LED发光装置及其驱动方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104254185 A (43)申请公布日 2014.12.31 C N 1 0 4 2 5 4 1 8 5 A (21)申请号 201410538744.9 (22)申请日 2012.01.27 61/437,296 2011.01.28 US 61/437,288 2011.01.28 US 61/437,932 2011.01.31 US 61/438,308 2011.02.01 US 61/438,304 2011.02.01 US 61/442,732 2011.02.14 US 61/467,782 2011.03.25 US 61/565,574 20。

2、11.12.01 US 201280006928.X 2012.01.27 H05B 37/02(2006.01) (71)申请人首尔半导体株式会社 地址韩国京畿道安山市 (72)发明人郑暎都 姜玄九 郑惠万 李康宁 (74)专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限 公司 11286 代理人王兆赓 韩明星 (54) 发明名称 LED发光装置及其驱动方法 (57) 摘要 本发明公开了一种LED发光装置及其驱动方 法，所述LED发光装置包括：多个串联连接的LED 单元，被配置为接收单向纹波电压；多个开关单 元，每个开关单元的一端连接至所述多个LED单 元中的一个的阴极；多个恒流控制电路单元，每 个恒流。

3、控制电路单元的一端连接至各个开关单元 的另一端以从各个开关单元接收电流，所述多个 恒流控制电路单元中的每个被配置为将电流控制 信号输出至各个开关单元，以控制接收到的电流 的大小具有特定值；以及电流比较单元，用于接 收从所述多个开关单元流出的电流，并且生成用 于各个开关单元的多个开关控制信号，以顺序地 驱动所述多个恒流控制电路单元。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书34页 附图38页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书34页 附图38页 (10)申请公布号 CN 104254185 A CN。

4、 104254185 A 1/3页 2 1.一种发光二极管(LED)发光装置，包括： 整流电路单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向 纹波电压； 多个并联连接的LED通道单元，用于接收单向纹波电压；以及 脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成多个PWM判决信号， 其中，所述多个LED通道单元被配置为分别从PWM信号生成单元接收所述多个PWM判 决信号，并且还被配置为响应于所述多个PWM判决信号顺序地驱动。 2.如权利要求1所述的LED发光装置，其中，所述多个LED通道单元中的至少一个包 括： 多个串联连接的LED单元，所述多个LED单元中的每个包括阳极和阴极，。

5、所述多个LED 单元被配置为接收单向纹波电压； 多个开关单元，每个开关单元的一端连接至所述多个LED单元中的一个的阴极； 多个恒流控制电路单元，每个恒流控制电路单元的一端连接至各个开关单元的另一端 以从各个开关单元接收电流，所述多个恒流控制电路单元中的每个被配置为将电流控制信 号输出至各个开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及 电流控制电路单元，用于接收从所述多个开关单元流动的电流，并且生成用于各个开 关单元的多个开关控制信号，以顺序地驱动所述多个恒流控制电路单元。 3.如权利要求2所述的LED发光装置，其中，电流控制电路单元被配置为当接收到下游 级电流时并且如果下游级电流中的任一。

6、个达到预设值，生成用于将对应的开关单元切换至 断开状态的各个开关控制信号。 4.如权利要求2所述的LED发光装置，其中，PWM信号生成单元还包括： 频率检测单元，用于检测AC电源的频率； 参考频率振荡电路，用于以与检测到的频率不同的参考频率进行振荡，以生成参考频 率信号； 分频电路，用于将参考频率信号除以整数的倍数，以生成分频信号；以及 PWM输出判决单元，用于使用分频信号决定和输出所述多个PWM判决信号。 5.如权利要求4所述的LED发光装置，其中，PWM输出判决单元被配置为通过逻辑上组 合参考频率信号和分频信号来决定所述多个PWM判决信号。 6.如权利要求5所述的LED发光装置，其中，至少。

7、一个PWM判决信号在逻辑上等于参考 频率信号。 7.如权利要求5所述的LED发光装置，其中，至少一个PWM判决信号等于参考频率信号 的逻辑非。 8.如权利要求5所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有在分频信号的 周期期间重复地相互重叠的脉冲形式。 9.如权利要求5所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有顺序地输出而 没有相互重叠的脉冲形式。 10.如权利要求1所述的LED发光装置，其中，所述多个LED通道单元中的至少一个包 括： LED单元，包括阳极和阴极，LED单元的阳极被配置为接收单向纹波电压； 权 利 要 求 书CN 104254185 A 2/3页 3 开。

8、关单元，连接至LED单元的阴极； 恒流控制电路单元，连接至开关单元以从开关单元接收电流，恒流控制电路单元被配 置为将电流控制信号输出至开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及 电流控制电路单元，用于接收从开关单元流出的电流，并且生成用于开关单元的开关 控制信号，以驱动恒流控制电路单元。 11.如权利要求10所述的LED发光装置，其中，PWM信号生成单元还包括： 频率检测单元，用于检测AC电源的频率； 参考频率振荡电路，用于以与检测到的频率不同的参考频率进行振荡，以生成参考频 率信号； 分频电路，用于将参考频率信号除以整数的倍数，以生成分频信号；以及 PWM输出判决单元，用于使用分频信。

9、号决定和输出所述多个PWM判决信号。 12.如权利要求11所述的LED发光装置，其中，PWM输出判决单元被配置为通过逻辑上 组合参考频率信号和分频信号来决定所述多个PWM判决信号。 13.如权利要求12所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有在分频信号 的周期期间重复地相互重叠的脉冲形式。 14.如权利要求12所述的LED发光装置，其中，LED单元的总驱动电流是在分频信号的 周期期间相互重叠的水平移动的DC脉冲波的形式。 15.如权利要求12所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有顺序地输出 而没有相互重叠的脉冲形式。 16.一种驱动发光二极管(LED)发光装置的方。

10、法，包括： 接收交流(AC)电源电压； 对AC电源电压进行整流，以输出单向纹波电压； 将单向纹波电压施加给多个并联连接的LED通道单元； 生成多个脉宽调制(PWM)判决信号；以及 将多个PWM判决信号分别施加给所述多个LED通道单元，以顺序地驱动所述多个LED 通道单元。 17.根据权利要求16所述的方法，还包括： 检测AC电源的频率； 以与检测到的频率不同的参考频率进行振荡，以生成参考频率信号； 将参考频率信号除以整数的倍数，以生成分频信号；以及 使用分频信号决定和输出所述多个PWM判决信号。 18.根据权利要求17所述的方法，其中，决定所述多个PWM判决信号的步骤包括逻辑上 组合参考频率信。

11、号和分频信号。 19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个PWM判决信号具有在分频信号的周期 期间重复地相互重叠的脉冲形式。 20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个PWM判决信号具有顺序地输出而没有 相互重叠的脉冲形式。 21.一种发光二极管(LED)发光装置，包括： 整流器，用于接收交流(AC)电压并且对AC电压进行整流以生成经整流的电压； 权 利 要 求 书CN 104254185 A 3/3页 4 并联连接的第一LED通道单元和第二LED通道单元，用于接收经整流的电压；以及 脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成第一PWM判决信号和第二PWM判决信号， 其中，第一LED。

12、通道单元和第二LED通道单元被配置为分别接收第一PWM判决信号和 第二PWM判决信号，并且第一LED通道单元和第二LED通道单元还被配置为响应于第一PWM 判决信号和第二PWM判决信号来顺序地驱动。 22.如权利要求21所述的LED发光装置，其中，第二LED通道单元包括第一LED子通道 单元和第二LED子通道单元， 第一LED子通道单元包括串联连接的第一LED单元、第一开关单元和第一恒流控制器， 第一恒流控制器被配置为从第一开关单元接收第一电流并且将第一电流控制信号输出至 第一开关单元，以将第一电流的大小保持在第一范围内； 第二LED子通道单元包括串联连接的第二LED单元、第二开关单元和第二恒。

13、流控制器， 第二恒流控制器被配置为从第二开关单元接收第二电流并且将第二电流控制信号输出至 第二开关单元，以将第二电流的大小保持在第二范围内，第一LED单元和第二LED单元还在 正向方向上彼此串联连接； 并且LED发光装置还包括电流控制电路单元，电流控制电路单元用于接收从第一开关 单元的第一电流和从第二开关单元流出的第二电流，并且生成第一开关控制信号和第二开 关控制信号，以交替地驱动第一恒流控制器和第二恒流控制器。 23.如权利要求22所述的LED发光装置，其中，第一LED通道单元包括串联连接的第三 LED单元、第三开关单元和第三恒流控制器，第三恒流控制器被配置为从第三开关单元接收 第三电流并且。

14、将第三电流控制信号输出至第三开关单元，以将第三电流的大小保持在第三 范围内。 24.如权利要求23所述的LED发光装置，其中，第三LED单元以比第一LED单元的驱动 电压低的驱动电压操作。 权 利 要 求 书CN 104254185 A 1/34页 5 LED 发光装置及其驱动方法 0001 本申请是申请日为2012年1月27日，申请号为201280006928.X，发明名称为“LED 发光装置及其驱动方法”的发明专利申请的分案申请。 技术领域 0002 本发明的示例性实施例涉及一种使用交流(AC)电源的发光二极管(LED)发光装 置，更具体地，涉及一种能够改善功率因数和总谐波失真(THD)并。

15、且有效处置总谐波失真 和商用AC电压及其大小变化的LED发光装置。本发明的示例性实施例还涉及一种装配有 驱动电路的LED发光装置，所述驱动电路限定总LED驱动电压(Vf)的特征范围并且使用具 有多个驱动电压的LED，从而减少闪烁现象并且增加光的量，同时使LED截止的间隔最小。 背景技术 0003 图1是使用AC电源的传统LED发光装置的框图。 0004 使用AC电源1的传统LED发光装置被配置为将整流电路2输出的单向纹波电压 经由电阻器4提供给高压LED 3-1至3-4，整流电路2是使用桥电路实现的。 0005 在这种使用AC电源的传统LED发光装置中，提供给LED的LED驱动电流可能没有 完。

16、全的正弦波形式并且在LED驱动电流和AC电压之间可能存在相位差，因此可能出现的问 题是，电特性(包括功率因数和THD)不满足LED照明的要求。 0006 为了解决这个问题，有一种方法是减小LED驱动电压(正向电压：Vf)。然而，由于 可根据LED的驱动电压Vf来确定高压驱动的LED的驱动效率和光输出特性，因此简单地减 小LED的驱动电压Vf可能造成不满足LED照明标准中提出的功率因数和THD的问题。 0007 此外，商用AC电源可能没有提供理想正弦波形式的AC电压。也就是说，出现商用 AC电压的大小比理想正弦波形式的参考电压的大小高或低的问题，并且商用AC电压的波 形可能因谐波而失真。 000。

17、8 图2A和图2B是示出随时间推移的传统LED发光装置中的电流波形的波形图，每 个电流被提供给LED并且经受AC电源的变化或AC电源的失真。 0009 当输入电压的瞬时电压超过LED的驱动电压Vf时，驱动电流与输入电压成比例地 流动。如图2A和图2B中所示，LED的驱动电流可能因AC电压波形的这种变形而失真。结 果，当使用AC电源驱动LED时，LED的发光效率可能根据驱动电流的形状和大小而显著变 化。 0010 另外，为了使用AC电源驱动LED，可能需要诸如整流电路、电源电路、电压检测电 路、脉冲生成电路、开关电路和电流控制电路的各种电路。 发明内容 0011 本发明的示例性实施例提供一种发光。

18、二极管(LED)发光装置和驱动LED发光装置 的方法。 0012 本发明的额外特征将在随后的描述中阐明，并且部分地将根据描述而清楚，或者 说 明 书CN 104254185 A 2/34页 6 可通过本发明的实践而获知。 0013 本发明的示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)发光装置，包括：整流电路 单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向纹波电压；多个 串联连接的LED单元，所述多个LED单元中的每个包括阳极和阴极，所述多个LED单元被配 置为接收单向纹波电压；多个开关单元，每个开关单元的一端连接至所述多个LED单元中 的一个的阴极；多个恒流控制电路单元，。

19、每个恒流控制电路单元的一端连接至各个开关单 元的另一端以从各个开关单元接收电流，所述多个恒流控制电路单元中的每个被配置为将 电流控制信号输出至各个开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及电流比 较单元，用于接收从所述多个开关单元流出的电流，并且生成用于各个开关单元的多个开 关控制信号，以顺序地驱动所述多个恒流控制电路单元。 0014 本发明的另一个示例性实施例公开了一种驱动发光二极管(LED)发光装置的方 法，所述方法包括：将经整流的交流(AC)电压施加给多个LED级，所述多个LED级中的每 个包括LED单元、与LED连接的开关单元、和与开关单元连接的恒流控制电路单元；在第一 LED。

20、级，检测来自恒流控制电路单元的电流；在第一LED级，将检测到的电流转换成DC电 流；在第一LED级，比较DC电流与参考电流，以基于比较结果来生长误差电压信号；以及在 第一LED级，比较误差电压信号与输入电压信号，以基于比较结果来生成脉宽调制(PWM)信 号。 0015 本发明的又一个示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)发光装置，包括：整 流电路单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向纹波电 压；多个并联连接的LED通道单元，用于接收单向纹波电压；以及脉宽调制(PWM)信号生成 单元，用于生成多个PWM判决信号。所述多个LED通道单元被配置为分别从PWM信号生。

21、成 单元接收所述多个PWM判决信号，并且还被配置为响应于所述多个PWM判决信号顺序地驱 动。 0016 本发明的又一个示例性实施例公开了一种驱动发光二极管(LED)发光装置的方 法，所述方法包括：接收交流(AC)电源电压；对AC电源电压进行整流，以输出单向纹波电 压；将单向纹波电压施加给多个并联连接的LED通道单元；生成多个脉宽调制(PWM)判决 信号；以及将多个PWM判决信号分别施加给所述多个LED通道单元，以顺序地驱动所述多个 LED通道单元。 0017 本发明的又一个示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)发光装置，包括：整 流器，用于接收交流(AC)电压并且对AC电压进行整流以生成经。

22、整流的电压；并联连接的第 一LED通道单元和第二LED通道单元，用于接收经整流的电压；以及脉宽调制(PWM)信号生 成单元，用于生成第一PWM判决信号和第二PWM判决信号。第一LED通道单元和第二LED 通道单元被配置为分别接收第一PWM判决信号和第二PWM判决信号，并且第一LED通道单 元和第二LED通道单元还被配置为响应于第一PWM判决信号和第二PWM判决信号来顺序地 驱动。 0018 将要理解的是，以上的总体描述和以下的详细描述是示例性和说明性的，并且意 图是对要求保护的本发明提供进一步说明。 附图说明 说 明 书CN 104254185 A 3/34页 7 0019 附图被包括以提供对。

23、本发明的进一步理解并且合并且构成本说明书的一部分，附 图示出本发明的实施例，并且与描述一起用于说明本发明的原理。 0020 图1是使用AC电源的传统LED发光装置的框图。 0021 图2A和图2B是示出图1的传统LED发光装置中的电流的波形的波形图。 0022 图3是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。 0023 图4是示出根据图3的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED 的AC电压和AC电流的波形的波形图。 0024 图5是示出根据图3的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中设置的开 关的控制信号的波形的波形图。 0025 图6是根据本发明的。

24、示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。 0026 图7是示出根据本发明的示例性实施例的使用多级电流驱动供应给LED的AC电 压和电流的波形的波形图。 0027 图8是示出根据本发明的示例性实施例的当在使用AC电源的LED发光装置中具 有相同驱动电压的多个LED单元串联连接时LED的数量与LED截止间隔比率的关系的曲线 图。 0028 图9是示出根据图3的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中的第一二 极管的驱动电压和截止间隔之间的关系的曲线图。 0029 图10是示出根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中供应给 LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。 0。

25、030 图11是示出在多级电流驱动期间提供给LED的AC电压和电流的波形的波形图。 0031 图12是根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。 0032 图13是基于图12的使用AC电源的LED发光装置的细部框图。 0033 图14是示出根据图13中示出的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中 的平均电流控制电路单元的PWM输出信号的波形的波形图。 0034 图15是示出根据多级脉宽调制(PWM)电流驱动供应给LED的AC电压和电流的波 形的波形图。 0035 图16是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。 0036 图17是示出根据图16中示出的示例性实施例的LE。

26、D发光装置中的LED通道的细 部框图。 0037 图18是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中通过分频得到的PWM 判决信号的波形图。 0038 图19是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中的PWM控制的细部框 图。 0039 图20是示出根据图19中示出的示例性实施例的LED发光装置中取决于PWM输出 信号的LED驱动电流的波形的波形图。 0040 图21是根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。 0041 图22A和图22B分别是示出根据图21中示出的示例性实施例的LED发光装置中 在没有改善的LED截止间隔和具有改善的LED截止间隔的情况下的LED驱动电流波形。

27、的波 形图。 说 明 书CN 104254185 A 4/34页 8 0042 图23是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中通过分频得到的PWM 判决信号的波形图。 0043 图24是示出根据图23中示出的示例性实施例的LED发光装置中取决于PWM输出 信号的LED驱动电流的波形的波形图。 0044 图25是示出根据本发明的示例性实施例的被实现为LED驱动电路封装的LED驱 动电路的框图。 0045 图26是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的平面图。 0046 图27是示出根据图26中示出的示例性实施例的LED驱动电路封装的侧剖视图。 0047 图28是示出根据本发明。

28、的示例性实施例的LED驱动电路封装的平面图。 0048 图29是示出根据图28中示出的示例性实施例的LED驱动电路封装的侧面剖视 图。 0049 图30和图31是示出根据本发明的示例性实施例的图28的LED驱动电路封装中 的硅基板顶表面上的端子布置和整流电路实现的示例的平面图。 0050 图32是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装中的电极焊盘布置 以及电极焊盘和LED之间的连接的示图。 0051 图33是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装中的电极焊盘布置 以及电极焊盘和散热焊盘之间的连接的示图。 0052 图34是示出应用根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装。

29、的发光模块的 示例的示图。 0053 图35是可应用于以上针对图3、图4、图5和图6描述的本发明的LED发光装置的 LED芯片的示例的示图。 0054 图36是示出使用图35中示出的多单元LED芯片的LED封装的平面图。 0055 图37A和图37B是示出可应用于根据图35和图36中示出的示例性实施例的LED 发光装置的LED封装的示例性实施例的示图。 0056 图38A和图38B是示出可应用于图35和图36中示出的LED发光装置的LED封装 的示例性实施例的示图。 0057 图39是示出根据针对图3描述的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中 提供给LED的AC电流的截止间隔的波形图。。

30、 0058 图40是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。 0059 图41是示出根据图40的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给 LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。 0060 图42是示出随时间推移的根据图40的示例性实施例的使用AC电源的LED发光 装置中设置的开关的控制信号的波形、流过开关的电流的波形和提供给LED的电流的波形 的波形图。 具体实施方式 0061 下文中，参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。然 而，本发明可用许多不同形式来实施并且不应该被理解为局限于在此提出的示例性实施 例。相反地，提供这些示例性实施。

31、例使得本发明是彻底的，并且将把本发明的范围充分地传 说 明 书CN 104254185 A 5/34页 9 达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。附 图中类似的标号表示类似的元件。 0062 应该理解的是，当元件或层被称作在另一元件或层“上”或者被称作“连接至”另 一元件或层时，该元件或层可直接在另一元件或层上或直接连接到另一元件或层，或者可 存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接”在另一元件“上”或“直接连接至”另 一元件或层时，不存在中间元件或中间层。 0063 图3是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。 0064 。

32、参照图3，根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置可包括AC电源11、 整流电路单元12、多个LED单元13-1至13-N、多个开关14-1至14-(N-1)、恒流控制电路单 元15-1至15-(N-1)和电流比较单元16。 0065 AC电源11可以是商用AC电源，并且可提供正弦波形式的AC电压。 0066 整流电路单元12可通过对AC电源11提供的AC电压进行整流来生成单向纹波电 压。整流电路单元12可以是使用多个二极管实现的桥电路。 0067 多个LED单元13-1至13-N可在正向方向上彼此串联连接。也就是说，整流电路 单元12的一个端子连接至LED单元13-1的阳极正端子，并。

33、且LED单元13-1的阴极负端子 连接至LED单元13-2的阳极。LED单元13-2的阴极连接至LED单元13-3的阳极，依此类 推。图3中示出的LED单元13-1至13-N中的每个可以是单个LED，或者可包括多个LED， 所述多个LED的相同极性的端子彼此连接(也就是说，所述多个LED彼此并联连接)。这 里，串联连接的LED的数量可以增加，以提高驱动电路的效率并且执行多级电流控制。 0068 开关14-1至14-(N-1)中的每个的一端可连接至多个LED单元13-1至13-N中的 两个彼此连接的节点。也就是说，第一开关14-1可连接至第一LED单元13-1和第二LED 单元13-2彼此连接的。

34、节点，并且第二开关14-2可连接在第二LED单元13-2和第三LED单 元13-3之间。第(N-1)开关14-(N-1)可连接在第(N-1)LED单元13-(N-1)和第N LED单 元13-N之间。 0069 这些开关14-1至14-(N-1)可响应于稍后将描述的电流比较单元16输出的开关 控制信号S 1 至S N 来操作。此外，开关14-1至14-(N)可响应于来自恒流控制电路单元15-1 至15-N的控制信号来操作。 0070 恒流控制电路单元15-1至15-N可控制流过多个LED单元13-1至13-N的电流， 使得电流具有特定大小。恒流控制电路单元15-1至15-(N-1)可连接至开关。

35、14-1至14-N 剩余一端。 0071 电流比较单元16可响应于开关14-2至14-N的断开来接收流过开关14-2至14-N 的电流i 2 至i N ，开关14-2至14-N分别由恒流控制电路单元15-1至15-N控制。更详细 地，电流比较单元16生成开关控制信号S 1 至S N ，用于将开关14-1至14-N闭合(导通)或 断开(截止)，使得恒流控制电路单元15-1至15-N顺序地操作。也就是说，当接收下游级 电流i 2 至i N 时并且如果其中任一个达到预设值，开关控制信号S 1 至S N 中的每个将对应的 开关14-1至14-N切换至断开状态(截止状态)。例如，当接收下游级电流i 2 。

36、至i N 时并且 如果其中任一个达到预设值，第一开关控制信号S 1 将第一开关14-1切换至断开状态，当接 收下游级电流i 3 至i N 时并且如果其中任一个达到预设值，第二开关控制信号S 2 将第二开 关14-2切换至断开状态(截止状态)，并且当接收下游级电流i N 时并且如果对应电流达到 说 明 书CN 104254185 A 6/34页 10 预设值，第(N-1)开关控制信号S (N-1) 将第(N-1)开关15-(N-1)切换至断开状态(截止状 态)。 0072 现在，将详细描述根据图3中示出的本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装 置的操作。 0073 首先，当AC电源11向整流。

37、电路单元12施加AC电压时，整流电路单元12对AC电 压进行整流，然后输出单向纹波电压。如图3中所示，AC电源11的输出电压(也就是输 入到整流电路单元12的电压)是在正电压电平和负电压电平之间交变的AC电压，并且从 整流电路单元12输出的电压呈现其中电压的负方向已被切换至正方向的单向纹波电压形 式。纹波电压被提供给多个LED单元13-1至13-N。 0074 此后，随着纹波电压增大，LED单元13-1至13-N可顺序地发光。现在，将参照图4 和图5描述LED单元的这种发光操作。 0075 图4是示出根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的 AC电压和AC电流的波形的波。

38、形图。 0076 此外，图5是示出随时间推移的根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装 置中设置的开关的控制信号的波形、流过开关的电流的波形和提供给LED的电流的波形的 波形图。 0077 图4和图5示出LED单元的数量是4(也就是说，N4)的情况。因此，将描述在 图3中N的值被设置为4的情况的示例。此外，图4和图5只示出整流电路单元12提供的 纹波电压的单个周期。由于在纹波电压的剩余周期中执行相同操作，因此为了简洁起见，省 去对剩余周期的描述。 0078 当提供给LED单元13-1至13-4的纹波电压的大小增加并且纹波电压达到第一 LED单元13-1的驱动电压(正向电压Vf 1 )时，。

39、电流流过第一LED单元13-1并且发光(在 图4和图5的时刻t 0 )。 0079 这里，第一开关14-1至第四开关14-4被初始设置成闭合状态(导通状态)。这种 输入电压Vf 1 是使第一LED单元13-1能够导通的电压，并且与输入电压Vf 1 对应的电流流 过经由第一LED单元13-1通往第一恒流控制电路单元15-1的路径。在这种情况下，响应 于第一恒流控制电路单元15-1输出的控制信号，第一开关14-1均匀地控制经过第一恒流 控制电路单元15-1的电流。第一恒流控制电路单元15-1执行恒流控制，使得被预设用于 驱动第一LED单元13-1的参考电流可流过第一LED单元13-1。第一LED单。

40、元13-1开始发 光的操作对应于图4和图5中的时间间隔t 0 至t 1 。 0080 此后，当纹波电压的大小进一步增大并且施加给第二LED单元13-2的电压达到第 二LED单元13-2的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf 2 时)，电流流过第二LED单元 13-2并且第二LED单元13-2发光(在图4和图5的时刻t 1 )。这里，输入电压Vf 2 是使第 一LED单元13-1和第二LED单元13-2能够导通的电压，并且与输入电压Vf 2 对应的电流流 过经由第二LED单元13-2通往第二恒流控制电路单元15-2的路径。在这种情况下，电流 比较单元16感测到第二恒流控制电路单元15-2的电流i。

41、 2 是预设值，生成第一开关控制信 号S 1 ，从而将第一开关14-1断开(截止)。同时，响应于从第二恒流控制电路单元15-2输 出的控制信号，第二开关14-2执行控制，使得流过第二恒流控制电路单元15-2的电流变成 被预设成驱动第一LED单元13-1和第二LED单元13-2这两者的参考电流。 说 明 书CN 104254185 A 10 7/34页 11 0081 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1和第二LED单 元13-2。此外，如图4和图5中所示，在时刻t 1 ，第一开关14-1截止，并且可通过第二恒流 控制电路单元15-2的恒流控制形成阶梯输入电流。 00。

42、82 与上述过程类似，当纹波电压进一步增大并且施加给第三LED单元13-3的电压变 成第三LED单元13-3的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf 3 时)，电流流过第三LED 单元13-3并且随后第三LED单元13-3发光(在图4和图5的时刻t 2 )。这里，输入电压 Vf 3 是使第一LED单元13-1至第三LED单元13-3能够导通的电压，并且与输入电压Vf 3 对 应的电流流过经由第三LED单元13-3通往第三恒流控制电路单元15-3的路径。在这种情 况下，电流比较单元16感测到第三恒流控制电路单元15-3的电流i 3 是预设值，并且生成 第二开关控制信号S 2 ，从而将第二开关14-。

43、2断开(截止)。第一开关控制信号S 1 被保持在 它之前的状态，使得第一开关14-1保持断开(截止)状态。同时，响应于从第三恒流控制 电路单元15-3输出的控制信号，第三开关14-3执行控制，使得流过第三恒流控制电路单元 15-3的电流变成被预设成驱动第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流。 0083 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1、第二LED单元 13-2和第三LED单元13-3。此外，如图4和图5中所示，在时刻t 2 ，第一开关14-1和第二 开关14-2截止，并且可通过第三恒流控制电路单元15-3的恒流控制形成阶梯输入电流。 0084 。

44、与上述过程类似，当纹波电压进一步增大并且施加给第四LED单元13-4的电压变 成第四LED单元13-4的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf 4 时)，电流流过第四LED单 元13-4并且随后第四LED单元13-4发光(在图4和图5的时刻t 3 )。这里，输入电压Vf 4 是使第一LED单元13-1至第四LED单元13-4全部能够导通的电压，并且与输入电压Vf 4 对 应的电流流过经由第四LED单元13-4通往第四恒流控制电路单元15-4的路径。在这种情 况下，电流比较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i 4 是预设值，并且生成第 三开关控制信号S 3 ，从而将第三开关14-3断。

45、开(截止)。第一开关控制信号S 1 和第二开关 控制信号S 2 被保持在它们之前的状态，使得第一开关14-1和第二开关14-2保持断开(截 止)状态。同时，响应于从第四恒流控制电路单元15-4输出的控制信号，第四开关14-4执 行控制，使得流过第四恒流控制电路单元15-4的电流变成被预设成驱动第一LED单元13-1 至第四LED单元13-4的参考电流。 0085 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1、第二LED单元 13-2、第三LED单元13-3和第四LED单元13-4。此外，如图4和图5中所示，在时刻t 3 ，第 三开关截止，并且可通过第四恒流控制电路单元15-。

46、4的恒流控制形成阶梯输入电流。 0086 当纹波电压越过峰值并且逐渐减小时，LED单元以从第四LED单元13-4至第一 LED单元13-1的顺序来顺序地截止。当第四LED单元13-4截止(在时刻t 4 )时，电流比 较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i 4 不是预设值，并且反转第四开关控 制信号S 4 ，从而将第三开关14-3闭合(导通)。在这种情况下，第一开关控制信号S 1 和第 二开关控制信号S 2 被保持在它们之前的状态，使得第一开关14-1和第二开关14-2保持断 开(截止)状态。同时，响应于从第三恒流控制电路单元15-3输出的控制信号，第三开关 14-3开始恒流控制，。

47、使得流过第三恒流控制电路单元15-3的电流被保持在被预设成驱动 第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流。 0087 以上述间隔t 0 至t 3 期间执行的恒流控制的倒序，执行后续的电流控制操作，因此 说 明 书CN 104254185 A 11 8/34页 12 这里将省去对其的详细描述。 0088 尽管已描述本示例性实施例，使得通过多级恒流控制以阶梯形式增大或减小LED 驱动电流，但本发明不限于此，而是可通过不同地设置用于恒流控制的参考电流来改变LED 驱动电流的波形。 0089 图6是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。 0090 由于除了LED。

48、单元13-1-1至13-N-M之外，图6中示出的示例性实施例的LED发 光装置的构造与以上针对图3描述的示例性实施例的LED发光装置的构造相同，因此这里 将省去对其的描述。 0091 在本示例性实施例中，LED单元中的每个被配置为使得多个LED彼此并联连接，例 如，第一LED单元13-1-1至13-1-M被配置为使得M个LED彼此并联连接。这里，出于增加 LED照明灯的光通量或者增大LED照明灯的能力的目的，可增加并联连接的LED的数量。 0092 如上所述，本发明的示例性实施例被配置为使用AC电压以恒流顺序地驱动串联 连接的LED，使得如图4和图5中所示可提供以阶梯形式增大或减小的电流，因此。

49、提供接近 等于AC电压的正弦波的LED驱动电流，从而能够解决与功率因数、THD等相关的问题。 0093 通过控制电流使得电流在每级具有恒定值，可在AC电压变化(失真、或电压大小 增大或减小)的情况下提供恒定的驱动电流，从而提高AC驱动的LED的光输出效率。 0094 在图7中示出使用多级电流驱动生成阶梯形状的LED驱动电流的方法。 0095 图7是示出根据多级电流驱动供应给LED的AC电压和电流的波形的波形图。 0096 如图7中所示，在向LED施加预定电压之前，LED保持截止状态。因此，在输入电压 达到LED的导通电压之前，存在其中不存在输入电流的LED截止间隔。由于这种电流-电 压操作特性，导致被定义为输入有效功率与输入视在功率之比的功率因数可劣化并且谐波 分量可增加。在这种情况下，根据LED的驱动电压(Vf)的特性，出现LED截止间隔，这可能 导致取决于LED截止间隔大小的闪烁现象、劣化的功率因数。