CN106961761B - 直流供电装置和使用该直流供电装置的照明系统 - Google Patents

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Abstract

提供直流供电装置和使用该直流供电装置的照明系统。目的是抑制过电压施加至开关元件。DC供电装置(1)包括整流电路(3)、转换电路(4)和控制电路(5)。转换电路(4)包括第一电容器(C1)、第一串联电路(41)、第二串联电路(42)、第三串联电路(43)、第二二极管(D2)和齐纳二极管(ZD)。第一串联电路(41)包括彼此串联连接的第一电感器(L1)和开关元件(Q1)。第二串联电路(42)包括彼此串联连接的第二电容器(C2)和第二电感器(L2)。第三串联电路(43)包括彼此串联连接的第一二极管(D1)和第三电容器(C3)。第一串联电路(41)电连接在第一电容器(C1)的两端间。第二串联电路(42)与开关元件(Q1)并联电连接。齐纳二极管(ZD)具有比转换电路(4)的输出电压大的齐纳电压，其正极与第一电感器(L1)和第二电容器(C2)的连接点(45)连接。

Description

直流供电装置和使用该直流供电装置的照明系统
技术领域
本发明涉及一种DC(直流)供电装置和使用该DC供电装置的照明系统。
背景技术
作为DC供电装置的传统示例，存在JP2011-82204A(以下称为“文献1”)中所公开的LED(发光二极管)驱动装置。文献1中的LED驱动装置利用二极管桥对从AC电源接收到电压进行全波整流，然后利用切换-控制系统的DC-DC转换器将全波整流后的脉动电压转换成所期望的DC电压。另外，文献1公开了将所谓的SEPIC(单端初级电感转换器)在LED驱动装置中用作DC-DC转换器。
发明内容
技术问题
顺便提及，在构成SEPIC的电路组件中，除了开关元件、输出电容器和二极管以外的组件形成LC谐振电路。具体地，LC谐振电路包括输入电容器、耦合电容器、第一电感器和第二电感器作为组件。在从AC电源开始供给电力之后，在开始开关元件的切换操作之前的时间段，谐振电流可能流经LC谐振电路。这里，开关元件与输入电容器和第一电感器的串联电路并联连接，并且还与耦合电容器和第二电感器的串联电路并联连接。结果，在如上所述谐振电流流经LC谐振电路的情况下，存在过电压施加至开关元件的可能性。特别地，该可能性在AC电源的电压高的状态下、从AC电源开始供给电力的尤为显著。
本发明的目的是提供能够抑制过电压施加至开关元件的DC供电装置以及使用该DC供电装置的照明系统。
解决方案
根据本发明的方面的直流供电装置包括：整流电路，用于对从交流电源输出的交流电压进行整流；转换电路，用于将来自所述整流电路的脉动电压转换成直流电压；以及控制电路，用于对所述转换电路进行控制，所述转换电路包括：第一电容器；第一串联电路，其包括彼此串联连接的第一电感器和开关元件；第二串联电路，其包括彼此串联连接的第二电容器和第二电感器；第三串联电路，其包括彼此串联连接的第一二极管和第三电容器；第二二极管；以及齐纳二极管，其中，所述第一电容器与所述整流电路的一对输出端电连接，所述第一串联电路电连接在所述第一电容器的两端之间，所述第二串联电路与所述开关元件以并联方式电连接，并且所述第三串联电路与所述第二电感器以并联方式电连接，所述控制电路被配置为对所述开关元件进行切换控制，所述第二二极管具有：正极；以及与所述第一电容器和所述第一电感器的连接点连接的负极，所述齐纳二极管具有：正极；以及与所述第一电感器和所述第二电容器的连接点连接的负极，所述第二二极管的正极和所述齐纳二极管的正极彼此电连接，以及所述齐纳二极管具有比所述转换电路的输出电压大的齐纳电压。
根据本发明的方面的照明系统包括：所述直流供电装置；以及光源，其被配置为通过所述直流供电装置的所述转换电路的输出电压来驱动。
本发明的有益效果
根据本发明的方面，能够抑制过电压施加至开关元件。
附图说明
附图不是通过限制的方式而是仅通过示例的方式来描述根据本发明的一个或多个实现方式，在附图中，相同的附图标记指相同或相似的元件。
图1是示出根据实施例的DC供电装置的电路框图；以及
图2是示出根据实施例的DC供电装置的转换电路的操作的时序图。
附图标记列表
1 DC供电装置
3 整流电路
3C,3D 输出端
4 转换电路
5 控制电路
41 第一串联电路
42 第二串联电路
43 第三串联电路
44 连接点
45 连接点
C1 第一电容器
C2 第二电容器
C3 第三电容器
D1 第一二极管
D2 第二二极管
L1 第一电感器
L2 第二电感器
Q1 开关元件
ZD 齐纳二极管
具体实施方式
以下将参考附图来说明根据本发明实施例的DC供电装置1和使用该DC供电装置的照明系统。
根据实施例的DC供电装置1将从AC电源AC1输出的AC电压转换成DC电压，并且将转换后的DC电压供给至负载(例如，光源90)。光源90例如包括以串联方式电连接的两个或多个发光二极管。根据实施例的照明系统包括DC电源装置1和光源90。光源90包括发光二极管作为一个示例，但是不限于这种结构。光源90例如可以包括有机EL(电致发光)元件。
如图1所示，DC供电装置1包括整流电路3、转换电路4和控制电路5。
整流电路3包括二极管桥，并且对从AC电源AC1输出的AC电压进行全波整流。整流电路3具有一对输入端3A和3B。AC电压源AC1电连接在该对输入端3A和3B之间。整流电路3还具有一对输出端3C和3D。该对输出端3C和3D分别与转换电路4中的一对输入端4A和4B电连接。
转换电路4包括作为切换-控制系统的DC-DC转换器的SEPIC电路，并且将来自整流电路3的脉动电压转换成DC电压。转换电路4包括第一电容器C1、第一串联电路41(第一电感器L1和开关元件Q1)、以及第二串联电路42(第二电容器C2和第二电感器L2)。转换电路4还包括第三串联电路43(第一二极管D1和第三电容器C3)、第二二极管D2和齐纳二极管ZD。转换电路4还具有上述一对输入端4A和4B以及一对输出端4C和4D。
第一电容器C1的两端分别与上述一对输入端4A和4B电连接。开关元件Q1例如利用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)来配置。第一串联电路41包括彼此串联连接的第一电感器L1和开关元件Q1。在第一串联电路41中，第一电感器L1的第一端与开关元件Q1的漏极端子电连接。第一串联电路41中的第一电感器L1的第二端与第一电容器C1的高电位侧的第一端电连接，并且第一串联电路41中的开关元件Q1的源极端子与第一电容器C1的低电位侧的第二端电连接。结果，第一串联电路41与第一电容器C1以并联方式电连接。第二串联电路42包括彼此串联连接的第二电容器C2和第二电感器L2。在第二串联电路42中，第二电容器C2的低电位侧的第一端与第二电感器L2的第一端电连接。第二串联电路42中的第二电容器C2的高电位侧的第二端与第一串联电路41中的开关元件Q1的漏极端子电连接。第二串联电路42中的第二电感器L2的第二端与第一串联电路41中的开关元件Q1的源极端子电连接。结果，第二串联电路42与开关元件Q1以并联方式电连接。第三串联电路43包括彼此串联连接的第一二极管D1和第三电容器C3。在第三串联电路43中，第一二极管D1的负极与第三电容器C3的高位侧的第一端电连接。第三串联电路43中的第一二极管D1的正极与第二串联电路42中的第二电感器L2的第一端电连接。第三串联电路43中的第三电容器C3的低位侧的第二端与第二串联电路42中的第二电感器L2的第二端电连接。因此，第三串联电路43与第二电感器L2以并联方式电连接。光源90与第三电容器C3以并联方式电连接。
第二二极管D2的负极与第一电容器C1的高位侧的第一端和第一电感器L1的第二端之间的连接点44电连接。齐纳二极管ZD的负极与第一电感器L1的第一端和第二电容器C2的高位侧的第二端之间的连接点45电连接。第二二极管D2的正极与齐纳二极管ZD的正极彼此电连接。齐纳二极管ZD具有比转换电路4的输出电压(即第三电容器C3两端的电压)大的齐纳电压。
控制电路5被配置成通过对开关元件Q1的ON/OFF(接通/断开)进行PWM(脉冲宽度调制)控制来进行用于使转换电路4的输出电流保持恒定的切换控制。控制电路5包括电流检测电路51、电流检测电阻器52、运算电路53和驱动电路54。电流检测电路51例如被配置成对配置在光源90的负极和转换电路4的输出端4D之间以使其以串联方式电连接的电流检测电阻器52两端的电压(以下称为“检测电压”)进行采样，然后对采样的电压进行A/D转换。运算电路53进行用于改变PWM信号的占空比以使得电流检测电路51所检测到的检测电压(数字检测值)与设定的目标值一致的运算操作。具体地，运算电路53在数字检测值小于设定的目标值的情况下、增大开关元件Q1处于接通状态(ON-state)的接通时间段(ON-period)，以及在数字检测值大于设定的目标值的情况下、减小接通时间段。驱动电路54根据从运算电路53输出的PWM信号来对开关元件Q1进行接通或断开的切换。
以下将说明转换电路4的操作。
在开关元件Q1从断开状态(OFF-state)切换成接通状态的情况下，电流按序流经包括第一电容器C1、第一电感器L1、开关元件Q1和第一电容器C1的路径。另外，在开关元件Q1从断开状态切换成接通状态的情况下，电流按序流经包括第二电容器C2、开关元件Q1、第二电感器L2和第二电容器C2的路径。因此，在开关元件Q1处于接通状态期间，磁能在第一电感器L1和第二电感器L2中累积。
在开关元件Q1从接通状态切换成断开状态的情况下，在第一电感器L1中产生电动势。因此，电流按序流经包括第一电感器L1、第二电容器C2、第一二极管D1、第三电容器C3、第一电容器C1和第一电感器L1的路径。另外，在开关元件Q1从接通状态切换成断开状态的情况下，还在第二电感器L2中产生电动势。结果，电流按序流经包括第二电感器L2、第一二极管D1、第三电容器C3和第二电感器L2的路径。因此，对第二电容器C2和第三电容器C3充电，并且能够在第三电容器C3两端的电压等于或大于设定的阈值(光源90的正向电压)时将DC电流输出至光源90。
这里，转换电路4包括LC谐振电路，并且在从AC电源AC1开始供给电力之后，如图1所示，利用第一电容器C1、第一电感器L1、第二电容器C2和第二电感器L2形成LC谐振电路。如在背景技术中所述，在从AC电源AC1开始供给电力之后，在通过控制电路5开始开关元件Q1的切换操作之前的时间段，谐振电流可能流经LC谐振电路。此外，开关元件Q1与第一电容器C1、第一电感器L1并联连接，并且进一步与具有第二电容器C2和第二电感器L2的第二串联电路42并联连接。因此，在传统DC供电装置中，由于谐振电流流经LC谐振电路，因此过电压可能施加至开关元件Q1。
另一方面，在DC供电装置1中，齐纳二极管ZD与第一电感器L1以并联方式电连接。由于这个原因，第一电感器L1所产生的谐振电压被箝位成齐纳二极管ZD的齐纳电压VZD，因此不会将比齐纳电压VZD大的电压施加至第一电感器L1的两端。结果，与不提供齐纳二极管ZD的电路结构相比，即使在谐振电流流经LC谐振电路的情况下，也可以减小第一电感器L1两端所产生的电压。因此，可以减小与第一电感器L1串联连接的开关元件Q1的漏极端子和源极端子之间所要施加的电压，并且抑制过电压施加至开关元件Q1。
在DC供电装置1中，由于第二二极管D2的负极与连接点44电连接，因此即使在雷电浪涌电压施加至AC电源AC1的AC电压的情况下，也可以抑制过电流流经光源90。
在控制电路5正进行开关元件Q1的切换操作的状态下、开关元件Q1处于断开状态时，针对第一电感器L1两端的电压，满足以下公式(1)。在公式(1)中，“VL1”表示第一电感器L1两端的电压，并且“Vin”表示转换电路4的输入电压。此外，在公式(1)中，“VC2”表示第二电容器C2两端的电压，并且“Vout”表示转换电路4的输出电压。
数学式1
VL1＝Vin-VC2-Vout…公式(1)
第二电容器C2两端的电压VC2具有加到转换电路4的输入电压Vin的变动幅度。因此，针对第二电容器C2两端的电压VC2，满足以下公式(2)。注意，“ΔVC2”表示第二电容器C2两端的电压VC2的变动幅度。
数学式2
VC2＝Vin+ΔVC2…公式(2)
通过将公式(2)中的电压VC2代入公式(1)，满足以下公式(3)。
数学式3
VL1＝-(ΔVC2+Vout)…公式(3)
这里，在转换电路4中，需要将齐纳二极管ZD的齐纳电压设置成大于第一电感器L1两端的电压的绝对值，以使开关元件Q1正常工作。结果，DC供电装置1优选包括具有满足作为以下公式(4)的条件的齐纳电压的齐纳二极管ZD。注意，在公式(4)中，“VZD”表示齐纳二极管ZD的齐纳电压。
数学式4
VZD＞ΔVC2+Vout…公式(4)
因此，只要齐纳电压VZD满足公式(4)，第一电感器L1两端所施加的正常电压就不会被齐纳二极管ZD箝位，这能够使转换电路4的工作稳定。
此外，针对第二电容器C2两端的电压VC2的变动幅度ΔVC2，满足以下公式(5)。
数学式5
Figure GDA0002252288570000081
注意，“C2”表示第二电容器C2的电容，“IC2”表示流经第二电容器C2的电流，并且“IL1”表示流经第一电感器L1的电流。
公式(5)中的积分项表示在第一二极管D1处于接通状态期间(即第一二极管D1前向偏置期间)流经第一电感器L1的电流的积分值，并且其与图2的阴影区域相对应。在图2中，其纵轴表示电流值，并且其横轴表示时间轴。在图2中，“Ipp1”表示流经第一电感器L1的电流IL1的变动幅度，并且“Ib”表示流经第一电感器L1的电流IL1的最小值。“Ton”表示开关元件Q1处于接通的接通时间段，并且“T’off”表示第一二极管D1处于接通状态的接通时间段(即第一二极管D1前向偏置期间)。因此，第二电容器C2两端的电压VC2的变动幅度ΔVC2可以通过以下公式(6)来计算。
数学式6
Figure GDA0002252288570000091
开关元件Q1的接通时间段Ton可以通过以下公式(7)来计算。
数学式7
Figure GDA0002252288570000092
在这种情况下，“Vf”表示光源90的正向电压，并且“If”表示流经光源90的正向电流。另外，“L//”表示第一电感器L1和第二电感器L2的合成阻抗，并且“Vac”表示从AC电源AC1输出的AC电压。“T”表示开关元件Q1的ON/OFF切换周期。
第一二极管D1的接通时间段T’off可以通过以下公式(8)来计算。
数学式8
Figure GDA0002252288570000093
第一电感器L1的输出电流的最小值Ib可以通过以下公式(9)来计算。
数学式9
Figure GDA0002252288570000094
在这种情况下，“L1”表示第一电感器L1的阻抗，并且“L2”表示第二电感器L2的阻抗。
流经第一电感器L1的电流的变动幅度Ipp1可以通过以下公式(10)来计算。
数学式10
Figure GDA0002252288570000095
这里，与构成SEPIC的电路组件有关的具体设置值如下：C1＝0.1[μF]，C2＝0.068[μF]，L1＝1600[μH]，和L2＝455[μH]。转换电路4的输入电压Vin、输出电压Vout和输出电流Iout的具体设置值如下：Vin＝242[V]，Vout＝66.5[V]，和Iout＝269[mA]。用于开关元件Q1的ON/OFF切换的周期T的具体设置值如下：T＝16.66[μs]。
通过将Vout、Iout、L1、L2、T和Vac的上述具体设置值代入公式(7)中，可以获得“Ton＝1.9[μs]”，并且通过将Vac、Vout、Iout,、L1、L2和T的上述设置值代入公式(8)中，可以获得“T’off＝9.8[μs]”。通过将Vin、Vout、L1、L2、Ton和T的上述设置值代入上述公式(9)中，可以获得“Ib＝-37.7[mA]”。在转换电路4的输入电压Vin处于峰值时，通过将Vin、Vout、L1、Ton和T’off的上述设置值代入公式(10)中，可以获得“Ipp1＝406.2[mA]”。通过将C2的上述设置值以及所获得的Ib、Ipp1和T’off的值代入公式(6)中，可以获得“ΔVC2＝23.8[V]”。通过将所获得的ΔVC2的值代入公式(4)中，可以获得“VZD>66.5[V]+23.8[V]＝90.3[V]”。因此，DC供电装置1优选包括具有齐纳电压VZD等于或大于90.3[V]的齐纳二极管ZD，并且从制造成本的角度，更优选地，齐纳电压VZD大约是要施加至光源90的电压的1.5倍。因此，在DC供电装置1中，能够在第一电感器L1两端所施加的正常电压不被齐纳二极管ZD箝位的情况下，实现工作稳定。
根据上述实施例，显而易见，根据本发明的第一方面的直流供电装置(1)包括整流电路(3)、转换电路(4)和控制电路(5)。整流电路(3)被配置成对从AC电源(AC1)输出的AC电压进行整流。转换电路(4)被配置成将来自整流电路(3)的脉动电压转换成DC电压。控制电路(5)被配置成对转换电路(4)进行控制。转换电路(4)包括第一电容器(C1)、第一串联电路(41)、第二串联电路(42)、第三串联电路(43)、第二二极管(D2)和齐纳二极管(ZD)。第一串联电路(41)包括彼此串联连接的第一电感器(L1)和开关元件(Q1)。第二串联电路(42)包括彼此串联连接的第二电容器(C2)和第二电感器(L2)。第三串联电路(43)包括彼此串联连接的第一二极管(D1)和第三电容器(C3)。第一电容器(C1)与整流电路(3)的一对输出端(3C,3D)电连接。第一串联电路(41)电连接在第一电容器(C1)的两端之间。第二串联电路(42)与开关元件(Q1)以并联方式电连接。第三串联电路(43)与第二电感器(L2)以并联方式电连接。控制电路(5)被配置成对开关元件(Q1)进行切换控制。第二二极管(D2)具有：正极；以及与第一电容器(C1)和第一电感器(L1)的连接点(44)连接的负极。齐纳二极管(D2)具有：正极；以及与第一电感器(L1)和第二电容器(C2)的连接点(45)连接的负极。第二二极管(D2)的正极和齐纳二极管(ZD)的正极彼此电连接。齐纳二极管(ZD)具有比转换电路(4)的输出电压大的齐纳电压。
由于根据第一方面的DC供电装置(1)如上那样配置，第一电感器(L1)所生成的阻抗电压被齐纳二极管(ZD)箝位，因此，不会将比齐纳电压大的电压施加在第一电感器(L1)的两端。结果，与不提供齐纳二极管(ZD)的电路结构相比，即使在谐振电流流经LC谐振电路的情况下，也可以减小第一电感器(L1)两端所产生的电压。因此，可以减小与第一电感器(L1)串联连接的开关元件(Q1)的漏极端子和源极端子之间所要施加的电压，这能够抑制过电压施加至开关元件(Q1)。
关于根据本发明的第二方面的DC供电装置(1)，在第一方面，齐纳电压优选为转换电路(4)的输出电压的1.5倍以上。
在根据第二方面的DC供电装置(1)如上所述那样配置的情况下，可以在第一电感器(L1)两端所施加的正常电压不被齐纳二极管(ZD)箝位的情况下，实现工作稳定。
关于根据本发明的第三方面的DC供电装置(1)，在第一方面，转换电路(4)的输出电压优选通过所述第三电容器(C3)两端的电压来表示。
关于根据本发明的第四方面的DC供电装置(1)，在第一方面，控制电路(5)优选被配置为对开关元件(Q1)进行用于使转换电路(4)的输出电流保持恒定的切换控制。
根据本发明的第五方面的照明系统包括：根据第一～第四方面中的任一方面的DC供电装置(1)；以及光源(90)，其被配置为通过DC供电装置(1)的转换电路(4)的输出电压来驱动。根据该配置，可以提供包括能够抑制过电压施加至开关元件(Q1)的DC供电装置(1)的照明系统。
关于根据本发明的第六方面的照明系统，在第五方面，光源(90)优选与第三电容器(C3)并联连接。
关于根据本发明的第七方面的照明系统，在第五方面，控制电路(5)优选被配置为对开关元件(Q1)进行用于使提供至光源(90)的输出电流保持恒定的切换控制。
关于根据本发明的第八方面的照明系统，在第五方面，光源(90)优选至少包括LED或EL元件其中之一。
尽管前述已经说明了被认为是最佳模式的实施例和/或其它示例，但应当理解，可以对这些实施例进行各种修改且可以以各种形式和示例实现这里所公开的主题，并且可以将这些变形应用在多个用途中，而这里仅说明了这些用途中的一些用途。所附权利要求书意图要求保护落在本教导的真实范围内的任何及所有变形和变化。

Claims (8)

1.一种直流供电装置，包括：
整流电路，用于对从交流电源输出的交流电压进行整流；
转换电路，用于将来自所述整流电路的脉动电压转换成直流电压；以及
控制电路，用于对所述转换电路进行控制，
所述转换电路包括：
第一电容器；
第一串联电路，其包括彼此串联连接的第一电感器和开关元件；
第二串联电路，其包括彼此串联连接的第二电容器和第二电感器；
第三串联电路，其包括彼此串联连接的第一二极管和第三电容器；
第二二极管；以及
齐纳二极管，
其中，所述第一电容器与所述整流电路的一对输出端电连接，所述第一串联电路电连接在所述第一电容器的两端之间，所述第二串联电路与所述开关元件以并联方式电连接，并且所述第三串联电路与所述第二电感器以并联方式电连接，
所述控制电路被配置为对所述开关元件进行切换控制，
所述第二二极管具有：正极；以及与所述第一电容器和所述第一电感器的连接点连接的负极，
所述齐纳二极管具有：正极；以及与所述第一电感器和所述第二电容器的连接点连接的负极，
所述第二二极管的正极和所述齐纳二极管的正极彼此电连接，以及
所述齐纳二极管具有比所述转换电路的输出电压与所述第二电容器两端的电压的变动幅度之和大的齐纳电压。
2.根据权利要求1所述的直流供电装置，其中，所述齐纳电压是所述转换电路的输出电压的1.5倍以上。
3.根据权利要求1所述的直流供电装置，其中，所述转换电路的输出电压通过所述第三电容器两端的电压来表示。
4.根据权利要求1所述的直流供电装置，其中，所述控制电路被配置为对所述开关元件进行用于使所述转换电路的输出电流保持恒定的切换控制。
5.一种照明系统，包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的直流供电装置；以及
光源，其被配置为通过所述直流供电装置的所述转换电路的输出电压来驱动。
6.根据权利要求5所述的照明系统，其中，所述光源与所述第三电容器并联连接。
7.根据权利要求5所述的照明系统，其中，所述控制电路被配置为对所述开关元件进行用于使提供至所述光源的输出电流保持恒定的切换控制。
8.根据权利要求5所述的照明系统，其中，所述光源至少包括发光二极管即LED元件或电致发光即EL元件其中之一。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9973078B2 (en) * 2016-09-13 2018-05-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Power conversion apparatus and method of using the apparatus
US10433383B1 (en) * 2018-07-23 2019-10-01 Semisilicon Technology Corp. Light emitting diode driving apparatus with switch control circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101587677A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 双叶电子工业株式会社 荧光显示器的驱动电路
JP2011082204A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Fdk Corp 多直列ｌｅｄ駆動回路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001005193A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Flyback converter as led driver
US8742674B2 (en) * 2006-01-20 2014-06-03 Point Somee Limited Liability Company Adaptive current regulation for solid state lighting
US20120119676A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-17 Power Integrations, Inc. Flyback power converter with divided energy transfer element
US9618162B2 (en) * 2014-04-25 2017-04-11 Cree, Inc. LED lamp

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101587677A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 双叶电子工业株式会社 荧光显示器的驱动电路
JP2011082204A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Fdk Corp 多直列ｌｅｄ駆動回路

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