闪烁性能得到改善的LED驱动电路及包括此的LED照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种闪烁性能得到改善的LED驱动电路及包括此的LED照明装置。所公开的闪烁性能得到改善的LED照明装置，作为一种交变依序驱动方式下的LED照明装置，利用环回补偿部而消除LED照明装置的非法光区间，从而减少操作区间中所发生的LED照明装置的光输出偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种闪烁性能得到改善的LED驱动电路及包括此的LED照明装置。更为具体地，本专利技术涉及一种对交变依序驱动方式下的LED照明装置而言，能够通过消除LED熄灭区间而减少工作区间中所发生的LED照明装置的光输出偏差的闪烁性能得到改善的LED驱动电路及包括此的LED照明装置。
技术介绍
一般的LED驱动方式为直流驱动方式。在利用直流驱动方式的情况下必须要求有SMPS等AC-DC变流器，而这种电源变流器存在如下的问题：提高照明器材的制造单价；使照明器材的小型化变得困难；降低照明器材的能源效率；较短的寿命导致缩短照明器材的寿命。为解决上述的直流驱动方式的问题点，LED的交流驱动方式已被提出。然而，在利用基于上述的技术的电路的情况下，不仅会存在因输入电压和从LED输出的电流的不一致而导致功率因数降低的问题，而且还会存在发生用户能够感知照明的闪烁的闪烁现象的问题点。图1为用于说明闪烁(Flicker)性能的概念图。最近，能源之星(EnergyStar)SPEC对成为闪烁性能的标准的闪烁给出的定义和规定如下。(1)闪烁的定义闪烁是指在预定时间内有照明亮度的变化的现象，而在严重的情况下，用户可以感知光线的动摇或者闪烁的现象。这种闪烁大部分是因预定时间内的最大的光输出与最小的光输出不同而导致的现象。(2)表示闪烁性能的指标的种类a)闪烁索引(FlickerIndex)：如图1所示，闪烁索引是指在第一周期的光输出波形图上将平均光输出以上的面积(Areal)除以全部的光输出面积(Area1+Area2)而得到的值。因此，闪烁索引为数据性地表示在一周期之内发生的平均光输出以上的光为多少的值，其闪烁索引越低，闪烁水平越良好。闪烁百分比(PercentFlicker)或者调制深度(ModulationDepth)：闪烁百分比指对预定的时间内的最小光量和最大光量进行数据化的指标。这种闪烁百分比可由100×(最大光量-最小光量)/(最大光量+最小光量)来计算。(3)能源之星的闪烁索引规定-光输出波形(Lightoutputwaveform)≥120Hz-闪烁索引≤频率×0.001(atMax.Dimmer，800Hz以上除外)(因此，在120Hz下的闪烁索引≤0.12)(4)对闪烁百分比进行的研究结果根据对闪烁百分比进行的研究的论文，将闪烁百分比小于0.033×2×频率以下的区间界定为没有影响的区间，将闪烁百分比小于0.033×2×频率以下的区间界定为低危险区间。如上所述，闪烁水平逐渐被视为LED照明装置性能的一个重要的标准。另外，图2为根据现有技术的四步依序驱动LED照明装置的概略性的结构模块图，图3是图示出根据如图2所示的现有技术的四步依序驱动LED照明装置的驱动电压与LED驱动电流之间的关系的波形图。以下，将参照图2以及图3而对根据现有技术的LED照明装置的问题点进行探讨。首先，如图2所示，根据现有技术的LED照明装置100可以包含：LED整流部10、LED发光部20以及LED驱动控制部30。根据现有技术的LED照明装置100的整流部10对从外部电源接收到的交流电压VAC进行整流而生成整流电压Vrec，并将所生成的整流电压Vrec输出到LED发光部20以及LED驱动控制部30。作为这种整流部10，可以用到全波整流电路、半波整流电路等公知的多样的整流电路中的一个，而图2图示出由四个二极管D1、D2、D3、D4构成的桥式全波整流电路。另外，根据现有技术的LED发光部20由第一LED组21至第4LED组24的四个LED组构成，其构成满足能够根据LED驱动控制部30的控制而按序地点亮并按序地熄灭。另外，根据现有技术的LED驱动控制部30执行能够根据整流电压Vrec的电压电平而按序地点亮以及按序地熄灭第一LED组21至第四LED组24的控制功能。尤其，根据现有技术的LED驱动控制部30构成可通过随输入电压(即，整流电压Vrec)的电压电平来增加或减少LED驱动电流而按依序驱动区间来执行恒流控制功能的形式，而其目的在于：用于通过使LED驱动电流表现出与正弦波相似的阶梯波形式而改善功率因数(powerfactor：PF)以及总谐波失真(totalharmonicsdistortion：THD)，从而提高LED照明装置的电力品质。以下，将参照图3而对根据上述的现有技术的LED照明装置100的操作过程进行更为详细的探讨。如图3所示，根据现有技术的LED驱动控制部30为了控制LED组的依序驱动而可以包含第一恒流开关SW1、第二恒流开关SW2、第三恒流开关SW3以及第四恒流开关SW4。具体而言，根据现有技术的LED驱动控制部30通过恒流控制而实现：在整流电压Vrec为第一正向电压电平Vf1以上并小于第二正向电压电平Vf2的区间(第一步操作区间)内只点亮第一LED组21，并使LED驱动电流ILED变为第一LED驱动电流。类似地，根据现有技术的LED驱动控制部30通过控制而实现：在整流电压Vrec为第二正向电压电平Vf2以上并小于第三正向电压电平Vf3的区间内断开第一恒流开关SW1并闭合第二恒流开关SW2，从而只闭合第一LED组21以及第二LED组22，并使LED驱动电流ILED变为第二LED驱动电流ILED2。另外，根据现有技术的LED驱动控制部30通过恒流控制而实现：在整流电压Vrec为第三正向电压电平Vf3以上且小于第四正向电压电平Vf4的区间(第三步操作区间)内断开第二整流开关SW2并闭合第三整流开关SW3，从而点亮第一LED组21至第三LED组23，并使LED驱动电流ILED变为第三LED驱动电流ILED3。最后，根据现有技术的LED驱动控制部30通过恒流控制而实现：在整流电压Vrec为第四正向电压电平Vf4以上的区间(第四步操作区间)内断开第三恒流开关SW3，并闭合第四恒流开关SW4，从而将第一LED组21至第四LED组24全部点亮，并使LED驱动电流ILED变为第四LED驱动电流ILED4。如图3所示，通过控制而使第二步操作区间中的LED驱动电流(即，第二LED驱动电流ILED2)大于第一步操作区间中的LED驱动电流(即，第一LED驱动电流ILED1)，同样，通过控制而使第三步操作区间中的LED驱动电流(即，第三LED驱动电流ILED3)大于第二步操作区间中的LED驱动电流(即，第二LED驱动电流ILED2)，并且通过控制而使第四LED驱动电流I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED照明装置，包括：整流部，对连接到交流电源而施加的交流电压进行全波整流，并将全波整流的整流电压作为第一驱动电压而提供到LED发光部；LED发光部，包含第一LED组至第n LED组而构成，并在非补偿区间内从所述整流部将所述整流电压作为所述第一驱动电压接收而发光，并在补偿区间内从环回补偿部接收第二驱动电压而发光，其中，n为2以上的正整数；环回补偿部，一端通过充电路径而连接于所述第一LED组至第n‑1 LED组中的一个LED组的负极端，所述一端通过放电路径而额外地连接到所述第一LED组至第n‑1 LED组中的一个LED组的正极端，另一端连接到LED驱动控制部，并在充电区间内利用所述整流电压而充能量，并在所述补偿区间内向所述LED发光部提供所述第二驱动电压；以及LED驱动控制部，用于检测通过分别连接到所述第一LED组至所述第n LED组的恒流开关而流动的LED驱动电流，并根据检测到的LED驱动电流而控制所述第一LED组至第n LED组的依序驱动。

【技术特征摘要】
2014.12.12 KR 10-2014-0179485;2014.12.18 KR 10-2011.一种LED照明装置，包括：
整流部，对连接到交流电源而施加的交流电压进行全波整流，并将全波
整流的整流电压作为第一驱动电压而提供到LED发光部；
LED发光部，包含第一LED组至第nLED组而构成，并在非补偿区间
内从所述整流部将所述整流电压作为所述第一驱动电压接收而发光，并在补
偿区间内从环回补偿部接收第二驱动电压而发光，其中，n为2以上的正整
数；
环回补偿部，一端通过充电路径而连接于所述第一LED组至第n-1LED
组中的一个LED组的负极端，所述一端通过放电路径而额外地连接到所述第
一LED组至第n-1LED组中的一个LED组的正极端，另一端连接到LED驱
动控制部，并在充电区间内利用所述整流电压而充能量，并在所述补偿区间
内向所述LED发光部提供所述第二驱动电压；以及
LED驱动控制部，用于检测通过分别连接到所述第一LED组至所述第n
LED组的恒流开关而流动的LED驱动电流，并根据检测到的LED驱动电流
而控制所述第一LED组至第nLED组的依序驱动。
2.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，
所述环回补偿部连接到所述第一LED组的正极端而在所述补偿区间中对
所述第一LED组提供第二驱动电压。
3.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，
所述LED驱动控制部基于按操作区间发光的LED的总数而设定按各个
操作区间的LED驱动电流值，并根据设定的按操作区间的LED驱动电流值
来对相关操作区间中的LED驱动电流进行恒流控制，且所述第一LED驱动
电流至第nLED驱动电流以依序减小的方式设定，其中，按各个操作区间的
LED驱动电流为第一LED驱动电流至第nLED驱动电流。
4.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，
所述LED驱动控制部将按各个操作区间的LED驱动电流值设定为与按
操作区间发光的LED的总数成反比，并根据设定的按操作区间的LED驱动
电流值来对相关操作区间中的LED驱动电流进行恒流控制，其中，按各个操
作区间的LED驱动电流为第一LED驱动电流至第nLED驱动电流。
5.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包括第一LED组以及第二LED组，
第一操作区间期间的所述第一LED组的光输出与第二操作区间期间的所
述第一LED组以及所述第二LED组的光输出之间的差为预先设定的光输出
偏差以下。
6.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包括第一LED组以及第二LED组，
所述第二驱动电压为所述第一LED组的正向电压电平以上。
7.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包括第一LED组以及第二LED组，
所述整流电压的峰值为所述第一LED组的正向电压电平的2倍以上。
8.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，所述LED驱动控制部还
包括：
第一LED驱动电流设定部至第nLED驱动电流设定部，分别能够设定第
一LED驱动电流值至第nLED驱动电流值中对应的LED驱动电流值。
9.如权利要求8所述的LED照明装置，其中，
所述第一LED驱动电流设定部至所述第nLED驱动电流设定部分别由可
变电阻构成。
10.如权利要求1所述的LED照明装置，其中，所述LED驱动控制部
包括：
第一恒流开关至第n恒流开关，分别连接到所述第一LED组至所述第n
LED组各自的负极端，并根据所述操作区间来连接或者分离第一电流路径至
第n电流路径，并在各个操作区间内对所述LED驱动电流进行恒流控制。
11.如权利要求10所述的LED照明装置，其中，所述LED驱动控制部
还包括：
第n+1恒流开关，位于所述环回补偿部与所述LED驱动控制部之间而连
接或者分离所述环回补偿部与所述LED驱动控制部之间的第n+1电流路径，
并在所述充电区间内对第n+1LED驱动电流进行恒流控制。
12.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，
所述LED驱动控制部检测通过连接到所述环回补偿部的所述第n+1恒流
开关而流动的充电电流，从而判断充电区间的进入以及脱离与否，且在进入

\t充电区间的时间点上断开第n恒流开关，并在脱离充电区间的时间点上闭合
所述第n恒流开关。
13.如权利要求12所述的LED照明装置，其中，
所述LED驱动控制部根据所述整流电压的上升而在从第n-1操作区间进
入第n操作区间的时间点上闭合连接于所述环回补偿部的所述第n+1恒流开
关，并检测流经的充电电流，当检测出的充电电流上升至预先设定的值以上
时，通过断开所述第n恒流开关而熄灭第nLED组并进入充电区间，当进入
到所述充电区间之后检测出的充电电流降至预先设定的值以下时，闭合第n
恒流开关，从而再次点亮所述第nLED组而再次进入第n操作区间。
14.如权利要求13所述的LED照明装置，其中，
第n+1LED驱动电流值被设定为与第n-1驱动电流值相同。
15.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包括第一LED组以及第二LED组，
所述第一LED组的正向电压电平大于所述第二LED组的正向电压电平。
16.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，所述LED照明装置还
包括：
第n+2开关，位于所述第n-1LED组以及所述第nLED组之间的节点与
所述环回补偿部之间，并根据所述LED驱动控制部的控制而闭合或者断开，
其中，所述LED驱动控制部在第n操作区间进入时间点上闭合所述第n+2
开关，并在进入所述补偿区间的时间点上断开所述第n+2开关。
17.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，所述LED照明装置还
包括：
第二补偿部，并联连接于所述第nLED组，且在第n操作区间期间进行
充电，并在所述第nLED组不发光的非法光区间期间向所述第nLED组供应
驱动电压。
18.如权利要求10所述的LED照明装置，其中，
所述环回补偿部并联连接于所述第nLED组，所述环回补偿部的另一端
与所述第nLED组的负极端共同地通过所述第n恒流开关而连接到所述驱动
控制部。
19.如权利要求18所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包含第一LED组以及第二LED组，
所述第一LED组的正向电压电平小于或等于所述第二LED组的正向电
压电平。
20.如权利要求18所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包含第一LED组、第二LED组以及第三LED组，
所述环回补偿部并联连接于第二LED组以及第三LED组，所述环回补
偿部的一端连接于所述第一LED组的正极端，从而在第二操作区间以及第三
操作区间期间进行充电，并在所述补偿区间内将所述第二驱动电压提供至第
一LED组。
21.如权利要求20所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部代替所述第三LED组而包含虚负载。
22.如权利要求18所述的LED照明装置，其中，所述LED照明装置还
包括：
第二补偿部，与所述第nLED组并联连接，并在所述第n操作区间期间
进行充电，且在所述第nLED组不发光的非法光区间期间对所述第nLED组
供应驱动电压。
23.如权利要求18所述的LED照明装置，其中，所述LED照明装置还
包括：
第二补偿部，串联连接于所述第nLED组，且在所述整流电压的电压电
平为第n正向电压电平以上的区间内进行充电，并在所述第nLED组不发光
的非法光区间期间通过并联连接于所述第nLED组的放电路径而向所述第n
LED组供应驱动电压。
24.如权利要求18所述的LED照明装置，其中，
所述LED发光部包括第一LED组、第二LED组以及第三LED组，
所述第二LED组与所述第三LED组之间的节点连接到所述整流部的负
极端，
所述环回补偿部与第二LED组以及第三LED组形成并联连接，所述环
回补偿部的一端连接于所述第一LED组的负极端，并在第二操作区间以及第
三操作区间期间进行充电，且在所述放电区间期间对所述第一LED组以及所
述第三LED组供应所述第二驱动电压。
25.一种LED驱动电路，用于控制LED发光部的驱动，所述LED发光
部包括第一LED组至第nLED组，并从整流部将全波整流的整流电压作为第

\t一驱动电压而接收，n为2以上的正整数，其中，所述LED驱动电路包括：
环回补偿部，一端通过充电路径而连接到所述第一LED组至第n-1LED
组中的任意一个LED组的负极端，所述一端通过放电路径而额外连接到所述
第一LED组至第n-1LED组中的任意一个LED组的正极端，另一端连接到
LED驱动控制部，且在充电区间内利用所述整流电压而充能量，并在补偿区
间内对所述LED发光部提供第二驱动电压；以及
LED驱动控制部，检测出通过分别连接到所述第一LED组至所述第n
LED组的恒流开关而流动的LED驱动电流，并根据检测出的LED驱动电流
来控制所述第一LED组至第nLED组的依序驱动。
26.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，
所述环回补偿部连接到所述第一LED组的正极端，从而在所述补偿区间
中对所述第一LED组提供第二驱动电压。
27.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，
所述LED驱动控制部基于按操作区间发光的LED的总数来设定按各个
操作区间的LED驱动电流值，并根据设定的按各个操作区间的LED驱动电
流值来对相关操作区间中的LED驱动电流进行恒流控制，且所述第一LED
驱动电流至第nLED驱动电流以依序减小的方式设定，其中，按各个操作区
间的LED驱动电流为第一LED驱动电流至第nLED驱动电流。
28.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，
所述LED驱动控制部将按各个操作区间的LED驱动电流值设定为与按
操作区间发光的LED的总数成反比，并根据设定的按操作区间的LED驱动
电流值来对相关操作区间中的LED驱动电流进行恒流控制，其中，按各个操
作区间的LED驱动电流为第一LED驱动电流至第nLED驱动电流。
29.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，
所述LED发光部包括第一LED组以及第二LED组，
第一操作区间期间的所述第一LED组的光输出与第二操作区间期间的所
述第一LED组以及所述第二LED组的光输出之间的差为预先设定的光输出
偏差以下。
30.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，
所述LED发光部包含第一LED组以及第二LED组，
所述第二驱动电压为所述第一LED组的正向电压电平以上。
31.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，
所述LED发光部包含第一LED组以及第二LED组，
所述整流电压的峰值为所述第一LED组的正向电压电平的2倍以上。
32.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，所述LED驱动控制部
还包括：
第一LED驱动电流设定部至第nLED驱动电流设定部，分别能够设定第
一LED驱动电流值至第nLED驱动电流值中对应的LED驱动电流值。
33.如权利要求32所述的LED驱动电路，其中，
所述第一LED驱动电流设定部至所述第nLED驱动电流设定部分别由可
变电阻构成。
34.如权利要求25所述的LED驱动电路，其中，所述LED驱动控制部
包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑暎都，陈成昊，韩相昱，郑蕙万，
申请(专利权)人：首尔半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR