CN104137653B - Led发光设备 - Google Patents

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Abstract

提供提供一种LED发光设备，所述LED发光设备包括：整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；多个开关，漏极端子分别连接到所述多个LED的阴极端子；开关控制单元，感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。

Description

LED发光设备
技术领域
本发明涉及一种LED发光设备，更具体地讲，本发明涉及一种这样的LED发光设备：所述LED发光设备使用AC电力驱动多级中的多个LED以便提高功率因数和改善总谐波失真(THD)率，通过改变开关的栅极端子电压来控制开关的电流上升时间段和电流下降时间段，以用于多级驱动，考虑AC电力的可变特性来控制流到LED的电流，或使用从相位控制型调光器输出的电压驱动LED。
背景技术
现有技术中的使用AC电力的LED(发光二极管)发光设备通过电阻器向高电压LED提供单极纹波电压，其中，从由桥电路实现的整流电路输出单极纹波电压。
在现有技术中的使用AC电力的LED发光设备中，LED在AC电压高于LED的正向电压Vf的时间段中发光，电流在LED发光的时间段中流向LED。由此，在施加到LED的AC电压(LED驱动电压)与LED驱动电流之间发生相位差，从而使用AC电力的LED发光设备的电特性(诸如功率因数和总谐波失真)会不满足LED发光所需要的标准。
此外，商用AC电源不能够提供理想正弦波形的AC电压。也就是说，商用AC电压具有以下问题：商用AC电压的电平高于或低于理想正弦波形的参考电压，由于这种谐波，LED驱动电压具有从正弦波形失真的波形。由于LED驱动电压的波形失真，因此LED驱动电流的波形也变得失真。
根据现有技术中的LED发光设备，由于LED驱动电流的波形失真，因此LED的发光效率发生非常大的偏差。
另一方面，典型的发光设备的调光功能是用于根据用户偏好控制发光设备的亮度的功能，并且通常极大地限制了对调光功能的适应。然而，当前，由于电能使用量增加，节能已成为最重要的事情之一。因此，发光设备的曾经仅仅用于用户偏好的可选的功能的调光功能已被突出作为用于节约电能的必需功能。
使用AC电力的发光设备通过使用半导体元件(诸如双向晶闸管)对AC电力的AC相位进行控制从而调整AC电力的有效电压Vrms来执行调光功能。
现有技术中的发光设备(诸如白炽灯泡和卤素灯)可因其等效电路的特性与电阻器电路的特性相同而具有非常低的阻抗。这种白炽灯泡和卤素灯的电特性适合在相位控制型调光器(使用双向晶闸管开关的调光器)中所需要的负载特性，并且可通过从调光器输出的电压容易地控制白炽灯泡和卤素灯的亮度。
然而，LED发光设备因LED的I/V特性而具有根据被施加的电压的电平的不同类型的阻抗。此外，如果LED的输入电压的电平低于LED的正向电压Vf，则电流几乎不流过，从而LED发光设备具有非常高的阻抗。由此，LED发光设备具有不容易通过从相位控制型调光器输出的电压控制LED发光设备的亮度的问题。
发明内容
技术问题
做出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，本发明的目的在于提供一种LED发光设备，所述LED发光设备使用AC电力驱动多级中的多个LED以便提高LED发光效率、功率因数和总谐波失真(THD)率，控制开关的电流上升时间段和电流下降时间段，以用于通过改变开关的栅极端子电压进行的多级驱动。
本发明的另一目的在于提供一种LED发光设备，所述LED发光设备使用AC电力驱动多级中的多个LED以便提高LED发光效率、功率因数和总谐波失真(THD)率，并考虑AC电力的可变特性来控制流到LED的电流。
本发明的另一目的在于提供一种LED发光设备，所述LED发光设备使用AC电力驱动多级中的多个LED以便提高LED发光效率、功率因数和总谐波失真(THD)率，并使用从相位控制型调光器输出的电压控制恒定电流流到LED。解决方案
为了达到上述目的，根据本发明的一方面，提供一种LED发光设备，所述LED发光设备包括：整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；多个开关，具有分别连接到所述多个LED的阴极的漏极端子；开关控制单元，感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，所述多个电阻器可相互串联连接，所述多个电阻器之中的第一电阻器的一个端子可连接到所述多个开关之中的第一开关的源极端子，第一电阻器的另一端子可连接到所述多个开关之中的第二开关的源极端子和所述多个电阻器之中的第二电阻器的连接端子，所述多个电阻器之中的最后一个电阻器的一个端子可连接到所述多个开关之中的最后一个开关的源极端子，所述最后一个电阻器的另一端子可连接到接地端子。
根据本发明的一方面，所述多个电阻器可相互并联连接，所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子可连接到所述多个开关的源极端子中的每一个，所述多个电阻器中的每个电阻器的另一端子可连接到接地端子。
根据本发明的一方面，随着所述多个电阻器中的每个电阻器的值改变，在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流的电平可改变。
根据本发明的一方面，如果从开关控制单元输入到栅极端子的电压低于相应开关的阈值电压，则所述多个开关中的每个开关可截止。
根据本发明的一方面，开关控制单元可控制所述多个开关之中的第一开关的电流下降时间段和第二开关的电流上升时间段彼此重叠。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关截止，第一电阻器的所述另一端子可连接到所述多个开关之一。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关导通，第一电阻器的所述另一端子可连接到所述多个开关之一。
根据本发明的一方面，开关控制单元可包括：参考电压产生单元，包括多个第一运算放大器，所述多个第一运算放大器产生与参考电流相应的参考电压；多个开关控制信号产生单元，将在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流改变为相应的感测电压，将感测电压与参考电压进行比较，将感测电压与参考电压之间的电压差输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，所述多个开关控制信号产生单元中的每个可包括：第二运算放大器，具有负反馈环路；输入阻抗单元，连接到第二运算放大器的(-)端子以将感测电流改变为感测电压；反馈阻抗单元，连接在第二运算放大器的输出端子与(-)端子之间，其中，第二运算放大器将输入到(-)端子的感测电压与输入到(+)端子的参考电压进行比较，并将与感测电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到相应开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和等于或高于在第一开关中设置的第一参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的第一开关截止，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和等于或高于在第二开关中设置的第二参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的第二开关截止。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和低于在第一开关中设置的第一参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的第一开关导通，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和低于在第二开关中设置的第二参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的第二开关导通。
根据本发明的一方面，开关控制单元可包括：参考电压产生单元，包括多个第一运算放大器，所述多个第一运算放大器产生与多个参考电流相应的多个参考电压；多个开关控制信号产生单元，将通过所述多个电阻器感测到的电流的总和与所述多个参考电压中的一个参考电压进行比较，并将电流的总和与所述一个参考电压之间的电压差输出到所述多个开关中的一个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，所述多个开关控制信号产生单元中的每个可包括：第二运算放大器，对通过除所述多个电阻器之中的一个电阻器之外的其余电阻器感测到的电压进行求和，并输出求和电压作为第一电压；第三运算放大器，具有负反馈环路以及连接到第二运算放大器的输出的(-)端子；输入阻抗单元，连接到第三运算放大器的(-)端子以将通过所述一个电阻器感测到的电流改变为第二电压；反馈阻抗单元，连接在第三运算放大器的输出端子与(-)端子之间，其中，第三运算放大器将输入到(-)端子的作为第一电压和第二电压的总和的第三电压与参考电压进行比较，并将与求和电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到连接到所述一个电阻器的开关的栅极端子。
根据本发明的另一方面，提供一种LED发光设备，所述LED发光设备包括：整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；多个开关，具有分别连接到所述多个LED的阴极的漏极端子；开关控制单元，通过将整流电压与设置的参考整流电压进行比较来检测整流电压的电压改变量，并考虑所述电压改变量将用于改变流到所述多个LED的电流的控制信号输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，开关控制单元可感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，通过在设置的第一参考电流中反映电压改变量来产生第二参考电流，将感测电流与第二参考电流进行比较，并将与感测电流和第二参考电流之间的差相应的电压输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，所述多个电阻器可相互串联连接，所述多个电阻器之中的每个电阻器的一个端子可连接到所述多个开关之中的每个开关的源极端子，所述多个电阻器之中的每个电阻器的另一端子可连接到邻近电阻器的一个端子，与这样的开关的源极端子连接的电阻器的另一端子可连接到接地端子，所述开关结合到所述多个LED之中的被连接为与整流单元的输出端子距离最远的LED。
根据本发明的一方面，随着所述多个电阻器中的每个电阻器的值改变，在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流的电平可改变。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于第二参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关截止，第一电阻器的所述另一端子可连接到所述多个开关之一。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和低于第二参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关导通，第一电阻器的所述另一端子可连接到所述多个开关之一。
根据本发明的一方面，开关控制单元可包括：电压改变量检测单元，通过将整流电压与参考整流电压进行比较来检测电压改变量；参考电压产生单元，通过在设置的第一参考电流中反映电压改变量来产生第二参考电流，并产生与第二参考电流相应的参考电压；开关控制信号产生单元，将在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流改变为相应的感测电压，并将感测电压与参考电压进行比较，将感测电压与参考电压之间的电压差输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，如果电压改变量具有向上值，则与第一参考电流相比，参考电压产生单元可将第二参考电流向下地调整为与和电压改变量相应的电平一样高，并且如果电压改变量具有向下值，则与第一参考电流相比，参考电压产生单元可将第二参考电流向上地调整为与和电压改变量相应的电平一样高。
根据本发明的一方面，开关控制信号产生单元可包括多个开关控制信号产生单元，所述多个开关控制信号产生单元将电压差输出到所述多个开关，所述多个开关控制信号产生单元中的每个可包括：第一运算放大器，具有负反馈环路；输入阻抗单元，连接到第一运算放大器的(-)端子以将感测电流改变为感测电压；反馈阻抗单元，连接在第二运算放大器的输出端子与(-)端子之间，其中，第二运算放大器将输入到(-)端子的感测电压与输入到(+)端子的参考电压进行比较，并将与感测电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到相应开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，如果从开关控制单元输入到栅极端子的电压低于相应开关的阈值电压，则所述多个开关中的每个开关可截止。
根据本发明的一方面，开关控制单元可控制所述多个开关之中的第一开关的电流下降时间段和第二开关的电流上升时间段彼此重叠。
根据本发明的另一方面，提供一种LED发光设备，所述LED发光设备包括：整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；电流消耗单元，具有连接到整流单元和所述多个LED的连接节点的一个端子，以在整流电压低于所述多个LED之一的正向电压的时间段中，形成用于整流电压的电流路径。
根据本发明的一方面，电流消耗单元可包括电流消耗开关，电流消耗开关具有连接到整流单元的输出端子的漏极端子。
根据本发明的一方面，LED发光设备还可包括开关控制单元，所述开关控制单元感测通过分别连接到开关的源极端子的电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到电流消耗开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，LED发光设备还可包括多个开关，所述多个开关的漏极端子分别连接到所述多个LED的阴极，其中，电流消耗开关的源极端子与所述多个开关之中的连接到与整流单元邻近的第一LED的开关的源极端子连接，开关控制单元感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到电流消耗开关和所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，所述多个电阻器可相互串联连接，所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子可连接到所述多个开关中的每个开关的源极端子，所述多个电阻器中的每个电阻器的另一端子可连接到邻近电阻器的一个端子，与这样的开关的源极端子连接的电阻器的另一端子可连接到接地端子，所述开关结合到所述多个LED之中的被连接为与整流单元的输出端子距离最远的LED。
根据本发明的一方面，随着所述多个电阻器中的每个电阻器的值改变，在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流的电平可改变。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的与连接到电流消耗开关的电阻器的一个端子连接的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元可使电流消耗开关截止，如果通过所述多个电阻器之中的与连接到电流消耗开关的电阻器的一个端子连接的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元可使电流消耗开关导通。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的与连接到第一电阻器的一个端子连接的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关截止，第一电阻器的所述另一端子可连接到所述多个开关之一。
根据本发明的一方面，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子连接的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元可使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关导通，第一电阻器的所述另一端子可连接到所述多个开关之一。
根据本发明的一方面，开关控制单元可包括：参考电压产生单元，产生与参考电流相应的参考电压；开关控制信号产生单元，将在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流改变为相应的感测电压，将感测电压与参考电压进行比较，将与感测电压和参考电压之间的差相应的电压输出到电流消耗开关和所述多个开关。
根据本发明的一方面，开关控制信号产生单元可包括多个开关控制信号产生单元，所述多个开关控制信号产生单元将电压差输出到电流消耗开关和所述多个开关，所述多个开关控制信号产生单元中的每个可包括：第一运算放大器，具有负反馈环路；输入阻抗单元，连接到第一运算放大器的(-)端子以将感测电流改变为感测电压；反馈阻抗单元，连接在第二运算放大器的输出端子与(-)端子之间，其中，第二运算放大器将输入到(-)端子的感测电压与输入到(+)端子的参考电压进行比较，并将与感测电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到相应开关的栅极端子。
根据本发明的一方面，如果从开关控制单元输入到栅极端子的电压低于相应开关的阈值电压，则所述多个开关中的每个开关可截止。
根据本发明的一方面，开关控制单元可控制所述多个开关之中的第一开关的电流下降时间段和第二开关的电流上升时间段彼此重叠。
本发明的有益效果
基于根据本发明的具有上述配置的LED发光设备，由于通过相互串联连接的多个LED的顺序发光驱动来提供与正弦波(诸如AC电压)基本相似的LED驱动电流，因此可减小LED发光效率的偏差，并可解决由功率因数和总谐波失真(THD)率引起的问题。
基于根据本发明的实施例的LED发光设备，由于通过对流过其它开关的电流的反映将在多级中驱动的开关的电流上升时间段和电流下降时间段控制为彼此重叠，以便控制流过任何一个开关的电流，因此可防止在开关的导通/截止期间在LED驱动电流中发生的过电流或深度。此外，通过去除在LED驱动电流中发生的噪声(诸如过电流或深度)，可满足发光标准中要求的EMI(电磁干扰)特性。
此外，基于根据本发明的LED发光设备，由于当AC电力的电平相对于参考AC电力向上或向下地改变时，根据AC电力的电压改变量可变地控制流到LED的电流，因此流到全部LED的电流可保持恒定。
基于根据本发明的LED发光设备，由于通过相互串联连接的多个LED的顺序发光驱动来提供与正弦波(诸如AC电压)基本相似的LED驱动电流，因此可减小LED发光效率的偏差，并可解决由功率因数和总谐波失真(THD)率引起的问题。
此外，基于根据本发明的LED发光设备，即使在整流单元的输出电压变低并且所有LED不发光的时间段，电流也被控制为流到LED发光设备，因此LED发光设备的阻抗可满足调光器的负载条件。现有技术中的发光设备(诸如白炽灯泡和卤素灯)可被根据本发明的LED发光设备容易地替代。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的使用AC电力的LED发光设备的配置的示图。
图2是示出图1的第一开关控制单元的配置的示图。
图3是示出根据本发明的实施例的LED的驱动电压和驱动电流的示图。
图4是示出根据本发明的实施例的根据LED驱动电流的流过多个开关的电流的示图。
图5是示出根据本发明的实施例的使用AC电力的LED发光设备的配置的示图。
图6是示出图5的第二开关控制单元的配置的示图。
图7是示出根据本发明的实施例的LED的驱动电压和驱动电流的示图。
图8是示出根据本发明的实施例的根据LED驱动电流的流过多个开关的电流的示图。
图9是示出根据本发明的另一实施例的LED发光设备的配置的示图。
图10是示出图9的开关控制单元的配置的示图。
图11示出在图9的LED发光设备中相对于参考整流电压升高的向上整流电压，以及根据参考驱动电流和向上整流电压的向下驱动电流。
图12是示出在图9的LED发光设备中相对于参考整流电压降低的向下整流电压，以及根据参考驱动电流和向下整流电压的向上驱动电流的示图。
图13是示出根据本发明的另一实施例的LED驱动电流与多个开关的电流之间的连接关系的示图。
图14是示出根据本发明的另一实施例的应用于相位控制型调光器的LED发光设备的配置的示图。
图15是示出图13的LED发光设备中的整流单元的输出电压、AC调光器的输出电压和AC电力的输出电压的示图。
图16是示出图13的开关控制单元的配置的示图。
图17是示出根据本发明的另一实施例的整流单元的输出电压、LED驱动电流和输入电流的示图。
图18是示出根据本发明的另一实施例的根据输入电流的通过多个开关的电流的示图。
附图中标号的描述
10：AC电源
20：整流单元
30：发光元件单元
40：开关单元
50：第一电阻器单元
60：第二电阻器单元
70：电流消耗单元
80：调光器
100、100A、100B、200：开关控制单元
110、110A、110B、210：参考电压产生单元
120、120A、120B、220：开关控制信号产生单元
130：电压改变量检测单元
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，以帮助本发明所属领域的普通技术人员容易地实现本发明。然而，可以以不同形式实现本发明，而不限于以下公开的实施例。在附图中，为了清楚地解释本发明，省略与解释无关的部分，并且在本发明的整个描述中，相同的附图标号贯穿不同附图被用于相同的元件。
在本发明的整个描述中，用于指定一个元件与另一元件的连接的术语“连接到”包括元件直接连接到另一元件的情况和元件经由再一个元件电连接到另一元件的情况两者。
图1是示出根据本发明的实施例的使用AC电源的LED发光设备的配置的示图。
如图1中所示，根据本发明的实施例的LED发光设备包括AC电源10、整流单元20、发光元件单元30、开关单元40、第一电阻器单元50和第一开关控制单元100，其中，发光元件单元30包括多个LED 31至34，开关单元40包括具有分别连接到多个LED 31至34的阴极端子的漏极端子的多个开关41至44，第一电阻器单元50包括多个电阻器R1至R4，多个电阻器R1至R3中的每个电阻器具有连接到在先的开关的源极端子的一个端子以及连接到下一开关的源极端子的另一端子，电阻器R4具有连接到第四开关44的源极端子的一个端子以及连接到接地端子的另一端子。第一开关控制单元100感测多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子与开关之间的每个连接节点的电流I1至I4，将感测电流与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差对应的电压Vc1至Vc4输出到多个开关41至44的栅极端子。
AC电源10为LED发光设备的输入电源，AC电源具有AC电力的电平和方向根据基本频率改变的特性。
整流单元20可对输入的AC电力进行整流以将AC电力改变为具有整流的AC电压形式的驱动电压Vin。
例如，整流单元20可包括执行正弦波形的AC电力的全波整形或桥整形的电路。
发光元件单元30的多个LED 31至34串联连接到整流单元20的输出端子。当驱动电压Vin升高时，多个LED 31至34执行顺序发光，当驱动电压Vin降低时，多个LED 31至34不顺序发光。
为了便于解释，图1示出发光元件单元30包括四个LED 31至34。然而，发光元件单元30中的LED的数量不限于此。
此外，第一LED 31至第四LED 34中的每个LED可以是串联连接的一个或更多个LED或者相同极性连接到一起(即，并联连接)的多个LED。
包括在开关单元40中的多个开关41至44可以是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。多个开关41至44的漏极端子分别连接到多个LED 31至34的阴极端子，多个LED 31至34的栅极端子连接到第一开关控制单元100。多个开关41至44的源极端子分别连接到多个电阻器R1至R4的端子。
在这种情况下，包括在第一电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4相互串联连接，第四电阻器R4的另一端子连接到接地端子。
更具体地讲，第一电阻器R1的一个端子连接到第一开关41的源极端子，第一电阻器R1的另一端子连接到第二电阻器R2与第二开关42之间的连接节点。第二电阻器R2的一个端子连接到第一电阻器R1与第二开关42之间的连接节点，第二电阻器R2的另一端子连接到第三电阻器R3与第三开关43之间的连接节点。第三电阻器R3的一个端子连接到第二电阻器R2与第三开关43之间的连接节点，第三电阻器R3的另一端子连接到第四电阻器R4与第四开关44之间的连接节点。作为最后一个电阻器的第四电阻器R4的一个端子连接到第三电阻器R3与第四开关44之间的连接节点，第四电阻器R4的另一端子连接到接地端子。
根据包括在第一电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4的连接关系，通过第一开关41输入到第一电阻器单元50的电流经由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第二开关42输入到第一电阻器单元50的电流经由第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第三开关43输入到第一电阻器单元50的电流经由第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第四开关44输入到第一电阻器单元50的电流经由第四电阻器R4流到接地端子。
第一开关控制单元100连接到多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子，并感测流到多个开关41至44的电流。通过第一电阻器单元50感测到的电流的电平可随着包括在第一电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4的值改变而改变。
更具体地讲，第一电流I1是通过第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流，第二电流I2是通过第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流，第三电流I3是通过第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流，第四电流I4是通过第四电阻器R4感测到的电流。
第一开关控制单元100感测第一电流I1至第四电流I4，将感测电流与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差对应的电压Vc1至Vc4输出到开关41至44的栅极端子。将参照图2描述第一开关控制单元100的配置和操作。
图2是示出图1的第一开关控制单元的配置的示图。
如图2中所示，第一开关控制单元100包括第一参考电压产生单元110和第一多个(plural)开关控制信号产生单元120。
第一参考电压产生单元110产生设置的参考电流Iref并将其转换为参考电压Vref，并将参考电压Vref输出到第一多个开关控制信号产生单元120。
更具体地讲，第一参考电压产生单元110包括增益为1并将设置的参考电流Iref转换为参考电压Vref的运算放大器OP1、OP2、OP3和OP4。从运算放大器OP1、OP2、OP3和OP4输出的参考电压Vref被分别输出到第一开关控制信号产生单元121至第四开关控制信号产生单元124。
在该实施例中，第一参考电压产生单元110产生输入到第一多个开关控制信号产生单元120的参考电压作为相同的参考电压，因而可容易地选择包括在第一电阻器单元50中的电阻器的电阻值。
由于第一开关控制信号产生单元121至第四开关控制信号产生单元124具有相同的配置和操作，因此将描述第一开关控制信号产生单元121作为代表。
第一开关控制信号产生单元121将与在第一电阻器R1的一个端子处感测到的感测电流I1相应的电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与电压V1和参考电压Vref之间的差相应的栅极输入电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。随后，流过第一开关41的电流的电平通过栅极输入电压Vc1被控制，从而确定第一开关41的导通/截止状态。
据此，根据该实施例，可使用第一开关控制单元100控制流过多个开关41至44的电流，使得电流不超过设置的参考电流，从而可控制恒定电流流过多个LED而不管驱动电压Vin的电平改变如何。
更具体地讲，第一开关控制信号产生单元121包括具有负反馈环路、输入阻抗Z1和反馈阻抗Z2的运算放大器OP5。
输入阻抗Z1连接到运算放大器OP5的负(-)端子，反馈阻抗Z2连接在运算放大器OP5的输出端子与负端子之间。根据输入阻抗Z1和反馈阻抗Z2的值，确定运算放大器OP5的增益。
在该实施例中，将反馈阻抗Z2设置为相对高于输入阻抗Z1。一旦将反馈阻抗Z2设置为相对高于输入阻抗Z1，则运算放大器OP5的增益增加，并且运算放大器OP5的响应速度变高以提高运算放大器OP5的稳定性。
感测电流I1通过输入阻抗Z1被输入到运算放大器OP5作为第一电压V1。
运算放大器OP5将输入到负端子的第一电压V1与输入到正(+)端子的参考电压Vref进行比较，并将与第一电压V1和参考电压Vref之间的差相应的第一栅极输入电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。
据此，第一开关41的栅极端子和源极端子之间的VGS电压通过第一栅极输入电压Vc1被改变，并且根据VGS电压确定第一开关41的导通/截止状态。更具体地讲，随着第一栅极输入电压Vc1变得更高，VGS电压逐渐升高，并且随着VGS电压变得更高，Rds(ON)电阻变得更低以使第一开关41处于导通状态。作为比较，随着第一栅极输入电压Vc1变得更低，VGS电压逐渐降低，并且随着VGS电压变得更低，Rds(ON)电阻变得更高以使第一开关41处于截止状态。
将参照图3和图4描述具有根据本发明的上述配置的LED发光设备的操作。
图3是示出根据本发明的实施例的LED的驱动电压和驱动电流的示图，图4是示出根据本发明的实施例的根据LED驱动电流的流过多个开关的电流的示图。
在操作之前，假设多个开关41至44处于导通状态并且电流下降(sinkcurrent)。
被整流单元20整流的驱动电压Vin处于单极纹波电压形式。驱动电压Vin被提供到多个LED 31至34。随着驱动电压Vin升高，多个LED 31至34顺序发光。
更具体地讲，在驱动电压Vin低于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1的时间段中(在时间段t0至t1中)，所有LED 31至34处于非发光状态。
然而，如果驱动电压Vin变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1(在时间点t1)，则电流流到第一LED 31并且第一LED31发光。此时，在以与图4中的时间点t1相同的方式下，逐渐上升的电流流到第一开关41，并且在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I1上升。
如果驱动电压Vin变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31和第二LED 32的正向电压Vf2(在时间点t2)，则电流流到第一LED 31和第二LED 32并且第一LED 31和第二LED 32发光。此时，随着第二电流I2因第二LED 32的发光而升高，在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I 1增加。
因此，第一开关控制单元100的第一开关控制信号产生单元121将与第一电流I1相应的第一电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与第一电压V1和参考电压Vref之间的差相应的第一栅极输入电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。随着第一电流I1升高，第一栅极输入电压Vc1降低，从而如在图4的时间点t2，流到第一开关41的电流逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第一开关41，则第一开关41截止。也就是说，如果流到第二开关42至第四开关44的电流的总和变为等于或高于参考电流Iref，则第一开关41保持在截止状态下。
在这种情况下，在图4的时间点t2，第二LED 32发光，并且逐渐上升的电流流到第二开关42。
根据如上所述的本发明的第一实施例，当如在图4的时间点t2，第一开关41的电流逐渐降低时，第二开关42的电流可逐渐升高。根据本发明的第一实施例，第一开关41的电流下降时间段和第二开关42的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如果驱动电压Vin变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31至第三LED 33的正向电压Vf3(在时间点t3)，则电流流到第一LED 31至第三LED 33以使第一LED 31至第三LED 33发光。此时，随着第三LED 33发光，在第二电阻器R2的一个端子处感测到的第二电流I2增加。
因此，第一开关控制单元100的第二开关控制信号产生单元122将与第二电流I2相应的第二电压V2与参考电压Vref进行比较，并将与第二电压V2和参考电压Vref之间的差对应的第二栅极输入电压Vc2输出到第二开关42的栅极端子。随着第二电流I2升高，第二栅极输入电压Vc2降低，从而如在图4的时间点t3，流到第二开关42的电流逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第二开关42，则第二开关42截止。也就是说，如果流到第三开关43和第四开关44的电流的总和变为等于或高于参考电流Iref，则第二开关42保持在截止状态下。
在这种情况下，在图4的时间点t3，第三LED 33发光，并且逐渐上升的电流流到第三开关43。
根据该实施例，当第二开关42的电流如在图4的时间点t3逐渐降低时，第三开关43的电流可逐渐升高。也就是说，第二开关42的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如果驱动电压Vin进一步升高并且变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31至第四LED 34的正向电压Vf4(在时间点t4)，则电流流到第一LED 31至第四LED 34以使第一LED 31至第四LED 34发光。此时，随着第四LED 34发光，在第三电阻器R3的一个端子处感测到的第三电流I3升高。
因此，第一开关控制单元100的第三开关控制信号产生单元123将与第三电流I3相应的第三电压V3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电压V3和参考电压Vref之间的差相应的第三栅极输入电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。随着第三电流I3升高，第三栅极输入电压Vc3降低，从而流到第三开关43的电流如在图4的时间点t4那样逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第三开关43，则第三开关43截止。也就是说，如果流到第四开关44的电流变为等于或高于参考电流Iref，则第三开关43保持截止状态。
在这种情况下，在图4的时间点t4，第四LED 34发光，并且逐渐上升的电流流到第四开关44。
根据该实施例，当第三开关43的电流如在图4的时间点t4逐渐降低时，第四开关44的电流可逐渐升高。据此，第三开关43的电流下降时间段和第四开关44的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
在驱动电压Vin等于或高于正向电压Vf4的时间段(t4至t5)中，第一开关控制单元100的第四开关控制信号产生单元124将与第四电流I4相应的第四电压V4与参考电压Vref进行比较，并将与第四电压V4和参考电压Vref之间的差对应的第四栅极输入电压Vc4输出到第四开关44的栅极端子。在本发明的第一实施例中，第四栅极输入电压Vc4被控制为总是等于或高于第四开关44的阈值电压。因此，在驱动电压Vin等于或高于正向电压Vf4的时间段中，第四开关44保持在导通状态下。
如上所述，如果在驱动电压Vin上升的时间段中，通过连接到任何一个电阻器的后面的端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则第一开关控制单元100控制连接到相应电阻器的开关截止。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
在驱动电压Vin降低的随后的时间段(t5至t8)中，以与以上描述的时间段t1至t4中的操作相反的顺序执行第一开关控制单元100的操作。
因此，将作为代表来描述驱动电压Vin变得等于或低于正向电压Vf4的时间点t5的操作。
如果驱动电压Vin变得等于或低于正向电压Vf4(在时间点t5)，则第四LED 34不发光以降低第四电流I4，并且随着第四电流I4降低，通过第三电阻器R3感测到的第三电流I3变低。
因此，第一开关控制单元100的第三开关控制信号产生单元123将与第三电流I3相应的第三电压V3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电压V3和参考电压Vref之间的差相应的第三栅极输入电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。第三栅极输入电压Vc3随着第三电流I3降低而增加，因此流到第三开关43的电流如在图4的时间点t5那样逐渐增加。也就是说，如果流到第四开关44的电流低于参考电流Iref，则第三开关43处于导通状态。也就是说，如果流到第四开关44的电流低于参考电流Iref，则第三开关43保持在导通状态下。
在这种情况下，在图4的时间点t5，由于第四LED 34不发光，逐渐降低的电流流到第四开关44，同时，逐渐升高的电流流到第三开关43。也就是说，第四开关44的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，如果在驱动电压Vin下降的时间段中，通过连接到任何一个电阻器的后面的端子的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则第一开关控制单元100控制连接到相应电阻器的开关导通。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，根据该实施例，由于通过相互串联连接的多个LED 31至34的顺序发光驱动来提供与正弦波(诸如图3中示出的AC电压)几乎相似的LED驱动电流，因此可减小LED发光效率的偏差，并可解决由功率因数和总谐波失真(THD)率引起的问题。
此外，根据该实施例，由于第一开关控制单元100反映流过连接到任何一个开关的后面的端子的开关的电流以便控制相应开关的导通/截止，因此，在多级中驱动的开关的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
此外，根据该实施例，通过将开关的电流上升时间段和电流下降时间段控制为彼此重叠，可防止在开关的导通/截止期间在LED驱动电流中发生的过电流或深度。
此外，根据该实施例，通过去除在LED驱动电流中发生的噪声(诸如过电流或深度)，可满足发光标准中要求的EMI(电磁干扰)特性。
图5是示出根据本发明的实施例的使用AC电力的LED发光设备的配置的示图。
如图5中所示，根据该实施例的LED发光设备包括AC电源10、整流单元20、发光元件单元30、开关单元40、第二电阻器单元60和第二开关控制单元200，其中，发光元件单元30包括多个LED 31至34、开关单元40包括具有分别连接到多个LED 31至34的阴极端子的漏极端子的多个开关41至44，第二电阻器单元60包括多个电阻器R5至R8并且多个电阻器R5至R8中的每个电阻器具有连接到开关41至44中的每个开关的源极端子的一个端子以及连接到接地端子的另一端子，第二开关控制单元200感测多个电阻器R5至R8中的每个电阻器的一个端子处的电流，将感测到的电流I5至I8与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差相应的电压Vc5至Vc8输出到多个开关41至44的栅极端子。
由于根据该实施例的LED发光设备的AC电源10、整流单元20、多个LED31至34和多个开关41至44与以上参照图1至图4描述的根据实施例的AC电源10、整流单元20、多个LED 31至34和多个开关41至44相同，因此将省略对它们的解释。
在这种情况下，包括在第二电阻器单元60中的多个电阻器R5至R8彼此并联连接。多个电阻器R5至R8中的每个电阻器的一个端子连接到多个开关41至44中的每个开关的源极端子，而多个电阻器R5至R8中的每个电阻器的另一端子连接到接地端子。
根据包括在第二电阻器单元60中的多个电阻器R5至R8的连接关系，流过第一开关41的电流通过第一电阻器R5流到接地端子。流过第二开关42的电流通过第二电阻器R6流到接地端子。流过第三开关43的电流通过第三电阻器R7流到接地端子。流过第四开关44的电流通过第四电阻器R8流到接地端子。
第二开关控制单元200连接到多个电阻器R5至R8中的每个电阻器的一个端子，并感测流到多个开关41至44的电流I5至I8。
将参照图6描述第二开关控制单元200的配置和操作。
图6是示出图5的第二开关控制单元的配置的示图。
如图6中所示，第二开关控制单元200包括第二参考电压产生单元210和第二多个开关控制信号产生单元220。
第二参考电压产生单元210产生多个设置的参考电流Iref1至Iref4并将其转换为多个参考电压Vref1至Vref14，并将多个参考电压Vref1至Vref14输出到第二多个开关控制信号产生单元220。
更具体地讲，第二参考电压产生单元210包括运算放大器OP1、OP2、OP3和OP4，所述运算放大器OP1、OP2、OP3和OP4增益为1并将设置的第一参考电流Iref1至第四参考电流Iref4转换为第一参考电压Vref1至第四参考电压Vref4。从运算放大器OP1、OP2、OP3和OP4输出的第一参考电压Vref1至第四参考电压Vref4被分别输出到第一开关控制信号产生单元221至第四开关控制信号产生单元224。
在该实施例中，在用于控制多个开关41至44的栅极输入电压的产生中，第二参考电压产生单元210产生与各个参考电流相应的参考电压，从而可自由地设置流过多个开关41至44的电流。
由于第一开关控制信号产生单元221至第四开关控制信号产生单元224具有相同的配置和操作，因此将作为代表描述第一开关控制信号产生单元221。
第二开关控制信号产生单元221包括第一运算放大器OP5、具有负反馈环路的第二运算放大器OP9、第一输入阻抗Z1、反馈阻抗Z2和第三输入阻抗Z3至第五输入阻抗Z5，其中，第一运算放大器OP5将与通过除了第一电阻器R5之外的剩余电阻器R6至R8感测到的电流I6至I8相应的电压进行组合。
第一运算放大器OP5通过第三输入阻抗Z3至第五输入阻抗Z5接收通过第二电阻器R6至第四电阻器R8感测到的电流I6至I8。第一运算放大器OP5对与通过第二电阻器R6至第四电阻器R8感测到的电流相应的电压进行求和，并将求和后的电压输出到第二运算放大器OP9。
输入阻抗Z1连接到第二运算放大器OP9的负(-)端子，反馈阻抗Z2连接在第二运算放大器OP9的输出端子与(-)端子之间。根据输入阻抗Z1和反馈阻抗Z2的值，确定第二运算放大器OP9的增益。
在该实施例中，将反馈阻抗Z2设置为相对高于输入阻抗Z1。一旦将反馈阻抗Z2设置为相对高于输入阻抗Z1，第二运算放大器OP9的增益增加，并且第二运算放大器OP9的响应速度变高以提高第二运算放大器OP9的稳定性。
感测电流I6至I8通过第三输入阻抗Z3至第五输入阻抗Z5被输入到第二运算放大器OP9作为第一电压V1。
感测电流I5通过第一输入阻抗Z1被输入到第二运算放大器OP9作为第二电压V2。随后，作为第一电压V1和第二电压V2之和的第三电压V3被输入到第二运算放大器OP9的负(-)端子。
第二运算放大器OP9将输入到负端子的第三电压V3与输入到正(+)端子的第一参考电压Vref1进行比较，并将与第三电压V3和第一参考电压Vref1之间的差相应的第一栅极输入电压Vc5输出到第一开关41的栅极端子。
据此，第一开关41的栅极端子和源极端子之间的VGS电压通过第一栅极输入电压Vc5被改变，并且根据VGS电压确定第一开关41的导通/截止状态。更具体地讲，随着第一栅极输入电压Vc5变得更高，VGS电压逐渐降低，并且随着VGS电压变得更低，Rds(ON)电阻变得更高以使第一开关41处于截止状态。作为比较，随着第一栅极输入电压Vc5变得更低，VGS电压逐渐升高，并且随着VGS电压变得更高，Rds(ON)电阻变得更低以使第一开关41处于导通状态。
将参照图7和图8描述具有根据本发明的第二实施例的上述配置的LED发光设备的操作。
图7是示出根据本发明的实施例的LED的驱动电压和驱动电流的示图，图8是示出根据本发明的实施例的根据LED驱动电流的流过多个开关的电流的示图。
在操作之前，假设多个开关41至44处于导通状态并且电流下降。
更具体地讲，在驱动电压Vin低于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1的时间段中(在图7的时间段t0至t1中)，所有LED 31至34处于非发光状态。
然而，如果驱动电压Vin变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1(在时间点t1)，则电流流到第一LED 31并且第一LED31发光。此时，在与图8中的时间点t1相同的方式下，逐渐上升的电流流到第一开关41，并且在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I5上升。
如果驱动电压Vin变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31和第二LED 32的正向电压Vf2(在时间点t2)，则电流流到第一LED 31和第二LED 32并且第一LED 31和第二LED 32发光。
此时，随着在第二电阻器R6的一个端子处感测到的第二电流I6升高，输入到第一开关控制信号产生单元221的第二运算放大器OP9的负端子的电压升高。
因此，第二开关控制单元200的第一开关控制信号产生单元221将与第一电流I5至第四电流I8相应的第三电压V3与第一参考电压Vref1进行比较，并将与第三电压V3和第一参考电压Vref1之间的差相应的第一栅极输入电压Vc5输出到第一开关41的栅极端子。随着第三电压V3升高，第一栅极输入电压Vc5降低，从而如在图8的时间点t2，流到第一开关41的电流逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第一开关41，则第一开关41截止。也就是说，如果流到第二开关42至第四开关44的电流的总和变为等于或高于第一参考电流Iref1，则第一开关41保持在截止状态下。
在这种情况下，在图8中的时间点t2，第二LED 32发光，并且逐渐上升的电流流到第二开关42。
根据如上所述的本发明的第一实施例，当第一开关41的电流如在图8中的时间点t2逐渐降低时，第二开关42的电流可逐渐升高。根据本发明的实施例，第一开关41的电流下降时间段和第二开关42的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如以上所述的图8中的时间点t2一样，在时间点t3，第二开关42的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段彼此重叠，在时间点t4，第三开关43的电流下降时间段和第四开关44的电流上升时间段彼此重叠。
在驱动电压Vin等于或高于第一LED 31至第四LED 34的正向电压Vf4的时间段(t4至t5)中，第四开关控制信号产生单元224控制输出到第四开关44的第四栅极输入电压Vc8，使得第四栅极输入电压Vc8变得总是等于或高于第四开关44的阈值电压Vth。因此，在驱动电压Vin等于或高于正向电压Vf4的时间段中，第四开关44保持在导通状态下。
如上所述，如果在驱动电压Vin上升的时间段中，通过所有电阻器感测到的电流等于或高于在任何一个开关处设置的参考电流，则第二开关控制单元200控制相应开关截止。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段被控制为彼此重叠。
在驱动电压Vin降低的随后的时间段(t5至t8)中，以与如以上描述的时间段t1至t4中的操作相反的顺序执行第二开关控制单元200的操作。
因此，将作为代表描述驱动电压Vin变得等于或低于正向电压Vf4的时间点t5的操作。
如果驱动电压Vin变得等于或低于正向电压Vf4(在时间点t5)，则第四LED 34不发光以降低第四电流I8，并且随着第四电流I8降低，通过第三电阻器R7感测到的第三电流I7变低。
因此，第二开关控制单元200的第三开关控制信号产生单元223将与第一电流至第四电流相应的第三电压V3与第三参考电压Vref3进行比较，并将与第三电压V3和第三参考电压Vref3之间的差相应的第三栅极输入电压Vc7输出到第三开关43的栅极端子。随着第三电压V3降低，第三栅极输入电压Vc7升高，从而流到第三开关43的电流如在图8中的时间点t5逐渐增加。也就是说，随着四开关44的电流降低，第三开关43处于导通状态。
在这种情况下，在图8中的时间点t5，由于第四LED 34不发光，逐渐降低的电流流到第四开关44，同时，逐渐升高的电流流到第三开关43。也就是说，第四开关44的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，如果在驱动电压Vin下降的时间段中，通过所有电阻器感测到的电流的总和低于相应开关的参考电流，则第二开关控制单元200控制相应开关导通。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，根据本发明的实施例，由于相互串联连接的多个LED 31至34顺序发光以提供与正弦波(诸如图7中示出的AC电压)几乎相似的LED驱动电流，因此可减小LED发光效率的偏差，并可解决由功率因数和总谐波失真(THD)率引起的问题。
此外，根据本发明的实施例，由于第二开关控制单元200反映流过所有其它开关的电流以便控制流过任何一个开关的电流，因此，在多级中驱动的开关的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
此外，根据本发明的实施例，通过将开关的电流上升时间段和电流下降时间段控制为彼此重叠，可防止在开关的导通/截止期间在LED驱动电流中发生的过电流或深度。
此外，根据本发明的实施例，通过去除在LED驱动电流中发生的噪声(诸如过电流或深度)，可满足发光标准中需要的EMI特性。
图9是示出根据本发明的另一实施例的LED发光设备的配置的示图。
如图9中所示，LED发光设备包括AC电源10、整流单元20、发光元件单元30、开关单元40、电阻器单元50和开关控制单元100A，其中，发光元件单元30包括多个LED 31至34、开关单元40包括具有分别连接到多个LED31至34的阴极端子的漏极端子的多个开关41至44，电阻器单元50包括多个电阻器R1至R4并且多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子连接到在先的开关的源极端子而另一端子连接到下一开关的源极端子，开关控制单元100A感测多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子与开关之间的每个连接节点的电流I1至I4，将感测电流与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差相应的电压Vc1至Vc4输出到多个开关41至44的栅极端子。
AC电源10为LED发光设备的输入电源，AC电源具有AC电力的电平和方向根据基本频率而改变的特性。
整流单元20可对输入的AC电力进行整流以将AC电力改变为具有整流的AC电压形式的驱动电压Vin。例如，整流单元20可包括执行正弦波形的AC电力的全波整形或桥整形的电路。
从整流单元20输出的整流电压可随着AC电源10的电平的改变而改变。如果假设AC电源10的有效电压为典型的220V，则以下，从整流单元20输出的有效电压为220V的整流电压被称为“参考整流电压”，有效电压超过220V的整流的电压被称为“向上整流电压”，有效电压低于220V的整流的电压被称为“向下整流电压”。
发光元件单元30的多个LED 31至34串联连接到整流单元20的输出端子。当整流电压升高时，多个LED 31至34执行顺序发光，当整流电压降低时，不顺序发光。
为了便于解释，图9示出发光元件单元30包括四个LED 31至34。然而，发光元件单元30中的LED的数量不限于此。
此外，第一LED 31至第四LED 34中的每个LED可以是串联连接的一个或更多个LED或者相同极性连接到一起(即，并联连接)的多个LED。
包括在开关单元40中的多个开关41至44可以是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。多个开关41至44的漏极端子分别连接到多个LED 31至34的阴极端子，多个开关41至44的栅极端子分别连接到开关控制单元100A。多个开关41至44的源极端子分别连接到多个电阻器R1至R4的端子。
在这种情况下，包括在电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4相互串联连接，作为最后一个电阻器的第四电阻器R4的另一端子连接到接地端子。
在本发明的实施例中，最后一个电阻器是一个端子连接到开关44的源极端子的电阻器，其中，开关44连接到串联连接的多个LED 31至34之中的被连接为与整流单元20距离最远的LED 34。
更具体地讲，第一电阻器R1的一个端子连接到第一开关41的源极端子，第一电阻器R1的另一端子连接到第二电阻器R2与第二开关42之间的连接节点。第二电阻器R2的一个端子连接到第一电阻器R1与第二开关42之间的连接节点，第二电阻器R2的另一端子连接到第三电阻器R3与第三开关43之间的连接节点。第三电阻器R3的一个端子连接到第二电阻器R2与第三开关43之间的连接节点，第三电阻器R3的另一端子连接到第四电阻器R4与第四开关44之间的连接节点。作为最后一个电阻器的第四电阻器R4的一个端子连接到第三电阻器R3与第四开关44之间的连接节点，第四电阻器R4的另一端子连接到接地端子。
根据包括在电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4的连接关系，通过第一开关41输入到电阻器单元50的电流经由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第二开关42输入到电阻器单元50的电流经由第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第三开关43输入到电阻器单元50的电流经由第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第四开关44输入到电阻器单元50的电流经由第四电阻器R4流到接地端子。
开关控制单元100A连接到多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子，并感测流到多个开关41至44的电流。通过电阻器单元50感测到的电流I1至I4的电平可随着包括在电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4的值改变而改变。
更具体地讲，第一电流I1是通过第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流。第二电流I2是通过第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流。第三电流I3是通过第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流，第四电流I4是通过第四电阻器R4感测到的电流。
开关控制单元100A感测第一电流I1至第四电流I4，将感测电流与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差相应的电压Vc1至Vc4输出到开关41至44的栅极端子。将参照图10至图13描述开关控制单元100A的配置和操作。
图10是示出图9的开关控制单元的配置的示图。图11示出相对于参考整流电压升高的向上整流电压，以及根据参考驱动电流和向上整流电压的向下驱动电流。图12示出相对于参考整流电压降低的向下整流电压，以及根据参考驱动电流和向下整流电压的向上驱动电流。
如图10中所示，开关控制单元100A包括电压改变量检测单元130、参考电压产生单元110A和开关控制信号产生单元120A。
电压改变量检测单元130使用差分放大器OP1检测在整流单元20的输出端子a和接地端子b之间输入的电压与参考整流电压之间的电压改变量。
在这种情况下，电压改变量检测单元130还可包括二极管D和电容器C，其中，二极管D用于将差分放大器OP1的输出端子与电容器相互分离，电容器C用于对差分放大器OP1的输出改变量进行平均(即，进行DC转换)。
假设AC电源10的有效电压为典型的220V，AC电力的电压电平可被改变为高于或低于220V。因此，在本发明的实施例中，电压改变量检测单元130使用差分放大器OP1检测AC电压相对于参考LED驱动电压的电压改变量。
参考电压产生单元110A使用运算放大器OP2将从电压改变量检测单元130输出的电压改变量与设置的第一参考电流Iref进行比较，并输出反映电压改变量的第二参考电流Iref2。
如果电压改变量如图11中的向上整流电压一样升高，则参考电压产生单元110A输出通过从第一参考电流Iref1减去与电压改变量相应的电流所获得的第二参考电流Iref2。
此外，如果电压改变量如图12中的向下整流电压一样降低，则参考电压产生单元110A输出通过将第一参考电流Iref1和与电压改变量相应的电流相加所获得的第二参考电流Iref2。
如上所述，根据本发明，考虑到AC电力(或整流电压)的可变特性，施加到多个开关41至44的控制的第二参考电流Iref2的电平可被改变。
接下来，参考电压产生单元110A使用运算放大器OP3至OP6产生与第二参考电流相应的参考电压，并将参考电压输出到开关控制信号产生单元120A。在本发明中，参考电压产生单元110A产生一个参考电压并将所述参考电压输出到开关控制信号产生单元120A，从而可更容易地选择包括在存储单元50中的电阻值。
开关控制信号产生单元120A包括第一开关控制信号产生单元121至第四开关控制信号产生单元124。由于第一开关控制信号产生单元121至第四开关控制信号产生单元124具有相同的配置和操作，因此将作为代表描述第一开关控制信号产生单元121。
第一开关控制信号产生单元121将与在第一电阻器R1的一个端子处感测到的感测电流I1相应的电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与电压V1和参考电压Vref之间的差相应的栅极输入电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。随后，流过第一开关41的电流的电平由栅极输入电压Vc1控制，从而确定第一开关41的导通/截止状态。
更具体地讲，第一开关控制信号产生单元121包括具有负反馈环路、输入阻抗Z7和反馈阻抗Z8的运算放大器OP7。
输入阻抗Z7连接到运算放大器OP7的负(-)端子，反馈阻抗Z8连接在运算放大器OP7的输出端子与负端子之间。
在该实施例中，将反馈阻抗Z8设置为相对高于输入阻抗Z7以增加运算放大器OP7的增益。此外，随着运算放大器OP7的增益增加，运算放大器OP7的响应速度变高以提高运算放大器OP7的稳定性。
运算放大器OP7将输入到负端子的与感测电流I1相应的电压V1与输入到正端子的参考电压Vref进行比较，并将与电压V1和参考电压Vref之间的差相应的第一栅极输入电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。
通过输入到栅极端子的第一栅极输入电压Vc1，第一开关41的栅极端子和源极端子之间的VGS电压被改变，并且根据VGS电压确定第一开关41的导通/截止状态。更具体地讲，随着第一栅极输入电压Vc1变得更高，VGS电压逐渐升高，并且随着VGS电压变得更高，Rds(ON)电阻变得更低以使第一开关41处于导通状态。作为比较，随着第一栅极输入电压Vc1变得更低，VGS电压逐渐降低，并且随着VGS电压变得更低，Rds(ON)电阻变得更高以使第一开关41处于截止状态。
以下将概述开关控制单元100A的操作。
如果从整流单元20输出的电压为向上整流电压，则参考电压产生单元110A输出向下调整的参考电压Vref，多个开关控制信号产生单元121至124输出栅极输入电压Vc1至Vc4，使得流到各个开关的电流根据向下调整的参数电压Vref而降低。
随后，如图11中所示，流到第一LED 31至第三LED 33的LED驱动电流(向下LED驱动电流)被调整为低于参考LED驱动电流。
作为比较，如果从整流单元20输出的电压为向下整流电压时，则参考电压产生单元110A输出向上调整的参考电压Vref，多个开关控制信号产生单元121至124输出栅极输入电压Vc1至Vc4，使得流到各个开关的电流根据向上调整的参考电压Vref而增加。
随后，如图12中所示，流到第一LED 31至第三LED 33的LED驱动电流(向上LED驱动电流)被调整为高于参考LED驱动电流。
如上所述，在本发明的实施例中，通过改变AC电力的有效电压来控制流到各个LED的电流，从而流到全部LED的电流可被控制为总是保持恒定，而不管AC电力的可变特性如何。
将参照图13描述具有根据本发明的实施例的上述配置的LED发光设备的操作。
图13是示出根据本发明的实施例的LED驱动电流与多个开关的电流之间的连接关系的示图。
在操作之前，假设多个开关41至44处于导通状态并且电流下降。此外，在根据向上LED驱动电流、向下LED驱动电流和参考LED驱动电流的多个开关41至44的电流流动中，虽然仅在电流流到多个开关41至44在时间上相对早还是相对晚的方面存在区别，但是使电流流到开关的操作相同。因此，图5中的LED驱动电流可以是向上LED驱动电流、向下LED驱动电流和参考LED驱动电流中的任何一个电流。
如图13中所示，在整流电压低于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1的时间段中(在时间段t0至t1中)，所有LED 31至34处于非发光状态。
然而，如果整流电压变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1(在时间点t1)，则电流流到第一LED 31以使第一LED 31发光。此时，如在图13中的时间点t1，逐渐上升的电流流到第一开关41，并且在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I1上升。
如果整流电压变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31和第二LED 32的正向电压Vf2(在时间点t2)，则电流流到第一LED 31和第二LED 32以使第一LED 31和第二LED 32发光。此时，随着第二电流I2因第二LED 32的发光而升高，在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I1升高。
因此，开关控制单元100的第一开关控制信号产生单元131将与第一电流I1相应的第一电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与第一电压V1和参考电压Vref之间的差相应的第一栅极输入电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。随着第一电流I1升高，第一栅极输入电压Vc1降低，从而流到第一开关41的电流如在图5中的时间点t2逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第一开关41，则第一开关41截止。也就是说，如果流到第二开关42至第四开关44的电流的总和变为等于或高于第二参考电流Iref2，则第一开关41保持在截止状态下。
在这种情况下，在图13中的时间点t2，第二LED 32发光，并且逐渐上升的电流流到第二开关42。
如上所述，根据本发明的实施例，当第一开关41的电流如在图13中的时间点t2逐渐降低时，第二开关42的电流可逐渐升高。根据本发明的实施例，第一开关41的电流下降时间段和第二开关42的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如果整流电压变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31至第三LED 33的正向电压Vf3(在时间点t3)，则电流流到第一LED 31至第三LED 33以使第一LED 31至第三LED 33发光。此时，随着第三LED 33发光，在第二电阻器R2的一个端子处感测到的第二电流I2升高。
因此，开关控制单元100A的第二开关控制信号产生单元122将与第二电流I2相应的第二电压V2与参考电压Vref进行比较，并将与第二电压V2和参考电压Vref之间的差相应的第二栅极输入电压Vc2输出到第二开关42的栅极端子。随着第二电流I2升高，第二栅极输入电压Vc2降低，从而流到第二开关42的电流如在图5中的时间点t3逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第二开关42，则第二开关42截止。也就是说，如果流到第三开关43至第四开关44的电流的总和变为等于或高于第二参考电流Iref2，则第二开关42保持在截止状态下。
在这种情况下，在图13中的时间点t3，第三LED 33发光，并且逐渐上升的电流流到第三开关43。
根据本发明的实施例，当第二开关42的电流如在图13中的时间点t3逐渐降低时，第三开关43的电流可逐渐升高。也就是说，第二开关42的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如果整流电压进一步升高并且变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31至第四LED 34的正向电压Vf4(在时间点t4)，则电流流到第一LED 31至第四LED 34以使第一LED 31至第四LED 34发光。此时，随着第四LED 34发光，在第三电阻器R3的一个端子处感测到的第三电流I3升高。
因此，开关控制单元100A的第三开关控制信号产生单元123将与第三电流I3相应的第三电压V3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电压V3和参考电压Vref之间的差相应的第三栅极输入电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。随着第三电流I3升高，第三栅极输入电压Vc3降低，从而如在图13中的时间点t4，流到第三开关43的电流逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第三开关43，则第三开关43截止。也就是说，如果流到第四开关44的电流变为等于或高于第二参考电流Iref2，则第三开关43保持在截止状态。
在这种情况下，在图13中的时间点t4，第四LED 34发光，并且逐渐上升的电流流到第四开关44。
根据本发明的实施例，当第三开关43的电流如在图13中的时间点t4逐渐降低时，第四开关44的电流可逐渐升高。据此，第三开关43的电流下降时间段和第四开关44的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
在整流电压等于或高于正向电压Vf4的时间段(t4至t5)中，开关控制单元100A的第四开关控制信号产生单元124将与第四电流I4相应的第四电压V4与参考电压进行比较，并将与第四电压V4和参考电压Vref之间的差相应的第四栅极输入电压Vc4输出到第四开关44的栅极端子。在本发明的实施例中，第四栅极输入电压Vc4被控制为总是等于或高于第四开关44的阈值电压Vth。因此，在整流电压等于或高于正向电压Vf4的时间段中，第四开关44保持在导通状态下。
如上所述，如果在整流电压上升的时间段中，通过连接到任何一个电阻器的后面的端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元100A控制连接到相应电阻器的开关截止。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
在整流电压降低的随后的时间段(t5至t8)中，以与以上描述的时间段t1至t4中的操作相反的顺序执行开关控制单元100A的操作。
因此，将作为代表描述整流电压变得等于或低于正向电压Vf4的时间点t5的操作。
如果整流电压变得等于或低于正向电压Vf4(在时间点t5)，则第四LED34不发光以降低第四电流I4，并且随着第四电流I4降低，通过第三电阻器R3感测到的第三电流I3变低。
因此，开关控制单元100A的第三开关控制信号产生单元123将与第三电流I3相应的第三电压V3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电压V3和参考电压Vref之间的差相应的第三栅极输入电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。随着第三电流I3降低，第三栅极输入电压Vc3升高，因此流到第三开关43的电流如在图13中的时间点t5逐渐升高。也就是说，如果流到第四开关44的电流低于参考电流Iref，则第三开关43处于导通状态。也就是说，如果流到第四开关44的电流低于第二参考电流Iref2，则第三开关43保持在导通状态下。
在这种情况下，在图13中的时间点t5，由于第四LED 34不发光，逐渐降低的电流流到第四开关44，同时，逐渐升高的电流流到第三开关43。也就是说，第四开关44的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，如果在整流电压下降的时间段中，通过连接到任何一个电阻器的后面的端子的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元100A控制连接到相应电阻器的开关导通。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，根据本发明的另一实施例，由于通过相互串联连接的多个LED31至34的顺序发光驱动来提供与正弦波(诸如图11至图12中示出的AC电压)几乎相似的LED驱动电流，因此可减小LED发光效率的偏差，并可解决由功率因数和总谐波失真(THD)率引起的问题。
此外，根据本发明的另一实施例，由于开关控制单元反映流到连接到任何一个开关的后面的端子的开关的电流以便控制相应开关的导通/截止，因此，在多级中驱动的开关的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
此外，根据本发明的另一实施例，通过将开关的电流上升时间段和电流下降时间段控制为彼此重叠，可防止在开关的导通/截止期间在LED驱动电流中发生的过电流或深度。
此外，根据本发明的另一实施例，通过去除在LED驱动电流中发生的噪声(诸如过电流或深度)，可满足发光标准中要求的EMI(电磁干扰)特性。
此外，根据本发明的另一实施例，即使发生AC电力的电平相对于参考AC电力向上地或向下地改变的问题，流到LED的电流也根据电压改变量被可变地控制，从而流到全部LED的电流可保持恒定。
图14是示出根据本发明的另一实施例的应用于相位控制型调光器的LED发光设备的配置的示图。图15是示出AC电源的输出电压、AC调光器的输出电压和图13的LED发光设备中的整流单元的输出电压的示图。
如图14中所示，根据本发明的另一实施例的LED发光设备400使用从相位控制型调光器80输出的电压控制多个LED 31至34的驱动。
首先，关于调光器80的配置，调光器80包括AC电源10和AC调光器12。AC电源10为如图15中示出的LED发光设备的输入电源，并输出电平和方向根据基本频率而改变的电压。
AC调光器12为使用双向晶闸管开关的相位控制型调光装置，并根据输入亮度控制信号输出从AC电源10输入的电压的相位的仅仅一部分。更具体地讲，如果假设输入到AC调光器12的亮度控制信号为50％，则如图15中所示，AC调光器12输出AC电源10的输出电压的相位的仅仅50％。
在这种情况下，如果AC调光器12为前沿式，则AC调光器12输出与AC电源10的输出相位的上升时间段相应的电压的50％，而如果AC调光器12为后沿式，则AC调光器12输出与AC电源10的输出相位的下降时间段相应的电压的50％。虽然图14示出调光器80包括AC电源10，但是调光器80可仅包括AC调光器120。
如上所述，相位已根据亮度控制信号调整的调光器80的输出信号被输入到根据本发明的实施例的LED发光设备400。
再次参照图14，LED发光设备包括整流单元20、发光元件单元30、开关单元40、电阻器单元50、电流消耗单元70和开关控制单元100B，其中，整流单元20对从调光器80输出的电压进行整流，发光元件单元30包括多个LED 31至34、开关单元40包括漏极端子分别连接到多个LED 31至34的阴极端子的多个开关41至44，电阻器单元50包括多个电阻器R1至R4并且多个电阻器R1至R4中的每个电阻器具有连接到在先开关的源极端子的一个端子以及连接到下一开关的源极端子的另一端子，电流消耗单元70连接在整流单元20与多个LED 31至34之间以根据从整流单元20输出的电压消耗电流，开关控制单元100B感测多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子与开关之间的每个连接节点处的电流I1至I4，将感测电流与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差相应的电压Vc1至Vc4以及Va输出到多个开关41至44以及电流消耗单元70的开关71。
整流单元20可对从调光器80输出的输入AC电力进行整流以将AC电力转换为如图15中示出的整流电压。例如，整流单元20可包括执行正弦波形的AC电压的全波整流或桥整流的电路。
发光元件单元30的多个LED 31至34串联连接到整流单元20的输出端子。当整流电压升高时，多个LED 31至34执行顺序发光，当整流电压降低时，多个LED 31至34不顺序执行发光。
为了便于解释，图14示出发光元件单元30包括四个LED 31至34。然而，发光元件单元30中的LED的数量不限于此。
此外，第一LED 31至第四LED 34中的每个LED可以是串联连接的一个或更多个LED或者相同极性连接到一起(即，并联连接)的多个LED。
包括在开关单元40中的多个开关41至44可以是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。多个开关41至44的漏极端子分别连接到多个LED 31至34的阴极端子，多个LED 31至34的栅极端子连接到开关控制单元100B。多个开关41至44的源极端子分别连接到多个电阻器R1至R4的端子。由从开关控制单元100B输入到各个栅极端子的信号确定多个开关41至44的导通/截止。
包括在电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4相互串联连接，作为最后一个电阻器的第四电阻器R4的另一端子连接到接地端子。
在本发明的实施例中，最后一个电阻器是一个端子连接到开关44的源极端子的电阻器，其中，开关44连接到被连接为与整流单元20距离最远的LED34。
更具体地讲，第一电阻器R1的一个端子连接到第一开关41的源极端子，第一电阻器R1的另一端子连接到第二电阻器R2与第二开关42之间的连接节点。第二电阻器R2的一个端子连接到第一电阻器R1与第二开关42之间的连接节点，第二电阻器R2的另一端子连接到第三电阻器R3与第三开关43之间的连接节点。第三电阻器R3的一个端子连接到第二电阻器R2与第三开关43之间的连接节点，第三电阻器R3的另一端子连接到第四电阻器R4与第四开关44之间的连接节点。作为最后一个电阻器的第四电阻器R4的一个端子连接到第三电阻器R3与第四开关44之间的连接节点，第四电阻器R4的另一端子连接到接地端子。
电流消耗单元70连接在整流单元20的输出端子与电阻器单元20的第一电阻器R1的一个端子之间。电流消耗单元70包括电阻器Ra和开关71。
电阻器Ra为用于限制从整流单元20流到开关71的电流的装置。电阻器Ra的一个端子连接到整流单元20的输出端子，电阻器Ra的另一端子连接到开关71的漏极端子。开关71为MOSFET，开关71的源极端子连接到第一开关41的源极端子，开关71的栅极端子连接到开关控制单元100B。更具体地讲，开关71的源极端子与第一开关41的源极端子之间的连接节点连接到第一电阻器71的一个端子。由从开关控制单元100B输入到其栅极端子的信号确定开关71的导通/截止。
根据开关单元40、电阻器单元50和电流消耗单元70之间的连接关系，通过电流消耗单元70的开关71输入到电阻器单元50的电流和通过第一开关41输入到电阻器单元50的电流经由第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第二开关42输入到电阻器单元50的电流经由第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第三开关43输入到电阻器单元50的电流经由第三电阻器R3和第四电阻器R4流到接地端子。通过第四开关44输入到电阻器单元50的电流经由第四电阻器R4流到接地端子。
开关控制单元100B连接到多个电阻器R1至R4中的每个电阻器的一个端子，并感测流到电流消耗单元70的开关71和多个开关41至44的电流。通过电阻器单元50感测到的电流I1至I4的电平可随着包括在电阻器单元50中的多个电阻器R1至R4的值改变而改变。
更具体地讲，第一电流I1是通过第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流，第二电流I2是通过第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流。第三电流I3是通过第三电阻器R3和第四电阻器R4感测到的电流，第四电流I4是通过第四电阻器R4感测到的电流。
开关控制单元100B感测第一电流I1至第四电流I4，将感测电流与参考电流进行比较，并将与感测电流和参考电流之间的差相应的电压Vc1至Vc4和Va输出到开关41至44以及开关71的栅极端子。将参照图16描述开关控制单元100B的配置和操作。
图16是示出图13的开关控制单元的配置的示图。
如图16中所示，开关控制单元100B包括参考电压产生单元110B和开关控制信号产生单元120B。
参考电压产生单元110B产生设置的参考电流Iref并转换为参考电压Vref，并将参考电压Vref输出到开关控制信号产生单元120B。
更具体地讲，参考电压产生单元110B包括增益为1并将设置的参考电流Iref转换为参考电压Vref的运算放大器OP1、OP2、OP3、OP4和OP5。从运算放大器OP1、OP2、OP3、OP4和OP5输出的参考电压Vref被分别输出到第一开关控制信号产生单元121至第五开关控制信号产生单元125。
在本发明的实施例中，参考电压产生单元110B产生输入到第一到第五开关控制信号产生单元121至125的参考电压作为相同的参考电压并进行输出，从而可容易地选择包括在第一电阻器单元50中的电阻器的电阻值。
虽然图16示出参考电压产生单元110B产生一个参考电压，但是参考电压产生单元110B可产生不同的参考电压并将不同的参考电压输出到第一开关控制信号产生单元121至第五开关控制信号产生单元125。
第一开关控制信号产生单元121将第一电流I 1与参考电压Vref进行比较，并将与第一电流I1和参考电压Vref之间的差相应的电压Va输出到电流消耗单元70的开关71的栅极端子。
第二开关控制信号产生单元122将第一电流I 1与参考电压Vref进行比较，并将与第一电流I1和参考电压Vref之间的差相应的电压Vc1输出到第一开关41的栅极端子。
第三开关控制信号产生单元123将第二电流I2与参考电压Vref进行比较，并将与第二电流I2和参考电压Vref之间的差相应的电压Vc2输出到第二开关42的栅极端子。
第四开关控制信号产生单元124将第三电流I3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电流I3和参考电压Vref之间的差相应的电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。
第五开关控制信号产生单元125将第四电流I4与参考电压Vref进行比较，并将与第四电流I4和参考电压Vref之间的差相应的电压Vc4输出到第四开关44的栅极端子。
相应地，由于流到各个开关的电流的电平被栅极输入电压Va以及Vc1至Vc4控制，因此开关71和第一开关41至第四开关44的导通/截止状态被确定。
据此，根据本发明的实施例，可使用开关控制单元100B控制流过开关71以及多个开关41至44的电流，使得电流不超过设置的参考电流，从而可控制恒定电流流到多个LED 31至34而不管从整流单元20输出的整流电压的电平改变如何。
由于第一开关控制信号产生单元121至第五开关控制信号产生单元125具有相同的配置和操作，因此将作为代表描述第一开关控制信号产生单元121的配置。
第一开关控制信号产生单元121将与在第一电阻器R1的一个端子处感测到的感测电流I1相应的电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与电压V1和参考电压Vref之间的差相应的栅极输入电压Vc1输出到开关71的栅极端子。随后，流过第一开关41的电流的电平被栅极输入电压Vc1控制，从而第一开关41的导通/截止状态被确定。
更具体地讲，第一开关控制信号产生单元121包括具有负反馈环路、输入阻抗Z1和反馈阻抗Z2的运算放大器OP6。
输入阻抗Z1连接到运算放大器OP6的负(-)端子，反馈阻抗Z2连接在运算放大器OP6的输出端子与负端子之间。
在本发明的实施例中，可通过将反馈阻抗Z2设置为相对高于输入阻抗Z1来增加运算放大器OP6的增益。此外，随着运算放大器OP6的增益增加，运算放大器OP6的响应速度变高以提高运算放大器OP6的稳定性。
运算放大器OP6将与输入到负端子的感测的电流I1相应的电压V1与输入到正(+)端子的参考电压Vref进行比较，并将与第一电压V1和参考电压Vref之间的差相应的栅极输入电压Va输出到开关71的栅极端子。
通过输入到栅极端子的栅极输入电压Va，开关71的栅极端子和源极端子之间的VGS电压被改变，并且根据VGS电压确定开关71的导通/截止状态。更具体地讲，随着栅极输入电压Va变得更高，VGS电压逐渐升高，并且随着VGS电压变得更高，Rds(ON)电阻变得更低以使开关71处于导通状态。作为比较，随着栅极输入电压Va变得更低，VGS电压逐渐降低，并且随着VGS电压逐渐变得更低，Rds(ON)电阻变得更高以使开关71处于截止状态。
将参照图17和图18描述具有根据本发明的另一实施例的上述配置的LED发光设备的操作。
图17是示出根据本发明的另一实施例的整流单元的输出电压、LED驱动电流和输入电流的示图，图18是示出根据本发明的另一实施例的根据输入电流的流过多个开关的电流的示图。
图17和图18示出在调光器80为前沿式并且调光器80的亮度控制信号为50％的情况下，对从调光器80输入的AC电压进行整流的整流单元20的输出电压。
LED驱动电流表示具有在图14中的节点B处测量的电流值的流到多个LED 31至34的电流，输入电流表示具有在图14中的节点A处测量的电流值的流到LED发光设备的根据整流电压的电流。
在操作之前，假设多个开关41至44处于导通状态并且电流下降。
如图14中所示，在整流电压低于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1的时间段中(在时间段t0至t1中)，所有LED 31至34处于非发光状态。因此，在时间段t0至t1，在节点B处的LED驱动电流大约为0mA。
然而，根据本发明的实施例，电流流过位于整流单元20和多个LED31至34之间的电流消耗单元70的开关71。因此，如在图18中的时间点t0，逐渐上升的电流流到开关71，并且在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I1上升。
因此，开关控制单元100B的第一开关控制信号产生单元121将与第一电流I1相应的电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与电压V1和参考电压Vref之间的差相应的电压Va输出到开关71的栅极端子。因此，流过电流消耗单元70的开关71的电流被控制为恒定。
如上所述，根据本发明的实施例，在整流单元20的输出电压变低并且所有LED 31至34不发光的时间段t0至t1中，电流被控制为流过电流消耗单元70，从而在用于使LED发光设备的阻抗满足调光器的负载特性的AC电力整个时间段中，电流相继(successively)流到LED发光设备。因此，在现有技术的调光装置中使用的白炽灯泡和卤素灯能被由根据本发明的实施例的LED发光设备替代。
此外，由于所有LED 31至34不发光的时间段t0至t1最多等于或短于整个LED驱动时间段的10％，并且在时间段t0至t1中的电流的电平降到整个操作时间段中的最低电平，因此在本发明的实施例中，降低了通过电流消耗单元70消耗的平均消耗电力。
如果整流电压变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31的正向电压Vf1(在时间点t1)，则电流流到第一LED 31以使第一LED 31发光。在这种情况下，如在图18中的时间点t1，电流相继(successively)流到开关71，并且逐渐上升的电流流到第一开关41。
在这种情况下，第一开关控制信号产生单元121和第二开关控制信号产生单元122将与在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I 1相应的电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与电压V1和参考电压Vref之间的差相应的电压Va和Vc1输出到开关71和第一开关41的栅极端子。因此，流过开关71和第一开关41的电流被控制为恒定。
接下来，如果整流电压变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED31和第二LED 32的正向电压Vf2(在时间点t2)，则电流流到第一LED 31和第二LED 32以使第一LED 31和第二LED 32发光。在这种情况下，随着第二LED 32发光，第二电流I2升高以使在第一电阻器R1的一个端子处感测到的第一电流I 1也升高。
因此，开关控制单元100B的第一开关控制信号产生单元121和第二开关控制信号产生单元122将与第一电流I1相应的第一电压V1与参考电压Vref进行比较，并将与第一电压V1和参考电压Vref之间的差相应的栅极输入电压Va和Vc1输出到开关71和第一开关41的栅极端子。随着第一电流I1升高，开关71的电压和第一栅极输入电压Vc1降低，从而如在图18中的时间点t2，流到开关71和第一开关41的电流逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到开关71和第一开关41，则开关71和第一开关41截止。也就是说，如果流到第二开关42至第四开关44的电流的总和变为等于或高于参考电流Iref，则开关71和第一开关41保持在截止状态下。
在这种情况下，在图8中的时间点t2，第二LED 32发光，并且逐渐上升的电流流到第二开关42。
根据如上所述的本发明的实施例，当开关71和第一开关41的电流如在图18中的时间点t2逐渐降低时，第二开关42的电流可逐渐升高。根据本发明的实施例，开关71和第一开关41的电流下降时间段以及第二开关42的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如果整流电压变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31至第三LED 33的正向电压Vf3(在时间点t3)，则电流流到第一LED 31至第三LED 33以使第一LED 31至第三LED 33发光。此时，随着第三LED 33发光，在第二电阻器R2的一个端子处感测到的第二电流I2升高。
因此，开关控制单元100B的第三开关控制信号产生单元123将与第二电流I2相应的第二电压V2与参考电压Vref进行比较，并将与第二电压V2和参考电压Vref之间的差相应的第二栅极输入电压Vc2输出到第二开关42的栅极端子。随着第二电流I2升高，第二栅极输入电压Vc2降低，从而流到第二开关42的电流如在图18中的时间点t3逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第二开关42，则第二开关42截止。也就是说，如果流到第三开关43至第四开关44的电流的总和变为等于或高于参考电流Iref，则第二开关42保持在截止状态下。
在这种情况下，在图18中的时间点t3，第三LED 33发光，并且逐渐上升的电流流到第三开关43。
根据本发明的实施例，当第二开关42的电流如在图18中的时间点t3逐渐降低时，第三开关43的电流可逐渐升高。也就是说，第二开关42的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如果整流电压进一步升高并且变得等于或高于多个LED 31至34之中的第一LED 31至第四LED 34的正向电压Vf4(在时间点t4)，则电流流到第一LED 31至第四LED 34以使第一LED 31至第四LED 34发光。此时，随着第四LED 34发光，在第三电阻器R3的一个端子处感测到的第三电流I3升高。
因此，开关控制单元100B的第四开关控制信号产生单元124将与第三电流I3相应的第三电压V3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电压V3和参考电压Vref之间的差相应的第三栅极输入电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。随着第三电流I3升高，第三栅极输入电压Vc3降低，从而流到第三开关43的电流如在图18中的时间点t4逐渐降低。如果因电流降低而导致没有电流流到第三开关43，则第三开关43截止。也就是说，如果流到第四开关44的电流变为等于或高于参考电流Iref，则第三开关43保持在截止状态下。
在这种情况下，在图18中的时间点t4，第四LED 34发光，并且逐渐上升的电流流到第四开关44。
根据本发明的实施例，当第三开关43的电流如在图18中的时间点t4逐渐降低时，第四开关44的电流可逐渐升高。据此，第三开关43的电流下降时间段和第四开关44的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
在整流电压等于或高于正向电压Vf4的时间段(t4至t5)中，开关控制单元100B的第五开关控制信号产生单元125将与第四电流I4相应的第四电压V4与参考电压进行比较，并将与第四电压V4和参考电压Vref之间的差相应的第四栅极输入电压Vc4输出到第四开关44的栅极端子。在本发明的实施例中，第四栅极输入电压Vc4被控制为总是等于或高于第四开关44的阈值电压Vth。因此，在整流电压等于或高于正向电压Vf4的时间段中，第四开关44保持在导通状态下。
如上所述，如果在整流电压上升的时间段中通过连接到任何一个电阻器的后面的端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元100B控制连接到相应电阻器的开关截止。据此，开关71和多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
图17和图18仅示出整流电压根据调光器80的输出电压上升的时间段。然而，由于以与以上描述的时间段t1至t4中相反的顺序执行在整流电压降低的时间段中的开关控制单元100B的操作，所以本发明的实施例即使在调光器80属于后沿型的情况下也适用。
在整流电压降低的以下时间段中(t5至t8)，以与以上描述的时间段t1至t4中的操作相反的顺序执行开关控制单元100B的操作。
例如，将描述整流电压变得等于或低于正向电压Vf4的时间点处(未示出)的操作。
如果整流电压变得等于或低于正向电压Vf4，则第四LED 34不发光以降低第四电流I4，并且随着第四电流I4降低，通过第三电阻器R3感测到的第三电流I3变低。
因此，开关控制单元100B的第四开关控制信号产生单元124将与第三电流I3相应的第三电压V3与参考电压Vref进行比较，并将与第三电压V3和参考电压Vref之间的差相应的第三栅极输入电压Vc3输出到第三开关43的栅极端子。随着第三电流I3降低，第三栅极输入电压Vc3升高，因此流到第三开关43的电流逐渐增加。也就是说，如果流到第四开关44的电流低于参考电流Iref，则第三开关43处于导通状态。也就是说，如果流到第四开关44的电流低于参考电流Iref，则第三开关43保持在导通状态下。
在这种情况下，在整流电压变得等于或低于正向电压Vf4的时间点，第四LED 34不发光，逐渐降低的电流流到第四开关44，同时，逐渐升高的电流流到第三开关43。也就是说，第四开关44的电流下降时间段和第三开关43的电流上升时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，如果在整流电压下降的时间段中，通过连接到任何一个电阻器的后面的端子的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元100B控制连接到相应电阻器的开关导通。据此，多个开关41至44的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
如上所述，根据本发明的另一实施例，即使在整流单元20的输出电压变低并且所有LED不发光的时间段中，电流也被控制为流到LED发光设备。从而LED发光设备的阻抗可满足调光器的负载条件。因此，在现有技术的调光装置中使用的白炽灯泡和卤素灯可被根据本发明的实施例的LED发光设备容易地替代。
此外，根据本发明的另一实施例，由于通过利用整流电压对彼此串联连接的多个LED 31至34的顺序发光驱动来提供与正弦波(诸如AC电压)几乎相似的LED驱动电流，因此可减小LED发光效率的偏差，并可解决由功率因数和总谐波失真(THD)率引起的问题。
根据本发明的另一实施例，开关控制单元反映流到连接到任何一个开关的后面的端子的开关的电流以便控制相应开关的导通/截止，因此，在多级中驱动的开关的电流上升时间段和电流下降时间段可被控制为彼此重叠。
根据本发明的另一实施例，通过将开关的电流上升时间段和电流下降时间段控制为彼此重叠，可防止在开关的导通/截止期间在LED驱动电流中发生的深度或过电流。
此外，根据本发明的另一实施例，通过去除在LED驱动电流中发生的噪声(诸如过电流或深度)，可满足发光标准中要求的EMI(电磁干扰)特性。
如上所述的本发明的描述为示例性的，并且本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不改变本发明的技术构思或必要特征的情况下，可在这里对形式和细节进行各种改变。因此，将理解，上述实施例在所有方面都是示例性的并而非限制本发明的范围。例如，被解释为单个配置的每个构成元件可被分别地实现，同样，被解释为分开的配置的构成元件可以以组合形式被实现。
本发明的范围由权利要求限定而不是由以上描述的具体实施方式限定，从权利要求及其等同物的含义和范围引申的所有改变和修改将被解释为落在本发明的范围内。

Claims (34)

1.一种LED发光设备，包括：
整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；
多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；
多个开关，具有分别连接到所述多个LED的阴极的漏极端子；
开关控制单元，感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子，
其中，开关控制单元控制所述多个开关之中的第一开关的电流下降时间段和第二开关的电流上升时间段彼此重叠。
2.如权利要求1所述的LED发光设备，其中，所述多个电阻器相互串联连接，
所述多个电阻器之中的第一电阻器的一个端子连接到所述多个开关之中的第一开关的源极端子，第一电阻器的另一端子连接到所述多个开关之中的第二开关的源极端子和所述多个电阻器之中的第二电阻器的连接端子，所述多个电阻器之中的最后一个电阻器的一个端子连接到所述多个开关之中的最后一个开关的源极端子，所述最后一个电阻器的另一端子连接到接地端子。
3.如权利要求1所述的LED发光设备，其中，所述多个电阻器相互并联连接，
所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子连接到所述多个开关的源极端子中的每一个源极端子，所述多个电阻器中的每个电阻器的另一端子连接到接地端子。
4.如权利要求1所述的LED发光设备，其中，随着所述多个电阻器中的每个电阻器的值改变，在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流的电平改变。
5.如权利要求1所述的LED发光设备，其中，如果从开关控制单元输入到栅极端子的电压低于相应开关的阈值电压，则所述多个开关中的每个开关截止。
6.如权利要求1所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关截止，
第一电阻器的所述另一端子连接到所述多个开关中的一个开关。
7.如权利要求6所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关导通，
第一电阻器的所述另一端子连接到所述多个开关中的一个开关。
8.如权利要求6所述的LED发光设备，其中，开关控制单元包括：
参考电压产生单元，包括多个第一运算放大器，所述多个第一运算放大器产生与参考电流相应的参考电压；
多个开关控制信号产生单元，将在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流改变为相应的感测电压，将感测电压与参考电压进行比较，将感测电压与参考电压之间的电压差输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
9.如权利要求8所述的LED发光设备，其中，所述多个开关控制信号产生单元中的每个包括：
第二运算放大器，具有负反馈环路；
输入阻抗单元，连接到第二运算放大器的负端子以将感测电流改变为感测电压；
反馈阻抗单元，连接在第二运算放大器的输出端子与负端子之间，
其中，第二运算放大器将输入到负端子的感测电压与输入到正端子的参考电压进行比较，并将与感测电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到相应开关的栅极端子。
10.如权利要求1所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和等于或高于在第一开关中设置的第一参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的第一开关截止，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和等于或高于在第二开关中设置的第二参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的第二开关截止。
11.如权利要求10所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和低于在第一开关中设置的第一参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的第一开关导通，如果通过所述多个电阻器感测到的电流的总和低于在第二开关中设置的第二参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的第二开关导通。
12.如权利要求10所述的LED发光设备，其中，开关控制单元包括：
参考电压产生单元，包括多个第一运算放大器，所述多个第一运算放大器产生与多个参考电流相应的多个参考电压；
多个开关控制信号产生单元，将通过所述多个电阻器感测到的电流的总和与所述多个参考电压中的一个参考电压进行比较，并将电流的总和与所述一个参考电压之间的电压差输出到所述多个开关中的一个开关的栅极端子。
13.如权利要求12所述的LED发光设备，其中，所述多个开关控制信号产生单元中的每个包括：
第二运算放大器，对通过所述多个电阻器之中的除连接至第一开关的电阻器之外的其余电阻器感测到的电压进行求和，并输出求和电压作为第一电压；
第三运算放大器，具有负反馈环路以及连接到第二运算放大器的输出的负端子；
输入阻抗单元，连接到第三运算放大器的负端子以将通过所述连接至第一开关的电阻器感测到的感测电流改变为第二电压；
反馈阻抗单元，连接在第三运算放大器的输出端子与负端子之间，
其中，第三运算放大器将输入到负端子的作为第一电压和第二电压的总和的第三电压与参考电压进行比较，并将与求和电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到第一开关的栅极端子。
14.一种LED发光设备，包括：
整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；
多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；
多个开关，具有分别连接到所述多个LED的阴极的漏极端子；
开关控制单元，通过将整流电压与设置的参考整流电压进行比较来检测整流电压的电压改变量，并考虑所述电压改变量将用于改变流到所述多个LED的电流的控制信号输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子，
其中，开关控制单元感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，通过在设置的第一参考电流中反映电压改变量来产生第二参考电流，将感测电流与第二参考电流进行比较，并将与感测电流和第二参考电流之间的差相应的电压输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
15.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，所述多个电阻器相互串联连接，
所述多个电阻器之中的每个电阻器的一个端子连接到所述多个开关之中的每个开关的源极端子，所述多个电阻器之中的每个电阻器的另一端子连接到邻近电阻器的一个端子，最后一个开关结合到所述多个LED之中的被连接为与整流单元的输出端子相距最远的LED，连接到最后一个开关的源极端子的电阻器的另一端子连接到接地端子。
16.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，随着所述多个电阻器中的每个电阻器的值改变，在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流的电平改变。
17.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于第二参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关截止，
第一电阻器的所述另一端子连接到所述多个开关中的一个开关。
18.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和低于第二参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关导通，
第一电阻器的所述另一端子连接到所述多个开关中的一个开关。
19.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，开关控制单元包括：
电压改变量检测单元，通过将整流电压与参考整流电压进行比较来检测电压改变量；
参考电压产生单元，通过在设置的第一参考电流中反映电压改变量来产生第二参考电流，并产生与第二参考电流相应的参考电压；
开关控制信号产生单元，将在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流改变为相应的感测电压，并将感测电压与参考电压进行比较，将感测电压与参考电压之间的电压差输出到所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
20.如权利要求19所述的LED发光设备，其中，如果电压改变量具有向上值，则与第一参考电流相比，参考电压产生单元将第二参考电流向下地调整为与和电压改变量相应的电平一样高，
如果电压改变量具有向下值，则与第一参考电流相比，参考电压产生单元将第二参考电流向上地调整为与和电压改变量相应的电平一样高。
21.如权利要求19所述的LED发光设备，其中，开关控制信号产生单元包括多个开关控制信号产生单元，所述多个开关控制信号产生单元将电压差输出到所述多个开关，
所述多个开关控制信号产生单元中的每个开关控制信号产生单元包括：
第一运算放大器，具有负反馈环路；
输入阻抗单元，连接到第一运算放大器的负端子以将感测电流改变为感测电压；
反馈阻抗单元，连接在第二运算放大器的输出端子与负端子之间，
其中，第二运算放大器将输入到负端子的感测电压与输入到正端子的参考电压进行比较，并将与感测电压和参考电压之间的差相应的栅极输入电压输出到相应开关的栅极端子。
22.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，如果从开关控制单元输入到栅极端子的电压低于相应开关的阈值电压，则所述多个开关中的每个开关截止。
23.如权利要求14所述的LED发光设备，其中，开关控制单元控制所述多个开关之中的第一开关的电流下降时间段和第二开关的电流上升时间段彼此重叠。
24.一种LED发光设备，包括：
整流单元，对AC电压进行整流并产生整流电压；
多个LED，串联连接到整流单元的输出端子；
电流消耗单元，具有连接到所述多个LED和整流单元的连接节点的一个端子，以在整流电压低于所述多个LED中的一个LED的正向电压的时间段中，形成用于整流电压的电流路径，
其中，电流消耗单元包括电流消耗开关，所述电流消耗开关具有连接到整流单元的输出端子的漏极端子，
所述LED发光设备还包括开关控制单元，所述开关控制单元感测通过分别连接到开关的源极端子的电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到电流消耗开关的栅极端子。
25.如权利要求24所述的LED发光设备，还包括多个开关，所述多个开关的漏极端子分别连接到所述多个LED的阴极，
其中，所述多个开关之中的连接到与整流单元邻近的第一LED的开关的源极端子与电流消耗开关的源极端子连接，
开关控制单元感测通过分别连接到所述多个开关的源极端子的多个电阻器的电流，将感测电流与设置的参考电流进行比较，并将与感测电流和设置的参考电流之间的差相应的电压输出到电流消耗开关和所述多个开关中的每个开关的栅极端子。
26.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，所述多个电阻器相互串联连接，
所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子连接到所述多个开关中的每个开关的源极端子，所述多个电阻器中的每个电阻器的另一端子连接到邻近电阻器的一个端子，
最后一个开关结合到所述多个LED之中的被连接为与整流单元的输出端子相距最远的LED，与最后一个开关的源极端子连接的电阻器的另一端子连接到接地端子。
27.如权利要求26所述的LED发光设备，其中，
随着所述多个电阻器中的每个电阻器的值改变，在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流的电平改变。
28.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，如果通过与所述多个电阻器之中的连接到电流消耗开关的电阻器的一个端子连接的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元使电流消耗开关截止，如果通过与所述多个电阻器之中的连接到电流消耗开关的电阻器的一个端子连接的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元使电流消耗开关导通。
29.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和等于或高于参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关截止，
第一电阻器的所述另一端子连接到所述多个开关中的一个开关。
30.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，如果通过所述多个电阻器之中的连接到第一电阻器的一个端子的电阻器感测到的电流的总和低于参考电流，则开关控制单元使所述多个开关之中的连接到第一电阻器的另一端子的第一开关导通，
第一电阻器的所述另一端子连接到所述多个开关中的一个开关。
31.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，开关控制单元包括：
参考电压产生单元，产生与参考电流对应的参考电压；
开关控制信号产生单元，将在所述多个电阻器中的每个电阻器的一个端子处感测到的电流改变为相应的感测电压，将感测电压与参考电压进行比较，将与感测电压和参考电压之间的差相应的电压输出到电流消耗开关和所述多个开关。
32.如权利要求31所述的LED发光设备，其中，开关控制信号产生单元包括多个开关控制信号产生单元，所述多个开关控制信号产生单元将电压差输出到电流消耗开关和所述多个开关，
所述多个开关控制信号产生单元中的每个包括：
第二运算放大器，具有负反馈环路；
输入阻抗单元，连接到第二运算放大器的负端子以将感测电流改变为感测电压；
反馈阻抗单元，连接在第二运算放大器的输出端子与负端子之间，
其中，第二运算放大器将输入到负端子的感测电压与输入到正端子的参考电压进行比较，并将与感测电压和参考电压之间的差对应的栅极输入电压输出到相应开关的栅极端子。
33.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，如果从开关控制单元输入到栅极端子的电压低于相应开关的阈值电压，则所述多个开关中的每个开关截止。
34.如权利要求25所述的LED发光设备，其中，开关控制单元控制所述多个开关之中的第一开关的电流下降时间段和第二开关的电流上升时间段彼此重叠。
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