DE102018126317B4

DE102018126317B4 - LED-Treiber und Ansteuerverfahren

Info

Publication number: DE102018126317B4
Application number: DE102018126317.1A
Authority: DE
Inventors: Shengdie LIN; Yang Liu
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: DE102018126317A1; US10506676B2; CN109714851A; CN109714851B; US20190124737A1

Abstract

LED-Treiber, umfassend mindestens zwei Unter-LED-Treiber (10, 20), die zwischen zwei Klemmen (L, N) einer Wechselspannungsquelle in Reihe angeschlossen sind, wobei die mindestens zwei Unter-LED-Treiber (10, 20) dieselbe Anordnung aufweisen und jeder Unter-LED-Treiber (10, 20) umfasst:einen Schalterkreis mit einer ersten Bezugsmassenschnittstelle, verbunden mit einer ersten Bezugsmasse,eine Induktivität (L2) mit einem ersten Anschluss, verbunden mit der ersten Bezugsmasse; undeinen ersten Kondensator (C5) mit einem ersten Anschluss, verbunden mit einem zweiten Anschluss der Induktivität (L2), und einem zweiten Anschluss, verbunden mit einer zweiten Bezugsmasse, und eine Last, umfassend mindestens eine anzusteuernde LED, verbunden zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators;wobei der Schalterkreis einen LED-Leistungsschalterchip (U1) auf Grundlage eines Leistungs-MOSFETs enthält,wobei ein Induktivitätswert der Induktivität (L2) in jedem Unter-LED-Treiber (10, 20) so ausgelegt ist, dass der Unter-LED-Treiber (10, 20) in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet, wobei der Induktivitätswert der Induktivität (L2) bestimmt wird durch eine gewünschte Spannung und einen gewünschten Strom der Last, eine längste Einschaltzeit des Schalterkreises und eine an den Unter-LED-Treiber (10, 20) angelegte Spannung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Beleuchtungstechnik und insbesondere auf einen LED-Treiber und ein Ansteuerverfahren.
Hintergrund
Mit der Entwicklung der LED-Beleuchtungstechnik kam die verbreitete Verwendung mehrerer im Tandemmodus arbeitender LED-Treiber auf. Wenn jedoch ein herkömmlicher LED-Treiber mit einem Konstantstromausgang bei mehreren im Tandemmodus arbeitenden LED-Treibern verwendet wird, besteht das Problem, wie ein Eingangsspannungsgleichgewicht unter den mehreren im Tandemmodus arbeitenden LED-Treibern aufrechtzuerhalten ist, um den Ausgangsstrom der mehreren LED-Treiber gleich zu halten.
Die Druckschriften WO 2016 / 150 768 A1 und DE 10 2011 053 776 A1 beschreiben Treiber zum Antreiben von LED-Röhren. Das Datenblatt KP1060C/KP1061C/KP1062C/KP1063C Non-Isolated Buck APFC Offline LED Power Switch. Datasheet, Rev. 1.5_EN, 4. Aug.2017, Kiwi Instruments Corp.,Santa Clara, CA, USA (online, abgerufen am 21.07.2022 über URLhttps ://datasheetspdf.com/pdf-file/13 3 0607/KiwiInstruments/KP1060C/1) beschreibt einen Buck-Treiber für LED-Lichtquellen. Die Druckschrift MP4088 Non-Isolated, High PFC, TRIAC Dimmable LED Driver for 230VAC, Up to10W LEDs. Datasheet, Rev. 1.0, 23.11.2015, Monolithic Power Systems,Kirkland, Washington, USA (online, abgerufen am 21.07.2022 über URL: https://www.monolithicpower.com) beschreibt Buck-Boost-Treiber für LED-Lichtquellen.
Zusammenfassung
Um die obige Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung einen LED-Treiber und ein Ansteuerverfahren davon, wobei der LED-Treiber mindestens zwei Unter-LED-Treiber umfasst, die in Reihe zwischen zwei Klemmen einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die jeweiligen Unter-LED-Treiber dieselbe Anordnung aufweisen und in einem Offener-Regelkreis-Modus unter der Steuerung von Werten von Induktivitäten arbeiten, die in den jeweiligen Unter-LED-Treibern enthalten sind, sodass das Ausgangsstromgleichgewicht unter den jeweiligen in Reihe geschalteten Unter-LED-Treibern erreicht werden kann.
Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung einen LED-Treiber, der mindestens zwei Unter-LED-Treiber umfasst, die in Reihe zwischen zwei Klemmen einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die mindestens zwei Unter-LED-Treiber dieselbe Anordnung aufweisen und jeder Unter-LED-Treiber umfasst: einen Schalterkreis mit einer ersten Bezugsmassenschnittstelle, die mit einer ersten Bezugsmasse verbunden ist, einer Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit der ersten Bezugsmasse verbunden ist; und einem ersten Kondensator mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einer zweiten Bezugsmasse verbunden ist, und eine Last, umfassend mindestens eine anzusteuernde LED, die zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators verbunden ist; wobei ein Induktivitätswert der Induktivität in jedem Unter-LED-Treiber so ausgelegt ist, dass der Unter-LED-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet.
Der Schalterkreis enthält einen LED-Leistungsschalterchip auf Grundlage eines Leistungs-MOSFETs.
Ein Induktivitätswert der Induktivität in jedem Unter-LED-Treiber ist so ausgelegt, dass der Unter-LED-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet, wobei der Induktivitätswert der Induktivität bestimmt wird durch eine gewünschte Spannung und einen gewünschten Strom der Last, eine längste Einschaltzeit des Schalterkreises und eine an den Unter-LED-Treiber angelegte Spannung.
Wahlweise beträgt die längste Einschaltzeit 5 bis 35 µs.
Wahlweise umfasst der LED-Leistungsschalterchip einen Abwärtswandler-LED-Leistungsschalterchip mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur, der eine Konstantstromausgangsschleifen-Kompensationsschnittstelle, eine erste Bezugsmassenschnittstelle, eine Chipstromversorgungsschnittstelle, eine Induktivitätsstrom-Entmagnetisierungserfassungs- und Ausgangsüberspannungsschutz-Schnittstelle, eine Draineingangsschnittstelle des internen Leistungs-MOSFETs und eine Stromabtasteingangsschnittstelle aufweist, wobei die Draineingangsschnittstelle des internen Leistungs-MOSFETs mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist; die Stromabtasteingangsschnittstelle über einen ersten Widerstand mit der ersten Bezugsmasse verbunden ist, die Chipstromversorgungsschnittstelle und die Konstantstromausgangsschleifen-Kompensationsschnittstelle mit der ersten Bezugsmasse über einen zweiten Kondensator bzw. einen dritten Kondensator verbunden sind und die Induktivitätsstrom-Entmagnetisierungserfassungs- und Ausgangsüberspannungsschutz-Schnittstelle mit dem zweiten Anschluss der Induktivität über einen zweiten Widerstand verbunden ist und mit dem ersten Anschluss der Induktivität über einen dritten Widerstand verbunden ist.
Wahlweise umfasst jeder Unter-LED-Treiber weiter einen zwischen zwei Klemmen einer Stromquelle für den Unter-LED-Treiber angeschlossenen Brückengleichrichter.
Wahlweise ist der Brückengleichrichter jedes Unter-LED-Treibers mit den beiden Klemmen der Stromquelle des Unter-LED-Treibers durch einen einstellbaren Widerstand verbunden, der parallel zum Brückengleichrichter angeschlossen ist.
Wahlweise umfasst der LED-Treiber weiter ein induktives Vorschaltgerät, angeschlossen an eine Eingangsklemme der Wechselspannungsquelle.
Wahlweise umfasst der LED-Treiber zwei in Reihe geschaltete Unter-LED-Treiber, und der Induktivitätswert der Induktivität jedes Unter-LED-Treibers beträgt 0,5 mH bis 15 mH.
Weiter schafft die vorliegende Erfindung ein Ansteuerverfahren des LED-Treibers, wobei der LED-Treiber mindestens zwei Unter-LED-Treiber umfasst, die in Reihe zwischen zwei Klemmen einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die mindestens zwei Unter-LED-Treiber dieselbe Anordnung aufweisen und jeder Unter-LED-Treiber umfasst: einen Schalterkreis mit einer ersten Bezugsmassenschnittstelle, verbunden mit einer ersten Bezugsmasse, einer Induktivität mit einem ersten Anschluss, verbunden mit der ersten Bezugsmasse, und einem ersten Kondensator mit einem ersten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss der Induktivität verbunden ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einer zweiten Bezugsmasse verbunden ist; und eine Last, umfassend mindestens eine anzusteuernde LED, die zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators verbunden ist; wobei das Ansteuerverfahren umfasst: Einstellen eines Induktivitätswerts der Induktivität in jedem Unter-LED-Treiber so, dass der Unter-LED-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet.
Wahlweise enthält der LED-Treiber n Unter-LED-Treiber, und eine an jeden Unter-LED-Treiber angelegte Spannung beträgt 1/n einer Eingangsspannung der Wechselspannungsquelle.
In dem durch die vorliegende Erfindung geschaffenen LED-Treiber weist die Vielzahl von in Reihe geschalteten Unter-LED-Treibern die gleiche Anordnung auf, und jeder Unter-LED-Treiber umfasst einen Schalterkreis, eine Induktivität und einen Kondensator, wobei eine anzusteuernde LED-Last zwischen zwei Anschlüssen des Kondensators anzuschließen ist, wobei der Unter-LED-Treiber mit einer solchen Anordnung eine Abwärtswandlerschaltung bildet, und durch ein Einstellen des Induktivitätswerts jeder Induktivität arbeitet jeder der Unter-LED-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus. Somit sind in einem Fall, in dem die durch die jeweiligen Unter-LED-Treiber anzusteuernden LED-Lasten dieselben sind, die Eingangsimpedanzen der jeweiligen Unter-LED-Treiber dieselben. Daher sind die Ausgangsströme der durch die jeweiligen Unter-LED-Treiber anzusteuernden LED-Lasten dieselben, sodass das Ausgangsstromgleichgewicht unter den Unter-LED-Treibern erreicht ist.
Figurenliste
Ein LED-Treiber und ein Ansteuerverfahren davon, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen sind, sind nachstehend mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines Unter-LED-Treibers, der in dem LED-Treiber gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines Unter-LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 stellt Wellenformen der jeweiligen Ausgangssignale des LED-Treibers gemäß der vorliegenden Erfindung dar.

Genaue Beschreibung
Um einem Fachmann ein besseres Verständnis der technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, sind der LED-Treiber und sein Ansteuerverfahren, die in der Erfindung geschaffen sind, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genau beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Wie in 1 gezeigt, enthält der LED-Treiber einen ersten Unter-Treiber 10 und einen zweiten Unter-Treiber 20, die zwischen zwei Klemmen einer Wechselspannungsquelle in Reihe geschaltet sind, wobei jeder Unter-LED-Treiber ausgelegt ist, eine LED-Last anzusteuern, die mindestens eine LED enthält. Der erste Unter-Treiber 10 und der zweite Unter-Treiber 20 weisen dieselbe Anordnung auf.
2 zeigt ein Beispiel des ersten Unter-LED-Treibers oder des zweiten Unter-LED-Treibers, die im LED-Treiber enthalten sind, wie er in 1 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt, enthält jeder Unter-LED-Treiber des LED-Treibers nach der vorliegenden Erfindung: einen Schalterkreis mit einer ersten Bezugsmassenschnittstelle, die mit einer ersten Bezugsmasse verbunden ist, eine Induktivität L mit einem ersten Anschluss, der mit der ersten Bezugsmasse verbunden ist; und einen ersten Kondensator mit einem ersten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss der Induktivität L verbunden ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einer zweiten Bezugsmasse verbunden ist, wobei eine Last, enthaltend mindestens eine anzusteuernde LED, zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators verbunden wird; wobei ein Wert der in jedem der Unter-Treiber enthaltenen Induktivität L so ausgelegt ist, dass jeder der Unter-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet.
Die erste Bezugsmasse kann eine Bezugsmasse für einen Chip sein, in dem sich der Schalterkreis befindet, und die zweite Bezugsmasse kann eine Bezugsmasse für andere Bauteile als der Chip sein, in dem sich der Schalterkreis befindet.
Wie oben beschrieben, enthält jeder der in dem LED-Treiber nach der vorliegenden Erfindung enthaltenen Unter-LED-Treiber einen Schalterkreis, eine Induktivität und einen Kondensator, und die anzusteuernde LED-Last wird zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators angeschlossen. Der Unter-LED-Treiber mit einer solchen Anordnung ist gleichwertig mit einer komplizierten Abwärtswandlerschaltung, wobei die Induktivität so ausgelegt ist, dass sie einen Wert aufweist, der es ermöglicht, dass der Unter-LED-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet.
Der Schalterkreis der vorliegenden Erfindung kann ein LED-Leistungsschalterchip auf Grundlage eines Leistungs-MOSFETs sein und weist eine längste Einschaltzeit Ton_max auf Grundlage eines Leistungs-MOSFETs auf. Für diese Art von Schalterkreis ist der Wert der Induktivität bestimmt durch die Spannung und den Strom der Last, die gewünscht sind, die längste Einschaltzeit des Schalterkreises und die an den Unter-LED-Treiber angelegte Spannung, wobei die längste Einschaltzeit Ton_max zu 5 bis 35 µs gewählt sein kann. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und ein beliebiger Schalterkreis, der zusammen mit einher Induktivität und einem Kondensator verwendet werden kann, um dem Unter-LED-Treiber zu ermöglichen, in einem Offener-Regelkreis-Modus unter der Steuerung des Wertes einer Induktivität zu arbeiten, fällt in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Der LED-Treiber der vorliegenden Erfindung enthält eine Vielzahl von Unter-LED-Treibern, die zwischen zwei Klemmen der Wechselspannungsquelle in Reihe angeschlossen sind. Diese Unter-LED-Treiber arbeiten im Tandemmodus, und die Eingangsspannung der Wechselspannungsquelle wird auf die Vielzahl von Unter-LED-Treibern aufgeteilt. Daher ist die Eingangsspannung für jeden Unter-LED-Treiber aus der Vielzahl von Unter-LED-Treibern niedriger als die Eingangsspannung für einen einzelnen Unter-LED-Treiber, der direkt zwischen den beiden Klemmen der Wechselspannungsversorgung angeschlossen wäre, und somit kann jeder Unter-LED-Treiber aus der Vielzahl von Unter-LED-Treibern keine ausreichende Ansteuerspannung für die anzusteuernde LED-Last vorsehen. Daher steigt die Einschaltzeit Ton des Unter-LED-Treibers weiter, bis die längste Einschaltzeit Ton_max des Schalterkreises erreicht ist. Wenn die Einschaltzeit Ton des Unter-LED-Treibers die längste Einschaltzeit Ton_max erreicht, ist der Ausgangsstrom des Unter-LED-Treibers, da der Wert der Induktivität L so ausgelegt ist, dass jeder der Unter-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet, nur durch die Ersatzimpedanz der LED-Last bestimmt. Um ein Stromgleichgewicht zwischen den jeweiligen LED-Lasten zu erhalten, sind die durch die jeweiligen Unter-LED-Treiber angesteuerten LED-Lasten im Allgemeinen dieselben. Somit ist der Ausgangsstrom der jeweiligen Unter-LED-Treiber im Wesentlichen derselbe, sodass ein Ausgangsstromgleichgewicht unter den jeweiligen Unter-LED-Treibern erreicht sein kann. Je größer die LED-Last ist, desto kleiner ist der Induktivitätswert der Induktivität L, und die LED-Last und der Induktivitätswert weisen eine annähernd umgekehrt proportionale Beziehung untereinander auf. Wenn der LED-Treiber zwei Unter-LED-Treiber im Tandemmodus umfasst, kann der Wert der Induktivität jedes Unter-LED-Treibers 0,5 mH bis 15 mH betragen.
3 zeigt ein Beispiel des Unter-LED-Treibers, der im LED-Treiber der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Wie in 3 gezeigt, kann der LED-Leistungsschalter als einen Unter-LED-Treiber umfassen: einen Abwärtswandler-LED-Leistungsschalterchip U1 mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur (z.B. einen Chip der Reihe KP106X nicht galvanisch getrennter Abwärtswandler-LED-Leistungsschalter mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur) mit einer Konstantstromausgangsschleifen-Kompensationsschnittstelle COMP, einer ersten Bezugsmassenschnittstelle GND, einer Chipstromversorgungsschnittstelle VDD, einer Induktivitätsstrom-Entmagnetisierungserfassungs- und Ausgangsüberspannungsschutz-Schnittstelle FB, einer Draineingangsschnittstelle Drain des internen Leistungs-MOSFETs und einer Stromabtasteingangsschnittstelle CS, wobei die Draineingangsschnittstelle Drain des internen Leistungs-MOSFETs mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist, die Stromabtasteingangsschnittstelle CS mit der ersten Bezugsmasse des Schalterchips U1 über einen Widerstand R2 oder R3 verbunden ist, die Chipstromversorgungsschnittstelle VDD und die Konstantstromausgangsschleifen-Kompensationsschnittstelle COMP mit der ersten Bezugsmasse über einen Kondensator C6 bzw. einen Kondensator C7 verbunden sind und die Induktivitätsstrom-Entmagnetisierungserfassungs- und Ausgangsüberspannungsschutz-Schnittstelle FB mit dem zweiten Anschluss der Induktivität über einen zweiten Widerstand R4 verbunden ist und mit dem ersten Anschluss der Induktivität über einen Widerstand R5 verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt, kann vorzugsweise ein Kondensator C3 zwischen der internen Leistungs-MOSFET-Draineingangsschnittstelle Drain und einer Masseleitung angeschlossen sein, um die Aufgabe des Filterns zu übernehmen; sein Wert sollte nicht zu groß sein und kann zwischen 100 N und 150 N liegen, und die Größe des Kondensators C3 wirkt sich auf den Leistungsfaktor und die harmonische Verzerrung aus. Je größer der Kapazitätswert ist, desto kleiner ist der Leistungsfaktor, und desto größer ist die harmonische Verzerrung.
Vorzugsweise ist eine Diode D1 zwischen der Stromabtasteingangsschnittstelle CS und der Masseleitung des Unter-LED-Treibers angeschlossen und fungiert als Freilaufdiode für den gesamten Unter-LED-Treiber als eine Wandlerschaltung des Abwärtstyps (Abwärtswandlerschaltung). Wenn der Unter-LED-Treiber ausgeschaltet wird, fungiert die Diode D1 als schnelle Gleichrichterdiode und übernimmt die Aufgabe einer Freilaufdiode. Vorzugsweise ist die Sperrverzögerungszeit der Diode D1 relativ klein, beispielsweise kürzer als 75 ns.
Der in 1 gezeigte LED-Treiber enthält nur zwei Unter-LED-Treiber, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der im LED-Treiber der vorliegenden Erfindung enthaltenen Unter-LED-Treiber kann zwei oder mehr betragen.
Wie beispielsweise in 1 gezeigt, enthält der LED-Treiber der vorliegenden Erfindung zwei Unter-LED-Treiber, die im Tandemmodus arbeiten und zwischen zwei Klemmen der Wechselspannungsquelle von 220 V bis 240 V in Reihe angeschlossen sind. Die durch die jeweiligen Unter-LED-Treiber angesteuerten LED-Lasten sind dieselben und weisen dieselben Parameter auf. Deshalb ist die Eingangsspannung jedes Unter-LED-Treibers auf annähernd 110 V bis 120 V reduziert, und somit ist jeder Unter-LED-Treiber nicht in der Lage, genug Ausgabe für die LED-Last bereitzustellen. Daher steigt die Einschaltzeit Ton jedes Unter-LED-Treibers, bis die längste Einschaltzeit Ton_max des Schalterkreises erreicht ist. (Beispielsweise kann die längste Einschaltzeit Ton_max 5 bis 35 µs betragen, was von dem verwendeten Schalterkreis abhängt.) Wenn die Einschaltzeit Ton die längste Einschaltzeit Ton_max erreicht, ist der Ausgangsstrom jedes Unter-LED-Treibers, da der Wert der Induktivität L so ausgelegt ist, dass jeder der Unter-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet, nur durch die Ersatzimpedanz der LED-Last bestimmt. Da die durch die beiden Unter-LED-Treiber angesteuerten LED-Lasten dieselben sind, ist der Ausgangsstrom der beiden Unter-LED-Treiber derselbe. Als Ergebnis ist das Ausgangsstromgleichgewicht zwischen den beiden Unter-LED-Treibern erreicht.
Wie in 1 gezeigt, da die beiden Unter-LED-Treiber dieselbe Anordnung aufweisen und die durch beiden Unter-LED-Treiber angesteuerten LED-Lasten auch dieselben sind, sollten, um das Ausgangsstromgleichgewicht zwischen den beiden Unter-LED-Treibern zu erreichen, die Induktivitätswerte der in den jeweiligen Unter-LED-Treibern enthaltenen Induktivitäten auch dieselben sein. Der Induktivitätswert der Induktivität stellt sicher, dass der Unter-LED-Treiber in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet. In der Praxis bewirkt ein Einstellen des Induktivitätswerts der Induktivität, dass der Unter-LED-Treiber bei einer Nenn-Eingangsspannung Vin / N in den Offener-Regelkreis-Modus eintritt. (Vin ist eine Eingangsspannung der Wechselspannungsquelle, und N ist die Anzahl der Unter-LED-Treiber.) Daher ist beim LED-Ausgangsstrom ein Wechselpunkt vom konstanten Ausgang im ursprünglichen Regelzustand zu einem bedeutend kleineren Ausgang zu sehen.
4 und 5 zeigen schematisch Ansichten von Aufbauten der LED-Treiber der vorliegenden Erfindung, jeweils auf Grundlage des in 3 gezeigten Unter-LED-Treibers.
Die LED-Treiber in 4 und 5 enthalten jeweils zwei Tandem-Unter-LED-Treiber, die zwischen zwei Klemmen der Wechselspannungsquelle in Reihe angeschlossen sind. Ein Eingangsanschluss jedes Unter-LED-Treibers ist mit einem Ausgangsanschluss eines Brückengleichrichters BR1 verbunden. In 5 ist ein einstellbarer Widerstand VDR1 parallel zwischen einem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Brückengleichrichters BR1 verbunden, und eine Sicherung F1 ist zwischen einem Eingangsanschluss des einstellbaren Widerstands VDR1 und einer Ausgangsklemme L der Wechselspannungsquelle vorgesehen, um die Aufgabe des Überstromschutzes zu übernehmen.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Anders als bei dem in 1 gezeigten Aufbau ist ein induktives Vorschaltgerät (kurz KVG) zwischen dem ersten Unter-LED-Treiber 10 und der Wechselspannungsleistungs-Eingangsklemme L des LED-Treibers der vorliegenden Ausführungsform angeordnet. Da er mit auf dem Markt befindlichen herkömmlichen Leuchtstofflampen mit induktivem Vorschaltgerät (KVG) kompatibel ist, kann der LED-Treiber in dieser Ausführungsform direkt verwendet werden, ohne die bestehenden Leuchten und Schaltkreise zu ändern. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines LED-Treibers, enthaltend ein induktives Vorschaltgerät (CCG), auf Grundlage des in 3 gezeigten Unter-LED-Treibers.
8 stellt Wellenformen der jeweiligen Ausgangssignale des LED-Treibers nach dem Stand der Technik (oben) und gemäß der vorliegenden Erfindung (unten) dar. 8 zeigt einen Vergleich zwischen Wellenformen der Ausgangssignale des LED-Treibers nach dem Stand der Technik vor der Verbesserung und des LED-Treibers gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Verbesserung. Im LED-Treiber nach dem Stand der Technik vor der Verbesserung arbeiten zwei Unter-LED-Treiber im Tandemmodus, wobei einer der Unter-LED-Treiber im Offener-Regelkreis-Modus arbeitet und der andere Unter-LED-Treiber in einem Geschlossener-Regelkreis-Modus arbeitet, und in diesem Fall sind die Eingangsspannungen der beiden Unter-LED-Treiber unterschiedlich und wesentlich voneinander verschieden, und die Ausgangsströme der beiden Unter-LED-Treiber sind auch unterschiedlich und wesentlich voneinander verschieden; somit kann das Gleichgewicht zwischen den beiden Unter-LED-Treibern nicht erreicht sein.
Genauer, Vin_LED1=123,3 V (C1), I_LED1=47,24 mA (C3);
Vin_LED2=99,6 V (C2), I_LED2=28,31 mA (C4).
Der LED-Treiber nach dem Stand der Technik ist mit dem Konzept der vorliegenden Erfindung verbessert. Der Induktivitätswert der in jedem Unter-LED-Treiber enthaltenen Induktivität ist so eingestellt, dass beide der im LED-Treiber enthaltenen zwei Unter-LED-Treiber im Offener-Regelkreis-Modus arbeiten, und daher sind die Eingangsspannungen der beiden Unter-LED-Treiber im Wesentlichen dieselben, und die Ausgangsströme sind auch im Wesentlichen dieselben, sodass das Gleichgewicht zwischen den beiden Unter-LED-Treibern erreicht sein kann.
Genauer, Vin_LED1=116,5 V (C1), I_LED1=48,2 mA (C3);
Vin_=115,1 V (C2), I_LED2=47,2 mA (C4).
Wie aus den obigen Ausführungsformen zu ersehen, umfasst der LED-Treiber gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Unter-LED-Treibern, die zwischen zwei Klemmen der Wechselspannungsquelle in Reihe angeschlossen sind, wobei die Vielzahl von Unter-LED-Treibern dieselbe Anordnung aufweisen, jeder Unter-LED-Treiber einen Schalterkreis, eine Induktivität und einen Kondensator umfasst und eine anzusteuernde LED-Last zwischen zwei Anschlüssen des Kondensators angeschlossen wird. Der Unter-LED-Treiber mit einer solchen Anordnung bildet eine ähnliche Abwärtswandlerschaltung, und durch ein Einstellen des Induktivitätswerts jeder Induktivität arbeitet der Unter-LED-Treiber im Offener-Regelkreis-Modus, und somit sind in einem Fall, in dem die durch die jeweiligen Unter-Treiber anzusteuernden LED-Lasten dieselben sind, die Eingangsimpedanzen der jeweiligen Unter-LED-Treiber dieselben. Daher sind die Ausgangsströme der durch die jeweiligen Unter-LED-Treiber angesteuerten Lasten dieselben, sodass das Ausgangsstromgleichgewicht unter den Unter-LED-Treibern erreicht ist.
Es versteht sich, dass die obigen Ausführungsformen nur beispielhafte Ausführungsformen zum Zwecke der Erläuterung des Prinzips der Offenbarung sind und die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Verschiedene Modifikationen und Verbesserungen können durch einen Fachmann vorgenommen werden, ohne von Erfindungsgeist und Wesen der Offenbarung abzuweichen.

Claims

LED-Treiber, umfassend mindestens zwei Unter-LED-Treiber (10, 20), die zwischen zwei Klemmen (L, N) einer Wechselspannungsquelle in Reihe angeschlossen sind, wobei die mindestens zwei Unter-LED-Treiber (10, 20) dieselbe Anordnung aufweisen und jeder Unter-LED-Treiber (10, 20) umfasst: einen Schalterkreis mit einer ersten Bezugsmassenschnittstelle, verbunden mit einer ersten Bezugsmasse, eine Induktivität (L2) mit einem ersten Anschluss, verbunden mit der ersten Bezugsmasse; und einen ersten Kondensator (C5) mit einem ersten Anschluss, verbunden mit einem zweiten Anschluss der Induktivität (L2), und einem zweiten Anschluss, verbunden mit einer zweiten Bezugsmasse, und eine Last, umfassend mindestens eine anzusteuernde LED, verbunden zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators; wobei der Schalterkreis einen LED-Leistungsschalterchip (U1) auf Grundlage eines Leistungs-MOSFETs enthält, wobei ein Induktivitätswert der Induktivität (L2) in jedem Unter-LED-Treiber (10, 20) so ausgelegt ist, dass der Unter-LED-Treiber (10, 20) in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet, wobei der Induktivitätswert der Induktivität (L2) bestimmt wird durch eine gewünschte Spannung und einen gewünschten Strom der Last, eine längste Einschaltzeit des Schalterkreises und eine an den Unter-LED-Treiber (10, 20) angelegte Spannung.
LED-Treiber nach Anspruch 1, wobei die längste Einschaltzeit 5 bis 35 µs beträgt.
LED-Treiber nach Anspruch 1, wobei der LED-Leistungsschalterchip (U1) umfasst: einen Abwärtswandler-LED-Leistungsschalterchip (U1) mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur, der eine Konstantstromausgangsschleifen- Kompensationsschnittstelle, eine erste Bezugsmassenschnittstelle, eine Chipstromversorgungsschnittstelle, eine Induktivitätsstrom- Entmagnetisierungserfassungs- und Ausgangsüberspannungsschutz-Schnittstelle, eine Draineingangsschnittstelle des internen Leistungs-MOSFETs und eine Stromabtasteingangsschnittstelle aufweist, wobei die Draineingangsschnittstelle des internen Leistungs-MOSFETs mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist; die Stromabtasteingangsschnittstelle mit der ersten Bezugsmasse über einen ersten Widerstand (R2, R3) verbunden ist, die Chipstromversorgungsschnittstelle und die Konstantstromausgangsschleifen-Kompensationsschnittstelle mit der ersten Bezugsmasse über einen zweiten Kondensator (C6) bzw. einen dritten Kondensator (C7) verbunden sind; und die Induktivitätsstrom-Entmagnetisierungserfassungs- und Ausgangsüberspannungsschutz-Schnittstelle mit dem zweiten Anschluss der Induktivität über einen zweiten Widerstand (R4) verbunden ist und mit dem ersten Anschluss der Induktivität über einen dritten Widerstand (R5) verbunden ist.
LED-Treiber nach Anspruch 3, wobei jeder Unter-LED-Treiber weiter einen zwischen zwei Spannungsversorgungs-Klemmen einer Stromquelle für den Unter-LED-Treiber (10, 20) angeschlossenen Brückengleichrichter (BR1) umfasst.
LED-Treiber nach Anspruch 4, wobei der Brückengleichrichter (BR1) jedes Unter-LED-Treibers (10, 20) mit den beiden Spannungsversorgungs-Klemmen der Stromquelle für den Unter-LED-Treiber (10, 20) über einen einstellbaren Widerstand (VDR1) verbunden ist, der parallel zum Brückengleichrichter (BR1) angeschlossen ist.
LED-Treiber nach Anspruch 3, weiter umfassend ein induktives Vorschaltgerät (KVG, CCG), angeschlossen an eine der beiden Spannungsversorgungs-Klemmen der Wechselspannungsquelle.
LED-Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Induktivitätswert der Induktivität (L1, L2) jedes Unter-LED-Treibers (10, 20) 0,5 mH bis 15 mH beträgt.
Ansteuerverfahren eines LED-Treibers, wobei der LED-Treiber umfasst: mindestens zwei Unter-LED-Treiber (10, 20), die in Reihe zwischen zwei Klemmen einer Wechselspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die mindestens zwei Unter-LED-Treiber (10, 20) dieselbe Anordnung aufweisen und jeder Unter-LED-Treibern (10, 20) umfasst: einen Schalterkreis mit einer ersten Bezugsmassenschnittstelle, verbunden mit einer ersten Bezugsmasse, eine Induktivität (L2) mit einem ersten Anschluss, verbunden mit der ersten Bezugsmasse; und einen ersten Kondensator (C5) mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss der Induktivität (L2) verbunden ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einer zweiten Bezugsmasse verbunden ist, und eine Last, umfassend mindestens eine anzusteuernde LED, die zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators verbunden ist; wobei der Schalterkreis einen LED-Leistungsschalterchip (U1) auf Grundlage eines Leistungs-MOSFETs enthält, wobei das Ansteuerverfahren umfasst: Einstellen eines Induktivitätswerts der Induktivität in jedem Unter-LED-Treiber (10, 20) so, dass der Unter-LED-Treiber (10, 20) in einem Offener-Regelkreis-Modus arbeitet und Bestimmung des Induktivitätswerts der Induktivität (L2) durch eine gewünschte Spannung und einen gewünschten Strom der Last, eine längste Einschaltzeit des Schalterkreises und eine an den Unter-LED-Treiber (10, 20) angelegte Spannung.
Ansteuerverfahren eines LED-Treibers nach Anspruch 8, wobei der LED-Treiber n Unter-LED-Treiber (10, 20) enthält, und eine an jeden Unter-LED-Treiber (10, 20) angelegte Spannung 1/n einer Eingangsspannung der Wechselspannungsquelle beträgt.