CN103369799A - 动态配置分段led驱动装置和led照明装置 - Google Patents

动态配置分段led驱动装置和led照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了动态配置分段LED驱动装置和LED照明装置，其动态配置分段LED驱动装置包括第一可调节LED灯串单元、第一N型开关模块、至少一第二可调节LED灯串单元、至少一单向导通单元、至少一P型开关模块、至少一第二N型开关模块、控制逻辑模块和电流检测模块；控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和第二可调节LED灯串单元的串并联状态。本发明采用了动态配置技术，使尽量多的LED发光，提高了照明效果和灯芯的利用率。

Description

动态配置分段LED驱动装置和LED照明装置
技术领域
本发明涉及LED照明技术，特别涉及一种动态配置分段LED驱动装置和LED照明装置。
背景技术
传统的LED（Light Emitting Diode，发光二极管）驱动电路中，市电经过整流桥变成直流电后，一般还需要经过电感及电解电容器件进行处理来驱动LED，但电解电容的寿命较短，严重制约了LED驱动电路的整体寿命，而且转换效率一般在80%左右，其转换效率低，这样严重影响了LED的照明效果。
为了避免在驱动电路中使用电感和电容，设计人员对LED驱动电路进行了一些改进，如图1所示，其为公开号为CN 102196627的发明专利的电路图，在该专利中，MOS管88、87、86，用于短路或开路LED短串62、LED短串61、LED短串60。以MOS管87为例，当MOS管87短路LED短串61时，L3和L4之间的电压接近为零；当MOS管87开路LED短串61时，L3和L4之间的电压为16N×3.0V（3.0V为单个LED处于亮态时的两端的电压）。假设市电输入电压为220V，当所有LED点亮时LED上的压降应当接近于整流桥输出的最高电压220×1.414＝311V，可见LED的总数量应当为100左右，所以N至少为2。所以当MOS管87开路LED短串61时，L3和L4之间的电压为16N×3.0V>16×2×3.0V=96V。若所有的LED均处于亮态时，L3对地的电压15×3.0V＝45.0V。
从上面的分析可以得知，MOS管87的Source(接在L3上)对地最低耐受电压45V，MOS管87的Drain(接在L4上)对地最低耐受电压45+96=141V，而标准MOS管87的Drain和Source端的最低耐受电压为96V。同时MOS管87的gate（接在NG4上）驱动电路也非常复杂。在现有的半导体工艺中，这种MOS不可能集成。因此上述驱动电路的电路结构特别复杂，对器件的耐压要求较高，难于在一个芯片内集成，不满足电子产品日益微型化要求。
如图2所示，其为公开号为US 2011/0084619A1的发明专利的电路图，根据其权利要求2的描述可得知，专利2通过AC（alternating current，交流电）同步电路，在不同的时刻选通不同的LED灯串，并根据时间调节LED灯串中的电流。在驱动LED时，在一定的时间点使12B关断、12C打开，12C打开时LED的数量增加，同时LED中的电流增大。然而，在12B关断的瞬间，12B中的122的Drain端电压将会非常高，约为灯串11A及灯串11B灯的总数量乘以3.0V，通常LED中的电流为30mA或者更高。假设11a和11b中的灯数量为30个，那么芯片上的功耗为30×3.0V×30mA=2700mW，对于常用的7W LED照明系统而言，其效率将会小于80%。同时芯片上的功耗为2.7W，也会给芯片的封装提出更高的要求。
而且传统的AC LED驱动的光通量随着电源电压的升高而升高，光通量的变化比较大，而且传统的AC LED驱动，在低压时点亮的部分灯串点亮，高压时全部灯串点亮，这样在一个正弦电压周期里，部分LED几乎全部都处于熄灭状态，另外一部分LED只有1/4或更少的时间处于点亮状态，这样所有LED灯芯的衰减是不一致的，从而导致时间较长后，照明效果变差。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种动态配置分段LED驱动装置和LED照明装置，以解决现有技术转换效率低及LED灯芯衰减不一至导致照明效果差的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种动态配置分段LED驱动装置，其与整流桥连接，其包括：第一可调节LED灯串单元、第一N型开关模块、至少一可调节LED灯串模块、至少一P型开关模块、至少一第二N型开关模块、用于控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的工作的控制逻辑模块和用于检测第一N型开关模块和第二N型开关模块的输出电流并反馈给控制逻辑模块的电流检测模块；所述可调节LED灯串模块包括第二可调节LED灯串单元和单向导通单元；
所述控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和第二可调节LED灯串单元的串并联状态。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述第二可调节LED灯串单元的P端连接整流桥的正输出端、还通过P型开关模块连接单向导通单元的负极和第一可调节LED灯串单元的P端，所述第二可调节LED灯串单元的N端连接单向导通单元的正极，所述第二可调节LED灯串单元的N端通过第二N型开关模块连接电流检测模块，所述第一可调节LED灯串单元的N端通过第一N型开关模块连接电流检测模块。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述第二可调节LED灯串单元包括第一LED灯串、第二LED灯串和第一P型开关单元；所述第一LED灯串和第二LED灯串串联，所述第一P型开关单元的一端连接第一LED灯串的正极，第一P型开关单元的另一端连接第一LED灯串的负极和第二LED灯串的正极，第一P型开关单元的控制端连接控制逻辑模块，所述第一LED灯串的正极连接整流桥的正输出端，第二LED灯串的负极连接单向导通单元的正极。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述第二可调节LED灯串单元包括第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串、第一P型开关单元和第二P型开关单元；所述第一LED灯串和第二LED灯串和第三LED灯串串联，所述第一P型开关单元的一端连接第一LED灯串的正极，第一P型开关单元的另一端连接第一LED灯串的负极和第二LED灯串的正极，第一P型开关单元的控制端连接控制逻辑模块；所述第二P型开关单元的一端连接第二LED灯串的正极，第二P型开关单元的另一端连接第二LED灯串的负极和第三LED灯串的正极，第二P型开关单元的控制端连接控制逻辑模块，所述第一LED灯串的正极连接整流桥的正输出端，第三LED灯串的负极连接单向导通单元的正极。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述单向导通单元包括二极管，所述二极管的正极连接第二可调节LED灯串单元的N端，所述二极管的负极连接第一可调节LED灯串单元的P端。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述第一N型开关模块包括第二MOS管，所述第二MOS管的栅极连接控制逻辑模块，第二MOS管的漏极连接第一可调节LED灯串单元的N端，第二MOS管的源极通过电流检测模块接地；
所述第二N型开关模块包括第三MOS管，所述第三MOS管的栅极连接控制逻辑模块，第三MOS管的漏极连接第二可调节LED灯串单元的N端，第三MOS管的源极通过电流检测模块接地。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述P型开关模块包括可控电流源、JFET、第一电阻、齐纳二极管和第一MOS管；所述可控电流源连接控制逻辑模块，可控电流源的一端连接所述JFET的源极，可控电流源的另一端接地；所述JFET的漏极连接第一MOS管的栅极、还通过第一电阻连接第一MOS管的源极，JFET的栅极接地；所述齐纳二极管的正极连接第一MOS管的栅极，齐纳二极管的负极连接第一MOS管的源极；所述第一MOS管的漏极连接可调节LED灯串模块和第一可调节LED灯串单元，所述第一MOS管的源极连接所述整流桥的正输出端。
所述的动态配置分段LED驱动装置中，所述可调节LED灯串模块、P型开关模块和第二N型开关模块为K个，其中，K为正整数；
所述控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、K个可调节LED灯串模块、K个P型开关模块、第一N型开关模块和K个第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和K个第二可调节LED灯串单元的串并联方式，实现N个可调LED灯串单元一组串联，然后各组并联；其中，N为1到K＋1的正整数。
一种LED照明装置，其包括：用于对输入信号进行整流的整流桥和上述的动态配置分段LED驱动装置，所述整流桥的正输出端连接动态配置分段LED驱动装置，整流桥的负输出端接地。
相较于现有技术，本发明提供的一种动态配置分段LED驱动装置和LED照明装置，通过控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化，输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和可调节LED灯串模块的串并联状态。本发明采用了动态配置技术，使尽量多的LED发光，并且使所有LED灯芯点亮的时间一致，提高了照明效果和灯芯的利用率。
附图说明
图1为公开号为CN 102196627的专利的电路图。
图2为公开号为US 2011/0084619A1的专利的电路图。
图3本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置的结构框图。
图4为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中P型开关模块的电路图。
图5为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中可调节LED灯串模块的一实施例的电路图。
图6为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中可调节LED灯串模块的另一实施例的电路图。
图7为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中单向导通单元的电路图。
图8为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中第一N型开关模块的电路图。
图9为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中第二N型开关模块的电路图。
图10为本发明第二较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种动态配置分段LED驱动装置和LED照明装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的动态配置分段LED驱动装置连接在整流桥的正输出端，用于动态配置分段LED的点亮数量，其包括：第一可调节LED灯串单元、第一N型开关模块、至少一可调节LED灯串模块、至少一P型开关模块、至少一第二N型开关模块、用于控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的工作的控制逻辑模块和用于检测第一N型开关模块和第二N型开关模块的输出电流并反馈给控制逻辑模块的电流检测模块。其中，所述可调节LED灯串模块包括第二可调节LED灯串单元和单向导通单元。
所述控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化，输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和第二可调节LED灯串单元的串并联状态。
请参阅图3，其为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置的结构框图。如图3所示，本实施例的动态配置分段LED驱动装置中，所述第一可调节LED灯串单元210、第一N型开关模块310、可调节LED灯串模块200（包括第二可调节LED灯串单元220和单向导通单元230）、P型开关模块400、第二N型开关模块320、控制逻辑模块500和电流检测模块600均为一个。
所述控制逻辑模块500输出PEN信号控制P型开关模块400开启或关断，输出NEN<1-2>信号控制第一N型开关模块310和第二N型开关模块320开启或关断，从而控制第二可调节LED灯串单元220和第一可调节LED灯串单元210的串并联状态。所述控制逻辑模块500输出LED_CTL1、LED_CTL2信号来配置可调节LED灯串模块200和第一可调节LED灯串单元210中的LED的点亮数量，所述电流检测模块600的第一端1连接第一N型开关模块310和第二N型开关模块320、电流检测模块600的第二端2连接控制逻辑模块500、电流检测模块600的第三端3接地，用于检测流过第一可调节LED灯串单元210和/或可调节LED灯串模块200中的LED的电流，并将检测结果输出到控制逻辑模块500，由控制逻辑模块500根据其检测结果反推整流桥100输出的电压。所述控制逻辑模块500可采用控制芯片和相应的控制软件控制其输出相应的控制信号，动态配置可调节LED灯串模块200中的第二可调节LED灯串单元220和第一可调节LED灯串单元210的串并联状态。所述电流检测模块600只要能检测流过第一N型开关模块310和第二N型开关模块320的电流，并反馈给控制逻辑模块500即可，本发明对电流检测模块600的电路结构不作限制。
请一并参阅图4，所述P型开关模块400包括可控电流源I、JFET（最早具有实际结构的场效应晶体管，也被称为PN结型场效应晶体管）J1、第一电阻R1、齐纳二极管DZ1和第一MOS管Q1。其中，所述JFET J1为高压N型JFET，第一MOS管Q1为高压PMOS管，其中，高压N型JFET J1和高压PMOS管耐高压均在311V（即整流桥100输出的峰值电压）以上。
所述可控电流源I连接控制逻辑模块500，可控电流源I的一端连接所述JFET J1的源极，可控电流源I的另一端接地；所述JFET J1的漏极连接第一MOS管Q1的栅极、还通过第一电阻R1连接第一MOS管Q1的源极，JFET J1的栅极接地。所述逻辑控制模块50输出PEN信号控制可控电流源I的状态，可控电流源I提供开态电流Ith和关态电流0.1×Ith。所述高压N型JFET J1处于常开状态，主要用于提供级联作用，保证其源极的电压在其夹断电压以下，防止可控电流源I因过压而损坏。
所述齐纳二极管DZ1的正极连接第一MOS管Q1的栅极，齐纳二极管DZ1的负极连接第一MOS管Q1的源极；所述第一MOS管Q1的漏极连接可调节LED灯串模块200和第一可调节LED灯串单元210（在图４中标记为-/P），所述第一MOS管Q1的源极连接所述整流桥100的正输出端（在图４中标记为+）。
在本实施例的P型开关模块400中，当电流流过第一电阻R1时，会在第一电阻R1的两端产生电压差，当可控电流源I输出的电流值为Ith时，此电压差足以使高压PMOS管导通；当电流值为0.1×Ith时，此电压差不足以使PMOS管导通，从而PMOS管处于截止状态。所述齐纳二极管DZ1提供箝位作用，防止PMOS 管的栅极和源极电压过高而损坏。本实施例的P型开关模块400实现了低压控制信号控制高压PMOS管的导通与截止。
应当说明的是，在本实施例的P型开关模块400中，所述JFET J1还可以采用其它电子元件代替，如高压NMOS管、NPN三极管等。另外，可控电流源I的关态电流可以调大，也可以进一步降低，以减小静态功耗。
请再次参阅图3，在本发明的动态配置分段LED驱动装置中，所述可调节LED灯串模块200包括第二可调节LED灯串单元220和单向导通单元230，所述第二可调节LED灯串单元220的P端（即positive）连接整流桥100的正输出端、还通过P型开关模块400连接单向导通单元230的负极和第一可调节LED灯串单元210的P端，所述第二可调节LED灯串单元220的N端（即negative）连接单向导通单元230的正极，所述第二可调节LED灯串单元220的N端通过第二N型开关模块320连接电流检测模块600，所述第一可调节LED灯串单元210的N端通过第一N型开关模块310连接电流检测模块600。
本发明实施例中，所述第二可调节LED灯串单元220与第一可调节LED灯串单元210的电路结构相同，并且均可以采用多种电路结构。如图5所示，所述第二可调节LED灯串单元220的一种电路结构包括第一LED灯串M1、第二LED灯串M2和第一P型开关单元410。所述第一LED灯串M1和第二LED灯串M2的电路结构相同，每个LED灯串均由若干个串联的LED灯组成，且所述第一LED灯串M1与第二LED灯串M2串联。
所述第一P型开关单元410的一端连接第一LED灯串M1的正极，第一P型开关单元410的另一端连接第一LED灯串M1的负极和第二LED灯串M2的正极，第一P型开关单元410的控制端连接控制逻辑模块500，所述第一LED灯串M1的正极连接整流桥100的正输出端，第二LED灯串M2的负极连接单向导通单元230的正极。
当第一P型开关单元410开启时，第一LED灯串M1处于熄灭状态，当第一P型开关单元410关断时，所述第一LED灯串M1点亮，从而可通过控制第一P型开关单元410的状态来控制LED灯串的点亮数量。
本实施例中，所述第一P型开关单元410与上述P型开关模块400的电路结构相同，其不同之处仅在于，第一P型开关单元410采用隔离型的低压PMOS管代替P型开关模块400中的高压PMOS管。隔离型的低压PMOS管的特性包括：（1）低压PMOS管的漏极与源极的电压差大于等于与第一P型开关单元410并联的第一LED灯串M1的正向电压之和；（2）其漏极、源极、栅极到芯片衬底的耐压大于最高的电源电压。
请参阅图3和图6，其为本发明第一较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置中可调节LED灯串单元的另一实施例的电路图。该调节LED灯串单元即为第一可调节LED灯串单元210或者第二可调节LED灯串单元220。如图6所示，所述第二可调节LED灯串单元220包括第一LED灯串M1、第二LED灯串M2、第三LED灯串M3、第一P型开关单元410和第二P型开关单元420。所述第一LED灯串M1和第二LED灯串M2和第三LED灯串M3串联，所述第一P型开关单元410的一端连接第一LED灯串M1的正极，第一P型开关单元410的另一端连接第一LED灯串M1的负极和第二LED灯串M2的正极，第一P型开关单元410的控制端连接控制逻辑模块500；所述第二P型开关单元420的一端连接第二LED灯串M2的正极，第二P型开关单元420的另一端连接第二LED灯串M2的负极和第三LED灯串M3的正极，第二P型开关单元420的控制端连接控制逻辑模块500，所述第一LED灯串M1的正极连接整流桥的正输出端，第三LED灯串M3的负极连接单向导通单元230的正极。
该另一实施例与上述可调节LED灯串单元的一实施例的不同之处仅在于，在另一实施例中增加了一组P型开关单元和一组LED灯串，从而可通过这两个P型开关单元的开启与关断状态来调节LED灯串的点亮的数量，即可调节LED灯串的正向电压值最小为VFmin＝VF×M3，最大为VFmax=VF×(M1+M2+M3)。进一步地，在第一可调节LED灯串单元210和第二可调节LED灯串单元220中，P型开关单元和LED灯串还可以采用其它数量，
请同时参阅图3和图7，在本发明的动态配置分段LED驱动装置中，所述单向导通单元230包括二极管D1，所述二极管D1为高压二极管（其耐高压为311V以上），其正极连接第二可调节LED灯串单元220的N端，所述二极管D1的负极连接第一可调节LED灯串单元210的P端。
本实施例中，所述单向导通单元230仅工作在导通和断开两种状态，在导通状态时，要求其两端的压差尽量小；在断开状态状态时，其负端的电压大于其正端的电压，且要求不能有漏电。当然，本发明还可以采用其它具有该功能的单向导通器件如二极管连接的MOS管、晶体管等代替该二极管，本发明对单向导通器件采用的电子元件不作限制。
请同时参阅图3和图8，所述第一N型开关模块310包括第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的栅极连接控制逻辑模块500，第二MOS管Q2的漏极连接第一可调节LED灯串单元210的N端，第二MOS管Q2的源极通过电流检测模块600接地。
相应地，请同时参阅图3和图9，所述第二N型开关模块320包括第三MOS管Q3，所述第三MOS管Q3的栅极连接控制逻辑模块500，第三MOS管Q3的漏极连接第二可调节LED灯串单元220的N端，第三MOS管Q3的源极通过电流检测模块600接地。
本实施例中，所述第一N型开关模块310和第二N型开关模块320的电路结构均相同。所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3均为高压NMOS管，第三MOS管Q2的耐压值高于第二MOS管Q3的耐压值。
本发明第二较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置如图10所示，在该第二较佳实施例中，所述可调节LED灯串模块200、P型开关模块400和第二N型开关模块320为K个，其中，K为正整数。在上述第一较佳实施例中，K为等于1的正整数，而在本第二较佳实施例中，所述K为大于等于2的正整数。如图10所示，每一可调节LED灯串模块200均连接一P型开关模块400和一第二N型开关模块320，所述第一可调节LED灯串单元210通过第一N型开关模块310连接电流检测模块600。在图10所示的实施例中，P型开关模块400和第二N型开关模块320从左至右依次为第1、2…K个（如图10加粗字体所示的序号1、2…K），第二可调节LED灯串单元220从上至下依次为第1、2…K个（如图10加粗字体所示的序号1、2…K）。
由于第一可调节LED灯串单元210和第二可调节LED灯串单元220相同，第二N型开关模块320和第一N型开关模块310相同，为了便于描述，本发明将于第一可调节LED灯串单元210和第二可调节LED灯串单元220称为可调节LED灯串单元，将第二N型开关模块320和第一N型开关模块310称为N型开关模块。所以本第二较佳实施例的可调节LED灯串单元和N型开关模块的数量均为K+1个，并且N型开关模块由高压NMOS管构成，其耐压从第1个至第K+1个依次降低。
所述控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、K个可调节LED灯串模块、K个P型开关模块、第一N型开关模块和K个第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和K个第二可调节LED灯串单元的串并联方式，实现N个可调LED灯串单元一组串联，然后各组并联；其中，N为1到K＋1的正整数。如图10所示，本第二较佳实施例提供的动态配置分段LED驱动装置，由电流检测模块600检测各N型开关模块中的电流，并反馈给控制逻辑模块500，由控制逻辑模块500根据电流反推整流桥100输出的电压，从而输出信号PEN<1:K>、LED_CTL1-LED_CTLK+1和NEN<1:K+1>控制各可调节LED灯串的串并状态和各可调节LED灯串中点亮LED的数量，从而动态配置点亮LED的数量。
以下以该第二较佳实施例对本发明的动态配置方法进行详细说明：
当整流桥100输出电压在VFmin与VFmax之间时，将所有可调节LED灯串单元并联在一起，此时所有的LED灯串均点亮。其实现方法为：将所有P型开关模块400（其为K个）和所有N型开关模块（其为K+1个）均开启，则所有单向导通单元230（其为K个）的正端通过相应的N型开关模块接到电流检测模块600最终到地，所有单向导通单元230的负端通过相应的P型开关模块400接到整流桥100的输出端，所有单向导通单元230处于反向截止状态，可调节LED灯串单元各自通过反向截止的单向导通单元230隔离开来。第二个可调节LED灯串单元至第K+1个可调节LED灯串单元的P端通过相应的P型开关模块400接在整流桥100正输出端上；所有可调LED灯串单元的N端通过N型开关模块接在电流检测模块600的第一端1，从而所有的所有可调LED灯串单元均有电流流过，所有可调LED灯串单元均有光输出。
当整流桥100输出电压在VFmax与2VFmax之间时，将所有的所有可调LED灯串单元每两个串联然后再并联在一起，若可调LED灯串单元的数量不能被2整除，则控制多余的一个可调LED灯串单元处于熄灭的状态。实现方法为：控制逻辑模块500控制第一个P型开关模块400关断、第二个P型开关模块400开启，第一个N型开关模块关断、第二个N型开关模块开启，则第一个可调节LED灯串单元、第一个单向导通单元230、第二个可调节LED灯串单元接到整流桥100输出端和电流检测模块600之间，使第1、2个可调节LED灯串单元处于点亮状态；同理将第三个P型开关模块400关断、第四个P型开关模块400开启，第三个N型开关模块关断、第四个N型开关模块开启，使第三个可调LED灯串单元、第三个单向导通器件和第四个可调LED灯串接到整流桥100的输出端和电流检测模块600之间，第3、4个可调节LED灯串单元处于点亮状态；以此类推，控制第2N-1个P型开关模块400、及第2N-1个N型开关模块关断关断，第2N个P型开关模块400、及第2N个N型开关模块开启，使第2N-1个可调LED灯串单元、第2N-1个单向导通单元230和第2N个可调LED灯串单元接到整流桥100的输出端和电流检测模块600之间，使其处于点亮状态，从而实现可调LED灯串单元两两串联后再并联。
当整流桥100输出电压在2VFmax与3VFmax之间时，将所有的可调LED灯串单元每三个串联然后再并联在一起。若可调LED灯串单元的数量不能被3整除，则使多余的可调LED灯串单元处于熄灭状态。实现方法为：控制第1、2个P型开关模块400关断、第3个P型开关模块400开启，第1、2个N型开关模块关断、第3个N型开关模块开启，使第1-3个可调LED灯串单元、第1-2个单向导通单元230接到整流桥100的输出端和电流检测模块600之间，使第1-3个可调LED灯串单元处于点亮状态；同理控制第4、5个P型开关模块400关断、第6个P型开关模块400关断开启，控制第4、5个N型开关模块关断、第6个N型开关模块开启，使第4-6个可调LED灯串单元、第4-5个单向导通单元230接到整流桥100的输出端和电流检测模块600之间，使第4-6个可调LED灯串单元处于点亮状态；以此类推，控制第3N-2个、3N-1个P型开关模块400关断，及第3N-2个、3N-1个N型开关模块关断，并控制第3N个P型开关模块400及第3N个N型开关模块开启，使第3N-2个、3N-1个、3N个可调LED灯串单元、第3N-2个、3N-1个单元导通单元接到整流桥100的输出端和电流检测模块600之间，使第3N-2个、3N-1个、3N个可调LED灯串单元处于点亮状态。
  以此类推，从而本发明可以实现P串Q并，其中P在1和K+1之间取整数值，Q的取值范围在1和（K+1）/P的之间整数。
本发明实施例还对应提供一种LED照明装置，其包括：用于对输入信号进行整流的整流桥和动态配置分段LED驱动装置，所述整流桥的正输出端连接动态配置分段LED驱动装置，整流桥的负输出端接地。交流市电AC从整流桥处接入，通过整流桥整流后输入动态配置分段LED驱动装置，由动态配置分段LED驱动装置根据整流桥的输出电压动态配置各可调节LED灯串单元的串并状态。由于上文对该动态配置分段LED驱动装置的电路结构和工作原理进行了详细描述，此处不再赘述。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、传统的AC LED驱动的光通量会随着电源电压的升高而升高。而采用要发明的动态配置分段LED驱动装置后，在低电压时将所有的灯串先并联，再根据电压变化将灯串分组串联后再并联，从而可以点亮尽量多的灯珠，保证可以输出更多的光能量。这样可以保证在整个电源变化的期间，大部分LED灯芯都在发光，光通量不会有太大的变动。
2、传统的AC LED驱动，在低压时点亮的部分灯串点亮，高压时全部灯串点亮，这样在一个正弦电压周期里，部分LED几乎全部都处于点亮状态，另外一部分LED（一般只有1/4或更少的时间）处于点亮状态，这样所有LED灯芯的衰减是不一致的，从而导致时间较长后，照明效果变差。采用要发明的动态配置分段LED驱动装置后，几乎所有LED灯芯点亮的时间是一致的，从而导致保证了长时间的照明效果的一致性。
3、采用要发明的动态配置分段LED驱动装置，灯芯几乎所有的时间都可以发光，提高了灯芯的利用率。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种动态配置分段LED驱动装置，其与整流桥连接，其特征在于，包括：第一可调节LED灯串单元、第一N型开关模块、至少一可调节LED灯串模块、至少一P型开关模块、至少一第二N型开关模块、用于控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的工作的控制逻辑模块和用于检测第一N型开关模块和第二N型开关模块的输出电流并反馈给控制逻辑模块的电流检测模块；所述可调节LED灯串模块包括第二可调节LED灯串单元和单向导通单元；
    所述控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、可调节LED灯串模块、P型开关模块、第一N型开关模块和第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和第二可调节LED灯串单元的串并联状态。
2.根据权利要求1所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述第二可调节LED灯串单元的P端连接整流桥的正输出端、还通过P型开关模块连接单向导通单元的负极和第一可调节LED灯串单元的P端，所述第二可调节LED灯串单元的N端连接单向导通单元的正极，所述第二可调节LED灯串单元的N端通过第二N型开关模块连接电流检测模块，所述第一可调节LED灯串单元的N端通过第一N型开关模块连接电流检测模块。
3.根据权利要求2所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述第二可调节LED灯串单元包括第一LED灯串、第二LED灯串和第一P型开关单元；所述第一LED灯串和第二LED灯串串联，所述第一P型开关单元的一端连接第一LED灯串的正极，第一P型开关单元的另一端连接第一LED灯串的负极和第二LED灯串的正极，第一P型开关单元的控制端连接控制逻辑模块，所述第一LED灯串的正极连接整流桥的正输出端，第二LED灯串的负极连接单向导通单元的正极。
4.根据权利要求2所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述第二可调节LED灯串单元包括第一LED灯串、第二LED灯串、第三LED灯串、第一P型开关单元和第二P型开关单元；所述第一LED灯串和第二LED灯串和第三LED灯串串联，所述第一P型开关单元的一端连接第一LED灯串的正极，第一P型开关单元的另一端连接第一LED灯串的负极和第二LED灯串的正极，第一P型开关单元的控制端连接控制逻辑模块；所述第二P型开关单元的一端连接第二LED灯串的正极，第二P型开关单元的另一端连接第二LED灯串的负极和第三LED灯串的正极，第二P型开关单元的控制端连接控制逻辑模块，所述第一LED灯串的正极连接整流桥的正输出端，第三LED灯串的负极连接单向导通单元的正极。
5.根据权利要求3或4所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述单向导通单元包括二极管，所述二极管的正极连接第二可调节LED灯串单元的N端，所述二极管的负极连接第一可调节LED灯串单元的P端。
6.根据权利要求2所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述第一N型开关模块包括第二MOS管，所述第二MOS管的栅极连接控制逻辑模块，第二MOS管的漏极连接第一可调节LED灯串单元的N端，第二MOS管的源极通过电流检测模块接地；
    所述第二N型开关模块包括第三MOS管，所述第三MOS管的栅极连接控制逻辑模块，第三MOS管的漏极连接第二可调节LED灯串单元的N端，第三MOS管的源极通过电流检测模块接地。
7.根据权利要求1所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述P型开关模块包括可控电流源、JFET、第一电阻、齐纳二极管和第一MOS管；所述可控电流源连接控制逻辑模块，可控电流源的一端连接所述JFET的源极，可控电流源的另一端接地；所述JFET的漏极连接第一MOS管的栅极、还通过第一电阻连接第一MOS管的源极，JFET的栅极接地；所述齐纳二极管的正极连接第一MOS管的栅极，齐纳二极管的负极连接第一MOS管的源极；所述第一MOS管的漏极连接可调节LED灯串模块和第一可调节LED灯串单元，所述第一MOS管的源极连接所述整流桥的正输出端。
8.根据权利要求1所述的动态配置分段LED驱动装置，其特征在于，所述可调节LED灯串模块、P型开关模块和第二N型开关模块为K个，其中，K为正整数；
所述控制逻辑模块根据整流桥输出电压的变化输出控制信号控制所述第一可调节LED灯串单元、K个可调节LED灯串模块、K个P型开关模块、第一N型开关模块和K个第二N型开关模块的启闭状态，动态调节第一可调节LED灯串单元和K个第二可调节LED灯串单元的串并联方式，实现N个可调LED灯串单元一组串联，然后各组并联；其中，N为1到K＋1的正整数。
9.一种LED照明装置，其特征在于，包括：用于对输入信号进行整流的整流桥和如权利要求1-8所述的动态配置分段LED驱动装置，所述整流桥的正输出端连接动态配置分段LED驱动装置，整流桥的负输出端接地。
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