Led驱动电路、led照明器件、led照明设备和led照明系统的制作方法

专利名称：Led驱动电路、led照明器件、led照明设备和led照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及驱动LED的LED(发光二极管)驱动电路以及将LED用作光源的LED照明器件、LED照明设备和LED照明系统。
相关技术的说明 LED具有低电流消耗、使用寿命长等特征，并且其应用不仅扩展至显示设备还扩展至照明设备等。在照明装置中，为了获得要求的亮度，经常使用多个LED。
—般的照明装置经常使用100V的市电交流电源，并且在考虑用LED照明器件代替例如白炽灯等普通照明器件的情形中，希望LED照明器件如同普通照明器件那样也具有使用100V的市电交流电源的结构。 此外，为了执行对白炽灯的调光控制，使用相位控制调光控制器( 一般被称为白炽灯控制器)，该控制器能方便地执行调光控制，从而通过在交流电源电压的某一相位角下使开关元件(一般是三端双向可控硅开关元件)导通而仅使用体积元件来控制对白炽灯供电。 为了实现使用交流电源的LED照明器件的调光控制，通常如实现白炽灯的调光控制的情形那样使用相位控制调光控制器。这里，图19中示出能够实现使用交流电源的LED照明器件的调光控制的LED照明系统的传统示例。 图19所示的LED照明系统包括相位控制调光控制器2、LED驱动电路101和LED模块3。相位控制调光控制器2连接在交流电源1和LED驱动电路101之间并与它们串联。如果控制电路CNT1的调光控制把手(未示出)被设置在预定位置，则相位控制调光控制器2在与设定位置对应的电源相位角处使三端双向可控硅开关元件Tral导通。此外，在相位控制调光控制器2中，噪声防止电路由电容CI和电感LI构成，并减小从相位控制调光控制器2返回至电源线的终端噪声。 在图19所示的LED照明系统中，当三端双向可控硅开关元件Tral处于断开状态时，会切断从交流电源1至LED驱动电路101的电源；然而，交流电源1和LED驱动电路101一直通过上述相位控制调光控制器2的噪声防止电路的电容CI彼此相连。因此，即使三端双向可控硅开关元件Tral处于断开状态，还是如图20A和20B所示那样向LED提供电流。这里，在图20A和20B中，V皿是相位控制调光控制器2的输入电压波形V。UT2是来自相位控制调光控制器2的输出电压波形；而I3是流入LED模块3的电流波形。
由于相位控制发光控制器2的三端双向可控硅开关元件Tral处于断开状态，因此仅向LED驱动电路101提供流过电容器CI的漏电流，由此LED驱动电路101的限流电路不工作；然而，存在漏电流使LED3导通并少量发光的问题。此外，由于LED模块3因流过电容CI的漏电流而少量发光，因此在LED模块3中产生正向电压Vp;因此，在图20A中，三端双向可控硅开关元件Tral的上升电压被延迟，且使驱动电流提供给LED模块3的时间长度变短，由此产生LED模块3变得暗淡且调光控制范围变窄的问题。
此外，作为LED照明系统的另一传统示例(该照明系统能够实现使用交流电源的 LED发光器件的调光控制，如图21所示)，存在一种照明系统，其包括相位控制调光控制器 2'，该调光控制器2'具有借助氖灯的荧光功能。这里，在图21中，用相同附图标记表示与 图19相同的部件，并省去其说明。 在图21所示LED发光系统中，氖灯NLl和限流电阻Rel的串联电路(在下文中称 其为荧光电路)并联于三端双向可控硅开关元件Tral如果通过外部开关Sl选择三端双向 可控硅开关元件Tral以将LED驱动电流提供给LED模块3，则使氖灯NL1断电；如果通过 开关Sl选择荧光电路且不将LED驱动电流提供给LED模块3，则将电流提供给荧光电路以 表示相位控制调光控制器2'所在的位置。如同在图21所示的LED照明系统中，即使噪声 防止电路的电容C1不并联于三端双向可控硅开关元件Tral，当三端双向可控硅开关元件 Tral处于断开状态时，也会有少量电流通过荧光电路提供给LED驱动电路101 ;因此，出现 的问题是LED模块3少量发光，且延迟了三端双向可控硅开关元件Tral的上升电压。
这里，作为上述问题的解决方案，已知一种解决方案，其中如图22所示，通 过使阻抗Zl(电阻、电容、氖灯等)并联于LED驱动电路102的功率输入部分(例如 JP-A-2004-296205)来抑制流入LED模块3中的漏电流。然而，在图22所示的结构中，即 使在三端双向可控硅开关元件Tral导通且将输入电源提供给LED驱动电路102的时候，电 流IZ1(=输入电源电压VZ1/阻抗Z1的阻抗值ZJ也流过阻抗Z1。因此，出现的问题是功 率损耗大且功率效率降低。
发明概述 本发明的第一 目的是提供一种能够防止LED不必要发光且功率效率高的LED驱动 电路、LED照明器件、LED照明设备和LED照明系统。 第二目的是提供一种能够防止LED不必要发光的LED照明器件、LED照明设备和 LED照明系统。 为了实现上述第一 目的，根据本发明的LED驱动电路是接收交流电压以驱动LED 的LED驱动电路，并包括将从提供LED驱动电流至LED的供电线的电流撤除的电流撤除部 分。如果至LED驱动电路的输入电流是不必要的电流，则由于电流撤除部分的电流撤除而 LED不发光。如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则电流撤 除部分减小撤除的电流量。这里，不必要的电流表示可以提供给LED的、在需要使LED保持 发光的时间周期内对LED来说是不必要的电流；LED驱动电流表示在必须使LED保持发光 的时间周期内提供给LED的电流。 根据这种结构，如果根据本发明的至LED驱动电路的输入电流是不必要的电流， 则由于电流撤除部分的电流撤除而LED不发光；因此，可防止LED发生不必要的发光。此 外，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要的电流转变为LED驱动电流，则电流撤除部分 减少撤除的电流量；因此，在根据本发明的至LED驱动电路的输入电流是LED驱动电流时， 可减小功率损耗并提高功率效率。
电流撤除部分可包括承载从电流供给线撤除的电流的旁路线；设置在旁路线上 的有源元件以及控制有源元件的控制部分。如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流 转变为LED驱动电流，则控制部分可将有源元件的状态从导通状态切换至截止状态。
根据这种结构，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则有源元件从导通状态切换至截止状态，因此可防止电流流入旁路线。此外，由于控制
部分产生用于控制有源元件的控制信号，当有源元件处于导通状态时，流入控制部分的电
流远小于流入旁路线的电流。因此，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为
LED驱动电流，则根据本发明的LED驱动电路的电流撤除部分能够减小所撤除的电流量。 此外，可包括用于限制流入LED的电流的限流电路。 可包括用于对LED驱动电路的输入电压进行整流的整流电路。 可包括用来检测至LED驱动电路的输入电压或通过对输入电压整流而获得电压
的电压检测电路；且控制部分可根据来自电压检测电路的检测结果来控制有源元件。此外，
可采用一种结构，其中电压检测部分包括多个分压电阻。控制部分可包括将来自电压检测
部分的检测结果与设定电压进行比较的比较器，并根据来自比较器的比较结果控制有源元
件。此外，从更高功率效率的角度看，比较器可具有磁滞特性。 控制部分可包括第一晶体管，其基极连接于电压检测电路的输出；以及连接于 第一晶体管的集电极的恒流源或电阻。而有源元件可以是第二晶体管，其基极连接于第一 晶体管的集电极。
控制部分可包括晶闸管，其栅极连接于电压检测电路的输出；以及连接于晶闸 管阳极的恒流源或电阻。而有源元件可以是晶体管，其基极连接于晶闸管的阳极。
该控制部分可包括第一N沟道M0S晶体管，其栅极连接于电压检测电路的输出； 以及连接于第一N沟道MOS晶体管的漏极的恒流源或电阻。而有源元件可以是第二N沟道 MOS晶体管，其栅极连接于第一N沟道MOS晶体管的漏极。 可包括用于检测至LED驱动电路的输入电流或通过对输入电流进行整流而获得 的电流的电流检测电路；且控制部分可根据来自电流检测电路的检测结果控制有源元件。 此外，电流检测电路可包括电流检测电阻；以及用于检测跨越电流检测电阻两个端子的 电压的放大器。 电流撤除部分可单独设置在交流电压的两个方向上。 可包括用于接收外部信号的外部信号输入部分；且该控制部分可根据外部信号控 制有源元件。
为了达到上述第一 目的，如此构造根据本发明的LED照明器件使之包括具有任
何一种上述结构的LED驱动电路；以及连接于LED驱动电路的输出侧的LED。 为了达到上述第二目的，如此构造根据本发明的LED照明器件使之包括LED ;以
及防止LED由于不必要电流而发光的LED发光防止部分。此外，可包括抑制因LED发光防
止部分造成的功率损耗的功率损耗抑制部分。 根据这种结构，例如在传统地使用例如白炽灯、荧光灯等照明器件的已有照明设 备和照明系统中，仅通过用根据本发明的LED照明器件代替例如白炽灯、荧光灯等照明器 件就可防止LED由于不必要电流而发光。此外，可通过设置抑制由LED发光防止部分产生 的功率损耗的功率损耗抑制部分而提高功率效率。 为了达到上述第一或第二目的，如此构造根据本发明的LED照明设备使之包括具 有任何一种上述结构的LED照明器件。 此外，为了达成上述第一或第二目的，根据本发明的LED照明系统包括具有任何 一种上述结构的LED照明器件或具有上述结构的LED照明设备；以及连接于LED照明器件或LED照明设备的LED驱动电路的输入侧的调光控制器。


图1是示出根据本发明的LED照明系统的一个结构例的示图。 图2是示出根据本发明的图1所示的LED照明系统的一个实施例的示图。 图3是示出根据本发明的图2所示的LED照明系统的第一实施例的示图。 图4是示出根据本发明的图3所示的LED照明系统的特定例的示图。 图5是示出用具有磁滞功能的比较器替代根据本发明的图4所示的LED照明系统
的比较器的结构的示图。 图6是示出根据本发明的图3所示的LED照明系统的另一特定例的示图。 图7是示出用电阻代替根据本发明的图6所示的LED照明系统的恒流源的结构的示图。 图8A是示出图4-7所示的特定例中的工作波形的示例的图。 图8B是示出图4-7所示的特定例中的工作波形的示例的图。 图8C是示出图4-7所示的特定例中的工作波形的示例的图。 图9是示出根据本发明的图3所示的LED照明系统的另一特定例的示图。 图10是示出根据本发明的在图3所示的LED照明系统中使用M0S晶体管的特定
例的图。 图11是示出根据本发明的图2所示的LED照明系统的第二实施例的图。 图12是示出根据本发明的图11所示的LED照明系统的特定例的图。 图13是示出其中设置具有彼此不同的正方向的两个LED模块的LED照明系统的
结构例的图。 图14是示出根据本发明的包含外部信号输入部分的LED照明系统的结构例的图。 图15是示出限流电路的结构例的图。 图16是示出包含开关和荧光电路的调光控制器的图。 图17是示出根据本发明的LED照明器件的示意性结构例的图。 图18是根据本发明的LED照明器件的另一示意性结构例的图。 图19是示出能够对使用交流电源的LED照明器件进行调光控制的LED照明系统
的传统例的图。 图20A是示出相位控制调光控制器的输入电压和流入LED的电流的波形的图。
图20B是示出相位控制调光控制器的输入电压和流入LED的电流的波形的图。
图21是示出能够对使用交流电源的LED照明器件进行调光控制的LED照明系统 的另一传统例的图。 图22是示出含抑制流入LED的不必要电流的装置的LED照明系统的传统例的图。
较佳实施例的说明 下面结合附图对本发明的实施例进行说明。根据本发明的LED照明系统的结构例 示出于图1中。根据图1所示的本发明的LED照明系统包括相位控制调光控制器2、根据 本发明的LED驱动电路IOO以及LED模块3。在根据图1所示的本发明的LED照明系统中， 交流电源1、相位控制调光控制器2和根据本发明的LED驱动电路100彼此串联。包括一个或多个LED的LED模块3的阳极和阴极连接于根据本发明的LED驱动电路100的输出侧。
即使三端双向可控硅开关元件tral处于截止状态，与交流电源1的频率(50Hz或 60Hz)对应的电流也会从相位控制调光控制器2的噪声防止电路的电容CI流至根据本发明 的LED驱动电路100。 根据本发明的LED驱动电路100包括将电流从向LED模块3提供LED驱动电流的 供电线撤除的电流撤除部分(未示出)。如果至根据本发明的LED驱动电路100的输入电 流是不必要电流，则LED模块3由于电流撤除部分的电流撤除而不发光；如果至根据本发明 的LED驱动电路100的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则电流撤除部分减少 所撤除的电流量。这里，不必要电流表示能够提供给LED模块3的、在需要使LED模块3保 持发光的时间间隔内对LED模块3来说不是必要的电流；这里，来自电容CI的漏电流是不 必要电流。LED驱动电路表示在需要使LED模块3保持发光的时间间隔内提供给LED模块 3的电流。 如果根据本发明的LED驱动电路100的输入电流为不必要电流，则LED模块3由 于电流撤除部分的电流撤除而不发光；从而防止LED模块3产生不必要的发光。此外，如果 至LED驱动电路100的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则电流撤除部分减小 所撤除电流的量，从而当流至根据本发明的LED驱动电路100的输入电流是LED驱动电流 时可减小功率损耗并提高功率效率。 接着，图2中示出根据本发明的图1所示的LED照明系统的一个实施例。在根据 图2所示本发明的LED照明系统中，根据本发明的LED驱动电路100的电流撤除部分包括 承载从电流供给线撤除的电流的旁路线BL1 ;设置在旁路线BL1上的有源元件11以及控制 有源元件11的控制部分12。如果至根据本发明的LED驱动电路100的输入电流从不必要 电流转变为LED驱动电流，则控制部分12将有源元件11的状态从导通状态切换至截止状 态。这里，在图2中，在根据本发明的LED驱动电路100中，尽管未示出电流撤除部分以外 的组成部件，然而根据本发明的LED驱动电路100可包括任何组成部件。
在根据图2所示的本发明的LED照明系统中，如果至根据本发明的LED驱动电路 100的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则有源元件11从导通状态切换至截止 状态；从而可防止电流流入旁路线BL1。由于控制部分12产生用于控制有源元件11的控 制信号，因此流入控制部分12的电流远小于当有源元件11处于导通状态时流入旁路线BLl 的电流。因此，如果至根据本发明的LED驱动电路100的输入电流从不必要电流转变为LED 驱动电流，则根据本发明的LED驱动电路100的电流撤除部分能够减少所撤除的电流量。
接着，根据本发明的图2所示LED照明系统的第一实施例示出于图3中。在根据 图3所示本发明的LED照明系统中，根据本发明的LED驱动电路100包括桥接二极管13， 其对加至根据本发明的LED驱动电路100的输入电压进行整流；限流电路14，其限制流至 LED模块3的电流；以及电压检测电路15，其检测来自桥接二极管13的输出电压。从交流 电源1输出且相位受到控制的——即受相位控制调光控制器2相位控制的——电压被全波 整流，即由桥接二极管13全波整流，并经由限流电路14施加于LED模块3。控制部分12根 据来自电压检测电路15的检测结果来执行有源元件11的导通/截止控制。
接着，根据本发明图3所示的LED照明系统的特定例示出于图4中。在图4中，电 压检测电路15由分压电阻Rl和R2构成，控制部分12由比较器C0MP1和恒压源VS1构成。
比较器C0MP1将分压电阻R1、R2之间的中点电压与从恒压源VS1输出的恒定电压 进行比较；在分压电阻Rl和R2之间的中点电压小于从恒压源VS1输出的恒定电压期间，使 有源元件11保持在导通状态；通过防止漏电流流入LED模块3而阻止LED模块3发光；并 在分压电阻Rl和R2之间的中点电压等于或大于从恒压源VS1输出的恒定电压期间，使有 源元件11保持在截止状态，从而防止电流流入旁路线BLl。 通过改变分压电阻R1和R2的电阻比，可改变比较器C0MP1的门限电压，并还有可 能改变有源元件11的导通/截止切换定时。 比较器C0MP1的门限电压在两种情形下相等分压电阻Rl和R2之间的中点电压 小于从恒压源VS1输出的恒定电压的状态转变为分压电阻Rl和R2之间的中点电压大于从 恒压源VS1输出的恒定电压的状态；分压电阻Rl和R2之间的中点电压大于从恒压源VS1 输出的恒定电压的状态转变为分压电阻Rl和R2之间的中点电压小于从恒压源VS1输出的 恒定电压的状态。因此，当从交流电源1输出的交流电压从峰值141V降低至0V时，有源 元件11不时地导通，由此对LED模块3发光不起作用的电流流入旁路线BL1。为了避免这 点，如图5所示，使用具有磁滞特性的比较器C0MP2来代替比较器C0MP1 ;且把在分压电阻 Rl和R2之间的中点电压大于从恒压源VS1输出的恒定电压的状态改变至分压电阻Rl和 R2之间的中点电压小于从恒压源VS1输出的恒定电压的状态期间的门限电压设置为低于 在分压电阻R1和R2之间的中点电压小于从恒压源VS1输出的恒定电压的状态转变至分压 电阻Rl和R2之间的中点电压大于从恒压源VS1输出的恒定电压的状态期间的门限电压。 因此，当从交流电源1输出的交流电压从峰值141V降低至OV时，可防止有源元件11导通， 并防止对LED模块3的发光不起作用的电流流入旁路线BL1，以使功率效率进一步提高。
根据本发明的图3所示LED照明系统的另一特定例子示出于图6中。在图6中， 电压检测电路15由分压电阻Rl和R2构成。控制部分12包括第一晶体管Ql，其基极连 接于由分压电阻R1和R2构成的电压检测电路的输出；以及连接于晶体管Q1的集电极的恒 流源IS1。有源元件11充当第二晶体管Q2。 由于在分压电阻Rl和R2之间的中点电压小于晶体管Ql的基极-发射极电压时晶 体管Ql处于截止状态，来自恒流源IS1的电流被提供给晶体管Q2的基极，且晶体管Q2导 通。因此，漏电流不流入LED模块3且LED模块3不发光。另一方面，由于在分压电阻Rl、 R2之间的中点电压等于或大于晶体管Q1的基极-发射极电压时晶体管Ql处于导通状态， 来自恒流源IS1的电流不被提供给晶体管Q2的基极，且晶体管Q2截止。因此，电流不流入 旁路线BL1。 可通过改变分压电阻Rl和R2的电阻比而改变晶体管Q2的导通/截止切换定时。 此外，如果通过设定恒流源IS1的恒电流值和晶体管Q2的h参数hFE而使晶体管Q2的集电 极_发射极电压足够小，则可抑制三端双向可控硅开关元件Tral的上升电压的延迟。
此外，图6所示结构中的恒流源IS1可用电阻R3代替而实现图7所示结构。相比 图6所示结构，图7所示结构能够获得控制部分的简化和成本降低。 这里，图4-7所示特定例中的工作波形的例子示出于图8A-8C中。在图8A-8C中， VIN2是相位控制调光控制器2的输入电压波形；V。UT2是来自相位控制调光控制器2的输出电 压波形；而13是流入LED模块3的电流波形。图8A示出100%调光控制(无相位延迟)的 波形；图8B示出半调光控制(具有一半相位延迟)的波形；而图8C示出0X调光控制(具有最大相位延迟)——即处于截止状态——的波形。 如从图8A-8C可清楚地看出，如果交流电源1、相位控制调光控制器2和根据本发 明的LED驱动电路100彼此串联，并驱动LED模块3，则可通过相位控制调光控制器2来实 现LED模块3从100% _0%发光的调光控制。而不必要电流不包含在流入LED模块3的电 流13中。此外，即使用含氖灯的具有荧光功能的相位控制调光控制器2'代替相位控制调 光控制器2，同样可通过相位控制调光控制器2'来实现LED模块3从100% _0%发光的调 光控制，且不必要电流不包含在流入LED模块3的电流I3中。 接下来，根据本发明的图3所示的LED照明系统的又一特定例示出于图9。在图9 中，电压检测电路15由分压电阻Rl和R2构成。控制部分12包括晶闸管Thal，其栅极连 接于由分压电阻R1和R2构成的电压检测电路的输出；以及电阻R3，其连接于晶闸管Thal 的阳极。有源元件11充当第二晶体管Q2。此外，在旁路线BL1上设置连接于晶体管Q2的 发射极的多个二极管D1-Dn。 由于晶闸管Thai在分压电阻Rl和R2之间的中点电压小于晶闸管Thai的栅极电 压时处于截止状态，从电阻R3——即电流源——流出的电流被提供给晶体管Q2的基极，且 晶体管Q2导通。因此，漏电流不流入LED模块3，且LED模块3不发光。另一方面，由于晶 闸管Thal在分压电阻Rl、R2之间的中点电压等于或大于晶闸管Thal的栅极电压时处于导 通状态，从电阻R3——即电流源——流出的电流不被提供给晶体管Q2的基极，且晶体管Q2 截止。因此，电流不流入旁路线BL1。 由于图9所示的结构使用晶闸管Thai而不是图6或图7中的晶体管Ql，通过使用 晶闸管Thal，可进一步抑制功率损耗并提高功率效率。换句话说，当从交流电源1输出的 交流电压从峰值141V下降至0V时产生的来自晶体管Q2的输出电压(集电极-发射极电 压)受到晶闸管Thai的电流保持功能的抑制。尽管晶闸管Thai象晶体管Ql那样在触发 电压下进入导通状态，即使触发电压停止，导通电流也可在交流电源l的输出交流电压的 半个周期内保持流动。因此，晶体管Q2的基极-发射极电压保持在低电平，因此晶体管Q2 能够保持截止状态。连接于晶体管Q2发射极的多个二极管Dl-Dn是晶体管Q2的控制的一 个例子，其中使晶体管Q2的发射极电位高于晶闸管Thai的导通电压( 一般大约为1. 4V)， 且晶体管Q2受晶闸管Thai的导通/截止的控制。可通过其它方法使晶体管Q2的发射极 电位较高。 接着，根据本发明的将MOS晶体管用于图3所示LED照明系统的特定例示出于图 10。图10所示结构是通过用第一 N沟道M0S晶体管Q3代替第一晶体管Ql，并通过用图7 所示结构中的第二 N沟道M0S晶体管Q4代替第二晶体管Q2而获得的，并取得与图7所示 结构相同的功能。 接着，根据本发明的图2所示LED照明系统的第二实施例示出于图11。在根据本 发明的图11所示的LED照明系统中，根据本发明的LED驱动电路100包括桥接二极管13， 其对根据本发明的LED驱动电路100的输入电压进行整流；限流电路14，其限制流入LED模 块3的电流；以及电流检测电路16，其检测来自桥接二极管13的输出电流。从交流电源1 输出且相位受控的——即受相位控制调光控制器2相位控制的——电压被全波整流，即通 过桥接二极管13全波整流并经由限流电路14施加于LED模块3。控制部分12根据来自电 流检测电路16的检测结果执行有源元件11的导通/截止控制。如图12所示，作为电流检测电路16的一个例子，存在一种电流检测电路，包括电流检测电阻器R4 ;以及误差放大器
AMP 1 ，其检测跨越电流检测电阻R4两个端子的电压。这里，第二实施例中的有源元件11 、控 制电路12和限流电路14的特定示例示出于图ll，可以使用在上述第一实施例中的有源元 件11、控制电路12和限流电路14的特定例。 与上述LED照明系统的类型不同，存在一种类型的LED照明系统，其中设有正向彼 此不同的两个LED模块，；且发光、发光控制和导通/截止控制是在交流电的半个周期内完 成的。这种类型的LED照明系统的优点在于不需要桥接二极管；由于不需要桥接二极管而 使功率效率略为提高；且由于LED驱动电路的占空比只占全波整流后驱动的类型的一半， LED的寿命延长(光通量下降得以缓解)。然而，另一方面，存在的缺点是由于LED数目加 倍而增加了成本。根据本发明的LED照明系统的一个结构例示出于图13，其中设有正向彼 此不同的两个LED模块。与图3所示结构相同，在图13所示结构中，LED模块3A包括旁 路线BL1A ;有源元件11A ;控制部分12A ;限流电路14A以及电压检测电路15A。此夕卜，LED 模块3B包括旁路线BL1B ;有源元件11B ;控制部分12B ;限流电路4B以及电压检测电路 15B。据此，能象根据本发明的图3所示照明系统那样驱动照明系统而无需对交流电压进行 整流。 接着，根据本发明的LED照明系统的一个结构例示出于图14，其包括外部信号输 入部分。图14所示的结构是这样一种结构，它包括外部信号输入端子17而不是图3所示 结构中的电压检测电路15 ;以及根据外部信号输入端子17的外部信号输入执行有源元件 11的导通/截止控制的控制部分12。通过内建在简易微机或相位控制调光控制器中的例 如控制电路CNT1等脉冲发生器产生外部信号，并被提供给外部信号输入端子17。根据这
种类型，可方便地添加附加功能，例如在异常时间使LED截止的停机功能、定时器发光功能等。 根据本发明的LED驱动电路的输入电压不局限于日本的100V市电电源电压。如 果根据本发明的LED驱动电路的电路常数被设置在适当的值，则可将海外市电电源电压或 降低的交流电压用作根据本发明的LED驱动电路的输入电压。 此外，可通过将例如电流熔丝等保护性元件添加至根据本发明的LED驱动电路而 提供更安全的LED驱动电路。 在LED驱动电路的上述结构中，尽管在限流电路的后级设置旁路线，然而也可在 限流电路的前级(桥接二极管的输入侧或输出侧)设置旁路线。然而，在旁路线设置在限 流电路的前级(桥接二极管的输入侧或输出侧)的情形下，需要确保设置在旁路线上的有 源元件不受无限制电流的损坏。 在LED驱动电路的上述结构(除了图13所示的结构)中，限流电路14连接于LED 模块3的阳极侧。然而，如果适当地设定每个电路常数，则在将限流电路14连接于LED模 块3的阴极侧方面不存在问题。 限流电路14是防止等于或大于额定电流的电流流入LED模块的电路部分。存在 仅通过例如电阻等无源元件或通过电阻与例如晶体管等有源元件的结合而限制电流(例 如图15所示结构)的情形。 此外，如果流入LED模块3的电流相对于LED的额定电流具有足够的裕度，则即使 不设置限流电路也不会对调光控制操作等产生影响。
即使设置除相位控制调光控制器2和因氖灯而具有荧光发光功能的相位控制调 光控制器2'以外的调光控制器，例如图16所示包括开关SI和荧光电路(氖灯NL1和限流 电路Rel的串联电路)而取代相位控制调光控制器2和因氖灯而具有荧光发光功能的相位 控制调光控制器2'，根据本发明的LED驱动电路是有效的，并且在这种情形下，可防止产生 不必要的发光，并提高功率效率。 根据本发明的LED驱动电路的输入电压不局限于基于正弦波交流电压的电压，而 是可使用其它交流电压。 最后，描述根据本发明的LED照明器件的示意结构。根据本发明的LED照明器件 的示意性结构例示出于图17。在图17中示出根据本发明的灯泡形LED照明器件200的局 部剖视图。根据本发明的灯泡形LED照明器件200内包括壳体或基板202 ;包括设置在 壳体或基板202前表面(灯泡形状的上侧)上的一个或多个LED的LED模块201 ;以及设 置在壳体或基板202后表面(灯泡形状的下侧)上的电路203。能够用根据本发明的上述 LED驱动电路100作为电路203。电路203不局限于根据本发明的上述LED驱动电路100， 当然，可使用包含至少一个电路(发光防止电路)的电路，该电路具有防止LED因不必要电 流而发光的功能，且甚至还有功率损耗抑制功能以抑制由于发光防止电路的功率损耗。
其中拧入和安装根据本发明的灯泡形LED照明器件200的LED照明器件安装部分 300和控制器400与交流电源1串联。LED照明器件(顶灯、吊灯、厨房灯、嵌顶灯、落地灯、 聚光灯、脚灯等)由根据本发明的灯泡形LED照明器件200和LED照明器件安装部分300 构成。另外，根据本发明的LED照明系统500由根据本发明的灯泡形LED照明器件200、LED 照明器件安装部分300和调光控制器400构成。LED照明器件安装部分300设置在例如居 室的天花板壁上，而调光控制器400设置在例如居室的侧壁上。 由于根据本发明的灯泡形LED照明器件200是可拆卸地安装在LED照明器件安装 部分300上的，例如，在传统地使用例如白炽灯、荧光灯等照明器件的已有照明设备和照明 系统中，仅通过用根据本发明的灯泡形LED照明器件200代替例如白炽灯、荧光灯等照明器 件就能防止LED由于不必要电流而发光。 在图17中示出调光控制器400是图1所示调光控制器2的情况中的调光控制器 400的外观。换句话说，能够通过把手式调盘调整发光度。如果调光控制器400具有图16 所示的结构，则调光控制器400的外观表现为例如与外部开关SI对应的按钮式开关，而不 是把手式调盘。 在上述描述中，描述了直接由人通过把手式调盘或按钮式开关操作的控制器作为 调光控制器400。然而，这不构成限制，并且可采用由人通过无线电信号在远处操作的，例 如，遥控器等控制器。具体地说，无线电信号接收部分设置在调光控制器主体上，即接收侧， 而发送调光控制信号(例如亮度降低信号、光导通/截止信号等)至调光控制主体的无线 电信号接收部分的无线电信号发送部分设置在发射器主体(例如遥控发射器、移动终端 等)，即发送侧，以使遥控操作变得可能。 此外，根据本发明的LED照明器件不局限于灯泡形LED照明器件，例如，可采用图 18所示的手电筒形LED照明器件600、环形LED照明器件700或直管形LED照明器件800。 即使采用任何形状，根据本发明的LED照明器件内包括LED ;以及具有防止LED由于不必 要电流而发光的功能的电路(发光保护电路)。此外，还希望设置其中具有功率损耗抑制功能的电路以抑制由于发光防止电路引起的功率损耗c
权利要求
一种接收交流电压以驱动LED的LED驱动电路，包括从提供LED驱动电流至LED的供电线撤除电流的电流撤除部分；其中如果至LED驱动电路的输入电流是不必要电流，则由于电流撤除部分的电流撤除而LED不发光，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则电流撤除部分减小撤除的电流量。
2. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流撤除部分包括 承载从电流供给线撤除的电流的旁路线；以及 设置在旁路线上的有源元件；以及控制所述有源元件的控制部分，其中如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则控制部分 可将有源元件的状态从导通状态切换至截止状态。
3. 如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括用于限制流入LED的电流的 限流电路。
4. 如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括用于对LED驱动电路的输入 电压进行整流的整流电路。
5. 如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括用来检测至LED驱动电路的 输入电压或通过对输入电压整流获得的电压的电压检测电路，其中，所述控制部分根据来自电压检测电路的检测结果来控制有源元件。
6. 如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压检测部分包括多个分压电阻。
7. 如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制部分包括将来自电压检测 部分的检测结果与设定电压进行比较的比较器，并根据来自所述比较器的比较结果控制有 源元件。
8. 如权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述比较器具有磁滞特性。
9. 如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制部分包括第一晶体管， 其基极连接于电压检测电路的输出；以及恒流源或电阻，其连接于所述第一晶体管的集电 极，其中所述有源元件是第二晶体管，其基极连接于所述第一晶体管的集电极。
10. 如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制部分包括晶闸管，其栅 极连接于电压检测电路的输出；以及恒流源或电阻，其连接于所述晶闸管的阳极，其中所述有源元件是晶体管，其基极连接于所述晶闸管的阳极。
11. 如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制部分包括第一 N沟道 MPS晶体管，其栅极连接于电压检测电路的输出；以及恒流源或电阻，其连接于第一N沟道 MOS晶体管的漏极；其中，所述有源元件是第二N沟道MOS晶体管，其栅极连接于第一N沟道MOS晶体管的 漏极。
12. 如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括用于检测至LED驱动电路 的输入电流或通过对所述输入电流进行整流而获得的电流的电流检测电路，其中，所述控制部分根据来自所述电流检测电路的检测结果控制所述有源元件。
13. 如权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流检 测电阻；以及用于检测跨越所述电流检测电阻两个端子的电压的放大器。
14. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流撤除部分可单独设置在交流电压的两个方向上。
15. 如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括用于接收外部信号的外部信号输入部分，其中所述控制部分根据外部信号控制有源元件。
16. —种LED照明器件，包括LED驱动电路；以及连接于LED驱动电路的输出侧的LED,其中所述LED驱动电路是接收交流电压以驱动LED的LED驱动电路，并包括从提供LED驱动电流至LED的电流供给线撤除电流的电流撤除部分，其中如果至所述LED驱动电路的输入电流是不必要电流，则LED因电流撤除部分的电流撤除而不发光，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则所述电流撤除部分减小所撤除的电流量。
17. —种LED照明器件，包括LED ;以及防止LED由于不必要电流而发光的LED发光防止部分。
18. 如权利要求17所述的LED照明器件，其特征在于，还包括抑制因LED发光防止部分造成的功率损耗的功率损耗抑制部分。
19. 一种包括LED照明器件的LED照明设备，其中所述LED照明器件包括LED驱动电路；以及连接于所述LED驱动电路的输出侧的LED,其中所述LED驱动电路是接收交流电压以驱动LED的LED驱动电路，并包括从提供LED驱动电流至LED的电流供给线撤除电流的电流撤除部分，其中如果至所述LED驱动电路的输入电流是不必要电流，则LED因电流撤除部分的电流撤除而不发光，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则所述电流撤除部分减小所撤除的电流量。
20. —种LED照明器件，包括LED照明器件，其中所述LED照明器件包括LED ;以及防止LED由于不必要电流而发光的LED发光防止部分。
21. —种LED照明系统，包括LED照明器件或具有所述LED照明器件的LED照明设备；以及连接于所述LED照明器件或所述LED照明设备的输入侧的调光控制器，其中所述LED照明器件包括LED驱动电路；以及连接于所述LED驱动电路的输出侧的LED,其中所述LED驱动电路是接收交流电压以驱动LED的LED驱动电路，并包括从提供LED驱动电流至LED的电流供给线撤除电流的电流撤除部分，其中如果至所述LED驱动电路的输入电流是不必要电流，则LED因电流撤除部分的电流撤除而不发光，如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则所述电流撤除部分减小所撤除的电流量。
22. —种LED照明系统，包括LED照明器件或具有所述LED照明器件的LED照明设备；以及连接于所述LED照明器件或所述LED照明设备的输入侧的调光控制器，其中所述LED照明器件包括LED ;以及防止LED由于不必要电流发光的LED发光防止部分。
全文摘要
一种LED驱动电路是接收交流电压以驱动LED的LED驱动电路，并且包括从LED驱动电流提供给LED的电流供给线撤除电流的电流撤除部分。如果至LED驱动电路的输入电流是不必要电流，则LED由于电流撤除部分的电流撤除而不发光。如果至LED驱动电路的输入电流从不必要电流转变为LED驱动电流，则电流去除部分减小所撤除的电流量。
文档编号F21Y101/02GK101720150SQ20091016900
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月4日 优先权日2008年10月9日
发明者丸山康弘, 和里田浩久, 因幡克己, 小路弘之, 池田雅和, 福永直树, 鞠山满 申请人:夏普株式会社