CN105230126B - 使用双桥二极管的led驱动电路以及包括其的led照明装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，提供了一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括：第一整流模块，连接到交流电源，用于对施加的交流电压全波整流，并且用于将已经被全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到交流电源，用于对施加的交流电压全波整流以产生第二整流电压，用于在充电段使用产生的第二整流电压充入能量，并且用于在补偿段将第二驱动电压提供到LED发光模块。

Description

使用双桥二极管的LED驱动电路以及包括其的LED照明装置
技术领域
本发明涉及一种使用双桥二极管的发光二极管(LED)驱动电路以及一种包括该发光二极管驱动电路的LED照明装置，更具体地，涉及这样一种使用双桥二极管的LED驱动电路以及一种包括该LED驱动电路的LED照明装置，其中，该LED驱动电路能够使用可在其中充入能量或可从其中放出能量的元件和/或电路来补偿LED照明的光学输出。
背景技术
发光二极管(LED)通常按照直流(DC)驱动方案来驱动。在DC驱动方案的情况中，必然需要诸如开关模式电源(SMPS)等的交流(AC)到DC转换器。然而，这样的电力转换器提高了照明设备的制造成本、使得难以使照明设备小型化、降低了照明设备的能量效率并且由于短的寿命而缩短了照明设备的寿命。
为了解决DC驱动方案的这些问题，已经(在第10-2012-0032509号韩国专利公开公布等中)提出了LED的AC驱动方案。然而，在根据该技术的电路的情况下，功率因数由于输入电压与从LED输出的电流之间的不一致而减小，并且LED的非发射段长，从而发生用户识别出照明的闪烁的闪烁现象。
为了解决如上所述的LED的AC驱动方案的问题，已经(在第10-2012-0041093号韩国专利公开公布等中)提出了AC LED的顺序驱动方案。根据上述的AC LED的顺序驱动方案，在输入电压随着时间增大的情形中，第一LED首先在Vf1下开始发射光，串联连接到第一LED的第二LED在作为比Vf1高的电压的Vf2下开始发射光，串联连接到第二LED和第一LED的第三LED在作为比Vf2高的电压的Vf3下开始发射光。另外，在输入电压随着时间减小的情形中，第三LED首先在Vf3下停止发射光，第二LED在Vf2下停止发射光，最后第一LED在Vf1下停止发射光，使得LED驱动电流被设计为接近于输入电压。根据上述的AC LED的顺序驱动方案，LED驱动电流以与AC输入电压相似的形式聚集，从而改善了功率因数，但仍然发生在输入电压未达到Vf1的非发射段中的闪烁现象，并且每个LED发光模块的发光时间彼此不同，使得照明装置的光学特性不一致。
为了解决如上所述的AC LED的顺序驱动方案的问题，已经(在第10-2010-0107196号韩国专利公开公布中)提出了用于使用平滑电容器和功率因数校正电路等来去除非发射段的各种技术。然而，根据这些技术，总谐波失真(THD)由于电流在平滑电容器开始被充电的时间点快速地增大的元件特性而劣化。另外，由于为了在非发射段中驱动所有的LED平滑电容器应保持至少Vf3或更大的电压，因此需要高电容。此外，由于这个原因，增加了平滑电容器的成本，并且难以使LED照明设备小型化。图1a是示出根据现有技术的包括平滑电容器的LED照明装置的构造的框图，图1b是用于描述输入到图1a中示出的LED照明装置的AC电源的电压波形、AC电源的电流波形和实际上施加到LED组的驱动电压的波形的波形图。如在图1a中所示，根据现有技术的包括平滑电容器的LED照明装置可被构造成包括整流模块10、LED驱动模块20、包括多个LED组31至34的LED模块30以及平滑电容器Cdc1。整流模块10包括由四个二极管D1至D4形成的全桥二极管，并且用来对施加的AC电压VAC全波整流并输出全波整流电压Vrec。平滑电容器Cdc1根据整流电压Vrec的电压电平被充放电以用来使整流电压Vrec平滑。平滑电容器Cdc1的电容可根据需要来不同地构造。在图1a中示出的现有技术的情况下，示出了平滑电容器Cdc1的电容被选择为使得平滑电容器Cdc1的最小电压电平为Vf3或更大以在非发射段驱动三个LED组31至33的示例。LED驱动模块20决定施加的驱动电压Vp的电压电平并且根据驱动电压Vp的电压电平来控制多个LED组31至34的驱动。LED驱动模块20可控制四个LED组31至34的驱动。然而，由于输入到LED组31至34的驱动电压Vp由于如上所述的平滑电容器Cdc1而保持在至少Vf3或更大，因此各自控制第一LED组31和第二LED组32的驱动的第一LED组驱动单元VDR1和第二LED组驱动单元VDR2基本上不操作。LED驱动模块20根据驱动电压Vp的电压电平(平滑电容器Cdc1的波纹电压的电压电平)来控制第三LED组驱动单元VDR3或第四LED组驱动单元VDR4以执行控制使得第一LED组31至第三LED组33或第一LED组31至第四LED组34发射光。然而，在如图1a所示的现有技术的情况下，AC电源的输入电流IAC和LED驱动电流通过平滑电容器Cdc1而彼此完全去耦，LED模块30的光量和功率特性完全取决于平滑电容器Cdc1。同时，如在图1b的AC电源的输入电流IAC的波形图中所示，可确定的是，导电时间(即，平滑电容器Cdc1的充电时间)(时间段t1至t3和t5至t7)相对短，并且输入电流的幅值大(尖锐)。因此，在如图1a和图1b所示的现有技术的情况下，从AC电源输入的电流IAC基本上不用于驱动LED，THD和功率因数(PF)特性显著劣化，从而难以将如图1a和图1b中所示的现有技术应用于高容量产品。
同时，为了解决如上所述的现有技术的问题，已经提出了包括诸如填谷电路(valley-fill circuit)的功率因数校正电路的LED照明装置。图2a是示出根据现有技术的包括填谷电路的LED照明装置的构造的框图，图2b是用于描述输入到图2a中示出的LED照明装置的AC电源的电压波形、AC电源的电流波形、实际上施加到LED组的驱动电压的波形以及LED驱动电流的波形图。如在图2a中所示，包括填谷电路的LED照明装置可被构造成包括整流模块10、LED驱动模块20、包括多个LED组31至34的LED模块30以及填谷电路40。由于对于整流模块10、LED驱动模块20以及包括多个LED组31至34的LED模块30的描述与上面参照图1a提供的描述相同，因此将省略对于重复内容的描述，并且将主要描述填谷电路40。作为校正功率因数的电路的填谷电路40根据整流电压Vrec的电压电平被充放电以用来补偿整流电压Vrec。虽然可根据需要采用和使用具有各种电容的填谷电路，但是在图2a和图2b中示出了填谷电路40的容量被选择成驱动至少两个LED组31和32的示例。因此，输入到LED组31至34的驱动电压Vp由于填谷电路40而保持在至少Vf2或更大，控制第一LED组31的驱动的第一LED组驱动单元VDR1基本上不操作。LED驱动模块20根据驱动电压Vp的电压电平来控制第二LED组驱动单元VDR2、第三LED组驱动单元VDR3或第四LED组驱动单元VDR4以执行控制，使得第一LED组31和第二LED组32、第一LED组31至第三LED组33或者第一LED组31至第四LED组34发射光。在如图2a所示的现有技术的情况下，如图2b的AC电源的输入电流IAC的波形图所示，为了驱动LED模块30，从AC电源输入的输入电流IAC和存储在填谷电路40中的电容器C1和C2的能量被彼此一起使用，从而与根据现有技术的包括平滑电容器的LED照明装置相比可减小电容器的电容。此外，在PF特性方面，与根据现有技术的包括平滑电容器的LED照明装置相比可保持相对高的值。然而，如图2b的AC电源的输入电流IAC的波形图所示，可确定的是，导电时间(即，填谷电路40的充电时间)(时间段t3至t4和t11至t12)相对短，输入电流的幅值大(尖锐)。因此，在如图2a和图2b所示的现有技术的情况下，为了改善THD特性，需要单独的电流限制电路，并且可仅从输入电压VAC变成所有的四个LED组31至34在其下被驱动的电压电平(即，Vf4)的时间点到输入电压VAC变成最大值的时间点执行填谷电路40的充电。
另一方面，为了解决如上所述的现有技术的问题，已经提出了使用诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等来控制对能量充入或放出单元进行充电和/或放电的技术。然而，在该技术的情况下，由于在有源元件中消耗的能量而产生充放电损失。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)第10-2012-0032509号韩国专利公开公布
(专利文献2)第10-2012-0041093号韩国专利公开公布
(专利文献3)第10-2010-0107196号韩国专利公开公布
发明内容
技术问题
本发明用于解决如上所述的现有的问题。
本发明的目的是提供使用双桥二极管的发光二极管(LED)驱动电路以及包括该发光二极管驱动电路的LED照明装置，所述LED驱动电路能够通过去除非发射段来有效地去除闪烁现象。
本发明的另一目的是提供使用双桥二极管的LED驱动电路以及包括该LED驱动电路的LED照明装置，其中，所述LED驱动电路能够使用第二整流单元来改善LED照明装置的总谐波失真(THD)特性和功率因数两者，第二整流单元产生将被充在能量充放元件(或电路)中的整流电压，用于从同一交流(AC)电提供第二驱动电压，并且与用于提供第一驱动电压的第一整流单元分离。
本发明的又一目的是提供使用双桥二极管的LED驱动电路以及包括该LED驱动电路的LED照明装置，所述LED驱动电路能够通过构造在补偿段中仅使用无源元件将第二驱动电压提供到LED模块的第二驱动电压提供模块来使在能量充放元件(或电路)的充放电时的损失最小化。
技术方案
下面将描述如上所述的用于实现本发明的目的以及将要描述的本发明的独特效果的本发明的典型构造。
根据本发明的一方面，提供了一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括：第一整流模块，连接到AC电源，对施加的AC电压全波整流，以及将全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到AC电源，对施加的AC电压全波整流以产生第二整流电压，在充电段中使用产生的第二整流电压充入能量，以及在补偿段中将第二驱动电压提供到LED发光模块。
第二驱动电压提供模块可包括：第一线电容器，串联连接在AC电源的第一输出端子与第二整流单元的第一输入端子之间，调整从AC电源施加的AC电压，以及将调整的AC电压输出到第二整流单元的第一输入端子；第二线电容器，串联连接在AC电源的第二输出端子与第二整流单元的第二输入端子之间，调整从AC电源施加的AC电压，以及将调整的AC电压输出到第二整流单元的第二输入端子；第二整流单元，对从第一线电容器和第二线电容器输入的调整的AC电压全波整流以产生并输出第二整流电压；能量充放单元，连接在第二整流单元的第一输出端子与第二输出端子之间，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，以及在补偿段中放电以提供第二驱动电压。
第一线电容器和第二线电容器可延迟施加的AC电压的相位并且逐步减小施加的AC电压。
能量充放单元可包括：能量充放元件，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，以及在补偿段中放电以提供第二驱动电压；以及第一整流电压阻断单元，串联连接在第一整流模块的第一输出端子与能量充放元件之间，并且阻断从第一整流模块输出的第一整流电压，使得第一整流电压不被充在能量充放元件中。
能量充放元件可以是充放电电容器。
第一整流电压阻断单元可以是二极管。
第一线电容器的电容和第二线电容器的电容可以彼此相同。
补偿段可以是第一整流电压的电压电平小于Vf1的段。
LED发光模块可包括第一LED组至第n LED组(n为2或更大的整数)，LED驱动电路还可包括在非补偿段中根据第一驱动电压的电压电平来顺序地驱动第一LED组至第n LED组并且在补偿段中根据第二驱动电压的电压电平来驱动第一LED组至第n LED中的至少一个的LED驱动模块。
补偿段可以是第一整流电压的电压电平小于Vf2的段。
第一线电容器或第二线电容器可在充电段中通过施加的AC电压来充电，并且可在第二驱动电压不在补偿段中通过能量充放单元来提供的段中放电以通过第一整流模块而将第二驱动电压提供到LED发光模块。
根据本发明的另一方面，提供了一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括：第一整流模块，连接到AC电源，对施加的AC电压全波整流，以及将全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到AC电源，转换施加的AC电压以产生直流(DC)电压，以及在补偿段中将产生的DC电压作为第二驱动电压而提供到LED发光模块。
第二驱动电压提供模块可包括：电力转换单元，转换从AC电源输入的AC电压以产生DC电压；第一整流电压阻断单元，串联连接在第一整流模块的第一输出端子与电力转换单元之间，并且阻断从第一整流模块输出的第一整流电压。
LED发光模块可包括第一LED组至第n LED组(n为2或更大的整数)，LED驱动电路还可包括在非补偿段中根据第一驱动电压的电压电平来顺序地驱动第一LED组至第n LED组并且在补偿段中根据第二驱动电压的电压电平来驱动第一LED组至第n LED中的至少一个的LED驱动模块。
根据本发明的又一方面，提供了一种LED照明装置，所述LED照明装置包括：第一整流模块，连接到AC电源，对施加的AC电压全波整流，以及将全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到AC电源，对施加的AC电压全波整流以产生第二整流电压，在充电段中使用产生的第二整流电压充入能量，以及在补偿段中将第二驱动电压提供到LED发光模块；LED发光模块，在非补偿段中通过接收从第一整流模块提供的第一驱动电压来驱动，并且在补偿段中通过接收从第二驱动电压提供模块提供的第二驱动电压来驱动。
第二驱动电压提供模块可包括：第一线电容器，串联连接在AC电源的第一输出端子与第二整流单元的第一输入端子之间，调整从AC电源施加的AC电压，以及将调整的AC电压输出到第二整流单元的第一输入端子；第二线电容器，串联连接在AC电源的第二输出端子与第二整流单元的第二输入端子之间，调整从AC电源施加的AC电压，以及将调整的AC电压输出到第二整流单元的第二输入端子；第二整流单元，对从第一线电容器和第二线电容器输入的调整的AC电压全波整流以产生并输出第二整流电压；能量充放单元，连接在第二整流单元的第一输出端子和第二输出端子之间，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，以及在补偿段中放电以提供第二驱动电压。
第一线电容器和第二线电容器可延迟施加的AC电压的相位并且逐步减小施加的AC电压。
能量充放单元可包括：能量充放元件，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，以及在补偿段中放电以提供第二驱动电压；第一整流电压阻断单元，串联连接在第一整流模块的第一输出端子与能量充放元件之间，并且阻断从第一整流模块输出的第一整流电压，使得第一整流电压不被充在能量充放元件中。
能量充放元件可以是充放电电容器。
第一整流电压阻断单元可以是二极管。
第一线电容器的电容和第二线电容器的电容可以彼此相同。
补偿段可以是第一整流电压的电压电平小于Vf1的段。
LED发光模块可包括第一LED组至第n LED组(n为2或更大的整数)，LED照明装置还可包括在非补偿段中根据第一驱动电压的电压电平来顺序地驱动第一LED组至第n LED组并且在补偿段中根据第二驱动电压的电压电平来驱动第一LED组至第n LED中的至少一个的LED驱动模块，其中，LED发光模块通过接收从第一整流模块提供的第一驱动电压而根据LED驱动模块的控制来顺序地驱动，至少一个LED组在补偿段中通过接收从第二驱动电压提供模块提供的第二驱动电压根据LED驱动模块的控制而被驱动。
补偿段可以是第一整流电压的电压电平小于Vf2的段。
第一线电容器或第二线电容器可在充电段中通过施加的AC电压来充电，并且可在第二驱动电压不在补偿段中通过能量充放单元来提供的段中放电以通过第一整流模块而将第二驱动电压提供到LED发光模块，LED模块可通过在第二驱动电压不在补偿段中提供的段中接收第二驱动电压来驱动。
根据本发明的再一方面，提供了一种LED照明装置，所述照明装置包括：第一整流模块，连接到AC电源，对施加的AC电压全波整流，以及将全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到AC电源，转换施加的AC电压以产生DC电压，以及在补偿段中将产生的DC电压作为第二驱动电压而提供到LED发光模块；LED发光模块，在非补偿段中通过接收从第一整流模块提供的第一驱动电压来驱动，并且在补偿段中通过接收从第二驱动电压提供模块提供的第二驱动电压来驱动。
第二驱动电压提供模块可包括：电力转换单元，转换从AC电源输入的AC电压以产生DC电压；第一整流电压阻断单元，串联连接在第一整流模块的第一输出端子与电力转换单元之间，并且阻断从第一整流模块输出的第一整流电压。
LED发光模块可包括第一LED组至第n LED组(n为2或更大的整数)，LED照明装置还可包括在非补偿段中根据第一驱动电压的电压电平来顺序地驱动第一LED组至第n LED组并且在补偿段中根据第二驱动电压的电压电平来驱动第一LED组至第n LED中的至少一个的LED驱动模块，其中，LED发光模块通过接收从第一整流模块提供的第一驱动电压根据LED驱动模块的控制被顺序地驱动，至少一个LED组在补偿段中通过接收从第二驱动电压提供模块提供的第二驱动电压而根据LED驱动模块的控制被驱动。
有益效果
根据本发明的示例性实施例，去除了非发射段，由此使得能够去除闪烁现象。
另外，根据本发明的示例性实施例，用于从同一交流(AC)电提供第二驱动电压的产生将被充在能量充放元件(或电路)中的整流电压的第二整流单元与用于提供第一驱动电压的第一整流单元分离地使用，由此使得能够改善LED照明装置的总谐波失真(THD)特性和功率因数两者。
此外，根据本发明的示例性实施例，第二驱动电压提供模块仅使用无源元件来构造，由此使得能够使在能量充放元件(或电路)的充放电时的损失最小化。
附图说明
图1a是示出根据现有技术的包括平滑电容器的发光二极管(LED)照明装置的构造的框图。
图1b是用于描述输入到在图1a中示出的LED照明装置的交流(AC)电源的电压波形、AC电源的电流波形和实际上施加到LED组的驱动电压的波形的波形图。
图2a是示出根据现有技术的包括填谷电路的LED照明装置的构造的框图。
图2b是用于描述输入到在图2a中示出的LED照明装置的AC电源的电压波形、AC电源的电流波形、实际上施加到LED组的驱动电压的波形和LED驱动电流的波形图。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的LED照明装置的示意性构造的框图。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的LED照明装置的详细构造的框图。
图5a是根据本发明的示例性实施例的用于描述在被构造成执行对于第二正向电压电平的补偿的LED照明装置中的输入到第一整流模块的AC电压、输入到第二整流单元的调整的AC电压、从AC电源输入的AC电流、施加到LED模块的驱动电压和LED驱动电流的波形图。
图5b是根据本发明的示例性实施例的用于描述在被构造成执行对于第二正向电压电平的补偿的LED照明装置中的第一线电容器和第二线电容器的充电/放电电流和能量充放元件的充电/放电电流的波形图。
图6是示出根据本发明的另一示例性实施例的LED照明装置的详细构造的框图。
具体实施方式
将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。为了实践本发明，将向本领域技术人员详细地描述这些示例性实施例。应该理解的是，本发明的各种示例性实施例彼此不同，但不必是排它的。例如，在不脱离与示例性实施例有关的本发明的精神和范围的情况下，在本说明书中描述的特定的形状、结构和特性可以以另一示例性实施例来实施。另外，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可改变在每个公开的示例性实施例中的单个组件的位置或布置。因此，下面描述的详细描述不应被解释为限制性的。另外，如果被适当地描述，则本发明的范围仅通过权利要求以及它们的等同物来限定。相似的附图标记将在所有的附图中用于描述相同或相似的功能。
以下，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，使得本发明所属领域的技术人员可容易地实践本发明。
[本发明的示例性实施例]
在本发明的示例性实施例中，术语“发光二极管(LED)组”是指多个LED(或多个发光单元)彼此串联、并联或串并联连接使得所述多个LED的操作根据LED驱动模块的控制而被控制在一个单元中(即，所述多个LED彼此一起被导通或截止)的LED的集合。
此外，术语“第一正向电压电平Vf1”是指可驱动第一LED组的阈值电压电平，术语“第二正向电压电平Vf2”是指可驱动彼此串联连接的第一LED组和第二LED组的阈值电压电平，术语“第三正向电压电平Vf3”是指可驱动彼此串联连接的第一LED组至第三LED组的阈值电压电平。即，“第n正向电压电平Vfn”是指可驱动彼此串联连接的第一LED组至第n LED组的阈值电压电平。
另外，术语“LED驱动模块”是指接收交流(AC)电压以驱动并控制LED的模块，虽然将在本说明书中主要描述使用整流电压控制LED的驱动的示例性实施例，但是本发明不限于此，而是应该被普遍且广泛地解释。
此外，术语“顺序驱动方案”是指在接收幅值随着时间改变的输入电压以驱动LED的LED驱动模块中，多个LED组根据施加的输入电压的增大而顺序地发射光并且根据施加的输入电压的减小而顺序地截止的驱动方案。
另外，术语“第一驱动电压”是指输入电压本身或者通过不断地处理输入电压(例如，通过诸如整流电路等的过程来处理输入电压)而产生并且首先提供到LED组的驱动电压。此外，术语“第二驱动电压”是指从输入电压存储到LED组的能量存储元件二次提供的驱动电压。通过示例的方式，第二驱动电压可为从输入电压存储到LED组的充电电容器提供的驱动电压。因此，除了被称为“第一驱动电压”或“第二驱动电压”的情况之外，术语“驱动电压”解释为包括提供到LED组的第一驱动电压和/或第二驱动电压。
另外，作为在顺序驱动方案中输入电压(整流电压)的电压电平小于预设正向电压电平的段的术语“补偿段”是指驱动电流不提供到LED组的段。例如，第一正向电压电平Vf1补偿段是指整流电压的电压电平小于Vf1的段。在这种情况下，补偿段变成非发射段。另外，第二正向电压电平Vf2补偿段是指整流电压的电压电平小于Vf2的段。因此，第n正向电压电平Vfn补偿段是指整流电压的电压电平小于Vfn的段。另外，术语“第一正向电压电平Vf1补偿”是指在第一正向电压电平Vf1补偿段中通过将第二驱动电压提供到LED组来将驱动电流提供到LED组，术语“第二正向电压电平Vf2补偿”是指在第二正向电压电平Vf2补偿段中将第二驱动电压提供到LED组。因此，术语“第n正向电压电平Vfn补偿”是指在第n正向电压电平Vfn补偿段中将第二驱动电压提供到LED组。
另外，作为在顺序驱动方案中输入电压(整流电压)的电压电平是预设正向电压电平或更大的段的术语“非补偿段”(或“正常操作段”)是指将输入电压(第一驱动电压)提供到LED组以使得LED组发射光的段。作为示例，在执行第一正向电压电平Vf1补偿的示例性实施例中的“非补偿段”(或“正常操作段”)是指输入电压的电压电平是Vf1或更大的段，在执行第二正向电压电平Vf2补偿的示例性实施例中的“非补偿段”(或“正常操作段”)是指输入电压的电压电平是Vf2或更大的段。因此，在执行第n正向电压电平Vfn补偿的示例性实施例中的“非补偿段”(或“正常操作段”)是指输入电压的电压电平是Vfn或更大的段。
另外，术语“LED组电压电平”是指跨越特定LED组的两端施加的电压电平。例如，第一LED组电压电平是指跨越第一LED组的两端施加的电压电平，第二LED组电压电平是指跨越第二LED组的两端施加的电压电平。因此，“第n LED组电压电平”是指跨越第n LED组的两端施加的电压电平。
此外，使用诸如V1、V2、V3、……、t1、t2、……、T1、T2、T3等的术语以表示任意特定电压、特定时间点、特定温度等，在本公开中不用于表示绝对值，而是用于将彼此区分开的相对值。
LED照明装置的概述
图3是示出根据本发明的示例性实施例的LED照明装置的示意性构造的框图。以下，将参照图3示意性地描述根据本发明的示例性实施例的LED照明装置1000的构造和功能。
首先，根据本发明的示例性实施例的LED照明装置1000可被构造成包括包括第一整流模块1100、LED驱动模块1200和第二驱动电压提供模块1400的LED驱动电路1500以及根据LED驱动电路的控制而被驱动的LED发光模块1300。
LED驱动电路1500从AC电源接收AC电压VAC并对接收的AC电压整流以产生第一整流电压Vrec1。另外，LED驱动电路1500被构造成将产生的第一整流电压Vrec1作为第一驱动电压提供到LED发光模块1300以控制LED发光模块1300的驱动。出于说明的目的以及出于清楚理解的目的，以下，将描述根据本发明的LED驱动电路1500对输入AC电压VAC整流然后使用产生的整流电压控制LED发光模块1300的驱动的示例性实施例。因此，在这个示例性实施例中，第一驱动电压是第一整流电压Vrec1。然而，将注意的是，根据本发明的LED驱动电路1500不限于使用第一整流电压Vrec1，而可应用于可采用顺序驱动方案的各种情况，即，输入电压的幅值随着时间改变。例如，根据本发明的LED驱动电路1500也可用于驱动可通过直接接收施加到其的AC电压VAC而被顺序地驱动的AC LED(例如，LED组以反并联(reverseparallel)来设置的LED)。
另外，根据本发明的LED驱动电路1500被构造成从AC电源接收AC电压VAC、对接收的AC电压整流以产生第二整流电压Vrec2、在如上所述的非补偿段期间使用产生的第二整流电压Vrec2充入能量并且在如上所述的补偿段期间将存储的能量作为第二驱动电压提供到LED发光模块1300。由于上述的构造，根据本发明的LED驱动电路1500去除了LED发光模块1300的非发射段，由此使得能够改善闪烁现象。
为了执行如上所述的功能，如图3中所示，根据本发明的示例性实施例的LED照明装置1000可包括第一整流模块1100、LED驱动模块1200、第二驱动电压提供模块1400和LED发光模块1300。
首先，LED发光模块1300可包括多个LED组。包括在LED发光模块1300中的多个LED组可在非补偿段中根据LED驱动模块1200的控制来顺序地发射光以及顺序地截止。虽然在图3和图4中示出了包括第一LED组1301、第二LED组1302、第三LED组1303和第四LED组1304的LED发光模块1300，但是对于本领域技术人员将明显的是，可根据需要不同地修改包括在LED发光模块1300中的LED组的数量。
同时，根据另一示例性实施例，第一LED组1301、第二LED组1302、第三LED组1303和第四LED组1304也可分别具有不同的正向电压电平。例如，在第一LED组1301、第二LED组1302、第三LED组1303和第四LED组1304分别包括不同数量的LED元件的情况下，第一LED组1301、第二LED组1302、第三LED组1303和第四LED组1304将具有不同的正向电压电平。
根据本发明的第一整流模块1100被构造成对从外部电源输入的AC电压VAC整流以产生并输出第一整流电压Vrec1。作为第一整流模块1100，可使用诸如全波整流电路、半波整流电压等的各种已知的整流电路中的一种。从第一整流模块1100输出的第一整流电压Vrec1被输出到LED发光模块1300和LED驱动模块1200。在图3和图4中示出了包括四个二极管D1至D4的桥接全波整流电路。
根据本发明的LED驱动模块1200决定输入驱动电压(在非补偿段中的第一驱动电压(第一整流电压Vrec1)或在补偿段中的第二驱动电压)的电压电平，并且根据驱动电压的决定幅值来确定将提供到LED发光模块1300(更具体地，包括在LED发光模块1300中的多个LED组1301至1304中的每个)的LED驱动信号的幅值、提供时间点和阻断时间点。另外，LED驱动模块1200被构造成在LED驱动信号的确定提供时间点将具有确定幅值的LED驱动信号提供到一个LED组或多个LED组(一个或更多个1301至1304)并且在LED驱动信号的确定阻断时间点停止将LED驱动信号提供到一个LED组或多个LED组(一个或更多个1301至1304)，从而控制LED发光模块1300的驱动。下面将参照图4来描述根据本发明的LED驱动模块1200的详细构造和功能。
根据本发明的第二驱动电压提供模块1400与第一整流模块1100并联连接到AC电源，并且被构造成对从AC电源施加的AC电压全波整流以产生第二整流电压Vrec2、在充电段使用产生的第二整流电压Vrec2存储能量以及在补偿段将存储的能量作为第二驱动电压提供到LED发光模块1300。下面将参照图4描述根据本发明的第二驱动电压提供模块1400的详细构造和功能。
LED驱动模块的构造和功能
图4是示出根据本发明的示例性实施例的LED照明装置的详细构造的框图。以下，将参照图4描述根据本发明的示例性实施例的LED照明装置1000的详细构造和功能。
LED驱动控制功能
如图4中所示，为了驱动和控制LED组1301至1304，根据本发明的LED驱动模块1200可包括多个LED组驱动单元1220和LED驱动控制单元1210。
首先，LED驱动控制单元1210被构造成决定输入驱动电压(在非补偿段中从第一整流模块1100输入的第一驱动电压或在补偿段中从第二驱动电压提供模块1400输入的第二驱动电压)的幅值，并且根据驱动电压的幅值来确定将提供到LED组1301至1304中的每个的LED驱动信号的幅值、提供时间点和阻断时间点。另外，LED驱动控制单元1210被构造成在用于每个LED组的LED驱动信号的确定提供时间点控制LED组驱动单元1220以将LED驱动信号提供到相应的LED组，由此使相应的LED组导通，以及在用于每个LED组的LED驱动信号的确定阻断时间点控制LED组驱动单元1220以阻断LED驱动信号提供到相应的LED组，由此使相应的LED组截止。
多个LED组驱动单元1220按照一对一的方案与多个LED组1301至1304对应，并且用于根据LED驱动控制单元1210的控制将LED驱动信号提供到多个LED组1301至1304中的每个或者阻断LED驱动信号提供到多个LED组1301至1304中的每个。更详细地，如图4中所示，第一LED组驱动单元1201连接到第一LED组1301并且被构造成根据LED驱动控制单元1210的控制来将LED驱动信号提供到第一LED组1301或者阻断LED驱动信号提供到第一LED组1301。相似地，第二LED组驱动单元1202和第三LED组驱动单元1203分别连接到第二LED组1302和第三LED组1303，并且被构造成将LED驱动信号提供到相应的LED组或者阻断LED驱动信号提供到相应的LED组。另外，同样地，第四LED组驱动单元1204连接到第四LED组1304，并且被构造成根据LED驱动控制单元1210的控制来将LED驱动信号提供到第四LED组1304或者阻断LED驱动信号提供到第四LED组1304。
如上所述的LED组驱动单元1201至1204可使用诸如双极结型晶体管(BJT)或场效应晶体管(FET)等的其种类不限的电子开关元件来实施。在使用电子开关元件来实施LED组驱动单元1201至1204的情况下，LED驱动控制单元1210使用具有脉冲形式的控制信号来控制LED组驱动单元1201至1204中的每个的导通和截止，由此控制向特定LED组提供LED驱动信号以及阻断LED驱动信号到特定LED组。
同时，更优选地，根据本发明的LED组驱动单元1201至1204被构造成根据LED驱动控制单元1210的控制来控制路径P1至P4的接通/断开并且同时执行恒定电流控制功能。为了执行上述恒定电流控制功能，根据本发明的LED组驱动单元1201至1204中的每个可包括恒定电流控制单元(未示出)。恒定电流控制单元可使用各种已知的技术来实施。例如，根据本发明的恒定电流控制单元可包括用于检测电流的感测电阻器、用于将参考电流值和当前检测的电流值彼此进行比较的差分放大器以及被构造成根据差分放大器的输出来控制路径的连接并且在路径被连接的情况下将流过路径的LED驱动电流值控制为恒定电流的开关元件。
更详细地，在驱动电压Vp的电压电平是第一正向电压电平Vf1或更大且小于第二正向电压电平Vf2的段中，第一LED组驱动单元1201根据LED驱动控制单元1210的控制而被导通，使得第一电流路径P1被连接。因此，第一LED驱动电流ILED1流过第一电流路径P1。第一LED组驱动单元1201检测第一LED驱动信号(驱动电流)ILED1并执行恒定电流控制功能，使得第一LED驱动信号ILED1可维持为第一参考电流IREF1。
相似地，在驱动电压Vp的电压电平是第二正向电压电平Vf2或更大且小于第三正向电压电平Vf3的段中，根据LED驱动控制单元1210的控制，第一LED组驱动单元1201被截止且第二LED组驱动单元1202被导通，使得第二电流路径P2被连接。因此，第二LED驱动电流ILED2流过第二电流路径P2。第二LED组驱动单元1202检测第二LED驱动信号(驱动电流)ILED2并执行恒定电流控制功能，使得第二LED驱动信号ILED2可维持为第二参考电流IREF2。
另外，在驱动电压Vp的电压电平是第三正向电压电平Vf3或更大且小于第四正向电压电平Vf4的段中，根据LED驱动控制单元1210的控制，第二LED组驱动单元1202被截止且第三LED组驱动单元1203被导通，使得第三电流路径P3被连接。因此，第三LED驱动电流ILED3流过第三电流路径P3。第三LED组驱动单元1203检测第三LED驱动信号(驱动电流)ILED3并执行恒定电流控制功能，使得第三LED驱动信号ILED3可维持为第三参考电流IREF3。
最后，在驱动电压Vp的电压电平是第四正向电压电平Vf4或更大的段中，根据LED驱动控制单元1210的控制，第三LED组驱动单元1203被截止且第四LED组驱动单元1204被导通，使得第四电流路径P4被连接。因此，第四LED驱动电流ILED4流过第四电流路径P4。第四LED组驱动单元1204检测第四LED驱动信号(驱动电流)ILED4并执行恒定电流控制功能，使得第四LED驱动信号ILED4可维持为第四参考电流IREF4。
同时，根据本发明的LED驱动电路1500可被构造成通过将第一参考电流IREF1、第二参考电流IREF2、第三参考电流IREF3和第四参考电流IREF4的值设定为彼此不同而使第一LED驱动电流ILED1至第四LED驱动电流ILED4接近于正弦波形，从而LED驱动电流的波形可接近于整流电压的波形以改善功率因数(PF)和总谐波失真(THD)特性。例如，第四LED组驱动单元1204可通过接收施加到其的第四驱动控制信号(例如，4V)来操作并且可被构造成将第四LED驱动电流ILED4控制为100mA的恒定电流。另外，第三LED组驱动单元1203可通过接收施加到其的第三驱动控制信号(例如，3V)来操作并且可被构造成将第三LED驱动电流ILED3控制为作为第四LED驱动电流ILED4的80％至95％的80mA至95mA中的任何一个值的恒定电流。相似地，第二LED组驱动单元1202可通过接收施加到其的第二驱动控制信号(例如，2V)来操作并且可被构造成将第二LED驱动电流ILED2控制为作为第四LED驱动电流ILED4的65％至80％的65mA至80mA中的任何一个值的恒定电流。另外，第一LED组驱动单元1201可通过接收施加到其的第一驱动控制信号(例如，1V)来操作并且可被构造成将第一LED驱动电流ILED1控制为作为第四LED驱动电流ILED4的30％至65％的30mA至65mA中的任何一个值的恒定电流。
根据第一示例性实施例的第二驱动电压提供模块的构造和功能
以下，将参照图4来描述根据本发明的第二驱动电压提供模块1400的构造和功能。如图4中所示，根据本发明的第二驱动电压提供模块1400可包括第一线电容器CL1、第二线电容器CL2、第二整流单元1420和能量充放单元1430。
根据本发明的第二驱动电压提供模块1400区别于现有技术的最显著的特征是第二驱动电压提供模块1400包括对从AC电源输入的AC电压VAC全波整流以产生第二整流电压Vrec2的单独的第二整流单元1420。即，本发明被构造成通过将第一整流模块1100与第二整流单元1420彼此分离来改善PF特性和THD特性两者，其中，所述第一整流模块1100将第一整流电压Vrec1作为第一驱动电压提供到LED发光模块1300，所述第二整流单元1420将第二整流电压Vrec2提供到能量充放单元1430。
第一线电容器CL1和第二线电容器CL2位于AC电源与第二整流单元1420之间以将用于充电的DC电和AC电(第二整流电压Vrec2)彼此分离。更优选地，第一线电容器CL1串联连接在AC电源的第一输出端子与第二整流单元的第一输入端子之间，第二线电容器CL2串联连接在AC电源的第二输出端子与第二整流单元的第二输入端子之间。
另外，第一线电容器CL1和第二线电容器CL2用于调整AC电源的AC电压VAC并且将调整的AC电压VAC'输出到第二整流单元1420。更详细地，第一线电容器CL1和第二线电容器CL2被构造成减小AC电源的AC电压VAC的幅值并且延迟AC电源的AC电压VAC的相位，以调整施加的AC电压VAC并且将调整的AC电压VAC'输出到第二整流单元1420。简略地参照图5a，在图5a的最上端示出了施加到第一整流模块1100、第一线电容器CL1和第二线电容器CL2的AC电源的AC电压VAC的波形，在图5a的最上端的下面示出了具有通过第一线电容器CL1和第二线电容器CL2而减小的幅值以及延迟的相位并且输入第二整流单元1420的调整的AC电压VAC'的波形。通过两幅图可确定的是，施加的AC电压VAC的相位和幅值通过第一线电容器CL1和第二线电容器CL2来调整。
另外，第一线电容器CL1和第二线电容器CL2用于以与充放电电容器Cdc1的关系划分电压。即，充放电电容器Cdc1的充电电压基本上以第一线电容器CL1和第二线电容器CL2与充放电电容器Cdc1之间的阻抗关系确定，并且可以以与LED驱动模块1200的关系通过LED组的正向电压和LED驱动电流来确定。即，充放电电容器Cdc1的电容可根据将使用第二驱动电压驱动的LED组的种类和数量以及补偿段的长度来确定。如上所述，“补偿段”是指在顺序驱动方案中第一驱动电压的电压电平小于预设正向电压电平的段。充放电电容器Cdc1的电容可基于在该补偿段中需要将第二驱动电压提供到其的LED组的正向电压电平的总和来确定。作为示例，在充放电电容器Cdc1在补偿段中需要将第二驱动电压提供到第一LED组1301(即，充放电电容器Cdc1被构造成执行对于第一正向电压电平Vf1的补偿)的情况下，充放电电容器Cdc1的电容需要被确定为使得充放电电容器Cdc1的在操作中的电压的最小值变成Vf1。在这种情况下，充放电电容器Cdc1在第一驱动电压的电压电平是Vf1或更大的段中充电并且在第一驱动电压的电压电平小于Vf1的段中放电以提供第二驱动电压。作为另一示例，在充放电电容器Cdc1在补偿段中需要将第二驱动电压提供到第一LED组1301和第二LED组1302(即，充放电电容器Cdc1被构造成执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿)的情况下，充放电电容器Cdc1的电容需要被确定使得充放电电容器Cdc1的在操作中的电压的最小值变成Vf2。在这种情况下，充放电电容器Cdc1在第一驱动电压的电压电平是Vf2或更大的段中充电并且在第一驱动电压的电压电平小于Vf2的段中放电以提供第二驱动电压。以下，为了理解并且便于解释，将描述充放电电容器Cdc1被构造成执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿的示例性实施例。然而，本发明不限于此，而是可在本发明的范围内进行各种修改和改变。
同时，第一线电容器CL1和第二线电容器CL2也可执行电容器的功能，即，充放电功能。因此，第一线电容器CL1和第二线电容器CL2可被构造成通过输入AC电压来充电并且在第二驱动电压不在补偿段中通过充放电电容器Cdc1提供的段中放电以通过第一整流模块1100来将第二驱动电压提供到LED发光模块1300。参照图5b，在图5b的最上端示出了第一线电容器CL1的充电电流和放电电流的波形，在图5b的最上端的下面示出了第二线电容器CL2的充电电流和放电电流的波形，在图5b的最下端示出了充放电电容器Cdc1的充电电流和放电电流的波形。参照图5b，可确定的是，第一线电容器CL1被构造成在AC电源的正半周期期间通过施加到其的充电电流Ic来充电并且在AC电源的负半周期的补偿段(在图5a和图5b中示出的示例性实施例的情况下，充放电电容器Cdc1被构造成执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿)中从充放电电容器Cdc1的放电结束的时间点t7到充电电流Ic被施加的时间点t8放出放电电流Idis，由此将第二驱动电压提供到LED发光模块1300。从第一线电容器CL1放出的电流通过第一整流模块1100的二极管D1而输入到LED发光模块1300。相似地，参照图5b，可确定的是，第二线电容器CL2被构造成在AC电源的负半周期期间通过施加到其的充电电流Ic来充电并且在AC电源的正半周期的补偿段(即，第一驱动电压小于Vf2的段)中从充放电电容器Cdc1的放电结束的时间点t0到充电电流Ic被施加的时间点t1放出放电电流Idis，由此将第二驱动电压提供到LED发光模块1300。从第二线电容器CL2放出的电流通过第一整流模块1100的二极管D3而输入到LED发光模块1300。因此，由于第一线电容器CL1和第二线电容器CL2被构造成在预定段中将第二驱动电压提供到LED发光模块1300，因此充放电电容器Cdc1的电容需要考虑到第一线电容器CL1和第二线电容器CL2的电容来确定。在这种情况下，为了执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿所需的充放电电容器Cdc1的电容减小。下面将参照图5a和图5b来提供充放电电容器Cdc1、第一线电容器CL1和第二线电容器CL2的充放电的详细的描述。另外，如上所述的第一线电容器CL1和第二线电容器CL2可使用薄膜电容器或多层陶瓷电容器(MLCC)来优选地实施，充放电电容器Cdc1可使用电解质电容器、薄膜电容器或多层陶瓷电容器(MLCC)来实施。
同时，作为包括四个二极管D5至D8的全桥二极管整流单元的第二整流单元1420被构造成接收AC电压VAC'并对AC电压VAC'进行全波整流以产生并输出第二整流电压Vrec2，其中，AC电压VAC'的相位和幅值通过第一线电容器CL1和第二线电容器CL2来调整。由于第二整流单元1420的构造和功能与上述的第一整流单元1100的构造和功能相同，因此将省略对于第二整流单元1420的进一步详细的描述。
能量充放单元1430连接在第二整流单元1420的第一输出端子和第二输出端子之间，并且构造成在充电段中通过接收从第二整流单元1420输出的第二整流电压Vrec2来充电并且在补偿段中放电以提供第二驱动电压。更优选地，根据本发明的能量充放单元1430可包括能量充放元件Cdc1和第一整流电压阻断单元DB1。虽然在图4中已经示出了能量充放元件通过充放电电容器Cdc1来实施的示例性实施例，但是根据本发明的能量充放单元1430不限于电容器。即，具有能量充放功能的各种元件或电路可被用作根据本发明的能量充放单元1430。第一整流电压阻断单元DB1串联连接在第一整流模块1100的第一输出端子与充放电电容器之间，并且用于阻断从第一整流模块1100输出的第一整流电压Vrec1，使得不在充放电电容器中充入第一整流电压Vrec1。即，第一整流电压阻断单元DB1用于防止通过第一整流电压Vref1流动的电流被施加到充放电电容器Cdc1。第一整流电压阻断单元DB1可使用电容器来实施。
LED照明装置的LED驱动控制的示例
图5a是根据本发明的示例性实施例的用于描述在被构造成执行对第二正向电压电平Vf2的补偿的LED照明装置中输入到第一整流模块1100的AC电压VAC、输入到第二整流单元1420的调整的AC电压VAC'、从AC电源输入的AC电流IAC、施加到LED模块的驱动电压VP以及LED驱动电流ILED的波形图。另外，图5b是根据本发明的示例性实施例的用于描述在被构造成执行对于第二正向电压电平的补偿的LED照明装置中第一线电容器CL1和第二线电容器CL2的充电/放电电流和充放电电容器Cdc1的充电/放电电流的波形图。
在图5a的最上端示出了在一个周期中施加到LED照明装置1000的AC电源的AC电压VAC的波形，在AC电压VAC的波形图的下面示出了通过第一线电容器CL1和第二线电容器CL2调整并且输入到第二整流单元1420的调整AC电压VAC'的波形，在调整AC电压VAC'的波形图下面示出了从AC电源输入的电流IAC的波形，在电流的波形图下面示出了输入到LED发光模块1300的驱动电压VP的波形，在图5a的最下端示出了流向LED发光模块1300的LED驱动电流ILED的波形。另外，在图5b的最上端示出了第一线电容器CL1的充电电流和放电电流的波形，在图5b的最上端下面示出了第二线电容器CL2的充电电流和放电电流的波形，在图5b的最下端示出了充放电电容器Cdc1的充电电流和放电电流的波形。
在图5a和图5b中示出的波形是基于构造成执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿的LED驱动电路1500的示例性实施例。以下，将描述LED驱动电路1500被构造成在补偿段(第一整流电压Vrec1小于第二正向电压电平Vf2的段)中执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿以将第二驱动电压提供到第一LED组1301和第二LED组1302的示例性实施例。然而，这是为了便于解释和理解，本发明不限于此。
同时，下表1示出了基于AC电压VAC的一个周期第一线电容器CL1的充放电状态、第二线电容器CL2的充放电状态、充放电电容器Cdc1的充放电状态以及根据第一驱动电压的电压电平的LED组1301至1304的操作状态。以下，将参照图5a和图5b以及表1来详细地描述根据本发明的示例性实施例的LED照明装置的驱动过程。
[表1]
Vrec1 CL1 CL2 Cdc1 LED G1 LED G2 LED G3 LED G4
0≤Vrec1<Vf2 . 放电 . ON ON OFF OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 充电 . 充电 ON ON OFF OFF
Vf3≤Vrec1<Vf4 充电 . 充电 ON ON ON OFF
Vf4≤Vrec1 充电 . 充电 ON ON ON ON
Vf3≤Vrec1<Vf4 . . . ON ON ON OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 . . . ON ON OFF OFF
0≤Vrec1<Vf2 . . 放电 ON ON OFF OFF
0≤Vrec1<Vf2 放电 . . ON ON OFF OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 . 充电 充电 ON ON OFF OFF
Vf3≤Vrec1<Vf4 . 充电 充电 ON ON ON OFF
Vf4≤Vrec1 . 充电 充电 ON ON ON ON
Vf3≤Vrec1<Vf4 . . . ON ON ON OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 . . . ON ON OFF OFF
Vrec1<Vf2 . . 放电 ON ON OFF OFF
如上所述，由于LED驱动电路1500被构造成执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿，因此补偿段是第一驱动电压的电压电平小于Vf2的段，非补偿段是第一驱动电压的电压电平是Vf2或更大的段。另外，在图5a和图5b中示出的波形图表示在LED照明装置1000被驱动之后预定时间流逝的时间点的波形。因此，在图5a和图5b中，补偿段是时间段t0至t1、t6至t8以及t14至t15。
在时间点t0，第一驱动电压的电压电平小于Vf2，使得通过第二驱动电压提供模块1400来执行电压补偿。更具体地，在时间点t0处的状态是在紧接在时间点t0之前的补偿段中已经在充放电电容器Cdc1中充入的电流被完全放出的状态。因此，已经在AC电压VAC的先前负半周期期间充电的第二线电容器CL2开始在时间点t0放出放电电流Idis。即，在时间段t0至t1中对驱动电压的补偿通过第二线电容器CL2来执行。在图5b中，示出了在时间段t0至t1期间从第二线电容器CL2放出的放电电流Idis。来自第二线电容器CL2的放电电流Idis通过第一整流模块1100的二极管D4而施加到LED发光模块1300。因此，第二驱动电压被提供到LED发光模块1300。由于施加的驱动电压VP是第二正向电压电平Vf2或更大，因此LED驱动控制单元1210使第一LED组驱动单元1201、第三LED组驱动单元1203和第四LED组驱动单元1204保持在截止状态并且使第二LED组驱动单元1202保持在导通状态以保持电流路径P2被连接的状态。因此，第二LED驱动电流ILED2流过第二电流路径P2，使得第一LED组1301和第二LED组1302保持发光状态。
随着时间流逝，AC电压VAC的电压电平升高，使得第一驱动电压的电压电平达到第二正向电压电平Vf2(时间点t1)。在这种情况下，时间段不处于补偿段并且进入非补偿段，使得第一整流电压Vrec1作为驱动电压VP而提供到LED发光模块1300。由于驱动电压VP的电压电平本身处于与在先前时间段t0至t1中已经提供的第二驱动电压的电压电平相同的范围中，因此LED驱动控制单元1210保持电流路径P2被连接的状态。因此，第二LED驱动电流ILED2流过第二电流路径P2，使得第一LED组1301和第二LED组1302保持发光状态。另外，在时间点t1，第一线电容器CL1和充放电电容器Cdc1开始被充电。由于这个时间点t1与AC电源的正半周期对应，因此第二线电容器CL2不被充电。第一线电容器CL1和充放电电容器Cdc1被连续地充电直到它们被完全充电为止。在图5b中，示出了在时间点t1之后在第一线电容器CL1和充放电电容器Cdc1中充入的充电电流Ic。
在时间段t1至t6时间段中，第一整流电压Vrec1的电压电平是第二正向电压电平Vf2或更大，使得时间段t1至t6与非补偿段对应。因此，LED驱动控制单元1210根据作为驱动电压VP施加的第一整流电压Vrec1的电压电平来控制LED组1301至1304被顺序地驱动。这将简略地描述。随着时间流逝，第一整流电压Vrec1的电压电平升高以达到第三正向电压电平Vf3(时间点t2)。在这种情况下，LED驱动控制单元1210使第二LED组驱动单元1202截止并且使第三LED组驱动单元1203导通以使得第三电流路径P3被连接。因此，第三LED驱动电流ILED3流过第三电流路径P3，使得第一LED组1301至第三LED组1303发射光。
另外，随着时间流逝，第一整流电压Vrec1的电压电平升高至达到第四正向电压电平Vf4(时间点t3)。在这种情况下，LED驱动控制单元1210使第三LED组驱动单元1203截止并且使第四LED组驱动单元1204导通以使得第四电流路径P4被连接。因此，第四LED驱动电流ILED4流过第四电流路径P4，使得第一LED组1301至第四LED组1304全部发射光。
然后，随着时间流逝，第一整流电压Vrec1的电压电平达到最高点然后下降至变得比第四正向电压电平Vf4小(时间点t4)。在这种情况下，LED驱动控制单元1210使第四LED组驱动单元1204截止并且使第三LED组驱动单元1203导通以使得第三电流路径P3被连接。因此，第三LED驱动电流ILED3流过第三电流路径P3，使得第一LED组1301至第三LED组1303发射光。
另外，随着时间流逝，第一整流电压Vrec1的电压电平下降至变得比第三正向电压电平Vf3小(时间点t5)。在这种情况下，LED驱动控制单元1210使第三LED组驱动单元1203截止并且使第二LED组驱动单元1202导通以使得第二电流路径P2被连接。因此，第二LED驱动电流ILED2流过第二电流路径P2，使得第一LED组1301至第三LED组1303发射光。
同时，随着时间流逝，第一整流电压Vrec1的电压电平下降至变得比第二正向电压电平Vf2小(时间点t6)。在这种情况下，第一整流电压Vrec1可不驱动第一LED组1301和第二LED组1302。因此，在这个时间点，执行电压补偿。更具体地，在这个时间点，充电的充放电电容器Cdc1的电压电平变得高于第一整流电压Vrec1的电压电平，使得放电电流Idis开始从充放电电容器Cdc1流向LED发光模块1300。因此，第二驱动电压作为驱动电压VP被提供到LED发光模块1300。在图5b中，示出了在时间段t6至t7期间从充放电电容器Cdc1放出的放电电流Idis。同时，由于对于第二正向电压电平Vf2的补偿在时间段t6至t7期间通过充放电电容器Cdc1来执行，所以LED驱动控制单元1210保持电流路径P2被连接的状态。因此，第二LED驱动电流ILED2流过第二电流路径P2，使得第一LED组1301和第二LED组1302保持发光状态。
另外，随着时间流逝，充放电电容器Cdc1的电压电平由于充放电电容器Cdc1的放电而变得小于第一线电容器CL1的电压电平(时间点t7)。在这种情况下，充放电电容器Cdc1的放电结束，放电电流Idis通过第一整流模块1100的二极管D1从第一线电容器CL1提供到LED发光模块1300。在图5b中，示出了在时间段t7至t8期间从第一线电容器CL1放出的放电电流Idis。由于对于第二正向电压电平Vf2的补偿在时间段t7至t8期间通过第一线电容器CL1来执行，所以与时间段t6至t7相似，LED驱动控制单元1210保持电流路径P2被连接的状态。因此，第二LED驱动电流ILED2流过第二电流路径P2，使得第一LED组1301和第二LED组1302保持发光状态。
如上所述的过程被周期性地重复，使得第一LED组1301和第二LED组1302在LED发光装置1000被驱动的时间段期间连续地保持发光状态。因此，可去除LED照明装置1000的闪烁现象。这里，将注意的是，已经在先前负半周期期间充电的第二线电容器CL2在AC电源的正半周期开始的时间点放出放电电流Idis，使得第二驱动电压被提供且第一线电容器CL1被充电，已经在正半周期期间充电的第一线电容器CL1在负半周期开始的时间点放出放电电流Idis，由此提供第二驱动电压。
根据第二示例性实施例的第二驱动电压提供模块的构造和功能
图6是示出根据本发明的另一示例性实施例的LED照明装置的详细构造的框图。将参照图6描述本发明的第二示例性实施例的第二驱动电压提供模块1400的构造和功能。
首先，将再次描述根据本发明的LED驱动电路1500的特征。根据本发明的LED驱动电路1500的最显著的技术特征是LED驱动电路1500被构造成在不使AC电去耦的情况下，将来自同一AC电源的AC电作为第一驱动电压(电流)提供到LED驱动模块1200和LED发光模块1300，同时将来自同一AC电源的AC电转换成DC电并且在补偿段期间将从AC电去耦的DC电作为第二驱动电压提供到LED驱动模块1200和LED发光模块1300。根据本发明的第二示例性实施例的第二驱动电压提供模块1400也是如上所述的用于实施本发明的技术特征的组件。然而，如上所述的根据第一示例性实施例的第二驱动电压提供模块1400被构造成充入或放出能量，而根据第二示例性实施例的第二驱动电压提供模块1400被构造成连续地输出稳定的恒定电压作为第二驱动电压。
根据本发明的第二示例性实施例的第二驱动电压提供模块1400与第一整流模块1100并联地连接到AC电源，并且被构造成转换施加的AC电压VAC以产生DC电压并在补偿段中将产生的DC电压作为第二驱动电压提供到LED发光模块1300。为了执行上述功能，如图6所示，根据本发明的第二示例性实施例的第二驱动电压提供模块1400可包括电力转换单元1440和第一整流电压阻断单元DB1。
电力转换单元1440与第一整流模块1100并联地连接到AC电源，并且被构造成转换从AC电源施加的AC电压VAC以产生稳定的DC电压VDC并且输出产生的DC电压。作为电力转换单元1440，可使用各种已知的AC到DC转换器中的一种。从电力转换单元1440输出的稳定的DC电压可根据补偿的正向电压电平来确定。例如，在根据本发明的LED驱动电路1500被构造成执行对于第二正向电压电平Vf2的补偿的情况下，从电力转换单元1440输出的DC电压的电压电平是第二正向电压电平Vf2。相似地，例如，在根据本发明的LED驱动电路1500被构造成执行对于第一正向电压电平Vf1的补偿的情况下，从电力转换单元1440输出的DC电压的电压电平是第一正向电压电平Vf1。
同时，第一整流电压阻断单元DB1串联连接在第一整流模块1100的第一输出端子与电力转换单元1440之间并且被构造成阻断从第一整流模块输出的第一整流电压。
电力转换单元1440的输出端子通过第一整流电压阻断单元DB1连接到第一整流模块1100的第一输出端子。因此，在根据本发明的LED驱动电路1500被构造成执行对第一正向电压电平Vf1的补偿的情况下，在从第一整流模块1100输出的整流电压Vrec的电压电平小于第一正向电压电平Vf1的段中，从电力转换单元1440输出的DC电压作为第二驱动电压而提供到LED发光模块1300。结果，可执行对于第一正向电压电平Vf1的补偿。
同时，虽然已经在上文中基于包括被顺序驱动的多个LED组1301至1304的LED发光模块1300描述了根据本发明的LED驱动电路1500的构造和功能，但是本发明不限于此。即，本发明的技术要点是第二驱动电压提供模块1400的构造和功能。因此，根据本发明的LED驱动电路1500也可应用于包括单个LED组的LED发光模块1300。在这种情况下，由于不需要顺序驱动控制，所以可省略LED驱动模块1200。另外，第二驱动电压提供模块1400被构造成执行对于第一正向电压电平Vf1的补偿。因此，在补偿段(第一驱动电压的电压电平小于正向电压电平Vf1的段)中，第二驱动电压通过第二驱动电压提供模块1400来提供。
[主要元件的详细描述]
1000：LED照明装置 1110：第一整流单元
1200：LED驱动模块
1210：LED驱动控制单元 1220：LED组驱动单元
1221：第一LED组驱动单元 1222：第二LED组驱动单元
1223：第三LED组驱动单元 1224：第四LED组驱动单元
1300：LED发光模块
1301：第一LED组 1302：第二LED组
1303：第三LED组 1304：第四LED组
1400：第二驱动电压提供模块
1410：线电容器 1420：第二整流单元
1430：能量充放单元
1500：LED驱动电路

Claims (20)

1.一种LED驱动电路，所述发光二极管驱动电路包括：
第一整流模块，连接到交流电源，对施加的交流电压全波整流，并且将全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；以及
第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到交流电源，对施加的交流电压全波整流以产生第二整流电压，在充电段中使用产生的第二整流电压充入能量，并且在补偿段中将第二驱动电压提供到LED发光模块，
其中，第二驱动电压提供模块包括：
第一线电容器，串联连接在交流电源的第一输出端子与第二整流单元的第一输入端子之间，调整从交流电源施加的交流电压，并且将调整的交流电压输出到第二整流单元的第一输入端子；
第二线电容器，串联连接在交流电源的第二输出端子与第二整流单元的第二输入端子之间，调整从交流电源施加的交流电压，并且将调整的交流电压输出到第二整流单元的第二输入端子；
第二整流单元，对从第一线电容器和第二线电容器输入的调整的交流电压全波整流以产生并输出第二整流电压；以及
能量充放单元，连接在第二整流单元的第一输出端子和第二输出端子之间，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，并且在补偿段中放电以提供第二驱动电压。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，第一线电容器和第二线电容器延迟施加的交流电压的相位并且逐步减小施加的交流电压。
3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，能量充放单元包括：
能量充放元件，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，并且在补偿段中放电以提供第二驱动电压；以及
第一整流电压阻断单元，串联连接在第一整流模块的第一输出端子与能量充放元件之间，并且阻断从第一整流模块输出的第一整流电压，使得第一整流电压不被充在能量充放元件中。
4.如权利要求3所述的LED驱动电路，其中，能量充放元件是充放电电容器。
5.如权利要求3所述的LED驱动电路，其中，第一整流电压阻断单元是二极管。
6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，第一线电容器的电容和第二线电容器的电容彼此相同。
7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，补偿段是第一整流电压的电压电平小于Vf1的段。
8.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，LED发光模块包括第一LED组至第n LED组，n为2或更大的整数，
LED驱动电路还包括在非补偿段中根据第一驱动电压的电压电平来顺序地驱动第一LED组至第n LED组并且在补偿段中根据第二驱动电压的电压电平来驱动第一LED组至第nLED中的至少一个的LED驱动模块。
9.如权利要求8所述的LED驱动电路，其中，补偿段是第一整流电压的电压电平小于Vf2的段。
10.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，第一线电容器或第二线电容器在充电段中通过施加的交流电压来充电，并且在第二驱动电压不在补偿段中通过能量充放单元来提供的段中放电以通过第一整流模块将第二驱动电压提供到LED发光模块。
11.一种LED照明装置，所述LED照明装置包括：
第一整流模块，连接到交流电源，对施加的交流电压全波整流，并且将全波整流的第一整流电压作为第一驱动电压提供到LED发光模块；
第二驱动电压提供模块，与第一整流模块并联地连接到交流电源，对施加的交流电压全波整流以产生第二整流电压，在充电段中使用产生的第二整流电压充入能量，并且在补偿段中将第二驱动电压提供到LED发光模块；以及
LED发光模块，在非补偿段中通过接收从第一整流模块提供的第一驱动电压来驱动，并且在补偿段中通过接收从第二驱动电压提供模块提供的第二驱动电压来驱动，
其中，第二驱动电压提供模块包括：
第一线电容器，串联连接在交流电源的第一输出端子与第二整流单元的第一输入端子之间，调整从交流电源施加的交流电压，并且将调整的交流电压输出到第二整流单元的第一输入端子；
第二线电容器，串联连接在交流电源的第二输出端子与第二整流单元的第二输入端子之间，调整从交流电源施加的交流电压，并且将调整的交流电压输出到第二整流单元的第二输入端子；
第二整流单元，对从第一线电容器和第二线电容器输入的调整的交流电压全波整流以产生并输出第二整流电压；以及
能量充放单元，连接在第二整流单元的第一输出端子和第二输出端子之间，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，并且在补偿段中放电以提供第二驱动电压。
12.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，第一线电容器和第二线电容器延迟施加的交流电压的相位并且逐步减小施加的交流电压。
13.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，能量充放单元包括：
能量充放元件，在充电段中通过接收第二整流电压来充电，并且在补偿段中放电以提供第二驱动电压；以及
第一整流电压阻断单元，串联连接在第一整流模块的第一输出端子与能量充放元件之间，并且阻断从第一整流模块输出的第一整流电压，使得第一整流电压不被充在能量充放元件中。
14.如权利要求13所述的LED照明装置，其中，能量充放元件是充放电电容器。
15.如权利要求13所述的LED照明装置，其中，第一整流电压阻断单元是二极管。
16.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，第一线电容器的电容和第二线电容器的电容彼此相同。
17.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，补偿段是第一整流电压的电压电平小于Vf1的段。
18.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，LED发光模块包括第一LED组至第n LED组，n为2或更大的整数，
LED照明装置还包括在非补偿段中根据第一驱动电压的电压电平来顺序地驱动第一LED组至第n LED组并且在补偿段中根据第二驱动电压的电压电平来驱动第一LED组至第nLED中的至少一个的LED驱动模块，
其中，LED发光模块通过接收从第一整流模块提供的第一驱动电压根据LED驱动模块的控制而被顺序地驱动，至少一个LED组在补偿段中通过接收从第二驱动电压提供模块提供的第二驱动电压根据LED驱动模块的控制而被驱动。
19.如权利要求18所述的LED照明装置，其中，补偿段是第一整流电压的电压电平小于Vf2的段。
20.如权利要求11所述的LED照明装置，其中，第一线电容器或第二线电容器在充电段中通过施加的交流电压来充电，并且在第二驱动电压不在补偿段中通过能量充放单元来提供的段中放电以通过第一整流模块而将第二驱动电压提供到LED发光模块，
LED模块通过在第二驱动电压不在补偿段中提供的段中接收第二驱动电压来驱动。
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