用于驱动led的驱动器模块的制作方法
【专利说明】用于驱动LED的驱动器模块
[0001]本发明致力于提供一种用于直接从AC供电驱动LED的驱动器模块。“直接”必须理解成，在该驱动器中不存在开关模式电路，其中，这种开关模式电路例如可以包括按高频切换以生成用于LED的DC供电的AC-DC转换器。
[0002]根据现有技术，已知直接从AC电源电压驱动LED的可能性。然而，已知的驱动器模块因在操作LED串时出现的闪烁效应而不利。为了使LED串发射光并且为了使电流流过LED串，横跨多个LED的电压必需确实足够高。该电压应当高于LED串的正向电压。因为供电是通过交流电压实现的，所以在电源供电的整个时段期间未达到用于发射光所需的正向电压。这被察觉为闪烁效应。
[0003]文献WO 2011/141856 Al提供了一种用于从整流电源电压来驱动LED的驱动器模块。该驱动器模块包括电流源、第一与第二电容器以及两个二极管。在第一阶段中，该电流源被停用，电容器从上升的输入电压充电，并且LED仅通过第二电容器馈电。在第二阶段中，电容器像没有从电源汲取电流那样充电，而且LED仍通过第二电容器馈电。在第三阶段中，当输入电压进一步下降时，两个电容器放电，并且LED主要通过第一电容器来供电。
[0004]由此，本发明提出了一种用于驱动LED并且特别是用于直接从AC供电来驱动LED的增强驱动器模块。本发明特别致力于避免通常在直接从电源驱动LED负载时出现的闪烁。
[0005]本发明提出使用至少两个电容器，所述至少两个电容器在AC电源电压的正弦波的不同时段有效地不同连接至LED串和主电源。
[0006]本发明还提出例如按三个不同阶段来驱动LED13LED串由此直接通过恒定电流源从AC电源电压来驱动。在一个阶段中，电源电压可以驱动LED并且向电容器充电。在第二阶段中，电容器在该电路中没有任何功能，而AC电源电压可以直接驱动LED串。在第三阶段中，电容器可以放电(按串联排布结构)，使得例如组合的AC电压和电容器的放电电压可以以恒定电流驱动LED串。
[0007]根据本发明第一方面，提出了一种用于驱动LED的驱动器模块。该驱动器模块包括用于通过整流输入的AC电压来生成供电电压的整流器。该驱动器模块包括具有节点的负载路径，所述节点用于连接包括一个或多个LED的LED串。该驱动器模块包括电流源，该电流源与所述负载路径耦接以生成用于所述负载路径的优选恒定电流。该驱动器模块包括电容单元，该电容单元包括至少两个电容器，所述至少两个电容器用于在充电阶段期间储存来自所述整流器的电能并且用于在放电阶段期间向所述负载路径提供电能。电容排布结构被设置成使得所述两个电容器在所述充电阶段采用并联排布结构，并且在所述放电阶段采用串联排布结构。
[0008]根据本发明另一方面，提出了一种用于驱动LED的方法。该方法包括:通过整流输入的AC电压来生成供电电压。该方法包括:生成用于具有节点的负载路径的优选恒定电流，所述节点用于连接包括一个或多个LED的LED串。包括至少两个电容器的电容器在充电阶段期间储存来自所述供电电压的电能和在放电阶段期间向所述负载路径提供电能。电容排布结构被设置成使得所述两个电容器在所述充电阶段采用并联排布结构，并且在所述放电阶段采用串联排布结构。
[0009]有利地，当所述供电电压达到或超出所述LED串的正向电压时，所述放电阶段结束，并且所述充电阶段开始。
[0010]有利地，所述电容排布结构被设置成在直接驱动阶段被旁路，其中，所述负载路径由所述供电电压来驱动。
[0011]这意味着负载路径通过供电电压直接驱动。因为该电容排布结构在直接驱动阶段被旁路并且不向负载路径提供电能，所以负载路径由此仅通过供电电压来驱动。
[0012]有利地，当所述供电电压达到或低于所述LED串的所述正向电压与跨所述电容器的电压的相加的值时，所述充电阶段结束，并且所述直接驱动阶段开始。
[0013]有利地，当所述供电电压达到或低于所述LED串的所述正向电压时，所述直接驱动阶段结束，并且所述放电阶段开始。
[0014]有利地，所述驱动器模块包括电压传感器，该电压传感器用于自动检测结束一阶段而开始新阶段的条件。
[0015]这表示电压传感器被用于自动检测供电电压何时达到或超出/低于指定值。
[0016]有利地，所述驱动器模块包括开关模块，该开关模块按这样的方式耦接在所述两个电容器之间，即，如果所述开关模块断开，则所述并联排布结构起作用，并且如果所述开关模块接通，则所述串联排布结构起作用。
[0017]如果满足所述并联排布结构或所述串联排布结构的条件，则该开关模块自动接通和断开。
[0018]有利地，所述驱动器模块包括开关模块，该开关模块按这样的方式耦接至所述电容单元，即，如果所述开关模块接通，则在所述直流驱动阶段旁路所述电容器。
[0019]这表示如果所述开关模块断开，则不旁路所述电容器。如果满足旁路所述电容器的条件，则该开关模块也自动接通和断开。
[0020]有利地，所述负载路径包括用于将第二LED串与所述LED串串联连接的其它节点，并且按这样的方式设置旁路模块，即，如果所述供电电压不足以驱动所述第二LED串，则自动旁路所述其它节点。
[0021 ]有利地，所述LED串和所述第二 LED串分别由串联连接的LED构成，并且所述第二LED串的LED的数量少于所述LED串的LED的数量，优选地少于所述LED串的LED的数量的一半。
[0022]有利地，所述驱动器模块包括用于在所述放电阶段期间断开所述供电电压的模块，并且优选地从所述放电阶段开始起断开所述供电电压直到所述供电电压达到值零为止，使得仅所述电容单元向所述负载路径提供电能。
[0023]所述驱动器模块中的具体为输出晶体管的晶体管用由多个并联晶体管代替。所述多个并联晶体管在它们的导电状态下可以传导与被替换的晶体管相同的电流。所述多个并联晶体管优选地执行与被替换的晶体管相同的开关动作。所述多个并联晶体可以跨越LED模块和/或PCB分布。
[0024]该驱动器模块可以包括电压限制器，所述电压限制器优选地包括Darlington晶体管和/或与电压源串联连接。
[0025]所述第一 LED串和/或所述第二 LED串可以包括至少两个LED串区段，所述至少两个LED串区段可以优选地根据二态开关模式通过区段开关选择性地启用/停用。
[0026]有利地，所述负载路径、所述电流源以及所述电容单元串联连接。
[0027]根据本发明另一方面，提出了一种包括这种驱动器单元和在所述节点中连接的LED串的LED模块。
[0028]根据本发明另一方面，提出了一种包括这种驱动器单元、在所述节点中连接的LED串以及在所述其它节点中连接的第二 LED串的LED模块。
[0029]结合附图，根据下面对本发明优选实施方式的详细描述，本发明的进一步特征、优点以及目的将显而易见。
[0030]图1至图3示意性地示出了根据本发明的电路的结构，
[0031]图4示出了根据本发明的电气参数，
[0032]图5示出了根据本发明的驱动器模块的实施方式，
[0033]图6示出了根据本发明的驱动器模块的另一实施方式，
[0034]图7示出了根据本发明的驱动器模块的实施方式的电路细节，
[0035]图8示出了根据本发明的驱动器模块的实施方式的另一电路细节，并且
[0036]图9示出了根据本发明的驱动器模块的实施方式的又一电路细节。
[0037]图1至图3示意性地示出了根据本发明的电路的结构。所述图事实上示出了驱动器模块在供电电压的不同阶段的结构。
[0038]根据本发明的用于驱动LED的驱动器模块特别适于以采用诸如电源电压的交流电压形式的输入电压Vin来供电。所述输入电压Vin例如可以是50Hz和230V供电，其峰值大约325V。该输入电压Vin可以呈现交替幅频值。
[0039]如图1至图3所示，输入电压Vin施加在充当基准端子或中性点的第一输入端子I与第二输入端子2之间。该输入电压Vin被施加至整流器，该整流器用于将交流电压(AC)转换成仅包括正半波的整流电压(DC)。根据本发明的优选实施方式，该驱动器模块包括由四个二极管采用桥式构造构成的桥式整流器D1。桥式整流器Dl的正端子+与负端子-之间的输出对应于全波整流电压。
[0040]图1示出了驱动器模块3在AC电源电压的正弦波的第一阶段的结构。该第一阶段对应于输入电压Vin的时段内的特定时间区段。该第一阶段可以被称为充电阶段。
[0041 ] 驱动器模块3包括提供例如I OOmA电流的电流源ISI。LED组或LED串1与电流源ISI串联连接。该LED串包括至少一个LED，优选包括为串联和/或并联连接的多个LED。LED的串联和并联排布结构例如可以对应于LED的几个串联排布结构的并联连接。在图1的【具体实施方式】中，三个LED D示意性地表示串联耦接的多个LED。例如，可以串联耦接44个LED。
[0042]在输入电压的该第一阶段，驱动器模块3呈现了两个电容器Cl、C2并联连接的构造。两个电容器Cl、C2的这种并联排布结构11与电流源ISl和LED串10串联连接。电流源ISl、LED串以及所述电容器Cl、C2的并联排布结构11由此以整流输入电压来供电。
[0043]图4由此示出了驱动器模块3在该第一充电阶段期间的不同电气参数。图4示出了LED驱动器模块的参数在输入电压Vin的正半波期间(S卩，在整流输入电压的半波期间)的演变。
[0044]虽然该整流电压在时间点t= t0呈现值0V，但第一充电阶段在增加的整流值达到或超出与LED串10