发光二极管驱动电路及其照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了发光二极管驱动电路及其照明装置，该发光二极管（LED）驱动电路依次驱动包括至少一个LED的多个串联耦接的LED组。该LED驱动电路包括：耦接至所述多个LED组的端子的多个中间节点；具有参考电压的公共节点；开关单元，该开关单元被构造为在公共节点与多个中间节点之间形成多个电流移动路径，并且被构造为基于控制信号来选择电流移动路径；电流测量单元，该电流测量单元被构造为检测经过公共节点的电流流量；以及电流控制单元，该电流控制单元被构造为基于所检测到的电流流量来生成控制信号。
【专利说明】发光二极管驱动电路及其照明装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请按照35USC119 Ca)要求于2013年9月25日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2013-0114110号的权益，出于各种目的将其全部内容通过引用合并在本文中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及驱动发光二极管(LED)的方法，并且涉及LED驱动电路以及使用交流(AC)电源来依次驱动多个LED组的照明装置。
【背景技术】
[0004]发光二极管(LED)为具有通过将η型半导体区和ρ型半导体区结合而形成的PN结结构的光电转换半导体器件。LED通过PN结结构中的电子和空穴的复合而发光。相比于传统的灯泡和荧光灯，LED表现出较小的功耗和较长的寿命。因而,针对一般的照明使用，可以使用LED来代替传统的灯泡和荧光灯。
[0005]LED驱动电路通常使用在公共AC电源中通过转换器转换成的DC电压来驱动LED。然而，这样的LED驱动电路在提供给LED器件的驱动电压与驱动电流之间产生了相位差。也就是说，传统的LED驱动电路可能不能满足产品(如LED灯)在具有功率因数和总谐波失真的电特性的环境中所要求的标准。
[0006]美国专利第6，989，807号(2006年I月24日)涉及LED驱动电路，包括多个LED、电压检测电路以及电流切换电路，并且响应于所检测到的在电压检测电路中的电源电压，通过电流切换电路来重新布置LED以改进功率因数和效率。
[0007]美国专利第7，081，722号(2006年7月25日)涉及LED多相驱动电路和方法，包括相开关和通过单独的导电路径耦接至地的LED组，该相开关形成该路径中的每个路径并且响应于接通下LED组的相开关来断开上LED组的相开关以减少功率损耗。
[0008]然而，该驱动LED的方法对模块施加了空间限制(即，集成限制)，这是因为传统技术检测AC电源的电平或者使用用于检测每个LED组中的相电压的多个感测电阻器。此外，这样的传统技术需要:根据每个LED组中的AC电源电平来确定电流移动路径以用于接通LED组的逻辑电路。
【发明内容】
[0009]提供本
【发明内容】
来以简化形式介绍下文【具体实施方式】中进一步描述的构思的选择。本
【发明内容】
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0010]在一个大体方面上，提供了一种发光二极管(LED )驱动电路，所述LED驱动电路被构造为依次驱动包括至少一个LED的多个串联耦接的LED组，所述LED驱动电路包括:耦接至所述多个LED组的端子的多个中间节点；具有参考电压的公共节点；开关单元，所述开关单元被构造为在公共节点与多个中间节点之间形成多个电流移动路径，并且被构造为基于控制信号来选择电流移动路径；电流测量单元，所述电流测量单元被构造为检测经过所述公共节点的电流流量；以及电流控制单元，所述电流控制单元被构造为基于所检测到的电流流量生成所述控制信号。
[0011]开关单元可以包括多个开关，所述多个开关被连接至对应的中间节点和所述公共节点以形成电流移动路径。
[0012]所述公共节点的电流流量可以对应于流过所述多个电流移动路径的电流的和。
[0013]所述电流测量单元可以包括感测电阻器，所述感测电阻器被耦接至所述公共节点以形成反馈回路。所述电流测量单元可以被构造为基于所述感测电阻器的两侧的电压来检测从所述公共节点流出的电流的量。
[0014]所述感测电阻器可以位于所述LED驱动电路的外部。
[0015]所述电流控制单元可以被构造为对所检测到的电流流量和设置给所述多个开关中的每个开关的参考电压进行差分放大以控制对应的开关。
[0016]所设置的参考电压可以响应于AC电源和耦接至对应的开关的中间节点之间的距离的增大而增大。
[0017]所述电流控制单元可以被构造为响应于所述电流流量的增大来断开所选择的电流移动路径中的开关以更新实际的电流移动路径。
[0018]所述电流流量可以响应于所述AC电源与所选择的电流移动路径之间的距离的增大而增大。
[0019]所述电流控制单元可以包括线形块，所述线形块被构造为测量AC电源的电平并控制流入多个开关中的每个开关的电流的量，使得所检测到的电流流量对应于所述AC电源的变化。
[0020]所述电流控制单元可以包括输出控制单元，所述输出控制单元被构造为测量所述AC电源的最大电平以减少流入所述多个开关中的每个开关的电流的量，直到超过参考电平的比率。
[0021]在另一个大体方面上，提供了一种照明装置，所述照明装置包括:整流单元，所述整流单元被构造为对AC电压进行半波整流；发光单元，所述发光单元包括多个串联耦接的LED组,每个所述LED组包括至少一个LED ；以及LED驱动电路,所述LED驱动电路被构造为依次驱动所述多个LED组。所述LED驱动电路可以包括:耦接至所述多个LED组的端子中的每个端子的多个中间节点；具有参考电压的公共节点；开关单元，所述开关单元被构造为在所述公共节点与所述多个中间节点之间形成多个电流移动路径，并且被构造为基于控制信号来选择电流移动路径；电流测量单元，所述电流测量单元被构造为检测经过所述公共节点的电流流量；以及电流控制单元，所述电流控制单元被构造为基于所检测到的电流流量来生成所述控制信号。
[0022]在另一个大体方面上，提供了一种驱动多个串联耦接的发光二极管(LED)组的方法，每个所述串联耦接的发光二极管(LED)组包括至少一个LED，所述方法包括:检测经过驱动电路的公共节点的电流流量，所述驱动电路包括所述公共节点、耦接至所述多个LED组的端子的多个中间节点、具有参考电压的公共节点、以及开关单元，所述开关单元被构造为在所述公共节点与所述多个中间节点之间形成多个电流移动路径；基于所检测到的电流流量来生成控制信号；以及基于所述控制信号从所述多个电流移动路径中选择电流移动路径。
[0023]根据下面的【具体实施方式】、附图和权利要求，其它的特征和方面将是明显的。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为示出发光二极管(LED)装置的示例的框图。
[0025]图2为示出图1所示的LED装置中的LED驱动电路的示例的框图。
[0026]图3为示出图2的LED驱动电路中的开关单元的示例的电路图。
[0027]图4为示出图2的LED驱动电路中的电流控制单元的示例的电路图。
[0028]图5为示出图1的LED驱动电路的操作的示例的波形图。
[0029]图6为示出包括线形块的LED驱动电路的操作的示例的波形图。
[0030]图7为示出包括输出控制单元的LED驱动电路的操作的示例的波形图。
[0031]贯穿附图和【具体实施方式】，除非另有描述或规定，否则相同的附图标记将被理解为指代相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，附图可能不按比例绘制，并且可能会夸大附图中元件的相对大小、比例和描绘。
【具体实施方式】
[0032]提供下面的详细描述以帮助读者获得对本文中所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，本文中所描述的系统、装置和/或方法的各种变化、修改和等同物对本领域普通技术人员而言将是明显的。所描述的处理步骤和/或操作的过程是示例；然而，除非步骤和/或操作必须以一定的次序发生，否则步骤和/或操作的顺序并不限于本文中所阐述的顺序而可以如本领域所知来变化。另外，为了更加清楚和简明，可以省略对本领域普通技术人员所公知的功能和构造的描述。
[0033]本文中所描述的特征可以以不同的形式来体现，并且不应该被解释为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为使得本公开内容将是彻底且完整的，并且将向本领域普通技术人员传达本公开内容的全部范围。
[0034]本公开内容中所描述的术语可以理解如下。
[0035]虽然术语如“第一”和“第二”等可以被用于描述各种部件，但这样的部件不必须被理解为限于上述术语。上述术语仅被用于将一个部件与另一部件区分开。例如，在不脱离本公开内容的权利的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，同样地第二部件可以被称为第一部件。
[0036]将理解，当元件被称为“连接至”另一元件时，所述元件可以被直接连接至其他元件或还可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接至”另一元件时，不存在中间元件。此外，除非清楚地描述为相反，否则词“包括”和变体如“包含”或“含有”将被理解为意指包括所陈述的元件但不排除任意其他元件。同时，可以类似地解释描述部件之间的关系的其他表达如“在?之间”、“紧在?之间”或“相邻于?”以及“直接相邻于?”。
[0037]除非上下文清楚地指出，否则本公开内容中的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”以及“该/所述”也意在包括复数形式。还将理解，术语如“包括”和/或“包含”等意在指明说明书中所公开的特征、数目、操作、动作、部件、零件和/或它们的组合的存在，而不意在排除可能存在或增加一个或更多个其它特征、数目、操作、动作、部件、零件和/或它们的组合的可能性。
[0038]在本申请中所使用的术语仅仅用于描述各种示例，而不意在限制本公开内容。鉴于本公开内容，除非另有限定，否则本文中所使用的所有术语，包括技术术语或科学术语，具有与本公开内容所属的【技术领域】中的普通知识的技术人员通常所理解的含义相同的含义。这样的术语，如在通常所用的字典中定义的那样，应该被解释为具有与相关【技术领域】中的上下文含义相等的含义，而不应该被解释为具有理想或过于正式的含义，除非在本公开内容中有明确限定。
[0039]图1示出发光二极管(LED)装置的示例。
[0040]参照图1，发光二极管(LED)装置100包括电源单元110、发光单元120和LED驱动电路130。
[0041]电源单元110可以被构造为对AC电压进行半波整流。例如，电源单元110可以对施加至LED装置的AC电压进行半波整流以形成脉动电压，并且可以向发光单元120和LED驱动电路130提供脉动电压。
[0042]电源单元110可以包括用于对AC电压进行半波整流的整流电路。整流电路可以例如被实现为桥式二极管。
[0043]电源单元110可以不需要将AC电压转换成相对较均匀的DC电压的单独转换器。
[0044]发光单元120可以包括多个串联耦接的LED组，并且每个LED组可以包括至少一个 LED。
[0045]这里，在LED组包括多个LED的情况下，根据产品应用，可以以串联、并联或组合的方式来耦接多个LED。另外，多个LED中的每个LED可以包括电阻器部件。电阻器部件可以以串联或并联的方式耦接至多个LED。
[0046]LED驱动电路130被耦接至电源单元110和发光单元120的一个端子以形成用于发光单元120的多个电流移动路径，从而基于LED驱动电路130的电流流量(例如电流的总量)来确定特定的电流移动路径。
[0047]图2示出根据图1的LED装置的发光二极管(LED)驱动电路的示例。
[0048]参照图2，LED驱动电路130包括中间节点210、公共节点220、开关单元230、电流测量单元240和电流控制单元250。
[0049]中间节点210被耦接至多个LED组中的每个LED组的端子。例如，中间节点210被耦接至每个LED组中的后端子，并且后端子对应于根据电流流量电流流出的阴极。
[0050]例如，发光单元120可以包括串联的第一 LED组至第四LED组，并且LED驱动电路130可以包括第一中间节点211至第四中间节点214。在该示例中，第一中间节点211对应于与第一 LED组和第二 LED组耦接的节点(即，在第一 LED组的后端子处的节点)。同样地，第二中间节点212至第四中间节点214对应于在第二 LED组至第四LED组的后端子处的节点。
[0051]公共节点220对应于具有参考电压的节点。例如，公共节点220被施加于外部参考电压，并且公共节点220可以被耦接至地GND以使参考电压具有O [V]的值。
[0052]开关单元230将公共节点220耦接至多个中间节点中的每个中间节点或者将公共节点220与多个中间节点中的每个中间节点切断。
[0053]在一个示例中，开关单元230包括多个开关，该多个开关被耦接至中间节点210中的每个中间节点和公共节点220以形成电流移动路径。这里，基于控制信号来接通或断开多个开关中的每个开关以在中间节点210与公共节点220之间形成电流移动路径。
[0054]在一个示例中，多个开关中的每个开关可以被实现为金属氧化物硅场效应晶体管(M0SFET)。例如，多个开关中的每个开关可以被实现为高电压NMOS以具有AC电压耐久性。
[0055]图3为示出根据图2的LED驱动电路的开关单元的示例的电路图。
[0056]参照图3，开关单元230包括与中间节点210和公共节点220以并联方式耦接的四个 MOSFET。
[0057]这里，MOSFET中的每个MOSFET的漏极和源极与公共节点220和中间节点210中的对应一个中间节点耦接，并且MOSFET中的每个MOSFET基于通过对应的栅极而接收到的控制信号来进行操作。
[0058]施加在MOSFET中的漏极与源极之间的电压(即，根据控制信号流过MOSFET的饱和电压)可以增大。响应于施加在MOSFET的漏极与源极之间的电压增大，流过MOSFET的电流可以在饱和电压范围内增大。
[0059]开关单元230可以响应于控制信号来控制流过多个LED组的电流的量。
[0060]返回图2，电流测量单元240被构造为检测公共节点220的电流流量。
[0061]例如，电流测量单元240可以确定从LED驱动电路130流出的电流的总量，并且电流的总量可以对应于流入多个LED组中的至少一个LED组的电流与用于驱动LED驱动电路130所消耗的电流的总和。
[0062]在一个示例中，电流测量单元240可以包括反馈回路。反馈回路包括电压测量端子V。,和感测电阻器R。-电压测量端子V。,被耦接至电源单元110的一个端子。感测电阻器Res位于外部，并且被耦接在电压测量端子Ves与公共节点220之间。
[0063]电压测量端子Ves的电压(即，感测电阻器Res上的电压)被表示为公共电流I。的量与感测电阻器Rcis的大小的乘积(即火3=-1。*艮3)。公共电流I。经过公共节点220流入外部。电流测量单元240基于电压测量端子Ves的电压来检测在公共节点220中的电流的量，并且可以估计AC输入电压的状态。
[0064]电流控制单元250基于所检测到的电流流量来生成用于控制开关单元230的控制信号。
[0065]在一个示例中，电流控制单元250可以对通过电流测量单元240所检测到的电流的变化进行检测以选择在开关单元230的内部的电流移动路径。
[0066]下文中，将详细描述电流控制单元250的工作的示例。
[0067]LED驱动电路130接收全波整流的电源电压，并且驱动电流由于LED驱动电路130的内部部件而上升。响应于电源电压充分高，LED驱动电路130由于内部偏置的设置而进行操作。
[0068]当供应给LED的电压小于或等于阈值电压时，流过LED的电流的量由于LED特性而通常较小。然而，当供应给LED的电压大于阈值电压时，流过LED的电流的量迅速增大。可以根据包含在对应的LED组中的至少一个LED及其拓扑结构来确定多个LED组中的每个LED组中的阈值电压。当施加到多个LED组中的每个LED组的电压大于对应的阈值电压时，对应的LED组中的电流可以流动。
[0069]在电流控制单元250中，响应于电源电压比多个LED组的阈值电压大和电流量的变化阶梯式增大，电源电压依次流过多个LED组。电流控制单元250可以控制开关单元230来形成最佳的电流移动路径。
[0070]图4为示出根据图2的LED驱动电路的电流控制单元的示例的电路图。
[0071]参照图4，发光单元120包括四个LED，每个LED分别包括在四个LED组(即LEDl至LED4)中。在发光单元120的示例中，开关单元230包括分别对应于四个LED的四个开关。四个开关中的每个开关均可以利用NM0SFET来实现，并且可以包括电阻器部件。
[0072]电流控制单元250包括分别对应于四个开关的四个放大器。每个放大器中的输入端子被耦接至电流测量单元240的输出端子和参考电压Vrefl至VMf4中的每个参考电压。在该示例中，电流测量单元240可以被实现为电流源、放大器和电阻器的组合，并且电流测量单元240的输出电压可以与所检测到的电流成比例。
[0073]可以在制造过程期间来设置参考电压VMfl至1@。响应于耦接至对应开关的中间节点(即，中间节点211至中间节点214中的一个中间节点)与AC电源之间的距离增大，对应参考电压可以相对地增大。例如，可以渐增地设置参考电压Vrefl至VMf4中的每个参考电压，从而参考电压Vrefl可以被设置为1[V]的值，并且可以相对于参考电压VMfl以10[mV]的值来渐增地设置参考电压VMf2至Vref4。
[0074]放大器中的每个放大器对参考电压Vrefl至Vref4中的一个参考电压和电流测量单元240的输出进行差分放大以生成控制信号。该控制信号被供应给开关的栅极。响应于电流测量单元240的输出电压比对应的参考电压(B卩，参考电压Vrefl至VMf4中的一个参考电压)大，来断开对应开关，并且当输出电压小于对应电压时将对应开关保持在接通状态。
[0075]在下文中，将基于电源电压Vin来描述LED驱动电路的操作的另一个示例。
[0076]首先，当电源电压Vin被施加至LED驱动电路130并且电源电压Vin小于第一 LED(LED1)的阈值电压时，基本上没有电流经由开关经过公共节点220流出。因此，输出测量单元240的输出电压具有基本上为O的值，并且所有的开关都保持在接通状态。
[0077]其次，响应于电源电压Vin的增大并且电源电压Vin大于第一 LED (LED1)的阈值电压，第一中间节点的电压大于第一参考电压。在这样的情况下，根据第一开关的端子之间的电压，数量较小的电流I1流过第一开关。经过公共节点220流出的电流I。(在下文中被称为公共电流)可以对应于流过第一开关的电流L。
[0078]这里，公共电流I。基本上等于流过发光单元120的电流。在下文中，公共电流I。被假定为与流过发光单元120的电流相同。这是因为，较之流过发光单元120的电流，与LED驱动电路130的驱动对应的驱动电流的量相对较小。
[0079]同时，电流测量单元240被构造为检测公共节点220的电流以向电流控制单元250提供对应的电压。如上所述，电流测量单元240可以通过反馈回路来检测该公共节点220的电流。
[0080]在电流测量单元240中检测到的电流I。基本上等于流过第一开关的电流I1 (即，当忽略用于LED驱动电路130的驱动电流时，Ic=I1)并且电流测量单元240输出具有Ic*k(常数)的值的电压以向电流控制单元250提供电压。
[0081]电流控制单元250通过放大器对第一参考电压Vrefl与电流测量单元240的输出电压之间的电压差进行放大，以将电压差提供给第一开关。当电流测量单元240的输出电压小于第一参考电压VMfl (即IjKVrefl)时，第一开关保持接通状态。这里，基于k和VMfl的值来确定第一开关保持接通状态的定时点(即，第一开关断开的定时点)。
[0082]第二开关至第四开关以类似于第一开关的方式来保持接通状态，这是因为第二开关至第四开关的第二参考电压VMf2至第四参考电压Vref4高于第一参考电压VMfl。然而，当电源电压Vin不大于第二 LED至第四LED (LED^LED4)的阈值电压时，电流不会流过第二开关至第四开关。反而，电流可以流过通过第一开关形成的电流移动路径。
[0083]第三，响应于电源电压Vin增大和电源电压Vin大于第一 LED和第二 LED (LED1^LED2)中的阈值电压的总和，较小的电流I2流过第二开关。
[0084]电流控制单元250被构造为通过放大器来对第二参考电压VMf2与电流测量单元240的输出电压之间的电压差进行放大，以将电压差提供给第二开关。响应于电流测量单元240的输出电压小于第二参考电压Vref2 (即I1WdKVref2),第二开关保持接通状态。
[0085]同时，电流控制单元250被构造为通过放大器来对第一参考电压Vrefl与电流测量单元240的输出电压之间的电压差进行放大以将电压差提供给第一开关。在电流测量单元240的输出电压大于第一参考电压V,efl (即Ii*I2*k > Vrefl)的情况下，断开第一开关。
[0086]当电源电压Vin不大于第三LED和第四LED (LED3^LED4)的阈值电压时，电流不会流过第三开关和第四开关，而且电流流过由第二开关形成的电流移动路径。
[0087]第四，响应于电源电压Vin增大和电源电压Vin大于第一 LED至第三LED (LED1***LED3)或第一 LED至第四LED (LED^..LED4)中的阈值电压的总和，电流控制单元250对多个开关中的参考电压VMfl至Vref4中的每个参考电压与电流测量单元240的输出电压之间的电压差进行计算以控制第一开关至第四开关中的每个开关中的操作。
[0088]第五，响应于电源电压Vin减小，LED驱动电路以与上述方式不同的方式进行操作。
[0089]当电源电压Vin的最大电压小于在第一 LED至第四LED (LEDr..LED4)中的阈值电压的总和时，流过第四LED (LED4)的电流I4可以对应于O[A]的值。当公共电流I。快速减小(即，Ic*k<Vref3)时，接通第三开关并且电流I3流过第三LED (LED3)0
[0090]响应于电源电压Vin的电平减小，电流控制单元250可以如上所示控制第一开关至第四开关的操作。
[0091]因此，LED驱动电路130可以设置最佳的电流移动路径而无需用于根据AC电力的电平来确定电流移动路径的单独逻辑电路。
[0092]图5为示出根据图1的LED驱动电路的操作的波形图。
[0093]在图5 Ca)中，电源电压Vin对应于通过对AC电压进行半波整流而生成的脉动电压。
[0094]在图5 (b)中，公共电流I。对应于经过公共节点220流出LED驱动电路130的电流。公共电流I。表示在电源电压Vin增大或减小以对应于特定电压Vthl、Vth2、Vth3或Vth4时逐步变化的阶梯状波形。
[0095]公共电流在电源电压Vin大于第一特定电压Vthl之前不变化。这里，第一特定电压Vthl可以对应于第一 LED组的阈值电压。在电源电压Vin大于第一 LED组的阈值电压之前，电流不经由中间节点211、212、213、214流过公共节点220，从而开关保持接通状态。
[0096]当电源电压Vin大于第一 LED组的阈值电压时，经过第一 LED组的小电流可以通过第一中间节点211和第一开关施加至公共节点220。
[0097]电流控制单元250可以感测小电流的变化以确定电流移动路径，使得发光单元120的电流流入第一开关。在电源电压Vin大于第二特定电压Vth2之前使公共电流I。饱和以保持恒定值。这里，第二特定电压Vth2可以对应于第一 LED组和第二 LED组中的阈值电压中的每个阈值电压的总和。如上所述，当电源电压Vin大于第二特定电压Vth2时，进入第二 LED组的小电流通过第二中间节点210和第二开关施加至公共节点220。
[0098]电流控制单元250可以感测小电流的变化以更新电流移动路径，使得发光单元120的电流流过第二开关。也就是说，电流控制单元250可以通过控制信号来断开第一开关。
[0099]如上所述，响应于电源电压Vin增大至超过第三特定电压Vth3和第四特定电压Vth4中的每一个来变化公共电流I。。电流控制单元250可以感测这样的变化以更新电流移动路径。
[0100]在电源电压Vin减小而不是电源电压Vin增大的情况下，公共电流I。可以以其他方式变化。
[0101]在电源电压Vin从最大电压减小至低于第四特定电压Vth4的情况下，LED电流会快速减小，这是因为施加至第四LED组的电压不大于对应的阈值电压。电流控制单元250可以基于电流变化来更新电流移动路径。也就是说，电流控制单元250可以接通第三开关。
[0102]在图5 (C)中，示出了与流过第一开关至第四开关的电流I1至电流I4对应的波形。流过第η开关的电流In响应于与第η阈值电压和第(η+1)阈值电压之间的值对应的电源电压Vin而具有特定值。
[0103]流过第一开关的电流I1响应于与第一阈值电压Vthl和第二阈值电压Vth2之间的值对应的电源电压Vin而具有特定值。
[0104]因此，随着电源电压Vin增大，电流移动路径依次从第一开关变化至第四开关。响应于电源电压Vin从最大电压减小，电流移动路径依次从第四开关变化至第一开关。
[0105]在一个示例中，电流控制单元250还可以包括线形块。线形块检测电源电压Vin的电平并控制流入多个开关中的每个开关的电流的量，使得所检测到的电流流量对应于电源电压Vin的变化。例如，线形块可以检测电源电压Vin的电平。线形块可以计算电源电压Vin与从电流测量单元240输出的信号之间的电压差，并且可以将差加入到从电流控制单元250生成的控制信号中以控制流入多个开关中的每个开关的电流的量。例如，当多个开关被分别实现为MOSFET并且线形块进行控制，使得施加至MOSFET的控制信号根据电源电压Vin的电平而增大时，流入MOSFET的电流的最大值增大并且电流测量单元240可以检测到公共电流I。响应于电源电压Vin的变化而变化。
[0106]图6为示出包括线形块的LED驱动电路的示例的操作的波形图。
[0107]在图6 (a)中，示出了来自不具有线形块的LED驱动电路的波形。波形的x轴和y轴分别表示时间和电源电压Vin的电平或公共电流I。的量。
[0108]如上所述，电源电压Vin对应于脉动电压，并且当电源电压Vin大于特定电压(例如LED的阈值电压)时，公共电流I。对应于变化的阶梯状波形。
[0109]在图6 (b)中，示出了具有线形块的LED驱动电路，并且公共电流I。响应于电源电压Vin的变化以每特定部分为斜率的方式来变化。
[0110]LED驱动电路130可以增大单个周期期间的电流面积(S卩，平均电流)以提高功率效率和照明效率。
[0111]在一个示例中，电流控制单元250还可以包括输出控制单元。输出控制单元测量电源电压Vin的最大电平以减小流入多个开关中的每个开关的电流的量，达到超过参考电平的比率。
[0112]例如，输出控制单元可以测量电源电压Vin的最大电平，计算超过预定义的参考电平的比率，并减小从电流控制单元250生成的控制信号达到该比率以控制流入多个开关的电流的量。
[0113]对于电源电压Vin的参考电平为220 [Vrms]的值和电源电压Vin的最大电平为242[Vrms]的值的LED驱动电路，输出控制单元可以测量来自电源单元110的电源电压Vin的最大电平，计算出超过220[V] (B卩，参考电平)的比率为10%，并且与传统电流的量(在电源电压Vin的参考电平被施加至LED电路时流动的电流)相比减小流入多个开关中的每个开关的电流的量多达比率10%。
[0114]图7为示出包括输出控制单元的LED驱动电路的示例的操作的波形图。
[0115]在图7 (a冲，用波形表示了施加至LED驱动电路的电源电压VinJP Vin2。波形的X轴和I轴分别示出了时间和电源电压Vin的电平或公共电流Ic的量。
[0116]图7 (a)中示出了参考电源电压Vinl和实际电源电&Vin2。实际电源电压Vin2的电平大于参考电源电压Vinl的电平。
[0117]在图7 (b)中，表不了响应于参考电源电压Vinl和实际电源电压Vin2的参考公共电流Ica和实际公共电流1。2。
[0118]在不具有输出控制单元的LED驱动电路中，参考公共电流Ica和实际公共电流1。2是相等的。然而，如上面所述，实际电源电压Vin2更快速地达到特定电压(例如，LED的阈值电压)，并且实际公共电流1。2与参考公共电流Iel相比在每部分中在较长时间内流动。
[0119]在具有输出控制单元的LED驱动电路中，实际公共电流1。2的量可以以所计算的比率的斜率来减小。尽管电源电压Vin变化，但LED驱动电路130可以在单个周期期间恒定地保持电流面积(平均电流)以恒定地保持LED亮度。
[0120]在一个示例中，LED驱动电路130还可以包括驱动功率单元。
[0121]驱动功率单元被耦接至电源单元110，并为LED驱动电路130的操作提供电源电压。例如，驱动电源单元可以被实现为JFET (结型场效应晶体管)。
[0122]上面描述的各种示例涉及使得能够更容易集成到照明装置中的LED驱动电路。例如，LED驱动电路可以不需要用于根据AC电源的电平来确定电流移动路径的逻辑电路。
[0123]所描述的技术可以具有以下效果。然而，这并不意味着特定示例应当包括所有以下的效果或仅包括以下效果，并且不应该被理解为所描述的技术的权利要求范围并不限于以下效果。反而，权利要求的范围由权利要求的语言来确定。
[0124]上面描述的各种示例可以检测与LED组耦接的公共节点的电流以确定LED组的电流移动路径，从而可以使集成到照明装置中更容易。
[0125]上面描述的各种示例可以基于公共节点中的电流的变化量来确定电流移动路径，从而可以移除用于检测LED组中的电压的逻辑电路。
[0126]虽然本公开内容包括特定示例，但对于本领域普通技术人员将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以对这些示例作出形式上和细节上的各种变化。本文所描述的示例应当被认为仅是描述性的检测，而不是为了限制的目的。对每个示例中的特征或方面的描述应当被认为是适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的次序执行所描述的技术、和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的元件以不同的方式来组合和/或用其他部件或其等同物来置换或补充，则可以实现适当的结果。因此,本公开内容的范围不由【具体实施方式】来限定,而由权利要求及其等同物来限定,并且权利要求及其等同物的范围之内的所有变化都应当被解释为包括在本公开内容中。
【权利要求】
1.一种发光二极管驱动电路，所述发光二极管驱动电路被构造为依次驱动包括至少一个发光二极管的多个串联耦接的发光二极管组，所述发光二极管驱动电路包括: 耦接至所述多个发光二极管组的端子的多个中间节点； 具有参考电压的公共节点； 开关单元，所述开关单元被构造为在所述公共节点与所述多个中间节点之间形成多个电流移动路径，并且被构造为基于控制信号来选择电流移动路径； 电流测量单元，所述电流测量单元被构造为检测经过所述公共节点的电流流量；以及 电流控制单元，所述电流控制单元被构造为基于所检测到的电流流量来生成所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中所述开关单元包括多个开关，所述多个开关被连接至对应的中间节点和所述公共节点以形成电流移动路径。
3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中所述公共节点的电流流量对应于流过所述多个电流移动路径的电流的和。
4.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中所述电流测量单元包括感测电阻器，所述感测电阻器被耦接至所述公共节点以形成反馈回路；以及所述电流测量单元被构造为基于所述感测电阻器的两侧的电压来检测从所述公共节点流出的电流的量。
5.根据权利要求4所述的发光二极管驱动电路，其中所述感测电阻器位于所述发光二极管驱动电路的外部。
6.根据权利要求2所述的发光二极管驱动电路，其中所述电流控制单元被构造为对所检测到的电流流量和设置给所述多个开关中的每个开关的参考电压进行差分放大以控制对应的开关。
7.根据权利要求6所述的发光二极管驱动电路，其中所设置的参考电压响应于交流电源和耦接至对应的开关的中间节点之间的距离的增大而增大。
8.根据权利要求2所述的发光二极管驱动电路，其中所述电流控制单元被构造为响应于所述电流流量的增大来断开所选择的电流移动路径中的开关以更新实际的电流移动路径。
9.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中所述电流流量响应于所述交流电源与所选择的电流移动路径之间的距离的增大而增大。
10.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中所述电流控制单元包括线形块，所述线形块被构造为测量所述交流电源的电平并控制流入所述多个开关中的每个开关的电流的量，使得所检测到的电流流量对应于所述交流电源的变化。
11.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中所述电流控制单元包括输出控制单元，所述输出控制单元被构造为测量所述交流电源的最大电平以减少流入所述多个开关中的每个开关的电流的量，直到超过参考电平的比率。
12.一种照明装置，包括: 整流单元，所述整流单元被构造为对施加于所述照明装置的交流电压进行半波整流；发光单元，所述发光单元包括多个串联耦接的发光二极管组，每个所述发光二极管组包括至少一个发光二极管；以及 发光二极管驱动电路，所述发光二极管驱动电路被构造为依次驱动所述多个发光二极管组， 其中所述发光二极管驱动电路包括: 耦接至所述多个发光二极管组的端子中的每个端子的多个中间节点； 具有参考电压的公共节点； 开关单元，所述开关单元被构造为在所述公共节点与所述多个中间节点之间形成多个电流移动路径，并且被构造为基于控制信号来选择电流移动路径； 电流测量单元，所述电流测量单元被构造为检测经过所述公共节点的电流流量；以及 电流控制单元，所述电流控制单元被构造为基于所检测到的电流流量来生成所述控制信号。
13.—种驱动多个串联耦接的发光二极管组的方法，每个所述串联耦接的发光二极管组包括至少一个发光二极管，所述方法包括: 检测经过驱动电路的公共节点的电流流量，所述驱动电路包括:所述公共节点；f禹接至所述多个发光二极管组的端子的多个中间节点；具有参考电压的公共节点；以及开关单元，所述开关单元被构造为在所述公共节点与所述多个中间节点之间形成多个电流移动路径; 基于所检测到的电流流量来生成控制信号；以及 基于所述控制信号从所述多个电流移动路径中选择电流移动路径。
【文档编号】H05B37/02GK104470052SQ201410132966
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】金贤贞, 李承焕 申请人:美格纳半导体有限公司