CN119403006A 发光二极管(led)照明装置以及用于控制其的控制器及方法 （达尔科技股份有限公司）

201811565530.52018.12.20发光二极管(LED)照明装置以及用于控制其本发明涉及一种发光二极管LED照明装置以个经串联连接LED串的控制器包含经配置以产生产生器进一步经配置以基于所取样电压信号而可包含经整流输入AC电压的峰值电压及LED二极调节器耦合在对应LED串的阴极与共同电流感测2参考电压产生器，其经配置以产生参考电压，所述参考电压产生器压的峰值电压及LED二极管正向电压的峰值电压中的一者或两者，其中所述参考电压产生对所述经整流输入AC电压的峰值电压及LED二极管正向电压的峰值电压中的一者或两响应于所述经整流输入AC电压，在所述所取样电压信号被增大时减小所述参考电压，在对所述LED二极管正向电压作出响应时，在所述所取样电压信号被增大时增大所述其中所述控制器经配置以将穿过所述LED串的电流调节为与所述经整流输入AC电压同相，且在所述经整流输入AC电压及所述LED二极管正向电压中的一者或两者的改变期间维2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述参考电压产生器耦合到所述经整流AC输入峰值电压检测器，其用于耦合到所述所取样电压信号且用以提供4.根据权利要求1所述的控制器，其中所述参考电压产生器耦合到二极管正向电压取样电路以接收表示来自LED串中的LED二极管的LED二极管正向电压信号的所取样电压信峰值电压检测器，其用于耦合到所述所取样电压信号且提供所36.根据权利要求1所述的控制器，其中所述参考电压产生器耦合到所述经整流AC输入以接收表示来自LED串中的LED二极管的LED二第一峰值电压检测器，其用于耦合到第一所取样电压信号且第二峰值电压检测器，其用于耦合到所述第二所取样电压信输出节点，其耦合到所述第一运算放大器及所述第二运算放一所取样电压信号及所述第二所取样电压信号而变化的8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述参考接收表示所述经整流AC输入电压及LED二极管正向电压信号的所述所取9.根据权利要求1所述的控制器，其中所述参考电压产生器进一步包括用于接收基础输出用于控制所述电流路径中的电流流量的参考电压产生器，其经配置以产生多个参考电压，所述参考电其中每一线性调节器经配置以根据对应参考电压而调节穿过4响应于所述LED二极管正向电压，在所述所取样电压信号被增大时增大所述多个参考第一峰值电压检测器，其用于耦合到第一所取样电压信号且第二峰值电压检测器，其用于耦合到第二所取样电压信号且输出节点，其耦合到所述第一运算放大器和所述第二运算放一所取样电压信号和所述第二所取样电压信号变17.根据权利要求13所述的装置，其中所述参考电压产生器耦合到二极管正向电压取样电路以接收表示来自LED串中的LED二极管的LED二极管正向电压信号的所述所取样电压基于所取样电压信号而使所述参考电压变化，所述所取样电压信入AC电压的峰值电压及LED二极管正向电压的峰使用多个线性调节器基于所述参考电压将所述多个LED中的电流流量控制为与所述经在所述经整流输入AC电压及所述LED二极管正向电压的改变期间维持目标平均LED电19.根据权利要求18所述的方法，其中基于所述所取样电压信号而使所述参考电压变响应于所述经整流输入AC电压，在所述所取样电压信号被增大时减小所述参考电压，且在所述所取样电压信号被减小时减小所述520.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：接收表示所述经整流AC输入电压及6[0005]恒定电流线性调节器因其简单性、低成本、稳定性及适于PWM调光而被广泛用作度可随输入电压而变化。这些控制器还可易受由装置间变化及温度系数(TC)所致的LED正接通及关断的时序。此LED接通/关断时序波动将导致进入到LED中的总功率改变且继而使[0008]本发明教示一种用于控制照明装置中串联连接的LED二极管的数目的LED控制所述LED控制器可提供高功率因数且在AC电压供应及LED二极管正向电压(其与温度有关)中的至少一者的变化峰值电压条件下可维持恒定亮度。通过维持LED电流与经整流AC输入7通过根据经整流AC输入电压及LED二极管正向电压中的至少一者的峰值电压使各阶段的转此布置允许LED控制器依次接通LED串，且可使LED电流与经整流AC输入电压同相以维持较的正输入节点、耦合到峰值电压信号的负输入节点以及用于提供基础参考电压的输出节包含用于接收基础参考电压及导出多个参考电压的于耦合到多个LED串中的一者的阴极以接收所取样电压以便跟踪经整流AC输入电压及LED[0013]线性调节器中的每一者可具有用于控制电流路径中的电流流量的晶体管以及用持具有取决于设计及制造过程变化的偏差范围或在根据规范的限度内(举例来说，在±8[0019]发光二极管(LED)是双引线半导体光源。LED是在被电流激活时发射光的p_n结二极管可取决于P区域及N区域的掺杂浓度而具有约0.7伏的正[0022]运算放大器(op_amp或opamp)是指具有不同输入及通常单端输出的耦合DC的高增于系统的输出被往回路由到作为形成电路或环路的[0032]图3是体现本发明的某些方面的图解说明在图2的控制电路的控制下LED电流与经[0033]图4A是体现本发明的某些方面的图解说明LED电流与具有不同峰值电压的两个经[0034]图4B是体现本发明的某些方面的图解说明LED电流与具有不同峰值电压的两个经[0036]图6A是体现本发明的某些方面的图解说明具有可调整参考电压的LED控制器中的所模拟LED电流与经整流输入电压的关系的9[0037]图6B是体现本发明的某些方面的图解说明LED电流在峰值AC输入电压的范围内的[0040]图9是体现本发明的某些方面的图解说明具有可调整参考电压的LED控制器中的[0041]图10是体现本发明的某些方面的图解说明具有可调整参考电压的另一LED控制器踪峰值供应电压及温度中的至少一者的改变的参考电压而提供恒定电流。在特定实例中，[0046]图1是体现本发明的某些方面的图解说明LED照明装置的简化框图。如图1中所展[0047]图2是体现本发明的某些方面的图解说明LED照明装置的简化示意图。如图2中所点236处的电压标示为Vcs，所述电压是跨越电流感测电阻器Rcs的电压且表示流动穿过电[0050]线性调节器231_234中的每一者具有耦合到LED电流路径的晶体管M1_M4以及与晶[0052]控制电路230还包含参考电压产生器240，所述参考电压产生器提供参考电压[0053]图3是基于发明人对本发明的某些方面的分析的图解说明在图2的控制电路的控使VIN与电流路径D1之间的第一LED串传导电流的电压(即，比正向二极管电压Vf高的电压Vcs调节为最大参考电压的25以将D1电流路径中的电流设定为小于或等于LED峰值电调节器231关断电流路径D1，这是因为在VIN310达到高到足以接通D2通道的电压V2(如通达到足以使D2与D3之间的第三LED串223传导电流的值时开始汲取电流的第三阶段。关于D3，线性调节器223中的参考电压REF3经选择以将引脚CS处的电压调节为最大参考电压的[0057]图4A是基于发明人对本发明的某些方面的分析的图解说明LED电流与具有不同峰值电压的两个经整流输入电压的关系的波形图。如果线性调节器的参考电压REF1_REF4是弦波形状的LED电流波形在较高AC振幅(例如，220VAC)处比在较低AC振幅422(例如，那么二极管正向电压的变化还可导致LED照[0059]本发明教示调整参考电压以补偿经整流输入电压的峰值电压的变化及LED二极管[0060]图4B是体现本发明的某些方面的图解说明LED电流与具有不同峰值电压的两个经阶段处，LED电流波形451在较高AC振幅(例如，220VAC)处比在较低AC振幅452(例如，以使LEDRMS电流(或AC循环中的电流[0062]图5是体现本发明的某些方面的图解说明LED控制电路500的简化示意图。控制电控制电路500具有用于为LED串提供电流路径的四个端子D1_D4及用于基于四个参考电压[0063]如图5中所展示，参考电压产生器540包含用于检测经整流输入电压VIN的变化的及具有寄生放电路径(未展示)的电容器555，使得峰的带隙参考电路541。放大器543连同电阻器544及545一起接收带隙参考信号542及输入电多个参考电压REF1_REF4。举例来说，输出节点566通过电阻器561而耦合到基础参考电压546。分压器(其包含电阻器562、563565的电阻值可基于REF1_REF4的放大器543的输出处的基础参考电压546经配置以沿与输入电压取样信号558相反的方向变[0065]图6A是体现本发明的某些方面的图解说明具有可调整参考电压的LED控制器中的REF4经调整使得具有311V的最高峰值电压的经整流输入电压613具有最低参考电压。且具[0066]图6B是体现本发明的某些方面的图解说明LED电流在峰值AC输入电压的范围内的变化的图式。图6B中所展示的数据是基于针对具有类似于图5的控制电路500的LED控制电路的LED照明装置所模拟的LED电流波形。水平轴以伏(V)为单位展示在从约200V到240V的范围内的经整流输入AC电压的峰值电压，从而表示以220V为中心的输入AC峰值电压的±均化的LED电流的变化在200V到240V的输入峰值电压范围内变化约±0.5％。曲线632图解说明在AC周期内的RMS(均方根)LED电流的变化在200V到240V的输入峰值电压范围内变化图6B中图解说明的实例中，在AC周期内的LED电流在输入AC峰值电压的±10％变化内变化[0067]在图6B中图解说明的实例中，在AC周期内的LED电流在输入AC峰值电压的±10%[0068]图7是体现本发明的某些方面的图解说明LED控制电路700的简化示意图。控制电跨越LED4二极管耦合到两个节点D3及D4的二极管Vf取样电路或二极管正向电压取样电路器561_565的电阻值可基于REF1_REF4及所取样二极管正向电压Vf的所[0070]图8是体现本发明的某些方面的图解说明LED控制器中的所模拟LED电流与LED二[0071]图9是体现本发明的某些方面的图解说明具有可调整参考电压的LED控制器中的具有311V的最高峰值电压的经整流输入电压913具有最低参考电压，且具有160V的最低峰最低峰值电压的经整流输入电压911，LED电流922是针对具有235V的峰值电压的经整流输入电压912，且LED电流923是针对具有311V的最高峰值电压的经整流输入电压913。可见，良好功率因数及良好效率的实例。图9中所展示的波形是具有较高功率因数(LED电流分布(LED电流分布曲线与AC输入电压不太同相)但具有较高效率(电流峰值在较低AC输入电压[0074]图10是体现本发明的某些方面的图解说明具有可调整参考电压的另一LED控制器的峰值电压。参考电压REF1_REF4经调整使得具有311V的最高峰值电压的经整流输入电压电流1022是针对具有235V的峰值电压的经整流输入电压1012，且LED电流1023是针对具有耗散较少功率)的实例。图10图解说明基于具有类似于图5的LED控制电路500的LED控制电峰值检测器VPEAK。相比之下，图10中的波形是基于其中不使用峰值电压检测器的控制电有反正弦分布曲线的较低AC输入电压下较[0075]图11是体现本发明的某些方面的图解说明LED控制电路1100的简化示意图。控制电路1100是可在图2中的LED照明装置中使用的控制电路的另一实例。类似于图5中的控制电路500，控制电路1100具有用于为LED串提供电流路径的四个端子D1_D4及用于基于四个路1100的操作类似于上文所描述的控制电路500的操作。不同于控制电路500，控制电路VIN及LED二极管正向电压Vf两者的变化而提供参考电压REF[0076]参考电压产生器1140类似于图5中的参考电压产生器540，其中具有一个显著差压产生器1140产生表示输入线电压VIN与LED二极管正向电压Vf的组合[0077]参考电压产生器1140包含用于检测经整流输入电压VIN的变化的第一峰值电压检555，使得峰值检测器可被复位并检测新的峰值且提供表示VIN的所取样版本的信号VPEAK[0078]参考电压产生器1140具有第一运算放大器543，所述第一运算放大器具有用于接收来自带隙参考电路541的参考电压542的正端子。放大器543还具有用于接收输入电压取样信号558的负端子。放大器543连同电阻器544及545一起提供跟踪VIN的变化的第一基础[0079]另外，参考电压产生器1140还产生可表示LED二极管正向电压Vf的信号。就此来说，类似于图7中的参考电压产生器740正向电压Vf且针对第二峰值电压检测电路650适当地按比例缩放，所述第二峰值电压检测657处经缓冲以提供表示LED二极管正向电压Vf的所取样版本的[0080]在图11中，第二运算放大器643具有用于接收LED二极管正向电压Vf取样信号658器643连同电阻器644及645一起提供跟踪LED二极管正向电压Vf的变化的第二基础参考电[0081]参考电压产生器1140包含输出节点1166，所述输出节点通过电阻器561而耦合到第一基础参考电压546以跟踪VIN的变化。输出节点1166还耦合到跟踪LED二极管正向电压Vf的变化的第二基础参考电压646。参考电压产生器经配置以响应于经整流输入AC电压而增大多个参考电压中的每一者。参考电压产生器经配置以响应于LED二极管正向电压而在[0082]分压器(其包含电阻器562、563、564及565)耦合到输出节点1166且将参考电压器561_565及661的电阻值可基于REF1_REF4的[0083]图12是体现本发明的某些方面的图解说明LED控制电路1200的简化示意图。控制电路1200是可在图2中的LED照明装置中使用的控制电路的另一实例。类似于图5中的控制电路500，控制电路1200具有用于为LED串提供电流路径的四个端子D1_D4及用于基于四个路1200的操作类似于上文所描述的控制电路500的操作。不同于控制电路500，控制电路VIN及LED二极管正向电压Vf两者的变化而提供参考电压REF[0084]参考电压产生器1240类似于图5中的参考电压产生器540，其中具有一个显著差12中所展示，参考电压产生器1240包含耦合到在LED4二极管的一端处的D4的取样节点制线性调节器511_514的参考电压REF1_REF4。在此电路中，满足条件REF1<REF2<REF3<整流输入AC电压的峰值电压及LED二极管正向电压Vf的峰值电压中的一者或两者。所述