直接驅動的高效率led電路的製作方法

2023-10-29 20:54:52

專利名稱：直接驅動的高效率led電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明並且更具體地涉及直接驅動的高效率固態光源電路。
背景技術：
包括但不限於發光二極體(LED)、有機LED (OLED)、聚合物LED (PLED)等的固態光源的發展已經導致在各種照明燈具中使用這樣的器件。一般而言，LED是電流驅動的器件，即LED的光輸出的亮度可以與向LED供應的電流直接相關。然而經過LED的電流應當限於設計最大值以避免LED的過電流損壞或者故障。通常，單個LED光源在僅2至4伏特操作並且因此需要低電壓電源向它們供電。另外，經過LED的電流強依賴於施加的電壓並且也依賴於LED的溫度。出於這一原因，LED光源由將市電電壓(main voltage)變換成LED光源可使用的水平並且也控制電流的電路供電。該電路的附加功能是調節從市電電源(mainssupply)汲取的電流以向市電呈現具有低諧波失真的高功率因數負載。一般而言，可能希望操作多個LED以便實現更高總光輸出水平。在這ー情況下，LED串可以串聯連接並且由能夠供應所需電壓並且維持所需電流水平的電路供電。這樣的電路通常是具有多個部件的一件複雜的電子設備，這些部件包括多個電感器、功率電晶體、大型電解電容器和集成電路。

發明內容
用於驅動多個LED的常規電路遭受多種缺陷。大量所需部件増加成本。ー些部件、特別是電容器可能具有對升溫的低容限。因此，電路可能在LED本身中的任何LED出故障之前經歷故障，因此限制系統的壽命。儘管簡單串聯電阻器的極為簡單的電路是用於向串聯LED串供電的廉價方式，但是具有這樣的電路可能造成高諧波失真。此外，它可能是低效電路，因為電阻器可能耗散顯著功率。本公開一般涉及ー種用於直接驅動LED串的系統。通過使用開關電路控制經過LED串的電流而無需使用通常可以在鎮流器配置中發現的變壓器、直流(DC)到DC轉換器、振蕩器或者其他能量存儲部件，諸如電感器。根據這裡公開的實施例的系統和方法可以與切相調光器兼容。可以跨越電源耦合LED串並且LED串可以被配置用於包括單個LED或者串聯連接的LED的單獨組，其中每個可以與關聯開關電路並聯耦合。控制器可以控制與每個開關電路關聯的開關的導通狀態以管理經過LED組的電流流(current flow)。可以在每組中提供相同或者不同數量的LED，並且LED可以被配置用於以不同顏色輸出光，市電來自LED的光混合以提供所需顏色、質量和/或強度的光。開關電路可以被配置用於在LED中的ー個或者多個LED的故障的情況下保護以防對開關電路中的開關的損壞並且保護控制器免受來自向控制器施加源電壓的損壞。此外，控制器可以被配置用於提供在向LED串供應的電流中建立低諧波失真的一個或者多個控制輸出。根據這裡公開的實施例的ー種直接驅動的系統相比於包括鎮流器的配置將用於LED串的操作電子器件減少到較低複雜性、成本、零件計數、大小和能量存儲而實現高效率、高功率因數、低諧波失真和保護以防串中的LED的故障。此外，可以在ー個或者多個LED的組中提供串中的LED，每組中的LED數量不同和/或LED的發射光譜(例如顔色)不同以實現所需光輸出，諸如相關的色溫、顯色指數、峰值波長或者一些其他光質量參數。與包括典型電路的配置相比也改進溫度容限並且因此改進可靠性。根據這裡描述的實施例的系統或者方法也允許消除湧入(inrush)電流、瞬間光並有能力在常規「切相」調光器電路上操作。在一個實施例中，提供一種用於驅動發光二極體(LED)的系統。該系統包括:跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓源耦合的LED串，LED串包括多個單獨LED組；多個開關電路，開關電路中的每個開關電路包括與LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合的開關以響應於來自控制器電路的控制信號來控制經過關聯LED組的電流流；以及與開關中的至少ー個開關關聯的開關保護電路，該開關保護電路被配置用於在關聯LED組中的LED的故障的情況下將開關中的至少ー個開關置於導通狀態中，其中故障將LED置於斷開狀態中。 在一個相關實施例中，開關中的至少ー個開關可以包括金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)，並且開關保護電路可以包括在MOSFET的漏極與柵極之間電耦合的電阻器。在另ー相關實施例中，LED組中的至少ー個LED組可以包括多個串聯連接的LED。在又一相關實施例中，LED組中的第一 LED組可以包括第一數量的LED，並且LED組中的第二 LED組可以包括第二數量的LED，第一數量不同於第二數量。在又一相關實施例中，該系統還可以包括與開關中的至少ー個開關關聯的控制器保護電路，該控制器保護電路被配置用於從跨越開關中的至少ー個開關施加的電壓隔離控制器電路。在又一相關實施例中，控制器保護電路可以包括ニ極管。在又一相關實施例中，開關中的至少ー個開關可以是金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)，並且控制信號可以經過ニ極管耦合到MOSFET的柵極。在又一相關實施例中，控制器電路可以包括:運算放大器電路，被配置用於比較代表電流流的信號與代表輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整控制信號來維持在電流流與輸入電壓之間的平衡；電源電路，被配置用於根據輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向運算放大器電路的功率輸入提供DC電壓；以及諧波失真控制電路，被配置用於向功率輸入注入輸入電壓的一部分。在又一相關實施例中，LED組中的第一 LED組可以包括第一數量的LED，並且LED組中的第二 LED組可以包括第二數量的LED，第一數量不同於第二數量；並且該系統還可以包括與開關中的至少ー個開關關聯的控制器保護電路，控制器保護電路被配置用於從跨越開關中的至少ー個開關施加的電壓隔離控制器電路；並且控制器電路可以包括:運算放大器電路，被配置用於比較代表電流流的信號與代表輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整控制信號來維持在電流流與輸入電壓之間的平衡；電源電路，被配置用於根據輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向運算放大器電路的功率輸入提供DC電壓；以及諧波失真控制電路，被配置用於向功率輸入注入輸入電壓的一部分。在另ー實施例中，提供一種驅動LED的方法。該方法包括:跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，LED串包括多個單獨LED組；配置多個開關，開關中的每個開關與LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合用於響應於來自控制器電路的控制信號來控制經過關聯LED組的電流流；並且關聯開關保護電路與開關中的至少ー個開關，開關保護電路被配置用於在關聯LED組中的LED的故障的情況下將開關中的至少ー個開關置於導通狀態中，其中故障將LED置於斷開狀態中。在一個相關實施例中，關聯可以包括:關聯開關保護電路與開關中的至少ー個開關，開關保護電路被配置用於在關聯LED組中的LED的故障的情況下將開關中的至少一個開關置於導通狀態中，其中故障將LED置於斷開狀態中，並且其中開關中的至少ー個開關可以包括金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)，並且開關保護電路可以包括在MOSFET的漏極與柵極之間電耦合的電阻器。在另ー相關實施例中，耦合可以包括:跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，LED串包括多個單獨LED組，其中單獨LED組中的至少ー個LED組可以包括多個串聯連接的LED。在又一相關實施例中，耦合可以包括:跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，LED串包括多個單獨LED組，其中LED組中的第一 LED組可以包括第一數量的LED，並且LED組中的第二 LED組可以包括第二數量的LED，第一數量不同於第二數量。在又一相關實施例中，該方法還可以包括:關聯控制器保護電路與開關中的至少一個開關，控制器保護電路被配置用於從跨越開關中的至少ー個開關施加的電壓隔離控制器電路。在又一相關實施例中，關聯控制器保護電路可以包括:關聯控制器保護電路與開關中的至少ー個開關，控制器保護電路被配置用於從跨越開關中的至少ー個開關施加的電壓隔離控制器電路，其中控制器保護電路可以包括ニ極管。在又一相關實施例中，關聯控制器保護電路可以包括:關聯控制器保護電路與開關中的至少ー個開關，控制器保護電路被配置用於從跨越開關中的至少ー個開關施加的電壓隔離控制器電路，其中開關中的至少ー個開關是金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)，並且控制信號經過ニ極管耦合到MOSFET的柵極。在又一相關實施例中，配置可以包括:配置多個開關，開關中的每個開關與LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合用於響應於來自控制器電路的控制信號來控制經過關聯LED組的電流流，其中控制器電路可以包括:運算放大器電路，用於比較代表電流流的信號與代表輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整控制信號來維持在電流流與輸入電壓之間的平衡；電源電路，被配置用於根據輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向運算放大器電路的功率輸入提供DC電壓；以及諧波失真控制電路，被配置用於向功率輸入注入輸入電壓的一部分。在又一相關實施例中，耦合可以包括:跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，LED串包括多個單獨LED組，其中LED組中的第一 LED組可以包括第一數量的LED,並且LED組中的第二 LED組可以包括第二數量的LED，第一數量不同於第二數量；並且該方法還可以包括:關聯控制器保護電路與開關中的至少ー個開關，控制器保護電路被配置用於從跨越開關中的至少ー個開關施加的電壓隔離控制器電路，其中控制器電路可以包括:運算放大器電路，用於比較代表電流流的信號與代表輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整控制信號來維持在電流流與輸入電壓之間的平衡；電源電路，被配置用於根據輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向運算放大器電路的功率輸入提供DC電壓；以及諧波失真控制電路，被配置用於向功率輸入注入輸入電壓的一部分。


這裡公開的前述和其他目的、特徵以及優點將從如在附圖中圖示的、這裡公開的特定實施例的下文描述中變得清楚，在附圖中，統統參考符號貫穿不同圖指代相同部分。附圖未必按比例，代之以著重於圖示這裡公開的原理。圖1是根據這裡公開的實施例的系統的框圖。圖2是根據這裡公開的實施例的開關電路的框圖。圖3是根據這裡公開的實施例的控制器電路的框圖。圖4是圖示根據這裡公開的實施例的LED電路的示意電路圖。圖5是與圖4中所示電路關聯的市電電壓和LED電流比對時間的繪圖。圖6圖示根據這裡公開的實施例的系統。圖7圖示根據這裡公開的實施例的另一系統。圖8圖示根據這裡公開的實施例的另一系統。圖9-12是根據這裡公開的實施例的方法的流程框圖。
具體實施例方式如這裡描述的實施例驅動ー個或者多個固態光源。一個或者多個固態光源可以是但不限於ー個或者多個發光二極體(LED)、有機發光二極體(0LED)、聚合物發光二極體(PLED)等。儘管實施例在這裡可以並且在一些情況下參照LED來描述，但是可以使用任何類型的ー個和/或多個固態光源和而未脫離本發明的範圍。圖1是包括多個LED組110-1、110-2、…110-n和多個開關電路108-1、108-2、…108-n的系統100。每個開關電路與多個LED組110_1、110_2、…110_n中的關聯的ー個LED組並聯耦合。如這裡所用，(ー個或多個)LED的「組」可以包括串聯、並聯耦合的多個、即兩個或者更多LED、串聯LED的並聯組合或者單個LED。雖然實施例表示並且附示「n」個LED組，但是可以在系統中提供任何數量、即ー個或者多個LED組而未脫離本發明的範圍。電壓源102提供用於驅動多個LED組110-1、110-2、"QlO-1i的電流Iin。可以配置電壓源102為市電功率源(例如120VAC，60Hz)或者任何其他類型的交變電流(AC)功率源或者直流(DC)功率源、諸如例如車載電池或者任何其他適當功率源。在電壓源102是AC功率源，諸如市電功率的情況下可以提供可選整流器電路104以提供整流的輸入電壓Vin。整流器電路104可以是任何類型的整流部件或者整流部件組，諸如眾所周知的橋式整流器。跨越多個開關電路108-1、108-2、…108_n並跨越LED組110-1、110-2、…110_n中的(ー個或多個)LED提供電壓源102。一般而 言，多個開關電路108-1、108-2ノ" 108-n中的開關電路中的每個開關電路具有依賴於來自控制器電路106的控制信號和跨越多個LED組110-l、110-2、*"110-n中的關聯的ー個LED組的電壓的導通狀態。當多個開關電路108-1、108-2、-108-n中的開關電路(例如開關電路108-1)在非導通(即斷開)狀態中時，電流流過多個LED組110-1、110-2、"410-11中的與其關聯的LED組(例如第一 LED組110-1)，該電流激勵該組中的LED，使得它們發射光。當多個開關電路108-1、108-2、…108-n中的開關電路(例如開關電路108-1)在導通(即閉合)狀態中時，使電流在多個LED組110-1、110-2、…110-n中的與其關聯的LED組(例如第一 LED組110-1)周圍繞過/分流，因此該組中的LED未被激勵並且不發射光。在各種實施例中，多個開關電路108-1、108-2、…108-n中的開關電路和/或執行等同功能的開關可以使電流繞過多個LED組110-1、110-2、-110-n中的關聯的(ー個或多個)LED組或者分流電流到返回或者執行這些的任何組合。在下文將更完全描述的ー些實施例中，多個開關電路108-1、108-2、…108-n響應於跨越關聯的多個LED組110-1、110-2、…110-n的變化電壓直接斷開和閉合，而通過控制信號的變化來附加精細調整控制器電路106提供的電流流。可以運用可選電流監視器電路112以向控制器電路106提供電流感測輸入，使得控制器電路106可以限制經過多個LED組110-1、110-2、…110-n中的LED的總電流以防止在電壓源102中的尖峰的情況下的損壞。控制器電路106也可以與主動反饋(activefeedback)組合使用電流感測輸入以調節經過多個LED組110-1、110-2、…110_n中的LED的電流流，使得電流流更接近地跟隨輸入電壓。這維持系統100中的高功率因數和減少的諧波失真。控制器電路106可以通過調整控制信號來調節電流流。現在轉向圖2，提供開關電路108的框圖，開關電路108諸如但不限於圖1中所示多個開關電路108-1、108-2パ"108-n中的開關電路之一。在圖2中，開關電路108包括用於跨越關聯LED組(例如圖1中所示LED組110-n)耦合的開關226、耦合到開關226的可選開關保護電路222和可選控制器保護電路224。開關226可以是能夠響應於控制輸入，諸如來自控制器電路106的控制信號來改變導通狀態的任何類型的開關器件，諸如雙極結電晶體(BJT)、金屬氧化物場效應電晶體(MOSFET)等。例如在開關226是MOSFET的一個實施例中，控制信號可以耦合到MOSFET的柵`極，而源極和漏極可以跨越與其關聯的LED組耦合。控制信號可以經過可選控制器保護電路224耦合到開關226。控制器保護電路224被配置用於防止源於從開關226向控制器電路106施加高電壓而的對控制器電路106的潛在損壞。控制器保護電路224可以包括將防止經過控制信號路徑向控制器電路106施加損壞性電壓的任何部件或者部件組合。在一些實施例中，例如控制器保護電路224可以是高電壓ニ極管。可選開關保護電路222可以耦合到開關226以防止例如在與開關226關聯的LED組中的LED之一在斷開狀態中出故障的情況下源於向開關施加高電壓的對開關的潛在損壞。開關保護電路222可以包括將開關226置於導通狀態中以防止對開關的損壞的任何部件或者部件組合。在一些實施例中，開關保護電路222例如可以包括一個或者多個電阻器，該ー個或者多個電阻器被配置用於如果LED在斷開狀態中出故障則迫使開關226進入導通狀態中。在開關226是MOSFET的實施例中，開關保護電路222例如可以是在MOSFET的柵極與漏極之間耦合的電阻器。圖3是控制器電路106的框圖，該控制器電路106包括運算放大器電路336、用於向運算放大器電路336供電的電源電路305、耦合到可選諧波失真控制電路332的電壓參考電路330和可選頻率穩定電路334。電源電路305可以是已知的DC電源電路配置並且在一些實施例中可以從電壓源102直接或者間接供應功率。電壓參考電路330被配置用於提供電壓，該電壓基於電壓源102提供的電壓的一部分。在一些實施例中，這一部分可以可調整的，因此實現經過LED串的電流的變化並且因此實現系統100的平均功率的變化。向諧波失真控制電路332提供這一部分電壓，該諧波失真控制電路332將該信號耦合到運算放大器電路336的非反相輸入。諧波失真控制電路332也可以向運算放大器電路336的正功率輸入提供附加DC分量以補償電壓源102中的電壓降，這可以改進系統100的功率因數並且減少系統100的諧波失真。監視經過多個LED組110-1、110-2、…110_n中的(ー個或多個)LED的電流流的電流監視器電路112 (圖1中所示)的輸出經過頻率穩定電路334耦合到運算放大器電路336的反相輸入。運算放大器電路336通過調整它向圖1中所示的多個開關電路108-1、108-2、…108-n中的(ー個·或多個)開關電路提供的控制信號來維持在監視的LED電流流與來自電壓源102的輸入電壓之間的平衡。頻率穩定電路334調整運算放大器電路336的頻率響應以避免不希望的振蕩。在一些實施例中，頻率穩定電路334可以包括電阻器-電容器(RC)網絡，並且電流監視器電路312可以包括電流感測電阻器。圖4是LED電路400的一個實施例的電路圖，該LED電路400包括功率源402、整流器電路404、控制器電路406、包括電阻器R50和R51的電流監視器電路412、包括多個LED組 410-1、410-2、410-3…410-n 的 LED 串以及多個開關電路 408-1、408-2、408_3…408_n。多個開關電路408-1、408-2、408-3...408-n中的每個關電路與多個LED組410_1、410_2、410-3…410-n中的LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合。例如開關電路408-1與LED組410-1並聯耦合。功率源402是被配置用於向整流器電路404提供AC電壓、例如在60Hz的120VAC的「市電」功率源。整流器電路404包括以眾所周知的橋式整流器配置布置的ニ極管D52、D53、D54和D55連同電容器C52。整流器電路404跨越電容器C52提供整流的輸入電壓Vin。控制器電路406包括電源電路405、包括電阻器R52和R53的電壓參考電路430、包括電阻器R56的諧波失真控制電路432、包括運算放大器U50的運算放大器電路436以及包括電阻器R55和電容器C51的頻率穩定電路434。電源電路405提供用於運算放大器電路436的供應電壓。電源電路405包括電阻器R54、齊納ニ極管D50、ニ極管D51、電容器C50和MOSFET M50,該MOSFET M50耦合到整流器電路404的輸出並且以已知配置被提供用於跨越電容器C50提供低電壓，例如5V DC供應電壓，該電容器C50耦合到運算放大器U50的電源輸入。在分壓器配置中提供電壓參考電路430的電阻器R52和R53而在電阻器R52與電阻器R53之間的接頭耦合到運算放大器U50的非反相輸入作為電壓參考信號。電流監視器電路412的輸出，即跨越電阻器R51的電壓代表如經過電阻器R51採樣的、經過多個LED組410-1、410-2、410-3…410-n的電流並且耦合到運算放大器U50的反相輸入。頻率穩定電路434的輸出也耦合到運算放大器U50的反相輸入。頻率穩定電路434包括電容器C51和電阻器R55,該電阻器R55稱合到運算放大器U50的輸出，即控制器電路406的控制信號輸出，並且頻率穩定電路434運轉用於避免控制信號輸出中的不希望的振蕩。為了改進電路400的功率因數，諧波失真控制電路432的輸出耦合到運算放大器U50的電源輸入連同電源電路405的輸出。諧波失真控制電路432包括在運算放大器U50的電源輸入與在電阻器R53和電阻器R52與運算放大器U50的非反相輸入之間的接頭之間耦合的電阻器R56。這ー配置補償整流器電路404中的電壓降並且改進功率因數。改進的功率因數也可以減少諧波失真。在圖4中，運算放大器電路436維持在如經過電流感測電路412的電阻器R51採樣的、經過多個LED組410-l、410-2、410-3...410-n的電流與電壓參考電路430提供的電壓參考信號之間的平衡。可以通過調整電阻器R52的值來調整經過多個LED組410-1、410-2、410-3…410-n的均方根(RMS)電流。多個開關電路408-1、408-2、408-3".408-n中的每個開關電路包括在圖4的所示實施例中是 MOSFET 的關聯開關 426-l、426-2、426-3...426-n。每個 MOSFET 開關 426-1、426-2、426-3…426-n的源極和漏極跨越多個LED組410-l、410-2、410-3...410_n中的關聯的ー個LED組的(ー個或多個)LED耦合。因此，當MOSFET開關之ー在導通狀態中時，經過開關分流經過多個LED組410-l、410-2、410-3 "410-n中的與開關關聯的LED組的電流，使得該組中的(ー個或多個)LED未被激勵並且未發射光。當MOSFET開關之一在非導通狀態中時，電流流過多個LED組410-l、410-2、410-3 "410-n中的與開關關聯的LED組以激勵該組中的(ー個或多個)LED,因此它們發射光。為了防止在多個LED組410-1、410-2、410-3...410-n中的LED組中的(ー個或多個)LED在斷開狀態中出故障時源於向非導通MOSFET開關426-l、426-2、426-3...426-n施加整流的市電電壓的損壞，多個開關電路408-l、408-2、408-3*"408-n中的每個開關電路包括多個開關保護電路422-l、422-2、422-3 "422-n中的關聯開關保護電路。在圖4中，多個開關保護電路422-1、422-2、422-3...422-n中的開關保護電路包括在關聯MOSFET開關426-1、426-2、426-3丨426-11的漏極與柵極之間耦合的多個電阻器1 1&、1 2&、1 3&...1 1^中的關聯電阻器以如果多個LED組410-1、410-2、410-3…410_n中的LED組中的(ー個或多個)LED中的ー個或者多個LED斷開出故障則將開關置於導通狀態中。多個開關電路408-1、408-2、408-3…408-n中的每個開關電路中的更多多個電阻器Rl、R2、R3…Rn中的附加電阻器耦合於每個MOSFET開關426-1 、426-2、426-3...426-n的柵極與源極之間以保證MOSFET開關426-1、426-2、426-3…426_n進入非導通狀態。控制電路406的控制信號輸出控制MOSFET開關426-l、426-2、426-3...426-n中的每個MOSFET開關的導通狀態，該控制信號輸出在所示實施例中是運算放大器U50的輸出。控制器電路406的控制信號輸出經過關聯控制器保護電路424-1、424-2、424-3...424-n耦合到MOSFET開關426-1、426-2、426-3...426-n中的每個MOSFET開關的柵極。在圖4中，控制器保護電路424-1、424-2、424-3...424-n包括關聯高電壓ニ極管01、02、03丨011。對於在非導通狀態中的MOSFET開關426-1、426-2、426-3...426-n中的任何MOSFET開關，關聯高電壓ニ極管Dl、D2、D3…Dn將被反向偏置，從而允許那些非導通MOSFET開關浮動至多個LED組410-1、410-2、410-3…410-n中的關聯LED組的較高電壓並且由此保護控制器電路406免受該較高電壓。選擇關聯高電壓ニ極管D1、D2、D3…Dn以操縱所需電壓。如圖所示，多個LED組410-1、410-2、410-3…410-n中的LED組中的每個LED組可以根據所需光輸出而包括單個LED或者串聯、並聯連接的多個LED或者串聯LED的並聯組合。然而一般而言，為7效率，可以選擇多個LED組410-1,410-2,410-3-410-n中的LED組的組合正向電壓降，使得它大於峰值整流輸入電壓，即整流器電路404的輸出。換言之，對於多個LED組410-1、410-2、410-3…410-n中的LED組，每個都具相關聯正向電壓降Vfi和峰值整流輸入電壓Vinpk:
權利要求
1.一種用於驅動發光二極體(LED)的系統,包括: 跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓源耦合的LED串，所述LED串包括多個單獨LED組； 多個開關電路，所述開關電路中的每個開關電路包括與所述LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合的開關以響應於來自控制器電路的控制信號而控制經過關聯LED組的電流流；以及 與所述開關中的至少ー個開關關聯的開關保護電路，所述開關保護電路被配置用於在所述關聯LED組中的LED的故障的情況下將所述開關中的至少ー個開關置於導通狀態中，其中所述故障將所述LED置於斷開狀態中。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述開關中的至少ー個開關包括金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，並且所述開關保護電路包括在所述MOSFET的漏極與柵極之間電耦合的電阻器。
3.根據權利要求1所述的系統，其中所述LED組中的至少ー個LED組包括多個串聯連接的LED。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述LED組中的第一LED組包括第一數量的LED，並且所述LED組中的第二 LED組包括第二數量的LED，所述第一數量不同於所述第二數量。
5.根據權利要求1所述的系統，還包括與所述開關中的至少ー個開關關聯的控制器保護電路，所述控制器保護電路被配置用於從跨越所述開關中的所述至少一個開關施加的電壓隔離所述控制器電路。
6.根據權利要求5所 述的系統，其中所述控制器保護電路包括ニ極管。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述開關中的所述至少ー個開關是金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)，並且所述控制信號經過所述ニ極管耦合到所述MOSFET的柵極。
8.根據權利要求1所述的系統，其中所述控制器電路包括: 運算放大器電路，被配置用於比較代表所述電流流的信號與代表輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整所述控制信號來維持在所述電流流與所述輸入電壓之間的平衡； 電源電路，被配置用於根據所述輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向所述運算放大器電路的功率輸入提供所述DC電壓；以及 諧波失真控制電路，被配置用於向所述功率輸入注入所述輸入電壓的一部分。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述LED組中的第一LED組包括第一數量的LED，並且所述LED組中的第二 LED組包括第二數量的LED，所述第一數量不同於所述第二數量； 並且其中所述系統還包括與所述開關中的至少ー個開關關聯的控制器保護電路，所述控制器保護電路被配置用於從跨越所述開關中的所述至少一個開關施加的電壓隔離所述控制器電路； 並且其中所述控制器電路包括: 運算放大器電路，被配置用於比較代表所述電流流的信號與代表所述輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整所述控制信號來維持在所述電流流與所述輸入電壓之間的平衡；電源電路，被配置用於根據所述輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向所述運算放大器電路的功率輸入提供所述DC電壓；以及 諧波失真控制電路，被配置用於向所述功率輸入注入所述輸入電壓的一部分。
10.一種驅動LED的方法，包括: 跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，所述LED串包括多個單獨LED組； 配置多個開關，所述開關中的每個開關與所述LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合用於響應於來自控制器電路的控制信號而控制經過關聯LED組的電流流；並且 關聯開關保護電路與所述開關中的至少ー個開關，所述開關保護電路被配置用於在所述關聯LED組中的LED的故障的情況下將所述開關中的所述至少一個開關置於導通狀態中，其中所述故障將所述LED置於斷開狀態中。
11.根據權利要求10所述的方法，其中關聯包括: 關聯開關保護電路與所述開關中的至少ー個開關，所述開關保護電路被配置用於在所述關聯LED組中的LED的故障的情況下將所述開關中的所述至少一個開關置於導通狀態中，其中所述故障將所述LED置於斷開狀態中，並且其中所述開關中的所述至少ー個開關包括金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，並且所述開關保護電路包括在所述MOSFET的漏極與柵極之間電耦合的電阻器。
12.根據權利要求10所述的方法，其中耦合包括: 跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，所述LED串包括多個單獨LED組，其中所述單獨LED組中的至少ー個LED組包括多個串聯連接的LED。
13.根據權利要求10所述的方法，其中耦合包括: 跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，所述LED串包括多個單獨LED組，其中所述LED組中的第一 LED組包括第一數量的LED，並且所述LED組中的第二 LED組包括第二數量的LED，所述第一數量不同於所述第二數量。
14.根據權利要求10所述的方法，還包括: 關聯控制器保護電路與所述開關中的所述至少一個開關，所述控制器保護電路被配置用於從跨越所述開關中的所述至少一個開關施加的電壓隔離所述控制器電路。
15.根據權利要求14所述的方法，其中關聯控制器保護電路包括: 關聯控制器保護電路與所述開關中的所述至少ー個開關，所述控制器保護電路被配置用於從跨越所述開關中的所述至少一個開關施加的電壓隔離所述控制器電路，其中所述控制器保護電路包括ニ極管。
16.根據權利要求15所述的方法，其中關聯控制器保護電路包括: 關聯控制器保護電路與所述開關中的所述至少ー個開關，所述控制器保護電路被配置用於從跨越所述開關中的所述至少一個開關施加的電壓隔離所述控制器電路，其中所述開關中的所述至少ー個開關是金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)，並且所述控制信號經過所述ニ極管耦合到所述MOSFET的柵極。
17.根據權利要求10所述的方法，其中配置包括: 配置多個開關，所述開關中的每個開關與所述LED組中的關聯的ー個LED組並聯耦合用於響應於來自控制器電路的控制信號而控制經過關聯LED組的電流流，其中所述控制器電路包括: 運算放大器電路，用於比較代表所述電流流的信號與代表所述輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整所述控制信號來維持在所述電流流與所述輸入電壓之間的平衡； 電源電路，被配置用於根據所述輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向所述運算放大器電路的功率輸入提供所述DC電壓；以及 諧波失真控制電路，被配置用於向所述功率輸入注入所述輸入電壓的一部分。
18.根據權利要求10所述的方法，其中耦合包括: 跨越被配置用於提供輸入電壓的電壓供應耦合LED串，所述LED串包括多個單獨LED組，其中所述LED組中的第一 LED組包括第一數量的LED，並且所述LED組中的第二 LED組 包括第二數量的LED，所述第一數量不同於所述第二數量； 並且其中所述方法還包括: 關聯控制器保護電路與所述開關中的所述至少ー個開關，所述控制器保護電路被配置用於從跨越所述開關中的所述至少一個開關施加的電壓隔離所述控制器電路，其中所述控制器電路包括: 運算放大器電路，用於比較代表所述電流流的信號與代表所述輸入電壓的參考電壓並且通過響應於比較調整所述控制信號來維持在所述電流流與所述輸入電壓之間的平衡； 電源電路，被配置用於根據所述輸入電壓生成直流(DC)電壓並且向所述運算放大器電路的功率輸入提供所述DC電壓；以及 諧波失真控制電路，被配置用於向所述功率輸入注入所述輸入電壓的一部分。
全文摘要
一種用於直接驅動發光二極體(LED)的系統。跨越輸入電壓耦合LED串並且LED串包括多個單獨LED組。多個開關中的每個開關包括與LED組中的關聯的一個LED組並聯耦合用於響應於來自控制器電路的控制信號來控制經過關聯LED組的電流流。開關保護電路與開關中的至少一個開關關聯。開關保護電路被配置用於在關聯LED組中的LED的故障的情況下將開關置於導通狀態中。
文檔編號H05B33/08GK103098549SQ201180043439
公開日2013年5月8日 申請日期2011年9月9日 優先權日2010年9月10日
發明者W.P.莫斯科維奇, P.E.莫斯科維奇 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司