CN110831278B - 用于led装置的驱动器及led系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于LED装置的单级驱动器，其用于耦合在电源和所述LED装置之间，所述驱动器包括整流器、直流‑直流转换器、电阻及控制器。所述整流器用于与所述电源耦合，且将来自所述电源的交流电压转换成第一直流电压。所述直流‑直流转换器耦合在所述整流器和所述LED装置之间，用于接收所述第一直流电压且向所述LED装置提供恒定电流，所述直流‑直流转换器包括至少两个开关器件。所述电阻用于与所述LED装置串联耦合。所述控制器耦合在所述电阻和所述开关器件之间，且用于根据所述电阻两端的电压控制所述开关器件，以将流经所述LED装置和所述电阻的电流稳定在预设的电流值，其中，所述开关器件均同步导通或关断。本发明的实施例还涉及一种LED系统。

Description

用于LED装置的驱动器及LED系统
技术领域
本发明公开的实施方式涉及用于LED装置的驱动器及LED系统。
背景技术
现有的应用于高压条件的LED驱动器通常为两级驱动器，其存在体积大、重量大的特点。然而，现有的LED灯往往对驱动器的体积和重量存在一定的限制，所以，现有的高压LED驱动器无法满足LED灯的需求。
因此，有必要提供一种新的用于LED装置的驱动器及LED系统，以解决如上所述的问题。
发明内容
一种用于LED装置的单级驱动器，其用于耦合在电源和所述LED装置之间，所述驱动器包括整流器、直流-直流转换器、电阻及控制器。所述整流器用于与所述电源耦合，且将来自所述电源的交流电压转换成第一直流电压。所述直流-直流转换器耦合在所述整流器和所述LED装置之间，用于接收所述第一直流电压且向所述LED装置提供恒定电流，所述直流-直流转换器包括至少两个开关器件。所述电阻用于与所述LED装置串联耦合。所述控制器耦合在所述电阻和所述开关器件之间，且用于根据所述电阻两端的电压控制所述开关器件，以将流经所述LED装置和所述电阻的电流稳定在预设的电流值，其中，所述开关器件均同步导通或关断。
一种LED系统包括：LED装置和用于驱动所述LED装置的单级驱动器。所述驱动器用于耦合在电源和所述LED装置之间，且该驱动器包括整流器、直流-直流转换器、电阻及控制器。所述整流器用于与所述电源耦合，且将来自所述电源的交流电压转换成第一直流电压。所述直流-直流转换器耦合在所述整流器和所述LED装置之间，用于接收所述第一直流电压且向所述LED装置提供恒定电流，所述直流-直流转换器包括至少两个开关器件。所述电阻用于与所述LED装置串联耦合。所述控制器耦合在所述电阻和所述开关器件之间，且用于根据所述电阻两端的电压控制所述开关器件，以将流经所述LED装置和所述电阻的电流稳定在预设的电流值，其中，所述开关器件均同步导通或关断。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：
图1为根据本发明的一具体实施方式的LED系统的示意图；及
图2为根据本发明的另一具体实施方式的LED系统的示意图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
本发明的实施例涉及一种包括单级驱动器的LED系统，其适用于高压输入条件，且具有高功率输出。
图1为根据本发明一具体实施例的LED系统100的示意图。参见图1，LED系统100可耦合于电源200，电源200为交流电源，其输出的交流电压在大约200伏至大约500伏的范围内，例如：在大约277伏至大约480伏的范围内。LED系统100可在这样的电压条件下正常工作。
LED系统100包括：驱动器110及耦合在驱动器110输出端的LED装置120。驱动器110用于耦合在电源200和LED装置120之间，用于接收来自电源200的交流电压，且向LED装置120输出一恒定的电流，以驱动该LED装置120。LED装置120包括多个互相串联的LED芯片D11、D12至Dn。
驱动器110为单级驱动器，即：驱动器110包括且仅包括一个用于转换电压的模块。在图1所示的实施例中，驱动器110包括整流器111、直流-直流转换器112、控制器113和电阻R1。整流器111用于与电源200耦合，且用于将来自所述电源的交流电压转换成第一直流电压，该第一直流电压通过整流器111的第一输出端和第二输出端输出给直流-直流转换器112。
直流-直流转换器112耦合在整流器111和LED装置120之间，用于接收第一直流电压且向LED装置120提供恒定电流，直流-直流转换器112包括至少两个开关器件，通过同步控制该至少两个开关器件的通断，来控制输出给LED装置120的恒定电流的大小。
在图1所示的实施例中，直流-直流转换器112包括升降压式变换电路(buck-boost电路)。具体地，直流-直流转换器112包括第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1和第二电容C2。第一开关器件Q1、电感L1和第一二极管D1依次地串联耦合在整流器111的第一输出端和LED装置120的第一端之间，第一二极管D1的正极与电感L1耦合，第一二极管D1的负极与LED装置120的第一端耦合。第二二极管D2的负极与第一开关器件Q1和电感L1之间的节点耦合，第二二极管D2的正极耦合于整流器111的第二输出端。第二开关器件Q2的第一端与电感L1和第一二极管D1之间的节点耦合，第二开关器件Q2的第二端耦合于整流器111的第二输出端。第一电容C1耦合在LED装置120的第一端和整流器111的第二输出端之间。第二电容C2耦合在整流器111的第一、第二输出端之间。
当第一、第二开关器件Q1、Q2导通时，电源200用于经由第一、第二开关器件Q1、Q2对电感L1充电。当第一、第二开关器件Q1、Q2关断时，电感L1用于经由第一二极管D1、第一电容C1和第二二极管D2放电。
电阻R1用于与LED装置120串联耦合，这样可以通过检测电阻R1两端的电压，得知流经LED装置的电流的大小。
控制器113耦合在电阻R1和开关器件Q1、Q2之间，且用于根据电阻R1两端的电压控制开关器件Q1、Q2的通断，以将流经LED装置120和电阻R1的电流稳定在预设的电流值，其中，开关器件Q1、Q2均同步地导通或关断。在一些实施例中，该预设的电流值为所述LED装置的额定电流值。在其他实施例中，该预设的电流值可以小于LED装置的额定电流值，可以通过设置该预设的电流值的大小来调节LED装置的光强。
具体地，控制器113包括输入端和两个信号输出端，该输入端耦合在电阻R1的一端用于接收电阻R1两端的电压，该两个信号输出端分别耦合于第一开关器件Q1和第二开关器件Q2的控制端，用于向第一、第二开关器件Q1、Q2发送控制信号。控制器113根据所接受的电阻R1两端的电压来生成用于控制所述开关器件的控制信号，该控制信号通过两个信号输出端分别提供给第一、第二开关器件Q1、Q2。由于该第一、第二开关器件Q1、Q2被同一个控制信号所控制，所以第一、第二开关器件Q1、Q2将同时地导通或关断。
图2为根据本发明另一具体实施例的LED系统300的示意图。参见图2，LED系统300包括单级驱动器310及耦合在驱动器310输出端的LED装置320。驱动器310包括整流器311、直流-直流转换器312、控制器313及电阻R2。
在图2所示的实施例中，直流-直流转换器312包括三电平变换电路(three-level电路)。具体地，直流-直流转换器312包括第一开关器件Q3、第二开关器件Q4、第三开关器件Q5、电感L2、第一二极管D3、第二二极管D4、第三二极管D5、第四二极管D6、第五二极管D7、第一电容C3、第二电容C4、第三电容C5和第四电容C6。第一开关器件Q3、第二开关器件Q4、电感L2和第一二极管D3依次地串联耦合在整流器311的第一输出端和LED装置320的第一端之间，电感L2的第一端与第二开关器件Q4耦合，电感L2的第二端耦合于第一二极管D3的正极，第一二极管D3的负极与LED装置320的第一端耦合。第二二极管D4和第三二极管D5串联耦合在电感L2的第一端和整流器311的第二输出端之间，其中，第二二极管D4的负极耦合于电感L2的第一端，第二二极管D4的正极耦合于第三二极管D5的负极，第三二极管D5的正极耦合于整流器311的第二输出端。第三开关器件Q5耦合在第一二极管D3的正极和整流器311的第二输出端之间。第一电容C3耦合在LED装置320的第一端和整流器311的第二输出端之间。第三电容C5和第四电容C6互相串联地耦合在整流器311的第一、第二输出端之间。第四二极管D6的正极耦合与第三电容C5和第四电容C6之间的节点，第四二极管D6的负极耦合于第一开关器件Q3和第二开关器件Q4之间节点。第五二极管D7的负极耦合于第三电容C5和第四电容C6之间的节点，第五二极管D7的正极耦合于第二二极管D4和第三二极管D5之间节点。第二电容C4的第一端耦合于第一开关器件Q3和第二开关器件Q4之间节点，第二电容C4的第二端耦合于第五二极管D7的正极。
当第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5导通时，电源200用于经由第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5对电感L2充电；当第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5关断时，电感L2用于经由第一二极管D3、第一电容C3、第三二极管D5和第二二极管D4放电。
电阻R2用于与LED装置320串联耦合，这样可以通过检测电阻R2两端的电压，间接得到流经LED装置320的电流的大小。
控制器313耦合在电阻R2和开关器件Q3、Q4、Q5之间，且用于根据电阻R2两端的电压控制开关器件Q3、Q4、Q5的通断，以将流经LED装置320和电阻R2的电流稳定在预设的电流值，其中，开关器件Q3、Q4、Q5均同步地导通或关断。
具体地，控制器313包括输入端和三个信号输出端，该输入端耦合在电阻R2的一端用于接收电阻R2两端的电压，该三个信号输出端分别耦合于第一开关器件Q3、第二开关器件Q4和第三开关器件Q5的控制端，用于向第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5发送控制信号。控制器313根据所接受的电阻R2两端的电压来生成用于控制开关器件的控制信号，该控制信号通过三个信号输出端分别提供给第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5。由于该第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5被同一个控制信号所控制，所以第一、第二、第三开关器件Q3、Q4、Q5将同时地导通或关断。
整流器311、直流-直流转换器312、控制器313、电阻R2及LED装置320的其他功能、结构以及它们之间连接方式与图1所示实施例中的整流器111、直流-直流转换器112、控制器113、电阻R1及LED装置120相类似，此处不再赘述。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (9)

1.一种用于LED装置的单级驱动器，用于耦合在电源和所述LED装置之间，所述驱动器包括：
整流器，其用于与所述电源耦合，且将来自所述电源的交流电压转换成第一直流电压；
直流-直流转换器，其耦合在所述整流器和所述LED装置之间，用于接收所述第一直流电压且向所述LED装置提供恒定电流，所述直流-直流转换器包括至少两个开关器件，其中，所述直流-直流转换器包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容；当所述第一、第二、第三开关器件导通时，所述电源用于经由所述第一、第二、第三开关器件对所述电感充电；当所述第一、第二、第三开关器件关断时，所述电感用于经由所述第一二极管、所述第一电容、所述第三二极管和所述第二二极管放电；
电阻，用于与所述LED装置串联耦合；及
控制器，耦合在所述电阻和所述开关器件之间，且用于根据所述电阻两端的电压控制所述开关器件，以将流经所述LED装置和所述电阻的电流稳定在预设的电流值，其中，所述开关器件均同步导通或关断。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其中，所述电源的所述交流电压在200伏到500伏的范围内。
3.根据权利要求1所述的驱动器，其中，所述控制器用于接收所述电阻两端的所述电压并根据所述电压生成用于控制所述开关器件的控制信号。
4.根据权利要求1所述的驱动器，其中，所述第一开关器件、所述第二开关器件、所述电感和所述第一二极管串联耦合在所述整流器的第一输出端和所述LED装置的第一端之间，所述电感的第一端与所述第二开关器件耦合，所述电感的第二端耦合于所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与所述LED装置的第一端耦合，所述第二二极管和所述第三二极管串联耦合在所述电感的所述第一端和所述整流器的第二输出端之间，所述第三开关器件耦合在所述第一二极管的正极和所述整流器的所述第二输出端之间，所述第一电容耦合在所述LED装置的第一端和所述整流器的所述第二输出端之间。
5.一种LED系统，包括：
LED装置；及
用于驱动所述LED装置的单级驱动器，其用于耦合在电源和所述LED装置之间，所述驱动器包括：
整流器，其用于与所述电源耦合，且将来自所述电源的交流电压转换成第一直流电压，
直流-直流转换器，其耦合在所述整流器和所述LED装置之间，用于接收所述第一直流电压且向所述LED装置提供恒定电流，所述直流-直流转换器包括至少两个开关器件，其中，所述直流-直流转换器包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容；当所述第一、第二、第三开关器件导通时，所述电源用于经由所述第一、第二、第三开关器件对所述电感充电；当所述第一、第二、第三开关器件关断时，所述电感用于经由所述第一二极管、所述第一电容、所述第三二极管和所述第二二极管放电，
电阻，其与所述LED装置串联耦合；及
控制器，其耦合在所述电阻和所述开关器件之间，且用于根据所述电阻两端的电压控制所述开关器件，以将流经所述LED装置和所述电阻的电流稳定在预设的电流值，其中，所述开关器件均同步导通或关断。
6.根据权利要求5所述的LED系统，其中，所述电源的所述交流电压在200伏到500伏的范围内。
7.根据权利要求5所述的LED系统，其中，所述直流-直流转换器包括升降压式变换电路。
8.根据权利要求5所述的LED系统，其中，所述直流-直流转换器包括三电平变换电路。
9.根据权利要求5所述的LED系统，其中，所述预设的电流值为所述LED装置的额定电流值。
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