直接驱动的高效率LED电路制造技术

一种用于直接驱动发光二极管（LED）的系统。跨越输入电压耦合LED串并且LED串包括多个单独LED组。多个开关中的每个开关包括与LED组中的关联的一个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流。开关保护电路与开关中的至少一个开关关联。开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关置于导通状态中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及照明并且更具体地涉及直接驱动的高效率固态光源电路。
技术介绍
包括但不限于发光二极管(LED)、有机LED (OLED)、聚合物LED (PLED)等的固态光源的发展已经导致在各种照明灯具中使用这样的器件。一般而言，LED是电流驱动的器件，即LED的光输出的亮度可以与向LED供应的电流直接相关。然而经过LED的电流应当限于设计最大值以避免LED的过电流损坏或者故障。通常，单个LED光源在仅2至4伏特操作并且因此需要低电压电源向它们供电。另外，经过LED的电流强依赖于施加的电压并且也依赖于LED的温度。出于这一原因，LED光源由将市电电压(main voltage)变换成LED光源可使用的水平并且也控制电流的电路供电。该电路的附加功能是调节从市电电源(mainssupply)汲取的电流以向市电呈现具有低谐波失真的高功率因数负载。一般而言，可能希望操作多个LED以便实现更高总光输出水平。在这ー情况下，LED串可以串联连接并且由能够供应所需电压并且维持所需电流水平的电路供电。这样的电路通常是具有多个部件的一件复杂的电子设备，这些部件包括多个电感器、功率晶体管、大型电解电容器和集成电路。
技术实现思路
用于驱动多个LED的常规电路遭受多种缺陷。大量所需部件増加成本。ー些部件、特别是电容器可能具有对升温的低容限。因此，电路可能在LED本身中的任何LED出故障之前经历故障，因此限制系统的寿命。尽管简单串联电阻器的极为简单的电路是用于向串联LED串供电的廉价方式，但是具有这样的电路可能造成高谐波失真。此外，它可能是低效电路，因为电阻器可能耗散显著功率。本公开一般涉及ー种用于直接驱动LED串的系统。通过使用开关电路控制经过LED串的电流而无需使用通常可以在镇流器配置中发现的变压器、直流(DC)到DC转换器、振荡器或者其他能量存储部件，诸如电感器。根据这里公开的实施例的系统和方法可以与切相调光器兼容。可以跨越电源耦合LED串并且LED串可以被配置用于包括单个LED或者串联连接的LED的单独组，其中每个可以与关联开关电路并联耦合。控制器可以控制与每个开关电路关联的开关的导通状态以管理经过LED组的电流流(current flow)。可以在每组中提供相同或者不同数量的LED，并且LED可以被配置用于以不同颜色输出光，市电来自LED的光混合以提供所需颜色、质量和/或強度的光。开关电路可以被配置用于在LED中的ー个或者多个LED的故障的情况下保护以防对开关电路中的开关的损坏并且保护控制器免受来自向控制器施加源电压的损坏。此外，控制器可以被配置用于提供在向LED串供应的电流中建立低谐波失真的一个或者多个控制输出。根据这里公开的实施例的ー种直接驱动的系统相比于包括镇流器的配置将用于LED串的操作电子器件減少到较低复杂性、成本、零件计数、大小和能量存储而实现高效率、高功率因数、低谐波失真和保护以防串中的LED的故障。此外，可以在ー个或者多个LED的组中提供串中的LED，每组中的LED数量不同和/或LED的发射光谱(例如顔色)不同以实现所需光输出，诸如相关的色温、显色指数、峰值波长或者一些其他光质量參数。与包括典型电路的配置相比也改进温度容限并且因此改进可靠性。根据这里描述的实施例的系统或者方法也允许消除涌入(inrush)电流、瞬间光并有能力在常规“切相”调光器电路上操作。在一个实施例中，提供一种用于驱动发光二极管(LED)的系统。该系统包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压源耦合的LED串，LED串包括多个单独LED组；多个开关电路，开关电路中的每个开关电路包括与LED组中的关联的ー个LED组并联耦合的开关以响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流；以及与开关中的至少ー个开关关联的开关保护电路，该开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关中的至少ー个开关置于导通状态中，其中故障将LED置于断开状态中。 在一个相关实施例中，开关中的至少ー个开关可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且开关保护电路可以包括在MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。在另ー相关实施例中，LED组中的至少ー个LED组可以包括多个串联连接的LED。在又一相关实施例中，LED组中的第一 LED组可以包括第一数量的LED，并且LED组中的第二 LED组可以包括第二数量的LED，第一数量不同于第二数量。在又一相关实施例中，该系统还可以包括与开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，该控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路。在又一相关实施例中，控制器保护电路可以包括ニ极管。在又一相关实施例中，开关中的至少ー个开关可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且控制信号可以经过ニ极管耦合到MOSFET的栅极。在又一相关实施例中，控制器电路可以包括:运算放大器电路，被配置用于比较代表电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整控制信号来維持在电流流与输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据输入电压生成直流(DC)电压并且向运算放大器电路的功率输入提供DC电压；以及谐波失真控制电路，被配置用于向功率输入注入输入电压的一部分。在又一相关实施例中，LED组中的第一 LED组可以包括第一数量的LED，并且LED组中的第二 LED组可以包括第二数量的LED，第一数量不同于第二数量；并且该系统还可以包括与开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，控制器保护电路被配置用于从跨越开关中的至少ー个开关施加的电压隔离控制器电路；并且控制器电路可以包括:运算放大器电路，被配置用于比较代表电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整控制信号来維持在电流流与输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据输入电压生成直流(DC)电压并且向运算放大器电路的功率输入提供DC电压；以及谐波失真控制电路，被配置用于向功率输入注入输入电压的一部分。在另ー实施例中，提供一种驱动LED的方法。该方法包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，LED串包括多个单独LED组；配置多个开关，开关中的每个开关与LED组中的关联的ー个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号来控制经过关联LED组的电流流；并且关联开关保护电路与开关中的至少ー个开关，开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关中的至少ー个开关置于导通状态中，其中故障将LED置于断开状态中。在一个相关实施例中，关联可以包括:关联开关保护电路与开关中的至少ー个开关，开关保护电路被配置用于在关联LED组中的LED的故障的情况下将开关中的至少一个开关置于导通状态中，其中故障将LED置于断开状态中，并且其中开关中的至少ー个开关可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且开关保护电路可以包括在MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。在另ー相关实施例中，耦合可以包括:跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，LED串包括多个单独LED组，其中单独LED组中的至少ー个LED组可以包括多个串联连接的LED。在又一相关实施例中，耦合可以包括:跨越被配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.10 US 61/381,795;2011.09.09 US 13/229,6111.一种用于驱动发光二极管(LED)的系统,包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压源耦合的LED串，所述LED串包括多个单独LED组； 多个开关电路，所述开关电路中的每个开关电路包括与所述LED组中的关联的ー个LED组并联耦合的开关以响应于来自控制器电路的控制信号而控制经过关联LED组的电流流；以及 与所述开关中的至少ー个开关关联的开关保护电路，所述开关保护电路被配置用于在所述关联LED组中的LED的故障的情况下将所述开关中的至少ー个开关置于导通状态中，其中所述故障将所述LED置于断开状态中。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述开关中的至少ー个开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且所述开关保护电路包括在所述MOSFET的漏极与栅极之间电耦合的电阻器。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED组中的至少ー个LED组包括多个串联连接的LED。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED组中的第一LED组包括第一数量的LED，并且所述LED组中的第二 LED组包括第二数量的LED，所述第一数量不同于所述第二数量。5.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路。6.根据权利要求5所 述的系统，其中所述控制器保护电路包括ニ极管。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述开关中的所述至少ー个开关是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，并且所述控制信号经过所述ニ极管耦合到所述MOSFET的栅极。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器电路包括: 运算放大器电路，被配置用于比较代表所述电流流的信号与代表输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整所述控制信号来維持在所述电流流与所述输入电压之间的平衡； 电源电路，被配置用于根据所述输入电压生成直流(DC)电压并且向所述运算放大器电路的功率输入提供所述DC电压；以及 谐波失真控制电路，被配置用于向所述功率输入注入所述输入电压的一部分。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述LED组中的第一LED组包括第一数量的LED，并且所述LED组中的第二 LED组包括第二数量的LED，所述第一数量不同于所述第二数量； 并且其中所述系统还包括与所述开关中的至少ー个开关关联的控制器保护电路，所述控制器保护电路被配置用于从跨越所述开关中的所述至少一个开关施加的电压隔离所述控制器电路； 并且其中所述控制器电路包括: 运算放大器电路，被配置用于比较代表所述电流流的信号与代表所述输入电压的參考电压并且通过响应于比较调整所述控制信号来維持在所述电流流与所述输入电压之间的平衡；电源电路，被配置用于根据所述输入电压生成直流(DC)电压并且向所述运算放大器电路的功率输入提供所述DC电压；以及 谐波失真控制电路，被配置用于向所述功率输入注入所述输入电压的一部分。10.一种驱动LED的方法，包括: 跨越被配置用于提供输入电压的电压供应耦合LED串，所述LED串包括多个单独LED组； 配置多个开关，所述开关中的每个开关与所述LED组中的关联的ー个LED组并联耦合用于响应于来自控制器电路的控制信号而控制经过关联LED组的电流流；并且 关联开关保护电路与所述开关中的至少ー个开关，所述开关保护电路被配置用于在所述关联LED组中的LED的故障的情况下将所述开关中的所述至少一个开关置于导通...

【专利技术属性】
技术研发人员：WP莫斯科维奇，PE莫斯科维奇，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：
国别省市：