連續步進驅動器的製作方法

2023-11-01 01:53:32

專利名稱：連續步進驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極體(LED)燈，尤其涉及一種更有效地驅動LED燈的設備和方法。
背景技術：
LED燈是使用一個或多個LED作為光源的一種固態照明設備(SSL)。LED燈通常用一個或多個LED群組在合適外殼中構造。圖IA示出了常規LED燈100的配置。LED燈100包括電壓源110、整流器120、電流源130和LED群組140。典型地，LED群組140包括多個串聯連接的LED，140A至140N，以形成連接在電流源130與接地端(ground) 150之間的LED串。LED群組140可包括多於一個的LED串，在電流源130和接地端150之間並聯連接。電壓源110可以是交流AC電壓源。整流器120將電壓源110的AC電壓轉換成直流DC電壓，並作為輸入電壓ν ΝΡυτ( λ)提供給LED群組140。電流源120可配置為限制流過LED群組140的電流Imi的最大電流IMX(i±{t)。圖IB示出了響應正弦輸入電壓Vinput的電流Im的變化曲線圖。最初在t0時刻，輸入電壓Vinput和電流Imi是最低的(即，零)，並且LED群組140可保持關閉，直到輸入電壓Vinput上升並達到足夠的電位水平(即，閾值水平Vth)，此時，LED群組140被打開且在h時刻電流開始流過LED群組140。隨著輸入電壓Vinput進一步增大，電流Im也增大，直到在t2時刻電流Imi達到由電流源130設置的最大電流IMX(t2時刻的輸入電壓Vinput稱為最大電壓Vmax)。當達到最大電流Imax時，即使輸入電壓Vinput高過最大電壓Vmax,電流Im也基本保持不變。在達到正弦曲線的波峰後，輸入電壓Vinput下降但電流Im保持在最大電流IiM，直到輸入電壓Vinput在t3時刻下降到最大電壓Vmax以下。t3時刻過後，電流IuiD由於輸入電壓Vinput從最大電壓Vmax進一步減小而開始減小。之後，當輸入電壓Vinput在t4時刻下降到閾值水平Vth以下時，中斷電流I·。在隨後的輸入電壓周期內重複這種圖案。然而，圖IA所示的LED燈100存在多種缺陷，其中一些缺陷可導致無效功耗。例如，在t2時刻和t3時刻之間，LED群組140不能將高於最大電壓Vmax的輸入電壓Vinput轉換成光，多餘的能量反而轉換成了熱量。此外，可以僅在&和〖4之間的時刻，即當輸入電壓Vinput高於閾值水平Vth時，打開LED群組140。因此，LED燈100具有與輸入電壓周期相比而言較短的工作周期。甚至當LED群組140具有更高的閾值水平Vth時，工作周期可能更短。因此，需要一種改進的LED燈配置和供電方案，以提高能量效率並且改進產生光 的操作
發明內容
根據本發明的一個方面，發光二極體(LED)燈包括LED群組，包括串聯設置的LED組；電源，配置為向所述LED群組提供輸入功率；以及驅動單元，配置為基於所述LED群組的輸入功率調節連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。每個所述LED組可包括一個或多個並聯設置的LED串，並且每個所述LED串可包括一個或多個串聯設置的LED。所述輸入功率可具有正弦波形。所述電源可包括AC電壓源，配置為產生AC輸入功率；整流器，配置為將所述AC輸入功率轉換成DC輸入功率；以及電流源，配置為限制所述LED群組的最大輸入電流。所述LED組可包括第一 LED組，連接至所述電源；以及第二 LED組，串聯連接至所述第一 LED組。所述驅動單元可包括開關，以及控制器；所述開關包括第一開關，連接在所述第一 LED組的輸出端和接地端之間；以及第二開關，連接在所述第二 LED組的輸出端和接地端之間；所述控制器配置為，基於所述LED群組的輸入功率，單獨打開所述第一開關或所述第二開關。所述LED組的數目可與所述開關的數目相同。所述控制器可包括第一輸入端，連接至所述電源，以檢測所述輸入功率；第一輸出端，連接至所述第一開關，以打開或關閉所述第一開關；以及第二輸出端，連接至所述第二開關，以打開或關閉所述第二開關。所述控制器可進一步配置為，將所述輸入功率與用於僅打開所述第一 LED組的第一閾值水平進行比較，以及將所述輸入功率與用於同時打開所述第一 LED組和所述第二 LED組的第二閾值水平進行比較。所述控制器可進一步配置為，當所述輸入功率等於或大於所述第一閾值水平並小於所述第二閾值水平時，僅打開所述第一開關；當所述輸入功率大於所述第二閾值水平時，關閉所述第一開關並打開所述第二開關。所述LED組可進一步包括第三LED組，串聯連接至所述第二 LED組；所述驅動單元可進一步包括第三開關，連接在所述第三LED組的輸出端和接地端之間；所述控制器可進一步包括第三輸出端，連接至所述第三開關，以打開或關閉所述第三開關。所述驅動單元可進一步配置為，將所述輸入功率與用於同時打開所述第一 LED組、第二 LED組和第三LED組的第三閾值水平進行比較；當所述輸入功率等於或大於所述第三閾值水平時，將所述第一 LED組、第二 LED組和第三LED組串聯連接至所述LED群組的電流通路。所述驅動單元可進一步配置為基於所述LED群組的輸入功率和所述LED群組的輸出電流兩者中的至少一個，調節串聯連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。所述控制器可進一步包括第二輸入端子，連接至所述開關，以檢測來自所述開關的輸出電流。根據本發明的另一個方面，發光二極體(LED)簇的操作方法，包括向包括可串聯連接的LED組的LED群組提供輸入功率；檢測所述輸入功率；以及基於檢測到的輸入功率，調節串聯連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。所述輸入功率可具有正弦波形。所述LED組可包括接收所述輸入功率的第一 LED組，以及串聯連接至所述第一 LED組的第二 LED組。調節所述LED組的數目的過程可包括將所述輸入功率與用於僅打開所述第一 LED組的第一閾值水平進行比較，並將所述輸入功率與用於打開串聯連接的所述第一 LED組和第二 LED組的第二閾值水平進行比較；當所述輸入功率等於或大於所述第一閾值水平並小於所述第二閾值水平時，僅將所述第一 LED組連接至所述LED群組的電流通路；當所述輸入功率大於所述第二閾值水平時，將所述第一LED組和第二 LED組串聯連接至所述LED群組的電流通路。
所述多個LED組可進一步包括串聯連接至所述第二 LED組的第三LED組。調節所述LED組的數目的過程可進一步包括將所述輸入功率與用於打開串聯連接的所述第一LED組、第二 LED組和第三LED組的第三閾值水平進行比較；當所述輸入功率等於或大於所述第三閾值水平時，將所述第一 LED組、第二 LED組和第三LED組串聯連接至所述LED群組的電流通路。 所述方法可進一步包括基於所述LED群組的輸入功率和所述LED群組的輸出電流兩者中的至少一個，調節串聯連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。所述調節串聯連接至所述電流通路的LED組的數目的過程可包括檢測所述LED群組的輸出電流；將所述輸出電流與一個或多個電流水平進行比較；以及基於檢測到的LED輸出和所述一個或多個電流水平之間的比較結果調節串聯連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。本發明的其他特徵、優點和實施例可從下面的具體實施方式
、附圖和權利要求中展示出或顯現出來。此外，應當理解的是，前述的發明概述和下面的詳細描述都是示例性的，並且旨在提供進一步的說明，而非限制本發明權利要求的保護範圍。


說明書中包含的附圖用於提供對本發明的進一步理解，組成和構成了本發明的一部分，示出了本發明的實施例並且與具體說明一起用於解釋本發明的原理。沒有試圖更詳細的示出本發明的結構細節，而是示出了可用於基本上理解本發明及可實施本發明的各種方式所需要的結構細節。在附圖中圖IA示出了傳統LED燈的配置；圖IB示出了圖IA中所示的LED燈中輸入電壓和LED電流隨時間的曲線圖；圖2A示出了根據本發明原理構造的LED燈的配置；圖2B示出了圖2A中所示的LED燈中輸入電壓和LED電流隨時間的曲線圖；圖2C示出了根據本發明原理構造的另一個LED燈的結構，示出了圖2A中所示的LED燈的具體結構；圖2D示出了圖2C中所示的LED燈中輸入電壓和LED電流隨時間的曲線圖；圖2E示出了根據本發明原理操作圖2C中所示的LED燈的方法的流程圖；圖3示出了根據本發明原理構造的另一個LED燈的配置。
具體實施例方式參照在附圖中描述和/或示出的、以及在下面的描述中詳細描述的非限制性實施例和示例，更全面地解釋本發明的實施例及其各種特徵和有利細節。應當注意的是，附圖中示出的特徵並不一定是按照比例畫出的，並且實施例的特徵可應用於，儘管在本發明中沒有明確陳述、但本領域的技術人員能夠想到的實施例。可省略公知的部件和處理技術的說明，以免不必要地使本發明的實施例不清楚。本發明中使用的示例僅僅旨在便於理解可實施本發明的方式，以及旨在進一步使本領域的技術人員能夠實施本發明的實施例。因此，本發明中的示例和實施例不應當被理解為限制本發明的保護範圍，本發明的保護範圍僅由所附的權利要求書和適用的法律來限定。此外，要注意的是，在整個附圖中，相同的附圖標記代表相同的部件。圖2A示出了根據本發明原理構造的LED燈200的配置。LED燈200可包括電源210、LED群組220、驅動單元230等。電源210可配置為，為LED群組220產生輸入電壓VINPUT。輸入電壓Vinput可具有周期性的正弦波形，如圖2B中所示的輸入電壓波形VINPUT。輸入電壓Vinput也可考慮其他類型的波形，例如，三角波、方波、鋸齒波或其他波。此外，輸入電壓Vinput的波長、相位、頻率和/或其他屬性可根據LED燈200的結構和性能而改變。電源210可包括電壓源212、整流器214、電流源216等。電壓源212、整流器214、電流源216的結構、功能和/或操作分別與圖IA中所示的電壓源110、整流器120、電流源130的結構、功能和/或操作相同。LED群組220可包括多個LED組222，例如，串聯連接的第一 LED組222A、第二 LED組222B、…、以及第N LED組222N等。LED組222中的每一個LED組都可包括一個或多個並聯連接的LED串，每一個LED串可都包括一個或多個串聯連接的LED，例如，如圖2C中所示。驅動單元230可包括多個開關240、控制器250等。開關240可以是任何類 型的開關裝置，例如，電晶體等，如雙極型電晶體(BJT)、金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)等。開關240的數目可以與LED群組220中包括的LED組222的數目相同。然而，例如，當兩個或兩個以上的LED組222 —起作為單個組工作時，開關240的數目可以少於LED組222的數目。開關240可包括第一開關240A、第二開關240B、…、以及第N開關240N等。第一開關240A可具有連接至第一 LED組222A的輸出節點224A的輸入端、連接至接地端232的輸出端、以及連接至控制器250的控制輸入端。第二開關240B可具有連接至第二 LED組222B的輸出節點224B的輸入端、連接至接地端232的輸出端、以及連接至控制器250的控制輸入端。類似地，第N LED組222N可具有連接至第N LED組222N的輸出節點224N的輸入端、連接至接地端232的輸出端、以及連接至控制器250的控制輸入端。控制器250可配置為，根據輸入電壓Vinput的水平(即大小)選擇性地打開或關閉開關240。控制器250可連接至電源210，以檢測輸入電壓Vinput。例如，如圖2A中所示，控制器250可包括連接至整流器214的輸出節點218的輸入端子252，以接收輸入電壓VINPUT。控制器250可進一步包括多個輸出端子254,例如,第一輸出端子254A、第二輸出端子254B、…、以及第N輸出端子254N等，這些輸出端子分別連接至開關240A、240B、…、240N等的控制輸入端。更具體地，第一輸出端子254A可連接至第一開關240A的控制輸入端，第二輸出端子254B可連接至第二開關240B的控制端子。類似地，第N輸出端子254N可連接至第N開關240N的控制端子。為了選擇性地打開或關閉開關240，控制器250可配置為，分別通過輸出端子254A、254B、…、254N，分別向開關240的控制輸入端輸出使能信號EN，例如，第一使能信號EN1、第二使能信號EN2、…、第N使能信號ENn等中的一個。控制器250可配置有微控制器、分立的模擬/數字元器件等。通過這種配置，驅動單元230可根據輸入電壓Vinput的水平調節串聯連接至LED群組220的電流通路的LED組222的數目。LED群組的電流通路可連接在電源210和接地端232之間。例如，圖2B示出了圖2A中所示的LED群組220中輸入電壓Vinput和LED電流Im隨時間的曲線圖。如上文中提到的，輸入電壓Vinput可具有周期性的正弦波形，所述周期性的正弦波形在t7時刻具有峰值水平νΡΕΑΚ(_β)，並且具有從h時刻開始到t14時刻截止的半波長周期。也可以考慮其他波形。輸入電壓Vinput可在周期開始時刻h和截止時刻t14是最低的(例如，零)，並且在t7時刻是最高的(例如，Vpeak)。第一閾值水平Vthi可以是僅打開第一 LED組222A的最小電壓水平。第二閾值水平Vth2可以是打開串聯連接的第一 LED組222A和第二 LED組222B的最小電壓水平。類似地，第N閾值水平Vthn可以是打開串聯連接的第一 LED組222k到第N LED組222N的最小電壓水平。控制器250可包括數據存儲器(未示出)，如只讀存儲器(ROM)等，以存儲閾值水平VTH;以及邏輯電路(未示出)，所述邏輯電路配置為，將輸入電壓Vinput與閾值水平Vth進行比較，並且基於比較結果輸出使能信號EN中的一個。可使用穩壓二極體、雙極型電晶體(BJT)、金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)等建立控制器250的邏輯電路。基於輸入電壓Vinput與第一到第N閾值水平Vth的比較結果,控制器250可輸出使能信號EN1到ENn中的一個，以打開開關240A到240N中的一個，這可依次地改變連接到LED群組220的電流通路的LED組222的數目。最初在、時刻，輸入電壓Vinput和LED電流Im都可以是零。由於沒有功率，所以控制器250沒有輸出任何的使能信號EN，以便使開關240保持關閉。因此，整個LED群組220可以是關閉的，直到輸入電壓Vinput上升並達到第一閾值水平VTH1。當檢測到輸入電壓Vinput在h時刻達到第一閾值水平Vthi時，控制器250可通 過第一輸出端子254A輸出第一使能信號EN1,以打開開關240A並使第二開關240B到第N開關240N保持關閉。因此，只有第一 LED組222A被連接到LED群組220的電流通路，並且LED電流可僅流過第一 LED組222A。依次地，在h時刻僅打開第一 LED組222A來產生光。隨著輸入電壓Vinput進一步增大，LED電流Imi進一步增大，直到LED電流Im在t2時刻達到第一 LED組222A的第一最大電流水平IMX1。LED電流Imi可暫時保持基本不變，直到第二 LED組222B被連接到第一 LED組222A。當輸入電壓Vinput進一步增大，並在t3時刻達到第二閾值水平Vth2時，控制器250可通過第二輸出端子254B輸出使能信號EN2，從而僅打開第二開關240B。這可能使得通過串聯連接的第一 LED組222A和第二 LED組222B建立LED電流通路，從而打開第一 LED組222A和第二 LED組222B來產生光。隨著輸入電壓Vinput進一步增大，電流Imi也增大，直到電流Im在t4時刻達到串聯的第一 LED組222A和第二 LED組222B的第二最大電流水平Imax2°此時，流過LED組222A、222B的LED電流Iled暫時保持基本不變，直到輸入電壓Vinput進一步上升並達到第三閾值水平(未示出)。控制器250可重複相同的過程以使串聯連接的LED組220的數目隨著輸入電壓Vinput的增大而不斷增加，直到第一 LED組222A到第N LED組222N都串聯連接到LED電流通路。例如，當輸入電壓Vinput在t5時刻達到第N閾值水平Vthn時，控制器250可通過第N輸出端子254N輸出第N使能信號ENn，以僅打開第N開關240N來串聯連接從第一 LED組222k到第N LED組222N的所有LED組。LED電流Ι ΕΙ)可流過第一 LED組222k到第N LED組222N，從而以LED群組220的最大性能產生光。隨著輸入電壓Vinput增大，LED電流Ι ΕΙ)可進一步增大，直到LED電流Iled達到串聯連接的第一 LED組222Α到第N LED組222Ν的第N最大電流ΙΜΧΝ。可通過操縱電流源216的最大電流Imax來設置最大電流ΙΜΧ，如第一最大電流Wi、第二最大電流Imax2、…、第N最大電流Imaxn等。當達到第N最大輸入電流Imaxn時，即使輸入電壓Vinput進一步上升並在t7時刻達到峰值水平VPEffi，LED電流Imi也可基本保持不變。
在〖7時刻的峰值水平Vpeai^K平過後，輸入電壓Vinput可開始下降，並且LED電流Im也在t8時刻從最大電流Imax開始下降。接著，控制器250可以開始減少連接到LED電流通路的LED組222的數目，直到沒有LED組222連接到LED電流通路。更具體地，當輸入電壓Vinput在t9時刻下降到第N閾值水平Vthn以下時，控制器250可停止輸出第N使能信號ENn，並且開始輸出第(第N-1)使能信號(未示出)來打開第(N-I)開關(未示出)。因此，第一 LED組222A到第(N-I)LED組(未示出)可被串聯連接至LED電流通路。控制器250可重複相同的過程，直到輸入電壓Vinput在t13時刻下降至第一閾值水平Vthi以下。例如，當輸入電壓Vinput在％時刻下降至第三閾值水平Vth3 (未示出)以下時，控制器250可停止輸出第三使能信號EN3(未示出)，並開始輸出第二使能信號EN2,以僅打開第二開關240B，並且可將第一 LED組222A和第二 LED組222B連接到LED電流通路。當輸入電壓Vinput在tn時刻下降至第二閾值水平Vth2以下時，控制器250可停止輸出第二使能信號EN2,並開始輸出第一使能信號EN1,以僅將第一 LED組222A連接到LED電流通路。 LED電流Imi可暫時保持不變，直到輸入電壓Vinput進一步在t12時刻下降到第一最大電流值Iim以下。當輸入電壓Vinput進一步在t13時刻下降到第一閾值水平Vthi以下時，控制器250可停止輸出第一使能信號EN1,以斷開LED電流通路，從而暫時關閉整個LED群組220。在隨後的輸入電壓周期中可重複相同的圖案。因此，通過將LED群組220分成多個LED組222，並調節與輸入電壓Vinput成比例的、串聯連接到LED電流通路的LED組222的數目，使得即使當輸入電壓Vinput遠小於同時打開整個LED群組222所需要的閾值水平(例如，第N閾值水平Vthn)時，也可打開一個或多個LED組222。例如，在圖2B中，LED群組220可早在h時刻被打開，並保持打開狀態直到t13時刻。在現有技術的LED燈配置100中，LED群組140在t5時刻被打開，並且在t9時刻被關閉。因此，LED燈200與現有技術相比可表現出更長的工作周期和更大功率因子。同樣，可將LED群組220設計成使得第N閾值水平Vthn儘可能地接近輸入電壓Vinput的峰值水平VPEAK。這可大幅減少轉換成熱量的能量的量，從而提高能量效率。此外，如圖2B中所示，LED群組220可配置為，使得流過LED群組220的LED電流Imi可模擬輸出電壓曲線。尤其是，通過增加LED群組220中LED組222的數目，可使模擬的曲線更加接近輸入電壓曲線，從而進一步提高能量效率、增大功率因子和延長工作周期。此外，根據本發明可更好地操作相位控制調光器(phase control dimmer)。圖2C示出了根據本發明原理構造的LED燈200』的配置。LED燈200』可以是圖2A中所示的LED燈200的具體實施例。因此，LED燈200』的結構和操作基本上與LED燈200的結構和操作相同。更具體地，在圖2C的LED燈200』中，LED群組220可包括三個LED組222，如串聯連接的第一 LED組222A、第二 LED組222B和第三LED組222C。第一 LED組222A可包括三個並聯連接的LED串2222A1、222A2、222A3。第二 LED組222B可包括兩個並聯連接的LED串222B 1、222B2。第三LED組222C可包括單個LED串222C1。此外，LED燈200』可包括三個開關240，如第一開關240A、第二開關240B和第三開關240C，這些開關的輸入端子分別連接到LED群組220的節點224A、224B、224C。控制器250可包括三個輸出端子254，如分別連接到開關240A、240B、240C的第一輸出端子254A、第二輸出端子254B和第三輸出端子254C。開關240A、240B、240C的輸出端子可連接到接地端232。圖2D示出了圖2C中所示的LED燈200 』中LED電流Imi與輸入電壓Vinput對照的曲線圖。最初，當輸入電壓Vinput在、時刻為零時，控制器250不輸出任何使能信號ΕΝ。當控制器250檢測到輸入電壓Vinput在h時刻達到第一閾值水平Vthi時，控制器250可通過第一輸出端子254A輸出第一使能信號EN1,以打開第一開關240A。在此時,僅第一 LED組222A可被連接到LED電流通路，並且打開第一 LED組222A來產生光。當流過第一 LED組222A的電流的總量與電流源216支配的最大電流Lmax相同時，流過LED串222A1、222A2、222A3中每一個的電流I1都是最大電流Lmax的三分之一。當輸入電壓Vinput上升到第一閾值Vthi之上，並在t2時刻達到第二閾值Vth2時，控制器250可通過第二輸出端子254B輸出第二使能信號EN2,以打開第二開關240B,從而將第一LED組222k和第二 LED組222B串聯連接至LED電流通路。因此，可打開第一 LED組222k和第二 LED組222B來產生光。流過第一 LED組222A中每一個LED串222A1、222A2、222A3的電流I1都是最大電流Lmax的三分之一。流過第二 LED組222B中每一個LED串222B1、222A2的電流I2都是最大電流Lmax的二分之一。當輸入電壓Vinput進一步增大，並在t3時刻達到第三閾值Vth3時，控制器250可輸出第三使能信號EN3,以關閉第一開關240A和第二開關240B並打開第三開關260C。可將第一 LED組222A、第二 LED組222B和第三LED組222C整體連接到LED電流通路，從而完全打開LED群組240。流過每個LED串222A1、222A2、222A3的電流I1都是最大電流Lmax的三分之一。流過每個LED串222B1、222A2的電流I2都是最大電流Lmax的二分之一。流過LED串222C1的電流I3可與最大電流Lmax相同。當輸入電壓Vinput經過了 t4時刻的峰值水平Vpeak,並在t5時刻下降至第三閾值電壓Vth3以下時，控制器250可輸出第二使能信號EN2,以關閉第一開關240A和第三開關240C並打開第二開關240B。依次地，可打開第一 LED組222A和第二 LED組222B並可關閉第三LED組222C。當輸入電壓Vinput進一步下降並在t6時刻達到第二閾值電壓Vth2時，控制器250可關閉第二開關240B和第三開關240C，並且打開第一開關240A，以僅打開第一 LED組222A。當輸入電壓Vinput在t7時刻下降至第一閾值電壓Vthi以下時,控制器250可關閉第一 開關240A、第二開關240B和第三開關240C，從而關閉第一 LED組222A、第二 LED組222B和第三LED組222C。圖2E示出了根據本發明原理操作圖2C中所示LED燈200』的方法500的流程圖。然而，可簡單地修改方法500來安置或多或少的LED組222，並且將任意數目的LED組222應用到圖2A中所示的LED燈200中。當開始所述方法(在502處)時，可將輸入電壓Vinput施加到LED群組220 (在510處)。接著，控制器250可檢測用於與第一閾值水平Vthi、第二閾值水平Vth2和第三閾值水平Vth3進行比較的輸入電壓Vinput的水平(在520處)。當輸入電壓Vinput小於(即，不等於或大於)第一閾值電壓Vthi (在530處為否)時，控制器250可繼續檢測輸入電壓Vinput (在520處)，並且輸入電壓Vinput與第一閾值電壓Vthi進行比較(在530處)。然而，當輸入電壓Vinput等於或大於第一閾值電壓Vthi (在530處為是)時,控制器250可將輸入電壓Vinput與第二閾值電壓Vth2進行比較(在540處)。當輸入電壓Vinput小於(S卩，不等於或大於)第二閾值電壓Vth2 (在540處為否)時，控制器250可輸出第一使能信號EN1 (在545處)，以打開第一開關240A，並且將第一 LED組222A連接到LED電流通路。依次地，可打開第一 LED組222A。控制器250可繼續檢測輸入電壓Vinput (在520處)。然而，當輸入電壓Vinput等於或大於第二閾值電壓Vth2 (在540處為是)時，控制器250可將輸入電壓Vinput與第三閾值電壓Vth3進行比較(在550處)。當輸入電壓Vinput小於(即，不等於或大於)第三閾值電壓Vth3(在550處為否)時，控制器250可輸出第二使能信號EN2 (在555處)，以將第一 LED組222A和第二 LED組222B連接到LED電流通路。依次地，可打開第一 LED組222A和第二 LED組222B，並且控制器250可繼續檢測輸入電壓Vinput (在520處)。當輸入電壓Vinput等於或大於第三閾值電壓Vth3 (在550處為是)時，控制器250可輸出第三使能信號EN3 (在560處)，以將第一 LED組222A、第二 LED組222B和第三LED組222C串聯連接至LED群組220的電流通路，從而完全打開LED群組220。如上面所提到的，通過調節串聯至與LED電流通路的、與輸 入電壓Vinput成比例的LED組222的數目，即使在輸入電壓Vinput達到LED群組220的閾值水平之前，也可用輸入電壓Vinput來為一個或多個LED組222供電。無論LED群組220中包括多少數目的LED組222，都可將相同的操作原理應用到圖2A中所示的LED燈200。本發明描述的方法500及其變形和修改，可用專用的硬體實施方式來實現，如，例如半導體、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯矩陣和/或其他用來實施方法500而構建的硬體裝置等等。然而，本發明描述的各種實施例，包括方法500等，可擔當在計算機處理器上運行的軟體程序來進行實施。此外，可替換的軟體實施例，如，例如分布式處理(例如，組件/對象分布式處理等)、並行處理、虛擬機處理、任何進一步的改善措施、或任何未來的協議，也都可被用於實施本發明描述的方法。圖3示出了根據本發明原理構建的另一種LED燈300的配置。可將LED燈300配置為與圖2A中所示的LED燈200相似的配置。例如，LED燈300可包括電源310、LED群組320、驅動單元330等。電源310可包括電壓源312和整流器314等。LED群組320可包括多個LED組322，如，串聯連接的第一 LED組322A、第二 LED組322B、…、以及第N LED組322N等。驅動單元330可包括多個開關340、控制器350等。所述多個開關340可分別連接至LED組322的各個輸出端。控制器可具有連接至開關340的多個輸出端354。與控制器250相似，控制器350可配置為向開關340輸出使能信號EN，以調節連接至LED群組320的電流通路的LED組322的數目。然而，與圖2A中所示的LED燈200不同，LED燈300可基於LED群組320的輸入電壓Vinput和輸出電流兩者中的至少一個調節連接至電流通路的LED組322的數目。因此，控制器350可包括下列組成部分的至少一個用來檢測LED群組320的輸入電壓Vinput的電壓輸入端子352，和用來檢測LED群組320的輸出電流Itotput的電流輸入端子356。可將電壓輸入端子352連接至電源310，例如，連接至電源310的節點322，又例如，連接至整流器314的輸出節點322等，以接收提供給LED群組320的輸入電壓VINPUT。輸出電流IaimM)可從開關340的輸出端流向接地端332。因此，可將電流輸入端子356連接至節點334，所述節點334連接在開關340和接地端332之間。電阻器336可連接在接地端332和節點334之間，以緩解輸出電流Iqut向接地端332的漏電。可將控制器350配置為,僅基於通過電流輸出端子356檢測到的輸出電流Iqut來工作。例如，控制器350可基於輸出電流Itm調節連接至電流通路的LED組322的數目。控制器350可存儲多個閾值電流值，將輸出電流Iot與閾值電流值進行比較，並且打開開關360A、360B至360N中的一個，以調節串聯連接至LED群組320的LED電流通路的LED組322的數目。因此，在本實施例中可不必將輸入電流限制為最大值，並且可省略電源310中的電流源。然而，當輸出電流Iott小到無法被檢測和/或輸出電流Iott與流過LED群組340的LED電流Im不直接相關時，控制器350可同時使用輸入電壓Vinput和輸出電流ITOT。儘管已經通過示例性實施例描述了本發明，但本領域的技術人員應當理解的是，可在所附權利要求書的精神實質和保護範圍內進行修改來實施本發明。前面給出的實施例 僅僅是用作說明本發明的，並不意味著對本發明的所有可能的設計方案、實施例、應用或修改的窮舉。
權利要求
1.ー種發光二極體LED燈，其特徵在幹，該LED燈包括 LED群組，包括多個串聯設置的LED組；電源，配置為向所述LED群組提供輸入功率；以及驅動單元，配置為基於所述LED群組的輸入功率，調節連接至所述LED群組電流通路的 LED組的數目。
2.根據權利要求1所述的LED燈，其特徵在幹，每個所述LED組包括ー個或多個並聯設 置的LED串，每個所述LED串包括一個或多個串聯設置的LED。
3.根據權利要求1所述的LED燈，其特徵在幹，所述輸入功率具有正弦波形。
4.根據權利要求1所述的LED燈，其特徵在幹，所述電源包括 交流AC電壓源，配置為產生AC輸入功率；整流器，配置為將所述AC輸入功率轉換成直流DC輸入功率；以及 電流源，配置為限制所述LED群組的最大輸入電流。
5.根據權利要求1所述的LED燈，其特徵在幹，所述多個LED組包括 第一LED組，連接至所述電源；以及第二 LED組，串聯連接至所述第一LED組。
6.根據權利要求5所述的LED燈，其特徵在幹，所述驅動単元包括 多個開關，該開關包括第一開關，連接在所述第一LED組的輸出端和接地端之間； 第二開關，連接在所述第二 LED組的輸出端和接地端之間；控制器，配置為基於所述LED群組的輸入功率，単獨打開所述第一開關或所述第二開關。
7.根據權利要求6所述的LED燈，其特徵在幹，所述控制器包括 第一輸入端，連接至所述電源，以檢測所述輸入功率；第一輸出端，連接至所述第一開關，以打開或關閉所述第一開關；以及 第二輸出端，連接至所述第二開關，以打開或關閉所述第二開關。
8.根據權利要求7所述的LED燈，其特徵在幹，所述控制器進ー步配置為，將所述輸入 功率與用於僅打開所述第一LED組的第一閾值水平進行比較，以及將所述輸入功率與用於 同時打開所述第一LED組和所述第二 LED組的第二閾值水平進行比較；其中，所述控制器進ー步配置為當所述輸入功率等於或大於所述第一閾值水平並小 於所述第二閾值水平時，僅打開所述第一開關；當所述輸入功率大於所述第二閾值水平吋， 關閉所述第一開關並打開所述第二開關。
9.根據權利要求8所述的LED燈，其特徵在幹，所述多個LED組進一歩包括第三LED 組，串聯連接至所述第二 LED組；所述驅動單元進ー步包括第三開關，連接在所述第三LED 組的輸出端和接地端之間；所述控制器進ー步包括第三輸出端，連接至所述第三開關，以 打開或關閉所述第三開關。
10.根據權利要求9所述的LED燈，其特徵在幹，所述驅動単元進ー步配置為將所述 輸入功率與用於同時打開所述第一LED組、第二 LED組和第三LED組的第三閾值水平進行 比較；當所述輸入功率等於或大於所述第三閾值水平吋，將所述第一LED組、第二 LED組和 第三LED組串聯連接至所述LED群組的電流通路。
11.根據權利要求6所述的LED燈，其特徵在於，所述多個LED組的數目與所述多個開 關的數目相同。
12.根據權利要求8所述的LED燈，其特徵在於，所述驅動單元進一步配置為基於所 述LED群組的輸入功率和所述LED群組的輸出電流兩者中的至少一個，調節串聯連接至所 述LED群組的電流通路的LED組的數目。
13.根據權利要求12所述的LED燈，其特徵在於，所述控制器進一步包括第二輸入端 子，連接至所述多個開關，以檢測來自所述多個開關的輸出電流。
14.一種發光二極體LED群組的操作方法，其特徵在於，該方法包括向包括多個能串聯連接的LED組的LED群組提供輸入功率；檢測所述輸入功率；以及基於檢測到的輸入功率，調節串聯連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述輸入功率具有正弦波形。
16.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述多個LED組包括接收所述輸入功 率的第一 LED組，以及串聯連接至所述第一 LED組的第二 LED組。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，調節所述LED組的數目的過程包括將所述輸入功率與用於僅打開所述第一 LED組的第一閾值水平進行比較，並將所述輸入功率與用於同時打開串聯連接的所述第一 LED組和第二 LED組的第二閾值水平進行比 較；當所述輸入功率等於或大於所述第一閾值水平並小於所述第二閾值水平時，僅將所述 第一 LED組連接至所述LED群組的電流通路；當所述輸入功率大於所述第二閾值水平時，將所述第一 LED組和第二 LED組串聯連接 至所述LED群組的電流通路。
18.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述多個LED組進一步包括串聯連接至 所述第二 LED組的第三LED組；其中，調節所述LED組的數目的過程進一步包括將所述輸入功率與用於打開串聯連接的所述第一 LED組、第二 LED組和第三LED組的 第三閾值水平進行比較；當所述輸入功率等於或大於所述第三閾值水平時，將所述第一 LED組、第二 LED組和第 三LED組串聯連接至所述LED群組的電流通路。
19.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括基於所述LED群 組的輸入功率和所述LED群組的輸出電流兩者中的至少一個，調節串聯連接至所述LED群 組的電流通路的LED組的數目。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述調節串聯連接至所述電流通路的 LED組的數目的過程包括檢測所述LED群組的輸出電流；將所述輸出電流與一個或多個電流水平進行比較；以及基於檢測到的LED輸出和所述一個或多個電流水平之間的比較結果調節串聯連接至 所述LED群組的電流通路的LED組的數目。
全文摘要
一種發光二極體(LED)燈，包括LED群組，包括串聯設置的LED組；電源，配置為向所述LED群組提供輸入功率；以及驅動單元，配置為基於所述LED群組的輸入功率調節連接至所述LED群組的電流通路的LED組的數目。
文檔編號H05B37/02GK102668709SQ201080036419
公開日2012年9月12日 申請日期2010年6月16日 優先權日2009年6月16日
發明者Z·格拉伊卡爾 申請人:耐克斯照明公司