CN103024982A

CN103024982A - 发光二极管照明设备

Info

Publication number: CN103024982A
Application number: CN2012103508558A
Authority: CN
Inventors: 姜大声; 罗润焕; 池龙根; 金硕奎; 文基鸿; 李忠熹
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: KR101942028B1; US20130076255A1; DE102012108669A1; CN103024982B; KR20130032108A; US9107256B2; DE102012108669B4

Abstract

本发明提供了一种发光二极管照明设备，其将从镇流器输出的交流电力升压，将升压后的交流电力整流为直流电力，阻止在对升压后的交流电力进行整流时产生浪涌电流，并且通过使用所述直流电力来控制发光二极管的操作。

Description

发光二极管照明设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月22日向韩国知识产权局提交的韩国专

利申请No.10-2011-0095817的优先权，其全部公开通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及发光二极管（LED）照明设备。

背景技术

发光二极管已被用作低功率光源，比如指示器。随着LED的光效率的提高，LED变得具有广泛的应用范围。并且，与其他光源不同，LED是不包括汞的环保光源，并且作为用于移动终端背光、液晶显示器（LCD）电视机（TV）背光、车灯、普通照明设备等的下一代光源已经赢得关注。因此，最近一百年来已被用作照明的主要光源的具有低功率效率特性的白炽灯和产生环境垃圾（比如汞）的荧光灯正在被LED灯代替。

然而，LED灯具有缺点，比如由于LED灯中耦接到LED的电路装置的短寿命期限而造成的短寿命。这使得LED灯难以替代当前市场上的白炽灯或卤素灯。

发明内容

本公开提供了一种发光二极管（LED）照明设备。

在下文的描述中将在某种程度上阐明其他方面，并且在某种程度上将会根据这些描述而明了或者可以通过实施所呈现的实施例而学习到这些其他方面。

实施例涉及一种用于通过镇流器供给交流（AC）电力来驱动发光二极管（LED）的LED照明设备。所述LED照明设备包括：升压单元，其用于对从所述镇流器输出的AC电力进行升压并输出；整流器，其用于将升压后的AC电力整流为直流（DC）电力；浪涌电流断路器，其用于阻止在所述整流器对升压后的AC电力进行整流时产生浪涌电流；以及LED驱动器，其用于通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的DC电力来控制所述LED的操作。

所述升压单元可以包括耦接到所述镇流器的电感器和电容器，所述电感器和所述电容器的谐振使得能够输出具有三角波形的升压后的AC电力。

可以基于升压后的AC电力来确定所述整流器的电容器的电容和类型。

所述浪涌电流断路器可以通过利用所述浪涌电流断路器的开关来阻止浪涌电流，所述开关根据所述浪涌电流断路器的电容器中的充电量来接通和关断。

所述浪涌电流断路器可以是处在所述整流器的桥式整流器的后端与所述LED驱动器的前端之间的分立电路。

实施例还涉及一种用于通过利用供给的交流（AC）电力来驱动发光二极管（LED）的LED照明设备。所述LED照明设备包括：镇流器，其用于将供给的商用AC电力输出为预定电压的AC电力，以使得所述LED照明设备的驱动稳定；升压单元，其用于对从所述镇流器输出的AC电力进行升压并输出；整流器，其用于将升压后的AC电力整流为直流（DC）电力；以及LED驱动器，其用于通过利用整流后的DC电力来控制所述LED的操作。

实施例还涉及一种用于通过镇流器供给交流（AC）电力来驱动发光二极管（LED）的LED照明设备。所述LED照明设备包括：整流器，其用于将通过所述镇流器供给的AC电力整流为直流（DC）电力；浪涌电流断路器，其用于阻止在对交流电力进行整流时产生浪涌电流；以及LED驱动器，其用于通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的DC电力来控制所述LED的操作。

实施例还涉及一种用于通过镇流器供给交流（AC）电力来驱动发光二极管（LED）的方法。所述方法包括步骤：利用耦接到所述镇流器的电感器和电容器的谐振来对所供给的AC电力进行升压，以输出升压后的AC电力；将升压后的AC电力整流为直流（DC）电力；以及通过利用整流后的DC电力来控制所述LED的操作。

所述方法可以包括阻止在对AC电力进行整流时产生浪涌电流。

升压后的AC电力的波形可以具有三角形。

实施例还涉及一种通过镇流器供给商用交流（AC）电力来驱动发光二极管（LED）照明设备的方法。所述方法包括步骤：对从所述镇流器输出的AC电力进行升压；将升压后的AC电力整流为直流（DC）电力；阻止在对升压后的AC电力进行整流时产生浪涌电流；以及通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的DC电力来控制LED的操作。

实施例还涉及一种电路设备，包括：镇流器，其用于将供给的商用交流（AC）电力输出为预定电压的AC电力，以使得所述电路设备的驱动稳定；升压单元，其用于对从所述镇流器输出的预定电压的AC电力进行升压；整流器，其用于将升压后的AC电力整流为直流（DC）电力；浪涌电流断路器，其用于阻止在对升压后的AC电力进行整流时产生浪涌电流；以及驱动器，其用于通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的DC电力来控制所述电路设备的操作。

附图说明

通过参考附图详细描述的示例性实施例，本发明的以上和其他特征和优点将会变得明显，在附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的发光二极管（LED）照明设备的电路示图；

图2是根据本公开的一个实施例的从镇流器输出的预定电压的交流（AC）电力的示图；

图3是根据本公开的一个实施例的升压单元的示图；

图4A和图4B是用于描述根据本公开的一个实施例的升压单元的升压结果的示图；

图5是根据本公开的一个实施例的浪涌电流断路器的示图；

图6是示出了根据本公开一个实施例的驱动LED照明设备的方法的流程图。

具体实施方式

下面，将参照示出了本发明示例实施例的附图来更全面地描述本公开。

图1是根据本公开的一个实施例的发光二极管（LED）照明设备1的电路示图。参照图1，LED照明设备1是LED灯，并且包括电源10、镇流器20、升压单元30、整流器40、浪涌电流断路器50、LED驱动器60和光源70。

在图1的LED照明设备1中仅示出了与当前实施例有关的元件，因此本领域的普通技术人员将会理解，在图1的LED照明设备1中还可以包括其它通用元件。

电源10将商用交流（AC）电力施加到LED照明设备1。商用AC电力是提供到家庭、公司等的一般AC电力，其大小和方向根据时间而周期地改变。商用AC电力的标准地区配电电压和商用AC电力的频率是200V和60Hz，但配电电压和频率不限于此。

根据当前实施例的LED照明设备1使用LED作为光源，LED使用通过电源10供给的这种商用AC电力发光。

为了使得LED照明设备1的驱动稳定，镇流器20输出预定电压的商用AC电力。例如，镇流器20可以将220V的商用AC电力转换为12V的AC电力，以使得LED照明设备1的驱动稳定。

根据当前实施例的镇流器20是通常使用的电力或机械镇流器，因此本领域技术人员将会了解镇流器20的详细电路构造、操作等。

这里，从镇流器20输出的AC电力为具有方波的正弦波形式，如下文将参照图2详细描述的那样。

图2是根据本公开的一个实施例的从镇流器20输出的预定电压的AC电力的示图。参照图2，如上所述，从镇流器20输出的AC电力具有包括方波的正弦波形。

传统上，卤素灯或LED灯包括处在商用AC电源与卤素灯光源或LED光源之间的镇流器，以便使用如图2所示的具有包括方波的正弦波形的12V的AC电力。这里，由于传统卤素灯使用灯丝这一电阻部件，因此卤素灯与镇流器20的输出兼容。

另一方面，传统LED等可能包括用于驱动LED的LED驱动器。由于LED驱动器主要使用考虑了效率（热辐射）和可安装性的开关方法，因此LED驱动器具有自开关频率。并且，由于LED驱动器可能由于LED驱动器的元件而在容性负载或感性负载下工作，因此LED驱动器可能与镇流器20不兼容。

另外，如上所述，由于从镇流器20输出的AC电力具有包括方波的正弦波形，因此在LED的具有低电压的区域210中的VF附近电压可能下降，从而LED可能由于电流量减小而关断。换句话说，LED的光量可能降低。

因而，根据当前实施例的LED照明设备1包括与镇流器20良好兼容的并且防止光量降低的升压单元30。

参考回图1，升压单元30将从镇流器20输出的预定电压的AC电力进行升压并输出。这里，升压单元30通过利用电感器和电容器的组合引起的谐振现象来对从镇流器20输出的AC电力进行升压。

整流器40将升压的AC电力整流为直流（DC）电力。整流器40包括桥式整流器410。并且，基于由升压单元30进行了升压的AC电力来确定整流器40中包括的电容器420的电容和类型。后面将详细描述整流器40。

图3是根据本公开的一个实施例的升压单元30的示图。参考图3，根据当前实施例的升压单元30通过利用由于电感器310和接地的电容器320而引起的谐振现象来对镇流器20升压AC电力。然而，升压单元30的电路构造不限于此，并且可以具有用于通过利用谐振现象对从镇流器20输出的AC电力进行升压的其他电路构造。

图4A和图4B是用于描述根据本公开的一个实施例的升压单元30的升压结果的示图。

首先，图4A示出了没有使用升压单元30的传统方波401以及从升压单元30输出的方波402。

这里，由于输出电压被升压单元30中的LC电路的谐振现象提升，因此通过使用升压单元30可以得到具有比传统方波401更高输出电压的方波402。

整流器40对传统方波401或方波402进行整流以输出传统DC电力403或DC电力404。这里，整流后的传统DC电力的电压低于根据当前实施例的整流后的DC电力404的电压。

图4B是示出了当升压单元30的LC电路的谐振与图4A相比足够高时的方波的示图。

图4B示出了没有使用升压单元30的传统方波401和从升压单元30输出的方波405。

由于输出电压被升压单元30中的谐振LC电路提升，如图4A所示，因此方波405具有比传统方波401的输出电压更高的输出电压。这里，与图4A的方波402不同，当LC电路的谐振足够高时，方波405可以具有三角形的波形。换句话说，与图4A的方波402不同，图4B的方波405在LC电路的谐振足够高时可以不具有要被整流器40整流的负的成分。

整流器40将传统方波401或方波405整流为传统DC电力403或DC电力406。这里，传统DC电力403与图4A一样具有低电压。

总之，参照图4A和图4B，与不包括升压单元30的传统LED照明设备不同，根据当前实施例的LED照明设备1由于升压单元30的升压而可以去除图2中具有低电压的区域210（其中电压在LED的VF附近下降）。因此，当前实施例防止了由于在LED的VF附近电压下降所导致的电流量减小而造成的LED光量的降低。

参考回图1，整流器40包括桥式整流器410和电容器420。这里，电容器420可以是电解电容器。然而，由于其固有特性的缘故，电解电容器的寿命是有限的。因此，当电解电容器的寿命结束时，LED照明设备1的寿命期限会受到限制。由于通过利用桥式整流器410和电容器420来将AC电力整流或平滑到DC电力是公知的，所以这里不详细描述其细节。

整流器40的电容器420可以基于由升压单元30升压的AC电力来改变电容器420的电容或类型。换句话说，整流器40可以使用具有取决于升压单元30的升压的低电容的电容器420。

例如，传统上使用680μF的电解电容器，但是根据当前实施例，由于升压单元30的升压，整流器40可以使用470μF的电解电容器。因此，根据当前实施例的整流器40可以使用电容与电解电容器相同的陶瓷电容器或者膜电容器来代替电解电容器。换句话说，可以不使用电解电容器。

因此，通过基于升压单元30的升压以其他类型的电容器代替具有有限寿命的电解电容器，LED照明设备1的寿命期限会延长或者/以及可以保证更多的电路空间。

浪涌电流断路器50阻止整流期间的浪涌电流的产生。浪涌电流断路器50通过使用浪涌电流断路器50的开关来阻止浪涌电流，该开关由浪涌电流断路器50的电容器的充电量来接通和关断。这里，可以使用诸如场效应晶体管（FET）之类的晶体管来实现该开关。浪涌电流断路器50可以是处于整流器40的桥式整流器410的后端与LED驱动器60的前端之间的分立电路。

如上所述，整流器40可以包括诸如电解电容器之类的电容器420，并且此时，浪涌电流可能由电解电容器的初始充电电流产生。这样的浪涌电流可能损坏LED照明设备1的镇流器20、LED驱动器60、光源70等。因而，根据当前实施例的LED照明设备1可以通过使用浪涌电流断路器50来防止由浪涌电流导致的损坏。

图5是根据本公开的一个实施例的浪涌电流断路器50的示图。参照图5，浪涌电流断路器50布置在桥式整流器410的后端与LED驱动器60的前端之间。

如上所述，浪涌电流可能由整流器40的电容器420（比如电解电容器）的初始充电电流产生。由于LED照明设备1消耗的电力是传统卤素灯消耗电力的大约1/5或以下，因此如果供给了太大电流，则LED照明设备1的镇流器20等会被损坏。

为了防止这样的浪涌电流，浪涌电流断路器50通过利用根据电容器510的充电量进行接通和关断的开关520来阻止浪涌电流。

详细地说，当在每一正弦波起始周期启动浪涌电流断路器50时，浪涌电流断路器50与电容器510的充电时间或充电量成比例地逐渐接通开关520。从而限制了启动时整流器40的电容器420产生的浪涌电流。并且，当LED照明设备1在没有浪涌电流的情况下被稳定地驱动时，将浪涌电流断路器50的开关520接通并且工作，使得LED照明设备1的电路损失（P_loss=I_in ²×R_DS on）减小。

因此，浪涌电流断路器50可以阻止浪涌电流而不会造成LED照明设备1的电路损失或热辐射。

参考回图1，LED驱动器60通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的图4A的DC电力404或图4B的DC电力406来控制LED的操作。

光源70包括至少一个LED。换句话说，LED被驱动并且根据LED驱动器60的控制发光，从而LED照明设备1执行作为照明或灯的功能。

由于LED驱动器60和光源70的详细电路构造和操作是公知的，因此这里不描述其细节。

这样，根据当前实施例的LED照明设备1通过利用升压单元30将镇流器20的输出进行升压，从而防止镇流器20的使用所引起的LED光量的劣化。并且，根据当前实施例的LED照明设备1通过利用升压单元30来对镇流器20的输出进行升压，以改变整流器40的电容器420的电容或类型，从而可以延长LED照明设备1的寿命或者可以保证更大的内部电路空间。此外，LED照明设备1通过利用浪涌电流断路器50来阻止浪涌电流，这防止了由于浪涌电流造成的对诸如镇流器20、LED驱动器60、光源70等电路的损坏。

换句话说，由于LED照明设备1包括升压单元30或浪涌电流断路器50，因此可以解决传统卤素灯或传统LED灯的电路构造兼容性的困难。

上文所述的图1的LED照明设备1包括升压单元30和浪涌电流断路器50两者。不过，LED照明设备1可以仅包括升压单元30和浪涌电流断路器50中的一个。

另外，升压单元30和浪涌电流断路器50中的至少一个可以不仅包括在LED照明设备1中，还可以包括在具有除光源70以外的其他负载的一般电路设备中。

图6是示出了根据本公开的一个实施例的驱动图1的LED照明设备1的方法的流程图。参照图6，根据当前实施例的方法包括由图1的LED照明设备1顺序执行的多个操作。因此，即使省略了其描述，上文参照LED照明设备1而描述的细节也可应用于图6的方法。

在步骤601中，升压单元30对从镇流器20输出的AC电力进行升压。

在步骤602中，整流器40将升压后的AC电力整流为DC电力。

在步骤603中，浪涌电流断路器50防止整流期间的浪涌电流的产生。

在步骤604中，LED驱动器60通过利用在阻止浪涌电流的同时供给的DC电力来控制LED的操作。

根据本公开的各实施例，LED照明设备包括用于对镇流器的输出进行升压的升压电路，从而防止了由于使用镇流器而引起的LED光量的劣化。并且，通过供给在升压电路中被升压的输出，可以减小整流器电路的电容器的电容或者可以改变该电容器的类型，从而可以延长LED照明设备的寿命期限或者可以保证更大的内部电路空间。此外，通过利用浪涌电流阻止电路来阻止浪涌电流，可以防止由于浪涌电流引起的对诸如镇流器、LED驱动器和LED之类的电路的损坏。

换句话说，可以防止传统卤素灯或LED灯的电路兼容性的困难。

尽管已经具体示出和参照其实施例描述的本发明，然而本领域普通技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求定义的本发明精神和范围的情况下可以作出形式上和细节上的各种改变。所述实施例应当被视为仅用作描述目的而不是限制。因此，本发明的详细描述没有限定本发明的范围，而是由所附权利要求来限定本发明的范围，并且在该范围以内的所有差异均解释为包括在本公开范围之内。

Claims

1.一种发光二极管照明设备，其用于通过镇流器供给交流电力来驱动发光二极管，所述发光二极管照明设备包括：

升压单元，其用于对从所述镇流器输出的交流电力进行升压并输出；

整流器，其用于将升压后的交流电力整流为直流电力；

浪涌电流断路器，其用于阻止在所述整流器对升压后的交流电力进行整流时产生浪涌电流；以及

发光二极管驱动器，其用于通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的直流电力来控制所述发光二极管的操作。

2.权利要求1的发光二极管照明设备，其中所述升压单元包括耦接到所述镇流器的电感器和电容器，所述电感器和所述电容器的谐振使得能够输出具有三角波形的升压后的交流电力。

3.权利要求1的发光二极管照明设备，其中基于升压后的交流电力来确定所述整流器的电容器的电容和类型。

4.权利要求1的发光二极管照明设备，其中所述浪涌电流断路器通过利用所述浪涌电流断路器的开关来阻止浪涌电流，所述开关根据所述浪涌电流断路器的电容器中的充电量来接通和关断。

5.权利要求1的发光二极管照明设备，其中所述浪涌电流断路器是处在所述整流器的桥式整流器的后端与所述发光二极管驱动器的前端之间的分立电路。

6.一种发光二极管照明设备，其用于通过利用供给的交流电力来驱动发光二极管，所述发光二极管照明设备包括：

镇流器，其用于将供给的商用交流电力输出为预定电压的交流电力，以使得所述发光二极管照明设备的驱动稳定；

整流器，其用于将升压后的交流电力整流为直流电力；以及

发光二极管驱动器，其用于通过利用整流后的直流电力来控制所述发光二极管的操作。

7.权利要求6的发光二极管照明设备，其中所述升压单元包括耦接到所述镇流器的电感器和电容器，所述电感器和所述电容器的谐振使得能够输出具有三角波形的升压后的交流电力。

8.一种发光二极管照明设备，其用于通过镇流器供给交流电力来驱动发光二极管，所述发光二极管照明设备包括：

整流器，其用于将通过所述镇流器供给的交流电力整流为直流电力；

浪涌电流断路器，其用于阻止在对交流电力进行整流时产生浪涌电流；以及

9.权利要求8的发光二极管照明设备，其中所述浪涌电流断路器通过利用所述浪涌电流断路器的开关来阻止浪涌电流，所述开关根据所述浪涌电流断路器的电容器中的充电量来接通和关断。

10.权利要求8的发光二极管照明设备，其中所述浪涌电流断路器是处在所述整流器的桥式整流器的后端与所述发光二极管驱动器的前端之间的分立电路。

11.一种用于通过镇流器供给交流电力来驱动发光二极管的方法，所述方法包括步骤：

利用耦接到所述镇流器的电感器和电容器的谐振来对所供给的交流电力进行升压，以输出升压后的交流电力；

将升压后的交流电力整流为直流电力；以及

通过利用整流后的直流电力来控制所述发光二极管的操作。

12.权利要求11的方法，还包括步骤：

阻止在对交流电力进行整流时产生浪涌电流。

13.权利要求11的方法，其中升压后的交流电力的波形具有三角形。

14.一种通过镇流器供给商用交流电力来驱动发光二极管照明设备的方法，所述方法包括步骤：

对从所述镇流器输出的交流电力进行升压；

将升压后的交流电力整流为直流电力；

阻止在对升压后的交流电力进行整流时产生浪涌电流；以及

通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的直流电力来控制发光二极管的操作。

15.一种电路设备，包括：

镇流器，其用于将供给的商用交流电力输出为预定电压的交流电力，以使得所述电路设备的驱动稳定；

升压单元，其用于对从所述镇流器输出的预定电压的交流电力进行升压；

整流器，其用于将升压后的交流电力整流为直流电力；

浪涌电流断路器，其用于阻止在对升压后的交流电力进行整流时产生浪涌电流；以及

驱动器，其用于通过利用在阻止浪涌电流的同时所供给的直流电力来控制所述电路设备的操作。