LED发光装置及其驱动方法

摘要

公开了一种LED发光装置及其驱动方法，所述LED发光装置包括：多个串联连接的LED单元，被配置为接收单向纹波电压；多个开关单元，每个开关单元的一端连接至所述多个LED单元中的一个的阴极；多个恒流控制电路单元，每个恒流控制电路单元的一端连接至各个开关单元的另一端以从各个开关单元接收电流，所述多个恒流控制电路单元中的每个被配置为将电流控制信号输出至各个开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及电流比较单元，用于接收从所述多个开关单元流出的电流，并且生成用于各个开关单元的多个开关控制信号，以顺序地驱动所述多个恒流控制电路单元。

权利要求

1.一种发光二极管(LED)发光装置，包括：

整流电路单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向纹波电压；

多个并联连接的LED通道单元，用于接收单向纹波电压；以及脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成多个PWM判决信号，其中，所述多个LED通道单元被配置为分别从PWM信号生成单元接收所述多个PWM判决信号，并且还被配置为响应于所述多个PWM判决信号顺序地驱动，其中，所述多个LED通道单元中的至少一个包括：

多个串联连接的LED单元，所述多个LED单元中的每个包括阳极和阴极，所述多个LED单元被配置为接收单向纹波电压；

多个开关单元，每个开关单元的一端连接至所述多个LED单元中的一个的阴极；

多个恒流控制电路单元，每个恒流控制电路单元的一端连接至各个开关单元的另一端以从各个开关单元接收电流，所述多个恒流控制电路单元中的每个被配置为将电流控制信号输出至各个开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及电流控制电路单元，用于接收从所述多个开关单元流动的电流，并且生成用于各个开关单元的多个开关控制信号，以顺序地驱动所述多个恒流控制电路单元。

2.如权利要求1所述的LED发光装置，其中，电流控制电路单元被配置为当接收到下游级电流时并且如果下游级电流中的任一个达到预设值，生成用于将对应的开关单元切换至断开状态的各个开关控制信号。

3.如权利要求1所述的LED发光装置，其中，PWM信号生成单元还包括：频率检测单元，用于检测AC电源的频率；

参考频率振荡电路，用于以与检测到的频率不同的参考频率进行振荡，以生成参考频率信号；

分频电路，用于将参考频率信号除以整数的倍数，以生成分频信号；以及PWM输出判决单元，用于使用分频信号决定和输出所述多个PWM判决信号。

4.如权利要求3所述的LED发光装置，其中，PWM输出判决单元被配置为通过逻辑上组合参考频率信号和分频信号来决定所述多个PWM判决信号。

5.如权利要求4所述的LED发光装置，其中，至少一个PWM判决信号在逻辑上等于参考频率信号。

6.如权利要求4所述的LED发光装置，其中，至少一个PWM判决信号等于参考频率信号的逻辑非。

7.如权利要求4所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有在分频信号的周期期间重复地相互重叠的脉冲形式。

8.如权利要求4所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有顺序地输出而没有相互重叠的脉冲形式。

9.一种发光二极管(LED)发光装置，包括：

整流电路单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向纹波电压；

多个并联连接的LED通道单元，用于接收单向纹波电压；以及脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成多个PWM判决信号，其中，所述多个LED通道单元被配置为分别从PWM信号生成单元接收所述多个PWM判决信号，并且还被配置为响应于所述多个PWM判决信号顺序地驱动，其中，所述多个LED通道单元中的至少一个包括：

LED单元，包括阳极和阴极，LED单元的阳极被配置为接收单向纹波电压；

开关单元，连接至LED单元的阴极；

恒流控制电路单元，连接至开关单元以从开关单元接收电流，恒流控制电路单元被配置为将电流控制信号输出至开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及电流控制电路单元，用于接收从开关单元流出的电流，并且生成用于开关单元的开关控制信号，以驱动恒流控制电路单元。

10.如权利要求9所述的LED发光装置，其中，PWM信号生成单元还包括：频率检测单元，用于检测AC电源的频率；

参考频率振荡电路，用于以与检测到的频率不同的参考频率进行振荡，以生成参考频率信号；

分频电路，用于将参考频率信号除以整数的倍数，以生成分频信号；以及PWM输出判决单元，用于使用分频信号决定和输出所述多个PWM判决信号。

11.如权利要求10所述的LED发光装置，其中，PWM输出判决单元被配置为通过逻辑上组合参考频率信号和分频信号来决定所述多个PWM判决信号。

12.如权利要求11所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有在分频信号的周期期间重复地相互重叠的脉冲形式。

13.如权利要求11所述的LED发光装置，其中，LED单元的总驱动电流是在分频信号的周期期间相互重叠的水平移动的DC脉冲波的形式。

14.如权利要求11所述的LED发光装置，其中，所述多个PWM判决信号具有顺序地输出而没有相互重叠的脉冲形式。

15.一种驱动发光二极管(LED)发光装置的方法，包括：接收交流(AC)电源电压；

对AC电源电压进行整流，以输出单向纹波电压；

将单向纹波电压施加给多个并联连接的LED通道单元；

检测AC电源的频率；

以与检测到的频率不同的参考频率进行振荡，以生成参考频率信号；

将参考频率信号除以整数的倍数，以生成分频信号；

使用分频信号决定和输出多个PWM判决信号；以及

将多个PWM判决信号分别施加给所述多个LED通道单元，以顺序地驱动所述多个LED通道单元。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，决定所述多个PWM判决信号的步骤包括逻辑上组合参考频率信号和分频信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个PWM判决信号具有在分频信号的周期期间重复地相互重叠的脉冲形式。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述多个PWM判决信号具有顺序地输出而没有相互重叠的脉冲形式。

19.一种发光二极管(LED)发光装置，包括：

整流器，用于接收交流(AC)电压并且对AC电压进行整流以生成经整流的电压；

并联连接的第一LED通道单元和第二LED通道单元，用于接收经整流的电压；以及脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成第一PWM判决信号和第二PWM判决信号，其中，第一LED通道单元和第二LED通道单元被配置为分别接收第一PWM判决信号和第二PWM判决信号，并且第一LED通道单元和第二LED通道单元还被配置为响应于第一PWM判决信号和第二PWM判决信号来顺序地驱动，其中，第二LED通道单元包括第一LED子通道单元和第二LED子通道单元，第一LED子通道单元包括串联连接的第一LED单元、第一开关单元和第一恒流控制电路单元，第一恒流控制电路单元被配置为从第一开关单元接收第一电流并且将第一电流控制信号输出至第一开关单元，以将第一电流的大小保持为恒定；

第二LED子通道单元包括串联连接的第二LED单元、第二开关单元和第二恒流控制电路单元，第二恒流控制电路单元被配置为从第二开关单元接收第二电流并且将第二电流控制信号输出至第二开关单元，以将第二电流的大小保持为恒定，第一LED单元和第二LED单元还在正向方向上彼此串联连接；

并且LED发光装置还包括电流控制电路单元，电流控制电路单元用于接收从第一开关单元的第一电流和从第二开关单元流出的第二电流，并且生成第一开关控制信号和第二开关控制信号，以交替地驱动第一恒流控制电路单元和第二恒流控制电路单元。

20.如权利要求19所述的LED发光装置，其中，第一LED通道单元包括串联连接的第三LED单元、第三开关单元和第三恒流控制电路单元，第三恒流控制电路单元被配置为从第三开关单元接收第三电流并且将第三电流控制信号输出至第三开关单元，以将第三电流的大小保持为恒定。

21.如权利要求20所述的LED发光装置，其中，第三LED单元以比第一LED单元的驱动电压低的驱动电压操作。

说明书

LED发光装置及其驱动方法

[0001] 本申请是申请日为2012年1月27日，申请号为201280006928.X，发明名称为“LED发光装置及其驱动方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明的示例性实施例涉及一种使用交流(AC)电源的发光二极管(LED)发光装置，更具体地，涉及一种能够改善功率因数和总谐波失真(THD)并且有效处置总谐波失真和商用AC电压及其大小变化的LED发光装置。本发明的示例性实施例还涉及一种装配有驱动电路的LED发光装置，所述驱动电路限定总LED驱动电压(Vf)的特征范围并且使用具有多个驱动电压的LED，从而减少闪烁现象并且增加光的量，同时使LED截止的间隔最小。

背景技术

[0003] 图1是使用AC电源的传统LED发光装置的框图。

[0004] 使用AC电源1的传统LED发光装置被配置为将整流电路2输出的单向纹波电压经由电阻器4提供给高压LED 3-1至3-4，整流电路2是使用桥电路实现的。

[0005] 在这种使用AC电源的传统LED发光装置中，提供给LED的LED驱动电流可能没有完全的正弦波形式并且在LED驱动电流和AC电压之间可能存在相位差，因此可能出现的问题是，电特性(包括功率因数和THD)不满足LED照明的要求。

[0006] 为了解决这个问题，有一种方法是减小LED驱动电压(正向电压：Vf)。然而，由于可根据LED的驱动电压Vf来确定高压驱动的LED的驱动效率和光输出特性，因此简单地减小LED的驱动电压Vf可能造成不满足LED照明标准中提出的功率因数和THD的问题。

[0007] 此外，商用AC电源可能没有提供理想正弦波形式的AC电压。也就是说，出现商用AC电压的大小比理想正弦波形式的参考电压的大小高或低的问题，并且商用AC电压的波形可能因谐波而失真。

[0008] 图2A和图2B是示出随时间推移的传统LED发光装置中的电流波形的波形图，每个电流被提供给LED并且经受AC电源的变化或AC电源的失真。

[0009] 当输入电压的瞬时电压超过LED的驱动电压Vf时，驱动电流与输入电压成比例地流动。如图2A和图2B中所示，LED的驱动电流可能因AC电压波形的这种变形而失真。结果，当使用AC电源驱动LED时，LED的发光效率可能根据驱动电流的形状和大小而显著变化。

[0010] 另外，为了使用AC电源驱动LED，可能需要诸如整流电路、电源电路、电压检测电路、脉冲生成电路、开关电路和电流控制电路的各种电路。

发明内容

[0011] 本发明的示例性实施例提供一种发光二极管(LED)发光装置和驱动LED发光装置的方法。

[0012] 本发明的额外特征将在随后的描述中阐明，并且部分地将根据描述而清楚，或者可通过本发明的实践而获知。

[0013] 本发明的示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)发光装置，包括：整流电路单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向纹波电压；多个串联连接的LED单元，所述多个LED单元中的每个包括阳极和阴极，所述多个LED单元被配置为接收单向纹波电压；多个开关单元，每个开关单元的一端连接至所述多个LED单元中的一个的阴极；多个恒流控制电路单元，每个恒流控制电路单元的一端连接至各个开关单元的另一端以从各个开关单元接收电流，所述多个恒流控制电路单元中的每个被配置为将电流控制信号输出至各个开关单元，以控制接收到的电流的大小具有特定值；以及电流比较单元，用于接收从所述多个开关单元流出的电流，并且生成用于各个开关单元的多个开关控制信号，以顺序地驱动所述多个恒流控制电路单元。

[0014] 本发明的另一个示例性实施例公开了一种驱动发光二极管(LED)发光装置的方法，所述方法包括：将经整流的交流(AC)电压施加给多个LED级，所述多个LED级中的每个包括LED单元、与LED连接的开关单元、和与开关单元连接的恒流控制电路单元；在第一LED级，检测来自恒流控制电路单元的电流；在第一LED级，将检测到的电流转换成DC电流；在第一LED级，比较DC电流与参考电流，以基于比较结果来生长误差电压信号；以及在第一LED级，比较误差电压信号与输入电压信号，以基于比较结果来生成脉宽调制(PWM)信号。

[0015] 本发明的又一个示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)发光装置，包括：整流电路单元，用于接收交流(AC)电源电压并且对AC电源电压进行整流以输出单向纹波电压；多个并联连接的LED通道单元，用于接收单向纹波电压；以及脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成多个PWM判决信号。所述多个LED通道单元被配置为分别从PWM信号生成单元接收所述多个PWM判决信号，并且还被配置为响应于所述多个PWM判决信号顺序地驱动。

[0016] 本发明的又一个示例性实施例公开了一种驱动发光二极管(LED)发光装置的方法，所述方法包括：接收交流(AC)电源电压；对AC电源电压进行整流，以输出单向纹波电压；将单向纹波电压施加给多个并联连接的LED通道单元；生成多个脉宽调制(PWM)判决信号；
以及将多个PWM判决信号分别施加给所述多个LED通道单元，以顺序地驱动所述多个LED通道单元。

[0017] 本发明的又一个示例性实施例公开了一种发光二极管(LED)发光装置，包括：整流器，用于接收交流(AC)电压并且对AC电压进行整流以生成经整流的电压；并联连接的第一LED通道单元和第二LED通道单元，用于接收经整流的电压；以及脉宽调制(PWM)信号生成单元，用于生成第一PWM判决信号和第二PWM判决信号。第一LED通道单元和第二LED通道单元被配置为分别接收第一PWM判决信号和第二PWM判决信号，并且第一LED通道单元和第二LED通道单元还被配置为响应于第一PWM判决信号和第二PWM判决信号来顺序地驱动。

[0018] 将要理解的是，以上的总体描述和以下的详细描述是示例性和说明性的，并且意图是对要求保护的本发明提供进一步说明。

附图说明

[0019] 附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且合并且构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施例，并且与描述一起用于说明本发明的原理。

[0020] 图1是使用AC电源的传统LED发光装置的框图。

[0021] 图2A和图2B是示出图1的传统LED发光装置中的电流的波形的波形图。

[0022] 图3是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0023] 图4是示出根据图3的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0024] 图5是示出根据图3的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中设置的开关的控制信号的波形的波形图。

[0025] 图6是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0026] 图7是示出根据本发明的示例性实施例的使用多级电流驱动供应给LED的AC电压和电流的波形的波形图。

[0027] 图8是示出根据本发明的示例性实施例的当在使用AC电源的LED发光装置中具有相同驱动电压的多个LED单元串联连接时LED的数量与LED截止间隔比率的关系的曲线图。

[0028] 图9是示出根据图3的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中的第一二极管的驱动电压和截止间隔之间的关系的曲线图。

[0029] 图10是示出根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中供应给LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0030] 图11是示出在多级电流驱动期间提供给LED的AC电压和电流的波形的波形图。

[0031] 图12是根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。

[0032] 图13是基于图12的使用AC电源的LED发光装置的细部框图。

[0033] 图14是示出根据图13中示出的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中的平均电流控制电路单元的PWM输出信号的波形的波形图。

[0034] 图15是示出根据多级脉宽调制(PWM)电流驱动供应给LED的AC电压和电流的波形的波形图。

[0035] 图16是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。

[0036] 图17是示出根据图16中示出的示例性实施例的LED发光装置中的LED通道的细部框图。

[0037] 图18是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中通过分频得到的PWM判决信号的波形图。

[0038] 图19是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中的PWM控制的细部框图。

[0039] 图20是示出根据图19中示出的示例性实施例的LED发光装置中取决于PWM输出信号的LED驱动电流的波形的波形图。

[0040] 图21是根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。

[0041] 图22A和图22B分别是示出根据图21中示出的示例性实施例的LED发光装置中在没有改善的LED截止间隔和具有改善的LED截止间隔的情况下的LED驱动电流波形的波形图。

[0042] 图23是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中通过分频得到的PWM判决信号的波形图。

[0043] 图24是示出根据图23中示出的示例性实施例的LED发光装置中取决于PWM输出信号的LED驱动电流的波形的波形图。

[0044] 图25是示出根据本发明的示例性实施例的被实现为LED驱动电路封装的LED驱动电路的框图。

[0045] 图26是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的平面图。

[0046] 图27是示出根据图26中示出的示例性实施例的LED驱动电路封装的侧剖视图。

[0047] 图28是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的平面图。

[0048] 图29是示出根据图28中示出的示例性实施例的LED驱动电路封装的侧面剖视图。

[0049] 图30和图31是示出根据本发明的示例性实施例的图28的LED驱动电路封装中的硅基板顶表面上的端子布置和整流电路实现的示例的平面图。

[0050] 图32是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装中的电极焊盘布置以及电极焊盘和LED之间的连接的示图。

[0051] 图33是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装中的电极焊盘布置以及电极焊盘和散热焊盘之间的连接的示图。

[0052] 图34是示出应用根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的发光模块的示例的示图。

[0053] 图35是可应用于以上针对图3、图4、图5和图6描述的本发明的LED发光装置的LED芯片的示例的示图。

[0054] 图36是示出使用图35中示出的多单元LED芯片的LED封装的平面图。

[0055] 图37A和图37B是示出可应用于根据图35和图36中示出的示例性实施例的LED发光装置的LED封装的示例性实施例的示图。

[0056] 图38A和图38B是示出可应用于图35和图36中示出的LED发光装置的LED封装的示例性实施例的示图。

[0057] 图39是示出根据针对图3描述的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的AC电流的截止间隔的波形图。

[0058] 图40是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0059] 图41是示出根据图40的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0060] 图42是示出随时间推移的根据图40的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中设置的开关的控制信号的波形、流过开关的电流的波形和提供给LED的电流的波形的波形图。

具体实施方式

[0061] 下文中，参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。然而，本发明可用许多不同形式来实施并且不应该被理解为局限于在此提出的示例性实施例。相反地，提供这些示例性实施例使得本发明是彻底的，并且将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。附图中类似的标号表示类似的元件。

[0062] 应该理解的是，当元件或层被称作在另一元件或层“上”或者被称作“连接至”另一元件或层时，该元件或层可直接在另一元件或层上或直接连接到另一元件或层，或者可存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接”在另一元件“上”或“直接连接至”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。

[0063] 图3是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0064] 参照图3，根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置可包括AC电源11、整流电路单元12、多个LED单元13-1至13-N、多个开关14-1至14-(N-1)、恒流控制电路单元15-1至15-(N-1)和电流比较单元16。

[0065] AC电源11可以是商用AC电源，并且可提供正弦波形式的AC电压。

[0066] 整流电路单元12可通过对AC电源11提供的AC电压进行整流来生成单向纹波电压。整流电路单元12可以是使用多个二极管实现的桥电路。

[0067] 多个LED单元13-1至13-N可在正向方向上彼此串联连接。也就是说，整流电路单元12的一个端子连接至LED单元13-1的阳极正端子，并且LED单元13-1的阴极负端子连接至LED单元13-2的阳极。LED单元13-2的阴极连接至LED单元13-3的阳极，依此类推。图3中示出的LED单元13-1至13-N中的每个可以是单个LED，或者可包括多个LED，所述多个LED的相同极性的端子彼此连接(也就是说，所述多个LED彼此并联连接)。这里，串联连接的LED的数量可以增加，以提高驱动电路的效率并且执行多级电流控制。

[0068] 开关14-1至14-(N-1)中的每个的一端可连接至多个LED单元13-1至13-N中的两个彼此连接的节点。也就是说，第一开关14-1可连接至第一LED单元13-1和第二LED单元13-2彼此连接的节点，并且第二开关14-2可连接在第二LED单元13-2和第三LED单元13-3之间。第(N-1)开关14-(N-1)可连接在第(N-1)LED单元13-(N-1)和第N LED单元13-N之间。

[0069] 这些开关14-1至14-(N-1)可响应于稍后将描述的电流比较单元16输出的开关控制信号S1至SN来操作。此外，开关14-1至14-(N)可响应于来自恒流控制电路单元15-1至15-N的控制信号来操作。

[0070] 恒流控制电路单元15-1至15-N可控制流过多个LED单元13-1至13-N的电流，使得电流具有特定大小。恒流控制电路单元15-1至15-(N-1)可连接至开关14-1至14-N剩余一端。

[0071] 电流比较单元16可响应于开关14-2至14-N的断开来接收流过开关14-2至14-N的电流i2至iN，开关14-2至14-N分别由恒流控制电路单元15-1至15-N控制。更详细地，电流比较单元16生成开关控制信号S1至SN，用于将开关14-1至14-N闭合(导通)或断开(截止)，使得恒流控制电路单元15-1至15-N顺序地操作。也就是说，当接收下游级电流i2至iN时并且如果其中任一个达到预设值，开关控制信号S1至SN中的每个将对应的开关14-1至14-N切换至断开状态(截止状态)。例如，当接收下游级电流i2至iN时并且如果其中任一个达到预设值，第一开关控制信号S1将第一开关14-1切换至断开状态，当接收下游级电流i3至iN时并且如果其中任一个达到预设值，第二开关控制信号S2将第二开关14-2切换至断开状态(截止状态)，并且当接收下游级电流iN时并且如果对应电流达到预设值，第(N-1)开关控制信号S(N-1)将第(N-1)开关15-(N-1)切换至断开状态(截止状态)。

[0072] 现在，将详细描述根据图3中示出的本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的操作。

[0073] 首先，当AC电源11向整流电路单元12施加AC电压时，整流电路单元12对AC电压进行整流，然后输出单向纹波电压。如图3中所示，AC电源11的输出电压(也就是输入到整流电路单元12的电压)是在正电压电平和负电压电平之间交变的AC电压，并且从整流电路单元12输出的电压呈现其中电压的负方向已被切换至正方向的单向纹波电压形式。纹波电压被提供给多个LED单元13-1至13-N。

[0074] 此后，随着纹波电压增大，LED单元13-1至13-N可顺序地发光。现在，将参照图4和图5描述LED单元的这种发光操作。

[0075] 图4是示出根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0076] 此外，图5是示出随时间推移的根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中设置的开关的控制信号的波形、流过开关的电流的波形和提供给LED的电流的波形的波形图。

[0077] 图4和图5示出LED单元的数量是4(也就是说，N＝4)的情况。因此，将描述在图3中N的值被设置为4的情况的示例。此外，图4和图5只示出整流电路单元12提供的纹波电压的单个周期。由于在纹波电压的剩余周期中执行相同操作，因此为了简洁起见，省去对剩余周期的描述。

[0078] 当提供给LED单元13-1至13-4的纹波电压的大小增加并且纹波电压达到第一LED单元13-1的驱动电压(正向电压Vf1)时，电流流过第一LED单元13-1并且发光(在图4和图5的时刻t0)。

[0079] 这里，第一开关14-1至第四开关14-4被初始设置成闭合状态(导通状态)。这种输入电压Vf1是使第一LED单元13-1能够导通的电压，并且与输入电压Vf1对应的电流流过经由第一LED单元13-1通往第一恒流控制电路单元15-1的路径。在这种情况下，响应于第一恒流控制电路单元15-1输出的控制信号，第一开关14-1均匀地控制经过第一恒流控制电路单元15-1的电流。第一恒流控制电路单元15-1执行恒流控制，使得被预设用于驱动第一LED单元
13-1的参考电流可流过第一LED单元13-1。第一LED单元13-1开始发光的操作对应于图4和图5中的时间间隔t0至t1。

[0080] 此后，当纹波电压的大小进一步增大并且施加给第二LED单元13-2的电压达到第二LED单元13-2的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf2时)，电流流过第二LED单元13-2并且第二LED单元13-2发光(在图4和图5的时刻t1)。这里，输入电压Vf2是使第一LED单元13-1和第二LED单元13-2能够导通的电压，并且与输入电压Vf2对应的电流流过经由第二LED单元13-2通往第二恒流控制电路单元15-2的路径。在这种情况下，电流比较单元16感测到第二恒流控制电路单元15-2的电流i2是预设值，生成第一开关控制信号S1，从而将第一开关
14-1断开(截止)。同时，响应于从第二恒流控制电路单元15-2输出的控制信号，第二开关
14-2执行控制，使得流过第二恒流控制电路单元15-2的电流变成被预设成驱动第一LED单元13-1和第二LED单元13-2这两者的参考电流。

[0081] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1和第二LED单元13-2。此外，如图4和图5中所示，在时刻t1，第一开关14-1截止，并且可通过第二恒流控制电路单元15-2的恒流控制形成阶梯输入电流。

[0082] 与上述过程类似，当纹波电压进一步增大并且施加给第三LED单元13-3的电压变成第三LED单元13-3的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf3时)，电流流过第三LED单元13-3并且随后第三LED单元13-3发光(在图4和图5的时刻t2)。这里，输入电压Vf3是使第一LED单元13-1至第三LED单元13-3能够导通的电压，并且与输入电压Vf3对应的电流流过经由第三LED单元13-3通往第三恒流控制电路单元15-3的路径。在这种情况下，电流比较单元
16感测到第三恒流控制电路单元15-3的电流i3是预设值，并且生成第二开关控制信号S2，从而将第二开关14-2断开(截止)。第一开关控制信号S1被保持在它之前的状态，使得第一开关14-1保持断开(截止)状态。同时，响应于从第三恒流控制电路单元15-3输出的控制信号，第三开关14-3执行控制，使得流过第三恒流控制电路单元15-3的电流变成被预设成驱动第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流。

[0083] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1、第二LED单元13-2和第三LED单元13-3。此外，如图4和图5中所示，在时刻t2，第一开关14-1和第二开关
14-2截止，并且可通过第三恒流控制电路单元15-3的恒流控制形成阶梯输入电流。

[0084] 与上述过程类似，当纹波电压进一步增大并且施加给第四LED单元13-4的电压变成第四LED单元13-4的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf4时)，电流流过第四LED单元13-4并且随后第四LED单元13-4发光(在图4和图5的时刻t3)。这里，输入电压Vf4是使第一LED单元13-1至第四LED单元13-4全部能够导通的电压，并且与输入电压Vf4对应的电流流过经由第四LED单元13-4通往第四恒流控制电路单元15-4的路径。在这种情况下，电流比较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i4是预设值，并且生成第三开关控制信号S3，从而将第三开关14-3断开(截止)。第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2被保持在它们之前的状态，使得第一开关14-1和第二开关14-2保持断开(截止)状态。同时，响应于从第四恒流控制电路单元15-4输出的控制信号，第四开关14-4执行控制，使得流过第四恒流控制电路单元15-4的电流变成被预设成驱动第一LED单元13-1至第四LED单元13-4的参考电流。

[0085] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1、第二LED单元13-2、第三LED单元13-3和第四LED单元13-4。此外，如图4和图5中所示，在时刻t3，第三开关截止，并且可通过第四恒流控制电路单元15-4的恒流控制形成阶梯输入电流。

[0086] 当纹波电压越过峰值并且逐渐减小时，LED单元以从第四LED单元13-4至第一LED单元13-1的顺序来顺序地截止。当第四LED单元13-4截止(在时刻t4)时，电流比较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i4不是预设值，并且反转第四开关控制信号S4，从而将第三开关14-3闭合(导通)。在这种情况下，第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2被保持在它们之前的状态，使得第一开关14-1和第二开关14-2保持断开(截止)状态。同时，响应于从第三恒流控制电路单元15-3输出的控制信号，第三开关14-3开始恒流控制，使得流过第三恒流控制电路单元15-3的电流被保持在被预设成驱动第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流。

[0087] 以上述间隔t0至t3期间执行的恒流控制的倒序，执行后续的电流控制操作，因此这里将省去对其的详细描述。

[0088] 尽管已描述本示例性实施例，使得通过多级恒流控制以阶梯形式增大或减小LED驱动电流，但本发明不限于此，而是可通过不同地设置用于恒流控制的参考电流来改变LED驱动电流的波形。

[0089] 图6是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0090] 由于除了LED单元13-1-1至13-N-M之外，图6中示出的示例性实施例的LED发光装置的构造与以上针对图3描述的示例性实施例的LED发光装置的构造相同，因此这里将省去对其的描述。

[0091] 在本示例性实施例中，LED单元中的每个被配置为使得多个LED彼此并联连接，例如，第一LED单元13-1-1至13-1-M被配置为使得M个LED彼此并联连接。这里，出于增加LED照明灯的光通量或者增大LED照明灯的能力的目的，可增加并联连接的LED的数量。

[0092] 如上所述，本发明的示例性实施例被配置为使用AC电压以恒流顺序地驱动串联连接的LED，使得如图4和图5中所示可提供以阶梯形式增大或减小的电流，因此提供接近等于AC电压的正弦波的LED驱动电流，从而能够解决与功率因数、THD等相关的问题。

[0093] 通过控制电流使得电流在每级具有恒定值，可在AC电压变化(失真、或电压大小增大或减小)的情况下提供恒定的驱动电流，从而提高AC驱动的LED的光输出效率。

[0094] 在图7中示出使用多级电流驱动生成阶梯形状的LED驱动电流的方法。

[0095] 图7是示出根据多级电流驱动供应给LED的AC电压和电流的波形的波形图。

[0096] 如图7中所示，在向LED施加预定电压之前，LED保持截止状态。因此，在输入电压达到LED的导通电压之前，存在其中不存在输入电流的LED截止间隔。由于这种电流-电压操作特性，导致被定义为输入有效功率与输入视在功率之比的功率因数可劣化并且谐波分量可增加。在这种情况下，根据LED的驱动电压(Vf)的特性，出现LED截止间隔，这可能导致取决于LED截止间隔大小的闪烁现象、劣化的功率因数和减少的光量。

[0097] 如图7中所示，在纹波电压的一个周期内多个LED单元顺序地导通然后顺序地截止的时刻和在纹波电压的后一周期内LED单元再次导通的时刻之间存在没有电流流过的截止间隔。当这个截止间隔增大时，功率因数(被定义为输入有效功率与输入视在功率之比)可减小，并且谐波分量可增大，从而优选的是使这种截止间隔最小。

[0098] 发光装置中采用的LED单元的驱动电压(正向电压：Vf)和截止间隔之间存在一定关系，从而为了使截止间隔最小，可操纵驱动电压。

[0099] 下文中，将使用表示LED单元的驱动电压和截止间隔之间的关系的各种曲线，针对图8描述根据本发明的示例性实施例的使截止间隔最小的技术。

[0100] 图8是示出根据本发明的示例性实施例的当在使用AC电源的LED发光装置中具有相同驱动电压的多个LED单元彼此串联连接时LED的数量与截止间隔百分比的关系的曲线图。

[0101] 如图8中所示，当存在大量串联连接的LED时，处于截止间隔的LED的百分比可减小。具体地，当总LED驱动电压Vf恒定时，如果LED的数量增加，则每个个体LED的驱动电压Vf减小。

[0102] 因此，可通过采用具有不同驱动电压Vf的LED而非采用具有相同驱动电压的LED单元来减小处于截止间隔的LED的百分比。

[0103] 图9是示出以上针对图3描述的LED发光装置和根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中首先发光的第一LED单元的驱动电压和截止间隔之间的关系的曲线图。

[0104] 如图9中所示，可看到，随着首先发光的第一LED单元LED 1(图3中的13-1)的驱动电压Vf减小，处于截止间隔的LED的百分比减小。也就是说，就当纹波电压增大至超过阈值电压时导通并且当纹波电压减小至低于阈值电压时截止的第一LED单元LED 1(13-1)而言，由于在纹波电压的一个周期内驱动电压Vf降低，因此第一LED单元可更早导通并且可更晚截止。因此，当第一LED单元LED 1(13-1)的驱动电压Vf减小时，纹波电压的本周期和后一周期之间的截止间隔可减小。

[0105] 图10是示出根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中供应给LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0106] 当LED单元的数量是4(也就是说，N＝4)时，如图10中所示，LED单元13-1至13-4(LED1至LED4)的驱动电压Vf1至Vf4以如下方式被实现为不同电压：最靠近整流电路单元12的第一LED单元13-1(LED1)的驱动电压Vf1被设置成最小值。因此，相比于图7，第一LED单元13-1(LED1)导通的时间点提前，并且第一LED单元截止的时间点延后，从而使第一LED单元
13-1(LED1)的导通持续时间能够被最大化。结果，相比于图7中示出的LED发光装置的LED截止间隔，LED截止间隔可减小。

[0107] 同时，尽管已描述本示例性实施例使得不同的阶梯驱动电流用于在各个阶梯驱动LED单元，但本发明不限于此并且可用各种形式实现。例如，可使用相同电流驱动LED单元，使得取决于具有多个驱动电压Vf的LED单元的电压的光量变化可最大化。在这种情况下，施加给LED单元的驱动电流可形成为单个方波的形状。

[0108] 也就是说，参照图8、图9和图10，首先导通的第一LED单元13-1(LED1)的驱动电压被设置成最低电压并且具有不同驱动电压Vf的LED单元可一起用在图3中，从而使截止间隔的大小最小。

[0109] 图6是示出根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0110] 由于除了LED发光单元13-1-1至13-N-M之外，图6的LED发光装置的构造与以上针对图3描述的示例性实施例的LED发光装置的构造基本相同，因此将省去对其的详细描述。

[0111] 在本示例性实施例中，使用彼此并联连接的多个LED实现每个LED单元。例如，可使用M个并联连接的LED实现第一LED单元13-1-1至13-1-M。在这种情况下，出于增加LED发光灯的光通量或者增大LED发光灯的能力的目的，可增加并联连接的LED的数量。

[0112] 如上所述，本发明的示例性实施例被配置为使得LED单元的驱动电压Vf可具有多个不同的值，从而相比于根据传统实施例的具有相同驱动电压的LED单元的布置，截止间隔减小。通过这种构造，本发明的示例性实施例不仅可减少闪烁现象并且增加光量，而且可改善功率因数并且减少谐波影响。

[0113] 以下，针对图11描述使用多级电流驱动生成阶梯形式的LED驱动电流的方法。

[0114] 图11是示出在多级电流驱动期间提供给LED的AC电压和电流的波形的波形图。

[0115] 如图11中所示，当生成阶梯形式的LED驱动电流时，即使在AC电压正在变化时，在同一间隔内，LED驱动电流也可保持恒定。

[0116] 然而，随着AC电压增大或减小，LED驱动电压Vf可瞬时变化。如图11中所示，当输入电压增大至超过参考电压时，输入电压达到LED驱动电压的时刻早于参考AC电压的情况，并且LED截止的时刻延后。因此，LED驱动间隔(也就是说，LED电流传导间隔)增大，因此总电流量增大。相反，当输入电压减小至低于参考电压时，输入电压达到LED驱动电压的时刻晚于参考AC电压的情况，并且LED截止的时刻提前。因此，LED驱动间隔(也就是说，LED电流传导间隔)减小，因此总电流量减小。结果，多级电流控制方法(比如以上针对图3描述的多级电流控制方法)可具有取决于AC电压变化的变化的平均LED驱动电流。

[0117] 图12是根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。

[0118] 参照图12，根据本示例性实施例的LED发光装置可包括AC电源11、整流电路单元12、多个LED单元13-1至13-4、多个开关14-1至14-4、恒流控制电路单元15-1至15-4、电流比较单元16、平均电流控制电路单元18-1至18-4和信号生成单元19。

[0119] AC电源11可以是商用AC电源，并且可提供正弦波形式的AC电压。

[0120] 整流电路单元12可通过对AC电源11提供的AC电压进行整流来生成单向纹波电压。整流电路单元12可以是使用多个二极管实现的桥电路。

[0121] 多个LED单元13-1至13-4可彼此串联连接。图3中示出的LED单元13-1至13-4中的每个可以是单个LED，或者可包括多个LED，所述多个LED的相同极性的端子彼此连接(也就是说，所述多个LED彼此并联连接)。这里，串联连接的LED的数量可增加，以提高驱动电路的效率并且执行多级电流控制，并且并联连接的LED的数量可增加，以增大LED照明灯的光通量或者LED照明灯的能力。

[0122] 为了方便描述，彼此串联连接的多个LED单元13-1至13-4按照它们的连接顺序被标记为第一LED单元、第二LED单元、第三LED单元和第四LED单元。

[0123] 开关14-1至14-4中的每个的一端可连接至多个LED单元13-1至13-4中的两个彼此连接的节点。也就是说，第一开关14-1可连接至第一LED单元13-1和第二LED单元13-2彼此连接的节点，第二开关14-2可连接至第二LED单元13-2和第三LED单元13-3彼此连接的节点，并且第三开关14-3可连接至第三LED单元13-3和第四LED单元13-4彼此连接的节点。

[0124] 这些开关14-1至14-4可响应于随后将描述的电流比较单元16输出的开关控制信号S1至S4来操作。此外，开关14-1至14-4可响应于来自恒流控制电路单元15-1至15-4的控制信号来操作。

[0125] 恒流控制电路单元15-1至15-4可控制流过多个LED单元13-1至13-4的电流，使得所述电流具有特定大小。恒流控制电路单元15-1至15-4可连接至开关14-1至14-4剩余一端。

[0126] 如以下将描述的，恒流控制电路单元15-1至15-4生成包括开关14-1至14-4的开关单元10-1至10-4(参见图13)的开关控制信号，并且生成控制信号Vgs以控制最大电流。

[0127] 电流比较单元16可响应于恒流控制电路单元15-1至15-4来接收流过开关14-2至14-4的电流i2至i4，并且生成开关14-1至14-4的开关控制信号S1至S4。更详细地，电流比较单元16根据开关14-1至14-4的闭合(导通)或断开(截止)来生成开关控制信号S1至S4，使得恒流控制电路单元15-1至15-4顺序地操作。也就是说，当接收下游级电流i2至i4时并且如果其中任一个达到预设值，开关控制信号S1至S4中的每个将对应的开关14-1至14-4切换至断开状态(截止状态)。例如，当接收下游级电流i2至i4时并且如果其中任一个达到预设值，第一开关控制信号S1将第一开关14-1切换至断开状态，当接收下游级电流i3至i4时并且如果其中任一个达到预设值，第二开关控制信号S2将第二开关14-2切换至断开状态(截止状态)，并且当接收下游级电流i4时并且如果对应电流达到预设值，第三开关控制信号S3将第三开关15-3切换至断开状态(截止状态)。

[0128] 平均电流控制电路单元18-1至18-4生成脉宽调制(PWM)信号，以控制流过开关14-1至14-4的电流的平均值。平均电流控制电路单元18-1至18-4可检测恒流控制电路单元15-
1至15-4的电流并且控制流过LED单元13-1至13-4的驱动电流的平均值，而不管AC电源为何。例如，当AC电压是高于较高参考电压电平的电压时，通过减小PWM信号的占空比，减少对应开关14-1至14-4的驱动时间，以减小LED单元13-1至13-4的驱动间隔。相反，当AC电压是比较低参考电压电平低的电压时，通过增大PWM信号的占空比，增加对应开关14-1至14-4的驱动时间，以增大LED单元13-1至13-4的驱动间隔。

[0129] 同时，由于平均电流控制电路单元18-1至18-4使用PWM信号驱动开关14-1至14-4，因此生成的每级的LED驱动电流是脉冲波形式。

[0130] 信号生成单元19生成斜坡信号，并且将它施加给平均电流控制电路单元18-1至18-4以生成PWM信号。这里，所生成信号的频率根据LED单元13-1至13-4的平均驱动电流确定并且可在例如1 KHz至100 KHz的范围内。

[0131] 现在，将详细描述图12中示出的根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的操作。为了简洁起见，省去与以上针对图3提供的描述大致重叠的对本示例性实施例的描述。在图12中，纹波电压被提供给多个LED单元13-1至13-4。此后，随着纹波电压增大，LED单元13-1至13-4顺序地发光。参照图4和图5描述了LED单元的这种发光操作。

[0132] 第一平均电流控制电路单元18-1检测第一恒流控制电路单元15-1的电流，基于相对于参考电流的误差生成PWM信号，并且驱动第一开关14-1。也就是说，如果实际电流大于或小于参考电流，则PWM信号的占空比变化。因此，如图5中所示，在时间间隔t0至t1中，以与PWM信号的脉冲波形式对应的脉冲波形式生成第一LED单元13-1的驱动电流，其峰值电流保持恒定。

[0133] 第二平均电流控制电路单元18-2检测第二恒流控制电路单元15-2的电流，基于相对于参考电流的误差生成PWM信号，并且驱动第二开关14-2。因此，如图5中所示，在时间间隔t1至t2中，以与PWM信号的脉冲波形式对应的脉冲波形式生成第一LED单元13-1和第二LED单元13-2的驱动电流，其峰值电流保持恒定。

[0134] 第三平均电流控制电路单元18-3检测第三恒流控制电路单元15-3的电流，基于相对于参考电流的误差生成PWM信号，并且驱动第三开关14-3。因此，如图5中所示，在时间间隔t2至t3中，以与PWM信号的脉冲波形式对应的脉冲波形式生成第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的驱动电流，其峰值电流保持恒定。

[0135] 第四平均电流控制电路单元18-4检测第四恒流控制电路单元15-4的电流，基于相对于参考电流的误差生成PWM信号，并且驱动第四开关14-4。因此，如图5中所示，在时间间隔t3至t4中，以与PWM信号的脉冲波形式对应的脉冲波形式生成第一LED单元13-1至第四LED单元13-4的驱动电流，其峰值电流保持恒定。

[0136] 当纹波电压越过峰值并且逐渐减小时，LED单元以从第四LED单元13-4至第一LED单元13-1的顺序来顺序地截止。当第四LED单元13-4截止(在时刻t4)时，电流比较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i4不是预设值，并且反转第三开关控制信号S3，从而将第三开关14-3闭合(导通)。在这种情况下，第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2被保持在它们之前的状态，使得第一开关14-1和第二开关14-2保持断开(截止)状态。同时，电流输入到第三恒流控制电路单元15-3，并且开始恒流控制，使得可保持被预设成驱动第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流。

[0137] 第三平均电流控制电路单元18-3检测第三恒流控制电路单元15-3的电流，基于相对于参考电流的误差生成PWM信号，并且驱动第三开关14-3。因此，如图5中所示，在时间间隔t4至t5中，以与PWM信号的脉冲波形式对应的脉冲波形式生成的第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的驱动电流，其峰值电流保持恒定。

[0138] 以上述间隔t0至t3期间执行的恒流控制的倒序，执行后续的电流控制操作，因此这里将省去对其的详细描述。

[0139] 参照图13和图14，以下将详细描述对LED驱动电流的峰值电流和平均电流的控制。

[0140] 图13是基于图12的使用AC电源的LED发光装置的细部框图。

[0141] 在图13中，开关单元10-1至10-4对应于图12的开关14-1至14-4，并且每个开关单元包括开关器件Q1至Q4和电阻器Rg1至Rg4，并且恒流控制电路单元15-1至15-4的控制信号被输入到开关器件Q1至Q4的栅极g1至g4。开关单元10-1至10-4生成满足LED单元13-1至13-4的驱动电压Vf1至Vf4的恒定电流。

[0142] 恒流控制电路单元15-1至15-4连接至开关器件Q1至Q4的源极s1至s4和栅极g1至g4。此外，恒流控制电路单元15-1至15-4控制线性区域中的开关器件Q1至Q4，开关器件Q1至Q4包括诸如场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管(BJT)的功率半导体。也就是说，恒流控制电路单元15-1至15-4生成控制开关器件Q1至Q4的Vgs的信号，使得LED单元13-1的驱动电流满足设定的电流峰值。在这种情况下，开关器件Q1至Q4在线性区域中操作。具体地，恒流控制电路单元15-1至15-4中的每个感测从各个开关器件Q1至Q4经过各个电阻器R1至R4流过的电流，并且生成控制信号以基于感测到的电流的量控制各个开关器件Q1至Q4。为此，恒流控制电路单元15-1至15-4中的每个可包括根据感测到的电流选择性导通的开关元件(未示出)。这种开关元件可以是诸如场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管(BJT)的功率半导体。也就是说，如果开关元件是BJT，则BJT的基极端子连接至各个开关器件Q1至Q4的源极s1，BJT的集电极端子连接至各个开关器件Q1至Q4的栅极端子g1，并且BJT的发射极端子连接至各个电阻器R1至R4。

[0143] 平均电流控制电路单元18-1至18-4可被配置为包括用于检测恒流控制电路15-1至15-4的电流的检测电阻器R1至R4、用于将所检测的电流转换成DC电流的电流转换单元20-1至20-4、用于执行与参考电流Iref1至Iref4的比较并且输出误差值的第一比较器21-1至21-
4、和用于比较第一比较器21-1至21-4的误差值与信号生成单元19的信号Vramp并且生成PWM信号的第二比较器22-1至22-4。

[0144] 这里，检测电阻器R1至R4串联连接至恒流控制电路单元15-1至15-4，并且电流转换单元20-1至20-4连接在检测电阻器R1至R4和恒流控制电路单元15-1至15-4之间，并且通过对电流求平均，从恒流控制电路单元15-1至15-4流出的电流变成预定水平。例如，电流转换单元20-1至20-4中的每个可被配置为包括滤波器。

[0145] 电流转换单元20-1至20-4的输出连接至第一比较器21-1至21-4的负(-)端子，并且参考电流Iref1至Iref4连接至第一比较器21-1至21-4的正(+)端子。第一比较器21-1至21-4的输出连接至第二比较器22-1至22-4的正(+)端子，并且信号发生单元19的输出Vramp连接至第二比较器22-1至22-4的负(-)端子。

[0146] 此外，平均电流控制电路单元18-1至18-4生成控制开关器件Q1至Q4的Vgs的信号，使得LED单元13-1至13-4的驱动电流满足设定的平均电流。在这种情况下，开关器件Q1至Q4以开关导通/截止间隔进行操作。

[0147] 现在，将参照图13和图14描述平均电流控制电路单元的操作。

[0148] 图14是示出根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中的平均电流控制电路单元的PWM输出信号的波形的波形图。

[0149] 这里，由于平均电流控制电路单元18-1至18-4的操作在各个电流间隔是相同的，因此将仅描述在第一间隔(也就是说，时间间隔t0至t1)的操作。

[0150] 首先，当AC电压是参考电压并且检测电阻器R1检测到恒流控制电路单元15-1的电流时，电流转换单元18-1将所检测的电流转换成DC电流并且将DC电流输入到第一比较器21-1。第一比较器21-1比较参考电流Iref1与电流转换单元20-1的输出信号，并且输出与误差对应的误差信号。例如，如果电流转换单元20-1的输出信号小于或大于参考电流Iref1，则第一比较器21-1可输出误差信号。

[0151] 此后，第二比较器22-1比较信号生成单元19输入的信号Vramp与第一比较器21-1的输出，并且生成用于驱动开关器件Q1的PWM参考信号。如图14中所示，响应于信号生成单元19生成的电压Vramp，PWM参考信号具有从1KHz至100KHz的频带。这里，由第一比较器21-1至
21-4的增益确定PWM参考信号的占空比，以补偿输入电压的增大或减小。

[0152] 响应于平均电流控制电路单元18-1的PWM参考信号，开关器件Q1执行导通和截止切换，使得以具有恒定占空比的脉冲形式生成LED单元13-1的驱动电流。

[0153] 此外，当AC电压是过电压时，所检测的输入到第一比较器21-1的负(-)端子的电流增大，并且第一比较器21-1的输出是处于比参考AC电压的电平低的电平的信号。因此，如图14中所示，输入到第二比较器22-1的信号的电平减小，因此第二比较器22-1生成具有减小占空比的PWM信号。

[0154] 因此，响应于具有减小占空比的PWM信号，开关器件Q1执行导通和截止切换，因此LED单元13-1的驱动电流的占空比减小，从而致使可通过减小LED单元13-1的驱动间隔来控制平均电流。

[0155] 同时，当AC电压是低电压并且所检测的输入到第一比较器21-1的负(-)端子的电流减小时，第一比较器21-1的输出是处于比参考AC电压的电平高的电平的信号。因此，如图14中所示，由于输入到第二比较器22-1的信号的电平增大，因此第二比较器22-1生成具有增大占空比的PWM信号。

[0156] 因此，响应于具有增大占空比的PWM信号，开关器件Q1执行导通和截止切换，因此LED单元13-1的驱动电流的占空比增大，从而致使可通过增大LED单元13-1的驱动间隔来控制平均电流。

[0157] 如上所述，本发明被配置为使用平均电流的PWM信号控制LED驱动电流，使得不管AC输入电压如何变化，LED驱动电流可具有平均值，从而保持从LED发射的光的强度恒定。

[0158] 此外，本发明被配置为以混合方式控制诸如BJT或FET的恒流控制器件，在该混合方式中，线性区域控制和PWM切换已被组合在一起，输入功率的光学效率可提高，从而减少驱动电路中的损耗。

[0159] 图15是示出根据多级脉宽调制(PWM)电流驱动供应给LED的AC电压和电流的波形的波形图。

[0160] 如图15中所示，当形成阶梯形的LED的驱动电流时，即使AC电压波动，在每个阶梯间隔期间，LED驱动电流也可保持恒定水平。另外，尽管AC输入电压变化，但使用电流控制电路单元输出的PWM信号控制LED驱动电流，使其具有恒定平均功率，使得LED可一直输出恒定量的光。

[0161] 然而，因为使用功率半导体元件作为由这种PWM信号驱动的开关元件，并且这些开关元件在高频带中执行切换，所以在开关元件导通或截止的时间点，输入功率中可能出现大量噪声。也就是说，由于电流变化随时间推移而增大，因此可能造成被定义为电磁干扰(EMI)的各种类型的噪声。为了消除这种噪声，可单独添加EMI滤波器单元，从而使电路成本增加并且使得难以实现尺寸小且重量轻的功率电路。

[0162] 为了解决这个问题，提出图16的LED发光装置。

[0163] 图16是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。

[0164] 图17是示出根据本示例性实施例的LED发光装置中的LED通道的细部框图。

[0165] 参照图16，根据本示例性实施例的LED发光装置可包括AC电源11、整流电路单元12、LED通道单元100至n×100和PWM信号生成单元30。

[0166] AC电源11可以是能够供应正弦波形式的AC电压的商用AC电源。

[0167] 整流电路单元12可通过对AC电源11供应的AC电压进行整流来生成单向纹波电压Vrec。整流电路单元12可以是使用多个二极管实现的桥电路。

[0168] LED通道单元100至n×100彼此并联连接，并且可响应于随后将描述的PWM信号生成单元30生成的PWM信号PWM1至PWMn顺序地操作。例如，LED通道单元1100、LED通道单元2200、…、LED通道单元n n×100可顺序地操作。在这种情况下，LED通道单元100至n×100被构造为具有相同结构，并且以下将参照图17详细描述LED通道单元100至n×100。

[0169] 如图17中所示，根据本示例性实施例的LED发光装置的LED通道单元100可包括多个LED单元113-1至113-4、多个开关Q1至Q4、恒流控制电路单元115-1至115-4和电流控制电路单元118。这里，尽管图中示出四个LED单元、四个开关、四个恒流控制电路单元和四个电流控制电路单元，但数量不限于4个，并且可以提供任意数量的组件来适应多级电流控制和驱动电路的效率。

[0170] LED单元113-1至113-4可彼此串联连接。图17中示出的单个LED单元(LED单元113-1至113-4中的一个)可以是单个LED，并且可包括多个LED，所述多个LED的相同极性的端子相互彼此连接(也就是说，所述多个LED彼此并联连接)。串联连接的LED的数量可增加，以提高驱动电路的效率并且执行多级电流控制，并且并联连接的LED的数量可增加，以增大LED发光灯的光通量并且增大灯的能力。

[0171] 开关Q1至Q4中的每个的一端可连接至多个LED单元113-1至113-4中的两个彼此连接的节点。也就是说，第一开关Q1可连接至第一LED单元113-1和第二LED单元113-2彼此连接的节点，第二开关Q2可连接至第二LED单元113-2和第三LED单元113-3彼此连接的节点，并且第三开关Q3可连接至第三LED单元113-3和第四LED单元113-4彼此连接的节点。

[0172] 开关Q1至Q4可响应于随后将描述的电流控制电路单元118输出的开关控制信号S1至SN来操作。此外，开关Q1至Q4可响应于恒流控制电路单元115-1至115-4输出的控制信号来操作。

[0173] 恒流控制电路单元115-1至115-4可控制流过多个LED单元113-1至113-4的电流，使得电流具有特定大小。恒流控制电路单元115-1至115-4可连接至开关Q1至Q4的剩余一端。

[0174] 恒流控制电路单元115-1至115-4针对被实现为开关Q1至Q4的开关单元10-1至10-4(随后将描述)生成开关控制信号，并且生成用于控制最大电流的控制信号Vgs。

[0175] 同时，开关Q1至Q4和恒流控制电路单元115-1至115-4构成恒流控制电路单元110-1至110-4。更详细地，来自恒流控制电路单元115-1至115-4的控制信号被施加给各个开关Q1至Q4的栅极g1至g4。恒流控制电路单元110-1至110-4生成满足各个LED单元113-1至113-4的驱动电压Vf1至Vf4的恒定电流。

[0176] 恒流控制电路单元115-1至115-4连接至各个开关Q1至Q4的源极s1至S4和栅极g1至g4。另外，恒流控制电路单元115-1至115-4执行控制，使得使用诸如场效应晶体管(FET)或双极结型晶体管(BJT)的功率半导体元件实现的开关Q1至Q4在线性区域中操作。也就是说，恒流控制电路单元115-1至115-4生成用于控制开关Q1至Q4的Vgs使得LED单元113-1至113-4的驱动电流满足设定的峰值电流的信号。

[0177] 电流控制电路单元118可接收经由恒流控制电路单元115-1至115-4流过开关Q2至Q4的电流，并且可生成针对开关Q1至Q4的开关控制信号S1至S4。详细地，电流控制电路单元118生成开关控制信号S1至S4，使得恒流控制电路单元115-1至115-4根据开关Q1至Q4的闭合状态(导通状态)或断开状态(截止状态)顺序地操作。也就是说，电流控制电路单元118从随后级中的恒流控制电路单元115-2至115-4接收下游电流，并且当接收到的电流中的任一个达到预定值时将相关开关Q1至Q4切换至断开状态(截止状态)。例如，对于第一开关控制信号S1，电流控制电路单元118从随后级中的恒流控制电路单元115-2至115-4接收下游电流，并且当电流中的任一个达到预定值时控制第一开关控制信号S1，以将第一开关Q1切换至断开状态。对于第二开关控制信号S2，电流控制电路单元118从随后级中的恒流控制电路单元
115-3和115-4接收下游电流，并且当电流中的任一个达到预定值时控制第二开关控制信号S2，以将第二开关Q2切换至断开状态(截止状态)。对于第三开关控制信号S3，电流控制电路单元118从随后级中的恒流控制电路单元115-4接收下游电流，并且当电流达到预定值时控制第三开关控制信号S3，以将第三开关Q3切换至断开状态(截止状态)。

[0178] 另外，电流控制电路单元118生成控制流过开关Q1至Q4的电流的平均值所需的PWM信号。电流控制电路单元118可检测流过恒流控制电路单元115-1至115-4的电流而不管AC电源如何，然后控制流过LED单元113-1至113-4的驱动电流的平均值。例如，当AC电压高于参考电压电平时，通过减小相关PWM信号的占空比来减少开关Q1至Q4的驱动时间，使得LED单元113-1至113-4导通持续的间隔减小。相反，当AC电压低于参考电压时，通过增大相关PWM信号的占空比来增加开关Q1至Q4的驱动时间，使得LED单元113-1至113-4导通持续的间隔增大。

[0179] 同时，由于电流控制电路单元118使用PWM信号驱动开关Q1至Q4，因此以脉冲波形式生成每级中的LED驱动电流。也就是说，电流控制电路单元118生成用于控制开关Q1至Q4的Vgs的信号，使得LED单元113-1至113-4中的每个的驱动电流满足预设的平均电流。在这种情况下，开关Q1至Q4在切换(导通/截止)区域中操作，使得LED单元113-1至113-4中的每个的驱动电流形成为具有特定占空比的脉冲的形状。

[0180] PWM信号生成单元30可包括用于检测AC电源11的频率的频率检测单元31、用于以与检测到的频率不同的参考频率振荡的参考频率振荡电路32、用于划分参考频率的分频电路33和用于使用分频的信号判决PWM输出的PWM输出判决单元34。

[0181] 频率检测单元31通过检测AC电源11中的过零点(过零点检测)来生成方波信号，并且参考频率振荡电路32生成具有与所生成的方波信号同步的PWM频率的参考信号。在这种情况下，振荡信号的频率可被设置成各种频率。分频电路33将参考PWM频率信号除以整数的倍数。已以此方式分频的信号具有50％的占空比，并且是通过导通/截止时间之比为1的时钟脉冲除以整数n(Fs/n)来进行分频。这里，分频的信号是PWM输出判决单元34的参考信号，并且PWM输出判决单元34生成与通道数量对应的n个PWM判决信号PWM1至PWMn，将参照图18对此进行详细描述。

[0182] 图18是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中通过分频得到的PWM判决信号的波形图。

[0183] 如图18中所示，PWM输出判决单元34使用参考PWM频率信号Fs和2-分频信号Fs/2来输出n个PWM判决信号PWM1至PWMn。也就是说，PWM输出判决单元34使用参考信号Fs和分频的信号Fs/2的逻辑表示来组合n个通道，然后生成PWM判决信号。例如，当生成四个PWM判决信号PWM1至PWM4时，可通过对经反转的参考信号Fs和2-分频信号Fs/2执行逻辑或(OR)运算来生成第一PWM判决信号PWM1，可通过对经反转的参考信号Fs和经反转的2-分频信号Fs/2执行逻辑或运算来生成第二PWM判决信号PWM2，第三PWM判决信号PWM3是参考信号Fs，并且可通过对参考信号Fs执行逻辑非“NOT”运算来生成第四PWM判决信号PWM4。因此，PWM判决信号PWM1至PWM4具有重复地彼此重叠的脉冲形式。也就是说，在图18中，在2-分频信号Fs/2的单个周期中，在第一间隔内，第一PWM判决信号PWM1和第三PWM判决信号PWM3彼此重叠，在第二间隔内，第一PWM判决信号PWM1、第二PWM判决信号PWM2和第四PWM判决信号PWM4相互重叠，在第三间隔内，第二PWM判决信号PWM2和第三PWM判决信号PWM3彼此重叠，并且在第四间隔内，第一PWM判决信号PWM1、第二PWM判决信号PWM2和第四PWM判决信号PWM4相互重叠。

[0184] 以下，将详细描述图15中示出的根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的操作。

[0185] 现在，将详细描述根据本示例性实施例的图16和图17中示出的使用AC电源的LED发光装置的操作。

[0186] 首先，当AC电源11向整流电路单元12输入AC电压时，整流电路单元12对AC电压进行整流并且输出单向纹波电压Vrec。如图15中所示，AC电源11的输出电压(也就是说，输入到整流电路单元12的电压)是具有正方向和负方向的AC电压，并且整流电路单元12输出的电压具有其中负方向上的电压被转换成正方向上的电压的单向纹波电压Vrec的形式。这种纹波电压Vrec被供应给多个LED通道单元100至n×100。下文中，将基于LED通道单元1100进行描述，因为LED通道单元100至n×100的操作彼此相同。

[0187] 随着输入到LED通道单元1100的纹波电压Vrec增大，LED单元113-1至113-4可以顺序地发光。参照图4和图5描述LED单元的发光操作。

[0188] 图4是示出根据本示例性实施例的供应给LED发光装置中的LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0189] 图5是示出随时间推移的根据本示例性实施例的LED发光装置中设置的开关的控制信号波形、流过开关的电流的波形和供应给LED的电流的波形的波形图。

[0190] 另外，图4和图5只示出整流电路单元11供应的纹波电压Vrec的单个周期。这样的原因是，在纹波电压Vrec的剩余周期中执行相同操作。

[0191] 当供应给LED单元113-1至113-4的纹波电压Vrec的大小增大并且纹波电压Vrec达到第一LED单元113-1的驱动电压(正向电压：Vf1)时，电流流过第一LED单元113-1，然后发光(在图4和图5的时刻t0)。在这种情况下，第一开关Q1至第四开关Q4被初始设置成闭合状态(导通状态)。与这种输入电压Vf1对应的电流流过经由第一LED单元113-1通往第一恒流控制电路单元115-1的路径。在这种情况下，响应于来自第一恒流控制电路单元115-1的控制信号，第一开关Q1将经过第一恒流控制电路单元115-1的电流控制为恒定值。第一恒流控制电路单元115-1执行恒流控制，使得预设成驱动第一LED单元113-1的电流可从其流过。第一LED单元113-1开始发光的操作对应于时间间隔t0至t1。这里，电流控制电路单元118检测第一恒流控制电路单元115-1的电流，根据所检测的电流和参考电流之间的误差生成PWM信号，然后驱动第一开关Q1。

[0192] 在这种情况下，响应于PWM输出判决单元34生成的PWM判决信号PWM1至PWMn，各个LED通道单元100至400可顺序地操作。也就是说，如图5中所示，响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400顺序地驱动，使得各个LED通道单元100至400的第一LED单元113-1顺序地导通。这里，由于在一些间隔内PWM判决信号PWM1至PWM4相互重叠，因此在一些间隔内LED通道单元100至400中的两个或三个被同时驱动，在这种情况下，LED通道单元100至400的第一LED单元113-1同时导通，并且因此以水平移动的DC电流的形式生成LED驱动电流。

[0193] 接下来，当纹波电压Vrec的大小进一步增大并且施加给第二LED单元113-2的电压变成第二LED单元113-2的驱动电压时(当纹波电压Vrec的大小变成Vf2时)，电流流过第二LED单元113-2，然后发光(在图4和图5的时刻t1)。这里，与输入电压Vf2对应的电流也流过经由第二LED单元113-2通往第二恒流控制电路单元115-2的路径。在这种情况下，电流控制电路单元118检测到第二恒流控制电路单元115-2的电流是预定值，生成第一开关控制信号S1，然后将第一开关Q1断开(截止)。同时，第二开关Q2执行控制，使得响应于来自第二恒流控制电路单元115-2的控制信号，经过并流过第二恒流控制电路单元115-2的电流变成预设成驱动第一LED单元113-1和第二LED单元113-2的电流。

[0194] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元113-1和第二LED单元113-2。另外，如图4和图5中所示，在时刻t1，第一开关Q1截止，并且可使用通过第二恒流控制电路单元115-2执行的恒流控制来形成阶梯输入电流。这里，电流控制电路单元118检测第二恒流控制电路单元115-2的电流，根据所检测的电流和参考电流之间的误差生成PWM信号，然后驱动第二开关Q2。因此，如图5中所示，在时间间隔t1至t2期间，响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400顺序地驱动，使得LED通道单元100至400的第一LED单元
113-1和第二LED单元113-2导通。这里，由于在一些间隔内PWM判决信号PWM1至PWM4相互重叠，因此在一些间隔内LED通道单元100至400中的两个或三个同时地驱动，在这种情况下，LED通道单元100至400的第一LED单元113-1和第二LED单元113-2同时导通，因此以水平移动的DC电流形式生成LED驱动电流。

[0195] 与以上描述类似，当纹波电压Vrec的大小进一步增大并且施加给第三LED单元113-3的电压变成第三LED单元113-3的驱动电压时(当纹波电压Vrec的大小变成Vf3时)，电流流过第三LED单元113-3，并且发光(在图4和图5的时刻t2)。在这种情况下，与输入电压Vf3对应的电流也流过经由第三LED单元113-3通往第三恒流控制电路单元115-3的路径。这里，电流控制电路单元118检测到第三恒流控制电路单元115-3的电流是预定值，生成第二开关控制信号S2，然后将第二开关Q2断开(截止)。第一开关控制信号S1被保持在它之前的状态，使得第一开关Q1保持断开(截止)状态。同时，第三开关Q3执行控制，使得响应于来自第三恒流控制电路单元115-3的控制信号，经过并流过第三恒流控制电路单元115-3的电流变成预设成驱动第一LED单元113-1至第三LED单元113-3的电流。

[0196] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元113-1、第二LED单元113-2和第三LED单元113-3。另外，如图4和图5中所示，在时刻t2，第一开关Q1和第二开关Q2截止，并且可以使用通过第三恒流控制电路单元115-3执行的恒流控制来形成阶梯输入电流。这里，电流控制电路单元118检测第三恒流控制电路单元115-3的电流，根据所检测的电流和参考电流之间的误差生成PWM信号，然后驱动第三开关Q3。因此，如图4中所示，在时间间隔t2至t3期间，响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400顺序地驱动，使得LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至第三LED单元113-3导通。这里，由于在一些间隔内PWM判决信号PWM1至PWM4相互重叠，因此在一些间隔内LED通道单元100至400中的两个或三个同时地驱动，在这种情况下，LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至第三LED单元113-3同时导通，因此以水平移动的DC电流的形式生成LED驱动电流。

[0197] 与以上描述类似，当纹波电压Vrec进一步增大并且施加给第四LED单元113-4的电压变成第四LED单元113-4的驱动电压时(当纹波电压Vrec的大小变成Vf4时)，电流流过第四LED单元113-4，并且发光(在图4和图5的时刻t3)。在这种情况下，与输入电压Vf4对应的电流也流过经由第四LED单元113-4通往第四恒流控制电路单元115-4的路径。这里，电流控制电路单元118检测到第四恒流控制电路单元115-4的电流是预定值，生成第三开关控制信号S3，然后将第三开关Q3断开(截止)。第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2被保持在它之前的状态，使得第一开关Q1和第二开关Q2保持断开(截止)状态。同时，第四开关Q4执行控制，使得响应于来自第四恒流控制电路单元115-4的控制信号，经过并流过第四恒流控制电路单元115-4的电流变成预设成驱动第一LED单元113-1至第四LED单元113-4的电流。

[0198] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元113-1、第二LED单元113-2、第三LED单元113-3和第四LED单元113-4。另外，如图4和图5中所示，在时刻t3，第三开关Q3截止，并且可以使用通过第四恒流控制电路单元115-4执行的恒流控制来形成阶梯输入电流。这里，电流控制电路单元118检测第四恒流控制电路单元115-4的电流，根据所检测的电流和参考电流之间的误差生成PWM信号，然后驱动第四开关Q4。因此，如图5中所示，在时间间隔t3至t4期间，响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400顺序地驱动，使得LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至第四LED单元113-4导通。这里，由于在一些间隔内PWM判决信号PWM1至PWM4相互重叠，因此在一些间隔内LED通道单元100至400中的两个或三个同时地驱动，在这种情况下，LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至第四LED单元113-4同时导通，因此以水平移动的DC电流的形式生成LED驱动电流。

[0199] 当纹波电压Vrec越过峰值并且逐渐减小时，LED单元以从第四LED单元113-4至第一LED单元113-1的顺序来顺序地截止。当第四LED单元113-4(在时刻t4)截止时，电流控制电路单元118检测到第四恒流控制电路单元115-4的电流不是预定值，反转第三开关控制信号S3，然后将第三开关Q3闭合(导通)。在这种情况下，第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2被保持在它们之前的状态，使得第一开关Q1和第二开关Q2保持断开(截止)状态。同时，电流流过第三恒流控制电路单元115-3，并且开始恒流控制，使得预设的电流被保持为驱动第一LED单元113-1至第三LED单元113-3。

[0200] 在这种情况下，电流控制电路单元118检测第三恒流控制电路单元115-3的电流，根据所检测的电流和参考电流之间的误差生成PWM信号，然后驱动第三开关Q3。因此，如图5中所示，在时间间隔t4至t5期间，响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400顺序地驱动，使得LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至第三LED单元113-3导通。这里，由于在一些间隔内PWM判决信号PWM1至PWM4相互重叠，因此在一些间隔内LED通道单元100至400中的两个或三个同时地驱动，在这种情况下，LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至第三LED单元113-3同时导通，因此以水平移动的DC电流的形式生成LED驱动电流。

[0201] 以上述间隔t0至t3期间执行的恒流控制的倒序，执行后续的电流控制操作，因此省去对其的详细描述。

[0202] 尽管已描述本示例性实施例使得借助多级恒流控制以阶梯形式增大或减小LED驱动电流，但本发明不限于此，并且用于恒流控制的参考电流可被设置成各种形式，使得LED驱动电流的波形也可改变。

[0203] 下文中，将参照图19和图20详细描述LED驱动电流的峰值电流控制和平均电流控制。

[0204] 图19是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中的PWM控制的细部框图。

[0205] 图20是示出根据本示例性实施例的LED发光装置中取决于PWM输出信号的LED驱动电流的波形的波形图。

[0206] 为了描述LED通道单元100至400响应于PWM判决信号PWM1至PWMn顺序地操作然后以在一些间隔内彼此重叠的形式生成LED驱动电流的操作，图19示出基于PWM判决信号PWM1至PWM4在各个LED通道单元100至400的第一级中实现的第一LED单元113-1至413-1。

[0207] 如图19中所示，当经整流的纹波电压Vrec变成第一LED单元113-1至413-1的驱动电压Vf1时，驱动各个LED通道单元100至400中的第一LED单元113-1至413-1。

[0208] 在这种情况下，如图18中所示，PWM输出判决单元34生成PWM判决信号PWM1至PWM4，并且将它们分别提供给电流控制电路单元118至418。响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400的电流控制电路单元118至418顺序地操作。

[0209] 也就是说，如图19中所示，响应于第一PWM判决信号PWM1，驱动LED通道单元1100。LED通道单元1100的电流控制电路单元118-1输出开关控制信号S1，使得第一LED单元113-1借助恒流控制电路单元110-1发光。也就是说，响应于第一PWM判决信号PWM1，由LED通道单元1100形成LED驱动电流Ch1。这里，LED通道单元1100的LED驱动电流Ch1形成与第一PWM判决信号PWM1相同的图案，例如，在构成2-分频信号Fs/2的单个周期的四个间隔期间的第三间隔内，没有LED驱动电流Ch1流动。

[0210] 接下来，响应于第二PWM判决信号PWM2，驱动LED通道单元2200。LED通道单元2200的电流控制电路单元218-1输出开关控制信号S1，使得第一LED单元213-1借助恒流控制电路单元210-1发光。也就是说，响应于第二PWM判决信号PWM2，由LED通道单元2200形成LED驱动电流Ch2。这里，LED通道单元2200的LED驱动电流Ch2形成与第二PWM判决信号PWM2相同的图案，例如，在构成2-分频信号Fs/2的单个周期的四个间隔期间的第一间隔内，没有LED驱动电流Ch2流动。

[0211] 此后，响应于第三PWM判决信号PWM3，驱动LED通道单元3300。LED通道单元3300的电流控制电路单元318-1输出开关控制信号S1，使得第一LED单元313-1借助恒流控制电路单元310-1发光。也就是说，响应于第三PWM判决信号PWM3，由LED通道单元3300形成LED驱动电流Ch3。这里，LED通道单元3300的LED驱动电流Ch3形成与第三PWM判决信号PWM3相同的图案，例如，在构成2-分频信号Fs/2的单个周期的四个间隔期间的第二间隔和第四间隔内，没有LED驱动电流Ch3流动。

[0212] 最后，响应于第四PWM判决信号PWM4，驱动LED通道单元4400。LED通道单元4400的电流控制电路单元418-1输出开关控制信号S1，使得第四LED单元413-1借助恒流控制电路单元410-1发光。也就是说，响应于第四PWM判决信号PWM4，由LED通道单元4400形成LED驱动电流Ch4。这里，LED通道单元4400的LED驱动电流Ch4形成与第四PWM判决信号PWM4相同的图案，例如，在构成2-分频信号Fs/2的单个周期的四个间隔期间的第一间隔和第三间隔内，没有LED驱动电流Ch4流动。

[0213] 因此，由于LED通道单元100至400响应于PWM判决信号PWM1至PWM4顺序地驱动，因此，可以以在一些间隔内相互重叠的水平移动的DC脉冲波形式生成的通过对LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至413-1的驱动电流求和而得到的总LED驱动电流ILED是。也就是说，在图20中，在2-分频信号Fs/2的单个周期中，在第一间隔内，LED通道单元1100的驱动电流Ch1和LED通道单元3300的驱动电流Ch3彼此重叠，在第二间隔内，LED通道单元1100的驱动电流Ch1、LED通道单元2200的驱动电流Ch2和LED通道单元4400的驱动电流Ch4彼此重叠，在第三间隔内，LED通道单元2200的驱动电流Ch2和LED通道单元3300的驱动电流Ch3彼此重叠，并且在第四间隔内，LED通道单元1100的驱动电流Ch1、LED通道单元2200的驱动电流Ch2和LED通道单元4400的驱动电流Ch4相互重叠。

[0214] 图21是根据本发明的示例性实施例的LED发光装置的框图。

[0215] 图22A和图22B分别是示出根据本示例性实施例的LED发光装置中在没有改进的LED截止间隔和具有改进的LED截止间隔的情况下的LED驱动电流波形的波形图。

[0216] 尽管图21只示出LED通道单元1100，但各个LED通道单元100至400具有相同的构造，使得它们响应于PWM判决信号PWM1至PWM4来操作。

[0217] 由于除了与LED单元113-1至113-4并联连接的第五LED单元113-5和对应的恒流控制电路单元110-5之外，图21中示出的根据示例性实施例的LED发光装置与以上针对图19描述的示例性实施例的LED发光装置相同，因此这里省去对相同元件的描述。

[0218] 第五LED单元113-5以比第一LED单元113-1的驱动电压Vf1低的驱动电压Vf5操作，并且恒流控制电路单元110-5和电流控制电路单元118以对应的驱动电压操作。也就是说，当输入AC电源低于第一LED单元113-1的驱动电压时，电流控制电路单元118(例如，图21中示出的电流控制电路单元)将用于操作第五LED单元113-5的控制信号S5输出给恒流控制电路单元110-5。此外，当输入AC电源等于或高于第一LED单元113-1的驱动电压时，电流控制电路单元118将用于阻止第五LED单元113-5操作的控制信号S5输出给恒流控制电路单元110-5。

[0219] 使用这个操作，在多级阶梯电流操作中，在输入功率低于第一LED单元113-1的驱动电压的情况下，第五LED单元113-5首先发光，从而减小LED截止间隔。也就是说，如图22A中所示，在没有第五LED单元113-5的情况下，例如，在输入电压小于第一LED单元113-1的驱动电压Vf1的间隔内，LED单元113-1至113-4不发光，因此在阶梯驱动电流的早期间隔内出现LED截止间隔A。

[0220] 然而，根据本示例性实施例，在这个早期间隔内，具有比LED单元113-1至113-4的驱动电压Vf1至Vf4低的驱动电压Vf5的第五LED单元113-5发光，从而将LED截止间隔A减小至由第五LED单元113-5实现的LED截止间隔B，如图22B中所示。

[0221] 如上所述，本发明的示例性实施例可具有使用多个通道构成的恒流控制电路单元，并且响应于通过分频和交错操作得到的PWM判决信号连续提供恒流控制电路单元的输出，使得LED发光装置的功率电路的成本可降低并且可实现尺寸小且重量轻的LED发光装置，这是因为只使用电阻器和电容器构成EMI滤波器并因此简化了LED发光装置的结构。

[0222] 此外，本发明额外设置有驱动电压Vf低的LED，从而减小光输出截止间隔。

[0223] 图23是示出根据本发明的示例性实施例的LED发光装置中通过分频得到的PWM判决信号的波形图。示例性实施例的电路构造与图17中的电路构造相同，因此这里将省去对其的详细描述。

[0224] 如图23中所示，PWM输出判决单元34使用参考PWM频率信号Fs和和2-分频信号Fs/2来输出n个PWM判决信号PWM1至PWMn。也就是说，PWM输出判决单元34使用参考信号Fs和分频的信号的逻辑表示来组合n个通道，然后生成PWM判决信号PWM1至PWMn。例如，当生成四个PWM判决信号时，可通过对参考信号Fs和2-分频信号Fs/2执行逻辑与(AND)运算来生成第一PWM判决信号PWM1，可通过对经反转的参考信号Fs和2-分频信号Fs/2执行逻辑与运算来生成第二PWM判决信号PWM2，可通过对参考信号Fs和经反转的2-分频信号Fs/2执行逻辑与运算来生成第三PWM判决信号PWM3，并且可通过对经反转的参考信号Fs和经反转的2-分频信号Fs/2执行逻辑与运算来生成第四PWM判决信号PWM4。因此，PWM判决信号PWM1至PWM4具有顺序地输出而相互不重叠的脉冲形式。

[0225] 以上描述了根据本示例性实施例的图16和图17中示出的使用AC电源的LED发光装置的操作。以上参照图4和图5描述了LED单元的发光操作。响应于PWM输出判决单元34生成的PWM判决信号PWM1至PWMn，各个LED通道单元100至400可顺序地操作。也就是说，如图5中所示，响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400顺序地驱动，使得LED通道单元100至400的第一LED单元113-1导通，因此LED驱动电流形成为连续电流的形状。

[0226] 图24是示出根据本示例性实施例的LED发光装置中取决于PWM输出信号的LED驱动电流的波形的波形图，该波形图类似于以上针对图20描述的波形图。然而，在这种情况下，图24示出基于图23的LED驱动电路的波形。如图23中所示，PWM输出判决单元34生成PWM判决信号PWM1至PWM4，并且将它们分别提供给电流控制电路单元118至418。响应于PWM判决信号PWM1至PWM4，LED通道单元100至400的电流控制电路单元118至418顺序地操作。也就是说，如图24中所示，LED通道单元1至4分别响应于第一PWM判决信号PWM1至第四PWM判决信号PWM4被驱动。

[0227] 因此，由于LED通道单元100至400响应于PWM判决信号PWM1至PWM4顺序地驱动，因此通过对LED通道单元100至400的第一LED单元113-1至413-1的驱动电流求和而得到的总LED驱动电流ILED可形成为连续的电流。

[0228] 如上所述，本发明的示例性实施例公开了如下内容：针对多个通道构造恒流控制电路单元并且响应于通过分频得到的PWM判决信号连续地提供恒流控制电路单元的输出，使得LED发光装置的功率电路的成本可降低并且可实现尺寸小且重量轻的LED发光装置，这是因为不需要单独提供由线圈和电容器构成的EMI滤波器。

[0229] 图25是示出根据本发明的示例性实施例的被实现为LED驱动电路封装的LED驱动电路的框图。

[0230] 如图25中所示，根据本示例性实施例的LED驱动电路封装1000可包括：整流单元12，用于接收AC电压Vac 11并且将AC电压Vac 11转换成纹波电压VBD；低压控制单元1200，用于使用整流单元12输出的纹波电压VBD生成驱动LED所需的各种类型的低压信号并且输出低压信号；以及LED驱动开关单元1300，用于控制将被供应给外部LED的电流，所述LED由纹波电压VBD供电。

[0231] 整流单元12可包括构成桥电路的多个二极管D1至D4，并且被配置为将AC电压Vac转换成纹波电压VBD并且输出纹波电压VBD。可借助LED驱动电路封装的外部连接端子将纹波电压VBD供应给外部LED。

[0232] 低压控制单元1200可包括：电路电源单元1210，用于使用整流单元12生成的纹波电压VBD生成可被作为供电电压供应给各种类型的内部电路的低压电源；电压检测单元1220，用于检测纹波电压VBD的大小；参考频率生成单元1230，用于使用电路电源单元1210生成的低压电源操作并且生成参考频率；以及参考脉冲生成单元1240，用于使用电路电源单元1210生成的低压电源操作，并且根据参考频率生成单元1230生成的参考频率和电压检测单元1220检测到的电压大小，生成控制LED驱动开关单元1300的操作所需的参考脉冲。

[0233] 为了实现上述电路，低压控制单元1200具有划分纹波电压VBD(即高电压)所需的电阻元件。

[0234] LED驱动开关单元1300可包括多个开关单元1310至1340和多个电流控制单元1350至1380。多个开关单元1310至1340可连接至形成单个通道的多个外部串联连接的LED LED1至LED4的各个阴极。

[0235] 多个电流控制单元1350至1380控制经由开关单元供应给LED的电流，使其为恒定电流。

[0236] 例如，当电压检测单元1220检测纹波电压VBD并且纹波电压达到预设阈值时，参考脉冲生成单元1240生成参考脉冲以将第一开关单元1310导通，使得第一开关单元1310进入导通状态，并且将剩下的第二开关单元1320至第四开关单元1340截止，使得开关1320至1340进入断开状态。使用这个操作，电流被施加给第一LED LED1并且随后第一LED LED1发光。在这种情况下，第一电流控制单元1350控制流过第一LED LED1和第一开关单元1310的电流，使其为恒定电流。

[0237] 接下来，当电压检测单元1220检测纹波电压VBD并且纹波电压达到另一预设阈值时，参考脉冲生成单元1240生成第二参考脉冲以将第二开关单元1320导通，使得第二开关单元1320进入导通状态，并且将剩下的第一开关单元1310、第三开关单元1330和第四开关单元1340截止，使得开关1310、1330和1340进入断开状态。使用这个操作，电流被施加给第一LED LED1和第二LED LED2并且随后第一LED LED1和第二LED LED2发光。在这种情况下，第二电流控制单元1360控制流过第一LED LED1和第二LED LED2和第二开关单元1320的电流，使其为恒定电流。

[0238] 接下来，当电压检测单元1220检测纹波电压VBD并且纹波电压达到另一预设阈值时，参考脉冲生成单元1240生成第三参考脉冲以将第三开关单元1330导通，使得第三开关单元1330进入导通状态，并且将剩下的第一开关单元1310、第二开关单元1320和第四开关单元1340截止，使得开关1310、1320和1340进入断开状态。使用这个操作，电流被施加给第一LED LED1至第三LED LED3并且随后第一LED LED1至第三LED LED3发光。在这种情况下，第三电流控制单元1370控制流过第一LED LED1至第三LED LED3和第三开关单元1330的电流，使其为恒定电流。

[0239] 接下来，当电压检测单元1220检测纹波电压VBD并且纹波电压达到另一预设阈值时，参考脉冲生成单元1240生成第四参考脉冲以将第四开关单元1340导通，使得第四开关单元1340进入导通状态，并且将剩下的第一开关单元1310至第三开关单元1330截止，使得开关1310至1330进入断开状态。使用这个操作，电流被施加给第一LED LED1至第四LED LED4并且随后第一LED LED1至第四LED LED4发光。在这种情况下，第四电流控制单元1380控制流过第一LED LED1至第四LED LED4和第四开关单元1340的电流，使其为恒定电流。

[0240] 电压检测单元120检测的纹波电压在周期性重复的同时增大和减小，使得上述由LED驱动开关单元1300执行的LED控制可允许阶梯电流流过LED通道CH1，在所述阶梯电流中，上升和下降纹波电压周期性重复。

[0241] 图26是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的平面图。图27是示出根据本示例性实施例的LED驱动电路封装的侧面剖视图。

[0242] 参照图26和图27，根据本示例性实施例的LED驱动电路封装1000可被实现为包括硅基板2000和印刷电路板(PCB)2100的多芯片封装(MCP)。

[0243] 也就是说，根据本示例性实施例的LED驱动电路封装1000包括PCB2100、粘结在PCB 2100的顶表面的硅基板2000和安装在PCB 2100的顶表面上的整流单元12和无源元件2900。

[0244] 可使用半导体制造工艺将图25中描述的低压控制电路单元1200和LED驱动开关单元1300a和1300b集成在硅基板2000中。图26示出两个驱动开关单元1300a和1300b被示出为驱动两个LED通道的示例性实施方式。

[0245] 可使用四个PN结二极管实现整流单元12。通常，作为PN结二极管，可以使用能够抑制大小是输入AC电压大小的大约1.5倍至2倍的反向电压的二极管。因此，为了在硅基板上同时一起实现整流单元和低压电路单元，可能需要用于在制造半导体器件期间将高压与低压隔离的额外工艺。因此，可以以如下方式实现用于构成整流单元12的二极管：使用各个元件等将二极管独立安装在PCB 2100上。

[0246] 同时，整流单元12中包括的二极管中的一些可被实现为诸如齐纳二极管或瞬态电压抑制(TVS)二极管的过压和冲击电压抑制器二极管，而非PN结二极管。本示例性实施例具有整流单元12，整流单元12的二极管没有在硅基板2000上实现并且被安装在PCB 2100上，从而能够在封装工艺中容易地改变这些元件。

[0247] 另外，无源电阻元件2900可以以单独个体元件的形式安装在PCB 2100上，而没有集成在硅基板2000中。

[0248] 由于本示例性实施例的电路通过从80 Vrms至265 Vrms的各种类型的AC电源供电和操作，因此它必须从AC电压获取功率(电压和电流)，这不同于通过单独的外部电源供电和驱动的典型电路。因此，低压控制电路单元1200的电路电源单元1210需要具有高功耗的无源电阻元件。在本示例性实施例中，只通过使用硅基板的半导体制造工艺，可能难以实现具有高功耗的无源元件，因此可在PCB 2100上安装具有高功耗的必要无源元件2900，以划分AC整流电压。

[0249] 在图26和图27中示出的示例性实施例中，在粘结硅基板2000的PCB2100的区域中，可形成上部散热焊盘3100。另外，在PCB 2100的底表面上，对应于其中形成由上部散热焊盘3100的区域，可形成下部散热焊盘3200。另外，为了容易地将热量从上部散热焊盘3100传递到下部散热焊盘3200，可在PCB 2100中形成直接接触上部散热焊盘3100和下部散热焊盘
3200的通孔2800。

[0250] 考虑到与PCB 2100的绝缘，可使用非导电粘合剂2700将硅基板2000粘结到上部散热焊盘31的顶部。

[0251] 同时，尽管在图中未示出，但在图26和图27中示出的实施例的修改形式中，可省去PCB 2100的上部散热焊盘3100，可使用非导电粘合剂2700将硅基板2000直接粘结到形成有通孔2800的区域。

[0252] 整流电路12和硅基板2000被布置成与PCB 2100的顶表面的中部相邻，并且可沿着PCB 2100的边缘在PCB 2100的顶表面上形成电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和2400。电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和2400可通过引线2300形成与整流单元12和硅基板2000的电连接。电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和2400可通过导电通孔2500电连接至PCB 2100的底表面上形成的外部连接电极2600。

[0253] 当通过引线2300形成电连接时，可形成电连接使得高压流过的引线和低压流过的引线在空间上被隔离，以消除其间的电干扰。对于这个操作，优选的是，被外部施加AC电源的电极焊盘L和N和被施加由整流单元12形成的纹波电压VBD的电极焊盘A和A'被布置成与整流单元12相邻，因此使用于电连接的引线的长度尽可能地短。

[0254] 上述的PCB 2100、硅基板2000、整流单元12、无源元件2900和键合引线2300可使用包括树脂材料等的各种类型的材料来形成一体化的部分3000，因此被一体地成型在一起。

[0255] 图28是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的平面图，并且图29是示出图28的LED驱动电路封装的侧面剖视图。

[0256] 图28和图29中示出的实施例具有包括硅基板2000和整流单元12的结构，使用半导体制造工艺将低压控制电路单元1200和LED驱动开关单元1300a和1300b集成在硅基板2000中，并且整流单元12被安装在硅基板2000的顶表面上。

[0257] 在本示例性实施例中，可使用导电或非导电粘合剂(由例如环氧化物材料制成)4100将构成整流单元12的高压二极管安装在硅基板2000上。在硅基板2000中，可在与集成了低压控制电路单元1200和LED驱动开关单元1300a和1300b的区域分隔开的区域中设置安装高压二极管所需的区域。

[0258] 此外，可在硅基板2000上形成用于形成电极焊盘4400和整流单元12之间的电连接的连接焊盘4200。引线4300可被键合到连接焊盘4200，以单独形成与整流单元12和与外部电极4400的连接。

[0259] 可将硅基板2000粘结到散热焊盘4800的顶部，以提供散热。可使用非导电粘合剂4700将硅基板2000和散热焊盘4800相互彼此粘结，以形成电绝缘体。

[0260] 上述的散热焊盘4800、硅基板2000、整流单元12和键合引线2300可使用诸如树脂材料等的各种类型的成型材料来形成一体化的成型部分3000，因此被一体地成型在一起。在成型部分3000的底表面上，可以在与散热焊盘4800分隔开的位置形成电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和4400。

[0261] 这些电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和4400可借助引线键合形成与硅基板2000的电连接，同时被用作用于从封装外部输入电信号/将电信号输出至封装外部的外部连接电极。

[0262] 与图26和图27中示出的示例性实施例类似，电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和4400可被形成为使得用于高压使用的电极焊盘和用于低压使用的电极焊盘分隔开。也就是说，被外部施加AC电源的电极焊盘L和N和被施加由整流单元12形成的纹波电压VBD的电极焊盘A和A'可被布置成与整流单元12相邻，从而使用于电连接的引线的长度能够尽可能地短。

[0263] 图30和图31是示出根据本发明的示例性实施例的图28的LED驱动电路封装中的硅基板顶表面上的端子布置和整流单元实现的示例的平面图。

[0264] 如图30中所示，整流单元12中包括的用于安装二极管的二极管安装焊盘5100和用于与成型部分3000的底表面上形成的电极焊盘L、N、A至F、A'至F'和4400形成电连接的连接焊盘4200可布置在硅基板2000的顶表面上。

[0265] 如图31中所示，可实现本发明的示例性实施例，使得使用导电粘合剂4100以个体元件的形式将整流单元12的一些二极管1100a安装在二极管安装焊盘5100上，并且使得将剩下的二极管1100b集成到硅基板中。

[0266] 可实现本发明的另一示例性实施例，使得使用导电粘合剂4100以个体元件的形式将整流单元12中使用的所有二极管安装在二极管安装焊盘5100上。

[0267] 图32是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装中的电极焊盘布置以及电极焊盘和LED之间的连接的示图。

[0268] 在图32中，电极焊盘A、B、C、D和E可连接至形成一个通道CH1的LED LED1至LED4，并且电极焊盘A'、B'、C'、D'和E'可连接至形成另一通道CH2的LED LED5至LED8。电极焊盘F和F'可用于调节流过各个LED通道的电流。可使用分别连接至封装外部的各种类型的电气电子部件(例如，电阻器、电容器、电感器或晶体管)执行这种电流调节。

[0269] 如图32中所示，被施加AC电源的电极焊盘L和N可形成在驱动电路封装的一侧，并且与LED连接的电极焊盘A至F和A'至F'可在除了最靠近被施加AC电源的电极焊盘L和N的那侧之外的剩余各侧上以对称方式在多个通道之间进行布置。

[0270] 图32示出被实现为两个通道的LED之间的连接，但本发明不限于这个连接。可根据想要驱动的LED的数量和想要供应给LED的电流量确定各种数量的通道，使得电极焊盘的布置结构可以改变。

[0271] 图33是示出根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装中的电极焊盘布置以及电极焊盘和散热焊盘之间的连接的示图。

[0272] 在图33中，用作电源的AC电压作为正(+)电压和负(-)电压交替施加给电极焊盘L和N。另外，由整流单元12向电极焊盘A和A'施加单向纹波电压VBD。也就是说，高压被瞬时施加给电极焊盘L、N、A和A'。

[0273] 因此，如图33中所示，必须在电极焊盘L、N、A和A'之间实现用于绝缘的分离距离x1和x2。例如，分离距离x1和x2的范围可从最小的1mm至最大的5.2mm。如上所述，由于工作电压可具有从80 Vrms至265 Vrms的值，因此可根据工作电压在上述范围内适当调节分离距离x1和x2。分离距离x1和x2可随着Vrms的增大而增大。

[0274] 另外，在图28和图29的示例性实施例中，可增大散热焊盘4800的面积以得到高散热效果。然而，如果过度增大具有传导性的散热焊盘4800的面积，则可能无法实现提供被施加高压的电极焊盘L、N、A和A'之间的绝缘的分离距离。因此，散热焊盘4800可被形成为使得提供与电极焊盘L、N、A和A'的绝缘的分离距离x3被实现。分离距离x3可被形成为基本上等于分离距离x1和x2。

[0275] 图34是应用根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装的发光模块的示例的示图。

[0276] 如图34中所示，当应用根据本发明的示例性实施例的LED驱动电路封装时，LED驱动电路封装1000和各个通道CH1和CH2的LED可被一起布置在发光模块的板8100的一个表面上。

[0277] 具体地，通道CH1和CH2的LED针对每个通道排列成行，并且LED驱动电路封装1000位于各个通道的LED之间，使得提供有效照明的LED的布置成为可能。

[0278] 同时，可在发光模块8000的基板8100上设置散热装置，该散热装置用于有效释放从LED驱动电路封装1000和LED LED1至LED8散发的热量。

[0279] 图35是示出可应用于以上针对图3、图4、图5和图6描述的本发明的LED发光装置的LED芯片的示例的示图。

[0280] 如图35中所示，应用于上述本发明的LED发光装置的LED芯片5000可被实现为包括多个LED单元C1至C20的多单元LED芯片。LED芯片5000中包括的多个LED单元C1至C20中的每个与邻近的LED单元形成电连接，从而形成单个集成的串联连接结构。

[0281] 根据图3中描述的示例性实施例的LED单元13-1至13-4中的每个可被实现为单个LED或彼此串联或并联连接的多个LED。在图35的LED芯片中，形成单行的LED单元可被用作单个LED单元。例如，第一行5100中的LED单元C1至C5可形成第一LED单元，第二行5200中的LED单元C6至C10可形成第二LED单元，第三行中的LED单元C11至C15可形成第三LED单元，并且第四行5400中的LED单元C16至C20可形成第四LED单元。

[0282] 如图3中所示，LED发光装置的LED单元输入和输出驱动电流，并且具有与开关形成电连接的节点。在图35的LED芯片中，单元C6、C11和C16上形成通往芯片外部的电引线的端子单元T1至T3和An、Ca可被形成为输入/输出驱动电流并且与开关形成电连接。端子单元An、Ca和T1至T3中的每个可形成为焊盘形状，该焊盘具有预定面积并且被键合至用于与外部形成电连接的引线。

[0283] 图36是示出使用图35的多单元LED芯片的LED封装的平面图。

[0284] 图36的LED封装可包括：板6100，在其中部具有晶片附着区6200；LED芯片5000，附着于晶片附着区6200；和多个电极焊盘单元P1至P5，围绕晶片附着区6200形成并且被配置为通过引线w1至w5与LED芯片5000的端子单元An、Ca和T1至T3形成电连接。

[0285] 尽管在图中未示出，但在晶片附着区6200上可形成有效扩散和释放LED芯片所生成的热量的散热焊盘。另外，在与板的附着有LED芯片5000并且上面形成有电极焊盘单元P1至P5的一个表面相对的表面上，可形成与电极焊盘单元P1至P5一一对应的多个端子单元，以与电极焊盘单元P1至P5形成电连接。这些端子单元可连接至整流电路单元并且可被配置为输入/输出驱动电流并且创建与开关的连接。

[0286] 图37A和图37B是示出可应用于上述LED发光装置的LED封装的示例性实施例的示图。图37A是示出LED封装的附着有LED芯片的表面的示图，并且图37B是示出其相对表面的示图。

[0287] 如图37A中所示，根据本发明的示例性实施例的LED封装可包括：板7100，具有在其中部形成的晶片附着区7200；多个LED芯片7310至7340，附着于晶片附着区；和多个电极焊盘单元P1至P5，围绕晶片附着区6200形成。

[0288] 图37A中示出的LED封装具有单个LED芯片形成单个LED单元的结构，其中，可通过多个电极焊盘单元P1至P5形成LED单元之间的电连接。

[0289] 例如，第一LED芯片7310的p型电极7310p可被引线键合至第一电极焊盘单元P1，第一LED芯片7310的n型电极7310n和第二LED芯片7320的p型电极7320p可被共同引线键合至第二电极焊盘单元P2，第二LED芯片7320的n型电极7320n和第三LED芯片7330的p型电极7330p可被共同引线键合至第三电极焊盘单元P3，第三LED芯片7330的n型电极7330n和第四LED芯片7340的p型电极7340p可被共同引线键合至第四电极焊盘单元P4，并且第四LED芯片
7340的n型电极7340n可被引线键合至第五电极焊盘单元P5。

[0290] 使用这个连接结构，四个LED芯片形成它们彼此串联连接的连接结构。另外，第一电极焊盘单元P1和第五电极焊盘单元P5连接至整流电路单元，并且第二电极焊盘单元P2至第四电极焊盘单元P4被分别连接至多个开关，从而使LED单元能够如上所述顺序地驱动。

[0291] 如图37A中所示，p型电极7310p、7320p、7330p或7340p和n型电极7310n、7320n、7330n或7340n形成在LED芯片7310至7340中的每个的顶表面上彼此对角交叉的拐角处。另外，LED芯片7310至7340可被布置成2×2矩阵形式，并且可被布置成使得每个LED芯片的一个电极与单个邻近的LED芯片的电极相邻。凭借这个布置，可实现围绕晶片附着区7200形成的电极焊盘和各个LED芯片的电极之间的引线键合，使得被键合的引线没有彼此相交或干扰。

[0292] 同时，如图37B中所示，在与图37A中示出的板的一个表面相对的表面上，可形成与电极焊盘单元P1至P5一一对应的多个端子单元T1至T5，以与电极焊盘单元P1至P5形成电连接。端子单元T1至T5与其它外部板上的电路图案等电接触，从而形成如上所述的LED芯片、整流电路单元和开关之间的电连接。另外，在附着有LED芯片7310至7340的那部分下方的表面的对应部分上，可形成用于有效扩散和释放从LED芯片7310至7340散发的热量的散热焊盘7500。

[0293] 图38A和图38B是示出可应用于上述的LED发光装置的LED封装的示例性实施例的示图。图38A是示出LED封装的附着有LED芯片的表面的示图，并且图38B是示出其相对表面的示图。

[0294] 与图37A和图37B的上述LED封装类似，根据本示例性实施例的LED封装可包括：板81，具有在其中部形成的晶片附着区8200；多个LED芯片8310至8340，附着于晶片附着区；和多个电极焊盘单元P1至P6，围绕晶片附着区形成。

[0295] 图38A的LED封装具有以下结构：LED芯片8310和LED芯片8320借助电极焊盘单元P2形成串联连接，并且LED芯片8330和LED芯片8340借助电极焊盘单元P5形成串联连接。

[0296] 在LED芯片的连接结构中，如图38A中所示，当在电极焊盘单元P3和电极焊盘单元P4之间形成电连接时，四个LED芯片8310至8340可相互串联连接。在这种情况下，第一电极焊盘单元P1和第六电极焊盘单元连接至整流电路单元，并且电极焊盘单元P2、电极焊盘单元P3或P4和电极焊盘单元P5各自连接至多个开关，从而使LED单元能够如上所述顺序地驱动。

[0297] 同时，在图38A的LED封装中，当电极焊盘单元P1和电极焊盘单元P4彼此电连接并且电极焊盘单元P3和电极焊盘单元P6彼此电连接时，形成以下的电连接结构：两个串联连接的LED芯片8310和8320和两个串联连接的LED芯片8330和8340彼此并联连接。在这种情况下，电极焊盘单元P1或P4和电极焊盘单元P3或P4连接至整流电路单元，并且电极焊盘单元P2和电极焊盘单元P5可连接至开关。以此方式，两个LED芯片8310和8320可顺序地驱动，并且两个LED芯片8330和8340可顺序地驱动。在这个电连接结构中，相比于图37A和图37B中示出的LED芯片的连接结构，需要一半的驱动电压和双倍的驱动电流。

[0298] 如图38A中所示，LED芯片和电极焊盘单元之间的电连接已改变，因此可在必要时形成合适的电连接结构。

[0299] 同时，与图37A的实施例类似，可以在图38A中示出的LED芯片8310至8340中的每个的顶表面上彼此对角交叉的拐角处单独地形成具有两个极性的电极，并且LED芯片8310至8340可被布置成2×2的矩阵形式。每个LED芯片的一个电极可被布置成与单个邻近的LED芯片的电极相邻。

[0300] 另外，如图38B中所示，在与图38A中示出的板的一个表面相对的表面上，可形成与电极焊盘单元P1至P6一一对应的多个端子单元T1至T6，以与电极焊盘单元P1至P6形成电连接。端子单元T1至T6与其它外部板上的电路图案等电接触，从而形成如上所述的LED芯片、整流电路单元和开关之间的电连接。另外，在附着有LED芯片8310至8340的那部分下方的表面的对应部分上，可形成用于有效扩散和释放从LED芯片8310至8340散发的热量的散热焊盘8500。

[0301] 已描述以上针对图3、图4和图5、图6、图7、图8、图9和图10描述的示例性实施例，使得LED驱动电流使用多级恒流控制以阶梯形式增大或减小。然而，可通过不同地设置用于恒流控制的参考电流来修改LED驱动电流的波形。

[0302] 如上所述，使用AC电压以恒定电流顺序地驱动串联连接的LED，使得可如图4和图5中所示提供以阶梯形式增大或减小的电流，因此提供接近等于AC电压的正弦波的LED驱动电流，从而能够解决与功率因数、THD等相关的问题。

[0303] 此外，控制每级的电流具有恒定大小，使得即使发生AC电压变化(失真、或电压大小增大或减小)，也可提供恒定的驱动电流。因此，AC驱动的LED的光输出效率可提高。

[0304] 图39是示出根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的AC电流的截止间隔的波形图。

[0305] 图39示出以上针对图3、图4和图5描述的使用AC电源的LED发光装置的输入电压和输入电流的波形的两个周期。

[0306] 参照图4和图39，使用AC电源的LED发光装置具有“LED截止间隔”，在LED截止间隔内，没有向多个LED单元13-1至13-N施加电流，因此LED没有发光。LED单元13-1至13-4的不发光区域是第一周期的t0之前的间隔和从第一周期的t7至第二周期的t0的间隔。在纹波电压变得最小时产生不发光区域。

[0307] 因此，本发明的示例性实施例提供使用AC电源的LED发光装置，在该LED发光装置中，多个LED单元可在整个间隔期间发光，而不产生上述的不发光区域。

[0308] 图40是根据本发明的示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的框图。

[0309] 参照图40，根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置可包括AC电源11、整流电路单元12、多个LED单元13-1至13-N、多个开关14-1至14-N、多个恒流控制电路单元15-1至15-N、电流比较单元16和光输出补偿单元20。

[0310] 除了根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置还包括光输出补偿单元20之外，根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的构造与上述针对图3描述的根据示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的构造基本上相同。

[0311] 因此，为了简化描述，这里将省去对根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置的AC电源11、整流电路单元12、多个LED单元13-1至13-N、多个开关14-1至14-N和多个恒流控制电路单元15-1至15-N的详细描述。

[0312] 然而，相比于以上针对图3描述的示例性实施例，根据本示例性实施例的电流比较单元16还输出控制信号SC。

[0313] 电流比较单元16可从恒流控制电路单元15-1至15-N接收流过多个开关14-1至14-N的电流i1至iN，并且生成用于控制光输出补偿单元20的开关22的导通/截止的开关控制信号SC。

[0314] 也就是说，电流比较单元16接收电流i1至iN，使得当电流中的任一个达到预设值时，电流比较单元16输出用于将开关22切换至断开(截止)或闭合(导通)状态的控制信号。

[0315] 例如，电流比较单元16从恒流控制电路单元15-1至15-N接收电流i1至iN，使得当电流i1达到最小值时，电流比较单元16输出用于将开关22切换至断开(截止)状态的控制信号SC，并且当电流iN达到最大值时，电流比较单元16输出用于将开关22切换至闭合(导通)状态的控制信号SC。

[0316] 参照图40，光输出补偿单元20包括限流单元21、开关22、开关控制单元23、电容器C、第一二极管D1和第二二极管D2。

[0317] 限流单元21的一端连接至整流电路单元12的输出端。限流单元21的另一端连接至第一二极管D1的阳极。限流单元21是控制通过第一二极管D1提供给电容器C的电流和充入电容器C的电流的大小的电路，并且可由至少一个电阻器件构成。

[0318] 第一二极管D1的阴极连接至电容器C的一端。电容器C的另一端连接至开关22。

[0319] 图40示出一个电容器C，但可由相互串联或并联连接的多个电容器实现电容器C。

[0320] 可通过使用设置有反向二极管的场效应晶体管(FET)器件来构造本公开的开关22。电容器C的另一端可连接至开关22的漏极端子。接地电极可连接至开关22的源极端子。
开关控制单元23可连接至开关22的栅极端子。

[0321] 开关控制单元23接收从电流比较单元16输入的控制信号SC，并且将控制信号输出至开关22的栅极端子，该控制信号根据控制信号SC控制开关22的断开(截止)/闭合(导通)状态。

[0322] 第二二极管D2的阳极连接至第一二极管D1和电容器C的节点。第二二极管D2的阴极连接至第一LED单元13-1和限流单元21的节点。

[0323] 在本示例性实施例中，第一二极管D1和第二二极管D2可用于LED。如果通过第一二极管D1和第二二极管D2实现LED，则LED发光装置的发光效率可提高。

[0324] 将参照图41和图42描述光输出补偿单元20的操作和如上所述彼此相关的多个LED单元13-1至13-N的发光操作。

[0325] 图41是示出根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中提供给LED的AC电压和AC电流的波形的波形图。

[0326] 图42是示出随时间推移的根据本示例性实施例的使用AC电源的LED发光装置中设置的开关的控制信号的波形、流过开关的电流的波形和提供给LED的电流的波形的波形图。

[0327] 图41和图42示出LED单元的数量是4(也就是说，N＝4)的情况。因此，将描述在图40中N的值被设置成4的情况的示例。

[0328] 图41和图42示出整流电路单元11提供的纹波电压的两个周期。可在纹波电压的剩余周期中执行相同操作，因此为了简洁起见，只示出两个周期。

[0329] 当提供给多个LED单元13-1至13-4的纹波电压的大小增大并且变成第一LED单元13-1的驱动电压(正向电压)Vf1时，电流流过第一LED单元13-1，使得第一LED单元13-1发光(图4和图5的时刻t0)。这里，第一开关14-1至第四开关14-4被初始设置成闭合状态(导通状态)。输入电压Vf1是使第一LED单元13-1能够导通的阈值电压，并且与输入电压Vf1对应的电流流过经由第一LED单元13-1通往第一恒流控制电路单元15-1的路径。在这种情况下，第一开关14-1保持导通状态，并且响应于来自第一恒流控制电路单元15-1的控制信号，均匀地控制经过第一恒流控制电路单元15-1的电流。第一恒流控制电路单元15-1执行恒流控制，使得被预设成驱动第一LED单元13-1的参考电流可流动。第一LED单元13-1开始发光的操作对应于图41和图42中的时间间隔t0至t1。

[0330] 随后，当纹波电压的大小进一步增大并且施加给多个LED单元13-1至13-N的电压变成第一LED单元13-1和第二LED单元13-2的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf2时)，电流流过第二LED单元13-2，使得第二LED单元13-2发光(图4和图5的时刻t1)。这里，输入电压Vf2是使第一LED单元13-1和第二LED单元13-2能够导通的阈值电压，并且与输入电压Vf2对应的电流流过经由第二LED单元13-2通往第二恒流控制电路单元15-2的路径。在这种情况下，电流比较单元16感测到第二恒流控制电路单元15-2的电流i2是预设值，并且生成用于将第一开关14-1断开(截止)的第一开关控制信号S1。同时，第二开关14-2保持导通状态，并且响应于来自第二恒流控制电路单元15-2的控制信号执行控制，使得流过第二恒流控制电路单元15-2的电流变成与被预设成驱动第一LED单元13-1和第二LED单元13-2二者的参考电流相同。

[0331] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1和第二LED单元13-2。如图41和图42中所示，第一开关14-1截止，并且可通过第二恒流控制电路单元15-2的恒流控制形成阶梯输入电流。

[0332] 与上述过程类似，当纹波电压进一步增大并且施加给多个LED单元13-1至13-N的电压变成第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf3时)，电流流过第三LED单元13-3使得第三LED单元13-3发光(在图41和图42的时刻t2)。这里，输入电压Vf3是使第一LED单元13-1至第三LED单元13-3能够导通的阈值电压，并且与输入电压Vf3对应的电流流过经由第三LED单元13-3通往第三恒流控制电路单元15-3的路径。在这种情况下，电流比较单元16感测到第三恒流控制电路单元15-3的电流i3是预设值，并且生成第二开关控制信号S2，以将第二开关14-2断开(截止)。同时，第三开关14-3保持导通状态，并且响应于来自第三恒流控制电路单元15-3的控制信号执行控制，使得流过第三恒流控制电路单元15-3的电流变成与被预设成驱动第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流相同。

[0333] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1至第三LED单元13-3。如图41和图42中所示，在时刻t2，第二开关14-2截止，并且可通过第三恒流控制电路单元15-3的恒流控制形成阶梯输入电流。

[0334] 与上述过程类似，当纹波电压进一步增大并且施加给多个LED单元13-1至13-N的电压变成第一LED单元13-1至第四LED单元13-4的驱动电压时(当纹波电压的大小变成Vf4时)，电流流过第四LED单元13-4使得第四LED单元13-4发光(在图41和图42的时刻t3)。这里，输入电压Vf4是使第一LED单元13-1至第四LED单元13-4全部能够导通的阈值电压，并且与输入电压Vf4对应的电流流过经由第四LED单元13-4通往第四恒流控制电路单元15-4的路径。在这种情况下，电流比较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i4是预设值，并且生成第三开关控制信号S3，以将第三开关14-3断开(截止)。同时，第四开关14-4保持导通状态，并且响应于来自第四恒流控制电路单元15-4的控制信号执行控制，使得流过第四恒流控制电路单元15-4的电流变成与被预设成驱动第一LED单元13-1至第四LED单元13-4的参考电流相同。

[0335] 使用这个操作，可执行控制，使得恒定电流流过第一LED单元13-1至第四LED单元13-4。如图41和图42中所示，在时刻t3，第三开关14-3截止，并且可通过第四恒流控制电路单元15-4的恒流控制形成阶梯输入电流。

[0336] 此外，在本示例性实施例中，当第四恒流控制电路单元15-4的电流i4达到第一预设值时，电流比较单元16生成用于将光输出补偿单元20的开关22闭合(导通)的控制信号SC。

[0337] 当输入控制信号SC时，开关控制单元23将开关22闭合(导通)。然后，电流流过整流电路单元12、限流单元21、第一二极管D1、电容器C和开关22，并且电容器C被充入经过整流电路单元12整流的纹波电压。

[0338] 从开关控制单元23输出至开关22的栅极端子的信号是脉宽调制(PWM)信号。在开关22导通的时间期间，电容器C被充入电压。随后，当纹波电压越过峰值并且逐渐减小，并且第四恒流控制电路单元15-4的电流i4达到第二预设值时，生成用于将光输出补偿单元20的开关22断开(截止)的控制信号SC。

[0339] 当输入用于将开关22断开(截止)的控制信号SC时，开关控制单元23将开关22断开(截止)。然后，所形成的从整流电路单元12至电容器C的电流路径消失，使得纹波电压充入电容器C的操作停止。

[0340] 图41和图42示出电流比较单元16在时刻t3输出用于将开关22闭合(导通)的控制信号SC，并且在时刻t4输出用于将开关22断开(截止)的控制信号SC。然而，用于将开关22导通或截止的时间可改变。

[0341] 然而，为了避免输入功率的质量特性劣化，在本示例性实施例中，在大多数电流流过多个LED单元13-1至13-N的时间期间，可用电流充入电容器C。

[0342] 当纹波电压越过峰值并且逐渐减小时，LED单元以从第四LED单元13-4至第一LED单元13-1的顺序来顺序地截止。

[0343] 当提供给多个LED单元13-1至13-4的纹波电压的大小减小并且变成第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的驱动电压Vf3时，第四LED单元13-4截止(时刻t4)。在这种情况下，电流比较单元16感测到第四恒流控制电路单元15-4的电流i4不是预设值，并且输出用于将第三开关14-3闭合(导通)的第三开关控制信号S3，使得第三开关14-3导通。电流比较单元
16输出第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2,以保持之前的状态，使得第一开关14-
1和第二开关14-2保持它们的断开(截止)状态。同时，第三开关14-3保持的导通状态，并且响应于来自第三恒流控制电路单元15-3的控制信号，第三恒流控制电路单元15-3开始恒流控制，使得保持被预设成驱动第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的参考电流。第一LED单元13-1至第三LED单元13-3的发光操作对应于图41和图42中的时间间隔t4至t5。

[0344] 当纹波电压的大小进一步减小并且变成第一LED单元13-1和第二LED单元13-2的驱动电压Vf2时，第三LED单元13-3截止(时刻t5)。在这种情况下，电流比较单元16感测到第三恒流控制电路单元15-3的电流i3不是预设值，并且输出用于将第二开关14-2闭合(导通)的第二开关控制信号S2，使得第二开关14-2导通。电流比较单元16输出用于保持之前状态的第一开关控制信号S1，使得第一开关14-1保持其断开(截止)状态。同时，第二开关14-2保持导通状态，并且响应于来自第二恒流控制电路单元15-2的控制信号，第二恒流控制电路单元15-2开始恒流控制，使得保持被预设成驱动第一LED单元13-1和第二LED单元13-2的参考电流。第一LED单元13-1和第二LED单元13-2的发光操作对应于图41和图42中的时间间隔t5至t6。

[0345] 与上述过程类似，当纹波电压的大小进一步减小并且变成第一LED单元13-1的驱动电压Vf1时，第二LED单元13-2截止(时刻t6)。在这种情况下，电流比较单元16感测到第二恒流控制电路单元15-2的电流i2不是预设值，并且输出用于将第一开关14-1闭合(导通)的第一开关控制信号S1，使得第一开关14-1导通。电流比较单元16输出用于保持之前状态的第二开关控制信号S2至第四开关控制信号S4，使得第二开关14-2至第四开关14-4保持断开(截止)状态。同时，第一开关14-1保持导通状态，并且响应于来自第一恒流控制电路单元15-1的控制信号，第一恒流控制电路单元15-1开始恒流控制，使得保持被预设成驱动第一LED单元13-1的参考电流。第一LED单元13-1的发光操作对应于图41和图42中的时间间隔t6至t7。

[0346] 当纹波电压进一步减小并且施加给多个LED单元13-1至13-N的电压变成第二二极管D2的阈值电压Vd时，形成通往电容器C、第二二极管D2和第一LED单元13-1的电流路径。然后，第一LED单元13-1因电容器C提供的电流而发光。第一LED单元13-1的发光操作对应于图41和图42中的时间间隔t7至t8。

[0347] 在本示例性实施例中，第二二极管D2的阈值电压Vd被设置成低于第一驱动电压Vf1，并且可改变。例如，如果第二二极管D2的阈值电压Vd被设置成第二驱动电压Vf2，则第一LED单元13-1和第二LED单元13-2的发光操作可对应于图41和图42中的时间间隔t6至t10。

[0348] 如所描述的，在本示例性实施例中，在针对图3描述的根据示例性实施例的LED不发光间隔，将充入光输出补偿单元20的电容器C中的电流施加给LED单元，使得LED发光装置可持续地发光，而不产生不发光间隔(LED截止间隔)。

[0349] 通过重复上述间隔t0至t8期间执行的恒流控制来执行后续的电流控制操作，因此这里将省去对其的详细描述。

[0350] 已描述本示例性实施例，使得通过多级恒流控制使LED驱动电流以阶梯形式增大或减小。然而，本公开不限于此。可通过不同地设置用于恒流控制的参考电流来改变LED驱动电流的波形。

[0351] 在本示例性实施例中，可使用AC电压以恒定电流顺序地驱动串联连接的LED，使得可如图41和图42中所示提供以阶梯形式增大或减小的电流，因此提供接近等于AC电压的正弦波的LED驱动电流，从而能够解决与功率因数、THD等相关的问题。

[0352] 此外，控制每级的电流具有恒定大小，使得即使发生AC电压变化(失真、或电压大小增大或减小)也可提供恒定的驱动电流。因此，可提高AC驱动的LED的光输出效率。

[0353] 此外，通过使用电容器C中充入的电流，在由于AC电源导致LED不发光的区域中可驱动LED单元，使得LED发光装置可在AC电源的整个间隔期间发光，而不产生不发光间隔(LED截止间隔)。

[0354] 本领域的技术人员将清楚，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明意图是涵盖本发明的修改和变化，只要这些修改和变化落入权利要求书及其等同物的范围内。