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CN103501562A - Led驱动电路 - Google Patents

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CN103501562A
CN103501562A CN201310460841.6A CN201310460841A CN103501562A CN 103501562 A CN103501562 A CN 103501562A CN 201310460841 A CN201310460841 A CN 201310460841A CN 103501562 A CN103501562 A CN 103501562A
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CN
China
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led
voltage
switch
circuit
current
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CN201310460841.6A
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English (en)
Inventor
余峰
赵晨
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Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Original Assignee
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
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Publication date
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Priority to US14/496,294 priority patent/US9420652B2/en
Priority to TW103133781A priority patent/TWI624192B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括整流电路、驱动电流产生电路、母线电压检测电路、LED结构控制电路和LED阵列。本发明提供的LED驱动电路在降低能耗或实现高PF值的基础上，改变了现有技术中的LED阵列，通过各开关的切换可调整每只LED的利用率，使LED阵列中LED的利用率更均匀，从而增加LED驱动电路的使用寿命。

Description

LED驱动电路
技术领域
本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种LED驱动电路。
背景技术
为了满足相关的谐波标准，AC-DC LED驱动器（交流-直流发光二极管驱动器）的PF（Power Factor，简称功率因数）值必须在规定范围内。传统AC-DC LED驱动器分为单级式AC-DC LED驱动器和两级式AC-DC LED驱动器。单级式AC-DC LED驱动器，通过设计合理的参数，可以实现高PF值，但控制变量有限，不利于优化LED驱动器的效率，而且必须使用电解电容，这影响了LED驱动器的使用寿命，同时可能存在可视频闪的问题。两级式AC-DC LED驱动器，可以采取全变量控制，实现高PF值，并有利于优化LED驱动器的效率，而且能实现无可视频闪。由于LED驱动器的输入是一个脉动的功率，而输出是一个平直的功率，需要中间母线上的储能电容来平衡这两个功率，若该储能电容采用电解电容，则影响了LED驱动器的使用寿命；若该储能电容采用陶瓷或薄膜电容，则可能会使中间母线电压受限于电容的电压应力范围，或者满足了电压应力范围，但电容占用的芯片面积大，增加了LED驱动器的成本。
目前，还有一种基于多级母线电压的AC-DC LED驱动器，该驱动器可以通过功率离散化控制来实现无电解电容，提高LED驱动器的使用寿命，而且不存在可视频闪的问题。首尔半导体提出了顺序多级LED（发光二极管）灯串结构控制策略，LED灯串的基本结构如图1所示，该工作模式的优点在于控制简单，任意一个LED都不存在可视频闪的问题，但LED利用率不均衡，例如当开关Sa导通时，LED La一直发光；当开关Sb导通时，LED La和Lb一直发光；当开关Sa、Sb关断时，LED La、Lb和Lc一直发光，可知LED La的利用率很高，LED Lb、Lc的利用率却较低，这可能会影响整个系统的使用寿命。因此，负载LED的结构设计的不合理，会导致LED利用率不高或不均衡，从而影响整个系统的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种LED驱动电路，以在降低能耗或实现高PF值的基础上，均衡利用LED，增加LED驱动电路的使用寿命。
为达到上述目的，本发明提供一种LED驱动电路，其包括整流电路、驱动电流产生电路、母线电压检测电路、LED结构控制电路和LED阵列，
所述整流电路的输入端接入交流电压，对所述交流电压整流后，输出端输出直流电压；
所述驱动电流产生电路的输入端接收所述直流电压，输出端输出驱动电流，所述驱动电流驱动所述LED阵列工作；
所述母线电压检测电路用于检测所述驱动电流产生电路中的母线电压，输出端输出所述母线电压的大小；
所述LED结构控制电路根据所述母线电压的大小控制所述LED阵列中各个LED的开通和关断；
所述LED阵列包括若干串联连接的LED以及与一个或多个所述LED并联的开关，所述LED结构控制电路控制所述开关的通断。
本发明还提供一种所述LED驱动电路的驱动方法，所述方法包括：
步骤一：所述整流电路将其输入端的交流电压整流后，其输出端向所述驱动电流产生电路输出直流电压；
步骤二：所述驱动电流产生电路将所述直流电压转换为用以驱动LED阵列的驱动电流；
步骤三：所述母线电压检测电路检测所述驱动电流产生电路中的母线电压，其输出端向所述LED结构控制电路输出所述母线电压；
步骤四：所述LED结构控制电路根据所述母线电压的大小控制所述LED阵列中各个LED的开通和关断；以及
步骤五：所述驱动电流产生电路根据所述LED的开通个数来调节其输出的驱动电流，以降低能耗或提高所述LED驱动电路的功率因数。
进一步的，所述驱动电流产生电路中母线电压和驱动电流分别分为对应的多个等级。
进一步的，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压的等级逐渐降低时，所述串联连接的LED逐渐减少其开通个数，调节所述驱动电流增大，以使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率，
或者，调节所述驱动电流减小，以使所述LED驱动电路具有高功率因数值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压的等级逐渐提高时，所述串联连接的LED逐渐增加其开通个数，调节所述驱动电流减小，以使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率，
或者，调节所述驱动电流增大，以使所述LED驱动电路具有高功率因数值。
进一步的，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第一电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最少，所述驱动电流调节为第一电流值，所述驱动电流的最大值不能超过所述LED的额定电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第二电压值时，所述串联连接的LED的开通个数位于最少开通个数与最多开通个数之间，所述驱动电流调节为第二电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第三电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最多，所述驱动电流调节为第三电流值。
进一步的，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第一电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最少，所述驱动电流调节为第三电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第二电压值时，所述串联连接的LED的开通个数位于最少开通个数与最多开通个数之间，所述驱动电流调节为第二电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第三电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最多，所述驱动电流调节为第一电流值，所述驱动电流的最大值不能超过所述LED的额定电流值。
进一步的，所述LED阵列是由多个所述开关和多个所述LED连接而成，多个所述LED依次串联连接在所述驱动电流产生电路的输出电压的高电压端和低电压端之间，多个所述开关分别与一个或多个所述LED并联。
可选的，所述LED阵列包括两个LED和两个开关，
所述两个LED分别为第一LED和第二LED，所述第一LED的负极与所述第二LED的正极连接，所述第一LED的正极及所述第二LED的负极分别与所述高电压端、低电压端连接；
所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关分别与所述第一LED和第二LED并联。
进一步的，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第一电流值为最大电流，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流的二分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关或第二开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关和第二开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关或第二开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关和第二开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
可选的，所述LED阵列包括三个LED和两个开关，
所述三个LED分别为第三LED、第四LED和第五LED，所述第三LED的负极与所述第四LED的正极连接，所述第四LED的负极与所述第五LED的正极连接，所述第三LED的正极及所述第五LED的负极分别与所述高电压端、低电压端连接；
所述两个开关分别为第三开关和第四开关，所述第三开关与所述第三LED并联，所述第四开关与串联连接的所述第四LED和第五LED的两端并联；
或者，所述第三开关与所述第五LED并联，所述第四开关与串联连接的所述第三LED和第四LED的两端并联。
进一步的，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关断开且第四开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到所述第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关闭合且第四开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关和第四开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关断开且第四开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到所述第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关闭合且第四开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关和第四开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
可选的，所述LED阵列包括三个LED和四个开关，
所述三个LED分别为第六LED、第七LED和第八LED，所述第六LED的负极与所述第七LED的正极连接，所述第七LED的负极与所述第八LED的正极连接，所述第六LED的正极及所述第八LED的负极分别与所述高电压端、低电压端连接；
所述四个开关包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关，所述第五开关与所述第六LED并联，所述第七开关与所述第八LED并联，所述第六开关与串联连接的所述第七LED和第八LED的两端并联，所述第八开关与串联连接的所述第六LED和第七LED的两端并联。
进一步的，该LED阵列有两种工作方式，第一种工作方式为所述第七开关和第八开关始终断开，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关断开且第六开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关闭合且第六开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关和第六开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关断开且第六开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关闭合且第六开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关和第六开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
第二种工作方式为所述第五开关和第六开关始终断开，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关断开且第八开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关闭合且第八开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关和第八开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关断开且第八开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关闭合且第八开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关和第八开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的LED驱动电路改变了现有技术中的LED阵列，通过各开关的切换可调整每只LED的利用率，在降低能耗或实现高PF值的基础上使LED阵列中LED的利用率更均匀，从而增加LED驱动电路的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为现有技术中LED灯串的结构基本结构图；
图2为本发明实施例提供的LED驱动电路的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的LED阵列的电路结构图；
图4为本发明实施例二提供的一种LED阵列的电路结构图；
图5为本发明实施例二提供的另一种LED阵列的电路结构图；
图6为本发明实施例三提供的LED阵列的电路结构图；
图7为本发明实施例四提供的LED阵列的电路结构图。
在图1至图7中，
La、Lb、Lc、Lm1、Lm2、····、Lmn：LED；
Sa、Sb、Sm1、Sm2、····、Sm(n-1)、Sm1’、Sm2’、····、Sm(n-1)’：开关；
L1：第一LED；L2：第二LED；L3：第三LED；L4：第四LED；
L5：第五LED；L6：第六LED；L7：第七LED；L8：第八LED；
S1：第一开关；S2：第二开关；S3：第三开关；S4：第四开关；
S5：第五开关；S6：第六开关；S7：第七开关；S8：第八开关；
vin：交流电压；vg：直流电压；vo：输出电压；iL：驱动电流。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LED驱动电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括整流电路、驱动电流产生电路、母线电压检测电路、LED结构控制电路和LED阵列，所述整流电路的输入端接入交流电压，对所述交流电压整流后，输出端输出直流电压；所述驱动电流产生电路的输入端接收所述直流电压，输出端输出驱动电流，所述驱动电流驱动所述LED阵列工作；所述母线电压检测电路用于检测所述驱动电流产生电路中的母线电压，输出端输出所述母线电压的大小；所述LED结构控制电路根据所述母线电压的大小控制所述LED阵列中各个LED的开通和关断；所述LED阵列包括若干串联连接的LED以及与一个或多个所述LED并联的开关，所述LED结构控制电路控制所述开关的通断。本发明提供的LED驱动电路改变了现有技术中的LED阵列，通过各开关的切换可调整每只LED的利用率，在降低能耗或实现高PF值的基础上使LED阵列中LED的利用率更均匀，从而增加LED驱动电路的使用寿命。
请参考图2至图6，图2为本发明实施例提供的LED驱动电路的结构示意图；图3为本发明实施例一提供的LED阵列的电路结构图；图4为本发明实施例二提供的一种LED阵列的电路结构图；图5为本发明实施例二提供的另一种LED阵列的电路结构图；图6为本发明实施例三提供的LED阵列的电路结构图；图7为本发明实施例四提供的LED阵列的电路结构图。
如图2所示，本发明实施例提供一种LED驱动电路，其包括整流电路、驱动电流产生电路、母线电压检测电路、LED结构控制电路和LED阵列，
所述整流电路的输入端接入交流电压，对所述交流电压整流后，输出端输出直流电压；
所述驱动电流产生电路的输入端接收所述直流电压，输出端输出驱动电流，所述驱动电流驱动所述LED阵列工作；
所述母线电压检测电路用于检测所述驱动电流产生电路中的母线电压，输出端输出所述母线电压的大小；
所述LED结构控制电路根据所述母线电压的大小控制所述LED阵列中各个LED的开通和关断；
所述LED阵列包括若干串联连接的LED以及与一个或多个所述LED并联的开关，所述LED结构控制电路控制所述开关的通断。
本发明实施例还提供一种所述LED驱动电路的驱动方法，所述方法包括：
步骤一：所述整流电路将其输入端的交流电压整流后，其输出端向所述驱动电流产生电路输出直流电压；
步骤二：所述驱动电流产生电路将所述直流电压转换为用以驱动LED阵列的驱动电流；
步骤三：所述母线电压检测电路检测所述驱动电流产生电路中的母线电压，其输出端向所述LED结构控制电路输出所述母线电压；
步骤四：所述LED结构控制电路根据所述母线电压的大小控制所述LED阵列中各个LED的开通和关断；以及
步骤五：所述驱动电流产生电路根据所述LED的开通个数来调节其输出的驱动电流，以降低能耗或提高所述LED驱动电路的功率因数。
进一步的，所述驱动电流产生电路中母线电压和驱动电流分别分为对应的多个等级。
进一步的，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压的等级逐渐降低时，所述串联连接的LED逐渐减少其开通个数，调节所述驱动电流增大，以使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率，
或者，调节所述驱动电流减小，以使所述LED驱动电路具有高功率因数值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压的等级逐渐提高时，所述串联连接的LED逐渐增加其开通个数，调节所述驱动电流减小，以使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率，
或者，调节所述驱动电流增大，以使所述LED驱动电路具有高功率因数值。
进一步的，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第一电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最少，所述驱动电流调节为第一电流值，所述驱动电流的最大值不能超过所述LED的额定电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第二电压值时，所述串联连接的LED的开通个数位于最少开通个数与最多开通个数之间，所述驱动电流调节为第二电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第三电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最多，所述驱动电流调节为第三电流值。
进一步的，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第一电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最少，所述驱动电流调节为第三电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第二电压值时，串联连接的LED的开通个数位于最少开通个数与最多开通个数之间，所述驱动电流调节为第二电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第三电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最多，所述驱动电流调节为第一电流值。
进一步的，所述LED阵列是由多个所述开关和多个所述LED连接而成，多个所述LED依次串联连接在所述驱动电流产生电路的输出电压的高电压端和低电压端之间，多个所述开关分别与一个或多个所述LED并联。
实施例一
在本实施例中，如图3所示，所述LED阵列包括两个LED L1、L2和两个开关S1、S2，所述两个LED分别为第一LED L1和第二LED L2，所述第一LEDL1的负极与所述第二LED L2的正极连接，所述第一LED L1的正极及所述第二LED L2的负极分别与所述输出电压vo的高、低电压端连接，所述两个开关分别为第一开关S1和第二开关S2，所述第一开关S1和第二开关S2分别与所述第一LED L1和第二LED L2并联，所述LED结构控制电路用于控制所述两个开关S1、S2的通断。
在本实施例中，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第一电流值为最大电流，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流的二分之一。
进一步的，在步骤四中，当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关S1或第二开关S2断开；当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关S1和第二开关S2均断开。
在本实施例中，每次当所述母线电压达到第一电压值时，第一开关S1和第二开关S2可轮流断开，以使所述LED的利用率均匀。
进一步的，在步骤五中，在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，只有第一LED L1或第二LED L2导通，此时vo等于第一LED L1或第二LED L2上的压降即VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第一电流值IL，功率Po为PL；当所述母线电压达到第三电压值时，第一LED L1和第二LED L2均导通，此时vo等于2VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整第二电流值即IL/2，输出功率Po为PL，该电路的输出电压恒定，使其能耗为最低。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，只有第一LED L1或第二LED L2导通，此时vo等于第一LEDL1或第二LEDL2上的压降即VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第二电流值即IL/2，输出功率Po为PL/2；当所述母线电压达到第二电压值时，第一LED L1和第二LED L2均导通，此时vo等于2VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第一电流值IL，输出功率Po为2PL，使该电路在母线电压等级提高时能够实现高PF值。
实施例二
本实施例与实施例一中的技术方案相比，其LED阵列及其驱动方法中的步骤四、五不同，其余技术特征均与实施例一中的相同，在此便不再赘述。
在本实施例中，如图4和图5所示，所述LED阵列包括三个LED L3、L4、L5和两个开关S3、S4，所述三个LED分别为第三LED L3、第四LED L4和第五LED L5，所述第三LED L3的负极与所述第四LED L4的正极连接，所述第四LED L4的负极与所述第五LED L5的正极连接，所述第三LED L3的正极及所述第五LED L5的负极分别与所述输出电压vo的高、低电压端连接，所述两个开关分别为第三开关S3和第四开关S4，所述第三开关S3与所述第三LED L3或第五LED L5并联，所述第四开关S4与另两个LED L4、L5或L3、L4并联，所述LED结构控制电路用于控制所述两个开关S3、S4的通断。
在本实施例中，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一。
进一步的，在步骤四中，当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关S3断开；当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关S3闭合且第四开关S4断开；当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关S3和第四开关S4均断开。
进一步的，在步骤五中，在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，只有第三LED L3或第五LED L5导通，此时vo等于第三LED L3或第五LED L5上的压降即VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第一电流值IL，输出功率Po为PL；当所述母线电压达到第二电压值时，第四LED L4和第五LED L5或第三LED L3和第四LED L4导通，此时vo等于2VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第二电流值即IL/2，输出功率Po为PL；当所述母线电压达到第三电压值时，第三LEDL3、第四LED L4和第五LED L5均导通，此时vo等于3VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第三电流值IL/3，输出功率Po为PL，该电路的输出电压恒定，使其能耗为最低。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，只有第三LED L3或第五LED L5导通，此时vo等于第三LED L3或第五LED L5上的压降即VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第三电流值即IL/3，输出功率Po为PL/3；当所述母线电压达到第二电压值时，第四LED L4和第五LED L5或第三LED L3和第四LED L4导通，此时vo等于2VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第二电流值即IL/2，输出功率Po为PL；当所述母线电压达到第三电压值时，第三LED L3、第四LED L4和第五LED L5均导通，此时vo等于3VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第一电流值IL，输出功率Po为3PL，使该电路在母线电压等级提高时能够实现高PF值。
实施例三
本实施例与上两个实施例中的技术方案相比，其LED阵列及其驱动方法中的步骤四、五不同，其余技术特征均与上两个实施例中的相同，在此便不再赘述。
在本实施例中，如图6所示，所述LED阵列包括三个LED L6、L7、L8和四个开关S5、S6、S7、S8，所述三个LED分别为第六LED L6、第七LED L7和第八LED L8，所述第六LED L6的负极与所述第七LED L7的正极连接，所述第七LED L7的负极与所述第八LED L8的正极连接，所述第六LED L6的正极及所述第八LED L8的负极分别与所述输出电压vo的高、低电压端连接，所述四个开关包括第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7和第八开关S8，第五开关S5和第七开关S7分别与所述第六LED L6和第八LED L8并联，所述第六开关S6与所述第七LED L7和第八LED L8并联，所述第八开关S8与所述第六LED L6和第七LED L7并联，所述LED结构控制电路用于控制所述四个开关S5、S6、S7、S8的通断。
在本实施例中，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一。
进一步的，在步骤四中，LED结构控制电路有两种开关控制模式，这两种开关控制模式可互相切换，但不可同时进行，以避免可视频闪。
第一种为：所述第七开关S7和第八开关S8始终断开，当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关S5断开；当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关S5闭合且第六开关S6断开；当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关S5和第六开关S6均断开。
第二种为：所述第五开关S5和第六开关S6始终断开，当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关S7断开；当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关S7闭合且第八开关S8断开；当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关S7和第八开关S8均断开。
在本实施例中，上述两种开关控制模式可轮流进行工作，以使所述LED的利用率均匀。
进一步的，在步骤五中，在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，只有第六LED L6或第八LEDL8导通，此时vo等于第六LED L6或第八LED L8上的压降即VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第一电流值IL，输出功率Po为PL；当所述母线电压达到第二电压值时，第七LED L7和第八LED L8或第六LED L6和第七LED L7导通，此时vo等于2VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第二电流值即IL/2，输出功率Po为PL；当所述母线电压达到第三电压值时，第六LEDL6、第七LED L7和第八LED L8均导通，此时vo等于3VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第三电流值IL/3，输出功率Po为PL，该电路的输出电压恒定，使其能耗为最低。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，只有第六LED L6或第八LED L8导通，此时vo等于第六LED L6或第八LED L8上的压降即VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第三电流值即IL/3，输出功率Po为PL/3；当所述母线电压达到第二电压值时，第七LED L7和第八LED L8或第六LED L6和第七LED L7导通，此时vo等于2VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第二电流值即IL/2，输出功率Po为PL；当所述母线电压达到第三电压值时，第六LED L6、第七LED L7和第八LED L8均导通，此时vo等于3VL，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流iL调整为第一电流值IL，输出功率Po为3PL，使该电路在母线电压等级提高时能够实现高PF值。
实施例四
本实施例为实施例三中LED阵列的扩展结构，如图7所示，LED Lm1、Lm2……Lmn依次串联接于输出电压vo的高、低电压端，开关Sm1、Sm2……Sm(n-1)的一端均与输出电压vo的高电压端连接，其另一端分别与LED Lm1、Lm2……Lm(n-1)的负极连接，开关Sm1’、Sm2’……Sm(n-1)’的一端均与输出电压vo的低电压端连接，其另一端分别与LED Lm2……Lmn的正极连接。该LED结构控制电路有多种开关控制模式，这些开关控制模式可互相切换，但不可同时进行，其分别为m1状态、m2状态、……m(n-1)状态。
此扩展结构可自由控制其中各LED的通断及改变其中各LED的利用率，母线电压每提高一个等级便多导通一个LED，并调整驱动电流使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率或使所述LED驱动电路具有高功率因数值，在降低能耗或实现高PF值的基础上使所述LED的利用率均匀，从而增加LED驱动电路的使用寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括整流电路、驱动电流产生电路、母线电压检测电路、LED结构控制电路和LED阵列，
所述整流电路的输入端接入交流电压，对所述交流电压整流后，输出端输出直流电压；
所述驱动电流产生电路的输入端接收所述直流电压，输出端输出驱动电流，所述驱动电流驱动所述LED阵列工作；
所述母线电压检测电路用于检测所述驱动电流产生电路中的母线电压，输出端输出所述母线电压的大小；
所述LED结构控制电路根据所述母线电压的大小控制所述LED阵列中各个LED的开通和关断；
所述LED阵列包括若干串联连接的LED以及与一个或多个所述LED并联的开关，所述LED结构控制电路控制所述开关的通断。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动电流产生电路中母线电压和驱动电流分别分为对应的多个等级。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压的等级逐渐降低时，所述串联连接的LED逐渐减少其开通个数，调节所述驱动电流增大，以使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率，
或者，调节所述驱动电流减小，以使所述LED驱动电路具有高功率因数值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压的等级逐渐提高时，所述串联连接的LED逐渐增加其开通个数，调节所述驱动电流减小，以使所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率，
或者，调节所述驱动电流增大，以使所述LED驱动电路具有高功率因数值。
4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第一电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最少，所述驱动电流调节为第一电流值，所述驱动电流的最大值不能超过所述LED的额定电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第二电压值时，所述串联连接的LED的开通个数位于最少开通个数与最多开通个数之间，所述驱动电流调节为第二电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第三电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最多，所述驱动电流调节为第三电流值。
5.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动电流产生电路输出的驱动电流能够根据所述LED阵列中各LED的实际工作状态进行调节，在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下，
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第一电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最少，所述驱动电流调节为第三电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第二电压值时，所述串联连接的LED的开通个数位于最少开通个数与最多开通个数之间，所述驱动电流调节为第二电流值；
当所述母线电压检测电路检测的所述母线电压为第三电压值时，所述串联连接的LED的开通个数最多，所述驱动电流调节为第一电流值，所述驱动电流的最大值不能超过所述LED的额定电流值。
6.根据权利要求4或5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED阵列是由多个所述开关和多个所述LED连接而成，多个所述LED依次串联连接在所述驱动电流产生电路的输出电压的高电压端和低电压端之间，多个所述开关分别与一个或多个所述LED并联。
7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED阵列包括两个LED和两个开关，
所述两个LED分别为第一LED和第二LED，所述第一LED的负极与所述第二LED的正极连接，所述第一LED的正极及所述第二LED的负极分别与所述高电压端、低电压端连接；
所述两个开关分别为第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关分别与所述第一LED和第二LED并联。
8.根据权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第一电流值为最大电流，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流的二分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关或第二开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关和第二开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关或第二开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第一开关和第二开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
9.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED阵列包括三个LED和两个开关，
所述三个LED分别为第三LED、第四LED和第五LED，所述第三LED的负极与所述第四LED的正极连接，所述第四LED的负极与所述第五LED的正极连接，所述第三LED的正极及所述第五LED的负极分别与所述高电压端、低电压端连接；
所述两个开关分别为第三开关和第四开关，所述第三开关与所述第三LED并联，所述第四开关与串联连接的所述第四LED和第五LED的两端并联；
或者，所述第三开关与所述第五LED并联，所述第四开关与串联连接的所述第三LED和第四LED的两端并联。
10.根据权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关断开且第四开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到所述第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关闭合且第四开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关和第四开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到所述第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关断开且第四开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到所述第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关闭合且第四开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到所述第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第三开关和第四开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
11.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED阵列包括三个LED和四个开关，
所述三个LED分别为第六LED、第七LED和第八LED，所述第六LED的负极与所述第七LED的正极连接，所述第七LED的负极与所述第八LED的正极连接，所述第六LED的正极及所述第八LED的负极分别与所述高电压端、低电压端连接；
所述四个开关包括第五开关、第六开关、第七开关和第八开关，所述第五开关与所述第六LED并联，所述第七开关与所述第八LED并联，所述第六开关与串联连接的所述第七LED和第八LED的两端并联，所述第八开关与串联连接的所述第六LED和第七LED的两端并联。
12.根据权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第七开关和第八开关始终断开，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关断开且第六开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关闭合且第六开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关和第六开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关断开且第六开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关闭合且第六开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第五开关和第六开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
13.根据权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第五开关和第六开关始终断开，所述第一电压值为最小电压等级，所述第三电压值为最大电压等级，所述第二电压值处于最小电压等级与最大电压等级之间，所述第一电流值为最大电流，所述第二电流值处于最小电流与最大电流的中间为所述第一电流值的二分之一，所述第三电流值为最小电流即为所述第一电流值的三分之一，
在所述LED驱动电路的输出功率为恒定功率的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关断开且第八开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关闭合且第八开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关和第八开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值。
在所述LED驱动电路具有高功率因数值的情况下：
当所述母线电压达到第一电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关断开且第八开关闭合，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第一电流值；
当所述母线电压达到第二电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关闭合且第八开关断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第二电流值；
当所述母线电压达到第三电压值时，所述LED结构控制电路控制所述第七开关和第八开关均断开，所述驱动电流产生电路将所述驱动电流调整为所述第三电流值。
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