LED照明變換器制造技術

一種用于發光二極管(LED)照明電力變換的方法和設備，包括：耦接至第一半橋式整流器電路的全橋式整流器電路和向LED電路供應AC電力并形成至LED電路的第一端口的諧振振蕩電路。該設備進一步包括：第二半橋式整流器電路與儲能裝置，如由控制器所確定的那樣接收DC電力并將所述DC電力供應至LED電路，以形成LED電路的第二端口，其中LED電路進一步包括用于LED電路的整流器電路和至少一個LED。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】本專利技術的背景
本公開的實施方式大體涉及電力變換，具體用于變換用于LED照明的電力。
技術介紹
相比其他類型的人工照明(例如，白熾燈、緊湊型冷陰極熒光燈(CCFL)、日光燈等等)，發光二極管(LED)提供了諸多優點。這些優點可以包括低功耗、緊湊的尺寸、低生熱性和長的使用壽命。LED照明需要恒定的直流(DC)電力來操作，并且DC電力一般通過變換通常可從常規的電力網中獲得的交流電(AC)而生成。AC向直流電(DC)的變換可能需要昂貴且復雜的多級變換組件以防止LED退化。另外，在充足的正向電壓(例如，3伏)之后，可以把LED看作電流驅動的裝置，使得LED的亮度直接由施加的電流的量確定。但是作為AC變換的副產物，殘留的波紋電壓和電流促發不恒定的DC電力和視覺上可見的LED閃爍。在物體在生成的光中移動期間，閃爍最為明顯而引起頻閃效應。因此，存在對于能夠生成具有減少的波紋電流和電壓的、用于LED照明的恒定DC電力的電路的需要。
技術實現思路
本專利技術的實施方式大體涉及用于LED照明的電力變換器的方法和設備。具體地，如在權利要求中更完全地闡述的，如附圖中的至少一個附圖所示的和/或結合附圖中的至少一個附圖所描述的，電力變換器可操作以大體上減少照明LED的、明顯可見的閃爍。通過以下描述和附圖，將更完全地理解本公開的各種優點、方面和新穎的特征以及本公開所說明的實施方式的細節。【附圖說明】為了本專利技術的上述特征可以被詳細地理解的方式，可以通過參考實施方式對以上簡要概述的本專利技術進行更具體的描述，一些實施方式在附圖中示出。然而，應注意的是，附圖僅示出了本專利技術的典型實施方式，并因此不應認為對本專利技術的范圍進行限制，其原因是本專利技術可允許其他同樣有效的實施方式。圖1是根據本專利技術的一個或多個實施方式的示例性無變壓器LED照明變換器的示意圖；圖2是根據本專利技術的一個或多個實施方式的LED照明變換器的示意；圖3是根據本專利技術的一個或多個實施方式的示例性控制器的框圖；圖4是根據本專利技術的一個或多個實施方式的示例性方法的流程圖；以及圖5是包括本專利技術的一個或多個實施方式的、用于LED電力變換的系統的框圖。【具體實施方式】本專利技術的實施方式通過借助AC至DC電力變換器供應具有減少的波紋電流和電壓的DC電力而操作為減少在LED照明時的閃爍。變換器具有多個操作模式，變換器包括多個端口和儲能裝置，儲能裝置選擇性地充電或放電以向LED照明供應穩定的DC電力。圖1是根據本專利技術的一個或多個實施方式的無變壓器LED照明變換器100的示意圖。變換器100由控制器190控制，使得LED(128、132)接收恒定的DC電力以大體上消除可見的閃爍。變換器100包括AC輸入105、全橋式整流器電路110、第一半橋式電路115、諧振振蕩電路124、LED電路130和第二半橋式電路135。變換器100由描述成晶體管(例如，η型金屬氧化物半導體場效應晶體管或M0SFET)的開關組成。變換器100以多種操作模式操作。參照圖3對操作模式的執行進行更詳細的描述，圖3描述了示例性控制器，該示例性控制器協調開關117、118、137和138的操作以實現不同的模式。以串聯方式耦接的開關117和118形成左手邊(LHS)圖騰柱式輸出電路，串聯耦接的開關137和138形成右手邊(RHS)圖騰柱式輸出電路。在一些實施方式中，AC輸入105耦接至AC輸電網或其他AC電源。AC輸入105的各個腿耦接至節點A1和A2。節點A1和A2各自分別位于一對串聯連接的二極管(111/112和113/114)之間以形成全橋式整流器110。全橋式整流器110耦接至構成第一半橋式電路115的、一對串聯連接的開關或晶體管(117和118)。在一些實施方式中，在AC電源是60Hz的情況下，全橋式整流器電路110以120Hz輸出電力波形。隨后，第一半橋式電路115以120kHz輸出大體上的方波。在這樣的實施方式中，對約120kHz的方波進行調幅以產生120Hz包絡。然后，第一半橋式電路115通過節點A3耦接至諧振振蕩電路124，諧振振蕩電路124由串聯耦接的電容器120和電感器125組成。諧振振蕩電路124設計成以特定的中心頻率(例如，100kHz、120kHz等等)諧振，該特定的中心頻率如由電容器120和電感器125的值確定。半橋式電路115和135的開關頻率確定諧振振蕩電路124是在諧振中心頻率附近諧振還是遠離諧振中心頻率諧振。例如，當開關頻率與峰值諧振點匹配時，則存在最大的電力傳輸，當高于或低于峰值操作時，則存在較小的電流。改變開關117、118、137和138的開關頻率，從而控制耦合到LED電路130的電量。電感器125通過節點A4進一步耦接至LED電路130，節點A4位于一對整流器二極管(126和127)之間。整流器二極管(126、127、133、134)對來自諧振振蕩電路124的電力(例如，處于120Hz)和來自第二半橋式電路135的電力整流。整流器二極管(126、127、133,134)輸出高頻脈沖(例如，240kHz)，使得DC電力穿過節點A4和A5大體上供應至照明LED 128 和 132。在一些實施方式中，來自諧振振蕩電路124的整流信號被來自電容器140的電力輸出相反地補償(例如，第一操作模式)。雖然在圖1中所描述的實施方式包括與節點A7和節點A8相交的兩個LED (例如，128、132)，但是可以使用多個不同的LED或一串LED實現可選的實施方式。在一些實施方式中，240kHz的波紋電壓可以由LED電路130中的物理布局的電感濾波。第二半橋式電路135通過節點A5和A6耦接至LED電路。節點A6位于一對半橋式晶體管(137和138)之間。在一些時段，晶體管(137和138)允許來自LED電路130的電力給存儲電容器140充電。在其他時段，一對半橋式晶體管(137和138)使來自存儲電容器140的、待在LED電路130中被整流的DC電壓逆變。在這樣的時段，來自存儲電容器140的電力補償來自諧振振蕩電路124的電力輸入，使得節點A7和節點A8接收大體上類似于恒定的DC電力的脈沖序列。補償的電力大體上消除了導致可見的LED閃爍的波紋電壓和電流。在一些實施方式中，波紋是來自變換器電力的殘留，其中變換器電力來自第一半橋式電路115、諧振電路124或AC源105。因此，節點A4和A6操作為用于向LED輸入電力的能量端口，其中LED布置成與節點A7和A8相交。節點A6還操作為用于LED (128、132)的雙向能量端口，其可以向LED電路130輸入電力或輸出來自LED電路130的電力。端口的操作由耦接至晶體管(117、118、137,138)的控制器190確定。因此，所描述的四個晶體管(117、118、137、138)轉變成控制至LED電路130的輸入電流或輸出電流。第二半橋式電路135實際上操作為用于LED電路130的二次電源，以與來自諧振振蕩電路124的輸入一起向LED(137和138)供應電力，從而通過改變開關頻率和/或相位來產生與節點A7和A8處的DC電力的高頻脈沖一致的高頻脈沖，其中開關頻率和/或相位改變晶體管(117、118、137、138)的開關次數。由于變換器100必須儲存用于單個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于發光二極管(LED)照明電力變換的設備，包括：耦接至第一半橋式整流器電路的全橋式整流器電路和向LED電路供應AC電力并形成至所述LED電路的第一端口的諧振振蕩電路；以及第二半橋式整流器電路與儲能裝置，如由控制器所確定的那樣接收DC電力并將所述DC電力供應至所述LED電路以形成所述LED電路的第二端口，其中所述LED電路進一步包括用于所述LED電路的整流器電路和至少一個LED。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬丁·馮納格，邁克爾·哈里森，
申請(專利權)人：恩菲斯能源公司，
類型：發明
國別省市：美國;US