DE102010040266A1

DE102010040266A1 - AC-LED-Leuchte mit reduziertem Flickern und einzeln kurzschliessbaren Abschnitten einer LED-Reihe

Info

Publication number: DE102010040266A1
Application number: DE102010040266A
Authority: DE
Inventors: Steven Huynh
Original assignee: Active Semi BVI Inc
Current assignee: Active Semi BVI Inc
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-09-22
Also published as: US20110227489A1; US9000678B2; JP5450340B2; US8456095B2; JP2011198739A; US20130293122A1

Abstract

Eine LED-Leuchte mit einer integrierten Schaltung, einem Gleichrichter und einer Reihe von in Reihe geschalteten LEDs unterzieht ein ankommendes AC-Signal einer Gleichrichtung. Die integrierte Schaltung weist Leistungsschalter auf, die eine entsprechende Gruppe von verschiedenen Gruppen von LEDs in einer LED-Reihe, über welcher das gleichgerichtete AC-Signal anliegt, einzeln und gezielt kurzschließen können. Wenn die Spannung über der Reihe zunimmt, steuert die integrierte Schaltung die Leistungsschalter, um die Anzahl von LEDs, durch die Strom fließt, zu erhöhen, während die integrierte Schaltung die Leistungsschalter dann, wenn die Spannung über der Folge abnimmt, steuert, um die Anzahl von LEDs, durch die Strom fließt, zu verringern. Der Fluss des LED-Reihen-Stroms wird unterbrochen, um ein Flickern zu reduzieren. Alternativ gibt ein Senkenfüllkondensator während der Senken des ankommenden AC-Signals den maximalen LED-Strom ab, um ein Flickern zu reduzieren. Der LED-Strom wird geregelt, um eine verbesserte Effizienz, eine verbesserte Zuverlässigkeit, eine verbesserte Blindleistungskompensation und einen verbesserten Leuchtenüberspannung-, Leuchtenüberstrom- und Leuchtentemperaturschutz bereitzustellen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht gemäß 35 U.S.C. §120 die Priorität der am 19. März 2010 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 12/661,603 mit dem Titel „AC LED Lamp Involving An LED String Having Separately Shortable Sections”, auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Versorgungs-, Steuer- und Schutzschaltungen für Leuchtdioden („LEDs”); und insbesondere Versorgungs-, Steuer- und Schutzschaltungen für LEDs, die mit Wechselstrom („AC”) betrieben werden.
Leuchtdioden oder „LEDs” werden zunehmend für allgemeine Beleuchtungszwecke verwendet. Gemäß einem Beispiel wird eine Gruppe von so genannten weißen LEDs von einer AC-Energiequelle betrieben. Die Bezeichnung „AC-LED” wird mitunter für solche Schaltungen verwendet. AC-LED-Schaltungen, die gegenläufige Reihen von parallel geschalteten LEDs verwenden, werden in den folgenden US-Patenten beschrieben: US 5,495,147 ; US 6,830,358 ; US 7,045,965 ; US 7,138,770 ; US 7,264,381 und US 7,344,275 . AC-LED-Schaltungen mit einen Brückengleichrichter nutzenden LED-Reihen werden in den folgenden US-Patenten beschrieben: US 5,463,280 und US 7,276,858 . Die Veröffentlichung der US Patentanmeldung US 2007/0008721 zeigt ein Netzwerk mit parallel geschalteten AC-LEDs, die auf verschiede Weise verschaltet sind.
1 (Stand der Technik) zeigt eine Abbildung einer AC-LED-Leuchten-Schaltung, die weder einen AC-DC-Wandler noch einen Gleichrichter benötigt. Obgleich eine DC-Spannung angelegt werden kann, wird für gewöhnlich eine AC-Spannung an die Eingangsanschlüsse 1 und 2 gelegt. Die Anschlüsse 1 und 2 können beispielsweise verbunden sein, um eine 110 V AC-Netzspannung zu empfangen. Wenn die Spannung am Anschluss 1 über der Spannung am Anschluss 2 liegt, fließt Strom vom Anschluss 1 über den Strombegrenzungswiderstand 2 zum Knoten 4, anschließend durch eine erste Reihe von in Reihe geschalteten LEDs 5 zu einem Knoten 6, anschließend über den Strombegrenzungswiderstand 7 und dann zum Anschluss 2. Wenn die Spannung am Anschluss 1 unter der Spannung am Anschluss 2 liegt, fließt Strom in der entgegengesetzten Richtung vom Anschluss 1 über den Strombegrenzungswiderstand 7 zum Knoten 6, durch eine zweite Reihe von in Reihe geschalteten LEDs 8 zum Knoten 4, anschließend über den Strombegrenzungswiderstand 3 und dann zum Anschluss 1.
2 (Stand der Technik) zeigt eine Abbildung einer zweiten AC-LED-Leuchten-Schaltung. Die Schaltung nutzt einen Vollweggleichrichter 9. An den Anschlüssen 10 und 11 wird ein DC- oder AC-Signal empfangen. Die Anschlüsse 10 und 11 können beispielsweise verbunden sein, um eine 110 V AC-Netzspannung zu empfangen. Bei jeder Halbwelle eines ankommenden AC-Signals senden beide LED-Reihen 12 und 13 Licht aus, sind jedoch die zusätzlichen Kosten für die Bereitstellung des Vollweggleichrichters 9 erforderlich. Wie im Falle der in der 1 gezeigten Schaltung wird der Stromfluss durch die Bereitstellung der Strombegrenzungswiderstände 14 und 15 begrenzt.
Eine effektive Nutzung der in den 1 und 2 gezeigten AC-LED-Schaltungen erfordert für gewöhnlich eine gute Steuerung und Abstimmung der AC-Eingangsspannung bezüglich des Spannungsabfalls über den LEDs, um die Stabilität zu gewährleisten, und/oder, wie gezeigt, ein Hinzufügen von Strombegrenzungswiderständen, um die Stromänderung zu begrenzen, wenn sich die Netzspannung oder der LED-Spannungsabfall ändert. Ein Nachteil dieses Ansatzes mit Strombegrenzungswiderständen liegt im Energieverlust. Dieser Energieverlust führt zu einem geringeren Wirkungsgrad der LED-Leuchte und einer höheren Wärmeerzeugung.
Bei einem 110 V AC Arbeitsbeispiel der in der 2 gezeigten Schaltung ist ein Wirkwiderstand von 625 Ohm in Reihe mit der LED-Reihe geschaltet, die mit 110 V AC und vierzig Milliampere RMS arbeitet. Dies führt bei einer vier Watt LED-Leuchte zu einem ohmschen Energieverlust von einem Watt. Dies kommt einem Leistungsabfall von sechsundzwanzig Prozent gleich. Bei einem 220 V Arbeitsbeispiel ist ein Wirkwiderstand von 2,5 kOhm in Reihe zu den LED-Reihen geschaltet, die mit 220 V AC und zwanzig Milliampere RMS arbeiten. Dies führt bei einer vier Watt LED-Leuchte zu einem ohmschen Energieverlust von einem Watt. Dies kommt einem Leistungsabfall von sechsundzwanzig Prozent gleich. Da der RMS-Spannungsabfall über den Strombegrenzungswiderständen nahezu sechsundzwanzig Prozent der AC-RMS-Spannung ausmacht, führt eine zehnprozentige Erhöhung der AC-Netzspannung zu einer Erhöhung von annähernd vierzig Prozent (10 Prozent/26 Prozent) des LED-Stroms. Diese Erhöhung des LED-Stroms verursacht einen um siebzig Prozent erhöhten Energieverlust über den Widerständen, eine erhöhte Wärmeabgabe und eine ungefähr fünfzigprozentige Erhöhung des Energieverbrauchs. Ferner führt eine zehnprozentige Verringerung der Netzspannung zu einem erkennbaren sechsunddreißigprozentigen Abfall des LED-Stroms.
Um solch einen ohmschen Energieverlust zu vermeiden, sind kapazitiv gekoppelte AC-LEDs vorgeschlagen worden. So schlagen beispielsweise die US-Patente Nr. 6,972,528 und Nr. 7,489,086 vor, einen Kondensator in Reihe zu parallel geschalteten gegenläufigen LED-Paaren zu verwenden, um eine Entkopplung bei hohen Frequenzen zu erzielen. Ein Nachteil dieses Ansatzes liegt in dem Erfordernis, einen Kondensator hoher Kapazität vorsehen zu müssen. Ein weiterer Nachteil liegt in seiner Abhängigkeit von einem stabilen dV/dt und seiner allgemeinen Inkompatibilität mit einem Triac-Dimmen. Solch eine Schaltung kann mit einem Hochfrequenz-AC-Quellen-Controller betrieben werden, was jedoch einen komplizierten Schaltungsaufbau für den hochfrequenten Treiber erforderlich macht.
Die US 6,577,072 zeigt einen weiteren Ansatz auf, gemäß dem ein nicht monolithischer Schaltungsaufbau verwendet wird, der einen Schalter aufweist, der mit einer Reihe von LEDs parallel zu Speicherkondensatoren verbunden ist. Der Schalter wird ausgeschaltet, wenn die Netzspannung unter einen bestimmten Pegel fällt, so dass die LEDs von den Kondensatoren gespeist werden. Dieser Ansatz ist jedoch nicht mit weniger Verlust verbunden, da die „entleerten Kondensatoren ein erneutes Aufladen durch den Schalter erfordern. Ferner wird das von den LEDs abgestrahlte Licht nicht gegenüber Änderungen der Netzspannung geregelt.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine AC-LED-Leuchte weist einen Gleichrichter, eine integrierte Schaltung und eine Reihe von in Reihe geschalteten LEDs auf. Ein AC-Signal wird derart an die AC-LED-Leuchte gelegt, dass eine gleichgerichtete Version des Signals über der LED-Reihe anliegt. Die integrierte Schaltung weist mehrere Leistungsschalter auf. Jeder Leistungsschaltung ist derart verbunden, dass er einzeln und gezielt eine entsprechende Gruppe von mehreren Gruppen von LEDs in der LED-Reihe kurzschließen kann. Die Gruppen werden auch als Abschnitte der LED-Reihe bezeichnet. Wenn die Spannung über der LED-Reihe zunimmt, steuert die integrierte Schaltung die Leistungsschalter derart, dass die Anzahl von LEDs, durch die Strom fließt, zunimmt. Wenn die Spannung über der Reihe abnimmt, steuert die integrierte Schaltung die Leistungsschalter derart, dass die Anzahl von LEDs, durch die Strom fließt, abnimmt.
Bei der AC-LED-Leuchte werden die Anzahl von LEDs, die Strom führt, und der LED-Reihen-Stromfluss gesteuert und geregelt, um einen verbesserten Wirkungsgrad, eine verbesserte Zuverlässigkeit, ein verbessertes Anti-Flickern, eine verbesserte Regelung gegenüber Netzspannungsänderungen, eine verbesserte Blindstromkompensation, einen verbesserten Leuchtenüberspannungsschutz, einen verbesserten Leuchtenüberstromschutz und einen verbesserten Leuchtenübertemperaturschutz bereitzustellen. Wenn der offenbarte Leuchtenaufbau verwendet wird, kann eine sehr wirkungsvolle Festkörper-AC-LED-Leuchte bereitgestellt werden, die keinen Elektrolytkondensator involviert, und die eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Komponenten aufweist. Wenn kein Elektrolytkondensator verwendet wird, können Fehler des Elektrolytkondensators vermieden werden, die andernfalls gegebenenfalls die Zuverlässigkeit verschlechtern, wenn Elektrolytkondensatoren in der AC-LED-Leuchte enthalten sein würden. Die verringerte Anzahl von Komponenten verbessert die Leuchtenzuverlässigkeit und verlängert die mittlere Betriebdauer bis zum Ausfall der Leuchte. Die elektromagnetische Beeinflussung (EMI) wird verglichen mit vielen AC-DC-Wandler-LED-Leuchten minimiert, da bei der hierin beschriebenen neuen AC-LED-Leuchte kein hochfrequentes Schalten der Leistung erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die AC-LED-Leuchte in einem Anti-Flicker-Modus betrieben. Die Anzahl von LEDs in einer Reihe von in Reihe geschalteten LEDs, durch welche der LED-Strom fließt, wird erhöht, wenn sich eine Spannungsamplitude eines sich ändernden Spannungssignals auf eine Spitzenwertamplitude erhöht. Die Anzahl von LEDs in der Reihe von in Reihe geschalteten LEDs, durch welche der LED-Strom fließt, wird dann verringert, wenn sich die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals von der Spitzenwertamplitude verringert. Um mehrere Spitzenwerte der Lichtintensität zu erzeugen, wird der LED-Strom während des Zykluszeitraums um mehr als die Hälfte der momentanen Stromamplitude des sich ändernden Spannungssignals verringert, für eine Dauer von weniger als 12% des Zykluszeitraums.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird die AC-LED-Leuchte in einem zweiten Anti-Flicker-Modus betrieben. Die Anzahl von LEDs in einer Reihe von in Reihe geschalteten LEDs, durch welche der LED-Strom fließt, wird erhöht, wenn sich eine Spannungsamplitude eines sich ändernden Spannungssignals auf eine Spitzenwertamplitude erhöht. Die Anzahl von LEDs in der LED-Reihe, durch welche der LED-Strom fließt, wird dann verringert, wenn sich die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals von der Spitzenwertamplitude verringert. Um mehrere Spitzenwerte der Lichtintensität zu erzeugen, wird ein Senkenfüllkondensator, der mit einem Ende der LED-Reihe verbunden ist, geladen, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals zunimmt, indem der Senkenfüllkondensator auf das sich ändernde Spannungssignal gekoppelt wird. Anschließend wird der Senkenfüllkondensator an einem ersten Zeitpunkt vom sich ändernden Spannungssignal entkoppelt, der auftritt, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Eingangsspannungssignals mehr als 90% der Spitzenwertamplitude erreicht hat. Anschließend wird der Senkenfüllkondensator auf das sich ändernde Spannungssignal gekoppelt, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals unten einen Senkenspannungsschwellenwert fällt, um so einen Spitzenwert der Lichtintensität zu erzeugen.
Weitere Strukturen und Verfahren werden nachstehend näher beschrieben. Diese Zusammenfassung dient nicht dazu, die Erfindung zu definieren. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die beigefügt Zeichnung, in der gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt die Ausführungsformen der Erfindung.
1 (Stand der Technik) zeigt eine Abbildung einer AC-LED-Leuchten-Schaltung, die keinen AC-DC-Wandler oder Gleichrichter benötigt.
2 (Stand der Technik) zeigt eine Abbildung einer AC-LED-Leuchten-Schaltung mit einem Gleichrichter.
3 zeigt eine Abbildung einer ersten Ausführungsform einer AC-LED-Leuchte gemäß einem neuen Aspekt.
4 zeigt eine detailliertere Abbildung der in der 3 gezeigten AC-LED-Leuchte.
5 zeigt eine detailliertere Abbildung des Controllers 92 der integrierten Schaltung 52 in der 4.
6 zeigt ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte, wenn die ankommende AC-Netzspannung einen Sollwert von 110 V AC aufweist.
7 zeigt ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte, wenn die ankommende AC-Netzspannung zehn Prozent über der Sollspannung liegt.
8 zeigt ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte, wenn die ankommende AC-Netzspannung dreißig Prozent unter der Sollspannung liegt.
9 zeigt einen Satz von Wellenformdiagrammen zur Veranschaulichung der LED-Leistung, der Eingangsleistung, des Wirkungsgrads und des Eingangsleistungsfaktors der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte 50, wenn sich die Eingangsnetzspannung ändert.
10 zeigt einen Satz von Wellenformdiagrammen zur Veranschaulichung des Anti-Flicker-Betriebs der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte 50.
11 zeigt eine Draufsicht eines beispielhaften LED-Leuchtenmoduls 200, welches die in den 4 und 5 gezeigte integrierte Schaltung 52 aufweist.
12 zeigt eine schematische Abbildung einer AC-LED-Leuchte aus mehreren LED-Leuchtenmodulen, wie beispielsweise dem in der 11 gezeigten Modul.
13 zeigt eine Abbildung einer zweiten Ausführungsform einer AC-LED-Leuchte.
14 zeigt eine detailliertere Abbildung der in der 13 gezeigten AC-LED-Leuchte.
15 zeigt eine Abbildung eines AC-LED-Leuchtenaufbaus, welcher den in den 13 und 14 gezeigten Schaltungsaufbau nutzt.
16 zeigt eine Abbildung einer dritten Ausführungsform einer AC-LED-Leuchte.
17 zeigt einen Schaltplan des Decoders 616 der in der 16 gezeigten dritten Ausführungsform.
18 zeigt eine Tabelle zur Veranschaulichung des Betriebs des in der 17 gezeigten Lookup-ROM 617.
19 zeigt eine Abbildung eines AC-LED-Leuchtenaufbaus 700, welche den in den 16 bis 18 gezeigten Schaltungsaufbau nutzt.
20 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines neuen Verfahrens 707.
21 zeigt eine modifizierte Ansicht der in der 14 gezeigten AC-LED-Leuchte, die einen Anti-Flicker-Modus des Betriebs veranschaulicht.
22 zeigt einen Satz von Wellenformdiagrammen, welche den Betrieb der in der 21 gezeigten AC-LED-Leuchte zeigen, wenn ein Senkenfüllkondensator im Anti-Flicker-Modus verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
3 zeigt einen Schaltungsaufbau einer AC-LED-Leuchte 50 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die AC-LED-Leuchte 50 weist einen Vollweggleichrichter 51, einen LED-Leuchten-Regler-IC (nachstehend auch als Steuer-IC bezeichnet) 52 und eine Reihe von in Reihe geschalteten LEDs auf. Der Gleichrichter 51 ist, wie gezeigt, mit den Eingangsanschlüssen 53 und 54 verbunden. An den Anschlüssen 53 und 54 wird entweder ein Wechselstrom- oder ein Gleichstromeingangssignal empfangen.
Die LED-Reihe weist ein erstes Ende 55 und ein zweites Ende 56 auf. Die LED-Reihe wiederum weist verschiedene Abschnitte 57 bis 62 auf. Ein Abschnitt wird hierin ebenso als eine Gruppe von LEDs bezeichnet. Die gezeigten Knoten zwischen den verschiedenen LED-Gruppen werden hierin in einem nicht technischen Sinne ein fach als Verbindungsknoten bezeichnet. Wie in 3 gezeigt, ist das zweite Ende 55 der LED-Reihe über einen Leiter 63 mit dem CSP-Anschluss 64 verbunden; der Verbindungsknoten 65 der LED-Reihe über einen Leiter 66 mit dem L0-Anschluss 67 der integrierten Schaltung 52 verbunden; der Verbindungsknoten 68 der LED-Reihe über einen Leiter 69 mit dem L1-Anschluss 70 der integrierten Schaltung 52 verbunden; der Verbindungsknoten 71 über einen Leiter 72 mit dem L2-Anschluss 73 der integrierten Schaltung 52 verbunden; der Verbindungsknoten 74 über einen Leiter 75 mit dem L3-Anschluss 76 der integrierten Schaltung 52 verbunden; und der Verbindungsknoten 77 über einen Leiter 78 mit dem L4-Anschluss 79 der integrierten Schaltung 52 verbunden, wobei ein erstes Ende 55 der LED-Reihe über einen Leiter 80 mit dem L5-Anschluss 81 der integrierten Schaltung 52 verbunden ist.
Die AC-LED-Leuchte 50 wird an den Eingangsanschlüssen 53 und 54 mit dem AC- oder DC-Eingangsspannungssignal versorgt. Das AC-Eingangssignal kann beispielsweise ein 60 Hz AC-Sinussignal mit einer Amplitude von 110 V sein. Dieses AC-Eingangssignal wird vom Vollweggleichrichter 51 gleichgerichtet, um so ein gleichgerichtetes Netzspannungssignal zwischen dem VSS-Anschluss 82 und dem L5-Anschluss 81 anliegt. Das Bezugszeichen 80 beschreibt eine Leitung mit Knoten, die sich vom Gleichrichter 51 zum L5-Anschluss 81 und zum ersten Ende 55 der LED-Reihe erstreckt. Bei den richtigen Betriebszuständen lässt die integrierte Schaltung 52 einen Strom durch verschiedene gewählte Gruppen der LEDs der LED-Reihe, anschließend durch die integrierte Schaltung 52, aus dem VSS-Anschluss 82 und zurück zum Gleichrichter 51 fließen. Die integrierte Schaltung 52 schließt gewählte Gruppen von LEDs gezielt kurz und schaltet gewählte Gruppen von LEDs zu, um die Anzahl von LEDs auf dem LED-Reihen-Strompfad zu ändern, um so den gesamten LED-Reihen-Strom und die gesamten LED-Reihen-Leistung zu regeln. Ein einziger Zyklus eines sinusförmigen 110 V AC-Eingangssignals an den Eingangsleistungsanschlüssen 53 und 54 kann derart betrachtet werden, dass er eine Spannungsamplitude aufweist, die sich von einer Phase von null Grad zu einer Phase von 360 Grad ändert. Zum Zeitpunkt der Phase von null Grad in der Wellenform nimmt die Spannung des entsprechenden gleichgerichteten AC-Eingangssignals auf der Leitung 80 von einem minimalen Wert zu oder beginnt, zuzunehmen. Von diesem Zeitpunkt der Phase von null grad an bis zum Zeitpunkt der Phase von neunzig Grad nimmt die Spannung auf der Leitung 80 zu. Während des Zeitraums dieser ersten neunzig Grad wird bewirkt, dass die Gesamtanzahl von LEDs, durch die Strom fließen darf, derart zunimmt, dass der Durchlassspannungsabfall über der LED-Reihe im Wesentlichen mit der momentanen gleichgerichteten Netzspannung übereinstimmt. Anschließend wird dann, wenn sich die Spannung auf der Leitung 80 ab dem Zeitpunkt der Phase von neunzig Grad bis zum Zeitpunkt der Phase von einhundertachtzig Grad verringert, bewirkt, dass sich die Gesamtanzahl von LEDs, durch die Strom fließen darf, derart verringert, dass der Durchlassspannungsabfall über der LED-Reihe im Wesentlichen mit der momentanen gleichgerichteten Netzspannung übereinstimmt. Dadurch, dass der Spannungsabfall über der gesamten LED-Reihe (beispielsweise vom Ende 55 zum Ende 56, einschließlich jeder LED-Gruppe, die kurzgeschlossen ist) auf die momentane gleichgerichtete Netzspannung abgestimmt wird, wenn die gleichgerichtete Netzspannung zunimmt und abnimmt, kann ein verbesserter Leuchtenwirkungsgrad erzielt werden. Der mittlere Leistungsabfall der AC-LED-Leuchte 50 liegt verglichen mit der Netzspannung bei annähernd der Hälfte des Spannungsabfalls über der kleinsten LED-Gruppe.
4 zeigt eine Abbildung, welche die integrierte Schaltung 52 der in der 3 gezeigten AC-LED-Leuchte 50 näher zeigt. Zusätzlich zu den Anschlüssen 64, 67, 70, 73, 76, 79 und 81 weist die integrierte Schaltung 52 ferner die Leistungsschalter 83 bis 88, einen Schutzleistungsschalter 89, einen Strommesswiderstand 90, eine interne Energieversorgungsschaltung 91, eine Steuerschaltung 92 und einen Decodierer 93 auf. Der Leistungsschalter 83 kann gesteuert werden, um den CSP-Anschluss 64 mit dem L0-Anschluss 67 zu verbinden, um so die LED-Gruppe 57 kurzzuschließen; der Leistungsschalter 84 kann gesteuert werden, um den L0-Anschluss 67 mit dem L1-Anschluss 70 zu verbinden, um so die LED-Gruppe 58 kurzzuschließen; der Leistungsschalter 85 kann gesteuert werden, um den L1-Anschluss 70 mit dem L2-Anschluss 73 zu verbinden, um so die LED-Gruppe 60 kurzzuschließen; der Leistungsschalter 86 kann gesteuert werden, um den L2-Anschluss 73 mit dem L3-Anschluss 76 zu verbinden, um so die LED-Gruppe 60 kurzzuschließen; der Leistungsschalter 87 kann gesteuert werden, um den L3-Anschluss 76 mit dem L4-Anschluss 79 zu verbinden, um so die LED-Gruppe 61 kurzzuschließen; der Leistungsschalter 88 kann gesteuert werden, um den L4-Anschluss 79 mit dem L5-Anschluss 81 zu verbinden, um so die LED-Gruppe 62 kurzzuschließen. Die Leistungsschalter 83 bis 88 werden individuell durch den Controller 92 und den Decodierer 93 gesteuert. Die interne Energieversorgungsschaltung 91 erzeugt eine interne VCC-Versorgungsspannung (nicht gezeigt) und gibt die interne Versorgungsspannung an den Controller 92 und den Decodierer 93, um den Schaltungsaufbau in diesen Blöcken mit Strom zu versorgen. Der Controller 92 gibt ein digitales 6-Bit LEDCOUNT-Signal 94 auf den 6-Bit Bus 95. Das LEDCOUNT-Signal zeigt eine optimale Anzahl von LEDs der LED-Reihe, der es erlaubt sein sollte, Strom derart zu leiten, dass der gesamte Durchlassspannungsabfall über der LED-Reihe bei einem gewünschten mittleren LED-Strompegel auf die gleichgerichtete Netzspannung auf der Leitung 80 abgestimmt sein wird. Der Stromfluss durch die LED-Reihe wird vom Strommesswiderstand 90 erfasst. Der Decodierer 93 wandelt das LEDCOUNT-Signal in die geeigneten Gate-Ansteuersignale zur Ansteuerung der Gates der Leistungsschalter 83 bis 88 derart, dass die angezeigte Anzahl von LEDs auf den LED-Reihen-Strompfad geschaltet wird.
Während eines normalen Betriebs wird der Schutzschalter 89 eingeschaltet, um einen minimalen Durchgangswiderstand aufzuweisen und den LED-Reihen-Strompfad zurück zum Gleichrichter 51 zu schließen. In einem Zustand hohen Stroms wird die Spannung am Gate des Schutzschalters 89 jedoch abgestimmt, um den Strom auf einen vorbestimmten Stromgrenzwert zu beschränken. Bei fehlerhaften Betriebszuständen, die nachstehend noch näher beschrieben werden, wird der Schutzschalter 89 derart gesteuert, dass er offen ist, so dass kein Strom durch die LED-Reihe fließt und die LED-Reihe vor einer Beschädigung geschützt wird.
Bei einer 110 V AC Anwendung weist die LED-Reihe annähernd vierzig bis fünfzig weiße LEDs auf, die in Reihe geschalte sind, während die LED-Reihe bei einer 220 V AC Anwendung annähernd achtzig bis einhundert weiße LEDs aufweist, die in Reihe geschaltet sind. Diese LEDs werden jeweils, wie gezeigt, in fünf Gruppen von N, 2N, 4N, 8N und 16N LEDs unterteilt. Die letzte Gruppe 62 weist die verbleibenden P LEDs auf, so dass (31N + P) der Gesamtanzahl von LEDs in der LED-Reihe entspricht.
5 zeigt eine detailliertere Abbildung des in der 4 gezeigten Controllers 92. Das LEDCOUNT-Signal 94 entspricht dem Ausgang eines Aufwärts-/Abwärtszählers 122. Wenn die momentane gleichgerichtete Netzspannung auf der Leitung und am Knoten 80 unter einem Einschalt-Rücksetz-Schwellenwert (PORT) liegt, gibt eine Einschalt-Rücksetz-Schaltung 96 ein Rücksetzsignal 97 aus. Das Rücksetzsignal 97 setzt den Aufwärts-/Abwärtszähler 122 in einen maximalen Zählzustand zurück. Ein Setzen des Zählers 122 in diesen maximalen Zählzustand gewährleistet, dass ein plötzlicher Netzspannungsschritt (wie beispielsweise dadurch bedingt, dass ein Triac-Dimmer eingeschaltet wird) einen beschränkten Anfangsstrom über der LED-Reihe zur Folge hat. Ein Aufwärtssignal 98 wird auf digital „Low” gesetzt. Wenn die momentane gleichgerichtete Netzspannung über der PORT-Schwellenwertspannung liegt, nimmt die integrierte Schaltung 52 eine erste Abstimmung vor, um einen Anfangs-LEDCOUNT zu ermitteln, der mit der gleichgerichteten Netzspannung übereinstimmt. Hierfür zählt der Aufwärts-/Abwärtszähler 122 herunter, bis ein Strommesssignal 99 anzeigt, dass ein geeigneter Strom durch die LEDs fließt. Das Strommesssignal 99 ist die Spannung, die über dem Strommesswiderstand 90 abfällt.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Aufwärtssignal 98 auf digital „High” gesetzt und ist die Schaltung bereit, mit dem Verfolgen der Netzspannungshüllkurve zu beginnen. Der Aufwärts-/Abwärtszähler 122 wird mit einer Rate inkrementiert oder dekrementiert, die durch ein Taktsignal CLK bestimmt wird, das vom auf dem Chip befindlichen Taktgenerator 100 geliefert wird. Wenn die Phasensteuerschaltung 101 erfasst, dass die gleichgerichtete Netzspannung zunimmt, ist dann das Aufwärtssignal 98 „High”, wohingegen das Aufwärtssignal 98 dann, wenn die Phasensteuerschaltung erfasst, dass die gleichgerichtete Netzspannung abnimmt, „Low” ist. Wenn das Aufwärtssignal 98 „High” ist (die gleichgerichtete Netzspannung nimmt zu) und wenn ein Freigabesignal, dass an den Freigabeeingang 102 des Aufwärts-/Abwärtszählers 122 gegeben wird, ausgegeben wird, inkrementiert dann der Aufwärts-/Abwärtszähler 122 bei der nächsten ansteigenden Flanke des Taktsignals CLK. Das Freigabesignal wird immer dann ausgegeben, wenn ein Aufwärts-/Abwärtskomparator 103 erfasst hat, dass das Strommesssignal 99 eine Spannung des Strommessschwellenwertsignals (CSTS) überschreitet, bis der Zustand nicht länger andauert. Wenn das Aufwärtssignal 98 „High” ist und das Freigabesignal ausgegeben wird und eine ansteigende Taktflanke auftritt, wird LEDCOUNT inkrementiert. Das Inkrementieren von LEDCOUNT dient dazu, mehrere LEDs auf den LED-Reihen-Strompfad zu schalten.
Demgegenüber dekrementiert der Aufwärts-/Abwärtszähler 122 dann, wenn das Aufwärtssignal 98 „Low” ist, bei der nächsten ansteigenden Flanke des Taktsignals CLK, wann immer der Aufwärts-/Abwärtskomparator 103 erfasst hat, dass das Strommesssignal 99 unter dem CSTS-Signal 104 minus einer VHYST-Hysteresespannung 105 liegt, bis der Zustand nicht länger andauert. Das Dekrementieren von LEDCOUNT dient dazu, LEDs aus dem LED-Reihen-Strompfad zu schalten.
Eine Integrierverstärkerschaltung 106 weist einen Verstärker 107 und einen Kondensator 108 auf. Die Integrierverstärkerschaltung 106 verstärkt die Spannungsdifferenz zwischen der momentanen Spannung des Signals 99, so wie sie von einem Scaler 109 moduliert wird, und einer VPAVG-Referenzspannung, die von einer Referenzspannungsquelle 110 zugeführt wird, linear. Die verstärkte Differenz wird im Kondensator 108 aufintegriert, um ein Fehlersignal 111 zu erzeugen. Das Fehlersignal 111 nimmt langsam zu, wenn die mittlere LED-Leistung geringer als eine Ziel-LED-Leistung ist, und langsam ab, wenn die mittlere LED-Leistung über der Ziel-LED-Leistung liegt. Die mittlere LED-Leistung der LED-Reihe wird folglich auf (SCALE·Vf·VPAVG/R90) geregelt, wobei SCALE eine Konstante ist, die vom Scaler 109 und der Anzahl von LEDs in der Reihe von LEDs abhängt, und wobei R90 der Widerstandswert des Strommess-Widerstands 90 ist.
Um die Schaltung für Anwendung betriebsfähig zu machen, die einen gewöhnlichen Triac-Dimmer umfassen, wird VPAVG durch den erfassten Dimmer-Phasenschnittwinkel abgestimmt. Bei einer gewöhnlichen Triac-Dimmer-Schaltung kann ein Triac Abschnitte des ankommenden AC-Signals oder Abschnitte des gleichgerichteten Netzsignals unterbrechen (Leerlauf), um die einer Beleuchtungslast zugeführte Gesamtleistung zu verringern. Bei der in der 5 gezeigten Schaltung erfasst die Phasensteuerschaltung 101 die Phase dieser Leerlaufdauer, die hierin als der Dimmer-„Phasenschnittwinkel” bezeichnet wird. Die Phasensteuerschaltung 101 stimmt VPAVG entsprechend derart ab, dass die mittlere LED-Leistung umso geringer wird, je mehr die Phase „abgeschnitten” wird.
Das Strommessschwellenwertsignal 104 für den Aufwärts-/Abwärtskomparator 103 ist das Fehlersignal 111 vom Kondensator 108, so wie es vom Scaler 112 moduliert wird. Der Scaler 112 wird durch das LEDCOUNT-Signal 94 gesteuert. Die Scaler 109 und 112 können beispielsweise als Widerstandsleitern realisiert werden, bei denen das Signal bei einer gewählten Abzweigung der Widerstandsleiter über einen analogen Multiplexer ausgegeben wird, der durch das Scaler-Steuersignal gesteuert wird. Wenn LEDCOUNT einen geringen Wert aufweist, passt der Scaler 112 das Fehlersignal 111 mit einem geringen Betrag an, während der Scaler 112 das Fehlersignal 111 dann, wenn LEDCOUNT einen hohen Wert aufweist, mit einem hohen Betrag anpasst. Dadurch, dass der momentane LED-Reihen-Strom derart angepasst bzw. skaliert wird, dass sich sein Betrag annähernd proportional zur Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs ändert, wird der Phasenwinkel des LED-Reihen-Stromsignals über einen AC-Zyklus bezüglich des Phasenwinkels des Spannungsabfallsignals (des Spannungsabfalls über der LED-Reihe) abgestimmt. Der Leistungsfaktor der LED-Leuchte wird folglich abgestimmt und weist annähernd einen Wert von eins auf.
Der Controller 92 erzeugt ebenso ein Schutz-Gate-Signal 113 (NPROT), welches den Schutzschalter 89 steuert. Bei normalen Betriebzuständen wird das Schutz-Gate-Signal 113 durch einen Strombegrenzungsverstärker 114 über eine Pufferschaltung 115 gesteuert. Wenn das Strommesssignal 99 unter einem VILIM-Schwellenwert liegt, so wie er von der Spannungsquelle 116 eingestellt wird, setzt der Strombegrenzungsverstärker 114 das NPROT-Signal 113 auf „High”, um den Schutzschalter 89 einzuschalten. Wenn sich das Strommesssignal 99 dem Pegel des VILIM-Schwellenwerts annähert, wird das NPROT-Signal 113 im Betrag verringert, um den Stromfluss durch den Schutzschalter 89 derart zu begrenzen, dass das Strommesssignal 99 auf annähernd VILIM geregelt wird. Dies führt dazu, dass der durch die LED-Reihe fließende Strom begrenzt wird. Der LED-Stromgrenzwert wird durch den Betrag VILIM/R90 bestimmt. Ferner wird der Schutzschalter 89 verwendet, um einen Übertemperaturschutz bereitzustellen. Wann immer eine Übertemperaturschutzschaltung 117 erfasst, dass ihre Übergangstemperatur einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert erreicht hat, beginnt die Übertemperaturschutzschaltung 117 damit, die Spannung am Knoten 118 über die Diode 119 herabzusetzen. Die Verringerung der Spannung am Knoten 118 verringert den LED-Strom. In einem Überspannungszustand gibt die interne Versorgungsschaltung 91 ein Überspannungsschutzsignal (OVP-Signal) 120 aus, wenn die momentane gleichgerichtete Spannung einen maximalen Schwellenwert überschreitet. Wenn das OVP-Signal ausgegeben wird, wird der Strombegrenzungsverstärker 114 deaktiviert, weist das Schutz-Gate-Signal 113 den Zustand Low auf und ist der Schutzschalter 89 ausgeschaltet.
Die Einschaltrücksetzschaltung 96 erfasst, wenn die momentane gleichgerichtete Netzspannung unter einer Einschaltrücksetzschwellenwertspannung (PORTV) liegt. Wenn erfasst wird, dass die momentane gleichgerichtete Netzspannung auf der Leitung und am Knoten 80 unter PORTV liegt, setzt die Schaltung 96 das Signal RESET 97 auf digital High. Dies wiederum setzt den Aufwärts-/Abwärtszähler 122 in den maximalen Zählzustand zurück, während der LEDCOUNT-Wert gleichzeitig auf null gesetzt wird. Ferner ändert das RESET-Signal 97 im digitalen Zustand „Low” ebenso die Referenzschwellenwertspannung des Strombegrenzungsverstärkers 114 zu einer niedrigeren Spannung VITRIAC. VITRIAC wird durch eine Referenzspannung 121 eingestellt. Dies bewirkt, dass alle der Leistungsschalter 83 bis 88 eingeschaltet werden, während der Schutzschalter 89 eingeschaltet ist, und dass der LED-Reihen-Strom auf einen unteren Stromgrenzwertpegel für den Triac-Dimmer-Triggerstrom und ein Rücksetzen geregelt wird. Dieser Triac-Dimmer-Triggerstrom wird durch (VITRIAC/R90) bestimmt. Ein Triac benötigt für gewöhnlich einen geringen Stromfluss, um sich selbst zurückzusetzen. Folglich gewährleistet die integrierte Schaltung 52 dann, wenn die Einschaltrücksetzschaltung 96 erfasst, dass die momentane gleichgerichtete Netzspannung unter dem PORTV-Schwellenwert liegt, dass stets ein geringer Strom durch die LEDs fließt, der über dem Haltestrompegel eines Triac-Dimmers liegt. Ein gewöhnlicher Haltestrom, der vom Triac benötigt wird, liegt bei fünfzehn Milliampere. Die Aufrechterhaltung dieses geringen Stromflusses bringt ferner den Effekt einer Glättung des von der Leuchte abgestrahlten Licht mit sich, selbst wenn die momentane Netzspannung gering ist.
Das menschliche Auge kann oftmals ein ungewünschtes Flickern in einer Lichtquelle wahrnehmen, die ein- und ausgeschaltet wird, wenn die Ein- und Ausschaltrate ausreichend gering ist. Um solch ein Problem bei der AC-LED-Leuchte 50 zu vermeiden, wird das Ein- und Ausschalten des LED-Stroms derart moduliert, dass es bei größer oder gleich 100 Hz liegt. Um dies zu realisieren, wird bewirkt, dass die Leuchte Licht bei fast der gesamten Netzspannungshalbperiode abstrahlt. Anschließend wird der LED-Strom zum Zeitpunkt des Spitzenwerts der Netzspannung auf null oder auf einen Wert nahezu null verringert. Die LED-Lichtmodulationsfrequenz liegt folglich effektiv bei der vierfachen Netzspannungsfrequenz (200 Hz LED-Lichtmodulationsfrequenz für eine 50 Hz Netzspannung, und 240 Hz LED-Lichtmodulationsfrequenz für eine 60 Hz Netzspannung). Gemäß einem Beispiel wird dieser Antiflickerbetrieb erzielt, indem der OVP-Schwellenwert derart kurz unterhalb des Spitzenwerts der gleichgerichteten Netzspannung eingestellt wird, dass die LED-Lichtabgabe bei der vierfachen Netzfrequenz ein- und ausgeschaltet wird.
Die 6, 7 und 8 zeigen Wellenformdiagramme zur Veranschaulichung des Betriebs der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte 50, wenn das ankommende AC-Netzspannungssignal einen Sollwert von 110 V AC aufweist, wenn es zehn Prozent über dem Sollwert liegt, und wenn es dreißig Prozent unter dem Sollwert liegt. Bei der beispielhaften Schaltung liegt die Anzahl von LEDs in den Gruppen 57, 58, 59, 60, 61 und 62 bei eins, zwei, vier, acht, sechzehn und achtzehn (N = 1). Der Strommesswiderstand 90 weist einen geringen Widerstandswert von annähernd 43,3 Ohm auf, der Spannungsabfall über dem Widerstand 90 ist gering (beispielsweise geringer als ein Volt), und der Energieverlust über dem Widerstand 90 ist gering. Die LED-Leistung liegt bei geregelten fünf Watt, wobei sich dieser Wert selbst dann nicht ändert, wenn sich die Amplitude des ankommenden AC-Netzspannungssignals von 77 V AC auf 143 V AC ändert.
Die durch „gleichgerichtetes Eingangssignal [V]” gekennzeichnete obere Wellenform in der 6 zeigt die Wellenform des gleichgerichteten Spannungssignals auf der Leitung 80 in der 3. Die durch „aktive LED-Anzahl” gekennzeichnete nächst tiefere Wellenform in der 6 zeigt, wie sich die Anzahl von LEDs (LEDCOUNT) der LED-Reihe, die veranlasst werden, den LED-Reihen-Strom zu leiten, ändert. Obgleich das CLK-Signal in der 6 nicht gezeigt ist, nimmt LEDCOUNT nur zum Zeitpunkt einer ansteigenden Flanke des Signals CLK zu. In Zuständen, in denen sich die gleichgerichtete Eingangsspannung nur langsam ändert, wie beispielsweise an der Spitze der in der 6 gezeigten gleichgerichteten sinusförmigen Welle, nimmt LEDCOUNT weniger häufig zu, als wenn sich die gleichgerichtete Eingangsspannung schneller ändert. Bei der durch „Aktive LED-Anzahl” gekennzeichnete Wellenform sollte beachtet werden, dass LEDCOUNT null ist (oder einen sehr geringen Wert aufweist, um den Triac-Rücksetzstrom zu gewährleisten), während die Netzspannung einen geringen Wert aufweist. Zu diesen Zeiten wird die Schaltung gemäß obiger Beschreibung durch das Signal RESET 97 zurückgesetzt. Die durch „Eingangsstrom [mA] gekennzeichnete dritte Wellenform in der 6 umfasst eine Reihe von sägezahnähnlichen Wellenformen während der Zeit, in welcher die gleichgerichtete Eingangsspannung zunimmt. Der langsamer ansteigende Abschnitt von jeder dieser sägezahnähnlichen Wellenformen beschreibt den ansteigenden LED-Reihen-Strom, wenn die gleichgerichtete Eingangsspannung zunimmt, durch eine feste Anzahl von LEDs. Wenn der LED-Reihenstrom, so wie er über dem Strommesswiderstand 90 gemessen wird, das Strommessschwellenwertsignal 104 überschreitet, aktiviert der Aufwärts-/Abwärtskomparator 103 den Aufwärts-/Abwärtszähler 122 und inkrementiert der Aufwärts-/Abwärtszähler 122 bei der nächsten Flanke des Taktsignals CLK. Dieses Inkrementieren schaltet mehr LEDs auf den LED-Reihen-Strompfad, was zu der deutlichen Verringerung des LED-Reihen-Stroms führt. Diese deutliche Verringerung wird durch den steilen Abwärtsabschnitt der sägezahnähnlichen Wellenform beschrieben.
Die sägezahnähnlichen Wellenformen, die auftreten, während sich die gleichgerichtete Eingangsspannung verringert, weisen verglichen mit den sägezahnähnlichen Wellenformen, die auftreten, während die gleichgerichtete Eingangsspannung zunimmt, invertierte Formen auf. Die invertierten sägezahnähnlichen Wellenformen, die auftreten, während sich die gleichgerichtete Eingangsspannung verringert, umfassen einen sich langsamer verringernden Eingangsstromabschnitt. Dieser sich verringernde Eingangsstromabschnitt wird dadurch verursacht, dass die sich verringernde gleichgerichtete Netzspannung über einer festen Anzahl von LEDs in der LED-Reihe abfällt. Wenn der Strom einen derart niedrigen Wert annimmt, dass er unter das Strommessschwellenwertsignal 104 fällt, aktiviert der Aufwärts-/Abwärtskomparator 103 den Aufwärts-/Abwärtszähler 122. Der Aufwärts-/Abwärtszähler 122 dekrementiert, um so die Anzahl von LEDs in der LED-Reihe zu verringern, durch welche der LED-Strom fließt. Dies führt dazu, dass der LED-Reihenstrom in nahezu vertikaler Weise zunimmt. Diese deutliche Erhöhung wird durch den steilen Aufwärtsabschnitt am Ende der invertierten sägezahnähnlichen Wellenform beschrieben.
9 zeigt einen Satz von Wellenformdiagrammen, welche die LED-Leistung, die Leuchteneingangsleistung, den Wirkungsgrad und den Eingangsleistungsfaktor der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte 50 für Eingangswechselspannungen (anliegende AC-Netzspannungen) zwischen 80 V AC und 140 V AC zeigen. Es wird ersichtlich, dass die Lichtabgabe (LED-Leistung) für einen breiten Bereich von Netzspannungen genau geregelt wird. Es wird ferner ersichtlich, dass der Wirkungsgrad für gewöhnlich bei sechsundneunzig Prozent liegt (einschließlich eines Prozents Leistungsverlust durch den Gleichrichter 51), was einer Schaltumwandlung oder Strombegrenzungswiderstandstopologien überlegen ist. Schließlich wird ersichtlich, dass der Leistungsfaktor bei oder nahe 0,97 liegt.
10 zeigt einen Satz von Wellenformdiagrammen, welche den Antiflickerbetrieb der AC-LED-Leuchte 50 zeigen. Wenn diese Eigenschaft ermöglicht wird, wird der LED-Strom bei einem OVP-Pegel kurz unterhalb des Spitzenwerts der gleichgerichteten Netzspannung ausgeschaltet. Es sollte beachtet werden, dass, wie durch die dritte Wellenform gezeigt, dann, wenn die gleichgerichtete Eingangsspannung ihren Spitzenwert aufweist, eine Zeitspanne gegeben ist, in welcher der LED-Strom null oder nahe null ist. Ferner fließt dann, wenn die gleichgerichtete Eingangsspannung ihr Minimum aufweist, ein sehr geringer LED-Strom. Kombiniert ergibt das Gesamtergebnis eine LED-Lichtmodulationsfrequenz von 240 Hz, obgleich das AC-Eingangssignal an den Anschlüssen 53 und 54 ein 60 Hz Signal ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der LED-Strom nicht auf einen Wert von nahe null, sondern nur um irgendeinen signifikanten Betrag verringert, um zwei unterschiedliche Spitzenwerte der Lichtintensität zu erzeugen. Gemäß einem Aspekt verringert der Regler-IC 409 den LED-Strom um mehr als die Hälfte des momentanen Strombetrags des sich ändernden Spannungssignals, für eine Dauer von weniger als 12% des Zykluszeitraums. Die Dauer des verringerten LED-Stroms liegt beispielsweise zwischen 0,7 und 0,9 Millisekunden während jedes 8,33 Millisekunden langen Zyklus eines 60 Hz Wechselstromsignals, das am Gleichrichter 51 empfangen wird.
11 zeigt eine vereinfachte Draufsicht eines beispielhaften LED-Leuchtenmoduls 200. Das Modul 200 weist eine Leiterplatte oder ein Substrat, wie beispielsweise eine Leiterplatte 201 mit einem Metallkern, die in den 3 und 4 gezeigte integrierte Schaltung 52, eine optische Linse 202 und einen Rohchip 203 mit LEDs auf. Es sind entweder neunundvierzig oder achtundneunzig LEDs auf dem Rohchip 203 vorgesehen. Obgleich keine Bezugszeichen vorgesehen sind, um alle der LEDs in der Abbildung der 11 zu kennzeichnen, da in der Abbildung nicht genügend Platz vorhanden ist, entsprechen die in der 11 gezeigten LEDs den in der 4 gezeigten LEDs. Die optische Linse 202 richtet das abgestrahlte Licht in die gewünschten Richtungen. Die einen Metallkern aufweisende Leiterplatte 201 ist thermisch leitfähig und elektrisch isoliert. Bei dem in der 11 gezeigten Beispiel ist die integrierte Schaltung 52 ein Halbleiterrohchip, der, wie gezeigt, mit Bonddrähten zur Leiterplatte 201 und zum Rohchip 203 drahtgebondet ist. Alternativ kann die integrierte Schaltung 52 Mikrobondhügel in Chipgröße aufweisen, so dass die integrierte Schaltung 52 direkt mit der Leiterplatte 201 verbunden ist. Eine Kontaktstelle 204 zum Empfangen von VIN (das gleichgerichtete Eingangsleitungssignal vom Gleichrichter 51) ist vorgesehen. Die Kontaktstelle 204 ist über die Leitung 205 und eine Bondkontaktstelle und einen Bonddraht mit dem L5-Anschluss 81 der integrierten Schaltung 52 verbunden. Eine Kontaktstelle 206 für eine Verbindung zur Masse (VSS vom Gleichrichter 51) ist vorgesehen. Die Kontaktstelle 206 ist über die Leitung 207 und eine Bondkontaktstelle und einen Bonddraht mit dem VSS-Anschluss 82 der integrierten Schaltung 52 verbunden. Für eine Ausführungsform, bei welcher das Eingangsspannungssignal eine Wechselspannung von 110 V aufweist, kennzeichnet jedes einzelne LED-Symbol in der Darstellung des Rohchips 203 eine LED, während für eine Ausführungsform, bei welcher das Eingangsspannungssignal eine Wechselspannung von 220 V aufweist, jedes einzelne LED-Symbol zwei in Reihe geschaltete LEDs kennzeichnet. Obgleich die LEDs bei diesem Beispiel alle auf einem einzigen Rohchip angeordnet sind, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Es können, wie gezeigt, einzelne LEDs vorgesehen und zueinander und bezüglich der Linse 203 ausgerichtet sein.
12 zeigt eine schematische Abbildung einer AC-LED-Leuchte 300. Die AC-LED-Leuchte 300 weist Eingangsanschlüsse 301 und 302, eine Diodengleichrichterbrücke 303 und mehrere Module 304 bis 306 des in der 11 gezeigten Typs auf. Die Module sind, wie gezeigt, parallel geschaltet. Es gibt keine Beschränkung dahingehend, wie viele Module parallel geschaltet werden können. Diese Anordnung kann für mehrere verschiedene Arten von Beleuchtungskörpern verwendet werden, die mehrere Leuchtenmodule benötigen, die in verschiedenen Abständen zueinander angeordnet sind. Diese flexible Anordnung kann für mehrere verschiedene Arten von Beleuchtungskörpern verwendet werden, die eine verschiedene Anzahl von LED-Modulen benötigen. Das modulare Design ist dahingehend von Vorteil, dass es den Bestand eines Leuchtenherstellers verringert. Der Leuchtenhersteller muss einzig eine Art von LED-Leuchtenmodul einlagern, kann jedoch viele verschiedene Arten von Beleuchtungskörpern daraus bilden.
13 zeigt eine Abbildung einer zweiten Ausführungsform einer AC-LED-Leuchte 400. Bei dieser Ausführungsform wird die Anzahl von Leistungsschaltern verglichen mit der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform verringert. Es werden einzig die LED-Gruppen 401, 402, 403 und 404 geschaltet, während die verbleibenden LEDs die LED-Gruppe 405 bilden und diese Gruppe 405 stets auf den LED-Reihen-Strompfad geschaltet ist. Diese Ausführungsform weist ein vereinfachtes Design, jedoch einen leicht niedrigeren Wirkungsgrad auf. Gemäß einem Beispiel für ein 110 V AC Eingangssignal weisen die LED-Gruppen 401, 402, 403 und 404 zwei bzw. vier bzw. acht bzw. sechzehn LEDs auf (entsprechend N = 2), während die LED-Gruppe 405 annähernd achtzehn LEDs aufweist (entsprechend M = 18). Gemäß einem Beispiel für ein 220 V AC Eingangssignal weisen die LED-Gruppen 401, 402, 403 und 404 vier bzw. acht bzw. sechzehn bzw. zweiunddreißig LEDs auf (entsprechend N = 4), während die LED-Gruppe 405 annähernd 36 LEDs aufweist (entsprechend M = 36). Um ein Flickern zu verringern, ist ein Senkenfüllkondensator 406 vorgesehen. Der Kondensator 406 ist zwischen den Knoten 407 und einen CAP-Anschluss 408 der integrierten Schaltung 409 geschaltet. Dieser Senkenfüllkondensator 406 wird bis zum Spannungsspitzenwert der gleichgerichteten Netzspannung am Knoten 407 geladen und anschließend von der gleichgerichteten Netzspannung getrennt, wenn sich die momentane Netzspannung verringert, bis die momentane Netzspannung unter einen Senkenspannungsschwellenwert gefallen ist, um an diesem Zeitpunkt über den CAP-Anschluss 408 wieder mit der LED-Reihe verbunden zu werden. Dies führt dazu, dass während der Zeit, in welcher die momentane Netzspannung ihre Senke aufweist, eine Ergänzungsspannung am Knoten 407 bereitgestellt wird.
14 zeigt eine detailliertere Abbildung der in der 13 gezeigten integrierten Schaltung 409. Die integrierte Schaltung 409 weist Leistungsschalter 410, 411, 412 und 413 auf, um die LED-Gruppen 401 bzw. 402 bzw. 403 bzw. 404 kurzzuschließen. Die Leistungsschalter werden unter Verwendung einer von der internen Versorgungsschaltung 416 empfangenen internen Versorgungsspannung VCC durch den Controller 414 und den Decodierer 415 gesteuert. Der Controller 414 arbeitet ähnlich dem in der 4 gezeigten Controller 92. Der Decodierer 415 wandelt das vom Controller 414 empfangene LEDCOUNT-Signal in geeignete Gate-Steuersignale für die Leistungsschalter 410 bis 413, um einen Stromfluss durch die gewünschte Anzahl von LEDs zu ermöglichen. Zusätzlich zu den Leistungsschaltern 410 bis 413 verbindet ein Schutzschalter 417 den CSN-Anschluss 418 mit dem VSS-Anschluss 419, um einen LED-Reihen-Stromfluss während eines normalen Betriebs zu ermöglichen. Ein Senkenfüllschalter 420 wird verwendet, um einen Ladevorgang des Senkenfüllkondensators 406 auf die gleichgerichtete Spitzenwertnetzspannung zu steuern, und um einen Entladevorgang des Senkenfüllkondensators 406 zum geeigneten Zeitpunkt, wenn die momentane Netzspannung einen geringen Wert aufweist, zu steuern. Der Senkenfüllschalter 420 wird „eingeklingt”, wenn die momentane gleichgerichtete Netzspannung zunimmt, und bei der Spitzenwertspannung „ausgeklingt”. Er wird erneut eingeklingt, wenn das LEDCOUNT-Signal auf einen vorbestimmten Wert gefallen ist. Wenn dieses Senkenfüllverfahren angewandt wird, leuchtet das von der Leuchte abgestrahlte Licht effektiv bei der vierfachen Netzfrequenz (200 Hz für eine Netzfrequenz von 50 Hz und 240 Hz für eine Netzfrequenz von 60 Hz), um so die bewegungsbedingten Flickereffekte zu minimieren.
15 zeigt eine Abbildung eines AC-LED-Leuchtenaufbaus 500, welcher den in den 13 und 14 gezeigten Schaltungsaufbau nutzt. Vier 2 × 8 Gruppen von LEDs 501 bis 504 werden am Rand der Leiterplatte 505 verwendet, in Kombination mit einer Gruppe von 1 × 16 LEDs 506 in der Mitte. Jede Gruppe von 2 × 8 LEDs weist sechzehn LED-Übergänge auf, die als zwei Reihen verbunden sind, während jede Reihe acht Übergänge in Reihe aufweist, was einem Verhalten von einer Reihe von acht LEDs in Reihe entspricht. Alle diese LEDs sind unter einer optischen Linse zur Fokussierung des Lichts angeordnet. Die Kreise 507 bis 511 kennzeichnen Linsen. Die Gruppe von 1 × 16 LEDs 506 weist sechzehn LEDs in Reihe auf, die alle unter der optischen Linse 511 zur Fokussierung des Lichts angeordnet sind. Die Gruppen von 2 × 8 LEDs bilden zusammen die LED-Gruppe 405 der 14 (sechzehn LEDs von insgesamt achtzehn LEDs in Reihe) und die LED-Gruppe 404 der 14 (sechzehn LEDs in Reihe). Die Gruppe von 1 × 16 LEDs 506 wird in binäre Segmente von zwei, vier und acht LEDs unterteilt. Die Gruppe von 1 × 16 LEDs 506 bildet die LED-Gruppe 405 (die zwei verbleibenden LEDs) bzw. die LED-Gruppe 401 bzw. die LED-Gruppe 402 bzw. die LED-Gruppe 403. Da die LEDs in den LED-Gruppen 401, 402 und 403 durch den Übergang bei der momentanen Netzspannung bei einem Tastverhältnis von annähernd 50% arbeiten, liegt der Leistungsverlust der mittleren 1 × 16 LED-Gruppe 506 in der gleichen Größenordnung wie der Leistungsverlust der Randgruppen von LEDs. Folglich können alle der Gruppen von LEDs (501 bis 504 und 506) aus dem gleichen oder einem ähnlichen LED-Rohchip gebildet werden. Die integrierte Schaltung 409, der Strommesswiderstand 421, der Gleichrichter 422 und ein Senkenfüllkondensator 406 sind in der 15 durch ihre jeweiligen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Eingangsleistungsanschlüsse 423 und 424 in der 13 sind in der 16 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Leitungen 425 bis 431 in der 13 sind in der 15 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die integrierte Schaltung 409 kann eine verpackte bzw. verkapselte integrierte Schaltung, ein Rohchip aus Silizium mit Mikrobondhügeln in Chipgröße oder ein an die Leiterplatte 505 drahtgebondeter Siliziumrohchip sein.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weisen die LED-Gruppen die gleiche Anzahl von LEDs auf und arbeiten die Leistungsschalter derart symmetrisch zueinander, dass alle der LED-Gruppen die gleiche mittlere Lichtabgabe aufweisen. Hierdurch können die LEDs an verschiedenen Positionen in einem Beleuchtungskörper angeordnet werden, ohne dass irgendeine Helligkeitsänderung von LED zu LED erkennbar ist. Die Anzahl von LED-Gruppen kann von zwei bis sechzehn reichen, wobei die bevorzugte Anzahl, die einen Ausgleich zwischen Simplizität und Effizienz bieten, bei vier, fünf und sechs liegt.
16 zeigt eine Abbildung einer dritten Ausführungsform. Die AC-LED-Leuchte 600 weist Eingangsleistungsanschlüsse 601 und 602, einen Gleichrichter 603, eine integrierte Schaltung 604 und fünf Gruppen von LEDs 605 bis 609 auf. Innerhalb der integrierten Schaltung 604 sind fünf Leistungsschalter 610 bis 614 zur Steuerung der fünf entsprechenden Gruppen von LEDs 605 bis 609 vorgesehen. Jede Gruppe von LEDs weist die gleiche Anzahl N von LEDs auf, wobei N eine ganze Zahl ist. Bei dieser Ausführungsform arbeitet der Controller 615 auf die gleiche Weise wie der in der 5 gezeigte Controller 92. Der Decodierer 616 handhabt demgegenüber einen Ausgleich der Verlustleistung unter allen der Gruppen von LEDs.
17 zeigt eine detailliertere Abbildung des in der 16 gezeigten Decodierers 616. Eine Look-Up-Festwertspeicher-(ROM)-Schaltung 617 empfängt den 3-Bit LEDCOUNT-Wert sowie ein 3-Bit SCATTER-Signal 618 als Eingangssignale. Von diesen 6-Bit gibt die Look-Up-ROM-Schaltung 617 einen 5-Bit Code NG0-NG4 aus, der von einer Pegelverschiebungsschaltung 619 im Pegel verschoben wird. Wie durch den 5-Bit Code angewiesen, steuert die Pegelverschiebungsschaltung 619 die Leistungsschalter 605 bis 609 an. Das SCATTER-Signal 618 wird vom Zähler 620 erzeugt, der durch ein CLK-Signal getaktet wird. Der Zähler 620 wird durch das Signal RESET am Anfang jeder Halbwelle der Netzeingangsspannung mit dem Zustand eines zweiten Zählers 621 geladen. Beide Zähler 620 und 621 werden nach Erreichen eines Wertes von vier auf null zurückgetaktet. Der Zähler 621 wird ebenso durch das Signal RESET getaktet. Dies führt dazu, dass das SCATTER-Signal 618 einen 3-Bit Wert aufweist, der von null bis vier reicht, wobei dieser Wert nach jeder kurzen CLK-Periode inkrementiert wird und für jede von fünf aufeinander folgenden Halbwellen der Netzeingangsspannung einen unterschiedlichen Anfangswert aufweist.
18 zeigt eine Tabelle, welche den Betrieb des Look-Up-ROM 617 veranschaulicht. Für jeden ankommenden LEDCOUNT-Wert setzt der Decodierer 616 die korrekte Anzahl von LEDs aktiv, wobei sich die tatsächliche Bestimmt, welche bestimmte Gruppe von LEDs aktiviert wird, für jede CLK-Periode ändert. Folglich ist über mehrere Zyklen des Signals CLK das mittlere Tastverhältnis, gemäß dem jede Gruppe von LEDs eingeschaltet ist, gleich. Um die maximale Abstimmung dieses LED-Ein-Tastverhältnisses zu gewährleisten, stellt der Zähler 621 für jede von fünf aufeinander folgenden Halbwellen der Netzeingangsspannung einen verschiedenen Startwert bereit, sodass über fünf aufeinanderfolgende Halbwellen der Netzeingangsspannung jedes kleine Ungleichgewicht im Tastverhältnis zwischen verschiedenen Gruppen von LEDs eliminiert wird. Ferner wird, um den besten Abstimmungseffekt zu erzielen, der LED-Stromgrenzwert VILIM derart eingestellt, dass die LEDs bei einem im Wesentlichen konstanten Strompegel arbeiten, bei jeder momentanen gleichgerichteten Netzspannung größer (N·VF). In diesem Betriebsmodus arbeitet der Schutzschalter 622 bei einem normalen Betrieb als Konstantstromquelle und erfasst der Controller 615 die Spannung über dem Schutzschalter 622 für ein Aufwärts-/Abwärtszählen. Für den Anti-Flicker-Betrieb wird der Schutzschalter 622 beim Spitzenwert der momentanen gleichgerichteten Netzspannung ausgeschaltet, um die effektive Betriebsfrequenz der LED-Reihe zu verdoppeln.
19 zeigt eine Abbildung eine AC-LED-Leuchte 700. Die AC-LED-Leuchte 700 weist die in der 16 gezeigte integrierte Schaltung 604 auf. Bei dieser Leuchte werden fünf Gruppen von LEDs verwendet. Jede Gruppe weist die gleiche Anzahl von LEDs auf. Für eine Anwendung mit einem 110 V AC-Eingangsignal weist jede Gruppe von LEDs annähernd zehn LED-Rohchips auf, die in Reihe geschaltet sind (n = 10). Für eine Anwendung mit einem 220 V AC-Eingangssignal weist jede Gruppe von LEDs annähernd zwanzig LED-Rohchips auf, die in Reihe geschaltet sind (n = 20). Für eine Anwendung mit einem 12 V AC-Eingangssignal mit einer LED-Leistung von fünf Watt weist jede Gruppe von LEDs eine einzige LED mit einem Watt auf. Für eine Anwendung mit einem 24 V AC-Eingangssignal mit einer LED-Leistung von fünf Watt weist jede Gruppe von LEDs zwei LED-Rohchips auf, die in Reihe geschaltet sind, um eine Gesamtleistung von einem Watt zu erzielen. Die integrierte Schaltung 604, der Strommesswiderstand 623 und der Gleichrichter 603 sind ebenso in der AC-LED-Leuchte 700 installiert. Die integrierte Schaltung 604 kann eine verpackte bzw. verkapselte integrierte Schaltung, ein Rohchip aus Silizium mit Mikrobondhügeln in Chipgröße oder ein an die Leiterplatte 701 drahtgebondeter Siliziumrohchip sein. Die Kreissymbole 702 bis 706 kennzeichnen Linsen. Die Leitungen 624 bis 631 in der 16 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 19 gekennzeichnet.
20 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines neuen Verfahrens 707. In einem ersten Schritt (Schritt 708) wird ein AC-Netzeingangsspannungssignal derart empfangen, dass ein sich änderndes Spannungssignal zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten anliegt. Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 707 ist das AC-Netzeingangsspannungssignal ein 110 V AC 60 Hz Signal, das an den Anschlüssen 53 und 54 der in den 3 und 4 gezeigten AC-LED-Leuchte 50 empfangen wird. Ein entsprechendes sich änderndes Spannungssignal (beispielsweise eine einer Vollweggleichrichtung unterzogene Version des AC-Netzeingangsspannungssignal) liegt zwischen dem ersten Ende 55 der LED-Reihe und dem zweiten Ende 56 der LED-Reihe an.
In einem zweiten Schritt (S709) wird die Anzahl von LEDs der LED-Reihe, durch die Strom fließen darf (vom ersten Knoten zum zweiten Knoten), derart gesteuert, dass die Anzahl zunimmt, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals zunimmt, und dass die Anzahl abnimmt, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals abnimmt. Die Anzahl weist viele (beispielsweise wenigstens zwei) verschiedene diskrete Werte auf, wenn sich die Spannungsamplitude ändert. Gemäß einem Beispiel wird das sich ändernde Spannungssignal durch die mit „gleichgerichtetes Eingangsignal [V]” gekennzeichnete obere Wellenform in der 6 beschrieben. Die Anzahl von LEDs, durch die Strom fließen darf, nimmt, wie in der durch „Aktive LED-Anzahl” gekennzeichneten Wellenform in der 6 gezeigt, zu und ab.
Bei der in den 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform sind die Leistungsschalter derart dimensioniert, dass die Rohchipfläche optimiert wird. Bei einem gewöhnlichen Fertigungsprozess ist der spezifische Widerstand eines MOSFET annähernd umgekehrt proportional zur Durchbruchspannung. Für eine bestimmte Rohchipfläche ist der Widerstandswert eines Leistungsschalters, wenn dieser eingeschaltet ist, annähernd proportional zu dessen Nenndurchbruchspannung, wenn dieser ausgeschaltet ist. Folglich ist es optimal, für einen höheren Durchlasswiderstand für die Leistungsschalteransteuerung mehr LEDs zuzulassen, da der Leistungsschalter eine höhere Durchbruchspannung als der gesamte LED-Durchlassspannungsabfall in der Gruppe von LEDs, die geschaltet wird, aufweisen muss. Der Schutzschalter 89 muss dazu ausgelegt sein, der bezüglich des Spitzenwerts gleichgerichteten Spannung standzuhalten. Bei der in den 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform für eine 5-Watt 110 V AC Anwendung kann der Schutzschalter 89 einen Widerstandswert von 48 Ohm aufweisen und für 200 V ausgelegt sein, können die Leistungsschalter 88 und 87 Widerstandswerte von 48 Ohm aufweisen und für 80 V ausgelegt sein, kann der Leistungsschalter 86 einen Widerstandswert von 24 Ohm aufweisen und für 40 V ausgelegt sein, kann der Leistungsschalter 85 einen Widerstandswert von 12 Ohm aufweisen und für 20 V ausgelegt sein, kann der Leistungsschalter 84 einen Widerstandswert von 6 Ohm aufweisen und für 10 V ausgelegt sein und kann der Leistungsschalter 83 einen Widerstandswert von 3 Ohm aufweisen und für 5 V ausgelegt sein. Bei der in den 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform für eine 5-Watt 220 V AC Anwendung kann der Schutzschalter 89 einen Widerstandswert von 96 Ohm aufweisen und für 400 V ausgelegt sein, können die Leistungsschalter 88 und 87 Widerstandswerte von 96 Ohm aufweisen und für 160 V ausgelegt sein, kann der Leistungsschalter 86 einen Widerstandswert von 48 Ohm aufweisen und für 80 V ausgelegt sein, kann der Leistungsschalter 85 einen Widerstandswert von 24 Ohm aufweisen und für 40 V ausgelegt sein, kann der Leistungsschalter 84 einen Widerstandswert von 12 Ohm aufweisen und für 20 V ausgelegt sein und kann der Leistungsschalter 83 einen Widerstandswert von 6 Ohm aufweisen und für 10 V ausgelegt sein.
Bei der in der 16 gezeigten dritten Ausführungsform weisen die Leistungsschalter alle die gleiche Größe auf. Für eine 5-Watt 12 V AC Anwendung können die Leistungsschalter Widerstandswerte von annähernd einem halben Ohm aufweisen, wenn sie eingeschaltet sind, und jeweils für 5 V ausgelegt sein. Für eine 5-Watt 24 V AC Anwendung können die Leistungsschalter Widerstandswerte von annähernd einem Ohm aufweisen, wenn sie eingeschaltet sind, und jeweils für zehn V ausgelegt sein. Für eine 5-Watt 110 V AC Anwendung können die Leistungsschalter Widerstandswerte von annähernd fünf Ohm aufweisen, wenn sie eingeschaltet sind, und jeweils für fünfzig Volt ausgelegt sein. Für eine 5-Watt 220 V AC Anwendung können die Leistungsschalter Widerstandswerte von annähernd zehn Ohm aufweisen, wenn sie eingeschaltet sind, und jeweils für einhundert V ausgelegt sein.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind dahingehend von Vorteil, dass nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Komponenten erforderlich ist, um eine Festkörper-AC-LED-Leuchte zu realisieren. Dies führt dazu, dass die AC-LED-Leuchte eine verbesserte Zuverlässigkeit und eine lange mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall aufweist. Ferner müssen die AC-LED-Leuchten der ersten und der dritten Ausführungsform keinen Elektrolytkondensator aufweisen, welche die Zuverlässigkeit gegebenenfalls verschlechtert. Dadurch, dass ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird, wird weniger Energie verbraucht. Die Probleme mit EMI (elektromagnetische Beeinflussung) werden verglichen mit vielen AC-DC-Wandler-LED-Leuchten minimiert, da bei der AC-LED-Leuchte der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kein hochfrequentes Schalten der Leistung erfolgt.
Anstatt eine Steuerschaltung mit einem anwendungsspezifischen Schaltungsaufbau zur Steuerung der Leistungsschalter zu verwenden, werden die Steuerfunktionen gemäß einer weiteren Ausführungsform von einem flexiblem und programmierbarer Mikrocontroller ausgeführt, welcher die Leistungsschalter steuert. Die Leistungsschalter, der Strommesswiderstand und der Schutzschalter können zusammen mit den restlichen Komponenten des Mikrocontrollers in der gleichen integrierten Schaltung realisiert werden. Alternativ können die Leistungsschalter, der Strommesswiderstand und der Schutzschalter außerhalb der integrierten Schaltung des Mikrocontrollers vorgesehen sein. Der Mikrocontroller weist einen Nulldurchgangserfassungskomparator auf, der dazu verwendet wird, den Zeitpunkt einer Nullphase des gleichgerichteten Netzeingangsspannungssignals zu erfassen. Der Mikrocontroller weist ferner einen Analog-Digital-Wandler und einen entsprechenden Eingangsmultiplexer auf, der dazu verwendet wird, den Betrag des Spannungsabfalls über der LED-Reihe und den Betrag eines Spannungsabfalls über einem Strommesswiderstand zu erfassen. Zeitgeber des Mikrocontrollers werden verwendet, um das Auftreten der erfassten Ereignisse und Zustände zu timen, und werden ferner dazu verwenden, bestimmte Ausgänge des Mikrocontrollers zu timen und zu steuern. Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (I/O-Anschlüsse) des Mikrocontrollers werden verwendet, um die Gates der Leistungsschalter anzusteuern und zu steuern, wenn die Schalter extern vorgesehen sind, oder mit Verbindungsknoten der LED-Reihe verbunden, wenn die Leistungsschalter intern vorgesehen sind. Der Mikrocontroller kann mit einem bestimmten Gate-Treiber-Schaltungsaufbau versehen sein, um die Gates von externen Leistungs-MOSFETs anzusteuern. Der Mikrocontroller ist programmiert, um diese Eingangsschaltungen und Ausgangsschaltungen und weitere Mittel zu verwenden, um die vorstehend in Verbindung mit der in der 4 gezeigten integrierte Schaltung 52 beschriebenen Funktionen auszuführen.
21 zeigt eine modifizierte Ansicht der 14, die einen Anti-Flicker-Modus eines Betriebs der zweiten Ausführungsform der AC-LED-Leuchte zeigt. 21 zeigt, dass der Vollweggleichrichter 422 mit einem ersten Knoten 710 und einem Masseknoten 711 verbunden ist. Der Masseknoten 711 ist mit einem Masseanschluss 419 verbunden. Ein LED-Strom fließt vom ersten Knoten 710 durch eine Reihe von in Reihe geschalteten LEDs 712 zu einem zweiten Knoten 713. Der Senkenfüllkondensator 406 ist mit dem ersten Knoten 710 und einem dritten Knoten 714 verbunden. Der Kondensatoranschluss 408 ist mit dem dritten Knoten 714 sowie einem Senkenfüllschalter 420 verbunden. Der Schalteranschluss 715 ist mit dem zweiten Knoten 713 verbunden. Der Senkenfüllschalter 420 verbindet den Kondensatoranschluss 408 wahlweise bzw. gezielt mit dem VSS-Anschluss 419.
Zur Verringerung des Flickern wird Energie des sich ändernden Spannungssignals, das vom Gleichrichter 422 auf den ersten Knoten 710 gegeben wird, im Senkenfüllkondensator 406 gespeichert, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals zunimmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird Energie des sich ändernden Spannungssignals in einer passiven Komponente, die sich von einem Kondensator unterscheidet, wie beispielsweise einer Spule, gespeichert. Anschließend wird die gespeicherte Energie aus dem Senkenfüllkondensator 406 freigegeben, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals unter einen Senkenspannungsschwellenwert fällt. Der Lichtburst, der aus der Energie erzeugt wird, die vom Senkenfüllkondensator 406 freigegeben wird, erzeugt ein LED-Strom-Signal, dessen Frequenz der doppelten Frequenz des sich ändernden Spannungssignals entspricht, das vom Gleichrichter 422 ausgegeben wird. Für ein 60 Hz Eingangssignal, welches der Gleichrichter 422 in ein gleichgerichtetes 120 Hz Signal mit sich ändernder Spannung wandelt, weist das von der LED-Reihe 712 empfangene LED-Strom-Signal beispielsweise eine Frequenz von 240 Hz auf. Folglich sendet die LED-Reihe 712 240 Mal pro Sekunde Lichtintensitätsspitzenwerte aus. Die vier Spitzenwerte der Lichtintensität, die für jeden Zyklus des 60 Hz Eingangssignals erzeugt werden, sind nicht zwangsläufig periodisch oder gleichmäßig beabstandet. Nichtsdestotrotz liegt die von der LED-Leuchte ausgegebene Lichtmodulationsfrequenz (auch wenn sie ungleichmäßig ist) bei 240 Hz und deutlich über den Frequenzen, bei denen Flickern wahrgenommen wird, und zwar selbst dann, wenn sich bewegende Objekte betrachtet werden.
22 zeigt Wellenformdiagramme, welche den Betrieb der in der 21 gezeigten AC-LED-Leuchte zeigen, wenn der Senkenfüllkondensator 406 im Anti-Flicker-Modus verwendet wird. Die obere Wellenform 716 zeigt die Spannung über der LED-Reihe 712. Der Senkenfüllschalter 420 wird während eines ersten Abschnitts 717 eines am Gleichrichter 422 empfangenen Wechselstromsignals derart geschlossen, dass der Kondensatoranschluss 408 und der VSS-Anschluss 419 miteinander verbunden werden, um so den Senkenfüllkondensator 406 zu laden. Während des ersten Abschnitts 717 entlädt sich der Senkenfüllkondensator 406 während einer Anfangsperiode 718 und lädt der Senkenfüllkondensator 406 während einer Endperiode 719. Der Senkenfüllschalter 420 wird während eines zweiten Abschnitts 720 des Wechselstromsignals geöffnet, um so eine Ladung im Senkenfüllkondensator 406 zu halten, die später verwendet wird, um die Spannung am ersten Knoten 710 zu erhöhen, wenn das Wechselstromsignal eine Spannung aufweist, die unter einen Senkenspannungsschwellenwert 721 fällt.
Wenn die Spannung am ersten Knoten 710 unter den Senkenspannungsschwellenwert 721 fällt, verbindet der Regler-IC 409 den Senkenfüllkondensator 406 mit dem ersten Knoten 710, indem er den Senkenfüllschalter 420 schließt. Die im Senkenfüllkondensator 406 gespeicherte Ladung erhöht dann deutlich die Spannung über der LED-Reihe 712 und erzeugt einen Spitzenwert der Lichtintensität. Die Kurve der aktiven LED-Anzahl 722 zeigt, wie der Regler-IC 409 zusätzliche LEDs in die LED-Reihe 712 koppelt bzw. schaltet, um die sich ändernde Spannung am ersten Knoten 710 zu verfolgen. Der Regler-IC 409 bestimmt, wann die Spannung am ersten Knoten 710 unter den Senkenspannungsschwellenwert 721 gefallen ist, indem die aktive LED-Anzahl verfolgt.
Die LED-Anzahl kann ferner verwendet werden, um zu bestimmen, wann der Senkenfüllkondensator 406 zu trennen ist. Bei einigen Ausführungsformen wird der Senkenfüllkondensator 406 nicht exakt bei der Spitzenwertamplitude des sich ändernden Spannungssignals vom sich ändernde Spannungssignal entkoppelt. Stattdessen wird der Senkenfüllschalter 420 geöffnet, um den Senkenfüllkondensator 406 vom sich ändernden Spannungssignal zu entkoppeln, und zwar an irgendeinem vorbestimmten Zeitpunkt, an welchem die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals bei wenigstens 90% der Spitzenwertamplitude liegt. Da Signal 722 für die aktive LED-Anzahl die Spannung am ersten Knoten 710 verfolgt, kann das Signal 722 für die aktive LED-Anzahl verwendet werden, um festzulegen, wann der Senkenfüllschalter 420 zu öffnen ist.
Ähnlich dem in der 4 gezeigten Regler-IC 52 weist der Regler-IC 409 einen Controller 414 auf, welcher die Anzahl von LEDs bestimmt, die für die sich ändernde Spannung über der LED-Reihe 712 geeignet ist. Der Controller 414 stimmt ferner den LED-Strom auf der Grundlage der Erfassung des Phasenschnittwinkels von einem Triac-Dimmer ab. In einer gewöhnlichen Triac-Dimmer-Schaltung kann ein Triac Abschnitte des ankommenden AC-Signals oder Abschnitte des gleichgerichteten Leitungssignals kurzschließen, um die einer Beleuchtungslast zugeführte Gesamtleistung zu verringern. Um zu bewirken, dass der Regler-IC 409 für Anwendungen mit einem gewöhnlichen Triac-Dimmer betriebsfähig ist, wird der Spannungsschwellenwert zur Regelung der Spannung zwischen dem Anschluss 715 und dem Anschluss 418 durch den erfassten Dimmerphasenschnittwinkel derart abgestimmt, dass die mittlere LED-Leistung mit zunehmendem Phasenschnitt abnimmt.
Bei dem in der 22 gezeigten Beispiel liegt die mittlere Leistung der LED-Reihe 712 bei 5 Watt. Der Senkenfüllkondensator 406 weist eine Kapazität von 1,5 μF auf, und der Senkenspannungsschwellenwert liegt bei 82 V. Die Stromwellenform 723 des sich ändernde Spannungssignals, das vom Gleichrichter 422 ausgegeben wird, verbleibt bei dieser Realisierung verhältnismäßig konstant, so dass die Intensität des von der LED-Reihe 712 abgestrahlten Lichts ebenso verhältnismäßig konstant bleibt. Diese Realisierung ist für Anwendungen geeignet, bei denen eine geringere Lichtschwankung einem hohen Leistungsfaktor bevorzugt wird. Dort, wo ein hoher Leistungsfaktor von größerer Bedeutung ist, regelt der Regler-IC 409 den momentanen Strom derart, dass dieser proportional zur LED-Anzahl ist. Bei dieser Realisierung wird der Leistungsfaktor mit 0,74 berechnet. Die Stromwellenform 723 des sich ändernden Spannungssignals weist eine Vorderflanke mit einem hohen Strom auf, bedingt durch den Ladevorgang des Senkenfüllkondensators 406, wenn die Spannung am ersten Knoten 710 beginnt, über den Senkenspannungsschwellenwert 721 zu steigen.
Die Wellenform 724 zeigt die LED-Leistung. Für jeden 8,33 Millisekunden Zyklus des am Gleichrichter 422 empfangenen 60 Hz AC-Signals weist die Wellenform 724 zwei Spitzenwerte auf. Obgleich die Spitzenwerte nicht abstandsgleich angeordnet sind, weist die Wellenform 724 eine effektive Frequenz von 240 Hz auf. Bei dieser Realisierung wird die Schwankung der LED-Leistung auf weniger als ± 40% der mittleren LED-Leistung verringert.
Obgleich vorstehend bestimmte spezifische Ausführungsformen für veranschaulichende Zwecke beschrieben worden, ist die Lehre dieses Patentdokuments allgemein anwendbar und nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Die Anzahl von LEDs in den Gruppen von LEDs kann von den Anzahlen abweichen, die bei den gezeigten Beispielen dargelegt wurden. Jede LED kann erzeugt werden, indem irgendeine Anzahl von LEDs parallel und in gleicher Ausrichtung verschaltet wird, und jede Bezugnahme auf eine LED bezieht sich ebenso auf irgendeine solche Kombination von parallel geschalteten LEDs. Für jede LED-Gruppe oder jeden LED-Abschnitt wird die Anzahl von in Reihe geschalteten LEDs verwendet, um irgendeine Art von parallelem Netzwerk und Reihen-Netzwert von LEDs aufzuzeigen, das einen entsprechenden Gesamtdurchlassspannungsabfall zur Folge hat, wenn ein Strom zugeführt wird. Ferner kann die Reihenfolge der Verbindung der verschiedenen Gruppen von LEDs in der Gesamt-LED-Reihe eine andere Reihenfolge sein. Die LED-Reihe kann Abschnitte aufweisen, die nicht direkt miteinander verbunden sind. Die LED-Reihe kann Vorrichtungen aufweisen, die keine LEDs sind. Der Messwiderstand kann entweder intern oder extern der integrierten Schaltung vorgesehen sein. Die Leistungsschaltung können entweder n-Kanal-Feldeffekttransistoren (NFETs), p-Kanal-Feldeffekttransistoren (PFETs) oder eine andere geeignete Art von Schalter sein. Zusätzliche externe Komponenten, wie beispielsweise Kondensatoren, Überspannungsschutzschaltungen, Strombegrenzungswiderstände und Sicherungen, können hinzugefügt werden, um die Leistung zu verbessern. Die Gleichrichterdiodenbrücke kann in einigen Beispielen in die integrierte Schaltung integriert werden und kann durch aktive MOSFETs ersetzt werden, um den Spannungsabfall zu verringern, insbesondere bei Anwendungen im Niederspannungsbereich, wie beispielsweise Anwendungen mit Eingangswechselspannungen von 12 V und 24 V. Folglich können verschiedene Modifikationen, Adaptionen und Kombinationen von verschiedenen Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen angewandt werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird, zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 6830358 [0003]
US 7045965 [0003]
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US 7264381 [0003]
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US 5463280 [0003]
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US 2007/0008721 [0003]
US 6972528 [0008]
US 7489086 [0008]
US 6577072 [0009]

Claims

Integrierte Schaltung mit: – einem ersten Anschluss; – einem zweiten Anschluss; – einem Leistungsschalter, der verbunden ist, um den ersten und den zweiten Anschluss wahlweise zu verbinden; und – einer Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, den Leistungsschalter wenigstens teilweise auf der Grundlage einer elektrischen Eigenschaft einer Reihe von Leuchtdioden (LEDs) außerhalb der integrierten Schaltung und einer Eingangsspannung zu steuern, wobei – während einer ersten Zeitspanne ein Strom durch den Leistungsschalter fließt, – während einer zweiten Zeitspanne kein Strom durch den Leistungsschalter fließt, und – die Eingangsspannung während der zweiten Zeitspanne über der Eingangsspannung während der ersten Zeitspanne liegt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Reihe von LEDs ein erstes und ein zweites Ende aufweist; – die Eingangsspannung eine gleichgerichtete Version eines AC-Eingangsleitungsspannungssignals ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Reihe von LEDs anliegt; – die elektrische Eigenschaft der Reihe von LEDs ein Strom der LED-Reihe ist; und – während sowohl der ersten als auch der zweiten Zeitspanne Strom durch wenigstens einen Teil der Reihe von LEDs fließt.
Integrierte Schaltung mit: – einem ersten Anschluss; – einem zweiten Anschluss; – einem dritten Anschluss; – einem ersten Leistungsschalter, der verbunden ist, um den ersten und den zweiten Anschluss wahlweise zu verbinden; – einem zweiten Leistungsschalter, der verbunden ist, um den zweiten und den dritten Anschluss wahlweise zu verbinden; und – einer Steuerschaltung, die dazu ausgelegt ist, den ersten und den zweiten Schalter wenigstens teilweise auf der Grundlage einer elektrischen Eigenschaft einer Reihe von Leuchtdioden (LEDs) außerhalb der integrierten Schaltung zu steuern, wobei – während einer ersten Zeitspanne ein Strom aus dem ersten Anschluss und zu einem ersten Verbindungsknoten in der Reihe von LEDs fließt, und – während einer zweiten Zeitspanne ein Strom aus dem zweiten Anschluss und zu einem zweiten Verbindungsknoten in der Reihe von LEDs fließt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Eigenschaft ein Strom ist, der aus der Reihe von LEDs fließt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Eigenschaft eine Spannung ist, die über wenigstens einem Abschnitt der Reihe von LEDs anliegt.
System mit: – einer Reihe von in Reihe geschalteten Leuchtdioden (LEDs); – einer integrierten Schaltung, die aufweist: – einen ersten Anschluss, der mit einem ersten Knoten in der Reihe von LEDs verbunden ist; – einen zweiten Anschluss, der mit einem zweiten Knoten in der Reihe von LEDs verbunden ist; – einen dritten Anschluss, der mit einem dritten Knoten in der Reihe von LEDs verbunden ist; – einen ersten Leistungsschalter, der verbunden ist, um den ersten und den zweiten Anschluss wahlweise zu verbinden; – einen zweiten Leistungsschalter, der verbunden ist, um den zweiten und den dritten Anschluss wahlweise zu verbinden; und – eine Steuerschaltung, welche den ersten und den zweiten Leistungsschalter steuert; – einem ersten Eingangsleistungsknoten; und – einem zweiten Eingangsleistungsknoten, wobei – ein Strom vom ersten Eingangsleistungsknoten durch einen Anteil der Reihe von LEDs gemäß einer Steuerung der integrierten Schaltung und zum zweiten Eingangsleistungsknoten fließt.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Spannung mit einem sich ändernden Betrag zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsleistungsknoten anliegt; und – der Anteil der Reihe von LEDs, durch welchen der Strom fließt, geändert wird, wenn sich der Betrag der Spannung ändert.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung der integrierten Schaltung einen durch die Reihe von LEDs fließenden Strom misst.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Spannungssignal mit einem sich ändernden Betrag zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsleistungsknoten anliegt; und – die Steuerschaltung der integrierten Schaltung einen Stromfluss durch die Reihe von LEDs bezüglich des Spannungssignals abstimmt, um eine Blindleistungskompensation und einen Leistungsfaktor von annähernd eins zu erzielen.
Verfahren, den folgenden Schritt aufweisend: – Steuern einer Anzahl von Leuchtdioden (LEDs) einer Reihe von in Reihe geschalteten LEDs, durch die ein Strom von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten fließt, wobei – ein sich änderndes Spannungssignal zwischen dem ersten und dem zweiten Knoten anliegt, – die Anzahl zunimmt, wenn eine Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals zunimmt, – die Anzahl abnimmt, wenn die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals abnimmt, und – bewirkt wird, dass die Anzahl wenigstens zwei diskrete verschiedene von Null verschiedene Werte aufweist, wenn sich die Spannungsamplitude des sich ändernden Spannungssignals ändert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von einer integrierten Schaltung gesteuert wird, die dazu ausgelegt ist, mit der Reihe von LEDs verbunden zu werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anzahl von LEDs, die welche der Strom auf seinem Weg vom ersten zum zweiten Knoten fließt, unter Verwendung von Leistungsschaltern gesteuert wird, um gewählte Abschnitte der Reihe von LEDs kurzzuschließen; und – die Leistungsschalter Teile der integrierten Schaltung sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt aufweist: – Messen des Stroms und Steuern der Anzahl von LEDs, durch welche der Strom fließt, wenigstens teilweise auf der Grundlage des Messens.
Vorrichtung mit: – einem ersten Anschluss, der eine AC-(Wechselstrom)-Eingangsspannung empfängt; – einem zweiten Anschluss, welcher die AC-Eingangsspannung empfängt, wobei ein Eingangsspannungsbetrag zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss vorhanden ist; – einem Gleichrichter, der mit dem ersten und dem zweiten Anschluss verbunden ist; – einer ersten Reihe von einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs); und – einer zweiten Reihe von einer oder mehreren LEDs, wobei – während einer ersten Zeitspanne ein erster Strom durch die erste Reihe von LEDs fließt, jedoch kein Strom durch die zweite Reihe von LEDs fließt, – während einer zweiten Zeitspanne ein zweiter Strom durch sowohl die erste Reihe von LEDs als auch die zweite Reihe von LEDs fließt, und – der Eingangsspannungsbetrag während der zweiten Zeitspannung über dem Eingangsspannungsbetrag während der ersten Zeitspanne liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reihe von LEDs zwei oder mehr als zwei LEDs aufweist, die in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reihe von LEDs zur zweiten Reihe von LEDs in Reihe geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine dritte Reihe von einer oder mehreren LEDs aufweist, wobei – während der ersten Zeitspanne oder während der zweiten Zeitspanne kein Strom durch die dritte Reihe von LEDs fließt, und – während einer dritten Zeitspanne ein dritter Strom durch sowohl die erste Reihe von LEDs, die zweite Reihe von LEDs als auch die dritte Reihe von LEDs fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reihe von LEDs eine andere Anzahl von LEDs als die dritte Reihe von LEDs aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine integrierte Schaltung aufweist, die steuert, wenn der zweite Strom durch die zweite Reihe von LEDs fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung eine vollständige Reihe von LEDs aufweist, welche die erste Reihe von LEDs und die zweite Reihe von LEDs umfasst; – der Gleichrichter den Eingangsspannungsbetrag empfängt und eine momentane gleichgerichtete Leitungsspannung ausgibt; und – ein Gesamtspannungsabfall über diesen LEDs in der vollständigen Reihe von LEDs, durch die Strom fließt, zu einem Zeitpunkt der momentanen gleichgerichteten Leitungsspannung im Wesentlich mit der momentanen gleichgerichteten Leitungsspannung übereinstimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass – der Gleichrichter während der zweiten Zeitspanne den Eingangsspannungsbetrag empfängt und eine momentane gleichgerichtete Leitungsspannung ausgibt; und – die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung im Wesentlichem mit einem Gesamtspannungsabfall über sowohl der ersten Reihe von LEDs als auch der zweiten Reihe von LEDs übereinstimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Triac-Dimmer betreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass – der Gleichrichter den Eingangsspannungsbetrag empfängt und eine momentane gleichgerichtete Leitungsspannung ausgibt; und – die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung eine Senke aufweist, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: – einen Kondensator, der eine Ergänzungsspannung für die erste Reihe von LEDs bereitstellt, wenn sich die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung in ihrer Senke befindet.
Vorrichtung mit: – einem Gleichrichter, der eine AC-Eingangsspannung empfängt und eine momentane gleichgerichtete Leitungsspannung ausgibt; – einer ersten Reihe von einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs), wobei die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung an einem Eingangsknoten der ersten Reihe von LEDs anliegt; – einer zweiten Reihe von einer oder mehreren LEDs; und – einer Steuerschaltung, die während einer ersten Zeitspanne bewirkt, dass ein erster Strom durch die erste Reihe von LEDs fließt, jedoch nicht zulässt, dass irgendein Strom durch die zweite Reihe von LEDs fließt, wobei die Steuerschaltung während einer zweiten Zeitspanne bewirkt, dass ein zweiter Strom durch sowohl die erste Reihe von LEDs als auch die zweite Reihe von LEDs fließt, und die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung während der zweiten Zeitspanne größer als während der ersten Zeitspanne ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung eine vollständige Reihe von LEDs aufweist, welche die erste Reihe von LEDs und die zweite Reihe von LEDs umfasst; – die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung im Wesentlich mit einem Gesamtspannungsabfall über allen dieser LEDs in der vollständigen Reihe von LEDs, durch die Strom fließt, übereinstimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamtspannungsabfall über sowohl der ersten Reihe von LEDs als auch der zweiten Reihe von LEDs während der zweiten Zeitspanne im Wesentlichen mit der momentanen gleichgerichteten Leitungsspannung übereinstimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine dritte Reihe von einer oder mehreren LEDs aufweist, wobei – während der ersten Zeitspanne oder während der zweiten Zeitspanne kein Strom durch die dritte Reihe von LEDs fließt, und – die Steuerschaltung während einer dritten Zeitspanne bewirkt, dass ein dritter Strom durch sowohl die erste Reihe von LEDs, die zweite Reihe von LEDs als auch die dritte Reihe von LEDs fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass – die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung eine Senke aufweist; und – die Vorrichtung ferner einen Kondensator aufweist, der eine Ergänzungsspannung für die zweite Reihe von LEDs bereitstellt, wenn sich die momentane gleichgerichtete Leitungsspannung in ihrer Senke befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung eine Gesamtanzahl von in Reihe geschalteten LEDs aufweist; – der dritte Strom durch die Gesamtanzahl der in Reihe geschalteten LEDs fließt, wenn sich die AC-Eingangsspannung an ihrem Maximum befindet; – die Gesamtanzahl von in Reihe geschalteten LEDs zwischen vierzig und fünfzig LEDs beträgt, wenn die maximale AC-Eingangsspannung einen Wert von 110 V aufweist; und – die Gesamtanzahl von in Reihe geschalteten LEDs zwischen achtzig und einhundert LEDs beträgt, wenn die maximale AC-Eingangsspannung einen Wert von 220 V aufweist.
Vorrichtung mit: – einer ersten Reihe von einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs), wobei eine gleichgerichtete Leitungsspannung an einem Eingangsknoten der ersten Reihe LEDs anliegt; – einer zweiten Reihe von einer oder mehreren LEDs, die mit der ersten Reihe von LEDs in Reihe geschaltet ist; – einer dritten Reihe von einer oder mehreren LEDs, die mit der zweiten Reihe von LEDs in Reihe geschaltet ist; – einem ersten Anschluss, der mit einem Eingangsknoten der zweiten Reihe von LEDs verbunden ist, wobei der erste Anschluss dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom während einer ersten Zeitspanne durch die zweite Reihe von LEDs fließt, jedoch zuzulassen, dass der Strom während einer zweiten Zeitspanne und während einer dritten Zeitspanne durch die zweite Reihe von LEDs fließt; und – einem zweiten Anschluss, der mit einem Eingangsknoten der dritten Reihe von LEDs verbunden ist, wobei der zweite Anschluss dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass der Strom während der ersten Zeitspanne und während der zweiten Zeitspanne durch die dritte Reihe von LEDs fließt, jedoch zuzulassen, dass der Strom während einer dritten Zeitspanne durch die dritte Reihe von LEDs fließt, wobei sowohl die erste Reihe von LEDs, die zweite Reihe von LEDs als auch die dritte Reihe von LEDs eine unterschiedliche Anzahl von LEDs aufweist und jede der LEDs in der ersten Reihe von LEDs eine weiße LED ist.