CN104718799B - 交流直接led驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED驱动装置，更具体地讲，所涉及的LED驱动装置在采用交流直接驱动(AC Direct drive)方式的LED驱动装置中，测定经整流的电源的大小并基于所测定的电源大小至供给一定大小的电源之前为止从串联连接的LED的位于最末尾的LED开始按照相反的顺序依次驱动而不是将串联连接的LED按照顺序驱动，并在供给一定大小的电源的情况下将串联连接的LED按照顺序依次驱动，从而使串联连接的所有LED的耗电量平均化，由此，与LED的串联连接顺序无关地使LED的使用寿命平均化，且能够统一串联连接的所有LED的亮度。

Description

交流直接LED驱动装置

技术领域

本发明涉及一种LED驱动装置，更具体地讲，所涉及的LED驱动装置在采用交流直接驱动(AC Direct drive)方式的LED驱动装置中，测定经整流的电源的大小并基于所测定的电源大小至供给一定大小以上的电源之前为止从串联连接的LED的位于最末尾的LED开始按照相反的顺序依次驱动而不是将串联连接的LED按照顺序驱动，并在供给一定大小以上的电源的情况下将串联连接的LED按照顺序依次驱动，从而使串联连接的所有LED的耗电量同一化，由此，与LED的串联连接顺序无关地均等地延长LED的使用寿命，且能够统一串联连接的所有LED的亮度。

背景技术

最近在多种多样地介绍利用了具有半永久性的使用寿命且耗电量非常低的LED(Light emitting diode，发光二极管)的照明装置。与其它热转换发光元件相比，LED稳定且具有可靠度，而且耗电小且其使用寿命也长。目前，LED技术在飞速发展，市场上在销售多种颜色的高效率、高亮度的LED。虽然一个LED起点光源作用，但若多个LED会聚在一起，则形成线光源或面光源而能够用作照明装置。

与其它灯具相比，利用了LED的照明灯由于耗电低，因而其节能效果优良。另外，由于替代含有各种有害物质且使用寿命短的现有电灯，因而具有能够减少环境污染的效果。

LED照明灯具备多个LED所串联连接的LED部，而为了驱动LED部须对于LED部施加大于串联连接的LED的正向工作电压之和的电压。通常的LED驱动装置使商用交流电源整流成直流电源，继而将所整流的直流电源通过开关模式电源(Switch mode power supply，以下称为“SMPS”)转换成一定大小的直流电源而向LED部供给。然而，SMPS通过快速转换而生成一定大小的直流电源，由此，大为产生噪声而对外部电路元件造成干扰，从而导致不良影响的情况居多。为了弥补这种不良影响，利用了SMPS的LED驱动装置须追加使用噪声滤波器等其它各电路配件，因此，存在体积和重量变大且费用上升之类的问题。

为了解决现有利用了SMPS的LED驱动电路中所存在的问题而在开发并使用LED的交流直接驱动方式。所谓交流直接驱动方式(AC Direct drive)是指将商用交流电源整流成直流电源并将所整流的直流电源直接向LED供给而驱动LED的方式，而不是将所整流的直流电源通过开关模式电源(Switch mode power supply，SMPS)而转换成一定大小的直流电源后向LED供给的方式。

图1是用于说明现有交流直接驱动装置的一例的图。

参考图1而观察，电源部10提供商用交流电源，整流部20将从电源部10提供的商用交流电源整流成直流电源。这里就整流部20而言，能够使用包括桥式二极管整流电路在内的将交流电源整流成直流电源的多种整流电路，这属于本发明的范围。如在图2中所图示，通过整流部20而整流的直流电源在0度具有0V大小，在45度具有最大电源大小的70.7％的大小，在90度具有100％的最大大小。

整流部20对于6个LED所串联连接的LED部40施加整流直流电源，而电源测定部50测定对于LED部40施加的电源的大小。这里，LED部40能够以互不相同的数量的LED来串联连接。

发光控制部30基于在电源测定部50所测定的电源大小并按照对于LED部40施加的电源的大小以驱动串联连接于LED部40的最大数的LED的方式进行驱动控制。更具体地观察发光控制部30的工作，控制信号生成部31在所测定的电源大小和基于构成LED部40的各LED的工作电压V_f而测定的电源大小V满足V≤2V_f的情况下，对第一开关SW1进行接通(on)控制并对其余开关SW2、SW3、SW4、SW5进行断开(off)控制而仅对位于LED部40的最前头的LED进行驱动控制。在所测定电源大小V逐渐增加而所测定电源大小V满足2V_f≤V≤3V_f的情况下，对第一开关SW1、第二开关SW2进行接通控制并对其余开关SW3、SW4、SW5进行断开控制而对位于LED部40的最前端和其次的LED按照顺序依次进行驱动控制。以与此相同的方式在所测定电源大小V满足V≥5V_f的情况下，对所有开关SW1、SW2、SW3、SW4、SW5进行接通控制而对于构成LED部40的所有LED按照串联连接顺序(L1→L2→L3→L4→L5)依次进行驱动控制。

发明内容

技术问题

在参考图1而说明的现有交流直接驱动装置的情况下，基于对LED部施加的电源的大小并按照对于LED部施加的电源的大小而对于串联连接的LED按照顺序依次进行驱动控制。因此，串联连接的多个LED中位于最前头的LED与大小所变化的施加电源无关地几乎一直被驱动控制，与此相反，位于最末尾的LED仅在施加最高电压的情况下被驱动控制。因此，导致构成LED部40的多个LED的平均耗电量互不相同，由此，存在导致构成LED部40的LED的平均使用寿命也相异之类的问题。尤其，串联连接于LED部40的LED的亮度随连接位置而相异，从而在用作照明灯方面存在问题。

本发明旨在解决前面所提及的各种问题，本发明所要实现的目的在于提供一种LED驱动装置，该LED驱动装置按照所测定电源大小至施加一定大小以上的电源之前为止从串联连接的LED的最末尾开始按照相反的顺序依次驱动，并在施加一定大小以上的电源的情况下重新将串联连接的LED按照顺序依次驱动，从而能够使LED部的LED使用寿命平均化。

本发明所要实现的另一目的在于提供一种LED驱动装置，该LED驱动装置在多个LED串联连接的LED照明灯中按照对于LED施加的电源的大小而变更LED的驱动顺序，使得LED照明灯中全体LED同样光亮。

本发明所要实现的其它目的在于提供一种LED驱动装置，该LED驱动装置通过多级降低电路而防止在交流直接驱动方式中的闪烁现象。

解决问题方案

为了达到本发明的目的，根据本发明的LED驱动装置其特征在于，包括：电源部，其经整流交流电源而供给整流电源；LED部，其具有具备彼此串联连接的一个以上的LED的第一LED组和第二LED组，且利用从电源部供给的电源而发光；电源测定部，其测定从电源部向LED部供给的电源的大小；以及，发光控制部，其基于所测定的电源大小以使第二LED组的LED按照相反顺序依次发光的方式或以使第一LED组和第二LED组按照顺序发光的方式控制LED部的LED发光顺序，第一LED组和第二LED组彼此串联连接。

根据本发明的LED驱动装置其特征在于，发光控制部在所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，以从第二LED组的LED中的连接于最末尾的LED开始按照相反的顺序依次发光的方式进行控制，且在所测定的电源大小大于第一临界大小的情况下，以从第一LED组的位于最前头的LED开始使第一LED组和第二LED组的LED按照顺序依次发光的方式进行控制。

这里，根据本发明的LED驱动装置其特征在于，第一临界大小是构成第一LED组的LED的驱动电源大小之和。

构成第二LED组的LED的数量n如下述数学式1所示，

数学式1

$n\≤{\left(\frac{t}{2}\right)}_i$

其中，t是构成第一LED组和第二LED组的全体LED的数量，(t/2)_i是t/2的向下取整的整数。

发光控制部，具备：比较部，其将所测定的电源大小与第一临界大小进行比较，并输出比较结果值；第一供给控制部，其基于比较结果而在所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，基于构成第二LED组的LED的驱动电源大小和所测定的电源大小而以在第二LED组中按照相反的顺序首先选择所要进行发光控制的LED并向首先选择的第二LED组的LED供给电源的方式进行控制；以及，第二供给控制部，其基于比较结果而在所测定的电源大小大于第一临界大小的情况下，基于所测定的电源大小与第一LED组的LED驱动电源大小总合之差、以及构成第二LED组的LED的驱动电源大小而以在第二LED组中按照顺序选择所要进行发光控制的LED并向第一LED组的LED和所选择的第二LED组的LED供给电源的方式进行控制。

LED驱动装置进一步包括降低部，该降低部与电源部和LED部并联连接而对从电源部向LED部供给的电源进行充电，且在电源部的供给电源大小低于充电电源的大小的情况下保持电源部的供给电源大小。

优选地、根据本发明的LED驱动装置其特征在于，降低部由串联连接的多个单位降低部构成，单位降低部具备对于电源部的供给电源进行充电的电容器。

优选地、根据本发明的LED驱动装置其特征在于，电源测定部测定向LED部供给的电流或电压的大小，且基于所测定的电流或电压的大小而判断向LED部供给的电源大小。

优选地、电源测定部测定向LED部供给的电源的相位，且基于所测定的电源相位而判断向LED部供给的电源大小。

发明效果

与现有LED交流直接驱动装置相比，根据本发明的LED交流直接驱动装置具有如下多种效果。

第一、根据本发明的LED驱动装置基于所测定电源大小从串联连接的LED的最末尾开始按照相反的顺序或从最前头开始按照顺序驱动，从而能够使构成LED部的LED的使用寿命平均化。

第二、根据本发明的LED驱动装置基于所测定电源大小而从串联连接的LED的最末尾开始按照相反的顺序或从最前头开始按照顺序驱动，从而能够以使多个LED所串联连接的LED照明灯中的全体LED同样光亮的方式进行驱动控制。

第三、根据本发明的LED驱动装置通过降低电路对于从整流部向LED部施加的电源进行充电，从而能够防止由于从整流部所提供的电源变低且LED暂时未断开而引起的闪烁现象。尤其，根据本发明的LED驱动装置以多级构成串联连接的单位降低电路，因而能够分步向LED部提供充电电源，且能够以低电容的电容器来构成降低电路。

附图说明

图1是用于说明现有交流直接驱动装置的一例的图。

图2图示了通过整流部而整流的电源的一例。

图3是用于说明根据本发明的LED驱动装置的图。

图4是用于说明根据本发明的发光控制部的一例的图。

图5和图6图示了图4中所图示的发光控制部的工作状态例。

图7是示意性地图示了随图5和图6中所图示的发光控制部的工作状态的、构成LED部的第一LED组G1和第二LED组G2的LED发光状态的图。

图8图示了根据本发明的LED驱动装置的电路图的一例。

图9是用于说明根据本发明的另一实施例的LED驱动装置的图。

图10图示了根据本发明的降低部的一例的电路图。

具体实施方式

以下参考附图而更具体地说明根据本发明的LED驱动装置。

图3是用于说明根据本发明的LED驱动装置的图。

参考图3而更具体地观察，电源部110提供商用交流电源，整流部120将从电源部110提供的商用交流电源整流成直流电源。这里就整流部120而言，能够使用包括桥式二极管整流电路在内的将交流电源整流成大小随时间而变化的正弦(Sine)波形的直流电源的多种整流电路，这属于本发明的范围。例如，在电源部110输入商用交流电源的情况下，在整流部120所整流的直流电源在0度具有0V大小，在45度具有最大电源大小的70.7％的大小，且在90度具有100％的最大大小，接着在135度具有最大电源大小的70.7％的大小，且在180度具有0V的大小，此后重复如此波形。

整流部120对5个LED串联连接的LED部140施加所整流的直流电源，而LED部140具备一个以上的LED彼此串联连接的第一LED组G1和一个以上的LED彼此串联连接的第二LED组G2，第一LED组G1和第二LED组彼此串联连接。LED部140利用从整流部120供给的电源而发光。按照本发明所适用的领域，LED部140能够由互不相同的数量的LED所串联连接。

电源测定部150测定从整流部120向LED部140供给的电源的大小，发光控制部130基于所测定的电源大小，以从位于第二LED组G2的最末尾的LED开始按照相反顺序依次发光的方式控制LED部140的LED发光顺序，或者，以从位于第一LED组G1的最前头的LED开始按照顺序发光的方式控制第一LED组G1和第二LED组G2的LED。

根据本发明的发光控制部，在所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，以从第二LED组G2的LED中的连接于最末尾的LED开始按照相反的顺序依次发光的方式进行控制，且在所测定的电源大小大于第一临界大小的情况下，以从第一LED组G1的位于最前头的LED开始使第一LED组G1和第二LED组G2的LED按照顺序依次发光的方式进行控制。

根据本发明的一例的电源测定部150测定向LED部140供给的电流或电压的大小，并基于所测定的电流或电压的大小而能够判断向LED部140供给的电源大小。另一方面，根据本发明的另一例的电源测定部150测定向LED部140供给的电源的相位，并基于所测定的电源相位而能够判断向LED部140供给的电源大小。

更具体地观察根据本发明的发光控制部130，发光控制部130具备比较部131、第一供给控制部133、以及第二供给控制部135而构成。比较部131比较所测定的电源大小与第一临界大小，并输出比较结果值。第一供给控制部133和第二供给控制部135基于比较结果信号而以将第二LED组G2的LED按照相反的顺序依次驱动的方式进行控制，或者，以将第一LED组G1和第二LED组G2的LED按照顺序依次驱动的方式进行控制。

首先，第一供给控制部133基于比较部131的比较结果而在所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，基于构成第二LED组G2的LED的驱动电源大小和所测定的电源大小而以在第二LED组G2中按照相反的顺序首先选择所要进行发光控制的LED并向首先选择的第二LED组G2的LED供给电源的方式进行控制。即、第一供给控制部133在所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，基于所测定的电源大小和第二LED组G2的LED驱动电源而以第二LED组G2中串联连接的最大数的LED按照相反顺序(L5→L4)发光的方式进行驱动控制。

另一方面，第二供给控制部135基于比较部131的比较结果而在所测定的电源大小大于第一临界大小的情况下，基于所测定的电源大小与第一LED组的LED驱动电源大小总合之差、以及构成第二LED组G2的LED的驱动电源大小而以在第二LED组G2中按照顺序其次选择所要进行发光控制的LED并向第一LED组的LEDG1和其次选择的第二LED组G2的LED供给电源的方式进行控制。即、第二供给控制部135在所测定的电源大小大于第二临界大小的情况下，以使第一LED组G1的LED按照串联连接的顺序依次发光的方式进行驱动控制，并基于所测定的电源大小与第一LED组的LED驱动电源大小总合之差、以及构成第二LED组G2的LED的驱动电源大小而以第二LED组G2中串联连接的最大数的LED按照顺序发光的方式进行驱动控制。因此，在所测定的电源大小大于第一临界大小的情况下，串联连接的第一LED组G1和第二LED组G2的LED以按照顺序依次(L1→L2→L3→L4→L5)发光的方式被驱动控制。

这里，根据本发明的LED驱动装置其特征在于，第一临界大小是构成第一LED组的LED的驱动电源大小之和。

另一方面，构成第二LED组的LED的数量n如下述数学式1所示，

数学式1

$n\≤{\left(\frac{t}{2}\right)}_i$

其中，t是构成第一LED组G1和第二LED组G2的全体LED的数量，(t/2)_i是t/2的向下取整的整数。即、根据构成LED部140的全体LED的数量而能够不同地设定第一临界大小，而从根本上讲，第一临界大小设定成与第一LED组G1所具备的LED的驱动电源大小之和相同。因此，在对于LED部140施加小于构成第一LED组G1的LED的驱动电源大小之和的电源的情况下，以从位于第二LED组G2的最末尾的LED开始按照相反的顺序依次发光的方式进行驱动控制，且在对于LED部140施加大于第一临界大小的电源的情况下，以从位于第一LED组G1的最前头的LED开始使第一LED组G1和第二LED组G2的LED按照顺序依次发光的方式进行控制。

图4是用于说明根据本发明的发光控制部的一例的图，图5和图6图示了图4中所图示的发光控制部的工作状态例。

参考图4而观察，构成LED部140的第一LED组G1和第二LED组G2彼此串联连接，而在第一LED组G1串联连接有3个LED即L1、L2、L3，在第二LED组G2串联连接有2个LED即L4、L5，该2个LED即L4、L5与位于第一LED组G1的最末尾的LED即L3串联连接。这里，假定构成第一LED组G1和第二LED组G2的LED具有彼此相同的工作电压V_f。

参考图5(a)而观察，在对于LED部140施加的电源的大小V小于第一临界大小且V≤2V_f的情况下，第一控制单元CC1被控制成接通使得向LED部140施加的电源被控制成流向位于第二LED组G2的最末尾的LED即L5，从而位于第二LED组G2的最末尾的LED即L5发光。参考图5(b)而观察，在对于LED部140施加的电源的大小经时增加而对于LED部140施加的电源的大小V小于第一临界大小且2V_f≤V≤3V_f的情况下，第二控制单元CC2被控制成接通使得向LED部140施加的电源被控制成流向位于第二LED组G2的开头的LED即L4和位于其次的LED即L5，从而第二LED组G2的LED即L5、L4发光。

另一方面，参考图6(c)而观察，在对于LED部140施加的电源的大小经时增加而对于LED部140施加的电源的大小V大于第一临界大小且3V_f≤V≤4V_f的情况下，第三控制单元CC3被控制成接通使得向LED部140施加的电源被控制成流向位于第一LED组G1的LED即L1、L2、L3，从而位于第一LED组G1的LED按照顺序依次发光。参考图6(d)而观察，在对于LED部140施加的电源的大小经时增加而对于LED部140施加的电源的大小V大于第一临界大小且4V_f≤V≤5V_f的情况下，第四控制单元CC4和开关SW被控制成接通使得向LED部140施加的电源被控制成流向位于第一LED组G1的LED即L1、L2、L3和位于第二LED组G2的LED即L4，从而位于第一LED组G1的LED和位于第二LED组G2的各LED即L1、L2、L3、L4按照顺序依次发光。另一方面，参考图6(e)而观察，在对于LED部140施加的电源的大小经时增加而对于LED部140施加的电源的大小V大于第一临界大小且5V_f≤V的情况下，第五控制单元CC5被控制成接通使得向LED部140施加的电源被控制成流向位于第一LED组G1的LED即L1、L2、L3和位于第二LED组G2的LED即L4、L5，从而位于第一LED组G1的LED和位于第二LED组G2的各LED即L1、L2、L3、L4、L5按照顺序依次发光。

图7是示意性地图示了随图5和图6中所图示的发光控制部的工作状态的、构成LED部的第一LED组G1和第二LED组G2的LED发光状态的图。

参考图7而更具体地观察，随着对于LED部施加的电源的大小增加，从第二LED组G2的位于最末尾的LED即L5开始按照相反顺序(L5→L4)被发光驱动，在经时而对于LED部施加的电源的大小超过第一临界大小的情况下，从位于第一LED组的开头的LED即L1开始按照顺序(L1→L2→L3→L4→L5)依次被发光驱动。

图8图示了根据本发明的LED驱动装置的电路图的一例。图4和图8的LED发光控制部或LED驱动装置电路图是一例，为了将构成LED部的LED的驱动顺序基于所施加的电源大小并按照相反顺序或按照顺序依次控制而能够进行多种设计变更，这属于本发明的范围。

图9是用于说明根据本发明的另一实施例的LED驱动装置的图。

参考图9而更具体地观察，电源部110与在图3所说明相同地提供商用交流电源，整流部120将从电源部110提供的商用交流电源整流成直流电源。LED部140具有具备彼此串联连接的一个以上的LED的第一LED组G1和第二LED组G2，且利用从整流部120供给的电源而发光。

电源测定部150测定从整流部120向LED部140供给的电源的大小，发光控制部130基于所测定的电源大小，以使第二LED组G2的LED按照相反顺序依次发光的方式或以使第一LED组G1和上述第二LED组G2按照顺序发光的方式控制LED部140的LED发光顺序。

在整流部120和LED部140并联连接有降低部160。

在整流部120被整流而对于LED部140施加的电源是其大小在2倍频率下具有不能驱动LED部140的LED中任何LED的大小的电源，由此产生瞬间闪烁现象。降低部160对于从整流部120向LED部140施加的电源进行充电，而在从整流部120向LED部140施加的电源的大小小于由降低部160所充电的电源的大小的情况下，使充电电源放电而暂时保持对于LED部140施加的电源的大小，从而防止LED照明灯产生闪烁现象。

图10图示了根据本发明的降低部的一例的电路图。

参考图10而观察，降低部160能够由彼此串联连接的多个单位降低部DU构成。单位降低部DU具备低电容的电容器C1、C2、C3、C4、C5，而单位降低部DU的数量可根据本发明所适用的领域或构成LED部140的LED数量以及工作电压而使单位降低部的级数相异。越是增加构成降低部160的单位降低部DU的级数，则在各电容器充电的电源的大小就越变小，从而能够将电容器的电容设计成较小。

虽然参考附图中所图示的实施例来说明了本发明，但这只是例示而已，本领域普通技术人员清楚由此能够实施多种变形及与其等同的其它实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应由所附的权利要求书的技术思想所决定。

Claims (8)

1.一种LED驱动装置，包括：

电源部，其经整流交流电源而供给整流电源；

LED部，其具有具备彼此串联连接的一个以上的LED的第一LED组和第二LED组，且利用从上述电源部供给的电源而发光；

电源测定部，其测定从上述电源部向上述LED部供给的电源的大小；以及，

发光控制部，其基于上述所测定的电源大小以使上述第二LED组的LED按照相反顺序依次发光的方式或以使上述第一LED组和上述第二LED组按照顺序发光的方式控制上述LED部的LED发光顺序，

上述第一LED组和上述第二LED组彼此串联连接；其特征在于，

上述发光控制部，

在上述所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，以从上述第二LED组的LED中的连接于最末尾的LED开始按照相反的顺序依次发光的方式进行控制，

在上述所测定的电源大小大于上述第一临界大小的情况下，以从上述第一LED组的位于最前头的LED开始使上述LED组和上述LED组的LED按照顺序依次发光的方式进行控制。

2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，

上述第一临界大小是构成上述第一LED组的LED的驱动电源大小之和。

3.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其特征在于，

构成上述第二LED组的LED的数量n如下述数学式1所示，

数学式1

$n\≤{\left(\frac{t}{2}\right)}_i$

其中，t是构成上述第一LED组和上述第二LED组的全体LED的数量，(t/2)_i是t/2的向下取整的整数。

4.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其特征在于，

上述发光控制部，具备：

比较部，其将上述所测定的电源大小与第一临界大小进行比较，并输出比较结果值；

第一供给控制部，其基于上述比较结果而在上述所测定的电源大小小于第一临界大小的情况下，基于构成上述第二LED组的LED的驱动电源大小和上述所测定的电源大小而以在上述第二LED组中按照相反的顺序首先选择所要进行发光控制的LED并向上述首先选择的第二LED组的LED供给上述电源的方式进行控制；以及，

第二供给控制部，其基于上述比较结果而在上述所测定的电源大小大于第一临界大小的情况下，基于上述所测定的电源大小与上述第一LED组的LED驱动电源大小总合之差、以及构成上述第二LED组的LED的驱动电源大小而以在上述第二LED组中按照顺序选择所要进行发光控制的LED并向上述第一LED组的LED和上述所选择的第二LED组的LED供给上述电源的方式进行控制。

5.根据权利要求4所述的LED驱动装置，其特征在于，

上述LED驱动装置进一步包括降低部，该降低部与上述电源部和上述LED部并联连接而对从上述电源部向上述LED部供给的电源进行充电，且在上述电源部的供给电源大小低于充电电源的大小的情况下保持上述电源部的供给电源大小。

6.根据权利要求5所述的LED驱动装置，其特征在于，

上述降低部由串联连接的多个单位降低部构成，上述单位降低部具备对于上述电源部的供给电源进行充电的电容器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的LED驱动装置，其特征在于，

上述电源测定部测定向上述LED部供给的电流或电压的大小，且基于上述所测定的电流或电压的大小而判断向上述LED部供给的电源大小。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的LED驱动装置，其特征在于，

上述电源测定部测定向上述LED部供给的电源的相位，且基于所测定的电源相位而判断向上述LED部供给的电源大小。