CN104206023B - 驱动发光二极管(led)的电路和方法 - Google Patents

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Abstract

公开用于从变压器的二次侧驱动LED的电路和方法。产生(322)表示与输入电压相关的测量的导通角的信号并产生(324)表示一次侧的输入功率的信号。比较(326)这两个信号并调节流过一次侧的电流以将导通角对应于传送的功率(328)，以使实际驱动LED的功率等于期望驱动LED的功率。

Description

驱动发光二极管(LED)的电路和方法
技术领域
本发明涉及从变压器的二次侧驱动发光二极管(LED)的电路和方法。
背景技术
当正向电流流过发光二极管(LED)时，LED发光。LED输出的光强度与施加到LED的功率成比例。对于大多数二极管，LED具有正向电压，在理想情况下，是恒定的。因此，在理想情况下，LED发出的光强度与正向电流成比例，因为传送给LED的功率是正向电流乘以恒定的正向电压。因而，在理想情形下，LED输出的光强度非常可预测，因为其与正向电流有关。
在实际情形下，LED的正向电压随着时间不同或因LED的不同而不同。例如，随着LED的老化，其正向电压会降低。类似地，随着LED的温度升高，其正向电压降低。当LED的正向电压降低并且正向电流维持恒定时，LED接收到的功率减小。因此，LED发出的光强度减小。当LED的正向电压升高时，则发生相反的情况。利用恒定的正向电流，向LED传送更多的功率，LED发出的光强度增大。
发明内容
此处公开从变压器的二次侧驱动LED的电路和方法。
该方法的一个实施方式包括监测输入电压以确定期望驱动LED的功率水平。例如，期望的功率水平可以与从调光器向该电路输入的电压有关。调节流过变压器的一次侧的电流，以使驱动LED的功率等于期望驱动LED的功率。
附图说明
图1是驱动LED的电路的一种实施方式的框图。
图2是示出经受调光和整流之后的输入电压的不同电平示意图。
图3是结合图1的电路使用的调光电路的一个实施方式的框图。
图4是从图2的信号产生的脉宽调制信号。
图5是图4的信号经AC分量衰减。
图6是示出导通角和用于产生图1的基准电压的电压VDIM之间的关系图。
图7是描述图1和图3的电路的操作的一个实施方式的流程图。
图8是示出变压器T1的一次侧上的振铃的示意图。
图9是用作图1和图3的基准发生器的模拟OR电路的一个实施方式的框图。
图10是图9的模拟OR电路的示例性示图。
图11是示出LED电流估计的示意图。
图12是示出图1的电路中使用的LED电流估计的示意图。
图13是描述图1的电路的操作方法的框图。
具体实施方式
公开驱动发光二极管(LED)的电路和方法。电路从电源(诸如正弦线电压)接收功率。在一些实施例中，由于调光的影响，线电压被裁剪(clip)。例如，使用三端双向可控硅开关的常规调光器可以裁剪正弦线电压。该电路和方法分析线电压以确定期望向LED传送的功率。期望向LED传送的功率可以由移动通常与调光器连用的类型的旋转或滑动开关的用户设定。然后，期望的功率可以与开关输出的电压有关。例如，期望的功率可以与常规光调光器输出的裁剪后的电压有关。该电路向LED输出期望的功率，这与LED的正向电压或者电流无关。通过向LED输出具体功率，维持了LED发出的光强度，这与LED的正向电压的变化无关。
图1中公开了驱动LED 102的电路100的一个实施方式的框图。电路100通过输入端106接收线电压104。线电压104可以是正弦线电压，诸如110V、60Hz或者220V、50Hz AC电压。线电压104可以与诸如三端双向可控硅开关的调光器(未示出)有关。三端双向可控硅开关或其他调光器可以裁剪线电压104以使正弦AC电压仅在每个周期的一部分中导通。线电压104在周期中导通的这部分被称为导通角。在180度的导通角时，LED 102期望在没有任何调光的情况下满功率操作。在较低导通角时，期望向LED 102传送较少的功率以减小光强度。
输入端106连接到整流器110(在图1中被示出为全波整流器)。整流后的电压从整流器110输出到线112上，其称为地。线112连接到电阻器RAC并连接到变压器T1的一次侧。在一些实施方式中，其它部件可以连接到线112或者与线112串联连接。下面详细描述电阻器RAC的功能。变压器T1的一次侧通过电流调节器(称为开关QSW)连接到地。电流感测电阻器RS与开关QSW以及变压器的一次侧串联连接。在此处描述的实施方式中，开关QSW是场效应晶体管(FET)，但是可以是任意电子开关装置。流过变压器T1的一次侧的电流由开关QSW控制。
变压器T1的二次侧连接到LED 102。变压器T1可以具有增益(n)，其取决于一次绕组和二次绕组。电路100的独特要素是向LED 102传送的功率由开关QSW控制，其控制变压器T1的一次侧。通过控制变压器T1的一次侧上的功率，传送给LED 102的功率被维持基本恒定，而与LED102的正向电压或者流过LED 102的电流的变化无关。因此，LED 102发出的光强度能够维持在恒定或者预定强度。请注意即使线电压104的电平波动，LED 102的功率也可以维持恒定。
电阻器RAC连接到正向反馈电路118的输入端116。正向反馈电路118具有输出端120和第二输入端122。输入端122被称为控制线并具有与开关QSW的占空比成比例的电压。正向反馈电路118可以具有用于角度检测的其它输入和输出和其它信号，在下文详细描述。输出端120有时被称为正向反馈输出端。为了保护电路免受高电流，减小输出端120处的电流。在图1的实施方式中，电流减小了十分之一。输出端120处的电流也乘以开关QSW的占空比。输出端120上的电压是开关QSW的占空比和输入端116处接收到的整流后的线电压的乘积。
输出端120连接到并联接地的电阻器RFF和电容器CFF。输出端120也连接到放大器126的反相输入端。电阻器RFF与电阻器RAC串联使用以设定如下所述的输入端的功率基准。电阻器RFF还确定放大器126的反相输入端上的电压，其与放大器126的非反相输入端上的电压比较。电容器CFF用于与电阻器RFF形成低通滤波器。低通滤波器用于对线电压104的频率进行二倍衰减，其为线112上的整流后的电压的频率。在一些实施方式中，在10Hz和12Hz之间设置极点，以在线电压104的频率的二倍处实现约20dB衰减。因此，放大器126的反相输入端处的电压是整流后的线电压104的DC分量或RMS值乘以开关QSW的占空比。
放大器126可以是GM误差放大器，其具有输出端130。放大器126的反相输入端连接到正反馈电路118的输出端120。非反相输入端连接到基准发生器132，将在下面详细描述基准发生器132。因此，基准发生器132产生与期望提供给LED 102的功率成比例的电压，这是期望LED 102输出的光强度。通过监测期望传送给LED 102的功率，LED 102的功率输出被相应调整。当输入端106处的电压不被调光时，放大器126的非反相输入端处的基准电压可以被设置成预定电压，诸如1伏特。
放大器126的输出端130连接到比较器140的非反相输入端以及电容器CCOMP。比较器140的反相输入端连接到斜坡发生器142。斜坡发生器142产生斜坡波，其中非反相输入端的电压在斜坡波的高电压和低电压内。放大器140的输出端144的电压是脉宽调制(PWM)信号，其中，占空比与放大器126的输出端130处的电压成比例。电容器CCOMP提供慢积分补偿(slow integral compensation)。电容器CCOMP可以具有4.7μF到10μF之间的值以实现1Hz到10Hz的低带宽回路。
比较器140的输出端144可以连接到锁存器148，其在图1的实施方式中是SR锁存器148。更具体地，输出端144连接到锁存器148的复位端(R)并且锁存器148的置位端(S)连接到其它电路，将在下文详细描述。因此，只要S设置合适，锁存器148的输出(Q)是放大器144产生的PWM信号。输出端(Q)连接到缓冲器150，缓冲器150驱动开关QSW的栅极。请注意在一些实施方式中，不使用锁存器148，并且比较器140的输出端144直接连接到缓冲器150或者开关QSW的栅极。控制开关QSW和/或监测整流后的电压的电路有时被统称为控制电路。
以上描述了驱动LED 102的基本电路100，下面将描述在没有调光时的操作和设计。如上所述，电路100的目的是保持向LED 102供应恒定的功率，而与它们的正向电压变化无关。因此，即使在线电压104变化时，电路100仍能保持向LED 102供应恒定功率。
在常规电路中，变压器T1的一次侧接收到的功率与一次侧的电压和电流的乘积成比例。如果一次侧的电流或者电压降低，则一次侧上的功率相应地降低。随之而来的是二次侧上的功率和向连接到二次侧的装置传送的功率也降低。对于LED的情况，降低的功率造成LED发出的光强度降低。如果变压器的一次侧上的电压或者电流升高，则发生相反情况。电路100通过保持从线电压104抽取预定功率(其为变压器T1的一次侧上的功率)来克服上述问题。
输出端120上的电压(其为整流后的线电压的DC分量和正反馈电路118产生的控制信号的乘积)被输入到放大器126的反相输入端。放大器126比较反向输入和基准电压，其中，基准电压可以针对非调光操作设置成一伏特。基于比较器140的输出产生PWM信号，其中PWM信号驱动开关QSW。因为开关QSW由PWM信号驱动，所以变压器T1的一次侧的占空比是PWM信号的占空比。这个PWM信号被用作控制信号，其在正反馈电路118的输入端122处。如果线电压104降低，则放大器126的反相输入端处的电压将降低。这个电压降使得放大器126利用PWM信号产生较长的占空比。因而，通过变压器T1的一次侧的电流增大。其结果是维持了变压器T1的一次侧的输入功率，使得二次测上的功率也被维持。如果线电压104升高，则发生相反情况。
下面将详细描述电路100。线电压104被整流并且整流后的电流穿过电阻器RAC并到达正反馈电路118，在此处电流降低。在图1的实施方式中，电流降低为10:1。正反馈电路118的输入端116处的电压也乘以开关QSW的占空比。CFF和RFF的低通滤波器过滤掉输出端120处的电压的AC分量以产生整流后的线电压的平均DC分量，其乘以放大器126的反相输入端的占空比。
可以使用以下公式计算RFF/RAC的电阻比：
(公式1)
其中，GFF是正反馈增益，其在此处描述的实施方式中为10；VREF是基准电压；LM是变压器T1的磁化电感；PIN是电路100的输入功率；并且fS是斜坡发生器142的开关频率。
为了使电路100的功率因数最大化，变压器T1的一次侧中的能量或磁化电感LM应在每个周期被复位。另外，针对输入电压范围上的功率水平PIN，电路100应操作在非连续导通模式(DCM)。基于上述内容，变压器T1的磁化电感LM可以被选择成：
(公式2)
其中，n是变压器T1中一次侧和二次侧匝数比；VOUT是LED 102上的弦电压。并且VREC(PK,MIN)是最小峰值整流后的输入电压。
如上所述，电容器CFF被选择以与电阻器RFF构成低通滤波器，从而过滤掉整流后的线电压的AC分量。低通滤波器可以具有在10Hz到12Hz之间的极点，以在120Hz处提供约20dB的衰减。因此，电容器CFF的值可以被计算为：
(公式3）
通过电容器CCOMP实现慢积分补偿，其中电容器CCOMP可以具有4.7到10.0μF之间的值，以具有1Hz到10Hz之间的低带宽回路。放大器126的输出被输入到比较器140的非反相输入端(在此处产生PWM信号)。放大器140的输出最终驱动开关QSW，如上所述。
开关QSW控制流过变压器T1的一次侧的电流。通过基于上述参数控制流过变压器T1的电流，维持了变压器T1的一次侧的功率。变压器T1的二次侧上的功率输出与一次侧上的功率成比例，因此，控制变压器T1的一次侧的功率输入控制二次侧上的功率输出。变压器的二次侧驱动LED 102。
如以上简要描述的，电路100的功率因数相对高，因为电路使用DCM逆向变换器，其类似于电阻器操作。更具体地，输入电流IIN(t)计算如下：
(公式4)
其中D是占空比，TS是基于斜坡发生器142和谷检测电路(如以下更详细描述的)产生的斜坡的开关周期。如所示的，IIN(t)和VIN(t)是正弦并且相。因此，当电路100在非调光模式下操作时，功率因数接近1。当电路100在调光模式下操作时，功率因数不相关。
已经描述电路100在非调光模式中的操作。现在将描述电路100使用调光功能的操作。调光由可以并入线电压104的常规调光器(未示出)提供。调光器可以通过裁剪普通AC电压源中使用的正弦电压的一部分来操作。导通角是正弦波不被调光器裁剪的部分。
裁剪的整流后的电压200的一个示例在图2中示出。这是线112上存在的电压，这是不同调光水平的结果。波202示出没有调光的整流后的正弦波。波204是进行边缘裁剪的结果。如所示出的，波204的导通角小于波202的导通角。随着更多的调光被施加，导通角减小并且波(如波206)被产生，其具有小于波204的导通角。
基准发生器132输出的电压VREF与整流后的线电压的导通角成比例。图3示出产生基准电压VREF的电路220的框图。电路220包括输入端224，其中输入端224通过电阻器RAC连接到线112。输入端包括FET Q2和Q3，其中FET Q3在其漏极和源极之间从电流镜226抽取电流。电流镜226可以位于图1的正反馈电路118内。在图3的实施方式中，电流镜226是10:1电流镜。输入端224处的电压在电阻器R1两端衰减并重建，电阻器R1可以具有约40kΩ的值。
电阻器R1两端的电压输入到比较器230的非反相输入端。比较器230的非反相输入端连接到预定电压V1，其可以约为280mV。电压V1用于设置在其中检测到调光的较低阈值从而产生表示整流后的线电压的PWM信号。更具体地，电压VI用于检测导通角的较低阈值，其中调光将施加到图1的LED 102。比较器230具有输出端232，其连接到驱动器或缓冲器236的输入端234。缓冲器236由限制到电压V2的输出电压供电或具有限制到V2的输出电压。在一些实施方式中，电压V2可约为1.75V。
缓冲器236具有连接到低通滤波器242的输出端240。在图3的实施方式中，低通滤波器242包括电阻器R2和电容器C2。低通滤波器242的极点被设置成衰减整流后的电压的频率，其为线电压104的频率的两倍。更具体地，输出端240的电压的AC分量被衰减以使仅DC分量或RMS值通过低通滤波器242。
低通滤波器242的输出端连接到角解码电路246的输入端244。角解码电路246将输入端244处的电压转换成输出端248的电压VDIM，其与输入端244处的电压线性相关。输出端248连接到基准发生器132的输入端250。基准发生器132具有输出端252，在此处存在基准电压VREF。基准发生器132还可以具有连接到热反馈电压VTFB的输入端256。电压VTFB表示图1的LED 102的操作温度，并且如果LED 102的操作温度高于预定阈值，则VTFB可以用于减小LED102的功率输出。
已经描述了电路220的部件，现在将描述其操作和设计。电路220通过RAC和Q2接收输入电流。电流通过Q3复制并由电流镜226缩小。在此处描述的实施方式中，电流镜是10:1的电流镜。然后输入电压的衰减表示在电阻器R1两端复制。应注意电阻器RAC的值与阈值调光电压除以进入输入端224的电流的商成比例。该电流可以是V1的值除以电阻器R1的值并且乘以电流镜226的值。在一些实施方式中，120V***的阈值电压设置在25V到40V之间，而对于220V或者230V***，阈值电压在50V到80V之间。当输入电压低于阈值电压时，LED 102可以关闭。
到比较器230的非反向输入端处的电压与电压V1比较。参照图2，其中整流后的电压200与电压VI(用虚线示出)比较。比较器230的输出是PWM信号，其中，占空比对应于整流后的电压200和电压V1的公共区。比较器230的输出端连接到缓冲器236，其使得输入信号饱和并产生如图4所示的信号280。
图4的电压经过低通滤波器242，其中，结果是图5所示的电压V3。电压V3对AC分量进行衰减并且是图4的PWM信号的DC表示。电压V3被输入到角解码电路246。电压V3表示整流后的线电压的导通角，并且角解码电路246将电压V3转换成电压V3和其输出VDIM之间的线性关系。参照图6，其描绘了电压V3和电压VDIM之间的关系图。当电压V3在电压V3A和电压V3B之间时，电压VDIM与电压V3线性相关。电压V3A可以约为280mV并且电压VAB可以约为1.45伏特。
在图6的实施方式中，当电压V3在零到V3A伏特之间时，不发生调光。在此情形下，导通角可以小于30度并且电压VDIM可以约为13mV。这样，LED 102可以关闭。当电压V3大于V3B时，导通角可以从150度到180度。在此情形下，不发生调光并且电压VDIM被保持恒定，电压VDIM在图6的实施方式中约为1伏特。在此范围，LED 102可以满功率供电。在线性范围内，当电压V3在V3A到V3B之间时，电压V3与电压VDIM线性有关，其可以对应于30度到150度导通角。在这个线性范围中，发生调光。
电压VDIM被输出到基准发生器132。基准发生器可以改变电压VDIM以产生基准电压VREF。上述描述的，基准电压VREF在非调光条件下为1伏特。这对应于130度和180度之间的导通角，其中电压VDIM在一伏特饱和。基准发生器132可以具有输入端256，其连接到电压VTFB。电压VTFB是指示图1的LED 102的操作温度的热反馈信号。电压VTFB可以连接到电阻器或位于LED 102附近的其它热换能器。当电压VTFB降低低于预定电平时，LED 102已经超过预定操作温度。此时，基准发生器132降低基准电压VREF，其减小对变压器T1的一次侧的功率并减小LED 102的功率。随着LED 102冷却，电压VTFB改变并且基准电压VREF升高以增大到LED 102的功率输出。
以上描述了电路100及其操作，下面将描述电路100的操作方法。参照图7的流程图320，其描述驱动LED 102的广义方法。在步骤322，测量导通角，并产生表示导通角的信号。请注意产生表示导通角的信号可以包括测量导通角。表示导通角的信号是基准发生器132产生的电压VREF。
在步骤322，产生表示变压器T1的一次侧的输入功率的信号。该信号位于放大器126的反相输入端。在步骤326，来自步骤322的信号与步骤324的信号比较。该比较由放大器126实现，其中放大器126的输出表示差值。在步骤328，根据放大器126的输出来设定或改变驱动变压器T1的一次侧的电流。这通过改变驱动开关QSW的PWM信号的占空比来实现。
以上描述了基本电路100及其操作。现在将描述电路100的不同实施方式。
图1的电路100使用变压器T1，其能够在开关QSW两端引起振铃，这样会在开关QSW中引起损耗。为了降低开关QSW中的损耗，可以使用图1的谷检测电路350。谷检测电路350使用变压器T1的一次侧上的辅助绕组352，其中，辅助绕组352上的电压被监测。在图8中示出了显示被监测的电压VAUX中的振铃的辅助绕组350上的电压的示例。电压VAUX具有在T1处发生的上升沿，随后是在T2处的下降沿。单个振铃290在T2和T3之间发生。T2和T3之间的时间段对应于开关QSW应该导通的时间，如由斜坡发生器142产生的斜坡波确定的。
为了降低开关损耗并减小电磁干扰，在振铃290的最低点处，开关QSW能够被强制接通。为了确定振铃290的最小值，电路100可以依赖于谷检测电路350。在非调光操作期间，产生与斜坡发生器142设置的固定频率相对应的斜坡292。这个频率对应于开关QSW的操作的最短持续时间，其小于对应于零到T3之间的时间的时间段。在在此所述的实施方式中，斜坡292具有约14.5μs的时间段。
在图8的实施方式中，在每个时间段检测到两个谷294和295。在斜坡292的时间段检测到谷294，并且不会造成开关QSW接通。在斜坡292的时间段结束之后，检测到第二个谷295，其造成开关QSW接通。当开关QSW接通时，产生另一个斜坡波。因此，在检测到谷时并且在斜坡192的时间段结束之后，开关QSW接通。斜坡的时间段可以由斜坡发生器142设定。
请注意谷检测会引入频率抖动，其能够影响LED 102在调光期间的输出。频率抖动会造成LED 102的可见闪烁。例如，如果在斜坡192的端部检测到谷，则谷检测电路350可以在交替周期期间在斜坡时间段期间或者之后检测到谷，这将造成闪烁。为了克服这个问题，当检测到低于预定值的导通角时，可以禁用谷检测。例如，参照图6，当VDIM的值小于V3B时，可以禁用谷检测。
图1和图3的电路100包括基准发生器132。如上所述，基准发生器132产生放大器126使用的基准电压。如图3所示并如上所述，基准发生器132可以在输入端256接收与LED102的温度有关的数据，并且可以在LED 102的温度在预定值之上时降低基准电压VREF。
如图9所示，基准发生器132可以是模拟OR电路348。模拟OR电路348包括第一输入端250，其连接到角解码电路246。第二输入端256连接到温度传感器并且是用于电压VTFB的输入端。模拟OR电路348还包括基准输入端350，其可以连接到图1的正反馈电路118的输出端120。模拟OR电路348包括两个输出端，非反相输出端354和反相输出端356。非反相输出端354和反相输出端356连接到放大器126的相应的输入端。请注意使用模拟OR电路348略微改变了电路100的构造，但是操作保持基本相同。如果输入250小于输入256，则354的输出是输入端250的电压；否则，输出是输入端256上的电压。在本实施例中，如应用于图1和图3的实施方式中，基准输入端350直接连接到反相输出端356，其连接到放大器126的反相输入端。
图10示出模拟OR电路348的示意性示图。电路348包括电流源IS，其通过FET Q2和FET Q3连接到电流镜360。输入端250是FET Q2的栅极，并且输入端256是FET Q3的栅极。非反相输出端354是FET Q2和Q3的源极。FET Q3的漏极连接到电流镜，其中，从FET Q3的漏极流到电流镜362的电流是电流I2减去电流I1。基准输入端350连接到FET Q4的栅极，并且反相输出端连接到FET Q4的源极。如果输入端250处的电压小于输入端256处的电压，则电流I3等于电流I1；否则电流I3等于电流I2。
在一些实施方式中，电路的操作可以从调整驱动LED 102的功率改变到调整驱动LED的电流。例如，在调光操作期间，可以通过如上所述基于线电压104的导通角而施加调整后的功率来驱动LED 102。在不包括调光的满功率操作期间，LED 102可以由调整后的电流驱动。
参照图11，示出了流过变压器T1的一次侧的电流IP和流过变压器T1的二次侧的电流IS。电流IS与电流IP和T2对TS的比的乘积成比例。变压器T1的绕组比n也将影响电流IS。LED估计电路400感测感测电阻器RS两端的电压，其中该电压等于电阻值RS乘以电流IP。
参照图12的框图，LED电流估计电路400的输出连接到比较器402，在此处，该输出与电流基准电压比较。功率估计电路404基于线112上的输入电压与占空比D的乘积来确定功率。功率估计电路404的输出输入到比较器406，在此处，该输出与功率基准电压比较。如上所述，比较器402、406的输出是模拟OR电路410的输入。模拟OR电路选择两个输出中的较低者，以产生用于开关QSW的驱动信号。模拟OR410的输出端可以用作图1的比较器140的非反相输入端。在无调光或者较少调光的高功率条件下，LED电流估计电路400基于电流调整驱动开关QSW。随着调光发生，功率估计电路404驱动开关QSW，如上所述。
图13是示出从变压器的二次侧驱动LED的方法500的框图。该方法包括，如在502所示，监测输入电压以确定期望驱动LED的功率水平。该方法还包括，如在504所示，调节流过变压器的一次侧的电流以使驱动LED的功率等于期望驱动LED的功率。
本领域技术人员将理解，在所要求保护的本发明的范围内，许多其它实施方式和变型是可能的。

Claims (20)

1.一种从变压器的二次侧驱动LED的方法，该方法包括：
通过检测输入电压的导通角，连续监测所述输入电压的占空比以确定期望驱动LED的功率水平；
解码所述导通角以生成表示所述LED的期望亮度的调光曲线；以及
利用所述调光曲线调节流过所述变压器的一次侧的电流，以使驱动所述LED的功率等于期望驱动所述LED的功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入电压具有与之关联的导通角，并且其中期望驱动所述LED的所述功率水平与所述导通角相关。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括当所述导通角超过预定值时，将所述LED供电到预定水平。
4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括当所述导通角小于预定值时，将所述LED供电到预定水平。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定水平构成没有功率被传送给所述LED。
6.根据权利要求1所述的方法，其包括连续监测所述输入电压以确定其幅度；利用反馈正向控制调节通过所述变压器的所述一次侧的电流从而控制流过所述LED的电流，其中驱动所述LED的功率保持恒定。
7.一种从变压器的二次侧驱动LED的方法，该方法包括：
监测输入电压以确定期望驱动LED的功率水平；以及
调节流过所述变压器的一次侧的电流，以使驱动所述LED的功率等于期望驱动所述LED的功率，其中流过所述变压器的所述一次侧的电流是脉宽调制信号，并且其中所述调节包括：
将所述脉宽调制信号的占空比与所述输入电压相乘以产生乘积；
将所述乘积与表示期望向所述LED传送的功率水平的基准电压比较以产生误差；以及
基于所述误差经由反馈正向控制调节流过所述变压器的所述一次侧的所述电流，其中传送到所述LED的功率保持恒定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述输入电压的RMS值乘以所述脉宽调制信号的占空比。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，通过脉宽调制信号驱动所述变压器的所述一次侧。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述脉宽调制信号的占空比与所述变压器的所述一次侧上的功率有关。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述调节包括调节所述脉宽调制信号的占空比。
12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括监测所述变压器的所述一次侧上的电压以确定是否发生振铃以及在所述振铃期间是否不驱动所述变压器的所述一次侧。
13.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
监测所述LED的温度；以及
当所述温度高于预定值时，降低所述变压器的所述一次侧的功率。
14.一种驱动LED的电路，该电路包括：
变压器，其具有一次侧和二次侧，其中所述LED连接到所述二次侧；
输入端，其连接到所述变压器的所述一次侧，其中所述输入端处的电压表示将要传送给所述LED的功率；
电流调整器，其与所述变压器的所述一次侧串联连接；
控制电路，其基于连续监测的输入电压控制所述电流调整器；以及
角解码电路，其用于生成表示所述LED的期望亮度的调光曲线，该调光曲线匹配调光器的特性；
利用所述调光曲线调节流过所述变压器的一次侧的电流，以使驱动所述LED的功率等于期望驱动所述LED的功率的电路。
15.一种驱动LED的电路，该电路包括：
变压器，其具有一次侧和二次侧，其中所述LED连接到所述二次侧；
输入端，其连接到所述变压器的所述一次侧，用于连续监测所述输入端处的表示将要传送给所述LED的功率的电压；
电流调整器，其与所述变压器的所述一次侧串联连接；
控制电路，其基于所述输入端处的所述电压控制所述电流调整器，其中，所述控制电路：
利用脉宽调制信号驱动所述电流调整器；
将所述脉宽调制信号的占空比乘以所述输入端处的电压以产生乘积；
将所述乘积与表示期望传送给所述LED的功率的基准电压比较以产生误差；以及
基于所述误差控制所述电流调整器，其中传送给所述LED的功率保持恒定。
16.根据权利要求15所述的电路，其中所述输入端处的所述电压具有与之关联的导通角，并且其中将要传送给所述LED的所述功率与所述导通角成比例。
17.根据权利要求15所述的电路，其中，所述电流调整器是开关。
18.根据权利要求15所述的电路，其中所述控制电路监测所述变压器的所述一次侧上的功率。
19.根据权利要求15所述的电路，进一步包括：可连接到所述LED上的温度传感器的输入端，其中，当所述温度传感器指示所述LED的温度超过预定值时，所述控制电路减小所述变压器的所述一次侧的功率。
20.一种驱动LED的电路，该电路包括：
变压器，其具有一次侧和二次侧，所述二次侧连接到所述LED，所述一次侧由具有导通角的信号驱动，其中，所述导通角与期望向所述LED施加的调光成比例；
电流调整器，其与所述变压器的所述一次侧串联连接；
控制电路，其基于连续监测的输入电压控制所述电流调整器；
角解码电路，其用于生成调光曲线，该调光曲线匹配调光器的特性；
其中，当由所述调光曲线确定的所述调光低于预定值时，所述变压器的所述一次侧基于电流调整而被驱动；并且
其中，当由所述调光曲线确定的所述调光大于所述预定值时，所述变压器的所述一次侧基于功率调整而被驱动。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8742677B2 (en) 2010-01-11 2014-06-03 System General Corp. LED drive circuit with a programmable input for LED lighting
US20130342125A1 (en) * 2012-06-20 2013-12-26 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Dimming angle sensing circuit, dimming angle sensing method, and power supply device comprising the dimming angle sensing circuit
JP2014164872A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Toshiba Corp Ｌｅｄ電流制御装置
CN103561517B (zh) * 2013-11-06 2015-12-30 青岛海信电器股份有限公司 执行电路、多路led灯串控制电路及控制方法
TWI465153B (zh) * 2014-02-19 2014-12-11 Chin Hsin Yang 波谷同步穩壓及功率因數修正之led驅動系統
EP2911475A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-26 Dialog Semiconductor GmbH PDM modulation of LED current
KR102209065B1 (ko) * 2014-03-12 2021-01-28 삼성전자주식회사 승압 회로를 제어하는 방법 및 장치, 그리고 이를 이용한 최대 전력 추출 장치
JP6296339B2 (ja) * 2014-03-24 2018-03-20 東芝ライテック株式会社 点灯回路及び照明装置
DE102015210710A1 (de) * 2015-06-11 2016-12-15 Tridonic Gmbh & Co Kg Getaktete Sperrwandlerschaltung
CN107592705B (zh) * 2017-09-30 2019-08-27 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 可调光的led驱动电路和调光方法
US10849203B2 (en) * 2018-01-02 2020-11-24 Texas Instruments Incorporated Multi-string LED current balancing circuit with fault detection
US10674579B2 (en) 2018-01-26 2020-06-02 Abl Ip Holding Llc Lighting fixture with selectable color temperature
US10952292B2 (en) * 2018-08-09 2021-03-16 Abl Ip Holding Llc Programmable driver for variable light intensity
US10874006B1 (en) 2019-03-08 2020-12-22 Abl Ip Holding Llc Lighting fixture controller for controlling color temperature and intensity
US11259377B2 (en) 2019-05-17 2022-02-22 Abl Ip Holding Llc Color temperature and intensity configurable lighting fixture using de-saturated color LEDs
CA3096225C (en) 2019-10-17 2022-11-15 Abl Ip Holding Llc Selectable lighting intensity and color temperature using luminaire lens
US11641708B2 (en) 2020-08-28 2023-05-02 Abl Ip Holding Llc Light fixture controllable via dual networks
US11083061B1 (en) 2020-10-16 2021-08-03 Abl Ip Holding Llc Systems to control light output characteristics of a lighting device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101951708A (zh) * 2009-07-10 2011-01-19 深圳比亚迪微电子有限公司 调光控制电路、芯片及方法
CN102291896A (zh) * 2011-09-07 2011-12-21 上海晶丰明源半导体有限公司 一种具有输入电压采样及补偿的led恒流控制电路

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285139B1 (en) * 1999-12-23 2001-09-04 Gelcore, Llc Non-linear light-emitting load current control
JP4744966B2 (ja) * 2005-07-26 2011-08-10 パナソニック電工株式会社 発光ダイオード用直流電源装置およびそれを用いる照明器具
US8742674B2 (en) * 2006-01-20 2014-06-03 Point Somee Limited Liability Company Adaptive current regulation for solid state lighting
US8829812B2 (en) 2008-04-04 2014-09-09 Koninklijke Philips N.V. Dimmable lighting system
EP2316057B1 (en) 2008-07-11 2015-09-09 EldoLAB Holding B.V. Power converter for an led assembly and lighting application
JP5180041B2 (ja) * 2008-11-27 2013-04-10 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 発光素子のドライバ回路
US8004207B2 (en) * 2008-12-03 2011-08-23 Freescale Semiconductor, Inc. LED driver with precharge and track/hold
US8013544B2 (en) * 2008-12-10 2011-09-06 Linear Technology Corporation Dimmer control leakage pull down using main power device in flyback converter
TWI405502B (zh) * 2009-08-13 2013-08-11 Novatek Microelectronics Corp 發光二極體的調光電路及其隔離型電壓產生器與調光方法
TW201112872A (en) * 2009-09-30 2011-04-01 Hui Yang Technology Co Ltd LED dimming apparatus, circuit and method thereof
CN102577624B (zh) 2009-10-26 2015-01-07 皇家飞利浦有限公司 用于相切电力控制的保持电流电路及维持保持电流的方法
US8193741B2 (en) 2009-12-24 2012-06-05 Nxp B.V. Boosting driver circuit for light-emitting diodes
US8300431B2 (en) * 2010-03-05 2012-10-30 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Constant-current control module using inverter filter multiplier for off-line current-mode primary-side sense isolated flyback converter
TW201135136A (en) * 2010-04-02 2011-10-16 Ge Investment Co Ltd Illumination system adaptable to a cooling appliance
CN102238773A (zh) * 2010-04-30 2011-11-09 奥斯兰姆有限公司 Led驱动方法和***
US8324822B2 (en) * 2010-08-06 2012-12-04 Ace Power International, Inc. System and method for dimmable constant power light driver
US8587209B2 (en) * 2010-12-07 2013-11-19 Astec International Limited LED drivers and control methods
US8823289B2 (en) * 2011-03-24 2014-09-02 Cirrus Logic, Inc. Color coordination of electronic light sources with dimming and temperature responsiveness
US8792257B2 (en) * 2011-03-25 2014-07-29 Power Systems Technologies, Ltd. Power converter with reduced power dissipation
CN102143638B (zh) * 2011-04-08 2013-07-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种可控硅调光电路、调光方法以及应用其的一种led驱动器
WO2013003673A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Cirrus Logic, Inc. Transformer-isolated led lighting circuit with secondary-side dimming control
US8575850B2 (en) * 2011-11-14 2013-11-05 Ace Power International, Inc. System and method for supplying constant power to luminuous loads with power factor correction

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101951708A (zh) * 2009-07-10 2011-01-19 深圳比亚迪微电子有限公司 调光控制电路、芯片及方法
CN102291896A (zh) * 2011-09-07 2011-12-21 上海晶丰明源半导体有限公司 一种具有输入电压采样及补偿的led恒流控制电路

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Publication number Publication date
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