专利名称：用于半导体光源(led)的驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于半导体光源的、包括开关调节器的驱动电路，该开关调节器具有a) 二极管，b)电感，C)脉冲开关，和d)用于脉冲开关的控制电路部。
背景技术：
从知道了 LED起，人们努力用它代替到那时所用的卤素发光装置。LED相对于卤素发光装置有两个重要优点，即，寿命较长和耗电较少。EP1147686B1已经公开了用于半导体光源尤其是由LED构成的半导体光源的驱动电路，该驱动电路包括呈闭塞变流器形式的开关调节器。该已知的驱动电路的任务是避免迄今常见的复杂结构。还已知了包括LED的其它卤素替代照明装置，其作为开关调节器包含降压变流器 (Buck变换器)。为了使包含LED的已知卤素替代照明装置工作，必须供应例如12V的低伏交流电压。为此建议采用由交流电网供电的电子变压器。然而，尤其是降压变流器因为所需要的辅助电容器而对于电子变压器来说是电容负载，这可能导致该电子变压器瞬时从电网中汲取高电流。因为大多数的电子变压器不是针对电容负载而设计的，所以这造成在电网中的不可控制的高频干扰。
发明内容
从上述的驱动电路出发，本发明基于以下任务，如此设计驱动电路，从而避免了最后所述的缺点。根据本发明，如此完成该任务，在开关调节器前设有一个功率因数调节器(PFC)， 或者在该开关调节器中集成一个功率因数调节器(PFC)。此时，功率因数调节器(PFC)的规格设置为，该驱动电路和相连的半导体光源对于前置的电压供电装置(尤其是低电压源或者电网交流电压)表现为欧姆负载。功率因数调节器是已知的并且例如在GB1352464B1和US6469917B1中有所描述。 功率因数调节器通常由桥式整流器和接在桥式整流器后面的呈升压变流器(升压变换器) 形式的开关调节器构成。升压变流器的脉冲开关通常被如此控制，即，前置的交流电压源的功率因数调节器获得高频输入电流，其包络线构成IOOHz的半正弦波。由此一来，输入电流的平均值也呈半正弦波形并具有IOOHz的频率。这样的输入电流只引起小的高次谐波，因此满足了限制不可控制的干扰的所需标准。利用根据本发明的驱动电路，可以由连接到交流电压网的电子变压器给包括LED的卤素替代发光装置供应所需要的12V交流电压。该开关调节器可以选自-SEPIC-未绝缘的闭塞变流器，-反激式变换器(具有电位隔离的闭塞变流器)，-降压变流器，或者-升压变流器。该开关调节器可以按照临界模式(边界模式)工作。该开关调节器可以按照间歇模式(间歇导通模式)工作。另一个改进方案可能在于，在开关调节器的前面设有一个要连接到交流电网的电子变压器，借助电子变压器来降低电网电压，直到它为该驱动电路构成低电压源。用于功率因数调节器(PFC)的脉冲开关的脉冲频率应该尽量为50KHz或者60KHz， 从而可以形成用于输入电流的上述半正弦波。另一个改进方案可能在于，该驱动电路与一个LED或多个LED —起被安置在用于该LED的灯座中。本发明还涉及卤素替代发光装置，其特征是具有半导体光源且尤其是由一个或多个LED构成的半导体光源和以上所描述类型的驱动电路。
以下将结合附图来说明本发明的实施例，其中图1表示包括驱动电路的第一实施方式的卤素替代发光装置的第一实施方式；以及图2表示包括相应的驱动电路的第二实施方式的卤素替代发光装置的第二实施方式。
具体实施例方式图1示出了卤素替代发光装置1，其发光体例如是一个LED，或是包括多个LED的 LED组件。在LED前，接设有驱动电路2。该驱动电路包括呈降压变流器(Buck变换器)形式的开关调节器3。在该降压变流器的前面设置有源的(脉冲化)功率因数调节器4，该功率因数调节器4由供给它的12V低电压中产生相应的直流电压，该直流电压驱动开关调节器3工作。有源的PFC是变换器，它通常给电容充电并具有由一个电感和一个二极管所构成的串联电路以及一个由控制电路(最好是集成电路，例如ASIC)脉冲化的开关(FET)。所述的12V低伏交流电压由电子变压器5产生，该电子变压器5本身连接到交流电网上。如果没有功率因数调节器(PFC) 4，则构成开关调节器3的降压变流器(Buck变换器)将会构成电子变压器5的电容负载，这可能导致该电子变压器5瞬时从电网汲取高电流。由此一来，高频干扰将杂散到电网中，这是不允许的。功率因数调节器(PFC)4防止了这一现象并且用于使驱动电路2的输入电流的平均值为具有频率IOOHz的半正弦波形。由此一来，尽量避免杂散到电网中的高次谐波。
图2略微具体地示出了卤素替代照明装置1的驱动电路2。作为光源，在此设置多个LED。驱动电路2又像在图1中那样被电子变压器5以12V的低伏交流电压驱动工作。电子变压器5例如可以包括带有变压器的谐振半桥电路，用于电位隔离。低伏交流电压被整流器6整流。为了避免干扰，在整流器6前还接有高频滤波器 7。经过整流器6整流的交流电压通过电容器Cl被斩波，以消除无线电干扰。就是说，在电容器Cl上出现脉冲的直流电压。该直流电压被供给开关调节器3。开关调节器3在此情况下由逆变器(也称为降-升压变流器或闭塞变流器)组成。它包括在纵向支路中的串联开关S，还包括在第一横向支路中的电感L，在纵向支路中与之相接的二极管D，最后包括在第二横向支路中的用于斩波的第二电容器C2。在这里，特点尤其是用于避免杂散到电网中的高频干扰的功率因数调节器(PFC)4被如此集成到开关调节器3中，S卩，脉冲开关S共用于逆变器和功率因数调节器(PFC) 4。PFC4具有例如呈IC形式的PFC调节器如，其中该PFC调节器如可被供给反馈信号(例如输入电压，开关断开时的电流过零，PFC的输出电压)，并且PFC调节器如由此确定用于开关S的开关信息。该开关以50kHz或者60kHz的脉冲频率被驱动工作。用于卤素替代发光装置1的包括开关调节器3的驱动电路2可以如此构成，即可以直接连接到交流电网上。为了其工作，驱动电路2必须设计为具有较高的耐压性能。在此情况下，使用者可以选择是否要将卤素替代发光装置1连接到电子变压器5或者作为高伏特卤素替代发光装置的替代品直接连接到交流电网。PFC的开关以及Buck变换器的开关由控制电路来控制。该控制电路可以被供给不同的、用于节拍化的测量信号，例如电网供应电压的变化曲线或者过零、PFC的输出电压、流过PFC的电感的电流等。开关调节器3可以按照间歇电流模式(间歇导通模式)工作。因此，它最好按照电压跟踪模式工作(只测量输出电压或者LED电流并据此调整，不需要测量输入电压)。间歇电流模式总是具有在电感L退磁化之后的间歇，其中在该间歇中没有电流在开关调节器 3中流动。一般来说，该电感L在脉冲开关S接通时被励磁，并且脉冲开关S可以或是在通过脉冲开关S达到预定电流值时打开，或是因为调节参数(例如取决于用于输出电压或者 LED电流的调节回路)而打开。随后，开始电感L的退磁化。如果退磁化结束，则如上所述， 跟着就是暂时的间歇，然后，该脉冲开关S又被接通(合上)并且电感L又被励磁。作为按照间歇电流模式的开关调节器3，例如可以采用非隔离的闭塞变流器、反激式变换器(具有电位隔离的闭塞变流器)、降压变流器或者升压变流器。在反激式变换器(具有电位隔离的闭塞变流器，即通过变压器隔离)中，电感(L) 是变压器的初级绕组。开关调节器3可以按照临界模式工作(在间歇电流模式和非间歇电流模式之间的临界工作)。一方面，最好测量输出电压或者LED电流并据此做调节，还要监视电感L在哪个时刻被退磁化。一旦发现电感L被退磁化，则脉冲开关S被接通。脉冲开关S可以在由脉冲开关S达到预定电流值时又打开，或是根据调节参数(例如取决于用于输出电压或LED 电流的调节回路)又打开。可以附加地发生该输入电压的测量。作为在间歇电流模式和非间歇电流模式之间的临界工作的开关调节器3，例如可以使用非隔离的闭塞变流器、反激式变换器(具有电位隔离的闭塞变流器)、降压变流器或者升压变流器。此外，当开关调节器3按照临界模式工作时，该开关调节器还可以具有其它多个电感和/或电容，它们与开关调节器的其它现有的电感和/或电容一起在脉冲开关S的脉冲频率下利用谐振行为，并因此减小开关损耗。在反激式变换器(具有电位隔离的闭塞变流器，即通过变压器隔离)中，电感(L) 是变压器的初级绕组。在一个简单的变型方案中，电容器C2可以具有仅很小的电容，或甚至被完全省掉。由此一来，驱动电路2连同相连的半导体光源(LED)以简单方式对于前置的电压供电装置来说表现为欧姆负载。LED电流的调节也可以结合所掌握的LED电压或者开关调节器3的输出电压来进行。LED电压此时可以例如通过差值测量来实现，在这里，输出回路中的两个电压被测量，其差值表明LED电压(例如开关调节器3的输出电压和LED下的电压)。可以如此设计驱动电路2，该驱动电路不仅连接到低电压源5或电网交流电压，并且可以被其驱动工作。带开关调节器3的驱动电路2可以设置在印制电路板上。可以如此构成卤素替代发光装置1，它包括散热体、导热壳体和/或导热灯座。具有带开关调节器3的驱动电路2的印制电路板可以热耦接到散热体、导热壳体和/或导热灯座上。可以如此构成卤素替代发光装置1，所有包含在内的零部件被集成在一个带有玻璃瓶的共同灯座中。可以采用卡口灯座例如B15d、BA15、⑶10、GZ10、GU24或者螺纹灯座例如E14或 E27。
权利要求
1.一种用于半导体光源(LED)的驱动电路O)，该驱动电路( 包括开关调节器(3)， 该开关调节器(3)具有a)二极管(D)，b)电感(L)，c)脉冲开关⑶，和d)用于脉冲开关(S)的控制电路部，其特征在于，在该开关调节器(3)的前面接设有功率因数调节器G)，或者在该开关调节器(3)中集成有功率因数调节器G)，其中该功率因数调节器(4)被设计为，所述驱动电路( 连同相连的半导体光源(LED)对于前置的电压供电装置来说表现为欧姆负载，该电压供电装置尤其是低电压源( 或电网交流电压。
2.根据权利要求1所述的驱动电路O)，其特征在于，所述开关调节器(3)选自-SEPIC ；-非隔离的闭塞变流器；-反激式变换器(具有电位隔离的闭塞变流器)；-降压变流器；或者-升压变流器。
3.根据权利要求2所述的驱动电路，其中，所述开关调节器(3)以临界模式(边界模式)工作。
4.根据权利要求2所述的驱动电路，其中，所述开关调节器(3)以间歇模式(间歇导通模式)工作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动电路O)，其特征在于，所述功率因数调节器(PFC)被集成在所述开关调节器(3)中，其中，所述脉冲开关(S)共用于所述功率因数调节器(PFC)和所述开关调节器(3)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动电路O)，其特征在于，在所述开关调节器 (3)前面设有要与交流电网相连的电子变压器(5)，借助该电子变压器(5)降低电网电压， 直到该电子变压器构成为所述驱动电路O)的低电压源。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动电路O)，其特征在于，用于所述功率因数调节器(PFC)的脉冲开关(S)的脉冲频率高于50KHz。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动电路O)，其特征在于，所述驱动电路与 LED 一起安装在用于该LED的灯座中。
9.一种用于发光装置的操作装置，该操作装置具有根据权利要求1至8中任一项所述的驱动电路，该发光装置尤其是LED。
10.一种卤素替代发光体(1)，其特征在于，该卤素替代发光体(1)具有半导体光源 (LED)和根据权利要求1至8中任一项所述的驱动电路(2)。
全文摘要
本发明涉及一种卤素替代发光装置(1)，该卤素替代发光装置(1)包括用于半导体光源(LED)的驱动电路(2)。驱动电路(2)又包括开关调节器(3)，()功率因数调节器(PFC)连接在该开关调节器(3)的上游。该功率因数调节器(PFC)的规格如此设定，该驱动电路(2)连同相连的半导体光源(LED)对于前置的电压供电装置(5)来说表现为欧姆负载。
文档编号H05B33/08GK102177766SQ200980139778
公开日2011年9月7日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者安德烈·卢梅尔, 迈克尔·齐默尔曼, 马库斯·库兹利 申请人:赤多尼科有限公司