使用逆向变换器通过降低整流ac电力网纹波来降低可观测光学闪烁的led驱动器电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于对L邸照明方案提供驱动电流的驱动器电路。特别地，本 发明设及一种可结合如在英国专利申请第1210561. 5号中所描述的电流调节器（current regulator)装置操作的AC输入驱动器电路。
【背景技术】
[0002] 虽然发光二极管（LED)的成本和可靠性的持续改进已经使室内和室外照明领域 更广泛地采用L邸技术，但是还在提供用于将调节后的电流提供至L邸照明系统的驱动电 子电路上存在挑战。众所周知的是，提供给L邸负载的驱动电流的变化可不利地影响性能。 特别地，来自从电力网（mains)或类似电源获取单相交流（AC)输入的电源单元（PSU)的接 收电流的L邸对于由来源于位于PSU的输入端或接近PSU的输入端的整流器电路的波形的 AC分量的不完全抑制而引起的剩余"电压纹波"的存在是敏感的，并且其AC分量采取来自 所述电力网或类似电源的AC电压的频率的两倍的正弦电压的形式。
[0003] 作为二极管的L邸在其操作领域内呈现出的低差分阻抗-被定义为电压与电流的 变化的速率。该低差分阻抗导致在存在电压纹波的情况下产生显著水平的LED的纹波电 流。可W很容易地证明，对于少量电压纹波，相应的LED电流纹波可被表示为：
[0004]
方程式（1)
[0005] 其中，AVdc/Vdc是来自PSU的峰到峰（peak-to-peak)电压纹波，被表示为由PSU 提供的操作DC电压的分数，AIled/Iled是峰到峰LED电流纹波，被表示为操作LED电流 的分数W及Zd是L邸链在纹波频率下的差分阻抗。在L邸照明应用的背景下，电压纹波 的最重要的来源是在PSU的输入端处发生的全波整流。该波纹W电力网AC频率的两倍发 生-因此处于100化与120化之间。在该频率范围内，研究表明高比例的健康成人对于由 L邸灯闪烁的出现所引起的频闪效应是敏感的。该种闪烁由L邸照明灯具内的电流纹波的 存在而产生。
[0006] 可很容易地通过参考实例示出LED电流纹波对于PSU电压纹波的敏感度，该设及 基于LED的路灯照明组件的典型要求，其中L邸驱动器用于将恒定DC提供给一串40个串 联连接的白色LED。每个L邸都在正常操作温度下在其之间具有约3. 5V的压降，从而导致 整个LED串（Vdc)两端的总电压为140V。此外，典型的白色LEDW3. 5V进行操作时具有 0. 50hm量级的差分阻抗。因此，在该说明性实例中，Zd是约200hm。在该样的应用中使用 的典型L邸驱动电流是350mA或700mA。
[0007] 如果，在该个说明性实例中，源于LED驱动器的电压纹波低至1 %的Vdc-非常低的 值，通常是非常高品质的L邸驱动器-那么对于350mA操作所得到的LED电流纹波将是约 20%的lied,且对于700mA操作电流纹波将是约10%的lied。
[000引鉴于W下事实：在LED中，光输出（光通量）直接与电流相关，该电流纹波可反过 来引起光学闪烁，该限制了L邸技术在诸如办公照明、街道照明和工业照明的应用中的可 接受性。事实上，最近的研究已经显示了即使在非常低的闪烁水平下对于由闪烁所引起的 频闪效应健康成人之中的敏感度。事实上，研究已经指示了在10%的闪烁（由100化下的 约20%的电流纹波引起的）下，约75%的健康成人可检测由闪烁引起的频闪效应。对于闪 烁的频闪效应的该种敏感度代表了对L邸照明在其中运动的舒适和准确感知是非常重要 的应用（特别是在被照射的场景包括移动、摆动或旋转对象的情况中）中的广泛采用的挑 战。
[0009] 因此，需要降低源自用于对LED照明方案提供驱动电流的AC输入驱动器电路的电 压纹波，W便减少电流纹波和光学闪烁。
[0010] 该个问题已被预先考虑且已经尝试来提供L邸驱动器电路W设法解决由于AC电 源的定期变化所引起的光学闪烁的问题。具体而言，在PSU的输出端或其附近提供电容来 使由PSU所引起的电压纹波平滑化，优选地降低至如上所述的百分之几的水平。
[0011] 然而，由于与例如成本和可靠性有关的各种原因，对于W下各项通常是有利的： L邸照明方案，特别是内在街道、办公室或工业照明装置中采用的由长串的串联连接的LED 构成的那些，其中各个串设置有由单个驱动器提供的恒定DC电流。因此，为了确保各个驱 动器从正在驱动的L邸串中产生足够的光输出，必要的是需确保其DC输出电压足够高来驱 动大量的LED(通常是几十个）。有鉴于此，有必要使用于使源于PSU的电压纹波平滑化的 电容器能够承受相对较高的DC电压，例如在高达200V或更高的区域中。该导致使用电解 电容器，其与其它类型的电容器相比能够承受该样的电压，同时W数百微法拉的量级提供 高电容值。此外，将电压纹波减少到最低的要求需要使用高电容。该可通过使用少量的高 值电解电容器，或大量的低值电解电容器来实现。用于实现所需的总电容的该种电容器的 数量至少部分地由各个单独电容器的最大额定纹波电流来确定。然而，使用高值电解电容 器或几个低值电解电容器会增加预期的电容失效的速率，该反过来会增加PSU的统计故障 率。PSU或事实上的任何电子组件的统计故障率通常通过使用其倒数来表示。该倒数（1/ 统计故障率）被称为组件的平均故障间隔（MeanTimeBetweenFailures)或TBF。
[0012] 因此，可理解的是除了如先前所讨论的最小化LED电流纹波和闪烁之外，还期望 考虑到提高L邸驱动器的MTBF、设法减少在L邸驱动器的PSU部的输出端处所需的电解电 容器的数量和电容。优选地，高MTBF性能应在不显著损害在由L邸驱动器驱动的L邸串内 产生的电流纹波的情况下来实现。事实上，在市场内需要确保电流纹波在L邸链内的峰到 峰值不超过提供给L邸链的DC电流的约1%，从而显著减少并且可能消除直接和频闪可检 测的闪烁。
[0013] 因此，设计用于L邸驱动器内的PSU通常-具体地在针对街道、办公和工业照明市 场时特别需要-解决两个对立的目标。一方面，期望PSU给出低电压纹波-从而最小化LED 电流纹波和光学闪烁。另一方面，期望PSU显示出对应于低预期统计故障率的高可靠性。该 些要求中的第一个通常指示使用PSU的输出端处的高电容，该反过来又指示了使用几个电 解电容器、或高值电解电容器、或该两者。使用高值电解电容器或几个低价值电解电容器会 增加该样的PSU的统计学有意义样品内的电容器故障的预期速率，因此增加了PSU的统计 故障率。
[0014] 在英国专利申请第1210561. 5号中，通过引入将其全部公开并入本文中，描述了 一种用于从输入电压提供调节后电流的电流调节器。在英国专利申请第1210561. 5号中描 述的电流调节器包括电压调节装置，该电压调节装置包括并联连接的多个齐纳二极管。
[0015] 申请第1210561. 5号描述了一种新颖的电路拓扑结构，由此通过调节器的电流在 由双极晶体管的击穿电压限定的电压限制内随着所施加的DC电压的变化基本上是恒定 的，W及随其组成部分的性质的制造变化而基本上保持恒定的。本发明人认为可W有利地 利用该种高差分阻抗，W便缓减由AC输入PSU所引起的电压纹波的出现。该样的PSU应有 利地下方式来构造：它可W与调节器相集成，同时优选地允许调节器W其最大效率或 接近其最大效率来操作。
【发明内容】
[0016] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于从AC电源将调节后的DC电流提供给负 载，该负载包括L邸照明组件，驱动器电路包括；整流器和逆向变换器，其中，整流器在使用 中可操作为将AC输入电压转换为整流电压，该整流电压被提供给逆向变换器，并且其中， 逆向变换器可操作用于将可变DC电压提供给负载；电流调节器，形成负载的一部分，电流 调节器在使用中串联连接到L邸照明组件；W及反馈装置，可操作为保持电流调节器两端 的恒定的DC电压，其中，电流调节器包括电压调节装置，该电压调节装置包括并联连接的 多个齐纳二极管。
[0017] 优选的整流器是全波整流器，可操作为将AC输入电压转换为包含DC电压的全波 整流电压，包括其DC电压分量的该全波整流电压被提供给逆向变换器。
[001引由于本发明的实施例设法使PSU的输出电容的值最小化，所W有利的是允许PSU W几伏特的量级产生输出电压纹波（峰到峰），并依靠调节器的高差分阻抗W提供由其有 利地减小了由于该PSU电压纹波所引起的LED串中的电流纹波的装置。因此，本发明的实 施例有利的是，优选地下方式构造PSU;保持电流调节器两端的基本恒定的电压，使得 电流调节器的高差分阻抗用于平息（quench)否则将会由电压纹波所引起的L邸电流纹波。
[0019] 英国专利申请第1210561. 5号中描述的电流调节器的主要特点在于齐纳二极管 呈现出了相同的标称齐纳电压。根据英国专利申请第1210561. 5中的教导所构造的电流 调节器利用了W下事实的优点：在标准齐纳二极管制造过程中，标称值左右的齐纳电压中 的标准偏差足够小，W允许并联组合中的齐纳二极管之间的电流分配。