使用高电压驱动发光二极管的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种使用高电压驱动发光二极管的装置，包括两个发光二极管驱动电路，和两个可由通用控制器导通或断开的开关装置，以便可将该两个发光二极管驱动电路，以两种不同的结构连接。当输入电压处于从整流的90伏交流电压到整流的140伏交流电压的范围内时，两个开关装置的控制方式是将两个发光二极管驱动电路并联连接。当输入电压在整流的180伏交流电压至整流的265伏交流电压的范围内时，两个开关装置被控制为将一个发光二极管驱动电路中的发光二极管单元的发光二极管段与另一个发光二极管驱动电路串联连接。

A device for using high voltage to drive a light emitting diode

The invention provides a device for driving light emitting diode with high voltage, including two light emitting diode driving circuit and a switch two can be switched on or off by the general controller device, so that the two light emitting diode driving circuit with two different connection structure. When the input voltage is in the range from the rectified 90 V AC voltage to the rectified 140 V AC voltage, the control mode of the two switch devices is two parallel connection of the LED driving circuit. When the input voltage is in the range of 180 volts AC voltage to the rectifier rectifier 265 volts AC voltage when the two switch device is controlled to a light emitting diode driving light emitting diode unit circuit of the light emitting diode and another light emitting diode connected in series driving circuit.

【技术实现步骤摘要】
使用高电压驱动发光二极管的装置
本专利技术是有关基于发光二极管(LED)的照明装置，尤其是一种使用高输入电压驱动基于发光二极管的照明设备的装置。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源，经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器中，应用发光二极管在各种照明装置也已越来越普遍。例如，高明亮度的发光二极管已被广泛用于交通信号灯，车辆指示灯，以及刹车灯。近年来，使用高电压的发光二极管串的照明设备也被开发来取代传统的白热灯泡和荧光灯泡。发光二极管的电流对电压(IV)特性曲线类似于一般的普通二极管，当加于发光二极管的电压小于二极管的正向电压时，只有非常小的电流通过发光二极管。当电压超过正向电压时，通过发光二极管的电流则大幅增加。一般来说，在大多数操作范围，基于发光二极管的照明装置的发光强度是和通过的电流成正比，但操作在高电流时则不如此。通常为基于发光二极管的照明装置设计的驱动装置，都是以提供一个恒定的电流为主，以便能发出稳定的光和延长发光二极管的寿命。为了提高基于发光二极管的照明装置的亮度，通常是将多个发光二极管串联在一起，形成一个基于发光二极管的照明单元，而且多个基于发光二极管的照明单元可以更进一步串联在一起，形成一个照明装置。每个照明装置所需要的工作电压，通常是取决于照明单元里的发光二极管的正向电压，每个照明单元里有多少个发光二极管，每个照明单元是如何相互连接的，以及每个照明单元在照明装置里，是如何接收来自电源的电压。因此，在大多数的应用中，都需要某种类型的电源电压转换装置，来将一般较普遍的电源的高电压，转换成较低的电压，以提供给一个或多个基于发光二极管的照明单元。因为需要这样的一个电压转换装置，造成基于发光二极管的照明设备效率减低，成本增高，也难以减小其体积。为了提高基于发光二极管的照明装置的效率和缩小其体积，许多技术已经被开发出来使这些装置能够使用诸如110伏交流电压或220伏交流电压的工作电压，而不需要使用电压转换装置。通常，照明装置中的发光二极管被划分为多个发光二极管段，每个发光二极管段可以通过相关的开关或电流源，选择性地导通或切断，并且随着操作的交流电压增加或减少，以控制器来控制开关或电流源。随着越来越多基于发光二极管的照明设备被应用于以高输入电压为电源的高亮度照明设备中，设计一种驱动装置和方法，以来自墙上的电源的交流高电压为输入电压，而可以巧妙及有效地连接基于发光二极管的照明灯串，已经形成非常必要的强烈需求。
技术实现思路
本专利技术是为了提供一种可以在不同的高电压范围，例如从90伏至140伏或从180伏至265伏的交流电压提供的输入电压范围内，有效地驱动发光二极管串的方法和装置而设计。根据本专利技术的一个优选实施例，发光二极管照明装置包括由一通用控制器控制的两个发光二极管驱动电路。通用控制器是用来控制可以打开或关闭的两个开关，以便以两种不同的配置方式来连接两个发光二极管驱动电路。此外，通用控制器并根据输入电压的变化，来控制流经其中一个发光二极管驱动电路的电流。每个发光二极管驱动电路包括一发光二极管单元，其中有被划分为多个发光二极管段的多个发光二极管，每个发光二极管段具有一个与其相关联并连接到一公共节点的电压控制限流元件。除了第一个和最后一个发光二极管段之外，每个发光二极管段有一个正端和一个负端分别连接到其前面的发光二极管段的负端和其随后的发光二极管段的正端。在本实施例中，每个发光二极管驱动电路有串联的一个功率损耗减小电路和一电流源从其公共节点串联连接到地。第一开关将第一发光二极管驱动电路的第一发光二极管段的正端连接到第二发光二极管驱动电路的第一发光二极管段的正端，而第二开关将第一发光二极管驱动电路的最后一个发光二极管段的负端连接到第二发光二极管驱动电路的第一发光二极管段的正端。输入电压则连接到第一发光二极管驱动电路的第一发光二极管段的正端和通用控制器。当输入电压VIN在整流的90伏交流电压至整流的140伏交流电压的范围内时，通用控制器将第一开关导通，第二开关断开，使得两个发光二极管驱动电路并联连接。当输入电压VIN在整流的180伏交流电压至整流的265伏交流电压的范围内时，通用控制器将第一开关断开，第二开关导通，使得第一发光二极管驱动电路中的发光二极管单元的发光二极管段与第二发光二极管驱动电路串联。通用控制器并根据输入电压的变化，发送一电流设定信号以控制第一发光二极管驱动电路的电流源的电流。在此一优选实施例中，电流设定信号可以利用直接感测输入电压或检测发光二极管驱动电路中的相关节点电压的电压感测信号来控制。在此一优选实施例的修改版本中，有一电流感测信号从第二发光二极管驱动电路的电流源反馈到通用控制器，而被用来当成电压感测信号，因此可以根据流经第二发光二极管驱动电路的电流源的电流，来控制流过第一发光二极管驱动电路的电流源的电流。根据本专利技术的另一个优选实施例，两个发光二极管驱动电路共享一个公共电流源，而不是各自具有其自己的电流源。两个发光二极管驱动电路的发光二极管单元和两个开关与上述优选实施例相同的方式连接。然而，在每个发光二极管驱动电路中，其功率损耗减小电路与一电压控制限流元件从自身的公共节点串联连接到一个共享的公共电流源。在该实施例中的通用控制器，除了控制两个开关以并联方式连接两个发光二极管驱动电路，或者将第一发光二极管驱动电路中的发光二极管单元的发光二极管段与第二发光二极管驱动电路以串联方式连接之外，并发送出两个各别的电压控制信号，以分别控制连接到共享的公共电流源的两个电压控制限流元件，和一个电流设定信号，以控制流过共享的公共电流源的电流。根据本专利技术，由于当两个发光二极管驱动电路并联连接时，流过共享的公共电流源的电流是流过每个发光二极管驱动电路的电流的两倍，所以通用控制器所发送的电流设定信号的电压大小，必须是当两个发光二极管单元的发光二极管段串联连接时，通用控制器所发送的电流设定信号的电压的两倍。因此，通用控制器必须为电流设定信号提供两个不同的电压。此共享的公共电流源的一修改版本中，在电流源中提供了两个电流设定电阻。其中一个电流设定电阻可以由通用控制器控制，以便与另一个电流设定电阻并联连接，使电流源可提供流过每个发光二极管驱动电路的电流的两倍电流，而不需要由通用控制器来提供两个不同的电压。利用控制第一开关的信号，即可以作为此共享的公共电流源的修改版本的电流选择信号，从而控制电流设定电阻的并联连接。因此，可以简化通用控制器的电路。附图说明图1显示出了根据本专利技术的一优选实施例制作的使用高电压驱动发光二极管的装置的方块图。图2显示出了图1的优选实施例的方块图中的电流源的示例。图3显示出了图1的优选实施例的方块图中的通用控制器的示例。图4显示出了图1的优选实施例的方块图中的通用控制器的另一示例。图5显示出了根据图1所示的本专利技术的优选实施例的修改版本制作的使用高电压驱动发光二极管的装置的方块图。图6显示出了图5所示的优选实施例的方块图中的通用控制器的示例。图7显示出了图5所示的优选实施例的方块图中的通用控制器的另一示例。图8显示出了根据本专利技术的另一个优选实施例制作的使用高电压驱动发光二极管的装置的方块图。图9显示出了图8的优选实施例的方块图中的通用控制器的示例。图10显示出了图8的优选实施例的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，包括：第一和第二发光二极管驱动电路，每个发光二极管驱动电路包括：多个发光二极管分为串联连接的多个发光二极管段，包括一领头的发光二极管段和一尾部的发光二极管段，上述多个发光二极管段中的每一个发光二极管段具有正端和负端；多个电压控制限流元件，上述多个电压控制限流元件中的每一个电压控制限流元件在上述多个发光二极管段中有一个相对应关联的发光二极管段，并且具有第一端子连接到相关联的发光二极管段的负端，第二端子被施加偏置电压，第三端子连接到一公共节点；一功率损耗减小电路，其正端连接到上述公共节点；和一电流源，其第一端连接到上述功率损耗减小电路的负端，其第二端连接到地；第一开关装置，其第一端连接到上述第一发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端，其第二端连接到上述第二发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端；第二开关装置，其第一端连接到上述第一发光二极管驱动电路的尾部的发光二极管段的负端，其第二端连接到上述第二发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端；一通用控制器，控制上述第一和第二开关装置和上述第一发光二极管驱动电路的电流源；和一输入电压连接到上述第一发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端和上述通用控制器；其中当上述输入电压在整流的90伏交流电压至整流的140伏交流电压之间时，上述第一开关装置导通，上述第二开关装置断开，并且当上述输入电压在整流的180伏交流电压至整流的265伏交流电压之间时，上述第一开关装置断开，上述第二开关装置导通。...

【技术特征摘要】
2016.07.27 US 62/367,125;2017.04.25 US 15/496,0291.一种用于驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，包括：第一和第二发光二极管驱动电路，每个发光二极管驱动电路包括：多个发光二极管分为串联连接的多个发光二极管段，包括一领头的发光二极管段和一尾部的发光二极管段，上述多个发光二极管段中的每一个发光二极管段具有正端和负端；多个电压控制限流元件，上述多个电压控制限流元件中的每一个电压控制限流元件在上述多个发光二极管段中有一个相对应关联的发光二极管段，并且具有第一端子连接到相关联的发光二极管段的负端，第二端子被施加偏置电压，第三端子连接到一公共节点；一功率损耗减小电路，其正端连接到上述公共节点；和一电流源，其第一端连接到上述功率损耗减小电路的负端，其第二端连接到地；第一开关装置，其第一端连接到上述第一发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端，其第二端连接到上述第二发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端；第二开关装置，其第一端连接到上述第一发光二极管驱动电路的尾部的发光二极管段的负端，其第二端连接到上述第二发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端；一通用控制器，控制上述第一和第二开关装置和上述第一发光二极管驱动电路的电流源；和一输入电压连接到上述第一发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端和上述通用控制器；其中当上述输入电压在整流的90伏交流电压至整流的140伏交流电压之间时，上述第一开关装置导通，上述第二开关装置断开，并且当上述输入电压在整流的180伏交流电压至整流的265伏交流电压之间时，上述第一开关装置断开，上述第二开关装置导通。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中上述第二开关装置是二极管。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中上述第一发光二极管驱动电路的电流源具有电流设定电阻器Rset和用于从上述通用控制器接收电流设定信号Vset的节点。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其中上述通用控制器包括：一峰值电压检测器具有输入节点和输出节点，上述输出节点发送用于控制上述第一开关装置的第一开关控制信号；输入分压电阻器R1和R2，R2的一端连接到上述输入电压，R2的另一端连接到R1的一端和上述峰值电压检测器的输入节点，并且R1的另一端连接到地；一反相器将上述第一开关控制信号反相，以形成用于控制上述第二开关装置的第二开关控制信号；一电压比较器，将一电压感测信号与一临界电压进行比较，并输出电压比较信号；一NAND闸，接收上述第二开关控制信号和上述电压比较信号并输出电压选择信号；和一电压选择器，由上述电压选择信号控制，用于选择一参考电压或接地电压作为上述电流设定信号，以控制上述第一发光二极管驱动电路的电流源。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中上述电压感测信号连接到上述峰值电压检测器的输入节点。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中上述第二发光二极管驱动电路的电流源具有一连接到地的电流感测电阻器，并且跨在上述电流感测电阻器的电压被反馈到上述通用控制器作为上述电压感测信号。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其中上述通用控制器包括：一峰值电压检测器具有输入节点和输出节点，上述输出节点发送用于控制上述第一开关装置的第一开关控制信号；输入分压电阻器R1和R2，R2的一端连接到上述输入电压，R2的另一端连接到R1的一端和上述峰值电压检测器的输入节点，并且R1的另一端连接到地；一反相器将上述第一开关控制信号反相，以形成用于控制上述第二开关装置的第二开关控制信号；一电压相减器，从一参考电压减去一电压感测信号，并输出相减后的电压；和一电压选择器，由上述第二开关控制信号控制，用于选择上述相减后的电压或上述参考电压作为上述电流设定信号，以控制上述第一发光二极管驱动电路的电流源；其中上述第二发光二极管驱动电路的电流源具有一连接到地的电流感测电阻器，并且跨在上述电流感测电阻器的电压被反馈到上述通用控制器作为上述电压感测信号。8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其中上述通用控制器包括：一峰值电压检测器具有输入节点和输出节点，上述输出节点发送用于控制上述第一开关装置的第一开关控制信号；输入分压电阻器R1和R2，R2的一端连接到上述输入电压，R2的另一端连接到R1的一端和上述峰值电压检测器的输入节点，并且R1的另一端连接到地；一反相器将上述第一开关控制信号反相，以形成用于控制上述第二开关装置的第二开关控制信号；第一电压比较器，将一电压感测信号与一临界电压进行比较并输出第一电压比较信号；一NAND闸，接收上述第二开关控制信号和上述第一电压比较信号，并输出电压选择信号；第一电压选择器，由上述电压选择信号控制，用于选择一参考电压或过渡电压作为上述电流设定信号，以控制上述第一发光二极管驱动电路的电流源；第二电压比较器，比较上述电压感测信号与上述临界电压和上述参考电压之和，并输出第二电压比较信号；一电压相减器，从上述临界电压和上述参考电压之和减去上述电压感测信号，并输出相减后的电压；和第二电压选择器，由上述第二电压比较信号控制，用于选择上述相减后的电压或一接地电压作为上述过渡电压。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，其中上述电压感测信号连接到上述峰值电压检测器的输入节点。10.一种用于驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，包括：第一和第二发光二极管驱动电路，每个发光二极管驱动电路包括：多个发光二极管分为串联连接的多个发光二极管段，包括一领头的发光二极管段和一尾部的发光二极管段，上述多个发光二极管段中的每一个发光二极管段具有正端和负端；多个电压控制限流元件，上述多个电压控制限流元件中的每一个电压控制限流元件在上述多个发光二极管段中有一个相对应关联的发光二极管段，并且具有第一端子连接到相关联的发光二极管段的负端，第二端子被施加偏置电压，第三端子连接到一公共节点；一功率损耗减小电路，其正端连接到上述公共节点；和一底部电压控制限流元件，其具有第一端子连接到上述功率损耗减小电路的负端，第二端子连接到一控制电压，和第三端子；第一开关装置，其第一端连接到上述第一发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端，其第二端连接到上述第二发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端；第二开关装置，其第一端连接到上述第一发光二极管驱动电路的尾部的发光二极管段的负端，其第二端连接到上述第二发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端；一电流源，其第一端连接到上述第一和第二发光二极管驱动电路的底部电压控制限流元件的第三端子，其第二端连接到地；一通用控制器控制上述第一和第二开关装置和上述电流源，以及提供上述第一和第二发光二极管驱动电路的底部电压控制限流元件的控制电压；和一输入电压，连接到上述第一发光二极管驱动电路的领头的发光二极管段的正端和上述通用控制器；其中当上述输入电压在整流的90伏交流电压至整流的140伏交流电压之间时，上述第一开关装置导通，上述第二开关装置断开，并且上述两个控制电压被设定为相同，并且当上述输入电压在整流的180伏交流电压至整流的265伏交流电压之间时，上述第一开关装置断开，上述第二开关装置导通，并且上述第二发光二极管驱动电路的底部电压控制限流元件的控制电压，被设定为大于或等于上述第一发光二极管驱动电路的底部电压控制限流元件的控制电压。11.根据权利要求10所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱弘琦，沈毓仁，
申请(专利权)人：钰瀚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71