[发明专利]由源电压电平触发的交流LED列配置开关电路

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月11日提交的美国序号14/052,045的优先权和利益，其以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及根据源电压的电平来使用开关以改变发光二极管（“LED”）阵列的配置。更具体地，两个或多个LED的连接的配置通过固态开关的使用在并联和串联之间变化，其中固态开关的使用依赖于由电压检测器测量的整流交流源的电压电平是否超过LED的正向电压的和。

背景技术

典型的，对于交流（“AC”）供电的灯，LED的使用需要电流限制设备以调整通过LED的电流并且保持稳定的光输出。图1是传统交流LED电路的示意图。LED可直接由交流电源驱动，例如，90VAC至135VAC或207VAC至253VAC源。在这个实例中，LED串D1和D2反向并行连接使得在每个半周期中仅有一个LED被偏置打开。尽管图示只有一个LED，众所周知，LED可以是一个LED串或列。

图1的电路的操作如图2所示，源电压202是正弦波形，其具有正的半周期和负的半周期。在正半周期中，LED串D2反向偏置且当源电压202超过LED串D1的正向电压时，在区域204所示的时间里LED串D1导通且发光。在源电压202的负半周期中，LED串D1反向偏置且当源电压202超过LED串D2的正向电压时，在区域206所示的时间里LED串D2导通且发光。在这个实例中，LED串D1和D2的正向电压相等，电阻R1和R2线性地限制通过LED串D1和D2的电流。然而，正弦交流线电压在线频率两倍的比率上关闭LED串，如图2所示，LED串的点亮时间是约40%。

图3显示了由整流交流电压供电的LED串的示意图，其具有调节LED电流的线性电流源。交流功率源302提供正弦输入至桥式整流器304。整流电压随后用在功率电流源306和正向偏置LED串308上。LED串308仅当桥式整流器304的输出超过LED串308的正向电压之和时是正向偏置的。图4显示了整流电压402的图形化描述以及通过曲线404的高信号来表示LED串308的点亮时间。类似于图1的电路，此电路在线频率的两倍的比率上关闭LED串。LED串的点亮时间大约是40至50%。

为了在提高效率并减少灯关闭时间的同时保持LED列的线性模型功率供应的简单设计，制造商想到当源电压不足够高以点亮整个LED串时，仅为LED串的部分供电。图5显示了驱动三个LED串的线性LED驱动的实例。交流电源502提供交流电，其由桥式整流电路504整流。集成电路506，在这个实例中市售的集成电路AIC6600，包括用于基于输入电压的检测电压电平控制LED串的打开和关闭的电压检测器。在更低的输入电压电平时，集成电路506激活主要LED串508，并不激活LED串510和512。在更高电压电平时，集成电路506打开主要LED串508和LED串510和512。这如图6所示，其显示整流电压602与LED串点亮时间的比较。在整流电压602的初始升高期间，当电压电平不超过主LED串508的正向电压时，LED串中没有一个被激活，如段604所示。当整流电压602超过主LED串508的正向电压时，主LED串508被供电，如段606所示，而LED串510和512是关闭的。当整流电压602超过了第二阈值电平，主串508和LED串510被激活，如段608所示。当整流电压602超过了第三阈值电平，主LED串508、LED串510和LED串512被激活，如段610所示。LED串中LED的个数取决于交流电源的电压电平。如图5可见使用该电路LED点亮时间增加至85%。然而LED串的使用率并不相同，LED主串508比LED串510和512更频繁地点亮，这会导致LED串的寿命的不同。

因此，考虑到这些和其他的因素，作出了本发明。

发明内容

本发明的一个实施例是由整流电压供电的LED列照明装置，其具有一对LED，其中每个具有正向偏置电压，第一和第二电流驱动器，三个固态开关和电压检测器，三个固态开关配置成使得在第一状态中，该对LED并联连接至整流电压，且由第一电流驱动器驱动，在第二状态中，该对LED串行连接至整流电压，且由第二电流驱动器驱动，电压检测器用于比较整流电压和该对LED的正向偏置电压的和，当整流电压低于该对LED的正向偏置电压的和时电压检测器导致三个固态开关进入第一状态，当整流电压高于该对LED的正向偏置电压的和时电压检测器导致三个固态开关进入第二状态。