专利名称：直接驱动的高效率led电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明并且更具体地涉及直接驱动的高效率固态光源电路。
背景技术：
包括但不限于发光二极管(LED)、有机LED (OLED)、聚合物LED (PLED)等的固态光源的发展已经导致在各种照明灯具中使用这样的器件。一般而言，LED是电流驱动的器件，即LED的光输出的亮度可以与向LED供应的电流直接相关。然而经过LED的电流应当限于设计最大值以避免LED的过电流损坏或者故障。通常，单个LED光源在仅2至4伏特操作并且因此需要低电压电源向它们供电。另外，经过LED的电流强依赖于施加的电压并且也依赖于LED的温度。出于这一原因，LED光源由将市电电压(main voltage)变换成LED光源可使用的水平并且也控制电流的电路供电。该电路的附加功能是调节从市电电源(mainssupply)汲取的电流以向市电呈现具有低谐波失真的高功率因数负载。一般而言，可能希望操作多个LED以便实现更高总光输出水平。在这ー情况下，LED串可以串联连接并且由能够供应所需电压并且维持所需电流水平的电路供电。这样的电路通常是具有多个部件的一件复杂的电子设备，这些部件包括多个电感器、功率晶体管、大型电解电容器和集成电路。
发明内容
用于驱动多个LED的常规电路遭受多种缺陷。大量所需部件増加成本。ー些部件、特别是电容器可能具有对升温的低容限。因此，电路可能在LED本身中的任何LED出故障之前经历故障，因此限制系统的寿命。尽管简单串联电阻器的极为简单的电路是用于向串联LED串供电的廉价方式，但是具有这样的电路可能造成高谐波失真。此外，它可能是低效电路，因为电阻器可能耗散显著功率。本公开一般涉及ー种用于直接驱动LED串的系统。通过使用开关电路控制经过LED串的电流而无需使用通常可以在镇流器配置中发现的变压器、直流(DC)到DC转换器、振荡器或者其他能量存储部件，诸如电感器。根据这里公开的实施例的系统和方法可以与切相调光器兼容。可以跨越电源耦合LED串并且LED串可以被配置用于包括单个LED或者串联连接的LED的单独组，其中每个可以与关联开关电路并联耦合。控制器可以控制与每个开关电路关联的开关的导通状态以管理经过LED组的电流流(current flow)。可以在每组中提供相同或者不同数量的LED，并且LED可以被配置用于以不同颜色输出光，市电来自LED的光混合以提供所需颜色、质量和/或強度的光。开关电路可以被配置用于在LED中的ー个或者多个LED的故障的情况下保护以防对开关电路中的开关的损坏并且保护控制器免受来自向控制器施加源电压的损坏。此外，控制器可以被配置用于提供在向LED串供应的电流中建立低谐波失真的一个或者多个控制输出。根据这里公开的实施例的ー种直接驱动的系统相比于包括镇流器的配置将用于LED串的操作电子器件減少到较低复杂性、成本、零件计数、大小和能量存储而实现高效率、高功率因数、低谐波失真和保护以防串中的LED的故障。此外，可以在ー个或者多个LED的组中提供串中的LED，每组中的LED数量不同和/或LED的发射光谱(例如顔色)不同以实现所需光输出，诸如相关的色温、显色指数、峰值波长或者一些其他光质量參数。与包括典型电路的配置相比也改进温度容限并且因此改进可靠性。根据这里描述的实施例的系统或者方法也允许消除涌入(inrush)电流、瞬间光并有能力在常规“切相”调光器电路上操作。在一个实施例中，提供一种用于驱动发光二极管(LED)的系统。该系统包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压源耦合的LED串，LED串包括多个单独LED组；多个开关电路，开关电路中的每个开关电路包括与LED组中的关联的ー个LED组并联耦合的开关以响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流；以及与开关中的至少ー个开关关联的开关保护电路，该开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关中的至少ー个开关置于导通状态中，其中故障将LED置于断开状态中。 在一个相关实施例中，开关中的至少ー个开关可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且开关保护电路可以包括在MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。在另ー相关实施例中，LED组中的至少ー个LED组可以包括多个串联连接的LED。在又一相关实施例中，LED组中的第一 LED组可以包括第一数量的LED，并且LED组中的第二 LED组可以包括第二数量的LED，第一数量不同于第二数量。在又一相关实施例中，该系统还可以包括与开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，该控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路。在又一相关实施例中，控制器保护电路可以包括ニ极管。在又一相关实施例中，开关中的至少ー个开关可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且控制信号可以经过ニ极管耦合到MOSFET的栅极。在又一相关实施例中，控制器电路可以包括:运算放大器电路，被配置用于比较代表电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整控制信号来維持在电流流与输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据输入电压生成直流(DC)电压并且向运算放大器电路的功率输入提供DC电压；以及谐波失真控制电路，被配置用于向功率输入注入输入电压的一部分。在又一相关实施例中，LED组中的第一 LED组可以包括第一数量的LED，并且LED组中的第二 LED组可以包括第二数量的LED，第一数量不同于第二数量；并且该系统还可以包括与开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路；并且控制器电路可以包括:运算放大器电路，被配置用于比较代表电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整控制信号来維持在电流流与输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据输入电压生成直流(DC)电压并且向运算放大器电路的功率输入提供DC电压；以及谐波失真控制电路，被配置用于向功率输入注入输入电压的一部分。在另ー实施例中，提供一种驱动LED的方法。该方法包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，LED串包括多个单独LED组；配置多个开关，开关中的每个开关与LED组中的关联的ー个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流；并且关联开关保护电路与开关中的至少ー个开关，开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关中的至少ー个开关置于导通状态中，其中故障将LED置于断开状态中。在一个相关实施例中，关联可以包括:关联开关保护电路与开关中的至少ー个开关，开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关中的至少一个开关置于导通状态中，其中故障将LED置于断开状态中，并且其中开关中的至少ー个开关可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且开关保护电路可以包括在MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。在另ー相关实施例中，耦合可以包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，LED串包括多个单独LED组，其中单独LED组中的至少ー个LED组可以包括多个串联连接的LED。在又一相关实施例中，耦合可以包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，LED串包括多个单独LED组，其中LED组中的第一 LED组可以包括第一数量的LED，并且LED组中的第二 LED组可以包括第二数量的LED，第一数量不同于第二数量。在又一相关实施例中，该方法还可以包括:关联控制器保护电路与开关中的至少一个开关，控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路。在又一相关实施例中，关联控制器保护电路可以包括:关联控制器保护电路与开关中的至少ー个开关，控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路，其中控制器保护电路可以包括ニ极管。在又一相关实施例中，关联控制器保护电路可以包括:关联控制器保护电路与开关中的至少ー个开关，控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路，其中开关中的至少ー个开关是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且控制信号经过ニ极管耦合到MOSFET的栅极。在又一相关实施例中，配置可以包括:配置多个开关，开关中的每个开关与LED组中的关联的ー个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流，其中控制器电路可以包括:运算放大器电路，用于比较代表电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整控制信号来維持在电流流与输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据输入电压生成直流(DC)电压并且向运算放大器电路的功率输入提供DC电压；以及谐波失真控制电路，被配置用于向功率输入注入输入电压的一部分。在又一相关实施例中，耦合可以包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，LED串包括多个单独LED组，其中LED组中的第一 LED组可以包括第一数量的LED,并且LED组中的第二 LED组可以包括第二数量的LED，第一数量不同于第二数量；并且该方法还可以包括:关联控制器保护电路与开关中的至少ー个开关，控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路，其中控制器电路可以包括:运算放大器电路，用于比较代表电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整控制信号来維持在电流流与输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据输入电压生成直流(DC)电压并且向运算放大器电路的功率输入提供DC电压；以及谐波失真控制电路，被配置用于向功率输入注入输入电压的一部分。
这里公开的前述和其他目的、特征以及优点将从如在附图中图示的、这里公开的特定实施例的下文描述中变得清楚，在附图中，统统參考符号贯穿不同图指代相同部分。附图未必按比例，代之以着重于图示这里公开的原理。图1是根据这里公开的实施例的系统的框图。图2是根据这里公开的实施例的开关电路的框图。图3是根据这里公开的实施例的控制器电路的框图。图4是图示根据这里公开的实施例的LED电路的示意电路图。图5是与图4中所示电路关联的市电电压和LED电流比对时间的绘图。图6图示根据这里公开的实施例的系统。图7图示根据这里公开的实施例的另一系统。图8图示根据这里公开的实施例的另一系统。图9-12是根据这里公开的实施例的方法的流程框图。
具体实施例方式如这里描述的实施例驱动ー个或者多个固态光源。一个或者多个固态光源可以是但不限于ー个或者多个发光二极管(LED)、有机发光二极管(0LED)、聚合物发光二极管(PLED)等。尽管实施例在这里可以并且在一些情况下參照LED来描述，但是可以使用任何类型的ー个和/或多个固态光源和而未脱离本发明的范围。图1是包括多个LED组110-1、110-2、…110-n和多个开关电路108-1、108-2、…108-n的系统100。每个开关电路与多个LED组110_1、110_2、…110_n中的关联的ー个LED组并联耦合。如这里所用，(ー个或多个)LED的“组”可以包括串联、并联耦合的多个、即两个或者更多LED、串联LED的并联组合或者单个LED。虽然实施例表示并且附示“n”个LED组，但是可以在系统中提供任何数量、即ー个或者多个LED组而未脱离本发明的范围。电压源102提供用于驱动多个LED组110-1、110-2、"QlO-1i的电流Iin。可以配置电压源102为市电功率源(例如120VAC，60Hz)或者任何其他类型的交变电流(AC)功率源或者直流(DC)功率源、诸如例如车载电池或者任何其他适当功率源。在电压源102是AC功率源，诸如市电功率的情况下可以提供可选整流器电路104以提供整流的输入电压Vin。整流器电路104可以是任何类型的整流部件或者整流部件组，诸如众所周知的桥式整流器。跨越多个开关电路108-1、108-2、…108_n并跨越LED组110-1、110-2、…110_n中的(ー个或多个)LED提供电压源102。一般而 言，多个开关电路108-1、108-2ノ" 108-n中的开关电路中的每个开关电路具有依赖于来自控制器电路106的控制信号和跨越多个LED组110-l、110-2、*"110-n中的关联的ー个LED组的电压的导通状态。当多个开关电路108-1、108-2、-108-n中的开关电路(例如开关电路108-1)在非导通(即断开)状态中时，电流流过多个LED组110-1、110-2、"410-11中的与其关联的LED组(例如第一 LED组110-1)，该电流激励该组中的LED，使得它们发射光。当多个开关电路108-1、108-2、…108-n中的开关电路(例如开关电路108-1)在导通(即闭合)状态中时，使电流在多个LED组110-1、110-2、…110-n中的与其关联的LED组(例如第一 LED组110-1)周围绕过/分流，因此该组中的LED未被激励并且不发射光。在各种实施例中，多个开关电路108-1、108-2、…108-n中的开关电路和/或执行等同功能的开关可以使电流绕过多个LED组110-1、110-2、-110-n中的关联的(ー个或多个)LED组或者分流电流到返回或者执行这些的任何组合。在下文将更完全描述的ー些实施例中，多个开关电路108-1、108-2、…108-n响应于跨越关联的多个LED组110-1、110-2、…110-n的变化电压直接断开和闭合，而通过控制信号的变化来附加精细调整控制器电路106提供的电流流。可以运用可选电流监视器电路112以向控制器电路106提供电流感测输入，使得控制器电路106可以限制经过多个LED组110-1、110-2、…110-n中的LED的总电流以防止在电压源102中的尖峰的情况下的损坏。控制器电路106也可以与主动反馈(activefeedback)组合使用电流感测输入以调节经过多个LED组110-1、110-2、…110_n中的LED的电流流，使得电流流更接近地跟随输入电压。这维持系统100中的高功率因数和減少的谐波失真。控制器电路106可以通过调整控制信号来调节电流流。现在转向图2，提供开关电路108的框图，开关电路108诸如但不限于图1中所示多个开关电路108-1、108-2パ"108-n中的开关电路之一。在图2中，开关电路108包括用于跨越关联LED组(例如图1中所示LED组110-n)耦合的开关226、耦合到开关226的可选开关保护电路222和可选控制器保护电路224。开关226可以是能够响应于控制输入，诸如来自控制器电路106的控制信号来改变导通状态的任何类型的开关器件，诸如双极结晶体管(BJT)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)等。例如在开关226是MOSFET的一个实施例中，控制信号可以耦合到MOSFET的栅`极，而源极和漏极可以跨越与其关联的LED组耦合。控制信号可以经过可选控制器保护电路224耦合到开关226。控制器保护电路224被配置用于防止源于从开关226向控制器电路106施加高电压而的对控制器电路106的潜在损坏。控制器保护电路224可以包括将防止经过控制信号路径向控制器电路106施加损坏性电压的任何部件或者部件组合。在一些实施例中，例如控制器保护电路224可以是高电压ニ极管。可选开关保护电路222可以耦合到开关226以防止例如在与开关226关联的LED组中的LED之一在断开状态中出故障的情况下源于向开关施加高电压的对开关的潜在损坏。开关保护电路222可以包括将开关226置于导通状态中以防止对开关的损坏的任何部件或者部件组合。在一些实施例中，开关保护电路222例如可以包括一个或者多个电阻器，该ー个或者多个电阻器被配置用于如果LED在断开状态中出故障则迫使开关226进入导通状态中。在开关226是MOSFET的实施例中，开关保护电路222例如可以是在MOSFET的栅极与漏极之间耦合的电阻器。图3是控制器电路106的框图，该控制器电路106包括运算放大器电路336、用于向运算放大器电路336供电的电源电路305、耦合到可选谐波失真控制电路332的电压參考电路330和可选频率稳定电路334。电源电路305可以是已知的DC电源电路配置并且在一些实施例中可以从电压源102直接或者间接供应功率。电压參考电路330被配置用于提供电压，该电压基于电压源102提供的电压的一部分。在一些实施例中，这一部分可以可调整的，因此实现经过LED串的电流的变化并且因此实现系统100的平均功率的变化。向谐波失真控制电路332提供这一部分电压，该谐波失真控制电路332将该信号耦合到运算放大器电路336的非反相输入。谐波失真控制电路332也可以向运算放大器电路336的正功率输入提供附加DC分量以补偿电压源102中的电压降，这可以改进系统100的功率因数并且减少系统100的谐波失真。监视经过多个LED组110-1、110-2、…110_n中的(ー个或多个)LED的电流流的电流监视器电路112 (图1中所示)的输出经过频率稳定电路334耦合到运算放大器电路336的反相输入。运算放大器电路336通过调整它向图1中所示的多个开关电路108-1、108-2、…108-n中的(ー个·或多个)开关电路提供的控制信号来维持在监视的LED电流流与来自电压源102的输入电压之间的平衡。频率稳定电路334调整运算放大器电路336的频率响应以避免不希望的振荡。在一些实施例中，频率稳定电路334可以包括电阻器-电容器(RC)网络，并且电流监视器电路312可以包括电流感测电阻器。图4是LED电路400的一个实施例的电路图，该LED电路400包括功率源402、整流器电路404、控制器电路406、包括电阻器R50和R51的电流监视器电路412、包括多个LED组 410-1、410-2、410-3…410-n 的 LED 串以及多个开关电路 408-1、408-2、408_3…408_n。多个开关电路408-1、408-2、408-3...408-n中的每个关电路与多个LED组410_1、410_2、410-3…410-n中的LED组中的关联的ー个LED组并联耦合。例如开关电路408-1与LED组410-1并联耦合。功率源402是被配置用于向整流器电路404提供AC电压、例如在60Hz的120VAC的“市电”功率源。整流器电路404包括以众所周知的桥式整流器配置布置的ニ极管D52、D53、D54和D55连同电容器C52。整流器电路404跨越电容器C52提供整流的输入电压Vin。控制器电路406包括电源电路405、包括电阻器R52和R53的电压參考电路430、包括电阻器R56的谐波失真控制电路432、包括运算放大器U50的运算放大器电路436以及包括电阻器R55和电容器C51的频率稳定电路434。电源电路405提供用于运算放大器电路436的供应电压。电源电路405包括电阻器R54、齐纳ニ极管D50、ニ极管D51、电容器C50和MOSFET M50,该MOSFET M50耦合到整流器电路404的输出并且以已知配置被提供用于跨越电容器C50提供低电压，例如5V DC供应电压，该电容器C50耦合到运算放大器U50的电源输入。在分压器配置中提供电压參考电路430的电阻器R52和R53而在电阻器R52与电阻器R53之间的接头耦合到运算放大器U50的非反相输入作为电压參考信号。电流监视器电路412的输出，即跨越电阻器R51的电压代表如经过电阻器R51采样的、经过多个LED组410-1、410-2、410-3…410-n的电流并且耦合到运算放大器U50的反相输入。频率稳定电路434的输出也耦合到运算放大器U50的反相输入。频率稳定电路434包括电容器C51和电阻器R55,该电阻器R55稱合到运算放大器U50的输出，即控制器电路406的控制信号输出，并且频率稳定电路434运转用于避免控制信号输出中的不希望的振荡。为了改进电路400的功率因数，谐波失真控制电路432的输出耦合到运算放大器U50的电源输入连同电源电路405的输出。谐波失真控制电路432包括在运算放大器U50的电源输入与在电阻器R53和电阻器R52与运算放大器U50的非反相输入之间的接头之间耦合的电阻器R56。这ー配置补偿整流器电路404中的电压降并且改进功率因数。改进的功率因数也可以减少谐波失真。在图4中，运算放大器电路436维持在如经过电流感测电路412的电阻器R51采样的、经过多个LED组410-l、410-2、410-3...410-n的电流与电压參考电路430提供的电压參考信号之间的平衡。可以通过调整电阻器R52的值来调整经过多个LED组410-1、410-2、410-3…410-n的均方根(RMS)电流。多个开关电路408-1、408-2、408-3".408-n中的每个开关电路包括在图4的所示实施例中是 MOSFET 的关联开关 426-l、426-2、426-3...426-n。每个 MOSFET 开关 426-1、426-2、426-3…426-n的源极和漏极跨越多个LED组410-l、410-2、410-3...410_n中的关联的ー个LED组的(ー个或多个)LED耦合。因此，当MOSFET开关之ー在导通状态中时，经过开关分流经过多个LED组410-l、410-2、410-3 "410-n中的与开关关联的LED组的电流，使得该组中的(ー个或多个)LED未被激励并且未发射光。当MOSFET开关之一在非导通状态中时，电流流过多个LED组410-l、410-2、410-3 "410-n中的与开关关联的LED组以激励该组中的(ー个或多个)LED,因此它们发射光。为了防止在多个LED组410-1、410-2、410-3...410-n中的LED组中的(ー个或多个)LED在断开状态中出故障时源于向非导通MOSFET开关426-l、426-2、426-3...426-n施加整流的市电电压的损坏，多个开关电路408-l、408-2、408-3*"408-n中的每个开关电路包括多个开关保护电路422-l、422-2、422-3 "422-n中的关联开关保护电路。在图4中，多个开关保护电路422-1、422-2、422-3...422-n中的开关保护电路包括在关联MOSFET开关426-1、426-2、426-3丨426-11的漏极与栅极之间耦合的多个电阻器1 1&、1 2&、1 3&...1 1^中的关联电阻器以如果多个LED组410-1、410-2、410-3…410_n中的LED组中的(ー个或多个)LED中的ー个或者多个LED断开出故障则将开关置于导通状态中。多个开关电路408-1、408-2、408-3…408-n中的每个开关电路中的更多多个电阻器Rl、R2、R3…Rn中的附加电阻器耦合于每个MOSFET开关426-1 、426-2、426-3...426-n的栅极与源极之间以保证MOSFET开关426-1、426-2、426-3…426_n进入非导通状态。控制电路406的控制信号输出控制MOSFET开关426-l、426-2、426-3...426-n中的每个MOSFET开关的导通状态，该控制信号输出在所示实施例中是运算放大器U50的输出。控制器电路406的控制信号输出经过关联控制器保护电路424-1、424-2、424-3...424-n耦合到MOSFET开关426-1、426-2、426-3...426-n中的每个MOSFET开关的栅极。在图4中，控制器保护电路424-1、424-2、424-3...424-n包括关联高电压ニ极管01、02、03丨011。对于在非导通状态中的MOSFET开关426-1、426-2、426-3...426-n中的任何MOSFET开关，关联高电压ニ极管Dl、D2、D3…Dn将被反向偏置，从而允许那些非导通MOSFET开关浮动至多个LED组410-1、410-2、410-3…410-n中的关联LED组的较高电压并且由此保护控制器电路406免受该较高电压。选择关联高电压ニ极管D1、D2、D3…Dn以操纵所需电压。如图所示，多个LED组410-1、410-2、410-3…410-n中的LED组中的每个LED组可以根据所需光输出而包括单个LED或者串联、并联连接的多个LED或者串联LED的并联组合。然而一般而言，为7效率，可以选择多个LED组410-1,410-2,410-3-410-n中的LED组的组合正向电压降，使得它大于峰值整流输入电压，即整流器电路404的输出。換言之，对于多个LED组410-1、410-2、410-3…410-n中的LED组，每个都具相关联正向电压降Vfi和峰值整流输入电压Vinpk:
权利要求
1.一种用于驱动发光二极管(LED)的系统,包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压源耦合的LED串，所述LED串包括多个单独LED组； 多个开关电路，所述开关电路中的每个开关电路包括与所述LED组中的关联的ー个LED组并联耦合的开关以响应于来自控制器电路的控制信号而控制经过关联LED组的电流流；以及 与所述开关中的至少ー个开关关联的开关保护电路，所述开关保护电路被配置用于在所述关联LED组中的LED的故障的情况下将所述开关中的至少ー个开关置于导通状态中，其中所述故障将所述LED置于断开状态中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述开关中的至少ー个开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且所述开关保护电路包括在所述MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED组中的至少ー个LED组包括多个串联连接的LED。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED组中的第一LED组包括第一数量的LED，并且所述LED组中的第二 LED组包括第二数量的LED，所述第一数量不同于所述第二数量。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路。
6.根据权利要求5所 述的系统，其中所述控制器保护电路包括ニ极管。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述开关中的所述至少ー个开关是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且所述控制信号经过所述ニ极管耦合到所述MOSFET的栅极。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器电路包括: 运算放大器电路，被配置用于比较代表所述电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整所述控制信号来維持在所述电流流与所述输入电压之间的平衡； 电源电路，被配置用于根据所述输入电压生成直流(DC)电压并且向所述运算放大器电路的功率输入提供所述DC电压；以及 谐波失真控制电路，被配置用于向所述功率输入注入所述输入电压的一部分。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED组中的第一LED组包括第一数量的LED，并且所述LED组中的第二 LED组包括第二数量的LED，所述第一数量不同于所述第二数量； 并且其中所述系统还包括与所述开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路； 并且其中所述控制器电路包括: 运算放大器电路，被配置用于比较代表所述电流流的信号与代表所述输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整所述控制信号来維持在所述电流流与所述输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据所述输入电压生成直流(DC)电压并且向所述运算放大器电路的功率输入提供所述DC电压；以及 谐波失真控制电路，被配置用于向所述功率输入注入所述输入电压的一部分。
10.一种驱动LED的方法，包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，所述LED串包括多个单独LED组； 配置多个开关，所述开关中的每个开关与所述LED组中的关联的ー个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号而控制经过关联LED组的电流流；并且 关联开关保护电路与所述开关中的至少ー个开关，所述开关保护电路被配置用于在所述关联LED组中的LED的故障的情况下将所述开关中的所述至少一个开关置于导通状态中，其中所述故障将所述LED置于断开状态中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中关联包括: 关联开关保护电路与所述开关中的至少ー个开关，所述开关保护电路被配置用于在所述关联LED组中的LED的故障的情况下将所述开关中的所述至少一个开关置于导通状态中，其中所述故障将所述LED置于断开状态中，并且其中所述开关中的所述至少ー个开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且所述开关保护电路包括在所述MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。
12.根据权利要求10所述的方法，其中耦合包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，所述LED串包括多个单独LED组，其中所述单独LED组中的至少ー个LED组包括多个串联连接的LED。
13.根据权利要求10所述的方法，其中耦合包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，所述LED串包括多个单独LED组，其中所述LED组中的第一 LED组包括第一数量的LED，并且所述LED组中的第二 LED组包括第二数量的LED，所述第一数量不同于所述第二数量。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括: 关联控制器保护电路与所述开关中的所述至少一个开关，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路。
15.根据权利要求14所述的方法，其中关联控制器保护电路包括: 关联控制器保护电路与所述开关中的所述至少ー个开关，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路，其中所述控制器保护电路包括ニ极管。
16.根据权利要求15所述的方法，其中关联控制器保护电路包括: 关联控制器保护电路与所述开关中的所述至少ー个开关，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路，其中所述开关中的所述至少ー个开关是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且所述控制信号经过所述ニ极管耦合到所述MOSFET的栅极。
17.根据权利要求10所述的方法，其中配置包括: 配置多个开关，所述开关中的每个开关与所述LED组中的关联的ー个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号而控制经过关联LED组的电流流，其中所述控制器电路包括: 运算放大器电路，用于比较代表所述电流流的信号与代表所述输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整所述控制信号来維持在所述电流流与所述输入电压之间的平衡； 电源电路，被配置用于根据所述输入电压生成直流(DC)电压并且向所述运算放大器电路的功率输入提供所述DC电压；以及 谐波失真控制电路，被配置用于向所述功率输入注入所述输入电压的一部分。
18.根据权利要求10所述的方法，其中耦合包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，所述LED串包括多个单独LED组，其中所述LED组中的第一 LED组包括第一数量的LED，并且所述LED组中的第二 LED组 包括第二数量的LED，所述第一数量不同于所述第二数量； 并且其中所述方法还包括: 关联控制器保护电路与所述开关中的所述至少ー个开关，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路，其中所述控制器电路包括: 运算放大器电路，用于比较代表所述电流流的信号与代表所述输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整所述控制信号来維持在所述电流流与所述输入电压之间的平衡； 电源电路，被配置用于根据所述输入电压生成直流(DC)电压并且向所述运算放大器电路的功率输入提供所述DC电压；以及 谐波失真控制电路，被配置用于向所述功率输入注入所述输入电压的一部分。
全文摘要
一种用于直接驱动发光二极管(LED)的系统。跨越输入电压耦合LED串并且LED串包括多个单独LED组。多个开关中的每个开关包括与LED组中的关联的一个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流。开关保护电路与开关中的至少一个开关关联。开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关置于导通状态中。
文档编号H05B33/08GK103098549SQ201180043439
公开日2013年5月8日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月10日
发明者W.P.莫斯科维奇, P.E.莫斯科维奇 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司