專利名稱：彩色發(fā)光二極管的高效驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率變換器領(lǐng)域，特別涉及發(fā)光二極管(LED)的功率變換器領(lǐng)域。
LED非常適合于實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像顯示器中的彩色像素，方法是把數(shù)個(gè)LED組合起來(lái)在像素處產(chǎn)生各種所需的顏色。為了驅(qū)動(dòng)由各有一種基色的三個(gè)發(fā)光二極管組成的彩色像素，通常需要分別產(chǎn)生不同電壓的三個(gè)單獨(dú)的電源。分別控制這三個(gè)電源就能使三個(gè)發(fā)光二極管產(chǎn)生具有理想亮度的所需顏色。多數(shù)LED工作在低電壓，一般為1.5V到4V。由于紅色、藍(lán)色和綠色的LED都有不同的接通或正向電壓，所以每個(gè)電源必須在不同的電壓下產(chǎn)生電流，此外，常把許多LED并聯(lián)起來(lái)以增加亮度，這樣就需要電源提供足夠高的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)的LED。
低壓高電流電源的一個(gè)缺點(diǎn)就是效率低。這是因?yàn)榇蟛糠智袚Q功率是通過(guò)輸出二極管提供的，而該二極管具有與預(yù)期的LED負(fù)載可相比擬的正向電壓。于是，產(chǎn)生的電壓就由該二極管和LED共用，由于高電流產(chǎn)生高阻性損耗，使效率降低了近乎50％。
為避免需要低壓電源的一種已知方法是將許多LED串聯(lián)連接，這樣驅(qū)動(dòng)電壓就是串聯(lián)連接的各LED電壓的總和。但這種安排降低了可靠性，因?yàn)樵诖舜?lián)結(jié)構(gòu)中任一LED的失效都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效。
此外，對(duì)于三基色，最好只用單一的電源，而不是三個(gè)分別的電源。但是，如前所述，對(duì)應(yīng)于三基色的LED對(duì)應(yīng)于不同的正向電壓降。通常，把一個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器與每種顏色的LED串聯(lián)連接，該串聯(lián)連接再連接到單一的恒壓電源。驅(qū)動(dòng)器消除了電源和LED之間的電壓差。但這種方法顯示出更大的功率耗散和低效率。由于驅(qū)動(dòng)器上的電壓降?？膳cLED的正向電壓相比擬，該方法的效率也只有大約50％。這樣低效的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生顯著的熱量，于是需要散熱器，既增大了產(chǎn)品體積，又降低了可靠性。
用于LED的已知功率變換器的缺點(diǎn)用本發(fā)明的實(shí)施例即可克服。以能量高效方式在低電壓下提供電流來(lái)驅(qū)動(dòng)多色(通常是三色)LED的可靠電源的這些以及其它優(yōu)點(diǎn)用本發(fā)明以下詳述的實(shí)施例就可實(shí)現(xiàn)。


圖1示出能對(duì)通過(guò)非全部LED的電流進(jìn)行調(diào)制的本發(fā)明的一個(gè)圖2示出對(duì)應(yīng)于圖1所示實(shí)施例的以非連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖3示出對(duì)應(yīng)于圖1所示實(shí)施例的以連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖4示出能對(duì)通過(guò)全部所述LED的電流進(jìn)行調(diào)制的本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖5示出對(duì)應(yīng)于圖4所示實(shí)施例的以非連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖6示出對(duì)應(yīng)于圖4所示實(shí)施例的以連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖7示出在任何既定時(shí)候只允許三個(gè)所述LED中的兩個(gè)LED發(fā)光的本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖8示出對(duì)應(yīng)于圖7所示實(shí)施例的以非連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖9示出對(duì)應(yīng)于圖7所示實(shí)施例的以連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖10示出允許對(duì)全部LED的亮度進(jìn)行調(diào)制的本發(fā)明的又一實(shí)施例。
圖11示出對(duì)應(yīng)于圖10所示實(shí)施例的以非連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖12示出對(duì)應(yīng)于圖10所示實(shí)施例的以連續(xù)方式工作的示范的電流波形。
圖13示出包括正向變換器和輸入與輸出之間的隔離的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖14示出輸入和輸出之間隔離的并且包括具有連接電感器的逆向變換器的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖15示出輸入和輸出之間隔離的并且使用中心抽頭變壓器的本發(fā)明的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例。
在每種配置中，組合三種基色產(chǎn)生一種所需的顏色，雖然對(duì)于實(shí)施本發(fā)明并不需要這種結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，每種配置一般都有三個(gè)LED，或三套LED，產(chǎn)生基色藍(lán)、紅和綠。在既定配置中將各LED產(chǎn)生顏色的不同亮度加以組合就可產(chǎn)生多種顏色。改變通過(guò)LED的電流就可改變LED的亮度。所述配置能調(diào)制通過(guò)器件的電流以產(chǎn)生基色的各種組合。
非隔離配置圖1示出能對(duì)通過(guò)由功率變換器供電的非全部LED的電流進(jìn)行調(diào)制的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1示出輸入端5和10(連接到DC電源)，輸入端5例如為正極，連接到電感器15上，電感器15又連接到具有一種基色(假定為紅色)的發(fā)光二極管LED 20的正極。LED 20的負(fù)極連接到開(kāi)關(guān)25上，與負(fù)端子10形成電路。LED 30，通常(但不是必須)提供不同的基色，其負(fù)極連接到正輸入端5，其正極連接到開(kāi)關(guān)25。LED 35，例如提供藍(lán)色，直接連接到輸入端5和10上，其正極接正輸入端5，負(fù)極接負(fù)輸入端10。
值得注意的是，每個(gè)LED，在不失其通用性的情況下，都可用各種器件的串聯(lián)或并聯(lián)組合來(lái)代替，以組合方式提供類似的單向電流通路。
圖1所示實(shí)施例的工作如下述。開(kāi)關(guān)25以高頻率接通和斷開(kāi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)25接通時(shí)，電流升高一段時(shí)間，該電流流過(guò)LED 20。當(dāng)開(kāi)關(guān)25斷開(kāi)時(shí)，電流通過(guò)電感器15流過(guò)LED 30。直接連接在輸入端的LED 35有恒定電流流過(guò)。每個(gè)LED的結(jié)果電流波形示于圖2。對(duì)于電感量和開(kāi)關(guān)頻率的適當(dāng)組合，裝置工作在連續(xù)方式時(shí)電感器電流不會(huì)降到零。這樣，在電感器15的電感量或開(kāi)關(guān)25的開(kāi)關(guān)頻率足夠高的情況下，就可得到連續(xù)方式的工作。圖3示出對(duì)應(yīng)于連續(xù)方式工作的電流波形。
圖2中的電流波形表示在非連續(xù)方式時(shí)通過(guò)三個(gè)LED的電流。波形不同反映每個(gè)LED不同的亮度。實(shí)際上，LED 20和LED 30的相對(duì)亮度可用電流比來(lái)表示iLED20iLED30=VF30+VinVin-VF20]]>方程1式中，Vin是輸入電壓，VF20和VF30為各LED的正向電壓，改變輸入電壓Vin就可改變通過(guò)LED 20和30的電流比。前端變換器或可變電壓源提供用于調(diào)節(jié)相對(duì)亮度的可變Vin，以產(chǎn)生不同的顏色。
圖3中的電流波形表示在連續(xù)方式時(shí)通過(guò)三個(gè)LED的電流。LED 20和LED 30的相對(duì)亮度可用各自的電流之比來(lái)表示iLED20iLED30=11-D]]>方程2式中，D為負(fù)載周期。電流比可用負(fù)載周期來(lái)調(diào)節(jié)。這可與可變輸入電壓相配合，產(chǎn)生更多的顏色變化。
通過(guò)LED 35的電流取決于輸入電壓和器件固有的特性，因?yàn)樗沁B接在輸入端的。因此，此公開(kāi)的實(shí)施例提供了無(wú)損耗功率變換。不需要例如熟知的線性驅(qū)動(dòng)器等耗能元件，使變換器能以高工作效率將其能量的全部或大部分提供給照明。但使用電阻或其他耗能元件與該設(shè)計(jì)是兼容的。
圖4示出能對(duì)通過(guò)全部所述LED的電流進(jìn)行調(diào)制的另一實(shí)施例。圖1的實(shí)施例中，LED之一直接和輸入電源相連，故限制了輸入電壓的范圍。在圖4所示實(shí)施例中，克服了這一限制，因?yàn)榈谌齃ED與輸入電源串聯(lián)，因而可控制通過(guò)所有LED的電流。圖4部分示出連接到DC源的一對(duì)輸入端50和55。正端50連接到LED 60的正極，其負(fù)極連接到電感器65，電感器65再連接到產(chǎn)生另一種顏色的LED70的正極。LED 70的負(fù)極連接到開(kāi)關(guān)75。接著，開(kāi)關(guān)75連接到負(fù)輸入端55。能產(chǎn)生又一種顏色的LED 80與電感器65和LED 70的串聯(lián)組合并聯(lián)。
圖4所示實(shí)施例的的工作如下述。開(kāi)關(guān)75能夠以高頻率接通和斷開(kāi)，當(dāng)開(kāi)關(guān)75接通時(shí)，引起通過(guò)電感器65的電流積聚。當(dāng)開(kāi)關(guān)75斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)電感器65的電流流過(guò)LED 80。圖5示出在非連續(xù)方式下通過(guò)三個(gè)LED的電流波形。如果電感器65的電感或開(kāi)關(guān)頻率足夠高，則變換器工作在連續(xù)方式，相應(yīng)的電流波形示于圖6。
通過(guò)圖4所示的三個(gè)LED 70、80和60的平均電流在非連續(xù)方式為iLED60iLED30=VF70+VF80Vin-VF60-VF70]]>方程3iLED70iLED80=VF80+Vin-VF60Vin-VF60-VF70]]>方程4式中，Vin是輸入電壓，VF60、VF70和VF80為各LED的正向電壓。
這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓就可改變通過(guò)三個(gè)LED的三個(gè)電流，就可控制亮度。
圖6的電流波形表示在連續(xù)方式下通過(guò)三個(gè)LED的電流。以下方程描述了各個(gè)LED的相對(duì)亮度iLED60iLED80=D1-D]]>方程5iLED70iLED80=1D]]>方程6式中，D為負(fù)載周期。每個(gè)電流比都可通過(guò)改變負(fù)載周期來(lái)調(diào)節(jié)，再與可變輸入電壓相配合，以控制LED產(chǎn)生的顏色。
圖7示出本發(fā)明的又一實(shí)施例，即在任何既定時(shí)間只允許三個(gè)所示LED中的兩個(gè)發(fā)光。圖7示出一對(duì)輸入端100和105，用來(lái)連接到DC電源。當(dāng)然，包括整流等的其它改動(dòng)的設(shè)計(jì)也可用其他電源作為輸入電源。一個(gè)或多個(gè)LED，統(tǒng)稱為L(zhǎng)ED 110，直接連接在正負(fù)輸入端上。LED 110的亮度取決于輸入電壓和器件的固有特性。與正端子100相連接的電感器115連接到LED 120和125的正極。LED120的負(fù)極與開(kāi)關(guān)130相連，開(kāi)關(guān)130再連接到負(fù)端子105。LED 125的負(fù)極也與負(fù)端子105相連。如前所述，LED 125也可用多個(gè)串聯(lián)的器件來(lái)代替，這樣在激活時(shí)總電壓就會(huì)比輸入電壓值高。
圖7所示實(shí)施例的工作與前述實(shí)施例類似。簡(jiǎn)要地說(shuō)，高頻開(kāi)關(guān)130接通，通過(guò)電感器115的電流就增加。高頻開(kāi)關(guān)130斷開(kāi)時(shí)，電感器115使電流流過(guò)LED 125。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，在LED 125上的總電壓降高于在端子100和105的輸入電壓。這種結(jié)構(gòu)在開(kāi)關(guān)130斷開(kāi)后減少了通過(guò)LED 125的電流。非連續(xù)工作的LED電流波形示于圖8。正如在前面上下文或其他實(shí)施例中所述，如果電感器115的電感或開(kāi)關(guān)130的開(kāi)關(guān)頻率足夠高，則變換器工作在連續(xù)方式，如圖9所示。
非連續(xù)方式時(shí)的電流方程如下iLED120iLED125=VF125-VinVin-VF120]]>方程7
式中，Vin是輸入電壓，VF125和VF120為各LED的正向電壓。如前所述，輸入電壓可以控制電流比。
圖9的電流波形表示在連續(xù)方式下通過(guò)三個(gè)LED的電流。LED的相對(duì)亮度用以下方程表示iLED120iLED125=D1-D]]>方程8式中，D為負(fù)載周期。所述電流比可用負(fù)載周期來(lái)調(diào)節(jié)，再與可變輸入電壓相配合，以調(diào)制LED產(chǎn)生的顏色。
圖10示出本發(fā)明的又一實(shí)施例，可對(duì)所有LED的亮度進(jìn)行調(diào)制。與圖7所示實(shí)施例的(其中只有兩個(gè)LED有可變的亮度)不同，圖10可以改變?nèi)咳齻€(gè)LED的亮度。為此目的，圖10示出LED 160與輸入電壓源串聯(lián)以控制通過(guò)全部LED的電流，如下述。
圖10示出連接到DC源的輸入端150和155。正輸入端150連接到LED 160的正極，LED 160的負(fù)極連接到電感器165。電感器165再連接到LED 170和175的負(fù)極。LED 175配置成其總正向電壓大于輸入電壓加LED 160的正向電壓。LED 175的負(fù)極連接到負(fù)輸入端155。LED 175的負(fù)極連接到開(kāi)關(guān)180，開(kāi)關(guān)180又連接到負(fù)輸入端155。
圖10所示實(shí)施例的工作如下述。當(dāng)高頻開(kāi)關(guān)180接通時(shí)，通過(guò)與LED 160和170形成串聯(lián)電路的電感器165的電流就增加。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)180導(dǎo)致電流流過(guò)電感器165和LED 175。圖10所示三個(gè)LED中每個(gè)LED在非連續(xù)工作方式下的相應(yīng)電流波形示于圖11。圖12示出對(duì)應(yīng)于連續(xù)方式的示范的電流波形。在非連續(xù)方式下通過(guò)三個(gè)LED的平均電流可分析如下iLED170iLED175=VF175-VF160-VinVin-VF160-VF170]]>方程9iLED160iLED175=VF175-VF170-2VF160Vin-VF160-VF170]]>方程10
式中，Vin是輸入電壓，VF160，VF170和VF175分別為L(zhǎng)ED 160，LED170和LED 175的正向電壓。利用輸入電壓可以改變電流比。
圖12的電流波形表示在連續(xù)方式下通過(guò)三個(gè)LED的電流，LED的相對(duì)亮度用以下方程表示iLED170iLED175=D1-D]]>方程11iLED160iLED175=11-D]]>方程12式中，D為負(fù)載周期。電流比可用負(fù)載周期來(lái)調(diào)節(jié)。再與可變輸入電壓相配合，就可進(jìn)行最佳的顏色改變。
如以上方程所示，改變通過(guò)各LED 170、LED 175和LED 160的電流就可調(diào)制各自的亮度。已經(jīng)說(shuō)明，改變負(fù)載周期D和/或輸入電壓就可進(jìn)行這種調(diào)制。
上述四個(gè)實(shí)施例提供了LED產(chǎn)生基色的非隔離配置，但這些配置也適合于驅(qū)動(dòng)LED產(chǎn)生其他的顏色。
隔離配置在此節(jié)中有三個(gè)實(shí)施例，一個(gè)實(shí)施例包括正向變換器，另一實(shí)施例包括逆向變換器，還有一個(gè)實(shí)施例使用中心抽頭正向變換器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。
圖13示出包括正向變換器的本發(fā)明的示范實(shí)施例。圖13中，電源變壓器200具有初級(jí)繞組205和至少一個(gè)次級(jí)繞組210。次級(jí)繞組210有兩個(gè)端子215和220。端子215連接到LED 225的正極，而端子220連接到LED 230的正極。LED 225和230的負(fù)極會(huì)合在一個(gè)結(jié)點(diǎn)處，該結(jié)點(diǎn)再與電感器235的一端相連。電感器235的另一端連接LED 240的正極，LED 240再通過(guò)其負(fù)極連接到端子220，完成此電路。
以下說(shuō)明圖13所示實(shí)施例的工作。初級(jí)繞組205，作為正向變換器(包括已知的各種正向變換器)的變壓器的初級(jí)繞組，接收一系列脈沖，在次級(jí)繞組210側(cè)，對(duì)初級(jí)側(cè)的脈沖作出響應(yīng)，感應(yīng)出交變電壓脈沖。對(duì)連接到次級(jí)繞組210的正電壓作出響應(yīng)，端子215的極性改變?yōu)檎?。該電壓使通過(guò)電感器235，LED 225和LED 240的電流增加。當(dāng)感應(yīng)電壓為負(fù)時(shí)，端子215具有負(fù)極性，LED 225為反偏置。于是，通過(guò)電感器235的電流流過(guò)LED 230，而不是LED 225，類似于在圖4中本發(fā)明實(shí)施例的工作。
有利的是，雖然并非實(shí)施本發(fā)明所必須，每個(gè)LED 225，230或240產(chǎn)生三種基色之一，并組合起來(lái)產(chǎn)生所需的顏色。對(duì)通過(guò)LED225、230或240中任一個(gè)LED的電流進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生所需的亮度，再將三個(gè)LED組合就可獲得各種各樣的可能色彩中的理想顏色。負(fù)載周期和輸入電壓決定了通過(guò)每個(gè)LED 225、230或240的電流，如在前面圖4的說(shuō)明中所述。在不失通用性的情況下，應(yīng)指出每個(gè)LED都可用LED組合或其他產(chǎn)生類似單向電流通路的元件來(lái)替代。
圖14示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，它包括具有耦合電感器250的逆向變換器。耦合電感器250有初級(jí)繞組255和多個(gè)次級(jí)繞組，例如圖中所示的次級(jí)繞組265、270和275。繞組260連接到LED 280，繞組265連接到LED 285，繞組270連接到LED 290。如前所述，LED280，285和290各產(chǎn)生三基色中的一種，再組合起來(lái)產(chǎn)生所需的顏色。此外，次級(jí)繞組數(shù)可以根據(jù)需要的顏色數(shù)或由共用功率變換器驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)而改變。
以下說(shuō)明圖14中本發(fā)明實(shí)施例的工作，初級(jí)繞組255連接到一系列交變方電壓脈沖。該裝置作為逆向變換器工作，即當(dāng)初級(jí)繞組255通電時(shí)，連接到相應(yīng)次級(jí)繞組的LED為反偏置，因?yàn)闆](méi)有電流流經(jīng)這些LED，故沒(méi)有能量傳遞給它們。當(dāng)繞組255的電壓極性相反時(shí)，儲(chǔ)存在耦合電感器250中的能量就釋放到每個(gè)LED。在實(shí)際中，這類變換器在連接到前端AC-DC二極管橋時(shí)通常工作在非連續(xù)方式。用于初級(jí)繞組255的一系列適合的交變方電壓脈沖能使從AC電源提取的電流隨交變電壓而變化，從而獲得高的功率因子。
如前所述，可以改變LED的亮度以創(chuàng)造不同的色彩組合，而通過(guò)各LED的電流取決于關(guān)聯(lián)的次級(jí)繞組的匝數(shù)以及負(fù)載周期。
圖15示出采用中心抽頭變壓器的本發(fā)明的又一說(shuō)明性實(shí)施例。所示中心抽頭變換器包括變壓器300，它具有初級(jí)繞組305、次級(jí)繞組310和315，二者連接在一個(gè)結(jié)點(diǎn)。次級(jí)繞組310連接到LED320的正極，次級(jí)繞組315連接到LED325的正極。LED320和325的負(fù)極連接在一起，再連接到電感器330的一端。此外，LED335的正極連接到電感器330，其負(fù)極連接到次極繞組310和315的接合結(jié)點(diǎn)。有利的是，LED 325、320和335各發(fā)不同顏色的光，將它們各自的發(fā)光組合起來(lái)就能產(chǎn)生其他顏色。
以下說(shuō)明圖15中本發(fā)明實(shí)施例的工作。初級(jí)繞組305，可能由半橋接電路或象大多數(shù)正向變換器一樣由全橋接電路驅(qū)動(dòng)，接收一系列電壓脈沖，使次級(jí)繞組310和315通電。來(lái)自次級(jí)繞組310和315的電流通過(guò)LED320或通過(guò)LED325流到電感器330，再到LED335。改變次級(jí)和初級(jí)繞組之比、開(kāi)關(guān)頻率、負(fù)載周期、輸入電壓以及電感器330的值就可對(duì)通過(guò)LED320、325和335的電流加以調(diào)制。這樣，適當(dāng)調(diào)節(jié)通過(guò)每個(gè)LED的電流就可產(chǎn)生所需的亮度，與其他LED產(chǎn)生的顏色組合起來(lái)就可產(chǎn)生所需的顏色。
雖然圖13-15包括交變電源，但這并不表示只能用正弦交流電源。實(shí)際上能驅(qū)動(dòng)次級(jí)繞組的方波或甚至不規(guī)則波形都可包括在所述的交變電源之內(nèi)。交變電源包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)正向功率變換器、變壓器、開(kāi)關(guān)逆向功率變換器、開(kāi)關(guān)橋接功率變換器等等。
前述實(shí)施例包括與第一LED串聯(lián)的電感器，第二發(fā)光二極管與電感器和第一LED并聯(lián)。第二LED的方向應(yīng)為當(dāng)電源驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)電感器和第一LED時(shí)，第二LED反向偏置。此外，一個(gè)開(kāi)關(guān)控制所述電感器和第一LED與電源的連接。而且，可以添加附加的LED、例如第三LED、與第一發(fā)光二極管并聯(lián)、并且連接到電源的第一端子和第二端子?；蛘?，第三發(fā)光二極管與第一發(fā)光二極管串聯(lián)并且連接到電源的第一端子和第二端子。
另一實(shí)施例包括與第一LED串聯(lián)的電感器；控制所述電感器和第一LED與電源的連接的開(kāi)關(guān)，后者又通過(guò)開(kāi)關(guān)和第二LED與電感器串聯(lián)。第二LED具有的正向電壓高于電源的輸入電壓，并與開(kāi)關(guān)和第一LED并聯(lián)。第二LED與電感器和電源串聯(lián)，完成此電路。如前所述，可以添加附加的LED，例如使用一組LED而不是單個(gè)LED，或者，例如將第三發(fā)光二極管與電源的第一和第二輸入端并聯(lián)。第三發(fā)光二極管也可與電源的第一或第二輸入端串聯(lián)。
如果需要輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的隔離，則在設(shè)計(jì)中包括磁耦合。一個(gè)實(shí)例裝置包括帶變壓器的開(kāi)關(guān)正向功率變換器；連接到該變壓器的次級(jí)繞組；連接到該次級(jí)繞組和電感的LED。另一LED也連接到電感器和次級(jí)繞組的另一端子，第三LED與第二發(fā)光二極管和電感器的串聯(lián)組合并聯(lián)。此配置的工作如結(jié)合圖13-15所述。
另一個(gè)提供隔離的設(shè)計(jì)使用開(kāi)關(guān)逆向功率變換器、變壓器、多個(gè)連接到變壓器的次級(jí)繞組以及連接到次級(jí)繞組的LED。此外，該裝置可包括將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流的橋式整流器，具有使逆向變換器以非連續(xù)方式工作的裝置，且交變電源提供的電流具有隨相應(yīng)的交變電壓而變化的相位角。
這對(duì)應(yīng)于非連續(xù)逆向變換器的工作。在固定負(fù)載周期時(shí)，輸入電流與輸入電壓成正比，使變換器的輸入阻抗為電阻性的。如果輸入電壓從由正弦電壓驅(qū)動(dòng)的橋式整流器得到，則輸入電流也是正弦形的，與驅(qū)動(dòng)電壓同相。得到的輸出LED電流可能也是正弦形的，但它們的按照線路頻率的亮度變化人眼無(wú)法覺(jué)察。
還有一種配置包括開(kāi)關(guān)橋式功率變換器；變壓器；兩個(gè)或多個(gè)次級(jí)繞組，其中第一次級(jí)繞組第一端子的極性與第二次級(jí)繞組第一端子的極性相反。其負(fù)極連接在一起的兩個(gè)LED連接到電感器。第一發(fā)光二極管的正極連接到第一次級(jí)繞組的第一端子，第二發(fā)光二極管的正極連接到第二次級(jí)繞組的第一端子。連接到LED負(fù)極的電感器通過(guò)第三發(fā)光二極管再連接到第一次級(jí)繞組的第二端子和第二次級(jí)繞組的第二端子，完成此設(shè)計(jì)。
應(yīng)當(dāng)指出，此處說(shuō)明的特征可以單獨(dú)使用，也可組合使用。故本發(fā)明不僅限于此文中具體說(shuō)明的實(shí)施例。雖然以上的描述和附圖代表了本發(fā)明的實(shí)施例，但是，顯然，各種添加、更改或代替都可以在不背離所附權(quán)利要求書中定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下作出。特別是，對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明的精神或其基本特征的前提下，很明顯可以用其他的形式、結(jié)構(gòu)和裝置，用其他的元件和組件來(lái)實(shí)施本發(fā)明。本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)理解，可以對(duì)結(jié)構(gòu)、裝置以及元件作各種適合于具體環(huán)境和工作要求的更改以在實(shí)際中使用本發(fā)明，而不背離本發(fā)明的原理。所以，本公開(kāi)的實(shí)施例從各方面來(lái)說(shuō)都只能被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書表明，不限于上述說(shuō)明書。
權(quán)利要求
1.一種向多個(gè)發(fā)光二極管提供功率以便產(chǎn)生所需顏色和亮度的裝置，所述裝置包括電感器，它與第一發(fā)光二極管串聯(lián)；第二發(fā)光二極管，它與所述第一發(fā)光二極管和所述電感器并聯(lián)、使得當(dāng)電源驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)所述電感器和所述第一發(fā)光二極管時(shí)，所述第二發(fā)光二極管反向偏置；開(kāi)關(guān)，它控制所述電感器和所述第一發(fā)光二極管與所述電源的連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括第三發(fā)光二極管，它與所述第一發(fā)光二極管并聯(lián)后連接到所述電源的第一端子和第二端子。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括第三發(fā)光二極管，它與所述第一發(fā)光二極管串聯(lián)后連接到所述電源的第一端子和第二端子。
4.一種提供驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管的功率的裝置，它包括電感器，它與第一發(fā)光二極管串聯(lián)；開(kāi)關(guān)，它控制所述電感器和所述第一發(fā)光二極管與電源的連接；以及所述電源的第一端子和第二端子，它們通過(guò)所述開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)第二發(fā)光二極管與所述電感器串聯(lián)，所述至少一個(gè)第二發(fā)光二極管的正向電壓高于所述第一和第二端子兩端的輸入電壓，此外，所述第二發(fā)光二極管與所述開(kāi)關(guān)和所述第一發(fā)光二極管并聯(lián)，還有，所述第二發(fā)光二極管與所述電感器和所述電源串聯(lián)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于還包括第三發(fā)光二極管，它與所述第一和第二端子并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于還包括第三發(fā)光二極管，它與所述第一或第二端子串聯(lián)。
7.一種提供驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管的功率的裝置，它包括帶變壓器的開(kāi)關(guān)正向功率變換器；連接到所述變壓器、具有至少兩個(gè)端子的次級(jí)繞組；具有第一端和第二端的第一發(fā)光二極管，所述第一發(fā)光二極管的所述第一端連接到所述次級(jí)繞組的第一端子、而所述第一發(fā)光二極管的所述第二端連接到電感器的第一端和第二發(fā)光二極管的第一端，此外，所述第二發(fā)光二極管的第二端連接到所述次級(jí)繞組的第二端子；而第三發(fā)光二極管與所述第二發(fā)光二極管和所述電感器的串聯(lián)組合并聯(lián)。
8.一種提供驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管的功率的裝置，它包括帶變壓器的開(kāi)關(guān)逆向功率變換器；連接到所述變壓器的多個(gè)次級(jí)繞組；以及連接到所述多個(gè)次級(jí)繞組的兩個(gè)中每個(gè)次級(jí)繞組的至少一個(gè)發(fā)光二極管。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于還包括橋式整流器，用于將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流；以及一種裝置，它操作所述逆向變換器使其以非連續(xù)方式工作、同時(shí)由交變電流源提供的電流具有跟隨相應(yīng)的交變電壓的相角。
10.一種提供驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管的功率的裝置，它包括帶變壓器的開(kāi)關(guān)橋式功率變換器；至少包括第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組的多個(gè)次級(jí)繞組，所述第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組這樣連接到所述變壓器、使得所述第一次級(jí)繞組的第一端子的極性與所述第二次級(jí)繞組的第一端子的極性相反；其負(fù)極連接在一起的第一和第二發(fā)光二極管，其中，所述第一發(fā)光二極管的正極連接到所述第一次級(jí)繞組的所述第一端子，而所述第二發(fā)光二極管的正極連接到所述第二次級(jí)繞組的所述第一端子；以及電感器，它連接到所述第一和第二發(fā)光二極管的所述負(fù)極，所述電感器還通過(guò)第三發(fā)光二極管連接到所述第一次級(jí)繞組的第二端子和所述第二次級(jí)繞組的第二端子。
全文摘要
公開(kāi)一種彩色發(fā)光二極管(LED)的高效功率驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED以產(chǎn)生不同的所需顏色。包括具有不同基色的LED的這種LED組合適合于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字圖像的像素。本發(fā)明提供了開(kāi)關(guān)功率變換實(shí)施例，使得可以用單一裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)不同顏色的LED。此外，本發(fā)明提供了輸入和輸出隔離和非隔離的配置，能夠例如通過(guò)電感器或工作條件來(lái)控制通過(guò)每個(gè)LED的電流。
文檔編號(hào)H05B33/08GK1426270SQ0215741
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者潘毅杰, 龐敏熙, 廖柱幫 申請(qǐng)人:香港大學(xué)