發(fā)光二極管驅(qū)動電路及其照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了發(fā)光二極管驅(qū)動電路及其照明裝置，該發(fā)光二極管（LED）驅(qū)動電路依次驅(qū)動包括至少一個LED的多個串聯(lián)耦接的LED組。該LED驅(qū)動電路包括：耦接至所述多個LED組的端子的多個中間節(jié)點(diǎn)；具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)；開關(guān)單元，該開關(guān)單元被構(gòu)造為在公共節(jié)點(diǎn)與多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑，并且被構(gòu)造為基于控制信號來選擇電流移動路徑；電流測量單元，該電流測量單元被構(gòu)造為檢測經(jīng)過公共節(jié)點(diǎn)的電流流量；以及電流控制單元，該電流控制單元被構(gòu)造為基于所檢測到的電流流量來生成控制信號。
【專利說明】發(fā)光二極管驅(qū)動電路及其照明裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請按照35USC119 Ca)要求于2013年9月25日提交至韓國知識產(chǎn)權(quán)局的韓國專利申請第10-2013-0114110號的權(quán)益，出于各種目的將其全部內(nèi)容通過引用合并在本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，并且涉及LED驅(qū)動電路以及使用交流(AC)電源來依次驅(qū)動多個LED組的照明裝置。

【背景技術(shù)】
[0004]發(fā)光二極管(LED)為具有通過將η型半導(dǎo)體區(qū)和ρ型半導(dǎo)體區(qū)結(jié)合而形成的PN結(jié)結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體器件。LED通過PN結(jié)結(jié)構(gòu)中的電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光。相比于傳統(tǒng)的燈泡和熒光燈，LED表現(xiàn)出較小的功耗和較長的壽命。因而,針對一般的照明使用，可以使用LED來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈泡和熒光燈。
[0005]LED驅(qū)動電路通常使用在公共AC電源中通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的DC電壓來驅(qū)動LED。然而，這樣的LED驅(qū)動電路在提供給LED器件的驅(qū)動電壓與驅(qū)動電流之間產(chǎn)生了相位差。也就是說，傳統(tǒng)的LED驅(qū)動電路可能不能滿足產(chǎn)品(如LED燈)在具有功率因數(shù)和總諧波失真的電特性的環(huán)境中所要求的標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]美國專利第6，989，807號(2006年I月24日)涉及LED驅(qū)動電路，包括多個LED、電壓檢測電路以及電流切換電路，并且響應(yīng)于所檢測到的在電壓檢測電路中的電源電壓，通過電流切換電路來重新布置LED以改進(jìn)功率因數(shù)和效率。
[0007]美國專利第7，081，722號(2006年7月25日)涉及LED多相驅(qū)動電路和方法，包括相開關(guān)和通過單獨(dú)的導(dǎo)電路徑耦接至地的LED組，該相開關(guān)形成該路徑中的每個路徑并且響應(yīng)于接通下LED組的相開關(guān)來斷開上LED組的相開關(guān)以減少功率損耗。
[0008]然而，該驅(qū)動LED的方法對模塊施加了空間限制(即，集成限制)，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)檢測AC電源的電平或者使用用于檢測每個LED組中的相電壓的多個感測電阻器。此外，這樣的傳統(tǒng)技術(shù)需要:根據(jù)每個LED組中的AC電源電平來確定電流移動路徑以用于接通LED組的邏輯電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
來以簡化形式介紹下文【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的構(gòu)思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在標(biāo)識所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0010]在一個大體方面上，提供了一種發(fā)光二極管(LED )驅(qū)動電路，所述LED驅(qū)動電路被構(gòu)造為依次驅(qū)動包括至少一個LED的多個串聯(lián)耦接的LED組，所述LED驅(qū)動電路包括:耦接至所述多個LED組的端子的多個中間節(jié)點(diǎn)；具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)；開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被構(gòu)造為在公共節(jié)點(diǎn)與多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑，并且被構(gòu)造為基于控制信號來選擇電流移動路徑；電流測量單元，所述電流測量單元被構(gòu)造為檢測經(jīng)過所述公共節(jié)點(diǎn)的電流流量；以及電流控制單元，所述電流控制單元被構(gòu)造為基于所檢測到的電流流量生成所述控制信號。
[0011]開關(guān)單元可以包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)被連接至對應(yīng)的中間節(jié)點(diǎn)和所述公共節(jié)點(diǎn)以形成電流移動路徑。
[0012]所述公共節(jié)點(diǎn)的電流流量可以對應(yīng)于流過所述多個電流移動路徑的電流的和。
[0013]所述電流測量單元可以包括感測電阻器，所述感測電阻器被耦接至所述公共節(jié)點(diǎn)以形成反饋回路。所述電流測量單元可以被構(gòu)造為基于所述感測電阻器的兩側(cè)的電壓來檢測從所述公共節(jié)點(diǎn)流出的電流的量。
[0014]所述感測電阻器可以位于所述LED驅(qū)動電路的外部。
[0015]所述電流控制單元可以被構(gòu)造為對所檢測到的電流流量和設(shè)置給所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)的參考電壓進(jìn)行差分放大以控制對應(yīng)的開關(guān)。
[0016]所設(shè)置的參考電壓可以響應(yīng)于AC電源和耦接至對應(yīng)的開關(guān)的中間節(jié)點(diǎn)之間的距離的增大而增大。
[0017]所述電流控制單元可以被構(gòu)造為響應(yīng)于所述電流流量的增大來斷開所選擇的電流移動路徑中的開關(guān)以更新實(shí)際的電流移動路徑。
[0018]所述電流流量可以響應(yīng)于所述AC電源與所選擇的電流移動路徑之間的距離的增大而增大。
[0019]所述電流控制單元可以包括線形塊，所述線形塊被構(gòu)造為測量AC電源的電平并控制流入多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量，使得所檢測到的電流流量對應(yīng)于所述AC電源的變化。
[0020]所述電流控制單元可以包括輸出控制單元，所述輸出控制單元被構(gòu)造為測量所述AC電源的最大電平以減少流入所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量，直到超過參考電平的比率。
[0021]在另一個大體方面上，提供了一種照明裝置，所述照明裝置包括:整流單元，所述整流單元被構(gòu)造為對AC電壓進(jìn)行半波整流；發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括多個串聯(lián)耦接的LED組,每個所述LED組包括至少一個LED ；以及LED驅(qū)動電路,所述LED驅(qū)動電路被構(gòu)造為依次驅(qū)動所述多個LED組。所述LED驅(qū)動電路可以包括:耦接至所述多個LED組的端子中的每個端子的多個中間節(jié)點(diǎn)；具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)；開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被構(gòu)造為在所述公共節(jié)點(diǎn)與所述多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑，并且被構(gòu)造為基于控制信號來選擇電流移動路徑；電流測量單元，所述電流測量單元被構(gòu)造為檢測經(jīng)過所述公共節(jié)點(diǎn)的電流流量；以及電流控制單元，所述電流控制單元被構(gòu)造為基于所檢測到的電流流量來生成所述控制信號。
[0022]在另一個大體方面上，提供了一種驅(qū)動多個串聯(lián)耦接的發(fā)光二極管(LED)組的方法，每個所述串聯(lián)耦接的發(fā)光二極管(LED)組包括至少一個LED，所述方法包括:檢測經(jīng)過驅(qū)動電路的公共節(jié)點(diǎn)的電流流量，所述驅(qū)動電路包括所述公共節(jié)點(diǎn)、耦接至所述多個LED組的端子的多個中間節(jié)點(diǎn)、具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)、以及開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被構(gòu)造為在所述公共節(jié)點(diǎn)與所述多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑；基于所檢測到的電流流量來生成控制信號；以及基于所述控制信號從所述多個電流移動路徑中選擇電流移動路徑。
[0023]根據(jù)下面的【具體實(shí)施方式】、附圖和權(quán)利要求，其它的特征和方面將是明顯的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為示出發(fā)光二極管(LED)裝置的示例的框圖。
[0025]圖2為示出圖1所示的LED裝置中的LED驅(qū)動電路的示例的框圖。
[0026]圖3為示出圖2的LED驅(qū)動電路中的開關(guān)單元的示例的電路圖。
[0027]圖4為示出圖2的LED驅(qū)動電路中的電流控制單元的示例的電路圖。
[0028]圖5為示出圖1的LED驅(qū)動電路的操作的示例的波形圖。
[0029]圖6為示出包括線形塊的LED驅(qū)動電路的操作的示例的波形圖。
[0030]圖7為示出包括輸出控制單元的LED驅(qū)動電路的操作的示例的波形圖。
[0031]貫穿附圖和【具體實(shí)施方式】，除非另有描述或規(guī)定，否則相同的附圖標(biāo)記將被理解為指代相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說明和方便，附圖可能不按比例繪制，并且可能會夸大附圖中元件的相對大小、比例和描繪。

【具體實(shí)施方式】
[0032]提供下面的詳細(xì)描述以幫助讀者獲得對本文中所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，本文中所描述的系統(tǒng)、裝置和/或方法的各種變化、修改和等同物對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是明顯的。所描述的處理步驟和/或操作的過程是示例；然而，除非步驟和/或操作必須以一定的次序發(fā)生，否則步驟和/或操作的順序并不限于本文中所闡述的順序而可以如本領(lǐng)域所知來變化。另外，為了更加清楚和簡明，可以省略對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的功能和構(gòu)造的描述。
[0033]本文中所描述的特征可以以不同的形式來體現(xiàn)，并且不應(yīng)該被解釋為限于本文中所描述的示例。相反，本文中所描述的示例已被提供為使得本公開內(nèi)容將是徹底且完整的，并且將向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員傳達(dá)本公開內(nèi)容的全部范圍。
[0034]本公開內(nèi)容中所描述的術(shù)語可以理解如下。
[0035]雖然術(shù)語如“第一”和“第二”等可以被用于描述各種部件，但這樣的部件不必須被理解為限于上述術(shù)語。上述術(shù)語僅被用于將一個部件與另一部件區(qū)分開。例如，在不脫離本公開內(nèi)容的權(quán)利的范圍的情況下，第一部件可以被稱為第二部件，同樣地第二部件可以被稱為第一部件。
[0036]將理解，當(dāng)元件被稱為“連接至”另一元件時，所述元件可以被直接連接至其他元件或還可以存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接連接至”另一元件時，不存在中間元件。此外，除非清楚地描述為相反，否則詞“包括”和變體如“包含”或“含有”將被理解為意指包括所陳述的元件但不排除任意其他元件。同時，可以類似地解釋描述部件之間的關(guān)系的其他表達(dá)如“在?之間”、“緊在?之間”或“相鄰于?”以及“直接相鄰于?”。
[0037]除非上下文清楚地指出，否則本公開內(nèi)容中的單數(shù)形式“一個(a)”、“一個(an)”以及“該/所述”也意在包括復(fù)數(shù)形式。還將理解，術(shù)語如“包括”和/或“包含”等意在指明說明書中所公開的特征、數(shù)目、操作、動作、部件、零件和/或它們的組合的存在，而不意在排除可能存在或增加一個或更多個其它特征、數(shù)目、操作、動作、部件、零件和/或它們的組合的可能性。
[0038]在本申請中所使用的術(shù)語僅僅用于描述各種示例，而不意在限制本公開內(nèi)容。鑒于本公開內(nèi)容，除非另有限定，否則本文中所使用的所有術(shù)語，包括技術(shù)術(shù)語或科學(xué)術(shù)語，具有與本公開內(nèi)容所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通知識的技術(shù)人員通常所理解的含義相同的含義。這樣的術(shù)語，如在通常所用的字典中定義的那樣，應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】中的上下文含義相等的含義，而不應(yīng)該被解釋為具有理想或過于正式的含義，除非在本公開內(nèi)容中有明確限定。
[0039]圖1示出發(fā)光二極管(LED)裝置的示例。
[0040]參照圖1，發(fā)光二極管(LED)裝置100包括電源單元110、發(fā)光單元120和LED驅(qū)動電路130。
[0041]電源單元110可以被構(gòu)造為對AC電壓進(jìn)行半波整流。例如，電源單元110可以對施加至LED裝置的AC電壓進(jìn)行半波整流以形成脈動電壓，并且可以向發(fā)光單元120和LED驅(qū)動電路130提供脈動電壓。
[0042]電源單元110可以包括用于對AC電壓進(jìn)行半波整流的整流電路。整流電路可以例如被實(shí)現(xiàn)為橋式二極管。
[0043]電源單元110可以不需要將AC電壓轉(zhuǎn)換成相對較均勻的DC電壓的單獨(dú)轉(zhuǎn)換器。
[0044]發(fā)光單元120可以包括多個串聯(lián)耦接的LED組，并且每個LED組可以包括至少一個 LED。
[0045]這里，在LED組包括多個LED的情況下，根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用，可以以串聯(lián)、并聯(lián)或組合的方式來耦接多個LED。另外，多個LED中的每個LED可以包括電阻器部件。電阻器部件可以以串聯(lián)或并聯(lián)的方式耦接至多個LED。
[0046]LED驅(qū)動電路130被耦接至電源單元110和發(fā)光單元120的一個端子以形成用于發(fā)光單元120的多個電流移動路徑，從而基于LED驅(qū)動電路130的電流流量(例如電流的總量)來確定特定的電流移動路徑。
[0047]圖2示出根據(jù)圖1的LED裝置的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動電路的示例。
[0048]參照圖2，LED驅(qū)動電路130包括中間節(jié)點(diǎn)210、公共節(jié)點(diǎn)220、開關(guān)單元230、電流測量單元240和電流控制單元250。
[0049]中間節(jié)點(diǎn)210被耦接至多個LED組中的每個LED組的端子。例如，中間節(jié)點(diǎn)210被耦接至每個LED組中的后端子，并且后端子對應(yīng)于根據(jù)電流流量電流流出的陰極。
[0050]例如，發(fā)光單元120可以包括串聯(lián)的第一 LED組至第四LED組，并且LED驅(qū)動電路130可以包括第一中間節(jié)點(diǎn)211至第四中間節(jié)點(diǎn)214。在該示例中，第一中間節(jié)點(diǎn)211對應(yīng)于與第一 LED組和第二 LED組耦接的節(jié)點(diǎn)(即，在第一 LED組的后端子處的節(jié)點(diǎn))。同樣地，第二中間節(jié)點(diǎn)212至第四中間節(jié)點(diǎn)214對應(yīng)于在第二 LED組至第四LED組的后端子處的節(jié)點(diǎn)。
[0051]公共節(jié)點(diǎn)220對應(yīng)于具有參考電壓的節(jié)點(diǎn)。例如，公共節(jié)點(diǎn)220被施加于外部參考電壓，并且公共節(jié)點(diǎn)220可以被耦接至地GND以使參考電壓具有O [V]的值。
[0052]開關(guān)單元230將公共節(jié)點(diǎn)220耦接至多個中間節(jié)點(diǎn)中的每個中間節(jié)點(diǎn)或者將公共節(jié)點(diǎn)220與多個中間節(jié)點(diǎn)中的每個中間節(jié)點(diǎn)切斷。
[0053]在一個示例中，開關(guān)單元230包括多個開關(guān)，該多個開關(guān)被耦接至中間節(jié)點(diǎn)210中的每個中間節(jié)點(diǎn)和公共節(jié)點(diǎn)220以形成電流移動路徑。這里，基于控制信號來接通或斷開多個開關(guān)中的每個開關(guān)以在中間節(jié)點(diǎn)210與公共節(jié)點(diǎn)220之間形成電流移動路徑。
[0054]在一個示例中，多個開關(guān)中的每個開關(guān)可以被實(shí)現(xiàn)為金屬氧化物硅場效應(yīng)晶體管(M0SFET)。例如，多個開關(guān)中的每個開關(guān)可以被實(shí)現(xiàn)為高電壓NMOS以具有AC電壓耐久性。
[0055]圖3為示出根據(jù)圖2的LED驅(qū)動電路的開關(guān)單元的示例的電路圖。
[0056]參照圖3，開關(guān)單元230包括與中間節(jié)點(diǎn)210和公共節(jié)點(diǎn)220以并聯(lián)方式耦接的四個 MOSFET。
[0057]這里，MOSFET中的每個MOSFET的漏極和源極與公共節(jié)點(diǎn)220和中間節(jié)點(diǎn)210中的對應(yīng)一個中間節(jié)點(diǎn)耦接，并且MOSFET中的每個MOSFET基于通過對應(yīng)的柵極而接收到的控制信號來進(jìn)行操作。
[0058]施加在MOSFET中的漏極與源極之間的電壓(即，根據(jù)控制信號流過MOSFET的飽和電壓)可以增大。響應(yīng)于施加在MOSFET的漏極與源極之間的電壓增大，流過MOSFET的電流可以在飽和電壓范圍內(nèi)增大。
[0059]開關(guān)單元230可以響應(yīng)于控制信號來控制流過多個LED組的電流的量。
[0060]返回圖2，電流測量單元240被構(gòu)造為檢測公共節(jié)點(diǎn)220的電流流量。
[0061]例如，電流測量單元240可以確定從LED驅(qū)動電路130流出的電流的總量，并且電流的總量可以對應(yīng)于流入多個LED組中的至少一個LED組的電流與用于驅(qū)動LED驅(qū)動電路130所消耗的電流的總和。
[0062]在一個示例中，電流測量單元240可以包括反饋回路。反饋回路包括電壓測量端子V。,和感測電阻器R。-電壓測量端子V。,被耦接至電源單元110的一個端子。感測電阻器Res位于外部，并且被耦接在電壓測量端子Ves與公共節(jié)點(diǎn)220之間。
[0063]電壓測量端子Ves的電壓(即，感測電阻器Res上的電壓)被表示為公共電流I。的量與感測電阻器Rcis的大小的乘積(即火3=-1。*艮3)。公共電流I。經(jīng)過公共節(jié)點(diǎn)220流入外部。電流測量單元240基于電壓測量端子Ves的電壓來檢測在公共節(jié)點(diǎn)220中的電流的量，并且可以估計AC輸入電壓的狀態(tài)。
[0064]電流控制單元250基于所檢測到的電流流量來生成用于控制開關(guān)單元230的控制信號。
[0065]在一個示例中，電流控制單元250可以對通過電流測量單元240所檢測到的電流的變化進(jìn)行檢測以選擇在開關(guān)單元230的內(nèi)部的電流移動路徑。
[0066]下文中，將詳細(xì)描述電流控制單元250的工作的示例。
[0067]LED驅(qū)動電路130接收全波整流的電源電壓，并且驅(qū)動電流由于LED驅(qū)動電路130的內(nèi)部部件而上升。響應(yīng)于電源電壓充分高，LED驅(qū)動電路130由于內(nèi)部偏置的設(shè)置而進(jìn)行操作。
[0068]當(dāng)供應(yīng)給LED的電壓小于或等于閾值電壓時，流過LED的電流的量由于LED特性而通常較小。然而，當(dāng)供應(yīng)給LED的電壓大于閾值電壓時，流過LED的電流的量迅速增大。可以根據(jù)包含在對應(yīng)的LED組中的至少一個LED及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來確定多個LED組中的每個LED組中的閾值電壓。當(dāng)施加到多個LED組中的每個LED組的電壓大于對應(yīng)的閾值電壓時，對應(yīng)的LED組中的電流可以流動。
[0069]在電流控制單元250中，響應(yīng)于電源電壓比多個LED組的閾值電壓大和電流量的變化階梯式增大，電源電壓依次流過多個LED組。電流控制單元250可以控制開關(guān)單元230來形成最佳的電流移動路徑。
[0070]圖4為示出根據(jù)圖2的LED驅(qū)動電路的電流控制單元的示例的電路圖。
[0071]參照圖4，發(fā)光單元120包括四個LED，每個LED分別包括在四個LED組(即LEDl至LED4)中。在發(fā)光單元120的示例中，開關(guān)單元230包括分別對應(yīng)于四個LED的四個開關(guān)。四個開關(guān)中的每個開關(guān)均可以利用NM0SFET來實(shí)現(xiàn)，并且可以包括電阻器部件。
[0072]電流控制單元250包括分別對應(yīng)于四個開關(guān)的四個放大器。每個放大器中的輸入端子被耦接至電流測量單元240的輸出端子和參考電壓Vrefl至VMf4中的每個參考電壓。在該示例中，電流測量單元240可以被實(shí)現(xiàn)為電流源、放大器和電阻器的組合，并且電流測量單元240的輸出電壓可以與所檢測到的電流成比例。
[0073]可以在制造過程期間來設(shè)置參考電壓VMfl至1@。響應(yīng)于耦接至對應(yīng)開關(guān)的中間節(jié)點(diǎn)(即，中間節(jié)點(diǎn)211至中間節(jié)點(diǎn)214中的一個中間節(jié)點(diǎn))與AC電源之間的距離增大，對應(yīng)參考電壓可以相對地增大。例如，可以漸增地設(shè)置參考電壓Vrefl至VMf4中的每個參考電壓，從而參考電壓Vrefl可以被設(shè)置為1[V]的值，并且可以相對于參考電壓VMfl以10[mV]的值來漸增地設(shè)置參考電壓VMf2至Vref4。
[0074]放大器中的每個放大器對參考電壓Vrefl至Vref4中的一個參考電壓和電流測量單元240的輸出進(jìn)行差分放大以生成控制信號。該控制信號被供應(yīng)給開關(guān)的柵極。響應(yīng)于電流測量單元240的輸出電壓比對應(yīng)的參考電壓(B卩，參考電壓Vrefl至VMf4中的一個參考電壓)大，來斷開對應(yīng)開關(guān)，并且當(dāng)輸出電壓小于對應(yīng)電壓時將對應(yīng)開關(guān)保持在接通狀態(tài)。
[0075]在下文中，將基于電源電壓Vin來描述LED驅(qū)動電路的操作的另一個示例。
[0076]首先，當(dāng)電源電壓Vin被施加至LED驅(qū)動電路130并且電源電壓Vin小于第一 LED(LED1)的閾值電壓時，基本上沒有電流經(jīng)由開關(guān)經(jīng)過公共節(jié)點(diǎn)220流出。因此，輸出測量單元240的輸出電壓具有基本上為O的值，并且所有的開關(guān)都保持在接通狀態(tài)。
[0077]其次，響應(yīng)于電源電壓Vin的增大并且電源電壓Vin大于第一 LED (LED1)的閾值電壓，第一中間節(jié)點(diǎn)的電壓大于第一參考電壓。在這樣的情況下，根據(jù)第一開關(guān)的端子之間的電壓，數(shù)量較小的電流I1流過第一開關(guān)。經(jīng)過公共節(jié)點(diǎn)220流出的電流I。(在下文中被稱為公共電流)可以對應(yīng)于流過第一開關(guān)的電流L。
[0078]這里，公共電流I?；旧系扔诹鬟^發(fā)光單元120的電流。在下文中，公共電流I。被假定為與流過發(fā)光單元120的電流相同。這是因?yàn)椋^之流過發(fā)光單元120的電流，與LED驅(qū)動電路130的驅(qū)動對應(yīng)的驅(qū)動電流的量相對較小。
[0079]同時，電流測量單元240被構(gòu)造為檢測公共節(jié)點(diǎn)220的電流以向電流控制單元250提供對應(yīng)的電壓。如上所述，電流測量單元240可以通過反饋回路來檢測該公共節(jié)點(diǎn)220的電流。
[0080]在電流測量單元240中檢測到的電流I?；旧系扔诹鬟^第一開關(guān)的電流I1 (即，當(dāng)忽略用于LED驅(qū)動電路130的驅(qū)動電流時，Ic=I1)并且電流測量單元240輸出具有Ic*k(常數(shù))的值的電壓以向電流控制單元250提供電壓。
[0081]電流控制單元250通過放大器對第一參考電壓Vrefl與電流測量單元240的輸出電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，以將電壓差提供給第一開關(guān)。當(dāng)電流測量單元240的輸出電壓小于第一參考電壓VMfl (即IjKVrefl)時，第一開關(guān)保持接通狀態(tài)。這里，基于k和VMfl的值來確定第一開關(guān)保持接通狀態(tài)的定時點(diǎn)(即，第一開關(guān)斷開的定時點(diǎn))。
[0082]第二開關(guān)至第四開關(guān)以類似于第一開關(guān)的方式來保持接通狀態(tài)，這是因?yàn)榈诙_關(guān)至第四開關(guān)的第二參考電壓VMf2至第四參考電壓Vref4高于第一參考電壓VMfl。然而，當(dāng)電源電壓Vin不大于第二 LED至第四LED (LED^LED4)的閾值電壓時，電流不會流過第二開關(guān)至第四開關(guān)。反而，電流可以流過通過第一開關(guān)形成的電流移動路徑。
[0083]第三，響應(yīng)于電源電壓Vin增大和電源電壓Vin大于第一 LED和第二 LED (LED1^LED2)中的閾值電壓的總和，較小的電流I2流過第二開關(guān)。
[0084]電流控制單元250被構(gòu)造為通過放大器來對第二參考電壓VMf2與電流測量單元240的輸出電壓之間的電壓差進(jìn)行放大，以將電壓差提供給第二開關(guān)。響應(yīng)于電流測量單元240的輸出電壓小于第二參考電壓Vref2 (即I1WdKVref2),第二開關(guān)保持接通狀態(tài)。
[0085]同時，電流控制單元250被構(gòu)造為通過放大器來對第一參考電壓Vrefl與電流測量單元240的輸出電壓之間的電壓差進(jìn)行放大以將電壓差提供給第一開關(guān)。在電流測量單元240的輸出電壓大于第一參考電壓V,efl (即Ii*I2*k > Vrefl)的情況下，斷開第一開關(guān)。
[0086]當(dāng)電源電壓Vin不大于第三LED和第四LED (LED3^LED4)的閾值電壓時，電流不會流過第三開關(guān)和第四開關(guān)，而且電流流過由第二開關(guān)形成的電流移動路徑。
[0087]第四，響應(yīng)于電源電壓Vin增大和電源電壓Vin大于第一 LED至第三LED (LED1***LED3)或第一 LED至第四LED (LED^..LED4)中的閾值電壓的總和，電流控制單元250對多個開關(guān)中的參考電壓VMfl至Vref4中的每個參考電壓與電流測量單元240的輸出電壓之間的電壓差進(jìn)行計算以控制第一開關(guān)至第四開關(guān)中的每個開關(guān)中的操作。
[0088]第五，響應(yīng)于電源電壓Vin減小，LED驅(qū)動電路以與上述方式不同的方式進(jìn)行操作。
[0089]當(dāng)電源電壓Vin的最大電壓小于在第一 LED至第四LED (LEDr..LED4)中的閾值電壓的總和時，流過第四LED (LED4)的電流I4可以對應(yīng)于O[A]的值。當(dāng)公共電流I?？焖贉p小(即，Ic*k<Vref3)時，接通第三開關(guān)并且電流I3流過第三LED (LED3)0
[0090]響應(yīng)于電源電壓Vin的電平減小，電流控制單元250可以如上所示控制第一開關(guān)至第四開關(guān)的操作。
[0091]因此，LED驅(qū)動電路130可以設(shè)置最佳的電流移動路徑而無需用于根據(jù)AC電力的電平來確定電流移動路徑的單獨(dú)邏輯電路。
[0092]圖5為示出根據(jù)圖1的LED驅(qū)動電路的操作的波形圖。
[0093]在圖5 Ca)中，電源電壓Vin對應(yīng)于通過對AC電壓進(jìn)行半波整流而生成的脈動電壓。
[0094]在圖5 (b)中，公共電流I。對應(yīng)于經(jīng)過公共節(jié)點(diǎn)220流出LED驅(qū)動電路130的電流。公共電流I。表示在電源電壓Vin增大或減小以對應(yīng)于特定電壓Vthl、Vth2、Vth3或Vth4時逐步變化的階梯狀波形。
[0095]公共電流在電源電壓Vin大于第一特定電壓Vthl之前不變化。這里，第一特定電壓Vthl可以對應(yīng)于第一 LED組的閾值電壓。在電源電壓Vin大于第一 LED組的閾值電壓之前，電流不經(jīng)由中間節(jié)點(diǎn)211、212、213、214流過公共節(jié)點(diǎn)220，從而開關(guān)保持接通狀態(tài)。
[0096]當(dāng)電源電壓Vin大于第一 LED組的閾值電壓時，經(jīng)過第一 LED組的小電流可以通過第一中間節(jié)點(diǎn)211和第一開關(guān)施加至公共節(jié)點(diǎn)220。
[0097]電流控制單元250可以感測小電流的變化以確定電流移動路徑，使得發(fā)光單元120的電流流入第一開關(guān)。在電源電壓Vin大于第二特定電壓Vth2之前使公共電流I。飽和以保持恒定值。這里，第二特定電壓Vth2可以對應(yīng)于第一 LED組和第二 LED組中的閾值電壓中的每個閾值電壓的總和。如上所述，當(dāng)電源電壓Vin大于第二特定電壓Vth2時，進(jìn)入第二 LED組的小電流通過第二中間節(jié)點(diǎn)210和第二開關(guān)施加至公共節(jié)點(diǎn)220。
[0098]電流控制單元250可以感測小電流的變化以更新電流移動路徑，使得發(fā)光單元120的電流流過第二開關(guān)。也就是說，電流控制單元250可以通過控制信號來斷開第一開關(guān)。
[0099]如上所述，響應(yīng)于電源電壓Vin增大至超過第三特定電壓Vth3和第四特定電壓Vth4中的每一個來變化公共電流I。。電流控制單元250可以感測這樣的變化以更新電流移動路徑。
[0100]在電源電壓Vin減小而不是電源電壓Vin增大的情況下，公共電流I。可以以其他方式變化。
[0101]在電源電壓Vin從最大電壓減小至低于第四特定電壓Vth4的情況下，LED電流會快速減小，這是因?yàn)槭┘又恋谒腖ED組的電壓不大于對應(yīng)的閾值電壓。電流控制單元250可以基于電流變化來更新電流移動路徑。也就是說，電流控制單元250可以接通第三開關(guān)。
[0102]在圖5 (C)中，示出了與流過第一開關(guān)至第四開關(guān)的電流I1至電流I4對應(yīng)的波形。流過第η開關(guān)的電流In響應(yīng)于與第η閾值電壓和第(η+1)閾值電壓之間的值對應(yīng)的電源電壓Vin而具有特定值。
[0103]流過第一開關(guān)的電流I1響應(yīng)于與第一閾值電壓Vthl和第二閾值電壓Vth2之間的值對應(yīng)的電源電壓Vin而具有特定值。
[0104]因此，隨著電源電壓Vin增大，電流移動路徑依次從第一開關(guān)變化至第四開關(guān)。響應(yīng)于電源電壓Vin從最大電壓減小，電流移動路徑依次從第四開關(guān)變化至第一開關(guān)。
[0105]在一個示例中，電流控制單元250還可以包括線形塊。線形塊檢測電源電壓Vin的電平并控制流入多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量，使得所檢測到的電流流量對應(yīng)于電源電壓Vin的變化。例如，線形塊可以檢測電源電壓Vin的電平。線形塊可以計算電源電壓Vin與從電流測量單元240輸出的信號之間的電壓差，并且可以將差加入到從電流控制單元250生成的控制信號中以控制流入多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量。例如，當(dāng)多個開關(guān)被分別實(shí)現(xiàn)為MOSFET并且線形塊進(jìn)行控制，使得施加至MOSFET的控制信號根據(jù)電源電壓Vin的電平而增大時，流入MOSFET的電流的最大值增大并且電流測量單元240可以檢測到公共電流I。響應(yīng)于電源電壓Vin的變化而變化。
[0106]圖6為示出包括線形塊的LED驅(qū)動電路的示例的操作的波形圖。
[0107]在圖6 (a)中，示出了來自不具有線形塊的LED驅(qū)動電路的波形。波形的x軸和y軸分別表示時間和電源電壓Vin的電平或公共電流I。的量。
[0108]如上所述，電源電壓Vin對應(yīng)于脈動電壓，并且當(dāng)電源電壓Vin大于特定電壓(例如LED的閾值電壓)時，公共電流I。對應(yīng)于變化的階梯狀波形。
[0109]在圖6 (b)中，示出了具有線形塊的LED驅(qū)動電路，并且公共電流I。響應(yīng)于電源電壓Vin的變化以每特定部分為斜率的方式來變化。
[0110]LED驅(qū)動電路130可以增大單個周期期間的電流面積(S卩，平均電流)以提高功率效率和照明效率。
[0111]在一個示例中，電流控制單元250還可以包括輸出控制單元。輸出控制單元測量電源電壓Vin的最大電平以減小流入多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量，達(dá)到超過參考電平的比率。
[0112]例如，輸出控制單元可以測量電源電壓Vin的最大電平，計算超過預(yù)定義的參考電平的比率，并減小從電流控制單元250生成的控制信號達(dá)到該比率以控制流入多個開關(guān)的電流的量。
[0113]對于電源電壓Vin的參考電平為220 [Vrms]的值和電源電壓Vin的最大電平為242[Vrms]的值的LED驅(qū)動電路，輸出控制單元可以測量來自電源單元110的電源電壓Vin的最大電平，計算出超過220[V] (B卩，參考電平)的比率為10%，并且與傳統(tǒng)電流的量(在電源電壓Vin的參考電平被施加至LED電路時流動的電流)相比減小流入多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量多達(dá)比率10%。
[0114]圖7為示出包括輸出控制單元的LED驅(qū)動電路的示例的操作的波形圖。
[0115]在圖7 (a沖，用波形表示了施加至LED驅(qū)動電路的電源電壓VinJP Vin2。波形的X軸和I軸分別示出了時間和電源電壓Vin的電平或公共電流Ic的量。
[0116]圖7 (a)中示出了參考電源電壓Vinl和實(shí)際電源電&Vin2。實(shí)際電源電壓Vin2的電平大于參考電源電壓Vinl的電平。
[0117]在圖7 (b)中，表不了響應(yīng)于參考電源電壓Vinl和實(shí)際電源電壓Vin2的參考公共電流Ica和實(shí)際公共電流1。2。
[0118]在不具有輸出控制單元的LED驅(qū)動電路中，參考公共電流Ica和實(shí)際公共電流1。2是相等的。然而，如上面所述，實(shí)際電源電壓Vin2更快速地達(dá)到特定電壓(例如，LED的閾值電壓)，并且實(shí)際公共電流1。2與參考公共電流Iel相比在每部分中在較長時間內(nèi)流動。
[0119]在具有輸出控制單元的LED驅(qū)動電路中，實(shí)際公共電流1。2的量可以以所計算的比率的斜率來減小。盡管電源電壓Vin變化，但LED驅(qū)動電路130可以在單個周期期間恒定地保持電流面積(平均電流)以恒定地保持LED亮度。
[0120]在一個示例中，LED驅(qū)動電路130還可以包括驅(qū)動功率單元。
[0121]驅(qū)動功率單元被耦接至電源單元110，并為LED驅(qū)動電路130的操作提供電源電壓。例如，驅(qū)動電源單元可以被實(shí)現(xiàn)為JFET (結(jié)型場效應(yīng)晶體管)。
[0122]上面描述的各種示例涉及使得能夠更容易集成到照明裝置中的LED驅(qū)動電路。例如，LED驅(qū)動電路可以不需要用于根據(jù)AC電源的電平來確定電流移動路徑的邏輯電路。
[0123]所描述的技術(shù)可以具有以下效果。然而，這并不意味著特定示例應(yīng)當(dāng)包括所有以下的效果或僅包括以下效果，并且不應(yīng)該被理解為所描述的技術(shù)的權(quán)利要求范圍并不限于以下效果。反而，權(quán)利要求的范圍由權(quán)利要求的語言來確定。
[0124]上面描述的各種示例可以檢測與LED組耦接的公共節(jié)點(diǎn)的電流以確定LED組的電流移動路徑，從而可以使集成到照明裝置中更容易。
[0125]上面描述的各種示例可以基于公共節(jié)點(diǎn)中的電流的變化量來確定電流移動路徑，從而可以移除用于檢測LED組中的電壓的邏輯電路。
[0126]雖然本公開內(nèi)容包括特定示例，但對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離權(quán)利要求及其等同物的精神和范圍的情況下，可以對這些示例作出形式上和細(xì)節(jié)上的各種變化。本文所描述的示例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為僅是描述性的檢測，而不是為了限制的目的。對每個示例中的特征或方面的描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是適用于其他示例中的類似的特征或方面。如果以不同的次序執(zhí)行所描述的技術(shù)、和/或如果所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、設(shè)備或電路中的元件以不同的方式來組合和/或用其他部件或其等同物來置換或補(bǔ)充，則可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。因此,本公開內(nèi)容的范圍不由【具體實(shí)施方式】來限定,而由權(quán)利要求及其等同物來限定,并且權(quán)利要求及其等同物的范圍之內(nèi)的所有變化都應(yīng)當(dāng)被解釋為包括在本公開內(nèi)容中。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管驅(qū)動電路，所述發(fā)光二極管驅(qū)動電路被構(gòu)造為依次驅(qū)動包括至少一個發(fā)光二極管的多個串聯(lián)耦接的發(fā)光二極管組，所述發(fā)光二極管驅(qū)動電路包括: 耦接至所述多個發(fā)光二極管組的端子的多個中間節(jié)點(diǎn)； 具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)； 開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被構(gòu)造為在所述公共節(jié)點(diǎn)與所述多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑，并且被構(gòu)造為基于控制信號來選擇電流移動路徑； 電流測量單元，所述電流測量單元被構(gòu)造為檢測經(jīng)過所述公共節(jié)點(diǎn)的電流流量；以及 電流控制單元，所述電流控制單元被構(gòu)造為基于所檢測到的電流流量來生成所述控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述開關(guān)單元包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)被連接至對應(yīng)的中間節(jié)點(diǎn)和所述公共節(jié)點(diǎn)以形成電流移動路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述公共節(jié)點(diǎn)的電流流量對應(yīng)于流過所述多個電流移動路徑的電流的和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述電流測量單元包括感測電阻器，所述感測電阻器被耦接至所述公共節(jié)點(diǎn)以形成反饋回路；以及所述電流測量單元被構(gòu)造為基于所述感測電阻器的兩側(cè)的電壓來檢測從所述公共節(jié)點(diǎn)流出的電流的量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述感測電阻器位于所述發(fā)光二極管驅(qū)動電路的外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述電流控制單元被構(gòu)造為對所檢測到的電流流量和設(shè)置給所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)的參考電壓進(jìn)行差分放大以控制對應(yīng)的開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所設(shè)置的參考電壓響應(yīng)于交流電源和耦接至對應(yīng)的開關(guān)的中間節(jié)點(diǎn)之間的距離的增大而增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述電流控制單元被構(gòu)造為響應(yīng)于所述電流流量的增大來斷開所選擇的電流移動路徑中的開關(guān)以更新實(shí)際的電流移動路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述電流流量響應(yīng)于所述交流電源與所選擇的電流移動路徑之間的距離的增大而增大。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述電流控制單元包括線形塊，所述線形塊被構(gòu)造為測量所述交流電源的電平并控制流入所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量，使得所檢測到的電流流量對應(yīng)于所述交流電源的變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其中所述電流控制單元包括輸出控制單元，所述輸出控制單元被構(gòu)造為測量所述交流電源的最大電平以減少流入所述多個開關(guān)中的每個開關(guān)的電流的量，直到超過參考電平的比率。
12.一種照明裝置，包括: 整流單元，所述整流單元被構(gòu)造為對施加于所述照明裝置的交流電壓進(jìn)行半波整流；發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括多個串聯(lián)耦接的發(fā)光二極管組，每個所述發(fā)光二極管組包括至少一個發(fā)光二極管；以及 發(fā)光二極管驅(qū)動電路，所述發(fā)光二極管驅(qū)動電路被構(gòu)造為依次驅(qū)動所述多個發(fā)光二極管組， 其中所述發(fā)光二極管驅(qū)動電路包括: 耦接至所述多個發(fā)光二極管組的端子中的每個端子的多個中間節(jié)點(diǎn)； 具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)； 開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被構(gòu)造為在所述公共節(jié)點(diǎn)與所述多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑，并且被構(gòu)造為基于控制信號來選擇電流移動路徑； 電流測量單元，所述電流測量單元被構(gòu)造為檢測經(jīng)過所述公共節(jié)點(diǎn)的電流流量；以及 電流控制單元，所述電流控制單元被構(gòu)造為基于所檢測到的電流流量來生成所述控制信號。
13.—種驅(qū)動多個串聯(lián)耦接的發(fā)光二極管組的方法，每個所述串聯(lián)耦接的發(fā)光二極管組包括至少一個發(fā)光二極管，所述方法包括: 檢測經(jīng)過驅(qū)動電路的公共節(jié)點(diǎn)的電流流量，所述驅(qū)動電路包括:所述公共節(jié)點(diǎn)；f禹接至所述多個發(fā)光二極管組的端子的多個中間節(jié)點(diǎn)；具有參考電壓的公共節(jié)點(diǎn)；以及開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被構(gòu)造為在所述公共節(jié)點(diǎn)與所述多個中間節(jié)點(diǎn)之間形成多個電流移動路徑; 基于所檢測到的電流流量來生成控制信號；以及 基于所述控制信號從所述多個電流移動路徑中選擇電流移動路徑。
【文檔編號】H05B37/02GK104470052SQ201410132966
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】金賢貞, 李承煥 申請人:美格納半導(dǎo)體有限公司