專利名稱：用于驅(qū)動發(fā)光二極管的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向LED供電的驅(qū)動設(shè)備和驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的電路圖。參照圖1，用于驅(qū)動LED的設(shè)備100包括電源Vs、電流開關(guān)電路10、電壓檢測器20、以及整流電路30。電源Vs是具有預(yù)定頻率的AC電源并且整流電流30對從電源Vs的輸出的AC進(jìn)行整流。電源開關(guān)電路10包括串聯(lián)連接的多個發(fā)光二極管(在下文中稱成為LED5D1至0,，k是自然數(shù))以及確定從各LED的輸出端子流出的電流的路徑的多個電流源I1至Ik。電壓檢測器20監(jiān)測從整流電路30輸出的電壓電平并根據(jù)監(jiān)測到的電壓電平操作選自多個電流源I1至Ik的一個電流源。當(dāng)從整流電路30輸出的電壓具有足以打開第一 LED D1的電壓電平時，電壓檢測器20僅選擇并操作第一電流源I”在這種情況下，流經(jīng)電源Vs和整流電路30的電流Imn經(jīng)由第一 LED D1和第一電流源I1流入地GND。接下來，當(dāng)從整流電路30輸出的電壓升高至足以打開第一 LEDD1和第二 LED D2的電壓電平時，電壓檢測器停止第一電流源I1的操作并且僅選擇并操作第二電流源12。在這種情況下，流經(jīng)電源Vs和整流電路30的電流I.經(jīng)由第一 LED D1、第二 LED D2和第二電流源I2流入地GND。接下來，當(dāng)從整流電路30輸出的電壓升高至足以打開所有LEDD1到Dk的電壓電平時，僅第k電流源Ik正常工作并且其余電流源I1至Iarl)停止工作。在這種情況下，流經(jīng)電源Vs和整流電路30的電流Imn經(jīng)由第一 LED D1、第二 LED D2至第k LED Dk和第k電流源Ik流入地GND。相反，當(dāng)從整流電路30輸出的電壓降低時，電流源和LED以與前述方向相反的方向關(guān)閉。在圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動電路的情況下，需要直接檢測從整流電路30輸出的電壓電平的電壓檢測器20，其中電壓檢測器20可通過各種方案實(shí)施，但在任何情況下，電壓檢測器20均存在一個問題，即驅(qū)動設(shè)備100所消耗的面積和功率也許大到了不能忽略的程度。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的工作特性。參照圖2，當(dāng)提供給配置電流開關(guān)電路10的LED串D1至Dk的電壓Vac由于對電源Vs的整流而以拋物線的形式增大或減小時，配置電流開關(guān)電路10的LED串D1至Dk處的電壓Vmn降也根據(jù)被整流的電壓Vac的電壓電平的變化而增大或減小。然而，即使提供給配置電流開關(guān)電路10的LED串D1至Dk的電壓Vac由于對電源Vs的整流而以拋物線的形式增大或減小，流入配置電流開關(guān)電路10的LED串D1至Dk的的電流Iudi的大小也是有限的。原因在于，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的配置用于驅(qū)動LED的設(shè)備100的多個電流源I1至Ik的電特性(即電流量)是相同的。因此，存在一個問題，即根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的功率因素很低。如圖2所不，IVth表不可打開第一 LED D1的閾值電壓,2Vth表不可同時打開第一LED D1和第二 LED D2的閾值電壓。因此，5Vth表示可打開串聯(lián)連接的全部5個LED的閾值電壓。為了便于說明，圖2示出全部5個LED串聯(lián)連接的情況的工作特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，并且本發(fā)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積和功率的電壓檢測器的用于驅(qū)動LED的設(shè)備。本發(fā)明的另一個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積和功率的電壓檢測器的用于驅(qū)動LED的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備包括電源單元、LED陣列、以及電流路徑選擇電路。LED陣列并聯(lián)地連接至電源單元并包括至少一個LED串，該至少一個LED串包括由多個LED串聯(lián)連接的構(gòu)成的LED通道LEDl至LEDn。電流路徑選擇單元根據(jù)多個LED通道的輸出端子中的每一個的電壓電平選擇從多個LED通道的輸出端子流出的電流的路徑。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的方法涉及用于驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的方法，并包括啟動電流源和選擇電流源。在電流源的啟動過程中，連接在多個LED通道與地GND之間的所有電流源均正常工作。在選擇電流源的過程中，當(dāng)與串聯(lián)連接的LED通道之中的任何之前的LED通道的輸出端子相連的之后的LED通道被打開時，共同與之前的LED通道的輸出端子和之后的LED的輸入端子相連的電流源的工作停止。


在結(jié)合附圖閱讀了下面的詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的上述目的、以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，在附圖中:圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的電路圖；圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的工作特性；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的電路圖；以及圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的工作特性。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將更加詳細(xì)地參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，該優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)施例在附圖中示出。在整個附圖和描述中，相同的參考標(biāo)號將盡可能對應(yīng)相同或相似的部件。在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。在每個附圖中，相同部件通過相同的參考標(biāo)號表示。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的電路圖。
參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備300被配置為包括電源單元310、LED陣列320、以及電流路徑選擇電路330。電源單元310包括電源311和整流電路312。電源311為AC電壓源。在整流電路312中，通過整流電源311 (AC電壓源)的電壓進(jìn)行整流而具有正電壓電平的端子與LED陣列320的第一 LED通道LEDl的輸入端子相連，且具有負(fù)電壓電平或零(O)電壓電平的端子與第nLED通道LEDn的輸出端子相連，為了便于說明，該輸出端子由地GND表示。LED陣列320與電源單元310相連并包括LED串，LED串包括由串聯(lián)連接的多個LED構(gòu)成的LED通道LEDl至LEDn。即使圖3僅示出了單個串，但在實(shí)際情況下，也可以實(shí)施并聯(lián)連接的多個串的結(jié)構(gòu)。 電流路徑選擇電路330根據(jù)·LED通道LEDl至LEDn的各輸出端子的電壓電平選擇從LED通道LEDl至LEDn-1的各輸出端子流出的電流的路徑。用于執(zhí)行上述功能的電流路徑選擇電路330包括多個電流源I1至In和多個控制信號生成器COMl至COM (n_l)，所述多個電流源I1至In根據(jù)LED通道LEDl至LEDn-1的各輸出端子的電壓電平切斷從LED通道LEDl至LEDn-1的各輸出端子流出的電流，所述多個控制信號生成器COMl至COM (n_l)均生成確定電流源I1至In的工作的控制信號Cl至C (η-l).此處，η為大于I的自然數(shù)。第一電流源I1響應(yīng)于第一控制信號Cl而提供從第一 LED通道LEDl的輸出端子流入地GND的電流的路徑，并控制該電流。第二電流源I2響應(yīng)于第二控制信號C2而提供從第二 LED通道LED2的輸出端子流入地的電流的路徑，并控制該電流流動，使得可以流動比第一電流源I1多的增大的電流。歸納起來就是，當(dāng)η是自然數(shù)時，第η-l電流源Ilri響應(yīng)于第η-l控制信號Cn-1而提供從第n LED通道LEDn的輸出端子流入地的電流的路徑，并控制該電流流動。本實(shí)施方式示出，在控制信號被激活時通過關(guān)閉電流源來切斷電流的流動，但本發(fā)明不限于此。例如，電流源還可被配置為在控制信號未被激活時通過關(guān)閉電流源來切斷電流的流動。第一控制信號生成器COMl將第二 LED通道LED2的輸出端子的電壓電平與預(yù)定的參考電壓Vkef進(jìn)行比較以生成第一控制信號Cl。第二控制信號生成器COM2將第三LED通道LED3的輸出端子的電壓電平與預(yù)定的參考電壓Vkef進(jìn)行比較以生成第二控制信號C2。歸納起來就是，第η-l控制信號生成器COM (η-l)將第n LED通道LEDn的輸出端子的電壓電平與預(yù)定的參考電壓Vkef進(jìn)行比較以生成第η-l控制信號C (n-l)0本發(fā)明的實(shí)施方式用于改變流入多個電流源^至^中的每一個的電流量，以改善功率因素。也就是說，當(dāng)電流源連接至遠(yuǎn)離電源單元310的LED通道的輸出端子時，可流入電流源的電流量增大。這里，多個控制信號生成器COMl至COM (n_l)中的每一個均可通過比較器實(shí)施，比較器的輸入端子(_)連接至相應(yīng)LED通道的輸出端子，并且其他輸入端子(+ )連接至參考電壓Vkef以向輸出端子生成相應(yīng)的控制信號Cl至C (n-l)0從LED驅(qū)動設(shè)備300的外部施加參考電壓Vkef的方法也是可行的，而通過進(jìn)一步包括參考電壓源來施加參考電壓Vkef的方法也是可行的。即使在相同的條件下生成的電特性中，預(yù)定偏差也是存在的，因此，參考電壓Vkef的電壓電平可根據(jù)所使用的LED通道的電特性來確定。此后，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備300。
首先，多個電流源I1至1 最初全部打開，以被設(shè)置在電流可以流動的狀態(tài)下。這是為了使根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備300工作。本實(shí)施方式示出從電源單元310輸出的電壓Vac的電壓電平是以預(yù)定趨勢升高或降低的電壓(例如，對AC電壓進(jìn)行整流的電壓)的情況。當(dāng)從電源單元310輸出的電壓Vac的電壓電平可打開第一 LED通道LEDl但不能打開第二 LED通道LED2時，第一 LED通道LEDl被打開。在這種情況下，第一電流源I1位于電流可流動的狀態(tài)下，并且因此穿過電源311和整流電路312的電流Im2經(jīng)由第一 LED通道LEDl和第一電流源I1流入地GND。在這種情況下，即使其余電流源I2至In位于電流可流動的狀態(tài)下，連接至電流源I2至In的LED通道LED2至LEDn也均處于關(guān)閉狀態(tài)，因此，沒有電流經(jīng)由其余電流源I2至In流入地GND。接下來，當(dāng)從電源單元310輸出的電壓Vac的電壓電平可打開第一 LED通道LEDl和第二 LED通道LED2但無法打開第三LED通道LED3時，第一 LED通道LEDl和第二 LED通道LED2被同時打開。第二 LED通道LED2的輸出端子的電壓電平在第二 LED通道LED2被打開的瞬間升高。在這種情況下，當(dāng)?shù)诙?LED通道LED2的輸出端子的電壓電平波動時，第一控制信號生成器COMl使用第二 LED通道LED2的輸出端子的電壓電平和參考電壓Vkef激活第一控制信號Cl。被激活的第一控制信號Cl關(guān)閉第一電流源I1以停止電流的流動，因此，穿過電源311和整流電路312的電流Iled2經(jīng)由第一 LED通道LED1、第二 LED通道LED2和第二電流源I2流入地GND。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備300中，與串聯(lián)連接的多個LED通道中的任何之前LED通道的輸出端子相連的電流源通過在之后的LED通道被打開時關(guān)閉電流源而停止電流的流動，并且與之后的LED通道的輸出端子相連的電流源通過形成之前的LED通道和之后的LED通道連同電流路徑而使電流流入地。與之后的LED通道的輸出端子相連的電流源被控制為移動比與之前的LED通道的輸出端子相連的電流源更大量的電流。因此，電流量可隨后增大，該增大對應(yīng)于電源電壓Vac的大小的增大并足以打開之前的LED通道和之后的LED通道。

串聯(lián)連接的多個LED通道隨后根據(jù)整流電壓Vac的電壓電平的增大而被打開。相反，當(dāng)電壓\c的電壓電平降低時，LED通道可以與打開多個LED通道的順序相反的順序關(guān)閉。圖4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于驅(qū)動LED的設(shè)備的工作特性。參照圖4，當(dāng)提供給LED通道LEDl至LEDn的整流電壓Vac以拋物線的形式增大或減小時，串聯(lián)連接的多個LED通道LEDl至LEDn處的電壓Vm2降也根據(jù)被整流的電壓Vac的電壓電平的變化而增大或減小。類似地，流入串聯(lián)連接的多個LED通道LEDl至LEDn的電流1_的大小也根據(jù)被整流的電壓\c的電壓電平的變化而增大或減小。原因在于，當(dāng)電流源遠(yuǎn)離電源單元310時，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的多個電流源I1至In的電流驅(qū)動能力增加。在另一方面，圖1所示的用于驅(qū)動LED的設(shè)備100使用具有預(yù)定電流水平的電流源，因此，電流驅(qū)動能力持續(xù)保持，而無視整流電壓的大小的變化。因此，應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的設(shè)備300不使用電感器和電容器，從而除了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的改善功率因素的用于驅(qū)動LED的設(shè)備100的效果之外，還根據(jù)該變化以及與整流電壓的大小變化相對應(yīng)的電流驅(qū)動能力改善額外的功率因素。
這里，IVoff表示在第一電流源I1停止工作的瞬間第二 LED通道LED2的輸出端子的電壓，2V.表示在第二電流源I2停止工作的瞬間第三LED通道LED3的輸出端子的電壓。為了與圖2所示的實(shí)施例相比較，圖4示出全部5個LED通道串聯(lián)連接的情況的工作特性。此外，不同于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的由電壓檢測器中預(yù)設(shè)的LED打開電壓操作的用于驅(qū)動LED的設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動LED的設(shè)備通過直接檢測關(guān)閉電流源的LED通道的輸出電壓來操作，因此可在不受LED通道的打開電壓和LED通道的數(shù)量的偏差的影響的情況下進(jìn)行操作。雖然待由本發(fā)明解決的技術(shù)問題中的用于驅(qū)動LED的方法可從對用于驅(qū)動LED的設(shè)備300的工作的描述引出，但將在下面再次描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的方法包括啟動電流源、改善功率因素、以及選擇電流源。在電流源的啟動過程中，連接在LED通道LEDl至LEDn和地GND之間的所有電流源I1至In均工作在電流可流動的狀態(tài)下。在改善功率因素的過程中，當(dāng)電流源遠(yuǎn)離電源單元310時，流入連接在LED通道LEDl至LEDn的輸出端子和地GND之間的電流源I1至In中的每一個的電流量相對地增加。在選擇電流源的過程中，當(dāng)與串聯(lián)連接的LED通道LEDl至LEDn之中的任何之前的LED通道的輸出端子相連的之后的LED通道被打開時，共同地與之前的LED通道的輸出端子和之后的LED的輸入端子相連的電流源的工作停止。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的用于驅(qū)動LED的方法還可包括設(shè)定參考電壓VKEF。在這種情況下，在選擇電流源的過程中，通過將之前的LED通道的輸出端子的電壓電平與參考電壓Vkef相比較來確定之后的LED通道是否被打開。通過說明書顯而易見的是，本發(fā)明提供用于驅(qū)動LED的設(shè)備，其能夠使用簡單和新的算法來驅(qū)動LED以增加功率因素并改善功率效率，同時減小功耗和驅(qū)動設(shè)備在總系統(tǒng)中的面積。雖然出于示意性目的而描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離如所附權(quán)利要求中公共的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種修改。添加和替換。
權(quán)利要求
1.關(guān)于驅(qū)動LED的設(shè)備，包括: 多個LED通道，被配置為與電源單元相連，包括至少一個LED，并串聯(lián)連接；以及電流路徑選擇電路，被配置為根據(jù)所述多個LED通道的輸出端子中的每一個的電壓電平選擇從所述LED通道的輸出端子流出的電流的路徑， 其中所述電流路徑選擇電路包括: 第一電流源，被配置為響應(yīng)于第一控制信號控制從第一 LED通道(LEDl)的輸出端子流入地的電流，所述第一 LED通道(LEDl)的輸入端子與所述電源單元相連； 第二電流源，被配置為響應(yīng)于第二控制信號控制從第二 LED通道(LED2)的輸出端子流入地的電流，所述第二 LED通道(LED2)的輸入端子與所述第一 LED通道(LEDl)的輸出端子相連， 第η-l電流源，被配置為響應(yīng)于第η-l控制信號控制從第n-lLED通道(LEDn-1)的輸出端子流入地的電流，所述第n-lLED通道(LEDn-1)的輸入端子與所述第n_2LED通道(LEDn-2)的輸出端子相連，η為大于等于4的自然數(shù)； 第η電流源，被配置為提供從第n LED通道(LEDn)的輸出端子流入地的電流的路徑，所述第n LED通道(LEDn)的輸入端子與所述第n_lLED通道(LEDn-1)的輸出端子相連；第一控制信號生成器，被配置為將所述第二 LED通道(LED2)的輸出端子的電壓電平與預(yù)定的參考電壓相比較以生成所述第一控制信號； 第二控制信號生成器，被配置為將所述第三LED通道(LED3)的輸出端子的電壓電平與所述參考電壓相比較以生成所述第二控制信號；以及 第η-l控制信號生成器，被配置為將所述第n LED通道(LEDn)的輸出端子的電壓電平與所述參考電壓相比較以生成所述第η-l控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中當(dāng)所述電流源與所述LED通道的遠(yuǎn)離所述電源單元的輸出端子相連時，流入所述多個電流源中的每一個的電流量相對地增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制信號生成器均為比較器，所述比較器的輸入端子與相應(yīng)LED通道的輸出端子相連，并且其他的輸入端子與參考電壓相連以向輸出端子生成相應(yīng)的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述電流路徑選擇電路還包括參考電壓源，所述參考電壓源被配置為分別向多個比較器提供參考電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述電源單元包括: AC電源；以及 整流電路，被配置為對來自所述AC電源的具有正弦波形輸出的電壓進(jìn)行整流并向所述多個LED通道提供被整流的電壓。
6.動η個LED通道的設(shè)備，所述η個LED通道被配置為包括至少一個LED并串聯(lián)連接，η為大于I的自然數(shù)，所述設(shè)備包括: LED通道,被配置為包括至少一個LED并串聯(lián)連接；以及 η個電流源，所述η個電流源的端子連接至與各LED通道相對應(yīng)的各LED通道的輸出端子，并且所述η個電流源的其它端子連接至地，以響應(yīng)于控制信號切斷從各LED通道流入地的電流；以及 η-l個比較器，將第n LED通道的輸出電壓與參考電壓相比較，以當(dāng)所述第n LED通道的輸出電壓大于所述參考電壓時激活控制信號，并向第η-l電流源提供被激活的控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包括: 參考電壓源，被配置為提供所述參考電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中施加至各LED通道的電壓是通過對AC電壓進(jìn)行整流而獲得的電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中提供給第η電流源的電流大于所述第η-l電流源的電 流。
全文摘要
本發(fā)明介紹了具有改善的功率因素且不需要使用占用大量面積和功耗的電壓檢測器的用于驅(qū)動LED的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括電源單元、LED陣列、以及電流路徑選擇電路。LED陣列320并聯(lián)地連接至電源單元并包括至少一個LED串，該至少一個LED串包括由多個LED串聯(lián)連接的構(gòu)成的LED通道LED1至LEDn。電流路徑選擇單元根據(jù)多個LED通道的輸出端子中的每一個的電壓電平選擇從多個LED通道的輸出端子流出的電流的路徑。
文檔編號H05B37/02GK103096576SQ20121041779
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者申素逢, 屈萬園, 李元志, 金龍九, 權(quán)玉煥, 文耿植, 孫英碩 申請人:硅工廠股份有限公司