用于發光二極管照明的驅動器及驅動發光二極管照明的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于發光二極管照明的驅動器及驅動發光二極管照明的方法。本發明于此主要涉及高功率照明應用的描述，但不以此形式所限。
【背景技術】
[0002]近期發光二極管驅動器的研究工作顯示，使用如圖1所示的主動功率電子開關(active power electronic switches) (「主動發光二極管驅動器」)的雙切換模式發光二極管驅動器，及如圖2所示的不具有主動功率電子開關(active power electronicswitches) (「被動發光二極管驅動器」)的被動發光二極管驅動器已經被提出用于發光二極管系統。圖1顯示來自意法半導體公司(ST Microelectronics)的應用須知的電源供應器與電源管理L6562A TSM1052 AN2711 數據表(Applicat1n Notes Power Supply And PowerManagement L6562A TSM1052 AN2711 Datasheet)的「主動(active)」實體(off ine)發光二極管系統。對于其中發光二極管系統連接交流主電源(AC mains)的實體(offine)應用中，主動與被動發光二極管驅動器本質上轉換電網頻率的交流電壓源為電流源以驅動通常以串聯連接為發光二極管串(strings)的發光二極管裝置。
[0003]對于緊密的發光二極管驅動器的設計而言，主動發光二極管驅動器是很好的解決方案。主動發光二極管驅動器是以切換模式電源供應器的技術為基礎。因為切換頻率可高達數百千-赫茲(kilo-Hertz)，則可減少能量儲存構件的構件，例如電感器與電容器的尺寸。然而，由于他們對于復雜的電子電路，例如輔助電源供應器、控制集成電路、以及用于電源切換的閘極驅動電路等的需求，因此主動發光二極管驅動器于遭受例如大范圍的溫度與濕度變化和閃電的嚴酷環境條件的戶外應用上不太可靠。
[0004]另一方面，被動發光二極管驅動器具有不需要輔助電源供應器、控制集成電路、以及用于電源切換的閘極驅動電路等的簡易電路結構。然而，因為電網頻率的運作，使得這些被動驅動器通常需要較大尺寸的能量儲存構件。這些構件包含具有有限壽命(limitedlifetime)且對溫度高度敏感的電解電容器(electrolytic capacitors)。一般而言，通常用于發光二極管照明的電解電容器(electrolytic capacitors)具有15，000小時或1.7年的壽命。假使發光二極管照明的運作溫度下降10°C，則其壽命加倍，而假使溫度是上升10°C，則其壽命減半。盡管如此，由于其電路的簡單性與對抗嚴酷環境的耐用性，使得被動發光二極管驅動器在戶外應用時較為可靠。
[0005]美國專利申請號13/129，793為描述無需電解電容器(electrolyticcapacitors)使用被動驅動器的方法的用于嚴酷環境中的耐用的發光二極管驅動器。如圖2所示，此些被動發光二極管驅動器是以全橋式(full-bridge d1de rectifier) 二極管整流器為基礎。二極管整流器的輸出電壓是由非電解電容器(non-electrolyticcapacitors)C3平坦化(smoothed)，而輸出電感器轉換此電容電壓為用于驅動發光二極管負載的電流源。于一些情況下，如圖3所示，非電解電容器(non-electrolyticcapacitors)C3可由各種形式的堆積電路(valley-fill circuit)取代。
[0006]對于高功率的發光二極管照明系統，例如那些使用在街道照明中的系統，發光二極管裝置通常是串連形成發光二極管串。假使需要高功率，則某些時候需要使用并聯連接(parallel-connected)串(strings)以達到所需的功率與發光性能。因為即便由相同制造商生產，各發光二極管裝置不是完全地一致，相同模塊類型的發光二極管裝置的電壓-電流(VI)特性也不完全地一致。因此，并聯連接(parallel-connected)發光二極管串(strings)的電壓-電流(VI)特性也不同。這樣的差異可導致電流不平衡的問題，從而可導致光與熱分布的不均勾，且更重要地為，由于意外過量電流(over-current)的情形，從而使發光二極管模塊的壽命減少。
[0007]為了處理并聯連接(parallel-connected)發光二極管串(strings)的電流不平衡的問題，已經提出各種技術，例如電機電子工程師學會電子電力學報(IEEETransact1ns on Power Electronics)中由李 S.N、鐘 W.Z.、陳 W.、許 S.Y.R.所著的「用于減少并聯發光二極管串中電流不平衡的新型的自配置的電流鏡技術(NovelSelf-configurable Current Mirror Techniques for Reducing Current Imbalance inParallel Light-Emitting D1de (LED) strings)」，冊(Volume):27，期號(Issue):4，頁數:2153-2162的回顧。一般而言，電流鏡技術(Current Mirror Techniques)與切換模塊電流控制方法常用于減少并聯電流串中電流的不平衡。用于此技術中的電流平衡電路顯示于圖4中。然而，無論其形式如何，使用這些技術與方法將增加電路的復雜性與成本。
【發明內容】
[0008]本發明的一個課題為要克服或改善現有技術的至少一缺點或提供有用的替代方案。
[0009]本發明第一方面提供用于具有多個發光二極管的發光二極管照明的驅動器，驅動器從交流電源接收交流輸入功率，且包含用以供應整流輸出功率至發光二極管以產生光通量的電壓倍增器。
[0010]更好地為，多個發光二極管為串聯連接。
[0011]于各種實施例中，電壓倍增器為:電壓二倍器(voltage doubler)、電壓三倍器(voltage tripler)、以及電壓四倍器(voltage quadrupler)的其中之一或其任意組合。在部分實施例中，電壓倍增器為:德龍電壓二倍器(Delon voltage doubler)及格賴納赫電壓二倍器(Greinacher voltage doubler)的其中之一或其組合。
[0012]更好地為，驅動器允許對應于對人眼不明顯的光通量變化的整流輸出功率變化。
[0013]更好地為，驅動器包含位于交流電源與電壓倍增器之間的輸入電容器。更好地為，驅動器包含位于電壓倍增器與發光二極管之間的輸出電容器。也為更好地為，驅動器包含位于交流電源與電壓倍增器之間的輸入電感器。更進一步，驅動器較佳地包含位于電壓倍增器與發光二極管之間的輸出電感器。
[0014]在部分實施例中，驅動器包含位于電壓倍增器與發光二極管之間的填谷電路(valley-fill circuit)。
[0015]在部分實施例中，驅動器包含位于電壓倍增器與發光二極管之間的平滑電容器(smoothing capacitor)。
[0016]更好地為，發光二極管串聯連接為串聯連接串(series-connected strings)的形式。更好地為，串聯連接串(series-connected strings)為并排排列。
[0017]本發明第二方面也提供驅動具有多個發光二極管的發光二極管照明的方法，此方法包含:接收具有輸入電壓的交流輸入功率；倍增輸入電壓以供應倍增輸出電壓至發光二極管的；以及整流交流輸入功率以供應整流輸出功率至發光二極管以產生光通量。
[0018]更好地為，多個發光二極管為串聯連接。
[0019]于各種實施例中，輸入電壓為二倍(doubler)、三倍(tripler)、或四倍(quadrupler)。在部分實施例中，輸入電壓為使用:德龍電壓二倍器(Delon voltagedoubler)及格賴納赫電壓二倍器(Greinacher voltage doubler)的其中之一或其組合而倍增。
[0020]更好地為，此方法包含允許對應于對人眼不明顯的光通量變化的整流輸出功率變化。
【附圖說明】
[0021]現將藉僅為范例的方法，參照附隨圖式描述根據本發明最佳模式的較佳實施例，其中: