Led控制電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的來說涉及發(fā)光二極管(LED)，并尤其涉及LED控制電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)用于更換常規(guī)的白熾燈泡變得越來越流行。理想地，LED燈泡直接更換常規(guī)的白熾燈泡。例如，用戶簡單地旋開常規(guī)的白熾燈泡并將其用LED燈泡更換即可。LED燈泡內(nèi)的LED以直流(DC)操作，而白熾燈泡以交流(AC)操作，這使得用LED燈泡直接更換白熾燈泡面臨一些障礙。
[0003]用白熾燈泡更換LED燈泡的障礙中的一者是調(diào)暗。用于白熾燈泡的常規(guī)調(diào)暗器對LED無效。為了獲得調(diào)暗功能而不更換常規(guī)的調(diào)暗器，LED燈泡具有感測調(diào)暗且將與調(diào)暗成比例的DC電流輸出到LED的控制器。此轉(zhuǎn)換面臨LED燈泡中的功率因子的問題。理想地，為了實現(xiàn)高功率因子，輸入電流及輸入電壓應(yīng)同相。為了實現(xiàn)LED應(yīng)用中的高功率因子，使用功率因子校正電路以將DC電流提供到LED且使輸入AC電壓及電流保持同相。
[0004]理想的功率因子校正電路將使輸入電流及輸入電壓嚴(yán)格同步。此匹配強(qiáng)加關(guān)于如何汲取輸出電流(驅(qū)動LED)的某些需求。出于成本原因，在簡易LED驅(qū)動器中，在單個步驟中執(zhí)行AC到DC轉(zhuǎn)換，因此LED電流遵循輸入線電壓以實現(xiàn)高功率因子。
[0005]在非調(diào)暗應(yīng)用中，LED電流可遵循輸入線電壓。然而，在調(diào)暗應(yīng)用中，此關(guān)系使調(diào)暗器中使用的組件(例如三端雙向可控硅)出現(xiàn)問題。例如，功率因子校正電路及方法可產(chǎn)生兼容問題，這使用戶看見LED燈泡輸出的光中的閃爍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在所描述的實例中，LED控制器包含:可連接到電源的輸入；及可連接到至少一個LED的輸出。功率因子校正電路親合在輸入與輸出之間。當(dāng)校正功率因子時功率因子校正電路以第一狀態(tài)操作。當(dāng)沒有校正功率因子時功率因子校正電路以第二狀態(tài)操作。當(dāng)沒有感測到LED的調(diào)暗時功率因子校正電路處于第一狀態(tài)，且當(dāng)感測到LED的調(diào)暗時功率因子校正電路處于第二狀態(tài)。
【附圖說明】
[0007]圖1是LED控制器的實施例的方框圖。
[0008]圖2是LED的調(diào)暗操作期間到圖1的LED控制器的實例輸入電壓的曲線圖。
[0009]圖3是圖2的經(jīng)整流輸入電壓的曲線圖。
[0010]圖4是圖1的調(diào)暗傳感器的一部分的示意圖。
[0011]圖5是LED控制器的另一實施例的方框圖。
[0012]圖6是圖1及圖5的LED控制器的操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]發(fā)光二極管(LED)用于已使用常規(guī)調(diào)暗器的照明應(yīng)用中。例如，用戶可用LED燈泡替換常規(guī)的白熾燈泡。如果LED燈泡連接到調(diào)暗器，那么本文中揭示的電路及方法使得調(diào)暗器能夠在不產(chǎn)生閃爍及其它問題的情況下操作并調(diào)暗LED燈泡。本文中揭示的電路及方法在沒有調(diào)暗LED燈泡時通過功率因子校正實現(xiàn)高功率因子。當(dāng)調(diào)暗LED時不校正功率因子。
[0014]圖1中示出LED控制器100的實施例的方框圖。如下文描述，當(dāng)LED 102以全功率或接近全功率操作時，LED控制器100提供功率因子校正。當(dāng)輸入信號指示LED 102應(yīng)以全功率操作時，控制器100沒有調(diào)暗連接到控制器100的LED 102。當(dāng)輸入信號指示LED102將調(diào)暗超出預(yù)定量時，電路100提供LED 102的調(diào)暗。
[0015]控制器100具有可連接到AC電源106的輸入104。AC電源給LED 102提供功率。在一些實施例中，AC電源106通過產(chǎn)生如下文描述的削頂正弦波提供LED 102的調(diào)暗。在圖1的實施例中，輸入104耦合到整流器110，其可為全波整流器。整流器110具有連接到或耦合到調(diào)暗傳感器116的輸入114的輸出112。在圖1的實施例中，調(diào)暗傳感器116包含有時候稱作第二輸入118的輸入118。輸入118可連接到外部調(diào)暗電路120。外部調(diào)暗電路120以除了通過AC電源106之外的方式將調(diào)暗指令或信號提供到控制器100。調(diào)暗傳感器116包含輸出122，其提供指示調(diào)暗是否如下文描述般發(fā)生的信號。
[0016]調(diào)暗電路116具有另一輸出124，其連接到功率因子校正(PFC)電路130的輸入126。PFC電路130具有另一輸入134，其連接到調(diào)暗傳感器116的輸出122。PFC電路130的輸入134處的電壓或信號的狀態(tài)使得PFC電路130能夠確定是否施加功率因子校正。當(dāng)控制器100以其中不發(fā)生或發(fā)生極小的LED 102的調(diào)暗的狀態(tài)操作時，施加功率因子校正。PFC電路130具有輸出140，其耦合到或連接到LED驅(qū)動器142。在一些實施例中，LED驅(qū)動器142提供足夠高到操作LED 102的電流。LED驅(qū)動器142可連接到LED 102。雖然圖1將LED 102示為單個裝置，但是LED 102可由安裝在旋到常規(guī)的燈泡插座中的裝置中的多個LED形成。在一些實施例中，其它元件或電路可連接在PFC電路130與LED 102之間。
[0017]如果調(diào)暗信號與AC電源106集成，那么三端雙向可控硅或其它裝置塑形由AC電源106輸出的電壓，這確定調(diào)暗水平。AC電源106源自于常規(guī)的AC線電壓，例如120v、60Hz電源或220v、50Hz電源。
[0018]AC電源106提供常規(guī)白熾燈泡的調(diào)暗。調(diào)暗操作是由三端雙向可控硅或?qū)C電源102的正弦波進(jìn)行削頂或切除的其它類似裝置或電路提供。圖2示出了其中三端雙向可控硅或其它類似裝置已施加調(diào)暗的削頂正弦波138。削頂正弦波138有時候稱作相切正弦波。圖2中的波形的虛線部分示出了三端雙向可控硅施加調(diào)暗以產(chǎn)生削頂正弦波138之前的正弦波138。正弦波的實線部分表示由AC電源106輸出的調(diào)暗信號。如圖2中示出，削頂正弦波138導(dǎo)通持續(xù)相位140，其有時候稱作導(dǎo)通角140。通過減小導(dǎo)通角140，減小傳遞到白熾燈泡的功率，這導(dǎo)致調(diào)暗。由于白熾燈泡具有長的時間常數(shù)，因此短的導(dǎo)通角140不應(yīng)產(chǎn)生用戶可能注意到的閃爍。
[0019]LED 102從DC電流源操作；否則，其將表現(xiàn)為閃爍。由于LED具有極短的時間常數(shù)，因此其只在其中電流流動的周期期間發(fā)光。如果正弦波138用于驅(qū)動LED 102，那么LED102的短時間常數(shù)及削頂正弦波138的低頻率將產(chǎn)生用戶將容易注意到的閃爍。為了克服此問題，控制器100使用導(dǎo)通角140來確定通過LED 102的適當(dāng)DC電流。LED控制器使用電路的不同實施例來控制由LED 102發(fā)射的光的強(qiáng)度，且光強(qiáng)取決于導(dǎo)通角140。例如，一些LED控制器使用反激轉(zhuǎn)換器的各個實施例來控制通過LED 102的電流。其它實施例使用脈寬調(diào)制來控制由LED發(fā)射的光的平均強(qiáng)度。
[0020]PFC電路130提供功率因子校正。為了實現(xiàn)高功率因子，PFC電路130使輸入電壓及輸入電流同步。因為LED 102是利用來自AC電源106的電流驅(qū)動，所以PFC電路130使輸出電流及輸入電壓同步。可測量到PFC電路130的輸入處或到LED驅(qū)動器142的輸入處的輸出電流。當(dāng)控制器100提供LED 102的調(diào)暗時，功率因子校正可使三端雙向可控硅及用于提供調(diào)暗的其它裝置產(chǎn)生問題。因此，功率因子校正只在全功率期間激活且在調(diào)暗期間停用。
[0021]為了處理來自AC電源106的電壓，由整流器110整流電壓。在圖1的實例中，整流器110是全波整流器，其整流來自AC電源106的電壓，因此整流波中存在導(dǎo)通角140。圖3的波形160示出了相切的整流電壓的實例。更具體地說，波形160是由整流器110產(chǎn)生。波形160具有周期162及導(dǎo)通角164。導(dǎo)通角164與圖2的導(dǎo)通角140相同或?qū)嵸|(zhì)上相同。
[0022]調(diào)暗傳感器116分析波形160以確定是否在AC電源106處已施加調(diào)暗。在一些實施例中，調(diào)暗傳感器116確定是否已施加大于預(yù)定閾值的調(diào)暗。在其它實施例中，調(diào)暗傳感器116確定是否已施加任何調(diào)暗。在一些實施例中，調(diào)暗傳感器116測量波形160的周期162并比較周期162與導(dǎo)通角164的周期。如果周期162與導(dǎo)通角164之間的差大于預(yù)定值，那么調(diào)暗傳感器116確定發(fā)生調(diào)暗。在一些實施例中，調(diào)暗傳感器116確定如果周期162與導(dǎo)通角164之間存在任何差，那么發(fā)生調(diào)暗。
[0023]波形160通過輸出124輸出到PFC電路130的輸入126。指示調(diào)暗狀態(tài)的信號從調(diào)暗傳感器116的輸出122傳輸?shù)絇FC電路130的輸入134。PFC電路130監(jiān)測輸入134以確定是否調(diào)暗LED 102。如果調(diào)暗LED 102，那么PFC電路130停用功率因子校正電路。如果沒有調(diào)暗LED 102，那么PFC電路130激活功率因子校正電路且驅(qū)動LED 102以最大化功率因子。例如，驅(qū)動LE