用于减少led光源中的闪光的电路及方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]有些人正在将白炽灯泡替换为LED灯泡。LED灯泡是白炽灯的直接替换品，因此用户简单地从灯座拧下白炽灯泡并将其替换为LED灯泡。许多白炽灯泡是通过使用调光器来操作的，所述调光器控制由白炽灯泡发射的光的强度。大多数调光器是通过使用双向可控硅对供应到白炽灯泡的AC线电压进行削波而工作的。举例来说，调光器对正向白炽灯泡供应电力的AC正弦波的正部分及负部分进行削波。由于双向可控硅的构造及固有操作原理，AC电压的由双向可控硅进行削波的正部分及负部分为不相等的。
[0002]由白炽灯泡及LED灯泡发射的光的强度与驱动灯泡的电流成比例。因此，当驱动灯泡的正弦波的正部分及负部分被不同地削波时，驱动电流将具有纹波。白炽灯具有极长时间常数，这意味着其在移除电力之后的一周期内将会发余光。因此，用户不可能察觉到经调光白炽灯泡的固有纹波。然而，LED是基于穿过P-N结的电流而发射光且因此不会发余光或具有极短的发余光周期。因此，由双向可控硅引起的导通角差异会引起可察觉且令人不悦的闪光。
【发明内容】
[0003]本文揭示用于对用以驱动LED的第一波形进行平衡的方法及电路。所述第一波形具有拥有第一振幅的第一循环及拥有第二振幅的第二循环。所述方法的实施例包含将所述第一循环的所述第一振幅调整为与所述第二循环的所述第二振幅匹配，结果是第二波形。用所述第二波形来驱动所述LED。
【附图说明】
[0004]图1是使用调光器的LED照明系统的示意性图解。
[0005]图2是图1的调光器内的电路的实施例的示意性图解。
[0006]图3是描绘在激活调光器时到图1的灯泡的电压的曲线图。
[0007]图4是图1的LED驱动器的实施例的框图。
[0008]图5是描述图4的LED驱动器的操作的流程图。
[0009]图6是输入到图4的DC/DC转换器的经整流电压的曲线图。
[0010]图7是展示图4的滤波器的输出处的电流的曲线图。
[0011]图8是展示图4的DC/DC转换器的输出处的电流的曲线图。
【具体实施方式】
[0012]本文中揭示对LED (发光二极管)驱动电流进行平衡的电路及方法。参考图1，其为使用调光器104的LED照明系统100的示意图。调光器104用以对固态灯(SSL)泡106进行调光。在本文中所描述的实施例中，SSL灯泡106为LED灯泡，其中由灯泡106发射的光源是由LED 108产生。LED灯泡与白炽灯泡略有差异:甚至在从白炽灯泡移除电力之后的短周期内，白炽灯泡也变热且发余光。另一方面，LED使用P-N结来发射光，其在移除到LED的电源之后同时停止。因此，LED灯泡具有比白炽灯泡短得多的时间常数，这使得其难以进行调光。更具体来说，极短时间常数使得LED对其驱动电流为敏感的。举例来说，驱动电流中的纹波可引起用户可察觉的闪光，其中驱动白炽灯泡的相同纹波不会产生可察觉的闪光。
[0013]LED灯泡的大多数用户希望简单地将白炽灯泡替换为LED灯泡并使用曾与白炽灯泡一起使用的现有调光器。然而，这些调光器通常是针对例如不易受小纹波电流影响的白炽灯泡或吊式风扇等装置制作的，且因此这些调光器的输出电流在其输出正弦信号的正部分与负部分之间具有某一不平衡性。此不平衡性可在由LED灯泡发射的光中引起闪光，这可能是可察觉的。本文中所描述的电路及方法减少由调光器104引起的不平衡性的效应，这会减少由灯泡106发射的光中的闪光。
[0014]另外参考图2，其为位于调光器104内的电路110的实施例的示意图。电路110为使用双向可控硅Tl来实现调光目的的常规调光电路。应注意，调光器104及因此电路110与灯泡106及AC线电压源112 (本文中称为线电压112)串联连接。举例来说，线电压112可为IlOv且处于60Hz。双向可控硅Tl充当开关且在正弦线电压112的部分期间将电路100闭合。可变电阻器Rl确定双向可控硅Tl闭合时的电压，所述电压有时称为触发角。通过调整可变电阻器R1，可使电路100的导通角变化，这会使到灯泡106的电压及电流变化。存在许多不同的调光器电路，但其在正弦线电压的特定周期期间产生将电路100断开及闭合的相同结果。
[0015]导通角由图3的曲线图展示，其为穿过电路100的电流的实例。线电压112供应由图3的实线及虚线展示的AC正弦电压。为便于参考，展示了正弦电压的一个循环且所述循环具有180度的正相位120及180度的负相位122。在电压达到由可变电阻器Rl确定的特定电平之前，电路110中的双向可控硅Tl阻止电流流动穿过电路110及因此灯泡106。通过使电流以不同角度停止，电路110维持到灯泡106的AC电流，但电流的量会变化。
[0016]供应到灯泡106的电压的实例由图3中的实线展示，所述实线还可描述供应到灯泡106的电流。在正相位120期间，电流在导通角α I的周期期间流动穿过灯泡104。在由角度β I表示的关断周期期间，电流不会流动。应注意，角度α I与β I的和总计达180度的正相位120。在负相位122期间，电流在导通角α 2的周期期间流动穿过灯泡104。在由角度β 2表示的关断周期期间，电流不流动。角度α 2与β 2的和总计达180度的负相位122。在本文中所描述的实施例中，导通角α I未必等于导通角α2。不相等的导通角α 2、β 2表示了上文所描述的不平衡性。
[0017]再次参考图1，灯泡106内的LED驱动器130使用图3中所展示的电压来驱动灯泡106内的LED 108。图4中展示LED驱动器130的实施例的框图。将LED驱动器130的数个元件描述为个别电路。应注意，所述元件的全部或其中的一些可位于单个电路上。LED驱动器130具有可连接到电路100的输入。所述输入连接到全波整流器140。全波整流器140具有可连接到由电容器Cl及电感器LI组成的滤波器142的输出。应注意，滤波器142可为使全波整流器140的输出平滑的任何数目及配置的组件。在一些实施例中，不使用滤波器142。
[0018]滤波器142的输出连接到DC/DC转换器144及决策电路148两者。DC/DC转换器144从滤波器142接收经滤波电压并使其逐步升高或降低，如下文所描述。应注意，当存在负载时，来自滤波器142的电流输出与来自滤波器142的电压输出实质上同相。决策电路148监测来自滤波器144的电压输出以确定DC/DC转换器144是否需要使输出电流逐步升高或降低。举例来说，决策电路148可分析经滤波信号的AC分量以确定平衡电路150是否需要对电流进行平衡。
[0019]决策电路148具有连接到平衡电路150的输出。平衡电路150具有连接到DC/DC转换器144的输出使得平衡电路150控制来自滤波器142的电流输出由DC/DC转换器144逐步升高或降低或以其它方式调整到的电平。举例来说，DC/DC转换器144可使来自滤波器142的电流输出的DC分量衰减或放大。平衡电路150可为分析电压分析器148的输出并致使DC/DC转换器144基于来自平衡电路150的输入而调整输出电压(这将固有地调整输出电流)的数字电路、软件、固件或其它装置。
[0020]参考图5的流程图200来描述LED驱动器130的操作。图3中所展示的电流存在于灯泡106处及全波整流器140的输入处。全波整流器140以常规方式对输入电流进行整流，如流程图200的步骤202中所描述。全波整流器140输出如图6中所展示的信号，其是来自线电压112的两个循环的经整流信号。如所展示，在导通角α I期间比在导通角α2期间存在更高且更长的电压。
[0021]图6的信号由滤波器142进行滤波以产生如图7中所展示的信号152。信号152具有为导通角α I的结果的第一循环154及为导通角α 2的结果的第二循环156。由导通角α I产生的循环154在电流Il处形成峰值或可称为具有振幅II。由导通角α 2产生的循环156在电流12处形成峰值或可称为具有振幅12，其中电流Il大于电流12。循环154下降到电流13且循环156下降到电流14，其中电流13大于电流14。另外，循环154比循环15