[发明专利]电抗式LED照明电流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种在各领域应用中实现有效的LED驱动及控制设计的新方法和相关方案。

背景技术

常见的LED照明驱动/供电总是使用标准的交流转直流的转换方法进行设计，即，采用离线式整流，利用储能保持前端电路及接在其后方的开关稳压器，为LED提供所需的驱动(电压驱动或电流驱动)。

这种设计本质上要涉及EMI(电磁干扰)过滤，以限制由于进入电路域和AC线路而引起的双向噪声(包括单模和共模)。该设计还需要额外的电路元件保护脆弱的板载电子器件，以防止功率骤增及经常存在于电力线路和系统的干扰。因此，使用这种设计的一个完整驱动电路中，除了必要的开关稳压器和二次侧恒压或恒流发生器外，还可能包含大量的元器件。这种驱动电路产生的热量约为LED额定功率的15％-25％，该热量还增加了散热问题；而散热问题是LED照明设计中最为严重的问题。这种驱动电路的核心器件，包括如功率集成及美国国家半导体公司(Power Integration and National Semiconductor)的PowerWise家族的LinkSwitch系列及其它器件，都具有上述缺点。本发明在各方面优于现有设计，易于实现且成本低，其效能超出LED驱动电路的理论极限，因而降低了LED照明应用中的散热问题。

另一种现有技术采用电容器、整流二极管和限流电阻器的组合来实现对LED照明的驱动。该方法的效率很低，很少用于重要的LED照明应用中。

目前机载和板载LED应用采用传统的电阻式限流或开关驱动设计原理，这些设计原理具有不同程度的缺陷，对于电阻式限流而言存在低功率效率问题，而在开关驱动设计中则存在系统复杂及电磁干扰/电磁兼容问题。

目前，由于固定的直流输出电压及线路限制，直接用于LED照明的太阳能光伏应用不具有适应性；而增加逆变器的设计将使LED驱动的实现变得复杂。本发明将有效地解决这些问题。

发明内容

本发明不仅可以解决现有技术中LED驱动的设计缺陷，还使得将LED灯应用到目前的白炽灯电路及灯具变得简单灵活。基于此，本发明涵盖并包括了各式的驱动器及与驱动器相关的功能/产品。

现有技术中，航空工业的LED照明所使用的方法与背景技术中描述的路面的LED照明所使用的方法没有差异，路面的LED照明涉及50赫兹或60赫兹。本发明提供一种前所未有的简单方法，用于所有的从飞机到航天器的400赫兹或更高频率供电环境。

LED越来越广泛地应用于车辆方面。本发明提供一种新方法，在所有的板载LED应用中，将极大地降低成本，简化工艺流程及生产这些应用的产品。

本发明提供的电抗式LED照明电流驱动方法使用电抗元件、整流电路及相关的监控保护子电路，传送交流电压源中的精确的LED照明电流。此外，该方法在电能效率方面几乎达到了理论极限；且，其产生的超前的功率因数可进一步提高节能技术。由于没有内在的EMI(电磁干扰)噪声，本发明相比目前任何LED驱动器更为先进。本发明除了基本的电流驱动器方法外，还提供了如下：

1)LED灯泡制造：1.——在采用传统灯泡灯座样式(如螺旋灯座)制造灯泡时，结合核心电路，可使得LED灯能继续使用于已有的灯座或插座；这种情况下，本发明所披露的LED驱动电路为灯泡的集成部件。

2)LED光具制造：2.——LED灯泡虽仅包含LED光源，但可以适配于现有的灯座/插座。这种情况下，驱动电路为照明开关((固定安装的)墙体插座)的一部分或类似做法。

3)多种实体形式的LED调光电路，所有这些形式的电路都采用本发明所披露的电抗式电流生成的设计。

4)本发明在商用飞机和军用飞机以及航天器上的应用。

5)一种在汽车和所有类型的车辆中为LED灯供电的新发明。

6)一种太阳能光伏AC-LED太阳能采集、存储、直流转交流的LED驱动器系统。

附图说明

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明，其中：

图1示出了本发明的为LED负载供电的LED电流驱动电路的简化结构，其供电电流取决于电抗元件；

图2示出了本发明所披露的电抗式LED电流驱动方法的功能性框图，图中所示的所有元件和功能性子集供参考；

图3示出了一种简单的LED电流监控和电流转移电路；

图4示出了另一种简单的LED过流监控和保护电路；

图5示出了一种较为深入的LED过流监控和保护电路；