CN112804781A - 控制电路、驱动电路、控制方法及照明装置 - Google Patents
控制电路、驱动电路、控制方法及照明装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种控制电路、驱动电路、控制方法及照明装置,控制电路用于控制直流电源和n个LED组串接构成的电气回路,其包括控制单元和m个分开关单元;分开关单元分别对应一个LED组;控制单元分别控制分开关单元的导通或截止;当直流电源的输出电压不小于n个LED组的导通压降之和时,控制单元截止m个分开关单元形成主回路;当输出电压小于n个LED组的导通压降之和时,控制单元导通至少一个分开关单元,并截止剩余的分开关单元,形成分回路。本发明在直流电源的输出电压降低的情况下,控制分开关单元的导通或截止,使LED在输出电压降低的情况下仍能被点亮。
Description
本申请要求申请日为2019年11月13日的中国专利申请CN201911106847.7的优先权。
本申请要求申请日为2019年11月13日的中国专利申请CN201911106813.8的优先权。
本申请要求申请日为2019年11月13日的中国专利申请CN201911106939.5的优先权。
本申请要求申请日为2019年11月13日的中国专利申请CN201911106790.0的优先权。
本申请要求申请日为2019年11月13日的中国专利申请CN201911107801.7的优先权。
本申请要求申请日为2020年4月26日的中国专利申请CN202010340456.8的优先权。
本申请要求申请日为2020年6月6日的中国专利申请CN202010508921.4的优先权。
本申请要求申请日为2020年6月8日的中国专利申请CN202010514816.1的优先权。
本申请要求申请日为2020年7月20日的中国专利申请CN 202010699341.8的优先权。
本申请引用上述中国专利申请的全文。
技术领域
本发明涉及LED照明领域,特别涉及一种控制电路、驱动电路、控制方法及照明装置。
背景技术
LED(发光二极管)是当前主流的发光元件,LED上的电压和电流变化,会导致LED发光量的变化,在LED上施加期望的电流,形成导通压降,获得期望的发光量,是驱动电路的重要设计指标之一,驱动电路的另一个设计指标是输入功率稳定,以防止LED装置的发热量过大,保证LED装置的寿命。
图1为一种额定电压为9V,额定电流为60mA的LED的参数关系图,从中可以看出,为获得期望的60mA的驱动电流,LED的导通压降约9V。当LED两端电压下降时,LED的驱动电流下降,LED 的功率和LED的发光亮度也下降,但是LED的功率及发光亮度与LED的驱动电流不成直线的比例关系。换言之,当流过LED的驱动电流下降时,LED两端电压下降,LED的功率和发光亮度也下降,反之亦然。
通过对现有技术的检索发现,传统的驱动电路多数如图2或图3所示。图2的驱动电路通过控制流过LED的电流稳定实现发光亮度稳定。如图2所示,市电VACA经整流桥DBA和电解电容CA 滤波形成了直流电源,输出脉动直流电压VRECA给LEDA供电,其中LEDA由一或多个LED串联或者并联组成,电压基准VA、运放EAA、MOS管QA和电阻RSA构成电流源UA。在脉动直流电压VRECA 大于LEDB的导通压降VLEDA的时候,流过LEDA的电流由电流源UA控制为稳定值。
图3的驱动电路通过控制流过LED的功率变化实现输入功率稳定。如图3所示,市电VACB经整流桥DBB和电解电容CB滤波形成了直流电源,输出脉动直流电压VRECB给LEDB供电,其中LEDB 由一或多个LED串联或者并联组成,电压基准VB、运放EAB、MOS管QB和电阻RSB、R2构成电流源UB,还包括电阻R1和电容CF检测滤波脉动直流电压VRECB的信号。在脉动直流电压VRECB大于LEDB的导通压降VLEDB的时候,流过LEDB的电流随着脉动直流电压VRECB的升高而降低,反之亦然,实现输入功率稳定。
但是当脉动直流电压VREC降低时,如图4所示,当脉动直流电压VREC降低到低于LED的导通压降VLED时,LED将变暗甚至不能被点亮,或者,LED的电流周期性(对应于工频频率50/60HZ) 的增加和减小,产生低频频闪,频闪深度随市电电压的降低而降低,通常地,在市电电压下降10%时,频闪深度超过10%,影响了照明装置的发光效果。
发明内容
如果能够提升耦合的多个LED组对供电电压的变化的容限(tolerance),例如容许更宽范围的供电电源电压的变化或降低因此而产生的频闪,将是有益的。
浮地/共地电路结构
在本发明的一个实施例中,提出了一种针对固态照明负载(solid statelighting load) 或者发光负载(luminous load)控制电路,用于驱动由直流电源供电的n个发光负载阵列,发光负载控制电路包括:
控制单元;
m个分开关单元,被配置为当控制电路驱动/被应用至n个发光负载时,分别对应耦合n个发光负载中的m个发光负载,m个分开关单元各自的控制端被分别连接至控制单元,受控于控制单元以旁路对应的发光负载;
其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。
可选地,发光负载为发光二极管(LED)、OLED、高分子发光二极管等。
进一步可选地,以LED类负载作为示例性说明的本申请中的任一个实施例的方法、装置、设备等,均可适用于其他一些不同的可发光器件/元件,例如:发光负载、固态照明负载、固态发光负载、固态发光体等,进而,本发明的任意实施例中的“LED”、“LED组(或也称为:LED阵列)”等均可被字面地(literally)替换为发光负载、固态照明负载、发光单元、固态照明单元、固态发光负载、固态发光体等,以提供具有这些发光器件的驱动电路、控制电路或照明装置的方案。
可选地,每个发光负载、固态照明负载或LED组均可包括多个LED单元,例如:串联的多个 LED单元、并联的多个LED单元以及串并联(即,串联和/或并联)组合的多个LED单元。
可选地,在本发明的另一个实施例中,还提出了一种针对LED的阵列的控制电路,用于驱动由直流电源供电的互相耦合(例如:串联连接)的n个LED组,该控制电路包括:控制单元和m个分开关单元。m个分开关单元,被配置为:当控制电路被应用至(或集成于)n个LED组时,m个分开关单元中m-x个分开关单元分别(例如一一对应地)并联(或并联地耦合)于n个LED组中 m-x个LED组,其余x个分开关单元被分别跨接于A)x个连接点,和B)共地连接点(或称旁路连接点)之间。
可选地,n个LED组被部分地或全部地串联连接。其中,x个连接点,(分别)位于n个LED 组中的(相邻)两者之间/两两之间。从另一个角度而言,x个连接点,分别是x对(pair)相邻 LED组之间的连接点;或者说,x个连接点,分别是n个LED组中x对相邻LED组的各自的连接点。具体地,n个LED组中每对LED组包括在串行连接中相邻的两个LED组,相邻的两个LED组之间存在一个连接点,则从n个LED组中选取的x对LED组中存在x个此类连接点。共地连接点位于n个LED(作为一个整体)与直流电源的输出端之间。m个分开关单元各自的控制端被分别连接至控制单元。n≥2,m≥1,n≥m≥x≥0,x、m、n均为整数。
可选地,如果m个分开关单元为N型器件,共地连接点可以位于:i)n个LED组的电流流出端之后,2)n个LED组电流流出端与直流电源的负极性输出端之间,或者3)(n个LED组和直流电源构成的主回路工作时)n个LED组中在电流方向上的最后一个LED组与直流电源负极性输出端之间。可选地,沿电流方向,m-x个分开关单元也可以至少部分地设置在x个分开关单元的上游。
可选地,如果m个分开关单元为P型器件,共地连接点可以位于:i)n个LED组的电流流入端之前,或者,2)n个LED组电流流入端与直流电源的正极性输出端之间,或者3)n个LED组被全部导通时,沿电流方向的第一位置上的LED组与直流电源的正极性输出端之间。可选地,沿电流方向,m-x个分开关单元可以至少部分地设置在x个分开关单元的下游。
可选地,在本发明的另一个实施例的针对LED的阵列的控制电路中,m=1,n=2,x=1,即,控制电路中只配置有一个共地开关,而并不配置浮地开关。具体地,用于驱动由直流电源供电的互相耦合(例如:串联连接)的2个LED组,直流电源与第一LED组和第二LED组依次串联。该控制电路包括:控制单元和第一分开关单元。当控制电路被应用至(或集成于)2个LED组时,第一分开关单元被跨接于下述A点与B点之间,该A点为第一LED组和第二LED组之间的连接点,B 点位共地连接点。第一分开关单元的控制端被连接至控制单元。其中第一分开关单元为N型器件,共地连接点可以位于:第二LED组电流流出端与直流电源的负极性输出端之间,而在电流方向上,第二LED组位于第一LED组的下游。
可选地,在本发明的另一个实施例的针对LED的阵列的控制电路中,m=2,n=2,x=1,即,控制电路中配置有2个分开关单元,包括一个共地开关和一个浮地开关。具体地,用于驱动由直流电源供电的互相耦合(例如:串联连接)的2个LED组,直流电源正极性端→第一LED组→第二 LED组→直流电源负极性端的电路可视为构成主回路。该控制电路包括:控制单元和第一分开关单元、第二分开关单元。当控制电路被应用至(或集成于)2个LED组时,第一分开关单元被跨接于 (主回路中的)下述A点与B点之间,该A点为第一LED组和第二LED组之间的连接点,而B点为共地连接点(Ground)。第二分开关单元被并联于第二LED组。第一分开关单元的控制端和第二分开关单元的控制端被分别连接至控制单元。其中,第一分开关单元和第二分开关单元均为N型器件,共地连接点可以位于:第二LED组与直流电源的负极性输出端之间,而在电流方向上,第二LED组位于第一LED组的下游。
可选地,在一些实施例的主回路中还可以串联限流器件,例如位于第二LED组与直流电源负极性端之间。
可选地,在一些实施例的主回路中还可以串联第三LED组,例如位于直流电源正极性端与第一LED组之间。在m=2,n=2,x=1或者m=1,n=2,x=1的电路结构中,该第三LED组不可被任何分开关单元所旁路,因此,在直流电源供电过程中,只要直流电源的输出电压大于该第三LED组的导通压降,则该第三LED组保持常亮状态。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种驱动电路或照明装置,包括:控制单元、n个发光单元串联连接,由直流电源供电;n个发光单元与所述直流电源构成主回路。所述n个发光单元中的各个发光单元包括:LED组。可选地,发光单元还可以包括第一分开关单元和/或第二分开关单元。
其中,所述第一分开关单元被并联连接于所述发光单元中的LED组,所述第二分开关单元第一端(正极性端/负极性端,取决于分开关单元为P型或N型)被连接于所述LED组的一端(阳极/ 阴极),所述第二分开关单元的第二端被连接于所述直流电源的第二输出端。所述第一分开关单元和/或第二分开关单元通过各自的控制端被分别连接至所述控制单元,所述第二分开关单元(通过所述控制单元)可操作以导通,从而将来自所述直流电源的第一输出端的电流转移(divert)/ 旁路至第二输出端(或者说,将从所述第一输出端流入n个发光单元的串联体中的电流,转移/旁路至第二输出端,亦即,将所述主回路中电流转移/旁路流经该第二分开关单元,或者说将所述主回路中电流部分或全部地从该第二分开关单元中分流)。其中,包括第一分开关单元、第二分开关单元中至少一个的发光单元的数量为m。可选地,n个发光单元(的串联体)作为一个整体,其第一端(的一个发光单元)被连接至所述直流电源的第一输出端,其第二端(的一个发光单元)被连接至直流电源的第二输出端,从而构成至少部分的上述主回路。m、n均为整数,n≥2,m≥1,且 m≤n。
在本发明的一个实施例中,提出了一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的至少部分串联的 n个LED组,所述控制电路包括:
控制单元;
m个发光驱动单元,被配置为,当所述控制电路被应用于所述n个LED组时,分别对应耦合所述n个LED组中的m个LED组;
所述m个发光驱动单元中的各个发光驱动单元包括:第一分开关单元和/或第二分开关单元,其中,所述第一分开关单元被配置为并联耦合所述m个LED组中对应LED组,所述第二分开关单元第一端(正极性端/负极性端)被配置为连接所述对应LED组的一端(阳极/阴极),所述第二分开关单元的第二端被配置为耦合所述n个LED组的第二端(尾端)。所述第一分开关单元和/或第二分开关单元通过各自的控制端被分别连接至所述控制单元,当导通时将来自所述n个LED组的第一端的电流转移(divert)/旁路至第二端(或者说将从所述n个LED组的第一端流入的电流转移(divert)/旁路至第二端)。其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的至少部分串联的n个LED组,所述控制电路包括:
控制单元;
m个发光驱动单元,被配置为,当所述控制电路被应用于所述n个LED组时,分别对应耦合所述n个LED组中的m个LED组;所述m个发光驱动单元被沿主回路依次设置,其中,所述主回路经由所述直流电源的第一输出端、所述n个LED组和所述直流电源的第二输出端。
所述m个发光驱动单元中的各个发光驱动单元包括:第一分开关单元和/或第二分开关单元,其中,所述第一分开关单元被配置为并联耦合所述m个LED组中对应LED组,所述第二分开关单元第一端(正极性端/负极性端)被配置为连接所述对应LED组的一端(阳极/阴极),所述第二分开关单元的第二端被配置为耦合所述第二输出端。所述第一分开关单元和/或第二分开关单元通过各自的控制端被分别连接至所述控制单元,所述第二分开关单元(通过所述控制单元)可操作以导通,从而将来自所述第一输出端的电流转移(divert)/旁路至第二输出端(或者说,将从所述第一输出端流入n个LED组的电流转移/旁路至第二输出端,亦即,将所述主回路中电流转移/ 旁路流经该第二分开关单元,或将所述主回路中电流部分或全部地从该第二分开关单元中分流)。其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。
可选地,N型的第一分开关单元的正极性端(或称为电流输入端)可以被配置为连接所述对应 LED组的阳极,N型的第一分开关单元的负极性端(或称为电流输出端)可以被配置为连接所述对应LED组的阴极。或者,P型的第一分开关单元的电流输入端可以被配置为连接对应LED组的阳极,P型的第一分开关单元的电流输出端可以被配置为连接对应LED组的阴极。
可选地,N型的第二分开关单元的正极性端(即上述一些实施例中的第一端)可以被配置为连接所述对应LED组的阴极;或者P型的第二分开关单元的负极性端(即上述一些实施例中的第一端)可以被配置为连接所述对应LED组的阳极。
可选地,N型的第二分开关单元的正极性端可以被配置为连接所述对应LED组的阳极;或者P 型的第二分开关单元的负极性端可以被配置为连接所述对应LED组的阴极。
可选地,如果同一个发光驱动单元既包括第一分开关单元又包括第二分开关单元,则控制单元通过该第一分开关单元和第二分开关单元的控制端,协调两者互斥地/互补地导通,即:除两者之间互相切换的过渡过程之外,一般不会使得两者同时导通。
可选地,在第一分开关单元和第二分开关单元被直接连接的情况下,N型的第一分开关单元的负极性端(或电流输出端)可以被配置为连接N型的第二分开关单元的正极性端,两者之间连接点可以用于耦合对应LED组的阴极。而N型的第一分开关单元的正极性端可以被配置为连接所述对应LED组的阳极,第二分开关单元的负极性端可以被配置为连接共地连接点或直流电源的负极性输出端。对P型分开关单元则与此同理,不再赘述。
在本发明的一个实施例中,提出了一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的至少部分串联的 n个LED组,控制电路包括:
控制单元;
m个分开关单元,被配置为,当控制电路被应用于n个LED组时,
分别对应耦合n个LED组中的m个LED组,m个分开关单元各自的控制端被分别连接至控制单元;其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。
其中,m个分开关单元通过各自的控制端,受控于控制单元以导通,从而选择性地旁路n个LED 组,使得流经LED组的电流被部分或全部地转移(divert)至对应的分开关单元上。
可选地,在一些实施例的控制电路中,m个分开关单元中m-x个分开关单元分别对应地并联于 n个LED组中m-x个LED组,m个分开关单元中其余x个分开关单元被分别跨接于A)x个连接点,和B)共地连接点之间。x个连接点,分别位于n个LED组中的x对相邻LED组之间,共地连接点位于n个LED与直流电源的输出端之间;m≥x≥0,x为整数。此处,本领域技术人员可以理解:x=m,代表不存在与LED组并联耦合的分开关单元(或可称为浮地分开关单元、浮地开关)。
可选地,在“m-x个分开关单元之一”(或称第一分开关单元)和“x个分开关单元之一”(或称第二分开关单元)被直接连接于同一个LED组的情况下,N型的第一分开关单元的负极性端(或电流输出端)可以被配置为连接N型的第二分开关单元的正极性端,两者之间连接点可以用于耦合对应LED组的阴极。而N型的第一分开关单元的正极性端可以被配置为连接所述对应LED组的阳极,第二分开关单元的负极性端可以被配置为连接共地连接点或直流电源的负极性输出端。对P 型分开关单元则与此同理,不再赘述。
可选地,在一些实施例的控制电路中,如果所述m个分开关单元为N型器件,所述共地连接点位于下述三者之一:i)所述n个LED组的电流流出端之后,2)所述n个LED组电流流出端与所述直流电源的负极性输出端之间,或者3)所述n个LED组中沿电流方向的最后一个与所述直流电源负极性输出端之间。如果所述m个分开关单元为P型器件,所述共地连接点位于下述三者之一:共地连接点可以位于:i)所述n个LED组的电流流入端之前,2)所述n个LED组电流流入端与所述直流电源的正极性输出端之间,或者3)所述n个LED组中沿电流方向的第一个与所述直流电源的正极性输出端之间。
可选地,在一些实施例的控制电路中,还包括限流器件,被连接于所述控制电路中,以使得当所述控制电路驱动所述n个LED组时,与所述n个LED组和所述直流电源构成主回路的至少部分。
可选地,在一些实施例的控制电路中,所述限流器件和至少部分的所述m个分开关单元被配置为独立地或联合地调节流经至少部分的所述n个LED组的电流。
可选地,在一些实施例的控制电路中,所述限流器件具有被连接至所述控制单元的控制端,所述限流器件和/或至少部分的所述m个分开关单元可操作以根据各自的控制端的控制信号,调节各自的电流。
可选地,在一些实施例的控制电路中,所述m个分开关单元为N型器件,与所述m个分开关单元对应/耦合的LED组和所述限流器件被沿电流方向依次设置,其中,所述共地连接点位于:i) 所述限流器件和所述直流电源的负极性输出端之间,或ii)所述限流器件和所述n个LED组中最后一个LED组之间。
可选地,在一些实施例的控制电路中,所述m个分开关单元为P型器件,所述限流器件和与所述m个分开关单元对应/耦合的LED组被沿电流方向依次设置,其中,所述共地连接点位于:i) 所述限流器件和所述直流电源的正极性输出端之间,或ii)所述限流器件和所述n个LED组中第一个LED组之间。
可选地,在一些实施例的控制电路中,所述m个分开关单元分别受控于所述控制单元,切换于至少导通、调节或截止状态。
可选地,在一些实施例的控制电路中,如所述m个分开关单元为N型器件,所述限流器件被串联于所述n个LED组中最后一个LED组与所述直流电源的负极性输出端之间;所述共地连接点位于所述限流器件和所述直流电源的负极性输出端之间。或者,如所述m个分开关单元为P型器件,所述限流器件被串联于所述n个LED组中第一个LED组与所述直流电源的正极性输出端之间;所述共地连接点位于所述限流器件和所述直流电源的正极性输出端之间。
值得注意,对控制电路外部,共地连接点被配置为耦合于例如电源的负极性输出端,但并不限于共地连接点与电源的负极性输出端的直接相连,例如也可以通过控制电路内部或外部的一些电阻等电路器件间接地连接至被封装的控制电路的接地引脚,或者电源的负极性输出端。
另外,可选地,此处以及其他一些实施例中,相对于n个LED组,控制电路是独立的。换言之, LED组并不属于控制电路的一部分。
可以理解,包括此处一些实施例以及“浮地/共地电路结构”标题之下的其他实施例在内的本申请的电路、照明装置等实体实施例,也可以与“恒功率/高频轮换地点亮LED”标题之下的一些实施例的控制方法、驱动方法等进行组合以构成更多的变形例,为简化描述,在本申请中不再一一枚举。
在本发明的一个实施例中,提出了一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的n个LED组,控制电路包括:
控制单元;
m个分开关单元,被配置为当控制电路驱动n个LED组时,分别对应耦合n个LED组中的m 个LED组,m个分开关单元各自的控制端被分别连接至控制单元,受控于控制单元以旁路对应的 LED组;
其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。另外,此处的控制电路,在其他一些实施例中也可被称为驱动控制电路。
可选地,该直流电压可以来自电池等储能装置,可以是稳定电压、恒定电压。
当然,应当理解:虽然本发明的一些实施例中针对经整流的纹波电能对相关的方法、装置、设备、电路等进行说明,但这些实施例也可以适用于一般的周期性变化的电能、非周期性变化的电能、具有电压纹波的不稳定电能,等,或者基于这些实施例针对这些多样化的可变的、恒定的电能形成各种变形例,这些变形例中的方法、装置、设备、电路等,均属于本发明的公开范围。
可选地,在串联的n个LED组中,每个LED组的P极(或正极)可以和与其相邻的LED组的 N极(或负极)相连接。
可选地,在一些实施例的控制电路中,m个分开关单元,通过受控于控制单元的选择性的导通,旁路对应的一个或多个LED组。通过导通m个分开关单元中各种可行的组合,从而,选择性地建立(enable)不同的旁路回路(在其他一些实施例中或也称为分回路)及其中的旁路回路电流。如果m个分开关单元均被截止,则至少由直流电源和全部的n个LED组构成的主回路(在其他一些实施例中或也称为:第一回路、串联回路)工作。可以理解:本发明一些实施例中的主回路包括但不限于:n个LED组和直流电源。例如,主回路还可以包括限流器件等。
可选地,在一些实施例的控制电路中,m个分开关单元中m-x个分开关单元对应地(例如:一一对应)与m个LED组中m-x个LED组并联,其余x个分开关单元分别被对应地跨接于m个LED 组中的其余x个LED组的一端与直流电源输出端之间,其中,x为整数,m≥2,m≥x≥0。其中, x个共地开关与直流电源输出端之间的连接,可以是以共地方式直接连接,或者,也可以通过主回路中的限流器件(例如,限流电阻、受控电流源)、未被旁路的LED组等电路单元,间接连接至直流电源输出端。可选地,在一些实施例的控制电路中,m-x个分开关单元分别可导通以允许从x个 LED组中各个LED组的对应端环回(Loop back to)直流电源,以形成共地旁路路径(grounding bypass path),从而使电流可以从直流电源的正极性端流出,经由x个LED组中某一个LED组的对应端,并流回直流电源的负极性端。当然,x个共地分开关单元在连接共地点之前,可以先连接至限流器件,经过该限流器件,间接耦合/连接至共地点或者电源输出端。
可选地,如果m个分开关单元为N型器件,则当控制电路被连接至n个LED组并驱动n个 LED组时,m-x个LED组、x个LED组、限流器件被沿电流方向依次设置,x个分开关单元各自的正极性端分别连接于对应的LED组的阳极,x个分开关单元各自的负极性端被连接至限流器件与直流电源的负极之间;其中,x为整数,m≥2,m≥x≥0。
可选地,在m个分开关单元为N型器件的情况下,沿电流方向,与m个分开关单元对应/耦合的LED组和限流器件依次设置,其中m-x个分开关单元的两端均连接于限流器件的上游,其余 x个分开关单元的两端分别连接于限流器件的上游和下游,其中,x为整数,m≥2,m≥x≥0。
可选地,在m个分开关单元为P型器件的情况下,沿电流方向,限流器件和与m个分开关单元对应/耦合的LED组依次设置,其中x个分开关单元的两端均连接于限流器件的下游,其余m-x 个分开关单元的两端分别连接于限流器件的上游和下游,其中,x为整数,m≥2,m≥x≥0。
其中,鉴于其连接关系的特点,m-x个分开关单元可被称为浮地分开关单元,而m个分开关单元中的其余x个分开关单元可被称为共地分开关单元。
可选地,m个分开关单元为NPN、N型器件,x个LED组各自的端口(例如电流输入端/阳极,或电流输出端/阴极)分别通过对应的分开关单元耦合至直流电源。可选地,在直流电源为串联的 n个LED组供电的主回路中,浮地开关可以与共地开关交错地设置,例如:浮地分开关单元→共地分开关单元→浮地分开关单元→共地分开关单元。浮地分开关单元也可以部分地或全部地设置在共地分开关单元之前,即共地分开关单元与直流电源之间,或者沿电流方向的上游,因而这些浮地分开关单元不会被共地分开关单元所影响/旁路。
可选地,m个分开关单元为PNP、P型器件,可被旁路的m个LED组中的x个LED组各自的端口(例如电流输入端/阳极,或电流输出端/阴极)分别通过对应的分开关单元耦合至直流电源。可选地,在直流电源为串联的n个LED组供电的主回路中,浮地开关可单元以与共地分开关单元交错地设置。浮地分开关单元也可以部分地或全部地设置在共地分开关单元与直流电源之间,即沿电流方向的下游,因而这些浮地分开关单元不会被共地分开关单元所影响/旁路。
可选地,m个分开关单元为NPN、N型器件,至少部分的m-x个分开关单元与x个分开关单元被沿电流方向依次串联。可选地,可以设置限流器件与n个LED组串联在主回路中,例如,介于 n个LED组和直流电源的负极性直流输出端之间,n个LED组中每个LED组的正极和与其相邻的 LED组的负极相连接。进一步可选地,如果控制电路通过m个分开关单元耦合了m个LED组,则未被耦合的n-m个LED组可被串联于直流电源的正极性端和与m个分开关单元相耦合的LED组之间,即不被旁路的n-m个LED组在主回路中被串联于更接近于直流电源的正极性端的位置。
可选地,在一些实施例的控制电路中,m=x,m个分开关单元均为共地分开关单元,例如: x=1,m=1,n=2或3。
可选地,在一些实施例的控制电路中,x=0,m个分开关单元均为浮地分开关单元,例如: x=2,m=2,n=2或3。
可选地,上述两种情况下,当n=3,则n个LED组中可以配置一个未被浮地分开关单元或共地分开关单元所耦合并旁路的LED组。如果直流电源的输出电压大于该LED组的导通压降,该LED 组可保持常亮状态。
可选地,在一些实施例的控制电路中,m>x>0,m个分开关单元既包括浮地分开关单元,也包括共地分开关单元。
可选地,m-x数值可以比较小。例如:5>m-x>0,4>m-x>0,3>m-x>0或者2>m-x>0,在浮地分开关单元的数量x比较小或者说浮地分开关单元的数量小于共地分开关单元的情况下,使得控制电路更容易被集成在一个芯片(chip)内,从而获得成本优势,因为浮地分开关单元之间一般不宜进行共地连接,需要彼此隔离/绝缘,可制造性相对较低。相对而言,共地开关或共地旁路电路更容易集成,成本更低。然而,浮地分开关单元在导通时仅会对与之并联的LED组进行旁路,而不会同时对其它LED组进行旁路,而共地分开关单元则可以将在主回路中的其连接端之后的所有LED组全部旁路。相比之下,共地分开关单元在直流电源的输出电压较低而不足以支持所有的LED组同时导通时,可以旁路一部分LED组,而浮地分开关单元在同样情况下,可以在不同的直流电源电压下根据需要而选择性地导通不同的LED组组合,配合以适当的设计,可以在一个电源电压的周期内使n个LED组都至少导通一次。m-x个(浮地)分开关单元的这种对发光负载的更加灵活的控制能力,可以与定时器等器件配合,从而支持以一定的频率(主动地)控制旁路回路以及相应的被旁路的发光负载的通断状态,形成相应的发光负载的轮换点亮,而这种轮换的频率可以被设置为较高的频率,例如几十kHz,从而减小发光负载的低频频闪,这也适用于其他实施例中的控制电路、驱动电路、照明装置、驱动/控制方法。
可选地,m个分开关单元分别受控于控制单元,切换于导通、截止两种状态,或者还可具有或被切换至第三种状态:作为线性电流源用于调节电流(控制电流或控制电流的变化过程)。
可选地,一些实施例中的控制电路,还包括限流器件,被连接于控制电路中,例如被串联于上述的主回路中,以使得当控制电路驱动n个LED组时,与n个LED组和直流电源构成主回路。
可选地,限流器件串联于主回路中,与n个LED组之间也是串联连接,该限流器件在主回路中的位置不限,例如,可以介于n个LED组和直流电源的负极性输出端之间,或者,介于n个LED 组和直流电源的正极性输出端之间。。
可选地,一些实施例中的控制电路中,限流器件和至少部分的m个分开关单元被配置为独立地或联合地调节流经至少部分的n个LED组的电流。
可选地,一些实施例中的控制电路中,限流器件和至少部分的m-x个(浮地)分开关单元被配置为独立地或联合地调节流经至少部分的n个LED组的电流。
可选地,限流器件具有被连接至控制单元的控制端,限流器件和/或至少部分的m个分开关单元可操作以根据各自的控制端的控制信号,调节各自的电流。
可选地,限流器件具有被连接至控制单元的控制端,限流器件和/或至少部分的m-x个(浮地)分开关单元可操作以根据各自的控制端的控制信号,调节各自的电流,从而对该分开关单元所在的旁路回路中的电流进行调节。
可选地,2≥m≥1,n=2。控制电路包括:
第一引脚,被配置为对外耦合直流电源正极性输出端,或者n个LED组中第一LED组的正极性端;
第二引脚,被配置为对外耦合n个LED组中第一LED组的负极性端和第二LED组的正极性端;
第三引脚,被配置为对外耦合直流电源的负极性输出端;
第四引脚,被配置为对外耦合n个LED组中第二LED组的负极性端;
以及,
m个分开关单元中第一分开关单元(例如m-x个浮地开关之一或者x个共地开关之一)的正极性端被连接至第二引脚,第一分开关单元的负极性端被耦合至第三引脚。
可选地,限流器件的正极性端被连接于第四引脚;其负极性端被连接于第三引脚。可选地,第三引脚被接地。第一分开关单元的负极性端被直接连接至第三引脚。或者,第一分开关单元的负极性端也可被间接连接/耦合至第三引脚,即:第一分开关单元的负极性端被连接至第四引脚,通过限流器件被耦合至第三引脚。可选地,m个分开关单元中还包括第二分开关单元,第二分开关单元(例如m-x个浮地开关之一)的正极性端被连接至第一引脚;第二分开关单元的负极性端被连接至第二引脚。
可选地,限流器件还可以其它方式被串联在主回路中,例如,该限流器件的正极性端被连接于第一引脚;其负极性端被连接于第一LED组的正极性端;以及,第一分开关单元的负极性端被直接连接至第三引脚。可替代地,限流器件还可以被以与电流一致的方向连接于第二引脚与第一 LED组负极性端之间,或者,第二引脚与第二LED组正极性端之间。
可选地,n个LED组还包括第三LED组,即m=2,n=3;该第三LED组可以被串联于主回路中,并且,不被任何分开关单元所旁路,在一般的直流电源的电压水平上(例如直流电源的电压水平至少高于该第三LED组的导通压降),均可保持常亮的状态,从而提升n个LED组的能量转换效率。
可选地,一些实施例的照明装置、驱动电路、控制电路中,n=2,即所述n个LED组包括第一 LED组和第二LED组,沿电流方向依次串联;以及
驱动电路、控制电路具有双列封装(直插式或表贴式等),该封装包括8个引脚,被配置为2 列,每列4个。针对该电路封装的引脚顺序可以具有如下两种引脚定义之一:
1)第一引脚定义,第3引脚被配置为接地;第5引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第7引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点;或者
2)第二引脚定义,第7引脚被配置为接地;第1引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第3引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点。
3)第三引脚定义,第2引脚被配置为接地;第8引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第6引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点;或者
4)第四引脚定义,第6引脚被配置为接地;第4引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第2引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点。
可选地,在一些实施例的照明装置、驱动电路、控制电路中,所述n个LED组还包括第三LED 组;该第三LED组与所述第一LED组、第二LED组沿电流方向依次串联;以及,
所述第一引脚定义还包括,所述第8引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED 组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端;
所述第二引脚定义还包括,所述第4引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED 组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端。
所述第三引脚定义还包括,所述第5引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED 组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端;
所述第四引脚定义还包括,所述第1引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED 组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端。
可选地,在一些实施例的照明装置、驱动电路、控制电路中,m=1,x=1;
针对所述第一引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第7 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第3引脚;或者
针对所述第二引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第3 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第7引脚。
针对所述第三引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第6 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第2引脚;或者
针对所述第四引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第2 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第6引脚。
可选地,在一些实施例的照明装置、驱动电路、控制电路中,m=2,x=1;
针对所述第一引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第7 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第3引脚;所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第8引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第7引脚。或者
针对所述第二引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第3 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第7引脚;所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第4引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第3引脚。
针对所述第三引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第6 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第2引脚;所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第5引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第6引脚。或者
针对所述第四引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第2 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第6引脚;所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第1引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第2引脚。
可选地,一些实施例的驱动电路、控制电路的双列封装为直插式或者表贴式。
应当理解,上述的封装中的8个引脚,包括第1引脚、第2引脚,第3引脚、第4引脚、第5引脚、第6引脚,第7引脚和第8引脚。这些引脚的序号可以理解为:按照封装的引脚顺序而被定义的,是特指在控制电路的封装(footprint)中的某个位置上的引脚。这些引脚序号并非随意定义。
可选地,在所述第一引脚定义中,限流器件正极性端可从控制电路内部被连接至第5引脚;限流器件负极性端可从控制电路内部被连接至第3引脚。或者,在所述第二引脚定义中,限流器件正极性端可从控制电路内部被连接至第1引脚;限流器件负极性端可从控制电路内部被连接至第7引脚。
可选地,一些实施例中的控制电路,还包括:彼此电性隔离的第一载体和第二载体。第一载体被配置为承载(例如浮地连接的)第一分开关单元。第二载体被配置为承载(例如共地连接的) 第二分开关单元,以及,限流器件和至少部分的控制单元被设置于第二载体上。进一步可选地,i) 第一载体及其承载的电路单元/器件、2)第二载体及其承载的电路单元/器件,两者可被制造为一个集成电路器件,例如基于双基岛框架的封装。由于第二载体所承载的第二分开关单元、限流器件、部分或全部的控制单元基本都被以共地方式互相耦合,因此,这种双基岛的封装方式,提升了可制造性。
通过上述的电路封装的引脚定义,或者再结合上述双基岛(双载体)的结构,使得两个基岛上所承载的两部分电路器件可以分别通过电路封装上就近的一个或多个管脚对外连接对应的LED 组,降低了控制电路、驱动电路的芯片内部或外部的电路布线的复杂度。可选地,一些实施例中的控制电路,还包括一个或多个电流编程接口,被分别设置在限流器件,或m个分开关单元所对应的m个旁路中的一个或多个旁路之中。进一步可选地,这个/这些电流编程接口被设置于对应限流器件或对应旁路中的电流源的电路之中,属于限流器件或对应电流源的一部分。例如,第一电流编程接口被设置为用以接收被从外围(peripherally)可操作地连接的第一电阻。通过第一电阻,可以控制主回路和/或旁路回路中的电流源的电流调节性能,进而,可以限定/调节对应的主回路/ 旁路回路中的电流或者功率。进一步可选地,该电流编程接口,可以包括,对外设置的第五引脚和 /或第六引脚,可以供该控制电路的用户在使用该控制电路制造照明装置/灯具时,根据功率等需求,在第五引脚、第六引脚之间连接一定阻值的电阻,从而对该旁路回路的电流/功率进行设定,可以在制造环节定制性地配置该灯具的功率。当然,第二电流编程接口可被设置于在第二分开关单元中,此处不再赘述。另外,可以理解:第六引脚可以连接至电源地,在这种情况下,只需要一个引脚,例如第五引脚,配合电源地(或被视为第六引脚),共同接收被从外围(peripherally) 可操作地连接的第一电阻。
进一步地,如果能够促进串并联耦合的多个LED组的功率/光通量的稳定能力(capability for stabilizing),以适应较宽范围的供电电源电压,这对于供电电源电压变化的场景,是有益的。
为此,在本发明的另一个实施例的控制电路中,针对直流电源输出的具有周期性的电压,例如脉动直流电压,是可变的,控制单元被配置为:调节被导通的一个或者多个分开关单元或限流器件中的电流以与脉动直流电压/n个LED组所承受的电压(例如导通压降)呈反向变化。换言之, n个LED中处于导通状态的,或者说旁路回路(或称分回路)中处于导通状态的一个或多个LED组中流经的电流,被通过导通的一个或多个分开关单元(此处的分开关单元,在其他一些实施例中或也被称为:分开关单元)或限流器件动态地调节,从而与n个LED组在主回路/旁路回路中所分得的电压呈反方向/负相关地变化。
在本申请中,导通阈值、全亮阈值等阈值的概念可以有多个角度的理解,每种理解均非必需的,而仅仅是可选地适用于某种应用场景或者本申请中的一个或多个实施例。例如,可选地,以其中一个角度,可以这样理解相关概念:LED组所承受的电压,或LED组的导通压降,可以被认为是 LED组的导通门限,即,能够使LED组发光的最小的正向电压,或者,由于具体实施的产品基本上不会配置LED组仅“微弱发光”或处于发光与不发光之间的临界状态,而希望其承受足够的正向的导通压降以产生足够的光通量,由于,LED组所承受的电压,或LED组的导通压降具有如图1所示的“电流与电压的曲线关系”和“电流与相对亮度的曲线关系”,LED组所承受的电压,或LED 组的导通压降还可以被认为:被导通时产生的光通量能满足被实施的产品设计需求的LED组的电压,或者说,LED组所承受的电压,或LED组的导通压降位于“能够使LED组发光的最小的正向电压”和“被导通时产生的光通量能满足被实施的产品设计需求的LED组的电压”之间。另外,未被导通的LED组,理论上不存在导通压降或“所承受的电压”不足以驱动其发光,但为了叙述方便,本说明书中依然假设其具有同样的“所承受的电压”或“导通压降”。一些实施例中所提及的LED组中的电流,指的是:LED组中被导通的、在对应回路中被点亮的LED组中流经的电流,而未被导通LED组中不存在工作电流或者电流可以被忽略。n个LED组的功率或总功率,指的是: LED组中被导通的、在旁路回路/主回路中被点亮的LED组的功率,而未被导通的LED组不存在工作功率或者功率可以被忽略。再者,对于商品中具体实施的发光负载或LED组,其光电转换参数是基本恒定或者基本可以预知/估计的,因此,可以认为:通过控制LED组的(电)功率保持恒定,则间接地控制了LED组的光通量保持基本恒定。对此,他处或不再赘述。可选地,在部分实施例中,LED组所承受的电压,或LED组的导通压降也可以被称为导通阈值,不同数量的LED组可能具有不同的导通阈值,全部的n个LED组的导通阈值之和可以被视为全亮阈值。
另外,从另外一个角度也可以这样来理解导通阈值:可使n个LED组中全部或部分LED组导通并且光通量达到预定值的电压值。
预定值为被具体实施的产品的设计需求,通常为规定的光通量值,例如1000流明,而该照明产品的额定光通量可以为1200流明。从第三个角度,也可以这样来理解导通阈值:该导通阈值与直流电源的输出直流电压所能导通/点亮的LED组有关。如果直流电压低于该导通阈值,则只能导通n个LED组中更少数量(例如q个)的LED组;或者,只能导通n个LED组中“具有更低导通压降之和”的LED组组。如果直流电压高于该导通阈值,则可以导通n个LED组中更多数量(例如p个,p>q)的LED组;或者,可以导通n个LED组中“具有更高导通压降之和”的LED组组。
从第四个角度,也可以这样来理解导通阈值:该导通阈值与直流电源的输出直流电压所能导通/点亮的LED组有关。如果直流电压高于这个导通阈值,则足以导通第一LED组组,如果直流电压低于这个导通阈值,则不足以导通第一LED组组,而可能只能导通第二LED组组。其中,该第一LED组组相对于第二LED组组,具有更高的导通压降之和,或者,该第一LED组组相对于第二 LED组组,具有更多数量的LED组。如该第一LED组组包括了照明装置中的全部的n个LED组,则这个导通阈值也可称为全亮阈值。这意味着:如果直流电压高于全亮阈值,则足以导通全部n个 LED组,如果直流电压低于全亮阈值,只能导通n个LED组中一部分。同样可选地,一些实施例中的全亮阈值可以与控制电路、照明装置中的第一阈值对应。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元进一步被配置为:随脉动直流电压/n个LED 组所承受的电压的升高而降低n个LED组中被导通的LED组中的电流,或者随脉动直流电压/n个 LED组所承受的电压的降低而提升n个LED组中被导通的LED组中的电流。
从而,调节n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域内,该第一功率值的邻域可以为主回路在工作过程中所保持的功率范围,此处,第一功率值通常由具体实施的照明装置的需求而定。对应地,n个LED组上的第一功率值可以产生第一光通量。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元包括电信号测量单元,被耦合于控制电路(被耦合于主回路或者可能的旁路电路中)以获取第一电信号,该第一电信号反映/代表脉动直流电压或n个LED组的导通压降,或者第一电信号与脉动直流电压或n个LED组所承受的电压之间具有正相关性/负相关性。如果第一电信号与直流电源的电压或n个LED组的导通压降之间具有正相关性,则控制单元进一步被配置为:1)响应于第一电信号小于第一阈值,控制m个分开关单元中至少一个导通以建立旁路;2)响应于第一电信号大于或等于第一阈值,控制m个分开关单元全部关断。或者,如果第一电信号与直流电源的电压或n个LED组的导通压降之间具有负相关性,控制单元进一步被配置为:响应于第一电信号大于第一阈值,控制m个分开关单元中至少一个导通以建立旁路;ii)响应于第一电信号小于或等于第一阈值,控制m个分开关单元中的至少一个关断。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元包括电信号测量单元,被耦合于控制电路(被耦合于主回路或者可能的旁路电路中)以获取第一电信号,该第一电信号反映/正相关于/负相关于脉动直流电压或n个LED组的导通压降或脉动直流电压与LED组的导通压降之差,。如果第一电信号与直流电源的电压或n个LED组的导通压降或脉动直流电压与LED组的导通压降之差之间具有正相关性,则控制单元进一步被配置为:1)响应于第一电信号小于第一阈值,控制M个分开关单元中至少一个导通以建立旁路;2)响应于第一电信号大于或等于第一阈值,控制M个分开关单元全部关断。或者,如果第一电信号与直流电源的电压或n个LED组的导通压降或脉动直流电压与LED组的导通压降之差之间具有负相关性,控制单元进一步被配置为:响应于第一电信号大于第一阈值,控制M个分开关单元中至少一个导通以建立旁路;ii)响应于第一电信号小于或等于第一阈值,控制M个分开关单元中的至少一个关断。
可选地,一些实施例中的控制电路中,第一电信号可以被取自(derived from)直流电源的两端,或者说,通过被耦合于直流电源的正、负极性输出端的电路而获取。
可选地,一些实施例中的控制电路中,在至少一个分开关单元截止的状态下,第一电信号可以基于控制电路中的一个或多个电路参数而被获取。例如,第一电信号可以被获取自限流器件的两端电压、限流器件的控制端电压和限流器件的电流中的至少一个。可选地,一些实施例中的控制电路中,在至少一个分开关单元导通的状态下,第一电信号被取自限流器件的两端电压、限流器件的控制端电压和限流器件的电流中的至少一个。控制电路的控制单元被配置为通过一个或多个电路参数判断:i)直流电压是否足以导通全部的n个LED组,或ii)直流电压与第一阈值的大小关系。其中,如果直流电压大于第一阈值,则足以导通全部的n个LED组,如果直流电压小于第一阈值,则仅能导通n个LED组中的一部分。具体地,在控制电路中,基于一个或多个电路参数生成第一电信号,并与控制单元中配置的第一阈值相比较。
可选地,一些实施例中的控制电路中,第一电信号可被取自至少一个共地分开关单元的两端。
可选地,一些实施例中的控制电路中,配置在控制电路中的第一阈值可以对应于以下中的一个:i)反映n个LED组全部被导通时具有足够的电压/电流/功率以满足需求的光通量的LED组所承受的电压的值;ii)反映n个LED组全部被导通时具有足够的电压/电流/功率以满足需求的光通量的直流电源的电压值;iii)反映n个LED组全部被导通时具有足够的电压/电流/功率以满足需求的光通量的第一电信号的值;iv)全亮阈值。
可选地,一些实施例中的控制电路中,配置在控制电路中的第一阈值可以对应于以下中的一个:i)反映足以导通全部的n个LED组的直流电源的最小电压的第一电信号的值,ii)与最小电压值的差值为恒定正值的参考电压值,iii)可使n个LED组的导通电流/光通量达到预定值的直流电源的电压值;Ⅳ)足以导通全部的n个LED组的直流电源的最小电压,Ⅴ)反映使n个LED 组中的LED的光通量达到预定值的直流电源的电压值的第一电信号的值;VI)反映n个LED组上的电压/电流/功率产生的光通量达到预定值时直流电源的最小电压的第一电信号的值;VII)恰好足够使n个LED组全部导通的直流电压值。
可选地,当n个LED组中至少一个被旁路时,流经n个LED组的电流或者说流经旁路回路/ 分回路的电流,通过控制单元被调节为大于n个LED组均导通时的主回路的电流。
控制单元还被配置为:将被导通的至少一个分开关单元中的第一旁路电流,调节为大于m个分开关单元全部关断时流经n个LED组的电流值,以使得n个LED组的导通压降与第一旁路电流之乘积,保持在第一功率值的邻域内。从而,无论m个分开关单元中是否有一个或多个开关被导通以形成旁路回路并旁路对应的LED组,n个LED组的(总)功率始终保持基本恒定。
可选地,在本申请的任一实施例的控制电路或驱动/控制方法中,m=x,控制单元还被配置为,响应于第一电信号相对于第一阈值的波动,切换m个分开关单元以建立或取消旁路回路。从而在 n个LED组中一部分被旁路之后,直流电源电压足以导通其他的LED组。
可选地,在本申请的任一实施例的控制电路或驱动/控制方法中,其中,m>x≥1,m≥2,控制单元进一步被配置为,a)响应于第一电信号降至第一阈值以下,交替关断m个分开关单元中多个分开关单元(例如:第一周期内分开关单元A被导通,分开关单元B被关断;第二周期内分开关单元B被导通,分开关单元A被关断;第三周期内分开关单元A被导通,分开关单元B被关断) 从而交替导通对应的多个LED组;或者,b)响应于第一电信号降至第一阈值以下,互补地切换包括x个分开关单元中至少一个和m-x个分开关单元中至少一个在内的多个分开关单元的导通状态或截止状态,从而建立多个交替的旁路回路。例如,多个分开关单元中第一部分开关单元处于导通状态时,第二部分开关单元处于截止状态,当第二部分开关单元处于导通状态时,第一部分开关单元处于截止状态。第一部分开关单元或第二部分开关单元包括m-x个分开关单元中的至少一个。可选地,这种交替导通或者说轮换导通具有第一预定频率。
在本申请的任一实施例的控制电路或驱动电路/控制方法中,通过在直流电源的低压区间(具有较低的电压而不足以导通所有的n个LED组,例如第一电压区间),交替/轮换地导通n个LED 组的不同部分,例如第一子集(subset)和第二子集,而一般地,上述低压区间无法同时导通第一子集和第二子集的并集/联合(union)中的LED组,可选地,第一子集和第二子集均具有:当位于低压区间时,直流电源在n个LED组中导通最大数量的LED组。或者说,第一子集和第二子集的并集中的LED组的数量大于直流电源在低压区间中所能导通的LED组的(例如,最大的)数量。这一定程度上,将直流电源在低压区间所提供的电能,通过更多数量的LED组释放为光能,因而也会带来更大的LED发光面,一定程度上抑制低频频闪/闪烁。
进一步可选地,第一子集中LED组的数量和第二子集中LED组的数量相同,这导致上述通过更多数量的LED组而释放的光能形成一个相对恒定的发光面积,换言之,n个LED组会以视觉上恒定的发光面积,产生稳定的功率/光通量,在一定程度上抑制低频频闪/闪烁。
更进一步可选地,第一子集和第二子集的并集含盖(cover)了所有的n个LED组,因此,由直流电源的正常电压区间变化到具有更低电压值的例如第一电压区间过程中,n个LED组的总发光面积可以保持基本不变,改善了光照体验。换言之,结合电流调节手段保持n个LED功率保持基本不变,n个LED组始终稳定地以其可能的最大发光区域,产生稳定的功率/光通量,进而进一步抑制低频频闪/闪烁。
可选地,被轮换导通的多个子集,例如第一子集和第二子集,之中的LED组是不完全相同的,两者之间可能存在交集,也可能不存在交集。
可选地,被交替导通的第一子集和第二子集中的LED组是不同的,两者之间不存在交集。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:当第一电信号小于第一阈值,协调(coordinate)被切换的多个分开关单元中的电流(或者说,多个交替工作的旁路回路中的电流),以使得n个LED组的功率在切换前后保持基本恒定,均位于第一功率值的邻域内。
可选地,控制单元还被配置为:同步地控制从导通切换至关断状态的第一部分开关单元中的电流下降和从关断切换至导通状态的第二部分开关单元中的电流上升,以使得第一部分开关单元和第二部分开关单元两者所在的回路中的全部LED组的功率之和基本恒定,或者说,使得n个LED 组的功率之和基本恒定,进而控制n个LED组的光通量基本恒定或者保持在第一光通量预定值的邻域以内,例如该第一光通量预定值的±5%甚至更小的邻域之内。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:通过多个分开关单元,协调多个交替的旁路回路中电流,以使得多个交替的旁路回路中的LED组的功率均被保持于第一功率值的邻域内。
可选地,一些实施例中的控制电路中,其中,多个交替的旁路回路包括第一旁路回路和第二旁路回路,如果n个LED组中位于第一旁路回路中的LED组导通压降大于第二旁路回路中的LED 组,则调整第二旁路回路中电流大于第一旁路回路中电流,以使得第二旁路回路中的LED组与第一旁路回路中的LED组功率相对变化率小于第一预定百分比,该第一预定百分比为小于10%、5%或 2%的数值。
可替代地(alternatively),如果第一旁路回路中的LED组导通压降基本等于第二旁路回路中的LED组(例如两者在互相切换过程中的相对变化率不超过第一预定百分比),控制单元还被配置为:调整第二旁路回路中的电流基本等于第一旁路回路中的电流(例如两者在互相切换过程中的相对变化率不超过第一预定百分比),以使得第二旁路回路中的LED组与第一旁路回路中的LED组功率相对变化率小于第一预定百分比,该第一预定百分比为小于10%、5%或2%的数值。
可选地,第一旁路回路中的LED组和第二旁路回路中的LED组的并集之中的LED组的数量,大于当第一电信号小于第一阈值时,n个LED组能被直流电源所导通的最大数量。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:当m>x≥1时,在第一电信号相对于第一阈值波动过程中,协调限流器件中的电流和被切换的多个分开关单元中的电流,以使得在多个分开关单元被全部关断和至少部分导通的状态下,n个LED组的功率的保持在第一功率值的邻域内。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:当m=x时,在第一电信号相对于第一阈值波动过程中,协调限流器件中的电流和m个分开关单元中的电流,以使得在m个分开关单元被全部关断和至少部分导通的状态下,n个LED组的功率的保持在第一功率值的邻域内。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:在多个分开关单元被切换的过渡过程中,
i)同步地控制多个分开关单元中第一部分开关单元中的电流随多个分开关单元中第二部分开关单元中电流增大而减小,以使第一部分开关单元对应的LED组的功率下降被第二部分开关单元对应的LED组的功率增加所补偿/抵消;以及,
ii)同步地控制多个分开关单元中第一部分开关单元中的电流随多个分开关单元中第二部分开关单元中电流减小而增大,以使第二部分开关单元对应的LED组的功率下降被第一部分开关单元对应的LED组的功率增加所补偿/抵消。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:在第一旁路回路与第二旁路回路之间切换的过渡过程中,i)同步地控制第一旁路回路中的电流随第二旁路回路电流增大而减小,以使第一旁路回路中的LED组的功率下降被第二旁路回路中的LED组的功率增加所补偿/抵消;以及,ii)同步地控制第一旁路回路中的电流随第二旁路回路中电流减小而增大,以使第二旁路回路中的LED组的功率下降被第一旁路回路中的LED组的功率增加所补偿/抵消。
此处,仅以第一旁路回路与第二旁路回路之间切换的过渡过程为例,对该切换过程中的电流调节进行说明。而该电流调节手段可以适用于控制电路中任何两个/多个回路之间的切换过程中,例如在主回路(或称主回路/主回路)与旁路回路之间的切换。在相关的这些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:在主回路与旁路回路之间切换的过渡过程中,i)同步地控制主回路中的电流随旁路回路电流增大而减小,以使主回路中的LED组的功率下降被旁路回路中的LED组的功率增加所补偿/抵消;以及,ii)同步地控制主回路中的电流随旁路回路中电流减小而增大,以使旁路回路中的LED组的功率下降被主回路中的LED组的功率增加所补偿/抵消。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:在从第二部分开关单元到第一部分开关单元的切换导通的过渡过程中,在第二部分开关单元中的电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅值之前,控制第一部分开关单元中的电流同步增大。
可选地,一些实施例中的控制电路中,控制单元还被配置为:在从第一部分开关单元到第二部分开关单元的切换导通的过渡过程中,在第一部分开关单元中的电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅值之前,控制第二部分开关单元中的电流同步增大。
可选地,预设幅值为小于5%的任意值。
可选地,一些实施例中的控制电路中,各个多个交替的旁路回路中的LED组的并集,含盖或包括全部的n个LED组。
可选地,一些实施例中的控制电路中,被交替导通的多个LED组的并集包括全部的n个LED 组。
可选地,一些实施例中的控制电路中,n个LED组中未被旁路的n-m个LED组与被交替导通的多个LED组的并集包括全部的n个LED组。
可选地,一些实施例中的控制电路中,以下三者中任一项:i)被切换的多个分开关单元中每一切换分组所导通的LED组、ii)n-m个LED组与被切换的多个分开关单元的每一切换分组所导通的LED组的并集、或者iii)多个交替的旁路回路中每个旁路回路中的LED组,对应于最大数量或次大数量的直流电源的输出在n个LED组中能够点亮的LED组。其中,被切换的多个分开关单元 (sw1、sw2、sw3)中可以分为多个切换分组(或称多个部分的分开关单元),例如:3个切换分组sw1、sw2、sw3,分别在其导通时建立1个旁路回路,则当控制电路控制n个LED组时,该n个 LED组具有三条旁路。或者可以分为两个切换分组1)sw1,2)sw2和sw3。在两组开关之间进行交替导通时,交替建立两条旁路回路。
多个分开关单元或m个分开关单元中配置有第一切换分组,对应于最大数量或次大数量的直流电源的输出在n个LED组中能够点亮的LED组。
可选地,一些实施例中的控制电路中,多个交替的旁路回路中每个旁路回路中的LED组的并集,对应全部的n个LED组;或者,多个交替的旁路回路,含盖/覆盖/包括了全部的n个LED组。
可选地,分开关单元为场效应管,三极管,晶体管,功率管,或者MOS管。
可选地,一些实施例中的控制电路中,m>1,除了电信号测量单元之外,控制单元还包括定时逻辑电路,定时逻辑电路的输入端与电信号测量单元相连,输出端连接分开关单元的控制端,和/或限流器件的控制端。响应于第一电信号低于第一阈值时,产生在时间/波形上互补的至少两个时间信号(或称为控制信号,下同),以控制至少两个分开关单元/旁路回路轮流/交替地导通。或者,具体地,响应于第一电信号低于第一阈值,建立第一个旁路回路并持续第一个时间信号对应的时间,然后,取消第一个旁路回路,建立第二个旁路回路并持续第二个时间信号对应的时间,然后,再取消第二个旁路回路,建立第一个旁路回路再持续第一个时间信号对应的时间,如此交替导通第一个旁路回路和第二个旁路回路;或者,当时间信号大于两个时,例如三个,响应于第一电信号低于第一阈值,建立第一个旁路回路并持续第一个时间信号对应的时间,然后,取消第一个旁路回路,建立第二个旁路回路并持续第二个时间信号对应的时间,然后,取消第二个旁路回路,建立第三个旁路回路并持续第三个时间信号对应的时间,然后,再取消第三个旁路回路,建立第一个旁路回路再持续第一个时间信号对应的时间,如此循环导通第一个旁路回路、第二个旁路回路和第三个旁路回路。
可选地,一些实施例中的控制单元中,定时逻辑电路还包括:定时器(或者具有定时功能/时间延迟功能的其它电路,例如振荡器、频率发生器、时钟发生器等,它处或不再赘述)和至少一个触发器。电信号测量单元、定时器和至少一个触发器依次连接;电信号测量单元被配置为根据第一电信号与第一阈值的大小关系,输出比较信号;定时器响应于比较信号达到预设定时门限产生至少一个与时间有关的计时信号,至少一个触发器的输出端分别连接至少一个分开关单元的控制端,响应于至少一个计时信号,输出至少一个控制信号/时间信号,控制至少一个分开关单元的导通或截止。
可选地,一些实施例中的控制单元中,比较信号被输入至少一个分开关单元的控制端,响应于被输入的比较信号,至少一个分开关单元导通、截止或调节流经其中的电流。
可选地,一些实施例中的控制单元中,电信号测量单元的输出耦合于定时逻辑电路的输入端,定时逻辑电路被分别耦合至m个分开关单元中第一部分开关单元和第二部分开关单元的控制端,电信号测量单元被配置以:如检测第一电信号指示直流电源的输出电压位于第一电压区间,输出第一比较信号至定时逻辑电路,以及定时逻辑电路被配置为:响应于比较信号,以第一预定频率控制/协调第一部分开关单元和第二部分开关单元交替/轮换导通,从而轮换/交替关断n个LED组中对应的第一部分LED组和第二部分LED组。或也可理解为,定时逻辑电路被配置为:响应于来自电信号测量单元的比较信号,以第一预定频率控制/协调第一部分开关单元和第二部分开关单元交替/轮换关断,从而轮换/交替导通对应的第一部分LED组和第二部分LED组。
进一步可选地,控制单元还可以包括触发器,定时器的输出被连接至触发器的输入端,即通过该触发器间接地被耦合至第一部分开关单元和/或第二部分开关单元的控制端,并对这两部分开关单元进行控制/协调。
此处的触发器可以理解为一种触发电路或装置的称谓,例如R-S触发器,JK触发器、D触发器,T触发器等,或其它可实现同样功能的电路或装置,例如具有置位/复位功能逻辑的其它电路或装置。
第一预定频率在数值上基本等于被定时器控制的多个分开关单元以及对应的多个旁路回路或者多个部分的LED组的交替/轮换导通的频率,该第一预定频率可以通过对定时逻辑电路06A的电路参数的配置而设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值,或者[0.5kHz,5kHz]、[5kHz,10kHz]、[20kHz, 40kHz]、[60kHz,100kHz]、[100kHz,500kHz]、[10kHz,50kHz]这些频率区间中的任一值,一般地如果上述第一预定频率位于[20kHz,50kHz],例如30kHz,综合性能较好,例如频闪被较大程度地降低的同时,产生的电磁干扰也不太大。此处,上述这些对控制单元中的定时器和触发器的示例性结构,也可以适用于本发明其他任何相关的实施例中。
第一预定频率在数值上基本等于被定时逻辑电路控制的多个分开关单元以及对应的多个旁路回路或者多个部分的LED组的交替/轮换导通的频率,该第一预定频率可以通过对定时逻辑电路的电路参数的配置而设定。设置第一预定频率较高时,肉眼不容易或不能感知到,如大于3125HZ 的频闪可能被认为是安全的从而豁免深度的审查,大于音频(约20KHZ)的交替/轮换可以避免产生人耳听见的由能量变化引起的噪音,大于40K可以避免对红外设备的干扰等,然而,频率较高,交替/轮换导通的产生的能量变化容易引起不能被接受的电磁干扰,以及相对需要更精密的设计;另外由于芯片的制造工艺不易实现大容量的电容,因而,第一预定频率的设定需要考虑多种因素。一般而言,如果上述第一预定频率位于[4kHz,30kHz]、[50kHz,100kHz],综合性能较好,兼顾了频闪频率、电磁干扰强度、可制造性以及其它多种因素。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还包括定时逻辑电路。电信号测量单元的输出被耦合于定时逻辑电路的输入端,多个分开关单元各自的控制端被分别耦合至定时逻辑单元的输出,电信号测量单元被配置为:响应于第一电信号小于第一阈值,输出第一比较信号至定时逻辑电路。定时逻辑电路被配置为,响应于第一比较信号,以第一预定频率循环输出在时间上互补的多个控制信号。多个分开关单元可操作以分别根据多个控制信号,以第一预定频率轮换导通;或者说,响应于第一比较信号,以第一预定频率循环产生在时间上互补的多个控制信号,并将该多个控制信号轮流输入多个分开关单元(各自)的控制端。其中,第一电信号与脉动直流电压(或脉动直流电和LED组的导通压降之差)正相关。
可选地,在一些实施例的控制电路中,电信号测量单元还包括第二比较器。该第二比较器被通过信号处理单元分别耦合至一个或多个分开关单元,从而将第二比较器输出的第二比较信号适配于一个或多个分开关单元的控制端。该第二比较器的输入端被分别配置为第二电信号和第一阈值。
进一步可选地,电信号测量单元还包括积分单元。第二比较器、积分单元、信号处理单元、一个或多个分开关单元被依次连接,由积分单元通过信号处理单元控制一个或多个分开关单元各自的导通、截止和电流调节状态的转换。借助于积分单元可以实现一个或多个分开关单元在不同的状态之间的渐变转换,从而降低频闪/照明闪烁。可选地,在一些实施例的控制电路中,电信号测量单元还包括第一比较器。第二比较器、积分单元、第一比较器被依次连接,该第一比较器的输出端被耦合至一个或多个分开关单元的控制端,例如被直接耦合至一个或多个分开关单元的控制端,或者通过信号处理单元间接地耦合至一个或多个分开关单元的控制端,并通过该信号处理单元将由第一比较器输出的分别针对一个或多个分开关单元的控制信号,对应地传输至,或分配至,多个分开关单元各自的控制端。
可选地,在一些实施例的控制电路中,信号处理单元还包括定时逻辑电路。电信号测量单元产生的第一比较信号被输入定时逻辑电路,多个分开关单元各自的控制端被分别耦合至定时逻辑单元的输出,电信号测量单元被配置为:响应于第一电信号小于第一阈值,第一比较信号被输入定时逻辑电路。定时逻辑电路被配置为,响应于第一比较信号,以第一预定频率循环输出在时间 (或时域)上互补的多个控制信号。多个分开关单元可操作以分别根据多个控制信号,以第一预定频率轮换导通。或者说,响应于第一比较信号,以第一预定频率循环产生在时间上互补的多个控制信号,并将该多个控制信号轮流输入多个分开关单元(各自)的控制端。其中,第一电信号与脉动直流电压(或脉动直流电和LED组的导通压降之差)正相关。
第二比较器被配置为接收第二电信号和第一阈值,并输出比较结果至积分单元。
第一比较器被配置为比较第一电信号和积分单元的输出。
其中,第二电信号反映:脉动直流电压最小值,或者,脉动直流电压与LED组所承受的电压之差的最小值。至少一个电信号包括第一电信号和第二电信号。可选地,第一电信号可以是一个瞬时值,用于实时反映脉动直流电压、第二电信号,可以是仅反映脉动直流电压的最小值。该第二电信号可基于第一电信号而被获取(derived from)。
备选地,在一些实施例的控制电路中,电信号测量单元的输入端被耦合于控制电路(以内或以外的某个位置)以获取反映脉动直流电压特征,该特征可以包括脉动直流电压的i)最大值、ii) 最小值、iii)平均值或iiii)有效值中至少一个。
电信号测量单元的输出端被耦合于m个分开关单元的控制端。假定当脉动直流电压的最小值高于导通阈值,脉动直流电压在全周期内足以导通n个LED组中的p个LED组,而此时,m个分开关单元中存在y个分开关单元受控于控制单元而保持导通从而允许(enable)n个LED组中的p个 LED组被导通点亮,如果y=0,意味着全部m个分开关单元均截止,以及对应地全部n个LED组均被点亮。控制单元被配置为:响应于至少一个电信号指示脉动直流电压的最小值降至导通阈值以下,在脉动直流电压的全周期内保持导通m个分开关单元中z个分开关单元。
在一些实施例的控制电路中,m个分开关单元中z个分开关单元被保持导通,以使得脉动直流电压的最小值足以点亮n个LED组中q个LED组,q是位于导通阈值以下的脉动直流电压的最小值在n个LED组中所能点亮的LED组的最大数量;或者串联的q个LED组的导通压降是当前的脉动直流电压(在全周期内)在n个LED组中所能导通的所有LED组的组合中最大者。以及m个分开关单元中y个分开关单元被保持导通,q≤p≤n,可选地0≤y≤z≤m。当然,有些情况下, z也可能大于y,这取决于z个分开关单元中浮地开关和共地开关在控制电路中的连接位置。但z 个分开关单元被导通,相比于y个分开关单元被导通,会导致更多的LED组被旁路以适应最小值逐渐降低的脉动直流电压。
具体地,在一些实施例中,假定x=1,m=1,n=2,q=1,p=2,y=0。当控制电路被用于/应用至 n个LED组时,脉动直流电压的正极性端、n个LED组中第一LED组、第二LED组依次连接以构成主回路。m个分开关单元中第二分开关单元被跨接于下述1)和2)之间:1)第一LED组和第二 LED组的连接点,与2)脉动直流电压的负极性端。从而,响应于至少一个电信号指示脉动直流电压的最小值降至导通阈值以下,在脉动直流电压的全周期内保持导通第二分开关单元,籍此,在后续的脉动直流电压的每个脉动周期的全周期内,第一LED组被单独点亮而第二LED组不被点亮。根据电路结构、各个LED组的导通压降的数值等,导通阈值可能包括多个具体数值,例如在本实施例中是全亮阈值。而此处,锁定第一LED组单独点亮的状态可能持续至少一个脉动周期,直至脉动电压的最小值在几个脉动周期内又发生一定程度的升降变化而再次穿越了导通阈值中的一些阈值或者电压区间。
可选地,在本发明另一实施例的控制电路中,电信号测量单元被耦合于控制电路以获取:反映脉动直流电压特征的至少一个电信号。该至少一个电信号,例如可以包括第二电信号和第一电信号两者中至少一个。第二电信号用于反映脉动直流电压的最小值或者波谷部分的电压值,第一电信号用于反映脉动直流电压或n个LED组所承受的电压。
电信号测量单元分别耦合于m个分开关单元中一个或多个的控制端。电信号测量单元被配置为:根据至少一个电信号判断直流电源的输出电压(例如,在该输出电压的波谷位置附近)是否足以导通n个LED组。
控制单元被配置为,响应于至少一个电信号反映直流电源的输出电压不足以导通n个LED组,则控制m个分开关单元以保持第一部分LED组在直流电源的至少一个脉动周期内全周期导通。从而,在该至少一个脉动周期内,可以稳定点亮这部分LED组而不再因LED组(低频)切换带来的频闪。
可选地,在本发明的一个实施例的控制电路中,电信号测量单元还包括第二比较器,该第二比较器的输出端分别耦合于m个分开关单元或其中一部分的分开关单元;第二比较器被配置为接收第二电信号和第一阈值并输出针对二者的比较结果。
可选地,在本发明的一个实施例的控制电路中,直流电源输出脉动电压,控制单元被配置为,响应于第二电信号反映脉动电压,例如波谷部分,不足以导通n个LED组,则通过多个脉动周期,将i)n个LED全部导通,逐步转换为ii)第一部分LED组被单独导通,该逐步转换的过程是平滑、平缓的,前者逐渐减弱(fade out),后者逐渐增强(fade in),从而n个LED的点亮逐渐暗淡(dimming)而其中的第一部分LED组的点亮逐渐强化,这使得光通量不发生突然性变化。应当注意:此处以及其他一些实施例中的多个脉动周期,在时域中可以是连续的(consecutive),也可以是具有一定时间间隔的、不连续的。该逐步转换过程中电流的增减可以是均匀的或不均匀,例如电流平均值被调节过程中的变化幅度可以是均匀/等量的,或者,不均匀/不等量的。这也适用于其他实施例。
可选地,在本发明的一个实施例的控制电路中,电信号测量单元还包括积分单元,连接于第二比较器和m个分开关单元之间。该积分单元,可操作以根据第二比较器的输出,在多个脉动周期中,控制第一部分LED组中电流的平均值和n个LED组中电流的平均值,分别逐周期增加和减小。此处的平均值的变化,可以体现为,第一部分LED组或者n个LED组中的电流的占空比的变化。在积分单元的作用下,通过多个周期的转换之后,n个LED组全部导通的状态在每个脉动周期的占空比逐渐变为零,而第一部分LED组被单独导通的状态在每个脉动周期中的占空比为100%,即占据每个脉动周期的全部时间。
可选地,在本发明的一个实施例的控制电路中,电信号测量单元还包括第一比较器,被连接于积分单元和m个分开关单元之间。控制单元还包括信号处理单元,该信号处理单元分别连接于m 个分开关单元的控制端,将来自第一比较器等电路模块的信号传输至,或者经过该信号处理单元的进一步的处理后,分别传输至m个分开关单元的控制端。第一比较器被配置为接收第一电信号和积分单元的输出。该积分单元的输出可以具有周期性变化的幅值,例如锯齿波/三角波。可选地,在本发明的一个实施例的控制电路中,信号处理单元包括定时逻辑电路,被连接至m个分开关单元的控制端和第一比较器的输出端之间,从而,如果第一比较器的输出为高电平,这代表积分单元的输出大于第一电信号,则响应于这个高电平的输出,定时逻辑电路以第一预定频率向至少部分的m个分开关单元循环输出在时间上互补的控制信号。从而控制n个LED组中多个部分的LED 组循环点亮。例如,在控制电路内部,定时逻辑电路向i)与第一部分LED组中的至少一个相对应的分开关单元,和2)与n个LED组中第二部分LED组相对应的分开关单元交替发送在时间上互补的控制信号,以控制相关的分开关单元的导通/截止的状态。
可选地,在一些实施例的控制电路中,电信号测量单元、积分单元、m个分开关单元被依次耦合,从而,通过积分单元及其与电信号测量单元和分开关单元的配合,控制单元可操作以:响应于至少一个电信号指示脉动直流电压的最小值降至导通阈值以下,通过多个脉动周期,将y个分开关单元被保持导通的第一锁定状态,逐步切换/转换至z个分开关单元被保持导通的第二锁定状态。
可选地,在一些实施例的控制电路中,其中,第一锁定状态到第二锁定状态的转换/切换/过渡过程进一步包括协调z个分开关单元中电流与y个分开关单元中电流反向变化:
协调i)z个分开关单元中电流或其平均值在多个周期中递增,以及ii)y个分开关单元中电流或其平均值在多个脉动周期中同步地递减。
可选地,在一些实施例的控制电路中,协调z个分开关单元中电流与y个分开关单元中电流反向变化进一步包括:
在多个脉动周期内,逐周期递减地调节y个分开关单元中导通电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节z个分开关单元导通电流的占空比/幅值。
可选地,z个分开关单元,至少部分地选自m-x个分开关单元。或者,z个分开关单元,包括m-x个分开关单元中至少一个。优选地,除了至少一个浮地开关之外,z个分开关单元还包括x 个分开关单元中的至少一个。
在一些实施例的控制电路中,电信号测量单元、定时逻辑电路、m个分开关单元依次耦合,从而,通过定时逻辑电路及其与电信号测量单元和m个分开关单元的配合,控制单元可操作以:响应于至少一个电信号指示脉动直流电压的最小值降至导通阈值以下,通过定时逻辑电路以第一预定频率循环输出的在时间上互补的控制信号,在m个分开关单元中动态选择/配置z个分开关单元并进行导通。以使得虽然在整体上,以第一预定频率循环的控制信号所作用/控制的分开关单元的数量多于z个,但每个瞬时被导通的分开关单元的数量保持为z个。这使得虽然由于脉动直流电压降低导致可能最多只能导通q个LED组,但实际可用于释放光通量的LED组数量大于q个,如果电压降低不多,且对z个分开关单元进行合适的配置,则n个LED组可全部保持对外释放光通量,改善了照明性能。
具体地,在一些实施例中,被控制电路所驱动的n个LED组还包括第三LED组,被串联于由第一LED组、第二LED组和直流电源所构成的主回路之中。m个分开关单元还包括第一分开关单元。当控制电路被应用至主回路中的第一LED组、第二LED组和第三LED组时,第一分开关单元将对应于第一LED组,并与该第一LED组并联。从而,响应于至少一个电信号指示脉动直流电压的最小值降至全亮阈值以下(例如不足以同时导通第一LED组和第二LED组,但可以单独导通两者之一),通过定时逻辑电路以第一预定频率分别向第一LED组和第二LED组的控制端交替输出的在时间上互补的控制信号,从而使第一LED组和第二LED组以第一预定频率交替点亮。另外,由于第三LED组未被任何分开关单元所旁路,可以处于常亮的状态。
应当注意,本实施例中定时逻辑电路与分开关单元(或其控制端)之间的耦合、积分单元与分开关单元(或其控制端)之间的耦合,以及其他实施例中的多个模块/单元/组件/LED组/电阻/ 电容等之间的耦合,均不限于直接的电连接/电耦合,也可以通过其他间接的连接手段形成耦合,他处不再赘述。
此处,上述这些对控制单元中的电信号测量单元、定时逻辑电路、定时器和触发器的示例性结构,也可适用于本发明其他相关的实施例中。
可选地,在一些实施例的控制电路中,其中,控制单元还被配置为:i)响应于第一电信号的最低值相对于第一阈值的变化/升降,在第一电信号的连续的多个脉动周期内,逐步地进行主回路和多个旁路回路之间的切换;或者ii)响应于第一电信号的最低值跨越第一阈值的变化,将主回路和多个旁路回路之间的切换,通过第一电信号的连续的多个脉动周期逐步地完成。
可选地,第一电信号的最低值对第一阈值的变化的响应可以采用迟滞方式,以形成不同程度的“非及时响应”,从而忽略电能的突然变化。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还被配置为:A)在主回路和轮换导通的多个旁路回路之间的切换中,通过多个脉动周期,逐渐调整i)轮换导通的多个旁路回路的持续时间与 ii)主回路的持续时间的相对比例;或者,B)在主回路和轮换导通的多个旁路回路之间的切换中,逐渐调整a)轮换导通的多个旁路回路中的电流与b)主回路中的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。
可选地,在一些实施例的控制电路中,其中,第一电信号与脉动直流电压正相关;以及,控制单元还被配置为:在多个脉动周期中第一电信号的最大值或其邻域内,导通主回路;当主回路被截止,轮换导通多个旁路回路;其中,i)主回路中的电流,与ii)多个旁路回路中的电流,在时域或者波形上互补。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还被配置为:
i)协调多个旁路回路中的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,主回路中的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者
ii)协调多个旁路回路中的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增,同步地,主回路的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减;或者
iii)在多个脉动周期中,协调多个旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减,同步地,主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;或者
iiii)在多个脉动周期中,协调多个旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。
可选地,在一些实施例的控制电路中,多个旁路回路中的LED组具有或不具有交集,并具有相同的导通压降。
可选地,在一些实施例的控制电路中,多个旁路回路,分别被配置为具有第一电信号的最低值所对应的脉动直流电压在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。轮换导通的多个旁路回路中的LED组的并集含盖n个LED组中n或n-1个,其中,多个脉动周期包括3-1000中任意数量的脉动周期,或者,多个脉动周期持续1ms~1000ms。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还包括:互相耦合的定时器和积分单元;控制单元还被配置为:a)至少部分地根据来自定时器的定时信号,通过积分单元调整全亮阈值在多个脉动周期内递增/递减;以及,b)至少部分地根据递增/递减的全亮阈值触发主回路和多个旁路回路之间的切换。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还包括第一比较器,与积分单元相耦合;第一比较器根据积分单元的输入和第一电信号,触发i)主回路和多个旁路回路之间的切换,或者, ii)x个分开关单元和限流器件的导通或截止。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还被配置为:1)在主回路和轮换导通的多个旁路回路之间的切换中,通过多个脉动周期,逐渐调整i)轮换导通的多个旁路回路的持续时间与ii)主回路的持续时间的相对比例。或者,控制单元还被配置为:2)在主回路和轮换导通的多个旁路回路之间的切换中,逐渐调整a)轮换导通的多个旁路回路中的电流与b)主回路中的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。
可选地,在一些实施例的控制电路中,其中,控制单元还被配置为:响应于第一电信号的最低值相对于第一阈值的波动/升降,在第一电信号的连续的多个脉动周期内,逐步地进行主回路和旁路回路之间的切换。备选地,控制单元还被配置为:响应于第一电信号的最低值跨越第一阈值的变化,将主回路和旁路回路之间的切换,通过第一电信号的连续的多个脉动周期逐步地完成。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还被配置为:在主回路和旁路回路之间的切换中,通过多个脉动周期,逐渐调整i)轮换导通的旁路回路的持续时间,与ii)主回路的持续时间的相对比例。或者,控制单元还被配置为:在主回路和轮换导通的旁路回路之间的切换中,逐渐调整a)轮换导通的旁路回路中的电流与b)主回路中的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。
可选地,在一些实施例的控制电路中,第一电信号与脉动直流电压正相关;以及,控制单元还被配置为:在多个脉动周期中第一电信号的最大值或其邻域内,导通主回路;当主回路被截止,则导通旁路回路;其中,i)主回路中的电流,与ii)旁路回路中的电流,在时域或者脉冲波形上互补。
可选地,在一些实施例的控制电路中,控制单元还被配置为:
i)协调旁路回路中的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,主回路中的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者
ii)协调旁路回路中的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增,同步地,主回路的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减;或者
iii)在多个脉动周期中,协调旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减,同步地,主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;或者
iiii)在多个脉动周期中,协调旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。
可选地,在一些实施例的控制电路中,旁路回路,被配置为具有第一电信号的最低值所对应的脉动直流电压在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种照明装置,包括本申请中任一实施例的控制电路,该控制电路可以被集成为芯片或集成电路;以及,还包括从外围被耦合至芯片或集成电路的n个 LED组。
可选地,一些实施例中的照明装置,还包括第一电阻,被通过电流编程接口连接至第一分开关单元及其所在的旁路电路/旁路回路。其中,旁路电路可以理解为整个旁路回路的一部分,通过这部分旁路电路,形成了相对于主回路的旁路分支。
可选地,一些实施例中的照明装置,还包括直流电源,该直流电源包括整流电路,被配置为接收输入电能,例如市电或其它交流电,并将该输入电能进行整流以输出至n个LED组。
可选地,电信号测量单元包括电压检测电路,被并联于述整流电路的输出或者n个LED组以通过对应的电压信号检测第一电信号;或者,电信号测量单元被串联于至少部分的n个LED组和/ 或m个分开关单元或限流器件,以通过对应的电流信号检测第一电信号。
可选地,在通过旁路回路中的线性电流源/分开关单元对旁路回路中的LED组进行电流调节时,可以将电流与旁路回路中的n个LED组的导通压降反方向或者呈负相关地调节,即,随n个 LED组的导通压降的降低而提升旁路回路中的电流值,从而保持旁路回路中的LED组的功率,或者光输出/光通量基本恒定,换言之,通过调节n个LED组的电流,基本补偿n个LED组因直流电源的电压下降而造成的功率、光输出/光通量的下降。
可选地,一些实施例中的照明装置中,m个分开关单元中的至少一个分开关单元和/或限流器件被配置作为电压检测电路的一部分。
可选地,一些实施例中的照明装置中,直流电源的输出端跨接电解电容,在一定程度上可以储存电能,数值例如可以是:几μF~几十μF。如再配置以适当的共地分开关单元和浮地分开关单元以及电流调节方法,即便外部直流电源(例如市电)的电压过零点的极限情况下,一般也不会导致所有的LED组全部熄灭,这会在更大程度上降低频闪/照明闪烁。
可选地,一些实施例中的照明装置中,n≥2,n个LED组中至少两者的导通压降相同,可通过m个分开关单元中对应的分开关单元轮换/轮流(polling)导通。
可选地,一些实施例中的照明装置中,未与m个分开关单元耦合的n-m个LED组中至少部分,被沿电流方向串联在m个LED组之前/上游。即,当m小于n,分开关单元和LED组分别为NPN 或者N型,n个LED组中不可被m个开关所旁路的部分LED,则在主回路中被串联于更靠近电源正极性输出端的位置,因其不可旁路,所以一般会处于常亮的状态,可以提升整个回路的能量转换效率。另外,在一些实施例中,分开关单元或限流器件可操作以对流经其中的电流进行调节,即作为电流源工作。
可选地,一些实施例中的照明装置中,可被第一部分开关单元旁路的LED组和可被第二部分开关单元旁路的LED组具有相同的导通压降。对应地,在第一部分开关单元和第二部分开关单元切换过程中,两条旁路的电流可以保持数值基本相同,即可维持照明装置的功率不变。这不会在切换时因大幅调整电流而产生噪声,降低了对驱动电路的设计要求。
可选地,一些实施例中的照明装置,可以被配置有未与m个分开关单元耦合的n-m个LED组,该n-m个LED组被串联于主回路中,以使其n-m个LED组至少部分地免于被m个分开关单元或m- x个分开关单元所旁路。
可选地,一些实施例中的照明装置中,n-m个LED组在主回路中位于直流电源与x个分开关单元之间。
对LED组的选择性旁路
在本发明的一个实施例中,还提出了一种用于LED组的控制方法,用于驱动由直流电源供电的n个LED组,包括:
当直流电源低至不足以导通n个LED组时,选择性地旁路n个LED组以适应直流电源;其中,选择性的旁路可以为至少部分的n个LED组建立至少一条旁路回路。
当直流电源足以导通n个LED组,取消针对n个LED组的选择性的旁路以建立包括直流电源和全部的n个LED组的主回路。
可选地,选择性地旁路n个LED组中至少一个LED组以适应直流电源的步骤还包括以下步骤 A)、B)中的至少一个:
A)为n个LED组中的第一部分LED组建立分别跨接于第一部分LED组中每一个LED组的旁路。
B)为n个LED组中第二部分LED组建立跨接于第二部分LED组的旁路,以整体地绕过第二部分LED组环回直流电源。
备选地,选择性地旁路n个LED组以适应直流电源的步骤还可以包括以下步骤a)、b)中的至少一个:
a)将n个LED组中的第一部分LED组中的每一个分别旁路。
b)将位于串联的n个LED组的一侧的第二部分LED组整体旁路以允许n个LED组中除第二部分LED组外的其它LED组和直流电源建立闭合回路。
其中,至少一个旁路回路包括两种类型的旁路回路:第一型旁路回路、第二型旁路回路。用于旁路第一部分LED组的旁路回路,属于第一型旁路回路,或称为浮地回路。可选地,该用于旁路第二部分LED组的旁路回路,属于第二型旁路回路,或称为共地回路。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法,还包括步骤:通过例如至少一个旁路回路中的电流源等,协调流经至少部分的n个LED组的电流,以使得n个LED组的功率值保持于第一功率值的邻域。该第一功率值的邻域也是主回路/主回路在工作过程中所保持的功率范围,从而,主回路和旁路回路互相切换,基本不影响LED组的功率或光通量。
此处,应当理解:LED的光通量和LED的功率是具有较强的相关性,通过控制LED的功率基本恒定,有助于控制n个LED组的光通量输出基本恒定。
对应地,在一些实施例的LED组的控制方法中,还可以包括步骤:
将n个LED组的位于第一功率值的邻域内的功率,转换为通过n个LED组发射的位于第一光通量值的邻域内的光通量/流明。
可选地,第一光通量的邻域、第一功率值的邻域可以设定比较小,例如,在LED组的某个正常工作的功率值/流明值的±5%或2%甚至更小的范围内,从而实现在一定程度上的恒功率、恒流明。
可选地,在一些实施例的LED组的控制方法中,协调电流的步骤还包括:关联地或协同地调节主回路的电流和选择性的旁路LED组形成的至少一个旁路回路中电流,以使得在主回路和至少一个旁路回路被建立的过程中,n个LED组的功率均保持于第一功率值的邻域第一功率值。
可选地,在一些实施例的LED组的控制方法中,直流电源输出脉动直流电压,调节电流的步骤还包括下述三个步骤中至少一个:
i)调节主回路中电流,与脉动直流电压或该脉动直流电压的平均值呈负相关变化。
ii)分别调节至少一个旁路回路中的每一个旁路回路的电流和该旁路回路中的LED组的导通压降呈负相关/反方向/反比例地变化。
iii)如n个LED组中至少一个被旁路,调节流经旁路回路中的电流至大于n个LED组均导通时的主回路中的电流。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法,还包括:
S-1)响应于直流电源的电压围绕全亮阈值波动,或随直流电源的输出电压围绕全亮阈值波动,在主回路和至少一个旁路回路之间切换。
S-2)协调主回路的电流和至少一个旁路回路的电流,以使得n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域内。
可选地,步骤S-2)进一步包括:
S-2-1)响应于主回路切换为第一型旁路回路,将第一型旁路回路中的电流,调节为大于主回路的电流,以使得在主回路到第一型旁路回路的切换过程的前后(或还包括切换过程中),n个LED 组的功率保持于第一功率值的邻域之内;其中,第一型旁路回路对应于第一部分LED组,或者用于以第一种方式旁路第一部分LED组;或
S-2-2)响应于主回路切换为第二型旁路回路,将第二型旁路回路中的电流,调节为大于主回路的电流,以使得在主回路到第二型旁路回路的切换过程之前、之后(或还包括切换过程中,例如切换的过渡过程),n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域之内;其中,第二型旁路回路对应于第二部分LED组,或者用于以第二种方式旁路第二部分LED组;或
S-2-3)响应于主回路切换为第三型旁路回路,将第三型旁路回路中的电流,调节为大于主回路的电流,以使得在主回路到第三型旁路回路的之前、之后(或还包括切换过程中,例如切换的过渡过程),n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域之内;其中,第三型旁路回路对应第一部分 LED组和第二部分LED组,或者用于以第三种方式同步地旁路第一部分LED组和第二部分LED组。
可选地,第一部分LED组和第二部分LED组可以无交集,也可以存在交集。
步骤S-1)还包括:
响应于直流电源的电压低于全亮阈值,导通至少一个旁路回路,以点亮直流电源的电压在n 个LED组中能够点亮的最大数量或次大数量的LED组。这在最大程度地利用直流电源的电压的同时,也可以尽量使更少数量的LED组熄灭。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法还包括如下两个步骤之一:
I)响应于主回路切换为第一型旁路回路、第二型旁路回路或者第三型旁路回路三者之一,交替导通第一型旁路回路、第二型旁路回路、第三型旁路回路三者中至少两个。或者
II)当直流电源的电压低于全亮阈值,交替导通第一型旁路回路、第二型旁路回路、第三型旁路回路三者中至少两个。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法还包括以下3个步骤中的一个或多个:
1)响应于主回路切换为第一型旁路回路,交替导通多个第一型旁路回路;或者
2)响应于主回路切换为第二型旁路回路,交替导通多个第二型旁路回路;或者
3)响应于主回路切换为第三型旁路回路,交替导通多个第三型旁路回路;
可选地,一些实施例的LED组的控制方法,交替导通的步骤还包括以下步骤中任一个:步骤 i)协调(coordinate)第一型旁路回路、第二型旁路回路、第三型旁路回路中至少两者的电流,以使得在交替导通的过程中,n个LED组的功率被保持于第一功率值的邻域内;或者,步骤ii) 协调a)多个第一型旁路回路、b)多个第二型旁路回路、c)多个第三型旁路回路,三者中任一个的电流,以使得在交替导通的过程中,n个LED组的功率被保持于第一功率值的邻域内。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法,电流协调的步骤还包括:
步骤AA),在从第一型旁路回路至第二型旁路回路的切换过程中,动态地控制第一型旁路回路中的电流随第二型旁路回路中的电流增大而同步地减小,以使第一型旁路回路中功率的下降被第二型旁路回路中功率的增加所补偿/抵消,以及
步骤BB),在从第二型旁路回路至第一型旁路回路的切换过程中,动态地控制第二型旁路回路中的电流随第一型旁路回路中的电流增大而同步地减小,以使第二型旁路回路中功率的下降被第一型旁路回路中功率的增加所补偿/抵消。
步骤CC),在从主回路至一个旁路回路的切换过程中,动态地控制该旁路回路中的电流随主回路中的电流减小而同步地增加,以使主回路中功率的下降被该旁路回路中功率的增加所补偿/抵消,以及
步骤DD),在从一个旁路回路至主回路的切换过程中,动态地控制该旁路回路中的电流随主回路中的电流增大而同步地减小,以使该旁路回路中功率的下降被主回路中功率的增加所补偿/抵消。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法,还包括:
步骤EE)在从第二型旁路回路切换至第一型旁路回路的过渡过程中,在第二型旁路回路中电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅值之前,控制第一型旁路回路中电流同步增大。
和/或
在从第一型旁路回路切换至第二型旁路回路的过渡过程中,在第一型旁路回路中电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅值之前,控制第二型旁路回路中电流同步增大。
步骤FF)在从主回路切换至一个旁路回路的过渡过程中,在主回路中电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅值之前,控制该旁路回路中电流同步增大。和/或
在从一个旁路回路切换至主回路的过渡过程中,在主回路中电流相对于过渡过程开始之前的上升幅度超过预设幅值之前,控制该旁路回路中电流同步减小。
其中,预设幅值可以为0.1%-5%之间任意值,或者3%-10%、0.01%-3%等邻近范围中的任意值,此处的幅值以及本申请中的其他实施例的一些幅值、数据范围,均可以根据相关方法或照明装置、驱动电路的不同应用而有所不同,而不限于在本申请中已被明确提到的数据范围/区间。
可选地,一些实施例的LED组的控制方法,交替导通的步骤还包括:
交替导通第一型旁路回路与第二型旁路回路,从而将n个LED组的光通量分布于最大的发光面积上;或者
交替导通第一型旁路回路与第二型旁路回路,以在单一的交替导通周期内点亮全部的n个LED组。可选地(optionally),n个LED组的所能发光的最大面积可以理解为具有该n个LED组的照明装置在额定功率下的正常发光面积。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动n个LED组 (例如:由直流电源供电并互相耦合)的驱动电路/控制电路处,或在具有n个LED组的照明装置处:
SA-1):当直流电源的电压高于全亮阈值而足以导通n个LED组时,驱动n个LED组被点亮;
SA-2):当直流电源低于全亮阈值而不足以导通全部的n个LED组时,仅驱动n个LED组中部分的LED组(例如第一部分LED组)被点亮。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动n个LED组的(例如:由直流电源供电并互相耦合)的驱动电路/控制电路处,或在具有n个LED组的照明装置处:
SA-1)当直流电源的电压高于全亮阈值而足以导通n个LED组时,驱动n个LED组被点亮;
SA-2)当直流电源的电压低于全亮阈值而不足以导通n个LED组时,驱动n个LED组部分地被点亮;或者,响应于直流电源的电压相对于全亮阈值的波动,对应地/交替地点亮n个LED组中部分的和全部的n个LED组。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动串联的n个 LED组的驱动电路/控制电路处,或在具有n个LED组的照明装置处:
SA-1)通过直流电源向n个LED组供电;
SA-2)根据直流电源的电压相对于全亮阈值的大小,对应地点亮n个LED组中部分的和全部的n个LED组;或者,响应于直流电源的电压低于/高于全亮阈值,对应地/分别点亮n个LED组中部分的或全部的n个LED组。
在本发明的一个实施例中,还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动互相耦合的 n个LED组的(例如:由直流电源供电)的驱动电路/控制电路处,或在具有n个LED组的照明装置处:
SA-1):检测直流电源的电压;其中,高于全亮阈值的直流电源的电压足以导通n个LED组,低于全亮阈值的直流电源的电压不足以导通全部的n个LED组;
SA-2)响应于/随直流电源的电压相对于全亮阈值的变化,分别点亮n个LED组中部分的或全部的n个LED组。
可选地,对直流电源的电压的检测,可以通过获取与直流电源的电压成比例或正相关/负相关的电信号来进行,而不限于直接测量直流电源的电压的数值。详见其他相关实施例中描述,此处不赘述。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2)或相似的步骤,还可以包括子步骤:
SA-2-1)与n个LED组的导通压降基本呈反方向地/负相关地调节流经n个LED组的电流,以使n个LED组的功率保持于第一功率值的邻域内。此处,n个LED组可以是全部导通的,也可是仅有其中部分的LED组被导通。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2-1)或相似的步骤还可以包括子步骤:
SA-2-1-1.协调i)当n个LED组被全部导通时所流经的电流,和ii)当部分的LED组被单独导通时的电流,以使得全部导通的n个LED组的功率和被单独导通的部分的LED组的功率均保持在第一功率值的邻域内,换言之,使得在由n个LED组全部导通到仅导通其中部分的LED的过程中,n个LED组的功率保持基本不变。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2-1-1)或相似的步骤还可以包括子步骤:
响应于部分的LED组被单独点亮,提升部分的LED组中的电流至大于n个LED组被全部导通时所流经的电流,以将n个LED组的功率保持于第一功率值的邻域内。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2-1-1)或相似的步骤,还可以包括子步骤:
I)当直流电源的电压高于全亮阈值时,随直流电源的电压的降低而提升n个LED组中的电流;随直流电源的电压的升高而减小n个LED组中的电流;以及
II)当部分的LED组被单独导通或者直流电源的电压低于全亮阈值时,随部分的LED组的导通压降的降低而提升部分的LED组中的电流;随部分的LED组的导通压降的升高而减小部分的LED 组中的电流;
从而,在直流电源的电压的变化过程中,n个LED组的功率被保持在第一功率值的邻域内。
本发明的一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动互相耦合的n个 LED组(例如:由直流电源供电)的驱动电路/控制电路处:
SA-1):响应于/如果直流电源的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮i)全部的n个 LED组,或ii)n个LED组中的第一组至少一个部分LED组之一(one of a first atleast one portion of the n LED array);
SA-2):响应于/如果直流电源的输出电压低于导通阈值,仅驱动点亮n个LED组中第二组至少一个部分LED组之一(one of a second at least one portion of the n LEDarray)。
本发明的一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动互相耦合的n个 LED组(例如:由直流电源供电)的驱动电路/控制电路处:
SA-1):响应于/如果直流电源的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮i)全部n个LED 组,或ii)n个LED组中的第一组至少一个部分LED组之一;
SA-2):响应于/如果直流电源的输出电压低于导通阈值,驱动点亮n个LED组中第二组至少一个部分LED组之一。
可选地,在一些实施例中,第一组至少一个部分LED组中每/任一部分中的LED组的数量,大于/等于第二组至少一个部分LED组中每/任一部分中的LED组的数量;和/或
第一组至少一个部分LED组中每/任一部分中的LED组的导通压降,大于/等于第二组至少一个部分LED组中每/任一部分中的LED组的导通压降。
可选地,在一些实施例中,第二组至少一个部分LED组之一,在第二组至少一个部分LED组中具有最多/次多数量或最大/次大的导通压降。
可选地,在一些实施例中,导通阈值可以根据驱动电路的不同运行状态、直流电源的不同的配置而取不同的具体数值,例如阈值A(70伏特)、阈值B(180伏特)等等。导通阈值可以包括全亮阈值(例如,215伏特)。
本发明的一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动互相耦合的n个 LED组(例如:由直流电源供电)的驱动电路/控制电路处:
SA-1):响应于/如果直流电源的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮n个LED组中p个 LED组;
SA-2):响应于/如果直流电源的输出电压低于导通阈值,驱动点亮n个LED组中q个LED 组,其中,p、q均为整数,q≤p≤n。
可以理解,此处以及其他一些实施例中,当用直流电源的输出电压与一些阈值、LED组的导通压降等进行比较时,直流电源的输出电压指的是直流电源针对n个LED组中的全部或部分的LED 组的输出电压,亦即直接提供给全部或部分的所述n个LED组的电压,而一般不包括在主回路或分回路中落在其他模块的分压。
此处,n个LED组彼此之间在发光方面具有一定的关联/协同关系,它们之间可能是互相耦合的,例如至少部分地互相串联、部分地串联、至少部分地并联、部分地并联、串并联耦合,等等。 LED组之间的具体的连接方式并不构成对本发明的方法类实施例的限制。本发明的实施例的控制方法、驱动方法等,可以适用于任何的关联发光的LED组、LED组组。此处,对该实施例的方法的广泛适用性的陈述,也适用于本发明的其他一些方法、照明装置、驱动/控制电路的实施例,他处或不再赘述。
应当理解:在步骤SA-2)或类似步骤中,驱动点亮q个LED组意味着:n个LED组中的其他 n-q个被熄灭/旁路。其中,p个LED组、q个LED组,均为n个LED组的一个真子集。p个LED组、 q个LED组被从n个LED组中选取,可以是n个LED组中的一个固定的/确定的LED组组合,也可以是不确定的、不固定的,或者说是从n个LED组中动态选择/动态配置的p个和q个LED组、在 n个LED组中动态轮换的p个或q个。例如:n=3,q=2,n个LED组包括[A1,A2,A3],在上一时刻q个LED组可以为[A1,A2],而在下一时刻q个LED组可以为[A1,A3]。可以理解:在直流电源的输出时段的同一时刻,只有3个LED组中的一部分,即2个LED,被耦合于控制电路,从而足以被直流电源所导通。
此处,应当注意:本发明的一些实施例的控制方法、驱动电路或控制电路中,更多地从驱动点亮q个LED组的角度进行多样化的说明,当然,也可以从另外的n-q个被熄灭的LED组的角度,对相关的控制方法、驱动电路以及控制电路进行描述,为简要及避免赘述,本申请中并未对这些差异化角度进行同等详细的说明,而不失一般性地选择其中一两个典型角度进行比较详细的说明。但应当理解,相关的这些多样化的实施例均属于本发明的公开范围,也均应视为记载于本申请中。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。另外,被驱动点亮的q个LED组对应着控制电路内部的q个浮地分开关单元被截止,或者一定数量的浮地分开关单元和共地开关相配合地被切换为截止状态,而被熄灭的n-q个LED组对应着控制电路内部的n- q个浮地开关被导通或者一定数量的浮地分开关单元和共地开关相配合地被切换为导通状态。而针对相互对应的LED组和分开关单元的控制方法有着较高的相似性和对应性,本申请有些实施例中,虽然典型地选择了LED组被点亮/熄灭的视角进行比较详细的说明,但也已经(隐含)公开了对应的分开关单元的运行方式和控制方法。应当理解,相关的这些实施例均属于本发明的保护范围,也均应视为记载于本申请中。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
可选地,在一些实施例中,q<p;和/或,p个LED组的导通压降大于q个LED组的导通压降。
可选地,在一些实施例中,其中,q个LED组具有低于导通阈值的直流电源的输出电压在n 个LED组中所能导通的最大/次大数量。
可选地,在一些实施例中,其中,p个LED组具有当直流电源的输出电压高于导通阈值时,在n个LED组中所能导通的最大/次大数量。
可选地,在一些实施例中,导通阈值包括全亮阈值,直流电源的输出电压高于全亮阈值则足以导通全部n个LED组。
本发明的一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):响应于/如果直流电源的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮i)全部n个LED 组,或ii)n个LED组中的更大(greater/larger)部分LED组;
SA-2):响应于/如果直流电源的输出电压低于导通阈值,驱动点亮n个LED组中更少部分 LED组。
本发明的一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):响应于/如果直流电源的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮i)全部n个LED 组,或ii)n个LED组中的更大部分LED组;
SA-2):响应于/如果直流电源的输出电压低于导通阈值,仅驱动点亮n个LED组中更少部分LED组。
本发明的一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的串联的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):响应于/如果直流电源的输出电压高于全亮阈值而足以导通n个LED组时,驱动n个 LED组被全部点亮;
SA-2):响应于/如果直流电源的输出电压低于全亮阈值而不足以导通全部的n个LED组,仅驱动n个LED组的部分的LED组被点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,直流电源的输出电压的幅值是可变的,这种电压变化可以具有周期性或无周期性。对应地,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):响应于直流电源的输出电压的幅值降至全亮阈值以下,仅驱动n个LED组中部分LED组被点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,直流电源输出经整流的脉动直流电压,以及,步骤SA-2) 还包括步骤SA-2-NO):响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在脉动直流电压的至少一个脉动周期的每一个之中,仅驱动n个LED组中部分LED组被点亮;
可选地,本发明的一些实施例中,q个LED组,或者,部分的LED组为n个LED组中的第一部分LED组,可被脉动直流电压在每一个脉动周期中的最小值电压所导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,部分的LED组为n个LED组中的多个部分的LED组,可分别被脉动直流电压,例如在每一个脉动周期中,的最小值电压所导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,q个LED组为n个LED组中被动态轮换的多个部分的LED 组,可分别被脉动直流电压(在每一个脉动周期中)的最小值电压所导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,其中,第一部分LED组具有脉动直流电压的脉动周期中最低值电压在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。或者,多个部分LED组分别具有脉动直流电压的脉动周期中最低值电压在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。
可选地,本发明的一些实施例中,多个部分LED组的并集中的LED组的数量为n或n-1。
可选地,本发明的一些实施例还包括步骤:协调i)n个LED组被全部导通时的电流,和ii) 第一部分LED组被单独导通时的电流,以使得n个LED组的总功率保持在第一功率值的邻域内。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-c):响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内或跨越至少一个脉动周期中一个或多个,以第一预定频率主动地控制多个部分LED组循环导通/点亮。
此处,应当注意:可以通过测量脉动直流电压的波谷部分/最小值是否小于全亮阈值,来判断脉动直流电压是否降至全亮阈值以下。具体的检测和判断手段并不构成对本发明的限制,例如,本发明中所有借助脉动直流电压在某个时段之内的最小值而进行的该脉动直流电压相对于全亮阈值/导通阈值/电压区间的变化的判断,均可替代为利用脉动直流电压的(瞬时的/当前的)数值直接地或实时地判断该脉动直流电压相对于全亮阈值/导通阈值/电压区间的变化,也可替代为利用脉动直流电压在最近一个时段内的平均值判断该脉动直流电压相对于导通阈值/电压区间的变化。类似地,本发明中一些实施例的控制方法也不仅适用于脉动电压,也适用于其他其他形式的可变电压(具有或不具有周期性、随机/非随机的变化)。即使对于具有周期性的可变电压,本发明中一些实施例的控制方法中在不同部分的LED组之间逐步转换、高频轮换等相关步骤也可以同步或者不同步于直流电源的输出电压的周期而被执行,这也适用于本发明中的其他实施例。在其他相关实施例的步骤中,也可以基于这个判断结果进行相应的处理。另外,在本发明的一些实施例中,对脉动电压等直流电压是否穿越电压区间或导通阈值的检测和判断也可采用迟滞/滞环的方式。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
可选地,本发明的一些实施例中,直流电源的输出电压是可变的,如果输出电压穿越导通阈值,则意味着输出电压从一个电压区间进入另一个电压区间,而这两个电压区间所能导通的LED组的组合是不同的,比如两个不同的电压区间分别对应于第一组至少一个LED组和第二组至少一个LED 组,第一组至少一个LED组包括第一组LED组,第二组至少一个LED组包括第二组LED组。对应地,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO-x):响应于输出电压穿越/跨越导通阈值,从驱动第一组LED 组被点亮,转换为驱动第二组LED组被点亮。其中,如果输出电压自高到低地跨越导通阈值,第二组LED组的数量小于第一组LED组的数量,或者,第二组LED组的导通压降之和小于第一组LED 组的导通压降之和。如果输出电压自低到高地跨越导通阈值,第二组LED组的数量大于第一组LED 组的数量,第二组LED组的导通压降之和大于第一组LED组的导通压降之和。
可选地,上述导通阈值为全亮阈值。输出电压从全亮阈值以上降至全亮阈值以下,进入第一电压区间,而在后续的一段时间内,该输出电压位于全亮阈值以下以及第一旁路阈值以上,这个电压范围或可称为第一电压区间。第一组LED组可以包括全部的n个LED组,第二组LED组包括n 个LED组中的部分LED组。对应地,步骤SA-2-NO-x)还包括步骤SA-2-NO):
响应于输出电压降至全亮阈值以下,仅驱动部分LED组被点亮;或者
响应于(直流电源的)输出电压降至第一电压区间以内,在输出电压位于第一电压区间的持续期内,驱动部分LED组被单独点亮。
其中,落入该第一电压区间内的直流电源的输出电压虽然无法导通全部n个LED组,但足以导通部分LED组。
可选地,本发明的一些实施例中,部分的LED组为n个LED组中的第一部分LED组,以及,位于全亮阈值以下的输出电压,足以导通/点亮第一部分LED组;或者说:第一电压区间内电压值,足以导通/点亮第一部分LED组。
可选地,本发明的一些实施例中,部分的LED组为n个LED组中的多个部分的LED组,可分别被第一电压区间内电压值或者全亮阈值以下的输出电压所导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,第一部分LED组具有:1)第一电压区间内电压值,或者2) 全亮阈值以下、第一旁路阈值以上的输出电压,在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量;或者,
多个部分LED组分别具有:1)第一电压区间内电压值,或者2)全亮阈值与第一旁路阈值之间的输出电压在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。
可选地,本发明的一些实施例中,多个部分LED组的并集中的LED组的数量为n或n-1。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-c):响应于输出电压降至全亮阈值以下,在输出电压位于全亮阈值以下或第一电压区间之内的持续期之中,以第一预定频率控制多个部分LED组循环导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-c):响应于输出电压降至全亮阈值以下或第一电压区间以内,在输出电压位于全亮阈值以下或第一电压区间之内的持续期之中,以第一预定频率控制n个LED组中的多个部分的LED组循环导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,多个部分的LED组还包括第一部分LED组和第二部分LED组,以及,步骤SA-2-NO-c)还包括步骤:
响应于输出电压降至全亮阈值以下或第一电压区间以内,在输出电压位于全亮阈值以下或第一电压区间之内的持续期之中,以第一预定频率控制第一部分LED组和第二部分LED组交替或轮换地导通/点亮。
可选地,一些实施例的方法进一步包括步骤SA-2-NO-cc):响应于直流电源的输出电压跨越导通阈值的变化,通过第一时间段,进行第一组LED组和第二组LED组之间的转换点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,导通阈值为全亮阈值,以及,步骤SA-2-NO-cc)还包括步骤 SA-3-NO):响应于直流电源的输出电压跨越全亮阈值的变化,通过第一时间段,进行n个LED组和部分LED组之间的转换点亮;或者
响应于直流电源的输出电压跨越全亮阈值的变化,在第一时间段内逐步地进行n个LED组和部分LED组之间的单次转换;或者
响应于直流电源的输出电压跨越全亮阈值的变化,将n个LED组和部分LED组之间的单次转换通过第一时间段逐步地完成;或者
响应于直流电源的输出电压跨越全亮阈值的变化,在第一时间段内渐进地将n个LED组被点亮转换为部分LED组被点亮。
其中,该第一时间段具有一定时长,例如0.1至1秒/2秒。
可选地,一些实施例的方法的步骤SA-2-NO-cc)还包括步骤SA-3-NO-bb):在第一组LED组和第二组LED组之间的转换的过程中,协调第一组LED组中的电流(或其平均值)和第二组LED 组中的电流(或其平均值),在第一时段中反向变化,例如:分别递减和递增;或者
响应于输出电压从全亮阈值以上降至全亮阈值以下,通过第一时间段协调i)n个LED组被全部导通的状态淡出(fade out,逐渐减弱/弱化),以及ii)n个LED组被部分地导通/点亮的状态淡入(fade in,逐渐增强/强化)。
响应于输出电压从全亮阈值以下升至全亮阈值以上,通过第一时间段协调i)n个LED组被全部导通的状态淡入,以及ii)n个LED组被部分地导通的状态淡出。从而,这种两种状态的转换被在第一时间段内渐进地进行并完成,降低了频闪。
可选地,本发明的一些实施例中,导通阈值为全亮阈值,以及,步骤SA-3-NO-bb)或SA-3-NO) 还包括步骤SA-3-NO-1):
在第一时间段(他处或也简称为第一时段)中,协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,分别递减和递增;或者
协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在第一时间段中分别增加和减小;或者
协调被全部导通的n个LED组中的电流或其平均值,与被单独导通的部分LED组中的电流或其平均值,在第一时间段中分别呈整体上升趋势和整体下降趋势。可选地,第一时间段被划分为多个时隙,在多个时隙中的每个时隙里,第一组LED组和第二组至少一个LED两者被在时间上基本互补地导通,一些实施例的方法的步骤SA-3-NO-1)还包括步骤SA-3-NO-1a):协调第一组LED组被与第二组LED组中在多个时隙中被导通的时间的相对比例,分别递减或递增。其中,多个时隙可以被均匀划分或不均匀划分。可选地,多个时隙可以具有相同的时长或不相同的时长(duration)。可选地,多个时隙在时域内可以被前后接续/连续地配置。可选地,多个时隙在时域内可以是不连续的,即多个时隙中的至少部分时隙之间存在时间间隔(gap),以及,这些时间间隔可以具有相同的长度或不同的长度。
可选地,本发明的一些实施例中,第一组LED组为全部的n个LED组,第二组LED组为n个LED组中的部分LED组。步骤SA-3-NO-bb)或步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1):
在n个LED组和部分LED组之间的转换过程中,协调n个LED组被全部导通的工作时间与部分 LED组被单独导通的工作时间的相对比例,在多个时隙中递减或递增;或者
在第一时间段中,协调n个LED组被全部导通的持续时间逐时隙递增/递减,以及对应地,部分LED组被单独导通的持续时间逐时隙递减/递增。
其中,单独导通的部分LED组可以是:第一部分LED组,或者被轮换导通的多个部分LED组中的任一个。
可选地,步骤SA-3-NO-bb)还包括步骤SA-3-NO-bb-2)响应于输出电压降至导通阈值以下或第一电压区间以内,在多个时隙内,逐时隙递减地调节第一组LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节第二组LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值。
响应于输出电压升至导通阈值以上或更高的电压区间以内,在多个时隙内,逐时隙递增地调节第一组LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节第二组LED 组被导通状态下的电流的占空比/幅值。
可选地,输出电压为脉动直流电压,所述多个时隙为在时域/时间上连续或不连续的多个脉动周期。
当然,应当理解:在每个时隙中,第一组LED组和第二组LED组被互补地导通,或者更多组的 LED组被轮换导通。亦即,当第二组LED组被导通时,n个LED中其他LED组将不被导通;而当第一组LED组被导通时,n个LED中其他LED组将不被导通。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-3-NO-bb-2)或步骤SA-3-NO-1)还包括以下任一个子步骤:
SA-3-NO-1a)响应于输出电压降至全亮阈值以下,在多个时隙内,逐时隙递减地调节n个LED 组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于输出电压升至全亮阈值以上,在多个时隙内,逐时隙递增地调节n个LED 组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;
SA-3-NO-1c)响应于输出电压降至全亮阈值以下,在多个时隙内,逐时隙递减地调节n个LED 组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节多个部分LED组被轮换导通过程中的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1d)响应于输出电压升至全亮阈值以上,在多个时隙内,逐时隙递增地调节n个LED 组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节多个部分LED组被轮换导通过程中的电流的占空比/幅值;
其中,多个时隙与至少一个时隙在时域上相邻/对应,以及,n个LED组被全部导通状态下的电流和第一部分LED组被单独导通状态下的电流在时间/波形上互补,或者,n个LED组被全部导通状态下的电流和多个部分LED组被轮换导通过程中的电流在时间/波形上互补。
可选地,本发明的一些实施例中,第一预定频率至少部分地提供自定时器/频率发生器,步骤 SA-3-NO-bb-2),步骤SA-3-NO-1a)、SA-3-NO-1b)、SA-3-NO-1c)或SA-3-NO-1d)还包括步骤:
根据来自定时器的输入,通过积分单元随输出电压的时隙而递增/递减地调整全亮阈值/导通阈值。
可选地,本发明的一些实施例中,该第一时间段具有一定时长,例如0.05秒至3秒。第一时间段包括5-1000中任意数量的时隙。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-FX):控制第一组LED组中的多个部分LED组以第一预定频率交替/轮换点亮,和/或,控制第二组LED组中的多个部分的LED 组以第一预定频率交替/轮换点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-F):控制n个LED组中的多个部分的LED组以第一预定频率交替/轮换点亮。
可选地,本发明的一些实施例中的方法还包括步骤SA-2-F1):保持n个LED组中除被轮换的多个部分的LED组以外的至少一个LED组常亮。
可选地,本发明的一些实施例中,多个部分的LED组中各部分LED组,被配置为具有输出电压在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量;
I)多个部分的LED组与常亮的至少一个LED组的并集,或者,II)多个部分的LED组的并集,含盖n个LED组中n或n-1个;以及,多个部分的LED组具有相同的导通压降。
可选地,本发明的一些实施例的方法,还包括步骤SA-2-F2X):响应于输出电压相对于导通阈值的变化/升降,在第一时间段内,逐步地进行第一组LED组和第二组LED组之间的转换点亮;或者
响应于输出电压跨越导通阈值的变化,将第一组LED组和第二组LED组之间的转换导通,通过第一时间段内的多个时隙逐步地完成。
可选地,步骤SA-2-F2X)还包括步骤SA-2-F25X):通过多个时隙,逐渐调整i)n个LED组被全部点亮的持续时间,与ii)第一组LED组中多个部分LED组轮换点亮的持续时间,两者的相对比例;或者,
通过多个时隙,逐渐调整i)第一组LED组中多个部分LED组轮换点亮的持续时间与ii)第二组LED组中多个部分LED组轮换点亮的持续时间的相对比例;或者
通过多个时隙,逐渐调整i)用于驱动第一组LED组中多个部分LED组轮换点亮的电流(或其平均值),与ii)用于驱动第二组LED组中多个部分LED组轮换点亮的电流(或该电流的平均值) 的相对比例。
其中,i)轮换点亮第一组LED组中多个部分LED组的电流,与ii)轮换点亮第二组LED组中多个部分LED组的电流,在时域或者脉冲波形上互补。
可选地,上述实施例中的导通阈值为全亮阈值。对应地,相关实施例的方法的步骤SA-2-F2X) 还包括步骤SA-2-F2):响应于输出电压相对于全亮阈值的变化/升降,在第一时间段内,逐步地进行n个LED组和部分LED组之间的转换点亮;或者
响应于输出电压跨越全亮阈值的变化,将n个LED组和部分LED组之间的转换导通,通过多个时隙逐步地完成。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2-F25X)或步骤SA-2-F2)还包括步骤SA-2-F25):
通过多个时隙,逐渐调整i)部分LED组轮换点亮的持续时间与ii)n个LED组被全部点亮的持续时间的相对比例;或者,
逐渐调整a)轮换点亮部分LED组的电流与b)点亮全部的n个LED组的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。其中,i)轮换点亮部分LED组的电流,与ii)点亮全部n个LED组的电流,在时域或者脉冲波形上互补。
可选地,一些实施例的方法中的步骤SA-2-F25X)还包括以下至少一个子步骤:
i)协调用于驱动第一组LED组中多个部分LED组轮换点亮的电流在各个多个时隙中的占空比 /数值/平均值递减,同步地,用于驱动第二组LED组中多个部分LED组轮换点亮电流在各个多个时隙中的占空比/数值/平均值递增;或者
ii)协调用于驱动第一组LED组中多个部分LED组轮换点亮的电流在各个多个时隙中的占空比 /数值/平均值递增,同步地,用于驱动第二组LED组中多个部分LED组轮换点亮电流在各个多个时隙中的占空比/数值/平均值递减。
iii)(在多个时隙中)协调用于轮换点亮第一组LED组中多个部分LED组的电流脉冲的脉宽/ 平均值/幅值递减,同步地,用于轮换点亮第二组LED组中多个部分LED组的电流脉冲的脉宽/平均值/幅值递增;或者
iiii)(在多个时隙中)协调用于轮换点亮第一组LED组中多个部分LED组的电流脉冲的脉宽 /平均值/幅值递增,同步地,用于轮换点亮第二组LED组中多个部分LED组的电流脉冲的脉宽/平均值/幅值递减。
可选地,本发明的一些实施例中,直流电源的输出电压的幅值是可变的,这种电压变化可以具有周期性或无周期性。对应地,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在脉动直流电压的至少一个脉动周期的每一个之中,仅驱动n个LED组中部分LED组被点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-c):响应于脉动直流电压降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内或跨越至少一个脉动周期中一个或多个,以第一预定频率主动地控制n个LED组中的多个部分的LED组循环导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,多个部分的LED组还包括第一部分LED组和第二部分LED 组,以及,步骤SA-2-NO-c)还包括步骤:响应于脉动直流电压降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内或跨越至少一个脉动周期中一个或多个,以第一预定频率主动地控制第一部分LED组和第二部分LED组交替或轮换地导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例还包括步骤SA-3-NO),该步骤SA-3-NO)可以是以下三者之一:1)响应于脉动直流电压跨越全亮阈值的变化,通过连续的多个脉动周期,进行n个LED组和部分LED组之间的转换(或称切换)点亮。2)响应于脉动直流电压跨越全亮阈值的变化,在连续的多个脉动周期内逐步地进行n个LED组和部分LED组之间的每次转换。3)响应于脉动直流电压跨越全亮阈值的变化,将n个LED组和部分LED组之间的每次转换通过连续的多个脉动周期逐步地完成。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1),该步骤SA-3-NO- 1)可以是以下三者之一:
A)在n个LED组和部分LED组之间的转换过程中,协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在多个脉动周期中分别递减和递增;或者
B)协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在多个脉动周期中分别增加和减小;或者
C)协调被全部导通的n个LED组中的电流或其平均值,与被单独导通的部分LED组中的电流或其平均值,在多个脉动周期中分别呈整体上升趋势和整体下降趋势。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1):
a)在n个LED组和部分LED组之间的转换过程中,协调n个LED组被全部导通的工作时间与部分LED组被单独导通的工作时间的相对比例,在多个脉动周期中递减或递增;或者
b)在多个脉动周期中,协调n个LED组被全部导通的持续时间逐周期递增/递减,以及对应地,部分LED组被单独导通的持续时间逐周期递减/递增;
可选地,本发明的一些实施例中,还包括步骤SA-31-NO),该步骤可以是以下之一:响应于脉动直流电压的最低值跨越全亮阈值的变化,在n个LED组和单独导通的部分LED组之间的转换过程中,
A)协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在多个脉动周期中分别递减和递增;或者
B)协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在多个脉动周期中分别增加和减小;或者
C)协调被全部导通的n个LED组中的电流或其平均值,与被单独导通的部分LED组中的电流或其平均值,在多个脉动周期中分别呈整体上升趋势和整体下降趋势。
D)协调n个LED组被全部导通的工作时间与单独导通的部分LED组被导通的工作时间的相对比例,在多个脉动周期中递减或递增;或者
E)在多个脉动周期中,协调n个LED组被全部导通的持续时间逐周期递增/递减,以及对应地,单独导通的部分LED组被导通的持续时间逐周期递减/递增。
其中,单独导通的部分LED组为第一部分LED组或者被轮换导通的多个部分LED组中的每一个。
可选地,本发明的一些实施例中,步骤SA-3-NO-1)或者SA-31-NO)还包括以下四者中任一个子步骤:
SA-3-NO-1a)响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在多个脉动周期内,逐周期递减地调节n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于脉动直流电压的最低值升至全亮阈值以上,在多个脉动周期内,逐周期递增地调节n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;
SA-3-NO-1c)响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在多个脉动周期内,逐周期递减地调节n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节多个部分LED组被轮换导通过程中的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1d)响应于脉动直流电压的最低值升至全亮阈值以上,在多个脉动周期内,逐周期递增地调节n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节多个部分LED组被轮换导通过程中的电流的占空比/幅值;
其中,在局部的较短的一个时间段中,例如在从“n个LED组全部导通”到“部分LED组在至少一个脉动周期中单独导通”的转换过程中,该转换过程(或称切换过程)所占用的多个脉动周期可以视为在时域上位于对应的至少一个脉动周期之前,在从“部分LED组在至少一个脉动周期中单独导通”到“n个LED组全部导通”的转换过程中,该转换过程所占用的多个脉动周期可以视为在时域上位于对应的至少一个脉动周期之后。而在更广泛的视角下,i)用于转换n个LED组和部分LED组之间的运行的多个脉动周期,和ii)用于保持仅有部分LED组被(锁定地/单独地)运行的至少一个脉动周期,可以视为在时域中交错/间或地发生,例如,根据脉动直流电压变化情况而一一对应地出现,或者具有一对多的关系。n个LED组被全部导通状态下的电流和仅有(第一) 部分LED组被导通状态下的电流在时间/波形上互补,或者,n个LED组被全部导通状态下的电流和多个部分LED组被轮换导通过程中的电流在时间/波形上互补。注意,本申请中加注括号的文字、括号内的文字可理解为可选的文字。
可选地,本发明的一些实施例中,直流电源输出经整流的脉动直流电压,以及,步骤SA-2) 还包括步骤SA-2-NO):
响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在脉动直流电压的至少一个脉动周期的每一个之中,仅驱动n个LED组中部分LED组被点亮。或者,
响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在脉动直流电压的至少一个脉动周期的每一个之中,主动地控制n个LED组中的部分LED组被单独点亮。
其中,部分LED组可以确定地对应于数量小于等于n-1的至少一个LED组。从另一个角度,部分LED组也可被理解固定的/锁定的数量小于或等于n-1的至少一个LED组,在对应的电压周期中被保持运行而不再被切换。亦即,n个LED组不再随脉动直流电压的变化而以被动的、(充分的)电压适应的方式切换至其他部分的LED组或全部的n个LED组,从而优化n个LED组的用电效率。在某一时刻上,部分LED组中的LED组的数量是小于或等于n-1,但在不同时刻上,可能会在驱动电路的控制单元的主动的控制下,以一定的频率进行主动的轮换,该轮换频率一般被设置以较高的数值从而减小低频频闪,可参考相关实施例中说明,此处不赘述。亦即,即便脉动直流电压中某些部分足以导通全部的n个LED组,也不会控制全部的n个LED组均被导通。
可选地,应当理解:还可设置有第一旁路阈值,或第二旁路阈值。当脉动直流电压从全亮阈值和第一旁路阈值之间降入并在一段时间内稳定在第一旁路阈值和第二旁路阈值之间时,配置另一部分的LED组被单独保持点亮,换言之,在该段时间内的每一个脉动周期中,主动地控制对应的另一部分LED组被单独点亮,不复赘述。
换言之,当检测到脉动直流电压每个周期中发生的最低值,从高到低地穿过全亮阈值,即降至全亮阈值以下,则仅保持n个LED组中部分LED组被驱动点亮。进一步而言,随后,在周期性发生的最低值位于全亮阈值以下的情况下,则即便脉动直流电压在每个周期内的部分时段里超过全亮阈值而足以导通全部的n个LED组,但依然仅保持n个LED组中部分LED组被驱动点亮。这避免了n个LED组中不同部分的LED组随脉动直流电压的变化(尤其是穿过全亮阈值的变化)而发生工频的切换以及因此而导致的频闪。
可选地,本发明的一些实施例中,脉动直流电压在脉动变化过程中会周期性地出现最低值,而如果脉动直流电压在某一时段内的波形是比较稳定的,则在该时段的不同的脉动周期中的最低值均相等或基本相等,这个相同的最低值或可被成为脉动直流电压的最低值。部分的LED组包括第一部分LED组,具有脉动直流电压的最低值在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。从而充分利用直流电源的能量供给,提升n个LED组的用电效率。
可选地,本发明的一些实施例中的方法,还包括步骤:协调i)n个LED组被全部导通时的电流,和ii)第一部分LED组被单独导通时的电流,以使得n个LED组的总功率保持在第一功率值的邻域内。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,第一部分被在n个LED组中动态轮换地配置。具体地,第一部分LED组被以第一预定频率轮换/循环地配置,在不同的轮换/循环周期内,分别被配置为n个LED组中的不同的LED组子集。或者,第一部分LED组被以第一预定频率轮换/循环地配置,在不同的轮换/循环周期内,分别对应于n个LED组中的不同的LED组子集。或者,第一部分LED组被以第一预定频率循环地配置,在不同的循环周期内,分别包括n个LED组中不同的LED 组子集。或者,第一部分LED组被以第一预定频率轮换地配置,在不同的轮换周期内,分别包括n 个LED组中不同的LED组子集。
步骤SA-2-NO)还包括步骤:响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内(in)或跨越(across)至少一个脉动周期中一个或多个,以第一预定频率主动地控制多个LED组子集循环导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,多个LED组子集被配置以使其并集的数量大于第一部分LED组的数量。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,多个LED组子集的并集中的LED组的数量为n或 n-1。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,部分的LED组还包括n个LED组中的第二部分 LED组,以及,步骤SA-2-NO)还包括步骤:
响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内或跨越至少一个脉动周期中一个或多个,以第一预定频率主动地控制第一部分LED组和第二部分LED组交替或轮换地导通/点亮。
当然,此处以及其他类似的实施例中,并不排除在n个LED组中还有第三部分LED组或第四部分LED组,配合第一、第二部分LED组共同在控制单元的主动控制下被轮换导通。这也适用于其他类似的实施例。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,步骤SA-2-NO)还包括步骤:
响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,或者说,响应于脉动直流电压的周期性的最低值从全亮阈值以上降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内或跨越至少一个脉动周期中一个或多个,例如通过包括定时器的控制单元,以第一预定频率主动地控制:i)第一部分LED组中的至少一个与ii)n个LED组中除第一部分LED组之外的至少一个LED组,交替或轮换地导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,步骤SA-2-NO)还包括步骤:
响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,或者说,响应于脉动直流电压的周期性的最低值从全亮阈值以上降至全亮阈值以下,在至少一个脉动周期中每一个之内或跨越至少一个脉动周期中一个或多个,例如通过包括定时器的控制单元,以第一预定频率主动地控制:i)部分LED 组中的至少一个与ii)n个LED组中除部分LED组之外的至少一个LED组,交替或轮换地导通/点亮。
应当理解,本发明其他实施例中的照明装置、控制电路、驱动装置等硬件设备中的控制单元等部件可被配置以执行此处及本发明其他实施例中的方法。尤其在配置有浮地分开关单元的照明装置、驱动装置中,可以通过其中控制单元所包括的定时器或脉冲发生器/计数器,主动控制n个 LED组中的不同的多个部分进行高频轮换点亮,例如以第一预定频率。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,还包括以下三者之一的步骤SA-3-NO):a)响应于脉动直流电压的最低值跨越全亮阈值的变化(例如脉动直流电压的最低值从全亮阈值以上降至全亮阈值以下,或者从全亮阈值以下升至全亮阈值以上),通过连续的多个脉动周期,进行n个 LED组和部分LED组之间的转换点亮。b)响应于脉动直流电压的最低值跨越全亮阈值的变化,在连续的多个脉动周期内逐步地进行n个LED组和部分LED组之间的每次转换。或者c)响应于脉动直流电压的最低值跨越全亮阈值的变化,将n个LED组和部分LED组之间的每次转换通过连续的多个脉动周期逐步地完成。
可选地,在步骤SA-3-NO)中,多个脉动周期在时域上位于其他一些实施例中对应的至少一个脉动周期之前。具体地,响应于脉动直流电压的最低值跨越全亮阈值的这个条件/事件(event) 的发生,将n个LED组和部分LED组之间的转换点亮分散在第一组多个脉动周期中逐步进行,当这个转换过程被以渐进的方式完成之后,在接下来的第一组至少一个脉动周期的每一个周期中,均仅将上述的部分LED组/第一部分LED组单独点亮,而不再随电压的波动而被动地转换其他部分的LED组被点亮。其中,第一组多个脉动周期与第一组至少一个脉动周期在时间上是连续或不连续地发生的,从时间角度而言,它们两者可视为是先后对应的。
可选地,n个LED组被全部导通状态下的电流和第一部分LED组被单独导通状态下的电流在时间/波形上互补,这样可以更大程度地降低频闪。
此处,由于n个LED组和部分LED组之间的转换过程被控制以延长于/横跨(traverse)多个脉动周期中逐步进行,而不是在前后相邻的两个甚至同一个脉动周期内完成。这进一步避免了n 个LED组和部分LED组两者之间的突然地互相转换(例如发生在一个脉动周期内)而导致的亮度突变。再者,配合在其他实施例中脉动直流电压最低值降至全亮阈值以下时锁定部分LED组被单独点亮的手段,可基本消除n个LED组脉动直流电压最低值在不断穿越(traverse)一个或多个电压阈值而变化的情况下的低频频闪的发生。再者也提升了LED组在n个LED组中不同部分之间转换点亮的过程中,或者n个LED组与其中某一部分LED组之间转换点亮的过程中的光通量的变化平滑程度。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1):
协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在多个脉动周期中分别(逐周期地,或每2~3个周期)递减和递增;或者
协调被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的部分LED组中的电流的平均值,在多个脉动周期中分别增加和减小;或者
协调被全部导通的n个LED组中的电流或其平均值,与被单独导通的部分LED组中的电流或其平均值,在多个脉动周期中分别呈整体上升趋势和整体下降趋势。
当然,可以理解,在这种整体上升趋势中并不排除个别周期与上一个周期持平,甚至略下降。而整体下降趋势中也不排除个别周期与上一个周期持平,甚至略上升。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1):
协调n个LED组被全部导通的工作时间与部分LED组被单独导通的工作时间的相对比例,在多个脉动周期中递减或递增;或者
在多个脉动周期中,协调n个LED组被全部导通的持续时间逐周期递增/递减,以及对应地,部分LED组被单独导通的持续时间逐周期递减/递增。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,步骤SA-3-NO-1)还包括以下任一个子步骤:
SA-3-NO-1a)响应于脉动直流电压的最低值降至全亮阈值以下,在多个脉动周期内,逐周期递减地调节n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于脉动直流电压的最低值升至全亮阈值以上,在多个脉动周期内,逐周期递增地调节n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,第一预定频率至少部分地提供自定时器/频率发生器,SA-3-NO-1a)或SA-3-NO-1b)还包括步骤:
可选地,根据来自定时器的输入,通过积分单元随脉动直流电压的周期而递增/递减地调整全亮阈值。
可选地,响应于跨越全亮阈值的脉动直流电压和全亮阈值之间的大小比较结果,通过积分运算产生随脉动直流电压的周期而递增/递减地被调整的第一阈值,响应于脉动直流电压跨越第一阈值,动态地切换主回路和下列两者之一:i)一个旁路回路、ii)以第一预定频率轮换运行的两个或更多的旁路回路。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,多个脉动周期包括5-1000中任意数量的脉动周期,或者,多个脉动周期持续1ms~1000ms。
应当理解:此处脉动直流电压或其最低值与全亮阈值之间大小关系的判断可以通过控制单元采集驱动电路或照明装置中的某些电路模块中的电信号而进行判断,具体的电信号获取位置、判断逻辑、全亮阈值的设置方法并不构成对本发明的限制。另外,当控制单元包括互相耦合的定时器和积分单元,则该控制单元可操作以对全亮阈值或其他阈值进行动态设定。进而改变第一部分 LED组或n个LED组在每个/对应的脉动周期内的导通占空比,这也适用于其他实施例。
在一些实施例的步骤SA-2)中,响应于直流电源的输出电压低于全亮阈值,仅驱动n个LED 组的第一部分LED组被点亮。更优选地,可以主动控制该第一部分LED组中一个或多个,与n个 LED组中的第二部分LED组以第一预定频率(例如30kHz等)进行高于工频(通常为市电的频率,例如50HZ或60HZ)的交替地或轮换地导通/点亮。此处,应当理解:通过这些步骤及其实施例,在直流电压的脉动周期中,任意时刻/任一时刻仅点亮n个LED组中的一部分而不是全部。这一定程度上确保了:虽然直流电压在其脉动周期中发生浮动,但如果该部分的LED组的导通压降低于直流电压在脉动周期中的最小值,则始终可以驱动这部分的LED组被点亮。而且由于不再随着直流电压的数值从全亮阈值以下回升至全亮阈值以上,进而从部分LED组被点亮的状态又(被动地) 转换回全部n个LED均被点亮的状态,所以,这降低了在脉动周期中n个LED组的(低频)频闪。
从另一个角度而言,通过一些实施例的步骤SA-1),当脉动周期中全周期的直流电压均高于全亮阈值,则点亮全部的n个LED组,如在一个时间段的脉动周期中发生最小值或最小值的邻域内的电压低于全亮阈值,则在这个时间段内的全脉动周期内,不再通过电路的动态配置而尝试导通全部的n个LED组,虽然直流电压在脉动周期中的最大值及其一定的邻域可能仍然是大于全亮阈值从而足以导通全部的n个LED组的。进一步可选地,可以以第一预定频率交替/轮换点亮多个部分的LED组,例如第一部分LED组、第二部分LED组或还有第三部分LED组等。更进一步,还可选地包括步骤:保持n个LED组中除被轮换的多个部分的LED组以外的至少一个LED组常亮。可选地,第一部分LED组、第二部分LED组和第三部分LED组具有相同的导通压降。
其中,可选地,如果未配置有常亮的LED组,则多个部分的LED组中各部分LED组,可以分别被配置有脉动直流电压的最低值在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量;而如果n个 LED组中配置有不属于多个部分的LED组之中的常亮的LED组,则多个部分的LED组中各部分LED 组,例如第一部分LED组,与常亮的LED组的并集中的LED组数量,即第一部分LED组与常亮的至少一个LED组的数量总和,可以被配置为脉动直流电压的最低值在n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。这种根据n个LED组的导通压降而进行的数量配置,使得n个LED组中可以以最大效率适应(adapted for)直流电压相对于全亮阈值的脉动变化。而且,a)被轮换的多个部分的LED组的并集,或者,b)多个部分的LED组和常亮的至少一个LED组(if any)的并集,两者之一中的LED组的数量可被配置为n或n-1个。这种数量配置使得:从一个或多个连续的脉动周期的视角来看,全部n或n-1个LED组均处于被点亮的状态,包括以第一预定频率被主动地轮换点亮和常亮,因而,相对于直流电压足够(脉动周期中的最小电压值大于全亮阈值)而n个LED 组全部被导通的情况,此处,虽然脉动周期中至少部分的电压值低于全亮阈值而导致直流电压不足以导通全部的n个LED组,但n个LED组在整体上发光面积却可以保持基本不变。
值得注意,在一些实施例中,步骤SA-1)与步骤SA-2)之间切换/转换/过渡的过程,并非通过以下两种方式完成:i)当前的脉动周期内完成,例如在第一个脉动周期内检测到直流电压最低值降至全亮阈值以下,则在第一个脉动周期之内完成上述转换过程;ii)在一个周期内完成,或者说前后相邻的两个周期,例如在第一个脉动周期内检测到直流电压最低值降至全亮阈值以下,则在接续的第二个脉动周期内完成上述转换过程。
在本发明的一些实施例中,将“n个LED组全部点亮”与“部分LED组轮换点亮”之间的转换过程分配在多个脉动周期内逐步/逐渐完成。具体地,针对上述的从“n个LED组全部点亮”到“部分LED组轮换点亮”或者从“部分LED组轮换点亮”到“n个LED组全部点亮”的转换过程,相关实施例的方法还可以包括步骤,通过多个连续的脉动周期,逐渐调整(例如递进或递减地) “部分LED组轮换点亮”的持续时间与“n个LED组全部点亮”的持续时间之间的相对比例,或者,逐渐调整“部分LED组轮换点亮”所对应的电流与“n个LED组全部点亮”所对应的电流在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值,例如一者逐渐增大而另一者逐渐减小。
一般地,在一些市电的应用场景中,直流电压是将市电输入进行整流之后所输出的脉动直流电压,市电的波动一般不超过±10%或±20%范围,并且,波动时偶发的,或者渐进的,而不是完全不可预测的,极度恶劣的,例如在市电虽然在较高水平和较低水平之间变化,但这种变化的频率并不高,而且在高水平和低水平上的维持时间也都相对较长,例如1个小时,或者偶尔发生短暂的波动,例如电压尖刺,这些是可以被适当的硬件器件例如电容过滤掉,或者即使未过滤掉,因为偶发,也可以被接受。有时候,直流电压虽然整体上处于低水平但直流电压在其脉动周期中的最大值仍然大于全亮阈值,即足以点亮全部的n个LED组。此处,将以这种情况为例,对本发明的一些实施例的方法进一步说明,但应当了解:本发明的相关实施例的方法并不限于这种直流电压相对于全亮阈值的波动的情况,也适用于直流电压下降至更低的水平的情况,例如直流电压在其脉动周期中的最大值也降至全亮阈值以下,或者直流电压相对于其他更低的电压阈值波动或者跨越更低的电压区间波动。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
如上,由于直流电压在其脉动周期中的最大值及其一定的邻域仍然大于全亮阈值,因此,在“n个LED组全部点亮”与“部分LED组轮换点亮”两个状态之间的转换(或渐变转换)的过程中,通过多个脉动周期中每一个脉动周期的大于全亮阈值的直流电压(例如该较大的直流电压可以位于各脉动周期的最大值的邻域),点亮全部n个LED组;在n个LED组被全部点亮以外的时间,点亮(或轮换点亮)部分的LED组,当然,可以理解:部分的LED组被点亮时的直流电压瞬时值可能也是大于全亮阈值的。以及,随着直流电压的脉动变化,i)协调轮换点亮部分LED组的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,点亮全部n个LED组的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者,ii)协调轮换点亮部分LED组的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增,同步地,点亮全部n个LED组的电流在各个多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减。备选地,本发明的一些实施例中的方法还可以包括步骤:a)在多个脉动周期中,协调轮换点亮部分LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减,同步地,点亮全部n个LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;或者,b)在多个脉动周期中,协调用于轮换点亮部分LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,用于点亮全部n个LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。
可选地,I)用于轮换点亮部分LED组的电流脉冲,与ii)用于点亮全部n个LED组的电流脉冲(在连续的多个脉动周期的)时域上互补,以使得n个LED组仅具有上述两种互相切换的状态,而不会存在全部熄灭的状态以及因此而可能带来的频闪/照明闪烁。
在本发明的另一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的串联的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):向n个LED组提供控制信号/电能,
SA-2):响应于直流电源输出的周期性电压经过(traverse)多个导通阈值变化(有些实施例中,导通阈值也可简称为阈值),通过控制信号轮换点亮n个LED组中与多个导通阈值对应(例如:一一对应)的多组LED组。
在本发明的另一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的串联的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):向n个LED组提供控制信号,
SA-2):响应于直流电源输出的周期性电压的最小值历经/遍历(traverse)多个导通阈值的变化,在多组的多个周期中(multiple plurality of period)通过控制信号分别点亮n个LED 组中与多个导通阈值对应(例如:一一对应)的多组LED组。即,在第一组多个周期(a first plurality of period)中,仅点亮一组LED组,直到电压在第一组多个周期之后,发生变化,例如达到第一旁路阈值。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,多个导通阈值包括全亮阈值,对应于多组LED组中的高压组LED组,包括全部的n个LED组;以及,多个导通阈值还包括低于全亮阈值的至少一个导通阈值,该至少一个导通阈值分别对应于多组LED组中其他的至少一个低压组LED组,该至少一个低压组LED组中的LED组的数量小于或等于n-1n个LED组的真子集。即,如果直流电源的输出电压低于全亮阈值,则不足以导通全部的n个LED组。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,直流电源输出脉动直流电压;多组的多个周期中每一组包括连续的多个脉动周期。以及,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):分别通过多组的多个脉动周期,进行多组LED组的两两之间的切换;其中,多组LED组的两两之间的切换包括从高压组LED组至至少一个低压组LED组中第一组LED组的切换,和/或,至少一个低压组LED组所包括的多个低压组LED组之间的互相切换。
在本发明的另一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合(例如:串联连接)的n个LED组的驱动电路/控制电路处:
SA-1):向n个LED组提供控制信号/电能,
SA-2):响应于直流电源输出的周期性电压在多个电压区间之间变化,通过控制信号轮换点亮n个LED组中与多个电压区间对应的多组LED组。
在本发明的另一个实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合(例如:串联连接)的n个LED组的驱动电路/控制电路处:
SA-1):向n个LED组提供控制信号,
SA-2):响应于直流电源输出的周期性的电压最小值在多个电压区间之间变化,在多组的多个周期中(multiple plurality of period)通过控制信号分别点亮n个LED组中与多个电压区间对应(例如:一一对应)的多组LED组。即,在每一组多个周期(eachplurality of period) 中,仅点亮一组LED组,直到电压在例如第一组多个周期之后,从第一电压区间进入第二电压区间,则切换点亮第二电压区间所对应的另一组LED组。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,多个电压区间包括高于全亮阈值的高压区间,该高压区间对应于多组LED组中高压组LED组,包括全部的n个LED组;以及,多个电压区间中低于全亮阈值的至少一个低压区间所对应的至少一个低压组LED组为n个LED组的真子集。换言之,多个电压区间包括高于全亮阈值的高压区间,对应于n个LED组的全集;以及,多个电压区间中低于全亮阈值的电压区间,对应于n个LED组的真子集。其中,当直流电源的输出电压位于低于全亮阈值的电压区间,则不足以导通全部的n个LED组。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,直流电源输出脉动直流电压;多组的多个周期中每一组包括连续的多个脉动周期。以及,步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):分别通过多组的多个脉动周期,进行多组LED组的两两之间的切换;其中,多组LED组的两两之间的切换包括从高压组LED组至至少一个低压组LED组中第一组LED组的切换,和/或,至少一个低压组LED组所包括的多个低压组LED组之间的互相切换。
此处,与其他一些实施例类似,多组LED组的两两之间的转换过程跨越了(traverse)多个周期逐步/渐次(progressive/gradual)进行并完成,而不是响应于脉动直流电压的穿越某个阈值而在一个周期内快速地、实时地完成这个转换过程。通过本实施例的这种转换手段,将转换过程中发生的光通量的变化分散于多个脉动周期中从而对这种光通量的变化进行均匀化和平滑化,因此,降低了LED组发光的变化的程度。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-1):协调 i)多组LED组中被转换至的LED组组中的电流或其平均值,和ii)被转换的LED组组中的电流或其平均值,在当前组的/对应组的多个脉动周期中,或者说转换所发生的多个脉动周期中,分别递增和递减。
可选地,本发明的一些实施例中的方法中,多组的多个脉动周期包括第一组多个脉动周期,步骤SA-2-NO-1)还包括以下任一个子步骤:
i)当直流电源的输出电压从高压区间落入至少一个低压区间中的第一低压区间,在第一组多个脉动周期内,逐周期递减地调节高压组LED组中的电流或其平均值,以及,同步地,逐周期递增地调节第一组LED组中的电流或其平均值;或者,
ii)当直流电源的输出电压从至少一个低压区间中的第一低压区间升入高压区间,在第一组多个脉动周期内,逐周期递增地调节高压组LED组中的电流或其平均值,以及,同步地,逐周期递减地调节第一组LED组中的电流或其平均值。
从而,优选地,使得高压组LED组与第一组LED组转换过程中的电功率/光通量保持基本稳定并与切换之前相同。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2)或相似的步骤,以及这些步骤的子步骤还可以包括以下的步SA-2-a)中备选的(alternative)两个子步骤或SA-2-b) 中备选的(alternative)两个子步骤在内的4个子步骤中的任一个:
SA-2-a)子步骤1.响应于直流电源的电压位于第一电压区间,在第一电压区间的持续期之内,例如通过定时器/频率发生器产生的周期性信号或再配合触发器产生的触发信号等,(主动地) 控制n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集/多个部分以使其被循环导通/点亮;其中,直流电源的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上,n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集均可被(例如以几十k的高频)循环导通。或者
子步骤2.在多次第一电压区间中每一个的持续期之内,例如通过定时器/频率发生器产生的周期性信号或再配合触发器产生的触发信号等,(主动地)控制n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集以使得该多个子集被循环/轮换导通;其中,直流电源的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上,n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集均可被(例如以几十k的高频)循环导通。
其中,第一电压区间具有位于全亮阈值以下的电压范围;或者,
SA-2-b)子步骤3:i)在直流电源的电压中周期性产生的第一电压区间中,(主动地)控制 n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集以使得该多个子集被循环导通/点亮;其中,循环导通的频率大于、小于、或等于直流电源的电压变化的频率;或者ii)在周期性发生于直流电源的电压中的第一电压区间中,以所述直流电源的电压的(频率的)倍频,保持交替导通所述n个LED 组中(对应于第一电压区间的)第一部分LED组和第二部分LED组,其中,所述倍频为所述脉动频率的1/K或K倍,K为正偶数或正奇数。可选地,K=1、2、4。此处,贯穿于第一电压区间的持续期内,第一部分LED组和第二部分LED组均处于交替导通的状态,换言之,随着直流电源的输出电压的变化,第一电压区间的持续期可能包括多个离散的时间段,在这些时间段内,第一部分 LED组和第二部分LED组均处于交替导通的状态,两部分LED组的电流波形在时间上是互补的,除了第一部分LED组和第二部分LED组之间切换的过渡阶段,任意时刻里,均有且仅有其中的一部分LED组处于导通状态。由于交替导通的频率是直流电源的电压的频率的倍数,所以,当该倍数为1(即K=1),第一部分LED组和第二部分LED组之间的交替导通,与直流电源的电压同步;当该倍数不为1(即K≠1),第一部分LED组和第二部分LED组之间的交替导通,与直流电源的电压不同步。
其中,直流电源的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上,n个LED 组中对应于第一电压区间的多个子集均可被(例如以几十k的高频)循环导通,或者
子步骤4.在多次第一电压区间的持续期内,主动控制n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集被轮换点亮;其中,多次第一电压区间中的一个,或者连续的两个或两个以上仅对应于多个子集之一。换言之,在多次第一电压区间中的1个,或者连续的2~5个中,仅有多个子集之一被点亮。
第一电压区间具有位于全亮阈值以下的电压范围。当然,并不排除还配置有第二电压区间,位于第一电压区间的下限(或可称为第一旁路阈值)以下,或者更低。换言之,第一电压区间可以通过全亮阈值、第一旁路阈值两者而被限定,该两者分别作为第一电压区间的上限(upper bound) 和下限(lower bound)。如果直流电源的电压位于全亮阈值、第二阈值两者之间,则进入第一电压区间。换言之,直流电源的电压降至全亮阈值以下,则进入第一电压区间之内,而如果直流电压继续降至第一旁路阈值以下,则进入比第一电压区间更低的第二电压区间。对应地,通过第一电压区间、至少一个电压区间定义的本发明一些实施例的方法,也可以通过基于全亮阈值、第一旁路阈值等多个阈值的步骤来定义。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
另外,轮换点亮意味着:多个子集的LED组将被依次循环点亮,亦即,子步骤4等将随第一电压区间的反复发生而被循环/重复执行。
可选地,被轮换导通的多个子集,例如第一子集和第二子集,或者还有第三子集,之中的LED 组是不完全相同的,两者之间可能存在交集,也可能不存在交集。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,第一电压区间在n个LED组中对应的多个子集包括第一子集/第一部分LED组和第二子集/第二部分LED组;
步骤SA-2-a)还包括子步骤:
SA-2-a-1)在第一电压区间的持续期内,交替地导通第一部分LED组和第二部分LED组。
步骤SA-2-b)还包括子步骤:
SA-2-b-1)以循环方式,将第一部分LED组和第二部分LED组分别导通于直流电源连续输出的两次第一电压区间。例如,在直流电源输出脉动直流电压,在第一脉动周期中,先后出现两次第一电压区间a和b,位于第一脉动波的峰值两侧,则在这第一电压区间a中,仅导通第一部分LED 组,而在这第一电压区间b中,单独导通第二部分LED组;以及在后续的脉动周期中,以这种方式,循环导通第一部分LED组和第二部分LED。在这种情况下,第一部分和第二部分LED的循环导通的周期,可以被视为与直流电源的脉动直流电压的周期相同。
当然,可替代地,在上述的第一脉动周期中先后出现的两个不同的第一电压区间a和b中,可以仅导通第一部分LED组,而在接续的第二脉动周期中出现的两个第一电压区间中,仅导通第二部分LED组,在这种情况下,第一部分和第二部分LED的循环导通的频率,可以被视为小于直流电源的脉动直流电压的频率。进一步可替代地,在上述的第一脉动周期中单一的第一电压区间a 中,可以反复多次(例如几十次)地,交替导通第一部分LED组和第二部分LED组,而其中的交替频率,大于直流电源的脉动直流电压的频率。
第一部分LED组和第二部分LED组的并集之中的LED组的数量,大于第一电压区间在n个 LED组中足以点亮的LED组的最大数量。例如,n个LED组包括5个LED组:N1、N2,N3、N4,N5。其中,N1、N2、N5属于第一部分LED组,而N1、N2、N3、N4属于第二部分LED组。而由于第一电压区间低于预定电压阈值不足以导通全部的5个LED组而只能导通N1、N2、N3、N4。另外, N5的导通压降低于N3、N4的导通压降之和,所以第一电压区间也足以导通第一部分LED组。在轮换过程中,第一部分LED组和第二部分LED组的并集包括了N1、N2,N3、N4,N5。即,如果轮换频率恰当,则在第一电压区间内,全部的5个LED组均可以有光通量产生。换言之,在述第一部分LED组和第二部分LED组轮换导通点亮时,n个LED组中可发光的LED组,是第一部分LED组或第二部分LED组的并集,因此,在感观上,n个LED组的可发光面积,大于第一部分LED组或第二部分LED组被单独导通时的可发光面积。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,在步骤SA-2-a-1)或相似的步骤中,交替导通的交替频率为[0.5kHz,1000kHz]中任一值。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,第一部分LED组、第二部分LED组均为 n个LED组的真子集,第一部分LED组与第二部分LED组具有交集或无交集。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,如果第一部分LED组与第二部分LED组无交集,则的控制方法还包括步骤:当直流电源的输出电压足以导通n个LED组中的第一LED组,则保持该第一LED组灯常亮,其中,第一LED组不属于第一部分/子集的LED组,也不属于第二部分/子集的LED组。该第一LED组与n个LED组串联,且保持常亮,则提升了n个LED组所在驱动电路的能量效率。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,第一部分LED组和第二部分LED组,分别包括n个LED组中一个或多个LED组,或者,串联的n个LED组中除沿电流方向的尾部的至少一个LED组(例如与电源负极相连的一个或多个LED组)之外的其他LED中的一个或多个,以适应第一电压区间。
可选地,此处以及本申请的一些实施例的驱动方法/控制方法相关的电路结构,可参见包括标题“浮地/共地电路结构”下的发明内容在内的相关描述。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,其中,第一部分LED组与第二部分LED 组的并集覆盖/含盖n个LED组中的全部或n-1个,从而,当第二部分LED组和第一部分LED组交替导通,尤其是以高频,的时候,可以保持(光源)发光面积(基本)与n个LED组在被足够的直流电源电压全部导通时相同,且不会促进低频频闪。
可选地,在一些实施例中,第一部分LED组的数量为第一电压区间在n个LED组中能够点亮的LED组最大数量/次大数量、第二部分LED组的数量为第一电压区间在n个LED组中能够点亮的 LED组次大数量/最大数量。例如,n个LED组包括5个LED组:N1、N2,N3、N4,N5。其中,N1、 N2、N5属于第一部分LED组,而N1、N2、N3、N4属于第二部分LED组。而由于第一电压区间低于预定电压阈值不足以导通全部的5个LED组而只能导通N1、N2、N3、N4,数量为4个。另外,N5 的导通压降低于N3、N4的导通压降之和,所以第一电压区间也足以导通第一部分LED组。在轮换过程中,第一部分LED组具有第一电压区间在5个LED组中能够点亮的LED组次大数量:3个。第二部分LED组具有第一电压区间在5个LED组中能够点亮的LED组的最大数量:4个。
可选地,第一部分LED组的数量与第二部分LED组的数量相同。例如在上述实施例中,例如, n个LED组包括5个LED组:N1、N2,N3、N4,N5。其中,N1、N2、N3、N5属于第一部分LED组,而N1、N2、N3、N4属于第二部分LED组。而又由于第一部分LED组和第二部分LED组的功率被保持为基本相同,所以,在这两部分LED组被轮换导通时,尤其是被高频轮换导通时,相同的功率被始终分散在相同数量的LED上,因此避免了因相同的能量被反复集中/分散,而带来的亮/暗的变化。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,直流电源输出经整流的脉动直流电压,第一部分LED组与第二部分LED组具有相同的导通压降,对应地,交替导通过程中,第一部分LED 组与第二部分LED组中流经的电流被分开关单元控制为形状互补的方波或具有较平滑的上升和下降边沿的类似梯形的方波,且幅值基本相同,占空比各为50%,这样更有利于亮度一致,改善发光效果。当然,可以理解,如果第一部分LED组与第二部分LED组的导通压降不同,则第一部分LED 组与第二部分LED组中流经的电流波形在形状上可以依然保持互补,但幅值则可选地与电压成反比地不同,占空比可能也不再是50%,而是4:6或其他比例。此处目的之一是为调节第一部分LED 组与第二部分LED组在交替导通过程中,两者的功率、光通量始终是相称的,以及对外部也基本不会因为交替导通而形成照明效果上的差异或频闪,在此目的之下,上述的占空比、电流幅度等数值,均可根据需要而被调节,而不限于上述给出的示例性的数值。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,随脉动直流电压而周期性发生多次的第一电压区间。多次的第一电压区间在时间上发生于同一个电压脉动周期内,或者,分布于连续的多个脉动周期中。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-a-1)或SA-2-b-1)或相似的步骤,还可以包括:SA-2-ab-1)在交替导通的过程中,协调第一部分LED组和第二部分LED组中的电流,以使n个LED组的功率被保持于第一功率值的邻域内。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-a-1)或SA-2-b-1)或相似的步骤,还可以包括:
分别根据第一部分LED组和第二部分LED组的导通压降,调节第一部分LED组和第二部分LED组中的电流,以使得第一部分LED组和第二部分LED组的功率的相对变化率,小于预定百分比。其中,预定百分比小于10%,例如为0.5%、2%或者5%。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-ab-1)或相似的步骤,还可以包括:
SA-2-ab-1-1),在从第一部分LED组至第二部分LED组的切换前后和/或切换过程中,动态地控制第一部分LED组中的电流随第二部分LED组中的电流增大而同步地减小,以使第一部分LED 组的功率或光通量的下降被第二部分LED组的功率的增加所补偿/抵消,以及
SA-2-ab-1-2),在从第二部分LED组至第一部分LED组的前后和/或切换过程中,动态地控制第二部分LED组中的电流随第一部分LED组中的电流增大而同步地减小,以使第二部分LED组的功率或光通量下降被第一部分LED组的功率增加所补偿/抵消。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-ab-1-2)或相似的步骤,还可以包括:
在从第二部分LED组切换至第一部分LED组的过渡过程中,在第二部分LED组中电流的下降幅度超过预设幅值之前,控制第一部分LED组中电流同步增大;以及步骤SA-2-ab-1-1)还包括:
在从第一部分LED组切换至第二部分LED组的过渡过程中,在第一部分LED组中电流的下降幅度超过预设幅值之前,控制第二部分LED组中电流同步增大。其中,预设幅值可选地为0~5%之间任意值。
其他一些实施例中,在不失一般性的前提下,以一些具有周期性的可变电压(例如脉动直流电压)为互相耦合的n个LED组供电的场景为例对本发明的一些实施例的驱动方法/控制方法进行了说明。应当理解,本发明适用于脉动直流电压的实施例的方法,也均适用于其他的具有周期性的可变电压。而且,本发明的一些实施例的方法、装置或电路中,“脉动电压”、“脉动直流电压”均可被(字面地)替代为“周期变化的直流电压”、“(周期性)电压”或“周期性直流电压”,对应地,“脉动周期”也可以被(字面地)替代为“周期”,“脉动”也可以被(字面地)替代为“波动”、“变化”。
此处,还可以从另一个更广泛的角度,提出本发明的另一些实施例,部分目的在于降低那些更具一般性的直流电压在为n个LED组供电过程中的频闪,而这些直流电压可能不具备周期性,例如在多数时间内处于基本稳恒的状态而偶尔发生一定幅度的变化,这可能是因为外部电网的波动等因素所导致。在针对这些电压可变的场景的本发明的一些实施例中的LED组的驱动方法,包括步骤SA-1)和步骤SA-2)。该方法可以在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处被执行:
在步骤SA-1)中:如果所述直流电源的输出电压高于第一电压区间,驱动点亮所述n个LED组中第一数量的LED组;
在步骤SA-2)中:响应于所述直流电源的输出电压落入/降至所述第一电压区间,驱动点亮所述n个LED组中第二数量的LED组和/或第三数量的LED组;
其中,所述第一数量大于所述第二数量;所述第二数量和所述第三数量分别为所述第一电压区间能够在所述n个LED组中导通的LED组的最大数量和次大数量。
可选地,一些实施例的驱动方法,还包括步骤SA-3-NO-cc):响应于所述输出电压相对于所述第一电压区间的上限的变化,通过第一时间段协调i)第一数量的LED组,与ii)第二数量的LED 组和/或第三数量的LED组之间转换点亮。
进一步可选地,对于所述输出电压相对于所述导通阈值的变化的响应,可以迟滞方式或滞环方式进行,从而,避免输出电压的偶发性的波动导致第二组LED组与第一组LED组的切换。进而减少频闪/照明闪烁。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-3-NO-cc)还包括步骤SA-3-NO-bb):
响应于所述输出电压降至所述第一电压区间的上限以下,通过所述第一时间段协调i)所述第一数量的LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化,以及ii)所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化;或者,
响应于所述输出电压升至所述所述第一电压区间的上限以上,通过所述第一时间段协调i)所述第一数量的LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化,以及ii)所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-3-NO-bb)还包括步骤SA-3-NO-1):
响应于所述输出电压降至所述第一电压区间的上限以下,协调用以点亮所述第一数量的LED组的电流的平均值和用以点亮所述第二数量和/或所述第三数量LED组的电流的平均值,在所述第一时间段中分别减小和增加;或者
响应于所述输出电压升至所述所述第一电压区间的上限以上,协调用以点亮所述第一数量的 LED组的电流的平均值和用以点亮所述第二数量和/或所述第三数量LED组的电流的平均值,在所述第一时间段中分别增加和减小。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NOB):
响应于所述直流电源的输出电压在第二时间段内位于/被保持在所述第一电压区间,在第二时间段内保持点亮所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述输出电压至少部分地具有周期性,所述第一时间段和所述第二时间段在时域中相对应或关联;
所述第一时间段包括多个时隙,该多个时隙具有相同的或不相同的时长,所述多个时隙在时域内连续地或不连续;所述多个时隙在时域内均匀或不均匀地分布;所述第二时间段包括至少一个时隙。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-3-NO-1)还包括:
SA-3-NO-1a)响应于所述输出电压的周期性的最低值降至所述第一电压区间的上限以下,在所述多个时隙内,逐时隙递减地调节所述第一数量的LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节所述第二数量的LED组和/或所述第二数量的LED组被导通的状态下的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于所述输出电压的周期性的最低值升至所述第一电压区间的上限以上,在所述多个时隙内,逐时隙递增地调节所述第一数量的LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节所述第二数量的LED组和/或所述第二数量的LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值;以及,
所述步骤SA-2-NOB)还包括步骤SA-2-NOB1):
响应于所述输出电压的周期性的最低值降至所述第一电压区间的上限以下,在所述至少一个时隙内,保持点亮所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述输出电压为脉动电压,所述多个时隙为所述脉动电压的多个脉动周期,所述至少一个时隙为所述脉动电压的至少一个脉动周期。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述第一电压区间的上限为全亮阈值,所述第一电压区间的下限为第一旁路阈值。该全亮阈值是所述输出电压是否可导通全部的所述n个LED组的临界值,所述第一数量为n,即所述第一数量的LED组包括全部的所述n个LED组,而所述第二数量的LED 组或所述第三数量的LED组仅包括所述n个LED组中部分LED组。对应地,步骤SA-1)进一步包括:如果所述直流电源的输出电压高于全亮阈值,驱动点亮全部的所述n个LED组;所述步骤SA- 2)还包括步骤SA-2-NO):响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在每个所述至少一个脉动周期中,全周期地驱动n个LED组中部分LED组被点亮。以及,在所述步骤SA-3-NO- 1a)和步骤SA-3-NO-1b)中,所述n个LED组被全部导通状态下的电流和所述部分LED组被单独导通状态下的电流在时间/波形上互补。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述n个LED组中的多个部分的LED组被以第一预定频率轮换导通。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述第一数量的LED组被至少部分地轮换选自所述多个部分的LED组中被点亮的部分。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述第一数量的LED组包括常亮的部分LED组,该常亮的部分LED组与所述多个部分的LED组的并集含盖了所述n个LED组中的n个或n-1个。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述第一数量的LED组、第二数量的LED组分别被至少部分地选自所述多个部分的LED组中被轮换点亮的不同部分。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述被轮换点亮的不同部分包括不同数量的LED组;以及,所述第二数量的LED组和所述第三数量的LED组的并集含盖了所述n个LED组中的n个或n-1个。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-2)、步骤SA-3-NO-1)或者步骤SA-2-NOB1) 还包括:以第一预定频率轮换点亮所述第二数量的LED组和所述第三数量的LED组。
根据本发明的另一个实施例所提供的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):如果所述直流电源的输出电压高于导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中第一组LED 组;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于或等于所述导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中第二组LED组;
其中,所述第二组LED组具有比所述第一组LED组更少的LED组的数量或更低的导通压降。
可选地,一些实施例中的驱动电路包括一个或多个分开关单元,这(些)分开关单元与n个 LED组耦合,并可操作以将n个LED组选择性地进行旁路。在本实施例以及其他一些实施例的方法中,不同组别的LED组之间的切换,或者不同数量的LED组之间的切换,可通过驱动电路/控制电路/照明装置中分开关单元的选择性的旁路而进行。分开关单元与LED组之间的耦合关系、分开关单元的选择性的旁路可参见“对LED组的选择性旁路”标题下的实施例的方法以及其他实施例中的方法、驱动电路、控制电路或照明装置等,不再赘述。
可选地,一些实施例的驱动方法,还包括步骤SA-3-NO-cc):响应于所述输出电压相对于所述导通阈值的变化,通过第一时间段协调所述第一组LED组与所述第二组LED组之间转换点亮。进一步可选地,对于所述输出电压相对于所述导通阈值的变化的响应,可以是以迟滞方式或滞环方式的响应,从而避免输出电压的偶发性的波动导致第二组LED组与第一组LED组的转换。进而减少频闪/照明闪烁。
进一步可选地,在一些实施例中,具有上述的迟滞方式的响应的不同组LED组之间的转换点亮的方法进一步包括步骤:
当输出电压在第四时间段内的最小值升至所述导通阈值以上,通过所述第一时间段协调i)所述第一组LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化,以及ii)所述第二组LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化;其中,第四时间段在时域中位于LED组转换过程(例如第一时间段)之前。可选地,第四时间段长度可以是5ms、50ms、30ms、100ms、300ms、500ms。根据输出电压的不同的波形特征、频率特征、周期特征(如有)来确定该第四时间段的取值,可选地,第四时间段的时长一般大于等于工频周期,例如是工频周期的50%,或者工频周期的倍数,例如正整数倍。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-3-NO-cc)还包括步骤SA-3-NO-bb):
响应于所述输出电压降至所述导通阈值以下,通过所述第一时间段协调i)所述第一组LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化,以及ii)所述第二组LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化;或者,
响应于所述输出电压升至所述导通阈值以上,通过所述第一时间段协调i)所述第一组LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化,以及ii)所述第二组LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化。即,通过所述第一时间段,进行“第一组LED组和第二组LED组之间的缓慢切换”。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-3-NO-bb)还包括步骤SA-3-NO-1):
响应于所述输出电压降至所述导通阈值以下,协调所述第一组LED组被点亮的状态的电流或其平均值和所述第二组LED组被点亮的状态的电流或其平均值,在所述第一时间段中分别减小和增加;或者
响应于所述输出电压升至所述导通阈值以上,协调所述第一组LED组被点亮时的电流或其平均值和所述第二组LED组被点亮时的电流或其平均值,在所述第一时间段中分别增加和减小。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NOB):
在所述直流电源的输出电压位于所述导通阈值以下以及第一旁路阈值以上的第二时间段内,在所述第二时间段内锁定点亮,或者说保持点亮,所述第二组LED组。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述输出电压至少部分地具有周期性,所述第一时间段和所述第二时间段在时域中对应或关联。而如果所述输出电压具有周期性,则所述第四时间段包括所述输出电压的一个周期,或多个周期。可选地,在时域中,第四时间段可以位于第二时间段之后,即,如果在第二时间段后,电压回升至导通阈值以上,则再次通过第四时间段监测电压波形是否稳定地全部回升至导通阈值以上,如果是,则启动第二组LED组到第一组LED组的缓慢切换。
可选地,一旦监测到输出电压不足,例如直流电源在任一时刻的输出电压,从导通阈值以上降至导通阈值以下,则可以(立刻)启动上述“第一组LED组和第二组LED组之间的缓慢切换”。通过调整LED组的组合,确保直流电源的输出电压能够更大程度地满足对应的LED组被电量的需要,例如,这避免了在“输出电压的局部波形中,仅有一部分位于导通阈值以上而另一部分位于导通阈值以下”的情况下,无法完整导通第一组LED组及因此而可能带来的闪烁/频闪。而当检测到输出电压回升至足以导通第一组LED组的水平,例如直流电源在任一时刻的输出电压,从导通阈值以下升至导通阈值以上,并不实时响应地(或立即地)启动上述“第一组LED组和第二组LED组之间的缓慢切换”,而是通过上述第四时间段的持续监测/测量,确保输出电压在第四时间段内已经稳定地位于导通阈值以上,而在该第四时间段内无任何部分的输出电压位于导通阈值以下,则启动上述“第一组LED组和第二组LED组之间的缓慢切换”。针对直流电源的周期性的输出电压,如果第四时间段的时长是输出电压的一个周期,或多个周期,则可以确保该输出电压已经稳定在导通阈值以上,即便该输出电压的周期中的最小值,也高于导通阈值。通过这种大于或等于一个周期的第四时间段的电压监测以及后续启动的LED组之间的缓慢切换,可以确保从第一组LED组转换到第二组LED组之后,输出电压可以稳定地全周期导通第二组LED组。这克服了一些输出电压中的噪声因素而带来的不必要的LED组转换以及因此而可能造成的频闪/闪烁。
所述第一时间段包括多个时隙,该多个时隙具有相同的或不相同的时长,所述多个时隙在时域内连续地或不连续;所述多个时隙在时域内均匀或不均匀地分布;所述第二时间段包括至少一个时隙。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述步骤SA-3-NO-1)还包括:
SA-3-NO-1a)响应于所述输出电压的周期内的最低值降至所述导通阈值以下,在所述多个时隙内,逐时隙递减地调节所述第一组LED组被导通时的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节所述第二组LED组被导通时的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于所述输出电压的周期内的最低值升至所述导通阈值以上,在所述多个时隙内,逐时隙递增地调节所述第一组LED组被导通时的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节所述第二组LED组被导通时的电流的占空比/幅值;
在所述步骤SA-3-NO-1a)和步骤SA-3-NO-1b)中,所述第一组LED组被导通状态下的电流和所述第二组LED组被导通状态下的电流在时间/波形上互补;以及
所述步骤SA-2-NOB)还包括步骤SA-2-NOB1):
响应于所述输出电压的周期内的最低值降至所述导通阈值以下以及第一旁路阈值以上,在所述至少一个时隙内,保持点亮所述第二组LED组。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述输出电压为脉动电压,所述多个时隙为所述脉动电压的多个脉动周期,所述至少一个时隙为所述脉动电压的至少一个脉动周期。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述导通阈值为全亮阈值,该全亮阈值是所述输出电压是否可导通全部的所述n个LED组的临界值。对应地,步骤SA-1)进一步包括:如果所述直流电源的输出电压高于全亮阈值,驱动点亮全部的所述n个LED组。所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2- NO):响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在每个所述至少一个脉动周期中,全周期地驱动所述第二组LED组被点亮。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述n个LED组中的多个部分的LED组被以第一预定频率轮换导通。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述第二组LED组动态可配置,包括数量不变或可变的LED 组,以及,所述第二组LED组至少部分地动态选自所述多个部分中被导通的部分LED组。
可选地,一些实施例的驱动方法中,所述第二组LED组包括常亮的至少一个LED组,该常亮的至少一个LED组与所述多个部分的LED组的并集含盖(cover)/包括了所述n个LED组中的n个或n-1个。
本发明一些实施例中的方法可在一些实施例的驱动电路或控制电路中实现。例如,当驱动电路中m=1,x=1,即只有一个共地开关,没有浮地开关,而限流器件和共地开关均可被实现为线性电流源。基于这些实施例的驱动/控制电路实现的针对n个(例如2个)LED组的控制方法可以包括以下步骤:
检测驱动电路之内的与外部电源电压相关的信号;根据该信号判断外部电源两端电压与第一负载的导通压降、第二负载的导通压降的大小关系,根据判断结果控制第一电流源的导通或截止。
可选地,在一些实施例的控制方法中,第一电流源的控制步骤进一步包括:
响应于外部电源电压大于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降之和,控制第一电流源截止,以形成第二能量回路:外部电源→第一发光负载(或简称第一负载)→第二发光负载(或简称第二负载)→第二电流源→外部电源;和
响应于外部电源电压小于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降之和,控制第一电流源导通,以形成第一能量回路:外部电源→第一负载→第一电流源→外部电源。
可选地,在一些实施例的控制方法,还包括步骤:
在第一能量回路与第二能量回路的切换前后,协调第一电流源的电流和第二电流源的电流,以使得第一负载和第二负载的功率之和的变化率不超过预定百分比。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,第一负载和第二负载为发光负载,电流协调的步骤进一步包括:
分别根据第一负载和第二负载的导通压降,调节第一负载和第二负载中的电流,以使得第一负载和第二负载的光通量之和在切换前后的变化率,小于预定百分比;预定百分比小于10%。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,电流协调的步骤进一步包括:在第一能量回路与第二能量回路的切换的过渡过程中,同步地控制第一电流源中电流随第二电流源中电流增大而减小,以使第一负载功率的下降被第二负载的功率的增加所补偿;或者,同步地控制第一电流源中电流随第二电流源中电流减小而增大,以使第二负载功率的下降被第一负载的功率的增加所补偿。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,电流协调的步骤进一步包括:
在从第二能量回路切换至第一能量回路的过渡过程中,在第二电流源中电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预定百分比之前,调节第一电流源中电流同步增大;和/或
在从第一能量回路切换至第二能量回路的过渡过程中,在第一电流源中电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预定百分比之前,控制第二电流源中电流同步增大。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,电流协调的步骤进一步包括:
控制第二能量回路中的第二电流源的电流随外部电源电压或其平均值的增加而减小,和/或,
控制第一能量回路中的第一电流源的电流大于第二能量回路中的第二电流源的电流。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,外部电源提供经整流的脉动直流电压;以及,控制方法还包括步骤:
步骤S8-1)如果脉动直流电压的最低值足以导通第一负载与第二负载,控制第一电流源截止,以在外部电源的对应的脉动周期中,保持运行第二能量回路:外部电源→第一负载→第二负载→第二电流源→外部电源;
步骤S8-2)如果脉动直流电压的最低值不足以导通第一负载与第二负载,控制第一电流源导通,以在外部电源的对应的脉动周期中,保持运行第一能量回路:外部电源→第一负载→第一电流源→外部电源。
可选地,在一些实施例的控制方法,还包括步骤S8-3):
响应于脉动直流电压的最低值跨越第一负载与第二负载的导通压降之和,通过连续的多个脉动周期,进行第二能量回路和第一能量回路的切换;或者
响应于脉动直流电压的最低值跨越第一负载与第二负载的导通压降之和,在连续的多个脉动周期内逐步地进行第二能量回路和第一能量回路之间的切换;或者
响应于脉动直流电压的最低值跨越第一负载与第二负载的导通压降之和的变化,将第二能量回路和第一能量回路之间的每次切换通过连续的多个脉动周期逐步地完成。
可选地,在一些实施例的控制方法中,在第二能量回路和第一能量回路之间的切换过程中还包括步骤:
协调第二能量回路中电流的平均值和第一能量回路中电流的平均值,在多个脉动周期中分别递减和递增;或者
协调第二能量回路中电流或其平均值,与第一能量回路中的电流或其平均值,在多个脉动周期中分别单调增和单调减。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,在第二能量回路和第一能量回路之间的切换过程中还包括步骤:
协调第二能量回路的工作时间与第一能量回路的工作时间的相对比例,在多个脉动周期中递减或递增;或者
在多个脉动周期中,协调第二能量回路的运行时间逐周期递增/递减,以及对应地,第一能量回路运行时间逐周期递减/递增。
可选地,在一些实施例的控制方法,其中,第二能量回路和第一能量回路中电流的协调步骤还包括:
SA-3-NO-1a)响应于脉动直流电压的最低值降至第一负载和第二负载的导通压降之和以下,在多个脉动周期内,逐周期递减地调节第二能量回路中电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节第一能量回路中电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于脉动直流电压的最低值升至第一负载和第二负载的导通压降之和以上,在多个脉动周期内,逐周期递增地调节第二能量回路中电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节第一能量回路中电流的占空比/幅值;
其中,第二能量回路中的电流和第一能量回路中的电流在时间/波形上互补,以及,多个脉动周期包括5-1000中任意数量的脉动周期,或者,多个脉动周期持续1ms~1000ms。
本发明一些实施例中的方法可在一些实施例的驱动电路或控制电路中实现。例如,当驱动电路中m=2,x=1,即配置有1个共地分开关单元,1个浮地分开关单元,这两个分开关单元分别用于耦合1个发光负载,即n=2。备选地,还可以包括第三发光负载,保持常亮,并被串联于主回路中,例如i)第一负载/第二负载,与ii)直流电源正极性输出端之间;这种情况下,n=3。而限流器件和共地开关均可被实现为线性电流源。基于这种实施例的驱动电路或控制电路实现的针对n 个(例如2个)LED组的控制方法可以包括以下步骤:
检测在驱动电路内关联于/反映外部电源电压的信号,
判断外部电源电压与第一负载的导通压降、第二负载的导通压降的大小关系,
根据判断结果,控制切换开关和第一电流源的导通或截止,从而在如下两种模式之间切换:
第一模式:当外部电源电压大于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降之和时,截止切换开关和第一电流源,以形成第三能量回路,第三能量回路的能量流通路径为:外部电源→第一负载→第二负载→第二电流源→外部电源,为第一负载和第二负载供给能量;
第二模式:当外部电源电压小于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降之和,并大于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降中较大值时,控制切换开关和第一电流源,从而在第一状态与第二状态之间以第一预定频率交替切换;
其中,第一状态为切换开关截止、第一电流源导通,形成第一能量回路,第一能量回路的能量流通路径为:外部电源→第一负载→第一电流源→外部电源;第二状态为切换开关导通、第一电流源截止,形成第二能量回路;第二能量回路的能量流通路径为:外部电源→切换开关→第二负载→第二电流源→外部电源。
可选地,在一些实施例的控制方法中,控制第一模式中第二电流源的电流随外部电源电压或其平均值的增加而减小,和/或,控制第二模式中的第一电流源的电流和第二电流源的电流大于第一模式中的第二电流源的电流。
可选地,在一些实施例的控制方法中,外部电源提供经整流的脉动直流电压;第一预定频率高于工频频率;从而有助于降低低频频闪。
第一模式进一步包括:如果脉动直流电压的最低值大于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降之和,截止切换开关和第一电流源,以在外部电源的对应的脉动周期中保持运行第三能量回路;
第二模式进一步包括:如果脉动直流电压的最低值小于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降之和,并大于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降中较大值时,控制切换开关和第一电流源,从而在外部电源的对应的脉动周期中保持在第一状态与第二状态之间以第一预定频率交替切换。
可选地,一些实施例的控制方法,还包括步骤:
响应于脉动直流电压的最低值跨越第一负载与第二负载的导通压降之和,通过连续的多个脉动周期,进行第一模式和第二模式的转换;或者
响应于脉动直流电压的最低值跨越第一负载与第二负载的导通压降之和,在连续的多个脉动周期内逐步地进行第一模式和第二模式之间的转换;或者
响应于脉动直流电压的最低值跨越第一负载与第二负载的导通压降之和的变化,将第一模式和第二模式之间的每次转换通过连续的多个脉动周期逐步地完成。
可选地,一些实施例的控制方法,第一模式和第二模式之间的转换步骤还包括:
协调第一模式中电流的平均值和第二模式中电流的平均值,在多个脉动周期中分别递减和递增;或者
协调i)第一模式中电流或其平均值,与ii)第二模式中的电流或其平均值,在多个脉动周期中分别单调增和单调减。
可选地,在一些实施例的控制方法中,第一模式和第二模式之间的转换步骤还包括:
协调第二模式的工作时间与第一模式的工作时间的相对比例,在多个脉动周期中递减或递增;或者
在多个脉动周期中,协调第二模式的运行时间逐周期递增/递减,以及对应地,第一模式运行时间逐周期递减/递增。
可选地,在一些实施例的控制方法中,第二模式和第一模式中电流的协调步骤还包括:
SA-3-NO-1a)响应于脉动直流电压的最低值降至第一负载和第二负载的导通压降之和以下,并大于第一负载的导通压降与第二负载的导通压降中较大值,在多个脉动周期内,逐周期递减地调节第一模式中电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节第二模式中电流的占空比 /幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于脉动直流电压的最低值升至第一负载和第二负载的导通压降之和以上,在多个脉动周期内,逐周期递增地调节第一模式的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节第二模式的电流的占空比/幅值;
其中,第二模式的电流和第一模式的电流在时间/波形上互补,以及,多个脉动周期包括5- 1000中任意数量的脉动周期,或者,用于第二模式和第一模式之间切换的多个脉动周期持续时间为1ms~1000ms中任意数值,或者0.1ms~2000ms中任意数值。
应当理解:该驱动电路/装置、照明装置中的各组成部分/单元/模块,可以通过比较器、定时器或者延迟电路、触发器等硬件方式实现为对应的实体装置,也可以被理解为实现相关的程序流程各步骤或该方法各步骤所必须建立的功能模块。因此,在本发明中一些实施例中,可以主要通过说明书记载的计算机程序/方法实现,在另一些实施例中,则通过硬件方式实现为相关的实体装置。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置中使用的驱动装置,包括控制单元,该控制单元被配置为执行本申请中的控制方法/控制方法等的任一方法或其中步骤。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置中使用的驱动电路或控制电路,包括控制单元,该控制单元被配置为:当控制电路被运行时或者处于工作状态时,执行本申请中的控制方法/驱动方法等的任一方法或其中步骤。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置,包括:控制单元,该控制单元被配置为:当驱动电路或控制电路被运行时或者处于工作状态时,执行本申请中的控制方法/驱动方法等的任一方法或其中步骤。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置,被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行本申请中的控制方法/驱动方法等的任一方法或其中步骤。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置,包括一个或多个电路模块,该一个或多个电路模块被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,独立地或配合地执行本申请中的控制方法/驱动方法等的任一方法或其中步骤。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置中使用的驱动装置,包括用于执行本申请中的控制方法/控制方法等的任一方法或其中步骤的实体(physical)或虚拟(virtual)的装置/ 模块。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置中使用的驱动电路,包括:用于执行本申请中的控制方法/控制方法中的任一方法或其中步骤的实体(physical)电路模块。
当然,可以理解:用于实现本发明的一些实施例中对LED组等发光负载的驱动/控制方法的控制电路,是通过浮地或共地形式的分开关单元来实现对LED组的控制,因此,驱动电路或控制电路对发光负载的控制方法与驱动装置内部的控制单元对分开关单元的控制,是相互对应的。本发明的一些实施例中的控制电路中的控制单元也可被配置为执行对分开关单元的控制方法。由于,这些对分开关单元的控制方法及其步骤与一些实施例中对LED组的控制方法及其步骤,具有较高的对应性和相似性,故不再赘述。
可选地,在一些实施例中的控制单元,可以被实现为硬件电路模块或者可编程的控制单元、处理器。
在本发明的另一实施例中还提出了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,一个或多个程序包括指令,指令在由处理器/控制单元执行时,使得处理器/控制单元执行本申请中的驱动方法/控制方法中的任一方法或其步骤。
在本发明的另一实施例中还提出了一种在照明装置中使用的驱动电路,包括本发明的其他一些实施例中提出的存储介质,以及处理器/控制单元。
在本发明的另一实施例中还提出了一种照明装置,包括:如本发明的其他一些实施例中提出的任一种驱动电路或驱动装置,以及n个LED组,被耦合于驱动电路并被驱动电路所控制。
可选地,本发明的一些实施例的照明装置,还包括电信号测量单元和直流电源,该直流电源包括整流电路,被配置为接收交流输入电能并将该交流输入电能进行整流以输出至n个LED组;以及,电信号测量单元,耦合于照明装置中,并被配置为以电压或电流方式测量整流电路的输出。
可选地,n个LED组由一个或至少两个并联的LED串组成,每个LED串由多个串联的LED组组成,每个LED组由至少一个任意的电气配置形式的LED组成。
可选地,一些实施例的照明装置中,直流电源的输出端跨接电解电容。该电解电容的电容值可以是[1μF,20μF],或者超出该区间,根据直流电源的稳定性等因素而选择该电容值。
可选地,一些实施例的照明装置中,第一型旁路回路中的LED组和第二型旁路回路中的LED 组具有相同的导通压降。
可选地,一些实施例的照明装置中,n≥2,n个LED组中至少两者(例如LED a和LEDb) 的导通压降相同,分别连接于被交替导通的第一型旁路回路和第二型旁路回路中。通过交替导通该LED a和LED b而在交替建立第一型旁路回路和第二型旁路回路,则因第一型旁路回路和第二型旁路回路的导通压降相同,所以,第一型旁路回路和第二型旁路回路中的电流也被调节为基本相同,即可维持n个LED的整体功率不变。
本申请的一个实施例中还提出了一种照明装置,包括多个发光负载,例如:第一发光负载和第二发光负载。可选地,第一发光负载和第二发光负载具有不同的发光特性,包括频闪特性或照明效果(例如照明闪烁)等。例如,第二负载可以是其他一些实施例中的第二旁路回路中的LED组,或者,第二部分LED组中LED组;第一负载可以是其他一些实施例中的第一旁路回路中的LED组,或者,第一部分LED组中LED组。当然,在m=2,n=2/3,x=1或者m=1,n=2,x=1的电路结构中,第一负载可以是第一LED组,第二负载可以是第二LED组。
该第一负载和第二负载分别包括一个LED或者多个LED,其中,多个LED可以被串联和/或并联方式连接。可选地,第一发光负载和第二发光负载还可以受控于本申请的其他实施例中的驱动电路,从而具有差异性的或比较接近的发光特性,进而,通过其他一些实施例中对该第一发光负载中的一个或多个LED组、第二发光负载中的一个或多个LED组进行交叠/交错、分散地和/或呈中心对称地布设,弱化多个发光负载中频闪较高部分的LED组的存在,改善照明装置的整体照明效果和频闪特性等。
本申请的一个实施例中还提出了一种照明装置,包括第一负载和第二负载,第二负载可以是其他一些实施例中的第二旁路回路中的LED组,或者,第二部分LED组中的LED组;第一负载可以是其他一些实施例中的第一旁路回路中的LED组,或者,第一部分LED组中的LED组。备选地,第二负载可以是一些实施例中具有较多的低频频闪或照明闪烁等照明效果更不稳定的LED组,而第一负载可以是一些实施例中的1)常亮的LED组或总是处于导通状态的LED、2)没有或具有更少的低频频闪的LED组、3)仅具有高频频闪而没有低频频闪的LED组、4)兼具高频频闪和少量的低频频闪的LED组等,这些LED组具有更稳定的照明效果。其中,第二部分LED组和第一部分 LED组可以分别属于一些实施例中的n个LED组中不同的多个部分LED组之一。该第一负载和第二负载分别被配置为发光负载,并分别包括一个LED或者多个LED,其中,多个LED可以被串联和 /或并联方式连接。
可选地,该照明装置还可以包括本申请的其他实施例中的控制电路或驱动电路,用以驱动第一负载和第二负载。
可选地,一些实施例的照明装置还包括基板,被配置为承载第一负载和第二负载;第一负载的多个LED与第二负载的多个LED至少部分地交错排布,或者,第一负载的多个LED与第二负载的多个LED的外廓区域至少部分地重叠。通过这种空间布设方式,可以使第一负载和第二负载在照明效果上形成平衡,或者频闪特性也有所平衡、互补。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED被至少部分地散布(例如离散/ 分散地布设)于第一负载的多个LED的外廓区域之内;或者
第二负载的多个LED被分散布设,并被至少部分地包绕/围绕于第一负载的多个LED中。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED被至少部分地散布于第一负载的多个LED的外廓区域中。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED被整体地散布于第一负载的多个 LED的外廓区域之内,例如第二负载的外廓区域与第一负载的外廓区域之间具有60%~100%的重叠。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED的外廓区域,以至少10%~40%的比例,小于第一负载的多个LED的外廓区域。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED和第一负载的多个LED,围绕第一负载和第二负载的整体外廓区域的中心基本对称地分布。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED和第一负载的多个LED被分别呈中心对称地布设;以及,第二负载的多个LED的对称中心和第一负载的多个LED的对称中心基本一致。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED和/或第一负载的多个LED被布设为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形,或者,第二负载中唯一的LED被基本设置于第一负载的多个LED的对称中心处。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第一负载的多个LED分布于照明装置的基板上的矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形区域内,以及,第二负载的多个LED被布设于第一负载的多个LED之内。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED被分布为矩形、圆形、环形、曲 /直线形、对称或不对称的放射形;以及,在面积上,第二负载的多个LED外廓区域/覆盖区域,与第一负载的多个LED的外廓区域/覆盖区域相当,或小于第一负载的多个LED的外廓区域/覆盖区域。应当理解:此处的外廓区域/覆盖区域是指的第二负载或者第一负载中的多个LED作为一个整体,或者说在整体上,的包络线或外廓面积,而不是仅仅所有的单个LED所在的位置的总和,还包括LED与LED之间的区域/空间等。
可选地,在一些实施例的照明装置中,第二负载的多个LED和第一负载的多个LED被对应地或成对地相邻设置。
本申请的一个实施例中还提出了一种照明组件,包括:基板、互相耦合的第一LED组集合和第二LED组集合。可选地,该第一LED组集合和第二LED组集合构成本申请的其他实施例中的n 个LED组的部分或全部。所述基板被配置为承载所述第一LED组集合和所述第二LED组集合。所述第二LED组集合的频闪大于所述第一LED组集合的频闪,或者所述第二LED组集合与所述第一 LED组集合的的照明效果存在差异;所述第二LED组集合与所述第一LED组集合在频域中具有差异性,或者所述第二LED组集合与所述第一LED组集合在时域中具有互补性。其中,i)所述第一 LED组集合中的多个LED组,与ii)所述第二LED组集合中的一个或多个LED组至少部分地交错布设,或者,所述第一LED组集合中的多个LED组与所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域至少部分地重叠。
可选地,在一些实施例的照明组件中,a)所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域之内;或者b)所述所述第二LED 组集合中的一个或多个LED组被分散布设,并至少部分地被所述第一LED组集合中的多个LED组所包绕/围绕。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域之内。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域与所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域具有60%~100%的重叠。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域,以至少10%~40%的比例,小于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一 LED组集合中的多个LED组,围绕所述第一LED组集合和所述第二LED组集合的整体外廓区域的中心基本对称地分布。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一 LED组集合中的多个LED组被分别呈中心对称地布设;以及,所述第二LED组集合中的一个或多个 LED组的对称中心和所述第一LED组集合中的多个LED组的对称中心基本一致。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个LED组被基本设置于所述第一LED组集合中的多个LED组的对称中心处,或者,所述第二LED组集合中的多个LED组和/或所述第一LED组集合中的多个LED组被布设为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第一LED组集合中的多个LED组分布于所述基板上的矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形区域内,以及,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被布设于所述第一LED组集合中的多个LED组之内。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被分布为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形;以及,在面积上,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组外廓区域,与所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域相当,或以至少10%的比例小于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域。
可选地,在一些实施例的照明组件中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一 LED组集合中的一个或多个LED组被对应地或成对地相邻设置。
在本申请的另一实施例中还提出了一种照明装置,包括:控制电路和如本申请的其他一些实施例中的照明组件;所述照明组件耦合并受控于所述控制电路。其中,所述控制电路可被配置为在该控制电路的工作状态时运行本申请的其他一些实施例中多个方法中的任一方法或其中步骤。或者,所述控制电路还可以为本申请的任一实施例中的驱动电路、照明装置、控制电路或驱动装置。
可选地,在一些实施例的照明装置中,所述第一LED组集合和所述第二LED组集合共同构成本申请的任一实施例中被驱动/控制的n个LED组中的一部分或全部。其中,i)第一LED组集合具有高频频闪,第二LED组具有低频频闪,或者ii)第一LED组集合常亮/无频闪,第二LED组集合具有高频频闪/低频频闪;或者iii)第一LED组集合具有高频频闪,第二LED组集合具有低频频闪。其中,低频频闪与工频频闪的频率接近、可比较的,例如低频频闪可以包括相对于工频(例如 50Hz或60Hz)的倍频频闪,具有工频的0.5、2、4、8等倍数频率的频闪。可选地,一些实施例中的高频频闪的频率可以大于或等于3125Hz。
可选地,在一些实施例的照明装置中,所述低频频闪为工频频闪或与相对于该工频频闪的倍频频闪。
可选地,在一些实施例的照明装置中,所述第一LED组集合和所述第二LED组集合构成所述n 个LED组的部分或全部;
所述第一LED组集合为所述第一部分LED组的部分或全部,所述第二LED组集合为所述第二部分LED组的部分或全部;或者
所述第一LED组集合为所述第一旁路回路中部分或全部的LED组,所述第二LED组集合为所述第一旁路回路中部分或全部的LED组。
可选地,在一些实施例的照明装置中,a)所述第一LED组集合与所述m-x个分开关单元并联耦合;所述第二LED组集合与所述x个分开关单元耦合;或者
b)所述第一LED组集合未与任一所述m个分开关单元耦合;所述第二LED组集合与所述m-x 个分开关单元耦合或与所述x个分开关单元并联耦合。
可选地,在一些实施例的照明装置中,i)x=1,m=2,n=2;所述第一LED组集合包括第一LED 组,与所述m-x个分开关单元并联耦合,所述第二LED组集合包括第二LED组,与所述x个分开关单元耦合;或者
ii)x=1,m=1,n=2,所述第一LED组集合包括第一LED组,不可被所述m个分开关单元旁路,所述第二LED组集合包括第二LED组,与所述m个分开关单元耦合;或者
iii)x=1,m=2,n=3;所述第一LED组集合包括第一LED组和第三LED组,所述第一LED组与所述m-x个(浮地连接的)分开关单元并联耦合,所述第三LED组以不可旁路的方式被串联于所述主回路中;以及,所述第二LED组集合包括第二LED组,与所述x个(共地连接的)分开关单元耦合。
本发明的另一个实施例提供了一种控制电路,用于控制包括n个LED组和直流电源串接的电气回路,控制电路包括控制单元和m个分开关单元;n大于或等于2,m大于或等于1且m小于或等于n,m、n均为整数;
控制单元分别连接m个分开关单元,控制分开关单元导通或截止;分开关单元导通时,旁路对应的LED组,分开关单元截止时,导通对应的LED组;
当直流电源的输出电压大于或等于n个LED组的导通压降之和时,控制单元截止m个分开关单元,形成包括n个LED组和直流电源的主回路;
当直流电源的输出电压小于n个LED组的导通压降之和时,控制单元导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和直流电源的分回路,导通的LED组的导通压降之和小于直流电源的输出电压。
可选地,流经主回路的电流为主回路电流,流经分回路的电流为分回路电流,控制单元控制分回路电流大于主回路电流。
可选地,控制单元导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和直流电源的分回路,包括:
当分回路的数量大于或等于两个时,控制单元以一轮换频率控制控制电路轮换运行从所有分回路中选择的至少两个不同分回路。
可选地,至少两个不同分回路中导通的LED组包括所有n个LED组。
可选地,所有分回路按照导通的LED组的压降之和与直流电源的输出电压的接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路;
至少两个不同分回路至少包括第一级优先分回路和第二级优先分回路。
可选地,m个分开关单元分别并联在所对应的m个LED组的两端。
可选地,控制电路还包括至少一串接在电气回路上的限流器件;限流器件的阻抗设定流经主回路的主回路电流和流经分回路的分回路电流。
可选地,控制电路还包括至少一串接在电气回路上的限流器件;限流器件的阻抗设定流经主回路的主回路电流。
可选地,限流器件、与限流器件相邻的至少一个LED组,构成至少一个串接支路(在一些实施例中,或也被称为串联单元);m个分开关单元中的x个分别并联在串接支路的两端,其余的m- x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端;x大于或等于1且小于或等于m,x为整数。
可选地,当并联在串接支路两端的x个分开关单元中至少一个导通时,控制单元通过控制导通的分开关单元的导通阻抗设定流经分回路的分回路电流;
当并联在串接支路两端的x个分开关单元都截止时,限流器件的阻抗设定流经分回路的分回路电流。
可选地,控制单元控制分回路电流和/或主回路电流,使直流电源的输出功率的变化范围不超过第一预设阈值;
和/或,
控制单元控制分回路电流和/或主回路电流,使分回路的导通的LED组的发光量与主回路的 n个LED组的发光量的差值不超过第二预设阈值。
可选地,限流器件包括至少一电阻。
可选地,限流器件包括场效应管和/或三极管,限流器件的阻抗通过控制单元控制场效应管和 /或三极管的导通程度实现。
可选地,分开关单元包括场效应管和/或三极管。
可选地,当直流电源为脉动直流电源时,轮换频率大于脉动直流电源所输出的脉动直流电压的脉动频率。
可选地,控制电路中的至少一部分集成在一或多个集成电路中。
本发明还提供一种驱动电路,驱动电路包括前述的控制电路,驱动电路还包括一电气回路,电气回路包括串接的一直流电源和n个LED组。
可选地,直流电源包括稳恒直流电源或脉动直流电源。
可选地,脉动直流电源包括整流器和储能电容,整流器的输入端连接交流电,输出端并联一储能电容。
可选地,控制电路的至少一部分和整流器的至少一部分,集成在一或多个集成电路中。
本发明还提供一种控制方法,其利用前述的驱动电路实现,控制方法包括如下步骤:
判断直流电源的输出电压与n个LED组的导通压降之和的大小关系;
当直流电源的输出电压大于或等于n个LED组的导通压降之和时,截止控制电路中的m个分开关单元,形成包括n个LED组和直流电源的主回路;
当直流电源的输出电压小于n个LED组的导通压降之和时,导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和直流电源的分回路;导通的LED组的压降之和小于直流电源的输出电压。
可选地,流经主回路的电流为主回路电流,流经分回路的电流为分回路电流,分回路电流大于主回路电流。
可选地,导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和直流电源的分回路,包括:
当分回路的数量大于或等于两个时,以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从所有分回路中选择的至少两个不同分回路。
可选地,至少两个不同分回路中导通的LED组包括所有n个LED组。
可选地,所有分回路按照导通的LED组的压降之和与直流电源的输出电压的接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路;至少两个不同分回路至少包括第一级优先分回路和第二级优先分回路。
可选地,当m个分开关单元分别并联在所对应的m个LED组的两端且电气回路还至少串接一限流器件时:
控制方法通过限流器件的阻抗设定流经主回路的主回路电流和流经分回路的分回路电流。
可选地,电气回路还至少串接一限流器件,限流器件、与限流器件相邻的至少一个LED组,构成至少一个串联单元;控制方法通过限流器件的阻抗设定流经主回路的主回路电流。
可选地,当m个分开关单元的x个分别并联在串联单元的两端,其余的m-x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端时:
控制方法还在并联在串联单元两端的x个分开关单元中至少一个导通时,通过控制导通的分开关单元的导通阻抗设定流经分回路的分回路电流;
控制方法还在并联在串联单元两端的x个分开关单元都截止时,通过限流器件的阻抗设定流经分回路的分回路电流;
其中x大于或等于1且小于或等于m,x为整数。
可选地,控制分回路电流和/或主回路电流,使直流电源的输出功率的变化范围不超过第一预设阈值;
和/或,
控制分回路电流和/或主回路电流,使分回路的导通的LED组的发光量与主回路的n个LED 组的发光量的差值不超过第二预设阈值。
可选地,当直流电源为脉动直流电源时,轮换频率大于脉动直流电源所输出的脉动直流电压的脉动频率。
可选地,当限流器件包括场效应管和/或三极管时,限流器件的阻抗通过控制场效应管和/或三极管的导通程度实现。
本发明的一些实施例中还提供一种照明装置,采用前述的驱动电路制作而成。
可选地,一些实施例中的开关元件是晶体管,例如DMOS晶体管。
本发明的一些实施例中还提供一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的至少部分串联的n 个LED组,控制电路包括:
控制单元;
m个分开关单元,被配置为当控制电路被应用至n个LED组时,分别对应耦合n个LED组中的m个LED组,m个分开关单元各自的控制端被分别连接至控制单元,受控于控制单元以旁路对应的LED组;
其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,直流电源为脉动直流电源,控制单元被配置为,响应于直流电源的输出电压(例如其中部分波形的电压值)不足以导通n个LED组,则控制m个分开关单元中至少部分被截止以使得对应的部分LED组在直流电源的至少一个脉动周期内保持全周期导通,或也可理解为:控制m个分开关单元中至少部分地导通以旁路对应的LED组,从而使得另一部分LED组在直流电源的至少一个脉动周期内可以保持全周期导通。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,控制单元包括:
电信号测量单元,被配置以判断直流电源的输出电压是否足以导通n个LED组;以及
信号处理单元,与电信号测量单元和至少一个分开关单元分别相连接,并可操作以根据电信号测量单元的比较结果,控制分开关单元。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,直流电源输出脉动电压,控制单元被配置为,响应于单个脉动周期中波谷部分电压/部分电压不足以导通n个LED组,则通过后续的多个脉动周期,逐步完成从导通n个LED组至导通部分LED组的转换。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,电信号测量单元包括:
积分单元,可操作以根据直流电源的输出电压是否足以导通n个LED组的判断结果,输出随时间变化的积分信号;以及
第一比较器,与积分单元相连接,被配置为基于积分信号和第一电信号的比较结果,控制分开关单元运行于导通、截止或者调节电流模式,
其中,第一电信号反映/代表直流电源的输出电压或n个LED组所承受的电压,或者第一电信号与脉动直流电压或n个LED组所承受的电压之间具有正相关性/负相关性。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,信号处理单元被配置为,在多个脉动周期内,根据积分信号的变化,控制部分LED组中电流的平均值和n个LED组中电流的平均值,分别增加和减小。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,信号处理单元还被配置为:协调n个LED组被全部导通的工作时间与部分LED组被单独导通的工作时间的相对比例,通过多个脉动周期依次递减。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,直流电源为脉动直流电源,脉动直流电源所提供的脉动直流电压的多个脉动周期中,包括足以导通部分LED组但不足以导通n个LED组的多个时间段,部分LED组包括:第一部分LED组以及第二部分LED组,控制单元被配置为通过改变m个分开关单元的开关状态控制第一部分LED组和第二部分LED组于所述多个时间段交替导通,其中, m、n均为整数,n≥3,m≥2。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路,被配置为用于驱动三个LED组:第一LED组、第二 LED组以及第三LED组,第一部分LED组,包括第一LED组和第二LED组;第二部分LED组,包括第一LED组和第三LED组,控制单元被配置为控制第一部分LED组和所述第二部分LED组于多个时间段交替导通。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,第一LED组、第二LED组以及第三LED组依次串接,控制电路还包括:
限流器件,被配置为两端分别与第三LED组和直流脉动电源耦合;
第一分开关单元,被配置为与第二LED组的两端耦合;以及
第二分开关单元,被配置为与第三LED组与限流器件所组成的串联体的两端耦合;
限流器件、第一分开关单元以及第二分开关单元包括导通和截止两种运行状态;
控制单元与限流器件、第一分开关单元及第二分开关单元的控制端分别相连接,以控制限流器件、第一分开关单元以及第二分开关单元的运行状态。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,控制单元被配置为控制第一部分LED组和第二部分LED组分别于多个时间段中的任意两个相邻的时间段导通。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,控制单元被配置为控制第一部分LED组和第二部分LED组分别于脉动直流电源的任意两个相邻的脉动周期导通。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,控制单元被配置为控制第一部分LED组和第二部分LED组以第一预定频率于多个时间段交替导通,其中,第一预定频率设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,控制单元包括:
第一时序控制电路,与第一分开关单元的控制端相连接,并能够控制第一分开关单元于多个第二电压区间中的任意两个相邻的第二电压区间工作于不同的运行状态;以及
第二时序控制电路,与第二分开关单元和限流器件分别相连接,并能够:
控制第二分开关单元于同一第二电压区间与第一分开关单元工作于不同的运行状态;
控制限流器件于同一第二电压区间与第一分开关单元工作于相同的运行状态。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,第一时序控制电路包括:
第三比较器和第四比较器,第三比较器和第四比较器的其中一个输入端分别对应配置为第一电压门限和第二电压门限,第三比较器和第四比较器的另一输入端均被配置为接收限流器件两端的电压信号;
触发器,其复位端和置位端分别对应与第三比较器和第四比较器的输出端相连接;
第一场效应管,其栅极与触发器的输出端相连接,其漏极与第一分开关单元的控制端相连接;以及
第二电阻,一端与第一场效应管的源极相连接,另一端连接公共地;
第一分开关单元包括:
第二场效应管,被配置为与第二LED组的两端耦合;
第三电阻,两端分别连接第二场效应管的栅极和漏极;以及
稳压二极管,正极与第二场效应管的栅极相连接,负极与第二场效应管的源极相连接。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,第二时序控制电路包括:
信号发生电路,被配置为产生一正相关于脉动直流电压的波形的信号基准;
第一运算放大器,同相输入端与信号发生电路的输出端相连接;
偏置电压,其中一端与信号发生电路的输出端相连接;
第二运算放大器,同相输入端经偏置电压与信号发生电路相连接;以及
第四电阻,其中一端连接公共地,另一端一方面与所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的反相输入端相连接,另一方面与所述第二分开关单元和所述限流器件的源极相连接。
可选地,本发明的一些实施例的控制电路中,多个脉动周期内还包括:足以导通一个LED组但不足以导通两个LED组的多个第三时间段;控制单元被配置为控制第一LED组于多个第三时间段导通。
可选地,本发明的一些实施例的驱动电路,包括上文所述的控制电路。
可选地,驱动电路还包括:n个LED组以及脉动直流电源,脉动直流电源包括交流电源以及与交流电源耦合以对交流电源进行整流的整流桥。
脉动直流电源通常并联有储能电容,并导致功率因数较低,因此,本发明所提供的脉动直流电源由交流电源经整流桥整流后获得,并未使用储能电容,也即,通过去除驱动电路中并联于交流电源两端的储能电容而获得较高的功率因数。
可选地,本发明的一些实施例的集成电路,封装有上述控制电路,包括:
第一基岛,被配置为用于集成第一分开关单元;以及
第二基岛,与第一基岛绝缘,被配置为用于集成第二分开关单元、限流器件及控制单元。
可选地,本发明的一些实施例的集成电路,包括:
1号引脚,被配置为用于耦合第一LED组和第二LED组之间的连接点;
2号引脚,被配置为用于耦合第二LED组和第三LED组之间连接点;
3号引脚:被配置为连接公共接地端;以及
4号引脚:被配置为耦合第三LED组的负极性端。
可选地,本发明的一些实施例的集成电路,具有双列封装结构,双列封装结构包括:依次设置于双列封装结构其中一侧的第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚;以及依与第一至第四引脚同样的次序设置于双列封装结构另一侧的第八引脚、第七引脚、第六引脚以及第五引脚;第四引脚被配置为3号引脚;
第八引脚被配置为1号引脚;
第七引脚被配置为2号引脚;
第五引脚被配置为4号引脚。
可选地,本发明的一些实施例的集成电路,包括外围电路,外围电路为第四电阻。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,用于驱动由脉动直流电源供电的n个LED组,脉动直流电源包括交流电源以及与交流电源耦合以用于对交流电源进行整流的整流桥,脉动直流电源的脉动直流电压的多个脉动周期内包括足以导通部分LED组中但不足以导通n个LED组的多个时间段,部分LED组包括:第一部分LED组和第二部分LED组,控制方法包括步骤:
导通步骤:若脉动直流电压足以导通n个LED组,导通n个LED组;以及
交替导通步骤:在多个时间段,交替导通第一部分LED组和第二部分LED组。
通过第一部分LED组和第二部分LED组的交替导通,在同一时间段内,更多数量的LED组释放 /转化为光能,因而也会带来更好的能量转换效率,以及更大的发光面积,在一定程度上改善照明性能。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,在交替导通步骤中,第一部分LED组和第二部分LED 组分别于多个时间段中的任意两个相邻的时间段导通。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,在交替导通步骤中,第一部分LED组和第二部分LED 组分别于脉动直流电压的任意两个相邻的脉动周期导通。
为了进一步提高驱动电路X00对交替导通的分开关单元产生的EMI的抑制能力,可以选择适当的降低第一部分LED组和第二部分LED组的交替频率,当第一部分LED组和第二部分LED组的交替频率下降至如上文所述的与脉动直流电压的脉动频率相同或为脉动频率的二倍时,降低了驱动电路的EMI,甚至无需额外的降低EMI的手段,实现了功率因数的提高和EMI的降低。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,在交替导通步骤中,第一部分LED组和第二部分 LED组以第一预定频率于多个时间段交替导通,其中,第一预定频率设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,用于驱动由脉动直流电压供电的n个发光负载,脉动直流电压的变化范围包括第一电压区间,该第一电压区间足以导通部分发光负载但不足以导通 n个发光负载,部分发光负载包括:第一部分发光负载和第二部分发光负载,控制方法包括步骤:
当脉动直流电压高于第一电压区间,点亮n个发光负载;
在随脉动直流电压的变化而连续发生的第一电压区间中,交替导通第一部分发光负载、第二部分发光负载。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,交替导通步骤还包括,
A)以脉动直流电压的脉动频率交替导通第一部分发光负载和第二部分发光负载;或者
B)以脉动直流电压的脉动频率的倍频,交替导通第一部分发光负载和第二部分发光负载,其中,倍频为所述脉动频率的1/K或K倍,K为正偶数或正奇数。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,K=2,倍频为脉动频率的1/2倍;交替导通步骤还包括,控制第一部分发光负载和第二部分发光负载分别导通于相邻的不同脉动周期中发生的第一电压区间中。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,K=1,交替导通步骤还包括,控制第一部分发光负载和第二部分发光负载交替导通于同一个脉动周期中多次发生的第一电压区间中。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
另外,应当理解:对于本领域技术领域的人员而言,根据电路的等效变换的原理,可以对本发明中一些实施例的电路结构进行变更、修改。例如:将电流源(在一些实施例中也称为分开关单元)变换为电压源、串联结构变换为并联结构等,从而获得更多样化的实施例,但这些变更和修改均属于本申请公开的范围。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
已关于特定示例描述了本发明,这些示例在所有方面都意在为说明性的而非限制性的。对本领域普通技术人员而言,可替换的示例将变得明显,在不背离本发明范围的情况下,它们均属于本发明。
依据前述内容,将可见本发明很好地适合于达到上述的所有目的和目标、以及对该系统和方法而言明显的和内在的其它优势。应当理解的是,特定特征和子组合是实用的,并且在不参照其它特征和子组合的情况下可以被采用。这是被权利要求书所预期的并且在权利要求书的范围内。
本发明的积极进步效果在于:在直流电源的输出电压大于或等于所有LED组的导通压降之和时,所有的LED组均导通;在直流电源的输出电压小于所有LED组的导通压降之和的情况下,通过控制分开关单元的导通或截止,选择分回路使电路中的部分LED组导通。进一步地,通过设置分回路电流大于主回路电流,使直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值,降低甚至消除LED发光量的变化。进一步地,在满足多个分回路运行条件的时候,多个分回路按照导通的LED组的压降之和与直流电源的输出电压的接近程度由高到低排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路,以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路。选择的分回路中导通的LED组包括所有的LED组,使所有的LED组都能被点亮。同时控制分回路电流大于主回路电流,低优先级别分回路的分回路电流大于高优先级别分回路的分回路电流,实现在主回路或任意分回路运行时,直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值。进一步地,LED发光量的变化不超过预设阈值降低了LED的发光频闪,减少了对肉眼的伤害。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为现有技术中LED的参数关系图;
图2为现有技术中一种驱动电路的电路结构示意图;
图3为现有技术中另一种驱动电路的电路结构示意图;
图4为现有技术中驱动电路的电压电流关系示意图;
图5为本发明实施例1的控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图6为本发明实施例2的限流器件是场效应管和三极管中至少一种时的控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图7为本发明实施例2的当m=n=3时控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图8为本发明实施例2的当n=2,m=1时控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图9为本发明实施例2的限流器件是电阻时的控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图10为本发明实施例3的控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图11本发明实施例3的当n=2,m=1时控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图12为本发明实施例4的控制方法的流程图;
图13为本发明实施例5的控制方法的流程图;
图14为本发明实施例6的第一种电路结构的控制方法的流程图;
图15为本发明实施例6的第二种电路结构的控制方法的流程图;
图16为本发明另一实施例中的脉动直流电压波形以及在该脉动直流电压下工作的分开关单元/电流源的电流调节波形图;
图17为本发明另一实施例中的分开关单元或对应的LED组在切换的过渡状态中的电流波形图;
图18为本发明另一实施例的驱动电路中电流源的示意性的电路结构原理图;
图19A为本发明另一实施例的驱动电路中控制电路的功能块图(function blockdiagram);
图19B为本发明另一实施例中带有定时器的控制电路功能块图(function blockdiagram);
图20为本发明另一实施例中的交替导通的分开关单元或对应的LED组电气波形图;
图21为本发明另一实施例中带有控制电路的驱动电路的功能块图;
图22为本发明另一实施例中的脉动直流电压波形以及在该脉动直流电压下高频交替导通的分开关单元/电流源的电流调节波形图;
图23为本发明另一实施例中的脉动直流电压波形以及在该脉动直流电压下工作的分开关单元/电流源的电流调节波形图;
图24为本发明另一实施例中的脉动直流电压波形以及在该脉动直流电压下交替导通的分开关单元/电流源的电流调节波形图;
图25为本发明另一实施例中的脉动直流电压波形以及在该脉动直流电压下交替导通的分开关单元/电流源的电流调节波形图;
图26为本发明另一实施例中的脉动直流电压波形以及在该脉动直流电压下交替导通的分开关单元/电流源的电流调节波形图;
图27为本发明另一实施例中的能够运行本发明的其他实施例中控制方法的驱动电路和照明装置的功能块图;
图27a~图27h为本发明图27及其他一些实施例中的一个LED组或发光负载的多种变形示意图;
图27I~图27M为本发明图27及其他一些实施例中的一个LED组或发光负载的多种变形示意图;
图28为本发明另一实施例中的n个LED中具有不同的频闪特性的两组LED布设示意图;
图29为本发明另一实施例中的n个LED中具有不同的频闪特性的两组LED布设示意图;
图30为本发明另一实施例中的n个LED中具有不同的频闪特性的两组LED布设示意图;
图31为本发明一实施例中的内部预留有可以接收外部电阻的电流编程接口的分开关单元/电流源的示意图;
图32为本发明一实施例中的内部预留有可以接收外部电阻的电流编程接口的分开关单元/电流源的示意图;
图33为本发明一实施例的驱动电路采用的一种封装框架结构示意图;
图34为本发明一实施例的向发光负载及其驱动电路供电的直流电源所提供的不同水平的电压以及发光负载中对应的调节电流示意图;
图35为本发明一实施例的在第一电压区间中两部分LED组轮换/交替导通的波形示意图;
图36a、36b为本发明另一实施例的驱动电路/照明装置的两种硬件电路功能块图;
图37为本发明另一实施例中的n个LED中的具有不同的频闪特性的两组LED布设示意图;
图38为本发明另一实施例中n=2,m=2,x=1时的驱动电路和控制电路的电路结构示意图;
图39为本发明另一实施例中n=2,m=2,x=1时的驱动电路和控制电路的电路结构示意图;
图40为本发明另一实施例中当m=n=3时控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图41为本发明另一实施例中的控制电路中控制单元的结构示意图;
图42A为本发明另一实施例中的控制电路中控制单元的结构示意图;
图42B为本发明另一实施例中的控制电路中控制单元的结构示意图;
图43为图11中示出的驱动电路在渐变转换过程中的电流变化波形图;
图44为图11中示出的驱动电路在渐变转换过程中的另一种电流变化波形图;
图45为本发明另一实施例中控制电路和驱动电路的电路结构示意图;
图46为图45中示出的驱动电路在渐变转换过程中的电流变化波形图;
图47为图45中示出的驱动电路在渐变转换过程中的另一电流变化波形图;
图48为图27中示出的驱动电路在渐变转换过程中的电流变化波形图;
图49为在一些实施例中的方法/装置中为n个LED组提供电能的两种直流电压波形图;
图50为图19B中示出的带有定时器的控制电路功能块图的电路结构示意图;
图51为本发明另一实施例中驱动电路的示意性地电路结构示意图;
图52为图51中示出的驱动电路的工作波形图;
图53为图51中示出的驱动电路的另一工作波形图;
图54为图51中示出的驱动电路的具体电路结构示意图;
图55为图53中示出的驱动电路的具体电路结构示意图以及其与集成电路的对应关系示意图;
图56为图51中示出的驱动电路与集成电路的引脚的对应连接关系示意图;
图57为图51中示出的驱动电路与集成电路的引脚的另一种对应连接关系示意图。
具体实施方式
现在将详细地参考实施方案,这些实施方案的示例在附图中示出。在下面的详细描述中陈述了许多具体细节,以便提供对各种所描述的实施方案的充分理解。但是,对本领域的普通技术人员将显而易见的是,各种所描述的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他情况下,没有详细地描述众所周知的方法、过程、部件、电路和网络,从而不会不必要地使实施方案的各个方面晦涩难懂。
在本文中对各种所述实施方案的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的,而并非旨在进行限制。如在对各种所述实施方案中的描述和所附权利要求书中所使用的那样,单数形式“一个”(“a”,“an”)和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另外明确地指示。还将理解的是,本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。还将理解的是,术语“包括”(“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)在本说明书中使用时是指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和 /或部件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。
如本文中所使用,根据上下文,术语“如果”任选地被解释为意思是“当......时”(“when”或“upon”)或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,根据上下文,短语“如果确定......”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为是指“在确定......时”或“响应于确定......”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。
取决于语境,如在此申请中所使用的词语“通过”可以被解释成为“借助”(by)、“依靠” (by virtue of)或“凭借”(by means of)。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地,取决于语境,在一些实施例中的“当……”或“当……时”也可以被解释成为“如果”、“如”等条件性假设。类似地,取决于语境,短语“如果(陈述的条件或事件)”,“如果确定”或“如果检测 (陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”。类似地,取决于语境,在一些实施例中的短语“响应于(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“响应于检测(陈述的条件或事件)”或“响应于检测到(陈述的条件或事件)”。
应当理解,尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,然而,如非特别说明(例如在电路封装的管脚布局中),这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一也可以被称为第二,反之亦然。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…时”或“当…时”或“响应于确定”。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
LED
LED,也即发光二极管,作为常用的发光器件,在照明领域广泛应用,常见的,将LED晶片固定在基座或框架上,例如封装名称为2835、3030等。封装内通常包括一个LED晶片或者多个串联的LED晶片,除此之外,也有的采用COB方式的封装,即,将多个LED晶片直接贴在金属基板上加以连接,为了叙述方便,本说明书所述的LED泛指具有发光二极管特性的发光器件,不限于其数量、连接方式、以及是否被封装。
除非另有定义,此处以及本发明的一些实施例所用的所有用语(包括科学和技术用语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员普遍理解的含义相同。例如,本发明的一些实施例中,所采用的固态发光体、固态发光负载、固态照明单元等。本领域技术人员知道并已经能够获得多种上述发光体。上述固态发光体包括有机的或无机的发光体。上述发光体的类型实例包括多种发光二极管(有机的或无机的,包括聚合物发光二极管(PLED))、激光二极管、薄膜电致发光器件、发光聚合物(LEP),等等。另外,在一些实施例中,LED组可以包括一个或多个(例如物理上独立的)发光二极管,在这些实施例中,LED组或也可简称为LED,例如当某个LED组仅包括一个发光二极管时。
LED组
为了适应不同的照明需求,通常将多个LED组合使用构建多样化的照明场景。多个LED组合使用时,可根据其在空间中排布位置的差异、在照明场景中实现功能的差异或在同一电路中的连接位置的差异中的一种或多种的组合,将多个LED划分为多个LED组(也可以称其为LED阵列或 LED段)。
需要说明的是,多个LED的划分逻辑发生改变时,其划分形成的多个LED组相应发生变化。
以根据多个LED在同一电路中的连接位置的差异划分LED组为例,每一LED组中至少包括一 LED,当一LED组中包括多个LED时,多个LED可以以并联、串联或串并联组合的方式直接连接或通过其它器件(例如电阻)间接连接。
频闪
照明装置可能产生闪烁的光线,这可能会引发一些严重的疾病,比如头痛,视力障碍,或者在极端的情况下诱发癫痫发作。即使闪烁是不易察觉的,例如在100HZ的频率,你的眼睛可能不会有意识地注视它,但是大脑仍然可能能够检测和反应它而带来负面的后果,以及对非常依赖光照效果的操作产生影响,例如干扰照相机拍摄,常见的为显示在手机屏幕上的卷帘门效应(rolling shutter)的影像。
由于电网(或市电)为50/60HZ周期性波动的交流电压,对应的能量频率是100/120HZ,这使得几乎所有类型的灯都容易周期性闪烁,包括白炽灯、卤素灯、甚至LED灯泡。但是每种光线的效果有所不同。其中,LED对电流变化响应较快,所以闪烁会更显著。
常用的表征闪烁程度的术语包括频闪深度、频闪百分比、波动深度、频闪指数等等,其一种衡量参数为周期性的光的波动幅度,例如频闪深度(Percent Flicker)等于一个开关周期内最大光输出与最小光输出之差除以最大光输出与最小光输出之和,频闪指数(flicker index)等于一个开关周期内超过平均光输出的量除以全部光输出。频闪深度和频闪指数越低,光波动或者造成的频闪效应就越小;其另一种衡量参数为光的波动频率,通常来说,较低的频率(例如100HZ)更容易引发人的不适和影响操作,较高的频率则略好一些,例如一些规定中对于频率大于3125HZ以上的波动不作限制,即高频豁免,因为某种程度上它已经基本不对环境和使用者产生影响。
为了叙述方便,本说明书的一部分实施例中,对光线的周期性闪烁可称为频闪,并划分频率小于3125HZ的频闪为低频频闪,频率大于3125HZ的频闪为高频频闪。
技术偏见
技术偏见,是指在某段时间内、某个技术领域中,技术人员对某个技术问题普遍存在的、偏离客观事实的认识,它引导人们不去考虑其他方面的可能性,阻碍人们对该技术领域的研究和开发。而本发明克服了本领域技术人员的这种技术偏见,采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段:改变导通的LED的数量和/或调节流经导通的LED的电流,从而在一定程度上解决了照明装置产生低频频闪的技术问题。
照明装置由交流电网(市电)供电,通常地,照明装置被要求具有较低的低频频闪,以及,较大功率(例如大于25W)的照明装置被要求具有较高的功率因数(或较低的输入电流谐波),这需要配置不同的方案,常见的采用线性调节的电流源(线性电流源)驱动的照明装置的手段包括:
手段一:包括单段(或单个)LED组,在交流整流输出端并联储能电容,以产生平滑的脉动直流电压,如图2所示。在电网电压为额定值时,脉动直流电压大于LED的导通压降的时候,流过 LED的电流由电流源控制为稳定值,发光稳定无频闪,但是,在电网电压较低时,周期性地,脉动直流电压在一部分时间区间内小于LED的导通压降,流过LED的电流降低甚至为零,如图3,产生低频频闪。因而,包括单段LED组的照明装置的缺点为:其被配置的LED组的导通压降不能过高,否则会影响其对交流电网电压波动的适应能力,进而导致在电网电压较低时发光不足产生低频频闪;而当被配置的LED组的导通压降较低时,会导致照明装置的效率较低;也即,现有技术中,包括单段LED组的照明装置无法兼顾低频频闪的降低、效率的提升和适应较宽范围的市电波动。
手段二:包括多段(或多个)LED组,在交流整流输出端不并联储能电容。其原理是:响应于交流整流电压(瞬时值)的逐渐上升,依次导通位于回路内较高电位的LED组,使导通的LED组的导通压降逐渐增加,以及,响应于交流整流电压(瞬时值)的逐渐下降,依次旁路位于回路内较低电位的LED组,使对应的LED组的导通压降逐渐下降,并且,对应于交流整流电压(瞬时值),调节导通的LED组的电流与交流整流电压值正相关,这有利于实现较高的功率因数和较低的电流谐波。由于整流器的输出端没有并联储能电容,因而在交流电的周期性的过零点时刻或过零点时刻附近,所有的LED组没有电流流过,产生低频频闪。
手段三:在手段二的基础上,在交流整流输出端并联储能电容。如果储能电容的容量足够大,则在市电比较稳定时,整流输出的脉动直流电压的变化幅度较小,多段LED全部导通,基本无频闪。但当市电降低至某一范围时,不可避免地,周期性地,一部分LED导通被点亮,另一部分LED 熄灭,即,在电网电压较低时,也会产生低频频闪。同样地,其被配置的LED组的导通压降也不能过高,否则会影响其对交流电网电压波动的适应能力,进而导致在电网电压较低时发光不足产生低频频闪;而当被配置的LED组的导通压降较低时,会导致照明装置的效率较低;也即,现有技术中,包括多段LED组的照明装置无法兼顾低频频闪的降低、效率的提升和适应较宽范围的市电波动。
如图3所示,本领域的技术人员也知晓通过电阻R1、电阻R2和电容CF或类似的手段检测整流电压的平均值,以控制流过LED的功率随输入电压的增加而降低,通过妥协LED的发光量换取输入功率相对稳定,然而,电阻R1或多或少的必然会引入整流电压的脉动成分,而导致LED的电流随着整流电压的脉动周期变化,产生低频频闪,另一方面,在整流输出的脉动直流电压周期性地低至不足以驱动LED组时,依然不能解决低频频闪问题。
上述手段一的功率因数较低,但在额定电网电压下具有较低的低频频闪;手段二具有较高的功率因数,但是具有低频频闪;手段三是手段一和手段二的折中结果,结合如图3所示的恒功率手段,这给本领域技术人员带来一种习惯性思维:对于线性电流源驱动的照明装置,改变LED驱动电流的目的是为了获得更高的功率因数或更低的电流谐波,或者是为了交流电网输入端的功率恒定,而后者或多或少的牺牲了照明装置的发光量以及增加了低频频闪。
尤其是,众所周知,改变LED的电流,会改变LED的发光量,改变发光量又会带来频闪。基于导通的LED不改变的前提下,这无疑是正确的,因此,本领域技术人员,一直倾向于通过控制 LED的电流恒定来降低频闪。常用的手段为:在LED上并联大容量的储能电容和在LED上串联稳定的电流源,如手段一和手段三,或者使用具有较低的导通压降的LED,通过妥协能量转换效率换取低频频闪的改善。本领域的技术人员忽略了一个重要的事实:照明装置是一个发光体,其发光效果是由内部的所有发光源(单个LED)共同产生的。本领域的技术人员仅仅关注固定/局部的发光源的频闪而非整个发光体的频闪导致其产生了技术偏见和限制了创新。
此外,本领域的技术人员还总是期望:由线性电流源驱动的照明装置,其内部的LED的电流要尽可能的稳定无波动,这也是一种技术偏见。照明装置的频闪是由于周期性的光波动产生的,而不是由光通量高或者低产生,而且,不能被接受的频闪也仅仅是某一特定频率范围的频闪,而非全部频率范围的频闪。改善照明装置的发光效果,通常只需要改善某一特定频率范围的频闪即可。
因此,本领域技术人员普遍认为:对于市电供电的照明装置,线性电流源驱动方案无法兼顾能量转换效率、发光频闪和适应较宽范围的市电波动这三个指标。这种普遍的认知限制了本领域的技术人员对线性电流源驱动方案进行创新。
以及,用于驱动照明装置的开关电源方案日益完善,且成本越来越低,众所周知,开关电源方案在技术成熟度,通用性,灵活性甚至绝缘安全等,具有超过线性电流源的诸多优点,这同样限制了本领域的技术人员对线性电流源进行创新的动力。
而且,通常的,本领域中针对照明装置的频闪的测试是在额定电压下进行的,而实际的电网电压是在一定范围内波动的,这导致了本领域的技术人员进一步忽视了这样一个实际应用中的潜在问题:照明装置的频闪可能会频繁发生在实际的市电应用场景中。
基于上述习惯性认知和技术偏见,线性电流源的发展和创新受到了限制。目前尚没有现有技术提出:通过改变导通的LED的数量并调节导通的LED的电流,从而改善照明装置的低频频闪。因为这被普遍认为对改善频闪无益,所以,本领域技术人员没有动机通过调节电流来改善低频频闪。
当意识到上述的潜在需求后,本发明的发明人又克服了本领域技术人员的相关的技术偏见,采用了人们由于技术偏见而舍弃的调节电流和调整导通的LED组的技术手段,进而,解决了LED 等照明装置的频闪消除或降低的技术问题,并且改善了能量转换效率和对电网电压变化适应的能力。
本发明的发明人首先意识到通过旁路一部分LED以适应较宽范围的市电波动,继而意识到通过分开关单元交替/轮换地旁路不同的LED回路,使所有的LED在一个交流整流电压周期内均能被点亮以改善照明装置的发光效果,再然后意识到通过控制包含较少的导通的LED组所在回路的电流较大可以维持功率基本恒定,和/或,在由市电整流的脉动直流电压供电时,通过控制驱动电路在至少一个脉动周期内持续运行在一个固定的回路或运行在以一定频率交替/轮换导通的至少两个旁路回路,以及在市电波动时控制不同回路之间渐变转换,以降低或消除低频频闪和改善发光效果,继而再进一步地通过反复试验确定对改善低频频闪显著有效,以及通过对LED组在位置上进行特定的限制性的布设再进一步地改善照明效果,最终形成本发明的完整构思,而且,将分开关单元在结构上配置为浮地和共地,以利于更容易地实施为一个整体的集成电路封装体内,并针对性地,设计了一款双基岛的封装框架。
或者说,本发明的一个方面的构思如下:首先,可以通过旁路一部分LED以适应较宽范围的市电波动;其次,通过分开关单元交替/轮换地旁路不同的LED回路,可以使所有的LED在一个交流整流电压周期内均能被点亮以改善照明装置的发光效果;第三,通过控制包含更少的导通的LED 组所在回路的电流更大从而维持功率恒定,和/或,在由市电整流的脉动直流电压供电时,通过控制驱动电路在至少一个脉动周期内持续运行在一个固定的回路或运行在以一定频率交替/轮换导通的至少两个旁路回路,以及在市电波动时控制不同回路之间渐变转换,以降低或消除低频频闪和改善发光效果;第四,通过反复试验确定对改善低频频闪显著有效;第五,通过对LED组在位置上进行特定的限制性的布设再进一步地改善低频频闪;第六,将分开关单元在电气结构上配置为浮地和共地两种,以利于更容易地实施为一个整体的集成电路封装体内;第七,对应于浮地和共地的结构,设计了一款双基岛的封装框架。
本发明一些实施例中的驱动电路,允许直流电源等供电电源电压高于或不高于n个LED组的导通压降,在高于LED的导通压降的时候,所有的LED电流被串联在LED主回路上的电流源稳定控制为一较小值,在供电电压不高于LED的导通压降的时候,旁路一部分LED,并且,控制剩余的另一部分LED的电流为一较大值,旁路的LED越多,控制剩余的另一部分LED的电流越大,根据剩余的另一部分LED的数量,配置合适的较大值,则可以获得LED的发光量近似不变,和/或,在由市电整流的脉动直流电压供电时,对应于一个市电电压值或一个市电电压范围,控制驱动电路在至少一个脉动周期内持续运行在主回路,或固定的旁路回路,或固定的以一定频率交替/轮换导通的至少两个旁路回路,以及在市电电压值或市电电压范围发生改变需要转换至不同的回路时,控制不同的回路之间的转换过程为渐变转换,以降低或消除低频频闪和改善发光效果。
当供电电压周期性改变时,例如由交流电源经整流滤波后输出的脉动直流电压,则可能的运行方式为:
1)脉动直流电压始终大于n个LED组导通压降,LED组电流始终被控制在较小值运行,使得功率或光通量基本恒定,无低频频闪;
2)脉动直流电压无法使得n个LED组全部导通,即:供电电压小于n个LED组全部导通时的导通压降,但始终大于旁路一部分LED组后的剩余的另一部分未被旁路的LED组的导通压降,剩余的另一部分LED组的电流始终被控制在较大值运行,并保持功率或光通量基本恒定,且与1)中基本相同,则在多个不同的回路之间切换过程中基本无低频频闪。
3)供电电压周期性的按照上述1)和2)变化,n个LED组的电流被控制于主回路工作时的较小值,以及,旁路一部分LED组之后剩余的另一部分LED组导通工作时,其电流被控制在较大值,则相关的实施例的驱动电路可以控制向n个LED组提供基本恒定的电功率,从而使得n个LED组具有稳定的光通量。该情况下,单个LED组的发光量周期性变化,但n个LED的总发光量不变。而针对被相关的驱动电路所控制的照明装置的普通用户,当用户或者测试仪器距离LED很近时,可能感知到单个LED单元的发光频闪;当用户或者测试仪器距离LED组越来越远时,则越来越从整体上感知到整体LED的发光量,因而感知到的频闪也越来越低。实验证明,利用该实施方式设计的产品,在市电电压下降10%时,实际测试的低频频闪深度小于5%,相比于传统方案,具有明显的改善效果,可以满足大部分照明需求。
4)由市电供电的脉动直流电压在至少一个脉动周期内的最小值始终大于n个LED组的导通压降时,控制驱动电路运行在主回路,以及,在由市电供电的脉动直流电压的最小值不足以驱动n个 LED组的导通压降时,控制驱动电路在至少一个脉动周期内持续运行于对应的旁路回路或以一定频率交替/轮换导通的至少两个旁路回路,则可以消除低频频闪。实验证明:利用该实施方式设计的产品,在市电电压下降10%时,实际测试的低频频闪深度小于2.5%,相比于传统方案,具有明显的改善效果,可以满足绝大部分照明需求。
5)由于被旁路的LED组,其发光亮度与未被旁路时相比变化较大,为了降低被旁路的LED组对照明装置整体发光的影响,针对性地,将可能被旁路的LED组分散布设,或与其它不会被旁路的LED组交错布设,可以进一步地降低或消除照明装置的低频频闪和改善发光效果。
部分地基于本领域技术人员所存在的这些技术偏见,以及通过大量的分析研究,发明人提出了具有明显改善效果的本发明中的多个实施例。
实施例一
本实施例提供了一种控制电路和驱动电路,如图5所示,该控制电路1用于控制直流电源U 和n个LED组LED1…LEDn串接构成的电气回路,控制电路1包括控制单元D1和m个分开关单元 (在其他实施例中或也被称为:分开关单元)Q1…Qm;其中n为大于或等于2的整数,m为大于或等于1且小于或等于n的整数。该驱动电路2包括控制电路1和直流电源U、n个LED组LED1…LEDn。
LED组LED1…LEDn分别是由1颗或者多颗LED串联或者并联形成的LED组合;分开关单元 Q1…Qm分别对应一个LED组,分开关单元导通时,旁路对应的LED组,分开关单元截止时,导通对应的LED组,以使对应的LED组点亮或熄灭,图5中,分开关单元Q1对应LED1,分开关单元 Q2对应LED2,分开关单元Qm对应LEDn;控制单元D1分别连接m个分开关单元,控制分开关单元Q1…Qm的导通或截止。
每个分开关单元与LED组的对应关系不局限于图5,m和n的数量可以相等,如图7中所示的 m=n=3时控制电路1和驱动电路2的电路结构示意图;m和n的数量也可以不相等,如图8中所示,只有LED2两端对应一个分开关单元Q1。
前述的串接(或在其他实施例中被称为:串联)包括通过导线直接连接或通过任意器件间接连接,例如通过电阻间接连接,并且连接的顺序也是不受限制的,这也适用于其他实施例中的串接或串联。
分开关单元Q1…Qm包括场效应管和/或三极管。直流电源包括稳恒直流电源或脉动直流电源,稳恒直流电源指非周期性波动的直流电源,例如蓄电池输出或者由高频开关电源产生的直流电源。脉动直流电源是指周期性波动的直流电源,例如由交流电整流供电的电源,或者其它变换方式转换而成的电源;整流方式包括全桥整流、全波整流、半波整流或者倍压整流,例如图2中示出的脉动直流电源包括市电、一整流器和至少一电容,整流器的输入端连接市电,电容并联在整流器的直流输出端两端,整流器的直流输出端输出具有一脉动周期的脉动直流电压,以进行供电。
当直流电源U的输出电压大于或等于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1 截止m个分开关单元Q1…Qm,形成包括n个LED组LED1…LEDn和直流电源U的主回路,主回路中n个LED组LED1…LEDn均导通。
当直流电源U的输出电压小于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括直流电源U、导通的LED组和导通的分开关单元的分回路,导通的LED组包括截止的分开关单元对应的LED组和没有对应分开关单元的始终导通的LED组,导通的LED组的导通压降之和小于直流电源U的输出电压。
本实施例在直流电源的输出电压大于或等于所有LED组的导通压降之和时,所有的LED组均导通;在直流电源的输出电压小于所有LED组的导通压降之和的情况下,通过控制分开关单元的导通或截止,选择分回路使电路中的部分LED组导通。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上进一步优化,提供了一种控制电路和一种驱动电路,该控制电路1除了包括控制单元D1和m个分开关单元Q1…Qm,还包括限流器件Q0,限流器件Q0串接于直流电源U和n个LED组LED1…LEDn串接构成的电气回路;其中n为大于或等于2的整数,m为大于或等于1且小于或等于n的整数。该驱动电路2包括控制电路1和直流电源U、n个LED组 LED1…LEDn。
其中,限流器件Q0可以是电阻,也可以是场效应管和/或三极管,可以在控制电路1和驱动电路2中需要的位置进行布置。限流器件Q0是场效应管和/或三极管时,具体电路结构如图6所示。
当直流电源U的输出电压大于或等于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1 截止m个分开关单元Q1…Qm,形成包括限流器件Q0、n个LED组LED1…LEDn和直流电源U的主回路,主回路中n个LED组LED1…LEDn均导通。控制单元D1连接限流器件Q0,通过控制限流器件Q0的导通电阻设定流经主回路的主回路电流。
当直流电源U的输出电压小于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括直流电源U、导通的LED组和导通的分开关单元的分回路,导通的LED组包括截止的分开关单元对应的LED组和没有对应分开关单元的始终导通的LED组,导通的LED组的导通压降之和小于直流电源U的输出电压。
按照导通的LED组的压降之和与直流电源U的输出电压的接近程度由高到低将分回路依次排序为多级优先分回路,如第一级优先分回路、第二级优先分回路…依次代表导通的LED组的压降之和与输出电压的接近程度由高到低排列的多级优先分回路,也是回路中直流电源U能量转换至 LED组的能量过程中效率由高到低排列的多级优先分回路。控制单元D1还以一种轮换频率控制驱动电路2轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路。其中,至少两个不同分回路中导通的LED组包括所有n个LED组LED1…LEDn,保证所有的LED组在一个轮换周期内都能导通;并且至少两个不同分回路包括第一级优先分回路和第二级优先分回路,优化驱动电路2运行的效率。
控制单元D1控制流经分回路的分回路电流,并且控制分回路电流大于主回路电流,低级别优先分回路的分回路电流大于高级别优先分回路的分回路电流,使直流电源U的输出功率的变化范围不超过第一预设阈值,即在驱动电路2运行在主回路、第一级优先分回路、第二级优先分回路…或其它任意一个分回路时,电路中导通的LED组的功率、限流器件Q0的功率和导通的分开关单元的功率的总和的变化范围不超过第一预设阈值,即各个分回路电流从直流电源U汲取的功率与主回路电流从直流电源U中汲取的功率尽可能地接近,降低或消除驱动电路2的功率变化。其中第一预设阈值的值越小,效果越好。
或者,控制单元D1控制分回路电流大于主回路电流,低级别优先分回路的分回路电流大于高级别优先分回路的分回路电流,使分回路中导通的LED组的发光量与主回路的n个LED组的发光量的差值不超过第二预设阈值,可以降低甚至消除在不同的直流电压下驱动电路2中LED单元的发光亮度的变化;在直流电源U为脉动直流电源时,降低甚至消除频闪。其中第二预设阈值的值越小,效果越好。
当直流电源为脉动直流电源时,周期性波动的直流电压导致分回路周期性的运行、停止,或者不同分回路之间周期性切换。控制单元D1控制不同分回路轮换运行的轮换频率,使每一个轮换导通的LED组在不同的单位时间内轮换导通的次数尽可能不变,则对应的LED组在不同的单位时间内的发光量近似恒定,有利于LED的发光量稳定,轮换频率越大,效果越好,并且,当轮换频率超过音频频率时,轮换频率所引起的机械震动声音不易被人的听觉所感知。
需要补充说明的是,第一级优先分回路、第二级优先分回路…或其它任意级优先分回路仅仅代表在特定的直流电源的输出电压下,分回路包含的导通的LED组的压降之和与直流电源U的输出电压的接近程度的高低排序,并不是专指某一个具体的分回路,在不同的直流电压下,分回路的优先排序可能是不同的。
以下以n=3,m=3时的驱动电路为例,说明本实施例的具体情形,电路结构示意图如图7所示。
为方便说明图7实施例思路,假设在相同的驱动电流下,各LED组的单位功率发光量相同,三个LED组LED1、LED2、LED3,导通压降分别为V1、V2和V3,其中V1≥V2≥V3,且V2+V3≥V1;直流电源U的输出电压为V。
当V≥V1+V2+V3时,控制单元D1控制3个分开关单元均截止,控制单元D1控制限流器件Q0 的导通阻抗以主回路电流IM导通直流电源U、第一LED组LED1、第二LED组LED2、第三LED组 LED3和限流器件Q0组成的主回路,此时,直流电源的输出功率PM=V×IM,LED组的发光量LM=IM×(V1+V2+V3)×KM,KM为LED组在驱动电流IM时对应的单位功率发光量。
当V<V1+V2+V3时,根据不同的分开关单元的导通截止状态不同,本实施例具有六个不同的分回路,分别为第一至第六分回路,如表1所示:
表1
第一分回路:第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2截止、第三分开关单元Q3导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第一电流I1导通直流电源U、第一LED组LED1、第二LED 组LED2、第三分开关单元Q3和限流器件Q0组成的第一分回路,该第一分回路的功率P1=V×I1, LED组的发光量L1=(V1+V2)×I1×K1,K1为LED组在驱动电流I1时对应的单位功率发光量;
第二分回路:第一分开关单元Q1和第三分开关单元Q3截止、第二分开关单元Q2导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第二电流I2导通直流电源U、第一LED组LED1、第三LED 组LED3、第二分开关单元Q2和限流器件Q0组成的第二分回路,该第二分回路的功率P2=V×I2, LED组的发光量L2=(V1+V3)×I2×K2,K2为LED组在驱动电流I2时对应的单位功率发光量;
第三分回路:第二分开关单元Q2和第三分开关单元Q3截止、第一分开关单元Q1导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第三电流I3导通直流电源U、第二LED组LED2、第三LED 组LED3、第一分开关单元Q1和限流器件Q0组成的第三分回路,该第三分回路的功率P3=V×I3, LED组的发光量L3=(V2+V3)×I3×K3,K3为LED组在驱动电流I3时对应的单位功率发光量;
第四分回路:第一分开关单元Q1截止、第二分开关单元Q2和第三分开关单元Q3导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第四电流I4导通直流电源U、第一LED组LED1、第二分开关单元Q2、第三分开关单元Q3和限流器件Q0组成的第四分回路,该第四分回路的功率P4=V×I4, LED组的发光量L4=V1×I4×K4,K4为LED组在驱动电流I4时对应的单位功率发光量;
第五分回路:第二分开关单元Q2截止、第一分开关单元Q1和第三分开关单元Q3导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第五电流I5导通直流电源U、第二LED组LED2、第一分开关单元Q1、第三分开关单元Q3和限流器件Q0组成的第五分回路,该第五分回路的功率P5=V×I5, LED组的发光量L5=V2×I5×K5,K5为LED组在驱动电流I5时对应的单位功率发光量;
第六分回路:第三分开关单元Q3截止、第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第六电流I6导通直流电源U、第三LED组LED3、第一分开关单元Q1、第二分开关单元Q2和限流器件Q0组成的第六分回路,该第六分回路的功率P6=V×I6, LED组的发光量L6=V3×I6×K6,K6为LED组在驱动电流I6时对应的单位功率发光量。
下面根据直流电源输出电压的变化情况,描述本实施例的工作思路。
当V1+V2+V3>V≥V1+V2时,第一至第六分回路依次排序为第一至第六优先级分回路,理论上,控制单元D1可以控制第一至第六优先级分回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行。从效率转化优化的角度考虑,选择第一优先级分回路运行;从效率转化角度优化并且LED组全部被点亮改善照明效果的角度考虑,选择第一优先级分回路和第二优先级分回路轮换运行。
当V1+V2>V≥V1+V3时,第二至第六分回路依次排序为第一至第五优先级分回路,理论上,控制单元D1可以控制第一至第五优先级分回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行。从效率转化优化的角度考虑,选择第一优先级分回路运行;从效率转化角度优化并且LED组全部被点亮改善照明效果的角度考虑,选择第一优先级分回路和第二优先级分回路轮换运行。
当V1+V3>V≥V2+V3时,第三至第六分回路依次排序为第一至第四优先级分回路,理论上,控制单元D1可以控制第一至第四优先级分回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行。从效率转化优化的角度考虑,选择第一优先级分回路运行;从效率转化角度优化并且LED组全部被点亮改善照明效果的角度考虑,选择第一优先级分回路和第二优先级分回路轮换运行。
当V2+V3>V≥V1时,第四至第六分回路依次排序为第一至第三优先级分回路,理论上,控制单元D1可以控制第一至第三优先级分回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行。从效率转化优化的角度考虑,选择第一优先级分回路运行;从LED组全部被点亮改善照明效果的角度考虑,选择第一优先级分回路、第二优先级分回路和第三优先级分回路轮换运行。
当V1>V≥V2时,第五、第六分回路依次排序为第一、第二优先级分回路,理论上,控制单元 D1可以控制第一、第二优先级分回路中的任意一个运行或者两个轮换运行。从效率转化优化的角度考虑,选择第一优先级分回路运行;从LED组全部被点亮改善照明效果的角度考虑,第一优先级分回路和第二优先级分回路均无法实现。
当V2>V≥V3时,只有一个第六分回路可以被运行,只有第三LED组LED3能够被点亮。
当V<V3时,所有的分回路都无法运行,所有的LED组都无法被点亮。
通过控制单元D1控制第一至第六分回路的分回路电流和主回路电流,使 PM≈P1≈P2≈P3≈P4≈P5≈P6,可以实现在V≥V3时,直流电源的输出功率变化不超过第一预设阈值,或者,使LM≈L1≈L2≈L3≈L4≈L5≈L6,可以实现在V≥V3时,LED组的发光量变化不超过第二预设阈值,以降低或消除亮度变化。并且,在V≥V2+V3时,选择第一优先级分回路和第二优先级分回路轮换运行使所有的LED组全部被点亮;或者在V≥V1时,选择第一优先级分回路、第二优先级分回路和第三优先级分回路轮换运行使所有的LED组全部被点亮。需要补充说明的是,为了简化电路设计的复杂程度,实际应用中,可以只设置部分回路的功率和主回路的功率之间的差值不超过第一预设阈值,例如只设置优先级别高的分回路;同样的,也可以只设置部分回路的 LED组的发光量和主回路的LED组的发光量之间的差值不超过第二预设阈值,例如只设置优先级别高的分回路。
另外,取值n=2,m=1时,控制电路1和驱动电路2的电路结构示意图如图8所示,此时分开关单元Q1对应LED2,其实施构思说明如下:
为方便说明图8中实施例的构思,假设在相同的驱动电流下,第一LED组LED1和第二LED组 LED2的单位功率发光量相同,第一LED组的导通压降为V1,第二LED组的导通压降为V2;直流电源U的输出电压为V。
当V≥V1+V2时,控制单元D1控制分开关单元Q1截止,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以主回路电流IM导通直流电源U、第一LED组LED1、第二LED组LED2和限流器件Q0组成的主回路,此时,直流电源的输出功率PM=V×IM,LED组的发光量LM=IM×(V1+V2)×KM,KM为LED 组在驱动电流IM时对应的单位功率发光量。
当V1+V2>V≥V1时,分开关单元Q1导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以分回路电流I1导通直流电源U、第一LED组LED1、分开关单元Q1和限流器件Q0组成的分回路,该分回路的功率P1=V×I1,LED组的发光量L1=V1×I1×K1,K1为LED组在驱动电流I1时对应的单位功率发光量。
当V1>V时,主回路和分回路均无法运行,所有的LED组都无法被点亮。
通过控制单元D1控制主回路电流和分回路电流,使PM≈P1,可以实现在V≥V1时,直流电源的输出功率变化不超过第一预设阈值,或者,使LM≈L1,可以实现在V≥V1时,LED组的发光量变化不超过第二预设阈值,以降低或消除亮度变化。
补充说明的是,上述实施例中的假设不是必须的条件,在不脱离本发明的思路下,当假设改变时,控制单元D1控制不同的分开关单元的运行状态随之改变,依然可以达到本发明的预期效果。以下实施例中的假设也是如此。与图7相比,图8中只有一个分开关单元,只能形成一个分回路,无法实现至少两个分回路的轮换导通。但是,图8的电路简单,实现成本低。
当限流器件Q0为电阻时,具体的电路结构示意图如图9所示。限流器件Q0为一电阻,与控制单元D1没有直接连接关系,电阻Q0的电流与其两端的电压VQ0成正比,电压VQ0不直接受控制单元D1控制,而是由直流电源U的输出电压V以及主回路或分回路包含的导通的LED组的导通压降之和VZ共同决定,公式表达为:VQ0=V-VZ,VZ与导通的LED组有关,与控制单元控制分开关单元的导通或截止状态有关,所以电阻Q0两端的电压VQ0和电阻Q0上的电流也由控制单元D1控制。适当配置主回路和分回路的LED组的导通压降之和,可以获得期望的主回路电流和分回路电流。工程应用中,如果对于LED电流的精度要求不高,为降低成本,可以使用电阻代替场效应管或三极管作为限流器件,限制LED电流大范围波动。
本实施例中的控制电路1的至少一部分集成于一个或多个集成电路内,至少一部分包括分开关单元、控制单元的部分或全部、以及限流器件中的至少一个。更进一步地,一个或多个集成电路中还可以包括驱动电路2中的整流器的至少一部分。
本实施例中,在直流电源的输出电压大于或等于所有LED组的导通压降之和时,所有的LED 组以主回路电流运行;在直流电源的输出电压小于所有LED组的导通压降之和的情况下,通过控制分开关单元的导通或截止,选择分回路以分回路电流运行,通过设置分回路电流大于主回路电流,使直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值。并且,在满足多个分回路运行条件的时候,多个分回路按照导通的LED组的压降之和与直流电源的输出电压的接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路,以一轮换频率控制控制电路轮换运行在至少两个不同分回路,至少两个不同的分回路是从多个中选择的。选择的分回路中导通的LED组包括所有的LED组,使所有的LED组都能被点亮。控制分回路电流大于主回路电流,低级别优先分回路的分回路电流大于高级别优先分回路的分回路电流,实现在主回路或任意分回路运行时,直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值,改善了发光效果。进一步地,LED发光量的变化不超过预设阈值降低了LED的发光频闪,减少了对肉眼的伤害。
预设阈值为第一预设阈值和第二预设阈值,可以为具体实施的商品的标称参数的一个百分比,例如标识于商品铭牌上的功率、光通量等,所述百分比例如±3%。
实施例三
本实施例与实施例二基本相同,不同之处在于,限流器件Q0、沿电流方向(或沿主回路方向) 与限流器件Q0更接近的至少一个LED组(例如两个LED组LEDn、LEDn-1)构成至少一个串联单元 /串联体,m个分开关单元Q1…Qm中的m-x个(例如分开关单元Qm、Q2等)分别并联在至少一个串联单元的两端,其余x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端,如图10所示,x为整数,x大于或等于1且小于或等于m。
此时,在直流电源U的输出电压大于或等于所有LED组的导通压降之和时,所有的分开关单元均截止,控制单元D1通过控制限流器件Q0的导通阻抗设定主回路电流。在直流电源U的输出电压小于所有LED组的导通压降之和时,并且当并联在所对应的LED组与限流器件Q0组成的串联单元两端的m-x个分开关单元中至少有一个(例如分开关单元Q2、Qm)导通时,并联在所对应的 LED组与限流器件Q0组成的串联单元两端的导通的分开关单元将限流器件Q0旁路,此时分回路不包括限流器件Q0,所以控制单元D1通过控制导通的分开关单元的导通阻抗设定分回路电流。当并联在所对应的LED组与限流器件Q0组成的串联单元两端的m-x个分开关单元都截止时,导通的分开关单元可以是并联在所对应的LED组两端的,例如分开关单元Q1,限流器件Q0不再被旁路,此时分回路包括限流器件Q0,控制单元D1通过控制限流器件Q0的导通阻抗设定分回路电流。
这样的连接使并联在串联单元两端的分开关单元与限流器件Q0二者更容易集成在一个集成电路上,减小电路体积,例如利用本发明的一些实施例所述的双基岛框架实施的一种集成电路。
优选地,最后一级分开关单元Qm并联在所对应的LED组LEDn和限流器件Q0组成的串联单元的两端时,不影响第一级优先分回路与第二级优先分回路的组成以及分回路的个数。
图8中的控制电路和驱动电路做如上的变形,形成如图11所示的n=2,m=1时,分开关单元 Q1并联在所对应的LED组LED2和限流器件Q0组成的串联单元的两端的电路。图11中,假设在相同的驱动电流下,第一LED组LED1和第二LED组LED2的单位功率发光量相同,第一LED组的导通压降为V1,第二LED组的导通压降为V2;直流电源U的输出电压为V。
当V≥V1+V2时,控制单元D1控制分开关单元Q1截止,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以主回路电流IM导通直流电源U、第一LED组LED1、第二LED组LED2和限流器件Q0组成的主回路,此时,直流电源的输出功率PM=V×IM,LED组的发光量LM=IM×(V1+V2)×KM,KM为LED 组在驱动电流IM时对应的单位功率发光量。
当V1+V2>V≥V1时,分开关单元Q1导通,第二LED组LED2和限流器件Q0串接的支路被旁路,控制单元D1控制分开关单元Q1的导通阻抗以分回路电流I1导通直流电源U、第一LED组 LED1、分开关单元Q1组成的分回路,该分回路的功率P1=V×I1,LED组的发光量L1=V1×I1×K1, K1为LED组在驱动电流I1时对应的单位功率发光量。
当V1>V时,主回路和分回路均无法运行,所有的LED组都无法被点亮。
通过控制单元D1控制主回路电流和分回路电流,使PM≈P1,可以实现在V≥V1时,直流电源的输出功率变化量不超过第一预设阈值,或者,使LM≈L1,可以实现在V≥V1时,LED组的发光量变化不超过第二预设阈值,以降低或消除亮度变化。并且,限流器件Q0、分开关单元Q1和控制单元D1的部分或者全部,更容易集成在同一个集成电路内,具有明显的成本优势。
实施例四
本实施例提供一种控制方法,如图12所示,该控制方法包括如下步骤:
S1、判断输出电压与n个LED组的导通压降之和的大小关系,并根据二者大小关系分别进入步骤S21和步骤S22。
控制电路通过检测主回路上的电压或者电流信号来判断直流电源的输出电压与n个LED组的导通压降之和的大小关系。包括但不限于如下三种判断方式:
第一种,直接检测直流电源的输出电压,将其与n个LED组的导通压降之和相比较,确定二者的大小关系;
第二种,通过检测限流器件两端的电压信号,在该电压信号大于预先设定的电压门限时,视为直流电源的输出电压大于n个LED组的导通压降之和,反之则认为输出电压小于n个LED组的导通压降之和;
第三种,通过检测流过主回路(如限流器件)的电流信号,在该电流信号大于预先设定的电流门限时,视为直流电源的输出电压大于n个LED组的导通压降之和,反之则认为输出电压小于n 个LED组的导通压降之和。
根据上述的判断方式判断出两种情况:
第一种情况:直流电源的输出电压大于或等于n个LED组的导通压降之和时进入步骤S21;
第二种情况:直流电源的输出电压小于n个LED组的导通压降之和时进入步骤S22;
S21、截止m个分开关单元,形成包括n个LED组和直流电源的主回路。
当直流电源的输出电压大于或等于n个LED组的导通压降之和时,直流电源能够为n个LED 组提供足够的电力供应,所以控制单元截止驱动电路中的m个分开关单元,使n个LED组均导通。此时直流电源和n个LED组串接构成主回路。
S22、导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和直流电源的分回路。
当直流电源的输出电压小于n个LED组的导通压降之和时,直流电源不能够为n个LED组提供足够的电力供应,所以控制单元根据输出电压的大小导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,使部分LED组导通。此时分回路包括导通的分开关单元、导通的LED组和直流电源,导通的LED组包括截止的分开关单元对应的LED组和没有对应分开关单元的始终导通的LED 组,导通的LED组的导通压降之和小于直流电源U的输出电压。
本实施例在直流电源的输出电压大于或等于所有LED组的导通压降之和时,所有的LED组均导通;在直流电源的输出电压小于所有LED组的导通压降之和的情况下,通过控制分开关单元的导通或截止,选择分回路使电路中的部分LED组导通,不会出现直流电源的输出电压小于所有LED 组的导通压降之和时,LED灯不能被点亮的情况。
实施例五
本实施例在实施例四的基础上进行进一步优化,如图13所示。在步骤S21中,形成主回路时,控制单元还控制主回路电流;在步骤S22中,形成分回路时,控制单元控制分回路电流,控制单元还控制分回路电流大于主回路电流。
本实施例在实施例四的基础上,通过控制单元控制分回路电流和主回路电流,使分回路电流大于主回路电流,使直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值,降低甚至消除LED发光量的变化。
实施例六
本实施例在实施例五的基础上进行进一步优化,将驱动电路划分为两种情况,分别进行控制,如图14和图15所示。图14表示第一种电路结构:m个分开关单元分别并联在所对应的m个LED 组的两端时,驱动电路的控制方法;图15表示第二种电路结构:限流器件、沿电流方向(或沿主回路方向)与限流器件最接近的至少一个LED组(例如1个LED组LEDn、2个LED组LEDn和LEDn- 1、或者3个LED组),构成至少一个串联单元,m个分开关单元的m-x个分别并联在m-x个串联单元的两端,其余的x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端时,驱动电路的控制方法。
如图14所示,当m个分开关单元分别并联在所对应的m个LED组的两端时,该控制方法包括如下步骤:
其中步骤S1与实施例四相同,此处不再赘述。
在步骤S21中,控制主回路电流包括通过限流器件的阻抗设定主回路电流。
在步骤S22中,导通至少一个分开关单元并截止剩余的分开关单元包括以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路;控制分回路电流包括控制限流器件的导通阻抗设定分回路电流。
分开关单元按照不同的导通或截止状态可以形成多个分回路,这些分回路按照导通的LED组的压降之和与输出电压接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路,以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路,就是以轮换频率轮换地导通或截止分开关单元,轮换运行在至少两个不同分回路上。
其中,选择的至少两个不同分回路中导通的LED组应当包括所有n个LED组,使所有的LED 组在一个轮换周期内都能导通;并且选择的至少两个不同分回路至少包括第一级优先分回路和第二级优先分回路,保证驱动电路运行的效率。
当m个分开关单元分别并联在所对应的m个LED组的两端时,所有分回路都包括限流器件,所以控制分回路电流是通过控制限流器件的导通阻抗实现的。
如图15所示,限流器件、与限流器件相邻的至少一个LED组,构成至少一个串联单元,当m 个分开关单元中的m-x个分别并联在m-x个串联单元的两端、其余的x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端时,该控制方法包括如下步骤:
其中步骤S1与实施例四相同,此处不再赘述。
在步骤S21中,控制主回路电流包括通过限流器件的阻抗设定主回路电流。
在步骤S22中,导通至少一个分开关单元并截止剩余的分开关单元包括以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路;当并联在所对应的LED组与限流器件组成的串联单元两端的m-x个分开关单元至少一个导通时,通过控制导通的分开关单元的导通阻抗设定分回路电流;当并联在所对应的LED组与限流器件组成的串联单元两端的m-x个分开关单元都截止时,通过限流器件的阻抗设定分回路电流。
分开关单元按照不同的导通或截止状态可以形成多个分回路,这些分回路按照导通的LED组的压降之和与输出电压接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路,以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路。其中,选择的至少两个不同分回路中截止的分开关对应的LED组应当包括所有n个LED组,使所有的LED组在一个轮换周期内都能导通;并且选择的至少两个不同分回路至少包括第一级优先分回路和第二级优先分回路,保证驱动电路运行的效率。
当并联在所对应的LED组与限流器件组成的串联单元两端的分开关单元都截止时,导通的分开关单元都是并联在所对应的LED组两端的,限流器件没有被旁路,即此时分回路是包括限流器件的,所以通过限流器件的阻抗设定分回路电流。
当并联在所对应的LED组与限流器件组成的串联单元两端的分开关单元中至少一个导通时,限流器件被旁路,此时分回路不包括限流器件,所以通过控制导通的分开关单元的导通阻抗设定分回路电流。
上述主回路电流和分回路电流控制过程中,当限流器件包括场效应管和/或三极管时,限流器件的阻抗通过控制场效应管和/或三极管的导通程度实现;通过设置分回路电流大于主回路电流,使直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预期范围。并且,在满足多个分回路运行条件的时候,控制分回路电流大于主回路电流,低级别优先分回路的分回路电流大于高级别优先分回路的分回路电流,实现在主回路或任意分回路运行时,直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值。在直流电源为脉动直流电源时,可以降低甚至消除频闪。
补充说明的是,实施例四和对应的图12、实施例五和对应的图13、实施例六和对应的图14、图15,给出的三种实施方法以及对应的图例,其中的步骤一、步骤二等,以及段落顺序,流程图顺序,仅仅是描述本发明实施方法的一种方式,并非限制本发明实施方法的先后顺序,在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
本实施例在实施例五的基础上,在满足多个分回路运行条件的时候,多个分回路按照导通的 LED组的压降之和与直流电源的输出电压的接近程度由高到低排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路,以一轮换频率控制驱动电路轮换运行从多个分回路中选择的至少两个不同分回路。选择的分回路中导通的LED组包括所有的LED组,使所有的LED组都能被点亮。同时控制分回路电流大于主回路电流,低级别优先分回路的分回路电流大于高级别优先分回路的分回路电流,实现在主回路或任意分回路运行时,直流电源的输出功率的变化,和/或LED发光量的变化不超过预设阈值。进一步地,LED发光量的变化不超过预设阈值降低了LED的发光频闪,减少了对肉眼的伤害。
实施例七
本实施例提供一种照明装置,采用实施例一至实施例三所描述的驱动电路制作而成。
实施例八
如图5所示,本实施例提供了一种控制电路1和一种驱动电路2,控制电路1用于控制n个 LED组的运行,包括:控制单元D1;以及m个分开关单元,被配置为当控制电路1驱动n个LED 组时,分别对应耦合n个LED组中的m个LED组,m个分开关单元各自的控制端被分别连接至控制单元D1,受控于控制单元D1以旁路对应的LED组,其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤ n。
其中,n个LED组分别为LED1…LEDn,m个分开关单元分别为Q1…Qm,且每一分开关单元分别对应一LED组,具体地,作为示例,图5给出了一种具体的分开关单元和LED组的对应关系:分开关单元Q1对应LED1,分开关单元Q2对应LED2,分开关单元Qm对应LEDn,但这并不构成对本实施例的限定,本领域技术人员可以理解,所有分开关单元与LED组一一对应的技术方案,均在本实施例的保护范围内。
其中,任一分开关单元导通时,能够旁路与其对应的LED组,相对应地,任一分开关单元截止时,取消对与其对应的LED组的旁路,具体地,本实施例中,通过将分开关单元与对应的LED组并联的方式,实现LED组的旁路与取消旁路。
其中,m个分开关单元,通过受控于控制单元D1的选择性的导通,旁路对应的一个或多个LED 组,例如,当Q1导通时,LED1被旁通;当Q1、Q2以及Qm均导通时,LED1、LED2以及LEDn均被旁路。
其中,m个分开关单元受控于控制单元D1的选择性的导通,也即,m个分开关单元的导通与截止,均是由控制单元D1控制的,具体地,m个分开关单元分别具有连接至控制单元D1的控制端,并受控于控制单元D1,切换于至少导通、调节或截止状态。
其中,m个分开关单元,可以包括场效应管、三极管、晶体管、功率管或者MOS管中的一种或任意种的组合,可以为N型/NPN型器件,或P型/PNP型器件。
本实施例中,以m个分开关单元为场效应管作为示例进行说明,更为具体地,场效应管可以为N型器件,或P型器件,为了便于说明,下文中,以场效应管为N型器件为例进行说明。
其中,n个LED组的驱动电压由直流电源U提供,直流电源U可以为稳恒直流电源或脉动直流电源。稳恒直流电源是指非周期性波动的直流电源,例如蓄电池输出或者由高频开关电源产生的直流电源;脉动直流电源是指周期性波动的直流电源,例如由交流电整流供电的电源,或者其它变换方式转换而成的电源,整流方式包括全桥整流、全波整流、半波整流或者倍压整流。例如图 2中示出的脉动直流电源,包括市电、一整流器和至少一电容,整流器的输入端连接市电,电容并联在整流器的直流输出端两端,整流器的直流输出端输出具有一脉动周期的脉动直流电压,以进行供电。
需要说明的是,图5中,控制单元D1与各分开关单元Q1…Qm之间的连接线是两根,仅仅是一种示意,实际应用中,根据分开关单元或控制单元D1的具体实施方式的不同,连接线也可以为一根或多根。
需要说明的是,m可以小于n,此时,部分LED组不能被m个分开关单元所旁路;m和n可以相等,此时,n个LED组均可以被m个分开关单元所旁路。
需要说明的是,前述的串接包括通过导线直接连接或通过任意器件间接连接,例如通过电阻间接连接,并且连接的顺序也是不受限制的,下文中所提及的串接的含义均与此相同。
本实施例所提供的控制电路1,当直流电源U的输出电压大于或等于n个LED组LED1…LEDn 的导通压降之和时,控制单元D1截止m个分开关单元Q1…Qm,形成包括n个LED组LED1…LEDn 和直流电源U的主回路,主回路中n个LED组LED1…LEDn均导通。
当直流电源U的输出电压小于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括直流电源U、导通的分开关单元以及未被旁通的LED组的旁路回路,其中,未被旁通的LED组的导通压降之和小于直流电源U的输出电压。
其中,未被旁通的LED组至少包括与截止的分开关单元对应的LED组,当m<n时,导通的 LED组还包括未与分开关单元并联的无法被旁通的LED组。
其中,由于旁路回路中至少包括一个导通的分开关单元,因此,分开关单元也可以被称作分开关单元,以及分回路中至少一个LED组被旁路,所以,分回路又可以被称为旁路回路,再者,本说明书中,为叙述方便,分回路、旁路回路和主回路在一些实施例中或也统称为回路,对应的,分回路流过的电流可以称为分回路电流、旁路回路流过的电流可以称为旁路回路电流、主回路流过的电流可以称为主回路电流,以及可以统称流过上述回路的电流为回路电流。一些实施例中的“分开关单元”,或者在分回路中的“分开关单元”,在另一些实施例中或也被称为“分开关单元”。
本实施例在直流电源U的输出电压大于或等于n个LED组的导通压降之和时,n个LED组均导通;当直流电源U的输出电压小于n个LED组的导通压降之和的情况下,通过控制分开关单元的导通或截止,选择旁路回路使电路中的部分LED组导通,不会出现输出电压小于n个LED组的导通压降之和时,照明装置无法被正常点亮的情况。
实施例九
本实施例在上述一些实施例的基础上进一步优化,如图6所示,提供了一种控制电路1和驱动电路2,还包括限流器件Q0,被连接于控制电路1中,以使得当控制电路1驱动n个LED组 LED1…LEDn时,与n个LED组LED1…LEDn和直流电源U构成主回路。其中,限流器件Q0为一N 型场效应管,其控制端与控制单元D1相连接,并能够通过控制单元D1的控制,设定其导通电阻,进而设定流经限流器件Q0的电流。具体地,限流器件Q0和m个分开关单元均具有被连接至控制单元D1的控制端,限流器件和/或至少部分的m个分开关单元可操作以根据各自的控制端的控制信号,调节各自的导通电阻,进而设定对应的主回路/旁路回路的电流。
当直流电源U的输出电压大于或等于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1 截止m个分开关单元Q1…Qm,形成包括限流器件Q0、n个LED组LED1…LEDn和直流电源U的主回路,主回路中n个LED组LED1…LEDn均导通以获得尽可能高的能量转换效率,控制单元D1控制限流器件Q0的导通电阻设定主回路电流。
当直流电源U的输出电压小于n个LED组LED1…LEDn的导通压降之和时,控制单元D1导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,此时,虽然使电路中的部分LED组导通,避免了LED组不能被点亮的情况,但是,由于导通的LED组的数量的减小,整体发光亮度相应减小。为了至少一定程度的解决这一技术问题,本实施例中,设定了限流器件Q0,并通过控制单元D1控制限流器件Q0的导通电阻以设定流经限流器件Q0的电流,使得在主回路和旁路回路中,导通的 LED组的功率保持基本不变,或者,导通的LED组的发光量保持基本不变,当然,具体实施时,也可以控制旁路回路中导通的LED组的功率小于主回路中导通的LED组的功率,以使得在直流电源 U的输出电压较低时的LED组的功率较小,或者说在直流电源U的输出电压较低时的直流电源U的输出功率较小,这比较符合传统照明例如白炽灯的特性。
以在主回路和旁路回路中导通的LED组的功率保持基本不变为例进行说明,具体地,如图7 所示,以驱动电路2中,n=3,m=3时为例进行说明。
三个LED组分别为第一LED组LED1、第二LED组LED2以及第三LED组LED3,其导通压降分别对应为V1、V2和V3,其中,V1≥V2≥V3,且V2+V3≥V1;直流电源U的输出电压为V;第一分开关单元Q1、第二分开关单元Q2以及第三分开关单元Q3分别对应与第一至第三LED组并联。
当V≥V1+V2+V3时,控制单元D1控制三个分开关单元均截止,控制单元D1控制限流器件Q0 的导通阻抗,使得直流电源U、第一LED组LED1、第二LED组LED2、第三LED组LED3和限流器件 Q0组成的主回路的电流为IM,此时,直流电源U的输出功率PM=V×IM,LED组的发光量 LM=IM×(V1+V2+V3)×KM,其中,KM为LED组在驱动电流为IM时对应的单位功率发光量。
当V<V1+V2+V3时,根据不同的分开关单元的导通截止状态的不同,形成有六个不同的旁路回路,分别为第一至第六旁路回路,如表2所示:
表2
第一旁路回路:第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2截止、第三分开关单元Q3导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第一电流I1导通直流电源U、第一LED组LED1、第二 LED组LED2、第三分开关单元Q3和限流器件Q0组成的第一旁路回路,该第一旁路回路的功率 P1=V×I1,LED组的发光量L1=(V1+V2)×I1×K1,K1为LED组在驱动电流为I1时对应的单位功率发光量;
第二旁路回路:第一分开关单元Q1和第三分开关单元Q3截止、第二分开关单元Q2导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第二电流I2导通直流电源U、第一LED组LED1、第三 LED组LED3、第二分开关单元Q2和限流器件Q0组成的第二旁路回路,该第二旁路回路的功率 P2=V×I2,LED组的发光量L2=(V1+V3)×I2×K2,K2为LED组在驱动电流为I2时对应的单位功率发光量;
第三旁路回路:第二分开关单元Q2和第三分开关单元Q3截止、第一分开关单元Q1导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第三电流I3导通直流电源U、第二LED组LED2、第三 LED组LED3、第一分开关单元Q1和限流器件Q0组成的第三旁路回路,该第三旁路回路的功率 P3=V×I3,LED组的发光量L3=(V2+V3)×I3×K3,K3为LED组在驱动电流为I3时对应的单位功率发光量;
第四旁路回路:第一分开关单元Q1截止、第二分开关单元Q2和第三分开关单元Q3导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第四电流I4导通直流电源U、第一LED组LED1、第二分开关单元Q2、第三分开关单元Q3和限流器件Q0组成的第四旁路回路,该第四旁路回路的功率 P4=V×I4,LED组的发光量L4=V1×I4×K4,K4为LED组在驱动电流为I4时对应的单位功率发光量;
第五旁路回路:第二分开关单元Q2截止、第一分开关单元Q1和第三分开关单元Q3导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第五电流I5导通直流电源U、第二LED组LED2、第一分开关单元Q1、第三分开关单元Q3和限流器件Q0组成的第五旁路回路,该第五旁路回路的功率P5=V×I5,LED组的发光量L5=V2×I5×K5,K5为LED组在驱动电流I5时对应的单位功率发光量;
第六旁路回路:第三分开关单元Q3截止、第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以第六电流I6导通直流电源U、第三LED组LED3、第一分开关单元Q1、第二分开关单元Q2和限流器件Q0组成的第六旁路回路,该第六旁路回路的功率 P6=V×I6,LED组的发光量L6=V3×I6×K6,K6为LED组在驱动电流I6时对应的单位功率发光量。
为便于说明,本实施例中,假设在相同的驱动电流下,各LED组的单位功率发光量相同;通过控制单元D1控制第一至第六旁路回路的旁路回路电流和主回路电流,使 PM≈P1≈P2≈P3≈P4≈P5≈P6,可以实现在V≥V3时,直流电源U的输出功率变化不超过第一预设阈值,或者,使LM≈L1≈L2≈L3≈L4≈L5≈L6,可以实现在V≥V3时,LED组的发光量变化不超过第二预设阈值,进而降低LED组在主回路与旁路回路之间或各旁路回路之间切换时产生的发光量变化,进而改善了照明效果。
其中,第一预设阈值和第二预设阈值可以根据用户的实际需求设定。例如,第一预设阈值可以设定为直流电源U在额定电压下的输出功率的2%、5%或10%中的任一值;第二设定阈值可以设定为:当直流电源U的输出电压为额定电压时,LED组的发光量的2%、5%或10%中的任一值。关于第一预设阈值和第二预设阈值,也同样适用于其它一些实施例,不再赘述。
需要说明的是,本实施例中通过控制限流器件Q0的导通电阻作为示例,说明主回路/旁路回路的电流的控制过程,实际应用场景中,m个分开关单元也具有控制端,并可操作以根据控制端的控制信号,调节对应的旁路回路的电流,也即,也可以通过分开关单元和限流器件Q0联合地调节流经至少部分的n个LED组的电流。
通过本实施例所提供控制电路,虽然能够将不同的旁路回路中,导通LED组的发光量或输出功率保持在预设的范围内,但是,基于效率转化和/或照明效果的考虑,当直流电源U的输出电压发生变化时,第一至第六旁路回路的优先级也会相应发生变化。
具体地,当V1+V2+V3>V≥V1+V2时,理论上,控制单元D1可以控制第一至第六旁路回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行以保证部分LED组的导通。从效率转化优化的角度考虑,第一至第六旁路回路的优先级依次降低,也即,优先选择第一旁路回路运行;从兼顾效率转化和改善照明效果的角度考虑,优先选择第一旁路回路和第二旁路回路轮换运行,以使得在一个轮换周期内全部LED组被至少点亮一次。
当V1+V2>V≥V1+V3时,理论上,控制单元D1可以控制第二至第六旁路回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行以保证部分LED组的导通。从效率转化优化的角度考虑,第二至第六旁路回路的优先级依次降低,也即,优先选择第二旁路回路运行;从兼顾效率转化和改善照明效果的角度考虑,优先选择第二旁路回路和第三旁路回路轮换运行,以使得在一个轮换周期内全部LED 组被至少点亮一次。
当V1+V3>V≥V2+V3时,理论上,控制单元D1可以控制第三至第六旁路回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行以保证部分LED组的导通。从效率转化/优化的角度考虑,第三至第六旁路回路的优先级依次降低,也即,优先选择第三旁路回路运行;从兼顾效率转化和改善照明效果的角度考虑,优先选择第三旁路回路和第四旁路回路轮换运行,以使得在一个轮换周期内全部LED 组被至少点亮一次。
当V2+V3>V≥V1时,理论上,控制单元D1可以控制第四至第六旁路回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行以保证部分LED组的导通。从效率转化优化的角度考虑,第四至第六旁路回路的优先级依次降低,也即,优先选择第四旁路回路运行;从兼顾效率转化和改善照明效果的角度考虑,优先选择第四旁路回路、第五旁路回路和第六旁路回路轮换运行,以使得在一个轮换周期内全部LED组被至少点亮一次。
当V1>V≥V2时,理论上,控制单元D1可以控制第五和第六旁路回路中的任意一个运行或者任意多个轮换运行以保证部分LED组的导通。从效率转化优化的角度考虑,第五至第六旁路回路的优先级依次降低,也即,优先选择第五旁路回路运行;从兼顾效率转化和改善照明效果的角度考虑,优先选择第五旁路回路和第六旁路回路轮换运行,以使得在一个轮换周期内点亮的LED组的数量尽可能多。
当V2>V≥V3时,只有第六旁路回路能够实现LED组的导通,具体地,只有第三LED组LED3 能够被点亮。
当V<V3时,所有的旁路回路都无法运行,所有的LED组都无法被点亮。
需要说明的是,为了简化电路设计的复杂程度,实际应用中,可以只设置部分旁路回路的功率和主回路的功率之间的差值不超过第一预设阈值,例如只设置优先级别较高的旁路回路;同样的,也可以只设置部分旁路回路的LED组的发光量和主回路的LED组的发光量之间的差值不超过第二预设阈值,例如只设置优先级别较高的旁路回路。
另外,以n=2,m=1为例,如图8所示,为方便说明,假设在相同的驱动电流下,第一LED组 LED1和第二LED组LED2的单位功率发光量相同,第一LED组的导通压降为V1,第二LED组的导通压降为V2;直流电源U的输出电压为V。
当V≥V1+V2时,控制单元D1控制分开关单元Q1截止,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以主回路电流IM导通直流电源U、第一LED组LED1、第二LED组LED2和限流器件Q0组成的主回路,此时,直流电源的输出功率PM=V×IM,LED组的发光量LM=IM×(V1+V2)×KM,KM为LED 组在驱动电流IM时对应的单位功率发光量。
当V1+V2>V≥V1时,分开关单元Q1导通,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以旁路回路电流I1导通直流电源U、第一LED组LED1、分开关单元Q1和限流器件Q0组成的旁路回路,该旁路回路的功率P1=V×I1,LED组的发光量L1=V1×I1×K1,K1为LED组在驱动电流I1时对应的单位功率发光量。
当V1>V时,主回路和旁路回路均无法运行,所有的LED组都无法被点亮。
通过控制单元D1控制主回路电流和旁路回路电流,使PM≈P1,可以实现在V≥V1时,直流电源的输出功率变化不超过第一预设阈值,或者,使LM≈L1,可以实现在V≥V1时,LED组的发光量变化不超过第二预设阈值,以降低或消除亮度变化。
补充说明的是,上述实施例中的假设不是必须的条件,在不脱离本发明的思路下,当假设改变时,控制单元D1控制不同的分开关单元的运行状态随之改变,依然可以达到本发明的预期效果。以下实施例中的假设也是如此。
与图7相比,图8中仅设置了一个分开关单元,因此也仅能形成一个旁路回路,虽然无法实现至少两个旁路回路的轮换导通,但是,图8的电路简单,实现成本低,仍具有较高的实际应用价值。
当限流器件Q0为电阻时,具体的电路结构示意图如图9所示。限流器件Q0为一电阻,与控制单元D1没有直接连接关系,电阻Q0的电流与其两端的电压VQ0成正比,电压VQ0不直接受控制单元D1控制,而是由直流电源U的输出电压V以及主回路或旁路回路包含的导通的LED组的导通压降之和VZ共同决定,公式表达为:VQ0=V-VZ,VZ与导通的LED组有关,与控制单元控制分开关单元的导通或截止状态有关,所以电阻Q0两端的电压VQ0和电阻Q0上的电流也由控制单元D1 控制。适当配置主回路和旁路回路的LED组的导通压降之和,可以获得期望的主回路电流和旁路回路电流。工程应用中,如果对于LED电流的精度要求不高,为降低成本,可以使用电阻代替场效应管或三极管作为限流器件,限制LED电流大范围波动。
作为优选,当n个LED组中至少一个LED组被旁路时,流经n个LED组的电流或者说旁路回路的电流,通过控制单元D1被调节为大于n个LED组均导通时的主回路的电流,也即,可以通过对旁路电路中电流的调节,实现旁路回路中LED组的功率保持基本不变,或者说,功率变化不超过第一预设阈值。
需要说明的是,虽然本实施例中,以限流器件Q0为N型场效应管作为示例,但这并不构成对本实施例的限定,在一些实施方式中,限流器件Q0也可以为P型场效应管、三极管以及电阻中的一种或多种构成的组合器件,当限流器件Q0由电阻单独构成时,该电阻为可变电阻或不可变电阻。
需要说明的是,虽然本实施例中,将限流器件Q0的位置设置于n个LED组LED1…LEDn沿电流方向的下游,但这并不构成对本实施例的限定,在一些实施方式中,限流器件Q0也可以设置于 n个LED组LED1…LEDn沿电流方向的上游,或者,n个LED组LED1…LEDn之间。
实施例十
本实施例在上述一些实施例的基础上进一步优化,提供了一种控制电路,其中,当m个分开关单元为N型器件时,沿电流方向,与m个分开关单元对应/耦合的LED组和限流器件Q0依次设置,其中m-x个分开关单元的两端均沿电流方向被连接于限流器件Q0的上游,其余x个分开关单元的两端分别连接于限流器件Q0的上游和下游(或者说,其余x个分开关单元的两端分别连接于限流器件Q0和至少一个LED组串联构成的串联体的上游和下游),其中,x为整数,m≥x≥0。
以分开关单元为N型器件,n=2,m=2,x=1为例,如图38所示,两个LED组分别第一LED组 LED1和第二LED组LED2,沿电流方向,第一LED组LED1、第二LED组LED2以及限流器件Q0依次设置,两个分开关单元分别为第一分开关单元Q1(前文所述的m-x个分开关单元)和第二分开关单元Q2(前文中所述的其余x个分开关单元),第一分开关单元Q1与第一LED组LED1并联耦合,沿电流方向,该第一分开关单元Q1的两端均连接于限流器件Q0的上游,第二分开关单元Q2 的两端分别连接于第一LED组LED1和第二LED组LED2的连接点(即第二LED组LED2的正极性端)和直流电源U的负极性端。沿电流方向该第二分开关单元Q2的两端分别位于限流器件Q0的上游和下游。
相对应地,当m个分开关单元为P型器件时,沿电流方向,限流器件Q0和与m个分开关单元对应/耦合的LED组依次设置,其中m-x个分开关单元的两端均沿电流方向被连接于限流器件Q0 的下游,其余x个分开关单元的两端分别连接于限流器件Q0的上游和下游,其中,x为整数,m≥ x≥0。
其中,x个分开关单元分别为Q1…Qx,m-x个分开关单元分别为Qx+1…Qm。
其中,鉴于m分开关单元相对于n个LED组的连接结构的区别,m-x个分开关单元Qx+1…Qm 可被称为浮地分开关单元,而m个分开关单元中的其余x个开关单元可被称为共地分开关单元。
当x=m时,m个分开关单元均为共地分开关单元。
当x=0时,m个分开关单元均为浮地分开关单元。
当m>x>0时,m个分开关单元既包括浮地分开关单元,也包括共地分开关单元,如图38所示。
由于,浮地分开关单元之间、浮地分开关单元和限流器件之间不可以共地连接,需要彼此隔离/绝缘,集成制造难度大,相对而言,共地分开关单元更容易集成,且成本更低。
因此,从降低制造成本和简化制造工艺的角度,作为优选,x的数值可以比较小。例如:3> m-x>0或者2>m-x>0,在浮地分开关单元的数量m-x比较少的情况下,控制电路1更容易被集成在一个芯片内,从而获得低成本优势。
然而,当具有多个浮地分开关单元和多个共地分开关单元时,每一个浮地分开关单元导通时仅仅旁通与之并联的LED组,而多个共地分开关单元中至多一个Q2能实现仅旁路与之直接连接的 LED组LED2,其余共地分开关单元在导通时则会将多个LED组集体旁路(图中未示出),也即,浮地分开关单元的设置,能够使得LED组的旁路回路的形成更为多样、灵活,从这个角度,作为优选,m-x的数值可以比较大,例如,m≥m-x≥m-1。
其中,N型的m个分开关单元中的m-x个分开关单元也可以表述为对应地与m个LED组中的 m-x个LED组并联,其余x个分开关单元分别被对应地跨接于x个连接点(例如第一LED组LED1 和第二LED组LED2之间的连接点)与直流电源U的负极性输出端(或简称负极)之间,分别可导通以使得各个x个LED组的对应端在电路结构上可以通过对应的分开关单元环回直流电源U,从而建立相应的环路电流。
具体地,其余x个分开关单元分别被对应地跨接于n个LED组中x个LED组的靠近直流电源 U的正极的一端与直流电源U的负极之间。
或者,浮地分开关单元可以与共地分开关单元交错地设置,例如:浮地分开关单元→共地分开关单元→浮地分开关单元→共地分开关单元。由于沿电流方向设置于共地分开关单元的上游的浮地分开关单元能够免于被共地分开关单元所旁路,因此,作为优选,浮地分开关单元也可以部分地或全部地沿电流方向设置于共地分开关单元的上游,进一步优选地,浮地分开关单元全部地沿电流方向设置于共地分开关单元的上游。
综上所述,基于本实施例所提供的控制电路1,通过浮地分开关单元和共地分开关单元的设置,本领域技术人员可以根据实际需求(工艺需求、成本需求以及旁路回路需求中的任意种),选择m个分开关单元的类型(浮地分开关单元和/或共地分开关单元)、各类型分开关单元的数量以及其与n个LED组LED1…LEDn和限流器件Q0的连接关系。
实施例十一
本实施例在上述一些实施例的基础上进一步优化,本实施例中,如图11所示,n=2,m=1时,分开关单元Q1并联在所对应的LED组LED2和限流器件Q0串联组成的串联体的两端。假设在相同的驱动电流下,第一LED组LED1和第二LED组LED2的单位功率发光量相同,第一LED组LED1的导通压降为V1,第二LED组LED2的导通压降为V2;直流电源U的输出电压为V。
当V≥V1+V2时,控制单元D1控制分开关单元Q1截止,控制单元D1控制限流器件Q0的导通阻抗以主回路电流IM导通直流电源U、第一LED组LED1、第二LED组LED2和限流器件Q0组成的主回路,此时,直流电源的输出功率PM=V×IM,LED组的发光量LM=IM×(V1+V2)×KM,KM为LED 组在驱动电流IM时对应的单位功率发光量。
当V1+V2>V≥V1时,分开关单元Q1导通,第二LED组LED2和限流器件Q0串接的支路被旁路,控制单元D1控制分开关单元Q1的导通阻抗以旁路回路电流I1导通由直流电源U、第一LED 组LED1、分开关单元Q1组成的旁路回路,该旁路回路的功率P1=V×I1,LED组的发光量L1=V1× I1×K1,K1为LED组在驱动电流I1时对应的单位功率发光量。
当V1>V时,主回路和旁路回路均无法运行,所有的LED组都无法被点亮。
通过控制单元D1控制主回路电流和旁路回路电流,使PM≈P1,可以实现在V≥V1时,直流电源的输出功率变化量不超过第一预设阈值,或者,使LM≈L1,可以实现在V≥V1时,LED组的发光量变化不超过第二预设阈值,以降低或消除亮度变化。并且,限流器件Q0、分开关单元Q1和控制单元D1的部分或者全部,更容易集成在同一个集成电路内,具有明显的成本优势。
如图16,对图11所示的实施例的工作波形进一步说明,其中,横轴是时间轴,纵轴的V(T) 是交流电压整流后的输出电压波形,4-1-V1+V2为第一LED组LED1的导通压降和第二LED组LED2 的导通压降之和,限流器件Q0的电流波形对应为4-1-IQ0(T),分开关单元Q1的电流波形对应为 4-1-IQ1(T),第一LED组LED1的功率或发光量的波形对应4-1-P1(T),第二LED组LED2的功率或发光量的波形对应4-1-P2(T)。
在横轴的TA-TB时间区间,V(T)大于4-1-V1+V2时(此处的“大于”,在具体实施的时候可留有一定的余量,例如V(T)与4-1-V1+V2之差大于一个较小的正值),限流器件Q0以主回路电流 IM导通,分开关单元Q1截止;在横轴的TB-TC时间区间,V(T)小于4-1-V1+V2时(此处的“小于”,在具体实施的时候可留有一定的余量,例如V(T)与4-1-V1+V2之差小于一个较小的正值),限流器件Q0的电流为零,分开关单元Q1以旁路回路电流I1导通;每个周期都是如此,在此不再赘述。
假设如下参数:第一LED组LED1的导通压降为200V,第二LED组LED2的导通压降为50V,设定旁路回路电流I1为50mA,主回路电流IM电流为40mA,则在TA-TB期间,第一LED组LED1 功率为200V*40mA=8W、第二LED组LED2功率为50V*40mA=2W,总和为10W,在TB-TC期间,第一LED组LED1功率为200V*50mA=10W、第二LED组LED2功率为零,总和也为10W,即第一LED组LED1和第二LED组LED1的功率之和恒定,当发光负载为LED时,可获得近似恒定的LED发光量,降低频闪。
图16中,主回路电流和旁路回路电流之间的切换是瞬间完成的,在实际装置中,切换可能存在过渡区,在过渡区内,可选地,控制旁路回路电流和主回路电流的变化过程,使过渡区内的第一 LED组LED1和第二LED组LED2的功率之和维持不变,可获得近似恒定的LED发光量,降低频闪,图17给出了具有过渡区的一种波形,图18给出了一种示意性的实现电路。
图17中,TA1-TA2为第一过渡区,对应图16中的TA时刻,旁路回路电流波形4-1-IQ1(T)从 I1开始下降至零,主回路电流波形4-1-IQ0(T)从零开始上升至IM,控制旁路回路电流和主回路电流关联地/同步地变化,使第一LED组LED1功率的下降值等于第二LED组LED2功率的上升值; TB1-TB2为第二过渡区,对应图16中的TB时刻,主回路电流波形4-1-IQ0(T)从IM开始下降至零,旁路回路电流波形4-1-IQ1(T)从零开始上升至I1,同样地,关联地/同步地控制旁路回路电流和主回路电流的变化,使第一LED组LED1功率的下降值等于第二LED组LED2功率的上升值;TC1- TC2为第三过渡区,对应图16中的TC时刻,重复TA1-TA2的过程。
图18中,交流电源VSIN经整流器DB001整流后并联电容C001滤波输出构成直流电源,提供如图16所示的输出电压V(T),第一负载4-1-D21对应第一LED组LED1,第二负载4-1-D22对应第二LED组LED2。
控制电路包括:由场效应管Q001构成的分开关单元,由场效应管Q002构成的限流器件,控制单元包括信号基准VR001、信号基准VR002、比较器EA001、比较器EA002、电阻R001和电阻 R002。此处的比较器EA001、比较器EA002也可以为运算放大器或放大器。
第一负载、第二负载、限流器件Q002、电阻R001和电阻R002和直流电源共同构成了主回路,流过电阻R001和电阻R002构成的串联体上的电流在该串联体两端产生与脉动直流电压正相关的第一电信号,第一电信号与第一阈值Vref1之间经由比较器EA001产生比较信号;当直流电压足以驱动第一负载和第二负载的导通压降时,例如直流电压值远大于第一负载和第二负载的导通压降之和时,第一电信号的电压等于Vref2,大于Vref1,EA001输出的比较信号为低电平信号,驱动场效应管Q001截止,驱动电路运行于由直流电源、第一负载4-1-D21、第二负载4-1-D22、场效应管Q002、电阻R001和电阻R002构成的主回路;当直流电压不足以驱动第一负载和第二负载的导通压降,例如称之为:位于第一电压区间,第一电信号的电压小于Vref1,EA001输出的比较信号为高电平信号,驱动场效应管Q001导通,驱动电路切换至由直流电源、第一负载4-1-D21、场效应管Q001和电阻R001构成的旁路回路;在T0-TA1时间区间和TB2-TC1时间区间,限流器件 Q002的电流为零,场效应管Q001导通,其电流值为:Vref1/R001,Vref1为信号基准VR001的输出电压;在TA2-TB1时间区间,限流器件Q002导通,分开关单元Q001截止,主回路电流的值为 Vref2/(R001+R002),Vref2为信号基准VR002的输出电压。
在第一过渡区TA1-TA2对应的时间范围内,分回路的电流从Vref1/R001下降至零,主回路的电流从零上升至Vref2/(R001+R002);在第二过渡区TB1-TB2对应的时间范围内,主回路的电流从Vref2/(R001+R002)下降至零,分回路的电流从零上升至Vref1/R001;在上述两个过渡区,比较器EA0001输出中间电压信号,其幅值位于高电平信号和低电平信号之间。
配置Vref2略大于Vref1,以使限流器件Q002和主回路优先于分开关单元Q001和旁路回路导通,或者通过配置放大器EA001和/或EA002的输入失调电压,以实现同样效果。
使Vref1/R001与Vref2/(R001+R002)的比值基本等于第一负载4-1-D21与第二负载4-1- D22VTH的导通压降之和除以第一负载4-1-D21的导通压降的商,配置Vref2略大于Vref1,可以实现在过渡区和非过渡区的任意时刻,或者说,在主回路和分回路切换前,切换过程中和切换过程后的第一负载和第二负载的功率之和基本维持不变,进一步地,导通的LED组对应的功率之和或光通量之和基本不变,并且,在切换过程中,动态地调整LED组的功率,使一部分LED组的功率的下降由另外一部分LED组的功率的增加获得补偿或者抵消。
实施例十二
本实施例在上述一些实施例的基础上进行优化。
当m>x>0时,也即,控制电路中同时具有浮地分开关单元和共地分开关单元时,如图33所示,提供了一种封装框架结构,其设置有第一基岛A和第二基岛B,第一基岛A和第二基岛B相邻设置且彼此绝缘,控制电路1的浮地分开关单元和共地分开关单元分别设置于不同的基岛上。
其中,第一基岛A和第二基岛B的彼此绝缘可以通过间隔设置实现,或通过绝缘材料隔离。
其中,基岛可以由金属构成,常用的金属为铜或铁。
第一基岛A和第二基岛B设置于主框架(未图示)内。
第一基岛A和第二基岛B各包括不少于四条边,参考任一基岛,这四条边分别为:相邻设置的相邻边、与相邻边相对设置的背离边以及相对设置的两条引脚边。
第一基岛A和第二基岛B的两条引脚边上各设置一对筋爪,分别为,设置于第一基岛A的第一筋爪C和第二筋爪D,以及,设置于第二基岛B的第四筋爪C′和第五筋爪D′,上述筋爪均可以被配置为框架结构的引脚。
两引脚边上一对筋爪的设置,提高了第一基岛A和第二基岛B的封装稳定性。
作为优选,第一基岛A的背离边上设置有第三筋爪E,第二基岛B的背离边上设置有第六筋爪 E′,第三筋爪E和第六筋爪E′的设置,进一步的提高了第一基岛A和第二基岛B的封装稳定性。
作为优选,筋爪与其所在的边的夹角为90°,如此设置,能够提高基岛的封装稳定性。
可选地,筋爪通常设置于基岛相对的两侧并与基岛一体成型,一对筋爪延伸至塑封料外侧,并能够增加对应的基岛封装的稳定性。框架结构通常是单基岛的形式,其通过两端设置的一对筋爪来固定单基岛,一对筋爪通常对应于图33中第三筋爪E和第六筋爪E′的位置设置,两筋爪因为会有分别向端部的受力,在进行固封后,起到稳定基岛的作用,但是由于本实施例中框架结构为双基岛结构,仅设置第三筋爪E和第六筋爪E′将无法保持第一基岛A和第二基岛B的稳定,本实施例通过两条引脚边上各设置一对筋爪,保证双基岛的框架结构依旧稳定。
需要说明的是,本实施例中,不设置第三筋爪E和第六筋爪E′,仍能够保证双基岛的框架结构的稳定。
在本实施例的其它实施方式中,两条引脚边上也可以根据需要设置多对筋爪。
可选地,图33中所示的封装为双列直插/双列表贴式结构,具有8个引脚,其中,第一列引脚中的第8引脚50、第7引脚10、第6引脚30、第5引脚70,被依次布设在封装的第一列;而第二列引脚中的第1引脚60、第2引脚20、第3引脚40、第4引脚80,被依次布设在封装的第二列,并与位于芯片另一侧的第一列的4个引脚一一对应。在其他一些实施例中,芯片封装中的第8引脚、第7引脚、第6引脚、第5引脚、第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚,或也被称为:第八引脚、第七引脚、第六引脚、第五引脚、第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚。取决于语境,当以阿拉伯数字(1、2,…,8)命名引脚序号时,一般为特指芯片封装上的特定位置的引脚。而以中文的数字(一、二,…,八)命名引脚名称/序号时,可以特指芯片封装上的特定位置的引脚,也可以泛指芯片封装上非特定的某个引脚,即在一些实施例中,芯片封装中任意一个引脚均可被命名为“第一引脚”。
另外,在一些实施例中,可选地,筋爪也可以被配置为框架结构的引脚,具体地,本实施例中,第一基岛A的引脚边上的一对筋爪分别被配置为第二引脚20以及第七引脚10,第二基岛B的引脚边上的一对筋爪分别被配置为第三引脚40以及第六引脚30。
作为优选,框架结构还包括若干分离引脚,分离引脚设置在基岛四周,分离引脚通过金属连线与第一基岛A和第二基岛B上的器件电连接。
具体地,以框架结构设计为具有八个引脚作为示例,参考图33,其中,第八引脚50设置于第三筋爪E和第一筋爪C之间,第一引脚60设置于第三筋爪E和第二筋爪D之间,第五引脚70设置于第四筋爪C′与第六筋爪E′之间,第四引脚80设置于第五筋爪D′与第六筋爪E′之间。第一引脚、第四引脚、第五引脚和第八引脚均不与基岛直接连接,这里所提到的直接连接指一体成型连接或者其它机械连接的方式,在封装时候可以通过打线的方式来进行各引脚和框架结构中其它结构(例如基岛)的电连接。当然,第一引脚、第四引脚、第五引脚和第八引脚中的任意个,也可以根据实际需求与基岛连接。
具体地,以m=n=2为例,结合图38对控制电路1被集成设计为芯片时与框架结构的对应关系进行说明。图38中,第一分开关单元Q1为浮地分开关单元,第二分开关单元Q2为共地分开关单元,LED组分别为第一LED组LED1和第二LED组LED2,其与直流电源U、限流器件Q0串联构成主回路,分开关单元分别为与第一LED组LED1并联的第一分开关单元Q1以及并联于第二LED组 LED2和限流器件Q0所组成的串联的支路两端的第二分开关单元Q2。
通常,具有公共电位的芯片才可以置于同一个基岛上,在如图38所示的控制电路1中,由于第一分开关单元Q1的负极性端和第二分开关单元Q2的负极性端之间具有电位差,因此,第一分开关单元Q1与第二分开关单元Q2较难被同时制造在仅仅具有一个衬底的芯片上,以及,将第一分开关单元Q1与第二分开关单元Q2分别制造为两个芯片时,也较难同时放置于同一个基岛上。
本实施例中采用的方法为:将第一分开关单元Q1(或与其负极具有公共电位的其它器件,例如控制单元D1的一部分)制造为一个芯片,放置于一个基岛上;以及,将第二分开关单元Q2、限流器件Q0和控制单元D1(或控制单元D1的另一部分)制造为另一个芯片,放置在另一个基岛上,因此,使得第一分开关单元得以与第二分开关单元集成于同一封装体内,克服了应用单基岛的结构的局限,进而减小了控制电路1被实施为集成电路时的封装尺寸。
具体地,对于图38,可以配置:第一分开关单元Q1的正极性端被连接至第一引脚60、负极性端被连接至第二引脚20;第二分开关单元Q2的正极性端也被连接至第二引脚20,负极性端被连接至第三引脚40,限流器件Q0的正极性端被连接至第四引脚80,也即,第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2分别设置于第一基岛A和第二基岛B,以及,限流器件Q0也被放置在第二基岛B上。
或者,如图39,相比于图38的区别在于:图39中的第一LED组LED1和第二LED组LED2之间不直接连接(图中以虚线表示)。
对于图39,结合图33,也可以配置第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2分别设置于第一基岛A和第二基岛B,以及,限流器件Q0也被放置在第二基岛B上,以及,将第一分开关单元Q1、将第二分开关单元Q2、限流器件Q0的正极性端分别连接于第一引脚60、第四引脚80、第五引脚 70和第八引脚50中的三个。
需要说明的是,在对应实施例十二和实施例十三的其它实施方式中,较优的方式为:将限流器件Q0和控制单元D1中与第二分开关单元Q2的负极性端具有公共电位的部分放置于第二基岛 B,将控制单元D1中与第一分开关单元的负极性端具有公共电位的部分放置于第一基岛A。应当说明,这里的“公共电位”包括但不限于零电位差,也可泛指电位差较低,例如不超过一个PN结导通门限的电位差以避免集成电路进入不期望的插锁或锁死状态(latchup)。另外,例如,设置有两个浮地分开关单元以及一个或多个共地分开关单元的控制电路1,则需要分别为两个浮地分开关单元各设置一基岛、一个或多个共地分开关单元设置一基岛,三个基岛彼此绝缘。也即,本领域技术人员能够基于本实施例获知:控制电路1中每增设一浮地分开关单元,优选地,需要相应增设一与其它基岛绝缘的新基岛。
实施例十三
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化,还包括至少一个电流编程接口,电流编程接口被设置于对应限流器件或对应的旁路回路中的电流源的电路之中,属于限流器件或对应的旁路回路中的电流源的一部分,以设置限流器件或旁路回路中的电流源所在的回路的电流,或者说n个 LED组中导通的LED组的电流。
例如,电流编程接口被设置为用以接收被从外围可操作地连接的第一电阻。通过第一电阻,可以控制主回路和/或旁路回路中的电流源的电流调节性能,进而,可以限定/调节对应的主回路/ 旁路回路中的电流或者功率。进一步可选地,该电流编程接口,可以包括,对外设置的两个引脚,结合图33中所示的双基岛框架的第五引脚70和第六引脚30,可以供用户在使用由本发明的控制电路实施的集成电路制造照明装置/灯具时,根据功率等需求,在第五引脚70、第六引脚30之间连接一定阻值的电阻,从而对主回路/旁路回路中的电流/功率进行设定,可以在照明装置制造环节定制性地配置该灯具的功率。另外,可以理解:第六引脚30与作为第二基岛B的一体连接,与设置其上的芯片的衬底直接连接或以导电材料连接或者以打线方式连接,因此可以作为共地分开关单元的地或者控制单元的地,在这种情况下,只需要一个引脚,例如第五引脚70,配合地(或被视为第六引脚30),共同接收第一电阻被从外围可操作地连接。
具体地设计一个集成电路/芯片时,集成电路/芯片外围电路可以只包括一个前述的电流编程接口,通过连接外部电阻设置驱动电路或照明装置的功率。
可选地,对于已经设计完成的集成电路,其内部的大部分器件和器件之间的连接均已经固定,即该集成电路的功能被已经完成的设计而限定,然而,无论是集成电路的使用者,还是集成电路的设计者,通常更希望该集成电路能够满足尽可能多的应用需求,以使商业价值最大化。解决这类问题的一种较常用的方法是为集成电路预留端口,由使用者在预留端口处配置外部器件,有限度地对集成电路内部的模拟信号或数字逻辑等进行编程,以达到需要的效果,例如,在驱动电路的设计中,通过对预留端口连接外部器件改变驱动电路的功率等;另外,也往往由于集成电路所采用的半导体工艺的限制,使得一些较高幅值的电信号、能量信号、负值信号或者浮动信号的集成难度较大而且成本较高,此时也需要为集成电路预留端口,由外部电路对上述信号进行处理后再与集成电路的预留端口实施硬件连接。
图31所示的电路模块CC1为一种常用的电流源电路,包括公共端GND和电流端OUT,电路模块CC1包括电压基准XVR、放大器XEA和场效应XQ,电流端口OUT的电流=电压基准XVR的电压/ 电阻RK的电阻,改变电阻RK的阻值则改变电流端OUT对应的电流值;图32所示的电路模块CC2 是电路模块CC1的一种变形,一个不同处是电路模块CC2中还包括了电流镜XM,电流端口OUT的电流=电压基准XVR的电压*电流镜XM的放大倍数/电阻RK的电阻,改变电阻RK的阻值则改变电流端OUT对应的电流值。
图31和图32中的两种电流源电路均包括一个用于设置电流端电流的电阻,并且具有至少一个电流端,实际上,该类电流源也可以通过一个电阻协同调节多个电流端的电流,本说明书不做赘述。该类电流源可以被用于本发明的限流器件、分开关单元,或者串接于旁路回路中的电流源等,由于照明装置的用户通常需要根据实际需要调节LED电流/发光负载的亮度,所以基于本发明方案设计的集成电路内部可不包括图31和图32中的电阻RK,而是预留电流编程接口,如图31和图32中的K1端口和K2端口,并且通常的,K2端口与公共端(地)共用。例如,图18中的R001 电阻,可以不被设计于集成电路内部,其两端可以作为K1端口和K2端口,改变R001的阻值,可以改变驱动电路或照明装置的功率或发光亮度,图18中R002也是如此,不再赘述。
实施例十四
本实施例在上述一些实施例的基础上进一步优化,在本实施例中,直流电源U能够输出脉动电压,控制单元D1被配置为:调节被导通的至少一个分开关单元中的电流以与直流电源U的输出电压或n个LED组所承受的电压呈反向变化。
换言之,n个LED中处于导通状态的,或者说旁路回路中处于导通状态的一个或多个LED组中流经的电流,被通过导通的一个或多个分开关单元和/或限流器件Q0动态地调节,从而与n个LED 组在主回路/旁路回路中所承受的电压呈反方向/负相关地变化。
具体地,控制单元D1进一步被配置为:随直流电源U的输出电压/n个LED组所承受的电压的升高而降低n个LED组中被导通的LED组中的电流,或者随直流电源U的输出电压/n个LED组所承受的电压的降低而提升n个LED组中被导通的LED组中的电流;从而,调节n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域内。
其中,第一功率值可以根据具体实施的商品的需求或用户的具体需求而设定,例如,商品的设计规范要求其使用的LED器件的温度不超过100℃以满足商品寿命,以及满足光通量不低于1000 流明以满足商品的照明效果,则商品的设计者需要选用适合的LED或LED组合,通过控制LED或 LED组合的功率满足上述设计规范。
其中,控制单元D1能够获取第一电信号,该第一电信号可反映直流电源U的输出电压。例如第一电信号可以通过以下两者之一取得:i)n个LED组所承受的电压,或ii)直流电源U的输出电压与n个LED组所承受的电压的差值。
第一电信号可以与直流电源U的输出电压正相关或负相关,当第一电信号与直流电源U的输出电压正相关时,控制单元D1进一步被配置为:响应于第一电信号小于第一阈值,控制m个分开关单元中的至少一个导通以建立旁路回路,响应于第一电信号大于或等于第一阈值,控制导通的m 个分开关单元中的至少一个截止以切换至其它旁路回路或主回路运行。
当第一电信号与直流电源U的输出电压或n个LED组所承受的电压或直流电源U的输出电压与n个LED组所承受的电压的差值负相关时,响应于第一电信号大于第一阈值,控制m个分开关单元中至少一个导通以建立旁路回路,响应于第一电信号小于或等于第一阈值,控制导通的m个分开关单元中的至少一个截止以切换至其它旁路回路或主回路运行。
为了叙述简单,以当第一电信号与直流电源U的输出电压正相关为例加以说明。
可选地,一些实施例中的控制电路中,第一电信号可以被取自直流电源的两端,或者说,通过被耦合于直流电源的正、负极性输出端的电路而获取。
可选地,一些实施例中的控制电路中,在至少一个分开关单元截止的状态下,第一电信号可以基于控制电路中的一个或多个电路参数而被获取。例如,第一电信号可以被取自限流器件的两端电压、限流器件的控制端电压和限流器件的电流中的至少一个。可选地,一些实施例中的控制电路中,在至少一个分开关单元导通的状态下,第一电信号被取自限流器件的两端电压、限流器件的控制端电压和限流器件的电流中的至少一个。控制电路的控制单元被配置为通过第一电信号判断:i)直流电压是否足以导通全部的n个LED组,或ii)直流电压与全亮阈值的大小关系。
可选地,一些实施例中的控制电路中,第一电信号可被取自至少一个共地开关的两端。
其中,控制单元D1设置有电信号测量单元,以实现对第一电信号的获取,具体地,电信号测量单元耦合于控制电路中获得,具体方法包括:
1)耦合至直流电源U两端,采集直流电源U的输出电压;或,
2)耦合至位于主回路/旁路回路上的电阻或MOS管(例如限流器件)两端,采集直流电源U的输出电压与n个LED组的导通压降之差;或,
3)耦合至串联于主回路的至少一个LED组的两端,采集其所承受的电压。
可选地,一些实施例中的控制电路中,配置在控制电路中的第一阈值可以对应于以下中的一个:i)反映n个LED组全部被导通时具有足够的电压/电流/功率以满足需求的光通量的LED组所承受的电压的值;ii)反映n个LED组全部被导通时具有足够的电压/电流/功率以满足需求的光通量的直流电源的电压值;iii)反映n个LED组全部被导通时具有足够的电压/电流/功率以满足需求的光通量的第一电信号的值;iv)全亮阈值。
通常地,实施在集成电路中,第一阈值可以为一个或多个参考电压或基准电压,也可以为一个或多个参考电流或者基准电流。第一阈值对应于以下七者之一:i)反映足以导通全部的n个LED 组的直流电源的最小电压的第一电信号的值;ii)与最小电压值的差值为恒定正值的参考电压值; iii)可使n个LED组中的LED的光通量达到预定值时的直流电源的电压值;Ⅳ)足以导通n个 LED组的直流电源的最小电压值;Ⅴ)反映使n个LED组的光通量达到预定值时直流电源的电压值的第一电信号的值;VI)反映n个LED组上的电压/电流/功率产生的光通量达到预定值时直流电源的最小电压的第一电信号的值;VII)恰好足够使n个LED组全部导通的直流电压值。其中,将预定值可以设定为n个LED组两端被施加足以导通n个LED组的电压时的光通量,或者,也可以根据需要将预定值设为其它值,例如,n个LED组的两端被施加足以导通n-1个LED组的电压时的光通量。
具体地,预定值被具体实施的商品所规定,通常为规定的光通量值,例如1000流明。
结合图7和表二,第一阈值也可以被实例化(instantize)为多个具体的阈值,例如,分别对应于第一旁路回路和更多的旁路回路。
下面,结合图7,对驱动电路2的运行过程进行说明,其中驱动电路2用于对三个LED组进行驱动,三个LED组分别为第一LED组LED1、第二LED组LED2以及第三LED组LED3,三个分开关单元第一分开关单元Q1、第二分开关单元Q2以及第三分开关单元Q3分别对应与三个LED组并联,直流电源U、限流器件Q0与三个LED组共同形成驱动电路2的主回路,为了便于说明,本实施例中,以三个LED组的导通压降均相同作为示例。
以采集直流电源U的输出电压作为第一电信号为例,则第一电信号的数值越小,反应了直流电源U的输出电压越低,也即第一电信号与直流电源U的输出电压正相关。
其中,第一阈值设定为:反映使三个LED组均导通且光通量达到预定值时直流电源的电压值的第一电信号的值,或者说,当直流电源的电压足以使三个LED组均导通且光通量达到预定值时的第一电信号的值。响应于第一电信号小于第一阈值,控制三个分开关单元中的至少一个导通以建立旁路回路,使得部分LED组(一个或两个LED组)导通,响应于第一电信号大于或等于第一阈值,将三个分开关单元全部截止以切换至主回路运行。
可选地,当第一阈值对应于三个LED组或三个LED组的导通压降之和而被设置时,此时,响应于第一电信号小于第一阈值,控制三个分开关单元Q1、Q2、Q3中的至少一个导通以建立旁路回路,使得部分LED组(一个或两个LED组)导通。响应于第一电信号大于或等于第一阈值,将三个分开关单元Q1、Q2、Q3全部截止以切换至主回路运行。控制单元D1还被配置为:将流经被导通的至少一个分开关单元的第一旁路电流,调节为大于三个分开关单元全部关断时流经三个LED 组的电流值,以使得三个LED组所承受电压与第一旁路电流之乘积,保持在第一功率值的邻域内。
在实例化地配置该第一阈值时,可能会因控制电路中LED组的数量或耦合结构的不同而不同,也可能会受到驱动电路中的一些器件的压降影响,例如受串接于主回路中的限流器件Q0的阻抗或压降影响。
需要说明的是,本实施例中,以三个LED组LED1、LED2、LED3的导通压降均相同作为示例,当三个LED组的导通压降各不相同时,也可以根据其导通压降的大小排序,在仅导通一个LED组的多个分回路中切换运行。
值得注意的是,通过控制电路1的驱动,在直流电源U的输出电压位于低于全亮阈值的任一电压水平(可能是恒定不变的)上,三个LED组中对应该电压水平的多个子集(例如第一子集包含第一LED组LED1和第二LED组LED2,第二子集包含第一LED组LED1和第三LED组LED3)均可被循环点亮或轮流导通。此处的循环点亮或轮流导通是在控制单元D1的控制下被主动发起的。
本实施例中,通过在直流电源U的低压区间(具有较低的电压而不足以同时导通三个LED组的电压区间),交替/轮换地导通三个LED组的不同部分,例如第一子集和第二子集。可选地,第一子集和第二子集的特征均具有:当位于低压区间时,直流电源U所能导通地最大数量的LED组。或者说,第一子集和第二子集的并集LED1、LED2、LED3中的LED组的数量为3个,这大于直流电源在低压区间中所能导通的LED组的最大数量,例如本实施例中该最大数量为2个。这一定程度上,将直流电源U在低压区间所提供的电能,通过更多数量的LED组释放/转化为光能,因而也会带来更好的能量转换效率,以及更大的LED发光面,在一定程度上改善照明性能。
可选地,第一子集中LED组的数量和第二子集中LED组的数量相同,这致使两个子集的LED 组会产生更加相接近的两个功率/光通量,在一定程度上抑制频闪或者改善照明效果。
优选地,第一子集和第二子集的并集涵盖了照明装置中的全部的三个LED组,因此,直流电源U的输出从正常电压区间(足以导通三个LED组的区间)变化到具有更低电压值的例如第一电压区间(不足以导通三个LED组)过程中,通过第一子集和第二子集之间的高频轮换点亮,LED发光面积可以保持不变,改善了照明性能。换言之,结合电流调节手段保持三个LED功率保持基本不变,三个LED组可以以该照明装置所具有的最大发光区域,产生稳定的功率/光通量,进一步改善照明效果。
可选地,被轮换导通的多个子集,例如第一子集和第二子集,之中的LED组可以是不完全相同的,第一子集和第二子集之间可能存在交集,也可能不存在交集。
可选地,第一旁路回路中LED组和第二旁路回路中LED组的并集之中的LED组的数量为3个,这大于当第一电信号小于第一阈值时,3个LED组能被直流电源所导通的最大数量,例如2个。
可选地,如果位于第一旁路回路中的LED组,例如LED1和LED2,的导通压降大于第二旁路回路中的LED组,例如LED1和LED3,的导通压降,控制单元D1还被配置为:调整第二旁路回路中电流大于第一旁路回路中电流,以使得第二旁路回路中的LED组与第一旁路回路中的LED组的功率之间的相对变化率小于第一预定百分比,或者说两者的功率在切换过程中的相对变化率小于第一预定百分比,该第一预定百分比尽可能的小,例如为小于5%的数值;或者,如果第一旁路回路中的LED组的导通压降基本等于第二旁路回路中的LED组的导通压降,控制单元D1还被配置为:调整第二旁路回路中电流相对于第一旁路回路中电流的变化率不超过第一预定百分比,以使得第二旁路回路中的LED组与第一旁路回路中的LED组的功率基本相同,或者说两者的功率在切换过程中的相对变化率小于第一预定百分比,该第一预定百分比尽可能的小,例如为小于5%的数值。
上述的第一旁路回路和第二旁路回路之间切换过程,也可视为分开关单元Q2和分开关单元Q3 之间切换的过程。可选地,控制单元D1还被配置为:同步地控制从导通切换至关断状态的第一部分开关单元,例如Q3,中的电流下降和从关断切换至导通状态的第二部分开关单元,例如Q2,中的电流上升,以使得第一部分开关单元和第二部分开关单元两者分别所在的两个回路中的LED组的功率之和基本恒定,或者说,使得两个LED组的功率之和基本恒定,进而控制两个LED组的光功率/光通量基本恒定或者保持在第一光通量的预定值的邻域以内,例如该第一光通量的预定值的±5%甚至更小的邻域之内。
可选地,此处,将包括LED组LED1、LED2和分开关单元Q3的第一旁路回路中的导通的分开关单元Q3定义为第一部分开关单元,将包括LED组LED1、LED3和分开关单元Q2的第二旁路回路中的导通分开关单元Q2定义为第二部分开关单元。
可选地,控制单元D1还被配置为:在多个分开关单元被交替切换的过渡过程中,
i)同步地控制多个分开关单元中第一部分开关单元Q3中的电流随多个分开关单元中第二部分开关单元Q2中电流增大而减小,以使第一部分开关单元Q3对应的LED组LED3的功率下降被第二部分开关单元Q2对应的LED组LED2的功率增加所补偿/抵消;以及,
ii)同步地控制多个分开关单元中第一部分开关单元Q3中的电流随多个分开关单元中第二部分Q2分开关单元中电流减小而增大,以使第二部分开关单元Q2对应的LED组LED2的功率下降被第一部分开关单元Q3对应的LED组LED3的功率增加所补偿/抵消。
可选地,控制单元D1还被配置为:在第一旁路回路与第二旁路回路之间切换的过渡过程中, i)同步地控制第一旁路回路中的电流随第二旁路回路电流增大而减小,以使第一旁路回路中的LED 组LED2的功率下降被第二旁路回路中的LED组LED3的功率增加所补偿/抵消;以及,
ii)同步地控制第一旁路回路中的电流随第二旁路回路中电流减小而增大,以使第二旁路回路中的LED组LED3的功率下降被第一旁路回路中的LED组LED2的功率增加所补偿/抵消。
可选地,控制单元D1还被配置为:在从第二部分开关单元Q2到第一部分开关单元Q3的切换导通的过渡过程中,在第二部分开关单元Q2中的电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅度之前,控制第一部分开关单元Q3中的电流同步增大;和/或在从第一部分开关单元Q3到第二部分开关单元Q2的切换导通的过渡过程中,在第一部分开关单元Q3中的电流相对于过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅度之前,控制第二部分开关单元Q2中的电流同步增大;其中,预设幅度为小于5%的任意值。
上述对第一旁路回路和第二旁路回路切换过程的实施方式,也适用于主回路和任意一个旁路回路之间,不做赘述。
实施例十五
本实施例在上述一些实施例的基础上进一步优化,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2)或相似的步骤,以及这些步骤的子步骤还可以包括:步骤SA-2-a)中备选的两个子步骤,或者步骤SA-2-b)中备选的两个子步骤这4个子步骤中的任一个。
SA-2-a)的子步骤1.响应于直流电源的电压位于第一电压区间,在第一电压区间的持续期之内,例如通过定时器/频率发生器产生的周期性信号或再配合触发器产生的触发信号等,主动控制n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集/多个部分以使其被循环导通/点亮;其中,直流电源的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上,n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集均可被(例如以几十k的高频)循环导通。这意味着循环/轮换导通并非因直流电源的电压变化而被触发发生,而是通过定时器/频率发生器等主动控制该轮换导通的发生及其轮换的频率。这也适用于其他一些实施例中的多部分LED组之间的轮换/交替/循环导通。
SA-2-a)的子步骤2.在多次发生的第一电压区间中每一个的持续期之内,例如通过定时器/ 频率发生器产生的周期性信号或再配合触发器产生的触发信号等,主动控制n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集以使得该多个子集被循环/轮换导通;其中,直流电源的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上,n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集均可被(例如以几十k的高频)循环导通。
其中,第一电压区间具有位于全亮阈值以下的电压范围;或者,
SA-2-b)的子步骤3.响应于直流电源的电压变化周期性地产生第一电压区间,主动控制n个 LED组中对应于第一电压区间的多个子集以使得该多个子集被循环导通/点亮;其中,循环导通的频率大于、小于、或等于直流电源的电压变化的频率;其中,直流电源的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上,n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集均可被(例如以几十k的高频)循环导通。
SA-2-b)的子步骤4.在多次发生的第一电压区间的持续期内,主动控制n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集被轮换点亮;其中,多次发生的第一电压区间中的一个,或者连续的两个或两个以上仅对应于多个子集之一。换言之,在多次发生的第一电压区间中的1个,或者连续的2~5个中,仅有多个子集之一被点亮。
可选地,上述直流电源的输出电压在第一电压区间的持续期在时域中可以视为一个时间段(例如第二时间段AL_1),或者两个时间段之和,例如第一时间段Multi_1与第二时间段AL_1之和。
结合图49所示,第一电压区间具有位于全亮阈值以下的电压范围。当然,并不排除还配置有第二电压区间,位于第一电压区间的下限(或可称为第一旁路阈值)以下,或者更低。换言之,第一电压区间可以被全亮阈值ALL_ON、第一旁路阈值BP_1st两者定义,分别作为第一电压区间 Vinterval_1st的上限(upper bound)和下限(lower bound)。如果直流电源的输出电压位于全亮阈值、第一旁路阈值两者之间,则进入第一电压区间。换言之,直流电源的电压降至全亮阈值以下,则进入第一电压区间之内,而如果直流电压继续降至第一旁路阈值BP_1st以下,则进入比第一电压区间更低的第二电压区间(图中未示出)。对应地,通过第一电压区间、至少一个电压区间定义的本发明一些实施例的方法,也可以通过基于全亮阈值、第一旁路阈值等多个阈值的步骤来定义。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
步骤SA-2-a)还包括子步骤:
SA-2-a-1)在直流电源的输出电压位于第一电压区间Vinterval_1st的期间,交替/轮换地导通第一部分LED组和第二部分LED组。
步骤SA-2-b)还包括子步骤:
SA-2-b-1)以循环方式,将第一部分LED组和第二部分LED组分别导通于直流电源的输出电压相邻两次落入第一电压区间的两个时间段/持续期中。例如,图49中的两个第一电压区间的持续期a1、b1。再例如,在直流电源输出脉动直流电压,在第一脉动周期中,先后出现两次第一电压区间a11和b11,位于第一脉动波的峰值Sup_1两侧,则在这第一电压区间a11中,仅导通第一部分LED组,而在这第一电压区间b11中,单独导通第二部分LED组;以及在后续的脉动周期中,以这种方式,循环导通第一部分LED组和第二部分LED。在这种情况下,第一部分和第二部分LED 的循环导通的周期,可以被视为与直流电源的脉动直流电压的周期相同。
当然,可替代地,在上述的第一脉动周期中先后出现的两个不同的第一电压区间a11和b11 中,可以仅导通第一部分LED组,而在接续的第二脉动周期中出现的两个第一电压区间(图中未示出)中,仅导通第二部分LED组,在这种情况下,第一部分和第二部分LED的循环导通的频率,可以被视为小于直流电源的脉动直流电压的频率。进一步可替代地,在上述的第一脉动周期中单一(single one)的第一电压区间a11中,可以反复多次(例如几百次)地,交替导通第一部分 LED组和第二部分LED组,而其中的交替频率,大于或远大于直流电源的脉动直流电压的频率。
第一部分LED组和第二部分LED组的并集之中的LED组的数量,大于第一电压区间在n个LED 组中足以点亮的LED组的最大数量。例如,n个LED组包括5个LED组:N1、N2,N3、N4,N5。其中,N1、N2、N5属于第一部分LED组,而N1、N2、N3、N4属于第二部分LED组。而由于第一电压区间低于预定电压阈值不足以导通全部的5个LED组而只能导通N1、N2、N3、N4。另外,N5的导通压降低于N3、N4的导通压降之和,所以第一电压区间也足以导通第一部分LED组。在轮换过程中,第一部分LED组和第二部分LED组的并集包括了N1、N2,N3、N4,N5。即,如果轮换频率恰当,则在第一电压区间内,全部的5个LED组均可以有光通量产生。换言之,在述第一部分LED 组和第二部分LED组轮换导通点亮时,n个LED组中可发光的LED组,是第一部分LED组或第二部分LED组的并集,因此,在感观上,n个LED组的可发光面积,大于第一部分LED组或第二部分 LED组被单独导通时的可发光面积。
具体地,如图19A所示,提供了一种驱动电路08A及用于该驱动电路08A中的控制电路01A,其中,m=2,x=1,控制电路01A包括浮地分开关单元SW21、共地分开关单元I21、限流器件I22和控制单元05A;共地分开关单元I21的负极、限流器件I22的负极和直流电源V21的负极连接;浮地分开关单元SW21的负极和共地分开关单元I21的正极连接,共地分开关单元I21的正极、限流器件I22的正极、浮地分开关单元SW21的正极连接第一负载D21和第二负载D22。
控制单元05A包括电信号测量单元02A和定时逻辑电路06A;电信号测量单元02A的输入端耦合于直流电源正极以获取与直流电压V21相关的第一电信号,电信号测量单元02A还包括一比较器(未图示),比较器的一个输入端被配置一第一阈值,比较器的另一个输入端被配置为接收第一电信号,第一电信号与第一阈值比较后产生一反映第一电信号和第一阈值两者的大小关系的比较信号,此处,比较器也可以采用放大器或其它能够反映两个信号大小关系的电路或装置。
通常的,比较信号为高电平信号或低电平信号,或者还包括位于高电平信号或低电平信号之间的中间电平信号,该中间电平信号通常用于控制主回路与旁路回路、旁路回路与旁路回路之间的过渡过程。此处,比较器也可以采用放大器或运算放大器。
可选地,至少一个分开关单元的控制端与电信号测量单元02A中的比较器的输出端直接或间接地相耦合/连接,并能够基于比较信号将对应的负载旁路/取消旁路。
可选地,定时逻辑电路06A为具有定时功能/时间延迟功能的电路或装置,例如振荡电路、频率发生电路、时钟发生电路等,定时逻辑电路06A的输入端与电信号测量单元02A相连,定时逻辑电路06A的输出端与共地分开关单元I21的控制端、浮地分开关单元SW21的控制端和限流器件 I22的控制端相连;当直流电源V21的电压不足以驱动两个串联的负载D21和D22达到期望的光通量时,或者说直流电源V21的电压位于全亮阈值以下时,为了便于说明,一些实施例中,将低于全亮阈值的电压区间定义为第一电压区间,定时逻辑电路06A响应于比较信号而产生对应于第一预定频率的两个在时间上交替的控制信号,可分别称为第一时间信号和第二时间信号,以控制两个旁路回路分别对应于两个时间信号而交替导通,这两个旁路回路由:i)浮地分开关单元SW21 导通且共地分开关单元I21截止,以及ii)浮地分开关单元SW21截止且共地分开关单元I21导通而在驱动电路08A中形成。
可选地,控制单元05A还能够通过定时逻辑电路06A控制共地分开关单元I21和限流器件I22 的电流,使得当直流电源V21的电压位于第一电压区间VInterval_1st时,两个旁路回路的电流均大于主回路的电流,具体地,可以根据定时逻辑电路对应的状态,通过控制限流器件I22、共地开关I21、浮地开关SW21的控制端的信号幅值实现两个旁路回路的电流调节。
实际应用中,控制电路01A中的电信号测量单元02A、定时逻辑电路06A、共地开关I21和限流器件I22可以很容易地集成在同一个芯片上,而浮地开关SW21限于其负极性端具有较高的电平而且电平相对于地是浮动的,集成难度较高,因而,可以采用前述的双基岛框架,将控制电路01A 分别放置于两个不同的基岛上以制造成一个完整的集成电路或者,根据实际应用的需求,通过设置电流编程接口,实现对控制电路01A中的共地分开关单元I21和限流器件I22的电流的设置。
图19A中,驱动电路08A既包括驱动控制电路01A,还包括直流电源V21、第一负载D21和第二负载D22。直流电源V21、第一负载D21、第二负载D22和限流器件I22依次串联构成闭合回路。
具体地,第一负载D21与浮地分开关单元SW21并联;共地分开关单元I21的正极被连接至第一负载D21和第二负载D22之间的连接点,第二负载D22的负极与限流器件I22的正极相连。
控制单元01A控制浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21的导通、调节或截止状态,形成三个不同的能量回路,分别是:
第一种情况(或称为第一模式):当直流电源V21的电压大于第一负载D21的导通压降与第二负载D22的导通压降之和,浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21均截止,形成第三能量回路:直流电源V21→第一负载D21→第二负载D22→限流器件I22→直流电源V21,为第一负载 D21和第二负载D22提供能量,第三能量回路也即主回路。
第二种情况(或称为第二模式):当直流电源V21的电压小于第一负载D21的导通压降与第二负载D22的导通压降之和,同时大于第一负载D21的导通压降与第二负载D22的导通压降中较大值时,控制浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21在第一状态与第二状态之间以第一预定频率交替切换,其中,第一状态为浮地分开关单元SW21截止,共地分开关单元I21导通,形成第一能量回路:直流电源V21→第一负载D21→共地分开关单元I21→直流电源V21,为第一负载D21 提供能量;第二状态为浮地分开关单元SW21导通,共地分开关单元I21截止,形成第二能量回路:直流电源V21→浮地分开关单元SW21→第二负载D22→限流器件I22→直流电源V21,为第二负载 D22提供能量。
本实施例在直流电源V21的电压大于第一负载D21和第二负载D22导通压降之和时,能量流通路径为第三能量回路,为第一负载D21和第二负载D22同时提供能量,获得较高的效率;在直流电源V21的电压小于第一负载D21和第二负载D22导通压降之和,大于第一负载D21的导通压降和第二负载D22的导通压降中的较大值时,能量流通路径交替为第一能量回路和第二能量回路,交替为第一负载D21和第二负载D22提供能量。
可选地,第一负载和第二负载可以是普通的电路负载,例如电阻、电容或电感,但优选为发光负载。此处,以第一负载D21和第二负载D22均为LED组为例,也即,第一负载D21为第一LED 组,第二负载D22为第二LED组,并且,驱动电路08A被设置在第二种情况下共地分开关单元I21 和限流器件I22的电流大于在第一情况下的限流器件I22的电流,使得在直流电压V21波动过程中,第一LED组D21和第二LED组D22的总功率近似相等;以及,当驱动电路08A运行于第三能量回路时,驱动控制电路01通过反映直流电压V21的第一电信号控制限流器件I22的电流随直流电压V21的电压或电压平均值的升高而减小,以获得直流电压V21在一定范围内波动时其输出的功率近似不变。
可选地,第一预定频率大于工频频率,并小于5000kHz。
可选地,第一预定频率在数值上基本等于被定时逻辑电路06A控制的多个分开关单元(浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21)以及对应的多个旁路回路(第一旁路回路和第二旁路回路)或者多个部分的LED组的交替/轮换导通的频率,该第一预定频率可以通过对定时逻辑电路 06A的电路参数的配置而设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值,或者[0.5kHz,5kHz]、[5kHz,10kHz]、 [20kHz,40kHz]、[60kHz,100kHz]、[100kHz,500kHz]、[10kHz,50kHz]这些频率区间中的任一值,一般地如果上述第一预定频率位于[20kHz,50kHz],例如30kHz,综合性能较好,例如较高的频闪频率不容易被肉眼感知,同时,产生的电磁干扰也不太大。此处,上述这些对控制单元05A 中的定时逻辑电路06A的示例性结构,也可以适用于本发明其他任何相关的实施例中。
第一预定频率在数值上基本等于被定时逻辑电路06A控制的多个分开关单元以及对应的多个旁路回路或者多个部分的LED组的交替/轮换导通的频率,该第一预定频率可以通过对定时逻辑电路06A的电路参数的配置而设定。设置第一预定频率较高时,肉眼不容易或不能感知到,如大于 3125HZ的频闪可能被认为是安全的从而豁免频闪深度的审查,大于音频(约20KHZ)的交替/轮换可以避免产生人耳听见的由能量变化引起的噪音,大于40K可以避免对红外设备的干扰等,然而,频率较高,交替/轮换导通所产生的能量变化也可能引起更多电磁干扰,以及需要更精密的设计;另外由于集成电路的工艺不易实现大容量的电容,因而,第一预定频率的设定需要考虑多种因素。一般而言,如果上述第一预定频率位于[4kHz,30kHz]、[50kHz,100kHz],综合性能较好,兼顾了频闪频率、电磁干扰强度、集成电路的可制造性以及其它多种因素。此处,上述这些对控制单元 05A中的定时逻辑电路06A的示例性结构,也可以适用于本发明其他任何相关的实施例中。
可选地,在第一电信号相对于第一阈值波动过程中,协调限流器件I22/Q0中的电流和被切换的多个分开关单元中的电流,以使得在多个分开关单元SW21、I21被全部关断和至少一个导通的状态下,两个LED组D21、D22的功率之和被保持基本不变,例如始终位于第一功率值的邻域内。
可选地,在第一旁路回路至第二旁路回路之间的轮换过程中,控制电路05A响应于第一电信号低于第一阈值,切换至第一旁路回路并持续第一时间信号对应的持续期,然后,切换至第二旁路回路并持续第二时间信号对应的持续期,再切换至第一个旁路回路并在第一时间信号的持续期内保持导通,如此轮换导通第一旁路回路、第二旁路回路。
如图19B所示,提供了一种控制电路01、驱动电路08B,其中,m=2,x=1,控制电路01包括浮地分开关单元SW21、共地分开关单元I21、限流器件I22和控制单元05。共地分开关单元I21 的负极、限流器件I22的负极和直流电源V21的负极连接;浮地分开关单元SW21与第一LED组 D21并联,浮地分开关单元SW21的负极和共地分开关单元I21的正极均被连接于:第一LED组D21 和第二LED组D22之间的连接点,限流器件I22的正极连接于第二LED组D22的负极(电流输出端)。
控制单元05包括电信号测量单元02和定时逻辑电路06;电信号测量单元02的输入端耦合于限流器件I22的正极以获取与直流电压V21(或者,直流电压V21和两个LED组D21、D22的总的导通压降之差)相关的第一电信号,电信号测量单元02内部还包括一比较器和第一阈值,第一电信号、第一阈值经比较器比较后产生一反映第一电信号和第一阈值之间的大小关系的比较信号,此处,比较器也可以采用放大器或其它能够反映信号大小关系的电路或装置。定时逻辑电路06的输入端与电信号测量单元02的输出端相连,定时逻辑电路06的输出端分别与浮地分开关单元 SW21的控制端和限流器件I22的控制端相连,共地分开关单元I21的控制端被配置为用于接收比较信号。
定时逻辑电路06包括定时器03和触发器04;电信号测量单元02、定时器03和触发器04依次连接,触发器04的输出端与浮地分开关单元SW21的控制端相连;定时器03响应于比较信号反映直流电压V21的电压位于第一电压区间,产生两个计时信号,触发器04根据两个计时信号产生对应于第一预定频率的两个交替的控制信号,两个控制信号优选为在时域上互补,以控制两个旁路回路分别以对应于两个时间信号的时间交替导通。
可选地,通过定时逻辑电路06控制限流器件I22的电流和通过比较信号控制共地分开关单元I21的电流,使得在直流电压V21的电压位于第一电压区间VInterval_1st时,例如图20中 [VD21,VD21+VD22]或者[VD22,VD21+VD22],两个旁路回路的电流大于主回路的电流。
在其他一些实施例中,控制电路可以具有更多样化的功能以及更多的电路模块。其中,定时逻辑电路也可以属于信号处理单元的一部分。在本实施例以及其他一些实施例中,定时逻辑电路均可以通过其中的触发器等电路模块连接于本实施例中的分开关单元SW21和分开关单元I21的控制端,以及图51中所示实施例中分开关单元Q1,Q2的控制端,或者图45中分开关单元ASW1、A1 的控制端,或者图38、图39或图40中分开关单元Q0、Q1、Q2、Q3的控制端,并对这些分开关单元进行控制。
如图50所述,在图19B的基础上,进一步细化了各部件的实施细节,其中:
电信号测量单元02由比较器A1和信号基准VT1(第一阈值)构成,比较器A1的反相端检测场效应管Q2的漏极的电压信号获取第一电信号,此处是直接检测,也可以利用其它电路间接检测,例如电阻分压网络,当反相端的电压大于同相端的电压即信号基准VT1的电压时,比较器A1输出低电平,开关SW2截止,反之,输出高电平,开关SW2导通;
定时电路由电阻RT和电容CT构成,当比较器A1输出高电平时,R1和C1构成的延迟电路在 C1两端产生一上升的时间信号,反之产生一下降的时间信号,实际应用时,也可以使用其它器件对电容CT充放电,例如在由多个晶体管或者场效应管构成的电流源,以及其它的技术,尤其在集成电路中,可以使用较小的电容和电阻构成小时间常数的延迟电路后再作相应的处理。
触发电路4由比较器A2、比较器A3、信号基准VT2、信号基准VT3、触发器TR1,场效应管Q4 和电阻RL构成,VT2>VT3,当上升的时间信号达到信号基准VT2的门限时,比较器A2输出低电平,触发器TR1的QB端输出低电平,场效应管Q4截止,Q输出高电平,开关SW3导通,当下降的时间信号达到信号基准VT3的门限时,比较器A3输出低电平,触发器TR1的QB端输出高电平,场效应管Q4导通,触发器TR1的Q输出低电平,开关SW3截止,此处场效应管Q4和电阻RL将触发器 TR1的输出电平转换为适合驱动浮地分开关单元SW21的驱动信号,该信号是电流信号,由电阻RL 限制在合理范围。
需要说明的是,无论是比较器和触发器构成的逻辑电路,还是场效应管Q4与电阻RL构成的电流信号,都有诸多的实现方式,本处仅仅给出一种。
浮地分开关单元SW21由场效应管Q3,电阻RP3和稳压管ZD1构成,当场效应管Q4导通时,场效应管Q3截止,即浮地分开关单元SW21截止,此处,稳压管ZD1保护场效应管Q3的栅极和源极不损坏,反之,当场效应管Q4截止时,电阻RP3,稳压管ZD1在场效应管Q3的栅极和源极上产生驱动电压,场效应管Q3导通,即浮地分开关单元SW21导通,当然,也可以将浮地分开关单元 SW21的导通截止与场效应管Q4的导通截止对应的逻辑取反设计,依然可以实现相同的功能。
共地分开关单元I21由开关SW2、电阻RP1、放大器EA1、电阻RCS、信号基准V35和场效应管Q1构成,当开关SW2导通时,其电流值被设置为V35/RCS,当SW2截止时,电阻RP1将放大器 EA1的同相端接地,其电流值被设置为零,即,共地分开关单元I21截止;此处控制共地分开关单元I21的导通或截止的方式是通过控制放大器EA1的同相端信号来实现的,也可以用其它方式,例如通过开关连接场效应管Q1的栅极到地,开关导通时场效应管Q1截止,开关截止时场效应管 Q1导通。
限流器件I22由信号基准V35、信号基准V36、开关SW3、电阻RP2、电阻R2、放大器EA2、电阻RCS和场效应管Q2构成,其中,信号基准V35大于信号基准V36,放大器EA2具有两个同相端,高电位优先,当开关SW3导通时,其电流值被设置为V35/RCS,当SW3截止时,其电流值被配置为V36/RCS,此处配置限流器件I22的电流方式是通过切换放大器EA2的同相端信号来实现的,也可以用其它方式,例如调整电阻RCS的阻值。
开关SW4、电阻R1、电阻R2、比较器A4和信号基准VT4配置限流器件I22的电流随供电电压的增加而减小,其中VT4小于VT3,在第一种情况时,比较器A1的输出持续为低电平,定时电容 C1上的电压低于信号基准VT4,比较器A4控制开关SW4导通,电阻R1和电阻R2引入与供电电压信号呈单调变化关系的信号至放大器EA2的反相端,控制场效应管Q2的电流随供电电压的增加而减小,此处,电阻R1检测切换开关靠近供电电压的一端,实际应用中,可以根据需要选择不同的电路节点信号,例如场效应管Q1或场效应管Q2的漏极,即共地分开关单元I21或限流器件I22 的非地端,甚至其它节点信号也可以,例如反映负载电流的相关节点信号。
图20给出了驱动电路08A(或驱动电路08B)的部分工作波形,为了便于理解,假设LED组的导通压降近似不变,第一LED组D21的导通压降为VD21、第二LED组D22的导通压降为VD22、第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降之和为VD21+VD22。
其中,横轴是时间轴,根据直流电源V21的变化,沿T001时刻可分两个时间区间:T001时刻前和T001时刻后。
在T001时刻前,直流电源V21的电压V21(T)大于VD21+VD22,如图20中纵轴所示,浮地分开关单元SW21截止,对应图20中的OFF状态,共地分开关单元I21的电流截止为零,对应图20 中II21(T)波形,限流器件I22导通,电流为IL,对应图20中II22(T)波形,第一LED组D21和第二LED组D22的电流相同均为IL,对应图20中ID21(T)和ID22(T)波形。
在T001时刻后,直流电源V21的电压V21(T)小于VD21+VD22、大于VD21和VD22中的较大值,如图20中纵轴所示,此时,浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21在第一状态和第二状态之间交替切换,第一状态时,浮地分开关单元SW21截止、共地分开关单元I21以IH1导通,限流器件的电流为零,第一LED组D21的电流为IH1,第二LED组D22的电流为零;第二状态时,浮地分开关单元SW21导通、共地分开关单元截止,限流器件以IH2导通,第一LED组D21的电流为零,第二LED组D22的电流为IH2。
第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降可以相同或不同,相应地,在T001时刻后,共地分开关单元的电流IH1和限流器件的电流IH2也可以相同或不同,为了维持LED组功率尽可能不变,优化的配置方式为使VD21与IH1的乘积等于VD22与IH2的乘积,则可以降低两个LED组的发光量的变化和降低频闪。
如第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降配置为相同,较常见的应用场合是由24V或者12V电池供电的环境中,以及交流约110VAC或着约220VAC供电环境中,后者可通过将交流电整流滤波后产生供电电源。
另一种也常见的应用场合是单一输入电压,例如220VAC供电环境中,为了兼顾较宽的供电电源电压范围及在波动范围内获得较好的转换效率,可在供电电源输出串联一第三LED组D23,如图 21所示。图21中,直流电源07由交流电AC001经整流器DB001供电,整流器DB001的输出两端并联滤波电容C001以平滑供电电源电压。
图21中,第三LED组D23被串联接入直流电源07、第一LED组D21、第二LED组D22和限流器件I22构成的闭合回路上,且第三LED组D23的一端与直流电源07的输出端连接,图21所示为第三LED组D23连接在直流电源07的输出正极上,实际应用中,也可以连接在直流电源07的输出负极上,或者将第三LED组D23分成两部分,一部分连接直流电源07的输出正极上,另一部分连接在直流电源07的输出负极上。如图21所示的串联第三LED组D23后可提升转换效率。
具体地,在没有第三LED组D23时,第一能量回路的效率值约为第一LED组D21的导通压降除以直流电源07的电压;第二能量回路的效率值约为第二LED组D22的导通压降除以直流电源 07的电压;第三能量回路的效率值约为第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降之和除以直流电源07的电压,可以预见,当直流电压07的电压恰好不足以驱动第三能量回路,驱动电路 8转换至第一能量回路和/或第二能量回路时,第一能量回路和/或第二能量回路的能量转换的效率值较小。举例如下:第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降之和为250V,直流电源07 的电压变化范围为240V~260V,可以计算出,第三能量回路的效率较高,不小于250/260≈96%(假设直流电源07的电压为260V),但是第一能量回路和第二能量回路的效率很难优化,无论第一 LED组D21和第二LED组D22的导通压降怎么分配,第一能量回路和第二能量回路中的一个回路的效率值不超过(250/2)/240≈52%(假设直流电源07的电压为240V)。
如果配置了第三LED组D23,则第一能量回路的能量转换的效率值为第一LED组D21和第三 LED组D23的导通压降之和除以直流电源07的电压;第二能量回路的能量转换的效率值为第二 LED组D22和第三LED组D23的导通压降之和除以直流电源07的电压;第三能量回路的能量转换的效率值为第一LED组D21、第二LED组D22和第三LED组D23的导通压降之和除以直流电源 07的电压,当直流电源07的电压恰好不足以驱动第三能量回路,驱动电路8转换至第一能量回路和/或第二能量回路时,能量转换的效率获得改善,举例如下:第一LED组D21、第二LED组 D22和第三LED组D23的导通压降之和为250V,直流电源07的电压变化范围为240V~260V,第三能量回路的效率的较高:不小于250/260≈96%(假设直流电源07的电压为260V),但是第一能量回路和第二能量回路的效率可以被优化,例如再假设第三LED组D23的导通压降设置为200V,第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降均设置为25V,则第一能量回路和第二能量回路的效率值最高为225/240≈94%(假设直流电源07的电压为240V)。
图21中,根据浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21的状态不同,形成不同的能量回路,分别是:
I)当直流电源V21的电压大于第三LED组D23、第一LED组D21与第二LED组D22的导通压降之和时,浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21均截止,形成第三能量回路:直流电源 V21→第三LED组D23→第一LED组D21→第二LED组D22→限流器件I22→直流电源V21,为第三LED组D23、第一LED组D21和第二LED组D22提供能量。
II)当直流电源V21的电压小于第三LED组D23、第一LED组D21与第二LED组D22的导通压降之和,并且大于第三LED组D23与第一LED组D21的导通压降之和,也大于第三LED组D23 与第二LED组D22的导通压降之和时,控制浮地分开关单元SW21和共地分开关单元I21在第一状态与第二状态之间交替切换,第一状态为浮地分开关单元SW21截止,共地分开关单元I21导通,形成第一能量回路:直流电源V21→第三LED组D23→第一LED组D21→共地分开关单元I21→直流电源V21,为第三LED组D23和第一LED组D21提供能量;第二状态为浮地分开关单元SW21导通,共地分开关单元I21截止,形成第二能量回路:直流电源V21→第三LED组D23→浮地分开关单元SW21→第二LED组D22→限流器件I22→直流电源V21,为第三LED组D23和第二LED组D22 提供能量。
III)当直流电源V21的电压既小于第三LED组D23与第一LED组D21的导通压降之和,也小于第三LED组D23与第二LED组D22的导通压降之和时,控制浮地分开关单元SW22和共地分开关单元I21均导通,形成第四能量回路:直流电源V21→第三LED组D23→浮地分开关单元SW22→共地分开关单元I21→直流电源V21,为第三LED组D23提供能量。
在控制电路1_1、驱动电路的工作过程中,当运行在第一能量回路、第二能量回路和第三能量回路时,全部LED组都能被点亮,适当地配置第一能量回路和第二能量回路的电流大于第三能量回路的电流,可以获得近似恒定的LED组功率和发光亮度,这兼顾了较宽的供电电源电压容限、较好的转换效率和较好的发光稳定性,降低了LED组的发光频闪;当运行在第四能量回路时,只点亮第三LED组,或者也可以通过调整第四能量回路的电流大于第一能量回路的电流、第二能量回路或者第三能量回路的电流,获得改善的发光效果和兼顾频闪,具体设置方式不再赘述。
图22给出了较优化的对应图21的部分工作波形,其中,横轴为时间轴,纵轴的V21(T)对应供电电源的电压波形,为具有脉动周期的电压;为了便于理解,假设LED组的导通压降不变,第一LED组D21、第二LED组D22和第三LED组D23的导通压降分别为VD21、VD22和VD23,且VD2 等于VD3,第一LED组D21、第二LED组D22和第三LED组D23的导通压降之和为VD21+VD22+VD23,第三LED组D23和第一LED组D21的导通压降之和为VD23+VD21,第三LED组D23和第二LED组 D22的导通压降之和为VD23+VD22,根据供电电源电压与LED组导通压降的对应关系,具有不同的时间区间和工作波形:
图22中,在T2-T3时间区间,直流电源V21的电压V21(T)大于VD21+VD22+VD23,浮地分开关单元SW21截止,对应图22中SW21的OFF状态,共地分开关单元I21的电流截止为零,对应图 22中II21(T)波形,限流器件I22导通,电流为IL,对应图22中II22(T)波形,第一LED组D21、第二LED组D22和LED组D23的电流相同均为IL,对应图22中IID21(T)、IID22(T)和IID23(T) 的波形。
图22中,在T1-T2时间区间和T3-T4时间区间,直流电源V21的电压V21(T)小于VD21+VD22+VD23,大于VD23+VD22和VD23+VD21,此时,浮地分开关单元SW21和共地分开关单元 I21在第一状态和第二状态之间交替切换,第一状态时,浮地分开关单元SW21截止、共地分开关单元I21以IM导通,限流器件I22的电流为零,第一LED组D21和LED组D23的电流为IM,第二LED组D22的电流为零;第二状态时,浮地分开关单元SW21导通、共地分开关单元I21截止,限流器件I22以IM导通,第一LED组D21的电流为零,第二LED组D22和LED组D23的电流为IM。
图22中,在T0-T1时间区间和T4-T1'时间区间,直流电源V21的电压V21(T)小于VD23+VD22 和VD23+VD21,大于VD23,此时,浮地分开关单元SW21导通,共地分开关单元I21以IH导通,限流器件I22的电流为零,第一LED组D21和第二LED组D22的电流为零,LED组D23的电流为 IH。
图22中,T1’、T2’、T3’、T4’和T5’为供电电源电压的下一个脉动周期中的时刻,分别对应T1、T2、T3、T4和T5时刻,在对应的时间区间内重复上述过程。
图22中,在T1-T2和T3-T4两个时间区间内,第一状态和第二状态的切换频率高于整流输出电压的脉动频率,在这两个时间区间内分别包含若干个第一状态和第二状态,且都是从第一状态开始,这只是一种示例而非限制,具体实施时,也可以设置为都从第二状态开始,或者,设置为一个时间区间从第一状态开始,另一个时间区间从第二个状态开始,当切换频率远大于脉动频率时,在T1-T2和T3-T4两个时间区间内,第一LED组D21和第二LED组D22具有近乎相同的功率。
图22中,根据上述各时间区间对应导通的LED组,配置适当的IL、IM和IH值,可以使得在供电电源电压周期性波动时,LED组的总功率近似恒定,可以降低发光量的变化和降低频闪;另外,由于图22中假设第一LED组D21和第二LED组D22的导通压降相同,所以共地分开关单元I21和限流器件I22对应的电流值IM也是相同的,否则,需要分别地调整共地分开关单元I21和限流器件I22中流经的电流值以获得LED组的总功率近似恒定。而且,在T0-T1时间区间和T4-T1’时间区间,共地分开关单元I21对应较大的电流值IH,然而,这在实际应用中也不是比需的,例如在一些需要较简单的设计的产品中,则可以降低对IH值的要求,例如设计IH=IM。
图22中,供电电源电压在一个脉动周期内的波动较大,是为了分别说明供电电源电压与LED 组导通压降在不同的对应关系时的工作波形,实际应用中,由于供电电源电压和LED组导通压降可能不完全对应,上述各时间区间对应的工作波形可能只有一部分发生,例如当供电电源电压较稳定时,不会发生T0-T1时间区间和T4-T1’时间区间的工作波形,则,对实际产品实施设计时可不必对该时间区间予以考虑。
更详细予以说明的是,如图22所示的在T1-T2和T3-T4两个时间区间内第一状态和第二状态的切换方式不是唯一的,还可以包括:
1)在一个脉动周期内的两个时间区间交替切换,如图23所示,在T1-T2时间区间和T1’- T2’时间区间内控制上述多个分开关单元以第一状态工作、在T3-T4时间区间和T3’-T4’时间区间内控制多个分开关单元以第二状态工作;或者,如图24所示,在T1-T2时间区间和T1’-T2’时间区间内控制上述多个分开关单元以第二状态工作、在T3-T4时间区间和T3’-T4’时间区间内控制多个分开关单元以第一状态工作。在这种切换方式下,在T1-T2和T3-T4两个时间区间内,第一LED组D21和第二LED组D22的导通时间不同,相应地,电流和功率可能也不相同,但由于不需要图22所示的高于脉动频率的切换,因而其控制单元更简单,具有实用价值。
2)在相邻的两个脉动周期内交替切换:如图25所示,在第一个脉动周期内的T1-T2时间区间和T3-T4时间区间内控制多个分开关单元以第一状态工作、在第二个脉动周期内的T1’-T2’时间区间和T3’-T4’时间区间内控制上述多个分开关单元以第二状态工作;或者相反,如图26 所示,在第一个脉动周期内的T1-T2时间区间和T3-T4时间区间内控制上述多个分开关单元以第二状态工作、在第二个脉动周期内的T1’-T2’时间区间和T3’-T4’时间区间内控制上述多个分开关单元以第一状态工作;由于相邻的两个脉动周期的供电电源电压波形近似,所以该方式也可以实现LED组的总功率近似恒定,但由于第一LED组D21和第二LED组D22以低于电网整流后的脉动频率交替点亮,可能对照明舒适度有所影响,但是电路简单,具有实用价值。
综合图22、图23、图24、图25和图26,在T1-T2时间区间、T3-T4时间区间、T1’-T2’时间区间和T3’-T4’时间区间,浮地分开关单元和共地分开关单元交替运行在第一状态和第二状态,i)既可以在一个时间区间内进行第一状态和第二状态的多次切换,ii)也可以在同一个脉动周期内进行一次切换,从而分别在该脉动周期的两个时间区间内工作于第一状态和第二状态,iii) 或者跨越相邻的两个脉动周期进行一次切换,从而,分别在这两个相邻的脉动周期中工作于第一状态和第二状态,或者上述i)、ii)、iii)三种切换方式的组合运行。
前述实施方式在供电电源电压改变时,通过改变电流从而控制LED组的总功率近似不变,可实现发光量近似恒定,对降低LED的发光频闪具有积极的效果,然而,由于直流电源07(或供电电源)电压周期性的变化,驱动电路可能周期性地导通不同的回路和位于不同回路上的LED组,对应地,每一个LED的电流/每一个LED的发光量周期性改变,极端地,当肉眼或者测试仪器距离 LED无限近时,可以感知到单个LED的发光频闪;当肉眼或者测试仪器距离LED无限远时,由于感知到的发光量是全部LED的总发光量,因而感知不到频闪,即无频闪;实际情况是,肉眼或者测试仪器既不会在无限近的距离使用或测试,也不会在无限远的距离使用或测试,并且,照明装置的光学处理部件以及空气对光线的影响等都对频闪有一定的降低效果,一种实验数据为:测试仪器在距离LED几厘米或者十几厘米外,可以测试到约3-5%的频闪深度,或者,利用照相机在距离十几厘米内拍照时,也可以拍摄到轻微的波纹。
需要说明的是,本实施例中,以LED组作为示例进行说明,在其它实施例中,本实施例提供的控制电路和驱动电路,也可以应用于对其它发光负载进行控制和驱动,例如OLED或其它固态发光器件。
本实施例还提供了一种照明装置,具有至少一个上述一些实施例所示出的驱动电路。
实施例十六
本实施例中还提出了一种照明装置,具有如图28、图29、图30和图37所示的第一负载和第二负载的布设(arrangement),可选地,该第一负载和第二负载可以构成本申请的其他实施例中的n个LED组的部分或全部。所述基板被配置为承载所述第一负载和第二负载。
该照明装置还包括本申请的其它实施例中的驱动电路。可选地,一些实施例中的第一负载D21 和第二负载D22、第三负载D23分别被配置为发光负载,这种发光负载在其他一些实施例中或也被称为LED组集合。发光负载,或者说LED组集合,包括一个LED或者多个LED,其中,多个LED可以被串联和/或并联方式连接。
在一些实施例中,相对于第一负载,所述第二负载可以被配置为:1)具有更大程度的频闪,或者2)具有更差的照明效果;或者3)具有强的照明闪烁。或者,可选地,在频闪、照明效果、照明闪烁、光输出波形等方面,第一负载与所述第二负载之间可以在频域中具有差异性,或者在时域中具有互补性。
第二负载可以是其它一些实施例中的第二旁路回路中的LED组,或者,第二部分LED组中的 LED组;第一负载可以是其他一些实施例中的第一旁路回路中的LED组,或者,第一部分LED组中的LED组。因所位于的回路不同,所以第一部分LED组和第二部分LED组具有不同的频闪特性。
图37为本发明又一实施例中的n个LED组中的具有不同的频闪特性的两部分LED布设示意图。如图所示,两部分LED组中第二部分LED组Sparkling_z1和第一部分LED组Const_z1被在一定程度上交叠布设。换言之,第二部分LED组Sparkling_z1被部分地散布于/包围于第一部分 LED组Const_z1之中,如图所示,第二部分LED组Sparkling_z1的外廓区域(outline region) Outline_z1和第一部分LED组Const_z1的外廓区域Outline_z2也有一定比例的重叠,例如该重叠区域Overlap_z1在面积上可以占第二部分LED组的外廓区域Outline_z1的60%左右。从而,至少在交叠区域overlap_z1以内或周边,具有更高频闪的第二部分LED组Sparkling_z1所辐射 (illuminating)出的光线中的频闪,会在一定程度上被具有更低或者无频闪的第一部分LED组 Const_z1的光线辐射所掩盖,从而在整体上降低了驱动电路或照明装置的频闪。
图28中,照明装置或照明装置的灯盘包括基板OUTLINE-PCB,被配置为承载第一部分LED组 D21-1、D21-2......D21-20,和第二部分LED组D22-1、D22-2、D22-3和D22-4,第一部分LED组 D21-1、D21-2......D21-20形成外廓区域OUTLINE-D21,第二部分LED组D22-1、D22-2、D22-3和 D22-4形成外廓区域OUTLINE-D22,第二部分LED组中的多个LED和第一部分LED组中的多个LED 被布设为矩形。
图29中,照明装置或照明装置的灯盘包括基板OUTLINE-PCB’,被配置为承载第一部分LED 组D21-1’、D21-2’......D21-6’,和第二部分LED组D22-1’、D22-2’、D22-3’和D22-4’,第一部分LED组D21-1’、D21-2’......D21-6’形成外廓区域OUTLINE-D21’,第二部分LED组 D22-1’、D22-2’、D22-3’和D22-4’形成外廓区域OUTLINE-D22’,第二部分LED组中的多个LED被基本布置为一个矩形,第一部分LED组中的多个LED被基本布设为一个圆状环形。
图30中,照明装置或照明装置的灯盘包括基板OUTLINE-PCB",被配置为承载第一部分LED组 D21-1”、D21-2”......D21-6”,和第二部分LED组D22-1”、D22-2”和D22-3”,第一部分LED 组D21-1”、D21-2”......D21-6”,形成外廓区域OUTLINE-D21”,第二部分LED组D22-1”、 D22-2”和D22-3”形成外廓区域OUTLINE-D22”,第二部分LED组中的多个LED被分散布设为一个多边环形,第一部分LED组中的多个LED被布设一个三角环形。
图28、29、30和图37所示的照明装置中布设的多个LED组,分别具有下述部分或者全部特征:
第一部分LED组中的多个LED与第二部分LED组中的LED交错布设,以及,第一部分LED组中的多个LED与第二部分LED组中的多个LED的外廓区域部分地重叠。
第二部分LED组中的多个LED被散布于第一部分LED组中的多个LED组的外廓区域之内。
第二部分LED组中的多个LED被分散布设,并被第一部分LED组中的多个LED组所包绕/围绕。
第二部分LED组多个LED散布于第一部分LED组中的多个LED组的外廓区域之内。
第二部分LED组中的多个LED的外廓区域与第一部分LED组中的多个LED组的外廓区域具有 60%~100%的重叠。
第二部分LED组中的多个LED和第一部分LED组中的多个LED组,围绕第一部分LED组和第二部分LED组阵列中的整体外廓区域的中心(如图中“0,0”所示的位置)基本对称地分布。
第二部分LED组中的多个LED和第一部分LED组中的多个LED被分别呈中心对称地布设;以及,第二部分LED组中的一个或多个LED的对称中心和第一部分LED组中的多个LED的对称中心基本一致或重合于如图中“0,0”所示的位置。
第二部分LED组中的一个LED被基本设置于第一部分LED组中的多个LED的对称中心处,或者,第二部分LED组中的多个LED和/或第一部分LED组中的多个LED被布设为矩形、圆形、环形,当然,还可以包括曲/直线形、对称或不对称的放射形,等各种形状。
第一部分LED组中的多个LED分布于基板上的矩形、圆形、环形区域内,或者分布于曲/直线形、对称或不对称的放射形区域内,以及,第二部分LED组中的一个或多个LED被布设于第一部分LED组中的多个LED的覆盖(coverage)之内。
第二部分LED组中的一个或多个LED被分布为矩形、圆形、环形、以及可以变形出的曲/直线形、对称或不对称的放射形;以及,在面积上,第二部分LED组中的一个或多个LED外廓区域,与第一部分LED组中的多个LED的外廓区域相当,或至少以10%的比例小于第一部分LED组中的多个LED的外廓区域。
另外,可选地,第二部分LED组中的一个或多个LED和第一部分LED组中的一个或多个LED 被对应地或成对地相邻设置。
由于第一负载D21和第二负载D22各包括一个或多个LED组,两组多个LED组可以分别分担第一负载D21或第二负载D22的功率并转化为光通量。第一负载D21和第二负载D22的LED发光单元可以被至少部分地交错排布,例如第一负载D21和第二负载D22两者的外廓区域存在重叠,或者在整体上,两者的外廓/包络线具有交叠。由于第一负载D21和第二负载D22形成的外廓区域之间存在交叠,所以,虽然在直流电源的电压比较低时,只有第一负载D21被点亮/导通,而第二负载D22被熄灭或者时亮时灭,以及因而可能一定程度上存在频闪/闪烁,但由于交叠区域的第一负载D21在一般的低压情况下仍处于常亮状态,所以,第二负载D22暂时熄灭,可以被常亮的第一负载D21发出的光所补偿。这在一定程度上降低了、或者说掩盖了第二负载D22在低电压时的频闪。而且,一般而言,第二负载D22与第一负载D21交叠排布的区域越大,也就是说两者的外廓区域重合越多,则可能更有利于第一负载D21以其对于低电压的高容限来掩藏第二负载D22的低电压频闪的掩盖。
进一步地,第一负载D21和第二负载D22的交错排布区域可以更大程度地重合设置,从而使具有比较明显的闪烁/频闪的区域更小。因此,更进一步地,可以将第二负载D22整体布设于第一负载D21之内,亦即,整体上,第二负载D22的外廓区域位于第一负载D21的外廓区域以内,如图所示。
可选地,第一负载D21中的多个LED21具有第一数量,第二负载D22中的多个LED22具有第二数量,第一数量大于第二数量,在这种第一负载D21具有优势数量的情况下,对第二负载D22的频闪掩盖,在某些LED的布设中,会更好一些。
可选地,第二负载D22中的多个LED和第一负载D21的多个LED,围绕作为一个整体的第一负载和第二负载的共同的外廓区域的中心基本对称地分布。或者说,将第一负载D21的多个LED 的对称中心,作为第二负载D22被布设时的对称中心。而如果第二负载D22的只包括一个LED,则可以基本设置于第一负载D21的多个LED的对称中心的位置。第二负载D22和第一负载D21被以中心对称的方式进行布设的方式,可如图所示。
可选地,中心对称的LED的布设形状,可以包括:矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形,等等。
多个LED21和多个LED22,围绕电路基板以环形排布,例如沿径向对应排布或者沿径向交错排布。因此,局部上,相邻设置的LED21和LED22对(pair),可以实现点亮和熄灭状态的互补,从而使得LED21和LED22对,在基板上的位置及其周边区域,可以保持基本常亮。
进一步地,多个LED21和多个LED22可以按照某种程度的均匀方式被布设在基板上,例如“地毯式”地或周边分布地呈圆形、方形、正六边形,散布于电路基板上。例如10个LED21被布设于半径稍大的外环,而10个LED22被一一对应地布设于半径稍小的内环。这种多个LED21和多个 LED22相互均匀散布的设置方式,可以降低频闪。
当然作为一个替代的实施例,照明装置的主回路中还包括常亮的第三负载D23,则在较低的电压区间内可以以高频轮换的方式被点亮的第一负载D21和第二负载D22,可以被部分地或全部地布设入第三负载D23中的多个LED组的外廓之内,也可以通过第三负载D23的常亮的发光能力,在一定程度上,整体地弥补/掩盖第一负载D21和第二负载D22可能存在的频闪/照明闪烁。而且此处的第二负载D22相对于第一负载D21的各种布设方式,均可以适用于第一负载D21和第二负载D22相对于第三负载D23的布设/布局,从更广泛的理解角度,还可以进一步适用于本发明的其他任意实施例中的频闪/闪烁特性具有一定的差异性,优选为互补性,的两组或两组以上的LED组的空间布设,例如“频闪/闪烁程度较高的LED组组”相对于“频闪/闪烁程度较低的LED组组”的空间布设,这也均属于本发明的公开范围。对此,不再赘述。另外,本发明的范围也不限于所公开的实施例。描述根据本公开内容的发明的其他方式也在本公开内容的范围内。
实施例十七
由上述一些实施例可以获知,在驱动电路中,配置主回路和各旁路回路的电流值,响应于驱动电路运行于对应的主回路/旁路回路,使导通的主回路或不同的旁路回路上的LED组的功率之和恒定为第一功率值或位于第一功率值的较小的邻域内,可基本维持光通量不变,以降低频闪或者从频率的角度改善LED组的发光波动。
当直流电源为蓄电池或者开关电源时,其输出电压波形是基本平直的,因而通常的,驱动电路持续运行于主回路、一个旁路回路或一种旁路回路的组合(包括至少两个以第一预定频率交替/ 轮换导通的旁路回路),则可以被认为无频闪或者被认为是安全的波动频率从而豁免对频闪深度的审查。
当直流电源由交流电整流和滤波而产生时,其输出电压波形是脉动的,交流电频率通常为 50/60HZ,整流后的脉动频率为100/120HZ,存在如下情况:在一个脉动周期内的不同的时间区间 (在一些实施例中也可称为时间段)内,对应的脉动直流电压不同,驱动电路分别运行于不同的回路,回路包括:主回路、旁路回路或旁路回路的组合。由于运行的回路不同,位于不同回路中的 LED组的发光量也不同,或者,不同回路中所有的LED组的发光量之和可能不同,因而期望被进一步改善。
进一步地,本实施例提供了一种发明构思:在一个相对稳定的交流电压(例如脉动直流电压) 之下,根据脉动直流电压是否足以驱动n个(或小于n个)LED组,控制单元控制驱动电路在至少一个脉动周期内持续运行于主回路、固定的一个旁路回路或一种旁路回路的组合,以降低或消除驱动电路在一个脉动周期内的不同时间区间内分别在不同的回路之间切换运行而导致的低频频闪。
需要说明的是,脉动直流电压是不断周期性变化的,该脉动直流电压所能驱动的LED组的数量在一定程度上可以被理解为:脉动周期中发生的最小值所能驱动的LED数量。本实施例中,脉动直流电压是否足以驱动n个(或小于n个)LED组,也可以被理解为:脉动直流电压的最小值是否足以支持n个(或小于n个)LED组的导通压降,或者,脉动直流电压的最小值是否足以支持n个 (或小于n个)LED组同时导通并达到足够的电压/电流/功率/光通量。
本实施例中,控制单元包括电信号测量单元,电信号测量单元包括:
被提供于电信号测量单元中的第二电信号,该第二电信号反映或正相关/负相关于i)脉动直流电压的最小值ii)脉动直流电压与LED组承受的电压之差的最小值。本申请的一些实施例中,以第二电信号正相关于脉动直流电压的最小值或正相关于脉动直流电压与LED组承受的电压之差的最小值为例进行说明。
可选地,第二电信号可以被基于第一电信号而获取。
可选地,第二电信号可以被取自直流电源的两端,或者说,通过被耦合于直流电源的正、负极性输出端的电路而获取。
可选地,在一个或多个分开关单元截止的状态下,第二电信号可以基于控制电路中的一个或多个电路参数而被获取。例如,第二电信号可以被取自限流器件的两端电压、限流器件的控制端电压和限流器件的电流中的至少一个。
可选地,在一个或多个分开关单元导通的状态下,第二电信号被取自限流器件的两端电压、限流器件的控制端电压和限流器件的电流中的至少一个。
可选地,第二电信号可被取自至少一个共地开关的两端。
其中,第二电信号被获取的具体手段方法包括:
1)耦合至直流电源两端,采集直流电源的输出电压;或,
2)耦合至位于主回路/旁路回路上的电阻或MOS管(例如限流器件)两端;或,
3)耦合至串联于主回路的至少一个LED组的两端。
可选地,基于固定的电路结构中的脉动直流电压或脉动直流电压与LED组承受的电压之差的变化规律可以预见或计算第二电信号,即,可以根据脉动直流电压(或脉动直流电压与LED组承受的电压之差)的周期性的参数特征,例如周期性的最大值、最小值、平均值、有效值或者其它的随时间变化的电压规律中的一个或多个计算出或者通过适当的电路转换获得第二电信号,而该第二电信号可用于反映脉动直流电压最小值,或者,第一电信号最小值。例如,脉动直流电压或脉动直流电压与LED组承受的电压之差周期性的下降至最小值(波谷值)之后开始上升,通过检测电压变化的斜率可以获得脉动直流电压处于最小值(波谷值)所对应的时刻,在该时刻或该时刻的附近采样脉动直流电压,可以获得脉动周期内的脉动直流电压或脉动直流电压与LED组承受的电压之差的最小值。以及,还可以通过其它的手段或者方法获得反映脉动直流电压(或脉动直流电压与LED组承受的电压之差)最小值的第二电信号。为了简化篇幅,不再详述。
可选地,实际应用中,在市电电压降低后,期望LED组的发光不能突然降低或者突然降低过多,因而,一旦市电电压降低,需要驱动电路100适时地切换至与脉动直流电压值相对应的旁路回路上以维持足够的LED组导通和满足需求的光通量。但是,在市电电压升高后,驱动电路是否适时地切换至与回升的脉动直流电压值相对应的旁路回路或主回路上则显得不那么重要,因为即便没有适时地切换至与回升的脉动直流电压值相对应的旁路回路或主回路上,LED组的发光都不会出现大的波动。因此,希望第二电信号能适时/实时地反映脉动直流电压的瞬时值,从这个角度而言,当第二电信号被用于反映市电降低时,可以以第一电信号作为第二电信号,或者说,第二电信号应该被配置为在市电下降时,能够实时/适时地反映脉动直流电压或脉动直流电压与LED组承受的电压之差。
本实施例中,电信号测量单元还包括第二比较器,被配置为比较第二电信号和第一阈值以产生一表征脉动直流电压是否足以驱动n个(或小于n个)LED组的第二比较信号。具体地,如果反映脉动直流电压瞬时值的第二电信号小于第一阈值,第二比较信号表征脉动直流电压的最小值不足以驱动n个(或小于n个)LED组;如果反映脉动直流电压最小值的第二电信号大于第一阈值,第二比较信号表征脉动直流电压在全周期内足以驱动n个(或小于n个)LED组。
可选地,脉动直流电压足以驱动的LED组的数量(或导通的LED组的导通压降)可以是多种,例如上述的n个或者n-1个,因此,第一阈值可以被配置为/实例化为多个具体值,或者第二电信号可变,从而取到多个不同数值,以使得第一阈值和第二电信号被比较后的结果能分别反映出脉动直流电压是否足以驱动不同数量的LED组。
如图40和图41所示,提供了一种驱动电路100以及控制电路200。
本实施例所提供的驱动电路100,包括控制电路200、由交流电整流和滤波而产生的直流电源 U以及三个LED组,本实施例中,控制电路200包括控制单元110,如图41所示,控制单元110 包括电信号测量单元111以及信号处理单元112,其中,电信号测量单元111的输入端耦合于驱动电路100以获取第二电信号,
控制单元200被配置为,响应于直流电源U的输出电压不足以导通三个LED组,则控制三个分开关单元旁路至少一个LED组,从而保持未被旁路的LED组导通并运行直流电源的至少一个脉动周期。
电信号测量单元111,被配置以判断直流电源U的输出电压是否足以导通三个LED组。
信号处理单元112,与电信号测量单元111和三个分开关单元的控制端分别相连接,并可操作以根据电信号测量单元111的比较结果,控制各分开关单元工作于导通、截止、调节电流的状态。
进一步地,电信号测量单元111具有第二比较器113,第二比较器113的其中一个输入端被配置以第一阈值,另一个输入端被配置为接收第二电信号,第二比较器113的输出端与信号处理单元112的输入端相连,第二比较器113将第二电信号与第一阈值进行比较以判断直流电源U的输出电压是否足以驱动三个LED组,并根据判断结果发送第二比较信号至信号处理单元112,信号处理单元112根据第二比较信号控制与其输出端相连的各分开关单元的控制端,以控制驱动电路100 在至少一个脉动周期内全周期地保持运行于主回路、固定的一个旁路回路或固定的一种旁路回路的组合。
具体地,当第二电信号大于第一阈值时,也即,直流电源U的输出电压足以驱动三个LED组时,驱动电路100在至少一个脉动周期内持续运行于主回路;反之,当第二电信号小于第一阈值时,也即,直流电源U的输出电压不足以驱动三个LED组时,驱动电路100在至少一个脉动周期内持续运行于第一旁路回路至第六旁路回路中的一个旁路回路或一种旁路回路的组合。
信号处理单元112响应于第二比较信号以控制分开关单元/限流器件运行于导通、截止或者调节电流模式,以使驱动电路100运行于不同的回路模式,可以根据不同的需求而设计。例如当其输出端驱动交替/轮换导通的分开关单元时,需要设计为包含实施例十五所示出的定时逻辑电路,反之则不需要;或者,当其输出端驱动浮地分开关单元时,需要包含电平转换电路以使第二比较信号能够匹配地驱动浮地分开关单元,反之则不需要;或者,在时序上对第二比较信号进行处理,例如将第二比较信号的上升沿/下降沿转换为对应的电平信号,例如使用具有置位复位功能的触发器进行转换。或者,类似于本发明的实施例十五所示出的触发器,甚至,当m=1,x=1,仅有一个共地分开关单元时,第二比较信号可以直接驱动该共地分开关单元,或仅仅通过信号处理单元112 对第二比较信号进行信号匹配/缓冲等,具体地,本领域的技术人员可以根据本发明公开的技术和方法做出适应性的设计,此处不再赘述,同样地,本实施例所述的信号处理单元112,也适用于其它实施例。
然而,市电电压因其连接于众多负载,且该众多负载的特性和运行规律是不同的,这会引起市电电压波动,例如在用电高峰时期,市电电压有效值较低,在用电低谷时期,市电电压有效值较高。为了获得较好的能量转换效率以及较好地维持LED组的发光稳定,驱动电路100应当根据不同的市电电压而转换至不同的目标回路并持续运行。伴随地,在驱动电路100被控制从一个回路 (当前回路)转换至另一个回路(目标回路)的瞬间,单个LED组的发光量或所有的LED组的发光总量会发生突变,从而造成肉眼可感知的视觉上的瞬间亮度突变,为避免该亮度突变,本实施例中,采用“渐变转换”的方式,实现驱动电路100响应于市电电压波动的转换。
可选地,控制单元110被配置为,响应于单个脉动周期中波谷电压/部分电压不足以导通所述三个LED组,则通过后续的多个脉动周期,逐步完成从导通三个LED组至导通部分LED组(例如两个LED组)的转换。如图42A所示,控制单元110还包括积分单元114,积分单元114可操作以根据直流电源U的输出电压是否足以导通三个LED组的判断结果,输出随时间变化的积分信号,具体地,积分单元114的输入端与第二比较器113的输出端相连接,积分单元114控制其输出端响应于第二比较信号输出随时间变化的积分信号,积分信号被输入至信号处理单元112的输入端,通过信号处理单元的输出端控制分开关单元/限流器件运行于导通、截止或者调节电流模式,以使驱动电路100运行于不同的回路模式。驱动电路100被配置为响应于积分信号的变化,使运行于当前回路的电流逐渐减小,运行于目标回路的电流逐渐增加,这个电流的渐变的过程历经了/分布在一个时间段被完成,而非突然完成。
可选地,如图42B所示,可选地,电信号测量单元111还包括第一比较器116,第一比较器 116的一个输入端被配置为采集第一电信号,另一个输入端被配置为接收积分信号,第一比较器 116的输出端连接信号处理单元112的输入端,以使得积分信号被通过第一比较器116输入至信号处理单元112。信号处理单元112响应于第一比较器116的输出,控制分开关单元/限流器件运行于导通、截止或者调节电流模式,以使驱动电路100运行于不同的主回路/旁路回路的工作模式,例如,在一些实施例中,信号处理单元112的输出端可以被耦合于图51中分开关单元Q1,Q2的控制端,或者图45中分开关单元ASW1、A1的控制端,或者图38、图39或图40中分开关单元Q0、Q1、Q2、Q3等的控制端。可选地,驱动电路100被配置为响应于积分信号的变化,使运行于当前回路的时间和运行于目标回路的时间之比逐渐增大。
可选地,积分单元114包括至少一电阻和一电容构成的RC滤波电路(未图示),电阻的一端为积分单元114的输入端,另一端为积分单元114的输出端,电容两端分别连接积分单元114的输出端和地。
可选地,积分单元114包括双向计数器(未图示)和数模转换器(未图示),双向计数器的输入端可以作为积分单元114的输入端,双向计数器的输出端连接数模转换器的输入端,数模转换器的输出端可以作为积分单元的输出端,双向计数器响应于第二比较信号的变化,在双向计数器的输出端输出增加或减小的计数信号,数模转换器输出与计数信号相对应的积分信号。
可选地,双向计数器也可以为加减法器。
可选地,双向计数器响应于时钟信号,计数信号同步于时钟信号逐周期的增加或减小。
优选地,时钟信号可被配置为同步于脉动周期或者同步于第一预定频率。当然,时钟信号的周期/频率也可以无关/异步于脉动周期或者第一预定频率。
可选地,信号处理单元112被配置为,在多个脉动周期内,根据积分信号的变化,控制部分 LED组(例如两个LED组)中电流的平均值和全部的三个LED组中电流的平均值,分别增加和减小。
可选地,信号处理单元112还被配置为:协调全部的三个LED组被全部导通的工作时间与部分LED组被(例如两个LED组)单独导通的工作时间的相对比例,通过多个脉动周期依次递减或递增。
为了便于理解工作原理,可与实施例十五进行类比,通过本实施例中的积分单元的输出信号的作用,可使得第一比较器的一个输入端接收到一个例如斜坡信号等可变量,这相当于使得在实施例十五中作为恒定量的第一阈值随时间可变,本实施例中的第一比较器116对应于实施例十五中的比较器,本实施例中的信号处理单元112对应于/包括实施例十五中的定时逻辑电路06A,本实施例中的第一电信号与积分信号经第一比较器116比较后的输出信号对应于实施例十五中的比较信号。基于部分实施例,本领域的技术人员可以理解,本实施例通过积分信号的作用,通过一段时间(或称第一时间段),逐渐改变驱动电路100运行于不同的多个回路的时间或者运行于不同的多个回路的时间之比,直至完成在多个回路之间渐变转换的过程。
可以理解,在渐变转换过程中的每一个脉动周期内的不同时间区间,发光的LED组可以是不同的,然而,由于渐变转换的持续/进行时间较短,完成渐变转换或者说逆反/脱离/退出了渐变转换过程后,在下一个渐变转换过程开始前,驱动电路将保持运行于固定的单一回路,此时,在每一个脉动周期内LED组被导通的电流是固定不变的,或者固定的多个回路的组合被以较高的第一预定频率轮流导通的,故不存在低频频闪。
需要说明的是,在渐变转换的过程中,单位时间内光的变化量越小,肉眼越不容易感知到光的突变,因而,期望在渐变转换过程中,当前回路的电流和目标回路的电流在单位时间内的变化量尽可能的小,换言之,假设在渐变转换过程中,当前回路的电流和目标回路的电流在单位时间内的变化量均恒定或近似恒定,则,设置较长的渐变转换时间可以实现当前回路的电流和目标回路的电流在单位时间内的变化量均较小,例如,将渐变转换时间设定为大于0.2秒。
换言之,以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间(或不固定间隔时间)等量或不等量地增加目标回路的电流和减小当前回路的电流,或者,以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间 (或不固定间隔时间)等量或不等量地减小目标回路的电流和增加当前回路的电路,可以实现不同回路之间的相互渐变转换,其目标之一是在渐变转换的过程中,控制单位时间内光的变化量不容易被肉眼所感知。依然需要进一步说明的是,在实际应用场景中,由于市电的波动,可能发生:在某一时间段内,第二电信号小于第一阈值,驱动电路100进入渐变转换过程,然而,在渐变转换尚未完成的另一个时间段内,第二电信号大于第一阈值,此时,可以采用方式一,也即上文所述的:根据市电电压的波动,实时地调整积分信号的变化方向,实时地调整渐变转换方向);也可以采用方式二,一旦进入渐变转换过程,锁定积分信号的变化方向,即锁定当前的渐变转换方向,在一段时间内不再响应第二比较信号以及不改变渐变转换方向,直至渐变转换过程完成,或者在渐变转换过程完成后的一段时间内,例如至少一个脉动周期,再响应第二比较信号,以及根据第二比较信号的类型确定是否改变运行的回路,具体地,可以通过设置具有迟滞功能的器件,例如迟滞比较器,或者通过具有置位复位功能的触发电路,或者通过具有锁存/解锁功能的电路实现以上功能,由于上述具有迟滞功能的器件、具有置位复位功能的触发电路以及具有锁存/解锁功能的电路均可被本领域技术人员理解和实现,因此为简明起见在本申请中不再赘述,而且本领域技术人员还应当认识到,这样的迟滞模块及其与本申请中其他实施例的组合,也并未背离本公开的精神和范围,并且本领域技术人员在不背离本公开的精神和范围的前提下还可以实施各种进一步的变形方案、替代方案和变更方案。
另外,为了避免在某些极端情况下,市电电压反复波动而导致驱动电路100反复于渐变转换过程或反复在不同的回路间转换,可配置控制单元110使驱动电路100渐变转换至主回路对应的市电电压略高于渐变转换至旁路回路对应的市电电压,形成迟滞窗口,例如,通过设置电信号测量单元111中的第二比较器113为迟滞比较器来实现这一效果。本实施例中,不同回路之间的相互渐变转换,使驱动电路100在因市电电压波动而从当前回路渐变转换至目标回路时,LED组的发光不发生突变,有利于降低或消除或改善肉眼可感知的视觉上的瞬间亮度波动,而且,在渐变转换完成后,驱动电路100持续运行于固定的一个回路或者一种回路组合,降低了低频频闪或者改善了发光效果。
以n=2,m=1为例,对应如图11所示的驱动电路2的一种工作波形图如图43所示,其中,横轴为时间轴,纵轴VDC(T)对应交流电整流后的脉动直流电压,纵轴ILED2(T)对应于可被分开关单元Q1旁路的第二LED组LED2的电流,纵轴ILED1(T)对应于第一LED组LED1的电流,纵轴IQ1 (T)对应于分开关单元Q1的电流,纵轴IQ0(T)对应于限流器件Q0的电流。在T001时刻之前,脉动直流电压VDC(T)的最小值持续地足够驱动两个LED组,分开关单元Q1截止(或关断),第一 LED组LED1和第二LED组LED2的电流由限流器件Q0控制。
如图11所示,x=1,m=1,n=2,q=1,p=2,y=0。当控制电路1被用于/应用至两个LED组时,脉动直流电压的正极性端、第一LED组LED1、第二LED组LED2和脉动直流电压的负极性端依次连接以构成主回路。分开关单元Q1被跨接于下述1)和2)之间:1)第一LED组LED1和第二LED 组LED2之间的连接点,与2)脉动直流电压的负极性端。从而,响应于至少一个电信号指示脉动直流电压的最小值降至导通阈值以下,控制单元D1的控制分开关单元Q1在脉动直流电压的全周期内保持导通,籍此,在后续的脉动直流电压的每个脉动周期的全周期内,第一LED组LED1被单独点亮而第二LED组LED2不被点亮。根据各个LED组的导通压降的数值、电路连接结构等因素,导通阈值可能包括或者被实例化为多个具体数值,例如在本实施例中是全亮阈值。而此处,锁定第一LED组LED1单独点亮的状态可能持续至少一个脉动周期,例如T002-T003时段所对应的几个脉动周期,直至脉动电压的最小值又发生一定程度的升降变化而再次穿越,例如在T003时刻附近,导通阈值中的一些阈值或者电压区间。
另外,在一些实施例中,如图21所示,被控制电路8所驱动的n个LED组还包括第三LED组 D23,被串联于包括第一LED组D21、第二LED组D22和直流电源07的主回路之中,在这种情况下,x=1,m=2,n=3。m个分开关单元还包括第一分开关单元SW21。当控制电路被应用至主回路中的第一LED组、第二LED组和第三LED组时,第一分开关单元SW21将对应于第一LED组D21,并与该第一LED组D21并联。从而,响应于至少一个电信号指示脉动直流电压07的最小值降至全亮阈值以下(例如不足以同时导通第一LED组D21和第二LED组D22,但足以单独导通两者之一),通过定时逻辑电路5以第一预定频率分别向第一LED组D21和第二LED组D22的控制端交替输出的在时间上互补的控制信号,从而使第一LED组D21和第二LED组D22以第一预定频率交替点亮。另外,由于第三LED组D23未被任何分开关单元所旁路,在脉动直流电压07的最小值大于第三 LED组D23的导通压降的持续期内,可以保持常亮的状态。
在T001时刻,控制单元D1检测或者预判到脉动直流电压VDC(T)值至少在一个时刻或者时间区间内不足以驱动两个LED组,进入渐变转换过程:以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间 (或不固定间隔时间)等量或不等量地逐渐增加分开关单元Q1导通的时间(也即旁路回路运行的时间)或分开关单元Q1导通时间相对于分开关单元Q1截止时间的之比,第二LED组LED2的电流平均值和亮度逐渐减小,直至T002时刻,分开关单元Q1持续导通,第二LED组LED2被旁路而熄灭。
具体地,以积分单元114包括双向计数器和数模转换器为例,脉动直流电压VDC(T)值至少在一个时刻或者时间区间内不足以驱动两个LED组,双向计数器接收到第二比较信号的上升沿/下降沿,双向计数器的输出端输出变化的(例如增加或减小的)计数信号,并通过数模转换器将与该计数信号对应的积分信号输出至第一比较器116,第一比较器116根据该积分信号与第一电信号的比较结果输出比较信号,信号处理单元112响应于第一比较器116的输出,增加分开关单元Q1的导通时间,直至T002时刻,完成渐变转换过程,下文中,对渐变转换过程中控制单元内部的运行过程不再赘述。
在T002-1至T003-1之间的时间区间内,脉动直流电压VDC(T)的最小值持续地不足以驱动两个LED组,分开关单元Q1导通,第二LED组LED2的电流持续为零,第一LED组LED1的电流持续地由分开关单元Q1调节。
在T003时刻之前的至少一个脉动周期内,控制单元D1检测到脉动直流电压VDC(T)的最小值足以驱动两个LED组,进入渐变转换过程。虽然,不失一般性,在图43以及其他一些实施例中,可能仅典型地示出了相对于脉动周期是比较同步的、规律的、均匀渐变的转换过程,但本领域技术人员应当理解:在这种渐变转换、逐渐调节的过程中,也可以以不同步于脉动周期的固定/不固定的间隔时间、等量或不等量地减少分开关单元Q1导通的时间或分开关单元Q1导通时间相对于脉动周期的占比,从而实现第二LED组LED2的电流平均值和亮度的增加,例如在多个脉动周期的第一部分脉动周期中对电流进行调节,而在第二部分脉动周期中保持电流基本不变,即第二部分脉动周期中每个脉动周期的电流均被保持与其前一个脉动周期基本相同。在后续的第三部分脉动周期中,继续递增或递减地调节被导通的LED组中的电流。这种对电流的逐渐调节是与脉动周期不完全同步的。而与脉动周期同步地对电流进行调节,则是随每次脉动周期的发生,均对电流进行等量/不等量的调节,其中,等量调节可以例如以类似等差数列方式增大或减小电流的占空比或幅值等。而不等量的调节,则是对电流进行不均匀的增减调节,例如在第一脉动周期中相对于前一个脉动周期将电流平均值提升2%,而在第二脉动周期中相对于第一脉动周期将电流平均值提升 4%,在第三脉动周期中相对于第二脉动周期将电流平均值提升8%,这均属于对电流或其平均值的逐渐调节,而这些对电流的逐渐调节的多样化的方式也均适用于其他实施例。在直至T004时刻,或T004之后的一段时间,分开关单元Q1持续截止,第二LED组LED2持续导通,第一LED组LED1 和第二LED组LED2的电流由限流器件Q0控制。
在T004时刻之后,脉动直流电压VDC(T)的最小值持续地足够驱动串联的两个LED组,分开关单元Q1持续截止(或关断),第一LED组LED1和第二LED组LED2的电流由限流器件Q0调节。
在上述的渐变转换期间和渐变转换前后,流经主回路或旁路回路的电流被配置为相同,这对供电系统是有利的,例如,在脉动直流电压VDC(T)的值位于恰好触发不同回路转换的临界点时,因转换前后不同回路从直流电源汲取的电流值基本不变,因而,从脉动直流电源汲取的功率也基本不会变化。然而,一些场合,可能更希望照明装置的亮度稳定,则相应地,可以设置分开关单元 Q1导通时第一LED组LED1的电流大于分开关单元Q1截止时由限流器件Q0调整的第一LED组LED1 和第二LED组LED2的电流,通过控制LED组的功率之和近似恒定以降低发光量的变化,这在本发明的其它实施例中已经详细描述,在此不再赘述。
可选地,也可以在分开关单元Q1导通时,调节第一LED组LED1的电流小于分开关单元Q1截止时由限流器件Q0调整的第二阵列LED2和第一LED组LED1电流,以使LED组的发光亮度随脉动直流电压VDC(T)下降而下降,这可以被视为对白炽灯的发光特性的一种模拟。
可选地,结合图11渐变转换过程,也可以通过逐渐转换主回路和旁路回路中的电流而实现,例如,可以通过积分信号直接调节限流器件和分开关单元的电流数值随时间渐变,对应的波形如图44,横轴为时间轴,纵轴VDC(T)对应交流电整流后的脉动直流电压,纵轴ILED2(T)对应于可被分开关单元Q1旁路的第二LED组LED2的电流,纵轴ILED1(T)对应于第一LED组LED1的电流,纵轴IQ1(T)对应于流经分开关单元Q1的电流,纵轴IQ0(T)对应于流经限流器件Q0的电流。且因此为简明起见将不再赘述具体的实施细节和工作波形。
当n=3,m=2,x=1时,结合图45所示出的驱动电路100,图46示出了一种工作波形,其中,阴影部分的幅值对应于交替导通/截止时的电流,由于交替导通/截止对应的电流平均值较持续导通时小,因此,图46中也示以相对较小的幅值加以区别。
纵轴VREC(T)对应交流电整流后的脉动直流电压,纵轴IB2(T)对应于可被分开关单元ASW1 旁路的LED组B2的电流,纵轴IB1(T)对应于可被分开关单元A1旁路的LED组B1的电流,纵轴 IB3(T)对应于不可被旁路的LED组B3的电流,纵轴IASW1(T)对应于分开关单元ASW1的电流,纵轴IA1(T)对应于分开关单元A1的电流,纵轴IA2(T)对应于限流器件A2的电流,纵轴VB123(T) 对应LED组B1、LED组B2和LED组B3的导通压降之和、纵轴VB3(T)对应LED组B3的导通压降。并假设LED组B1和LED组B2相同。
在T001时刻之前,脉动直流电压VREC(T)的最小值持续地足够驱动三个LED组,浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元均截止(或关断)。
在T001时刻,控制单元110检测或者预判到脉动直流电压VREC(T)至少在一个时刻或者一个时间段内不足以驱动三个LED组,进入缓慢转换过程:以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间(或不固定间隔时间),等量或不等量地增加由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通/截止形成的两个旁路回路的导通的时间,并以相同的步调来减小主回路的导通的时间,直至T002时刻,驱动电路100的工作模式转换为:由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通(或者说交替截止)从而形成的两个旁路回路交替地持续运行。
在T002-1至T003-1之间的时间区间(可能包括一个或多个脉动周期)内,脉动直流电压 VREC(T)的最小值持续地不足以驱动三个LED组,由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通(或者说交替截止)而形成的两个旁路回路交替地持续运行。
在T003时刻之前的至少一个脉动周期内,控制单元110检测到脉动直流电压VREC(T)的最小值持续地足以驱动三个LED组,进入渐变转换过程:以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间 (或不固定间隔时间),等量或不等量地减小由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通/截止形成的两个旁路回路的导通的时间,并以相同的步调来增加主回路的导通的时间,直至 T004时刻,转换为主回路被持续运行的状态。
在T004时刻之后,脉动直流电压VREC(T)的最小值持续地足够驱动三个LED组,浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1均截止(或关断),持续地运行于主回路。
结合图45,图47示出了脉动直流电压VREC(T)进一步降低时对应的工作波形。
纵轴VREC(T)对应交流电整流后的脉动直流电压,纵轴IB2(T)对应于可被分开关单元ASW1 旁路的LED组B2的电流,纵轴IB1(T)对应于可被分开关单元A1旁路的LED组B1的电流,纵轴 IB3(T)对应于并未被与分开关单元耦合的LED组B3的电流,纵轴IASW1(T)对应于分开关单元 ASW1的电流,纵轴IA1(T)对应于分开关单元A1的电流,纵轴IA2(T)对应于限流器件A2的电流,纵轴VB123(T)对应LED组B1、LED组B2和LED组B3的导通压降之和、纵轴VB3(T)对应LED 组B3的导通压降。
在T001时刻之前,脉动直流电压VREC(T)的最小值不足以驱动三个LED组,但是足以驱动由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通/截止形成的两个旁路回路的LED组,因此,由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通(或者说交替截止)而形成的两个旁路回路持续运行。
在T001时刻,控制单元110检测或者预判到脉动直流电压VREC(T)至少在一个时刻或者时间区间内不足以驱动由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通/截止形成的两个旁路回路的LED组,进入渐变转换过程:以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间(或不固定间隔时间)、等量或不等量地增加由直流电源U、LED组B3、浮地分开关单元ASW1、共地分开关单元A1 构成的旁路回路的导通的时间,并以相同的步调来减小由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元 A1交替导通所形成的两个旁路回路的导通时间,直至T002时刻,转换为由直流电源U、LED组B3、浮地分开关单元ASW1、共地分开关单元A1构成的旁路回路被持续运行的状态。
在T002-1至T003-1之间的时间区间内,脉动直流电压VREC(T)的最小值持续地不足以驱动由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通/截止形成的两个旁路回路的LED组,驱动电路100的工作模式转换为:由直流电源U、LED组B3、浮地分开关单元ASW1、共地分开关单元 A1构成的旁路回路保持持续运行。
在T003时刻之前的至少一个脉动周期内,控制单元110检测到脉动直流电压VREC(T)的最小值持续地足以驱动由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通/截止形成的两个旁路回路的LED组,进入渐变转换过程:以同步或不同步于脉动周期的固定间隔时间(或不固定间隔时间)、等量或不等量地减小由脉动直流电源、LED组B3、浮地分开关单元ASW1、共地分开关单元 A1构成的旁路回路的导通的时间,并以相同步调增加由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元 A1交替导通形成的两个旁路回路的导通时间,直至T004时刻,驱动电路100的工作模式转换为:由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通所形成的两个旁路回路被保持交替运行的状态。
在T004时刻之后,脉动直流电压VREC(T)的最小值持续地足够驱动由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通所形成的两个旁路回路中的LED组,驱动电路100的工作模式转换为:由浮地分开关单元ASW1和共地分开关单元A1交替导通所形成的两个旁路回路被保持交替运行。
实施例十八
本实施例提供了一种控制电路X01,如图51所示,被配置为用于驱动依次串接的三个发光负载:第一发光负载D21、第二发光负载D22以及第三发光负载D23,控制电路X01包括:控制单元 X02、第一分开关单元Q1、第二分开关单元Q2以及限流器件Q0。
本实施例还提供了一种驱动电路X00,包括控制电路X01、第一发光负载D21、第二发光负载 D22、第三发光负载D23以及脉动直流电源U。
考虑到本发明的一些实施例中所提供的脉动直流电源因并联有储能电容,导致功率因数较低,因此,本实施例所提供的脉动直流电源U由交流电源经整流桥DB1整流后获得,并未使用储能电容,也即,通过去除驱动电路X00中并联于交流电源两端的储能电容而获得较高的功率因数。
可选地,在本发明的其它实施例中,也可以通过将储能电容的容量减小,以实现功率因数的提高,本实施例中,也可以理解为以储能电容的容量减小为零这一极端情况作为示例进行举例说明。
可选地,限流器件Q0串联于第三发光负载D23和直流脉动电源U之间。第一分开关单元Q1被配置为与第二发光负载D22的两端耦合,也即,第一分开关单元Q1为本发明的一些实施例中所提及的浮地分开关单元。第二分开关单元Q2被配置为与第三发光负载D23与限流器件Q0所组成的串联体的两端耦合,也即,第二分开关单元Q2为本发明的一些实施例所提及的共地分开关单元。限流器件Q0、第一分开关单元Q1以及第二分开关单元Q2均至少包括导通和截止两种运行状态;控制单元X02与限流器件Q0、第一分开关单元Q1及第二分开关单元Q2的控制端分别相连接,以控制限流器件Q0、第一分开关单元Q1以及第二分开关单元Q2的运行状态。
需要说明的是,上文中所提及的控制单元X02控制限流器件Q0、第一分开关单元Q1以及第二分开关单元Q2的运行状态,既包括控制单元X02通过向限流器件Q0、第一分开关单元Q1以及第二分开关单元Q2的控制端发送控制信号以直接控制对应器件的运行状态,也包括控制单元X02与除限流器件Q0、第一分开关单元Q1以及第二分开关单元Q2以外的器件配合,通过直接控制一个器件(例如限流器件Q0)的导通或截止,进而间接控制另一个器件(例如第二分开关单元Q2)的导通或截止。
可选地,第一分开关单元Q1、第二分开关单元Q2及限流器件Q0至少包括一场效应管,三极管,晶体管,功率管,或者MOS管或上述多个器件的组合。
图52示出了各发光负载的电流、各分开关单元的电流和电压以及限流器件Q0的电流因整流电压的变化而形成的波形图。
为了便于说明,假设各发光负载的导通压降不变,第一发光负载D21、第二发光负载D22以及第三发光负载D23的导通压降分别对应为VD21、VD22以及VD23,其中,VD22等于VD23。
其中,横轴为时间轴,纵轴的VREC(T)对应市电经整流桥DB1整流后获得的脉动直流电压(整流电压)波形,第一至第三发光负载的导通压降之和VD21+VD22+VD23;第一发光负载D21和第二发光负载D22的导通压降之和VD21+VD22,也即,VD21+VD23;以及第一发光负载D21的导通压降 VD21将整流电压的波形划分为多种电压区间,分别为:
全亮电压区间V01,V01≥VD21+VD22+VD23;
第一电压区间V02,VD21+VD22+VD23>V02≥VD21+VD22;
第二电压区间V03,VD21+VD22>V03≥VD21;以及
第三电压区间V04,VD21>V04。
驱动电路X00包括多个能量回路,分别为:
响应于整流电压位于全亮电压区间V01,第一分开关单元Q1和第二分开关单元Q2截止形成的第一能量回路:脉动直流电源U→第一发光负载D21→第二发光负载D22→第三发光负载D23→限流器件Q0→脉动直流电源U。
响应于整流电压位于第一电压区间V02,第一分开关单元Q1导通,第二分开关单元Q2截止形成的第二能量回路:脉动直流电源U→第一发光负载D21→第三发光负载D23→限流器件Q0→脉动直流电源U;以及
第一分开关单元Q1截止,第二分开关单元Q2导通形成的第三能量回路:脉动直流电源U→第一发光负载D21→第二发光负载D22→脉动直流电源U。
响应于整流电压位于第二电压区间V03,第一分开关单元Q1导通,第二分开关单元Q2导通形成的第四能量回路:脉动直流电源U→第一发光负载D21→脉动直流电源U。
其中,第二能量回路中导通的发光负载(第一发光负载D21和第三发光负载D23)称为第一部分发光负载,第三能量回路中导通的发光负载(第一发光负载D21和第二发光负载D22)称为第二部分发光负载。当电压不足以导通全部发光负载但是足以导通部分发光负载(第一部分发光负载和第二部分发光负载)时,由实施例十四可以获知,控制第一部分发光负载和第二部分发光负载以一定频率交替运行,能够将直流脉动电源U在低压区间(第二电压区间V02)所提供的电能,通过更多数量的发光负载释放/转化为光能,因而也会带来更大的发光面积,在一定程度上改善照明性能。
其中,响应于整流电压位于第一电压区间V02,第一部分发光负载和第二部分发光负载可以以实施例十五中所提及的第一预定频率交替运行,但是,由于第一预定频率相对于脉动直流电源U的脉动频率而言较高,因此,以第一预定频率交替导通各分开关单元会产生电磁干扰(EMI),由于储能电容的去除,驱动电路X00对电磁干扰(EMI)的抑制能力较低,因此通常需要额外的降低EMI 的手段,例如设置EMI滤波电路。
可选地,为了进一步降低驱动电路X00对交替导通的分开关单元产生的EMI,可以选择适当的降低第一部分发光负载和第二部分发光负载的交替频率。
继续结合图52,T0至T0’为脉动直流电源U的一个脉动周期,在T0-T1和T6-T0’两个时间区间(也即第三电压区间V04)内,整流电压的幅值小于第一发光负载D21的导通压降,整流电压没有输出电流,如图52中的阴影部分对应的时间区域内,对控制电路X01的动作不进行限定和分析。
在T1-T2区间,整流电压上升至第二电压区间V03,控制单元X02控制第一分开关单元Q1导通,第二分开关单元Q2导通,限流器件Q0因为其两端电压不足,无电流流过(相当于控制限流器件 Q0截止),驱动电路X00运行于第四能量回路。
在T2-T3区间,整流电压上升至第一电压区间V02,控制单元X02控制第一分开关单元Q1截止,第二分开关单元Q2导通,限流器件Q0因为其两端电压不足,无电流流过,驱动电路X00运行于第三能量回路。
在T3-T4区间,整流电压上升至全亮电压区间V01,控制单元X02控制第一分开关单元Q1截止,第二分开关单元Q2截止,限流器件Q0导通,驱动电路X00运行于第一能量回路。
在T4-T5区间,整流电压下降至第一电压区间V02,控制单元X02控制第一分开关单元Q1导通,第二分开关单元Q2截止,限流器件Q0导通,驱动电路X00运行于第二能量回路。
在T5-T6区间,整流电压下降至第二电压区间V03,控制单元X02控制第一分开关单元Q1导通,第二分开关单元Q2导通,限流器件Q0因为其两端电压不足,无电流流过,驱动电路X00运行于第四能量回路。
T0’-T0”区间,为下一个脉动周期,各发光负载的电流、各分开关单元的电流和电压以及限流器件Q0的电流因整流电压的变化而形成的波形图同脉动周期T0-T0’,在此不再赘述。
继续参考图52,在每一脉动周期内,具有两个整流电压位于第一电压区间V02的时间段T,以 T0至TO’为例,两个时间段分别为T2-T3区间以及T4-T5区间。在连续的多个脉动周期内,则具有多个时间段T。
在连续的多个脉动周期内,第一部分发光负载和第二部分发光负载分别于多个时间段T中的任意两个相邻的时间段T导通,或者说,第一部分发光负载和第二部分发光负载于相邻的两个时间段T交替导通。
由于一个脉动周期中包括两个时间段T,因此,第一部分发光负载和第二部分发光负载的交替频率为脉动直流电源U的脉动频率,该交替频率远小于第一预定频率,因此,降低了驱动电路X00 的EMI,甚至无需额外的降低EMI的手段。
综上所述,本实施例所提供的驱动电路X00,在改善发光负载的照明效果的前提下,同时实现了驱动电路X00的功率因数的提高和EMI的降低。
图52中,在同一脉动周期内,第一部分发光负载和第二部分发光负载的导通顺序为,在第一个时间段T导通第二部分发光负载,在第二个时间段T导通第一部分发光负载,并在下一个脉动周期内,在第一个时间段T导通第二部分发光负载,在第二个时间段T导通第一部分发光负载,…, 如此循环,以实现第一部分发光负载和第二部分发光负载的交替导通。
继续参考图52,在每一脉动周期内,具有两个整流电压位于第二电压区间V03的第三时间段 T03,以T0至TO’为例,两个时间段分别为T1-T2区间以及T5-T6区间。在连续的多个脉动周期内,则具有多个第三时间段T03,在每一个第三时间段T03内,驱动电路X00运行于第四能量回路,也即,仅导通第一发光负载D21。
在本发明的其它实施例中,如图53所示,在同一脉动周期内,第一部分发光负载和第二部分发光负载的导通顺序也可以为,在第一个时间段T导通第一部分发光负载,在第二个时间段T导通第二部分发光负载。
可选地,在本发明的其它实施例中,第一部分发光负载和第二部分发光负载分别于脉动直流电压的任意两个相邻的脉动周期导通,或者说,第一部分发光负载和第二部分发光负载也可以逐脉动直流电源U的脉动周期交替导通,也即其交替频率为脉动直流电源U的脉动频率的一半。第一部分发光负载和第二部分发光负载的导通顺序为:在某一脉动周期内的两个时间段T,导通第一部分发光负载;在下一脉动周期内的两个时间段T,导通第二部分发光负载;再下一个脉动周期内的两个时间段T,导通第一部分发光负载,…,如此循环,以实现第一部分发光负载和第二部分发光负载的交替导通。
下面,结合图52和图54对驱动电路X00和控制电路X01的具体结构进行示例性说明,控制单元X02包括第一时序控制电路X03,与第一分开关单元Q1的控制端相连接,并能够控制第一分开关单元Q1于相邻的时间段T工作于不同的运行状态;以及第二时序控制电路X04,与第二分开关单元Q2和所述限流器件Q0分别相连接,并能够:控制第二分开关单元Q2于同一时间段T与第一分开关单元Q1工作于不同的运行状态;控制限流器件Q0于同一时间段T与第一分开关单元Q1工作于相同的运行状态。
本实施例中,以第二分开关单元Q2及限流器件Q0均为场效应管作为示例进行说明,对第一分开关单元Q1的结构将在下文中具体说明。
可选地,第一时序控制电路X03被配置为根据限流器件Q0两端的电压控制第一分开关单元Q1 的导通或截止,第一时序控制电路X03被配置为根据限流器件Q0两端电压的上升沿控制第一分开关单元Q1导通,限流器件Q0两端电压的下降沿控制第一分开关单元Q1截止。具体地,第一时序控制电路X03包括:第三比较器CMP1和第四比较器CMP2,其中,第三比较器CMP1和第四比较器 CMP2分别对应设定有第一门限电压VT1和第二门限电压VT2,第三比较器CMP1和第四比较器CMP2 的另一输入端分别用于接收限流器件Q0两端的电压信号;触发器TR1,复位端R和置位端S分别对应与第三比较器CMP2和第四比较器CMP1的输出端相连接;第一场效应管Q4,栅极与触发器TR1 的输出端Q相连接,漏极与第一分开关单元Q1的控制端相连接,源极连接有第二电阻RL,第二电阻RL的另一端连接公共地。
为了实现第一时序控制电路X03对第一分开关单元Q1的运行状态的控制,本实施例中,第一分开关单元Q1被配置为包括:第二场效应管Q5,第二场效应管Q5的栅极和漏极之间连接有第三电阻RP3,栅极和源极之间连接有稳压二极管ZD1。其中,稳压二极管ZD1的正极连接至第二场效应管Q5的栅极,负极连接至第二场效应管Q5的源极,以对栅极与源极之间的电压进行钳位。
其中,VT1可以配置为一固定的电压基准,例如10V,当限流器件Q0两端电压上升至大于VT1 时,指示整流电压大于VD21+VD23或大于VD21+VD22+VD23,第三比较器CMP1输出高电平置位触发器TR1,驱动第一场效应管Q4导通,流经电阻RP3的电流经第一场效应管Q4分流,第二场效应管 Q5的栅极和源极之间的压降降低,第二场效应管Q5截止,此处第二电阻RL和第一场效应管Q4构成了一个具有最大电流限制的开关,以避免第一场效应管Q4导通时从稳压二极管ZD1上下拉过大的电流;以及,VT2可以配置为另一固定的电压基准,例如8V,当限流器件Q0两端电压下降至小于VT2时,指示整流电压小于VD21+VD23或小于VD21+VD22+VD23,第四比较器CMP2输出高电平复位触发器TR1,驱动第一场效应管Q4截止,第三电阻RP3驱动第二场效应管Q5导通。
可选地,第一时序控制电路X03还包括:消隐电路BLK,用于对第三比较器CMP1,第四比较器 CMP2的输出信号进行处理,以屏蔽或消除限流器件Q0两端电压反弹造成触发器TR1误动作,具体地,消隐电路BLK可以采用延迟电路或者逻辑电路等已知电路结构实现,在此不再展开说明。
可选地,第二时序控制电路X04被配置为,控制第二分开关单元Q2于同一时间段T与第一分开关单元Q1工作于不同的运行状态,也即,若在某一时间段T内,第一分开关单元Q1导通,则第二分开关单元Q2截止;控制限流器件Q0于同一时间段T内与第一分开关单元Q1工作于相同的运行状态。
具体地,第二时序控制电路X04包括:信号发生电路SINE WAVE,被配置为产生一同步于整流电压波形的信号基准VR,可选地,信号基准VR可以为同步(或正相关)于脉动直流电源U的脉动频率的正弦信号或者在形状上接近正弦信号的准正弦信号,例如阶梯波,以提高驱动电路X00的功率因数;第一运算放大器EA1,同相输入端与信号发生电路SINE WAVE的输出端相连接;偏置电压VOS,其中一端与信号发生电路SINE WAVE的输出端相连接;第二运算放大器EA2,同相输入端与偏置电压VOS的另一端相连接;第四电阻RCS,其中一端连接公共地,另一端一方面与第一运算放大器EA1和第二运算放大器EA2的反相输入端相连接,另一方面与第二分开关单元Q2和限流器件Q0的源极相连接。
第一运算放大器EA1的同相输入端被配置为接收信号基准VR,第二运算放大器EA2的同相输入端被配置为接收信号基准VR+偏置电压VOS,第一运算放大器EA1和第二运算放大器EA2的反相输入端均被配置为接收电阻RCS两端的电压信号VRCS。
可选地,偏置电压VOS用于设定第一运算放大器EA1的同相输入端信号小于第二运算放大器 EA2的同相输入端信号,则,在限流器件Q0充分导通时,在电阻RCS两端产生信号基准VR+偏置电压VOS的信号,该信号大于信号基准VR,因而第一运算放大器EA1控制第二分开关单元Q2截止;在限流器件Q0未充分导通或截止时,在电阻RCS两端产生的信号小于信号基准VR,因而第一运算放大器EA1控制第二分开关单元Q2导通并稳定RCS两端的信号至VR,形成限流器件Q0优先于第二分开关单元Q2导通的运行机制。偏置电压VOS的配置原则为:i)尽可能小地影响信号基准VR的波形,ii)大于第一运算放大器EA1和第二运算放大器EA2的输入失调电压的算数差,以确保限流器件Q0优先于第二分开关单元Q2导通。
可选地,如图52所示,在T1-T2区间,整流电压上升至第二电压区间V03,控制单元X02控制第一分开关单元Q1导通,限流器件Q0因为其两端电压不足,无电流流过,第二分开关单元Q2导通,VRCS=VR,驱动电路X00运行于第四能量回路。
在T2-T3区间,整流电压上升至第一电压区间V02,控制单元X02控制第一分开关单元Q1截止,限流器件Q0因为其两端电压不足,无电流流过,第二分开关单元Q2导通,VRCS=VR,驱动电路X00 运行于第三能量回路。
在T3-T4区间,整流电压上升至全亮电压区间V01,控制单元X02控制第一分开关单元Q1截止,限流器件Q0导通,VRCS=VR+VOS,第二分开关单元Q2截止,驱动电路X00运行于第一能量回路。
在T4-T5区间,整流电压下降至第一电压区间V02,控制单元X02控制第一分开关单元Q1导通,限流器件Q0导通,VRCS=VR+VOS,第二分开关单元Q2截止,驱动电路X00运行于第二能量回路。
在T5-T6区间,整流电压下降至第二电压区间V03,控制单元X02控制第一分开关单元Q1导通,限流器件Q0因为其两端电压不足,无电流流过,第二分开关单元Q2导通,VRCS=VR,驱动电路X00 运行于第四能量回路。
本实施例还提供了一种集成电路IC1,包括相互绝缘的第一基岛A和第二基岛B上,用于封装控制电路X01,其包括:第一芯片CHIP1,被配置为集成第一分开关单元Q1,放置于第一基岛A上;以及第二芯片CHIP2,,被配置为集成第二分开关单元Q2、限流器件Q0及控制单元X02,放置于第二基岛B上,结合实施例十二可知,如此设置,能够克服了应用单基岛时框架结构的局限,进而减小了控制电路X01被实施为集成电路时的封装尺寸。
可选地,在本发明的其它实施例中,也可以将第二分开关单元Q2配置为浮地分开关单元。
下面,结合图51和图56对控制电路X01被集成设计为集成电路IC1进行说明。
集成电路IC1至少包括四个引脚,1号引脚和2号引脚:被配置为耦合于第二发光负载D22的两端,
1号引脚,被配置为用于耦合第一LED组和第二LED组之间的连接点;
2号引脚,被配置为用于耦合第二LED组和第三LED组之间的连接点;
3号引脚:被配置为与公共接地端相连接。
4号引脚:被配置为耦合于第三发光负载D23未与第二发光负载D22直接连接的一端,也即,第三发光负载D23的负极性端。
结合图55,于芯片内部:
1号引脚被配置为与设于第一芯片CHIP1内的第二场效应管Q5的漏极相连接,2号引脚被配置为一方面直接或间接与第二场效应管Q5的源极相连接,另一方面与第二分开关单元Q2的漏极相连接。
3号引脚被配置为与控制单元X01内部的公共接地端相连接。
4号引脚被配置为直接或间接与限流器件Q0的漏极相连接。
图56示出了集成电路IC1设置有八个引脚的示例,本实施例中,集成电路IC1采用双列封装结构,八个引脚分别为依次设置于双列封装结构其中一侧的第一引脚F1、第二引脚F2、第三引脚 F3以及第四引脚F4,以及设置于双列封装结构另一侧,依次与第一至第四引脚同样次序依次排列的第八引脚F8、第七引脚F7、第六引脚F6以及第五引脚F5。其中,第二引脚F2和第七引脚F7 等电位,形成于第一基岛A;第三引脚F3和第六引脚F6等电位形成于第二基岛B,也即,双列封装结构设置有六个功能引脚。
可选地,第七引脚F7(或第二引脚F2)和第八引脚F8分别对应被配置为1号引脚和2号引脚,第三引脚F3(或第六引脚F6)被配置为3号引脚,第五引脚F5被配置为4号引脚。
由上文可知,控制电路X01被集成设计为芯片时,可以仅使用四个功能引脚,因此,理论上,芯片设置有四个功能引脚即可供控制电路X01集成并实现全部功能,可选地,在本发明的其它实施例中,也可以仅设置四个功能引脚(如图56)或五个功能引脚(如图57)。但是从易于布线,易于制造,易于保持框架结构稳定,易于功能扩展的任一角度或多种角度的组合考虑,本实施例中,集成电路IC1设置了八个引脚,其中包含六个功能引脚。
应当理解,上述双基岛框架结构还可以有其它的实现方式,理论上,至少具有两个相互绝缘的基岛即可实现本实施例的芯片的封装,而且,引脚的位置和数量也可以其它方式进行优化,本实施例仅示例性地说明了其中一种实施方式。
本实施例还提供了一种控制方法,用于驱动由脉动直流电源供电的n个发光负载,脉动直流电源的脉动直流电压U的多个脉动周期内包括足以导通部分发光负载但不足以导通n个发光负载的多个时间段T,部分发光负载包括:第一部分发光负载和第二部分发光负载,控制方法包括步骤:
导通步骤:若脉动直流电压U足以导通n个发光负载,导通n个发光负载;以及
交替导通步骤:在多个时间段T,交替导通第一部分发光负载和第二部分发光负载。
结合图51和图52,当n=3时,三个发光负载包括:第一部分发光负载,包括第一发光负载D21 和第三发光负载D23;以及第二部分发光负载,包括第一发光负载D21和第二发光负载D22。
可选地,在交替导通步骤中,第一部分发光负载和第二部分发光负载以第一预定频率于多个时间段T交替运行,其中,第一预定频率设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值。
可选地,如图52和图53所示,在交替导通步骤中,第一部分发光负载和第二部分发光负载分别被导通于多个时间段T中的任意两个相邻的时间段T。
需要说明的是,上文中所提及的两个相邻的时间段T,既包括同一脉动周期内的两个时间段T,也包括分别位于相邻的两个脉动周期的两个依次历经的时间段T,例如,T4至T5区间所定义的时间段T与T2’至T3’区间所定义的时间段T即为“两个相邻的时间段T”。
可选地,在交替导通步骤中,第一部分发光负载和第二部分发光负载分别于脉动直流电压的任意两个相邻的脉动周期导通。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,用于驱动由脉动直流电压供电的n个发光负载,脉动直流电压的变化范围包括第一电压区间V02,该第一电压区间V02足以导通部分发光负载但不足以导通n个发光负载,部分发光负载包括:第一部分发光负载和第二部分发光负载,控制方法包括步骤:
当脉动直流电压高于第一电压区间V02,点亮n个发光负载;
在随脉动直流电压的变化而连续发生的第一电压区间V02中,交替导通第一部分发光负载、第二部分发光负载。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,交替导通步骤还包括,
A)以脉动直流电压的脉动频率交替导通第一部分发光负载和第二部分发光负载;或者
B)以脉动直流电压的脉动频率的倍频,交替导通第一部分发光负载和第二部分发光负载,其中,倍频为所述脉动频率的1/K或K倍,K为正偶数或正奇数。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,K=2,倍频为脉动频率的1/2倍;交替导通步骤还包括,控制第一部分发光负载和第二部分发光负载分别导通于相邻的不同脉动周期中发生的第一电压区间V02中。
可选地,本发明的一些实施例的控制方法,K=1,交替导通步骤还包括,控制第一部分发光负载和第二部分发光负载交替导通于同一个脉动周期中多次发生的第一电压区间V02中。
可选地,本实施例中,提供脉动直流电压的脉动直流电源包括交流电源以及与交流电源耦合的整流桥,且交流电源未并联储能电容,因此提高了功率因数。另外,以小于第一预定频率的交替频率运行时,降低了驱动电路的EMI,甚至无需额外的降低EMI的手段。
综上所述,应用该控制方法,可以同时实现功率因数的提高和EMI的降低。
具体地设计一个集成电路IC1时,在集成电路IC1的封装结构以外还可以设置外围电路,如图 57所示,外围电路可以只包括一个电阻RCS(等同于图55中的RCS),利用电阻RCS对封装结构内的第二分开关单元Q1和限流器件Q0的电流进行外部编程设置,当然,电阻RCS也可以如图55 和图56所示集成在封装结构内部。在本发明的其它实施例中,封装结构外部也可以根据实际需要而设计其它外围电路。
为了便于说明,本实施例示出了发光负载的数量为三个时的具体示例,可选地,在本发明的其它实施例中,发光负载的数量可以大于三个,例如,四个、五个或更多,根据本实施例的精神,并结合图51至57,相应地调整电路结构,以实现对多个发光负载的多样化控制。
可选地,本实施例提供了一种在照明装置中使用的控制电路(未图示),包括:控制单元,该控制单元被配置为:当控制电路被运行时或者处于工作状态时,执行上述任一项所述的方法或其中步骤。
可选地,本实施例提供了一种照明装置(未图示),包括上述控制电路。
可选地,照明装置被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行上述控制方法所述的方法或其中步骤。
可选地,照明装置被配置为,包括一个或多个电路模块,该一个或多个电路模块被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行上述控制方法中所述的方法或其中步骤。
可选地,本实施例提供了一种在上述照明装置中使用的LED驱动装置(未图示),包括控制单元,被配置为执行上述控制方法中的任一方法或其中步骤。
可选地,该LED驱动装置,包括:用于执行上述控制方法所述的方法中的任一方法或其中步骤的装置/模块。
可选地,本实施例提供了一种在照明装置中使用的驱动电路(未图示),包括:用于执行上述控制方法中的任一方法或其中步骤的电路模块。
可选地,本实施例提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质(未图示),一个或多个程序包括指令,指令在由处理器/控制单元执行时,使得处理器/控制单元执行上述控制方法中的任一方法或其步骤。
可选地,本实施例提供了一种在照明装置中使用的驱动电路(未图示),包括:上述存储介质,以及处理器/控制单元。
恒功率/高频轮换地点亮LED
图27为本发明另一实施例中的能够运行本发明的其他实施例中控制方法的驱动电路和照明装置的功能块图。在图中,多个发光负载n_LED包括:发光负载LED_N1、发光负载LED_N2、发光负载LED_N3、发光负载LED_N4、发光负载LED_N5,这五个发光负载被串联连接,每个发光负载正极性端和与其相邻的发光负载的负极性端相连接。这5个串联的发光负载由直流电源Volt_1供电。
图27a~27h为本发明图27及其他一些实施例中的一个发光负载或LED组的多种变形示意图。其中,每个发光负载、固态照明负载或LED组均可包括串联的多个LED单元、并联的多个LED单元以及串并联组合的多个LED单元。例如,以LED_N3为例进行说明,可以被实施为如图27a所示的串联的多个LED单元LED_N3’、也可以可以被实施为如图27b所示的并联的多个LED单元 LED_N3”,或者如图27c所示的串并联组合的多个LED单元LED_N3”’。应当理解,包括图 27a~27h、图27I~图27M所示变形在内的发光负载、固态照明负载或LED组的各种变形,均可适用于本发明的所有相关的实施例。他处可能不再赘述。
图27I~27M为本发明图27及其他一些实施例中的一个发光负载或固态照明负载的多种变形示意图。其中,每个发光负载或固态照明负载除了可包括LED组LEDx之外,还可以包括与LED组 LEDx耦合的其他电路单元,这些电路单元RRx可以包括电阻或者其它抑制纹波的模块,可被配置为抑制LEDx的电流纹波的电气结构。具体的电气结构也可以参考发明专利201510149394.1公开的“一种改善LED照明装置的频闪和压闪的电路及方法”的详细说明,在此不再赘述。其中,发光负载内的LED组LEDx可被实施为如图27d~27h所示的包括一个或多个串并联耦接的LED单元的电路结构。
图34为本发明一实施例的向发光负载及其驱动电路供电的直流电源所提供的不同水平的电压以及发光负载中对应的调节电流示意图。
下面结合图27和图34对本发明的一个实施例中提供的一种发光负载的控制方法进行说明,其中的示例性的说明基于LED类型的发光负载但本领域技术人员应当了解:该方法还可能适用于发光二极管以外的一些其他类型的发光负载或固态照明体等。
如图27所示,可选地,直流电源Volt_1可以是整流单元,其输入端(图中未示出)接外部电网,而输出端与上述5个发光负载耦合从而提供经整流的脉动直流电压。可选地,直流电源 Volt_1也可以是电池,例如蓄电池、干电池等,这些电源具有直流稳压,可以视为是恒定电压,或者略有波动幅度(例如±0.5%或者±0.05%等)的直流电压。
可选地,发光负载可以是发光二极管阵列等。本领域技术人员可以理解:上述的5个LED类型的发光负载需要直流电源Volt_1具有一定的工作电压Volt_NORM,才能全部被正常点亮/导通。假定,理想地,直流电源Volt_1的输出电压可以全部落在n个发光负载n_LED上,不存在其他的分压器件。则n个发光负载n_LED被全部导通时,其导通压降即为电压Volt_NORM,流经n个发光负载n_LED的电流为ILED_NORM。
而在一些应用场景中,直流电源Volt_1是可能低于工作电压Volt_NORM的。这导致5个发光负载因电压不足而无法被全部被点亮。如图34所示,例如,直流电源Volt_1的输出电压仅维持在Volt_low1的水平,因此,只能导通/点亮多个发光负载n_LED中的4个发光负载,因此,在本实施例中,通过与多个发光负载相耦合的控制单元,以对发光负载LED_N1、发光负载LED_N2、发光负载LED_N3、发光负载LED_N4、发光负载LED_N5进行旁路等方式,动态组合5个发光负载中的一个子集,或者说一部分(而非全部)以形成新的LED串联电路。该LED串联电路具有更少的发光负载,因而需要更低的电压即可被导通。
本实施例中还提出了一种LED组的控制方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处,结合图7并参考表2,将三个LED组分为两组,其中,第一组中, LED组的数量为两个,则第一组中包括三个部分LED组,分别为第一部分LED组:第一LED组LED1 和第二LED组LED2。第二部分LED组:第一LED组LED1和第三LED组LED3。第三部分LED组:第二LED组LED2和第三LED组LED3。
第二组中,LED组的数量为一个,则第二组中包括三个部分LED组,分别为第一部分LED组:第一LED组LED1。第二部分LED组:第二LED组LED2。以及第三部分LED组:第三LED组LED3。
上文中所述的LED组的控制方法包括步骤SA-1)和SA-2),其中:
在步骤SA-1)中:响应于/如果直流电源U的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮i)全部三个LED组,或ii)三个LED组中的第一组至少一个部分LED组之一;
在步骤SA-2)中:响应于/如果直流电源U的输出电压低于导通阈值,驱动点亮n个LED组中第二组至少一个部分LED组之一。
可选地,在一些实施例中,第二组至少一个部分LED组之一,在第二组至少一个部分LED组中具有最多/次多数量,或最大/次大的导通压降。例如,当第一至第三LED组的导通压降各不相等时,假设V1>V2>V3,则第二组至少一部分LED组中具有最大导通压降V1+V2,也即第一部分 LED组:第一LED组LED1和第二LED组LED2。或者,第二组至少一部分LED组中具有次大导通压降V1+V3,也即第二部分LED组:第一LED组LED1和第三LED组LED3。
如此设置,能够使得驱动电路在直流电源U的输出电压不足时,仍能运行于能量转化效率较高的旁路回路或旁路回路组合中。
可选地,在一些实施例中,导通阈值可以根据驱动电路的不同运行状态、直流电源的不同的配置而取不同的具体数值,例如阈值A(70伏特)、阈值B(180伏特)等等。导通阈值可以包括全亮阈值(例如,215伏特),直流电源U的输出电压高于全亮阈值则足以导通全部n个LED组。
针对这种直流电源为串联的n个LED组的驱动电路供电的应用场景中,本发明中提出了一个实施例的发光负载的控制方法,包括两个步骤:步骤SA-1)当直流电源的电压高于全亮阈值的电压Volt_NORM而足以导通n个发光负载时,驱动n个发光负载被点亮。
步骤SA-2)当直流电源具有低于全亮阈值的电压Volt_low1而不足以导通n个发光负载时,驱动n个发光负载部分地被点亮。
当直流电源Vlot_1具有超过全亮阈值的电压Volt_NORM从而导通全部的n个发光负载n_LED, n个发光负载n_LED中流经的电流ILED_NORM。此时n个发光负载n_LED的功率被定义为第一功率值,该第一功率值的具体数值可因具体应用场景、驱动电路/照明装置的电气特性的不同而不同。
当直流电源volt_1具有低于全亮阈值的电压Volt_low1时,在步骤SA-2中,仅导通n个发光负载n_LED中的第一部分LED组。籍此,可以保持n个发光负载n_LED整体上的发光状态,而不至于因电压不足而全部熄灭。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2)还可以包括子步骤SA-2-1):与n个发光负载n_LED的导通压降基本呈反方向地/负相关地调节流经n个发光负载n_LED的电流,以使n个发光负载的功率保持于第一功率值的邻域内。此处,n个发光负载n_LED中仅有第一部分LED组被导通,而LED组LED_N5被旁路/熄灭。n个发光负载n_LED的导通压降也就是第一部分LED组的导通压降,第一部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4的导通压降是小于 n个发光负载n_LED全部被导通时的导通压降的。
可选地,本发明的一些实施例的LED组的控制方法或者其中的步骤SA-2-1-1)还可以包括子步骤:响应于部分的LED组被单独点亮,提升部分的LED组中的电流至大于n个发光负载n_LED 被全部导通时所流经的电流,以将n个发光负载n_LED的功率保持于第一功率值的邻域内。例如,导通的第一部分LED组中的电流被通过控制单元(主动地)调节为大于n个发光负载n_LED全部被导通时的电流ILED_NORM,从而在一定程度上补偿因电压不足而造成相对于n个发光负载n_LED 全部被导通时的功率下降。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2-1)或相似的步骤还可以包括子步骤SA-2-1-1).协调i)当n个发光负载n_LED被全部导通时所流经的电流,和ii) 当部分的LED组被单独导通时的电流,以使得n个发光负载n_LED被全部导通时的功率和被单独导通的部分的LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4的功率均保持在第一功率值的邻域内。换言之,使得在照明装置Light_1中i)n个发光负载全部导通及ii)仅导通其中部分的LED组 LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4这两种状态下,n个发光负载n_LED的(整体)功率保持基本相同。
具体地,n个发光负载为5个LED组,第一部分发光负载包括第一部分LED组。本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2-1-1)或相似的步骤,还可以包括子步骤I)和子步骤II)。在子步骤I)中,当直流电源具有高于全亮阈值的电压Volt_NORM时,如果该直流电源Volt_1的输出电压是有浮动的,则随直流电源Volt_1输出电压的降低而提升5个LED组n_LED 中的电流ILED_NORM。随直流电源Volt_1的电压的升高而减小5个LED组n_LED中的电流ILED_NORM。以及,在子步骤II)中,当第一部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4被单独导通或者直流电源Volt_1的电压低于全亮阈值时,随第一部分LED组的导通压降的降低而提升第一部分LED 组中的电流;随第一部分LED组的导通压降的升高而减小第一部分LED组中的电流。当然,如果第一部分LED组的导通压降保持基本不变,则可以通过控制电路Contro_1,调节第一部分LED组中的电流保持基本不变。从而,在直流电源Volt_1的电压的变化过程中,5个LED组的整体上的功率被保持在第一功率值的邻域内,对应地,5个LED组的整体上的/光通量也保持基本恒定。
例如,以与n个发光负载n_LED的导通压降成反比例地调节为ILED_1。从而,以使n个发光负载的功率保持于第一功率值的邻域内。由于n个发光负载n_LED全部被导通时也具有第一功率值,因此,虽然直流电源Vlot_1的电压下降,但是,n个发光负载n_LED(整体上的)功率以及因此而形成的光通量可被保持(基本)恒定。
当然,可以理解:在直流电源Volt_1的电压Volt_low1虽然较低,但可能除了足以单独导通第一部分LED组之外,也足以单独导通第二部分LED组。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2)或相似的步骤,以及这些步骤的子步骤还可以包括以下的步骤:当直流电源Volt_1的电压被保持于电压水平 Volt_low1(低于全亮阈值),以交替或循环的方式,在时间上互补地导通/点亮第一部分LED组和第二部分LED组(或者还有第三部分LED组)。除了第一部分LED组和第二部分LED组在短暂的切换过渡过程,任意时刻都只有一部分LED组被导通,这可以适应直流电源Volt_1的低电压水平Volt_low1。同时,由于第一部分LED组、第二部分LED组随时间均被点亮,且在导通的波形上互补。因此,5个LED组中不存在常灭的LED组,将从直流电源Volt_1处获得的电能散布到5个 LED组上,提升了光通量的分布效果。
在另外一些场景中,直流电源Volt_1可以是整流单元,其输入端(图中未示出)接外部电网,而输出端与上述5个发光负载耦合从而提供经整流的脉动直流电压。这种脉动直流电压具有较明显的变化幅度,在浮动过程中,可能出现不同的多个电压区间,某一个电压区间可能位于全亮阈值之上,而其他电压区间可选地均低于全亮阈值,从而不足以导通全部的5个LED组。
图35为本发明一实施例的在第一电压区间中两部分LED组交替导通的波形示意图。下面参考图35对直流电源Volt_1向5个LED组提供周期性变化的电压,例如脉动直流电压的场景进行说明,在图35的T1-T2和T3-T4时段,以及T1’-T2’和T3’-T4’内,直流电源Volt_1的输出电压V21(T)四次位于第一电压区间Interv_1,低于全亮阈值,不足以导通全部的n个LED组。对应地,在图35或图22所示的这种脉动直流电压的供电下,本发明的一些实施例的LED组控制方法或者其中的步骤SA-2)或相似的步骤,以及这些步骤的子步骤还可以包括以下的步骤SA-2-a) 中备选的(alternative)两个子步骤1)、2),或步骤SA-2-b)中备选的(alternative)两个子步骤3)、4)在内的4个子步骤中的任一个:
SA-2-a)-子步骤1).响应于直流电源Volt_1的电压V21(T)位于第一电压区间Interv_1,在第一电压区间的持续期之内,循环导通/点亮n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集/多个部分,例如第一部分LED组,第二部分LED组。其中,直流电源Volt_1的电压位于第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上时,第一部分LED组,第二部分LED组均可被(例如以几十k的高频)交替导通。值得注意的是,上述实施例以及本发明的其他相关的实施例中,通过控制单元Contr_1的驱动,在直流电源Volt_1的电压V21(T)位于第一电压区间Interv_1中任一电压水平期间,第一部分LED组,第二部分LED组均可被(例如以几十k的高频)交替导通。换言之,本发明的一些实施例中的第二部分LED组、第一部分LED组之间的交替导通,可以被控制单元Contr_1在第一电压区间的任一时刻主动发起;其中,第一电压区间也可以是任意小,或第一电压区间的范围也可以小于n个LED组中任意一个LED组的导通压降,这意味着,当直流电压Volt_1的输出电压从第一电压区间的上限电压水平降至其下限电压水平,该输出电压在n个 LED组中所能导通的LED组的数量不变,但在本发明一些实施例的驱动电路/控制方法中依然可以通过控制单元主动发起n个LED组中多个子集/部分LED(a plurality of subsets/portions of LED array)的轮换导通或交替导通。本实施例中的交替/轮换导通不同于以下情况:直流电源的电压水平跨越不同的低压区间,而在第一部分LED组、第二部分LED组或更多的LED组中造成被动的、响应于电压变化的切换导通,例如:在第一低电压间导通第一部分LED组,在第二电压区间导通第四部分LED组,在第三电压区间导通第五部分LED组,……,等等,其中,第一电压区间、第二电压区间、第三电压区间的电压,依次减小,对应的被导通的第一部分LED组,第四部分LED组、第五部分LED组的导通压降也依次减小,LED组数量可能也依次减小。此处所述,也适用于其他相关的实施例的装置、方法及其步骤。
SA-2-a)-子步骤2).在多次发生的第一电压区间(例如图35中所示的4个)中每一个的持续期之内,交替导通/点亮n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集,例如第一部分LED组,第二部分LED组。此处以及其他相关实施例的装置、方法及其步骤中,第一部分LED组和第二部分LED组的导通状态state_N4和state_N5,如图35所示,是彼此互补的,即在第一部分LED组导通期间,第二部分LED组处于关断状态,在时域上各有一定的占空比,比如分别是50%。以及,第一电压区间具有位于全亮阈值以下的电压范围。
SA-2-b)-子步骤3).响应于直流电源Volt_1的电压V21(T)的变化而周期性地产生第一电压区间Interv_1,循环导通n个LED组中对应于第一电压区间的多个子集,例如第一部分LED 组,第二部分LED组。其中,交替导通的频率大于、小于、或等于直流电源的电压变化的频率,图 35所示,为交替导通的频率大于直流电源Volt_1的电压变化频率的情况:在一个脉动周期中,出现两次第一电压区间,而在一个电压区间的持续期内,在第一部分LED组与第二部分LED组之间发生三次以上的交替导通,如图所示。通过这种较高频率的交替/循环导通,可以随时间(over time) 把n个LED组的功率在空间上分布更加均匀,进一步降低频闪/照明闪烁。
子步骤4).在多次发生的第一电压区间Interv_1的持续期内,轮换点亮n个LED组中对应于第一电压区间Interv_1的多个子集,例如:第一部分LED组,第二部分LED组。其中,多次发生的第一电压区间Interv_1中的一个,或者连续的两个或两个以上仅对应于多个子集之一。换言之,在多次第一电压区间中的1个,或者连续/断续的2-5个中,仅有多个子集之一被点亮。亦即,例如,图35中4个第一电压区间Interv_1中的前2次的持续时间内,均只点亮第一部分LED组,而在后2次第一电压区间Interv_1的持续时间内,切换点亮第二部分LED组,而截至第一部分 LED组(图中未示出)。当然,第一电压区间具有位于全亮阈值以下的电压范围。
另外,循环导通,或者轮换点亮意味着:多个子集的LED组,例如上述的第二部分LED组和和第一部分LED组将被依次重复点亮,亦即,子步骤4等将随第一电压区间Interv_1的反复发生而被循环/重复执行。当然,应当理解,针对两者之间可以称之为交替导通,针对三者及以上可以称之为循环导通。因此,可选地,还可以存在第三部分LED组,则第一部分LED组、第二部分LED 组、第三部分LED组可以被循环导通。
另外,值得注意:交替导通的两部分LED组可以被理解为:各自仅包括一个LED组,即第二部分LED组仅包括LED_N5,第一部分LED组仅包括LED_N4。另外,如果在两部分LED组之间轮换,尤其是在第一部分LED组、第二部分LED组和第三部分LED组三个子集的LED组之间循环/轮换导通,则这多部分LED组之间也可以被理解为:可以存在交集。例如,可以这样配置n个LED组的3个子集:第一部分LED组仅包括4个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4,第二部分的 LED组仅包括4个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5,第三部分的LED组仅包括4个LED 组LED_N1、LED_N2、LED_N4、LED_N5。此处所述也适用于本发明其他任一相关的实施例的控制方法或装置。
可选地,第一部分LED组、第二部分LED组均为n个LED组的真子集,并且,第一部分LED 组、第二部分LED组、第三部分LED组之间无交集,例如,备选地,还可以这样配置n个LED组的3个子集:第一部分LED组仅包括1个LED组LED_N4,第二部分的LED组仅包括1个LED组LED_N5,第三部分的LED组仅包括1个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3。此处所述也适用于本发明其他任一相关的实施例的控制方法或装置。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,如果第一部分LED组与第二部分LED组无交集,则的控制方法还包括步骤:保持n个发光负载n_LED中的第三部分LED组常亮,例如,针对第一电压区间Interv_1,第三部分LED组可以是发光负载LED_N1、LED_N2、LED_N3中任一个或多个,其中,发光负载LED_N1、LED_N2或LED_N3既不属于第一部分LED组,也不属于第二部分LED组LED_N5。该第三部分LED组与其他的LED组串联,且保持常亮,这提升了直流电源Volt_1 向n个发光负载n_LED供电的效率。其中,优选地,上述第三部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3 包括n个发光负载中除了第一部分LED组、第二部分的LED组之外所有的发光负载,或者,上述第三部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3具有第一电压区间在n个发光负载中除了第一部分LED 组LED_N4、第二部分LED组LED_N5之外可以点亮的最大或次大数量的发光负载。可选地,第三部分LED组与第一部分LED组和第二部分LED组中任一者均无交集。
可选地,第一电压区间在n个LED组n_LED中对应的多个子集为:第一部分LED组和第二部分LED组。本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-a)还包括子步骤SA-2-a-1):在第一电压区间的持续期内,交替地导通第一部分LED组和第二部分LED组。步骤SA-2-b)还包括子步骤SA-2-b-1):以循环方式,将第一部分LED组和第二部分LED组分别导通于直流电压的相邻发生的两次第一电压区间。例如,直流电源输出脉动直流电压,在图35的第一脉动周期中,先后出现了两次第一电压区间a和b,位于第一脉动波的峰值两侧,则在第一次的第一电压区间a 中,仅导通第一部分LED组,而在第二次的第一电压区间b中,单独导通第二部分LED组。在后续的每个脉动周期中,以这种方式,循环导通第一部分LED组和第二部分LED组。在这种情况下,第一部分LED组和第二部分LED组的循环导通的周期/频率,可以被视为与直流电源的脉动直流电压的周期/频率相同。
当然,可替代地,在上述的第一脉动周期中先后出现的两次第一电压区间a和b中,可以仅导通第一部分LED组,而在接续的第二脉动周期中出现的两次第一电压区间中,仅导通第二部分 LED组,在这种情况下,第一部分和第二部分LED的循环导通的频率,可以被视为小于直流电源的脉动直流电压V21(T)的频率。进一步可替代地,在上述的第一脉动周期中单一的一次(single one time of)第一电压区间a中,可以反复多次(例如几百次)地,交替导通第一部分LED组和第二部分LED组,而其中的交替频率,大于直流电源的脉动直流电压的频率。更大的交替/轮换导通的频率,可以将功率/光功率/光通量更均匀地随时间分布于n个发光负载上,或者说每个发光负载更频分地分享(share)整体的光通量,这降低了频闪,且由于视觉暂留原理,也会提供更好的照明性能。
可替代地,在上述的第一脉动周期中先后出现的两次第一电压区间a和b中,可以仅导通第一部分LED组,而在接续的第二脉动周期中出现的两次第一电压区间中,仅导通第二部分LED组,在这种情况下,第一部分LED组和第二部分LED组的轮换导通的频率,可以被视为小于直流电源的脉动直流电压的频率。进一步可替代地,在上述的第一脉动周期中单一的一次第一电压区间a 中,可以反复多次(例如几百次)地,交替导通第一部分LED组和第二部分LED组,而其中的交替频率,大于脉动直流电压的频率。
可选地,循环/轮换地被导通的第一部分LED组和第二部分LED组的并集之中的LED组的数量,大于第一电压区间在n个LED组中足以点亮的LED组的最大数量。例如,n个LED组包括5 个LED组:LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4,LED_N5。其中,LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、 LED_N4属于第一部分LED组,而LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5属于第二部分LED组。而由于第一电压区间低于预定电压阈值不足以导通全部的5个LED组而只能导通LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N4。另外,LED组LED_N5的导通压降低于LED组LED_N3和LED组LED_N4的导通压降之和,所以第一电压区间也足以导通第一部分LED组。在轮换过程中,第一部分LED组LED_N1、 LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5的并集覆盖了 LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4,LED_N5。即,如果轮换频率恰当,则在每一次的第一电压区间的持续期间,全部的5个LED组均可以有光通量产生。换言之,在述第一部分LED组LED_N1、 LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5,轮换导通点亮时,5个LED组中可发光的LED组,是第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4或第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5的并集,因此,在感观上,n个LED组的可发光面积,大于第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4或第二部分LED组LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N5被单独导通时的可发光面积。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,在步骤SA-2-a-1)或相似的步骤中,轮换/交替导通的交替频率为[0.5kHz,1000kHz]中任一值。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,第一部分LED组和第二部分LED组,分别包括n个LED组中一个或多个LED组,或者,串联的n个LED组中除尾部的至少一个LED组(例如与电源负极相连的一个或多个LED组)之外的其他LED中的一个或多个,以适应第一电压区间。
可选地,此处以及本申请的其他一些实施例的控制方法/控制方法相关的电路结构,可参见包括标题“浮地/共地旁路”下的发明内容的相关描述。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,其中,第一部分LED组LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N4与第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5的并集,此处为全部的无5 个LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4,LED_N5,覆盖/含盖了n个LED组中的全部或n-1个(次大数量),从而,当第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5和第一部分LED组 LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4交替导通,尤其是以高频,的时候,可以保持(光源)发光面积(基本)与n个LED组在被足够的直流电源电压全部导通时相同,且很大程度上降低了频闪。
可选地,第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4第二部分LED组LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N5的数量,均为第一电压区间在n个LED组中能够点亮的LED组最大数量即4个。
可选地,在一些实施例中,第一部分LED组的数量为第一电压区间在n个LED组中能够点亮的LED组最大数量/次大数量,在本实施例中,第二部分LED组的数量为第一电压区间在n个LED 组中能够点亮的LED组次大数量/最大数量。在本实施例中,直流电源Volt_1以第一电压区间在 5个LED组中能够点亮的LED组的最大数量为4,次大数量为3。例如,n个LED组包括5个LED 组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4和LED_N5。其中,阵列LED_N1、LED_N2、LED_N5属于第一部分LED组,而阵列LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4属于第二部分LED组。由于第一电压区间低于预定电压阈值不足以导通全部的5个LED组而只能导通4个LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、 LED_N4。另外,阵列LED_N5的导通压降低于LED_N3、LED_N4的导通压降之和,所以第一电压区间也足以导通第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N5。在轮换过程中,第一部分LED组LED_N1、 LED_N2,LED_N5具有第一电压区间在5个LED组中能够点亮的LED组次大数量:3个。第二部分 LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4具有第一电压区间在5个LED组中能够点亮的LED组的最大数量:4个。被轮换的多个部分/子集的LED组中的LED组越多,或者导通压降越大,则效率越高,如果功率被维持基本恒定,则该功率通过轮换而被散布到更多的LED组上,使得(光源) 发光面积越大。可选地,第一部分LED组的数量与第二部分LED组的数量相同。例如在上述实施例中,例如,n个LED组包括5个LED组:LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4、LED_N5。其中, LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5属于第二部分LED组,而LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4属于第一部分LED组。而又由于第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分LED 组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5的功率被保持为基本相同,所以,在这两部分LED组被轮换导通时,尤其是被高频轮换导通时,相同的功率被始终分散在相同数量的LED上,因此避免了因相同的能量被反复地集中/分散,而带来的亮/暗的闪烁/频闪。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,直流电源Volt_1输出经整流的脉动直流电压,第一部分LED组与第二部分LED组彼此之间无交集(例如阵列LED_N3、LED_N4属于第一部分LED组,而阵列LED_N1、LED_N2、LED_N5属于第二部分LED组),且具有相同的导通压降,对应地,交替导通过程中,第一部分LED组与第二部分LED组中流经的电流被分开关单元控制为形状互补的方波或具有较平滑的上升和下降边沿的类似梯形的方波,且幅值基本相同,占空比各为50%,这样更有利于亮度一致,改善发光效果。当然,可以理解,如果第一部分LED组与第二部分LED组的导通压降不同,则第一部分LED组与第二部分LED组中流经的电流波形在形状上可以依然保持互补,但幅值则可选地与电压成反比地不同,占空比可能也不再是50%,而是4:6或其他比例。目的之一是为调节第一部分LED组与第二部分LED组在交替导通过程中,两者的功率、光通量始终是相称的,以及对外部也基本不会因为交替导通而形成照明效果上的差异或者说频闪,在此目的之下,上述的占空比、电流幅度等数值,均可根据需要而被调节,而不限于上述给出的示例性的数值。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,多次的第一电压区间,随脉动直流电压而周期性发生。多次第一电压区间可能随时间(over time)发生于同一个电压脉动周期内,或者,分布于连续的多个脉动周期中。
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-a-1)或SA-2-b-1)或相似的步骤,还可以包括:SA-2-ab-1)在第二部分LED组和第一部分LED组之间无交集的情况下,则在交替导通的过程中,协调第一部分LED组和第二部分LED组中的电流,以使n个LED组的功率被保持于第一功率值的邻域内。备选地,在第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5和第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4具之间有交集的情况下,在循环/轮换导通的过程中,协调第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N5中的电流,以使全部5个LED组的功率被保持于第一功率值的邻域内.
可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-a-1)或SA-2-b-1)或相似的步骤,还可以包括:
分别根据第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N5的导通压降,调节第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分 LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5中的电流,以使得第一部分LED组LED_N1、LED_N2, LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5在轮换导通的循环过程中的功率的相对变化率,小于某一个数值较小的预定百分比,其中,预定百分比为小于10%,小于0.5%、 2%或者5%的数值。籍此,维持第一部分LED组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N4和第二部分LED 组LED_N1、LED_N2,LED_N3、LED_N5在轮换导通的循环过程中,n个LED组的整体光通量基本恒定。可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-ab-1)或相似的步骤,还可以包括:步骤SA-2-ab-1-1)和步骤SA-2-ab-1-2)
在步骤SA-2-ab-1-1)中,在从第一部分LED组至第二部分LED组的切换过程中,动态地控制第一部分LED组中的电流随第二部分LED组中的电流增大而同步地减小,以使第一部分LED组的功率或光通量的下降被第二部分LED组的功率的增加所补偿/抵消,并保持该第一部分LED组切换至第二部分LED组的过程中,两者的整体功率,与切换过程之前和之后两者的总功率基本相同。
类似地,在步骤SA-2-ab-1-2)中,在从第二部分LED组至第一部分LED组的切换过程中,动态地控制第二部分LED组中的电流随第一部分LED组中的电流增大而同步地减小,以使第二部分 LED组的功率或光通量下降被第一部分LED组的功率增加所补偿/抵消,并保持该第二部分LED组切换至第一部分LED组的过程中,两者的整体功率,与切换过程之前和之后的两者的总功率基本相同。
图17为本发明另一实施例中的分开关单元或对应的LED组在切换的过渡状态中的电流波形图。可选地,本发明的一些实施例的LED组控制方法中,步骤SA-2-ab-1-2)或相似的步骤,还可以包括:如图17所示,在从第二部分LED组切换至第一部分LED组的过渡过程中,例如时段 TB1~TB2,,在第二部分LED组中电流的下降幅度超过预设幅值之前,控制第一部分LED组中电流同步增大;以及步骤SA-2-ab-1-1)还包括:在从第一部分LED组切换至第二部分LED组的过渡过程中,例如时段TC1~TC2,在第一部分LED组中电流的下降幅度超过预设幅值之前,控制第二部分 LED组中电流同步增大。其中,预设幅值可选地为0~5%之间任意值。籍此,动态控制第二部分LED 组和第一部分LED组在互相切换的过度过程中,整体功率波动较小。进一步降低频闪。
随着脉动直流电压VREC(T)的波动,可以在一个脉动周期的不同阶段,对应于不同的脉动直流电压VREC(T)数值而控制具有不同的导通压降的LED组组被点亮,这样可以提高发光负载的效率,可以参见其他实施例中的表2所示。但是在不同的LED组组合之间切换时,会带来(低频的)频闪。
如图48所示,发明人在研究这种造成频闪的原因后,提出了几种克服/降低频闪或照明闪烁的构思,其中之一是不再随脉动直流电压VREC(T)的波动而切换点亮不同组的LED组,而根据脉动直流电压VREC(T)在脉动周期中的最小值,仅点亮n个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、 LED_N5中的一部分的LED组,而不再是全部的5个LED组。例如,脉动直流电压VREC(T)的最小值低于全亮阈值ALL_ON,而高于LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4的导通压降,也高于 LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5的导通压降,则在全脉动周期内,仅导通LED组LED_N1、 LED_N2、LED_N3、LED_N4或者,LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5。即便脉动直流电压VREC(T)回升到最高值,该最高值及其邻域内而足以导通全部n个LED组,也依然保持导通上述n 个LED组中的部分LED组,例如:i)LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4,或者ii)LED组 LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5。
当然,为便于说明,假定LED组LED_N5和LED组LED_N4具有相同的导通压降,即第一部分 LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5 具有相同的导通压降。进一步可选地,可以在全脉动周期内,仅导通第一部分LED组LED_N1、 LED_N2、LED_N3、LED_N4,而不导通第二部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5。也可以将第一部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、 LED_N5以第一预定频率轮换导通在脉动周期中。由于该第一预定频率可以通过定时器等装置发生并设定为高于工频,因此这种轮换并不会带来低频的频闪,而却可以带来其他的有益效果,可参见相关实施例,此处不再赘述。
图49是在一些实施例中的方法/装置中为n个LED组提供电能的直流电压波形图。在一些实施例的控制电路、驱动电路、控制方法或照明装置中,通过获取该(些)电路或装置中的至少一个电信号,判断向n个LED组所提供的直流电压(例如脉动直流电压VREC(T)、STEP(T))与导通阈值(例如,全亮阈值ALL_ON)之间的大小关系,或者,判断直流电压是否位于第一电压区间 VInterval_1st之内,从而,根据判断结果,对应地控制n个LED组中全部或部分被点亮,其中,第一电压区间VInterval_1st的上限即为全亮阈值ALL_ON,第一电压区间VInterval_1st的下限即为第一旁路阈值BP_1st。然而,应当注意:这些实施例的方法、装置或者电路中,可以利用直流电压的(瞬时的/当前的)数值直接地或实时地判断该直流电压相对于导通阈值的大小关系,或者,位于第一电压区间以内、以上或以下。其中,直流电压可能是恒定的,也可能是可变的。如果直流电压是可变的,这种可变性(variability)可以体现在电压波形的局部变化(例如直流电压 VREC(T)始终在波动),也可以体现在电压波形的整体变化/包络线的变化,例如直流电压STEP(T) 以及VREC(T)在多数时间内保持基本稳定,而在T001时刻附近,VREC(T)的波谷部分、STEP(T) 降至全亮阈值ALL_ON以下,在这种情况下,响应于直流电压相对于导通阈值或第一电压区间 VInterval_1st的变化,进一步控制n个LED组以对应的方式被点亮。
可变的直流电压的水平可能是随机变化的,也可能具有某种规律性。这种规律的直流电压可以是由交流电整流之后而产生的脉动电压VREC(T),这种脉动直流电压VREC(T)在局部具有相对固定的波动,或者说具有相对稳定的规律性或统计特征。由于该脉动直流电压具有局部的周期性,则在一些实施例的电路中,例如当该装置执行相关的控制方法时,可以测量对脉动直流电压VREC(T) 具有表征意义的第二电信号,并据此来判断/估计在直流电压VREC(T)的脉动变化过程中的任一时刻的电压值与导通阈值或第一电压区间之间的关系。其中,第二电信号可以是反映所述脉动直流电压的i)最大值、ii)最小值、iii)平均值或iiii)有效值等的测量信号,该测量信号可以被取自电路或装置中的多种位置,包括第一电信号、第二电信号在内的至少一个电信号在电路或装置中被获取的具体方式并不构成对本发明的限制。此处,由于这种规律性/周期性的存在,所以,第二电信号可能并非取自当前时刻的电路或装置,但却可以反映当前时刻的直流电压VREC(T)及其与导通阈值/第一电压区间之间的关系。第二电信号可能并非是直流电压VREC(T)的周期中的波谷值,但却可以反映直流电压VREC(T)在脉动周期中的最小值以及该最小值与导通阈值/第一电压区间之间的关系。
当然,在一些实施例中,可以通过直接测量脉动直流电压的波谷部分/最小值或其邻域内的电压,根据该脉动直流电压的最小值是否小于全亮阈值,来判断脉动直流电压是否(至少部分地)降至某导通阈值(例如全亮阈值)以下。具体的测量和判断的手段并不构成对本发明的限制,例如,本发明中一些实施例中,为进行典型的示意性说明,借助脉动直流电压在某个时段之内的最小值而进行的该脉动直流电压相对于全亮阈值变化的判断,如果脉动直流电压的脉动周期中最小值大于全亮阈值,则表征着脉动直流电压足以在全周期内导通全部n个LED组。替代地,这些实施例中,也均可根据脉动直流电压的(瞬时的/当前的)数值直接地或实时地判断该脉动直流电压相对于全亮阈值变化。
进一步地,这种脉动直流电压在较长的时域内可能是稳定的,也可能会伴随偶发的阶跃性变化,如图49中的直流电压STEP(T)和VREC(T)在T001、T003时刻附近的波形所示。一般地,造成这种阶跃性突然变化的原因可能是,脉动直流电压VREC(T)来自于市电/电网,市电可能因电网负载的变化从而在较高水平和较低水平之间变化,而且在高水平和低水平上的维持时间也都相对较长,例如1-2个小时,从而呈现如图43、图49中VDC(T)、STEP(T)和VREC(T)所示的波形变化。相应地,本发明中一些实施例的控制方法也不仅适用于平均值不变的脉动电压,也适用于图 43或图49中所示的这种具有整体变化的直流电压,例如其平均值随时间变化的脉动电压,或者其他其他形式的可变电压(具有或不具有周期性,或者完全随机变化)。即使对于具有周期性的可变电压,本发明中一些实施例的控制方法中在不同部分的LED组之间逐步转换、高频轮换等相关步骤或控制手段,也不限于与脉动电压的脉动周期同步地被执行,这也适用于本发明中的其他实施例,不再赘述。另外,对脉动电压等直流电压是否穿越电压区间或导通阈值的检测、判断和响应也可采用迟滞/滞环的方式。申请人保留对这些多样化的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
下述一些实施例中,将典型地以图49中所示的可变的直流电压STEP(T),或者图48/图49 具有一定周期性脉动直流电压VREC(T),为n个LED组的供给电能的应用场景为例,对本发明的一些实施例的方法或装置、电路进行说明,继续参考图48,横轴为时间轴,纵轴VREC(T)对应交流电整流后的脉动直流电压;纵轴ALL_ON对应于LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、LED_N5 均导通时的导通压降之和,也即全亮阈值;纵轴IB1(T)对应于第一部分LED组LED_N1、LED_N2、 LED_N3、LED_N4单独导通时的电流;纵轴IB2(T)对应于第二部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、 LED_N5单独导通时的电流;纵轴IB(T)对应于全部n个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、 LED_N5导通时的电流,其中,每一阴影部分沿横轴方向的宽度代表对应的脉动周期内工作于第一部分LED组和/或第二部分LED组的时间。为了便于说明,本实施例中,假设第一部分LED组和第二部分LED组的导通压降相同。
另外,脉动直流电压VREC(T)来自于市电,而市电在较高水平和较低水平之间变化,但这种变化的频率并不高,而且在高水平和低水平上的维持时间也都相对较长,例如1-2个小时。上述的脉动直流电压VREC(T)在其脉动周期内最小值处无法导通全部n个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、 LED_N4、LED_N5的情况,一般发生在脉动直流电压随市电的波动而降低到较低水平时。而如果市电回升至较高水平时,则脉动直流电压VREC(T)也具有整体上的较高水平,此时,脉动直流电压 VREC(T)在其脉动周期内最小值处也可以导通全部n个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、 LED_N5。而在这种较高的脉动直流电压VREC(T)的情况下,可以恢复全部n个LED组LED_N1、 LED_N2、LED_N3、LED_N4、LED_N5均被点亮的状态,而不再仅导通其中的一部分。但是,对于n 个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、LED_N5和部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、 LED_N4之间的切换的过程,如果不通过控制单元(例如具有积分器)的控制,而仅仅依靠简单的电路的对直流电压的变化的响应,则这种突然的完全互换/切换,例如:前一个周期检测到脉动直流电压VREC(T)的最小值高于全亮阈值ALL_ON,而后一个周期内立即从第一部分LED组被导通的状态,转换至n个LED组全部导通的状态,会产生光的突变。
对此,发明人提出的至少以降低频闪或照明闪烁为目的的另一种构思是:通过包括积分器等模块的控制单元,主动地控制部分LED组与全部n个LED组之间的转换过程,从而使该过程横跨 (traverse)多个脉动周期中逐步进行、逐渐完成,而不是在前后相邻的脉动周期内、或者说同一个脉动周期内完成。这进一步避免了n个LED组和部分LED组之间切换过程中的频闪。
如上所述,发明人针对本发明的一个方面提出了几种技术构思:在n个LED组和部分LED组之间进行渐进式切换、低压水平下锁定点亮部分的LED组而不是全部、低压水平下轮换导通n个 LED组中的多个部分/子集的LED组。此处,应当注意:这些构思均可以独立地被应用于本发明的一些实施例的方法或被实施于本发明的一些实施例的装置中。但为提供简化而典型的描述,在本发明的一些实施例中,将以组合了两个或多个构思的实施例为例进行说明。
本发明的另一个实施例的方法中,还提出了一种LED组控制方法包括步骤SA-1)和步骤SA- 2),在该方法的步骤SA-1)中,响应于脉动直流电压VREC(T)的最小值高于全亮阈值ALL_ON而足以导通n个LED组时,例如图48中,T003至T004之间,驱动n个LED组被全部点亮。在本实施例的方法的步骤SA-2)中,响应于脉动直流电压VREC(T)低于全亮阈值ALL_ON,仅驱动n个LED 组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、LED_N5(以下简称LED_N1-5)中的部分LED组被点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,直流电源输出经整流的脉动直流电压,以及,步骤SA-2) 还包括步骤SA-2-NO):响应于脉动直流电压VREC(T)的最低值降至全亮阈值ALL_ON以下,在脉动直流电压VREC(T)的至少一个脉动周期的每一个之中,仅驱动n个LED组中部分LED组被点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,部分的LED组为n个LED组中的第一部分LED组LED_N1、 LED_N2、LED_N3、LED_N4(以下简称LED_N1-4),可被位于例如图48或图49所示的T001~T003- 1时段内的较低水平的脉动直流电压VREC(T)在每一个脉动周期中的最小值电压所导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,部分的LED组为n个LED组LED_N1-5中的多个部分的LED 组,可分别被T001~T003-1时段内的较低水平的脉动直流电压VREC(T)在每一个脉动周期中的最小值电压所导通/点亮。
可选地,本发明的一些实施例中,其中,第一部分LED组LED_N1-4具有脉动直流电压VREC(T) 的脉动周期中最低值电压在n个LED组LED_N1-5中所能导通的最大数量或次大数量,即4个。或者,多个部分LED组分别具有脉动直流电压VREC(T)的脉动周期中最低值电压在n个LED组LED_N1- 5中所能导通的最大数量或次大数量。
具体地,在步骤SA-2-NO)中,响应于脉动直流电压VREC(T)的最低值降至全亮阈值ALL_ON以下,在至少一个脉动周期中每一个之内(或跨越至少一个脉动周期中一个或多个),以第一预定频率主动地控制以循环导通/点亮n个LED组中的第一部分LED组LED_N1-4、第二部分LED组等多个部分的LED组。作为备选的另一种方式,在步骤SA-2-NO)中,响应于脉动直流电压VREC(T)的最低值降至全亮阈值ALL_ON以下,在至少一个脉动周期中每一个之内(或跨越至少一个脉动周期中一个或多个),主动地控制n个LED组中的第一部分LED组LED_N1-4被单独导通/点亮。由于步骤SA-2-NO)中的“第一部分LED组被单独点亮”和“多个部分的LED组被循环点亮”的两种方式存在类似性,为不带来过多赘述,在一些相关的实施例中仅以“在每个脉动周期内循环点亮多个部分的LED组”为例进行说明,但并不排除“在每个脉动周期内仅点亮第一部分LED组”也属于本发明的另一个角度的实施方式。
更优选地,在步骤SA-2)中,还可以主动控制该第一部分LED组LED_N1-4中一个或多个,例如LED_N4,与n个LED组LED_N1-5中的第二部分LED组,例如LED组LED_N5,以第一预定频率 (例如40kHz等)进行远高于工频的交替地或轮换地导通/点亮,此处,应当理解:通过这些步骤及其实施例,在较低水平的直流电源的脉动周期中,任意时刻/任一时刻仅点亮n个LED组LED_N1- 5中的一部分而不是全部。这样,锁定了第一部分LED组LED_N1-4在脉动周期内被点亮的状态,而不发生随脉动周期的低频的LED组的切换,即,不再随着直流电压的数值从全亮阈值以下脉动回升至全亮阈值以上,进而从第一部分LED组LED_N1-4被点亮的状态又(被动地)切换回全部n 个LED组LED_N1-5均被点亮的状态。当然,随着脉动直流电压VREC(T)继续波动至更低的水平而在该脉动直流电压VREC(T)的最小值处不足以导通第一部分LED组LED_N1-4,则可以从第一部分 LED组LED_N1-4被点亮的状态再切换至更低的脉动直流电压VREC(T)水平所对应的LED组组合,例如第四部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、第五部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N4。如果脉动直流电压VREC(T)保持在这个水平不变(例如其有效值或平均值不变),则在相应的脉动周期中,无论波峰处还是波谷处,均仅导通这个脉动直流电压VREC(T)水平所对应的LED组组合,例如第四部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、第五部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N4两者之一,或者以上述的高于工频的第一预定频率,轮换导通第四部分LED组LED_N1、LED_N2、 LED_N3和第五部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N4,在本实施例以及其他一些实施例中,这种不同的多个部分的LED组之间的高频轮换导通的过程被通过图47或图48的波形图中(点状)阴影部分示意。籍此,针对有效值或平均值有时会发生一定的波动的脉动直流电压VREC(T),锁定脉动直流电压VREC(T)的最小值可导通的LED组(最大)组合进行点亮,降低了n个LED组随脉动直流电压VREC(T)的波动而切换点亮存在导通压降的差别的不同LED组组合过程中的频闪。
当然,从另一个角度可以理解:第一部分LED组LED_N1-4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2、 LED_N3、LED_N5在以被第一预定频率切换点亮的过程中,LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3可被视为保持常亮状态,而高频轮换只发生在LED组LED_N4和LED组LED_N5之间。可选地,LED组 LED_N4和LED组LED_N5具有相同的导通压降。
其中,第一部分LED组中的LED组的数量为4,可选地,第一部分LED组LED_N1-4可以被从n个LED中选择性地(动态)配置,从而使得该数量4,也是脉动直流电压VREC(T)在其最低值处所能在n个LED组LED_N1-5中导通的最大数量或次大数量。这以以最大效率适应(adapted for) 直流电压、充分利用直流电压,并使得n个LED组在较低水平的脉动直流电压VREC(T)情况下获得较大的发光面积。
优选地,被轮换的多个部分的LED组,例如第一部分LED组LED_N1-4、第二部分LED组LED_N1、 LED_N2、LED_N3、LED_N5的并集含盖了n个LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N4、LED_N5 的全部5个或4个。进而,全部n或n-1个LED组均处于被以第一预定频率被主动地轮换点亮的状态或常亮的状态,因而,在用户肉眼观察视角下,与n个LED组全部被正常导通的发光效果、频闪性能相当,虽然在每个瞬时只有4个LED组被导通,但n个LED组在整体上发光面积保持不变,而不会受到脉动直流电压VREC(T)的波动的整体上或局部的影响。
优选地,步骤SA-1)与步骤SA-2)之间还包括针对n个LED组和部分LED组的互相切换/转换/过渡的步骤。在本发明的一些实施例中,将“n个LED组LED_N1-5全部点亮”与“LED组LED_N1- 4和LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5轮换点亮”之间的切换过程分配在多个脉动周期内逐步/逐渐完成。具体地,针对上述的从“n个LED组全部点亮”到“部分LED组轮换点亮”或者从“部分LED组轮换点亮”到“n个LED组全部点亮”的切换过程,相关实施例的方法还可以包括步骤,通过多个连续的脉动周期,逐渐调整(例如递进或递减地)“部分LED组轮换点亮”的持续时间与“n个LED组全部点亮”的持续时间之间的相对比例,或者,逐渐调整“部分LED组轮换点亮”所对应的电流与“n个LED组全部点亮”所对应的电流在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值,例如一者逐渐增大而另一者逐渐减小。
一般地,在一些市电的应用场景中,直流电压是将市电输入进行整流之后所输出的脉动直流电压VREC(T),市电的波动一般是有一定规律的,而不是完全随机和无序的,例如在市电虽然在较高水平和较低水平之间变化,但这种变化的频率并不高,而且在高水平和低水平上的维持时间也都相对较长,例如1个小时。有时候,直流电压虽然整体上处于低水平但直流电压在其脉动周期中的最大值仍然大于全亮阈值,即足以点亮全部的n个LED组。此处,将以这种情况为例,对本发明的一些实施例的方法进一步说明,但应当了解:本发明的相关实施例的方法并不限于这种直流电压相对于全亮阈值的波动的情况,也适用于直流电压下降至更低的水平的情况,例如直流电压在其脉动周期中的最大值也降至全亮阈值以下(图中未示出),亦即直流(脉动)电压相对于其他更低的电压阈值波动或者跨越更低的电压区间。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
如上所述,脉动直流电压VREC(T)在其脉动周期中的最大值及其一定的邻域仍然大于全亮阈值ALL_ON,因此,在“n个LED组全部点亮”与“部分LED组轮换点亮”两个状态之间的切换的过程中,通过多个脉动周期中的大于全亮阈值ALL_ON的脉动直流电压VREC(T)(例如该较大的直流电压可以位于各脉动周期的最大值Sup_1的邻域),点亮全部n个LED组;在n个LED组被全部点亮以外的时间,轮换点亮部分LED组。以及,i)协调轮换点亮部分LED组的电流在多个脉动周期Multi_1中的各个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,点亮全部n个LED组的电流在多个脉动周期Multi_1中的各个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者,ii)协调轮换点亮部分LED组的电流在多个脉动周期Multi_1中的各个脉动周期的占空比/数值/平均值递增,同步地,点亮全部n个LED组的电流在多个脉动周期Multi_1中的各个脉动周期中的占空比/ 数值/平均值递减,可参见图48和图49所示。备选地,本发明的一些实施例中的方法还可以包括步骤:a)在多个脉动周期Multi_1中,协调轮换点亮部分LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减,同步地,点亮全部n个LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;或者,b)在多个脉动周期Multi_1中,协调用于轮换点亮部分LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,用于点亮全部n个LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。其中,被轮换点亮的部分LED组可以包括:第一部分LED组LED_N1-4和第二部分LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、 LED_N5。
参考图48和图49,在T001时刻之前,脉动直流电压VREC(T)的最小值大于全亮阈值ALL_ON。
在T001时刻,脉动直流电压VREC(T)的最小值小于全亮阈值ALL_ON,则从“n个LED组LED_N1- 5全部点亮”的状态逐渐切换运行于“LED组LED_N1-4和LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5轮换点亮”的状态,具体地,该切换过程被分布在多个脉动周期内逐步/逐渐完成,直至 T002时刻,完全运行于“LED组LED_N1-4和LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5轮换点亮”。
在T002-1至T003-1之间的时间区间内,脉动直流电压VREC(T)的最小值小于全亮阈值ALL_ON,持续运行于“LED组LED_N1-4和LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5轮换点亮”。T002- 1至T003-1之间的时间区间包括至少一个脉动周期AL_1。
在T003时刻之后,脉动直流电压VREC(T)的在其脉动周期中最小值变得大于全亮阈值ALL_ON,从“LED组LED_N1-4和LED组LED_N1、LED_N2、LED_N3、LED_N5轮换点亮”或者说“LED组 LED_N4和LED组LED_N5轮换点亮”的运行状态,逐渐切换运行于“n个LED组LED_N1-5全部点亮”,具体地,该切换过程分配在多个脉动周期内逐步/逐渐完成,直至图48中T004时刻,持续运行于“n个LED组LED_N1-5全部点亮”。在T004时刻之后,持续运行于“n个LED组LED_N1- 5全部点亮”
可选地,如图48所示,I)用于轮换点亮第一部分LED组LED_N1-4、第二部分LED组LED_N1、 LED_N2、LED_N3、LED_N5的电流脉冲,也即IB1(T)和IB2(T),与ii)用于点亮全部n个LED 组的电流脉冲(在连续的多个脉动周期的),也即IB(T),时域上互补,以使得n个LED组仅具有上述两种互相切换的状态,而不会存在全部熄灭的状态以及因此而带来的频闪/照明闪烁。
继续参考图48,上文中所提及的至少一个脉动周期AL_1,也可以理解为,T002时刻至T003 时刻之间所包含的脉动周期。上文中所提及的多个脉动周期Multi_1,也可以理解为,T001时刻至T002时刻,或者,T003时刻至T004时刻所包含的脉动周期。
应当理解:该驱动电路/装置、照明电路/装置中的各组成部分/单元/模块,可以通过比较器、积分器、定时器或者延迟电路、触发器等硬件方式实现为对应的实体装置,也可以被理解为实现相关的程序流程各步骤或该方法各步骤所必须建立的功能模块。因此,在本发明中一些实施例中,可以主要通过说明书记载的计算机程序/方法实现,在另一些实施例中,则通过硬件方式实现为相关的实体装置。
除了为本申请提供的发光负载的驱动方法的几种实施例,基于相同/相似的思路,本申请还提供了发光负载的驱动/控制装置的实施例。该些实施例中的发光负载的驱动/控制装置包括一个或多个实体(physical)或虚拟(virtual)的装置/模块,分别可操作(operable to)以运行一些对应的实施例的发光负载的驱动方法中的步骤及子步骤。例如,图36a、36b为本发明另一实施例的驱动电路/照明装置的两种硬件电路功能块图。图36a所示的驱动电路/照明装置115包括全部 LED点亮单元1151和部分LED截止单元1152。图36b所示的驱动电路/照明装置215包括电压检测单元2152和LED选择导通单元2151(或也称为控制单元2151)。
全部LED点亮单元1151,可操作以当直流电源Volt_1的电压高于全亮阈值而足以导通n个 LED组时,驱动n个LED组被全部点亮。
部分LED截止单元1152,可操作以当直流电源Volt_1的电压低于全亮阈值而不足以导通n个 LED组时,驱动n个LED组部分地被点亮。
电压检测单元2152,可操作以检测直流电源Volt_1的电压;其中,高于全亮阈值的直流电源的输出电压足以导通n个LED组n_LED,低于全亮阈值的直流电源的输出电压不足以导通全部的n 个LED组n_LED;
LED选择导通单元2151,可操作以响应于/随直流电源的输出电压相对于全亮阈值ALL_ON的变化,分别点亮n个LED组中部分的或全部的n个LED组,换言之,当直流电源Volt_1的输出电压高于全亮阈值时,驱动n个LED组被全部点亮,而当直流电源Volt_1的电压低于全亮阈值时,驱动n个LED组部分地被点亮而熄灭另一部分LED组。
通过本发明的一些实施例的方法或驱动电路/照明装置对n个LED组的控制,降低了n个LED 组的频闪。例如,在图49中,在T001时刻直流电压穿越全亮阈值ALL_ON而降至阈值ALL_ON以下,例如对于脉动直流电压VREC(T),其脉动周期中的最小值已不足以导通全部的n个LED组,这触发了从全部n个LED组到第一部分LED组LED_N1-4的经历第一时段的缓慢转换,而不是在一个脉动周期或更短时间内突然转换,其中该第一时段可以包括多个脉动周期Multi_1。从一个角度,可以理解为:直流电压VREC(T)在整体上是不稳定的,例如其平均值随时间而发生一定程度的波动,如图49中时刻T001附近,则通过对不同的LED组组合之间进行历时多个脉动周期Multi_1 的缓慢转换,在很大程度上降低了n个LED组在这种转换过程中的频闪。
在T001-T003的较低水平的直流电压维持阶段,通过相关实施例的方法在驱动电路/照明装置中被执行,使得在至少一个脉动周期AL_1中,贯穿全周期地保持n个LED组中仅有一部分LED组被点亮,而另一部分被熄灭。换言之,即便在直流电压VREC(T)的波动过程中,瞬时值大于全亮阈值ALL_ON,也仅保持一部分被点亮,而不是全部n个LED组均被点亮。这避免了:在至少一个脉动周期AL_1的低电压期间,直流电压VREC(T)的变化在单一脉动周期内频繁触发不同LED组组合之间的转换,也避免了因此而带来的频闪/照明闪烁。换言之,如果直流电压VREC(T)在整体上是基本稳定的,例如其平均值基本不随时间而发生变化,则虽然直流电压VREC(T)存在脉动但n个LED组基本不会发生频闪。在上述的从全部n个LED组到n个LED组中部分的LED组的缓慢切换完成之后,则保持n个LED组中部分的LED组被点亮的状态,例如锁定点亮第一部分LED 组,或者高频轮换地点亮第一部分LED组和第二部分LED组。同样,这也适用于在T003时刻附近直流电压回升过程中从部分LED组到全部N个LED组之间的转换点亮的控制。在较宽的时域内,多个脉动周期Multi_1和至少一个脉动周期AL_1在时域内可以视为相邻/接续的,或者是对应发生的,这使得直流电压VREC(T)在T001时刻附近下降至全亮阈值以下、在T003时刻附近回升至全亮阈值以上的整个连续的过程中,基本消除了照明闪烁和/或频闪。
当然,可选地,在一些实施例的方法中,还对不同部分的LED组主动地进行高频(例如以大于工频的第一预定频率)轮换点亮,可以进一步扩大n个LED组的发光面积。另外,这种高频轮换,是通过定时器的触发而主动进行的,由于其频率高于/远高于脉动直流电压的脉动频率(一般与工频接近),这基本不会提升频闪/照明闪烁。再者,在不同部分的LED组的高频轮换过程中,任意时刻均仅有n个LED组中的一部分LED组,需要被点亮,即便考虑到脉动直流电压VREC(T) 在脉动周期中会波动至最小值,这也是可行的。
而且,应当理解:虽然,本发明中的一些实施例中,以直流电源的输出电压从全亮阈值以上降至全亮阈值以下(或第一电压区间中)来说明当直流电源的输出电压跨越全亮阈值的变化时,对 LED组的控制方法、控制电路、照明装置等进行说明,但这仅仅是为避免赘述,而省略了对直流电源的输出电压从全亮阈值以下(或第一电压区间中)升至全亮阈值以上时,对n个LED组的控制方法或者相关的控制电路、照明装置的详细说明。但是,应当明了:本发明的公开范围实质上已经涵盖了所有的这些技术方案的变形。申请人保留对这些更多样的变形例的进行分案、延续申请、部分延续申请的权利。
类似地,也应当理解:本发明中的一些实施例中,典型地,以直流电源的输出电压跨越全亮阈值的变化为例,对LED组的控制方法以及相关的控制电路、照明装置等进行说明。但这些方法/电路/装置略加变形,也可用于当直流电源的输出电压跨越第一旁路阈值/第二电压区间等而变化时对LED组的控制。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均术语本发明公开的范围和/或保护范围。
当然,不限于上述图36a/b所示的电路结构,本发明在其他实施例中还公开了其他的相关电路结构的变形。以及图36a/b所示的电路功能块图中还可以包括其他的模块/子模块,被配置为/ 可操作以执行本发明中一些实施例的控制方法/控制方法或其中对应的步骤、子步骤。
该驱动电路/照明装置中的实体模块可以通过硬件的电路结构实施,也可以被通过可被处理器执行的一个或多个软件程序。该些电路模块或程序模块,可对应参考本发明的几种实施例的发光负载的驱动方法,此处,不再赘述。
在本发明的另一个实施例中,还提供了一种照明装置,包括控制单元,该控制单元,被配置为执行本发明中任一实施例的驱动方法/控制方法等方法,或者方法中的一些步骤、子步骤。
本发明的另一个实施例中,还提供了一种驱动电路或控制电路,包括控制单元,被配置为执行本发明中任一实施例的驱动方法/控制方法等方法,或者方法中的一些步骤、子步骤。
在以上实施例的控制方法/驱动方法中,描述了基于本申请的其他一些实施例的驱动电路、控制电路而实现的控制方法/驱动方法,这是一种独立于具体电路结构的控制方法/驱动方法。尽管在本发明实施例的驱动方法中结合本申请的其他一些实施例的驱动电路、控制电路以及相关的电信号波形图进行了一些解释,但本领域一般技术人员应清楚,这并不构成对本发明的限制,具体的电路结构也并不构成对本实施例中的方法的应用和实施的限制。此外,本领域一般技术人员还应清楚,根据基于本申请的一些实施例的驱动/控制电路的技术构思而修改后的驱动电路、控制电路依然可能用以实现本发明的一些实施例中的控制/驱动方法,所以本发明旨在包括相关的控制/ 驱动方法以及所有的能够实现这种方法的硬件电路或软件程序,以及存储有这些软件程序的媒体介质或电子设备等,本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。
备选实施例
为了进一步的详细说明本发明,本发明还提供了多个备选实施例。
1.一种控制电路,用于控制包括n个LED组和直流电源串接的电气回路,其特征在于,所述控制电路包括控制单元和m个分开关单元;n大于或等于2,m大于或等于1且m小于或等于n,m、 n均为整数;
所述控制单元分别连接所述m个分开关单元,控制所述分开关单元导通或截止;所述分开关单元导通时,旁路对应的LED组,所述分开关单元截止时,导通对应的LED组;
当所述直流电源的输出电压大于或等于所述n个LED组的导通压降之和时,所述控制单元截止所述m个分开关单元,形成包括所述n个LED组和所述直流电源的主回路;
当所述直流电源的输出电压小于所述n个LED组的导通压降之和时,所述控制单元导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的至少一个分开关单元、导通的LED组和所述直流电源的分回路,所述导通的LED组的导通压降之和小于所述直流电源的输出电压。
2.如实施例1所述的控制电路,其特征在于,流经所述主回路的电流为主回路电流,流经所述分回路的电流为分回路电流,所述控制单元控制所述分回路电流大于所述主回路电流。
3.如实施例1所述的控制电路,其特征在于,所述控制单元导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和所述直流电源的分回路,包括:
当所述分回路的数量大于或等于两个时,所述控制单元以一轮换频率控制所述控制电路轮换运行从所有分回路中选择的至少两个不同分回路。
4.如实施例3所述的控制电路,其特征在于,所述至少两个不同分回路中所述导通的LED组包括所有n个LED组。
5.如实施例3所述的控制电路,其特征在于,所有分回路按照所述导通的LED组的压降之和与所述直流电源的输出电压的接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路;
所述至少两个不同分回路至少包括第一级优先分回路和第二级优先分回路。
6.如实施例1所述的控制电路,其特征在于,所述m个分开关单元分别并联在所对应的m个 LED组的两端。
7.如实施例6所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路还包括至少一串接在所述电气回路上的限流器件;所述限流器件的阻抗设定流经所述主回路的主回路电流和流经所述分回路的分回路电流。
8.如实施例1所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路还包括至少一串接在所述电气回路上的限流器件;所述限流器件的阻抗设定流经所述主回路的主回路电流。
9.如实施例8所述的控制电路,其特征在于,所述限流器件、与所述限流器件相邻的至少一个LED组,构成至少一个串联单元;所述m个分开关单元中的x个分别并联在所述串联单元的两端,其余的m-x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端;x大于或等于1且小于或等于m,x 为整数。10.如实施例9所述的控制电路,其特征在于,当并联在所述串联单元两端的x个分开关单元中至少一个导通时,所述控制单元通过控制所述导通的分开关单元的导通阻抗设定流经所述分回路的分回路电流;
如果并联在所述串联单元两端的x个分开关单元都截止,所述限流器件的阻抗设定流经所述分回路的分回路电流。
11.如实施例7-10中任一项所述的控制电路,若所述m个分开关单元为N型器件,沿电流方向,所述限流器件串接于所述n个LED组的下游。
12.如实施例7-10中任一项所述的控制电路,若所述m个分开关单元为P型器件,沿电流方向,所述限流器件串接于所述n个LED组的上游。
11.如实施例2所述的控制电路,其特征在于,所述控制单元控制所述分回路电流和/或所述主回路电流,使所述直流电源的输出功率的变化范围不超过第一预设阈值;
和/或,
所述控制单元控制所述分回路电流和/或所述主回路电流,使所述分回路的所述导通的LED组的发光量与所述主回路的所述n个LED组的发光量的差值不超过第二预设阈值。
12.如实施例7或8所述的控制电路,其特征在于,所述限流器件包括至少一电阻。
13.如实施例7或8所述的控制电路,其特征在于,所述限流器件包括场效应管和/或三极管,所述限流器件的阻抗通过所述控制单元控制场效应管和/或三极管的导通程度实现。
14.如实施例1所述的控制电路,其特征在于,所述分开关单元包括场效应管和/或三极管。
15.如实施例3所述的控制电路,其特征在于,当所述直流电源为脉动直流电源时,所述轮换频率大于所述脉动直流电源所输出的脉动直流电压的脉动频率。
16.如实施例1-11、14、15中任一项所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路中的至少一部分集成在一或多个集成电路中。
17.一种控制电路,其特征在于,所述控制电路包括如实施例1-16中任意一项所述的控制电路,所述控制电路还包括一电气回路,所述电气回路包括串接的一直流电源和n个LED组。
18.如实施例17所述的控制电路,其特征在于,所述直流电源包括稳恒直流电源或脉动直流电源。
19.如实施例18所述的控制电路,其特征在于,所述脉动直流电源包括整流器和储能电容,所述整流器的输入端连接交流电,输出端并联一储能电容。
20.如实施例19所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路的至少一部分和所述整流器的至少一部分,集成在一个或多个集成电路中。
21.一种控制方法,所述控制方法利用如实施例17-20中任意一项所述的控制电路实现,其特征在于,所述控制方法包括如下步骤:
判断所述直流电源的输出电压与所述n个LED组的导通压降之和的大小关系;
响应于所述直流电源的输出电压大于或等于所述n个LED组的导通压降之和,截止所述控制电路中的m个分开关单元,形成包括所述n个LED组和所述直流电源的主回路;
响应于所述直流电源的输出电压小于所述n个LED组的导通压降之和,导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和所述直流电源的分回路;所述导通的LED组的压降之和小于所述直流电源的输出电压。
22.如实施例21所述的控制方法,其特征在于,流经所述主回路的电流为主回路电流,流经所述分回路的电流为分回路电流,所述分回路电流大于所述主回路电流。
23.如实施例21所述的控制方法,其特征在于,所述导通至少一个分开关单元,并且截止剩余的分开关单元,形成包括导通的分开关单元、导通的LED组和所述直流电源的分回路,包括:
当所述分回路的数量大于或等于两个时,以一轮换频率控制所述控制电路轮换运行从所有分回路中选择的至少两个不同分回路。
24.如实施例23所述的控制方法,其特征在于,所述至少两个不同分回路中所述导通的LED组包括所有n个LED组。
25.如实施例23所述的控制方法,其特征在于,所有分回路按照所述导通的LED组的压降之和与所述直流电源的输出电压的接近程度由高到低分别排序为第一级、第二级、直至更多级优先分回路;所述至少两个不同分回路至少包括第一级优先分回路和第二级优先分回路。
26.如实施例21所述的控制方法,其特征在于,当所述m个分开关单元分别并联在所对应的m 个LED组的两端且所述电气回路还至少串接一限流器件时:
所述控制方法通过所述限流器件的阻抗设定流经所述主回路的主回路电流和流经所述分回路的分回路电流。
27.如实施例21所述的控制方法,其特征在于,所述电气回路还至少串接一限流器件,所述限流器件、沿电流方向与所述限流器件最接近的至少一个LED组,分别构成至少一个串联单元;所述控制方法通过所述限流器件的阻抗设定流经所述主回路的主回路电流。
28.如实施例27所述的控制方法,其特征在于,当所述m个分开关单元的x个分别并联在所述串联单元的两端,其余的m-x个分开关单元分别并联在所对应的LED组的两端时:
所述控制方法还在并联在所述串联单元两端的x个分开关单元中至少一个导通时,通过控制所述导通的分开关单元的导通阻抗设定流经所述分回路的分回路电流;
所述控制方法还在并联在所述串联单元两端的x个分开关单元都截止时,通过所述限流器件的阻抗设定流经所述分回路的分回路电流;
其中x大于或等于1且小于或等于m,x为整数。
29.如实施例21所述的控制方法,其特征在于,控制所述分回路电流和/或所述主回路电流,使所述直流电源的输出功率的变化范围不超过第一预设阈值;
和/或,
控制所述分回路电流和/或所述主回路电流,使所述分回路的所述导通的LED组的发光量与所述主回路的所述n个LED组的发光量的差值不超过第二预设阈值。
30.如实施例23所述的控制方法,其特征在于,当所述直流电源为脉动直流电源时,所述轮换频率大于所述脉动直流电源所输出的脉动直流电压的脉动频率。
31.如实施例26-28中任意一项所述的控制方法,其特征在于,当所述限流器件包括场效应管和/或三极管时,所述限流器件的阻抗通过控制所述场效应管和/或三极管的导通程度实现。
32.一种照明装置,其特征在于,采用如实施例17-20中任意一项所述的控制电路制作而成。
33.一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的至少部分串联的n个LED组,所述控制电路包括:
控制单元;
m个分开关单元,被配置为,当所述控制电路被应用于所述n个LED组时,
分别对应耦合所述n个LED组中的m个LED组,所述m个分开关单元各自的控制端被分别连接至所述控制单元;其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n。
34.如实施例33所述的控制电路,其中,所述m个分开关单元中m-x个分开关单元分别对应地并联于所述n个LED组中m-x个LED组,所述m个分开关单元中其余x个分开关单元被分别跨接于A)x个连接点,和B)共地连接点之间;
所述x个连接点,分别位于所述n个LED组中的x对相邻LED组之间,所述共地连接点位于所述n个LED与所述直流电源的输出端之间;m≥x≥0,x为整数。
35.如实施例34所述的控制电路,其中,如果所述m个分开关单元为N型器件,所述共地连接点位于下述三者之一:i)所述n个LED组的电流流出端之后,2)所述n个LED组电流流出端与所述直流电源的负极性输出端之间,或者3)所述n个LED组中沿电流方向的最后一个与所述直流电源负极性输出端之间;
如果所述m个分开关单元为P型器件,所述共地连接点位于下述三者之一:共地连接点可以位于:i)所述n个LED组的电流流入端之前,2)所述n个LED组电流流入端与所述直流电源的正极性输出端之间,或者3)所述n个LED组中沿电流方向的第一个与所述直流电源的正极性输出端之间。
36.如实施例35所述的控制电路,其中,还包括限流器件,被连接于所述控制电路中,以使得当所述控制电路驱动所述n个LED组时,与所述n个LED组和所述直流电源构成主回路的至少部分。
37.如实施例36所述的控制电路,其中,所述限流器件和至少部分的所述m个分开关单元被配置为独立地或联合地调节流经至少部分的所述n个LED组的电流。
38.如实施例37所述的控制电路,其中,所述限流器件具有被连接至所述控制单元的控制端,所述限流器件和/或至少部分的所述m个分开关单元可操作以根据各自的控制端的控制信号,调节各自的电流。
39.如实施例38所述的控制电路,其中,所述m个分开关单元为N型器件,与所述m个分开关单元对应/耦合的LED组和所述限流器件被沿电流方向依次设置,其中,所述共地连接点位于:i) 所述限流器件和所述直流电源的负极性输出端之间,或ii)所述限流器件和所述n个LED组中最后一个LED组之间。
40如实施例38所述的控制电路,其中,所述m个分开关单元为P型器件,所述限流器件和与所述m个分开关单元对应/耦合的LED组被沿电流方向依次设置,其中,所述共地连接点位于:i) 所述限流器件和所述直流电源的正极性输出端之间,或ii)所述限流器件和所述n个LED组中第一个LED组之间。
41.如实施例39所述的控制电路,其中,所述m个分开关单元分别受控于所述控制单元,切换于至少导通、调节或截止状态。
42.如实施例41所述的控制电路,其中,如所述m个分开关单元为N型器件,所述限流器件被串联于所述n个LED组中最后一个LED组与所述直流电源的负极性输出端之间;所述共地连接点位于所述限流器件和所述直流电源的负极性输出端之间;或者
如所述m个分开关单元为P型器件,所述限流器件被串联于所述n个LED组中第一个LED组与所述直流电源的正极性输出端之间;所述共地连接点位于所述限流器件和所述直流电源的正极性输出端之间。
43.如实施例42所述的控制电路,其中,所述m个分开关单元为N型器件,至少部分的所述 m-x个分开关单元与所述x个分开关单元被沿电流方向依次串联。
44.如实施例43所述的控制电路,其中,2≥m≥1,n=2;所述控制电路包括:
第一引脚,被配置为对外耦合所述直流电源正极性输出端,
第二引脚,被配置为对外耦合所述n个LED组中第一LED组的负极性端和第二LED组的正极性端;
第三引脚,被配置为对外耦合所述n个LED组中第二LED组的负极性端;
第四引脚,被配置为对外耦合所述直流电源的负极性输出端;以及,
所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第二引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第四引脚。
45.如实施例44所述的控制电路,其中,所述限流器件的正极性端被连接于所述第三引脚;其负极性端被连接于所述第四引脚,以及
所述第一分开关单元的负极性端被直接连接至所述第四引脚,或者,被连接至所述第三引脚,通过所述限流器件被耦合至所述第四引脚。
46.如实施例45所述的控制电路,所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第一引脚;所述第二分开关单元的负极性端被连接至所述第二引脚。
47.如实施例43所述的控制电路,其中,所述n个LED组包括第一LED组和第二LED组,沿电流方向依次串联;以及
所述控制电路具有双列封装,该封装包括8个引脚;针对所述封装的引脚顺序具有如下两种引脚定义之一:
第一引脚定义,第3引脚被配置为接地;第5引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第 7引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点;或者
第二引脚定义,第7引脚被配置为接地;第1引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第 3引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点。
48.如实施例47所述的控制电路,其中,所述n个LED组还包括第三LED组;该第三LED组与所述第一LED组、第二LED组沿电流方向依次串联;以及,
所述第一引脚定义还包括,所述第8引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED 组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端;
所述第二引脚定义还包括,所述第4引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED 组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端。
49.如实施例47所述的控制电路,其中,m=1,x=1;
针对所述第一引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第7 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第3引脚;或者
针对所述第二引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第3 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第7引脚。
50.如实施例47或48所述的控制电路,其中,m=2,x=1;
针对所述第一引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第7 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第3引脚;所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第8引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第7引脚;或者
针对所述第二引脚定义,所述m个分开关单元中第一分开关单元的正极性端被连接至所述第3 引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第7引脚;所述m个分开关单元中第二分开关单元的正极性端被连接至所述第4引脚,所述第一分开关单元的负极性端被耦合至所述第3引脚。
51.如实施例46或50所述的控制电路,包括:彼此隔离的第一载体和第二载体,所述第二载体被配置为承载所述第二分开关单元,所述第一载体被配置为承载所述第一分开关单元,所述限流器件和至少部分的所述控制器被设置于所述第二载体上。
52.如实施例44所述的控制电路,还包括电流编程接口,被设置在所述第一分开关单元或所述限流器件中,被配置为接收第一电阻被从外围串接,以设置所述n个LED组中导通的LED组的电流。
53.如实施例1-10、33-49中任一项所述的控制电路,其中,所述直流电源输出脉动直流电压;所述控制单元被配置为:调节被导通的至少一个分开关单元中的电流以与所述脉动直流电压/所述 n个LED组所承受的电压呈反向变化。
54.如实施例53中所述的控制电路,所述控制单元进一步被配置为:随所述脉动直流电压/所述n个LED组所承受的电压的升高而降低所述n个LED组中被导通的LED组中的电流,或者随所述脉动直流电压/所述n个LED组所承受的电压的降低而提升所述n个LED组中被导通的LED组中的电流;
从而,调节所述n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域内。
55.如实施例54中所述的控制电路,其中,所述控制单元包括电信号测量单元,被耦合于所述控制电路以获取第一电信号,该第一电信号的反映/代表所述脉动直流电压或所述n个LED组所承受的电压,或者所述第一电信号与所述脉动直流电压或所述n个LED组所承受的电压之间具有正相关性/负相关性;以及,
所述控制单元进一步被配置为:1)响应于所述第一电信号小于第一阈值,控制所述M个分开关单元中至少一个导通以建立旁路;2)响应于所述第一电信号大于或等于所述第一阈值,控制所述M个分开关单元全部关断;或者
i)响应于所述第一电信号大于第一阈值,控制所述M个分开关单元中至少一个导通以建立旁路;ii)响应于所述第一电信号小于或等于所述第一阈值,控制所述M个分开关单元全部关断。
56.如实施例55所述的控制电路,其中,所述第一阈值对应于以下五者之一:i)反映足以导通全部的所述n个LED组的直流电源的最小电压的所述第一电信号的值,ii)与所述最小电压值的差值为恒定正值的参考电压值,iii)可使所述n个LED组的导通电流/光通量达到预定值的所述直流电源的电压值;Ⅳ)足以导通全部的所述n个LED组的直流电源的最小电压,Ⅴ)反映使所述n个LED组中的LED的光通量达到预定值的直流电源的电压值的所述第一电信号的值;VI) 反映n个LED组上的电压/电流/功率产生的光通量达到预定值时直流电源的最小电压的第一电信号的值;VII)恰好足够使n个LED组全部导通的直流电压值。可选地,当n个LED组中至少一个被旁路时,流经n个LED组的电流或者说流经旁路回路/分回路的电流,通过控制单元被调节为大于n个LED组均导通时的主回路的电流;以及
所述控制单元还被配置为:将所述被导通的至少一个分开关单元中的第一旁路电流,根据所述至少第一电信号,调节为大于所述M个分开关单元全部关断时流经所述n个LED组的电流值,以使得所述n个LED组所承受电压与所述第一旁路电流之乘积,保持在第一功率值的邻域内。
57.如实施例8-10、33-49或54-56中任一项所述的控制电路,其中,m=x,所述控制单元还被配置为,响应于所述第一电信号相对于所述第一阈值的波动,切换所述m个分开关单元以建立和/或取消旁路回路。
58.如实施例8-10、33-49或54-56中任一项所述的控制电路,其中,m>x≥1,m≥2,所述控制单元进一步被配置为,a)响应于所述第一电信号降至所述第一阈值以下,以第一预定频率轮换关断所述m个分开关单元中多个分开关单元从而轮换导通对应的多个LED组;或者,b)响应于所述第一电信号降至所述第一阈值以下,以第一预定频率轮换导通多个分开关单元以建立轮换导通的多个旁路回路;所述多个分开关单元包括i)所述x个分开关单元中至少一个,ii)所述m-x 个分开关单元中至少一个;以及
所述第一预定频率,大于工频频率或所述直流电压的脉动频率。
59.如实施例57或58中所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:当与所述脉动直流电压正相关的所述第一电信号小于所述第一阈值,协调被切换/轮换的所述多个分开关单元中的电流,以使得所述n个LED组的功率在切换/轮换前后保持基本恒定,均位于所述第一功率值的邻域内;或者
通过所述多个分开关单元,协调所述多个旁路回路中电流,以使得所述多个旁路回路中的LED 组的功率均被保持于所述第一功率值的邻域内。
60.如实施例59中所述的控制电路,其中,所述多个旁路回路包括第一旁路回路和第二旁路回路,如果所述n个LED组中位于所述第一旁路回路中的LED组导通压降大于所述第二旁路回路中的LED组,所述控制单元还被配置为:调整所述第二旁路回路中电流大于所述第一旁路回路中电流,以使得所述第二旁路回路中的LED组与所述第一旁路回路中的LED组功率相对变化率小于第一预定百分比,该第一预定百分比为小于2%的数值;或者
如果所述第一旁路回路中的LED组导通压降基本等于所述第二旁路回路中的LED组,所述控制单元还被配置为:调整所述第二旁路回路中电流相对于所述第一旁路回路中电流的变化率不超过第一预定百分比,以使得所述第二旁路回路中的LED组与所述第一旁路回路中的LED组功率相对变化率小于所述第一预定百分比,该第一预定百分比为小于2%的数值;以及
所述第一旁路回路中LED组和所述第二旁路回路中LED组的并集之中的LED组的数量,大于当第一电信号小于所述第一阈值时,所述n个LED组能被所述直流电源所导通的最大数量。
61.如实施例57或58中所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:如m>x≥1,在所述第一电信号相对于所述第一阈值波动过程中,协调所述限流器件中的电流和所述被切换/轮换的多个分开关单元中的电流,以使得在所述多个分开关单元被全部关断和至少部分导通的两种状态下,所述n个LED组的功率均被保持在所述第一功率值的邻域内;或者
如m=x,在所述第一电信号相对于所述第一阈值波动过程中,协调所述限流器件中的电流和所述m个分开关单元中的电流,以使得在所述m个分开关单元被全部关断和至少部分导通的两种状态下,所述n个LED组的功率的均保持在所述第一功率值的邻域内。
62.根据实施例59所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:在所述多个分开关单元被切换/轮换的过渡过程中,
i)同步地控制所述多个分开关单元中第一部分开关单元中的电流随所述多个分开关单元中第二部分开关单元中电流增大而减小,以使所述第一部分开关单元对应的LED组的功率下降被所述第二部分开关单元对应的LED组的功率增加所补偿/抵消;以及,
ii)同步地控制所述多个分开关单元中第一部分开关单元中的电流随所述多个分开关单元中第二部分开关单元中电流减小而增大,以使所述第二部分开关单元对应的LED组的功率下降被所述第一部分开关单元对应的LED组的功率增加所补偿/抵消。
63.根据实施例60所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:在所述第一旁路回路与所述第二旁路回路之间切换的过渡过程中,i)同步地控制所述第一旁路回路中的电流随所述第二旁路回路电流增大而减小,以使所述第一旁路回路中的LED组的功率下降被所述第二旁路回路中的LED组的功率增加所补偿/抵消;以及,
ii)同步地控制所述第一旁路回路中的电流随所述第二旁路回路中电流减小而增大,以使所述第二旁路回路中的LED组的功率下降被所述第一旁路回路中的LED组的功率增加所补偿/抵消。
64.根据实施例62所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:在从所述第二部分开关单元到第一部分开关单元的切换导通的过渡过程中,在所述第二部分开关单元中的电流相对于所述过渡过程开始之前的下降幅度超过预设幅值之前,控制所述第一部分开关单元中的电流同步增大;和/或在从所述第一部分开关单元到所述第二部分开关单元的切换导通的过渡过程中,在所述第一部分开关单元中的电流相对于所述过渡过程开始之前的下降幅度超过所述预设幅值之前,控制所述第二部分开关单元中的电流同步增大;其中,所述预设幅值为小于5%的任意值。
65.如实施例59中所述的控制电路,其中,各个所述多个旁路回路中的LED组的并集,含盖或包括全部的所述n个LED组;或者,
所述被轮换导通的多个LED组的并集包括全部的所述n个LED组;或者,
所述n个LED组中未被旁路的n-m个LED组与所述被轮换导通的多个LED组的并集包括全部的所述n个LED组。
66.如实施例61中所述的控制电路,其中,以下三者中任一项:i)所述被切换的多个分开关单元中每一切换分组所导通的LED组、ii)所述n-m个LED组与所述被切换的多个分开关单元的每一切换分组所导通的LED组的并集、或者iii)所述多个旁路回路中每个旁路回路中的LED组,对应于最大数量或次大数量的所述直流电源的输出在所述n个LED组中能够点亮的LED组;或者
所述多个分开关单元或所述m个分开关单元中配置有第一切换分组,对应于最大数量或次大数量的所述直流电源的输出电压在所述n个LED组中能够点亮的LED组。
67.如实施例66中所述的控制电路,其中,所述多个旁路回路中各个旁路回路中的LED组的并集,对应全部的所述n个LED组;或者,所述多个旁路回路,覆盖/包括了全部的所述n个LED 组;以及
所述分开关单元为场效应管,三极管,晶体管,功率管,或者MOS管。
68.如实施例1-49中任一项所述的控制电路,还包括所述电信号测量单元,被耦合于所述控制电路以获取反映所述脉动直流电压的至少一个电信号;
所述电信号测量单元分别耦合于所述m个分开关单元;以及,
所述电信号测量单元被配置为根据所述至少一个电信号判断所述直流电源的输出电压是否足以导通所述n个LED组;
所述控制单元被配置为,响应于所述至少一个电信号反映所述直流电源的输出电压不足以导通所述n个LED组,则选择性地导通所述m个分开关单元以仅保持适配于所述输出电压的第一部分 LED组被点亮。
69.如实施例68所述的控制电路,其中,所述至少一个电信号,包括第二电信号,反映所述脉动直流电压的最小值或者波谷部分的电压值;以及
所述电信号测量单元还包括第二比较器,该第二比较器的输出端分别耦合于所述m个分开关单元;所述第二比较器被配置为接收所述第二电信号和第一阈值。
70.如实施例69所述的控制电路,其中,所述直流电源输出脉动直流电压,所述控制单元被配置为,响应于所述第二电信号反映所述脉动直流电压的波谷部分不足以导通所述n个LED组,则通过多个脉动周期,将i)所述n个LED被全部导通逐步转换为ii)保持所述第一部分LED组被全周期地导通。
71.如实施例70所述的控制电路,其中,所述电信号测量单元还包括积分单元,连接于所述第二比较器和所述m个分开关单元之间;
所述积分单元,可操作以根据所述第二比较器的输出,在所述多个脉动周期中,协调所述第一部分LED组中电流的占空比和所述n个LED组中电流的占空比,分别逐周期增加和减小。
72.如实施例71所述的控制电路,其中,所述电信号测量单元还包括第一比较器,所述控制单元还包括信号处理单元;
所述第一比较器被连接于所述积分单元和所述信号处理单元之间,并通过所述信号处理单元分别耦合于所述m个分开关单元中每一个;
所述第一比较器被通过所述信号处理单元分别耦合于所述m个分开关单元中每一个的控制端;
所述至少一个电信号还包括第一电信号,反映所述脉动直流电压或所述n个LED组所承受的电压;所述第一比较器被配置为比较所述第一电信号和所述积分单元的输出。
73.如实施例72所述的控制电路,其中,所述信号处理单元包括定时逻辑电路,分别耦合至所述m个分开关单元中每一个的控制端,所述定时逻辑电路被配置为:响应于所述第一比较器的输出表征所述积分单元的输出幅值大于所述第一电信号,以所述第一预定频率向i)所述多个分开关单元,或者ii)至少部分的所述m个分开关单元,循环输出在时间上互补的控制信号。
74.如实施例58中所述的控制电路,所述控制单元还包括:定时器和触发器;所述电信号测量单元、定时器和触发器依次连接;所述触发器的输出端连接至所述m-x个分开关单元中至少一个的控制端;
其中,所述电信号测量单元被配置为根据所述第一电信号与所述第一阈值的大小关系,输出比较信号至所述定时器的输入端和所述x个分开关单元中至少一个的控制端。
75.如实施例58中所述的控制电路,所述控制单元还包括定时器,所述电信号测量单元的输出被耦合于所述定时器的输入端,所述定时器被分别耦合至所述多个分开关单元的控制端,所述电信号测量单元被配置为:如检测到与所述脉动直流电压正相关的所述第一电信号小于所述第一阈值,输出第一比较信号至所述定时器,以及
所述定时器被配置为:响应于所述第一比较信号,以所述第一预定频率控制/协调所述多个分开关单元或者多个旁路回路的轮换导通。
76.如实施例58中所述的控制电路,所述控制单元还包括定时逻辑电路,所述电信号测量单元的输出被耦合于所述定时逻辑电路的输入端,所述多个分开关单元各自的控制端被分别耦合至所述定时逻辑单元的输出,从而,响应于所述第一电信号小于所述第一阈值,输出第一比较信号至所述定时逻辑电路;
所述定时逻辑电路被配置为,响应于第一比较信号,以第一预定频率循环输出在时间上互补的多个控制信号;
所述多个分开关单元分别受控于所述多个控制信号,以所述第一预定频率轮换导通;
其中,所述第一电信号与所述脉动直流电压正相关。
77.如实施例76所述的控制电路,其中,所述控制单元还包括依次连接的第二比较器、积分单元、第一比较器,该第一比较器的输出端被通过所述定时逻辑电路耦合至所述多个分开关单元的控制端;
所述第二比较器被配置为接收第二电信号和第一阈值,并输出比较结果至所述积分单元;
所述第一比较器被配置为接收并比较所述第一电信号和所述积分单元的输出;
所述多个分开关单元受控于a)所述多个控制信号,和/或,b)所述第一比较器的输出,分别 i)以所述第一预定频率轮换导通,或ii)在所述脉动直流电压的多个脉动周期中以递减/递增的占空比进行在所述第一预定频率下的轮换导通;
其中,所述第二电信号反映所述脉动直流电压的最小值,所述第二电信号基于所述第一电信号而被获取。
78.如实施例58中所述的控制电路,所述控制单元还包括定时器,所述电信号测量单元的输出被耦合于所述定时器的输入端,所述定时器被分别耦合至所述多个分开关单元的控制端,所述电信号测量单元被配置为:如检测到与所述脉动直流电压负相关的所述第一电信号大于所述第一阈值,输出第一比较信号至所述定时器,以及
所述定时器被配置为:响应于所述第一比较信号,以所述第一预定频率控制/协调所述多个分开关单元或多个旁路回路的轮换关断,从而轮换导通n个LED组中对应的LED组。
79.如实施例78所述的控制电路,所述控制单元还包括触发器,所述定时器的输出被连接至所述触发器的输入端,所述触发器的输出端被连接至所述多个分开关单元的控制端。
80.如实施例58中所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:
响应于所述第一电信号的最低值相对于所述第一阈值的变化/升降,在所述第一电信号的连续的多个脉动周期内,逐步地进行所述主回路和所述多个旁路回路之间的切换;或者
响应于所述第一电信号的最低值跨越所述第一阈值的变化,将所述主回路和所述多个旁路回路之间的切换,通过所述第一电信号的连续的多个脉动周期逐步地完成。
81.如实施例80所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:
在a)所述主回路和b)轮换导通的所述多个旁路回路,两者之间的切换中,通过所述多个脉动周期,逐渐调整i)轮换导通的所述多个旁路回路的持续时间与ii)所述主回路的持续时间的相对比例;或者,
在i)所述主回路和ii)轮换导通的所述多个旁路回路,两者之间的切换中,逐渐调整a)轮换导通的所述多个旁路回路中的电流与b)所述主回路中的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。
82.如实施例81所述的控制电路,其中,所述第一电信号与所述脉动直流电压正相关;以及,所述控制单元还被配置为:在所述多个脉动周期中的所述第一电信号的最大值或其邻域内,导通所述主回路;在所述主回路被截止期间,轮换导通所述多个旁路回路;其中,i)所述主回路中的电流,与ii)所述多个旁路回路中的电流,在时域或者脉冲波形上互补。
83.如实施例81所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:
i)协调所述多个旁路回路中的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,所述主回路中的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者
ii)协调所述多个旁路回路中的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增,同步地,所述主回路的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减;或者
iii)在所述多个脉动周期中,协调所述多个旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减,同步地,所述主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;或者
iiii)在所述多个脉动周期中,协调所述多个旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,所述主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。
84.如实施例81所述的控制电路,其中,所述多个旁路回路中的LED组具有或不具有交集,并具有相同的导通压降以及
所述多个旁路回路,分别被配置为具有所述第一电信号的最低值所对应的所述脉动直流电压在所述n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量;
轮换导通的所述多个旁路回路中的LED组的并集含盖所述n个LED组中n或n-1个;以及
所述多个脉动周期包括3-1000中任意数量的脉动周期,或者,所述多个脉动周期持续 1ms~1000ms。
85.如实施例80所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:
在a)所述主回路与b)轮换导通的所述多个旁路回路两者之间的切换中,通过所述多个脉动周期,逐渐调整i)轮换导通的所述多个旁路回路的持续时间与ii)所述主回路的持续时间的相对比例;或者,
在i)所述主回路和ii)轮换导通的所述多个旁路回路两者之间的切换中,逐渐调整a)轮换导通的所述多个旁路回路中的电流与b)所述主回路中的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值 /平均值。
86.如实施例57中所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:响应于所述第一电信号的最低值相对于所述第一阈值的波动,在所述第一电信号的连续的多个脉动周期内,逐步地进行所述主回路和所述旁路回路之间的切换;或者
响应于所述第一电信号的最低值跨越所述第一阈值的变化,将所述主回路和所述旁路回路之间的切换,通过所述第一电信号的连续的多个脉动周期逐步地完成。
87.如实施例86所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:
在所述主回路和所述旁路回路之间的切换中,通过所述多个脉动周期,逐渐调整i)所述旁路回路的持续时间,与ii)所述主回路的持续时间的相对比例;或者,
在所述主回路和轮换导通的所述旁路回路之间的切换中,逐渐调整a)所述旁路回路中的电流与b)所述主回路中的电流,在各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。
88.如实施例87所述的控制电路,其中,所述第一电信号与所述脉动直流电压正相关;以及,所述控制单元还被配置为:在所述多个脉动周期中所述第一电信号的最大值或其邻域内,导通所述主回路;在所述主回路被截止期间,导通所述旁路回路;其中,i)所述主回路中的电流,与ii) 所述旁路回路中的电流,在时域或者脉冲波形上互补。
89.如实施例88所述的控制电路,其中,所述控制单元还被配置为:
i)协调所述旁路回路中的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,所述主回路中的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者
ii)协调所述旁路回路中的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增,同步地,所述主回路的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减;或者
iii)在所述多个脉动周期中,协调所述旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减,同步地,所述主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;或者
iiii)在所述多个脉动周期中,协调所述旁路回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,所述主回路中的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。
90.如实施例89所述的控制电路,其中,所述旁路回路,被配置为具有所述第一电信号的最低值所对应的所述脉动直流电压在所述n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量。
91.一种驱动电路,包括如实施例1-49或51-54中任一项所述的控制电路,被集成为芯片或集成电路;以及,从外围被耦合至所述芯片或集成电路的所述n个LED组。
92.如实施例91所述的驱动电路,还包括所述第一电阻,被通过所述电流编程接口,从所述芯片或集成电路外围串接入所述第一分开关单元的电路。
93.如实施例92所述的驱动电路,还包括所述直流电源,该直流电源包括整流电路,被配置为接收输入电能并将该输入电能进行整流以输出至所述n个LED组;以及,
所述电信号测量单元,包括电压检测电路,被并联于所述整流电路的输出或者所述n个LED组中至少一个以通过对应的电压信号获取所述第一电信号;或者,所述电信号测量单元被串联于至少部分的所述n个LED组和/或所述m个分开关单元,以通过对应的电流信号检测所述第一电信号。
94.如实施例91所述的驱动电路,其中,所述m个分开关单元中至少一个和/或所述限流器件被配置作为电压检测电路的一部分;以及
所述m个分开关单元/所述限流器件为场效应管或三极管。
95.如实施例91所述的驱动电路,所述直流电源的输出端跨接电解电容。
96.如实施例91所述的驱动电路,其中,n≥2,所述n个LED组中至少两者的导通压降相同,可通过所述m个分开关单元中对应的分开关单元轮换导通。
97.如实施例91所述的驱动电路,其中,未与所述m个分开关单元耦合的n-m个LED组中至少部分,被沿电流方向串联在所述m个LED组之前/上游;或者
所述n-m个LED组中至少部分,被连接于所述直流电源的输出端;或者
所述n-m个LED组中至少部分,被连接于所述主回路中以保持常亮;或者
所述n-m个LED组中至少部分,被交错串接于所述m-x个LED组之中,或所述x个LED组与所述m-x个LED组之间,以保持常亮。
98.如实施例91中所述的驱动电路,其中,可被所述第一部分开关单元旁路的LED组和可被所述第二部分开关单元旁路的LED组具有相同的导通压降。
99.如实施例91所述的驱动电路,其中,未与所述m个分开关单元耦合的n-m个LED组,被与所述直流电源串联,以使其所述n-m个LED组至少部分地免于被所述m个分开关单元或所述x 个分开关单元所旁路;或者
所述n-m个LED组在所述主回路中位于所述直流电源与所述x个分开关单元之间。
100.一种LED组的控制方法,用于驱动由直流电源供电的n个LED组,包括:
当所述直流电源低至不足以导通所述n个LED组,选择性地旁路所述n个LED组以适应所述直流电源;
当所述直流电源足以导通所述n个LED组,取消针对所述n个LED组的选择性的旁路以建立包括所述直流电源和全部的所述n个LED组的主回路。
101.如实施例100所述的控制方法,其中,所述选择性地旁路所述n个LED组以适应所述直流电源的步骤还包括:
为所述n个LED组中的第一部分LED组建立分别跨接于所述第一部分LED组中每一个LED组的旁路;和/或
为所述n个LED组中第二部分LED组建立跨接于所述第二部分LED组的旁路,以绕过所述第二部分LED组环回所述直流电源。
102.如实施例101所述的控制方法,其中,所述选择性地旁路所述n个LED组以适应所述直流电源的步骤还包括:
在所述主回路中,分别将所述n个LED组中的第一部分LED组单独旁路;和/或
将位于串联的所述n个LED组的一侧的第二部分LED组整体旁路以环回至所述直流电源。
103.如实施例101或102所述的控制方法,还包括步骤:协调流经至少部分的所述n个LED 组的电流,以使得所述n个LED组的功率值保持于第一功率值的邻域。
104.如实施例103所述的控制方法,其中,所述协调电流的步骤还包括:关联地或协同地调节所述主回路中电流和所述选择性旁路形成的至少一个旁路回路中的电流,以使得i)在所述选择性旁路过程中,所述n个LED组的功率保持于所述第一功率值的邻域,或者ii)所述主回路和所述至少一个旁路回路的功率值均保持于所述第一功率值的邻域。
105.如实施例104所述的控制方法,其中,所述直流电源输出脉动直流电压,所述调节电流的步骤还包括:
i)调节主回路中电流与所述脉动直流电压的平均值呈负相关变化;和/或,
ii)分别调节所述至少一个旁路回路的每一个旁路回路中的电流和该旁路回路中的LED组的导通压降呈负相关/反比例地变化。
106.如实施例105所述的控制方法,其中,所述电流调节步骤还包括:i)当所述脉动直流电压低于全亮阈值,随所述脉动直流电压/所述n个LED组所承受的电压的升高而减小所述至少一个旁路回路中的电流,或者随所述脉动直流电压/所述n个LED组所承受的电压的降低而提升所述至少一个旁路回路中的电流;或者
ii)当所述脉动直流电压高于所述全亮阈值,随所述脉动直流电压/所述n个LED组所承受的电压的升高而减小所述主回路中的电流,或者随所述脉动直流电压/所述n个LED组所承受的电压的降低而提升所述主回路中的电流;
从而,保持所述n个LED组的功率在第一功率值的邻域内。
107.如实施例106所述的控制方法,其中,当所述脉动直流电压高于所述全亮阈值则足以导通全部所述n个LED组。
108.如实施例103-107中任一项所述的控制方法,还包括:
S-1)响应于所述直流电源的输出电压围绕全亮阈值波动,在所述主回路和所述至少一个旁路回路之间切换;
S-2)协调所述主回路的电流和所述至少一个旁路回路的电流,以使得所述n个LED组的功率保持在第一功率值的邻域内;以及,所述步骤S-2)还包括:
S-2-1)响应于所述主回路切换为所述至少一个旁路回路中第一型旁路回路,将所述第一型旁路回路中的电流,调节为大于所述主回路的电流,以使得在所述主回路到所述第一型旁路回路的切换过程前、切换过程中和切换过程后,所述n个LED组的功率保持于所述第一功率值的邻域之内;其中,所述第一型旁路回路对应所述第一部分LED组;或
S-2-2)响应于所述主回路切换为所述至少一个旁路回路中第二型旁路回路,将所述第二型旁路回路中的电流,调节为大于所述主回路的电流,以使得在所述主回路到所述第二型旁路回路的切换过程前、切换过程中和切换过程后,所述n个LED组的功率保持在所述第一功率值的邻域之内;其中,所述第二型旁路回路对应所述第二部分LED组;或
S-2-3)响应于所述主回路切换为所述至少一个旁路回路中第三型旁路回路,将所述第三型旁路回路中的电流,调节为大于所述主回路的电流,以使得在所述主回路到所述第三型旁路回路的切换过程前、切换过程中和切换过程后,所述n个LED组的功率保持在所述第一功率值的邻域之内;其中,所述第三型旁路回路对应所述第一部分LED组和所述第二部分LED组;以及
所述步骤S-1)还包括:
响应于所述直流电源的电压低于所述全亮阈值,在所述主回路导通所述至少一个旁路回路以点亮最大数量或次大数量的所述直流电源的电压在所述n个LED组中能够点亮的LED组。
109.如实施例108所述的控制方法,还包括步骤:
响应于所述主回路切换为所述第一型旁路回路、所述第二型旁路回路或者所述第三型旁路回路三者之一,交替导通所述第一型旁路回路、所述第二型旁路回路、所述第三型旁路回路三者中至少两个;或者
当所述直流电源的电压低于所述全亮阈值,交替导通所述第一型旁路回路、所述第二型旁路回路、所述第三型旁路回路三者中至少两个;
其中,所述交替的频率大于所述脉动直流电压的脉动频率,为[2kHz,50kHz]中任一值。
110.如实施例108所述的控制方法,还包括步骤:
响应于所述主回路切换为所述第一型旁路回路,交替导通多个所述第一型旁路回路;或者
响应于所述主回路切换为所述第二型旁路回路,交替导通多个所述第二型旁路回路;或者
响应于所述主回路切换为所述第三型旁路回路,交替导通多个所述第三型旁路回路;
其中,所述交替导通的频率大于所述脉动直流电压的脉动频率,为[2kHz,50kHz]中任一值。
111.如实施例109或110所述的控制方法,其中,交替导通的步骤还包括以下步骤中任一个: i)协调所述第一型旁路回路、所述第二型旁路回路、所述第三型旁路回路中至少两者的电流,以使得在所述交替导通的过程中,n个LED组的功率被保持于所述第一功率值的邻域内;或者
ii)协调a)所述多个第一型旁路回路、b)所述多个第二型旁路回路的、c)所述多个第三型旁路回路,三者中任一个的电流,以使得在所述交替导通的过程中,n个LED组的功率被保持于所述第一功率值的邻域内。
112.如实施例111所述的控制方法,其中,所述电流协调的步骤还包括:
在从所述第一型旁路回路至所述第二型旁路回路的切换过程中,动态地控制所述第一型旁路回路中的电流随所述第二型旁路回路中的电流增大而同步地减小,以使所述第一型旁路回路中功率的下降被所述第二型旁路回路中功率的增加所补偿/抵消,以及
在从所述第二型旁路回路至所述第一型旁路回路的切换过程中,动态地控制所述第二型旁路回路中的电流随所述第一型旁路回路中的电流增大而同步地减小,以使所述第二型旁路回路中功率的下降被所述第一型旁路回路中功率的增加所补偿/抵消。
113.如实施例112所述的控制方法,还包括:
在从所述第二型旁路回路切换至第一型旁路回路的过渡过程中,在所述第二型旁路回路中电流的下降幅度超过预设幅值之前,控制所述第一型旁路回路中电流同步增大;和/或
在从所述第一型旁路回路切换至第二型旁路回路的过渡过程中,在所述第一型旁路回路中电流的下降幅度超过所述预设幅值之前,控制所述第二型旁路回路中电流同步增大;
其中,所述预设幅值为0.1%~5%之间任意值。
114.如实施例109所述的控制方法,其中,所述交替导通的步骤还包括:
交替导通所述第一型旁路回路与所述第二型旁路回路,从而将所述n个LED组的光通量分布于最大的发光面积上;或者
交替导通所述第一型旁路回路与所述第二型旁路回路,以在单一的所述交替导通的周期内点亮全部的所述n个LED组。
115.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):检测所述直流电源的电压;其中,高于全亮阈值的所述直流电源的电压足以导通所述 n个LED组,低于所述全亮阈值的所述直流电源的电压不足以导通全部的所述n个LED组;
SA-2)响应于/随所述直流电源的电压相对于所述全亮阈值的变化,轮换/交替地点亮所述n个 LED组中第一部分和全部的所述n个LED组。
116.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动串联的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):通过直流电源向所述n个LED组供电;
SA-2)响应于所述直流电源相对于全亮阈值的波动,轮换/交替地点亮所述n个LED组中第一部分和全部的所述n个LED组。
117.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于导通阈值,驱动点亮i)全部的所述n个LED组,或ii)所述n个LED组中的第一组至少一个部分LED组之一;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于或等于所述导通阈值,仅驱动点亮所述n个LED 组中第二组至少一个部分LED组之一。
118.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于导通阈值,驱动点亮i)全部所述n个LED组,或ii) 所述n个LED组中的第一组至少一个部分LED组之一;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于或等于所述导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中第二组至少一个部分LED组之一。
119.如实施例117或118所述的驱动方法,其中,所述第一组至少一个部分LED组中任一部分中的LED组的数量,大于/等于所述第二组至少一个部分LED组中任一部分中的LED组的数量;或者
所述第一组至少一个部分LED组中任一部分中的LED组的导通压降,大于/等于所述第二组至少一个部分LED组中任一部分中的LED组的导通压降。
120.如实施例119所述的驱动方法,其中,所述第二组至少一个部分LED组之一,在所述第二组至少一个部分LED组中具有最多/次多数量,或最大/次大的导通压降。
121.如实施例119所述的驱动方法,其中,所述导通阈值包括全亮阈值,所述直流电源的输出电压高于所述全亮阈值则足以导通全部所述n个LED组。
122.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于或等于导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中p个 LED组;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于所述导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中q个 LED组,其中,p、q均为整数,q≤p≤n。
123.如实施例122所述的驱动方法,其中,q<p;和/或,所述q个LED组的导通压降小于所述p个LED组的导通压降。
124.如实施例123所述的驱动方法,其中,所述q个LED组具有低于所述导通阈值的所述直流电源的输出电压在所述n个LED组中所能导通的最大/次大数量。
125.如实施例124所述的驱动方法,其中,所述导通阈值包括全亮阈值,所述直流电源的输出电压高于所述全亮阈值则足以导通全部所述n个LED组。
126.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于导通阈值,驱动点亮i)全部所述n个LED组,或ii) 所述n个LED组中的更大部分LED组;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于或等于所述导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中更少部分LED组。
127.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于导通阈值,驱动点亮i)全部所述n个LED组,或ii) 所述n个LED组中的更大部分LED组;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于或等于所述导通阈值,仅驱动点亮所述n个LED 组中更少部分LED组。
128.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于或等于全亮阈值而足以导通所述n个LED组,驱动所述n个LED组被点亮;
SA-2):响应于/如果所述直流电源的输出电压低于所述全亮阈值而不足以导通全部的所述n个 LED组,仅驱动所述n个LED组中部分的LED组被点亮。
129.如实施例128所述的驱动方法,所述步骤SA-2)还包括子步骤:
SA-2-1)与所述n个LED组的导通压降反方向地/负相关地调节流经所述n个LED组的电流,以使所述n个LED组的功率保持于第一功率值的邻域内;或者
与所述部分的LED组的导通压降反方向地/负相关地调节流经所述部分的LED组的电流,以使所述部分的LED组的功率保持于第一功率值的邻域内。
130.如实施例129所述的驱动方法,其中,所述部分的LED组为第一部分LED组,所述步骤 SA-2-1)还包括子步骤:
SA-2-1-1.协调i)所述n个LED组被全部导通期间的电流,和ii)所述第一部分的LED组被单独导通期间的电流,以使得全部导通的所述n个LED组的功率和被单独导通的所述第一部分LED 组的功率均保持在所述第一功率值的邻域内。
131.如实施例130所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-1-1)还包括子步骤:
响应于第一部分LED组被单独点亮,提升所述第一部分LED组中的电流至大于所述n个LED组被全部导通时所流经的电流,以将所述n个LED组的功率保持于所述第一功率值的邻域内。
132.如实施例130所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-1-1)还包括子步骤:
I)当所述直流电源的电压高于所述全亮阈值时,随所述n个LED组的导通压降的降低而提升所述n个LED组中的电流;随所述n个LED组的导通压降的升高而减小所述n个LED组中的电流;以及
II)当所述直流电源的电压低于所述全亮阈值时,随所述第一部分LED组的导通压降的降低而提升所述第一部分LED组中的电流;随所述第一部分LED组的导通压降的升高而减小所述第一部分LED组中的电流;
从而,在所述直流电源的电压的变化过程中,所述n个LED组的功率被保持在所述第一功率值的邻域内。
133.如实施例121、125、128中任一项所述的驱动方法,其中,所述直流电源输出经整流的脉动电压,以及,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):
响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述脉动电压的至少一个脉动周期的每一个之中,仅驱动部分LED组被点亮;或者
响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述脉动电压的至少一个脉动周期的全周期中,驱动部分LED组被点亮;或者
响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述脉动电压的至少一个脉动周期中,全周期驱动部分LED组被点亮。
134.如实施例133所述的驱动方法,其中,所述部分的LED组为所述n个LED组中的第一部分LED组,以及,所述脉动电压在每一个脉动周期中的最小值电压足以点亮所述第一部分LED组。
135.如实施例133所述的驱动方法,其中,所述部分的LED组为所述n个LED组中的多个部分的LED组,可分别被所述脉动电压在每一个脉动周期中的最小值电压所点亮。
136.如实施例134或135所述的驱动方法,其中,所述第一部分LED组具有所述脉动电压的脉动周期中最低值电压在所述n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量;或者,
所述多个部分LED组中的每个部分均具有所述脉动电压的脉动周期中最低值电压在所述n个 LED组中所能导通的最大数量或次大数量。
137.如实施例136所述的驱动方法,其中,所述多个部分LED组的并集中的LED组的数量为 n或n-1。
138.如实施例136所述的驱动方法,还包括步骤:协调i)所述n个LED组被全部导通时的电流,和ii)所述第一部分LED组被单独导通时的电流,以使得所述n个LED组的总功率保持在第一功率值的邻域内。
139.如实施例135所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-c):响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述至少一个脉动周期中每一个之内或跨越所述至少一个脉动周期中一个或多个,以所述第一预定频率控制所述多个部分LED组循环点亮。
140.如实施例133所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-NO)还包括步骤SA-2-NO-c):响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述至少一个脉动周期中每一个之内或跨越所述至少一个脉动周期中一个或多个,以所述第一预定频率控制所述n个LED组中不同的多个部分的LED组循环点亮。
141.如实施例140所述的驱动方法,其中,所述多个部分的LED组还包括第一部分LED组和第二部分LED组,以及,所述步骤SA-2-NO-c)还包括步骤:
响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述至少一个脉动周期中每一个之内或跨越所述至少一个脉动周期中一个或多个,以所述第一预定频率控制所述第一部分LED组和所述第二部分LED组交替点亮。
142.如实施例128-133、135、137-141中任一项所述的驱动方法,还包括步骤SA-3-NO):响应于所述脉动电压的最低值跨越所述全亮阈值的变化,通过多个脉动周期,进行所述n个LED组和所述部分LED组之间的切换点亮;或者
响应于所述脉动电压的最低值跨越所述全亮阈值的变化,在多个脉动周期内逐步地进行所述n 个LED组和所述部分LED组之间的每次切换;或者
响应于所述脉动电压的最低值跨越所述全亮阈值的变化,将所述n个LED组和所述部分LED组之间的每次切换通过多个脉动周期逐步地完成。
143.如实施例142所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1)在所述n个LED组和所述部分LED组之间的切换过程中:
协调所述被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的所述部分LED组中的电流的平均值,在所述多个脉动周期中分别递减和递增;或者
协调所述被全部导通的n个LED组中的电流的平均值和被单独导通的所述部分LED组中的电流的平均值,在所述多个脉动周期中分别增加和减小;或者
协调所述被全部导通的n个LED组中的电流或其平均值,与被单独导通的所述部分LED组中的电流或其平均值,在所述多个脉动周期中分别呈整体上升趋势和整体下降趋势。
144.如实施例142所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO)还包括步骤SA-3-NO-1):
在所述n个LED组和所述部分LED组之间的切换过程中,协调所述n个LED组被全部导通的工作时间与所述部分LED组被单独导通的工作时间的相对比例,在所述多个脉动周期中递减或递增;或者
在所述多个脉动周期中,协调所述n个LED组被全部导通的持续时间逐周期递增/递减,以及对应地,所述部分LED组被单独导通的持续时间逐周期递减/递增;
其中,被单独导通的所述部分LED组为:所述第一部分LED组,或者被轮换导通的所述多个部分LED组中的每一个。
145.如实施例143所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-1)还包括以下任一个子步骤:
SA-3-NO-1a)响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述多个脉动周期内,逐周期递减地调节所述n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节所述第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于所述脉动电压的最低值升至所述全亮阈值以上,在所述多个脉动周期内,逐周期递增地调节所述n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节所述第一部分LED组被单独导通状态下的电流的占空比/幅值;
SA-3-NO-1c)响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在所述多个脉动周期内,逐周期递减地调节所述n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递增地调节所述多个部分LED组被轮换导通过程中的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1d)响应于所述脉动电压的最低值升至所述全亮阈值以上,在所述多个脉动周期内,逐周期递增地调节所述n个LED组被全部导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐周期递减地调节所述多个部分LED组被轮换导通过程中的电流的占空比/幅值;
其中,所述多个脉动周期与所述至少一个脉动周期在时域上相邻/关联/对应地发生,以及,所述n个LED组被全部导通状态下的电流和所述第一部分LED组被单独导通状态下的电流在时间/波形上互补,或者,所述n个LED组被全部导通状态下的电流和所述多个部分LED组被轮换导通过程中的电流在时间/波形上互补。
146.如实施例145所述的驱动方法,其中,所述第一预定频率至少部分地提供自定时器/频率发生器,所述步骤SA-3-NO-1a)、SA-3-NO-1b)、SA-3-NO-1c)或SA-3-NO-1d)还包括步骤:
根据来自所述定时器的输入,通过积分单元随所述脉动电压的周期而递增/递减地调整所述全亮阈值。
147.如实施例142或145所述的驱动方法,其中,所述多个脉动周期在时域上连续发生,包括5-1000中任意数量的脉动周期,或者,所述多个脉动周期持续1ms~1000ms。
148.如实施例134所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-F)控制i)所述n个LED组中第一部分LED组中至少一个,与ii)所述n个LED组中的第二部分LED组和/或第三部分LED组,以第一预定频率交替地或轮换地点亮。
149.如实施例135所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-F):控制所述多个部分的LED组以第一预定频率交替/轮换点亮。
150.如实施例149所述的驱动方法,其中,所述驱动方法还包括步骤SA-2-F1):保持n个 LED组中除被轮换的多个部分的LED组以外的至少一个LED组常亮。
151.如实施例149或150所述的驱动方法,其中,所述多个部分的LED组中各部分LED组,被配置为具有所述脉动电压的最低值在所述n个LED组中所能导通的最大数量或次大数量;
I)所述多个部分的LED组与常亮的所述至少一个LED组的并集,或者,II)所述多个部分的 LED组的并集,含盖所述n个LED组中n或n-1个;以及,所述多个部分的LED组具有相同的导通压降。
152.如实施例151所述的驱动方法,其中,还包括步骤SA-2-F2):响应于所述脉动电压的最低值相对于所述全亮阈值的变化/升降,通过多个脉动周期,逐步地进行所述n个LED组和所述部分LED组之间的切换点亮;或者
响应于所述脉动电压的最低值跨越所述全亮阈值的变化,将所述n个LED组和所述部分LED组之间的切换导通,通过多个脉动周期逐步地完成。
153.如实施例152所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-F2)还包括步骤SA-2-F25):
通过所述多个脉动周期,逐渐调整i)所述部分LED组轮换点亮的持续时间与ii)所述n个 LED组被全部点亮的持续时间的相对比例;或者,
所述多个脉动周期中,逐渐调整a)轮换点亮所述部分LED组的电流与b)点亮全部的所述n 个LED组的电流,在依次发生的各个脉动周期中的占空比/数值/平均值。
154.如实施例153所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-F25)还包括:通过所述多个脉动周期中的大于全亮阈值的直流电压中的至少部分,点亮所述全部n个LED组;在所述n个LED组被全部点亮以外的时间,轮换点亮所述部分LED组;其中,i)轮换点亮所述部分LED组的电流,与ii)点亮全部所述n个LED组的电流,在时域或者脉冲波形上互补。
155.如实施例153所述的驱动方法,其中,所述多个脉动周期在在时域中连续发生,所述步骤SA-2-F25)还包括以下至少一个子步骤:
i)协调轮换点亮所述部分LED组的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减,同步地,点亮全部的所述n个LED组的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增;或者
ii)协调轮换点亮所述部分LED组的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递增,同步地,点亮全部的所述n个LED组的电流在各个所述多个脉动周期中的占空比/数值/平均值递减;
iii)在所述多个脉动周期中,协调用于轮换点亮所述部分LED组的电流脉冲的占空比/平均值 /幅值递减,同步地,用于点亮全部的所述n个LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增;
iiii)在所述多个脉动周期中,协调用于轮换点亮所述部分LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递增,同步地,用于点亮全部的所述n个LED组的电流脉冲的占空比/平均值/幅值递减。
156.如实施例128-132中任一项所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)及其子步骤还包括步骤SA-2-a):
响应于所述直流电源的电压位于第一电压区间,在所述第一电压区间的持续期之内,控制所述 n个LED组中对应于所述第一电压区间的多个部分循环点亮;或者
在多次发生的第一电压区间中每一个的持续期之内,控制所述n个LED组中对应于所述第一电压区间的多个部分循环点亮;
其中,所述第一电压区间具有位于所述全亮阈值以下的电压范围;所述n个LED组中对应于所述第一电压区间的多个部分循环导通于所述第一电压区间中任一电压子区间内或任意电压水平上。
157.如实施例128-132中任一项所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)及其子步骤还包括步骤SA-2-b):
在直流电源的电压中周期性产生的第一电压区间中,控制所述n个LED组中对应于所述第一电压区间的多个部分循环导通;其中,所述循环导通的频率大于、小于或等于所述第一电压区间随所述直流电源的电压变化而发生的频率;或者
在随直流电源的电压脉动而周期性发生的第一电压区间中,以所述直流电源的电压的倍频,保持交替导通所述n个LED组中第一部分LED组和第二部分LED组,其中,所述倍频为所述直流电压的电压的频率的1/K或K倍,K为正偶数或正奇数;或者
在多次第一电压区间的持续期内,控制所述n个LED组中对应于所述第一电压区间的多个部分轮换点亮;其中,所述多次第一电压区间中的一个,或者连续的两个或两个以上仅对应于所述多个部分之一;
所述第一电压区间具有位于所述全亮阈值以下的电压范围。
158.如实施例157或156所述的驱动方法,其中,所述第一电压区间在所述n个LED组中对应的所述多个部分包括所述第一部分LED组和第二部分LED组;
所述步骤SA-2-a)还包括子步骤:
SA-2-a-1)在所述直流电源的电压位于所述第一电压区间的持续期内,交替地导通所述第一部分LED组和所述第二部分LED组;
所述步骤SA-2-b)还包括子步骤:
SA-2-b-1)以循环方式,将所述第一部分LED组和所述第二部分LED组分别导通于相邻发生的两次所述第一电压区间;
其中,所述第一部分LED组和所述第二部分LED组的并集之中的LED组的数量,大于所述第一电压区间在所述n个LED组中足以点亮的LED组的最大数量。
159.如实施例158所述的驱动方法,其中,在步骤SA-2-a-1)中,所述交替导通的交替频率为[0.1kHz,1000kHz]中任一值。
160.如实施例158所述的驱动方法,其中,所述第一部分LED组、第二部分LED组均为所述 n个LED组的真子集,所述第一部分LED组与所述第二部分LED组无交集。
161.如实施例160所述的驱动方法,还包括步骤:将第三部分LED组保持常亮;
其中,所述第三部分LED组与所述第一部分LED组和第二部分LED组中任一者均无交集,具有所述第一电压区间的电压值在所述n个LED组中除所述第一部分LED组和所述第二部分LED组以外足以导通的最大/次大数量的LED组。
162.如实施例158所述的驱动方法,其中,所述第一部分LED组和所述第二部分LED组,分别包括所述n个LED组中一个或多个LED组,或者,串联的所述n个LED组中除尾部的至少一个 LED组之外的其他LED中的一个或多个,以适应所述第一电压区间。
163.如实施例158-162中任一项所述的驱动方法,其中,所述第一部分LED组与所述第二部分LED组的并集覆盖所述n个LED组中的全部或n-1个;或者
所述第一部分LED组的数量、所述第二部分LED组的数量,均为所述第一电压区间的电压值在所述n个LED组中能够点亮的LED组最大数量/次大数量。
164.如实施例163所述的驱动方法,其中,所述直流电源输出经整流的脉动电压,所述第一部分LED组与所述第二部分LED组具有相同的导通压降;所述交替导通针对所述第一部分LED组与所述第二部分LED组的占空比各为50%。
165.如实施例164所述的驱动方法,其中,所述脉动电压在同一个脉动周期内或者分别在连续的多个脉动周期中,多次落入所述第一电压区间。
166.如实施例164所述的驱动方法,其中,所述第一电压区间随所述脉动电压而多次发生;
所述多次的第一电压区间在时间上发生于同一个电压脉动周期内,或者,分布于连续的多个脉动周期中。
167.如实施例158所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-a-1)或SA-2-b-1)还包括步骤SA- 2-ab-1):在交替/循环导通的过程中,协调所述第一部分LED组和所述第二部分LED组中的电流,以使所述n个LED组的功率被保持于所述第一功率值的邻域内。
168.如实施例167所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-ab-1)还包括:
分别根据所述第一部分LED组和所述第二部分LED组的导通压降,协同地调节所述第一部分 LED组和所述第二部分LED组中的电流,以使得在交替/循环导通过程中,所述第一部分LED组和所述第二部分LED组之间的功率相对变化率,小于预定百分比;
其中,所述预定百分比为0.5%、2%或者5%。
169.如实施例168所述的驱动方法,其中,步骤SA-2-ab-1)还包括:
步骤SA-2-ab-1-1),在从所述第一部分LED组至所述第二部分LED组的切换前后和切换过程中,协同地调节所述第一部分LED组中的电流随所述第二部分LED组中的电流增大而同步地减小,以使所述第一部分LED组的光通量的下降被所述第二部分LED组的光通量的增加所补偿/抵消,以及
步骤SA-2-ab-1-2),在从所述第二部分LED组至所述第一部分LED组的切换前后和切换过程中,协同地调节所述第二部分LED组中的电流随所述第一部分LED组中的电流增大而同步地减小,以使所述第二部分LED组的光通量下降被所述第一部分LED组的光通量增加所补偿/抵消。
170.如实施例169所述的驱动方法,其中,
所述步骤SA-2-ab-1-1)还包括:在从所述第二部分LED组切换至第一部分LED组的过渡过程中,在所述第二部分LED组中电流的下降幅度超过预设幅值之前,控制所述第一部分LED组中电流同步增大;以及
所述步骤SA-2-ab-1-2)还包括:在从所述第一部分LED组切换至第二部分LED组的过渡过程中,在所述第一部分LED组中电流的下降幅度超过所述预设幅值之前,控制所述第二部分LED组中电流同步增大;
其中,所述预设幅值为0~5%之间任意值。
171.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):响应于所述直流电源的输出电压高于第一电压区间,驱动点亮所述n个LED组中第一数量的LED组;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压落入所述第一电压区间,驱动点亮所述n个LED组中第二数量的LED组和/或第三数量的LED组;
其中,所述第一数量大于所述第二数量;所述第二数量和所述第三数量分别为所述第一电压区间能够在所述n个LED组中导通的LED组的最大数量和次大数量。
172.如实施例171所述的驱动方法,还包括步骤SA-3-NO-cc):响应于所述输出电压相对于所述第一电压区间的上限的变化,通过第一时间段协调i)第一数量的LED组,与ii)第二数量的LED组和/或第三数量的LED组之间转换点亮。
173.如实施例172所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-cc)还包括步骤SA-3-NO-bb):
响应于所述输出电压降至所述第一电压区间的上限以下,通过所述第一时间段协调i)所述第一数量的LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化,以及ii)所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化;或者,
响应于所述输出电压升至所述所述第一电压区间的上限以上,通过所述第一时间段协调i)所述第一数量的LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化,以及ii)所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化。
174.如实施例173所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-bb)还包括步骤SA-3-NO-1):
响应于所述输出电压降至所述第一电压区间的上限以下,协调用以点亮所述第一数量的LED组的电流的平均值和用以点亮所述第二数量和/或所述第三数量LED组的电流的平均值,在所述第一时间段中分别减小和增加;或者
响应于所述输出电压升至所述所述第一电压区间的上限以上,协调用以点亮所述第一数量的 LED组的电流的平均值和用以点亮所述第二数量和/或所述第三数量LED组的电流的平均值,在所述第一时间段中分别增加和减小。
175.如实施例172所述的驱动方法,步骤SA-3-NO-cc)还包括:以迟滞/滞环方式响应于所述输出电压相对于所述第一电压区间的上限的变化,通过第一时间段协调i)第一数量的LED组,与 ii)第二数量的LED组和/或第三数量的LED组之间转换点亮;或者
响应于所述输出电压相对于所述第一电压区间的上限的变化,以迟滞/滞环方式通过第一时间段协调i)第一数量的LED组,与ii)第二数量的LED组和/或第三数量的LED组之间转换点亮。
176.如实施例171-175中任一项所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2- NOB):
响应于所述直流电源的输出电压在第二时间段内位于所述第一电压区间,在所述第二时间段内保持点亮所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组。
177.如实施例176所述的驱动方法,其中,所述输出电压至少部分地具有周期性,所述第一时间段和所述第二时间段在时域中相对应或关联;
所述第一时间段包括多个时隙,该多个时隙具有相同的或不相同的时长,所述多个时隙在时域内连续或不连续;所述多个时隙在时域内均匀或不均匀地分布;所述第二时间段包括至少一个时隙。
178.如实施例177所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-1)还包括:
SA-3-NO-1a)响应于所述输出电压的周期性的最低值降至所述第一电压区间的上限以下,在所述多个时隙内,逐时隙递减地调节所述第一数量的LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节所述第二数量的LED组和/或所述第二数量的LED组被导通的状态下的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于所述输出电压的周期性的最低值升至所述第一电压区间的上限以上,在所述多个时隙内,逐时隙递增地调节所述第一数量的LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节所述第二数量的LED组和/或所述第二数量的LED组被导通状态下的电流的占空比/幅值;以及,
所述步骤SA-2-NOB)还包括步骤SA-2-NOB1):
响应于所述输出电压的周期性的最低值降至所述第一电压区间的上限以下,在所述至少一个时隙内,保持点亮所述第二数量的LED组和/或所述第三数量的LED组。
179.如实施例178所述的驱动方法,其中,所述输出电压为脉动电压,所述多个时隙为所述脉动电压的多个脉动周期,所述至少一个时隙为所述脉动电压的至少一个脉动周期。
180.如实施例179所述的驱动方法,其中,所述第一电压区间的上限为全亮阈值,该全亮阈值是所述输出电压是否可导通全部的所述n个LED组的临界值,所述第一数量的LED组包括全部的所述n个LED组,所述第二数量的LED组或所述第三数量的LED组仅包括所述n个LED组中部分LED组,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):
响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在每个所述至少一个脉动周期中,全周期地驱动所述部分LED组被点亮;以及
在所述步骤SA-3-NO-1a)和步骤SA-3-NO-1b)中,所述n个LED组被全部导通状态下的电流和所述部分LED组被单独导通状态下的电流在时间/波形上互补。
181.如实施例171-180中任一项所述的驱动方法,其中,所述n个LED组中的多个部分的 LED组被以第一预定频率轮换导通。
182.如实施例181所述的驱动方法,其中,所述第一数量的LED组被至少部分地轮换选自所述多个部分的LED组中被点亮的部分。
183.如实施例182所述的驱动方法,其中,所述第一数量的LED组包括常亮的部分LED组,该常亮的部分LED组与所述多个部分的LED组的并集含盖了所述n个LED组中的n个或n-1个。
184.如实施例181所述的驱动方法,其中,所述第一数量的LED组、第二数量的LED组分别被至少部分地选自所述多个部分的LED组中被轮换点亮的不同部分。
185.如实施例184所述的驱动方法,其中,所述被轮换点亮的不同部分包括不同数量的LED组;以及,所述第二数量的LED组和所述第三数量的LED组的并集含盖了所述n个LED组中的n个或 n-1个。
186.如实施例171-180中任一项所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)、步骤SA-3-NO-1) 或者步骤SA-2-NOB1)还包括:以第一预定频率轮换点亮所述第二数量的LED组和所述第三数量的 LED组。
187.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的互相耦合的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):响应于所述直流电源的输出电压高于导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中第一组LED 组;
SA-2):响应于所述直流电源的输出电压低于或等于所述导通阈值,驱动点亮所述n个LED组中第二组LED组;
其中,所述第二组LED组具有比所述第一组LED组更少的LED组的数量或更低的导通压降。
188.如实施例187所述的驱动方法,还包括步骤SA-3-NO-cc):响应于所述输出电压相对于所述导通阈值的变化,通过第一时间段协调所述第一组LED组与所述第二组LED组之间转换点亮。
189.如实施例188所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-cc)还包括步骤SA-3-NO-bb):
响应于所述输出电压降至所述导通阈值以下,通过所述第一时间段协调i)所述第一组LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化,以及ii)所述第二组LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化;或者,
响应于所述输出电压在第四时间段内的最小值升至所述导通阈值以上,通过所述第一时间段协调i)所述第一组LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化,以及ii)所述第二组LED组被点亮的状态淡出/逐渐弱化;其中所述第四时间段大于或等于工频周期,或工频周期的50%。
190.如实施例189所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-bb)还包括步骤SA-3-NO-1):
响应于所述输出电压降至所述导通阈值以下,协调所述第一组LED组被点亮的状态的电流或其平均值和所述第二组LED组被点亮的状态的电流或其平均值,在所述第一时间段中分别减小和增加;或者
响应于所述输出电压升至所述导通阈值以上,协调所述第一组LED组被点亮时的电流或其平均值和所述第二组LED组被点亮时的电流或其平均值,在所述第一时间段中分别增加和减小。
191.如实施例188所述的驱动方法,所述步骤SA-3-NO-cc)还包括:以迟滞/滞环方式响应于所述输出电压相对于所述导通阈值的变化,通过所述第一时间段协调所述第一组LED组与所述第二组LED组之间转换点亮;或者
响应于所述输出电压相对于所述导通阈值的变化,以迟滞/滞环方式通过所述第一时间段协调所述第一组LED组与所述第二组LED组之间转换点亮;或者
当所述输出电压在第四时间段内的最小值升至所述导通阈值以上,通过所述第一时间段协调i) 所述第一组LED组被点亮的状态淡入/逐渐强化,以及ii)所述第二组LED组被点亮的状态淡出/ 逐渐弱化;其中,所述第四时间段在时域中位于所述第一时间段之前。
192.如实施例187-191中任一项所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2- NOB):
在所述直流电源的输出电压位于所述导通阈值以下的第二时间段内,保持点亮所述第二组LED 组。
193.如实施例192所述的驱动方法,其中,所述输出电压至少部分地具有周期性,所述第一时间段和所述第二时间段在时域中对应或关联;所述第四时间段包括所述输出电压的一个周期,或多个周期;
所述第一时间段包括多个时隙,该多个时隙具有相同的或不相同的时长,所述多个时隙在时域内连续地或不连续;所述多个时隙在时域内均匀或不均匀地分布;所述第二时间段包括至少一个时隙。
194.如实施例193所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-3-NO-1)还包括:
SA-3-NO-1a)响应于所述输出电压的周期内的最低值降至所述导通阈值以下,在所述多个时隙内,逐时隙递减地调节所述第一组LED组被导通时的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递增地调节所述第二组LED组被导通时的电流的占空比/幅值;或者,
SA-3-NO-1b)响应于所述输出电压的周期内的最低值升至所述导通阈值以上,在所述多个时隙内,逐时隙递增地调节所述第一组LED组被导通时的电流的占空比/幅值,以及,同步地,逐时隙递减地调节所述第二组LED组被导通时的电流的占空比/幅值;
在所述步骤SA-3-NO-1a)和步骤SA-3-NO-1b)中,所述第一组LED组被导通状态下的电流和所述第二组LED组被导通状态下的电流在时间/波形上互补;以及
所述步骤SA-2-NOB)还包括步骤SA-2-NOB1):
响应于所述输出电压的周期内的最低值降至所述导通阈值以下,在所述至少一个时隙内,保持点亮所述第二组LED组。
195.如实施例194所述的驱动方法,其中,所述输出电压为脉动电压,所述多个时隙为所述脉动电压的多个脉动周期,所述至少一个时隙为所述脉动电压的至少一个脉动周期。
196.如实施例195所述的驱动方法,其中,所述导通阈值为全亮阈值,该全亮阈值是所述输出电压是否可导通全部的所述n个LED组的临界值,所述第二组LED组仅包括所述n个LED组中部分的LED组,所述步骤SA-2)还包括步骤SA-2-NO):
响应于所述脉动电压的最低值降至所述全亮阈值以下,在每个所述至少一个脉动周期中,全周期地驱动点亮所述部分的LED组。
197.如实施例187-196中任一项所述的驱动方法,其中,所述n个LED组中的多个部分的 LED组被以第一预定频率轮换导通。
198.如实施例197所述的驱动方法,其中,所述第二组LED组动态可配置,包括数量不变或可变的LED组,以及,所述第二组LED组至少部分地动态选自所述多个部分中被导通的部分LED组。
199.如实施例198所述的驱动方法,其中,所述第二组LED组包括常亮的至少一个LED组,该常亮的至少一个LED组与所述多个部分的LED组的并集含盖了所述n个LED组中的n个或n-1个。
200.一种在照明装置中使用的控制电路,包括:控制单元,该控制单元被配置为:当所述控制电路被运行时或者处于工作状态时,执行根据实施例100至199中任一项所述的方法或其中步骤。
201.一种照明装置,包括:根据实施例200所述的控制电路。
202.一种照明装置,被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行根据实施例 100至199中任一项所述的方法或其中步骤。
203.一种照明装置,包括一个或多个电路模块,该一个或多个电路模块被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行根据实施例100至199中任一项所述的方法或其中步骤。
204.一种在照明装置中使用的LED驱动装置,包括控制单元,被配置为执行根据实施例100 至199所述的方法中的任一方法或其中步骤。
205.一种在照明装置中使用的LED驱动装置,包括:用于执行根据实施例100至199所述的方法中的任一方法或其中步骤的装置/模块。
206.一种在照明装置中使用的驱动电路,包括:用于执行根据实施例100至199所述的方法中的任一方法或其中步骤的电路模块。
207.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令在由处理器/控制单元执行时,使得所述处理器/控制单元执行根据实施例100至199所述的方法中的任一方法或其步骤。
208.一种在照明装置中使用的驱动电路,包括:如实施例207所述的存储介质,以及所述处理器/控制单元。
209.一种照明装置,包括:如实施例1-99、200-206、208中任一项所述的驱动电路、照明装置、控制电路或驱动装置,以及所述n个LED组,被耦合于并受控于于所述驱动电路、照明装置、控制电路或驱动装置。
210.如实施例209所述的照明装置,还包括电信号测量单元和所述直流电源,该直流电源包括整流电路,被配置为接收交流输入电能并将该交流输入电能进行整流以输出至所述n个LED组;以及,所述电信号测量单元,耦合于所述照明装置中,并被配置为以电压或电流方式测量所述整流电路的输出。
211.如实施例210所述的照明装置,所述整流电路的输出端跨接电容。
212.如实施例211所述的照明装置,其中,n≥2,所述n个LED组中至少两者的导通压降相同,分别连接于被交替导通的所述第一型旁路回路和第二型旁路回路中。
213.如实施例212中所述的照明装置,其中,所述第一型旁路回路中的LED组和第二型旁路回路中的LED组具有相同的导通压降。
214.根据实施例201-203或209-213中任一项所述的照明装置,还包括基板、第一LED组集合和第二LED组集合,所述基板被配置为承载所述第一LED组集合和所述第二LED组集合;其中,所述第一LED组集合、所述第二LED组集合构成所述n个LED组中的部分或全部;所述第二LED 组集合的频闪大于所述第一LED组集合的频闪,或者所述第二LED组集合与所述第一LED组集合的的照明效果存在差异;所述第二LED组集合与所述第一LED组集合在频域中具有差异性,或者所述第二LED组集合与所述第一LED组集合在时域中具有互补性;
i)所述第一LED组集合中的多个LED组,与ii)所述第二LED组集合中的一个或多个LED组至少部分地交错布设,或者,所述第一LED组集合中的多个LED组与所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域至少部分地重叠。
215.根据实施例214所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域之内;或者
所述所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被分散布设,并至少部分地被所述第一LED组集合中的多个LED组所包绕/围绕。
216.根据实施例215所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域之内。
217.根据实施例216所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域与所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域具有60%~100%的重叠。
218.根据实施例217所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域,以至少10%~40%的比例,小于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域。
219.根据实施例214-218中任一项所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一LED组集合中的多个LED组,围绕所述第一LED组集合和所述第二LED组集合的整体外廓区域的中心基本对称地分布。
220.根据实施例214-218中任一项所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一LED组集合中的多个LED组被分别呈中心对称地布设;以及,所述第二LED 组集合中的一个或多个LED组的对称中心和所述第一LED组集合中的多个LED组的对称中心基本一致。
221.根据实施例220中所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个LED组被基本设置于所述第一LED组集合中的多个LED组的对称中心处,或者,所述第二LED组集合中的多个LED 组和/或所述第一LED组集合中的多个LED组被布设为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形。
222.根据实施例221所述的照明装置,其中,所述第一LED组集合中的多个LED组分布于所述基板上的矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形区域内,以及,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被布设于所述第一LED组集合中的多个LED组之内。
223.根据实施例222所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被分布为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形;以及,在面积上,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组外廓区域,与所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域相当,或以至少10%的比例小于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域。
224.根据实施例214所述的照明装置,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一LED组集合中的一个或多个LED组被对应地或成对地相邻设置。
225.根据实施例201-203或209-213中任一项所述的照明装置,还包括基板,被配置为承载所述第一旁路回路中的LED组和所述第二旁路回路中的LED组;其中,所述第二旁路回路中LED组的频闪大于所述第一旁路回路中LED组的频闪;
i)所述第一旁路回路中的多个LED组,与ii)所述第二旁路回路中的一个或多个LED组至少部分地交错布设,或者,所述第一旁路回路中的多个LED组与所述第二旁路回路中的一个或多个 LED组的外廓区域至少部分地重叠。
226.根据实施例225所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一旁路回路中的多个LED组的外廓区域之内;或者
所述所述第二旁路回路中的一个或多个LED组被分散布设,并至少部分地被所述第一旁路回路中的多个LED组所包绕/围绕。
227.根据实施例226所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一旁路回路中的多个LED组的外廓区域之内。
228.根据实施例227所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组的外廓区域与所述第一旁路回路中的多个LED组的外廓区域具有60%~100%的重叠。
229.根据实施例228所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组的外廓区域,以至少10%~40%的比例,小于所述第一旁路回路中的多个LED组的外廓区域。
230.根据实施例225-229中任一项所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组和所述第一旁路回路中的多个LED组,围绕所述第一旁路回路中的LED组和所述第二旁路回路中的LED组的整体外廓区域的中心基本对称地分布。
231.根据实施例225-229中任一项所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个 LED组和所述第一旁路回路中的多个LED组被分别呈中心对称地布设;以及,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组的对称中心和所述第一旁路回路中的多个LED组的对称中心基本一致。
232.根据实施例231中所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个LED组被基本设置于所述第一旁路回路中的多个LED组的对称中心处,或者,所述第二旁路回路中的多个LED组和/ 或所述第一旁路回路中的多个LED组被布设为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形。
233.根据实施例232所述的照明装置,其中,所述第一旁路回路中的多个LED组分布于所述基板上的矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形区域内,以及,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组被布设于所述第一旁路回路中的多个LED组之内。
234.根据实施例233所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组被分布为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形;以及,在面积上,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组外廓区域,与所述第一旁路回路中的多个LED组的外廓区域相当,或以至少10%的比例小于所述第一旁路回路中的多个LED组的外廓区域。
235.根据实施例225所述的照明装置,其中,所述第二旁路回路中的一个或多个LED组和所述第一旁路回路中的一个或多个LED组被对应地或成对地相邻设置。
236.一种照明组件,包括:基板、互相耦合的第一LED组集合和第二LED组集合;
所述基板被配置为承载所述第一LED组集合和所述第二LED组集合;其中,所述第二LED组集合的频闪大于所述第一LED组集合的频闪,或者,所述第二LED组集合与所述第一LED组集合的的照明效果存在差异;或者,所述第二LED组集合与所述第一LED组集合在频域中具有差异性,或者,所述第二LED组集合与所述第一LED组集合在时域中具有互补性;
i)所述第一LED组集合中的多个LED组,与ii)所述第二LED组集合中的一个或多个LED组至少部分地交错布设,或者,所述第一LED组集合中的多个LED组与所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域至少部分地重叠。
237.根据实施例236所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域之内;或者
所述所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被分散布设,并至少部分地被所述第一LED组集合中的多个LED组所包绕/围绕。
238.根据实施例237所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被至少部分地散布于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域之内。
239.根据实施例238所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域与所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域具有60%~100%的重叠。
240.根据实施例239所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组的外廓区域,以至少10%~40%的比例,小于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域。
241.根据实施例236-240中任一项所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一LED组集合中的多个LED组,围绕所述第一LED组集合和所述第二LED组集合的整体外廓区域的中心基本对称地分布。
242.根据实施例236-240中任一项所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一LED组集合中的多个LED组被分别呈中心对称地布设;以及,所述第二LED 组集合中的一个或多个LED组的对称中心和所述第一LED组集合中的多个LED组的对称中心基本一致。
243.根据实施例242所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个LED组被基本设置于所述第一LED组集合中的多个LED组的对称中心处,或者,所述第二LED组集合中的多个LED 组和/或所述第一LED组集合中的多个LED组被布设为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形。
244.根据实施例243所述的照明组件,其中,所述第一LED组集合中的多个LED组分布于所述基板上的矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形区域内,以及,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被布设于所述第一LED组集合中的多个LED组之内。
245.根据实施例244所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组被分布为矩形、圆形、环形、曲/直线形、对称或不对称的放射形;以及,在面积上,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组外廓区域,与所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域相当,或以至少10%的比例小于所述第一LED组集合中的多个LED组的外廓区域。
246.根据实施例236所述的照明组件,其中,所述第二LED组集合中的一个或多个LED组和所述第一LED组集合中的一个或多个LED组被对应地或成对地相邻设置。
247.一种照明装置,包括:控制电路和根据实施例236-246中任一项所述的照明组件;所述照明组件耦合并受控于所述控制电路,其中,所述控制电路可运行根据实施例100至199所述的方法中的任一方法或其中步骤;或者,所述控制电路为根据实施例1-99、208中任一项所述的驱动电路、照明装置、控制电路或驱动装置。
248.如实施例247、214-224中任一项所述的照明装置,其中,所述第一LED组集合、所述第二LED组集合构成至少部分的所述n个LED组;其中,i)第一LED组集合具有高频频闪,第二LED 组具有低频频闪,或者ii)第一LED组集合常亮/无频闪,第二LED组集合具有高频频闪/低频频闪;或者iii)第一LED组集合具有高频频闪,第二LED组集合具有低频频闪。
249.如实施例248所述的照明装置,其中,所述低频频闪为工频频闪或与相对于该工频频闪的倍频频闪。
250.如实施例249所述的照明装置,其中,所述第一LED组集合为所述第一部分LED组的部分或全部,所述第二LED组集合为所述第二部分LED组的部分或全部;或者
所述第一LED组集合为所述第一旁路回路中部分或全部的LED组,所述第二LED组集合为所述第一旁路回路中部分或全部的LED组。
251.如实施例250所述的照明装置,其中,a)所述第一LED组集合与所述m-x个分开关单元并联耦合;所述第二LED组集合与所述x个分开关单元耦合;或者
b)所述第一LED组集合未与任一所述m个分开关单元耦合;所述第二LED组集合与所述x个分开关单元耦合或与所述m-x个分开关单元并联耦合。
252.如实施例251所述的照明装置,其中,i)x=1,m=2,n=2;所述第一LED组集合包括第一 LED组,与所述m-x个分开关单元并联耦合,所述第二LED组集合包括第二LED组,与所述x个分开关单元耦合;或者
ii)x=1,m=1,n=2,所述第一LED组集合包括第一LED组,不可被所述m个分开关单元旁路,所述第二LED组集合包括第二LED组,与所述m个分开关单元耦合;或者
iii)x=1,m=2,n=3;所述第一LED组集合包括第一LED组和第三LED组,所述第一LED组与所述m-x个分开关单元并联耦合,所述第三LED组以不可旁路的方式被串联于所述主回路中;以及,所述第二LED组集合包括第二LED组,与所述x个分开关单元耦合。
253、如实施例1-33中任一项所述的控制电路,其特征在于,所述直流电源为脉动直流电源,所述脉动直流电源所提供的脉动直流电压的多个脉动周期中,包括足以导通部分LED组但不足以导通所述n个LED组的多个时间段,所述部分LED组包括:第一部分LED组以及第二部分LED组,所述控制单元被配置为通过改变所述m个分开关单元的开关状态控制所述第一部分LED组和所述第二部分LED组于所述多个时间段交替导通,其中,m、n均为整数,n≥3,m≥2。
254、如实施例253所述的控制电路,其特征在于,被配置为驱动三个LED组:第一LED组、第二LED组以及第三LED组,所述第一部分LED组,包括第一LED组和第二LED组;所述第二部分LED组,包括第一LED组和第三LED组,所述控制单元被配置为控制所述第一部分LED组和所述第二部分LED组于所述多个时间段交替导通。
255、如实施例254所述的控制电路,其特征在于,第一LED组、第二LED组以及第三LED组依次串接,所述控制电路还包括:
限流器件,串联于所述第三LED组和直流脉动电源的负极之间;
第一分开关单元,被配置为与所述第二LED组的两端耦合;以及
第二分开关单元,被配置为与所述第三LED组与所述限流器件所组成的串联体的两端耦合;
所述限流器件、所述第一分开关单元以及所述第二分开关单元包括导通和截止两种运行状态;
所述控制单元与所述限流器件、所述第一分开关单元及所述第二分开关单元的控制端分别相连接,以控制所述限流器件、所述第一分开关单元以及所述第二分开关单元的运行状态。
256、如实施例254或255所述的控制电路,其特征在于,所述控制单元被配置为控制所述第一部分LED组和所述第二部分LED组分别被导通于所述多个时间段中的任意两个相邻的时间段。
257、如实施例254或255所述的控制电路,其特征在于,所述控制单元被配置为控制所述第一部分LED组和所述第二部分LED组分别被导通于所述脉动直流电源的任意两个相邻的脉动周期。
258、如实施例254或255所述的控制电路,其特征在于,所述控制单元被配置为:在所述多个时间段内,以第一预定频率交替导通所述第一部分LED组和所述第二部分LED组,其中,所述第一预定频率设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值。
259、如实施例256所述的控制电路,其特征在于,所述控制单元包括:
第一时序控制电路,与所述第一分开关单元的控制端相连接,并能够控制所述第一分开关单元于所述多个第二电压区间中的任意两个相邻的第二电压区间工作于不同的运行状态;以及
第二时序控制电路,与所述第二分开关单元和所述限流器件分别相连接,并能够:
控制所述第二分开关单元于同一所述第二电压区间与所述第一分开关单元工作于不同的运行状态;
控制所述限流器件于同一所述第二电压区间与所述第一分开关单元工作于相同的运行状态。
260、如实施例259所述的控制电路,其特征在于,所述第一时序控制电路包括:
第三比较器和第四比较器,所述第三比较器和所述第四比较器的其中一个输入端分别对应配置为第一电压门限和第二电压门限,所述第三比较器和所述第四比较器的另一输入端均被配置为接收所述限流器件两端的电压信号;
触发器,其复位端和置位端分别对应与所述第三比较器和所述第四比较器的输出端相连接;
第一场效应管,其栅极与所述触发器的输出端相连接,其漏极与所述第一分开关单元的控制端相连接;以及
第二电阻,一端与所述第一场效应管的源极相连接,另一端连接公共地;
所述第一分开关单元包括:
第二场效应管,被配置为与所述第二LED组的两端耦合;
第三电阻,两端分别连接所述第二场效应管的栅极和漏极;以及
稳压二极管,正极与所述第二场效应管的栅极相连接,负极与所述第二场效应管的源极相连接。
261、如实施例259或260所述的控制电路,其特征在于,所述第二时序控制电路包括:
信号发生电路,被配置为产生一正相关于脉动直流电压波形的信号基准;
第一运算放大器,同相输入端与所述信号发生电路的输出端相连接;
偏置电压,其中一端与所述信号发生电路的输出端相连接;
第二运算放大器,同相输入端经偏置电压与所述信号发生电路相连接;以及
第四电阻,其中一端连接公共地,另一端一方面与所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的反相输入端相连接,另一方面与所述第二分开关单元和所述限流器件的源极相连接。
262、如实施例254-255、259-260中任一项所述的控制电路,其特征在于,所述多个脉动周期内还包括:足以导通一个LED组但不足以导通两个LED组的多个第三时间段;所述控制单元被配置为控制所述第一LED组于所述多个第三时间段导通。
263、一种驱动电路,其特征在于,包括如实施例253-262中任一项所述的控制电路。
264、如实施例263所述的驱动电路,其特征在于,还包括:n个LED组以及脉动直流电源,所述脉动直流电源包括交流电源以及与所述交流电源耦合以对所述交流电源进行整流的整流桥。
265、一种封装结构,用于封装如实施例255-262中任一项所述的控制电路,其特征在于,包括:
第一基岛,被配置为用于放置所述第一分开关单元;以及
第二基岛,与所述第一基岛绝缘,被配置为用于放置所述第二分开关单元、所述限流器件及所述控制单元。
266、如实施例265所述的封装结构,其特征在于,包括:
1号引脚,被配置为用于耦合所述第一LED组和所述第二LED组之间的连接点;
2号引脚,被配置为用于耦合所述第二LED组和所述第三LED组之间的连接点;
3号引脚:被配置为连接公共接地端;以及
4号引脚:被配置为耦合所述第三LED组的负极性端。
267、如实施例266所述的封装结构,其特征在于,所述封装结构为双列封装结构,所述双列封装结构包括:依次设置于所述双列封装结构其中一侧的第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚;以及
依与第一至第四引脚同样的次序设置于所述双列封装结构另一侧的第八引脚、第七引脚、第六引脚以及第五引脚;
所述第四引脚被配置为所述3号引脚;
所述第八引脚被配置为所述1号引脚;
所述第七引脚被配置为所述2号引脚;
所述第五引脚被配置为所述4号引脚。
268、一种封装结构,用于封装如实施例261所述的控制电路,其特征在于,包括外围电路,所述外围电路为所述第四电阻。
269、一种控制方法,用于驱动由脉动直流电压供电的n个LED组,所述脉动直流电压的多个脉动周期内包括足以导通部分LED组但不足以导通所述n个LED组的多个时间段,所述部分LED组包括:第一部分LED组和第二部分LED组,所述控制方法包括步骤:
导通步骤:若所述脉动直流电压足以导通所述n个LED组,导通所述n个LED组;以及交替导通步骤:在所述多个时间段,交替导通所述第一部分LED组和所述第二部分LED组。
270、如实施例269所述的控制方法,其特征在于,在所述交替导通步骤中,所述第一部分LED 组和所述第二部分LED组分别被导通于所述多个时间段中的任意两个相邻的时间段。
271、如实施例269所述的控制方法,其特征在于,在所述交替导通步骤中,所述第一部分LED 组和所述第二部分LED组分别被导通于所述脉动直流电源的任意两个相邻的脉动周期。
272、如实施例269所述的控制方法,其特征在于,在所述交替导通步骤中,在所述多个时间段内,以第一预定频率交替导通所述第一部分LED组和所述第二部分LED组,其中,所述第一预定频率设定为[0.5kHz,50kHz]中任一值。
273、一种控制方法,用于驱动由脉动直流电压供电的n个发光负载,所述脉动直流电压的变化范围包括第一电压区间,该第一电压区间足以导通部分发光负载但不足以导通所述n个发光负载,所述部分发光负载包括:第一部分发光负载和第二部分发光负载,其特征在于,所述控制方法包括步骤:
当所述脉动直流电压高于所述第一电压区间,点亮所述n个发光负载;
在随所述脉动直流电压的变化而连续发生的所述第一电压区间中,交替导通所述第一部分发光负载、所述第二部分发光负载。
274、如实施例273所述的控制方法,其特征在于,所述交替导通步骤还包括,
A)在所述连续发生的第一电压区间的持续期中,保持以所述脉动直流电压的脉动频率交替导通所述第一部分发光负载和所述第二部分发光负载;或者
B)在所述连续发生的第一电压区间的持续期中,保持以所述脉动直流电压的脉动频率的倍频,交替导通所述第一部分发光负载和所述第二部分发光负载,其中,所述倍频为所述脉动频率的1/K 或K倍,K为正偶数或正奇数。
275、如实施例274所述的控制方法,其特征在于,K=2,所述倍频为所述脉动频率的1/2倍;所述交替导通步骤还包括,控制所述第一部分发光负载和所述第二部分发光负载分别导通于相邻的不同脉动周期中发生的所述第一电压区间中。
276、如实施例274所述的控制方法,其特征在于,K=1,所述交替导通步骤还包括,控制所述第一部分发光负载和所述第二部分发光负载交替导通于同一个所述脉动周期中多次发生的所述第一电压区间中。
277.一种在照明装置中使用的控制电路,包括:控制单元,该控制单元被配置为:当所述控制电路被运行时或者处于工作状态时,执行根据实施例269-276中任一项所述的方法或其中步骤。
278.一种照明装置,包括:实施例253-262中任一项所述的控制电路。
279.一种照明装置,被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行根据实施例 269-276中任一项所述的方法或其中步骤。
280.一种照明装置,包括一个或多个电路模块,该一个或多个电路模块被配置为:当该照明装置被运行时或者处于工作状态时,执行根据实施例269-276中任一项所述的方法或其中步骤。
281.一种在照明装置中使用的LED驱动装置,包括控制单元,被配置为执行根据实施例269- 276所述的方法中的任一方法或其中步骤。
282.一种在照明装置中使用的LED驱动装置,包括:用于执行根据实施例269-276所述的方法中的任一方法或其中步骤的装置/模块。
283.一种在照明装置中使用的驱动电路,包括:用于执行根据实施例269-276所述的方法中的任一方法或其中步骤的电路模块。
284.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令在由处理器/控制单元执行时,使得所述处理器/控制单元执行根据实施例269-276所述的方法中的任一方法或其步骤。
285.一种在照明装置中使用的驱动电路,包括:如实施例284所述的存储介质,以及所述处理器/控制单元。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。当一个元件被称为是“耦合于”另一个元件,它可以是直接耦合到另一个元件或间接耦合至该另一个元件上。
本申请的各个标题和实施例中的内容,分别介绍了本申请的相对独立的一些方面或者相对独立的几个模块、几种实施方式,这些模块/方面/实施方式之间可以通过任意的结合而构成更多的变形例,本申请中仅仅对其中一部分的变形例进行了示意性的说明,但并不妨碍通过上述多个模块/方面/实施方式之间的更多样化的结合。例如,“浮地/共地电路结构”等标题相关的实施例中从硬件、电路结构方面提供了一些控制电路/驱动电路/照明装置,这可以与包括“恒功率/高频轮换地点亮LED”等标题相关的实施例在内的任意实施例中的针对LED组、分开关单元的控制/驱动方法进行结合,以形成针对控制电路/驱动电路/照明装置等更多样的变形例,从而,为这些控制电路/驱动电路/照明装置的实体组件(physical element)增添更多功能性(functionality)以及可在其中执行的方法的物理步骤(physical process step)。
在20世纪90年代,对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如,对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而,随着技术的发展,当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此,不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如,可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA))就是这样一种集成电路,其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上,而不需要请制造厂商来设计和制作专用的集成电路。而且,如今,取代手工地制作集成电路芯片,这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现,它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似,而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写,此称之为硬件描述语言(HardwareDescription Language,HDL),而HDL也并非仅有一种,而是有许多种,如 ABEL(AdvancedBoolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(JavaHardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby HardwareDescription Language) 等,目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed IntegratedCircuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚,只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中,就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制单元可以按任何适当的方式实现,例如,控制单元可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、可编程逻辑控制单元和嵌入微控制单元的形式,控制单元的例子包括但不限于以下微控制单元:ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone LabsC8051F320,存储器控制单元还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、定时器、触发器、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制单元和嵌入微控制单元等的形式来实现相同功能。因此这种控制单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至,可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定事务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行事务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,各个可选的技术特征,均可以被以任意合理的方式结合于与其他实施例中,各个实施例之间、各个标题下的内容也可以发生任意的合理组合。每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其它含义,“多种”一般包含至少两种。应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种控制电路,用于驱动由直流电源供电的至少部分串联的n个LED组,所述控制电路包括:
控制单元;
m个分开关单元,被配置为当所述控制电路驱动/被应用于所述n个LED组时,分别对应耦合所述n个LED组中的m个LED组,所述m个分开关单元各自的控制端被分别连接至所述控制单元,受控于所述控制单元以旁路对应的LED组;
其中,m、n均为整数,n≥2,m≥1,且m≤n;所述m个分开关单元,通过受控于所述控制单元的选择性的导通,旁路对应的一个或多个LED组;所述m个分开关单元中m-x个分开关单元对应地与所述m个LED组中x个LED组并联,其余x个分开关单元分别被对应地跨接于其余x个LED组的一端与所述直流电源输出端之间,所述x个分开关单元分别可操作/可导通以允许从各个所述x个LED组的对应端环回所述直流电源,其中,x为整数,m≥2,m≥x≥0。
2.如权利要求1所述的控制电路,其中,所述m个分开关单元为N型器件,沿电流方向,与所述m个分开关单元对应/耦合的LED组和所述限流器件依次设置,其中m-x个分开关单元的两端均连接于所述限流器件的上游,其余x个分开关单元的两端分别连接于所述限流器件的上游和下游,其中,x为整数,m≥2,m≥x≥0;所述m个分开关单元分别受控于所述控制单元,切换于至少导通、调节或截止状态;
所述n个LED组包括第一LED组和第二LED组,沿电流方向依次串联;以及
所述控制电路具有双列封装,该封装包括8个引脚;针对所述封装的引脚顺序具有如下两种引脚定义之一:
第一引脚定义,第3引脚被配置为接地;第5引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第7引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点;或者
第二引脚定义,第7引脚被配置为接地;第1引脚被配置为连接所述第二LED组的负极性端;第3引脚被配置为连接:所述第一LED组与第二LED组之间的连接点;
其中,所述n个LED组还包括第三LED组;该第三LED组与所述第一LED组、第二LED组沿电流方向依次串联;以及,
所述第一引脚定义还包括,所述第8引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端;
所述第二引脚定义还包括,所述第4引脚被配置为连接:a)所述第三LED组与所述第一LED组之间的连接点,或b)所述第一LED组的正极性端/所述第三LED组的负极性端。
3.一种LED组的驱动方法,包括:在用于驱动由直流电源供电的n个LED组的驱动电路处:
SA-1):当所述直流电源的输出电压高于或等于全亮阈值而足以导通所述n个LED组,驱动所述n个LED组被点亮;
SA-2):响应于/如果所述直流电源的输出电压低于所述全亮阈值而不足以导通全部的所述n个LED组,仅驱动所述n个LED组中部分的LED组被点亮。
4.如权利要求3所述的驱动方法,所述步骤SA-2)还包括子步骤:
SA-2-1)与所述n个LED组的导通压降反方向地/负相关地调节流经所述n个LED组的电流,以使所述n个LED组的功率保持于第一功率值的邻域内;或者
与所述部分的LED组的导通压降反方向地/负相关地调节流经所述部分的LED组的电流,以使所述部分的LED组的功率保持于第一功率值的邻域内。
5.如权利要求4所述的驱动方法,其中,所述部分的LED组为第一部分LED组,所述步骤SA-2-1)还包括子步骤:
SA-2-1-1.协调i)所述n个LED组被全部导通期间的电流,和ii)所述第一部分的LED组被单独导通期间的电流,以使得全部导通的所述n个LED组的功率和被单独导通的所述第一部分LED组的功率均保持在所述第一功率值的邻域内。
6.如权利要求5所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-1-1)还包括子步骤:
响应于第一部分LED组被单独点亮,提升所述第一部分LED组中的电流至大于所述n个LED组被全部导通时所流经的电流,以将所述n个LED组的功率保持于所述第一功率值的邻域内。
7.如权利要求5所述的驱动方法,其中,所述步骤SA-2-1-1)还包括子步骤:
I)当所述直流电源的电压高于所述全亮阈值时,随所述n个LED组的导通压降的降低而提升所述n个LED组中的电流;随所述n个LED组的导通压降的升高而减小所述n个LED组中的电流;以及
I I)当所述直流电源的电压低于所述全亮阈值时,随所述第一部分LED组的导通压降的降低而提升所述第一部分LED组中的电流;随所述第一部分LED组的导通压降的升高而减小所述第一部分LED组中的电流;
从而,在所述直流电源的电压的变化过程中,所述n个LED组的功率被保持在所述第一功率值的邻域内。
8.一种控制电路,包括:控制单元,该控制单元被配置为:当所述控制电路被运行时或者处于工作状态时,执行根据权利要求3至7中任一项所述的方法或其中步骤。
9.一种驱动电路,包括a)如权利要求1-8中任一项所述的控制电路,或者b)用于执行根据权利要求3至7中的任一方法或其中步骤的电路模块;以及,所述驱动电路还包括:所述n个LED组和/或脉动直流电源,所述脉动直流电源包括交流电源以及与所述交流电源耦合以对所述交流电源进行整流的整流桥。
10.一种照明装置,包括:如权利要求9中述的驱动电路。
Applications Claiming Priority (8)
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