CN105120565B - 一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法。所述驱动装置包括整流模块、N个LED灯串、N个开关模块和亮度均衡控制模块。通过亮度均衡控制模块，在一个整流周期内，通过N个开关模块控制对应的LED灯串的点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间相同。由于亮度均衡控制模块保证了N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间都是相同的，故每个LED灯串在一个整流周期内的功率也是相同的，当然，各个LED灯串的亮度和使用寿命也就相同，实现了自动均衡LED灯串亮度的目的。而且在一个整流周期内各个LED灯串就保持了亮度均衡，极大的提高了照明质量。

Description

一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法。

背景技术

如图1所示，为传统线性恒流驱动系统的结构框图。LED灯串1～4的下方分别接一个恒流源到地。在电压升高和下降过程，LED灯串1～LED灯串4的点亮状态会随之改变。如图2所示，为传统线性恒流驱动系统的的波形图。从图2中可以看出， LED灯串1～LED灯串4是顺序点亮的，在每个整流桥输出的周期里面，LED灯串1的点亮时间最长，LED灯串2～LED灯串4的点亮时间依次减小，最终导致LED灯串1到LED灯串4的亮度在一个整流桥输出周期内依次减小。根据各LED灯串的数量不同，各LED灯串亮度差异不同，按一般常见的LED1~LED4相同数量灯珠的配置，LED1和LED4的亮度差异会达到3:1。同时，由于各LED灯串平均点亮时间（功率或亮度）的不同，会导致各LED灯串的光衰不同，LED1光衰会比LED4快很多，这样整个LED灯具的寿命会受限于LED1的光衰寿命。

采用传统线性恒流驱动的LED灯具如球泡灯、灯管等，由于LED灯珠的发光亮度（由上述点亮时间不同引起）不一致，在距离灯具较近时（比如0.5m~0.6m），人眼可以很轻易看出来灯具中有些灯珠偏暗，整体感觉灯具存在光斑。尤其是对于灯管这种应用，LED灯珠串行的排列在灯管上，LED灯珠亮度不一致造成的光斑会很明显，严重影响了灯具的视觉效果，甚至给客户造成灯具损坏的印象。

因而现有技术还有待改进和提高。

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自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法，使各个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间和功率均相同，均衡了各个LED灯串的亮度，提高了LED灯具的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，包括

整流模块，用于对外部输入的交流电进行整流、并给LED灯串组供电；

LED灯串组，包括N个LED灯串，N个LED灯串之间串联连接；

N个用于控制LED灯串点亮和熄灭的开关模块，一个开关模块对应控制一个LED灯串；

亮度均衡控制模块，用于在一个整流周期内，通过N个开关模块控制对应的LED灯串的点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间相同；

其中，N为大于等于2的正整数。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述驱动装置还包括：

尾电流源模块，用于控制LED灯串中的电流、使LED灯串的电流保持恒定；

检测模块，用于实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一阈值电压时，输出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值电压时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述亮度均衡控制模块，具体用于在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个过压信号后，通过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个欠压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间相同。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述线性恒流驱动装置还包括N个用于将检测模块输出的电压进行电平移位、使检测模块输出的电压平移到开关模块的电压域的电平移位模块，一个电平移位模块对应一个开关模块，所述亮度均衡控制模块通过N个电平移位模块连接N个开关模块。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述开关模块通过自身的通断来控制对应的LED灯串的点亮和熄灭；所述开关模块的输入端连接对应的LED灯串的正极，所述开关模块的输出端连接对应的LED灯串的负极，所述开关模块的控制端连接对应的电平移位模块的输出端。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述开关模块包括第一电阻和第一MOS管；所述第一MOS管的源极为开关模块的输入端、连接对应LED灯串的正极、还通过第一电阻连接第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极为开关模块的输出端、连接对应LED灯串的负极，所述第一MOS管的栅极为开关模块的控制端、连接对应的电平移位模块的输出端。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述电平移位模块包括第二电阻和第二MOS管，所述第二MOS管的栅极为电平移位模块的输入端、连接亮度均衡控制模块对应的输出端，所述第二MOS管的漏极为电平移位模块的输出端、连接对应的开关模块的控制端，所述第二MOS管的源极通过第二电阻接地。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述尾电流源模块包括第一电源、运算放大器、第三电阻和第三MOS管；所述第三MOS管的漏极为尾电流源模块的输入端、连接LED灯串组的负极，所述第三MOS管的源极连接运算放大器的反相输入端、还通过第三电阻接地，所述第一电源的负极为尾电流源模块的输出端，所述第一电源的负极接地，所述第一电源的正极连接运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端连接第三MOS管的栅极。

所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述检测模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和第二电源；所述第四电阻的一端为检测模块的输入端、连接尾电流源模块的输入端和LED灯串组的负极，所述第四电阻的另一端连接第一比较器的正相输入端、还通过第五电阻连接第六电阻的一端和第二比较器的正相输入端；所述第六电阻接地，所述第二电源的正极连接第一比较器的反相输入端和第二比较器的反相输入端，所述第二电源的负极接地；所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端为检测模块的输出端、连接亮度均衡控制模块的输入端。

所述自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的驱动方法，包括步骤：

实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一阈值电压时，输出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值电压时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块；

亮度均衡控制模块在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个过压信号后，通过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个欠压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间相同；

其中，N为大于等于2的正整数。

相较于现有技术，本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法，通过亮度均衡控制模块，在一个整流周期内，通过N个开关模块控制对应的LED灯串的点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间相同。由于亮度均衡控制模块保证了N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间都是相同的，故每个LED灯串在一个整流周期内的功率也是相同的，当然，各个LED灯串的亮度和使用寿命也就相同，实现了自动均衡LED灯串亮度的目的。而且在一个整流周期内各个LED灯串就保持了亮度均衡，极大的提高了照明质量。

附图说明

图1为现有的线性恒流驱动系统的结构框图。

图2为现有的线性恒流驱动系统的的波形图。

图3为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的结构框图。

图4为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的波形图。

图5为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，开关模块的电路图。

图6为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，电平移位模块的电路图。

图7为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，尾电流源模块的电路图。

图8为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，检测模块的电路图。

图9为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，另一实施例的结构框图。

图10为本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的驱动方法的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法。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。

本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其中的各个模块可采用多种连接方式，如图3所示，为本发明的一较佳实施例。

本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，包括整流模块10、LED灯串组20、尾电流源模块30、检测模块40、亮度均衡控制模块50和N个用于控制LED灯串点亮和熄灭的开关模块70，其中，一个开关模块对应控制一个LED灯串。

所述整流模块10，用于对外部输入的交流电进行整流、并给LED灯串组20供电；优选的，所述整流模块10为整流桥。

所述LED灯串组20，包括N个LED灯串，N个LED灯串之间串联连接。

所述尾电流源模块30，用于控制LED灯串中的电流、使LED灯串的电流保持恒定。

所述检测模块40，用于实时侦测与检测模块40并联的模块的电压，当与检测模块40并联的模块上的电压高于第一阈值电压Vth1时，输出过压信号到亮度均衡控制模块50；当与检测模块40并联的模块上的电压低于第二阈值电压Vth2时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块50。本实施例中，与检测模块40并联的模块为尾电流源模块30。故，所述检测模块40具体用于实时侦测尾电流源模块30上的电压，当尾电流源模块30上的电压高于第一阈值电压Vth1时，输出过压信号到亮度均衡控制模块50；当尾电流源模块30上的电压低于第二阈值电压Vth2时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块50。第一阈值电压Vth1的设置使得尾电流源模块30上的电压不会超过第一阈值电压Vth1，起到了过压保护的作用；第二阈值电压Vth2的设置使得尾电流源模块30上的电压不会低于第二阈值电压Vth2，起到了低压保护的作用；由此可知，本发明可将尾电流源模块30的电压稳定在第一阈值电压Vth1和第二阈值电压Vth2之间。

所述亮度均衡控制模块50，用于在一个整流周期内，通过N个开关模块70控制对应的LED灯串的点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间相同。当然，本发明所述的每个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间相同，这里的相同并非绝对的相同，点亮的总时间只需接近即可，同样可使用户肉眼看起来各个LED亮度相同。

具体的，所述亮度均衡控制模块50在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块70轮流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间Ts为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态，使N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块70再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间Ts为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态，使N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块70再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间Ts为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态，使N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同；在接收到第N个过压信号后，通过开关模块70点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块70熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间Ts为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态，使N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同；在接收到第二个欠压信号后，通过开关模块70再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间Ts为间隔轮流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态，使N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块70再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间Ts为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态，使N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块70熄灭最后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间相同，具体的，在一个整流周期内，N个LED灯串在N个预定时间Ts内的点亮总时间相同。由于亮度均衡控制模块50保证了N个LED灯串在N个预定时间Ts内点亮的总时间都是相同的，故每个LED灯串在N个预定时间Ts内的功率也是相同的，当然，各个LED灯串的亮度和使用寿命也就相同，实现了自动均衡LED灯串亮度的目的，提高了灯具的使用寿命。

其中，N为大于等于2的正整数，所述N的最佳取值为3和4。

所述预定时间Ts小于各个过压信号之间的时间间隔和各个欠压信号之间的时间间隔。优选的，所述预定时间Ts=各个过压信号之间的时间间隔和各个欠压信号之间的时间间隔的平均值÷N÷（n+1），其中，n为大于等于0的整数，这样可以较佳的确保各个LED灯串点亮的总时间相同。所述预定时间Ts越小，各个LED灯串交替点亮和熄灭越频繁，各个LED灯串亮度的均一性越好。

所述整流模块10通过LED灯串组20连接检测模块40的输入端和尾电流源模块30的输入端，所述检测模块40的输出端连接亮度均衡控制模块50的输入端，所述尾电流源模块30的输出端接地；所述亮度均衡控制模块50的N个输出端通过N个开关模块70连接N个LED灯串。

请继续参阅图3，本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述N优选为4，即，所述LED灯串组20包括四个LED灯串，分别为第一LED灯串210、第二LED灯串220、第三LED灯串230和第四LED灯串240，每个LED灯串中的灯珠数量可以相同也可不同，根据具体情况而定。

请一并参阅图4，Vac为整流桥输出电压的波形，VLED1、VLED2、VLED3、和VLED4分别为第一LED灯串210、第二LED灯串220、第三LED灯串230和第四LED灯串240的电压波形。T1表示第一个过压信号到第二个过压信号之间的时间段，T2表示第二个过压信号到第三个过压信号之间的时间段，T3表示第三个过压信号到第四个过压信号之间的时间段，T4表示4个LED灯串全部点亮持续的时间段，T5表示第一个欠压信号到第二个欠压信号之间的时间段，T6表示第二个欠压信号到第三个欠压信号之间的时间段，T7表示第三个欠压信号到第四个欠压信号之间的时间段。

本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述亮度均衡控制模块50有两种均衡LED发光亮度的方式。

其中，方式一：在供电之前，各个LED灯串均处于熄灭状态。整流周期开始时（整流桥开始供电时），随着输出电压Vac逐步提高，尾电流源模块30上的电压增大，检测模块40侦测到尾电流源模块30上的电压高于第一阈值电压Vth1，输出过压信号到亮度均衡控制模块50。亮度均衡控制模块50使各个LED灯串在一个整流周期T内发光时间相同。具体的，在T1时间段内，只点亮一个LED灯串，并使4个LED灯串轮流处于点亮状态；在进入T2时间段时，保持现有点亮的LED灯串的发光状态不变，重新点亮一个LED灯串，在只点亮两个LED灯串的条件下，使4个LED灯串轮流处于点亮状态；……；以此类推，在熄灭LED灯串时（T5、T6、T7时间段），同样如此，使得四个LED灯串在4个预定时间Ts内的点亮总时间相同。

如图4所示，在T1和T7时间段里，只点亮一个LED灯串；在T2和T6时间段里，点亮两个LED 灯串；在T3和T5时间段里，点亮三个LED灯串；在T4时间段里，点亮4个LED灯串。在T1至T3、T5至T7时间段里，每隔预定时间Ts，在不改变点亮LED灯串数量的前提，交替点亮LED灯串210、220、230和240。

以T1为例，第一个Ts内，点亮LED灯串210；第二个Ts内，点亮LED灯串220，熄灭LED灯串210；第三个Ts内，点亮LED灯串230，熄灭LED灯串220。

在T1~T3、T5~T7时间段内，最优的交替点亮灯串算法如下：同一个T1~T3\T5~T7时间段内，相邻两个Ts时间段内，只有一个LED灯串的点亮状态不同，最优的按照如下序列来实现：

处于T1和T7时间段时：

时间	第4n个Ts	第4n+1个Ts	第4n+2个Ts	第4n+3个Ts
					处于点亮状态的LED灯串	LED灯串210	LED灯串220	LED灯串230	LED灯串240

处于T2和T6时间段时：

时间	第4n个Ts	第4n+1个Ts	第4n+2个Ts	第4n+3个Ts
					处于点亮状态的LED灯串	LED灯串210、220	LED灯串220、230	LED灯串230、240	LED灯串240、210

处于T3和T5时间段时：

时间	第4n个Ts	第4n+1个Ts	第4n+2个Ts	第4n+3个Ts
					处于点亮状态的LED灯串	LED灯串210、220、230	LED灯串220、230、240	LED灯串230、240、210	LED灯串240、210、220

在T1至T4相邻两个时间段切换的过程中，最优的点亮尽量少的灯串，即最优的从T1的第k个Ts的亮灯状态切换到T2的第k个Ts亮灯状态，从T2的第k个Ts的亮灯状态切换到T3的第k个Ts亮灯状态，从T3的第k个Ts的亮灯状态切换到T4的第k个Ts亮灯状态，其中k为大于等0的整数。

在T4至T7相邻两个时间段切换的过程中，最优的熄灭尽量少的灯串，即最优的从T2的第k个Ts的亮灯状态切换到T1的第k个Ts亮灯状态，从T3的第k个Ts的亮灯状态切换到T2的第k个Ts亮灯状态，从T4的第k个Ts的亮灯状态切换到T3的第k个Ts亮灯状态，其中k为大于等0的整数。

在T4至T7相邻两个时间段切换的过程中，次优的熄灭尽量少的灯串，即次优的从T2的第k+1个Ts的亮灯状态切换到T1的第k个Ts亮灯状态，从T3的第k+1个Ts的亮灯状态切换到T2的第k个Ts亮灯状态，从T4的第k+1个Ts的亮灯状态切换到T3的第k个Ts亮灯状态，其中k为大于等0的整数。

方式二：在T1至T3、T5至T7时间段内，交替点亮LED灯串的控制算法如下：同一个T1至T3\T5至T7时间段内，每一个Ts时间段内，从各自的点亮状态中选择一个状态来点亮LED灯串。最优的为选择使LED灯串LED210、220、230、240点亮的时间尽量一致的状态。

T1时间段内LED灯串的点亮状态：

状态1	状态2	状态3	状态4
				LED灯串210	LED灯串220	LED灯串230	LED灯串240

T2和T6时间段内LED灯串的点亮状态：

状态1	状态2	状态3	状态4	状态5	状态6
						LED灯串210、220	LED灯串220、230	LED灯串230、240	LED灯串240、210	LED灯串230、210	LED灯串240、220

T3和T5时间段内LED灯串的点亮状态：

状态1	状态2	状态3	状态4
				LED灯串210、220、230	LED灯串220、230、240	LED灯串230、240、210	LED灯串240、210、220

在T1至T4及T4至T7相邻两个时间段切换的过程中，从下一个时间段的点亮状态中选择一个来点亮LED灯串，最优的选择使灯串LED210、220、230和240的点亮时间保持尽量一致的状态。

请继续参阅图3，所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，还包括N个用于将检测模块40输出的电压进行电平移位、使检测模块40输出的电压平移到开关模块70的电压域的电平移位模块60，一个电平移位模块60对应一个开关模块70，所述亮度均衡控制模块50通过N个电平移位模块60连接N个开关模块70。由于亮度均衡控制模块50会根据检测模块40的输出来控制开关模块70，而检测模块40和尾电流源模块30的参考地电位为整流模块10的负向输出，其参考地电位与开关模块70的参考地电位不同，所以需要将检测模块40的输出进行电平移位。通过所述电平移位模块60，使亮度均衡控制模块50对开关模块70的控制更加精确，进一步提高了LED灯串发光的均衡度。

进一步的，所述开关模块70通过自身的通断来控制对应的LED灯串的熄灭和点亮；所述开关模块70的输入端连接对应的LED灯串的正极，所述开关模块70的输出端连接对应的LED灯串的负极，所述开关模块的控制端连接对应的电平移位模块60的输出端。当开关模块70处于关断状态时，LED灯串处于点亮状态；当开关模块70处于开启的状态时，LED灯串处于（关闭）熄灭的状态。采用通路和短路的方式对LED灯串的点亮和熄灭进行控制，简单实用，无需复杂的电路即可完成。

请参阅图5，所述开关模块70包括第一电阻R1和第一MOS管Q1；所述第一MOS管Q1的源极为开关模块70的输入端、连接对应LED灯串的正极、还通过第一电阻R1连接第一MOS管Q1的栅极，所述第一MOS管Q1的漏极为开关模块70的输出端、连接对应LED灯串的负极，所述第一MOS管Q1的栅极为开关模块70的控制端、连接对应的电平移位模块60的输出端。

请参阅图6，所述电平移位模块60包括第二电阻R2和第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的栅极为电平移位模块60的输入端、连接亮度均衡控制模块50对应的输出端，所述第二MOS管Q2的漏极为电平移位模块60的输出端、连接对应的开关模块70的控制端，所述第二MOS管Q2的源极通过第二电阻R2接地。

请参阅图7，所述尾电流源模块30包括第一电源V1、运算放大器U1、第三电阻R3和第三MOS管Q3；所述第三MOS管Q3的漏极为尾电流源模块30的输入端、连接LED灯串组20的负极，所述第三MOS管Q3的源极连接运算放大器U1的反相输入端、还通过第三电阻R3接地，所述第一电源V1的负极为尾电流源模块30的输出端，所述第一电源V1的负极接地，所述第一电源V1的正极连接运算放大器U1的正相输入端，所述运算放大器U1的输出端连接第三MOS管Q3的栅极。

请参阅图8，所述检测模块40包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一比较器U2、第二比较器U3和第二电源V2；所述第四电阻R4的一端为检测模块40的输入端、连接尾电流源模块30的输入端和LED灯串组20的负极，所述第四电阻R4的另一端连接第一比较器U2的正相输入端、还通过第五电阻R5连接第六电阻R6的一端和第二比较器U2的正相输入端；所述第六电阻R6接地，所述第二电源V2的正极连接第一比较器U2的反相输入端和第二比较器U3的反相输入端，所述第二电源V2的负极接地；所述第一比较器U2的输出端和第二比较器U3的输出端为检测模块40的输出端、连接亮度均衡控制模块50的输入端。即，当第一比较器U2输出低电平时，该低电平为欠压信号，当第二比较器U3输出高电平时，该高电平为过压信号。具体的，所述第二电源V2输出的电压为1.2V。所述第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6阻值的比为：25:4:1。如此设置，是为了确保检测模块40的输入端输入的电压小于6V时，检测模块40输出欠压信号，检测模块40的输入端输入的电压大于36V时，检测模块40输出过压信号。本实施例中，所述第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值分别为1M欧、160K欧和40K欧。

在本发明的另一实施例中，所述自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的结构框图如图9所示，与检测模块并联的是LED灯串组20和尾电流源模块30，故，所述检测模块40检测的是整流桥10的输出电压，也就是LED灯串组20和尾电流源模块30电压之和，即，所述检测模块40实时侦测整流桥10的输出电压，当整流桥的输出电压在第一阈值与第二阈值之间时（整流桥的输出电压高于第一阈值时），输出状态信号1到亮度均衡控制模块；当整流桥的输出电压在第二阈值与第三阈值之间时（整流桥的输出电压高于第二阈值时），输出状态信号2到亮度均衡控制模块；当整流桥的输出电压在第三阈值与第四阈值之间时（整流桥的输出电压高于第三阈值时），输出状态信号3到亮度均衡控制模块；当整流桥的输出电压高于第四阈值时，输出状态信号4到亮度均衡控制模块；……；当整流桥的输出电压高于第N阈值时，输出状态信号N到亮度均衡控制模块；其中，第一阈值<第二阈值<第三阈值<第四阈值<……<第N阈值。

所述阈值的大小为：LED灯串组20的VF电压和尾电流源模块30的最小工作电压之和。即，整流周期刚开始时，LED灯串组20没有一个LED灯串被点亮，第一阈值为尾电流源模块30的最小工作电压。整流桥的输出电压超过第一阈值后，亮度均衡控制模块50点亮一个LED灯串，第一阈值为LED灯串组20的VF电压（点亮的LED灯串的VF电压）与尾电流源模块30的最小工作电压之和。……。整流桥的输出电压超过第N-1个阈值后，亮度均衡控制模块50点亮N-1个LED灯串，此时共有N-1个LED灯串被点亮，第N-1阈值为LED灯串组20的VF电压（N-1个点亮的LED灯串的VF电压）与尾电流源模块30的最小工作电压之和。整流桥的输出电压超过第N个阈值后，所有LED灯串被点亮。依次类推，在整流桥输出电压下降时，关闭LED灯串的流程也是如此。由于图9所示实施例中的其他工作原理与上一实施例相同（亮度均衡控制模块50的控制，将过压信号和欠压信号对应改成各个状态信号即可），在此不再赘述。

请参阅图10，本发明还提供一种基于图3所示的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的驱动方法，所述方法包括：

S10、实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一阈值电压时，输出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值电压时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块。

S20、亮度均衡控制模块在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个过压信号后，通过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个欠压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间相同。其中，N为大于等于2的正整数。

由于所述驱动方法的工作原理和特征在图3所示实施例中已详细阐述，在此不再赘述。

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 (7)

1.一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其特征在于，包括

整流模块，用于对外部输入的交流电进行整流、并给LED灯串组供电；

LED灯串组，包括N个LED灯串，N个LED灯串之间串联连接；

N个用于控制LED灯串点亮和熄灭的开关模块，一个开关模块对应控制一个LED灯串；

亮度均衡控制模块，用于在一个整流周期内，通过N个开关模块控制对应的LED灯串的点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间相同；

其中，N为大于等于2的正整数；

所述驱动装置还包括：

尾电流源模块，用于控制LED灯串中的电流、使LED灯串的电流保持恒定，所述尾电流源模块包括第一电源V1、运算放大器U1、第三电阻R3和第三MOS管Q3；所述第三MOS管Q3的漏极为尾电流源模块的输入端、连接LED灯串组的负极，所述第三MOS管Q3的源极连接运算放大器U1的反相输入端、还通过第三电阻R3接地，所述第一电源V1的负极为尾电流源模块的输出端，所述第一电源V1的负极接地，所述第一电源V1的正极连接运算放大器U1的正相输入端，所述运算放大器U1的输出端连接第三MOS管Q3的栅极；

检测模块，用于实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一阈值电压时，输出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值电压时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块；

所述亮度均衡控制模块，具体用于在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个过压信号后，通过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个欠压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间相同；

所述线性恒流驱动装置还包括N个用于将检测模块输出的电压进行电平移位、使检测模块输出的电压平移到开关模块的电压域的电平移位模块，一个电平移位模块对应一个开关模块，所述亮度均衡控制模块通过N个电平移位模块连接N个开关模块；通过所述电平移位模块，使亮度均衡控制模块对开关模块的控制更加精确，进一步提高了LED灯串发光的均衡度；

所述预定时间Ts=各个过压信号之间的时间间隔和各个欠压信号之间的时间间隔的平均值÷N÷（n+1），其中，n为大于等于0的整数。

2.根据权利要求1所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其特征在于，所述开关模块通过自身的通断来控制对应的LED灯串的点亮和熄灭；所述开关模块的输入端连接对应的LED灯串的正极，所述开关模块的输出端连接对应的LED灯串的负极，所述开关模块的控制端连接对应的电平移位模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其特征在于，所述开关模块包括第一电阻和第一MOS管；所述第一MOS管的源极为开关模块的输入端、连接对应LED灯串的正极、还通过第一电阻连接第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极为开关模块的输出端、连接对应LED灯串的负极，所述第一MOS管的栅极为开关模块的控制端、连接对应的电平移位模块的输出端。

4.根据权利要求3所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其特征在于，所述电平移位模块包括第二电阻和第二MOS管，所述第二MOS管的栅极为电平移位模块的输入端、连接亮度均衡控制模块对应的输出端，所述第二MOS管的漏极为电平移位模块的输出端、连接对应的开关模块的控制端，所述第二MOS管的源极通过第二电阻接地。

5.根据权利要求4所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其特征在于，所述尾电流源模块包括第一电源、运算放大器、第三电阻和第三MOS管；所述第三MOS管的漏极为尾电流源模块的输入端、连接LED灯串组的负极，所述第三MOS管的源极连接运算放大器的反相输入端、还通过第三电阻接地，所述第一电源的负极为尾电流源模块的输出端，所述第一电源的负极接地，所述第一电源的正极连接运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端连接第三MOS管的栅极。

6.根据权利要求5所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，其特征在于，所述检测模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和第二电源；所述第四电阻的一端为检测模块的输入端、连接尾电流源模块的输入端和LED灯串组的负极，所述第四电阻的另一端连接第一比较器的正相输入端、还通过第五电阻连接第六电阻的一端和第二比较器的正相输入端；所述第六电阻接地，所述第二电源的正极连接第一比较器的反相输入端和第二比较器的反相输入端，所述第二电源的负极接地；所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端为检测模块的输出端、连接亮度均衡控制模块的输入端。

7.一种采用权利要求1所述自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的驱动方法，其特征在于，包括步骤：

实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一阈值电压时，输出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值电压时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块；

亮度均衡控制模块在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个过压信号后，通过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-1个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个欠压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-1个过压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间相同；

其中，N为大于等于2的正整数；

所述预定时间Ts=各个过压信号之间的时间间隔和各个欠压信号之间的时间间隔的平均值÷N÷（n+1），其中，n为大于等于0的整数。