用于在并聯(lián)連接的led照明設(shè)備串之間均等拆分電流的電流拆分電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于LED燈的照明電路。更具體地說，本發(fā)明涉及用于在LED照明設(shè)備中使用的發(fā)光二極管(LED)的電流拆分電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED在照明領(lǐng)域中廣泛使用。在許多照明應(yīng)用中，希望利用具有相同照度級或亮度的許多LED。然而，為許多LED實(shí)現(xiàn)相同或基本上相同照度級能夠是困難的，并且可要求相當(dāng)大的成本和努力。
[0003]由于例如實(shí)現(xiàn)類似照度級的實(shí)際考慮，LED經(jīng)常串聯(lián)連接，即，在具有多個(gè)LED的串中。串聯(lián)連接照明系統(tǒng)的LED也允許照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能夠由照明系統(tǒng)的驅(qū)動器供電單元(PSU)輸送的供電電壓。即使如此，為避免超過由PSU輸送的最高電壓，LED的串聯(lián)連接串經(jīng)常并聯(lián)連接。然而，此配置也有缺陷。
[0004]值得注意的是，LED (和LED串)的電和熱參數(shù)不完全(100%)相同。這些差別由例如包括制造不耐性、材料不一致性等的各種因素造成。通過經(jīng)諸如外延生長、滲雜等的化學(xué)過程使用各種材料對晶片或基底進(jìn)行涂覆來產(chǎn)生半導(dǎo)體材料，從而產(chǎn)生LED。然后，將半導(dǎo)體材料切片以形成小的管芯。然后，例如通過涂敷或懸掛來添加絲焊或其它電連接器。然后，將組件進(jìn)行封裝以創(chuàng)建完成的LED封裝。
[0005]涂敷工藝和/或摻雜材料的不一致性造成相當(dāng)大的固有變化，這些變化影響LED的特性，包括LED的電壓、流明、顏色(溫度)等。因此，將LED串并聯(lián)放置不保證電流將在LED的單獨(dú)串之間均等拆分。
[0006]通常，LED的一個(gè)串(即，“熱”通道)將具有比其它串(即，“冷”通道)更多的電流。在并聯(lián)連接的多個(gè)LED串的情況下，LED的所有串可具有不同電流，并且因此具有不同照度級。
[0007]此外，熱通道將產(chǎn)生更多熱量(即使在相同電壓)，并且將因此具有比“冷”通道更高的結(jié)(芯片)溫度。更高溫度芯片趨向于攜帶越來越高的電流(由于在電壓-安培(V-A)方面的負(fù)溫度系數(shù))，這又增大了芯片的溫度。相應(yīng)地，冷通道趨向于攜帶越來越低的電流，并且因此溫度下降。此現(xiàn)象使得并聯(lián)連接的LED電路不穩(wěn)定，特別是從電流拆分的立場而言。
[0008]由于LED依靠電流發(fā)光，因此，不平衡的LED的性能將是次優(yōu)的。在一些情況下，高溫LED (S卩，熱通道)能夠?qū)㈦娏骼叩阶阋該p壞照明裝置。在此情形中，將LED串并聯(lián)放置將不解決問題，這是因?yàn)閰?shù)的統(tǒng)計(jì)和將不消除在V-A特性方面負(fù)溫度系數(shù)的影響。
[0009]按照電和熱參數(shù)中的差別，LED制造商通常為LED串提供包括用于產(chǎn)生白光的額定正向電壓(Vf)的數(shù)據(jù)表。用于白光的額定正向電壓例如可指示為Vf=3.2V。然而，數(shù)據(jù)表也可指示正向電壓(Vf)具有例如Vfmin=2.8V的最小值和例如Vfmax=3.6V的最大值。由于正向電壓的變化，即，在Vfmin與Vfmax之間的差別，在LED的兩個(gè)并聯(lián)串之間的電流通常將不相等。因此，LED的兩個(gè)并聯(lián)串將不具有相同的照度級或亮度。
[0010]為解決電和熱差別，特別是影響光輸出和色溫的差別，制造商經(jīng)?；诹髅鳌㈩伾碗妷簩ED進(jìn)行編組或“裝倉”?！把b倉”允許照明設(shè)備制造商只選擇滿足例如電壓范圍的特定和所需的性能范圍的LED。然而，裝倉能夠是復(fù)雜的過程，它將LED編組成具有更嚴(yán)格的顏色變化控制的更小的倉(bin)或具有更少的顏色變化控制的更大的倉。
[0011]近來，裝倉已被標(biāo)準(zhǔn)化以指定大約與商用緊湊型熒光燈(CFL)源經(jīng)歷的顏色變化的程度有關(guān)的倉大小。然而，裝倉為LED增加了相當(dāng)大的成本，并且仍未能確保電流在LED的并聯(lián)連接串中間均等拆分。
[0012]為了在LED的兩個(gè)或更多個(gè)串之間拆分電流，其它已知解決方案對于每個(gè)LED串利用壓降電路。在這些系統(tǒng)中，第一 LED串使用電流生成器作為其它LED串的參考。然而，此解決方案具有在脈沖寬度調(diào)制(PWM)或連續(xù)模式中不可調(diào)暗的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]給定上面提及的缺陷，存在對在LED的兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)連接串之間基本上均等拆分電流而無需對LED的串進(jìn)行裝倉的系統(tǒng)和方法的需要。也希望提供在LED的兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)連接串之間均等拆分電流并且在PWM模式和連續(xù)模式中調(diào)暗電流源的系統(tǒng)和方法。還希望提供顯著降低為系統(tǒng)供電所需的電壓同時(shí)也確保在LED的并聯(lián)連接串之間的均等電流拆分的系統(tǒng)和方法。
[0014]本發(fā)明的實(shí)施例提供包括并聯(lián)連接的LED的兩個(gè)或更多個(gè)串的照明電路和包括兩個(gè)或更多個(gè)晶體管的電流拆分電路。
[0015]在實(shí)施例中，照明電路配置成在并聯(lián)連接的LED的串中間均等拆分電源供應(yīng)的電流。電流拆分電路包括連接到LED的第一串的參考通道和連接到LED的其它串的一個(gè)或更多個(gè)復(fù)制通道。所述一個(gè)或更多個(gè)復(fù)制通道分接(tap)并且劃分在參考通道的電壓以確保施加到LED的每個(gè)串的電壓相同。
[0016]在至少一個(gè)方面，實(shí)施例提供照明電路，其包括電源、固態(tài)照明裝置的第一串、固態(tài)照明裝置的第二串和電流拆分電路。固態(tài)照明裝置的第一串包括相互串聯(lián)連接的單獨(dú)照明裝置。固態(tài)照明裝置的第二串包括相互串聯(lián)連接的單獨(dú)照明裝置。
[0017]電流拆分電路與固態(tài)照明裝置的第一串和固態(tài)照明裝置的第二串通信。電流拆分電路包括第一晶體管和第二晶體管。第一晶體管與固態(tài)照明裝置的第一串串聯(lián)連接。第二晶體管與第一晶體管通信并且與固態(tài)照明裝置的第二串串聯(lián)連接。
[0018]在一個(gè)示范實(shí)施例的操作期間，電流拆分電路在固態(tài)照明裝置的第一串與固態(tài)照明裝置的第二串之間基本上均等劃分電流。固態(tài)照明裝置的第一串與固態(tài)照明裝置的第二串在基本上相同的亮度級別照明。固態(tài)照明裝置的第一串和固態(tài)照明裝置的第二串在脈沖寬度調(diào)制模式和連續(xù)模式中可調(diào)暗。
[0019]在至少另一方面，實(shí)施例提供照明電路，其包括電源、多個(gè)發(fā)光二極管串和電流拆分電路。所述多個(gè)發(fā)光二極管串的每個(gè)串連接到電源并且相互并聯(lián)。電流拆分電路連接到所述多個(gè)發(fā)光二極管串。
[0020]電流拆分電路包括參考晶體管和一個(gè)或更多個(gè)復(fù)制晶體管。參考晶體管與所述多個(gè)發(fā)光二極管串的第一串串聯(lián)連接。所述一個(gè)或更多個(gè)復(fù)制晶體管每個(gè)與所述多個(gè)發(fā)光二極管串中的一個(gè)串串聯(lián)連接。
[0021]下面參照附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。要注意的是，本發(fā)明并不限于本文中所述的特定實(shí)施例。在本文中陳述此類實(shí)施例僅為了說明的目的。基于本文中包含的教導(dǎo)，另外的實(shí)施例對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見。
【附圖說明】
[0022]包含在本文中并形成說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明，并且與描述一起進(jìn)一步用于解釋本發(fā)明的原理以及允許相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明。
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照明電路。
[0024]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的照明電路。
[0025]本公開可在各種部件和部件的布置中，以及在各種過程操作和過程操作的布置中形成。本公開在附圖中示出，在本公開通篇中，類似的標(biāo)號可指示在各附圖中的對應(yīng)或類似部分。附圖只用于示出優(yōu)選實(shí)施例并且將不視為限制本公開。給定附圖的以下允許描述，本公開的新穎方面對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)變得顯而易見。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面的詳細(xì)描述在本質(zhì)上只是示范并且不意圖限制本文中公開的應(yīng)用和使用。此夕卜，無意受前面的【背景技術(shù)】或
【發(fā)明內(nèi)容】
或下面的詳細(xì)描述中陳述的任何理論約束。具有對本文中提供的教導(dǎo)的訪問的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到在其范圍內(nèi)的另外修改、應(yīng)用和實(shí)施例以及本發(fā)明將在其中有重大效用的另外領(lǐng)域。
[0027]雖然本發(fā)明的實(shí)施例在本文中主要結(jié)合LED進(jìn)行描述，但概念也適用于包括固態(tài)照明裝置的其它類型的照明裝置。固態(tài)照明裝置例如包括LED、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、半導(dǎo)體激光二極管等。類似地，雖然固態(tài)照明裝置在本文中示為示例，但本文中公開的技術(shù)和設(shè)備容易應(yīng)用到其它類型的光源，如白熾、鹵素、其它聚光燈等。
[0028]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照明電路。在圖1中，照明電路100包括并聯(lián)連接的兩個(gè)LED串110、112。LED串110、112經(jīng)電阻器122由恒壓發(fā)電機(jī)120供電。LED串110、112 分別包括單獨(dú)的 LED llO(a-j)和 112 (a-j)。每個(gè) LED 串 110、112 的單獨(dú) LED llO(a-j)和LED 112(a-j)分別串聯(lián)連接。LED串110、112經(jīng)電流拆分電路130并聯(lián)連接。
[0029]電流拆分電路130包括布置為電流鏡像的兩個(gè)雙極晶體管