[发明专利]包含有由多个短串连成长串的LED灯串电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)光源、控制和保护电路；特别涉及一种由交流电流驱动的LED光源、控制和保护电流。

背景技术

发光二极管灯串(即LEDs)逐步成为了常用的发光源，举一个例子，如由交流供电的被称之为白色LEDs的短串。交流LED有时专指某些电路。如专利号为：5,495,147、6,830,358、7,045,965、7,138,770、7,264,381和7,344,275的各美国专利文献中涉及到的交流LED电路，这些交流LED电路包含有平行反串型LED灯串。再如在专利号为5,463,280和7,276,85的美国专利文献中，涉及一种桥式整流LED灯串，还有在申请号为2007/0008721的美国专利文献中公开了一种各交流LED灯并联连接形成的灯串网，该灯串网可采用多方式形成。

图1是现有交流LED灯串电路示意图，该交流LED灯串电路既没有交直流转换器也没有整流器。虽然电路也可接入直流电压，但在输入端1和2之间通常还是接入交流电源，例如，接入110V的交流电压。如果输入端1的电位高于输入端2的电位，电流就由输入端1经限流电阻3、节点4、第一串串连的LED灯串5、节点6和限流电阻7，流入输入端2；而如果输入端1的电位低于输入端2的电位，电流的流向就反向，既由输入端2依次经过限流电阻7、节点6、第二串串连的LED灯串8、节点4后，流入输入端1。

图2是现有另一种交流LED电路示意图。电路中采用了全波整流器9，在输入端10和11之间接入交流或直流电源，例如为110V交流电压，在交流电压的任意半周内两个LED灯串12和13都会发光，但此电路需要额外增设全波整流器9。和图1所示的电路一样，此电路也设有限流电阻14和15来限制电流。

图1和图2所示的交流LED电路在应用时，为保证电路的稳定性，需要对电路进行控制，使输入的交流电源和LED灯串上的电压降能够匹配，同时电路中也可能需要增设图中所示的限流电阻，以便当输入电压或者LED灯串两端的电压降变化时限制电路电流。设置限流电阻的弊端在于会有功率损耗，导致LED灯串电路的效率较低，而且会发热严重。

在图2所示的电路，接入110V交流电压，如果限流电阻为625欧姆，110V电压在LED灯串上产生40毫安的电流，这样LED灯串输出4瓦功率，限流电阻消耗1瓦的功率，电路总计会有26％的功率损失。如果电路工作在220V电压、20毫安电流情形下，限流电阻为2.5千欧姆，结果，LED灯串的功率也为4瓦，限流电阻的功率也是1瓦，电路总计也有26％的功率损失。由于限流电阻上的RMS电压降近似为交流RMS电压的26％，如果接入的交流电压增加10％，会导致LED灯串电流增加近40％(即10％/26％)，进而会导致限流电阻的功率消耗增加70％以上，使电路发热增加，功率损失增加近50％。同样，如果交流电压减少10％，可以看到LED灯串电路的电流下降36％。

为了避免限流电阻上的功率损失，一种连接有电容的交流LEDs灯串电路被提出。如在专利号为6,972,528和7,489,086的美国专利文献中，公开了在平行反串型LED灯串电路中采用了用作高频退耦的电容。这个电路的一个弊端就在于需要高精度的电容，另一个弊端在于电路要依赖电压变化率(即dV/dt)的稳定性，而且此电路一般也不能兼容可控硅调光器件。虽然这种电路能由高频交流电压源控制器所驱动，但如此又需要有用作高频驱动器的复杂电路。

在专利号为6,577,072的美国专利文献中，阐述了另一种实施方式，即采用包含开关的非单片集成电路，其开关和并接有储能电容的LED灯串相连。当输入电压低于某一水平时，开关闭合，以便LED灯串由电容供电。由于放电后的电容需要通过开关进行再充电，因此这个电路也不是无功率损耗的。而且，LED灯串的光输出也不能随输入电压的变化而调节。

发明内容

一交流LED灯串电路包括：整流器、集成电路和连续串接的LED构成的灯串。这个电路接入交流电源，通过整流后提供给LED灯串。所述集成电路包含多个驱动开关，每个驱动开关的连接方式使得各自能独立地且有选择性地短路多串LED短串中相应的一串，多串LED短串都是LED灯串的一部分。当LED灯串上的电压增加，集成电路就控制这些驱动开关，以使有电流流过的LED数目增加；而当LED灯串上的电压减少时，集成电路就控制这些驱动开关，以使有电流流过的LED数目减少。