專利名稱：包含有由多個(gè)短串連成長(zhǎng)串的led燈串電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED)光源、控制和保護(hù)電路；特別涉及一種由交流電流驅(qū)動(dòng)的LED光源、控制和保護(hù)電流。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管燈串(即LEDs)逐步成為了常用的發(fā)光源，舉一個(gè)例子，如由交流供電的被稱之為白色LEDs的短串。交流LED有時(shí)專指某些電路。如專利號(hào)為5，495，147、 6，830，358,7, 045，965,7, 138，770,7, 264，381 和 7，344，275 的各美國(guó)專利文獻(xiàn)中涉及到的交流LED電路，這些交流LED電路包含有平行反串型LED燈串。再如在專利號(hào)為 5，463，280和7，276，85的美國(guó)專利文獻(xiàn)中，涉及一種橋式整流LED燈串，還有在申請(qǐng)?zhí)枮?2007/0008721的美國(guó)專利文獻(xiàn)中公開了一種各交流LED燈并聯(lián)連接形成的燈串網(wǎng)，該燈串網(wǎng)可采用多方式形成。圖1是現(xiàn)有交流LED燈串電路示意圖，該交流LED燈串電路既沒有交直流轉(zhuǎn)換器也沒有整流器。雖然電路也可接入直流電壓，但在輸入端1和2之間通常還是接入交流電源，例如，接入IlOV的交流電壓。如果輸入端1的電位高于輸入端2的電位，電流就由輸入端1經(jīng)限流電阻3、節(jié)點(diǎn)4、第一串串連的LED燈串5、節(jié)點(diǎn)6和限流電阻7，流入輸入端2 ； 而如果輸入端1的電位低于輸入端2的電位，電流的流向就反向，既由輸入端2依次經(jīng)過限流電阻7、節(jié)點(diǎn)6、第二串串連的LED燈串8、節(jié)點(diǎn)4后，流入輸入端1。圖2是現(xiàn)有另一種交流LED電路示意圖。電路中采用了全波整流器9，在輸入端10 和11之間接入交流或直流電源，例如為IlOV交流電壓，在交流電壓的任意半周內(nèi)兩個(gè)LED 燈串12和13都會(huì)發(fā)光，但此電路需要額外增設(shè)全波整流器9。和圖1所示的電路一樣，此電路也設(shè)有限流電阻14和15來(lái)限制電流。圖1和圖2所示的交流LED電路在應(yīng)用時(shí)，為保證電路的穩(wěn)定性，需要對(duì)電路進(jìn)行控制，使輸入的交流電源和LED燈串上的電壓降能夠匹配，同時(shí)電路中也可能需要增設(shè)圖中所示的限流電阻，以便當(dāng)輸入電壓或者LED燈串兩端的電壓降變化時(shí)限制電路電流。設(shè)置限流電阻的弊端在于會(huì)有功率損耗，導(dǎo)致LED燈串電路的效率較低，而且會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重。在圖2所示的電路，接入IlOV交流電壓，如果限流電阻為625歐姆，IlOV電壓在 LED燈串上產(chǎn)生40毫安的電流，這樣LED燈串輸出4瓦功率，限流電阻消耗1瓦的功率，電路總計(jì)會(huì)有26%的功率損失。如果電路工作在220V電壓、20毫安電流情形下，限流電阻為 2. 5千歐姆，結(jié)果，LED燈串的功率也為4瓦，限流電阻的功率也是1瓦，電路總計(jì)也有的功率損失。由于限流電阻上的RMS電壓降近似為交流RMS電壓的沈％，如果接入的交流電壓增加10%，會(huì)導(dǎo)致LED燈串電流增加近40% (即10%/ %),進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致限流電阻的功率消耗增加70%以上，使電路發(fā)熱增加，功率損失增加近50%。同樣，如果交流電壓減少 10 %，可以看到LED燈串電路的電流下降36 %。為了避免限流電阻上的功率損失，一種連接有電容的交流LEDs燈串電路被提出。 如在專利號(hào)為6，972，528和7，489，086的美國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開了在平行反串型LED燈串電路中采用了用作高頻退耦的電容。這個(gè)電路的一個(gè)弊端就在于需要高精度的電容，另一個(gè)弊端在于電路要依賴電壓變化率(即dV/dt)的穩(wěn)定性，而且此電路一般也不能兼容可控硅調(diào)光器件。雖然這種電路能由高頻交流電壓源控制器所驅(qū)動(dòng)，但如此又需要有用作高頻驅(qū)動(dòng)器的復(fù)雜電路。在專利號(hào)為6，577，072的美國(guó)專利文獻(xiàn)中，闡述了另一種實(shí)施方式，即采用包含開關(guān)的非單片集成電路，其開關(guān)和并接有儲(chǔ)能電容的LED燈串相連。當(dāng)輸入電壓低于某一水平時(shí)，開關(guān)閉合，以便LED燈串由電容供電。由于放電后的電容需要通過開關(guān)進(jìn)行再充電，因此這個(gè)電路也不是無(wú)功率損耗的。而且，LED燈串的光輸出也不能隨輸入電壓的變化而調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
一交流LED燈串電路包括整流器、集成電路和連續(xù)串接的LED構(gòu)成的燈串。這個(gè)電路接入交流電源，通過整流后提供給LED燈串。所述集成電路包含多個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)的連接方式使得各自能獨(dú)立地且有選擇性地短路多串LED短串中相應(yīng)的一串，多串 LED短串都是LED燈串的一部分。當(dāng)LED燈串上的電壓增加，集成電路就控制這些驅(qū)動(dòng)開關(guān)，以使有電流流過的LED數(shù)目增加；而當(dāng)LED燈串上的電壓減少時(shí)，集成電路就控制這些驅(qū)動(dòng)開關(guān)，以使有電流流過的LED數(shù)目減少。在交流LED燈串電路中，對(duì)有電流流過的LED數(shù)目和LED燈串電流進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，可以保證電路的高效、可靠、避免閃爍感，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓波動(dòng)的調(diào)節(jié)、電源因素的校正、電路過壓保護(hù)、過流保護(hù)和過熱保護(hù)。本發(fā)明的電路架構(gòu)不需要電解電容而僅僅需要幾個(gè)簡(jiǎn)單的相關(guān)構(gòu)件，就可構(gòu)成高功率的晶體管式的交流LED燈電路。不采用電解電容，就可避免電解電容的故障、以及因電解電容的故障而帶來(lái)的相關(guān)電路可靠性降低的問題。而且， 電路構(gòu)件簡(jiǎn)單，也可提高電路的可靠性，延長(zhǎng)電路的平均壽命。和許多采用交直流轉(zhuǎn)換器的 LED燈串電路相比較，本發(fā)明的交流LED燈串電路由于不需要高頻電壓轉(zhuǎn)換，故其電磁干擾 (EMI)較小。以下將對(duì)本發(fā)明的一些電路結(jié)構(gòu)和方法進(jìn)行詳細(xì)描述。本部分的內(nèi)容并不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書所確定。


各附圖用于闡述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中，附圖中相同的數(shù)字標(biāo)號(hào)表示相同的部件。圖1是現(xiàn)有不包含交直流轉(zhuǎn)換器或整流器的交流LED燈串電路的示意圖。圖2是現(xiàn)有包含整流器的交流LED燈串電路的示意圖。圖3是本發(fā)明的交流LED燈串電路的第一個(gè)實(shí)施例示意圖。圖4是圖3的交流LED燈串電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4中的集成電路52包含的控制器92的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖3和圖4所示的LED燈串電路在接入交流電源的電壓為IlOV時(shí)的運(yùn)行波形圖。圖7是圖3和圖4所示的LED燈串電路接入的交流電源的電壓比IlOV高10%時(shí)的電路運(yùn)行示意圖。圖8是圖3和圖4所示的LED燈串電路接入的交流電源的電壓比1IOV低30 %時(shí)的電路運(yùn)行示意圖。圖9是當(dāng)輸入電壓改變時(shí)圖3和圖4所示的交流LED燈串電路50的LED燈串功率、輸入功率、效率和輸入功率因子的波形圖。圖10中的一組波形圖表明了圖3和4中的交流LED燈串電路50的反閃爍感。圖11是包含圖4和5中的集成電路52的LED燈串電路模塊200的俯視圖。圖12是由多個(gè)圖11所示的LED燈串模塊構(gòu)成的交流LED燈串電路示意圖。圖13是本發(fā)明的交流LED燈串電路的第二個(gè)實(shí)施例示意圖。圖14是圖13所示的交流LED燈串電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是采用圖13和14的電路形成的一交流LED燈串架構(gòu)示意圖。圖16是本發(fā)明的交流LED燈串電路的第三個(gè)實(shí)施例示意圖。圖17是圖16所示第三個(gè)實(shí)施例電路中的譯碼器616的電路示意圖。圖18是圖17所示的可查詢R0M617運(yùn)行圖表。圖19是采用圖16-18所示的電路形成的交流LED燈串架構(gòu)700示意圖。圖20是本發(fā)明的方法800的簡(jiǎn)單流程圖。
具體實(shí)施例方式圖3是實(shí)施例一的交流LED燈串電路50的電路示意圖。交流LED燈串電路50包括全波整流器51、LED燈電路電壓自動(dòng)調(diào)整集成電路(也被稱之為集成控制電路)52、和由連續(xù)串接的LED構(gòu)成的LED燈串。全波整流器51和圖示的電源輸入端53和M相連接。電源輸入端53和M可接交流或直流電壓。LED長(zhǎng)串具有第一端點(diǎn)55和第二端點(diǎn)56，兩端點(diǎn)之間依次包括57_62這7個(gè)LED 燈部分，這里所述的每一 LED燈部分都是一個(gè)LED短串。圖示各兩LED短串間的節(jié)點(diǎn)從技術(shù)意義上說都是指互連節(jié)點(diǎn)。圖3所示，LED長(zhǎng)串的第二端點(diǎn)56經(jīng)由連接線63連接到集成控制電路52的CSP引腳64 ；LED長(zhǎng)串中的互接節(jié)點(diǎn)65經(jīng)由連接線66連接到集成控制電路 52的LO引腳67 ；LED長(zhǎng)串中的互接節(jié)點(diǎn)68經(jīng)由連接線69連接到集成控制電路52的Ll引腳70 ；LED長(zhǎng)串中的互接節(jié)點(diǎn)71經(jīng)由連接線72連接到集成控制電路52的L2引腳73 ；LED 長(zhǎng)串中的互接節(jié)點(diǎn)74經(jīng)由連接線75連接到集成控制電路52的L3引腳76 ；LED長(zhǎng)串中的互接節(jié)點(diǎn)77經(jīng)由連接線78連接到集成控制電路52的L4引腳79 ；LED長(zhǎng)串的第一端點(diǎn)55 經(jīng)由連接線80連接到集成控制電路52的L5引腳81。交流LED燈串電路50由電源輸入端53和M之間接入的交流或直流電源供電，所接入的交流電源例如可以是幅度為Iiov的60赫茲的正弦波。這個(gè)交流正弦波被全波整流器51整流后加載在集成控制電路52的L5引腳81和VSS引腳82。標(biāo)號(hào)80表示從整流器 51到L5引腳81和LED長(zhǎng)串第一端點(diǎn)55間的連接線。正常運(yùn)行時(shí)，集成電路52控制電流流過LED長(zhǎng)串中被選擇出的LED短串，然后再?gòu)募呻娐?2的VSS引腳82輸出后，回至整流器51。集成電路52選擇性地短路部分被選擇出的LED短串而連通另一些被選擇出的 LED短串，通過改變有電流流過的LED長(zhǎng)串中的LED數(shù)目，來(lái)調(diào)節(jié)LED燈串的電流和電壓。 例如，在電源輸入端53和M之間接入的IlOV正弦交流電源，其電壓幅度在一個(gè)周期內(nèi)有0到360度的相位變化。在波形零點(diǎn)時(shí)刻，連接線80上的被整流的交流電壓由最小值開始正向增加或負(fù)向減小。連接線80上的電壓在相位為0到90度的范圍內(nèi)是增加的。在第一個(gè)90度相位范圍，有電流流過的LED數(shù)目增加，以便LED燈串的電壓降能與整流后的瞬時(shí)電壓匹配。接下來(lái)，在相位為90度到180度的范圍，有電流流過的LED數(shù)目減少，以便LED 燈串上的電壓降能與整流后的逐漸減小的瞬時(shí)電壓匹配。將LED燈串上的電壓降變化(通過將第一端點(diǎn)陽(yáng)至第二端點(diǎn)56之間的任意LED短串短路來(lái)調(diào)節(jié))跟隨連接線80上加載的經(jīng)整流后的電壓的增加或減少的變化，可以獲得很好的電路效率。交流LED燈串電路50 的平均功率近似等于流過最小的LED短串的電壓降和輸入電壓比值的一半。圖4是圖3中的交流LED燈串電路50包含的集成電路52的進(jìn)一步細(xì)節(jié)示意圖。 除了引腳64，67，70，73，76，79和81外，集成電路52還包括驅(qū)動(dòng)開關(guān)83-88、電源保護(hù)開關(guān) 89、電流感應(yīng)電阻90、內(nèi)部電源供應(yīng)電路91、控制電路92和譯碼器93。驅(qū)動(dòng)開關(guān)83受控使CSP引腳64和LO引腳67連通，從而使LED短串57短路；驅(qū)動(dòng)開關(guān)84受控使LO引腳67 和Ll引腳70連通，從而使LED短串58短路；驅(qū)動(dòng)開關(guān)85受控使Ll引腳70和L2引腳73 連通，從而使LED短串59短路；驅(qū)動(dòng)開關(guān)86受控使L2引腳73和L3引腳76連通，從而使 LED短串60短路；驅(qū)動(dòng)開關(guān)87受控使L3引腳76和L4引腳79連通，從而使LED短串61短路；驅(qū)動(dòng)開關(guān)88受控使L4引腳79和L5引腳81連通，從而使LED短串62短路；驅(qū)動(dòng)開關(guān) 83-88各自都由控制器92和譯碼器93控制。內(nèi)部電源供應(yīng)電路91產(chǎn)生一內(nèi)部VCC電壓 (圖中未示出)，并把這個(gè)內(nèi)部電壓提供給控制器92和譯碼器93以驅(qū)動(dòng)這些電路模塊中的電路?？刂破?2提供一個(gè)6位的數(shù)字LED計(jì)數(shù)信號(hào)(LEDC0UNT) 94至6位的總線95，LED 計(jì)數(shù)信號(hào)表示LED長(zhǎng)串中有電流流過的LED燈的最佳數(shù)目，以便在預(yù)期的LED燈電路平均電流水平下，使LED長(zhǎng)串的總的前向電壓降能跟隨連接線80上加載的經(jīng)整流的電壓變化。 流經(jīng)LED燈串的電流可由電流傳感電阻檢測(cè)出。譯碼器93將LED計(jì)數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的門驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)83-88，進(jìn)而能使LED長(zhǎng)串中所需數(shù)目的LED有電流流過。正常情況下，保護(hù)開關(guān)89開啟時(shí)阻值最小，使LED燈串的電流能流回整流器51。 但是在大電流下，保護(hù)開關(guān)89的門電壓被調(diào)整以將電流限制在預(yù)先確定的水平。以下將進(jìn)一步詳細(xì)描述各種不正常的運(yùn)行狀況下，保護(hù)開關(guān)89受控開啟使得LED燈串無(wú)電流流過， 從而避免LED燈串被損壞。應(yīng)用于1IOV交流電源的LED燈串電路大約包括40_50個(gè)連續(xù)串接的白色LED燈， 應(yīng)用于220V交流電源的LED長(zhǎng)串大約包括80-100個(gè)連續(xù)串接的白色LED燈。如圖所示， 這些LED先以N 2N 4N 8N 16N的比例被分成5個(gè)短串，最后一短串62包含剩余的P個(gè)LED燈，31N+P等于LED長(zhǎng)串中總的LED數(shù)目。圖5是圖4所示的控制器92的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。LED計(jì)數(shù)信號(hào)(LEDC0UNT)94由可逆計(jì)數(shù)器122輸出。當(dāng)連接線80上加載的經(jīng)整流后的瞬時(shí)電壓低于重置門限電壓(即 PORT)，重置電壓電路96發(fā)出一重置信號(hào)97，重置信號(hào)97重置可逆計(jì)數(shù)器122至最大計(jì)數(shù)狀態(tài)。被重置至最大計(jì)數(shù)狀態(tài)的重置計(jì)數(shù)器122可以保證輸入電壓階越式變化(例如因可控硅調(diào)光器件的開啟所造成的輸入電壓階越式變化)時(shí)流經(jīng)LED燈串的電流被限制在一初始值。計(jì)數(shù)增加信號(hào)(UP) 98被設(shè)置為低電平。當(dāng)經(jīng)過整流的瞬時(shí)電壓高于PORT門限電壓， 集成電路52進(jìn)行第一次調(diào)整以找到與被整流后的電壓相匹配的LED計(jì)數(shù)初始值。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可逆計(jì)數(shù)器122遞減式計(jì)數(shù)，直到電流傳感信號(hào)99表明流過LED燈串是合適的才停止計(jì)數(shù)。電流傳感信號(hào)99是電流傳感電阻90上的電壓降。此外，計(jì)數(shù)增加信號(hào)98被設(shè)置為高電平時(shí)，電路就開始跟蹤輸入電壓的幅度包絡(luò)?？赡嬗?jì)數(shù)器122由片上時(shí)鐘發(fā)生器100產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK控制，以確定的速率增加或減少計(jì)數(shù)。如果相位控制電路101檢測(cè)到整流后的輸入電壓在增加，則計(jì)數(shù)增加信號(hào)98 被置高電平，而如果相位控制電路檢測(cè)到整流后的輸入電壓在減少，計(jì)數(shù)增加信號(hào)98被置低電平。如果計(jì)數(shù)增加信號(hào)98為高電平(即整流后的輸入電壓在逐步增加)，而且一使能信號(hào)接入了可逆計(jì)數(shù)器122的使能輸入端(EN) 102，則可逆計(jì)數(shù)器122在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)上升沿來(lái)臨開始遞增式計(jì)數(shù)。當(dāng)比較器103檢測(cè)到電流傳感信號(hào)99超過電流傳感門限電壓104(CSTS)，輸出一使能信號(hào)，直到這個(gè)狀態(tài)不再存在，才終止輸出使能信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)增加信號(hào)98為高電平，且有使能信號(hào)時(shí)，則在時(shí)鐘信號(hào)上升沿來(lái)臨，可逆計(jì)數(shù)器遞增式計(jì)數(shù)。 增加的計(jì)數(shù)值使得更多的LED短串有電流流過。另一方面，在比較器103檢測(cè)到電流傳感信號(hào)99比CSTS信號(hào)104與VHYST滯后電壓之差低的情況下，如果計(jì)數(shù)增加信號(hào)98為低電平，可逆計(jì)數(shù)器122在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)上升沿來(lái)臨時(shí)遞減式計(jì)數(shù)，直到這個(gè)狀態(tài)不存在才停止計(jì)數(shù)。遞減計(jì)數(shù)使LED長(zhǎng)串中的一些LED短串被短路。一集成放大電路106包括一放大器107和一電容108。集成放大電路106線性地放大被分頻器109分頻的瞬時(shí)電壓信號(hào)99與由參考源110提供的VPAVG參考電壓之差。被放大的差信號(hào)在電容108上產(chǎn)生一誤差信號(hào)111。如果LED燈串平均電壓低于目標(biāo)電壓，誤差信號(hào)111緩慢增大，如果LED燈串平均電壓高于目標(biāo)電壓，誤差信號(hào)111減小。因而LED 燈串平均電壓被調(diào)整至=SCALE · VF · VPAVG/R90，其中，SCALE是個(gè)常數(shù)，由分頻器109和 LED短串中的LED燈數(shù)目來(lái)確定，R90是電流傳感電阻90的阻值。為了調(diào)控電路，電路可包含一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的可控硅調(diào)光器件，VPAVG由可察知的調(diào)光器相位角來(lái)調(diào)節(jié)。在標(biāo)準(zhǔn)的可控硅調(diào)光電路中，可控硅可斷路交流輸入信號(hào)的一部分或經(jīng)整流的電壓信號(hào)的一部分，以便減小提供給發(fā)光負(fù)載的能量供應(yīng)。圖5所示的電路中，相位控制電路101檢測(cè)斷路持續(xù)信號(hào)的相位，斷路持續(xù)信號(hào)的相位在這里是指調(diào)光器的調(diào)光相位角度。相位控制電路101調(diào)節(jié)VPAVG，以便調(diào)光相位角度越大，LED平均電壓越低。輸入至比較器103的電流傳感門限信號(hào)104是被分頻器112分頻后的誤差信號(hào) 111，誤差信號(hào)111來(lái)自電容108。分頻器112由LED計(jì)數(shù)信號(hào)94控制。分頻器109和112 可采用階梯式電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，在被選出的階梯電阻上信號(hào)由模擬多路輸出裝置輸出，而模擬多路輸出裝置由分頻器控制信號(hào)控制。如果LED計(jì)數(shù)數(shù)值小，分頻器112以較小的值對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行分頻，而如果LED計(jì)數(shù)數(shù)值大，分頻器112以較大的值對(duì)誤差信號(hào)111進(jìn)行分頻。通過調(diào)整LED燈串瞬時(shí)電流，以便電流幅度能隨LED長(zhǎng)串中的LED數(shù)目成一定比例變化。在交流信號(hào)的周期內(nèi)，LED燈串電路電流的相位根據(jù)LED燈串上的電壓降的相位來(lái)調(diào)整。因此，LED燈串電路的功率因子可調(diào)整至近似為1。控制器92也會(huì)產(chǎn)生一保護(hù)門信號(hào)113 (NPROT)，用于控制保護(hù)開關(guān)89。在正常工作時(shí)，限流放大器114的輸出經(jīng)過緩沖器115后成為保護(hù)門信號(hào)113。當(dāng)電流傳感信號(hào)99 比電壓源116設(shè)置的VILIM門限電壓低，限流放大器114驅(qū)動(dòng)NPROT 113為高電平，進(jìn)而開啟保護(hù)開關(guān)89。當(dāng)電流傳感信號(hào)99接近VILIM門限值，那么NPROT信號(hào)113幅度減小以限制流經(jīng)保護(hù)開關(guān)89的電流，由此使電流傳感信號(hào)99被調(diào)整近似至VILIM。結(jié)果，流過LED燈串的電流被限制。LED燈串電流的限制幅度由VILIM的值/R90來(lái)確定。而且，保護(hù)開關(guān) 89也用作過熱保護(hù)。當(dāng)過熱保護(hù)電路117感測(cè)到與之相連的連接點(diǎn)的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度門限，過熱保護(hù)電路117通過二極管119拉低節(jié)點(diǎn)118的電壓。節(jié)點(diǎn)118的電壓被拉低，使得LED電流減小。過壓保護(hù)時(shí)，當(dāng)被整流后的瞬時(shí)電壓超過最大門限值時(shí)，內(nèi)部電源供應(yīng)電路91發(fā)出過壓保護(hù)信號(hào)(OVP) 120。當(dāng)有OVP信號(hào)后，限流放大器114不運(yùn)行，保護(hù)門信號(hào) 113為低電平，保護(hù)開關(guān)89斷開。重置電路電源供應(yīng)模塊96可以偵測(cè)到經(jīng)整流后的瞬時(shí)輸入電壓比重置電路電源門限電壓(PORTV)低的情況。如果偵測(cè)到連接線80上經(jīng)整流后的瞬時(shí)輸入電壓比PORTV 低，電路96使重置信號(hào)97為高電平，進(jìn)而重置可逆計(jì)數(shù)器122至最大計(jì)數(shù)值，同時(shí)，使LED 計(jì)數(shù)值置為0。此外，重置信號(hào)97為低電平，也會(huì)使限流放大器114的參考門限值變?yōu)楦偷腣ITRIAC電壓。VITRIAC由參考電壓源121設(shè)置。這會(huì)使得驅(qū)動(dòng)開關(guān)83-89都閉合，保護(hù)開關(guān)89也閉合，由此，調(diào)節(jié)LED燈串電流至較低的限流值，作為可控硅調(diào)光觸發(fā)電流和重置電流?？煽毓枵{(diào)光電流由VITRIAC/R90確定。可控硅元件需要一小的啟動(dòng)電流。因此， 當(dāng)被重置電路電源供應(yīng)單元96偵測(cè)到被整流后的瞬時(shí)輸入電壓低于PORTV門限值，集成電路52使一小電流流過LED燈串，此小電流超過維持可控硅元件工作所需電流?？煽毓柙乃璧木S持電流的典型值為15微安。即使在瞬時(shí)輸入電壓較低時(shí)，保持的小電流會(huì)消除 LED燈電路的光輸出。如果開關(guān)燈的頻率足夠低時(shí)，人眼常會(huì)感知到不太舒服的燈源閃爍感。為了避免交流LED燈50出現(xiàn)閃爍感，LED開關(guān)電流頻率被調(diào)整至100赫茲或以上。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)， LED設(shè)計(jì)成在輸入電壓大半周期內(nèi)發(fā)光。當(dāng)輸入電壓到達(dá)峰值時(shí)，LED電流被縮減至0或近似為0。這樣，LED發(fā)光頻率被調(diào)整為輸入電壓頻率的4倍，即輸入電壓頻率為50赫茲，LED 發(fā)光頻率就為200赫茲，若輸入電壓頻率為60赫茲，LED發(fā)光頻率就為240赫茲。舉一個(gè)例子，使OVP門限值低于經(jīng)整流后的輸入電壓峰值，如此可以使LED燈的開關(guān)頻率達(dá)到輸入電壓頻率的4倍，從而可以防止閃爍感。圖6、7和8是分別是當(dāng)輸入的交流電壓在110V、比1IOV高10%、及比1IOV低30% 時(shí)圖3和4的交流LED燈串電路50運(yùn)行波形圖。在一個(gè)例示性電路中，LED短串57，58，59， 60，61，和62分別包含1個(gè)、2個(gè)、4個(gè)、8個(gè)、16個(gè)和18個(gè)LED燈(即N = 1)。電流傳感電阻90的電阻約為43. 3歐姆，電阻90的電壓降較小(例如，低于1伏特)，電阻90上的功率損耗也較小。在LED功率被調(diào)節(jié)到5瓦后，即使輸入電壓從77V變化到143V，這個(gè)功率值也不會(huì)改變。圖6中上方標(biāo)記有“整流輸入(V)(即RECTIFIED INPUT)，，的波形圖表示圖3中的連接線80上經(jīng)整流后的輸入電壓。接下來(lái)標(biāo)記有“有電流的LED數(shù)目(即ACTIVE LED COUNT) ”的波形圖表示LED長(zhǎng)串中的LED燈的數(shù)目怎樣跟隨LED燈串電流的變化而變化。 雖然CLK信號(hào)在圖6中未示出，但LED計(jì)數(shù)僅僅在CLK的上升沿來(lái)臨時(shí)才開始計(jì)數(shù)。此外， 圖中經(jīng)整流的輸入電壓變化緩慢時(shí)，例如，在圖6所示的整流后正弦波形的頂點(diǎn)，LED計(jì)數(shù)的速率比整流后的輸入電壓快速變化時(shí)的計(jì)數(shù)速率要低。在標(biāo)記有有電流的LED燈數(shù)目的波形圖中，顯示了在輸入電壓非常低的時(shí)間段內(nèi)，LED計(jì)數(shù)值為0(或非常小的值以確?？煽毓璧闹刂秒娏?。在這些時(shí)間段內(nèi)，電路被前述的重置信號(hào)97重置。圖6中的第3個(gè)標(biāo)記了 “輸入電流(mA)(即INPUT⑶RRENT) ”的波形圖顯示，在整流電壓逐步增加的時(shí)間段內(nèi)，輸入電流為一系列鋸齒波。每一鋸齒波緩慢上升段部分表示加載在固定數(shù)目的LED燈上的整流后電壓逐步增加時(shí)LED長(zhǎng)串電流相應(yīng)增加。當(dāng)電流傳感器90感測(cè)到LED燈串電流超過了電流傳感門限信號(hào)104，比較器103使能可逆計(jì)數(shù)器122，使可逆計(jì)數(shù)器122在CLK 下一個(gè)上升沿來(lái)臨時(shí)增加式計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)的增加使LED長(zhǎng)串中更多的LED燈有電流流過，如此會(huì)導(dǎo)致LED燈串電流急劇減小。急劇減小的電流顯示在圖中為急劇下降的波形。在整流后輸入電壓減小的時(shí)間段內(nèi)的鋸齒波形和整流后輸入電壓增加的時(shí)間段內(nèi)的鋸齒波形是反轉(zhuǎn)的。這個(gè)反轉(zhuǎn)的鋸齒波在整流后輸入電壓減小的時(shí)間段內(nèi)包含一個(gè)輸入電流更為緩慢的減小部分。輸入電流的減小是由于加載在LED長(zhǎng)串中固定數(shù)目LED上的整流電壓在逐步下降而引起的。當(dāng)電流低于電流傳感門限信號(hào)104，比較器103使能計(jì)數(shù)器122，使計(jì)數(shù)器122減小式計(jì)數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致LED長(zhǎng)串中有電流流過的LED燈數(shù)目減少。如此，LED燈串電流幾乎垂直式急劇增加，這個(gè)急劇增加的電流在反轉(zhuǎn)的鋸齒波形的尾端表現(xiàn)為急劇上升部分。圖9是輸入的交流電壓(AC LINE VOLTAGE)從80變化至140V時(shí)LED功率(LED POWER)、燈串電路輸入功率(INPUT POWER)、效率(EFFICIENCY)禾Π圖3禾Π 4中所示的交流 LED燈電路50的輸入功率因子(POWER FACTOR)示意圖。由圖可見，光輸出(即LED效率) 在電壓變化范圍內(nèi)得到很好地調(diào)節(jié)。由圖還可看出效率高達(dá)96% (包括由于整流器51引起的的功率損失)，優(yōu)于采用開關(guān)轉(zhuǎn)換或限流電阻的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最后，由圖還可看到功率因子接近0. 97。圖10是運(yùn)行了反閃爍的交流LED燈串電路50的一系列波形圖。當(dāng)啟動(dòng)反閃爍后， 在OVP水平即剛剛低于整流后電壓峰值時(shí)，LED電流被切斷。例如，圖中顯示當(dāng)整流后的輸入電壓(RECTIFIED INPUT)處于波峰時(shí)，標(biāo)記有“輸入電流(INPUT⑶RRENT)”的圖中第 3段波形表明LED電流為0或接近0。但是在整流后輸入電壓最小時(shí)，有很小的LED電流。 在這組圖中，即使由電源輸入端53和M輸入的交流電源頻率是60赫茲，全部結(jié)果也表明 LED燈發(fā)光頻率為240赫茲。圖11是LED燈串電路模塊200示意性俯視圖。LED燈串電路模塊200包括印刷電路板或基板(如具有金屬芯子印刷電路板201)、圖3和4所示的集成電路52、光學(xué)透鏡 202、包含多個(gè)LED的裸片203。在裸片203上可設(shè)置49或98個(gè)LED，由于受到圖11尺寸的限制，全部的LED燈并未在圖11中全部示出，但是圖11中示出的各LED和圖4所示的各 LED是一樣的。光學(xué)透鏡202使發(fā)出的光朝向預(yù)期的方向。金屬芯印刷電路板201具有熱傳導(dǎo)性和絕緣性。在圖11所示的示例中，集成電路52是半導(dǎo)體裸片，其按照?qǐng)D示與印刷電路板201和裸片203金屬連接。可選擇的，集成電路52可由片上微型塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此可使集成電路直接和印刷電路板201相連。模塊提供了一用于接入VIN(其為經(jīng)過整流器51 整流后的輸入電壓)的焊墊204，焊墊204通過連接線205、節(jié)點(diǎn)焊墊、和金屬連接線，連接到集成電路52的L5引腳81。模塊還設(shè)置了和地(即整流器51的VSQ相連的焊墊206。 焊墊206通過連接線207、節(jié)點(diǎn)焊墊、和金屬連接線連接到集成電路VSS引腳82。對(duì)于采用 110V的交流電源的實(shí)施例，裸片203上示出的每一個(gè)LED符號(hào)表示一個(gè)單個(gè)的LED燈，而對(duì)于采用220V交流電源的實(shí)施例，裸片203上示出的每一個(gè)LED符號(hào)表示兩個(gè)串聯(lián)的LED 燈。雖然示例中的各LED都設(shè)置在一個(gè)裸片上，但并不僅限于此?？梢蕴峁﹩蝹€(gè)的LED，各單個(gè)LED的位置根據(jù)相鄰LED的位置和圖示的透鏡203位置來(lái)確定。
圖12是交流LED燈串電路300的示意圖。燈串電路300包括輸入端301和302、 二極管整流橋303和多個(gè)圖11所示的同樣模塊304-306。這些模塊如圖所示并聯(lián)連接。并聯(lián)連接的模塊數(shù)目不受限制。這種結(jié)構(gòu)能適用于多個(gè)光源中各自所包含的LED燈串電路模塊間距不同的情形。這種靈活結(jié)構(gòu)還能適用于多個(gè)光源中各自包含不同數(shù)目LED燈串模塊的情形。這種模塊化設(shè)計(jì)非常便利，可以減化燈具生產(chǎn)商的庫(kù)存清單，因?yàn)樯a(chǎn)商只需要存儲(chǔ)一種類型的LED燈串模塊，就可以制作出不同的發(fā)光源。圖13是第二個(gè)實(shí)施例的交流LED燈串電路400的示意圖。和圖3及4的電路結(jié)構(gòu)相比，這個(gè)實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)開關(guān)數(shù)目有所減少，僅僅LED短串401，402，403，和404由驅(qū)動(dòng)開關(guān)控制，剩余的LED燈形成LED短串405，LED短串405始終有電流流過。這個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率稍微偏低。若電路采用IlOV的交流電源，LED短串401，402，403，和404 分別包含2、4、8和16個(gè)LED燈(即N = 2)，而LED短串405大約有18個(gè)LED等(即M = 18)。若采用220V的交流電源，LED短串401，402，403，和404分別包括4、8、16和32個(gè)LED 燈(即N = 4)，而LED短串405大約有36個(gè)LED燈(即M = 36)。為了降低閃爍感，電路采用了一個(gè)拉升電容406。電容406連接在節(jié)點(diǎn)407和集成電路409的CAP引腳408之間， 這個(gè)拉升電容406充電后使節(jié)點(diǎn)407的電壓達(dá)到整流后的輸入電壓的峰值，然后當(dāng)瞬時(shí)輸入電壓下降時(shí)，電容406斷開與節(jié)點(diǎn)407的連接，直到瞬時(shí)輸入電壓下降至電壓門限值，此時(shí)，電容406重新與節(jié)點(diǎn)407連接向其供電。如此，當(dāng)瞬時(shí)電壓在谷底時(shí)，能拉升節(jié)點(diǎn)407 的電壓。圖14是圖13所示的集成電路409的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。集成電路409包括驅(qū)動(dòng)開關(guān)410，411，412和413，分別用于控制LED短串401，402，403，和404以便使相應(yīng)短串被短路。這些驅(qū)動(dòng)開關(guān)由控制器414和譯碼器415控制，電源來(lái)自內(nèi)部電源供應(yīng)電路416提供的電壓VCC?？刂破?14的運(yùn)行與圖4所示的控制器92類似。譯碼器415將來(lái)自控制器 414的LED計(jì)數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的驅(qū)動(dòng)門信號(hào)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)410-413，以使得電流從相應(yīng)數(shù)目的LED燈流過。除了驅(qū)動(dòng)開關(guān)410-413外，還有一保護(hù)開關(guān)(即保護(hù)晶體管)417連接在 CSN引腳418和VSS引腳419之間，使LED電流在正常情況下能流通。拉升開關(guān)420用于控制拉升電容406充電至整流電壓的峰值、及在瞬時(shí)輸入電壓很低時(shí)控制電容406放電。當(dāng)整流后的瞬時(shí)輸入電壓增加時(shí)，拉升開關(guān)420閉合，并在電壓達(dá)到峰值時(shí)斷開，而當(dāng)LED計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)值，其會(huì)再次閉合。采用這種谷底拉升技術(shù)，燈發(fā)光頻率為電壓頻率的4倍 (即50赫茲的電壓頻率，發(fā)光頻率就為200赫茲，若60赫茲的電壓頻率，發(fā)光頻率就為240 赫茲)，因而可以降低閃爍感。圖15是采用圖13和14所示電路的交流LED燈串結(jié)構(gòu)500示意圖。4個(gè)的 LED燈串電路501-504在印刷電路板505的邊角，都和中央的一個(gè)lxl6LED燈串電路506相連接。每個(gè)2x8LED燈串電路包括16個(gè)發(fā)光二極管，16個(gè)發(fā)光二極管分成相連的兩串，每串包括8個(gè)串接的LED燈，兩串中LED的走向相同。所有這些LED都放在光學(xué)透鏡的下方以形成聚焦光。圓環(huán)507-511表示光學(xué)透鏡。lxl6LED燈串506有16個(gè)串接的LED，也都放置在光學(xué)透鏡511下方以形成聚焦光線。2x8LED燈串群一起成為圖14所示的LED短串405(18 個(gè)LED燈)和圖14中的LED短串404(16個(gè)串接的LED)。lxl6LED燈串506按2進(jìn)制被分成包含2、4、和8個(gè)LED的3個(gè)短串。lxl6LED燈串506分別成為L(zhǎng)ED短串405 (lxl6LED燈串剩余的2個(gè)LED)、LED短串401、LED短串402、LED短串403。由于瞬時(shí)電壓周期性變化，LED短串401、LED短串402、和LED短串403中的各LED在一個(gè)工作周期內(nèi)，僅約半周內(nèi)發(fā)光，處于中央的lxl6LED燈串506的功率消耗與處于邊角的4個(gè)LED短串各自的功率消耗相同.因此，所有的LED短串(即501-504 and 506)都可采用相同或類似的LED裸片。集成電路409、電流傳感電阻421、整流器422、拉升電容406可由圖15中的數(shù)字標(biāo)號(hào)來(lái)區(qū)分。圖 13中的電源輸入端423和4M在圖15中也用相同的數(shù)字標(biāo)記。圖13中的連接線425-431 在圖15中也用相同的數(shù)字標(biāo)記。集成電路409可能是已封裝集成電路、片上微凸硅裸片、 或者是通過金屬連線連接到印刷電路板505的硅裸片。在另一個(gè)實(shí)施例中，各LED短串中的LED燈數(shù)目相同，驅(qū)動(dòng)開關(guān)均衡地啟動(dòng)LED短串，以便所有的LED短串的平均發(fā)光功率相同，這就可以使一個(gè)光源中LED燈被放置在不同的位置后，一個(gè)LED燈滅，而另一 LED亮?xí)r，也不會(huì)察覺到光亮度的變化。LED短串的數(shù)目可以在2至16之間，要在電路簡(jiǎn)單和效率之間取得平衡，4、5和6是較佳選擇。圖16是第三個(gè)實(shí)施例示意圖。交流LED燈串電路600包括電源輸入端601和 602、整流器603、集成電路604、五個(gè)LED短串605-609。集成電路604包含5個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān) 610-614，分別用于控制5個(gè)LED短串。每一 LED短串有相同數(shù)目(即N個(gè))的LED燈，N 是整數(shù)。在這個(gè)實(shí)施例中，控制器615以和圖5所示的控制器92相同的方式運(yùn)行。另一方面，譯碼器616均衡控制所有LED短串各自的功率消耗。圖17是圖16所示的譯碼器616的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖?？刹樵冎蛔x存儲(chǔ)器(ROM)電路617接收3位的LED計(jì)數(shù)值，同時(shí)也接收3位SCATER信號(hào)618作為輸入信號(hào)。根據(jù)輸入的6位數(shù)值，可查詢只讀存儲(chǔ)器電路617輸出信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路619進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換成為 5位編碼NG0-NG4。電平轉(zhuǎn)換電路619按照5位編碼驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)605-609。SCATTE信號(hào) 618由根據(jù)CLK信號(hào)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器620產(chǎn)生。計(jì)數(shù)器620在輸入電源電壓半周開始時(shí)根據(jù)重置信號(hào)加載第二個(gè)計(jì)數(shù)器621的計(jì)數(shù)值。兩個(gè)計(jì)數(shù)器620和621在計(jì)數(shù)到4后清0，如此循環(huán)。計(jì)數(shù)器621也根據(jù)重置信號(hào)計(jì)數(shù)。如此，SCATTER信號(hào)618有3位，其值范圍為0-4， 這個(gè)值在每一個(gè)CLK周期后就增加，每5個(gè)連續(xù)的電壓半周期有一個(gè)不同的起始值。圖18是可查詢R0M617的運(yùn)行圖表。對(duì)于每一個(gè)LED計(jì)數(shù)值，譯碼器616會(huì)使相應(yīng)數(shù)目的LED燈有電流流過，但改變有電流流過LED數(shù)目實(shí)際是發(fā)生在CLK的時(shí)鐘周期。因此，在多個(gè)CLK時(shí)鐘周期內(nèi)，每一 LED短串的平均工作周期相同。為了保證在工作周期LED 的最大匹配，計(jì)數(shù)器621每5個(gè)連續(xù)的輸入電壓半周期提供一個(gè)不同的計(jì)數(shù)起始值，如此， 在整個(gè)5個(gè)連續(xù)的輸入電壓半周期不同LED短串之間的任何小的不匹配都可以消除。同樣， 由于最佳匹配，LED限制電流VILIM被設(shè)置后，在瞬時(shí)整流電壓高于N*VF時(shí)，LED電路的電流都保持不變。在這個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)開關(guān)(即保護(hù)晶體管)622在電路正常時(shí)作為一電流源，控制器615偵測(cè)保護(hù)開關(guān)622的電壓，以便啟動(dòng)可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。為了反閃爍感，保護(hù)開關(guān)622在整流后的瞬時(shí)輸入電壓峰值斷開，使LED燈串的發(fā)光頻率加倍。圖19是交流LED燈串電路700的示意圖。交流LED燈串電路700包括圖16所示的集成電路604。在這個(gè)電路中，采用5串LED短串，每串有相同數(shù)目的LED燈。應(yīng)用在 IlOV交流電源下時(shí)，每串LED短串約有10個(gè)串接的LED(即N = 10)，而對(duì)于220V交流電源，每串LED短串約有20個(gè)串接的LED(即N = 20)。應(yīng)用于12V交流電源、5瓦功率下， 則每一 LED短串有1個(gè)1瓦的LED。應(yīng)用于24V交流電源、5瓦功率下，則每一 LED短串有 2個(gè)1瓦且串接的LED。在燈串電路700中也設(shè)有集成電路604、電流傳感電阻623和整流器603，集成電路604可以是已封裝集成電路、片上微凸硅裸片、或是由金屬連接線連接至印刷電路板701上的硅裸片。圓環(huán)702-706表示透鏡。圖16所示的連接線6M-631也在圖19中也以相同的標(biāo)號(hào)示出。圖20是本發(fā)明的方法800的流程圖。第一步(即步驟801)，輸入交流電源信號(hào)， 以致在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)不斷變化的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，60赫茲、IlOV的交流電壓信號(hào)輸入到圖3和4所示的交流LED燈串電路50的電源輸入端53和M之間。 在LED長(zhǎng)串第一端點(diǎn)55和第二端點(diǎn)56之間會(huì)有相應(yīng)變化的電壓(即全波整流后的輸入電壓)。第二步(即步驟80 ，在第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間有電流流過的LED燈數(shù)目受到控制，使得不斷變化的電壓幅度增加時(shí)，有電流流過的LED燈數(shù)目相應(yīng)增加，電壓幅度降低時(shí)，有電流流過的LED燈數(shù)目相應(yīng)減少。電壓幅度改變時(shí)，LED燈數(shù)目的變化可以有多個(gè)不同的非0值(例如，至少2個(gè))。舉一個(gè)例子，即圖6中上方標(biāo)記有“整流后輸入電壓 (RECTIFIED INPUT) ”的波形圖就顯示了一個(gè)不斷變化的電壓信號(hào)。在圖6中標(biāo)記有“有電流流過的LED數(shù)目(ACTIVE LED COUNT) ”的波形圖顯示了有電流流過的LED燈數(shù)目的相應(yīng)增加與減少。在第一個(gè)實(shí)施例的圖3和圖4中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)的尺寸在裸片上經(jīng)過優(yōu)化。在典型的芯片制造過程中，MOSFET管的電阻率與崩潰電壓近似成反比。如果金屬-氧化層-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)在裸片上的面積固定，驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)的電阻率按照一定比例接近其斷開時(shí)的額定崩潰電壓。由于功率開關(guān)的崩潰電壓要比LED短串的電壓降高，因而，較佳的就是采用高阻抗功率開關(guān)來(lái)驅(qū)動(dòng)更多的LED燈。保護(hù)開關(guān)(即保護(hù)晶體管)89要能夠承受整流后的輸入電壓峰值。在第一個(gè)實(shí)施例的圖3和4中，應(yīng)用于110V、功率為5瓦的情形， 保護(hù)開關(guān)89的阻值為48歐姆，額定電壓為200V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)88和87的阻值為48歐姆，額定電壓80V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)86的阻值M歐姆，額定電壓40V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)85的阻值12歐姆，額定電壓20V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)84的阻值6歐姆，額定電壓10V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)83的阻值3歐姆，額定電壓 5V。在第一個(gè)實(shí)施例的圖3和4中，應(yīng)用在220V電壓、功率5瓦的情形，保護(hù)開關(guān)89的阻值為96歐姆，額定電壓為400V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)88和87的阻值為96歐姆，額定電壓160V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)86的阻值48歐姆，額定電壓80V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)85的阻值M歐姆，額定電壓40V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)84的阻值12歐姆，額定電壓20V，驅(qū)動(dòng)開關(guān)83的阻值6歐姆，額定電壓10V。在第三個(gè)實(shí)施例的圖16中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)的尺寸相同。應(yīng)用在12V電壓、功率5瓦的情形，驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)的阻值近似為0. 5歐姆，額定電壓5V。應(yīng)用于MV電壓、功率5瓦的情形，每一驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)的阻值約為1歐姆，額定電壓為IOV0應(yīng)用于110V、功率5瓦的情形，每一驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)的阻值約為5歐姆，額定電壓為50V。應(yīng)用于220V、功率5瓦的情形，每一驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)的阻值約為10歐姆，額定電壓為100V。上述描述的各實(shí)施例為方便起見，僅僅包含相對(duì)較少數(shù)目的必要構(gòu)件來(lái)構(gòu)成晶體管式的交流LED燈串電路。因此，LED燈串電路具有優(yōu)越的可靠性和較長(zhǎng)的使用壽命。而且，在第一和第三個(gè)交流LED燈串電路實(shí)施例中，不需要采用會(huì)降低電路可靠性的電解電容，可以獲得更高的功率，消耗更少的能量。和諸多采用交直流轉(zhuǎn)換的LED燈串電路相比較，上述描述的本發(fā)明的交流LED燈串電路因不需要進(jìn)行高頻轉(zhuǎn)換，使得其電磁干擾(EMI)
此外，也可以不用采用具體控制電路來(lái)控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)，而是通過靈活地可編程微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)的控制。驅(qū)動(dòng)開關(guān)、電流傳感電阻、和保護(hù)開關(guān)連同微控制器的剩余元件可以在某些集成電路上實(shí)現(xiàn)?？蛇x的，驅(qū)動(dòng)開關(guān)、電流傳感電阻、和保護(hù)開關(guān)也可外設(shè)于微控制集成電路。微控制器設(shè)有過零檢測(cè)比較器，用于檢測(cè)整流后輸入電壓信號(hào)的零相位。微控制器還包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個(gè)與之連接的多路輸出器，用于檢測(cè)LED燈串的電壓降和電流傳感電阻上的電壓降的幅度。微控制器的定時(shí)器用于對(duì)所檢測(cè)到的事件和狀況進(jìn)行定時(shí)，也用于定時(shí)和控制微控制器的某些輸出。在驅(qū)動(dòng)開關(guān)外接的情形下，微控制器的輸入輸出端(I/O)用于驅(qū)動(dòng)和控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)的柵極門，在驅(qū)動(dòng)開關(guān)內(nèi)置的情形下，微控制器的輸入輸出端(I/O)連接到LED長(zhǎng)串的各短串間的互連節(jié)點(diǎn)。微控制器也可能包括一專門的驅(qū)動(dòng)門電路用于驅(qū)動(dòng)外設(shè)的功率金屬-氧化層-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFETs)。微處理器通過編程來(lái)利用這些輸入電路、輸出電路和其他資源，以便執(zhí)行上述所描述的和圖4 所示的集成電路52相關(guān)的功能。雖然以上例示性地描述了一些具體的實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用廣泛，并不僅僅限于上述所描述的各實(shí)施例的情形。各LED短串中所包含的LED數(shù)目可以和上述各實(shí)施例中所示不同。每個(gè)LED可以是同樣方向的任意個(gè)并接的LED，圖中任意一個(gè)LED符號(hào)都可指代多個(gè)并聯(lián)的LED。對(duì)于每一 LED短串所包含的串接的LED，都可以是以任意方式串并連接的LED網(wǎng)，當(dāng)電流流過時(shí)，這個(gè)LED網(wǎng)所產(chǎn)生的電壓降與LED短串的電壓降相同。此夕卜， 在整個(gè)LED燈串中各LED短串的連接順序也可變化.LED長(zhǎng)串包含的短串部分也可不直接連接。LED長(zhǎng)串中也可包含非LED部件。傳感電阻可能外設(shè)也可能內(nèi)置于集成電路上。驅(qū)動(dòng)開關(guān)可以是N型場(chǎng)效應(yīng)管(即NFETs)，也可以是P型場(chǎng)效應(yīng)管(即PFETs)，或者還可以是其它類型的開關(guān)。附加的外設(shè)組件如電容、瞬時(shí)干擾抑制器、限流電阻、和保險(xiǎn)絲等都可能包含在上述電路中以提高電路的性能。在一些情形下，二極管橋式整流器也可以組合入集成電路，也可以用金屬-氧化層一半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFETs)來(lái)取代以減小在12V或MV 的低電壓應(yīng)用時(shí)的電壓降。因此，對(duì)上述所描述的各種技術(shù)特征的修正、調(diào)整、和組合，都應(yīng)認(rèn)為是包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，其特征在于，包括第一引腳；第二引腳；驅(qū)動(dòng)開關(guān)連接在第一引腳和第二引腳之間；和控制電路，至少部分地根據(jù)設(shè)于外設(shè)與集成電路的LED燈串的電路特性和輸入電壓， 控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)，其中，在第一時(shí)間段，電流流經(jīng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，在第二時(shí)間段，電流不經(jīng)過驅(qū)動(dòng)開關(guān)，輸入電壓在第二時(shí)間段比第一時(shí)間段高。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，LED燈串有第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)，其中，交流電源電壓經(jīng)過整流后加載在LED燈串的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間，所述LED燈串的電路特性是指LED燈串電流，在第一時(shí)間段和第二時(shí)間段電流流過LED燈串的至少一部分 LED。
3.一種集成電路，其特征在于包括第一引腳；第二引腳；第三引腳；第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)連接在第一引腳和第二引腳之間；第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)連接在第二引腳和第三引腳之間；和控制電路，至少部分地根據(jù)外設(shè)設(shè)于集成電路的LED燈串的電路特性，控制第一和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)，其中，在第一時(shí)間段，電路電流由第一引腳流出，流入LED燈串中的第一互連節(jié)點(diǎn)，在第二時(shí)間段，電路電流由第二引腳流出，流入LED燈串的第二互連節(jié)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所示的集成電路，其特征在于，所述電路特性是指LED燈串電流。
5.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，所述電路特性是指至少一部分LED燈串的實(shí)際電壓。
6.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，LED燈串有第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)，與正弦電源電壓有相同波形的整流交流電壓信號(hào)加載在LED燈串的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間。
7.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，控制電路檢測(cè)流過LED燈串的電流，并通過控制第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)，以便LED燈串電流始終不超過預(yù)設(shè)值。
8.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，在第三時(shí)間段，電流的流經(jīng)路徑為由第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)到第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)、再由集成電路的第一引腳輸出，進(jìn)入LED燈串的第一互連節(jié)點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，LED燈串上加載的輸入電壓信號(hào)上升時(shí)，控制電路控制第一和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)，以便電流僅從LED燈串中的部分LED中流過，當(dāng)輸入電壓上升時(shí)，有電流流過的LED的數(shù)目從第一非0值增加為第二非0值。
10.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，控制電路保持一多位數(shù)值，該多位數(shù)值表示LED燈串電壓。
11.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，控制電路維持一用于表示LED燈串電壓的多位數(shù)值，LED燈串有功率因子，控制電路至少部分地根據(jù)多位數(shù)值控制流經(jīng)LED燈串的平均電流，以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈串功率因子的修正。
12.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于，交流電壓信號(hào)加載在LED燈串上，在LED燈串上產(chǎn)生一平均功率，控制電路控制LED燈串電流來(lái)對(duì)燈串平均功率進(jìn)行調(diào)整，以便當(dāng)加載在燈串上的電壓幅度發(fā)生變化時(shí)燈串平均功率能保持恒定。
13.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于進(jìn)一步包括保護(hù)晶體管，所有流經(jīng)LED燈串的電流都經(jīng)過保護(hù)晶體管，控制電路通過控制保護(hù)晶體管的門電壓，使得在預(yù)先確定的條件下，限制流向LED燈串的電流至一限流值。
14.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于控制電路包括 電流傳感電路，用于感測(cè)LED燈串電流；以及計(jì)數(shù)器，當(dāng)電流傳感電路感測(cè)到LED燈串電流超過電流門限值，計(jì)數(shù)器響應(yīng)電流傳感電路而改變計(jì)數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的集成電路，其特征在于控制電路的計(jì)數(shù)器輸出一多位數(shù)值， 所述多位數(shù)值用于控制第一開關(guān)和第二開關(guān)。
16.如權(quán)利要求3所述的集成電路，其特征在于控制電路用于控制第一開關(guān)和第二開關(guān)，以便在第一引腳和第二引腳之間連接有第一數(shù)目的串接LED，在第二引腳和第三引腳之間連接有第二數(shù)目的串接LED，第一數(shù)目和第二數(shù)目是不同的非0值。
17.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其特征在于第二數(shù)目是第一數(shù)目的2倍。
18.—種系統(tǒng)，其特征在于包括 串接的發(fā)光二極管(LED)燈串； 集成電路，其包括連接在LED燈串第一連接節(jié)點(diǎn)的第一引腳； 連接在LED燈串第二連接節(jié)點(diǎn)的第二引腳； 連接在LED燈串第三連接節(jié)點(diǎn)的第三引腳； 連接在第一引腳和第二引腳的第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)； 連接在第二引腳和第三引腳的第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)；和控制電路，用于控制第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)； 第一電源輸入節(jié)點(diǎn)；以及第二電源輸入節(jié)點(diǎn)，電流從第一電源輸入節(jié)點(diǎn)流經(jīng)由集成電路控制的LED燈串中一定數(shù)目的LED燈，回到第二電源輸入節(jié)點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)和第二輸入節(jié)點(diǎn)之間的電壓幅度會(huì)隨時(shí)間變化，當(dāng)電壓幅度變化時(shí)，LED燈串中有電流流過的LED燈數(shù)目會(huì)相應(yīng)改變。
20.如權(quán)利要求18所示的系統(tǒng)，其特征在于集成電路的控制電路感測(cè)LED燈串電流。
21.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)和第二電源輸入節(jié)點(diǎn)間的電壓幅度隨時(shí)間變化，集成電路的控制電路根據(jù)電壓信號(hào)調(diào)整LED燈串電流，以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因子的校正，以使功率因子接近1。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，LED燈串具有平均功率消耗，控制電路保存第一電源輸入節(jié)點(diǎn)和第二電源輸入節(jié)點(diǎn)間的實(shí)時(shí)電壓幅度信息，集成電路的控制電路至少部分地基于保存的實(shí)時(shí)電壓幅度信息，控制LED燈串的平均電流，以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈串的功率校正。
23.一種方法，其特征在于包括控制串接的LED燈串中一定數(shù)目的發(fā)光二極管(LED)，使電流借由一定數(shù)目的LED，由第一連接節(jié)點(diǎn)流到第二連接節(jié)點(diǎn)，其中，第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)間的電壓隨時(shí)間變化，當(dāng)變化的電壓幅度處于增長(zhǎng)階段，被控制的LED燈數(shù)目相應(yīng)增加，當(dāng)變化的電壓幅度處于減小階段，被控制的LED燈數(shù)目相應(yīng)減少，當(dāng)電壓幅度值變化時(shí)，至少會(huì)有兩個(gè)不同非0 數(shù)目的LED受控。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于被控制的LED燈數(shù)目是被一和LED燈串連接的集成電路所控制。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其特征在于從第一連接節(jié)點(diǎn)到第二連接節(jié)點(diǎn)的電流路徑上的LED燈數(shù)目由驅(qū)動(dòng)開關(guān)控制，驅(qū)動(dòng)開關(guān)使LED燈串中被選擇出的部分短路，驅(qū)動(dòng)開關(guān)是集成電路的構(gòu)成部分。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于變化的電壓是全波整流后的正弦交流信號(hào)。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括感測(cè)電流，并至少部分地根據(jù)感測(cè)電流控制電流流經(jīng)的LED數(shù)目。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括采用電流傳感電阻感測(cè)電流， 其中，電流傳感電阻和LED燈串串連連接在第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)之間。
29.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括采用保護(hù)晶體管限制流經(jīng)LED 燈串的電流，其中，保護(hù)晶體管和LED燈串串連連接在第一連接節(jié)點(diǎn)和第二連接節(jié)點(diǎn)之間， 通過調(diào)整保護(hù)晶體管門電壓來(lái)限制流經(jīng)LED燈串的電流。
30.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括當(dāng)檢測(cè)到過壓或過熱的情形， 通過關(guān)斷保護(hù)晶體管，來(lái)斷開流經(jīng)LED燈串的電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED燈串電路，它包括整流器、集成電路、和依序串接的LED燈串。LED燈串電路接入交流電源，以便經(jīng)過整流的電壓加載在LED燈串上。集成電路包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)能使LED燈串中的相應(yīng)的LED短串被短路。當(dāng)LED燈串上加載的電壓增加時(shí)，集成電路控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)使有電流流過的LED燈數(shù)目相應(yīng)增加，而當(dāng)LED燈串上加載的電壓減少時(shí)，集成電路控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)使有電流流過的LED燈數(shù)目相應(yīng)減少。通過對(duì)LED燈串電流的控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路效率、可靠性、反閃爍感、電壓振動(dòng)、功率因子、過壓、過流、過熱等的較佳控制。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102196627SQ20101020378
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者黃樹良 申請(qǐng)人:技領(lǐng)半導(dǎo)體(上海)有限公司, 技領(lǐng)半導(dǎo)體股份有限公司