专利名称：连续步进驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管(LED)灯，尤其涉及一种更有效地驱动LED灯的设备和方法。
背景技术：
LED灯是使用一个或多个LED作为光源的一种固态照明设备(SSL)。LED灯通常用一个或多个LED群组在合适外壳中构造。图IA示出了常规LED灯100的配置。LED灯100包括电压源110、整流器120、电流源130和LED群组140。典型地，LED群组140包括多个串联连接的LED，140A至140N，以形成连接在电流源130与接地端(ground) 150之间的LED串。LED群组140可包括多于一个的LED串，在电流源130和接地端150之间并联连接。电压源110可以是交流AC电压源。整流器120将电压源110的AC电压转换成直流DC电压，并作为输入电压ν ΝΡυτ( λ)提供给LED群组140。电流源120可配置为限制流过LED群组140的电流Imi的最大电流IMX(i±{t)。图IB示出了响应正弦输入电压Vinput的电流Im的变化曲线图。最初在t0时刻，输入电压Vinput和电流Imi是最低的(即，零)，并且LED群组140可保持关闭，直到输入电压Vinput上升并达到足够的电位水平(即，阈值水平Vth)，此时，LED群组140被打开且在h时刻电流开始流过LED群组140。随着输入电压Vinput进一步增大，电流Im也增大，直到在t2时刻电流Imi达到由电流源130设置的最大电流IMX(t2时刻的输入电压Vinput称为最大电压Vmax)。当达到最大电流Imax时，即使输入电压Vinput高过最大电压Vmax,电流Im也基本保持不变。在达到正弦曲线的波峰后，输入电压Vinput下降但电流Im保持在最大电流IiM，直到输入电压Vinput在t3时刻下降到最大电压Vmax以下。t3时刻过后，电流IuiD由于输入电压Vinput从最大电压Vmax进一步减小而开始减小。之后，当输入电压Vinput在t4时刻下降到阈值水平Vth以下时，中断电流I·。在随后的输入电压周期内重复这种图案。然而，图IA所示的LED灯100存在多种缺陷，其中一些缺陷可导致无效功耗。例如，在t2时刻和t3时刻之间，LED群组140不能将高于最大电压Vmax的输入电压Vinput转换成光，多余的能量反而转换成了热量。此外，可以仅在&和〖4之间的时刻，即当输入电压Vinput高于阈值水平Vth时，打开LED群组140。因此，LED灯100具有与输入电压周期相比而言较短的工作周期。甚至当LED群组140具有更高的阈值水平Vth时，工作周期可能更短。因此，需要一种改进的LED灯配置和供电方案，以提高能量效率并且改进产生光 的操作
发明内容
根据本发明的一个方面，发光二极管(LED)灯包括LED群组，包括串联设置的LED组；电源，配置为向所述LED群组提供输入功率；以及驱动单元，配置为基于所述LED群组的输入功率调节连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。每个所述LED组可包括一个或多个并联设置的LED串，并且每个所述LED串可包括一个或多个串联设置的LED。所述输入功率可具有正弦波形。所述电源可包括AC电压源，配置为产生AC输入功率；整流器，配置为将所述AC输入功率转换成DC输入功率；以及电流源，配置为限制所述LED群组的最大输入电流。所述LED组可包括第一 LED组，连接至所述电源；以及第二 LED组，串联连接至所述第一 LED组。所述驱动单元可包括开关，以及控制器；所述开关包括第一开关，连接在所述第一 LED组的输出端和接地端之间；以及第二开关，连接在所述第二 LED组的输出端和接地端之间；所述控制器配置为，基于所述LED群组的输入功率，单独打开所述第一开关或所述第二开关。所述LED组的数目可与所述开关的数目相同。所述控制器可包括第一输入端，连接至所述电源，以检测所述输入功率；第一输出端，连接至所述第一开关，以打开或关闭所述第一开关；以及第二输出端，连接至所述第二开关，以打开或关闭所述第二开关。所述控制器可进一步配置为，将所述输入功率与用于仅打开所述第一 LED组的第一阈值水平进行比较，以及将所述输入功率与用于同时打开所述第一 LED组和所述第二 LED组的第二阈值水平进行比较。所述控制器可进一步配置为，当所述输入功率等于或大于所述第一阈值水平并小于所述第二阈值水平时，仅打开所述第一开关；当所述输入功率大于所述第二阈值水平时，关闭所述第一开关并打开所述第二开关。所述LED组可进一步包括第三LED组，串联连接至所述第二 LED组；所述驱动单元可进一步包括第三开关，连接在所述第三LED组的输出端和接地端之间；所述控制器可进一步包括第三输出端，连接至所述第三开关，以打开或关闭所述第三开关。所述驱动单元可进一步配置为，将所述输入功率与用于同时打开所述第一 LED组、第二 LED组和第三LED组的第三阈值水平进行比较；当所述输入功率等于或大于所述第三阈值水平时，将所述第一 LED组、第二 LED组和第三LED组串联连接至所述LED群组的电流通路。所述驱动单元可进一步配置为基于所述LED群组的输入功率和所述LED群组的输出电流两者中的至少一个，调节串联连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。所述控制器可进一步包括第二输入端子，连接至所述开关，以检测来自所述开关的输出电流。根据本发明的另一个方面，发光二极管(LED)簇的操作方法，包括向包括可串联连接的LED组的LED群组提供输入功率；检测所述输入功率；以及基于检测到的输入功率，调节串联连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。所述输入功率可具有正弦波形。所述LED组可包括接收所述输入功率的第一 LED组，以及串联连接至所述第一 LED组的第二 LED组。调节所述LED组的数目的过程可包括将所述输入功率与用于仅打开所述第一 LED组的第一阈值水平进行比较，并将所述输入功率与用于打开串联连接的所述第一 LED组和第二 LED组的第二阈值水平进行比较；当所述输入功率等于或大于所述第一阈值水平并小于所述第二阈值水平时，仅将所述第一 LED组连接至所述LED群组的电流通路；当所述输入功率大于所述第二阈值水平时，将所述第一LED组和第二 LED组串联连接至所述LED群组的电流通路。
所述多个LED组可进一步包括串联连接至所述第二 LED组的第三LED组。调节所述LED组的数目的过程可进一步包括将所述输入功率与用于打开串联连接的所述第一LED组、第二 LED组和第三LED组的第三阈值水平进行比较；当所述输入功率等于或大于所述第三阈值水平时，将所述第一 LED组、第二 LED组和第三LED组串联连接至所述LED群组的电流通路。 所述方法可进一步包括基于所述LED群组的输入功率和所述LED群组的输出电流两者中的至少一个，调节串联连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。所述调节串联连接至所述电流通路的LED组的数目的过程可包括检测所述LED群组的输出电流；将所述输出电流与一个或多个电流水平进行比较；以及基于检测到的LED输出和所述一个或多个电流水平之间的比较结果调节串联连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。本发明的其他特征、优点和实施例可从下面的具体实施方式
、附图和权利要求中展示出或显现出来。此外，应当理解的是，前述的发明概述和下面的详细描述都是示例性的，并且旨在提供进一步的说明，而非限制本发明权利要求的保护范围。
说明书中包含的附图用于提供对本发明的进一步理解，组成和构成了本发明的一部分，示出了本发明的实施例并且与具体说明一起用于解释本发明的原理。没有试图更详细的示出本发明的结构细节，而是示出了可用于基本上理解本发明及可实施本发明的各种方式所需要的结构细节。在附图中图IA示出了传统LED灯的配置；图IB示出了图IA中所示的LED灯中输入电压和LED电流随时间的曲线图；图2A示出了根据本发明原理构造的LED灯的配置；图2B示出了图2A中所示的LED灯中输入电压和LED电流随时间的曲线图；图2C示出了根据本发明原理构造的另一个LED灯的结构，示出了图2A中所示的LED灯的具体结构；图2D示出了图2C中所示的LED灯中输入电压和LED电流随时间的曲线图；图2E示出了根据本发明原理操作图2C中所示的LED灯的方法的流程图；图3示出了根据本发明原理构造的另一个LED灯的配置。
具体实施例方式参照在附图中描述和/或示出的、以及在下面的描述中详细描述的非限制性实施例和示例，更全面地解释本发明的实施例及其各种特征和有利细节。应当注意的是，附图中示出的特征并不一定是按照比例画出的，并且实施例的特征可应用于，尽管在本发明中没有明确陈述、但本领域的技术人员能够想到的实施例。可省略公知的部件和处理技术的说明，以免不必要地使本发明的实施例不清楚。本发明中使用的示例仅仅旨在便于理解可实施本发明的方式，以及旨在进一步使本领域的技术人员能够实施本发明的实施例。因此，本发明中的示例和实施例不应当被理解为限制本发明的保护范围，本发明的保护范围仅由所附的权利要求书和适用的法律来限定。此外，要注意的是，在整个附图中，相同的附图标记代表相同的部件。图2A示出了根据本发明原理构造的LED灯200的配置。LED灯200可包括电源210、LED群组220、驱动单元230等。电源210可配置为，为LED群组220产生输入电压VINPUT。输入电压Vinput可具有周期性的正弦波形，如图2B中所示的输入电压波形VINPUT。输入电压Vinput也可考虑其他类型的波形，例如，三角波、方波、锯齿波或其他波。此外，输入电压Vinput的波长、相位、频率和/或其他属性可根据LED灯200的结构和性能而改变。电源210可包括电压源212、整流器214、电流源216等。电压源212、整流器214、电流源216的结构、功能和/或操作分别与图IA中所示的电压源110、整流器120、电流源130的结构、功能和/或操作相同。LED群组220可包括多个LED组222，例如，串联连接的第一 LED组222A、第二 LED组222B、…、以及第N LED组222N等。LED组222中的每一个LED组都可包括一个或多个并联连接的LED串，每一个LED串可都包括一个或多个串联连接的LED，例如，如图2C中所示。驱动单元230可包括多个开关240、控制器250等。开关240可以是任何类 型的开关装置，例如，晶体管等，如双极型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。开关240的数目可以与LED群组220中包括的LED组222的数目相同。然而，例如，当两个或两个以上的LED组222 —起作为单个组工作时，开关240的数目可以少于LED组222的数目。开关240可包括第一开关240A、第二开关240B、…、以及第N开关240N等。第一开关240A可具有连接至第一 LED组222A的输出节点224A的输入端、连接至接地端232的输出端、以及连接至控制器250的控制输入端。第二开关240B可具有连接至第二 LED组222B的输出节点224B的输入端、连接至接地端232的输出端、以及连接至控制器250的控制输入端。类似地，第N LED组222N可具有连接至第N LED组222N的输出节点224N的输入端、连接至接地端232的输出端、以及连接至控制器250的控制输入端。控制器250可配置为，根据输入电压Vinput的水平(即大小)选择性地打开或关闭开关240。控制器250可连接至电源210，以检测输入电压Vinput。例如，如图2A中所示，控制器250可包括连接至整流器214的输出节点218的输入端子252，以接收输入电压VINPUT。控制器250可进一步包括多个输出端子254,例如,第一输出端子254A、第二输出端子254B、…、以及第N输出端子254N等，这些输出端子分别连接至开关240A、240B、…、240N等的控制输入端。更具体地，第一输出端子254A可连接至第一开关240A的控制输入端，第二输出端子254B可连接至第二开关240B的控制端子。类似地，第N输出端子254N可连接至第N开关240N的控制端子。为了选择性地打开或关闭开关240，控制器250可配置为，分别通过输出端子254A、254B、…、254N，分别向开关240的控制输入端输出使能信号EN，例如，第一使能信号EN1、第二使能信号EN2、…、第N使能信号ENn等中的一个。控制器250可配置有微控制器、分立的模拟/数字元器件等。通过这种配置，驱动单元230可根据输入电压Vinput的水平调节串联连接至LED群组220的电流通路的LED组222的数目。LED群组的电流通路可连接在电源210和接地端232之间。例如，图2B示出了图2A中所示的LED群组220中输入电压Vinput和LED电流Im随时间的曲线图。如上文中提到的，输入电压Vinput可具有周期性的正弦波形，所述周期性的正弦波形在t7时刻具有峰值水平νΡΕΑΚ(_β)，并且具有从h时刻开始到t14时刻截止的半波长周期。也可以考虑其他波形。输入电压Vinput可在周期开始时刻h和截止时刻t14是最低的(例如，零)，并且在t7时刻是最高的(例如，Vpeak)。第一阈值水平Vthi可以是仅打开第一 LED组222A的最小电压水平。第二阈值水平Vth2可以是打开串联连接的第一 LED组222A和第二 LED组222B的最小电压水平。类似地，第N阈值水平Vthn可以是打开串联连接的第一 LED组222k到第N LED组222N的最小电压水平。控制器250可包括数据存储器(未示出)，如只读存储器(ROM)等，以存储阈值水平VTH;以及逻辑电路(未示出)，所述逻辑电路配置为，将输入电压Vinput与阈值水平Vth进行比较，并且基于比较结果输出使能信号EN中的一个。可使用稳压二极管、双极型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等建立控制器250的逻辑电路。基于输入电压Vinput与第一到第N阈值水平Vth的比较结果,控制器250可输出使能信号EN1到ENn中的一个，以打开开关240A到240N中的一个，这可依次地改变连接到LED群组220的电流通路的LED组222的数目。最初在、时刻，输入电压Vinput和LED电流Im都可以是零。由于没有功率，所以控制器250没有输出任何的使能信号EN，以便使开关240保持关闭。因此，整个LED群组220可以是关闭的，直到输入电压Vinput上升并达到第一阈值水平VTH1。当检测到输入电压Vinput在h时刻达到第一阈值水平Vthi时，控制器250可通 过第一输出端子254A输出第一使能信号EN1,以打开开关240A并使第二开关240B到第N开关240N保持关闭。因此，只有第一 LED组222A被连接到LED群组220的电流通路，并且LED电流可仅流过第一 LED组222A。依次地，在h时刻仅打开第一 LED组222A来产生光。随着输入电压Vinput进一步增大，LED电流Imi进一步增大，直到LED电流Im在t2时刻达到第一 LED组222A的第一最大电流水平IMX1。LED电流Imi可暂时保持基本不变，直到第二 LED组222B被连接到第一 LED组222A。当输入电压Vinput进一步增大，并在t3时刻达到第二阈值水平Vth2时，控制器250可通过第二输出端子254B输出使能信号EN2，从而仅打开第二开关240B。这可能使得通过串联连接的第一 LED组222A和第二 LED组222B建立LED电流通路，从而打开第一 LED组222A和第二 LED组222B来产生光。随着输入电压Vinput进一步增大，电流Imi也增大，直到电流Im在t4时刻达到串联的第一 LED组222A和第二 LED组222B的第二最大电流水平Imax2°此时，流过LED组222A、222B的LED电流Iled暂时保持基本不变，直到输入电压Vinput进一步上升并达到第三阈值水平(未示出)。控制器250可重复相同的过程以使串联连接的LED组220的数目随着输入电压Vinput的增大而不断增加，直到第一 LED组222A到第N LED组222N都串联连接到LED电流通路。例如，当输入电压Vinput在t5时刻达到第N阈值水平Vthn时，控制器250可通过第N输出端子254N输出第N使能信号ENn，以仅打开第N开关240N来串联连接从第一 LED组222k到第N LED组222N的所有LED组。LED电流Ι ΕΙ)可流过第一 LED组222k到第N LED组222N，从而以LED群组220的最大性能产生光。随着输入电压Vinput增大，LED电流Ι ΕΙ)可进一步增大，直到LED电流Iled达到串联连接的第一 LED组222Α到第N LED组222Ν的第N最大电流ΙΜΧΝ。可通过操纵电流源216的最大电流Imax来设置最大电流ΙΜΧ，如第一最大电流Wi、第二最大电流Imax2、…、第N最大电流Imaxn等。当达到第N最大输入电流Imaxn时，即使输入电压Vinput进一步上升并在t7时刻达到峰值水平VPEffi，LED电流Imi也可基本保持不变。
在〖7时刻的峰值水平Vpeai^K平过后，输入电压Vinput可开始下降，并且LED电流Im也在t8时刻从最大电流Imax开始下降。接着，控制器250可以开始减少连接到LED电流通路的LED组222的数目，直到没有LED组222连接到LED电流通路。更具体地，当输入电压Vinput在t9时刻下降到第N阈值水平Vthn以下时，控制器250可停止输出第N使能信号ENn，并且开始输出第(第N-1)使能信号(未示出)来打开第(N-I)开关(未示出)。因此，第一 LED组222A到第(N-I)LED组(未示出)可被串联连接至LED电流通路。控制器250可重复相同的过程，直到输入电压Vinput在t13时刻下降至第一阈值水平Vthi以下。例如，当输入电压Vinput在％时刻下降至第三阈值水平Vth3 (未示出)以下时，控制器250可停止输出第三使能信号EN3(未示出)，并开始输出第二使能信号EN2,以仅打开第二开关240B，并且可将第一 LED组222A和第二 LED组222B连接到LED电流通路。当输入电压Vinput在tn时刻下降至第二阈值水平Vth2以下时，控制器250可停止输出第二使能信号EN2,并开始输出第一使能信号EN1,以仅将第一 LED组222A连接到LED电流通路。 LED电流Imi可暂时保持不变，直到输入电压Vinput进一步在t12时刻下降到第一最大电流值Iim以下。当输入电压Vinput进一步在t13时刻下降到第一阈值水平Vthi以下时，控制器250可停止输出第一使能信号EN1,以断开LED电流通路，从而暂时关闭整个LED群组220。在随后的输入电压周期中可重复相同的图案。因此，通过将LED群组220分成多个LED组222，并调节与输入电压Vinput成比例的、串联连接到LED电流通路的LED组222的数目，使得即使当输入电压Vinput远小于同时打开整个LED群组222所需要的阈值水平(例如，第N阈值水平Vthn)时，也可打开一个或多个LED组222。例如，在图2B中，LED群组220可早在h时刻被打开，并保持打开状态直到t13时刻。在现有技术的LED灯配置100中，LED群组140在t5时刻被打开，并且在t9时刻被关闭。因此，LED灯200与现有技术相比可表现出更长的工作周期和更大功率因子。同样，可将LED群组220设计成使得第N阈值水平Vthn尽可能地接近输入电压Vinput的峰值水平VPEAK。这可大幅减少转换成热量的能量的量，从而提高能量效率。此外，如图2B中所示，LED群组220可配置为，使得流过LED群组220的LED电流Imi可模拟输出电压曲线。尤其是，通过增加LED群组220中LED组222的数目，可使模拟的曲线更加接近输入电压曲线，从而进一步提高能量效率、增大功率因子和延长工作周期。此外，根据本发明可更好地操作相位控制调光器(phase control dimmer)。图2C示出了根据本发明原理构造的LED灯200’的配置。LED灯200’可以是图2A中所示的LED灯200的具体实施例。因此，LED灯200’的结构和操作基本上与LED灯200的结构和操作相同。更具体地，在图2C的LED灯200’中，LED群组220可包括三个LED组222，如串联连接的第一 LED组222A、第二 LED组222B和第三LED组222C。第一 LED组222A可包括三个并联连接的LED串2222A1、222A2、222A3。第二 LED组222B可包括两个并联连接的LED串222B 1、222B2。第三LED组222C可包括单个LED串222C1。此外，LED灯200’可包括三个开关240，如第一开关240A、第二开关240B和第三开关240C，这些开关的输入端子分别连接到LED群组220的节点224A、224B、224C。控制器250可包括三个输出端子254，如分别连接到开关240A、240B、240C的第一输出端子254A、第二输出端子254B和第三输出端子254C。开关240A、240B、240C的输出端子可连接到接地端232。图2D示出了图2C中所示的LED灯200 ’中LED电流Imi与输入电压Vinput对照的曲线图。最初，当输入电压Vinput在、时刻为零时，控制器250不输出任何使能信号ΕΝ。当控制器250检测到输入电压Vinput在h时刻达到第一阈值水平Vthi时，控制器250可通过第一输出端子254A输出第一使能信号EN1,以打开第一开关240A。在此时,仅第一 LED组222A可被连接到LED电流通路，并且打开第一 LED组222A来产生光。当流过第一 LED组222A的电流的总量与电流源216支配的最大电流Lmax相同时，流过LED串222A1、222A2、222A3中每一个的电流I1都是最大电流Lmax的三分之一。当输入电压Vinput上升到第一阈值Vthi之上，并在t2时刻达到第二阈值Vth2时，控制器250可通过第二输出端子254B输出第二使能信号EN2,以打开第二开关240B,从而将第一LED组222k和第二 LED组222B串联连接至LED电流通路。因此，可打开第一 LED组222k和第二 LED组222B来产生光。流过第一 LED组222A中每一个LED串222A1、222A2、222A3的电流I1都是最大电流Lmax的三分之一。流过第二 LED组222B中每一个LED串222B1、222A2的电流I2都是最大电流Lmax的二分之一。当输入电压Vinput进一步增大，并在t3时刻达到第三阈值Vth3时，控制器250可输出第三使能信号EN3,以关闭第一开关240A和第二开关240B并打开第三开关260C。可将第一 LED组222A、第二 LED组222B和第三LED组222C整体连接到LED电流通路，从而完全打开LED群组240。流过每个LED串222A1、222A2、222A3的电流I1都是最大电流Lmax的三分之一。流过每个LED串222B1、222A2的电流I2都是最大电流Lmax的二分之一。流过LED串222C1的电流I3可与最大电流Lmax相同。当输入电压Vinput经过了 t4时刻的峰值水平Vpeak,并在t5时刻下降至第三阈值电压Vth3以下时，控制器250可输出第二使能信号EN2,以关闭第一开关240A和第三开关240C并打开第二开关240B。依次地，可打开第一 LED组222A和第二 LED组222B并可关闭第三LED组222C。当输入电压Vinput进一步下降并在t6时刻达到第二阈值电压Vth2时，控制器250可关闭第二开关240B和第三开关240C，并且打开第一开关240A，以仅打开第一 LED组222A。当输入电压Vinput在t7时刻下降至第一阈值电压Vthi以下时,控制器250可关闭第一 开关240A、第二开关240B和第三开关240C，从而关闭第一 LED组222A、第二 LED组222B和第三LED组222C。图2E示出了根据本发明原理操作图2C中所示LED灯200’的方法500的流程图。然而，可简单地修改方法500来安置或多或少的LED组222，并且将任意数目的LED组222应用到图2A中所示的LED灯200中。当开始所述方法(在502处)时，可将输入电压Vinput施加到LED群组220 (在510处)。接着，控制器250可检测用于与第一阈值水平Vthi、第二阈值水平Vth2和第三阈值水平Vth3进行比较的输入电压Vinput的水平(在520处)。当输入电压Vinput小于(即，不等于或大于)第一阈值电压Vthi (在530处为否)时，控制器250可继续检测输入电压Vinput (在520处)，并且输入电压Vinput与第一阈值电压Vthi进行比较(在530处)。然而，当输入电压Vinput等于或大于第一阈值电压Vthi (在530处为是)时,控制器250可将输入电压Vinput与第二阈值电压Vth2进行比较(在540处)。当输入电压Vinput小于(S卩，不等于或大于)第二阈值电压Vth2 (在540处为否)时，控制器250可输出第一使能信号EN1 (在545处)，以打开第一开关240A，并且将第一 LED组222A连接到LED电流通路。依次地，可打开第一 LED组222A。控制器250可继续检测输入电压Vinput (在520处)。然而，当输入电压Vinput等于或大于第二阈值电压Vth2 (在540处为是)时，控制器250可将输入电压Vinput与第三阈值电压Vth3进行比较(在550处)。当输入电压Vinput小于(即，不等于或大于)第三阈值电压Vth3(在550处为否)时，控制器250可输出第二使能信号EN2 (在555处)，以将第一 LED组222A和第二 LED组222B连接到LED电流通路。依次地，可打开第一 LED组222A和第二 LED组222B，并且控制器250可继续检测输入电压Vinput (在520处)。当输入电压Vinput等于或大于第三阈值电压Vth3 (在550处为是)时，控制器250可输出第三使能信号EN3 (在560处)，以将第一 LED组222A、第二 LED组222B和第三LED组222C串联连接至LED群组220的电流通路，从而完全打开LED群组220。如上面所提到的，通过调节串联至与LED电流通路的、与输 入电压Vinput成比例的LED组222的数目，即使在输入电压Vinput达到LED群组220的阈值水平之前，也可用输入电压Vinput来为一个或多个LED组222供电。无论LED群组220中包括多少数目的LED组222，都可将相同的操作原理应用到图2A中所示的LED灯200。本发明描述的方法500及其变形和修改，可用专用的硬件实施方式来实现，如，例如半导体、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑矩阵和/或其他用来实施方法500而构建的硬件装置等等。然而，本发明描述的各种实施例，包括方法500等，可担当在计算机处理器上运行的软件程序来进行实施。此外，可替换的软件实施例，如，例如分布式处理(例如，组件/对象分布式处理等)、并行处理、虚拟机处理、任何进一步的改善措施、或任何未来的协议，也都可被用于实施本发明描述的方法。图3示出了根据本发明原理构建的另一种LED灯300的配置。可将LED灯300配置为与图2A中所示的LED灯200相似的配置。例如，LED灯300可包括电源310、LED群组320、驱动单元330等。电源310可包括电压源312和整流器314等。LED群组320可包括多个LED组322，如，串联连接的第一 LED组322A、第二 LED组322B、…、以及第N LED组322N等。驱动单元330可包括多个开关340、控制器350等。所述多个开关340可分别连接至LED组322的各个输出端。控制器可具有连接至开关340的多个输出端354。与控制器250相似，控制器350可配置为向开关340输出使能信号EN，以调节连接至LED群组320的电流通路的LED组322的数目。然而，与图2A中所示的LED灯200不同，LED灯300可基于LED群组320的输入电压Vinput和输出电流两者中的至少一个调节连接至电流通路的LED组322的数目。因此，控制器350可包括下列组成部分的至少一个用来检测LED群组320的输入电压Vinput的电压输入端子352，和用来检测LED群组320的输出电流Itotput的电流输入端子356。可将电压输入端子352连接至电源310，例如，连接至电源310的节点322，又例如，连接至整流器314的输出节点322等，以接收提供给LED群组320的输入电压VINPUT。输出电流IaimM)可从开关340的输出端流向接地端332。因此，可将电流输入端子356连接至节点334，所述节点334连接在开关340和接地端332之间。电阻器336可连接在接地端332和节点334之间，以缓解输出电流Iqut向接地端332的漏电。可将控制器350配置为,仅基于通过电流输出端子356检测到的输出电流Iqut来工作。例如，控制器350可基于输出电流Itm调节连接至电流通路的LED组322的数目。控制器350可存储多个阈值电流值，将输出电流Iot与阈值电流值进行比较，并且打开开关360A、360B至360N中的一个，以调节串联连接至LED群组320的LED电流通路的LED组322的数目。因此，在本实施例中可不必将输入电流限制为最大值，并且可省略电源310中的电流源。然而，当输出电流Iott小到无法被检测和/或输出电流Iott与流过LED群组340的LED电流Im不直接相关时，控制器350可同时使用输入电压Vinput和输出电流ITOT。尽管已经通过示例性实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解的是，可在所附权利要求书的精神实质和保护范围内进行修改来实施本发明。前面给出的实施例 仅仅是用作说明本发明的，并不意味着对本发明的所有可能的设计方案、实施例、应用或修改的穷举。
权利要求
1.ー种发光二极管LED灯，其特征在干，该LED灯包括 LED群組，包括多个串联设置的LED组；电源，配置为向所述LED群组提供输入功率；以及驱动单元，配置为基于所述LED群组的输入功率，调节连接至所述LED群组电流通路的 LED组的数目。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在干，每个所述LED组包括ー个或多个并联设 置的LED串，每个所述LED串包括一个或多个串联设置的LED。
3.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在干，所述输入功率具有正弦波形。
4.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在干，所述电源包括 交流AC电压源，配置为产生AC输入功率；整流器，配置为将所述AC输入功率转换成直流DC输入功率；以及 电流源，配置为限制所述LED群组的最大输入电流。
5.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在干，所述多个LED组包括 第一LED組，连接至所述电源；以及第二 LED組，串联连接至所述第一LED組。
6.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在干，所述驱动単元包括 多个开关，该开关包括第一开关，连接在所述第一LED组的输出端和接地端之间； 第二开关，连接在所述第二 LED组的输出端和接地端之间；控制器，配置为基于所述LED群组的输入功率，単独打开所述第一开关或所述第二开关。
7.根据权利要求6所述的LED灯，其特征在干，所述控制器包括 第一输入端，连接至所述电源，以检测所述输入功率；第一输出端，连接至所述第一开关，以打开或关闭所述第一开关；以及 第二输出端，连接至所述第二开关，以打开或关闭所述第二开关。
8.根据权利要求7所述的LED灯，其特征在干，所述控制器进ー步配置为，将所述输入 功率与用于仅打开所述第一LED组的第一阈值水平进行比较，以及将所述输入功率与用于 同时打开所述第一LED组和所述第二 LED组的第二阈值水平进行比较；其中，所述控制器进ー步配置为当所述输入功率等于或大于所述第一阈值水平并小 于所述第二阈值水平时，仅打开所述第一开关；当所述输入功率大于所述第二阈值水平吋， 关闭所述第一开关并打开所述第二开关。
9.根据权利要求8所述的LED灯，其特征在干，所述多个LED组进一歩包括第三LED 組，串联连接至所述第二 LED组；所述驱动单元进ー步包括第三开关，连接在所述第三LED 组的输出端和接地端之间；所述控制器进ー步包括第三输出端，连接至所述第三开关，以 打开或关闭所述第三开关。
10.根据权利要求9所述的LED灯，其特征在干，所述驱动単元进ー步配置为将所述 输入功率与用于同时打开所述第一LED组、第二 LED组和第三LED组的第三阈值水平进行 比较；当所述输入功率等于或大于所述第三阈值水平吋，将所述第一LED组、第二 LED组和 第三LED组串联连接至所述LED群组的电流通路。
11.根据权利要求6所述的LED灯，其特征在于，所述多个LED组的数目与所述多个开 关的数目相同。
12.根据权利要求8所述的LED灯，其特征在于，所述驱动单元进一步配置为基于所 述LED群组的输入功率和所述LED群组的输出电流两者中的至少一个，调节串联连接至所 述LED群组的电流通路的LED组的数目。
13.根据权利要求12所述的LED灯，其特征在于，所述控制器进一步包括第二输入端 子，连接至所述多个开关，以检测来自所述多个开关的输出电流。
14.一种发光二极管LED群组的操作方法，其特征在于，该方法包括向包括多个能串联连接的LED组的LED群组提供输入功率；检测所述输入功率；以及基于检测到的输入功率，调节串联连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述输入功率具有正弦波形。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述多个LED组包括接收所述输入功 率的第一 LED组，以及串联连接至所述第一 LED组的第二 LED组。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，调节所述LED组的数目的过程包括将所述输入功率与用于仅打开所述第一 LED组的第一阈值水平进行比较，并将所述输入功率与用于同时打开串联连接的所述第一 LED组和第二 LED组的第二阈值水平进行比 较；当所述输入功率等于或大于所述第一阈值水平并小于所述第二阈值水平时，仅将所述 第一 LED组连接至所述LED群组的电流通路；当所述输入功率大于所述第二阈值水平时，将所述第一 LED组和第二 LED组串联连接 至所述LED群组的电流通路。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述多个LED组进一步包括串联连接至 所述第二 LED组的第三LED组；其中，调节所述LED组的数目的过程进一步包括将所述输入功率与用于打开串联连接的所述第一 LED组、第二 LED组和第三LED组的 第三阈值水平进行比较；当所述输入功率等于或大于所述第三阈值水平时，将所述第一 LED组、第二 LED组和第 三LED组串联连接至所述LED群组的电流通路。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括基于所述LED群 组的输入功率和所述LED群组的输出电流两者中的至少一个，调节串联连接至所述LED群 组的电流通路的LED组的数目。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述调节串联连接至所述电流通路的 LED组的数目的过程包括检测所述LED群组的输出电流；将所述输出电流与一个或多个电流水平进行比较；以及基于检测到的LED输出和所述一个或多个电流水平之间的比较结果调节串联连接至 所述LED群组的电流通路的LED组的数目。
全文摘要
一种发光二极管(LED)灯，包括LED群组，包括串联设置的LED组；电源，配置为向所述LED群组提供输入功率；以及驱动单元，配置为基于所述LED群组的输入功率调节连接至所述LED群组的电流通路的LED组的数目。
文档编号H05B37/02GK102668709SQ201080036419
公开日2012年9月12日 申请日期2010年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者Z·格拉伊卡尔 申请人:耐克斯照明公司