专利名称：用于驱动发光二极管的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于向LED供电的驱动设备和驱动方法。
背景技术：
图1是根据现有技术的用于驱动LED的设备的电路图。参照图1，用于驱动LED的设备100包括电源Vs、电流开关电路10、电压检测器20、以及整流电路30。电源Vs是具有预定频率的AC电源并且整流电流30对从电源Vs的输出的AC进行整流。电源开关电路10包括串联连接的多个发光二极管(在下文中称成为LED5D1至0,，k是自然数)以及确定从各LED的输出端子流出的电流的路径的多个电流源I1至Ik。电压检测器20监测从整流电路30输出的电压电平并根据监测到的电压电平操作选自多个电流源I1至Ik的一个电流源。当从整流电路30输出的电压具有足以打开第一 LED D1的电压电平时，电压检测器20仅选择并操作第一电流源I”在这种情况下，流经电源Vs和整流电路30的电流Imn经由第一 LED D1和第一电流源I1流入地GND。接下来，当从整流电路30输出的电压升高至足以打开第一 LEDD1和第二 LED D2的电压电平时，电压检测器停止第一电流源I1的操作并且仅选择并操作第二电流源12。在这种情况下，流经电源Vs和整流电路30的电流I.经由第一 LED D1、第二 LED D2和第二电流源I2流入地GND。接下来，当从整流电路30输出的电压升高至足以打开所有LEDD1到Dk的电压电平时，仅第k电流源Ik正常工作并且其余电流源I1至Iarl)停止工作。在这种情况下，流经电源Vs和整流电路30的电流Imn经由第一 LED D1、第二 LED D2至第k LED Dk和第k电流源Ik流入地GND。相反，当从整流电路30输出的电压降低时，电流源和LED以与前述方向相反的方向关闭。在图1所示的根据现有技术的LED驱动电路的情况下，需要直接检测从整流电路30输出的电压电平的电压检测器20，其中电压检测器20可通过各种方案实施，但在任何情况下，电压检测器20均存在一个问题，即驱动设备100所消耗的面积和功率也许大到了不能忽略的程度。图2示出了根据现有技术的用于驱动LED的设备的工作特性。参照图2，当提供给配置电流开关电路10的LED串D1至Dk的电压Vac由于对电源Vs的整流而以抛物线的形式增大或减小时，配置电流开关电路10的LED串D1至Dk处的电压Vmn降也根据被整流的电压Vac的电压电平的变化而增大或减小。然而，即使提供给配置电流开关电路10的LED串D1至Dk的电压Vac由于对电源Vs的整流而以抛物线的形式增大或减小，流入配置电流开关电路10的LED串D1至Dk的的电流Iudi的大小也是有限的。原因在于，根据现有技术的配置用于驱动LED的设备100的多个电流源I1至Ik的电特性(即电流量)是相同的。因此，存在一个问题，即根据现有技术的用于驱动LED的设备的功率因素很低。如图2所不，IVth表不可打开第一 LED D1的阈值电压,2Vth表不可同时打开第一LED D1和第二 LED D2的阈值电压。因此，5Vth表示可打开串联连接的全部5个LED的阈值电压。为了便于说明，图2示出全部5个LED串联连接的情况的工作特性。
发明内容
因此，本发明致力于解决现有技术中出现的问题，并且本发明的目的是提供具有改善的功率因素且不需要使用消耗大量的面积和功率的电压检测器的用于驱动LED的设备。本发明的另一个目的是提供具有改善的功率因素且不需要使用消耗大量面积和功率的电压检测器的用于驱动LED的方法。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备包括电源单元、LED阵列、以及电流路径选择电路。LED阵列并联地连接至电源单元并包括至少一个LED串，该至少一个LED串包括由多个LED串联连接的构成的LED通道LEDl至LEDn。电流路径选择单元根据多个LED通道的输出端子中的每一个的电压电平选择从多个LED通道的输出端子流出的电流的路径。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，根据本发明的实施方式的用于驱动LED的方法涉及用于驱动根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备的方法，并包括启动电流源和选择电流源。在电流源的启动过程中，连接在多个LED通道与地GND之间的所有电流源均正常工作。在选择电流源的过程中，当与串联连接的LED通道之中的任何之前的LED通道的输出端子相连的之后的LED通道被打开时，共同与之前的LED通道的输出端子和之后的LED的输入端子相连的电流源的工作停止。
在结合附图阅读了下面的详细描述之后，本发明的上述目的、以及其它特征和优点将变得更加显而易见，在附图中:图1是根据现有技术的用于驱动LED的设备的电路图；图2示出了根据现有技术的用于驱动LED的设备的工作特性；图3是根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备的电路图；以及图4示出了根据现有技术的用于驱动LED的设备的工作特性。
具体实施例方式现在将更加详细地参照本发明的优选实施方式，该优选实施方式的实施例在附图中示出。在整个附图和描述中，相同的参考标号将尽可能对应相同或相似的部件。在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。在每个附图中，相同部件通过相同的参考标号表示。图3是根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备的电路图。
参照图3，根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备300被配置为包括电源单元310、LED阵列320、以及电流路径选择电路330。电源单元310包括电源311和整流电路312。电源311为AC电压源。在整流电路312中，通过整流电源311 (AC电压源)的电压进行整流而具有正电压电平的端子与LED阵列320的第一 LED通道LEDl的输入端子相连，且具有负电压电平或零(O)电压电平的端子与第nLED通道LEDn的输出端子相连，为了便于说明，该输出端子由地GND表示。LED阵列320与电源单元310相连并包括LED串，LED串包括由串联连接的多个LED构成的LED通道LEDl至LEDn。即使图3仅示出了单个串，但在实际情况下，也可以实施并联连接的多个串的结构。 电流路径选择电路330根据·LED通道LEDl至LEDn的各输出端子的电压电平选择从LED通道LEDl至LEDn-1的各输出端子流出的电流的路径。用于执行上述功能的电流路径选择电路330包括多个电流源I1至In和多个控制信号生成器COMl至COM (n_l)，所述多个电流源I1至In根据LED通道LEDl至LEDn-1的各输出端子的电压电平切断从LED通道LEDl至LEDn-1的各输出端子流出的电流，所述多个控制信号生成器COMl至COM (n_l)均生成确定电流源I1至In的工作的控制信号Cl至C (η-l).此处，η为大于I的自然数。第一电流源I1响应于第一控制信号Cl而提供从第一 LED通道LEDl的输出端子流入地GND的电流的路径，并控制该电流。第二电流源I2响应于第二控制信号C2而提供从第二 LED通道LED2的输出端子流入地的电流的路径，并控制该电流流动，使得可以流动比第一电流源I1多的增大的电流。归纳起来就是，当η是自然数时，第η-l电流源Ilri响应于第η-l控制信号Cn-1而提供从第n LED通道LEDn的输出端子流入地的电流的路径，并控制该电流流动。本实施方式示出，在控制信号被激活时通过关闭电流源来切断电流的流动，但本发明不限于此。例如，电流源还可被配置为在控制信号未被激活时通过关闭电流源来切断电流的流动。第一控制信号生成器COMl将第二 LED通道LED2的输出端子的电压电平与预定的参考电压Vkef进行比较以生成第一控制信号Cl。第二控制信号生成器COM2将第三LED通道LED3的输出端子的电压电平与预定的参考电压Vkef进行比较以生成第二控制信号C2。归纳起来就是，第η-l控制信号生成器COM (η-l)将第n LED通道LEDn的输出端子的电压电平与预定的参考电压Vkef进行比较以生成第η-l控制信号C (n-l)0本发明的实施方式用于改变流入多个电流源^至^中的每一个的电流量，以改善功率因素。也就是说，当电流源连接至远离电源单元310的LED通道的输出端子时，可流入电流源的电流量增大。这里，多个控制信号生成器COMl至COM (n_l)中的每一个均可通过比较器实施，比较器的输入端子(_)连接至相应LED通道的输出端子，并且其他输入端子(+ )连接至参考电压Vkef以向输出端子生成相应的控制信号Cl至C (n-l)0从LED驱动设备300的外部施加参考电压Vkef的方法也是可行的，而通过进一步包括参考电压源来施加参考电压Vkef的方法也是可行的。即使在相同的条件下生成的电特性中，预定偏差也是存在的，因此，参考电压Vkef的电压电平可根据所使用的LED通道的电特性来确定。此后，将描述根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备300。
首先，多个电流源I1至1 最初全部打开，以被设置在电流可以流动的状态下。这是为了使根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备300工作。本实施方式示出从电源单元310输出的电压Vac的电压电平是以预定趋势升高或降低的电压(例如，对AC电压进行整流的电压)的情况。当从电源单元310输出的电压Vac的电压电平可打开第一 LED通道LEDl但不能打开第二 LED通道LED2时，第一 LED通道LEDl被打开。在这种情况下，第一电流源I1位于电流可流动的状态下，并且因此穿过电源311和整流电路312的电流Im2经由第一 LED通道LEDl和第一电流源I1流入地GND。在这种情况下，即使其余电流源I2至In位于电流可流动的状态下，连接至电流源I2至In的LED通道LED2至LEDn也均处于关闭状态，因此，没有电流经由其余电流源I2至In流入地GND。接下来，当从电源单元310输出的电压Vac的电压电平可打开第一 LED通道LEDl和第二 LED通道LED2但无法打开第三LED通道LED3时，第一 LED通道LEDl和第二 LED通道LED2被同时打开。第二 LED通道LED2的输出端子的电压电平在第二 LED通道LED2被打开的瞬间升高。在这种情况下，当第二 LED通道LED2的输出端子的电压电平波动时，第一控制信号生成器COMl使用第二 LED通道LED2的输出端子的电压电平和参考电压Vkef激活第一控制信号Cl。被激活的第一控制信号Cl关闭第一电流源I1以停止电流的流动，因此，穿过电源311和整流电路312的电流Iled2经由第一 LED通道LED1、第二 LED通道LED2和第二电流源I2流入地GND。在根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备300中，与串联连接的多个LED通道中的任何之前LED通道的输出端子相连的电流源通过在之后的LED通道被打开时关闭电流源而停止电流的流动，并且与之后的LED通道的输出端子相连的电流源通过形成之前的LED通道和之后的LED通道连同电流路径而使电流流入地。与之后的LED通道的输出端子相连的电流源被控制为移动比与之前的LED通道的输出端子相连的电流源更大量的电流。因此，电流量可随后增大，该增大对应于电源电压Vac的大小的增大并足以打开之前的LED通道和之后的LED通道。
串联连接的多个LED通道随后根据整流电压Vac的电压电平的增大而被打开。相反，当电压\c的电压电平降低时，LED通道可以与打开多个LED通道的顺序相反的顺序关闭。图4示出根据现有技术的用于驱动LED的设备的工作特性。参照图4，当提供给LED通道LEDl至LEDn的整流电压Vac以抛物线的形式增大或减小时，串联连接的多个LED通道LEDl至LEDn处的电压Vm2降也根据被整流的电压Vac的电压电平的变化而增大或减小。类似地，流入串联连接的多个LED通道LEDl至LEDn的电流1_的大小也根据被整流的电压\c的电压电平的变化而增大或减小。原因在于，当电流源远离电源单元310时，根据本发明的实施方式的多个电流源I1至In的电流驱动能力增加。在另一方面，图1所示的用于驱动LED的设备100使用具有预定电流水平的电流源，因此，电流驱动能力持续保持，而无视整流电压的大小的变化。因此，应理解，根据本发明的实施方式的用于驱动LED的设备300不使用电感器和电容器，从而除了根据现有技术的改善功率因素的用于驱动LED的设备100的效果之外，还根据该变化以及与整流电压的大小变化相对应的电流驱动能力改善额外的功率因素。
这里，IVoff表示在第一电流源I1停止工作的瞬间第二 LED通道LED2的输出端子的电压，2V.表示在第二电流源I2停止工作的瞬间第三LED通道LED3的输出端子的电压。为了与图2所示的实施例相比较，图4示出全部5个LED通道串联连接的情况的工作特性。此外，不同于根据现有技术的由电压检测器中预设的LED打开电压操作的用于驱动LED的设备，根据本发明的用于驱动LED的设备通过直接检测关闭电流源的LED通道的输出电压来操作，因此可在不受LED通道的打开电压和LED通道的数量的偏差的影响的情况下进行操作。虽然待由本发明解决的技术问题中的用于驱动LED的方法可从对用于驱动LED的设备300的工作的描述引出，但将在下面再次描述。根据本发明的实施方式的用于驱动LED的方法包括启动电流源、改善功率因素、以及选择电流源。在电流源的启动过程中，连接在LED通道LEDl至LEDn和地GND之间的所有电流源I1至In均工作在电流可流动的状态下。在改善功率因素的过程中，当电流源远离电源单元310时，流入连接在LED通道LEDl至LEDn的输出端子和地GND之间的电流源I1至In中的每一个的电流量相对地增加。在选择电流源的过程中，当与串联连接的LED通道LEDl至LEDn之中的任何之前的LED通道的输出端子相连的之后的LED通道被打开时，共同地与之前的LED通道的输出端子和之后的LED的输入端子相连的电流源的工作停止。根据本发明的另一个实施方式的用于驱动LED的方法还可包括设定参考电压VKEF。在这种情况下，在选择电流源的过程中，通过将之前的LED通道的输出端子的电压电平与参考电压Vkef相比较来确定之后的LED通道是否被打开。通过说明书显而易见的是，本发明提供用于驱动LED的设备，其能够使用简单和新的算法来驱动LED以增加功率因素并改善功率效率，同时减小功耗和驱动设备在总系统中的面积。虽然出于示意性目的而描述了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应理解，在不背离如所附权利要求中公共的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改。添加和替换。
权利要求
1.关于驱动LED的设备，包括: 多个LED通道，被配置为与电源单元相连，包括至少一个LED，并串联连接；以及电流路径选择电路，被配置为根据所述多个LED通道的输出端子中的每一个的电压电平选择从所述LED通道的输出端子流出的电流的路径， 其中所述电流路径选择电路包括: 第一电流源，被配置为响应于第一控制信号控制从第一 LED通道(LEDl)的输出端子流入地的电流，所述第一 LED通道(LEDl)的输入端子与所述电源单元相连； 第二电流源，被配置为响应于第二控制信号控制从第二 LED通道(LED2)的输出端子流入地的电流，所述第二 LED通道(LED2)的输入端子与所述第一 LED通道(LEDl)的输出端子相连， 第η-l电流源，被配置为响应于第η-l控制信号控制从第n-lLED通道(LEDn-1)的输出端子流入地的电流，所述第n-lLED通道(LEDn-1)的输入端子与所述第n_2LED通道(LEDn-2)的输出端子相连，η为大于等于4的自然数； 第η电流源，被配置为提供从第n LED通道(LEDn)的输出端子流入地的电流的路径，所述第n LED通道(LEDn)的输入端子与所述第n_lLED通道(LEDn-1)的输出端子相连；第一控制信号生成器，被配置为将所述第二 LED通道(LED2)的输出端子的电压电平与预定的参考电压相比较以生成所述第一控制信号； 第二控制信号生成器，被配置为将所述第三LED通道(LED3)的输出端子的电压电平与所述参考电压相比较以生成所述第二控制信号；以及 第η-l控制信号生成器，被配置为将所述第n LED通道(LEDn)的输出端子的电压电平与所述参考电压相比较以生成所述第η-l控制信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中当所述电流源与所述LED通道的远离所述电源单元的输出端子相连时，流入所述多个电流源中的每一个的电流量相对地增加。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制信号生成器均为比较器，所述比较器的输入端子与相应LED通道的输出端子相连，并且其他的输入端子与参考电压相连以向输出端子生成相应的控制信号。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述电流路径选择电路还包括参考电压源，所述参考电压源被配置为分别向多个比较器提供参考电压。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述电源单元包括: AC电源；以及 整流电路，被配置为对来自所述AC电源的具有正弦波形输出的电压进行整流并向所述多个LED通道提供被整流的电压。
6.动η个LED通道的设备，所述η个LED通道被配置为包括至少一个LED并串联连接，η为大于I的自然数，所述设备包括: LED通道,被配置为包括至少一个LED并串联连接；以及 η个电流源，所述η个电流源的端子连接至与各LED通道相对应的各LED通道的输出端子，并且所述η个电流源的其它端子连接至地，以响应于控制信号切断从各LED通道流入地的电流；以及 η-l个比较器，将第n LED通道的输出电压与参考电压相比较，以当所述第n LED通道的输出电压大于所述参考电压时激活控制信号，并向第η-l电流源提供被激活的控制信号。
7.根据权利要求6所述的设备，还包括: 参考电压源，被配置为提供所述参考电压。
8.根据权利要求6所述的设备，其中施加至各LED通道的电压是通过对AC电压进行整流而获得的电压。
9.根据权利要求6所述的设备，其中提供给第η电流源的电流大于所述第η-l电流源的电 流。
全文摘要
本发明介绍了具有改善的功率因素且不需要使用占用大量面积和功耗的电压检测器的用于驱动LED的设备和方法。该设备包括电源单元、LED阵列、以及电流路径选择电路。LED阵列320并联地连接至电源单元并包括至少一个LED串，该至少一个LED串包括由多个LED串联连接的构成的LED通道LED1至LEDn。电流路径选择单元根据多个LED通道的输出端子中的每一个的电压电平选择从多个LED通道的输出端子流出的电流的路径。
文档编号H05B37/02GK103096576SQ20121041779
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月26日 优先权日2011年10月27日
发明者申素逢, 屈万园, 李元志, 金龙九, 权玉焕, 文耿植, 孙英硕 申请人:硅工厂股份有限公司