电存储部分108具有：线圈LC；电容器CC1和CC2，该电容器中的每一个都与线圈LC串联连接，并且这两个电容器彼此并联；以及MOS晶体管M3。从一个用于检测光调节器200的电路常数的IC(未示出)中，输出了用于MOS晶体管M1的控制信号VB以及用于MOS晶体管M3的控制信号VC。

在光调节器200中的电容器CLC的电容和线圈LLC的电感都小的情形中，可以基于上述公式(3)使电存储部分108的电容分量CC为小的。相应地，如果借助所述IC检测到电容器CLC的电容和线圈LLC的电感都小，则借助控制信号VC使MOS晶体管M3截止并且仅使电容器CC1激活。相反，在光调节器200中的电容器CLC的电容和线圈LLC的电感都大的情形中，借助控制信号VC使MOS晶体管M3导通并且使电容器CC1和CC2都激活，由此，使电存储部分108的电容分量为大的，以满足上述公式(3)。这样，可以根据光调节器200的电路常数来改变电存储部分108的电容分量并且使冲击电流适宜。

此外，在光调节器200中的电容器CLC的电容和线圈LLC的电感都小的情形中，可以基于上述公式(3)使电存储部分108的电容分量LC为小的(例如，可以借助焊接来选择性地设置线圈LC)。相应地，可以基于上述公式(4)使放电部分106的电阻分量的电阻值为小的。相应地，如果借助所述IC检测到电容器CLC的电容和线圈LLC的电感都小，则借助控制信号VB使MOS晶体管M1导通并且使放电部分106的电阻分量的电阻值为小的。相反，如果借助所述IC检测到电容器CLC的电容和线圈LLC的电感都大，则借助控制信号VB使MOS晶体管M1截止并且使放电部分106的电阻分量的电阻值为大的。这样，可以根据光调节器200的电路常数使电源效率适宜。

此处，取代使用MOS晶体管，用户或设置操作者可以借助一开关来改变电存储部分108的电容分量和放电部分106的电阻分量。

此外，图8示出了LED驱动电路702的结构，它是LED驱动电路700的另一种修改。LED驱动电路702的电存储部分108的MOS晶体管M3的栅极与电流控制部分32相连接。当电流控制部分32确定从输入中减去的电流大时，电存储部分108的电容分量可能是小的；相应地，借助控制信号使MOS晶体管M3截止，并且仅使电容器CC1激活。这样，可以减小所述冲击电流。此处，例如，电流控制部分32的结构可以是如下这样一种结构：在该结构中，来自比较器的输出在电流控制部分31中被反相，正如图3B-3D所示那样。

(第三实施例)

图9A示出了根据本发明的第三实施例的LED驱动电路800的结构。该LED驱动电路800具有：驱动电路9；线圈L80；二极管D80；电阻器R81、R82；以及MOS晶体管M80。该驱动电路9具有第一控制部分10；第二控制部分11；以及转换电路12。第一控制部分10基于来自电阻器R81的开关电流检测信号来执行MOS晶体管M80的开关控制，并且控制该开关电流以使其恒定。第二控制部分11基于来自电阻器R82的LED电流检测信号来执行MOS晶体管M80的开关控制，并且控制该LED电流以使其恒定。转换电路12改变来自第一控制部分10和第二控制部分11的输出以将这些输出发送给MOS晶体管M80。

图9B示出了第一控制部分10的结构示例。开关电源部分由电压升压转换器构成，并且作为开关电流检测器的电阻器R81被连接成横跨开关器件M80和基准电压线路。第一控制部分10具有：比较器10c；振荡器10a；RS触发器10b，作为锁存电路。而且，借助电阻器R81向开关电流施加电压转换从而获得的电压被输入到比较器10c的非反相端子。被电阻器R101和R102(两者串联连接成横跨输入电源线路和基准电压线路)划分的电压作为基准电压被输入到一反相端子，并且来自比较器10c的输出被输入到RS触发器10b的设置端子。此外，来自用于产生脉冲的振荡器10a的输出被输入到RS触发器10b的复位端子，并且来自

输出端子的输出被输入到转换电路12。根据这种结构，从振荡器10a的输出中输出一信号以导通开关器件M80，而从比较器10c的输出中输出一信号以使开关器件M80截止。通过使用像RS触发器10b这样的锁存电路，可以避免如下的故障循环：电流检测→开关器件截止→电流非检测→开关器件导通→电流检测→…。

此外，图9C示出了第二控制部分11的结构示例。第二控制部分11具有：误差放大器11c；振荡器11a；比较器11b；以及相位角检测器11d。借助作为LED电流检测器的电阻器82对LED电流施加电压转换从而获得的电压被输入到误差放大器11c的反相端子，而来自相位角检测器11d的输出被输入到非反相端子。来自误差放大器11c的输出被输入到比较器11b的非反相端子；来自用于产生三角波的振荡器11a的输出被输入到反相端子；以及来自比较器11b的输出被输入到转换电路12。在LED电流小的情形中，来自误差放大器11c的输出变成大的，并且来自比较器11b的脉冲输出的脉冲宽度变成长的。

此处，如果在来自全波整流器1的输出电压V2的整个范围中执行控制以使LED电流恒定，则输出功率在该整个范围中变为恒定；相应地，LED驱动电路800的输入电流Iin变为向下凹陷的曲线，正如图9D所示那样(在图9D中，在输出电压V2在某一点处因相位控制而上升的情形中，输入电流Iin也在该时刻上升)。相应地，有如下这样一种情形：在输出电压V2变为最大的一点附近，输入电流Iin变成小的；在光调节器200中的TRIAC Tri被导通时，因谐振现象的缘故，TRIAC电流变为小于或等于保持电流，由此，TRIAC Tri被截止。例如，在交流电压是100V(rms)的情形中，当给予LED的功率是4W时，输出电压V2的峰值电压变为141V；相应地，图9D中的输入电流Iin的最小电流变为4/141＝28mA。如果假定在TRIAC Tri被导通时TRIAC电流因谐振现象而减小18mA，则在TRIAC电流变为10mA且保持电流是10mA的情形中该TRIAC Tri被截止。

相应地，在LED驱动电路800中，正如图9E所示，在输出电压V2小于或等于阈值Vth的情形中，转换电路12将来自第一控制部分10的输出发送给MOS晶体管M80以控制所述开关电流使其恒定；在输出电压V2超过阈值Vth的情形中，转换电路12将来自第二控制部分11的输出发送给MOS晶体管M80以控制LED电流使其恒定(在图9E中，在输出电压V2在某一点处因相位控制而上升的情形中，输入电流Iin也在该时刻上升)。这样，输入电流Iin就变得基本上恒定了；即使在光调节器200中发生了谐振现象，TRIAC电流也不会变为小于或等于保持电流，使得可以防止TRIAC Tri被截止。在图9E的情形中，对平均电压为90V的交流电压，决定输入电流Iin；相应地，输入电流Iin的最小电流变为4/90＝44mA，使得即使TRIAC电流因上述谐振现象而减小18mA，输入电流Iin也不会变为小于或等于保持电流并且可以防止TRIAC Tri被截止。相应地，可以减轻LED的闪烁。

(第四实施例)

图10A示出了根据本发明的第四实施例的LED驱动电路900的结构。该LED驱动电路900具有：驱动电路91；线圈L90；二极管D90；电容器CC90；电阻器R90；以及MOS晶体管M90。基于通过电阻器R90得到的LED电流检测信号，驱动电路91执行MOS晶体管M90的开关控制，由此控制LED电流使其恒定。

图10B示出了在LED驱动电路900中的每一个部分的时序图。光调节器200中的TRIAC Tri被导通，并且来自全波整流器1的输出电压V2上升了。相应地，因为驱动电路91控制LED电流IL以使其恒定，所以用于电容器CC90的充电电流会流动，直到LED电流IL达到设定值。这样，输入电流Iin暂时变得大了；即使在光调节器200中发生谐振现象，TRIAC电流也不会变为小于或等于保持电流并且可以防止TRIAC Tri被截止(此处，图10B示出了输入电流Iin变得大了，之后，变为恒定；然而，准确地讲，输入电流Iin画出了一个向下凹陷的曲线)。

(第五实施例)

接下来，图11示出了根据本发明的第五实施例的LED驱动电路1000的结构。该LED驱动电路1000具有：放电部分6；电存储部分8；以及电流控制部分103。电流控制部分103的开关控制电路104检测交流电压的相位角，并且根据检测到的相位角来控制改变LED电流目标值的LED电流。这样，控制LED电流以画出如图12A所示的操作线L1。图12A所示的弧形区域S 1是这样一种区域：其中，电流不是从光调节器200中提供的，电流是从电存储部分8的电容器CC中提供的。电流从光调节器200和电容器CC这两者中提供，直到操作线L1与弧形区域S1在交叉点P1处相交；然而，在交叉点P1处相交时，来自光调节器200的电流供应就停止了；相应地，TRIAC Tri被截止了。之后，在相同的交流半周期之内，所述操作线L1出现在弧形区域S 1中；相应地，电流从电容器CC中提供，并且不从光调节器200中提供。

如果操作线L2在图12B所示的交叉点P1和P2处与弧形区域S1相交，则TRIAC Tri在交叉点P1处被截止；之后，超越交叉点P2，电流不仅从电容器CC中提供，还从光调节器200中提供；相应地，光调节器200中的电容器CLC被充电。这样，在下一个交流半周期期间，在TRIAC Tri被导通时的相位角发生偏离了；结果，发生了LED的闪烁。相反，根据操作线L1(图12A)，在TRIAC Tri被截止之后，在相同的交流半周期之内，电流不从光调节器200中提供；相应地，光调节器200中的电容器CLC未被充电，并且可以减轻LED的闪烁。

此外，当开关控制电路104检测预定的相位角时，开关器件SW1可以被截止，LED电流可以被截止，并且LED负载400可以被截止。例如，根据图12C所示的操作线L3，当150°的预定角被检测到时，LED电流被截止。这样，在交叉点P1处相交之后，可以将操作线L3限制在弧形区域S 1中。

图13示出了LED驱动电路1001，其是根据本发明第五实施例的LED驱动电路1000的修改。LED驱动电路1001具有在电存储部分8的前一级中的输入电流检测部分105。输入电流检测部分105具有：电阻器R105，被连接成横跨全波整流器1和线圈LC；比较器CMP105，其输入与电阻器R105的两端相连，其输出与MOS晶体管M105的栅极相连；以及MOS晶体管M105。

当来自光调节器200和电容器CC的电流供应因开关控制电路104的控制而变为来自电容器CC的电流供应时，输入电流消失了；相应地，比较器CMP105将低电平信号输出给MOS晶体管M105。相应地，MOS晶体管M105被截止了，并且来自光调节器200的电流供应就停止了。这样，之后，在相同的交流半周期之内，防止来自光调节器200的电流供应对光调节器200中的电容器CLC进行充电，并且可以减轻LED的闪烁。

此外，例如，如果借助图14所示的LED驱动电路1002(该电路1002是通过将电存储部分8放置到上述的图9A所示LED驱动电路800中而获得的)将LED电流控制成如图12所示的操作线L4，则电流总是从光调节器200和电容器CC中提供的，并且可以防止TRIAC Tri被截止。

在上文中，描述了根据本发明的LED驱动电路的多个实施例；例如，作为具有根据本发明的LED驱动电路以及LED负载的LED照明灯，有一种LED灯泡。

Claims (23)

1.一种LED驱动电路，其通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，包括：

放电部分，用于消耗在所述相位控制型光调节器的电流保持部分被导通时由所述相位控制型光调节器的光调节器电容分量和所述相位控制型光调节器的光调节器电感分量所产生的谐振现象的能量。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述放电部分的放电部分电阻分量和所述放电部分的放电部分电容分量以及所述光调节器电感分量满足公式(1)：

RD²-4×LLC/CD≥0    (1)

其中，RD：所述放电电阻分量的电阻值(Ω)；LLC：所述光调节器电感分量的电感值(μH)；CD：所述放电部分电容分量的电容值(μF)。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述放电部分的放电部分电阻分量和所述光调节器电感分量满足公式(2)：

RD≥4.6×LLC/td    (2)

其中，RD：所述放电电阻分量的电阻值(Ω)；LLC：所述光调节器电感分量的电感值(μH)；td：所述电流保持部分的响应时间(μs)。

4.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，

根据所述光调节器电感分量的电感值，所述放电部分电阻分量的电阻值是可变的，以满足所述公式(1)。

5.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，

根据所述光调节器电感分量的电感值，所述放电部分电阻分量的电阻值是可变的，以满足所述公式(2)。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

转换控制部分，所述转换控制部分根据输入电流的大小来改变所述放电部分的放电部分电阻分量的旁路功能的开/关。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

边沿检测部分，所述边沿检测部分检测被同相控制的交流电压的上升沿，并且在检测时关闭所述放电部分的放电部分电阻分量的旁路功能达预定的时间。

8.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

旁路转换部分，所述旁路转换部分在输入电流大的情况下或者在被同相控制的交流电压不是上升沿的状态的情况下打开所述放电部分的放电部分电阻分量的旁路功能，并且在所述输入电流小且被同相控制的交流电压是所述上升沿的情况下关闭所述旁路功能。

9.一种LED驱动电路，其通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，其中，

所述相位控制型光调节器具有：电流保持部分；光调节器电容分量；以及光调节器电感分量，并且包括电存储部分，在所述电流保持部分被导通时所述电存储部分使一冲击电流流动。

10.如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于，

所述电存储部分的电存储部分电感分量、所述电存储部分的电存储部分电容分量、所述光调节器电容分量以及所述光调节器电感分量满足公式(3)：

CC×LC≥4×CLC×LLC    (3)

其中，CC：所述电存储部分电容分量的电容值(F)；LC：所述电存储部分电感分量的电感值(H)；CLC：包括所述光调节器电容分量的电容的电容值(F)；LLC：所述光调节器电感分量的电感值(H)。

11.如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

放电部分，用于消耗在所述电流保持部分被导通时由所述光调节器电容分量和所述光调节器电感分量所产生的谐振现象的能量；以及

所述放电部分的放电部分电阻分量、所述电存储部分的电存储部分电感分量以及所述电存储部分的电存储部分电容分量满足公式(4)：

RD²-4×LC/CC≥0    (4)

其中，RD：所述放电电阻分量的电阻值(Ω)；LC：所述电存储部分电感分量的电感值(μH)；CC：所述电存储部分电容分量的电容值(μF)。

12.如权利要求10所述的LED驱动电路，其特征在于，

根据所述光调节器电容分量的电容值和/或所述光调节器电感分量的电感值，所述电存储部分电容分量的电容值是可变的，以满足所述公式(3)。

13.如权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，

根据所述光调节器电容分量的电容值和/或所述光调节器电感分量的电感值，所述放电部分电阻分量的电阻值是可变的，以满足所述公式(4)。

14.如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

转换控制部分，所述转换控制部分根据输入电流的大小来改变所述电存储部分的电存储部分电容分量的电容值。

15.如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于，

在交流半周期之内来自所述相位控制型光调节器和所述电存储部分的电流供应变为来自所述电存储部分的电流供应时，在相同的交流半周期之内电流不从所述相位控制型光调节器中提供。

16.如权利要求15所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

输入电流检测部分，用于在检测到输入电流消失时就停止来自所述相位控制型光调节器的电流供应。

17.如权利要求15所述的LED驱动电路，其特征在于还包括：

电流控制部分，用于在检测到预定的相位角时就使在所述LED负载中流动的电流截止。

18.一种LED驱动电路，其通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，包括：

开关器件；

开关电流检测部分；

LED电流检测部分；

第一控制部分，用于基于来自所述开关电流检测部分的检测信号来执行所述开关器件的开关控制以便使开关电流恒定；

第二控制部分，用于基于来自所述LED电流检测部分的检测信号来执行所述开关器件的开关控制以便使所述LED电流恒定；以及

转换部分，用于改变控制以便在被同相控制的交流电压是一阈值或更小的情况下执行所述第一控制部分的控制，并且在被同相控制的交流电压超过所述阈值的情况下执行所述第二控制部分的控制。

19.一种LED驱动电路，其通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，包括：

电容分量；

控制部分，用于控制LED电流以使其恒定；其中

当被同相控制的交流电压上升时，充电电流因所述控制部分的控制而流入所述电容分量中。

20.一种LED照明灯，包括：

LED驱动电路，所述LED驱动电路通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，并且所述LED驱动电路包括放电部分，所述放电部分用于消耗在所述相位控制型光调节器的电流保持部分被导通时由所述相位控制型光调节器的光调节器电容分量和所述相位控制型光调节器的光调节器电感分量所产生的谐振现象的能量；以及

LED负载，与所述LED驱动电路的输出侧相连接。

21.一种LED照明灯，包括：

LED驱动电路，所述LED驱动电路通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，其中，所述相位控制型光调节器具有：电流保持部分；光调节器电容分量；以及光调节器电感分量；并且包括电存储部分，所述电存储部分在所述电流保持部分被导通时使一冲击电流流动；以及

LED负载，与所述LED驱动电路的输出侧相连接。

22.一种LED照明灯，包括：

LED驱动电路，所述LED驱动电路通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，并且包括：

开关器件；

开关电流检测部分；

LED电流检测部分；

第一控制部分，用于基于来自所述开关电流检测部分的检测信号来执行所述开关器件的开关控制以便使开关电流恒定；

第二控制部分，用于基于来自所述LED电流检测部分的检测信号来执行所述开关器件的开关控制以便使所述LED电流恒定；以及

转换部分，用于改变控制以便在被同相控制的交流电压是一阈值或更小的情况下执行所述第一控制部分的控制，并且在被同相控制的交流电压超过所述阈值的情况下执行所述第二控制部分的控制；以及

LED负载，与所述LED驱动电路的输出侧相连接。

23.一种LED照明灯，包括：

LED驱动电路，所述LED驱动电路通过相位控制型光调节器可连接到交流电源并且驱动一LED负载，并且包括：

电容分量；

控制部分，用于控制LED电流以使其恒定，其中当被同相控制的交流电压上升时，充电电流因所述控制部分的控制而流入所述电容分量中；以及

LED负载，与所述LED驱动电路的输出侧相连接。

Images