DE112012005774T5

DE112012005774T5 - Method and device for segmenting and driving LED-based lighting units

Info

Publication number: DE112012005774T5
Application number: DE112012005774.0T
Authority: DE
Inventors: Hung-Chi Chu; Yuh-Ren Shen
Original assignee: VastView Technology Inc
Current assignee: VastView Technology Inc
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-10-30
Also published as: WO2013185261A1

Abstract

Zahlreiche LED basierte Beleuchtungseinheiten sind in zahlreiche LED basierte Beleuchtungssegmente segmentiert, die in Reihe geschaltet sind. Jedes Beleuchtungssegment hat mehrere LED basierte Beleuchtungseinheiten, die mit wenigstens einem Reihenverbindungsschalter in Reihe geschaltet sind, und ein Bypass-Verbindungsschalter ist mit der Reihe LED basierter Beleuchtungseinheiten parallel geschaltet. Die Gesamtzahl der LED basierten Beleuchtungseinheiten kann durch eine maximale Spannungshöhe einer Eingangsspannungsquelle und die Durchlaßspannung der LED basierten Beleuchtungseinheiten bestimmt werden, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen. Die Anzahl der Beleuchtungssegmente und die Anzahl Beleuchtungseinheiten in jedem Beleuchtungssegment werden in geeigneter Weise gewählt, und zwar auf der Grundlage der gesamten Zahl der LED basierten Beleuchtungseinheiten in der Weise, dass irgendeine Zahl bis zur Gesamtzahl aller LED basierten Beleuchtungseinheiten in Reihe geschaltet wird, und zwar durch entsprechendes Steuern des Reihenverbindungsschalters und des Bypass-Verbindungsschalters jedes LED basierten Beleuchtungssegments.Numerous LED-based lighting units are segmented into numerous LED-based lighting segments that are connected in series. Each lighting segment has a plurality of LED-based lighting units that are connected in series with at least one row connection switch, and a bypass connection switch is connected in parallel with the row of LED-based lighting units. The total number of LED-based lighting units can be determined by a maximum voltage level of an input voltage source and the forward voltage of the LED-based lighting units in order to achieve optimum efficiency. The number of lighting segments and the number of lighting units in each lighting segment are appropriately selected based on the total number of LED based lighting units in such a way that any number up to the total number of all LED based lighting units are connected in series by appropriately controlling the row link switch and the bypass link switch of each LED based lighting segment.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Erfindungsgebiet1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine LED-basierte Beleuchtungs-Einrichtung und insbesondere Verfahren und Vorrichtung zur Segmentierung und zum Antrieb mehrerer LED-basierter Beleuchtungseinheiten, um den Wirkungsgrad der Beleuchtungs-Einrichtung zu verbessern.The present invention relates generally to an LED based lighting device, and more particularly to methods and apparatus for segmenting and driving multiple LED based lighting units to improve the efficiency of the lighting device.

2. Stand der Technik2. State of the art

Licht emittierende Dioden (LEDs) sind Lichtquellen auf Halbleiterbasis, die oft in niederenergetischen Geräten und Anwendungsfällen für Anzeigezwecke Verwendung finden. Die Anwendung von LEDs in verschiedenartigen Beleuchtungseinheiten ist immer gebräuchlicher geworden. So haben beispielsweise LEDs starker Helligkeit weit verbreitet für Verkehrleuchten, Fahrzeuglichter und Bremslichter Verwendung gefunden.Light-emitting diodes (LEDs) are semiconductor-based light sources that are often used in low-energy devices and in applications for display purposes. The use of LEDs in various lighting units has become more and more common. For example, LEDs of high brightness have been widely used for traffic lights, vehicle lights, and brake lights.

Eine LED hat eine I–V(Stromspannung)-Kennzeichnungskurve, die ähnlich einer gewöhnlichen Diode ist. Sobald die Spannung, die an der LED anliegt, kleiner ist als eine Durchlaßspannung, fließt durch die LED nur ein sehr kleiner Strom. Wenn die Spannung die Durchlaßspannung übersteigt, nimmt der Strom rapide zu. Die Ausgangs-Lichtintensität eines LED-Lichts ist annähernd dem LED-Strom proportional, und zwar für die meisten Betriebswerte des LED-Stroms, ausgenommen für den Starkstromwert. Eine typische Antriebs-Vorrichtung für ein LED-Licht ist gebaut, um einen konstanten Strom zur Stabilisierung des von der LED ausgehenden Lichts und zur Verlängerung der Lebensdauer der LED.An LED has an I-V (Voltage) characteristic curve, which is similar to a common diode. As soon as the voltage applied to the LED is less than a forward voltage, only a very small current flows through the LED. When the voltage exceeds the on-state voltage, the current increases rapidly. The output light intensity of an LED light is approximately proportional to the LED current for most of the operating current of the LED current, except for the high current value. A typical driving device for an LED light is constructed to provide a constant current for stabilizing the light emanating from the LED and extending the life of the LED.

Um die Helligkeit eines LED-Lichts zu erhöhen, werden gewöhnlich eine Anzahl LEDs in Reihe geschaltet, um dadurch eine LED-basierte Beleuchtungseinheit zu schaffen, und eine Anzahl LED-basierter Beleuchtungseinheiten kann darüber hinaus in Reihe geschaltet werden, um ein Beleuchtungsgerät zu bilden. So beschreibt beispielsweise das US-Patent 6 777 891 mehrere LED-basierte Beleuchtungseinheiten in Form eines Computer gesteuerten Lichtstrangs, wobei jede Beleuchtungseinheit einen einzeln steuerbaren Knoten des Lichtstrangs oder Lichterkette bildet.In order to increase the brightness of an LED light, a number of LEDs are usually connected in series to thereby provide an LED-based lighting unit, and a plurality of LED-based lighting units may be further connected in series to form a lighting apparatus. For example, this describes U.S. Patent 6,777,891 a plurality of LED-based lighting units in the form of a computer-controlled light string, each lighting unit forming an individually controllable node of the light string or string of lights.

Die Betriebsspannung, die für jede Beleuchtungseinheit benötigt wird, ist typischerweise von der Durchlaßspannung der LEDs in jeder Beleuchtungseinheit abhängig, hängt also davon ab, wie viele LEDs für jede Beleuchtungseinheit benutzt werden und wie sie miteinander verbunden sind sowie wie die entsprechenden Beleuchtungseinheiten organisiert sind, um von einer Energiequelle Energie zu empfangen. Demzufolge ist in vielen Anwendungsfällen eine gewisse Art von Spannungswandler-Vorrichtung erforderlich, um eine im allgemeinen niedrige Betriebsspannung für eine oder mehrere LED-basierte Beleuchtungseinheiten von gewöhnlicherweise zur Verfügung stehenden höheren Stromzufuhrspannungen zu erhalten. Die Notwendigkeit einer Spannungswandler-Vorrichtung verringert den Wirkungsgrad, führt zu höheren Kosten und macht es auch schwieriger, eine LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu miniaturisieren.The operating voltage needed for each lighting unit is typically dependent on the forward voltage of the LEDs in each lighting unit, thus depending on how many LEDs are used for each lighting unit and how they are interconnected and how the corresponding lighting units are organized from an energy source to receive energy. Accordingly, in many applications, some type of voltage converting device is required to obtain a generally low operating voltage for one or more LED-based lighting units of commonly available higher power supply voltages. The need for a voltage converting device reduces the efficiency, leads to higher costs and also makes it more difficult to miniaturize an LED-based lighting device.

Das US-Patent Nr. 7 781 979 schlägt eine Vorrichtung zur Steuerung von in Reihe geschalteten LEDs vor. Zwei oder mehr LEDs sind in Reihe geschaltet. Ein Reihenstrom durchfließt die LEDs, sobald eine Betriebsspannung angelegt wird. Eine oder mehrere steuerbare Strompfade sind mit wenigstens einer LED parallel geschaltet, um den Reihenstrom an der LED teilweise abzulenken. Die Vorrichtung ermöglicht die Benutzung von Betriebsspannungen, beispielsweise 120 V Wechselstrom oder 240 V Wechselstrom, ohne dass eine Spannungswandler-Vorrichtung erforderlich ist.The U.S. Patent No. 7,781,979 proposes a device for controlling serially connected LEDs. Two or more LEDs are connected in series. A series current flows through the LEDs as soon as an operating voltage is applied. One or more controllable current paths are connected in parallel with at least one LED in order to partially divert the series current at the LED. The device allows the use of operating voltages, such as 120 V AC or 240 V AC, without the need for a voltage converter device.

Die US-Patentanmeldung Nr. 2010/0 308 739 beschreibt mehrere LEDs, die in Reihe geschaltet sind, um mehrere Segmente von LEDs zu bilden sowie mehrere Schalter, die mit diesen mehreren Segmenten LEDs verbunden sind, um ein gewähltes Segment in einen Reihen-LED-Strompfad einzuschalten oder aus diesem auszuschalten, und zwar in Folge eines Steuersignals. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines LED-Beleuchtungsgerätes, das drei Segmente von LEDs hat bzw. eins, zwei und vier LEDs aufweist, um eins bis sieben LEDs zu verbinden, die dargestellt sind.US patent application no. 2010/0308 739 describes a plurality of LEDs connected in series to form a plurality of segments of LEDs, and a plurality of switches connected to these plurality of LED segments for switching a selected segment into a series LED Turn the power on or off, as a result of a control signal. 1 Figure 12 shows a simplified block diagram of an LED lighting device having three segments of LEDs, or having one, two and four LEDs, for connecting one to seven LEDs shown.

Da immer mehr LED-basierte Beleuchtungseinheiten in einer Beleuchtungs-Anordnung hoher Helligkeit verwendet werden, besteht ein großer Bedarf an konstruktiven Verfahren und Vorrichtungen, die die LED-basierten Beleuchtungseinheiten intelligent und effizient antreiben und verbinden können, um die Verbreitung der LEDs zu fördern und durch Benutzung der leicht erhältlichen Wechselstromquelle aus einer stromführenden Wandeinheit eine stabile und starke Helligkeit zu erzeugen. Dazu kommt, dass es auch sehr erwünscht ist, viele unterschiedliche Beleuchtungsarten für die verbundenen LED-basierten Beleuchtungseinheiten zu bieten, so dass die Helligkeit gemäß den unterschiedlichen Beleuchtungserfordernissen oder den Änderungen der Spannungshöhe der Wechselstromquelle richtig gesteuert werden kann.As more and more LED-based lighting units are used in a high-brightness lighting assembly, there is a great need for constructive methods and apparatus that can intelligently and efficiently drive and connect the LED-based lighting units to promote and facilitate the diffusion of the LEDs Using the easily available AC power source from one live wall unit to produce a stable and strong brightness. In addition, it is also very desirable to provide many different types of lighting for the connected LED-based lighting units, so that the brightness can be properly controlled according to the different lighting requirements or the changes in the voltage level of the AC power source.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die vorliegende Erfindung wurde daher gemacht, um den oben beschriebenen Erfordernissen bei der Anwendung von LED-basierten Beleuchtungseinheiten gerecht zu werden. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die mehrere LED-basierte Beleuchtungseinheiten flexibel verbinden kann, und zwar durch Segmentierung der mehreren LED-basierten Beleuchtungseinheiten in der Weise, dass jedes der LED-basierten Beleuchtungssegmente in Reihe oder parallel geschaltet werden kann.The present invention has therefore been made to meet the above-described requirements in the application of LED based lighting units. A main object of the present invention is to provide a device that can flexibly connect multiple LED-based lighting units by segmenting the plurality of LED-based lighting units such that each of the LED-based lighting segments are connected in series or in parallel can.

Demzufolge weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mehrere LED-basierte Beleuchtungssegmente auf, die durch einen Steuerer gesteuert werden. Jedes LED-basierte Beleuchtungssegment besitzt eine oder mehrere LED-basierte Beleuchtungseinheiten und wenigstens einen Schalter, die in Reihe geschaltet sind. Ein Bypass-Schalter ist des weiteren mit der Reihe der LED-basierten Beleuchtungseinheiten in jedem LED-basierten Beleuchtungssegment verbunden, das gesteuert werden kann, um mit LED-basierten Beleuchtungssegmenten in Reihe oder parallel geschaltet zu werden. Eine Eingangsspannungszufuhr wird an das erste LED-basierte Beleuchtungssegment angeschlossen, um der Vorrichtung Strom zuzuführen, und eine Stromsteuer-Vorrichtung verbindet das letzte LED-basierte Beleuchtungssegment mit der Erde.As a result, the apparatus of the present invention includes a plurality of LED-based lighting segments that are controlled by a controller. Each LED-based lighting segment has one or more LED-based lighting units and at least one switch connected in series. A bypass switch is further connected to the row of LED-based lighting units in each LED-based lighting segment, which can be controlled to be connected in series or in parallel with LED-based lighting segments. An input voltage supply is connected to the first LED-based lighting segment to supply power to the device, and a power control device connects the last LED-based lighting segment to ground.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, eine Vorrichtung zur Steuerung der Verbindung der vielen LED-basierten Beleuchtungssegmente gemäß der Spannungshöhe der Eingangsspannungs-Zufuhr oder der Spannungshöhe über der Stromsteuer-Vorrichtung oder der Spannungshöhe von beiden zu schaffen. Bei den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Stromsteuer-Vorrichtung ein stromempfindlicher Widerstand oder eine variable Stromquelle sein. Bei einer gewissen bevorzugten Ausführungsform besteht auch der Wunsch, eine separate LED-basierte Beleuchtungseinheit in Reihe mit mehreren LED-basierten Beleuchtungssegmenten zu verbinden.It is another object of the present invention to provide a device for controlling connection of the multiple LED-based lighting segments in accordance with the voltage level of the input voltage supply or the voltage level across the current control device or the voltage level of both. In the preferred embodiments of the present invention, the current control device may be a current sensitive resistor or a variable current source. In a certain preferred embodiment, there is also the desire to connect a separate LED-based lighting unit in series with multiple LED-based lighting segments.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, verschiedenartige Verfahren zur Segmentierung und zum Antrieb der LED-basierten Beleuchtungseinheiten aufzuzeigen, um viele Beleuchtungsarten durch Verbinden einiger LED-basierter Beleuchtungssegmente in Reihe zu schaffen sowie durch Parallelschaltung der verbleibenden LED-basierten Beleuchtungssegmente. Bei einem beispielsweisen Verfahren können ein oder mehrere LED-basierte Beleuchtungssegmente kombiniert werden, um alle möglichen Beleuchtungsmodi zu schaffen, um dadurch eine oder mehrere LED-basierte Beleuchtungseinheiten bis zu allen zur Verfügung stehenden LED-basierten Beleuchtungseinheiten in Reihe zu schalten. Bei einem alternativen beispielsweisen Verfahren können die Mehrheit, jedoch nicht alle möglichen Beleuchtungsmodi vorgesehen werden.Another object of the present invention is to provide various methods for segmenting and driving the LED-based lighting units to provide many types of lighting by connecting some LED-based lighting segments in series and by connecting the remaining LED-based lighting segments in parallel. In one example method, one or more LED-based lighting segments may be combined to provide all possible lighting modes, thereby to series-connect one or more LED-based lighting units to all available LED-based lighting units. In an alternative example method, the majority, but not all, of the possible illumination modes may be provided.

Demzufolge ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in mehrere LED-basierte Beleuchtungssegmente dadurch unterteilt, dass jedem Segment eine andere Zahl LED-basierter Beleuchtungseinheiten, die in Reihe geschaltet sind, zugeteilt wird. Die Anzahl LED-basierter Beleuchtungssegmente sowie die Anzahl LED-basierter Beleuchtungseinheiten in jedem Segment werden in geeigneter Weise dadurch bestimmt, dass die Vorrichtung mit jeder beliebigen Zahl bis zu der Gesamtzahl aller zur Verfügung stehenden LED-basierter Beleuchtungseinheiten, die in Reihe geschaltet sind, betrieben werden kann.Accordingly, the apparatus of the present invention is divided into a plurality of LED-based lighting segments by allocating each segment a different number of LED-based lighting units connected in series. The number of LED based lighting segments and the number of LED based lighting units in each segment are suitably determined by operating the device with any number up to the total number of all available LED based lighting units connected in series can be.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist auch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in mehrere LED-basierte Beleuchtungssegmente dadurch in Segmente unterteilt, dass jedem Segment eine andere Anzahl LED-basierter Beleuchtungseinheiten, die in Reihe geschaltet sind, zugeteilt wird. Die Vorrichtung ist jedoch weniger flexibel und läßt sich mit den meisten, jedoch nicht allen Anzahlen der Gesamtzahl aller zur Verfügung stehender LED-basierter Beleuchtungseinheiten, die in Reihe geschaltet sind, betreiben.In an alternative embodiment, the device of the present invention is also divided into segments into a plurality of LED-based illumination segments by allocating to each segment a different number of LED-based illumination units connected in series. However, the device is less flexible and can operate with most, but not all, numbers of the total number of all available LED-based lighting units connected in series.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird für die auf diesem Gebiet tätigen Fachleute durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, in denen zeigen:The present invention will become more apparent to those skilled in the art upon reading the following detailed description of the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, in which:

1 ein Blockschaltbild mehrerer LEDs, die in Reihe geschaltet sind, um mehrere Segmente von LEDs zu bilden, und zwar gemäß dem Stand der Technik; 1 a block diagram of a plurality of LEDs, which are connected in series to form a plurality of segments of LEDs, according to the prior art;

2 die Spannungshöhen der Eingangsspannung V_IN sowie der entsprechenden Spannung V_LED einer LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung, die in M unterschiedlichen Beleuchtungsmodi gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet; 2 the voltage levels of the input voltage V _IN and the corresponding voltage V _{LED of} an LED based lighting device operating in M different illumination modes according to the present invention;

3 ein Schaltblockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung der LED-basierten Beleuchtungssegmente gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 a circuit block diagram of an apparatus for controlling the LED-based lighting segments according to a preferred embodiment of the present invention;

4 ein beispielhaftes Blockdiagramm des Steuerers gemäß der Ausführungsform von 3; 4 an exemplary block diagram of the controller according to the embodiment of 3 ;

5 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der LED-basierten Beleuchtungssegmente gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a block diagram of an apparatus for controlling the LED-based lighting segments according to another preferred embodiment of the present invention;

6 ein beispielhaftes Blockdiagramm des Steuerers gemäß der Ausführungsform von 5; 6 an exemplary block diagram of the controller according to the embodiment of 5 ;

7 ein beispielhaftes Blockdiagramm des Steuerers gemäß der Ausführungsform von 5; 7 an exemplary block diagram of the controller according to the embodiment of 5 ;

8 ein Blockschaltdiagramm einer Ausführungsform der LED-basierten Beleuchtungssegmente gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform der 5 und 7; 8th a block diagram of an embodiment of the LED-based lighting segments according to a modification of the embodiment of the 5 and 7 ;

9 eine Abblend-Steuereinheit, die Steuerer gemäß der Ausführungsform von 5 verwendet wird; und 9 a dimming control unit, the controller according to the embodiment of 5 is used; and

10 eine Darstellung, die zeigt, dass jede der LED-basierten Beleuchtungseinheiten wenigstens eine LED aufweisen kann, die in Reihe, parallel oder kombinatorisch geschaltet werden kann. 10 a representation showing that each of the LED-based lighting units may comprise at least one LED, which can be connected in series, in parallel or in combination.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed Description of the Preferred Embodiment

Die beigefügten Zeichnungen dienen zum weiteren Verständnis der Erfindung und sind ein Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung.The accompanying drawings are for further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings show embodiments of the invention and together with the description serve to explain the principles of the invention.

Wie oben erwähnt, ist eine Anzahl LED-Beleuchtungseinheiten, von denen jede eine oder mehrere LEDs aufweist, die gewöhnlich in Reihe geschaltet sind, um eine größere Beleuchtungsintensität zu erreichen, vorhanden, um die Helligkeit einer LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung zu erhöhen. Oftmals ist erwünscht, eine LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu verwenden, die vielfältige Beleuchtungsmodi aufweist, so dass unterschiedliche Beleuchtungsintensitätshöhen vorgesehen werden können. Ein Einfacher Ansatz besteht darin, für jede LED-basierte Beleuchtungseinheit eine Schaltungs-Vorrichtung zu verwenden, so dass die LED-basierte Beleuchtungseinheit entweder parallel oder in Reihe geschaltet werden kann. Dieser Ansatz ist jedoch nicht praktikabel, da er sehr hohe Hardware-Kosten erfordert.As mentioned above, a number of LED lighting units, each having one or more LEDs, which are usually connected in series to achieve greater illumination intensity, are provided to increase the brightness of an LED-based lighting device. Often, it is desirable to use an LED-based lighting device that has a variety of illumination modes so that different levels of illumination intensity can be provided. A simple approach is to use a circuit device for each LED-based lighting unit so that the LED-based lighting unit can either be connected in parallel or in series. However, this approach is impractical because it requires very high hardware costs.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren zur Steuerung der LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung mit optimalem Wirkungsgrad vorgeschlagen. Das neue Verfahren zerlegt alle zur Verfügung stehenden LED-basierten Beleuchtungseinheiten in mehrere Segmente. Jedes Segment bildet ein LED-basiertes Beleuchtungssegment, das ein oder mehrere LED-basierte Beleuchtungseinheiten aufweist, die in Reihe geschaltet sind. In der LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung kann jedes LED-basierte Beleuchtungssegment getrennt gesteuert werden. Zur Vereinfachung gibt die folgende Beschreibung an, dass jede LED-basierte Beleuchtungseinheit nur eine LED aufweist.According to the present invention, a new method for controlling the LED-based lighting device with optimum efficiency is proposed. The new process breaks down all available LED-based lighting units into several segments. Each segment forms an LED-based lighting segment that has one or more LED-based lighting units connected in series. In the LED-based lighting device, each LED-based lighting segment can be controlled separately. For convenience, the following description indicates that each LED-based lighting unit has only one LED.

Durch richtiges Auswählen der Anzahl LED-basierter Beleuchtungssegmente sowie der Anzahl von LEDs in jedem Beleuchtungssegment kann die LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung, die mit mehreren LEDs versehen ist, in eine geeignete Anzahl LED-basierter Beleuchtungssegmente in der Weise in Segmente unterteilt werden, dass die LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung bei den vorhandenen LEDs mit der meisten Zahl Beleuchtungsmodi betrieben werden kann. In jedem Beleuchtungsmodus kann eine Zahl LEDs durch Kombination von LED-basierten Beleuchtungssegmenten, die entweder in Reihe geschaltet sind oder parallel geschaltet sind, in Reihe geschaltet werden.By properly selecting the number of LED-based lighting segments and the number of LEDs in each lighting segment, the LED-based lighting device provided with a plurality of LEDs can be divided into a suitable number of LED-based lighting segments in such a way that The LED based lighting device can be operated on the existing LEDs with the most number of lighting modes. In each lighting mode, a number of LEDs can be connected in series by combining LED-based lighting segments, either in series or in parallel.

2 zeigt die Spannungshöhen der Eingangsspannung V_IN und die entsprechende Spannung V_LED einer LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung, welche in M unterschiedlichen Beleuchtungsmodi gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet. Eine LED arbeitet mit höchstem Wirkungsgrad, wenn die Spannung V_LED, die an der LED anliegt, mit der Durchlaßspannung V_F der LED liegt. Für eine LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung, die N LEDs aufweist, kann die Beleuchtungs-Vorrichtung mit N LEDs betrieben werden, die alle in Reihe geschaltet sind, wenn die Vorrichtung mit einer maximalen konstanten Stromquelle betrieben wird. In jedem Beleuchtungsmodus ist eine gewünschte Zahl LEDs mit einigen LEDs, die parallel geschaltet sind, in Reihe geschaltet. Um den höchsten Wirkungsgrad für die LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung zu erreichen, sollte das folgende Integral minimiert werden, und zwar auf der Grundlage von 2:

wobei T_M die Zeit ist, wenn die LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung mit der Spannung V_M beaufschlagt wird und im M-Modus arbeitet. 2 Fig. 12 shows the voltage levels of the input voltage V _IN and the corresponding voltage V _{LED of} an LED-based illumination device operating in M different illumination modes according to the present invention. An LED operates with the highest efficiency when the voltage V _LED , which is applied to the LED, with the forward voltage V _{F of} the LED is located. For an LED-based lighting device having N LEDs, the lighting device may be operated with N LEDs, all connected in series, when the device is operated with a maximum constant current source. In each lighting mode, a desired number of LEDs are connected in series with some LEDs connected in parallel. In order to achieve the highest efficiency for the LED based lighting device, the following integral should be minimized based on 2 :

where T _{M is} the time when the LED-based lighting device is applied with voltage V _{M and} operating in M-mode.

3 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung der LED-basierten Beleuchtungssegmente gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist mehrere LED-basierte Beleuchtungssegmente 101, 102, ..., 10k auf, die zwischen den Knoten N_A und N_C geschaltet sind. Die Eingangsspannung V_IN bietet Energie für mehrere LED-basierte Beleuchtungssegmente 101–10k durch den Knoten N_A, und ein Strom stromempfindlicher Widerstand 113 verbindet den Knoten N_C mit der Erde. Wie oben zum Ausdruck gebracht, wird angenommen, dass jede LED-basierte Beleuchtungseinheit nur eine LED hat. Jedes Beleuchtungssegment 101–10k weist wenigstens eine oder mehrere LEDs auf, die in Reihe geschaltet sind. Dazu kommt, dass wenigstens ein Schalter S mit der Reihe LEDs in dem Beleuchtungssegment verbunden ist. 3 FIG. 12 shows a circuit block diagram of a device for controlling the LED-based lighting segments according to a preferred embodiment of the present invention. The device has several LED-based lighting segments 101 . 102 , ..., 10k on, which are connected between the nodes N _A and N _C. The input voltage V _IN provides power for multiple LED-based lighting segments 101 - 10k through the node N _A , and a current current sensitive resistor 113 connects the node N _C to the earth. As stated above, it is assumed that each LED-based lighting unit has only one LED. Every lighting segment 101 - 10k has at least one or more LEDs connected in series. In addition, at least one switch S is connected to the row of LEDs in the lighting segment.

Wie am besten aus 3 ersichtlich, hat jedes LED-basierte Beleuchtungssegment 101 –10k ein positives Ende und ein negatives Ende. Das positive Ende der führenden LED in jedem Beleuchtungssegment ist mit dem positiven Ende des Segments verbunden. Jedes LED-basierte Beleuchtungssegment 101–10k hat des weiteren einen Schalter B, der das positive Ende mit dem negativen Ende verbindet. In 3 ist der Schalter S so gezeigt, dass er die negative Anschlußklemme der hinteren LED mit dem negativen Ende des Segments verbindet, obgleich der Schalter S irgendwo in Reihe mit der Reihe LEDs in dem Segment liegen kann.How best 3 Obviously, every LED-based lighting segment has 101 - 10k a positive ending and a negative ending. The positive end of the leading LED in each lighting segment is linked to the positive end of the segment. Every LED based lighting segment 101 - 10k also has a switch B, which connects the positive end to the negative end. In 3 For example, the switch S is shown to connect the negative terminal of the rear LED to the negative end of the segment, although the switch S may be located somewhere in series with the row of LEDs in the segment.

Aus 3 geht des weiteren hervor, dass dann, wenn der Schalter S eingeschaltet ist und der Schalter B in einem LED-basierten Beleuchtungssegment ausgeschaltet ist, die LEDs in dem Beleuchtungssegment mit den anderen Beleuchtungssegmenten in Reihe geschaltet sind. Sobald der Schalter B eingeschaltet wird, wird das entsprechende LED-basierte Beleuchtungssegment kurzgeschlossen, und das Beleuchtungssegment wird parallel geschaltet.Out 3 further, when the switch S is turned on and the switch B is turned off in an LED-based lighting segment, the LEDs in the lighting segment are connected in series with the other lighting segments. As soon as the switch B is turned on, the corresponding LED-based lighting segment is short-circuited and the lighting segment is switched in parallel.

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind k LED-basierte Beleuchtungssegmente vorhanden, die Anzahl von LEDs in jedem Beleuchtungssegment ist entsprechend S₁, S₂, ... und S_k, und die Gesamtzahl der LEDs beträgt N. Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren der Segmentierung aller zur Verfügung stehenden N LEDs in k Segmente, so dass die LED-basierte Beleuchtungs-Vorrichtung so angetrieben werden kann, dass sie N verschiedenen Beleuchtungsmodi arbeitet, und zwar für entsprechende 1, 2, 3, ..., oder N aller zur Verfügung stehenden LEDs in Reihe, gemäß dem Beleuchtungserfordernis in praktischen Anwendungsfällen.At the in 3 In the embodiment shown, k LED-based lighting segments are present, the number of LEDs in each lighting segment is S ₁ , S ₂ , ... and S _k , respectively, and the total number of LEDs is N. The present invention provides a method of segmenting all of them Available N LEDs in k segments, so that the LED based lighting device can be driven to operate in N different lighting modes, for corresponding 1, 2, 3, ..., or N of all available LEDs in series, according to the lighting requirement in practical applications.

Um die Flexibilität zum Anschluß der 1 bis N LEDs aus einer Gesamtzahl von N LEDs zu erreichen, muß die Zahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente sowie die Zahl der LEDs in jedem Segment folgenden Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen:

In order to achieve the flexibility of connecting the 1 to N LEDs out of a total of N LEDs, the number of LED based lighting segments as well as the number of LEDs in each segment must conform to the following conditions in accordance with the present invention:

Als Beispiel kann eine Gesamtheit von elf LEDs in vier LED-basierte Beleuchtungssegmente unterteilt werden, wobei S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 3 und S₄ = 5 sind. Mit einer derartigen Segmentierung in der LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung können elf Beleuchtungsmodi M₁, M₂, ..., und M₁₁ erhalten werden, und zwar durch Kombination der LED-basierten Beleuchtungssegmente, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, und zwar wie folgt:
M₁: S₁ = 1,
M₂: S₂ = 2,
M₃: S₃ = 3,
M₄: S₁ + S₃ = 4,
M₅: S₄ = 5,
M₆: S₁ + S₄ = 6,
M₇: S₂ + S₄ = 7,
M₈: S₃ + S₄ = 8,
M₉: S₁ + S₃ + S₄ = 9,
M₁₀: S₂ + S₃ + S₄ = 10, und
M₁₁: S₁ + S₂ + S₃ + S₄ = 11.As an example, a total of eleven LEDs may be divided into four LED-based lighting segments, where S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 3 and S ₄ = 5. With such a segmentation in the LED-based lighting device, eleven lighting modes M ₁ , M ₂ ,..., And M ₁₁ can be obtained by Combination of LED-based lighting segments connected in series or in parallel, as follows:
M ₁ : S ₁ = 1,
M ₂ : S ₂ = 2,
M ₃ : S ₃ = 3,
M ₄ : S ₁ + S ₃ = 4,
M ₅ : S ₄ = 5,
M ₆ : S ₁ + S ₄ = 6,
M ₇ : S ₂ + S ₄ = 7,
M ₈ : S ₃ + S ₄ = 8,
M ₉ : S ₁ + S ₃ + S ₄ = 9,
M ₁₀ : S ₂ + S ₃ + S ₄ = 10, and
M ₁₁ : S ₁ + S ₂ + S ₃ + S ₄ = 11.

In der Praxis kann die Gesamtzahl der LEDs in der LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung durch die maximale Eingangsspannung V_IN(max) und die Durchgangsspannung V_F der LED bei einem maximalen Strom I_max bei optimalem Wirkungsgrad bestimmt werden, d. h.,

wobei

für den ganzzahligen Teil der Zahl (V_IN(max)/V_F) steht. Die Spannung des stromempfindlichen Widerstandes 113 wird durch einen Steuerer 111 überwacht, wie in 3 gezeigt, um sicherzustellen, dass der durch LEDs fließende Strom kleiner oder gleich dem maximalen Strom I_max ist.In practice, the total number of LEDs can be used in the LED-based lighting device by the maximum input voltage V _IN and the forward voltage V _F of the LED are determined with a maximum current I _max at optimum efficiency _(max), that is,

in which

for the integer part of the number (V _{IN (max)} / V _F ). The voltage of the current-sensitive resistor 113 is controlled by a controller 111 monitored as in 3 to ensure that the current flowing through LEDs is less than or equal to the maximum current I _max .

Wenn die Gesamtzahl der LEDs in der LED-basierten Beleuchtungs-Vorrichtung größer als

ist,
dann kann der durch die LEDs fließende Strom durch den Steuerer 111 so gesteuert werden, dass er kleiner oder gleich dem maximalen Strom I_max ist, ohne dass der stromempfindliche Widerstand 113 verwendet wird. Der Steuerer 111 steuert die LED-basierten Beleuchtungssegmente so, dass nur eine LED in Reihe geschaltet ist, wenn 0 ≤ V_IN ≤ V_F, wenigstens zwei LEDs in Reihe geschaltet sind, wenn V_F < V_IN ≤ 2V_F, wenigstens drei LEDs in Reihe geschaltet sind, wenn 2V_F < V_IN ≤ 3V_F, ..., wenigstens (N – 1) LEDs in Reihe geschaltet sind, wenn (N – 2)V_F < V_IN ≤ (N – 1)V_F, und N LEDs in Reihe geschaltet sind, wenn (N – 1)V_F < V_IN ≤ V_IN(max) ≤ NV_F sind. Als Ergebnis ist festzustellen, dass der Strom, der durch die LEDs fließt, immer kleiner als oder gleich dem maximalen Strom I_max ist.When the total number of LEDs in the LED based lighting device exceeds

is
then the current flowing through the LEDs can flow through the controller 111 be controlled so that it is less than or equal to the maximum current I _max , without the current-sensitive resistor 113 is used. The taxman 111 controls the LED-based lighting segments such that only one LED is connected in series when 0 ≤ V _IN ≤ V _F , at least two LEDs are connected in series when V _F <V _IN ≤ 2V _F , at least three LEDs connected in series are when 2V _F <V _IN ≦ 3V _F , ..., at least (N-1) LEDs are connected in series when (N-2) V _F <V _IN ≦ (N-1) V _F , and N LEDs are connected in series when (N-1) V _F <V _IN ≦ V _{IN (max)} ≦ NV _F. As a result, it can be noted that the current flowing through the LEDs is always less than or equal to the maximum current I _max .

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Flexibilität der Verbindung von 1 bis N LEDs aus einer Gesamtheit von N LEDs der k LED-basierten Beleuchtungssegmente erreicht werden, wenn die folgende Bedingung für die Zahl k erfüllt werden kann: ⌊log₂N⌋ + 1 ≤ k ≤ N, wobei ⌊log₂N⌋ für den ganzen Teil der Zahl log₂N steht.According to the present invention, the flexibility of connection of 1 to N LEDs can be achieved from a total of N LEDs of the k LED-based illumination segments, if the following condition for the number k can be satisfied: ⌊Log ₂ N⌋ + 1 ≦ k ≦ N, where ⌊log ₂ N⌋ stands for the whole part of the number log ₂ N.

Wenn beispielsweise eine gleichgerichtete Wechselspannung von 100 V verwendet wird und die Durchgangsspannung der LED 3,3 V beträgt, dann kann die Gesamtzahl der LEDs N = 42 sein. Wenn die Anzahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k sechs ist, dann wird die Bedingung ⌊log₂N⌋ + 1 ≤ k ≤ N erfüllt. Unter diesen Umständen kann die Anzahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 3, S₄ = 7, S₅ = 14, und S₆ = 15 betragen, um die Flexibilität von 42 Beleuchtungsmodi des Anschlusses 1 bis 42 LEDs durch eine Vielzahl von Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu erreichen.For example, if a rectified AC voltage of 100V is used and the pass voltage of the LED is 3.3V, then the total number of LEDs may be N = 42. If the number of LED-based lighting segments k is six, then the condition ⌊ log ₂ N + 1 ≦ k ≦ N is satisfied. Under these circumstances, the number of LEDs in each lighting segment can be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 3, S ₄ = 7, S ₅ = 14, and S ₆ = 15 to achieve the flexibility of 42 lighting modes of the terminal 1 to 42 LEDs through a variety of combinations of the LED-based lighting segments.

Als weiteres Beispiel kann dann, wenn eine gleichgerichtete Wechselspannung von 110 V benutzt wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, die Gesamtzahl der LEDs N = 47 sein. Wenn die Anzahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k sechs ist, wird die Bedingung ⌊log₂N⌋ + 1 ≤ k ≤ N erfüllt. Unter dieser Bedingung kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 3, S₄ = 7, S₅ = 14, und S₆ = 20 sein, um die Flexibilität von 47 Beleuchtungsmodi von Verbindungen 1 bis 47 LEDs durch verschiedenartige Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu erhalten.As another example, when a rectified AC voltage of 110V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3V, the total number of LEDs may be N = 47. If the number of LED-based lighting segments k is six, the condition ⌊ log ₂ N + 1 ≦ k ≦ N is satisfied. Under this condition, the number of LEDs in each illumination segment can be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 3, S ₄ = 7, S ₅ = 14, and S ₆ = 20 to provide the flexibility of 47 illumination modes Connections 1 to 47 LEDs obtained by various combinations of LED-based lighting segments.

Als alternatives Beispiel kann dann, wenn eine gleichgerichtete Wechselspannung von 220 V benutzt wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, die Gesamtzahl der LEDs N = 94 betragen. Wenn die Zahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k sieben beträgt, wird die Bedingung ⌊log₂N⌋ + 1 ≤ k ≤ N erfüllt. Unter diesen Umständen kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 3, S₄ = 7, S₅ = 14, S₆ = 28, und S₇ = 39 betragen, und zwar für die Flexibilität von 94 Beleuchtungsmodi des Anschlusses von 1 bis 94 LEDs durch verschiedenartige Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente.As an alternative example, when a rectified AC voltage of 220V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3V, the total number of LEDs may be N = 94. If the number of LED-based lighting segments k is seven, the condition ⌊ log ₂ N + 1 ≦ k ≦ N is satisfied. Under these circumstances, the number of LEDs in each lighting segment can be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 3, S ₄ = 7, S ₅ = 14, S ₆ = 28, and S ₇ = 39 for the flexibility of 94 lighting modes of connection from 1 to 94 LEDs through various combinations of LED-based lighting segments.

Ein alternatives Beispiel liegt vor, wenn eine gleichgerichtete Wechselspannung von 240 V verwendet wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, so dass die Gesamtzahl der LEDs N = 102 ist. Wenn die Anzahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k sieben ist, wird die Bedingung ⌊log₂N⌋ + 1 ≤ k ≤ N erfüllt. Unter dieser Bedingung kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 3, S₄ = 7, S₅ = 14, S₆ = 28, und S₇ = 51 betragen, um die Flexibilität von 102 Beleuchtungsmodi der Verbindung von 1 bis 102 LEDs durch eine Vielzahl von Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu erhalten.An alternative example is when a rectified AC voltage of 240V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3V, so that the total number of LEDs is N = 102. If the number of LED-based lighting segments k is seven, the condition ⌊ log ₂ N + 1 ≦ k ≦ N is satisfied. Under this condition, the number of LEDs in each lighting segment may be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 3, S ₄ = 7, S ₅ = 14, S ₆ = 28, and S ₇ = 51, respectively To obtain flexibility of 102 lighting modes of connection of 1 to 102 LEDs through a variety of combinations of LED-based lighting segments.

Es wird darauf hingewiesen, dass die oben angeführten Zahlen nur für die Illustration des Prinzips des Verfahrens der Segmentierung der Zahl von LEDs in der LEDbasierten Beleuchtungs-Vorrichtung dienen. Es sind andere mögliche Konfigurationen gegeben, in denen unterschiedliche Anzahlen von Beleuchtungssegmenten und unterschiedliche Anzahlen von LEDs in den Beleuchtungssegmenten verwendet werden können, um dieselbe Flexibilität zu erreichen. Dazu kommt, dass die Reihenfolge der LED-basierten Beleuchtungssegmente S₁, S₂, ..., und S_k in der in 3 gezeigten Beleuchtungs-Vorrichtung flexibel zwischen dem Knoten N_A und dem Knoten N angeordnet werden kann, ohne dass dadurch die Leistung oder die Helligkeit der Beleuchtungs-Vorrichtung beeinträchtigt wird.It should be noted that the above numbers are only illustrative of the principle of the method of segmenting the number of LEDs in the LED-based lighting device. There are other possible configurations in which different numbers of lighting segments and different numbers of LEDs in the lighting segments can be used to achieve the same flexibility. In addition, the order of the LED-based lighting segments S ₁ , S ₂ ,..., And S _k in the in 3 can be flexibly arranged between the node N _A and the node N, without affecting the performance or the brightness of the lighting device is affected.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch ein alternatives Verfahren der Segmentierung Verwendung finden, um einen Teil der N LEDs von der Gesamtheit der N LEDs der k LED-basierten Beleuchtungssegmente anzuschließen. Dieses Verfahren ist jedoch im Vergleich zu dem oben beschriebenen Verfahren weniger flexibel, da einige der Beleuchtungsmodi nicht erreicht werden können. Die Anzahl der Beleuchtungsmodi ist jedoch für die praktische Anwendung groß genug. Bei diesem Verfahren muß die Zahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k die folgende Bedingung erfüllen: 2 ≤ k ≤ ⌊log₂N⌋, wobei ⌊log₂N⌋ für den ganzzahligen Teil der Anzahl log₂N steht.In accordance with the present invention, an alternative method of segmentation may also be used to connect a portion of the N LEDs of the totality of the N LEDs of the k LED based illumination segments. However, this method is less flexible compared to the method described above because some of the illumination modes can not be achieved. However, the number of illumination modes is large enough for practical use. In this method, the number of LED-based lighting segments k must satisfy the following condition: 2 ≤ k ≤ ⌊log ₂ N⌋, where ⌊log ₂ N⌋ stands for the integer part of the number log ₂ N.

Wenn beispielsweise eine gleichgerichtete Wechselspannung von 100 V benutzt wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, kann die Gesamtzahl der LEDs N = 42 sein. Wenn die Zahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k = 5 ist, dann wird die Bedingung 2 ≤ k ≤ ⌊log₂N⌋ erfüllt. Unter dieser Bedingung kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 5, S₄ = 11, und S₅ = 23 sein, um die Flexibiltitä der Vielfach-Beleuchtungsmodi zum Anschluß eines Teils der 42 LEDs durch verschiedenartige Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu erreichen. Die Zahlen von LEDs, die in Reihe geschaltet werden können, sind 1–3, 5–8, 11–14, 16–19, 23–26, 28–31, 34–37 und 39–42.For example, if a rectified AC voltage of 100V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3V, the total number of LEDs may be N = 42. If the number of LED-based lighting segments is k = 5, then the condition 2 ≦ k ≦ ⌊log ₂ N⌋ is satisfied. Under this condition, the number of LEDs in each lighting segment may be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 5, S ₄ = 11, and S ₅ = 23 to increase the flexibility of the multiple illumination modes for connecting a portion of the 42 LEDs through various combinations of LED-based lighting segments to achieve. The numbers of LEDs that can be connected in series are 1-3, 5-8, 11-14, 16-19, 23-26, 28-31, 34-37 and 39-42.

Als weiteres Beispiel ist anzuführen, dass dann, wenn eine gleichgerichtete Wechselspannung von 110 V benutzt wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, die Gesamtzahl der LEDs N = 47 sein kann. Wenn die Zahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente k = 5 ist, wird die Bedingung 2 ≤ k ≤ ⌊log₂N⌋ erfüllt. Unter diesen Umständen kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 5, S₄ = 12, und S₅ = 27 sein, um die Flexibilität der Vielfach-Beleuchtungsmodi des Anschlusses eines Teils der 47 LEDs durch verschiedenartige Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu erreichen. Die Zahlen von LEDs, die in Reihe geschaltet werden können, sind 1–3, 5–8, 12–15, 17–20, 27–30, 32–35, 39–42 und 44–47.As another example, if a rectified AC voltage of 110 V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3 V, then the total number of LEDs may be N = 47. If the number of LED-based lighting segments is k = 5, the condition 2 ≦ k ≦ ⌊log ₂ N⌋ is satisfied. Under these circumstances, the number of LEDs in each lighting segment may be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 5, S ₄ = 12, and S ₅ = 27 to provide the flexibility of the multiple illumination modes of connecting a portion of the 47 LEDs to achieve through various combinations of LED-based lighting segments. The numbers of LEDs that can be connected in series are 1-3, 5-8, 12-15, 17-20, 27-30, 32-35, 39-42 and 44-47.

Als alternatives Beispiel ist anzuführen, dass dann, wenn eine gleichgerichtete Wechselspannung von 220 V benutzt wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, die Gesamtzahl der LEDs N = 94 sein kann. Wenn die Anzahl der LEDbasierten Beleuchtungssegmente k = 6 ist, dann wird die Bedingung 2 ≤ k ≤ ⌊log₂N⌋ erfüllt. Unter diesen Umständen kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 5, S₄ = 12, S₅ = 25, und S₆ = 49 betragen, um die Flexibilität der Vielfachbeleuchtungsmodi für den Anschluß eines Teils der 94 LEDs durch verschiedenartige Kombination der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu erreichen. Die Zahlen der LEDs, die in Reihe geschaltet warden, sind 1–3, 5–8, 12–15, 17–20, 25–28, 30–33, 37–40, 42–45, 49–52, 54–57, 61–64, 66–69, 74–77, 79–82, 86–89 und 91–94. As an alternative example, if a rectified AC voltage of 220 V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3 V, the total number of LEDs may be N = 94. If the number of LED-based lighting segments is k = 6, then the condition 2 ≦ k ≦ ⌊log ₂ N⌋ is satisfied. Under these circumstances, the number of LEDs in each lighting segment may be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 5, S ₄ = 12, S ₅ = 25, and S ₆ = 49, to provide the flexibility of the multiple lighting modes for the Connection of a part of the 94 LEDs to achieve by various combination of LED-based lighting segments. The numbers of LEDs connected in series are 1-3, 5-8, 12-15, 17-20, 25-28, 30-33, 37-40, 42-45, 49-52, 54- 57, 61-64, 66-69, 74-77, 79-82, 86-89 and 91-94.

Als anderes alternatives Beispiel ist anzuführen, dass dann, wenn eine gleichgerichtete Wechselspannung von 240 V verwendet wird und die Durchlaßspannung der LED 3,3 V beträgt, die Gesamtzahl der LEDs N = 102 sein kann. Wenn die Anzahl der LEDbasierten Beleuchtungssegmente k = 6 ist, wird Bedingung 2 ≤ k ≤ ⌊log₂N⌋ erfüllt. Unter diesen Umständen kann die Zahl der LEDs in jedem Beleuchtungssegment S₁ = 1, S₂ = 2, S₃ = 5, S₄ = 12, S₅ = 25, und S₆ = 57 betragen, um die Flexibilität der Vielfach-Beleuchtungsmodi zum Anschließen eines Teils der 102 LEDs durch verschiedenartige Kombinationen der LED-basierten Beleuchtungssegmente zu schaffen. Die Zahl der LEDs, die in Reihe verbunden werden können, sind 1–3, 5–8, 12–15, 17–20, 25–28, 30–33, 37–40, 42–45, 57–60, 62–65, 69–72, 74–77, 82–85, 87–90, 94–97 und 99–102.As another alternative example, it should be noted that when a rectified AC voltage of 240V is used and the on-state voltage of the LED is 3.3V, the total number of LEDs may be N = 102. When the number of LED-based lighting segments is k = 6, condition 2 ≦ k ≦ ⌊log ₂ N⌋ is satisfied. Under these circumstances, the number of LEDs in each lighting segment can be S ₁ = 1, S ₂ = 2, S ₃ = 5, S ₄ = 12, S ₅ = 25, and S ₆ = 57 to provide the flexibility of the multiple illumination modes to connect a portion of the 102 LEDs by various combinations of the LED-based lighting segments. The number of LEDs that can be connected in series are 1-3, 5-8, 12-15, 17-20, 25-28, 30-33, 37-40, 42-45, 57-60, 62 -65, 69-72, 74-77, 82-85, 87-90, 94-97 and 99-102.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat jedes LED-basierte Beleuchtungssegment 101–10k zwei verschiedene Betriebsmodi. In dem ersten Betriebsmodus wird der Schalter B ausgeschaltet und der Schalter S eingeschaltet. Infolgedessen sind alle LEDs in dem Beleuchtungssegment in Reihe geschaltet. Mit anderen Worten, das LED-basierte Beleuchtungssegment ist mit anderen LED-basierten Beleuchtungssegmenten in Reihe geschaltet, wenn es so gesteuert wird, dass es in dem ersten Modus arbeitet.In accordance with the present invention, each LED-based lighting segment has 101 - 10k two different operating modes. In the first operating mode, the switch B is turned off and the switch S is turned on. As a result, all the LEDs in the lighting segment are connected in series. In other words, the LED-based lighting segment is connected in series with other LED-based lighting segments when it is controlled to operate in the first mode.

In dem zweiten Betriebsmodus ist der Schalter B eingeschaltet. Wie aus 3 ersichtlich, ist das LED-basierte Beleuchtungssegment durch den Anschluß des Schalters B kurzgeschlossen, und durch die LEDs in dem kurzgeschlossenen Beleuchtungssegment fließt kein Strom. Das LED-basierte Beleuchtungssegment liegt im Bypass, wenn es so gesteuert wird, dass es in dem zweiten Modus arbeitet.In the second operating mode, the switch B is turned on. How out 3 As can be seen, the LED-based lighting segment is shorted by the connection of the switch B, and no current flows through the LEDs in the shorted lighting segment. The LED-based lighting segment is bypassed when it is controlled to operate in the second mode.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedes LED-basierte Beleuchtungssegment 101–10k in der Vorrichtung getrennt gesteuert. Wie in 3 gezeigt, weist die Vorrichtung des weiteren den Steuerer 111 auf, der dazu benutzt wird, einen entsprechenden Satz von Steuersignalen an den Schalter B und den Schalter S jedes LED-basierten Beleuchtungssegments 101–10k zu senden. Die beiden Steuersignale können jedes LED-basierte Beleuchtungssegment so steuern, dass es in einem der beiden oben beschriebenen Modi arbeitet. Da jedes LED-basierte Beleuchtungssegment 101–10k in Reihe geschaltet oder parallel, also im Bypass, geschaltet ist, lassen sich die vielen Beleuchtungssegmente 101–10k in der Vorrichtung in vielen unterschiedlichen Beleuchtungsmodi steuern, die oben diskutiert sind, und zwar unter Benutzung des Steuerers 111.According to the present invention, each LED-based lighting segment 101 - 10k controlled separately in the device. As in 3 As shown, the device further comprises the controller 111 which is used to apply a corresponding set of control signals to the switch B and the switch S of each LED-based lighting segment 101 - 10k to send. The two control signals can control each LED-based lighting segment to operate in either of the two modes described above. As every LED-based lighting segment 101 - 10k connected in series or parallel, ie in the bypass, is connected, can be the many lighting segments 101 - 10k in the device in many different lighting modes discussed above, using the controller 111 ,

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das letzte Beleuchtungssegment mit dem einen Ende des Strom empfindlichen Widerstandes 113 an dem Knoten N_C verbunden. Das andere Ende des Strom empfindlichen Widerstandes 113 ist an die Erde angeschlossen. Der Knoten N_C ist auch an den Steuerer 111 angeschlossen, so dass die Spannungshöhe an dem Knoten N_C durch den Steuerer 111 festgestellt werden kann. Die Mehrzahl der LED-basierten Beleuchtungssegmente 101–10k lassen sich durch den Steuerer 111 steuern, und zwar gemäß der Spannungshöhe, die von dem Strom empfindlichen Widerstand 113 am Knoten N_C anliegt sowie der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN, die an dem Knoten N_A anliegt oder der Kombination der beiden Spannungshöhen.In this preferred embodiment, the last lighting segment is one end of the current sensitive resistor 113 connected to the node N _C. The other end of the current sensitive resistor 113 is connected to the earth. The node N _C is also to the controller 111 connected, so that the voltage level at the node N _C by the controller 111 can be determined. The majority of LED-based lighting segments 101 - 10k let go through the controller 111 control, according to the voltage level, the current sensitive resistor 113 at the node N _C and the voltage level of the input voltage V _IN , which is applied to the node N _A or the combination of the two voltage levels.

4 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm des Steuerers gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform. Ein Wechselstrom/Gleichstrom(A/D)-Wandler 1101 in dem Steuerer 111 verwandelt die Eingangsspannung V_IN in ein digitales Signal, das an eine Zustandsmaschine 1102 gesendet wird. Die Spannungshöhe an dem Knoten N_C wird durch einen anderen Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler 1103 ermittelt, der ebenfalls ein Signal an die Zustandsmaschine 1102 abgibt. Die Logik der Steuerung der vielen LED-basierten Beleuchtungssegmente 101–10k wird in der Zustandsmaschine 1102 zusammen mit einer Speichereinrichtung 1104 verwirklicht, um Steuersignale an jedes LED-basierte Beleuchtungssegment zu senden. 4 shows an exemplary block diagram of the controller according to the in 3 shown embodiment. An AC / DC (A / D) converter 1101 in the controller 111 transforms the input voltage V _IN into a digital signal sent to a state machine 1102 is sent. The voltage level at node N _C is through another AC / DC converter 1103 which also sends a signal to the state machine 1102 emits. The logic of controlling the many LED-based lighting segments 101 - 10k becomes in the state machine 1102 together with a storage device 1104 realized to send control signals to each LED based lighting segment.

Gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich die LED in dem LED-basierten Beleuchtungssegment 101–10k auf alle Arten von Licht emittierenden Dioden, so beispielsweise Halbleiterdioden und organische Licht emittierende Dioden, die Licht in zahlreichen Frequenzspektren emittieren können. Die Vorrichtung kann eine unterschiedliche LED-basierter Beleuchtungssegmente aufweisen, und jedes LED-basierte Beleuchtungssegment kann mit einer geeigneten Zahl LED-basierten Beleuchtungseinheiten versehen sein, die die in den Segmentierungsverfahren der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bedingungen erfüllen können und den Anforderungen bei der speziellen Anwendung der Vorrichtung genügen. Der Schalter B oder der Schalter S kann eine beliebige Schalteinrichtung sein, die gesteuert werden kann, um eine Schaltung zu verbinden oder zu trennen. Die schaltenden Einrichtungen können mechanischer oder elektrischer Natur sein oder Halbleiterschalter, versehen mit integrierten Schaltungen.According to the present invention, the LED refers to the LED-based lighting segment 101 - 10k to all types of light-emitting diodes, such as semiconductor diodes and organic light-emitting diodes, which can emit light in numerous frequency spectra. The device may have a different LED-based lighting segments, and each LED-based lighting segment may be provided with a suitable number of LED-based lighting units. which can meet the conditions described in the segmentation methods of the present invention and meet the requirements of the particular application of the device. The switch B or the switch S may be any switching device that can be controlled to connect or disconnect a circuit. The switching devices may be mechanical or electrical in nature or semiconductor switches provided with integrated circuits.

5 zeigt ein Schaltblockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung LED basierter Beleuchtungssegmente gemäß einer weiteren anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung ebenfalls mehrere LED basierte Beleuchtungssegmente 101–10k auf, die zwischen dem Knoten N_A und dem Knoten N_C geschaltet sind. Der stromempfindliche Widerstand 113, der in 3 dargestellt ist, ist durch eine variable Stromquelle 115 ersetzt. Eine Steuerung 121 steuert den Stromfluß durch die variable Stromquelle 115 zusätzlich zur Steuerung der vielen LED basierten Beleuchtungssegmente 101–10k. 5 FIG. 12 is a circuit block diagram of an LED based illumination segment control apparatus according to another another preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, the device also has a plurality of LED based lighting segments 101 - 10k which are connected between the node N _A and the node N _c . The current-sensitive resistor 113 who in 3 is represented by a variable current source 115 replaced. A controller 121 controls the flow of current through the variable current source 115 in addition to controlling the many LED based lighting segments 101 - 10k ,

Bei dieser Ausführungsform wird die Spannungshöhe der variablen Stromquelle 115 an dem Knoten N_C ebenfalls ermittelt. Die Vielzahl der LED basierten Beleuchtungssegmente 101–10k kann durch die Steuerung 121 gemäß der Spannungshöhe über der variablen Stromquelle 115 an dem Knoten N_C, der Spannungshöhe der Eingangsspannung V_IN, die an dem Knoten N_A liegt, oder die Kombination der beiden Spannungshöhen gesteuert werden.In this embodiment, the voltage level of the variable current source 115 at the node N _C also determined. The variety of LED based lighting segments 101 - 10k can through the control 121 according to the voltage level across the variable current source 115 at the node N _C , the voltage level of the input voltage V _IN , which is at the node N _A , or the combination of the two voltage levels are controlled.

6 zeigt ein beispielsweises Blockdiagramm der Steuerung 121 gemäß der Ausführungsform von 5. Die Logik der Steuerung der Vielzahl der LED basierten Beleuchtungssegmente 101–10k ist in einer Zustandsmaschine 1102 zusammen mit einer Speichereinrichtung 1104 so verwirklicht, dass getrennte Steuersignale an den Schalter B und den Schalter S jedes LED basierten Beleuchtungssegments gesendet werden. Ein Wechselstrom/Gleichstrom(A/D)-Wandler 1101 in der Steuerung 121 wandelt die Eingangsspannung V_IN in ein digitales Signal, das an die Zustandsmaschine 1102 gesendet wird. Die Spannungshöhe an dem Knoten N_C wird durch einen anderen Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler 1103 festgestellt, der auch ein digitales Signal an die Zustandsmaschine 1102 abgibt. Eine Stromsteuerschaltung 1205 steuert die variable Stromquelle 115. 6 shows an illustrative block diagram of the controller 121 according to the embodiment of 5 , The logic of controlling the variety of LED based lighting segments 101 - 10k is in a state machine 1102 together with a storage device 1104 realized so that separate control signals are sent to the switch B and the switch S of each LED based lighting segment. An AC / DC (A / D) converter 1101 in the controller 121 converts the input voltage V _IN into a digital signal sent to the state machine 1102 is sent. The voltage level at node N _C is through another AC / DC converter 1103 which also sends a digital signal to the state machine 1102 emits. A power control circuit 1205 controls the variable current source 115 ,

7 zeigt ein weiteres exemplarisches Blockdiagramm der Steuerung 121 gemäß der Ausführungsform von 5. Die Logik der Steuerung der Vielzahl LED basierter Beleuchtungssegmente 101–10k wird in einer Zustandsmaschine 1102 verwirklicht, um Steuersignale an den Schalter B und den Schalter S jedes LED basierten Beleuchtungssegmentes zu senden. Bei dieser Verwirklichung der Steuerung 121 wird keine Speichereinrichtung benötigt. Ein Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler 1101 in der Steuerung 121 wandelt die Eingangsspannung V_IN in ein digitales Signal, das an die Zustandsmaschine 1102 gesendet wird. Eine Stromsteuerschaltung 1205 steuert die variable Stromquelle 115. 7 shows another exemplary block diagram of the controller 121 according to the embodiment of 5 , The logic of controlling the multitude of LED based lighting segments 101 - 10k becomes in a state machine 1102 realized to send control signals to the switch B and the switch S of each LED based lighting segment. In this realization of the control 121 no storage device is needed. An AC / DC converter 1101 in the controller 121 converts the input voltage V _IN into a digital signal sent to the state machine 1102 is sent. A power control circuit 1205 controls the variable current source 115 ,

8 zeigt ein Schaltungs-Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Steuerung LED basierter Beleuchtungssegmente gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform der 5 und 7. Bei dieser Abwandlung weist die Vorrichtung ebenfalls eine Vielzahl von LED basierten Beleuchtungssegmente 101–103 auf, die in Reihe geschaltet sind. Eine LED 1001 ist zwischen dem Knoten N_A und dem ersten LED basierten Beleuchtungssegment 101 geschaltet. Die übrige Schaltung ist ähnlich der Schaltung, die in 7 gezeigt ist, also mit drei LED basierten Beleuchtungssegmenten, die die LEDs 1, 2 bzw. 4 aufweist. Die LED basierte Beleuchtungs-Vorrichtung dieser Schaltung kann acht unterschiedliche Beleuchtungsmodi aufweisen, um 1 bis 8 LEDs gemäß den Helligkeitserfordernissen anzuschließen. 8th FIG. 12 shows a circuit block diagram of a device for controlling LED-based lighting segments according to a modification of the embodiment of FIG 5 and 7 , In this modification, the device also has a plurality of LED based lighting segments 101 - 103 which are connected in series. An LED 1001 is between the node N _A and the first LED based lighting segment 101 connected. The rest of the circuit is similar to the circuit used in 7 is shown, ie with three LED-based lighting segments, which has the LEDs 1, 2 and 4 respectively. The LED based lighting device of this circuit may have eight different illumination modes to connect 1 to 8 LEDs according to the brightness requirements.

In 9 ist ein alternatives exemplarisches Blockdiagramm der Steuerung 121 gemäß der Ausführungsform von 5 gezeigt. Die Logik der Steuerung der Vielzahl LED basierter Beleuchtungssegmente 101–10k wird in einer Dimmer-Steuereinheit 1301 verwirklicht, um getrennte Steuersignale an den Schalter B und den Schalter S jedes LED basierten Beleuchtungssegmentes zu senden. Die Dimmer-Steuereinheit 1301 kann auch mit unterschiedlichen Steuercodes beschickt werden, die die Betriebsmodi jedes LED basierten Beleuchtungssegments so steuern, dass unterschiedliche Beleuchtungsintensitäten gemäß verschiedenen Helligkeitserfordernissen erzeugt werden. Eine Stromsteuerschaltung 1205 steuert die variable Stromquelle 115.In 9 is an alternative exemplary block diagram of the controller 121 according to the embodiment of 5 shown. The logic of controlling the multitude of LED based lighting segments 101 - 10k is in a dimmer control unit 1301 realized to send separate control signals to the switch B and the switch S of each LED based lighting segment. The dimmer control unit 1301 may also be loaded with different control codes that control the modes of operation of each LED based lighting segment to produce different illumination intensities according to different brightness requirements. A power control circuit 1205 controls the variable current source 115 ,

Zusammenfassend schafft also die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung und zum Anschließen einer Vielzahl von LED basierten Beleuchtungssegmenten, bei der einige in Reihe und einige parallel, also im Bypass, geschaltet werden können. Jedes LED basierte Beleuchtungssegment weist eine oder mehrere LED basierte Beleuchtungseinheiten auf, die in Reihe geschaltet sind, und jede LED basierte Beleuchtungseinheit kann mit einer oder mehreren LEDs versehen sein, die in Reihe 201 liegen, parallel 202 liegen oder kombiniert 203 liegen, wie in 10 gezeigt. Obgleich nur drei Beispiele in 10 dargestellt sind, wird darauf hingewiesen, dass die LEDs auf viele verschiedene Weisen geschaltet werden können, um als Beleuchtungseinheit der vorliegenden Erfindung zu dienen. Bei Verwendung der Segmentierungs-Verfahren der vorliegenden Erfindung können viele verschiedene Beleuchtungsmodi für die LED basierten Beleuchtungssegmente gebildet werden, um eine flexible Anzahl LEDs für eine Vielfalt von Beleuchtungserfordernissen zu verbinden.In summary, therefore, the present invention provides a device for controlling and connecting a plurality of LED-based lighting segments, in which some in series and some in parallel, ie in the bypass, can be switched. Each LED based lighting segment has one or more LED based lighting units connected in series, and each LED based lighting unit may be provided with one or more LEDs in series 201 lie, parallel 202 lie or combined 203 lie as in 10 shown. Although only three examples in 10 It should be understood that the LEDs may be switched in many different ways to serve as the lighting unit of the present invention. Using the segmentation methods of the present invention, many different illumination modes for the LED-based lighting segments can be formed to connect a flexible number of LEDs for a variety of lighting needs.

Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für die auf diesem Gebiet tätigen Fachleute, dass eine Vielfalt von Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert werden soll.Although the present invention has been described in terms of its preferred embodiments, it will be understood by those skilled in the art that a variety of modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims shall be.

Claims

A device for segmenting and driving LED based lighting units, comprising a plurality of LED based lighting segments connected in series, each of said LED based lighting segments having a positive end, a negative end, a bypass terminal switch having the positive end and the negative End connects, as well as having one or more LED based lighting units are connected in series with at least one Reihenanschlullschalter between the positive end and the negative end; further comprising an input voltage supply coupled to the plurality of LED based illumination segments; and a controller for controlling the plurality of LED-based lighting segments, wherein each of the plurality of LED-based lighting segments is separately controlled by the controller and has a series connection mode to be connected in series with other LED-based lighting segments, and a short-circuited bypass mode to become.

The apparatus of claim 1, characterized in that the controller has a corresponding pair of control signals associated with each of the plurality of LED based lighting segments to turn on the bypass connection switch of the LED based lighting segment in the bypass mode and turn off this bypass connection switch and turn on the row connection switch of the LED based lighting segment in the row connection mode.

Apparatus according to claim 1, characterized by a current control means which serially connects a plurality of the LED based lighting segments.

An apparatus according to claim 3, characterized in that the current control means sends a voltage level signal to the controller, and that the controller controls each of the plurality of LED based lighting segments to operate according to the voltage level in the row connection mode and the bypass mode, respectively.

An apparatus according to claim 4, characterized in that the controller controls each of the plurality of LED based lighting segments to operate accordingly in said series switching mode or said bypass mode according to a voltage level of the input voltage supply and the voltage level transmitted by the current control device ,

Apparatus according to claim 3, characterized in that the controller comprises a state machine, a first AC / DC (A / D) converter for converting a voltage level of the input voltage supply into a first digital signal sent to the state machine, and a second AC / A DC-to-DC converter for converting a voltage level of the current control device to a second digital signal provided to the state machine and having a memory device connected to the state machine for applying a respective pair of control signals to each of the plurality of LED-based illumination segments to turn on the bypass terminal switch of the LED based lighting segment in the bypass mode and to turn off the bypass terminal switch and to turn on the row connection switch of the LED based lighting segment in the row connection mode.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the current control means is a current-sensitive resistor.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the current control means is a variable current source which is controlled by the controller.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the device comprises a total of N LED based lighting units, _i

V _{IN (max) is} a maximum input voltage of the input voltage supply, V _{F is} a forward voltage of each LED based lighting unit at a maximum current I _max limited by the current control device, and

is an integer part of (V _{IN (max)} / V _F ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device comprises a total of N LED based lighting units, wherein

V _{IN (max) is} a maximum input voltage of the input voltage supply and V _{F is} a forward voltage of each LED based lighting unit at a maximum current I _max controlled by the controller, and

is an integer part of (V _{IN (max)} / V _F ).

The apparatus of claim 10, characterized in that V _{IN is} an input voltage of the input voltage supply, the controller controls the plurality of LED based lighting segments such that only one of the LED based lighting units is connected in series as soon as 0 ≤ V _IN ≤ V _F , at least two of the LED based lighting units are connected in series, when V _F <V _IN ≦ 2V _F , at least three of the LED based lighting units are connected in series when two 2V _F <V _IN ≦ 3V _F , ..., at least ( N-1) of the LED-based lighting units are connected in series when (N-2) V _F <V _IN ≦ (N-1) V _F and N of the LED-based lighting units are connected in series when (N-1) V _F <V _IN ≦ V _IN (max) ≦ NV _F.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device comprises a total of N LED based lighting units, which are divided into k LED based lighting segments, which according to S ₁ , S ₂ , ..., and S _k LED based lighting units, where k is a integer greater than 3, ⌊log ₂ N⌋ + 1 ≦ k ≦ N, ⌊log ₂ N⌋ is a whole part of log ₂ N, and S ₁ , S ₂ , ..., and S _k are integers

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device comprises a total of N LED based lighting units, which are divided into k LED based lighting segments, which according to S ₁ , S ₂ , ..., and S _k LED based lighting units, where k is a is an integer, 3 <k ≤ ⌊log ₂ N⌋, ⌊log ₂ N⌋ is a whole part of log ₂ N, and S ₁ , S ₂ , ..., and S _{k are} integers

Apparatus according to claim 1, characterized in that the controller comprises a dimmer control unit which serves to send a corresponding pair of control signals to each of the plurality of LED based lighting segments to turn on the bypass connection switch of the LED based lighting segment in the bypass mode and the To turn off the bypass connection switch and turn on the connection switch of the LED based lighting segment in the row connection mode.

The apparatus of claim 1, characterized in that the controller comprises a state machine to send a corresponding pair of control signals to each of the plurality of LED based lighting segments and thereby turn on the bypass connection switch of the LED based lighting segment in the bypass mode and the bypass connection switch and turn on the row connection switch of the LED based lighting element in the row connection mode, and that an AC / DC converter is provided to convert a voltage level of the input voltage supply into a signal sent to the state machine.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the device further comprises an uncontrolled LED based lighting unit, which is connected in series with the numerous LED based lighting segments.

Apparatus according to claim 1, characterized in that each of the LED-based lighting units comprises one or more LEDs, which are connected in series.

Apparatus according to claim 1, characterized in that each of the plurality of LED based lighting units comprises a plurality of LEDs connected in parallel.

Apparatus according to claim 1, characterized in that each of the plurality of LED based lighting units comprises a plurality of LEDs connected in a combination of parallel and series connections.

An apparatus according to claim 1, characterized in that the controller controls each of the plurality of LED based lighting segments to operate in accordance with the series connection mode or the bypass mode, in accordance with a voltage level of the input voltage supply.

A method of segmenting and driving LED based lighting units comprising the steps of: segmenting a set of N LED based lighting units into _k LED based lighting segments operating according to S ₁ , S ₂ , ..., and S _k LED based lighting units, which are connected in series between a positive end and a negative end of the respective LED based lighting segment, each of the LED based lighting units having a maximum current I _max a forward voltage V _F ; further connecting an input voltage supply to the plurality of LED based illumination segments, the input voltage supply having a maximum voltage level V _{IN (max)} ; and transmitting a respective pair of control signals to each of the plurality of LED-based illumination segments, thereby correspondingly switching the corresponding LED-based illumination segment in series or correspondingly switching the corresponding LED-based illumination segment in parallel, where k is an integer greater than 3, ⌊log ₂ N ⌋ + 1 ≦ k ≦ N, ⌊log ₂ N⌋ is an integer of log ₂ N, and S ₁ , S ₂ , ..., and S _k are integers satisfying the following condition

for 2 ≤ n ≤ k, and

A method according to claim 21, characterized in that a current control device is connected in series with a plurality of LED based lighting segments.

A method according to claim 22, characterized in that for

the current maximum I _max is limited by the current control device and

is a whole part of (V _{IN (max)} / V _F ).

A method according to claim 21, characterized in that for

the maximum current I _max is controllable by the controller and

is a whole part of (V _{IN (max)} / V _F ).

The method of claim 24, characterized in that V _{IN is} an input voltage of the input voltage supply and the controller controls the plurality of LED based lighting segments such that only one of the LED based lighting units is connected in series when 0 ≤ V _IN ≤ V _F and at least two of these LED based lighting units are connected in series when V _F <V _IN ≦ 2V _F , at least three of the LED based lighting units are connected in series when 2V _F <V _IN ≦ 3V _F , ..., at least ( N-1) of the LED-based lighting units are connected in series when (N-2) V _F <V _IN ≦ (N-1) V _F and N of the LED-based lighting units are connected in series when (N-1) V _F <V _IN ≦ V _{IN (max)} ≦ NV _F.

A method of segmenting and driving LED based lighting units, comprising the steps of: segmenting a set of N LED based lighting units into k LED based lighting segments that have LED based lighting units according to S ₁ , S ₂ , ..., and S _k , which are connected in series between a positive end and a negative end of the corresponding LED-based lighting element, each of these LED-based lighting units having a forward voltage V _F at a current maximum I _max ; Coupling an input voltage supply to a plurality of LED-based lighting segments, said input voltage supply having a maximum voltage value V _{IN (max)} , and sending a corresponding pair of control signals to each of the plurality of LED-based lighting segments to series connect the corresponding LED based lighting segment, respectively in the bypass, where k is an integer such that 3 <k ≤ ⌊log ₂ N⌋, ⌊log ₂ N⌋ is a whole part of log ₂ N, and S ₁ , S ₂ , ..., and S _{k are} integers

are.

A method according to claim 26, characterized in that a current control device is connected in series with the numerous LED based lighting segments.

A method according to claim 27, characterized in that for

the current maximum I _max is limited by the current control device and

is a whole part of (V _{IN (max)} / V _F ).

A method according to claim 26, characterized in that for

the maximum current I _{max is} controlled by the controller and

is a whole part of (V _{IN (max)} / V _F ).

A method according to claim 29, characterized in that V _{IN is} an input voltage of the input voltage source and the controller controls the plurality of LED based lighting segments such that only one of these LED based lighting units is connected in series when 0 ≤ V _IN ≤ V _F , where at least two LED-based lighting units are connected in series when V _F <V _IN ≦ 2V _F , further, at least three of these LED-based lighting units are connected in series when two 2V _F <V _IN ≦ 3V _F , ..., with at least (N-1) of these LED based lighting units are connected in series when (N-2) V _F <V _IN ≦ (N-1) V _F and N of the LED based lighting units are connected in series when (N-1 ) V _F <V _IN ≦ V _{IN (max)} ≦ NV _F.