[发明专利]AC发光二极管以及AC LED驱动方法和装置

说明书

本申请是申请日为2005年2月25日、中国专利申请号为200580011640.1、发明名称为“AC发光二极管以及AC LED驱动方法和装置”一案的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及发光二极管(LED)和LED驱动装置。本发明具体涉及交流电(AC)驱动的LED，LED电路以及AC驱动电路和方法。

背景技术

LED是向它们提供电流时产生光的半导体器件。LED本质上是仅仅使电流在一个极性上通过的DC器件，并且历史上是用DC电压电源驱动的，通过使用电阻、稳流器和稳压器来限制提供给LED的电压和电流。某些LED在LED封装中内置电阻以提供更高电压的LED，通常用5V DC或12V DC驱动。

借助合适的设计考虑，可以利用比DC驱动方案更有效的AC驱动LED。基于LED的照明可以用于一般照明，专业照明，符号和装饰，如用于圣诞树照明。例如，发明人为Lanzisera题目为“LEDLIGHT STRING SYSTEM”的美国专利号5,495,147(以下称为Lanzisera)和发明人为Leake题目为“STRING OF LIGHTSSPECIFICATION”的美国专利号4,984,999(以下称为Leake)描述了基于LED的光串的不同形式。在Lanzisera和Leake中，通过使用降压变压器和整流功率变换方案，采用多个分立LED灯的完全并联布线描述典型光串。此种类型的LED光串把输入电源(通常认为是110 VAC的通用美国家用电源)转换为低电压，并且整流为近似DC输入。

发明人为Allen题目为“PREFERRED EMBODIMENT TO LEDLIGHT STRING”的未决专利申请号0015968A1(以下称为Allen)公开了AC供电的基于LED的光串。Allen描述了采用串并联块的LED光串，其中用于直接的AC驱动的电压匹配需求依据使用的二极管(LED)的类型对每个二极管串联块上的二极管的数目施加基础限制。Allen公开了对于每个串联块中的需要“匹配”的正向电压，峰值输入电压必须小于等于每个串联块的最大正向电压的总和，以便防止过压。

如果采用W098/02020和JP11/330561所示的“反向并联(opposing parallel)”线路接法连接LED，则可以用AC电源来更有效地操作LED。通过使用题目为“Light Emitting Diode Driver”的专利出版号20030122502(以下称为“Clauberg等人”)所示的高频AC驱动装置，可以设计更有效的LED照明系统。Clauberg等人公开了使用更高频率的倒相器来驱动反向并联LED对，反向并联LED串和/或反向并联LED矩阵，其实现方法是通过谐振阻抗电路把LED连接到高频倒相器，谐振阻抗电路包括与一个或多个电感串联的第一电容，其中阻抗电路与反向并联LED串联，每一组LED都有与阻抗电路串联的第二串联电容。在该系统中，在不影响先前连接的LED电路的光输出的情况下，不能向驱动装置的输出添加或从中删除带有电容的LED的附加反向并联配置，除非用适当值取代该驱动装置或该驱动装置的元件和/或反向并联LED电容。添加或删除反向并联LED电路时，由于负载变化，经由电感的电压将增加或降低，并且通过第一串联电容的电流将增加或降低，因此，每当向该系统添加附加LED或从中删除LED时，都需要替换或调整电感和所有电容或整个驱动装置。

题目为“Light Emitting Diodes For High AC Voltage OperationAnd General Lighting”的专利申请号US2004/0080941公开了可以集成到单一芯片内并且可以用高压低频电网AC电源驱动的LED的多个反向并串联串，只要LED的每个反向并串联串中有足够的LED来降低通过该芯片内的串联LED的总电源电压。专利号W02004023568和JP2004006582公开了可以集成到单一芯片内并安装到绝缘基底上并用高驱动电压和低驱动电流驱动的LED的多个反向并串联串或反向并串联矩阵，只要LED的每个反向并串联串中有足够的LED来降低通过该芯片内的串联LED的总电源电压。这些专利和申请公开了对于单一芯片或封装的LED电路，当直接用低频AC电网电源驱动时，需要多个反向并串联串，其中每个串联串中的LED的总数必须大于等于AC电压电源，目的是使总的正向电压降低，并提供所需的驱动电流。

本发明解决了上面提及的现有技术的缺点，同时提供附加益处和优点。

发明内容