[发明专利]自适应电路

说明书

技术领域

本发明描述了一种用于从较高电压AC电源驱动较低电压DC负载的自适应电路。本发明还描述了一种LED改进灯和一种从较高电压AC电源驱动较低电压DC负载的方法。

背景技术

LED(发光二极管)技术的进步已经导致具有令人满意的高光输出的LED的开发，使得其成为白炽灯或荧光灯的令人感兴趣的可替换方案。LED照明设备可以容易地被设计成超过100lm/W的效能。此外，LED比常规灯更高效、更可靠并且具有更长的寿命。因此，使用LED替换常规灯有助于降低能耗和来自发电厂的排放。包含串联连接的LED结(以形成具有高正向电压的LED串)的封装或芯片适合于低成本普通照明应用，并且用于直接运行于AC市电电源的LED设备——称为ACLED或者市电兼容LED(MCLED)——在目前是可用的。然而，存在与直接市电驱动有关的一些缺陷。首先，与平均值相比，提供给ACLED的电流波形具有高的峰值。因此，由于“下垂(droop)”的原因，ACLED以降低的效率而被驱动。其次，仅当瞬时市电电压高于ACLED封装的LED串的正向电压时，电流流经ACLED封装才是可能的。因此，在相对“长”的时段期间，没有光发射。这被感知为令人厌烦的“闪烁”，从而这样的灯对于诸如室内照明之类的应用是不可接受的。

使用整流器和电容器可以解决闪烁问题，但是仍然需要高电压LED串，因为LED的工作电压必须与得到的整流的市电电压匹配。通常，LED芯片包括串联连接的一个或多个LED结，使得正向电压之和与电源电压匹配。显然，串联连接以充当LED负载的给定尺寸的结越多，则LED负载的功耗越高。如技术人员所已知的，为了获得具有高正向电压和低功耗的LED负载，将需要小的结尺寸。然而，非常小的结制造起来是昂贵的，并且由于较小的有源区的原因，这种设备可获得的总体效率是令人不满意的。因此，不能经济地实现且操作工作于230V市电电源的低功率LED封装。为了操作更经济的可用设备，例如额定110V市电的设备，诸如变压器或电容性电源之类的附加电路系统必须用来将高输入电压转换成必要的低输出电压。这样的电路是有损耗的、昂贵的、庞大的且笨重的，并且与小于0.5的不可接受低功率因数相关联。

然而，0.5是用于LED灯的一些能量标签所规定的最小功率因数。但是即使没有这个要求，也希望实现高的功率因数，同时最小化实现这样的高功率因数所需的损耗和成本。希望较高功率因数的一个原因在于，在固定实际功耗和低功率因数下，负载的输入电流(以及因而还有一些部件的电流应力)典型地为高。为了实现至少希望的最小功率因数，已知的电路需要部件的非常精确的匹配。然而，即使对于相同的LED封装，由于不可避免的部件公差以及电压(电压元(bin))的变化的原因，使得这非常困难。因此，使用已知的方法，设计使用不同的LED电压元大量制造的具有可接受功率因数的灯实际上是不可行的。在一种可替换的方法中，JP5709736描述了电容性分裂电路的使用，其具有两个或更多开关以便获得降压。然而，在所描述的电路中，至少其中一个开关在市电电压瞬变期间易遭受极端电压应力，使得除非向开关提供附加的过电压保护，否则开关可能最终失效。此外，至少两个开关是必要的，并且这些开关必须与输入信号精确同步。

因此，本发明的目的是提供避免上面提到的问题的改进的自适应电路。

发明内容

本发明的目的是通过权利要求1的自适应电路、通过依照权利要求8的低功率LED改进灯以及通过依照权利要求10的从整流的较高电压AC电源驱动较低电压DC负载的方法来实现的。

依照本发明，用于从整流的较高电压AC电源驱动较低电压DC负载的自适应电路包括：电荷存储电路，该电荷存储电路包括基本上串联连接的第一电容器和第二电容器，其中第二电容器基本上与负载并联连接；以及被实现为受控电流源的有源开关，其用于控制负载电流，使得在闭合开关状态下，负载电流至少从电荷存储电路的第一电容器汲取，并且在断开开关状态期间，负载电流基本上从第二电容器汲取。

在这里以及在下文中，术语“较高电压”应当被理解为指称具有基本上正弦形状的任何AC电压，例如任何家庭可用的市电电压，例如欧洲的230V，美国的110V等等。在下文中，为了简单起见但是绝没有限制本发明地，AC电源可以简单地称为“市电电源”或者“市电”。术语“较低电压”应当被理解为设备的远低于所述(相对)较高电压AC电源的额定电压。例如，对于“较高电压”230V市电电源电压而言，“较低电压”设备可以是事实上被设计成运行于110V市电电源的设备。另一方面，对于“较高电压”110V市电电源而言，“较低电压”负载可以是60V设备。