TWI811305B - 整合式發光二極體（ｌｅｄ）照明系統及用於操作ｌｅｄ驅動器電路之方法 - Google Patents

整合式發光二極體（ｌｅｄ）照明系統及用於操作ｌｅｄ驅動器電路之方法 Download PDF

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Abstract

本文中描述系統、器件及方法。一整合式發光二極體(LED)照明系統包含一電子器件板。一交流(AC)輸入經安置於該電子器件板上。多個LED器件串經安置於該電子器件板上，各LED器件串具有一個別電壓臨限值。一降壓轉換器經安置於該電子器件板上且電耦合以基於該AC輸入處之一AC電流而提供一直流(DC)電流。一切換電路經安置於該電子器件板上且電耦合至該等LED器件串以依一序列將該DC電流施加至該等串之各者，該序列從該AC輸入處之一瞬時電壓位準達到該序列中之該等LED器件串之一第一者之該個別臨限電壓時開始。

Description

整合式發光二極體(LED)照明系統及用於操作LED驅動器電路之方法
發光二極體(「LED」)通常用作各種應用中之光源。舉例而言，LED比傳統光源更節能、提供比白熾燈及螢光燈高得多之能量轉換效率。此外，與傳統光源相比，LED將更少熱量輻射至照明區中且提供對亮度、發射色彩及光譜之更大幅度的控制。此等特性使LED成為在從室內照明至汽車照明之範圍內的各種照明應用之一極佳選擇。因此，需要利用LED之優勢來提供高品質照明之經改良基於LED之照明系統。
本文中描述系統、器件及方法。一整合式發光二極體(LED)照明系統包含一電子器件板。一交流(AC)輸入經安置於電子器件板上。多個LED器件串經安置於電子器件板上，各LED器件串具有一個別電壓臨限值。一降壓轉換器經安置於電子器件板上且電耦合以基於AC輸入處之一AC電流而提供一直流(DC)電流。一切換電路經安置於電子器件板上且電耦合至LED器件串以依一序列將DC電流施加至串之各者，該序列從AC輸入處之一瞬時電壓位準達到序列中之LED器件串之一第一者之個別臨限電壓時開始。
100:發光二極體(LED)驅動器電路
102:交流(AC)源
110:整流器電路
112:二極體
114:二極體
116:二極體
118:二極體
130:降壓轉換器電路
132:金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)
134:電感器
136:電阻器
138:電流控制區塊
140:負載區段
142:光源
144:光源
146:電容器
176:電容器
178:二極體
210:曲線圖
220:曲線圖
230:中斷週期
300:發光二極體(LED)驅動器電路
302:交流(AC)源
310:電磁干擾(EMI)濾波器
312:電容器
314:電容器
318:共模電感器
320:整流器電路
322:二極體
324:二極體
326:二極體
328:二極體
330:降壓轉換器電路
332:開關
334:電感器
336:電阻器
338:電流控制區塊
340:負載區段
342:第一發光二極體(LED)器件串
343:電容器
344:第二發光二極體(LED)器件串
345:電容器
350:切換電路
352:電容器
354:電壓源
356:開關
360:電壓比較器
362:電阻器
364:回饋電阻器
366:運算放大器
368:開關
372:二極體
374:二極體
376:電容器
378:二極體
382:電阻器
384:電阻器
386:電阻器
388:電阻器
392:二極體
397:輸入
399:交流(AC)輸入電壓偵測電路
410:波形
494A:第一LED群組
494B:第二LED群組
500:表
510:欄
520:欄
530:欄
540:欄
550:欄
560:欄
570:欄
580:欄
610:曲線圖
620:曲線圖
630:中斷週期
700A:負載區段
700B:負載區段
700C:負載區段
800:發光二極體(LED)驅動器電路
802:交流(AC)源
820:整流器電路
830:降壓轉換器電路
8400至840n:發光二極體(LED)器件串
8501至850n:切換電路
8600至860n:電容器
8701至870n:二極體
900:電子器件板
909:電力模組
910:發光二極體(LED)陣列
912:單級AC-DC轉換器電路
914:感測器模組
915:調光器介面電路
916:連接能力及控制模組
918:發光二極體(LED)器件附接區
918A:跡線
918B:跡線
918C:跡線
920:基板
940:流程圖
942:步驟
944:步驟
948:決策方塊
949:步驟
950:步驟
952:電力模組
981:發光二極體(LED)模組/發光二極體(LED)陣列
983:電力轉換模組
985:發光二極體(LED)驅動信號
990:發光二極體(LED)模組
993:嵌入式發光二極體(LED)校準及設定資料
994:LED群組
1000A:整合式發光二極體(LED)照明系統
1000B:發光二極體(LED)照明系統
1000C:發光二極體(LED)照明系統
1000D:發光二極體(LED)照明系統
1097:Vin
1400:系統
1452:發光二極體(LED)照明系統
1454:次要光學器件
1456:發光二極體(LED)照明系統
1458:次要光學器件
1460:應用平台
1461:光束
1461a:箭頭
1461b:箭頭
1462:光束
1462a:箭頭
1462b:箭頭
1465:線
N1:節點
N2:節點
T1:分接點
VIN:交流(AC)電壓
VLED1:臨限電壓
VLED2:臨限電壓
VREF:參考電壓
下文中描述之圖式僅出於圖解說明目的。圖式不意欲限制本發明之範疇。圖中展示之相同元件符號指定各項實施例中之相同部分。
圖1係一LED驅動器電路之一實例之一圖式；圖2係圖解說明圖1之LED驅動器電路之操作之態樣的圖表；圖3係一LED驅動器電路之另一實例之一圖式；圖4係圖解說明可用於供電給圖3之LED驅動器電路之一電壓波形之一實例的一圖表；圖5係圖解說明圖3之LED驅動器電路之操作之態樣的一表；圖6係圖解說明圖3之LED驅動器電路之操作之態樣的圖表；圖7A係可代入圖3之LED驅動器電路中之一負載區段之一實例的一圖式；圖7B係可代入圖3之LED驅動器電路中之一負載區段之另一實例的一圖式；圖7C係可代入圖3之LED驅動器電路中之一負載區段之又另一實例的一圖式；圖8係一LED驅動器電路之又另一實例之一圖式；圖9係操作一LED驅動器電路之一例示性方法之一流程圖；圖10係根據一項實施例之用於一整合式LED照明系統之一電子器件板之一俯視圖； 圖11係一項實施例中之電子器件板之一俯視圖，其中LED陣列在LED器件附接區處附接至基板；圖12係一LED照明系統之一實施例之一圖式，其中LED陣列係在與驅動器及控制電路分離之一電子器件板上；圖13係使LED陣列與一些電子器件一起處於與驅動器電路分離之一電子器件板上之一LED照明系統之一方塊圖；圖14係展示一多通道LED驅動器電路之例示性LED照明系統之一圖式；及圖15係一例示性應用系統之一圖式。
下文將參考隨附圖式更充分地描述不同光照明系統及/或發光二極體(「LED」)實施方案之實例。此等實例並不互斥，且在一個實例中發現之特徵可與在一或多個其他實例中發現之特徵組合以達成額外實施方案。因此，將瞭解，在隨附圖式中展示之實例僅經提供用於闡釋性目的且其等不意欲以任何方式限制本發明。在各處，相同元件符號指代相同元件。
將瞭解，儘管本文中可使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，然此等元件不應受此等術語限制。此等術語可用來區分一個元件與另一元件。舉例而言，在不脫離本發明之範疇之情況下，一第一元件可被稱為一第二元件且一第二元件可被稱為一第一元件。如本文中使用，術語「及/或」可包含相關聯列出項目之一或多者之任何及全部組合。
將瞭解，當諸如一層、區或基板之一元件被稱為「在」另 一元件「上」或延伸「至」另一元件「上」時，其可直接在該另一元件上或直接延伸至該另一元件上，或亦可存在中介元件。相比之下，當一元件被稱為「直接在」另一元件「上」或「直接」延伸至另一元件「上」時，可能不存在中介元件。亦將瞭解，當一元件被稱為「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件及/或經由一或多個中介元件連接或耦合至該另一元件。相比之下，當一元件被稱為「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，該元件與該另一元件之間不存在中介元件。將瞭解，除圖中描繪之任何定向以外，此等術語亦意欲涵蓋元件之不同定向。
本文中可使用諸如「在...下方」、「在...上方」、「上」、「下」、「水平」或「垂直」之相對術語來描述如圖中圖解說明之一個元件、層或區與另一元件、層或區之一關係。將瞭解，除圖中描繪之定向以外，此等術語亦意欲涵蓋器件之不同定向。
此外，LED、LED陣列、電氣組件及/或電子組件是否容置於一個、兩個或兩個以上電子器件板上亦可取決於設計約束及/或應用。
半導體發光器件(LED)或光功率發射器件(諸如發射紫外(UV)或紅外(IR)光功率之器件)躋身當前可用之最有效率光源。此等器件(下文「LED」)可包含發光二極體、諧振腔發光二極體、垂直腔雷射二極體、邊緣發射雷射或類似者。歸因於其等緊湊大小及較低功率要求，舉例而言，LED可係許多不同應用之有吸引力的候選者。舉例而言，其等可用作手持式電池供電器件(諸如相機及行動電話)之光源(例如，手電筒及相機閃光燈)。其等亦可用於(舉例而言)汽車照明、抬頭顯示器(HUD)照明、園藝照明、街道照明、用於視訊之手電筒、普通照明(例如，家庭、商 店、辦公室及工作室照明、劇院/舞台照明及建築照明)、擴增實境(AR)照明、虛擬實境(VR)照明、作為顯示器之背光及IR光譜。一單個LED可提供不如一白熾光源明亮之光，且因此多接面器件或LED陣列(諸如單體LED陣列、微型LED陣列等)可用於其中期望或需要更大亮度之應用。
本文中描述一種用於驅動複數個LED器件串之LED驅動器。LED驅動器可包含一降壓轉換器電路(例如，一降壓轉換器區段)及減少由降壓轉換器電路產生之總諧波失真(THD)量的一分接級。在操作中，分接級可基於供應至LED驅動器之瞬時電壓之量值而接通及關斷各LED器件串。當瞬時電壓過低以至於無法供電給全部LED器件串時，可關斷LED器件串之一或多者。當關斷LED器件串時，放置於降壓轉換器電路上之負載電壓可降低。此可防止降壓轉換器電路關斷且導致降壓轉換器電路在較長時間週期內保持接通。因此，通常在降壓轉換器電路關斷之週期期間產生之THD量亦可減少。
下文將參考隨附圖式更充分地描述各種LED驅動器之實例。此等實例並不互斥，且在一個實例中發現之特徵可與在一或多個其他實例中發現之特徵組合以達成額外實施方案。因此，將瞭解，隨附圖式中展示之實例僅提供用於闡釋性目的，且其等不意欲以任何方式限制本發明。在各處，相同元件符號指代相同元件。
圖1係一LED驅動器電路100之一實例之一圖式。LED驅動器電路100可包含一整流器電路110、一降壓轉換器電路130、及一負載區段140。整流器電路110可經配置以從一AC源102接收一AC電壓VIN且將一經整流DC電壓供應至降壓轉換器電路130。AC源102可包含一市政總電源及/或任何其他適合AC電流源。整流器電路110可包含任何適合類型之 整流器電路。在一些實施方案中，整流器電路110可包含如展示般配置之二極體112、114、116及118。
降壓轉換器電路130可係一單級降壓轉換器電路。降壓轉換器電路130可包含一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)132、一電感器134、一電阻器136、一電流控制區塊138及一二極體178。電流控制區塊138可耦合至MOSFET 132之閘極，如展示。電流控制區塊138可經組態以根據一預定頻率間歇地開啟及關閉MOSFET 132。當開啟MOSFET 132時，電流流動通過電感器134。在此週期期間，電感器134增加其磁能。當關閉MOSFET 132時，電感器134釋放磁能以透過二極體178將電流供應至負載區段140。可藉由使用電流控制區塊138改變MOSFET 132之切換型樣而將供應至負載區段140之電流調節至所需位準。歸因於高頻切換之電流漣波可主要由電容器176吸收使得大部分漣波未到達AC輸入側且導致電磁相容性(EMC)問題。
負載區段140可包含光源142、光源144、及與光源142及144並聯耦合以吸收高頻電流漣波的一電容器146。光源142及144之各者可包含一或多個LED。在一些實施方案中，光源142可具有VLED1(例如，30V)之一臨限電壓且光源144可具有一臨限電壓VLED2(例如，30V)。負載區段140可具有等於VLED1與VLED2之總和(例如，60V)之一組合臨限電壓。
如本文中使用，「臨限電壓」可指代需跨一光源(或一LED)施加以便開啟該光源(或LED)之最小電壓。藉由實例，若一光源(或一LED)傳導電流，則可認為該光源(或LED)開啟。作為另一實例，若一光源(或一LED)發射光，則可認為該光源(或LED)開啟。
在圖1之實例中，LED驅動器電路100係一單級降壓轉換器LED驅動器。因而，LED驅動器電路100具有兩個主要功能。第一功能係一功率因數校正(PFC)功能，其涉及控制輸入電流之品質。第二功能係一LED電流調節功能，其涉及控制到達負載區段140之電流量。PFC功能對於LED驅動器電路100尤其具挑戰性，此係因為藉由降壓轉換器電路130輸出之電壓必需低於輸入至降壓轉換器電路130中之電壓。因此，在一單級AC輸入組態中，降壓轉換器電路130可僅在藉由AC源102供應之經整流瞬時AC電壓VIN大於負載區段140之臨限電壓時傳導電流。換言之，在瞬時AC電壓VIN低於負載區段140之臨限電壓之週期期間，降壓轉換器電路130將不傳導。在其期間降壓轉換器電路130不傳導之週期可被稱為中斷週期。
圖2係圖解說明圖1之LED驅動器電路之操作之態樣的一圖表。圖表包含曲線圖210及220，其等圖解說明在LED驅動器電路100之正常操作期間出現中斷週期之一型樣。曲線圖210展示依據時間而變化之輸入AC電壓VIN，其藉由AC源102供應至LED驅動器電路100。曲線圖220展示藉由AC源102供應至LED驅動器電路100之輸入電流IIN。如藉由曲線圖220圖解說明，在中斷週期230期間中斷輸入電流IIN之流動。在中斷週期230期間，電流IIN之值係零或接近零。在輸入AC電壓VIN之量值小於負載區段140之臨限電壓(VLED1+VLED2)時可能出現中斷週期230。
LED驅動器電路100之中斷週期230之特徵可在於諧波分量之一提高濃度，其可導致輸入電流IIN之個別及總諧波分量未能滿足法律要求。此外，諧波分量之提高濃度可導致損及電路效能，此致使使用降壓轉換器區段來驅動基於LED之光源係不切實際的。
無法避免在使用單級降壓轉換器來供電給LED時出現中斷週期，此係因為單級降壓轉換器按照定義必須具有始終高於轉換器之輸出電壓的一輸入電壓(即，一正電壓差)。然而，如下文進一步描述，可藉由使用額外電路來減少其等持續時間而減輕中斷週期之非所要效應。
圖3係另一LED驅動器電路300之一圖式。在圖3中圖解說明之實例中，LED驅動器電路300包含EMI濾波器310、一整流器電路320、一降壓轉換器電路330、一負載區段340、一切換電路350及一AC輸入電壓偵測電路399。LED驅動器電路300經組態以減少在降壓轉換器電路330用於驅動負載區段340中之複數個LED時出現之中斷週期之持續時間。
負載區段340可包含兩個或兩個以上LED器件串。在圖3中圖解說明之實例中，負載區段340包含兩個LED器件串，一第一LED器件串342及一第二LED器件串344。可藉由基於供應至LED驅動器電路300之瞬時電壓之量值依序將DC電流施加至兩個或兩個以上LED器件串之各者而達成中斷週期之持續時間之縮減。此可降低降壓轉換器電路330上之接近輸入電壓之零交叉之負載電壓，從而使降壓轉換器電路330能夠更早地傳導且減小輸入電流中之零值區。
LED驅動器電路300之AC輸入處之電磁干擾(EMI)濾波器310可包含電容器312及314以及一共模電感器318，如展示。EMI濾波器310可從一AC源302接收AC電壓VIN且將一經濾波AC電壓輸出至整流器電路320。AC源302可包含一市政總電源及/或任何其他適合AC電流源。額外地或替代地，AC源302可包含經調適以連接至一AC電壓源的一連接器。
整流器電路320可從LED驅動器電路300之AC輸入處之EMI濾波器310接收經濾波AC電壓且將一經整流DC電壓供應至降壓轉換器電路330。整流器電路320可係任何適合類型之整流器電路。在圖3中圖解說明之實例中，整流器電路320包含如展示般配置之二極體322、324、326及328。
降壓轉換器電路330可係一單級降壓轉換器。降壓轉換器電路330可與上文中關於圖1論述之降壓轉換器電路130相同或類似。如圖解說明，降壓轉換器電路330可包含一開關332、一電感器334、一電阻器336、一電流控制區塊338、及一二極體378。開關332可係一MOSFET。
電流控制區塊338可耦合至開關332之閘極，如展示。電流控制區塊338可經組態以根據一預定頻率間歇地開啟及關閉開關332。當開啟開關332時，電流流動通過電感器334。在此週期期間，電感器334增加其磁能。當關閉開關332時，電感器334釋放磁能以透過二極體378將電流供應至負載區段340。可由藉由使用電流控制區塊338改變開關332之切換型樣而將跨負載區段340之電流調節至所需位準。歸因於高頻切換之電流漣波可主要由電容器376吸收使得大部分漣波未到達LED驅動器電路300之AC輸入以導致EMC問題。
負載區段340可包含與一電容器343並聯耦合的第一LED器件串342及與一電容器345並聯耦合的第二LED器件串344。電容器343及345可吸收高頻電流漣波且將電流提供至第一LED器件串342及第二LED器件串344之一對應者以使其等能夠在降壓轉換器電路未向其等供應電流之週期期間發射光，此係因為降壓轉換器電路中之二極體378未傳導或此係因為切換電路350略過LED器件串之一或多者。
LED器件串之各者可包含彼此串聯、並聯或以串聯及並聯之某一組合耦合的一或多個LED。LED器件串342及344之各者具有一個別臨限電壓。在一些實施例中，LED器件串342及344將具有相同個別臨限電壓，但在其他實施例中，LED器件串342及344之臨限電壓將係不同的。在一例示性實施例中，第一LED器件串342可具有VLED1(例如，30V)之一臨限電壓且第二LED器件串344可具有一臨限電壓VLED2(例如，30V)。負載區段340可具有等於VLED1與VLED2之總和(例如，60V)之一總臨限電壓。
第一LED器件串342可在一分接點T1處耦合至第二LED器件串344。可藉由切換電路350接通及關斷分接點T1。當接通分接點T1時，藉由降壓轉換器電路330輸出之電流沿著橫跨在分接點T1與節點N1之間之路徑流動。換言之，當接通分接點T1時，藉由降壓轉換器電路330輸出之電流跨第一LED器件串342及第二LED器件串344兩者流動，且因此開啟第一LED器件串342及第二LED器件串344兩者。當關斷分接點T1時，藉由降壓轉換器電路330輸出之電流跨第一LED器件串342流動且接著沿橫跨在分接點T1與節點N2之間之短導電路徑(下文「短導電路徑T1-N2」)行進以略過第二LED器件串344。換言之，當關斷分接點T1時，藉由降壓轉換器電路330輸出之電流轉向遠離第二LED器件串344，且因此第二LED器件串344未將一負載放置於降壓轉換器電路330上。
切換電路350可經組態以基於藉由LED驅動器電路300之AC輸入處之AC源302供應之瞬時AC電壓VIN之量值而接通及關斷分接點T1。切換電路350可包含與一電阻器388並聯耦合的一電容器352及一電壓源354，如展示。此外，切換電路350可包含一開關356及一電壓比較器 360。電壓比較器可具有耦合至開關356之一閘極或控制端子的一輸出。在實施例中，開關356可係一MOSFET。
電壓比較器360可包含一電阻器362、一回饋電阻器364、及一運算放大器(下文「運算放大器」)366。運算放大器366之反相輸入可經由電阻器362耦合至電壓源354。運算放大器366之輸出端子可經由回饋電阻器364耦合至運算放大器366之非反相輸入。如可容易地明白，電阻器362可與回饋電阻器364一起設定運算放大器366之非反相端子之輸入阻抗，以及遲滯。
在實施例中，切換電路350可與一特定跳變點相關聯。跳變點可係切換電路350經組態以接通及關斷分接點T1之輸入AC電壓VIN之一特定值。藉由實例，切換電路350之跳變點可等於負載區段340之總臨限電壓。當瞬時AC電壓VIN之量值低於切換電路350之跳變點時，切換電路350可導致開關356閉合短導電路徑T1-N2，從而有效地導致藉由降壓轉換器電路330輸出之電流略過光源344。當瞬時AC電壓VIN之量值高於切換電路350之跳變點時，切換電路350可導致開關356斷開短導電路徑T1-N2，從而導致藉由降壓轉換器電路330輸出之電流開始跨光源344流動。
AC輸入電壓偵測電路399可電耦合在LED驅動器電路300之AC輸入處(例如，在EMI濾波器310之後)且電耦合在整流器電路320之前以偵測LED驅動器電路300之AC輸入處之瞬時AC電壓。AC輸入電壓偵測電路399可包含電耦合至包含電阻器382、384及386之一電阻分壓器的二極體372及374。包含電阻器382、384及386之電阻分壓器可電耦合至切換電路350之一輸入397。
在操作中，二極體372及374可將AC輸入電壓VIN整流成 一DC電壓，其藉由包含電阻器382、電阻器384、電阻器386之電阻分壓器及切換電路350中之電阻器388進行感測。表示瞬時AC電壓VIN之跨電阻器388之電壓可藉由電容器352濾波且用作運算放大器366之反相輸入。可藉由電壓源354輸出之電壓VREF可係耦合至運算放大器366之非反相輸入之一參考電壓。在一些實施方案中，參考電壓VREF及包含電阻器382、384、386及388之電阻器串之分壓比可經定尺寸使得切換電路350之跳變點近似等於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1與第二LED器件串344之臨限電壓VLED2之總和。額外地或替代地，在一些實施方案中，參考電壓VREF及包含電阻器382、384、386及388之電阻器串之分壓比可經定尺寸使得切換電路350之跳變點小於或等於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1與第二LED器件串344之臨限電壓VLED2之總和。
當瞬時AC電壓VIN之量值低於運算放大器366之跳變點時，藉由運算放大器366產生之輸出可為高的且可開啟開關356。當瞬時AC電壓VIN之量值高於運算放大器366之跳變點時，藉由運算放大器366產生之輸出可為低的且可關閉開關356。如可容易地明白，歸因於二極體372及374，開關356之切換可按AC輸入頻率的兩倍(例如，在上文描述之實例中係60Hz)。當接通開關356時，短導電路徑T1-N2閉合，關閉分接點T1，且從降壓轉換器電路330輸出之電流經轉向遠離光源344。
根據實施例，二極體392確保開啟開關356為第一LED器件串342提供一導電路徑而不使第二LED器件串344及/或電容器345短路。當開啟開關356以使降壓轉換器電路電流轉向遠離第二LED器件串344時，此可使第二LED器件串344能夠使用藉由電容器345供應之電流來發射光。在一些實施方案中，二極體392可被在開關356關斷時開啟且在開 關356接通時關閉的一主動切換器件取代。後一方法可以增加之電路複雜性及增加之製造成本為代價來增大LED驅動器電路300之效率。
在一些實施方案中，電壓比較器360(或運算放大器366)可經組態以在歐姆模式中操作開關356以增大效率。此與傳統分接線性驅動器形成對比，傳統分接線性驅動器通常藉由使用在線性模式中操作之具有更多功率耗散之MOSFET而控制其等組成分接頭。
此外，應注意，在LED驅動器電路300中，可獨立於負載區段340中之分接頭之切換來執行輸出電流控制。如上文中圖解說明，在LED驅動器電路300中，由電流控制區塊338執行輸出電流控制，電流控制區塊338控制接通及關斷開關332之速率及型樣。由於切換電路350僅在瞬時AC電壓之低量值之週期期間切換分接點T1，故其幾乎不影響輸出電流之總值及控制。此繼而促進LED驅動器電路300及/或降壓轉換器電路330與市場上可購得之各種調光器開關一起使用。如可容易地明白，若輸出電流控制及分接頭切換相互依賴地執行，則引入一調光器開關可取決於切換分接頭之方式而潛在地需要一更複雜輸出電流控制。
此外，如上文提及，AC輸入電壓偵測電路399可在整流器電路320之前耦合至LED驅動器電路300之AC輸入。此繼而可允許切換電路350在輸入電壓VIN之波形中之精確點處切換分接點T1以獲得最佳效能。若AC輸入電壓偵測電路399歸因於藉由整流器電路320及電容器376引入之衰減及/或失真而耦合在整流器電路320之後(或在其下游)，則此精確切換可能係不可能的。儘管如此，應注意，此不限於切換電路350之任何特定位置，且在一些實施方案中，AC輸入電壓偵測電路399可位於整流器電路320之下游。
參考圖4及圖5進一步詳細描述LED驅動器電路300之操作。圖4係LED驅動器電路300之AC輸入處之AC電壓VIN之一波形410的一圖表。圖5展示識別LED驅動器電路300在波形410之各循環期間經歷之狀態的一表500。表500包含欄510至580。欄510識別複數個不同時刻。欄520識別在欄510之時刻之各者之LED驅動器電路300之AC輸入處之瞬時AC電壓VIN之量值。欄530識別在欄510之時刻之各者之運算放大器366輸出之狀態。欄540識別在欄510之時刻之各者之開關356之狀態。欄550識別在欄510之時刻之各者之降壓轉換器電路330之狀態。欄560識別在欄510之時刻之各者之分接點T1之狀態。欄570識別在欄510之時刻之各者之第一LED器件串342之狀態。欄580識別在欄510之時刻之各者之第二LED器件串344之狀態。
在時間t0，瞬時AC電壓VIN之量值係零，低於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1。因此，關閉降壓轉換器電路330。此時，運算放大器366及開關356之狀態係不相關的，此係因為電流不可從降壓轉換器電路330輸出。可關閉第一LED器件串342及第二LED器件串344，或替代地，可分別使用儲存於電容器343及345中之能量來供電給第一LED器件串342及第二LED器件串344。
在時間t1，瞬時AC電壓VIN之量值超過第一LED器件串342之臨限電壓VLED1。此外，運算放大器366輸出產生一高信號，該高信號導致開關356開啟以閉合短導電路徑T1-N2且關閉分接點T1。因此，開啟降壓轉換器電路330。此時，可用從降壓轉換器電路330輸出之電流供電給第一LED器件串342。另一方面，第二LED器件串344可能未接收藉由降壓轉換器電路330產生之電流，且其可被關閉或使用儲存於電容器 345中之能量來供電。
在時間t2，瞬時AC電壓VIN之量值超過第一LED器件串342之臨限電壓VLED1與第二LED器件串344之臨限電壓VLED2之總和。作為回應，運算放大器366輸出產生一低信號，且關閉開關356。當關閉開關356時，斷開短導電路徑T1-N2，從而允許藉由降壓轉換器電路330供應之電流跨第二LED器件串344流動。此時，開啟分接點T1且第一LED器件串342及第二LED器件串344兩者可供應有從降壓轉換器電路330輸出之電流。
在時間t3，瞬時AC電壓VIN之量值下降至低於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1與第二LED器件串344之臨限電壓VLED2之總和，而仍高於第一LED器件串342之個別臨限電壓VLED1。作為回應，運算放大器366輸出產生一高信號，該高信號導致開關356開啟以閉合短導電路徑T1-N2且關閉分接點T1。此時，可用從降壓轉換器電路330輸出之電流來供電給第一LED器件串342。另一方面，第二LED器件串344可能未接收藉由降壓轉換器電路330產生之電流，且其可被關閉或使用儲存於電容器345中之能量來供電。
在時間t4及之後且在時間t5之前，瞬時AC電壓VIN之量值下降至低於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1。因此，關閉降壓轉換器電路330。此時，運算放大器366及開關356之狀態係不相關的，此係因為電流不可從降壓轉換器電路330輸出。可關閉第一LED器件串342及第二LED器件串344，或替代地，可分別使用儲存於電容器343及345中之能量來供電給第一LED器件串342及第二LED器件串344。
在時間t5，瞬時AC電壓VIN之量值超過第一LED器件串 342之個別臨限電壓VLED1。此外，運算放大器366輸出產生一高信號，該高信號導致開關356開啟以閉合短導電路徑T1-N2且關閉分接點T1。因此，開啟降壓轉換器電路330。此時，可用從降壓轉換器電路330輸出之電流來供電給第一LED器件串342。另一方面，第二LED器件串344可能未接收藉由降壓轉換器電路330產生之電流，且其可被關閉或使用儲存於電容器345中之能量來供電。
在時間t6，瞬時AC電壓VIN之量值超過第一LED器件串342之臨限電壓VLED1與第二LED器件串344之臨限電壓VLED2之總和。作為回應，運算放大器366輸出產生一低信號，且關閉開關356。當關閉開關356時，斷開短導電路徑T1-N2，從而允許藉由降壓轉換器電路330供應之電流跨第二LED器件串344流動。此時，開啟分接點T1且第一LED器件串342及第二LED器件串344兩者可供應有從降壓轉換器電路330輸出之電流。
在時間t7，，瞬時AC電壓VIN之量值下降至低於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1與第二LED器件串344之臨限電壓VLED2之總和，而仍高於第一LED器件串342之個別臨限電壓VLED1。作為回應，運算放大器366輸出產生一高信號，該高信號導致開關356開啟以閉合短導電路徑T1-N2且關閉分接點T1。此時，可用從降壓轉換器電路330輸出之電流來供電給第一LED器件串342。另一方面，第二LED器件串344可能未接收藉由降壓轉換器電路330產生之電流，且其可被關閉或使用儲存於電容器345中之能量來供電。
在時間t8及之後，瞬時AC電壓VIN之量值下降至低於第一LED器件串342之臨限電壓VLED1。因此，關閉降壓轉換器電路330。此 時，運算放大器366及開關356之狀態係不相關的，此係因為電流不可從降壓轉換器電路330輸出。可關閉第一LED器件串342及第二LED器件串344，或替代地，可分別使用儲存於電容器343及345中之能量來供電給第一LED器件串342及第二LED器件串344。
圖6係展示曲線圖610及620之一圖表，曲線圖610及620圖解說明在LED驅動器電路300之正常操作期間出現中斷週期630之一型樣。曲線圖610展示依據時間而變化之LED驅動器電路300之AC輸入處之輸入AC電壓VIN。曲線圖620展示LED驅動器電路300之AC輸入處之輸入電流IIN。如藉由曲線圖620圖解說明，在中斷週期630期間中斷輸入電流IIN之流動。然而，由於當瞬時AC電壓VIN之量值過低以至於無法供電給LED器件串342及LED器件串344兩者時，LED驅動器電路300利用一切換電路350來動態地將第二LED器件串344與降壓轉換器電路330斷開連接，故LED驅動器電路300之中斷週期630之持續時間係LED驅動器電路100之中斷週期230之持續時間的1/2，如圖2中圖解說明及上文中所描述。因此，在120V/60Hz輸入，輸入電流之總諧波失真(THD)對於LED驅動器電路100可近似20%且對於LED驅動器電路300可近似11%。THD之此減小係顯著的，且可使使用單級降壓轉換器電路來驅動需要高品質之輸入電流及光輸出兩者之LED照明系統變得切合實際。
圖7A係圖解說明在一些實施例中可用來替換LED驅動器電路300之負載區段340之一負載區段700A之一實例的一圖式。在圖7A中圖解說明之實例中，負載區段700A包含與電容器343並聯電耦合之第一LED器件串342及與電容器345並聯電耦合之第二LED器件串344。二極體392可安置在第一LED器件串342與第二LED器件串344之間。開關368可與二 極體392及第二LED器件串344並聯耦合，如展示。
圖7B係圖解說明可用來替換LED驅動器電路300之負載區段340之一負載區段700B之另一實例的一圖式。在圖7B中圖解說明之實例中，負載區段700B包含與電容器343並聯電耦合之第一LED器件串342及與電容器345並聯電耦合之第二LED器件串344。二極體392可安置在第一LED器件串342與第二LED器件串344之間。開關368可與二極體392及第一LED器件串342並聯耦合，如展示。
圖7C係圖解說明可用來替換LED驅動器電路300之負載區段340之一負載區段700C之另一實例的一圖式。在圖7C中圖解說明之實例中，負載區段700C包含與電容器343並聯電耦合之第一LED器件串342及與電容器345並聯電耦合之第二LED器件串344。二極體392可安置在第一LED器件串342及第二LED器件串344兩者之上游。開關368可與二極體392及第一LED器件串342並聯耦合，如展示。
圖8係一LED驅動器電路800之一實例之一圖式。LED驅動器電路800類似於LED驅動器300。提供圖8以圖解說明LED驅動器電路300之概念可擴展至包含多個分接點T1-n、多個切換電路8501-n及兩個以上LED器件串8401-n之電路。
如圖解說明，LED驅動器電路800可包含經電耦合以從一AC源802接收一AC電流的一AC輸入、一整流器電路820、一降壓轉換器電路830、複數個LED器件串8400-n、及複數個切換電路8501-n，其中n係任何正整數。AC源802可與LED驅動器電路300之AC源302相同或類似。整流器電路820可與LED驅動器電路300之整流器電路320相同或類似。降壓轉換器電路830可與LED驅動器電路300之降壓轉換器電路330相同或類 似。LED器件串8400-n可係基於LED之光源。LED器件串8400-n之各者可與LED器件串342及344之任一者相同或類似。各LED器件串840i可具有一各自個別臨限電壓VLEDi，其中0
Figure 108106914-A0305-02-0023-2
i
Figure 108106914-A0305-02-0023-5
n。舉例而言，LED器件串(例如，第一LED器件串)8400可具有一個別臨限電壓VLED0，LED器件串8401(例如，第二LED器件串)可具有一個別臨限電壓VLED1，LED器件串8402(例如，第三LED器件串)可具有一個別臨限電壓VLED2，且LED器件串840n(例如，第n LED器件串)可具有一個別臨限電壓VLEDn。
n個LED器件串8401-n可經由分接點T1-n彼此耦合。n個LED器件串8401-n之各者可與經組態以吸收高頻電流漣波的一各自電容器8601-n並聯耦合。另外，n個LED器件串8401-n之各者可與一各自二極體8701-n串聯耦合。如上文中論述，在一些實施方案中，各二極體870i可用經組態為在關閉各自分接頭Ti時關閉之一切換器件替換。
除第一LED器件串8400以外，各LED器件串840k可經由直接位於第k LED器件串840k之上游之一各自分接點Tk耦合至降壓轉換器電路830，其中1
Figure 108106914-A0305-02-0023-6
k
Figure 108106914-A0305-02-0023-7
n。可藉由一各自切換電路850k接通及關斷各分接點Tk。當接通任何給定分接點Tk時，藉由降壓轉換器電路830供應之電流跨第k LED器件串840k路由。當關斷任何給定分接點Tk時，藉由降壓轉換器電路830供應之電流在一短導電路徑(諸如上文中關於圖3描述之路徑T1-N2)上轉向以略過第k LED器件串840k及位於第k LED器件串840k之下游之全部剩餘LED器件串840(k+1)-n。當關斷任何給定分接點Tk時，第k LED器件串840k及位於第k LED器件串840k之下游之全部剩餘光源840(k+1)-n可不用藉由降壓轉換器電路830供應之電流供電且可不在降壓轉換器電路830上放置一負載，但可使用儲存於電容器8600-n.中之能量來供電。
在一些實施方案中，各切換電路850k可與LED驅動器電路300之切換電路350相同或類似。各切換電路850k可經組態以在瞬時AC電壓VIN之量值小於(或等於)對應於切換電路850k之一跳變點TPk時關斷其對應分接點Tk。額外地或替代地，各切換電路850k可經組態以在瞬時AC電壓VIN之量值大於(或等於)對應於切換電路850k之一跳變點TPk時接通其對應分接點Tk。
任何切換電路850k之跳變點可小於或等於第k LED器件串840k之個別電壓臨限值與位於與切換電路850k相關聯之分接點Tk之上游之全部LED器件串之個別電壓臨限值的總和。在一些實施方案中，可使用下文方程式1來計算任何切換電路850k之跳變點TPk：
Figure 108106914-A0305-02-0024-1
圖9係操作一LED驅動器電路之一例示性方法之一流程圖940。在圖9中圖解說明之實例中，方法包含接收一AC電流(942)。可在一單級AC轉DC轉換器之一輸入處接收AC電流。AC電流可轉換成DC電流(944)。第一LED器件串可與至少一個其他LED器件串串聯電耦合。在決策方塊948，可判定LED驅動器電路之一AC輸入處之瞬時電壓是否小於第一LED器件串及至少一個其他LED器件串之一總臨限電壓。在LED驅動器電路之一AC輸入處之瞬時電壓小於一總臨限電壓的一條件下，第一LED器件串之一輸出處之DC電流可經轉向以略過至少一個其他LED器件串(949)。否則，DC電流可提供至第一LED器件串及至少一個其他LED器件串(950)。如上文大體上提及，此流程圖中圖解說明之步驟可包含此圖中未明確展示之更多步驟。
在實施例中，使DC電流轉向可進一步包含在AC輸入處之 瞬時電壓位準介於第一LED器件串之一電壓臨限值與第一LED器件串及至少一個其他LED器件串之總電壓臨限值之間的一條件下使DC電流轉向。方法可進一步包含在AC輸入處之瞬時電壓位準大於第一LED器件串及至少一個其他LED器件串之總電壓臨限值的一條件下將電流施加至全部第一LED器件串及至少一個其他LED器件串。
圖10係根據一項實施例之用於一整合式LED照明系統之一電子器件板900之一俯視圖。在替代實施例中，兩個或兩個以上電子器件板可用於LED照明系統。舉例而言，LED陣列可在一單獨電子器件板上，或感測器模組可在一單獨電子器件板上。在圖解說明之實例中，電子器件板900包含一電力模組909、一感測器模組914、一連接能力及控制模組916及經保留用於將一LED陣列附接至一基板920之一LED附接區918。
基板920可係能夠機械支撐電氣組件、電子組件及/或電子模組且使用導電連接器(諸如軌道、跡線、墊、通孔及/或導線)提供至電氣組件、電子組件及/或電子模組之電耦合之任何板。基板920可包含安置於非導電材料(諸如一介電複合材料)之一或多層之間或上的一或多個金屬化層。電力模組909可包含電氣及/或電子元件。在一例示性實施例中，電力模組909包含本文中描述之LED驅動器電路之任一者及一調光電路。
感測器模組914可包含其中將實施LED陣列之一應用所需之感測器。例示性感測器可包含光學感測器(例如，IR感測器及影像感測器)、運動感測器、熱感測器、機械感測器、近接感測器或甚至計時器。藉由實例，可基於若干不同感測器輸入(諸如一使用者之一經偵測存在、經偵測之環境照明條件、經偵測之天氣條件)或基於白天/黑夜之時間而關閉/開啟及/或調整街道照明、普通照明及園藝照明應用中之LED。此可包 含(舉例而言)調整光輸出之強度、光輸出之形狀、光輸出之色彩、及/或開啟或關閉燈以節能。對於AR/VR應用，可使用運動感測器來偵測使用者移動。運動感測器自身可係LED，諸如IR偵測器LED。藉由另一實例，對於相機閃光燈應用，可使用影像及/或其他光學感測器或像素來量測用於待擷取之一場景之照明，使得可最佳地校準閃光燈照明色彩、強度照明型樣及/或形狀。在替代實施例中，電子器件板900不包含一感測器模組。
連接能力及控制模組916可包含系統微控制器及經組態以從一外部器件接收一控制輸入之任何類型之有線或無線模組。藉由實例，一無線模組可包含藍芽、Zigbee、Z波、網格、WiFi、近場通信(NFC)及/或同級間模組。微控制器可係任何類型之專用電腦或處理器，其可嵌入一LED照明系統中且經組態或可組態以從有線或無線模組或LED照明系統中之其他模組、器件或系統接收輸入(諸如感測器資料及從LED器件附接區918處附接之一LED陣列回饋之資料)且基於輸入而將控制信號提供至其他模組。可在併入一非暫時性電腦可讀儲存媒體中以由專用處理器執行之一電腦程式、軟體或韌體中實施藉由專用處理器實施之演算法。非暫時性電腦可讀儲存媒體之實例包含一唯讀記憶體(ROM)、一隨機存取記憶體(RAM)、一暫存器、快取記憶體、及半導體記憶體器件。記憶體可包含為微控制器之部分或可在別處(在電子器件板900上或外)實施。
如本文中使用之術語模組可指代安置於可焊接至一或多個電子器件板910之個別電子器件板上之電氣及/或電子組件。然而，術語模組亦可指代提供類似功能性、但可個別地焊接至相同區中或不同區中之一或多個電子器件板之電氣及/或電子組件。
圖11係在一項實施例中包含一電子器件板之一整合式LED 照明系統1000A之一俯視圖，其中一LED陣列910在LED器件附接區918處附接。在圖解說明之實例中，電力模組909在Vin 1097處接收一AC電壓輸入且經由跡線918B從連接能力及控制模組916接收控制信號，且經由一或多個跡線918A將驅動信號提供至LED陣列910。經由來自電力模組909之驅動信號開啟及關閉LED陣列910。在圖11中展示之實施例中，連接能力及控制模組916經由一或多個跡線918C從感測器模組914接收感測器信號。
圖12係一LED照明系統1000B之一實施例之一方塊圖，其中LED陣列係在與驅動器及控制電路分離之一電子器件板上。LED照明系統1000B包含一電力模組952，電力模組952在係與一LED模組990分離之一電子器件板上。電力模組952在一第一電子器件板上可包含諸如本文中描述之一單級AC-DC轉換器電路912、一感測器模組914、一連接能力及控制模組916及一調光器介面電路915。LED模組990在一第二電子器件板上可包含嵌入式LED校準及設定資料993及LED陣列910。可經由可將兩個模組電及通信耦合之導線在電力模組952與LED模組990之間交換資料、控制信號及/或LED驅動信號985。
嵌入式LED校準及設定資料993可包含一給定LED照明系統內之其他模組控制如何驅動LED陣列中之LED所需之任何資料。在一項實施例中，嵌入式校準及設定資料993可包含系統微控制器產生或修改一控制信號(其指示電力模組在多通道驅動之情況下使用(舉例而言)脈衝寬度調變(PWM)信號提供電力至多個LED群組A及B)所需的資料。在此實例中，校準及設定資料993可通知系統微控制器關於(舉例而言)待使用電力通道之數目、由整個LED陣列910提供之複合光之一所要色點、及/或由 AC-DC轉換器電路912提供以提供至各通道之電力之一百分比。
圖13係使LED陣列與一些電子器件一起處於與一電力轉換模組分離之一電子器件板上之一LED照明系統1000C之一方塊圖。LED照明系統1000C包含一電力轉換模組983及定位於一單獨電子器件板上之一LED模組981。電力轉換模組983可包含諸如本文中描述之一單級AC-DC轉換器電路912及調光器介面電路915，且LED模組981可包含嵌入式LED校準及設定資料993、LED陣列910、感測器模組914以及連接能力及控制模組916。電力轉換模組983可經由兩個電子器件板之間之一有線連接將LED驅動信號985提供至LED陣列910。
在一些實施例中，可包含本文中描述之LED驅動器電路之任一者之電力模組909、952及983可經由一單個通道將一驅動電流提供至LED陣列910中之LED器件。然而，一般技術者將認識到，本文中描述之LED驅動器電路可用於諸如藉由將一單個通道分成多個通道或藉由包含多個LED驅動器電路以提供多個通道驅動而提供兩個或兩個以上通道驅動。
圖14係展示一多通道電力模組之一例示性LED照明系統1000D之一圖式。在圖解說明之實例中，系統1000D包含一電力模組952及包含嵌入式LED校準及設定資料993以及兩個LED群組494A及494B的一LED模組981。雖然圖14中展示兩個LED群組，但一般技術者將認識到，可使用與本文中描述之實施例一致之任何數目個LED群組。此外，雖然各群組內之個別LED串聯配置，但在一些實施例中其等可並聯配置。
LED陣列981可包含提供具有不同色點之光的LED群組。舉例而言，LED陣列981可包含經由一第一LED群組494A之一暖白光源及經由一第二LED群組494B之一冷白光源。在實施例中，可經由一第三 LED群組(未展示)提供一中性白光源。經由第一LED群組494A之暖白光源可包含經組態以提供具有近似2700K之一相關色溫(CCT)之白光的一或多個LED。經由第二LED群組494B之冷白光源可包含經組態以提供具有近似6500K之一CCT之白光的一或多個LED。雖然在此實例中描述各種白色LED，但一般技術者將認識到，與本文中描述之實施例一致之其他色彩組合係可行的，以提供來自具有各種整體色彩之LED陣列981之一複合光輸出。
電力模組952可包含一調諧電路(未展示)，該調諧電路可經組態以經由兩個單獨通道(指示為圖14中之LED1+及LED2+)將電力供應至LED陣列981。更特定言之，調諧電路可經組態以經由一第一通道將一第一PWM信號供應至第一LED群組494A(諸如暖白光源)且經由一第二通道將一第二PWM信號供應至第二LED群組494B。可使用經由一各自通道提供之各信號來供電給對應LED或LED群組，且信號之工作循環可判定各各自LED之開啟及關閉狀態之整體持續時間。開啟及關閉狀態之持續時間可導致一整體光效應，其可具有基於持續時間之光性質(例如，相關色溫(CCT)、色點或亮度)。在操作中，調諧電路可改變第一信號、第二信號及第三信號之工作循環之相對量值以調整LED群組之各者之各自光性質以提供具有來自LED陣列981之所要發射之複合光。如上所述，LED陣列981之光輸出可具有基於來自LED群組494A及494B之各者之光發射之組合(例如，混合物)的一色點。
在操作中，電力模組952可接收基於使用者及/或感測器輸入所產生之一控制輸入且經由個別通道提供信號以控制藉由LED陣列981基於控制輸入所輸出之光之複合色彩。在一些實施例中，一使用者可藉由 轉動一旋鈕或移動可係(舉例而言)一感測器模組(未展示)之部分之一滑件而將輸入提供至LED系統以用於控制AC-DC轉換器電路。額外地或替代地，在一些實施例中，一使用者可使用一智慧型電話及/或其他電子器件將輸入提供至LED照明系統1000D以將一所要色彩之一指示傳輸至一無線模組(未展示)。
圖15展示一例示性系統1400，其包含一應用平台1460、LED照明系統1452及1456、及次要光學器件1454及1458。LED照明系統1452產生箭頭1461a與1461b之間展示之光束1461。LED照明系統1456可在箭頭1462a與1462b之間產生光束1462。在圖14中展示之實施例中，從LED照明系統1452發射之光穿過次要光學器件1454，且從LED照明系統1456發射之光穿過次要光學器件1458。在替代實施例中，光束1461及1462未穿過任何次要光學器件。次要光學器件可係或可包含一或多個光導。一或多個光導可係邊緣照亮或可具有界定光導之一內部邊緣之一內部開口。LED照明系統1452及/或1456可插入一或多個光導之內部開口中，使得其等將光注入至一或多個光導之內部邊緣(內部開口光導)或外部邊緣(邊緣照亮光導)中。LED照明系統1452及/或1456中之LED可圍繞作為光導之部分之一基底之圓周配置。根據一實施方案，基底可係導熱的。根據一實施方案，基底可耦合至安置於光導上方之一散熱元件。散熱元件可經配置以經由導熱基底接收由LED產生之熱量且消散所接收熱量。一或多個光導可允許由LED照明系統1452及1456發射之光以一所要方式塑形(諸如(舉例而言)具有一梯度、一倒角分佈、一窄分佈、一寬分佈、一角分佈或類似者)。
在例示性實施例中，系統1400可係一相機閃光燈系統之一 行動電話、室內住宅或商業照明、室外燈(諸如街道照明)、一汽車、一醫療器件、AR/VR器件及機器人器件。圖11中展示之整合式LED照明系統1000A、圖12中展示之LED照明系統1000B、圖13中展示之LED照明系統1000C及圖14中展示之LED照明系統1000D圖解說明例示性實施例中之LED照明系統1452及1456。
應用平台1460可經由線1465或其他適用輸入經由一電源匯流排將電力提供至LED照明系統1452及/或1456，如本文中論述。此外，應用平台1460可經由線1465提供輸入信號用於LED照明系統1452及LED照明系統1456之操作，該輸入可基於一使用者輸入/偏好、一感測讀取、一預程式化或自主判定輸出或類似者。一或多個感測器可在應用平台1460之外殼之內部或外部。
在各項實施例中，應用平台1460感測器及/或LED照明系統1452及/或1456感測器可收集資料，諸如視覺資料(例如，LIDAR資料、IR資料、經由一相機收集之資料等)、音頻資料、基於距離之資料、移動資料、環境資料、或類似者或其等之一組合。資料可能與一實體項目或實體(諸如物件、個人、車輛等)有關。舉例而言，感測設備可收集一基於ADAS/AV之應用之物件近接資料，其可基於一實體項目或實體之偵測而確定偵測及隨後動作之優先級。可基於藉由(舉例而言)LED照明系統1452及/或1456發射一光信號(諸如一IR信號)且基於發射之光信號收集資料而收集資料。可藉由與發射用於資料收集之光信號之組件不同的一組件收集資料。繼續實例，感測設備可定位於一汽車上且可使用一垂直腔表面發射雷射(VCSEL)來發射一光束。一或多個感測器可感測對於發射光束或任何其他適用輸入之一回應。
在例示性實施例中，應用平台1460可表示一汽車且LED照明系統1452及LED照明系統1456可表示汽車頭燈。在各項實施例中，系統1450可表示具有可操縱光束之一汽車，其中LED可選擇性地啟動以提供可操縱光。舉例而言，可使用一LED陣列來定義或投射一形狀或圖案或僅照明一道路之選定區段。在一例示性實施例中，LED照明系統1452及/或1456內之紅外相機或偵測器像素可係識別需要照明之一場景(道路、人行橫道等)之部分之感測器。
圖1至圖15僅提供為一實例。關於此等圖論述之至少一些元件可以不同順序配置、組合及/或一起省略。將瞭解，提供本文中描述之實例以及以「諸如」、「例如」、「包含」、「在一些態樣中」、「在一些實施方案中」及類似者開頭的子句不應解釋為將所揭示標的限於特定實例。
儘管在上文實例中，降壓轉換器區段及切換電路使用MOSFET，此係因為其等係主要切換器件，然替代實施方案係可行的，其中可使用另一類型之切換器件。更特定言之，在說明書中論述之MOSFET之任一者可用二元接面電晶體(BJT)或任何其他適合類型之切換器件取代。此外，儘管在本發明實例中，電壓比較器360經實施為一非反相比較器電路，然可代替地使用任何其他適合類型之電壓比較器。因此，本文中描述之實施例不限於任何特定類型之電壓比較器。此外，本文中描述之降壓轉換器電路係單級降壓轉換器電路。儘管本文中描述之實施例在結合單級降壓轉換器電路使用時特別有利，然替代實施方案係可行的，其中代替地使用多級降壓轉換器電路。
已詳細描述本發明，熟習此項技術者將瞭解，鑑於本發明，可對本發明進行修改而不脫離本文中描述之發明概念之精神。因此， 本發明之範疇並不意欲限於圖解說明且描述之特定實施例。
300:發光二極體(LED)驅動器電路
302:交流(AC)源
310:電磁干擾(EMI)濾波器
312:電容器
314:電容器
318:共模電感器
320:整流器電路
322:二極體
324:二極體
326:二極體
328:二極體
330:降壓轉換器電路
332:開關
334:電感器
336:電阻器
338:電流控制區塊
340:負載區段
342:第一發光二極體(LED)器件串
343:電容器
344:第二發光二極體(LED)器件串
345:電容器
350:切換電路
352:電容器
354:電壓源
356:開關
360:電壓比較器
362:電阻器
364:回饋電阻器
366:運算放大器
372:二極體
374:二極體
376:電容器
378:二極體
382:電阻器
384:電阻器
386:電阻器
388:電阻器
392:二極體
397:輸入
399:交流(AC)輸入電壓偵測電路
N1:節點
N2:節點
T1:分接點
VIN:交流(AC)電壓
VREF:參考電壓

Claims (12)

  1. 一種整合式發光二極體(LED)照明系統，其包括：一交流(AC)輸入；一負載電路，其包括：至少一第一複數個LED器件及一第二複數個LED器件，該第一複數個LED器件與一第一電容器並聯耦合及該第二複數個LED器件與一第二電容器並聯耦合，該至少該第一複數個LED器件及該第二複數個LED器件在一分接點處耦合在一起，及一二極體，其與至少該第一電容器及該第二電容器串聯耦合於在該分接點與一第一節點之間的一第一電路徑上；一單級降壓轉換器電路，其電耦合在該AC輸入與該第一複數個LED器件之間、經組態以提供一驅動電流至該負載電路；及一切換電路，其在該分接點與一第二節點之間的一第二電路徑上，該切換電路包括一輸入，其電耦合至在該AC輸入與該單級降壓轉換器電路之間之一第二位置以感測正弦輸入電壓之一瞬時電壓且組態以當該瞬時電壓小於該負載電路之一臨限電壓時，閉合該第二電路徑而將該驅動電流沿該第二電路徑轉向遠離該第二複數個LED器件且當該瞬時電壓大於該負載電路之該臨限電壓時，開啟該第二電路徑。
  2. 如請求項1之系統，其中該切換電路包括耦合至該分接點之一開關及耦合至該開關之一比較器，及該比較器經組態以切換該開關至一開啟狀態以回應於該瞬時電壓降到該負載電路之該臨限電壓以下時，將該第二複數 個LED器件自該驅動電流斷開連接。
  3. 如請求項1之系統，其進一步包括耦合至該單級降壓轉換器電路之一整流器元件。
  4. 如請求項1之系統，其中該負載電路之該臨限電壓等於該第一複數個LED器件與該第二複數個LED器件之一總臨限電壓。
  5. 如請求項1之系統，其中該第一複數個LED器件及該第二複數個LED器件之各者包括以串聯及並聯之至少一者電耦合在一起的複數個LED器件。
  6. 如請求項1之系統，其中該切換電路包括複數個切換電路，及該負載電路包括複數個分接點及兩個以上複數個LED器件。
  7. 如請求項1之系統，其中該負載電路之該臨限電壓係恆定的。
  8. 一種用於操作一LED驅動器電路之方法，其包括：接收一交流電流(AC)；使用一單級降壓轉換器電路轉換該AC至一直流電流(DC)；自該單級降壓轉換器電路供應該DC至一第一複數個LED器件及一第二複數個LED器件的一串聯串，該第一複數個LED器件及該第二複數個LED器件於一電路徑上之一分接點處耦合在一起；及 在該第一複數個LED器件與該第二複數個LED器件之間的一分接點及一節點之間的一第二電路徑上，當該AC之一電壓位準低於該第一複數個LED器件及該第二複數個LED器件之一臨限電壓時，維持一開關於一開啟狀態以閉合該第二電路徑且沿該第二電路徑該轉向該DC來略過該第二複數個LED器件；在該AC輸入與該單級降壓轉換器電路之間的一位置處，感測正弦輸入電壓之一瞬時電壓；當該瞬時電壓大於該負載電路之該臨限電壓時，維持一開關在一關閉狀態以斷開該第二電路徑；及當該DC經轉向時，以自一替代源之一電流供應該第二複數個LED器件。
  9. 如請求項8之方法，其中轉向該DC進一步包括該瞬時電壓係在該第一複數個LED器件之一臨限電壓與該第一複數個LED器件及該第二複數個LED器件之該串聯串的該臨限電壓之間的一條件下，轉向該DC。
  10. 如請求項8之方法，其中自該替代源之該電流係由一電容器供應。
  11. 如請求項8之方法，其中轉向該DC不使該第一複數個LED器件及該第二複數個LED器件短路。
  12. 如請求項8之方法，其中該臨限電壓係恆定的。
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