用于動(dòng)態(tài)減少led電流的方法、驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)光電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于驅(qū)動(dòng)可變數(shù)量的LED燈帶的串聯(lián)排列的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，每個(gè)燈帶具有與各自燈帶并聯(lián)連接的電容器；該驅(qū)動(dòng)器包括：可控電流源，配置為串聯(lián)連接在串聯(lián)排列和整流交流電源之間，并提供經(jīng)過串聯(lián)排列的可控電流(Istr)；和電流源控制器，配置為控制可控電流源；其中電流源控制器被操作為當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值電壓(Vstr3A)相對(duì)高的時(shí)候，提供相對(duì)低的電流(ILED’)，當(dāng)該差值電壓(Vstr3A)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)高的電流(ILED)。本發(fā)明還公開了相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路、照明電路和方法。
【專利說明】
用于動(dòng)態(tài)減少LED電流的方法、驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)光電 路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及L邸驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電路、LED電路，和操作L邸驅(qū)動(dòng)器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今，所謂的直接連接電源（direct-to-mains)的LED發(fā)光電路變得越來越流行， 送是因?yàn)槠湫螤钜驍?shù)優(yōu)勢及低成本，雖然后者取決于所需要的性能。線性L邸驅(qū)動(dòng)器實(shí)際 上是驅(qū)動(dòng)直接連接到電源的高電壓LED電流源。線性L邸驅(qū)動(dòng)器是直接把一個(gè)或多個(gè)LED 或L邸燈帶連接到電源的L邸驅(qū)動(dòng)器的新類型。
[0003] 圖1顯示了，通用的具有線性LED驅(qū)動(dòng)器的直接連接電源的LED照明電路的例子 和相應(yīng)的供應(yīng)電壓（化ect)和L邸燈帶電流（Iledi，Iled2和Iled3)工作時(shí)的曲線圖。依賴于 電源電壓Vmains,不同數(shù)量的L邸燈帶可能串聯(lián)連接，如圖1所示。電源電壓Vmains被整 流器110整流。隨著整流電源電壓增加，燈帶LED1、LED2和LED3是連續(xù)并累積的接通的， 通過控制器使能控制電流源供應(yīng)電流，依次是控制器1、控制器2、控制器3,如圖顯示?？?控制的電流源和控制器在集成電路中的典型的實(shí)現(xiàn)形式是驅(qū)動(dòng)芯片。隨著整流電源電壓減 少，燈帶一個(gè)接一個(gè)被關(guān)閉。
[0004] -些直接連接到電源的L邸照明電路遭受了不相等的L邸接通時(shí)間，如圖1 (luDi， LeD2和ILED3)，雖然送可能通過改變開關(guān)順序來改變，從"第一個(gè)開，最后一個(gè)關(guān)"的順序到例 如"第一個(gè)開，第一個(gè)關(guān)"，如專利申請(qǐng)US2013-0257282A1掲露的郝樣。
[000引用線性LED驅(qū)動(dòng)器控制的LED照明電路，遭受兩倍電源頻率的100%光波動(dòng)，因?yàn)?L邸驅(qū)動(dòng)電流在電源電壓低于Vud的情況下不能流動(dòng)。送會(huì)導(dǎo)致光的質(zhì)量差，因?yàn)閮杀兜碾?源頻率的100%的光波動(dòng)對(duì)于有些人來說是不舒服的。為了改善光的質(zhì)量，需要在各自的 L邸燈帶LEDULED2和LED3上并聯(lián)電容器C1、C2和C3,如圖2所示。電容器在啟動(dòng)階段期 間，電容器被充電到接近于燈帶工作電壓的值。然后，在正常操作期間，電容器中存儲(chǔ)的電 荷可W被用于給各自的L邸燈帶供電，W減少電流波動(dòng)并提高光的質(zhì)量。為了防止電容器 被放電，在L邸燈帶的串聯(lián)布置中設(shè)有二極管Dl、D2和D3。
[0006] 應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)燈被供電，在燈發(fā)光之前，電容器需要被充電到電壓心D。因此啟 動(dòng)階段要求電容器被盡可能快的充電。
[0007] 當(dāng)電容器還未充電時(shí)，集成電路兩端的總的電源電壓和電流源的損耗都是高的， 即使使用低到中等的充電電流。例如，如果整流電源電壓是化ect，電容器兩端的電壓是 Vcl、Vc2 和 Vc3,郝么電壓（VstrlA，Vstr2A 和 Vstr3A)在節(jié)點(diǎn) StrlA、Str2A 和 Str3A 分別 是化ect-Vcl，化ect-Vcl-Vc2 和化ect-Vcl-Vc2-Vc3。當(dāng)電容器未充電，Vcl、Vc2 和 Vc3 全 部都是（大約）是0,所W對(duì)于充電電流Iud, IC的功率損耗是接近于化ectXIuD。即使對(duì) 于相對(duì)低的120V的美國電源電壓，峰值電壓是170V。依賴與用于該電流源的高電壓晶體管 的物理尺度，毫安范圍的小電流已經(jīng)可W導(dǎo)致顯著地溫度升高。
[0008] 由于峰值電源電壓的變化，可能會(huì)在普通操作中產(chǎn)生熱功率損耗的另外的來源。 在峰值電源電壓高的期間，在含有電流源的集成電路中，過電壓下降，送導(dǎo)致了功率損耗， 其表現(xiàn)的與熱損耗相像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供了如獨(dú)立權(quán)利要求中定義的方法和裝置。
[0010] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于驅(qū)動(dòng)可變數(shù)量的L邸燈帶的串聯(lián) 排列的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，每個(gè)燈帶具有與各自燈帶并聯(lián)連接的電容器；該驅(qū)動(dòng)器包括： 可控電流源，配置為串聯(lián)連接在串聯(lián)排列和整流交流電源之間，并提供經(jīng)過串聯(lián)排列的可 控電流（Istr);和電流源控制器，配置為控制可控電流源；其中電流源控制器被操作為當(dāng) 串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值電壓（VstrfA)相對(duì)高的時(shí)候，提供 相對(duì)低的電流（IuD')，當(dāng)該差值電壓（VstrfA)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)高的電流（Iud)D
[0011] 通過在差值電壓較高的時(shí)候，提供相對(duì)較低的電流，可W減少驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的功率損 耗，從而減少驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)熱。送可W，例如，簡化照明電路的熱量管理?？商鎿Q的或另外 的，可W使用具有低額定功率的晶體管（在更小的區(qū)域），因此潛在的節(jié)約了成本。
[0012] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電流源控制器被配置為依賴于電容器的充電水平 來調(diào)節(jié)電流，且所述相對(duì)低的電流是第一相對(duì)低的電流。根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，所 述電流源控制器被配置為響應(yīng)于大于參考電壓（Vref)的差值（VstrfA)提供第一相對(duì)低的 電流。因?yàn)樵诶硐牖睦又校瑳]有其他的串聯(lián)元件，并且是無損耗連接的，所有的差值電 壓VStrfA是在驅(qū)動(dòng)器集成電路中下降的，只要差值電壓超過參考水平，就減少充電電流到 相對(duì)低的水平，通過此種方法可W減小集成電路中的功率損耗。因?yàn)樵诶硐牖睦又?，沒 有其他的串聯(lián)元件，并且是無損耗連接的，所有的差值電壓VStrfA是在驅(qū)動(dòng)器集成電路中 下降的，只要差值電壓超過參考水平，就減少充電電流到相對(duì)低的水平，通過此種方法可W 減小集成電路中的功率損耗。
[0013] 根據(jù)瞬間的電源電壓動(dòng)態(tài)地調(diào)整充電電流，可能因此趨向于同時(shí)確?？山邮艿钠?均驅(qū)動(dòng)電流（如在啟動(dòng)期間提供可接受的充電時(shí)間），和可接受的集成電路損耗W及導(dǎo)致 的溫度。
[0014] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)器被配置為與包括電阻器（RJ和具有電壓 降（VJ的穩(wěn)壓二極管的串聯(lián)組合進(jìn)行操作，該串聯(lián)組合并聯(lián)連接到電流源；其中該電流源 控制器包括電流比較器，該比較器被配置為比較經(jīng)過電阻的電流與參考電流（Istartup), 并且該參考電流與參考電壓根據(jù)公式具有確定的關(guān)聯(lián)；化ef = Vw+IstartupXRw。（電 壓）差異因此被轉(zhuǎn)化成相關(guān)的電流，使用參考電流Istartup和電流比較器可W方便操作， 從而在驅(qū)動(dòng)器集成電路中使用簡單和/或空間節(jié)約的電路設(shè)計(jì)。此外，通過實(shí)現(xiàn)在電流域 的信號(hào)處理，該方面可W與其他方面配合，尤其是，調(diào)節(jié)不同的峰值電壓W下將更為詳細(xì)的 解釋；可替換的或無限制的，也可W在電壓域進(jìn)行比較，通過把流過電阻器Rw的電流轉(zhuǎn)化 為電壓，并把它與內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較。
[0015] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，所述電流源控制器被操作為在所有LED燈發(fā)射光 的操作期間，當(dāng)串聯(lián)排列兩端所述相對(duì)低的電流是相對(duì)高的電流的一半。送會(huì)使得在電源 周期高電壓部分的期間，將功率損耗至少二等分。
[0016] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電流源控制器被操作為在所有LED燈發(fā)射光的操 作期間，當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值電壓（Vstr3A)相對(duì)高的 時(shí)候，提供第二相對(duì)低的電流（IuD"),當(dāng)該差值電壓（VstrfA)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)高 的電流（LJ。送樣的實(shí)施例可W用于在RMS(和峰值）電源高的期間，減少集成電路的功 率損耗。此外，通過減少或甚至消除功率損耗與電源電壓變化的關(guān)聯(lián)，可W使用更小的散熱 器（因?yàn)闊釗p耗會(huì)減少）：在高電壓的時(shí)候沒有相對(duì)低電流的操作，燈的熱設(shè)計(jì)不得不為對(duì) 應(yīng)于全電流和高電壓（如高于一般的電源電壓）的最壞情況的損耗而作尺度設(shè)計(jì)，甚至是 在極其高的電壓（如幾倍于IC內(nèi)的電壓）。送將會(huì)導(dǎo)致在正常操作時(shí)，散熱的過度尺度設(shè) 計(jì)，送樣也會(huì)導(dǎo)致成本的增加。
[0017] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，所述第二相對(duì)低的電流與相對(duì)高的電流有確定的 關(guān)系。通過提供改變后的電流，電路會(huì)被設(shè)計(jì)的與用與第一相對(duì)低的電流在啟動(dòng)階段提供 改變的設(shè)計(jì)是類似的。根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，所述第二相對(duì)低的電流根據(jù)干線電 壓變化，使得差值電壓（VstrfA)和第二相對(duì)低的電流的乘積是固定的。送就可W顯著的降 低，甚至消除IC內(nèi)隨著峰值電源電壓的變化而產(chǎn)生的功率損耗的變化。從而可W簡化IC 的熱設(shè)計(jì)，和/或它可能防止過度指定驅(qū)動(dòng)器所需的功率開關(guān)。
[0018] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)器被配置為用包括電阻器Rw和具有電壓降 Vw的穩(wěn)壓二極管的串聯(lián)組合進(jìn)行操作，該串聯(lián)組合并聯(lián)連接到電流源；其中電流源控制器 包括電流求和單元和比例縮放單元，該電流求和單元被配置為從L邸參考電流Qw,UD)中 減去經(jīng)過電阻器的電流（IJ，該比例縮放單元被配置為按比例縮放所得到的電流，該電流 源控制器被配置為通過縮放后得到的電流來減少相對(duì)高的電流，W得到第二相對(duì)低的電 流。通過送樣的實(shí)現(xiàn)方式，此設(shè)計(jì)與用于在啟動(dòng)階段提供第一相對(duì)低的電流的設(shè)計(jì)是類似 的，因此提供了設(shè)計(jì)元件或整個(gè)設(shè)計(jì)的重復(fù)利用、共享的可能性，或簡化了設(shè)計(jì)。
[0019] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供一種驅(qū)動(dòng)電路，包括前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所 述的驅(qū)動(dòng)器，W及電阻器Rw和具有電壓降Vw的穩(wěn)壓二極管的串聯(lián)組合，該串聯(lián)組合被并聯(lián) 連接到電流源。
[0020] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供一種照明設(shè)備，包括權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng) 電路，多個(gè)L邸燈帶的串聯(lián)排列，多個(gè)電容器，多個(gè)電容器被配置為使得每個(gè)燈帶具有與各 自燈帶并聯(lián)連接的電容器。
[0021] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供一種控制LED照明電路中的電流的方法，該 L邸照明電路包括；可變數(shù)量的L邸燈帶的串聯(lián)排列，其中每個(gè)燈帶具有與各自燈帶并聯(lián)連 接的電容器；驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器包括串聯(lián)連接在串聯(lián)排列和整流交流電源之間并提供經(jīng)過 串聯(lián)排列的可控電流（Istr)的可控電流源，W及被配置為控制可控電流源的電流源控制 器；所述方法包括；操作電流源控制器，當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間 的差值（VstrfA)相對(duì)高的時(shí)候，提供相對(duì)較低的電流Qud'),當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整 流交流電源電壓之間的差值（VstrfA)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)較高的電流（Iud);
[0022] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，所述的方法，包括通過依賴于電容器的充電水平 調(diào)節(jié)電流來動(dòng)態(tài)減少經(jīng)過串聯(lián)排列的啟動(dòng)電流。
[0023] 根據(jù)公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，所述的方法，包括在所有L邸燈發(fā)射光的操作期 間，當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值電壓（VstrfA)相對(duì)高的時(shí)候， 提供第二相對(duì)低的電流（IuD"),當(dāng)該差值電壓（VstrfA)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)高的電 流（Iud)。所述的方法，可能包括根據(jù)干線電壓改變所述第二相對(duì)低的電流，使得差值電壓 (VstrfA)和第二相對(duì)低的電流的乘積是固定的。
【附圖說明】
[0024] 圖1顯示了具有線性L邸驅(qū)動(dòng)器的直接連接電源的L邸照明電路及其電壓和電流 圖；
[00巧]圖2顯示了包括并聯(lián)電容器的LED照明電路；
[0026] 圖3顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的LED照明電路；
[0027] 圖4顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的LED照明電路；
[0028] 圖5顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的操作的原理圖；
[0029] 圖6顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在啟動(dòng)階段期間，電流源的電壓和LED電流曲 線，如圖5所說明的；
[0030] 圖7顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在啟動(dòng)階段期間，使用動(dòng)態(tài)充電電流的波形， 如圖5所說明的；
[0031] 圖8(a)顯示了在正常操作期間，用相對(duì)低的峰值電源電壓的損耗指示圖；
[0032] 圖8化）顯示了在正常操作期間，用相對(duì)高的峰值電源電壓的損耗指示圖；
[0033] 圖9顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的操作的原理圖；
[0034] 圖10顯示了 Vmains, Iled和損耗功率的圖；和
[0035] 圖11顯示了線性驅(qū)動(dòng)器線路電壓調(diào)整。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 需要說明的是，圖是說明性的，并非按比例畫的。相同的參考符號(hào)被用于指示修改 過的或不同的實(shí)施例中相應(yīng)的或相似的特征。
[0037] 圖3顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的LED照明電路300。電路300通過交流電源 供電，整流器310整流該交流電源。通過阻塞二極管Dl將該整流電源電壓化ect提供給多 個(gè)L邸燈帶LEDULED2和LED3中的第一 L邸燈帶LED1。另外的阻塞二極管D2、D3分別和 與燈帶LEDl串聯(lián)連接的其他L邸燈帶連接。各電容器CU C2、C3分別與各LED (各自的） 并聯(lián)。電容器Cl, C2，C3可W用來存儲(chǔ)電荷，該電荷被用于在化ect < Vud時(shí)給各自的LED 燈帶供電，W減少電流波紋，并提高燈光的質(zhì)量，使得人在看該燈光時(shí)更為舒適。阻塞二極 管D1、D2、D3用于防止電容器Cl, C2, C3放電。
[0038] LED電路包括驅(qū)動(dòng)器320,該驅(qū)動(dòng)器320用于控制L邸燈帶，在下文將更詳細(xì)地說 明。該驅(qū)動(dòng)器可能作為集成電路（IC)實(shí)現(xiàn)。該驅(qū)動(dòng)器320是通過該整流電源供電的。將 電容器CVDD用作該驅(qū)動(dòng)器的自助供電設(shè)備，即使在整流電源電壓不足W向驅(qū)動(dòng)器供電時(shí)， 也能保證繼續(xù)操作。如圖顯示，也可能有LED電阻器RL邸和泄漏電阻器RBLE邸，來分別設(shè) 置L邸驅(qū)動(dòng)電流和泄漏電流?？蒞施加泄漏電路到驅(qū)動(dòng)器，來增加調(diào)光兼容性。各燈帶分 別連接到驅(qū)動(dòng)器的各自的末端，如STRIA、STR2A和STR3A。該驅(qū)動(dòng)器包括開關(guān)裝置（未顯 示），該開關(guān)裝置確保隨著電源電壓增加，通過將L邸燈帶連接到電流源330，使L邸燈帶連 續(xù)的接通。圖中顯示了控制器處于的狀態(tài)是，有電流源330通過連接到STR3A給全部的燈 帶供電。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解驅(qū)動(dòng)器320是相對(duì)于該開關(guān)裝置的簡化形式。可使用更多 完整的開關(guān)裝置，例如圖4及相關(guān)解釋會(huì)簡要提到。電流源330可W通過電流源控制器340 來控制。
[0039] 連接在燈帶LED3最底部和地之間的是電流傳感器電阻器Rdv和穩(wěn)壓二極管Z CV的 串聯(lián)組合。穩(wěn)壓二極管提供偏移電壓Vw,電阻器Rw將差值電壓VstrfA-V W轉(zhuǎn)化為電流。
[0040] 圖4顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)LED照明電路的實(shí)施例。該電路與圖3的類似，不同 的是在每一個(gè)L邸燈帶的低電壓端（即最底部）和驅(qū)動(dòng)器之間存在另外的電流通路。送些 另外的電流通路分別包括各自的散熱電阻器RH1，R肥和冊(cè)3。在正常操作中，散熱電阻器 RH1，R肥和R冊(cè)被用于減少驅(qū)動(dòng)器320內(nèi)部的熱損耗，如下說明的；LED具有高的非線性電 流-電壓特性，W致于在操作中，L邸燈帶兩端的電壓可能被認(rèn)為是接近于一個(gè)常數(shù)（V,J。 當(dāng)該整流電源電壓化ect增加到超過能使第一 L邸燈帶LEDl接通的電壓時(shí)，但在其到達(dá)能 使第二L邸燈帶LED2接通的電壓之前，過電壓化ect-VuD不得不在某處下降。送導(dǎo)致了值 為IX (化ect-VuD)的功率耗損。若少了另外的電流通路，過電壓在驅(qū)動(dòng)器320內(nèi)部下降， 導(dǎo)致由驅(qū)動(dòng)器集成電路產(chǎn)生全部的功率耗損。然而，通過適當(dāng)控制電流驅(qū)動(dòng)器電流，特別 是通過在包括散熱電阻器的通路STRlB和不包括散熱電阻器的通路STRlA之間正確分配該 電流，該功率耗損的至少一部分可W在散熱電阻器RHl中產(chǎn)生。因?yàn)樵撾娮杵魇窃隍?qū)動(dòng)器 320之外的，因而可W簡化該體系的熱量管理，特別是可W簡化驅(qū)動(dòng)器集成電路320的溫度 控制。圖4顯示的該布置的其他方面與圖3是相似的。
[0041] 驅(qū)動(dòng)器集成電路包括電流源的功能。送將予W描述，如圖5,顯示了在啟動(dòng)操作期 間，實(shí)施例中的控制。開始時(shí)，電容器沒有完全被充滿，Vei= 0V，Vt2= 〇V，Va= 0V，因此電 流源的電壓是Vk。。,。當(dāng)燈通電的時(shí)候，用戶希望它能瞬間開啟，或者接近瞬間開啟。但是當(dāng) 電容器Cl, C2, C3被用于與LED并聯(lián)時(shí)，在LED發(fā)光之前，電容器需要被充電到Vu；D。因此 啟動(dòng)階段需要其中的電容器快速充電。然而，電容器Cl, C2, C3未被充電時(shí)，即使使用低到 中等的充電電流，IC兩端的總電壓W及電流源的耗損都仍然可能是高的。根據(jù)用于該電流 源的高電壓晶體管的物理尺度，毫安范圍的小電流已經(jīng)可W導(dǎo)致顯著地溫度升高。為了保 證集成電路的壽命，溫度的升高需要被控制到可接受的程度。
[0042] 如圖5所示，驅(qū)動(dòng)器包括電流源。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，具有電流源控制器540， 其被配置為依賴于電容器的充電電平調(diào)節(jié)在電流源530上的L邸驅(qū)動(dòng)電路的充電電流。在 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，該電流源控制器可W包含比較器542。在啟動(dòng)階段，可通過比較器動(dòng) 態(tài)地設(shè)置充電電流Istr,特別的，如果該比較器顯示Iw比參考電流Istartup高時(shí)，電流源 被設(shè)置為提供比比較器顯示Iw比參考電流Istartup低時(shí)相對(duì)更低的電流I UD'供電。因 此提供一種根據(jù)電容器的充電水平動(dòng)態(tài)地校準(zhǔn)該充電電流Istr到LeD或I UD'的方法。
[0043] 為了更詳細(xì)地說明，電容器的充電水平可W在Str3A處測量。電壓VStrfA可W通 過下列方程式（1)描述。
[0044] Vswa= VKe"-Vci-Vc2-Vc3 (D
[004引該線性驅(qū)動(dòng)電路可W包含電阻器Rw。電壓VStrfA可W通過Rw被轉(zhuǎn)換為電流。 通過布置具有電壓降Vw的穩(wěn)壓二極管Z W與電阻器R W串聯(lián)，可W使得偏移電壓V W可W從 VStrfA中減去。該得到的電流Iw可W通過W下方程式（2)來描述。
[004引
按）
[0047] 比較器可被用于比較Iot和啟動(dòng)電流I startup。如果IDV > I startup，電源高比較 器的輸出是高的，充電電流Istr從Led減少到I LED'，W減少集成電路的耗損和溫度升高。
[0048] 送對(duì)應(yīng)于條件：
[0049] Iqv> !startup ; (3)
[0050] 目 P
(4)
[0051] 通過定義 Vstartup = IstartupXRov
[0052] 或者 VStr3A > "Vref，通過定義化ef = Vdv+Vstartup
[0053] 使用該方法，充電電流的兩個(gè)值可W被設(shè)置。送個(gè)概念可W容易的被擴(kuò)展為包含 多個(gè)！startup級(jí)，甚至使用Iot,用Iw的增加來線性降低Istr。
[0054] 圖6顯示了在超過整流電源的半個(gè)周期中，電流源上的電壓Vk。。,，來自電流源控制 器的輸出"Mainshi曲"，W及啟動(dòng)階段的LED電流曲線圖。當(dāng)Vuect低時(shí)，可W使用高的LED 電流luD。當(dāng)檢測到高的電源電壓時(shí)，使用較低的LED電流Iud'來限制電流源的耗損。
[00巧]圖7顯示了在使用動(dòng)態(tài)的充電電流的啟動(dòng)階段期間，VStr3的波形710,源電流 Iud720, L邸燈帶中一個(gè)燈帶和相應(yīng)的電容器上的電壓（即Vcx=化ect-VStrlA)730,驅(qū)動(dòng) 器集成電路中的功率損耗（VStrAXLj740。當(dāng)電容器電壓Vcy=VuJS是低的時(shí)候，電流 源電壓是高的，并且它的損耗會(huì)較高。因此顯示在722,對(duì)于電源周期的相對(duì)較大的部分，電 流是低的，W減小送種效果。正如電容器進(jìn)一步充電，電流源電壓VStrfA變得越來越低，低 電流的部分變得越來越短，如724和726所示。在該例子中，充電電流在用于高電源的15mA 和用于低電源的30mA之間，把電流源損耗限制在大約2. 4W。沒有電流動(dòng)態(tài)的減少，峰值電 流源損耗會(huì)幾乎高一倍，送可能會(huì)給電流源中的晶體管的尺度對(duì)壽命要求的滿足帶來嚴(yán)重 的影響。
[0056] 圖8(a)顯示了線性驅(qū)動(dòng)器在正常操作期間，用相對(duì)低的峰值電源電壓時(shí)的損耗， 圖8(b)顯示了線性驅(qū)動(dòng)器在正常操作期間，用相對(duì)高的峰值電源電壓時(shí)的損耗。如圖所 示，總的LED電壓和電源電壓基本決定了線性驅(qū)動(dòng)器在正常操作下的損耗。用相對(duì)低的峰 值電壓，典型的損耗如圖8 (a)中的810,812,814和816所指示。在高電源的情況，損耗進(jìn) 一步增加，如圖8(b)中的820,822,824和826所示。關(guān)于效率W及它們的損耗，線性驅(qū)動(dòng) 器取決于LED電壓與電源電壓的匹配程度。送在圖8(a)和8(b)中說明了，其顯示了相比 于對(duì)較高的電源電壓，對(duì)普通或小的電源電壓能顯著更好的匹配。從貫穿完整電源周期的 電源中提取恒定電流，隨著電源電壓的增加而增加串聯(lián)LED的數(shù)目，隨著電源電壓的減少 而減少串聯(lián)LED的數(shù)目。當(dāng)VlED< V Kect< 2V LED時(shí)，（V Kect-VLED) X Iled代表了損耗的大部分。 可W看到，對(duì)于相對(duì)高的電源電壓，損耗主要是由電源電壓峰值附近支配的（在該峰值處， 由于VKwt-3VuD的過電壓的"頂部空間巧驅(qū)動(dòng)器集成電路中下降）。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中， 在高峰值電源電壓條件下，可能通過使Iud與電源周期的送一部分適配來減少送些損耗減 少。
[0057] 圖9顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的操作的原理圖。有電流源控制器，電流源控 制器被配置為隨著電源電壓增加而動(dòng)態(tài)地減少L邸驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電流。如圖所示，電路 可W包含電阻器Rev和穩(wěn)壓二極管Z W，串聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)Str3和地或OV之間。Rw和Z W被布 置為把VStr3轉(zhuǎn)換為相關(guān)的電流Idv。電流源控制器包括求和點(diǎn)942,該求和點(diǎn)942從L邸參 考電流中減去I w。電流源控制器進(jìn)一步地包括縮放單元944,用于縮放差值Iw-Ifw, UD。如圖所示，縮放因數(shù)可能是1000,該因數(shù)通常是取決于電阻器Rcv和Iwf,tJi。不同的 縮放差異被用于將電流Iud與第二相對(duì)低的電流I LED"匹配。如送例子所示，第二相對(duì)低的 電流Iud"因而可W是不固定的，其可W隨著電壓VStrfA的增加而改變。因?yàn)轵?qū)動(dòng)器內(nèi)的 電流隨著它兩端的電壓的增加而減少，因此雖然峰值電壓改變，但功率損耗的變化的減少 是可W實(shí)現(xiàn)的，甚至達(dá)到恒定的功率。
[0058] 如不采用任何防止措施，燈的熱設(shè)計(jì)會(huì)將尺寸設(shè)計(jì)用于最壞情況的損耗。送導(dǎo)致 了在普通運(yùn)行條件下的過度尺度的散熱，送也將導(dǎo)致不理想的成本結(jié)構(gòu)。功率耗損不依賴 于電源電壓的變化是非常有益的，因?yàn)樗蜆泳椭恍枰^小的散熱。
[0059] 在其他的實(shí)施例中（未顯示），可能應(yīng)該被叫做步驟實(shí)施例，明智的步驟是，將電 壓VStrfA與參考電壓進(jìn)行比較，如果電壓VStrfA超過該闊值，電流驅(qū)動(dòng)器電流減少。送樣 的實(shí)施例包含對(duì)應(yīng)于單一參考電壓的單一步驟，可能是類似于上文描述的在啟示階段減少 功率損耗。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解該思想可W延伸到對(duì)應(yīng)于多個(gè)步驟的多個(gè)參考電壓。 用多個(gè)參考電壓和多個(gè)步驟，送樣的實(shí)施例類似于如圖9描述的第二相對(duì)低的電流的連續(xù) 變化。
[0060] 圖 10 顯示了 Vmains 的圖（在 1010 和 1015) ,Istr (在 1020,1025 和 1025')和 損耗功率（在1030,1035,和1035')，用于普通峰值電源電壓的跨整流電源半周期（1010， 1020和1030)，和用于高峰值電源電壓的（用于如圖9中的說明的，在1015,1025和1035， 用于上文討論的單一步驟的，在1015,1025'和1035')。對(duì)于連續(xù)變化的實(shí)施例，高電源 電壓的反饋減少LED電流，在電源的峰值電壓處，把電流源的損耗大致保持為一個(gè)常數(shù)（如 1035顯示）。對(duì)于單一步驟的實(shí)施例中，在電源周期峰值周圍，把電流減少為常數(shù)，功率耗 損不是常數(shù)，而是如1035'郝樣改變。盡管如此，該功率耗損相對(duì)于沒有電流減小，仍然是 顯著減少的。
[006U 如1025和1035顯示的，圖9中的具體實(shí)施例中，Rdv和Zdv把VStr3A轉(zhuǎn)換為與Vucct 成比例的電流。通過從L邸參考電流Iref中減去該電流，可W實(shí)現(xiàn)接近恒定的功率損耗。 送可W使集成電路和整個(gè)應(yīng)用中的電流源的尺度只要設(shè)計(jì)的用于典型功率水平即可，而不 再要求用于最壞情況的功率水平，因此可W節(jié)約成本。
[0062] 圖11顯示了燈帶電流在沒有（1110)和有（1120)動(dòng)態(tài)減少LED電流情況下的平均 燈帶電流。它顯示了平均燈帶電流作為線路調(diào)整功能，也就是說，峰值電壓。它清楚的顯示 了具有動(dòng)態(tài)L邸電流減少的情況比不具有的減少的情況，平均L邸電流更趨于常數(shù)。因此線 路調(diào)整是改善的。正常的，當(dāng)該電源電壓增加，LED的接通時(shí)間增加，從而平均電流（1110) 增加，因此光輸出也增加。送并不是所期望的效果，用戶期望的是恒定的光輸出，不受電源 電壓的影響。通過在電源電壓的峰值處減少該LED驅(qū)動(dòng)電流，平均電流減少（如1120)，電 源調(diào)整率改善。
[0063] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解L邸燈帶可W由一個(gè)L邸組成也可W由多個(gè)串聯(lián)的LED 組成，來實(shí)現(xiàn)適合的操作電壓。
[0064] 上下文中描述的分離的實(shí)施例可W在一個(gè)實(shí)施例中進(jìn)行組合。上下文中描述的分 離的實(shí)施例可W在一個(gè)實(shí)施例中進(jìn)行組合。本申請(qǐng)可能經(jīng)一部根據(jù)送樣的特征或結(jié)合主張 新的權(quán)利要求。
[0065] 通過閱讀該公開的內(nèi)容，另外的變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見 的。送樣的變化和修改可W包括增加或替換已知的類似或其他的特征，除此之外，也可增加 或替換已經(jīng)在本申請(qǐng)中描述過的特征。
[0066] 雖然該附加的權(quán)利要求針對(duì)特別的特征的結(jié)合，應(yīng)該清楚的是本文公開的范圍包 括任何直接或間接的公開的常規(guī)設(shè)計(jì)或者任何常規(guī)組合，不論它是否在權(quán)利要求中主張。
[0067] 由于完整性的原因，詞語"包括"并不排除還有其他的元素或步驟，詞語"一個(gè)"并 不排除復(fù)數(shù)，權(quán)利要求中敘述而得可能實(shí)現(xiàn)功能的單一處理器或其他單元不能限制權(quán)利要 求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于驅(qū)動(dòng)可變數(shù)量的LED燈帶的串聯(lián)排列的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，每個(gè)燈帶具 有與各自燈帶并聯(lián)連接的電容器；該驅(qū)動(dòng)器包括 ： 可控電流源，配置為串聯(lián)連接在串聯(lián)排列和整流交流電源之間，并提供經(jīng)過串聯(lián)排列 的可控電流（Istr);和 電流源控制器，配置為控制可控電流源； 其中電流源控制器被操作為當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值 電壓（Vstr3A)相對(duì)高的時(shí)候，提供相對(duì)低的電流），當(dāng)該差值電壓（Vstr3A)相對(duì)低 的時(shí)候，提供相對(duì)高的電流（1_)。2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流源控制器被配置為依賴于電容 器的充電水平來調(diào)節(jié)電流，且所述相對(duì)低的電流是第一相對(duì)低的電流。3. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流源控制器被配置為響應(yīng)于大于 參考電壓（Vref)的差值（Vstr3A)提供第一相對(duì)低的電流。4. 如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，被配置為與包括電阻器（RJ和具有電壓 降（VOT)的穩(wěn)壓二極管的串聯(lián)組合進(jìn)行操作，該串聯(lián)組合并聯(lián)連接到電流源；其中該電流源 控制器包括電流比較器，該比較器被配置為比較經(jīng)過電阻的電流與參考電流（Istartup)， 并且該參考電流與參考電壓根據(jù)公式具有確定的關(guān)系：Vref = VOT+IStartupXROT。5. 如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述相對(duì)低的電流是相對(duì)高 的電流的一半。6. 如前述任一權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流源控制器被操作為在所 有LED燈發(fā)射光的操作期間，當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值電壓 (Vstr3A)相對(duì)高的時(shí)候，提供第二相對(duì)低的電流當(dāng)該差值電壓（Vstr3A)相對(duì)低的 時(shí)候，提供相對(duì)1?的電流（Itm)。7. 如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述第二相對(duì)低的電流與相對(duì)高的電流 有確定的關(guān)聯(lián)。8. 如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述第二相對(duì)低的電流根據(jù)電源電壓變 化，使得差值電壓（Vstr3A)和第二相對(duì)低的電流的乘積是固定的。9. 如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，被配置為用包括電阻器ROT和具有電壓 降VOT的穩(wěn)壓二極管的串聯(lián)組合進(jìn)行操作，該串聯(lián)組合并聯(lián)連接到電流源；其中電流源控制 器包括電流求和單元和比例縮放單元，該電流求和單元被配置為從LED參考電流（I" f, _) 中減去經(jīng)過電阻器的電流（IOT)，該比例縮放單元被配置為按比例縮放所得到的電流，該電 流源控制器被配置為通過縮放后得到的電流來減少相對(duì)高的電流，以得到第二相對(duì)低的電 流。10. -種驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)器，以及電阻器 Rw和具有電壓降V 的穩(wěn)壓二極管的串聯(lián)組合，該串聯(lián)組合被并聯(lián)連接到電流源。11. 一種照明設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)電路，多個(gè)LED燈帶的串 聯(lián)排列，多個(gè)電容器，多個(gè)電容器被配置為使得每個(gè)燈帶具有與各自燈帶并聯(lián)連接的電容 器。12. -種控制LED照明電路中的電流的方法，該LED照明電路包括： 可變數(shù)量的LED燈帶的串聯(lián)排列，其中每個(gè)燈帶具有與各自燈帶并聯(lián)連接的電容器； 驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器包括串聯(lián)連接在串聯(lián)排列和整流交流電源之間并提供經(jīng)過串聯(lián)排列的可 控電流（Istr)的可控電流源，以及被配置為控制可控電流源的電流源控制器； 所述方法包括：操作電流源控制器，當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間 的差值（Vstr3A)相對(duì)高的時(shí)候，提供相對(duì)較低的電流當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整 流交流電源電壓之間的差值（Vstr3A)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)較高的電流（W。13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，包括通過依賴于電容器的充電水平調(diào)節(jié) 電流來動(dòng)態(tài)減少經(jīng)過串聯(lián)排列的啟動(dòng)電流。14. 如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，包括在所有LED燈發(fā)射光的操作 期間，當(dāng)串聯(lián)排列兩端的電壓和整流交流電源電壓之間的差值電壓（Vstr3A)相對(duì)高的時(shí) 候，提供第二相對(duì)低的電流當(dāng)該差值電壓（Vstr3A)相對(duì)低的時(shí)候，提供相對(duì)高的 電流（Ι?Η))。15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，包括根據(jù)電源電壓改變所述第二相對(duì)低 的電流，使得差值電壓（Vstr3A)和第二相對(duì)低的電流的乘積是固定的。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK105848376SQ201510017703
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日
【發(fā)明人】托比亞斯·塞巴斯蒂安·多恩, 阿賈·范登博格
【申請(qǐng)人】矽力杰股份有限公司