CN107208845B - 驱动发光二极管的装置和包括装置的发光模块 - Google Patents

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Abstract

一个实施例涉及一种装置，该装置用于驱动发光二极管，该装置控制串联连接的多个发光二极管阵列，并且包括：整流器，该整流器用于整流交流信号以便输出整流信号；以及控制单元，该控制单元用于感测整流信号的电平，将感测到的整流信号的电平与参考电压进行比较，以及基于比较结果来串联地或者并联地对准多个发光二极管阵列之中的第一组和多个发光二极管阵列之中的第二组，其中基于感测到的整流信号的电平的量值，控制单元依次地驱动并联连接的第一和第二组的发光二极管阵列或者依次地驱动串联连接的第一和第二组的发光二极管阵列。

Description

驱动发光二极管的装置和包括装置的发光模块
技术领域
实施例涉及一种用于驱动发光元件的发光元件驱动装置和包括发光元件驱动装置的发光模块。
背景技术
由于半导体器件的发展，发光二极管(LED)的效率已经显著地改进。由于比诸如白炽灯或者荧光灯的现有照明装置具有更长的寿命和降低的能量消耗，LED是环境友好的以及经济的。由于这些优点，LED作为光源引起注意以替换交通灯或者诸如液晶显示器(LCD)的平板显示装置的背光。
当LED被用作照明装置时，LED被串联地或者并联地连接并且通过发光元件控制装置被接通和切断。正因如此，用于控制LED的发光元件控制装置通常整流交流(AC)电压并且使LED通过整流的波纹电压被接通和切断。
发明内容
技术问题
实施例提供一种能够在宽的AC输入电压范围中驱动发光单元的发光元件驱动装置和包括发光元件驱动装置的发光元件模块。
技术方案
根据实施例，在此提供一种发光元件驱动装置，该发光元件驱动装置用于控制多个串联连接的发光元件阵列，包括：整流器，该整流器被配置成整流交流(AC)信号并且输出整流信号；以及控制器，该控制器被配置成感测整流信号的电平，将感测到的整流信号的电平与参考电压进行比较，并且基于比较的结果将发光元件阵列之中的第一组连接到发光元件阵列之中的第二组，以便被串联或者并联地布置，其中基于感测到的整流信号的电平的量值(magnitude)，控制器依次驱动并联连接的第一和第二组的发光元件阵列或者依次驱动串联连接的第一和第二组的发光元件阵列。
如果整流信号的电平小于参考电压，则控制器可以将属于第一组的至少一个发光元件阵列连接到属于第二组的至少一个发光元件阵列以便被并联布置，并且如果整流信号的电平超过参考电压，则控制器可以将属于第一组的发光元件阵列连接到属于第二组的发光元件阵列以便被串联布置。
第一组可以包括从第一发光元件阵列开始到第一节点的串联连接的发光元件阵列，第二组可以包括从第一节点开始到最后发光元件阵列的串联连接的发光元件阵列，并且第一节点可以是在串联连接的发光元件阵列之中的任何两个相邻发光元件阵列的连接点。
控制器可以包括：转换开关单元，该转换开关单元被配置成基于在感测到的整流信号的电平和参考电压之间的比较的结果，将整流器的端部连接到第一节点并且在整流器的端部和第一节点之间形成电流路径；以及切换单元，该切换单元包括多个开关，开关中的每个被连接到串联连接的发光元件阵列之中的任何相应的一个的输出端子，以及其中可以基于感测到的整流信号的电平的量值来切换开关。
控制器可以包括：输入电压感测单元，该输入电压感测单元被配置成感测整流信号的电平并且根据感测的结果来提供感测电压；控制电路，该控制电路被配置成将感测电压与参考电压进行比较，根据比较的结果来生成第一控制信号，以及基于感测电压的电平来生成第二控制信号；转换开关单元，该转换开关单元被配置成将整流器的端部连接到第一节点，以及基于第一控制信号来执行切换操作；以及切换单元，该切换单元包括多个开关，多个开关基于第二控制信号来切换，开关中的每个被连接在串联连接的发光元件阵列之中的任何相应的一个的输出端子和控制电路之间。
转换开关单元可以包括：第一转换开关，该第一转换开关被配置成将整流器的一端连接到第一节点；以及第二转换开关，该第二转换开关被配置成给第一转换开关提供从控制电路供应的栅极控制电压，用于基于第一控制信号来控制第一转换开关的操作。
转换开关单元可以进一步包括：第一电阻器，该第一电阻器被连接在第一转换开关的第一漏极和第一栅极之间；以及第二电阻器，该第二电阻器被连接在第一转换开关的第一栅极和第二转换开关之间。
转换开关单元可以进一步包括齐纳二极管，该齐纳二极管被连接在第一转换开关的第一源极和第一栅极之间。
转换开关单元可以进一步包括第一二极管，该第一二极管被连接在第一组的发光元件阵列之中的最后发光元件阵列的阴极和第一节点之间。
转换开关单元可以进一步包括第二二极管，该第二二极管被连接在第一转换开关和第一节点之间。
控制器可以进一步包括保护单元，该保护单元包括第一电容器，该第一电容器被连接在第二节点和整流器的另一端之间，并且第二节点可以是串联连接的发光元件阵列的最后发光元件阵列和开关之中的与最后发光元件阵列相对应的开关被连接的节点。
保护单元可以进一步包括第二电容器，该第二电容器被连接在第三节点和整流器的另一端之间，并且第三节点可以是在最后发光元件阵列之前紧接着(immediately)的发光元件阵列和与在最后发光元件阵列之前紧接着的发光元件阵列相对应的开关被连接的节点。
保护单元可以进一步包括晶体管，该晶体管具有在第三节点和整流器的另一端之间连接的源极和漏极以及通过控制电路控制的栅极。
第一组的发光元件阵列的数目可以等于第二组的发光元件阵列的数目。
根据另一实施例，一种用于控制多个串联连接的发光元件阵列的发光元件驱动装置，包括：整流器，该整流器被配置成整流交流(AC)信号并且输出整流信号；输入电压感测单元，该输入电压感测单元被配置成感测整流信号的电平并且根据感测的结果来提供感测电压；控制电路，该控制电路被配置成根据将感测电压与参考电压比较的结果来生成第一控制信号，以及基于感测电压的电平来生成第二控制信号；转换开关单元，该转换开关单元被配置成连接在整流器的端部和第一节点之间，并且基于第一控制信号来切换；以及多个开关，所述多个开关被配置成基于第二控制信号来执行切换操作，其中开关中的每个被连接到串联连接的发光元件阵列的输出端子之中的任何相应的一个，并且第一节点是在串联连接的发光元件阵列之中的任何两个相邻发光元件阵列的连接点。
多个发光元件阵列可以包括第一组，该第一组包括从第一发光元件阵列开始到第一节点的串联连接的发光元件阵列；以及第二组，该第二组包括从第一节点开始到最后发光元件阵列的串联连接的发光元件阵列，并且通过转换开关单元的切换和多个开关的切换，属于第一组的发光元件阵列中的至少一个可以被串联地或者并联地连接到属于第二组的发光元件阵列中的至少一个。
当整流信号的电平小于参考电压时，转换开关单元可以将整流器的端部电连接到第一节点以在整流器的端部和第一节点之间形成电流路径。
当整流信号的电平超过参考电压时，转换开关单元可以从第一节点电断开整流器的端部以切断在整流器的端部和第一节点之间的电流路径。
参考电压可以等于或者大于第一组的发光元件阵列的驱动电压和第二组的发光元件阵列中的任何一个的驱动电压的总和。
根据实施例，发光模块包括：发光单元，该发光单元包括多个串联连接的发光元件阵列；以及根据实施例的发光元件驱动装置。
有益效果
实施例能够在宽的AC输入电压范围中驱动发光单元。
附图说明
图1是根据实施例的发光模块100的示意性的框图。
图2是图示根据实施例的包括发光元件驱动器的发光模块的配置的图。
图3图示当整流信号的电平小于参考电压时发光元件驱动器的操作。
图4图示当整理的信号的最大电平超过参考电压时发光元件驱动器的操作。
图5是图示根据另一实施例的包括发光元件驱动器的发光模块的配置的图。
图6a是从图1中示出的AC电源供应的AC信号的波形图。
图6b图示在图1中示出的整流器输出的整流信号。
具体实施方式
在下文中，将会通过附图及其下面的描述清楚地理解实施例。在实施例的描述中，将会理解的是，当诸如层(或者膜)、区域、图案、或者结构的元件被形成在诸如基板、层(或者膜)、区域、焊盘、或者图案的另一元件“上”或者“下”面时，其可以直接地在另一元件“上”或者“下”面，或者在其间通过中间元件被间接地形成。也将会理解的是，可以相对于附图描述在元件“上”或者“下”面。贯穿附图相同的附图标记被用于指定相同的元件。
图1是根据实施例的发光模块100的示意性的框图。
参考图1，发光模块100包括用于发射光的发光单元101和用于驱动和控制发光单元101的发光元件驱动器102。
发光单元101包括串联连接的多个发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)。
例如，发光单元101可以包括依次串联连接的第一至第n发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)。在图4中，n等于4但是不限于此。
发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)中的每个可以包括一个或者多个发光元件，例如，一个或者多个发光二极管。
如果多个发光元件被包括在发光元件阵列中，则发光元件可以被串联地连接，可以被并联地连接，或者可以被串联和并联地连接。
发光元件驱动器102控制串联连接的发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)的发光。
发光元件驱动器102可以包括AC电源110、整流器120、以及控制器130。
AC电源110将AC信号Vac提供给整流器120。
图6a是从图1中示出的AC电源110的AC信号Vac。
参考图6a，AC信号Vac可以是具有最大值MAX和最小值MIN的正弦波或者余弦波。然而，AC信号Vac不被限于这样的波。例如，AC信号Vac可以是具有大约100至200V的最大值和50至60Hz的频率的AC电压，但不限于具有大约100至200V的最大值和50至60Hz的频率的AC电压。
整流器120整流从AC电源110供应的AC信号Vac，并且输出是作为整流结果的波纹电流的整流信号VR。
图6b图示从图1中示出的整流器120生成的整流信号VR。参考图6b，整流器120可以全波整流在图6a中示出的AC信号Vac并且输出如在图6b中所示的整流信号VR。例如，整流信号VR可以是全波整流的AC电压。
基于从整流器120供应的整流信号VR的电平，控制器130控制发光单元101的发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)的照明开和关。
例如，如果整流信号VR的电平等于或者小于参考电压Vref(即，VR≤Vref)，则控制器180可以将第一组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2)连接到第二组的发光元件阵列(例如，LED3和LED4)以便被并联布置并且基于整流信号VR的电平来依次驱动并联连接的第一和第二组的发光元件阵列。例如，参考电压Vref可以基于发光元件阵列的数目和发光元件阵列的操作电压被设置。例如，参考电压Vref可以是160V，而不限于160V。
第一组可以包括将从第一发光元件阵列(例如，LED1)开始到第一节点N1的串联连接的发光元件阵列。第二组可以包括从第一节点N1开始到最后发光元件阵列(例如，LEDn，其中n＝4)的串联连接的发光元件阵列。第一节点N1可以是在串联连接的发光元件阵列的任何两个相邻发光元件阵列的连接点。
例如，第一组的发光元件阵列的数目可以等于第二组的数目，但是它们可以是不同的。
另外，例如，如果整流信号VR的电平超过参考电压Vref(即，VR>Vref)，则控制器130可以基于整流信号VR的电平来依次驱动第一至第n发光元件阵列。
发光元件驱动器102可以进一步包括在AC电源110和整流器120之间的熔断器。熔断器用作保护发光元件驱动器102免受具有瞬间高电平的AC信号。即，如果具有瞬间高电平的AC信号被提供，则熔断器被断开以保护发光元件驱动器102免受具有高电平的AC信号。
图2是图示根据实施例的包括发光元件驱动器102A的发光模块100A的配置的图。与图1中相同的附图标记图示相同的构造并且因此相同构造的描述被省略或者被简要地给出。
参考图2，发光模块100A可以包括发光单元101和发光元件驱动器102A。发光元件驱动器102A可以包括AC电源110、整流器120A以及控制器130A。
可以通过包括四个二极管BD1、BD2、BD3以及BD4的全波二极管桥电路实现整流器120A。整流器120A可以通过a和b的两端输出整流信号VR。整流器120A的一端a可以被连接到串联连接的发光元件阵列之中的第一发光元件阵列LED1的阳极。整流器120A的另一端b可以被电连接到串联连接的发光元件阵列之中的最后发光元件阵列LEDn的阴极。
控制器130A可以包括输入电压感测单元210、控制电路220、转换开关单元130、切换单元240以及保护单元250。
输入电压感测单元210感测从整流器120A供应的整流信号VR的电平，并且基于感测的结果将感测电压Vs提供给控制电路220。
例如，输入电压感测单元210可以以包括例如R1至R3的电阻器的分压器的形式被实现，被串联地连接到整流器120A的两端a和b，并且将串联连接的电阻器中的至少一个的两端的电压作为感测电压Vs供应给控制电路220。
控制电路220可以基于从输入电压感测单元210供应的感测电压Vs来生成用于控制转换开关单元230的第一控制信号S1和用于控制切换单元240的第二控制信号S21至S2n(其中n是大于1的自然数)。
例如，控制电路220可以将感测电压Vs与参考电压Vref进行比较并且根据比较的结果来生成第一控制信号S1。例如，可以根据发光单元101的工作电压(operatingvoltage)Vf和发光单元101中包括的发光元件阵列的数目来确定参考电压Vref。例如，参考电压可以是160V，而不限于160V。
另外，例如，控制电路220可以基于感测电压Vs的电平来生成第二控制信号S21至S2n(其中n是大于1的自然数)。
转换开关单元230根据比较整流信号VR与参考电压Vref的结果，将第一组的发光元件阵列，例如，LED1和LED2，串联地或者并联地连接到第二组的发光元件阵列，例如，LED3和LED4。
例如，基于通过控制电路220提供的第一控制信号S1，转换开关单元230可以将整流器120A的一端a连接到第一节点N1，并且将第一组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2)串联地或者并联地连接到第二组的发光元件阵列(例如，LED3和LED4)。可以从整流器120A的端部a生成整流信号VR。
例如，当整流信号VR的电平小于参考电压Vref时，转换开关单元230可以将整流器120A的端部a电连接到第一节点N1以便在整流器120A和第一节点N1之间形成电流路径。
例如，当整流信号VR的电平超过参考电压Vref时，转换开关单元230可以从第一节点N1断开整流器120A的端部a以便切断在整流器120A的端部a和第一节点N1之间的电流路径。
转换开关单元230可以包括：第一转换开关Q1-1，其将整流器120A的端部a连接到第一节点N1；以及第二转换开关Q1-2，其用于给第一转换开关Q1-1提供从控制电路220供应的栅极控制电压Ge，用于基于第一控制信号S1来控制第一转换开关Q1-1的操作。
第一转换开关Q1-1可以包括第一栅极以及分别连接到整流器120A和第一节点N1的第一源极和第一漏极。
第二转换开关Q1-2可以包括施加第一控制信号S1的第二栅极以及分别被连接到第一转换开关Q1-1的第一栅极和控制电路220的第二源极和第二漏极。
响应于第一控制信号S1，第二转换开关Q1-2可以将从控制电路220供应的栅极控制电压Ge提供给第一转换开关Q1-1的第一栅极。
即，以响应于第一控制信号S1来确定第一转换开关Q1-1的接通或者切断可，并且可以响应于第一控制信号S1来形成或者切断在整流器120A的端部a和第一节点N1之间的电流路径。
可以通过晶体管，例如，场效应晶体管(FET)或者双极结型晶体管(BJT)，实现第一和第二转换开关Q1-1和Q1-2。然而，实施例不限于此。例如，第一转换开关Q1-1和第二转换开关Q1-2可以分别是FET和BJT，而不限于FET和BJT。
转换开关单元230可以进一步包括电阻器R4，该电阻器R4被连接在第一转换开关Q1-1的第一漏极和第一栅极之间，以及电阻器R5，该电阻器R5被连接到第一转换开关Q1-1的第一栅极和第二转换开关Q1-2之间。
电阻器R3和R4可以被偏置使得第一转换开关Q1-1可以被接通。例如，如果第二转换开关Q1-2被接通，则第一转换开关Q1-1的栅极电压可以被保持在小于工作电压的电压，并且电流可以通过电阻器R4和R5流入第二转换开关Q1-2，从而防止过多的电流流入第二转换开关Q1-2的集电极。
另外，转换开关单元230可以进一步包括齐纳二极管ZD1，该齐纳二极管ZD1被连接在第一转换开关Q1-1的第一源极和第一栅极之间。齐纳二极管ZD1可以从第一源极在正向方向中被连接到第一转换开关Q1-1的第一栅极。
如果第二转换开关Q1-2被切断，则齐纳二极管ZD1可以稳定第一转换开关Q1-1的栅极电压，使得均匀的电压被施加到第一转换开关Q1-1的栅极。
另外，转换开关单元230可以进一步包括第一二极管，该第一二极管被连接在第一组的发光元件阵列之中的最后发光元件阵列(例如，LED2)的阴极和第一节点N1之间。第一二极管D1可以在正向方向中从第一组的发光元件阵列之中的最后发光元件阵列(例如，LED2)的阴极被连接到第一节点N1。
如果第一转换开关Q1-1被接通并且因此第一组和第二组被并联连接，则第一节点D1可以用作防止流入到第一转换开关Q1-1电流从第一节点N1流入到第二开关Q2。
转换开关单元230可以进一步包括第二二极管D2，该第二二极管D2被连接在第一转换开关Q1-1的第一源极和第一节点N1之间。第二二极管D2可以从第一转换开关Q1-1的第一源极在正向方向中被连接到第一节点N1。
如果第一转换开关Q1-1被切断并且因此第一组和第二组被串联连接，则第二二极管D2可以用作防止从第一组的第二发光元件阵列LED2流入第一节点N1的电流通过齐纳二极管ZD1、电阻器R5、以及第二转换开关Q1-2流动。
切换单元240包括多个开关Q1至Qn(其中n是大于1的自然数)。开关Q1至Qn(其中n是大于1的自然数)中的每个可以被连接到多个串联连接的发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)之中的任何相应的一个的输出端子(例如，阴极)。
可以响应于第二控制信号S21至S2n(其中n是大于1的自然数)中的任何相应的一个，切换开关Q1至Qn(其中n是大于1的自然数)中的每个。
例如，开关Q1至Qn(其中n是大于1的自然数)中的每个可以通过BJT被实现，并且可以具有分别被连接到发光元件阵列LED1至LEDn中的任何相应的一个的输出端子(例如，阴极)和第二电路220的发射极和集电极以及第二控制信号S21至S2n中的相应的一个被输入的基极。根据另一实施例，开关Q1至Qn中的每个可以通过FET被实现。在这样的情况下，第二控制信号可以被输入到FET的栅极。
通过转换开关单元230的切换和切换单元240的开关Q1至Q4的切换，第一组的发光元件阵列中的至少一个和第二组的发光元件阵列中的至少一个可以被串联地或者并联地连接。
当整流信号VR包括浪涌电压时，保护单元250用作用于浪涌电压的缓冲器，从而保护切换单元240的开关Q3和Q4。
保护单元250可以包括在连接点中的至少一个与整流器120A的另一端部b之间连接的至少一个电容器，在该连接点处切换单元240的开关Q21至Q2n(其中n是大于1的自然数)和发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)被连接。
例如，保护单元250可以包括被连接在第二节点N2和整流器120A的另一端b之间的第一电容器C4，和被连接到第三节点N3和整流器120A的另一端b之间的第二电容器C3。
第二节点N2可以是开关之中的与最后发光元件阵列(例如，LED4)相对应的开关(例如，Q4)和最后发光元件阵列(例如，LED4)的输出端子连接的节点。
第三节点N3可以是在最后发光元件阵列(例如，LED4)之前紧接着的发光元件阵列(例如，LED3)的输出端子和对应于发光元件阵列LED3的开关(例如，Q3)连接的节点。
如果整流电压VR的电平由于浪涌电压的流入而超过发光元件阵列LED1至LEDn(其中n是大于1的自然数)的总工作电压的总和，则高电压被供应到第三和第四开关Q3和Q，4并且因此在第三和第四开关Q3和Q4中消耗的功率增加，从而产生过多的热。
如果整流电压VR的电平由于浪涌电压的流入而增加，则可以通过保护单元250的第一和第二电容器C3和C4降低在第三和第四开关Q3和Q4两端的电压。因此，能够防止第三和第四开关Q3和Q4产生过多的热。这是因为在第一和第二电容器C3和C4两端分布浪涌电压，并且因此在第三和第四开关Q3和Q4两端的电压被降低。
图3图示当整流信号VR的电平小于参考电压Vref时发光元件驱动器102A的操作。
参考图3，控制电路220可以基于通过输入电压感测单元210供应的感测电压Vs感测整流电压VR的电平。
如果整流电压VR的感测到的电平小于参考电压Vref，则可以响应于第一控制信号S1接通转换开关单元230的第一转换开关Q1-1，并且可以并联地连接第一组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2)和第二组的发光元件阵列(例如，LED3和LED4)。
在其期间感测到的整流电压VR的电平小于第一电压电平LV1(VR<LV1)的持续时间中，通过第二控制信号可以切断所有的第一至第四开关(例如，Q1至Q4)并且可以切断并联连接的第一和第二组的所有发光元件阵列(例如，LED1和LED2，和LED3和LED4)。
在其期间感测到的整流电压VR的电平大于第一电压电平LV1并且小于第二电压电平LV2(即，LV1≤VR<LV2)的持续时间中，通过第二控制信号(例如，S21至S24)，第一和第三开关(例如，Q1和Q3)可以被接通并且第二和第四开关(例如，Q2和Q4)可以被切断，第一组的发光元件阵列中的任何一个和第二组的发光元件阵列中的任何一个可以被并联地连接，并且并联连接的第一和第二组的发光元件阵列可以被接通。
例如，第一组的第一发光元件阵列(例如，LED1)和第二组的第三发光元件阵列(例如，LED3)可以被并联连接，并且并联连接的第一和第三发光元件阵列(例如，LED1和LED3)可以被接通。
在其中感测到的整流电压VR的电平大于第二电压电平LV2并且小于第一最小电平MAX1(LV2≤VR<MAX1)的持续时间中，通过第二控制信号(例如，S21至S24)，第二和第四开关Q2和Q4可以被接通并且第一和第三开关Q1和Q3可以被切断。另外，第一组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2)和第二组的发光元件阵列(例如，LED3和LED4)可以被并联连接，并且并联连接的第一和第二组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2，以及LED3和LED4)可以被接通。
电压电平LV1和LV2中的每个可以是能够驱动并联连接的第一和第二组的电压。
例如，第一电压电平LV1可以是能够驱动并联连接的第一和第二组中的第一和第二发光元件阵列(例如，LED1和LED2)的电压。例如，第一电压电平LV1可以是第一发光元件阵列或者第二发光元件阵列的工作电压。
第二电压电平LV2可以是能够驱动并联连接的第一至第四发光元件阵列LED1和LED2，以及LED3和LED4的电压。例如，第二电压电平LV2可以是第一和第二发光元件阵列的工作电压的总和的电压电平或者第三和第四发光元件阵列的工作电压的总和的电压电平。
第一最大电平MAX1可以小于或者等于参考电压Vref。
图4图示当整流信号VR的最大电平超过参考电压Vref时发光元件驱动器102A的操作。
如参考图3所描述的，当整流电压VR的电平小于参考电压Vref时，通过控制电路220，第一组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2)和第二组的发光元件阵列(例如，LED3和LED4)可以被并联连接。
在其期间感测到的整流电压VR的电平小于第一电压电平LV1(VR<LV1)的持续时间中，在其期间感测到的整流电压VR的电平大于第一电压电平LV1并且小于第二电压电平LV2(LV1≤VR<LV2)的持续时间中，以及在其期间感测到的整流电压VR的电平大于第二电压电平LV2并且小于第一最大电平MAX1(LV2≤VR<MAX1)的持续时间中，在第一组的发光元件阵列中的至少一个和第二组的发光元件阵列中的至少一个被并联连接的状态下，可以接通或者切断发光元件阵列(例如，LED3和LED4)，如参考图3所描述的。
接下来，如果感测到的整流电压VR的电平超过参考电压Vref，则响应于第一控制信号S1转换开关单元230的第一转换开关Q1-1可以被切断，并且可以串联地连接第一组的发光元件阵列(例如，LED1和LED2)和第二组的发光元件阵列(例如，LED3和LED4)。即，第一至第四发光元件阵列(例如，LED1至LED4)可以被串联地连接。
在第一组和第二组被串联地连接的状态下，在其期间感测到的整流电压VR的电平大于第三电压电平LV3并且小于第四电压电平LV4(LV3≤VR<LV4)的持续时间中，通过第二控制信号(例如，S21至S24)，第三开关(例如，Q3)可以被接通，第一、第二以及第四开关(例如，Q1、Q2以及Q4)可以被切断，第一至第三发光元件阵列(例如，LED1至LED3)可以被接通，并且第四发光元件阵列(例如，LED4)可以被切断。
在第一组和第二组被串联连接的状态下，在其期间感测到的整流电压VR的电平大于第四电压电平LV4并且小于预设第二最大电平MAX2(LV4≤VR<MAX2)的持续时间中，通过第二控制信号(例如，S21至S24)，第四开关(例如，Q4)可以被接通，第一至第三开关(例如，Q1至Q3)可以被切断，并且第一至第四发光元件阵列LED1至LED4可以被接通。
第三电压电平LV3可以是驱动串联连接的第一至第三发光元件阵列(例如，LED1至LED3)的电压。例如，第三电压电平LV3可以是第一至第三发光元件阵列的工作电压的总和的电压电平。
第三电压电平LV3可以大于或者等于第一最大电平IMAX1。
参考电压Vref可以大于第一组的发光元件阵列的驱动电压的总和。例如，参考电压Vref可以等于或者大于第一组的发光元件阵列的驱动电压和第二组的任何一个发光元件阵列的驱动电压的总和。例如，参考电压Vref可以小于第一组的发光元件阵列的驱动电压和第二组的任何两个发光元件阵列的驱动电压的总和。
第四电压电平LV4可以是能够驱动串联连接的第一至第四发光元件阵列(例如，LED1至LED4)的电压。例如，第四电压电平LV4可以是第一至第四发光元件阵列(例如，LED1至LED4)的驱动电压的总和的电压电平。
当输入AC电压是220V时正常的AC直流电方案的发光元件驱动装置可以具有200至240V的输入电压区域，并且当输入AC电压是110V时其可以具有100至120V的输入电压区域。与具有90至140V和180至264V的输入电压区域的开关模式电源(SMPS)方案相比较，这个输入电压区域可能窄。
如果110V的AC电压被供应到用于驱动具有220V的驱动电压的发光单元的发光元件驱动装置，则流入发光单元的电流被减半。
根据实施例，甚至当输入AC电压的电平变化(例如，从110到220V)时，流入发光单元101的电流的减少被防止并且能够以相同的亮度驱动发光单元101。
根据实施例，AC输入电压的范围能够被扩大，可以在其中输入AC电压是100、120、或者230V的区域中使用发光元件驱动装置，并且具有不同AC输入电压区域的两个或者三个产品(例如，包括发光元件阵列的发光模块)可以被替换成具有一个AC输入电压区域的一个产品。
图5是图示根据另一实施例的包括发光元件驱动器102B的发光模块100B的配置的图。与图2中相同的附图标记指示相同的构造并且因此相同构造的描述被简要地给出或者被省略。
参考图5，发光模块100B可以包括发光单元101和用于驱动发光单元101的发光元件驱动器102B。
发光元件驱动器102B可以包括AC电源110、整流器120A以及控制器130B。
控制器130B可以包括输入电压感测单元210、控制电路220、转换开关单元230、切换单元240以及保护单元250A。
在图2中示出的保护单元250的第二电容器C3可以被替换成图5中的保护单元250A的晶体管Q5。晶体管Q5可以是FET，而不限于FET。
晶体管Q5被连接在节点N2和整流器120A的另一端b之间并且响应于通过控制电路220提供的第三控制信号S3被切换。
例如，晶体管Q5可以包括分别被连接到节点N2和整流器120A的另一端b的源极和漏极以及输入第三控制信号S3的栅极。
可以基于感测电压Vs的电平来生成第三控制信号S3。例如，因为当浪涌电压被施加时整流信号VR的电平大于第二最大电平MAX2，所有当基于感测电压Vs的电平确定的整流信号VR的电平超过第二最大电压MAX时，控制电路220可以生成用于接通晶体管Q5的控制信号S3。
当浪涌电压被供应时，控制电路220接通FET Q5，使得对应于FET Q5的击穿电压(例如，FET Q5的源极-漏极电压的最大值)的、具有高电压和高频频率的浪涌电压的一部分，可以被分布到FET Q5。那么，在开关Q3两端的电压能够被降低，并且能够防止开关Q3产生过多的热。
当浪涌电压范围从500V到1kV时可以使用在图2中示出的保护电路250，并且当浪涌电压大于1kV时可以使用在图5中示出的保护电路250A。
如上所述，当整流信号VR的电平小于参考电压Vref时实施例驱动要被并联连接的第一和第二组的发光元件阵列，并且当整流信号VR的电平超过参考电压Vref时驱动要被串联连接的第一和第二组的发光元件阵列，从而在宽的AC输入电压范围，例如，100至230V中驱动发光单元101。
如在上文中描述的特征、结构、作用等等被包括在本发明的至少一个实施例中并且不应仅限于一个实施例。另外，本领域的技术人员甚至可以相对于其他实施例组合或者修改在各自的实施例中描述的特征、结构、作用等等。因此，与这些组合和修改有关的内容应被解释为在本发明的范围内。
工业实用性
实施例被应用于发光元件驱动装置和照明装置，其能够在宽的AC输入电压范围中驱动发光单元。

Claims (20)

1.一种发光元件驱动装置，所述发光元件驱动装置用于控制多个串联连接的发光元件阵列，包括：
整流器，所述整流器被配置成整流交流(AC)信号并且输出整流信号；以及
控制器，所述控制器被配置成感测所述整流信号的电平，将感测到的整流信号的电平与参考电压进行比较，以及基于比较的结果将所述发光元件阵列之中的第一组连接到所述发光元件阵列之中的第二组以便被串联或者并联布置，
其中，所述第一组包括从第一发光元件阵列开始到第一节点的串联连接的发光元件阵列，以及所述第二组包括从所述第一节点开始到最后发光元件阵列的串联连接的发光元件阵列，以及所述第一节点是在串联连接的发光元件阵列之中的任何两个相邻发光元件阵列的连接点，
其中，所述控制器包括：
输入电压感测单元，所述输入电压感测单元被配置成感测所述整流信号的电平并且根据所述感测的结果来提供感测电压；
控制电路，所述控制电路被配置成将所述感测电压与所述参考电压进行比较，根据比较的结果来生成第一控制信号，以及基于所述感测电压的电平来生成第二控制信号；
转换开关单元，所述转换开关单元被配置成将所述整流器的端部连接到所述第一节点以及基于所述第一控制信号来执行切换操作；以及
切换单元，所述切换单元包括多个开关，所述多个开关基于所述第二控制信号来切换，所述开关中的每个被连接在串联连接的发光元件阵列之中的任何相应的一个的输出端子和所述控制电路之间，以及
其中，所述转换开关单元包括：
第一转换开关，所述第一转换开关被配置成将所述整流器的一端连接到所述第一节点；以及
第二转换开关，所述第二转换开关被配置成给所述第一转换开关提供从所述控制电路供应的栅极控制电压，用于基于所述第一控制信号来控制所述第一转换开关的操作。
2.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，
如果所述整流信号的电平小于所述参考电压，则所述控制器将属于所述第一组的至少一个发光元件阵列连接到属于所述第二组的至少一个发光元件阵列以便被并联布置，以及
如果所述整流信号的电平超过参考电压，则所述控制器将属于所述第一组的发光元件阵列连接到属于所述第二组的发光元件阵列以便被串联布置。
3.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，
其中，所述第一转换开关包括第一栅极以及分别连接到所述整流器和所述第一节点的第一源极和第一漏极，以及
其中，所述第二转换开关包括施加所述第一控制信号的第二栅极以及分别被连接到所述第一转换开关的第一栅极和所述控制电路的第二源极和第二漏极。
4.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，
其中，所述输入电压感测单元被配置成为包括多个电阻器的分压器。
5.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，当所述整流电压的电平小于所述参考电压时，响应于所述第一控制信号来接通所述第一转换开关使得所述第一组和所述第二组被并联地连接。
6.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，当所述整流信号的电平超过所述参考电压时，响应于所述第一控制信号来接通所述第一转换开关使得所述第一组和所述第二组被串联连接。
7.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，所述转换开关单元进一步包括：
第一电阻器，所述第一电阻器被连接在所述第一转换开关的第一漏极和第一栅极之间；以及
第二电阻器，所述第二电阻器被连接在所述第一转换开关的第一栅极和所述第二转换开关之间。
8.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，所述转换开关单元进一步包括齐纳二极管，所述齐纳二极管被连接在所述第一转换开关的第一源极和第一栅极之间。
9.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，所述转换开关单元进一步包括第一二极管，所述第一二极管被连接在所述第一组的发光元件阵列之中的最后发光元件阵列的阴极和所述第一节点之间。
10.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，进一步包括：第二二极管，所述第二二极管被连接在所述第一转换开关和所述第一节点之间。
11.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，
其中，所述控制器进一步包括保护单元，所述保护单元包括第一电容器，所述第一电容器被连接在第二节点和所述整流器的另一端之间，以及
所述第二节点是串联连接的发光元件阵列的最后发光元件阵列和所述开关之中的与所述最后发光元件阵列相对应的开关被连接的节点。
12.根据权利要求11所述的发光元件驱动装置，
其中，所述保护单元进一步包括第二电容器，所述第二电容器被连接在第三节点和所述整流器的另一端之间，以及
所述第三节点是在所述最后发光元件阵列之前紧接着的发光元件阵列和与在所述最后发光元件阵列之前紧接着的发光元件阵列相对应的开关被连接的节点。
13.根据权利要求12所述的发光元件驱动装置，其中，所述保护单元进一步包括晶体管，所述晶体管具有在所述第三节点和所述整流器的另一端之间连接的源极和漏极以及通过所述控制电路控制的栅极。
14.根据权利要求1所述的发光元件驱动装置，其中，所述第一组的发光元件阵列的数目等于所述第二组的发光元件阵列的数目。
15.一种用于控制多个串联连接的发光元件阵列的发光元件驱动装置，包括：
整流器，所述整流器被配置成整流交流(AC)信号并且输出整流信号；
输入电压感测单元，所述输入电压感测单元被配置成感测所述整流信号的电平并且根据所述感测的结果来提供感测电压；
控制电路，所述控制电路被配置成根据将所述感测电压与参考电压比较的结果来生成第一控制信号，以及基于所述感测电压的电平来生成第二控制信号；
转换开关单元，所述转换开关单元被配置成连接在所述整流器的端部和第一节点之间，并且基于所述第一控制信号来切换；以及
多个开关，所述多个开关被配置成基于所述第二控制信号来执行切换操作，
其中，所述开关中的每个被连接到串联连接的发光元件阵列的输出端子之中的任何相应的一个，
所述第一节点是在串联连接的发光元件阵列之中的任何两个相邻发光元件阵列的连接点，
其中，所述转换开关单元包括：
第一转换开关，所述第一转换开关被配置成将所述整流器的一端连接到所述第一节点；以及
第二转换开关，所述第二转换开关被配置成给所述第一转换开关提供从所述控制电路供应的栅极控制电压，用于基于所述第一控制信号来控制所述第一转换开关的操作，
其中，所述多个发光元件阵列包括：第一组，所述第一组包括从第一发光元件阵列开始到所述第一节点的串联连接的发光元件阵列；以及第二组，所述第二组包括从所述第一节点开始到最后发光元件阵列的串联连接的发光元件阵列，以及
通过所述转换开关单元的切换和所述多个开关的切换，属于所述第一组的发光元件阵列中的至少一个被串联地或者并联地连接到属于所述第二组的发光元件阵列中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的发光元件驱动装置，
其中，所述第一转换开关包括第一栅极以及分别连接到所述整流器和所述第一节点的第一源极和第一漏极，以及
其中，所述第二转换开关包括施加所述第一控制信号的第二栅极以及分别被连接到所述第一转换开关的第一栅极和所述控制电路的第二源极和第二漏极。
17.根据权利要求15所述的发光元件驱动装置，其中，当所述整流信号的电平小于所述参考电压时，所述转换开关单元将所述整流器的端部电连接到所述第一节点以在所述整流器的端部和所述第一节点之间形成电流路径。
18.根据权利要求15所述的发光元件驱动装置，其中，当所述整流信号的电平超过所述参考电压时，所述转换开关单元从所述第一节点电断开所述整流器的端部以切断在所述整流器的端部和所述第一节点之间的电流路径。
19.根据权利要求15所述的发光元件驱动装置，其中，所述参考电压等于或者大于所述第一组的发光元件阵列的驱动电压和所述第二组的发光元件阵列中的任何一个的驱动电压的总和。
20.一种发光模块，包括：
发光单元，所述发光单元包括多个串联连接的发光元件阵列；以及
根据权利要求1至权利要求19中的任何一项所述的发光元件驱动装置。
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