一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置 及其驱动方法。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，为传统线性恒流驱动系统的结构框图。LED灯串1~4的下方分别接 一个恒流源到地。在电压升高和下降过程，LED灯串1~LED灯串4的点亮状态会随之改 变。如图2所示，为传统线性恒流驱动系统的的波形图。从图2中可以看出，LED灯串1~ LED灯串4是顺序点亮的，在每个整流桥输出的周期里面，LED灯串1的点亮时间最长，LED 灯串2~LED灯串4的点亮时间依次减小，最终导致LED灯串1到LED灯串4的亮度在一 个整流桥输出周期内依次减小。根据各LED灯串的数量不同，各LED灯串亮度差异不同，按 一般常见的LED1~LED4相同数量灯珠的配置，LEDl和LED4的亮度差异会达到3:1。同时， 由于各LED灯串平均点亮时间（功率或亮度）的不同，会导致各LED灯串的光衰不同，LEDl 光衰会比LED4快很多，这样整个LED灯具的寿命会受限于LEDl的光衰寿命。
[0003] 采用传统线性恒流驱动的LED灯具如球泡灯、灯管等，由于LED灯珠的发光亮度 (由上述点亮时间不同引起）不一致，在距离灯具较近时（比如〇. 5m~0. 6m)，人眼可以很轻易 看出来灯具中有些灯珠偏暗，整体感觉灯具存在光斑。尤其是对于灯管这种应用，LED灯珠 串行的排列在灯管上，LED灯珠亮度不一致造成的光斑会很明显，严重影响了灯具的视觉效 果，甚至给客户造成灯具损坏的印象。
[0004] 因而现有技术还有待改进和提高。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种自动均衡灯串亮度的 线性恒流驱动装置及其驱动方法，使各个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间和功率 均相同，均衡了各个LED灯串的亮度，提高了 LED灯具的使用寿命。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案： 一种自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置，包括 整流模块，用于对外部输入的交流电进行整流、并给LED灯串组供电； LED灯串组，包括N个LED灯串，N个LED灯串之间串联连接； N个用于控制LED灯串点亮和熄灭的开关模块，一个开关模块对应控制一个LED灯串； 亮度均衡控制模块，用于在一个整流周期内，通过N个开关模块控制对应的LED灯串的 点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时 间相同； 其中，N为大于等于2的正整数。
[0007] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述驱动装置还包括： 尾电流源模块，用于控制LED灯串中的电流、使LED灯串的电流保持恒定； 检测模块，用于实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一 阈值电压时，输出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值 电压时，输出欠压信号到亮度均衡控制模块。
[0008] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述亮度均衡控制模块，具体 用于在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮流点亮一个LED灯 串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串处于点亮状 态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预 定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第 N-I个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔 轮流发光，并确保始终只有N-I个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个过压信号后，通 过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯串全部点亮；在接收到第 一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流 发光，并确保始终只有N-I个LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个欠压信号后，通过开 关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有 N-2个LED灯串处于点亮状态；……；在接收到第N-I个过压信号后，通过开关模块再熄灭 一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个LED灯串 处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最后一个处于点亮状态的 LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个LED灯串点亮的总时间 相同。
[0009] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述线性恒流驱动装置还包括 N个用于将检测模块输出的电压进行电平移位、使检测模块输出的电压平移到开关模块的 电压域的电平移位模块，一个电平移位模块对应一个开关模块，所述亮度均衡控制模块通 过N个电平移位模块连接N个开关模块。
[0010] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述开关模块通过自身的通断 来控制对应的LED灯串的点亮和熄灭；所述开关模块的输入端连接对应的LED灯串的正极， 所述开关模块的输出端连接对应的LED灯串的负极，所述开关模块的控制端连接对应的电 平移位模块的输出端。
[0011] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述开关模块包括第一电阻和 第一 MOS管；所述第一 MOS管的源极为开关模块的输入端、连接对应LED灯串的正极、还通 过第一电阻连接第一 MOS管的栅极，所述第一 MOS管的漏极为开关模块的输出端、连接对应 LED灯串的负极，所述第一 MOS管的栅极为开关模块的控制端、连接对应的电平移位模块的 输出端。
[0012] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述电平移位模块包括第二电 阻和第二MOS管，所述第二MOS管的栅极为电平移位模块的输入端、连接亮度均衡控制模块 对应的输出端，所述第二MOS管的漏极为电平移位模块的输出端、连接对应的开关模块的 控制端，所述第二MOS管的源极通过第二电阻接地。
[0013] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述尾电流源模块包括第一电 源、运算放大器、第三电阻和第三MOS管；所述第三MOS管的漏极为尾电流源模块的输入端、 连接LED灯串组的负极，所述第三MOS管的源极连接运算放大器的反相输入端、还通过第三 电阻接地，所述第一电源的负极为尾电流源模块的输出端，所述第一电源的负极接地，所述 第一电源的正极连接运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端连接第三MOS管 的栅极。
[0014] 所述的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置中，所述检测模块包括第四电阻、 第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和第二电源；所述第四电阻的一端为检测模 块的输入端、连接尾电流源模块的输入端和LED灯串组的负极，所述第四电阻的另一端连 接第一比较器的正相输入端、还通过第五电阻连接第六电阻的一端和第二比较器的正相输 入端；所述第六电阻接地，所述第二电源的正极连接第一比较器的反相输入端和第二比较 器的反相输入端，所述第二电源的负极接地；所述第一比较器的输出端和第二比较器的输 出端为检测模块的输出端、连接亮度均衡控制模块的输入端。
[0015] 所述自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置的驱动方法，包括步骤： 实时侦测尾电流源模块上的电压，当尾电流源模块上的电压高于第一阈值电压时，输 出过压信号到亮度均衡控制模块；当尾电流源模块上的电压低于第二阈值电压时，输出欠 压信号到亮度均衡控制模块； 亮度均衡控制模块在一个整流周期内，在接收到第一个过压信号后，通过开关模块轮 流点亮一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有一个 LED灯串处于点亮状态；在接收到第二个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串， 使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有两个LED灯串处于点亮状 态；……；在接收到第N-I个过压信号后，通过开关模块再点亮一个LED灯串，使N个LED 灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-I个LED灯串处于点亮状态；在接收 到第N个过压信号后，通过开关模块点亮最后一个处于熄灭状态的LED灯串，使N个LED灯 串全部点亮；在接收到第一个欠压信号后，通过开关模块熄灭一个LED灯串，使N个LED灯 串以预定时间为间隔轮流发光，并确保始终只有N-I个LED灯串处于点亮状态；在接收到第 二个欠压信号后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮 流发光，并确保始终只有N-2个LED灯串处于点亮状态；……;在接收到第N-I个过压信号 后，通过开关模块再熄灭一个LED灯串，使N个LED灯串以预定时间为间隔轮流发光，并确 保始终只有一个LED灯串处于点亮状态；在接收到第N个欠压信号后，通过开关模块熄灭最 后一个处于点亮状态的LED灯串，使N个LED灯串全部熄灭；使得在一个整流周期内，每个 LED灯串点亮的总时间相同； 其中，N为大于等于2的正整数。
[0016] 相较于现有技术，本发明提供的自动均衡灯串亮度的线性恒流驱动装置及其驱动 方法，通过亮度均衡控制模块，在一个整流周期内，通过N个开关模块控制对应的LED灯串 的点亮顺序、每次点亮的持续时间和点亮次数，使N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总 时间相同。由于亮度均衡控制模块保证了 N个LED灯串在一个整流周期内点亮的总时间都 是相同的，故每个LED灯串在一个整流周期内的功率也是相同的，当然，各个LED灯串的亮 度和使用寿命也就相同，