用于可變電壓輸入的led驅動系統及方法
【專利摘要】基于多個發光二極管LED在任何給定時間處的電壓及電流要求而驅動所述LED。按照所提供的輸入電壓來調適所述LED的所述驅動。根據所述輸入電壓及電流而使用一系列開關(例如，MOSFET)來選擇性地使所述LED照明，其中隨所述輸入電壓或電流增加，越來越多的LED被點亮。在一種配置中，所述開關經驅動以提供調光功能。例如，可使用X10通信協議遠程地控制所述LED。本發明還提供一種直流實施方案。在替代實施例中，所述LED在光電二極管模式中使用以與遠程控制器或其它燈泡通信。
【專利說明】用于可變電壓輸入的LED驅動系統及方法
[0001]相關申請案交叉參考
[0002]本申請案主張2011年6月29日提出申請的共同擁有同在申請中的第61 /502，380號美國臨時專利申請案的優先權，所述美國臨時專利申請案的全部內容以引用的方式并入本文中。
【技術領域】【背景技術】
[0003]本發明涉及用于照明發光二極管(LED)的LED驅動系統及LED驅動方法的領域。
[0004]更明確地說，本發明涉及在照明應用中驅動LED。目前，LED驅動器電路是復雜的且通常包含反饋電路以使穿過LED的電流保持恒定。舉例來說，頒予雷德(Rader)等人的第6，836,157號美國專利教不以至少兩種模式并行驅動的多個LED。在第一模式中,在第一電壓下驅動LED。在后續模式中，在相繼較高電壓下驅動LED。監視每一 LED的正向壓降，且驅動器基于LED正向壓降中的最大者而從第一模式切換到相繼模式。穿過每一 LED的電流受參考電流控制，所述參考電流穿過第一數控可變電阻電路且使LED電流定向穿過第二數控可變電阻電路，所述第二數控可變電阻電路與第一可變電阻電路大致具有已知比率且與LED串聯連接。基于第一電流與第二電流的比較而更改數字計數，且基于所述數字計數同時更改第一可變電阻電路及第二可變電阻電路。
[0005]然而，在一些照明應用中，一起驅動多個LED以實現必需照度。在這些照明應用中，LED同時被激活并點亮。舉例來說，頒予費爾南德斯(Fernandez)的第6，756，893號美國專利教示安裝于環繞主要車輛光源(例如前燈)的基座上的多個發光二極管。控制電路感測主要光源何時不能提供必需光并將電力施加到發光二極管，使得車輛可安全地繼續行進而不具有由主要光源提供的功能的損失。LED還用于例如通常用于住宅應用中以給人行道照明或在庭院或花園中提供裝飾性照明的花園燈或室外燈的應用中，如陳(Chen)在揭示并入有LED的低電壓花園燈的第2007 / 0091598號美國專利申請公開案中所教示。
[0006]LED應用的另一此類實例是頒予韋斯(Weiss)等人的第5，896，084號美國專利，所述美國專利教示用于汽車的尾燈組合件，其中后燈、剎車燈及轉向信號燈中的至少一者由LED構成且具有用于針對給定電壓范圍以恒定電流操作LED的控制裝置。
[0007]另外，頒予斯洛夫斯基(Slowski)的第7，685，753號美國專利教示一種照射式淺的防風雨招牌標志，所述照射式淺的防風雨招牌標志具有借助隱藏于所述標志中的微型LED燈的個別三維背側照明/前側/側及/或輪廓照明。
[0008]LED驅動器電路的其它改善包含調光能力的添加、電流控制的改進及設計簡化。頒予魏(Wei)等人的第US2010 / 0295478A1號美國專利申請公開案教示經調適以與電力供應器及用以提供穩定調光性能的相位控制調光器耦合的LED驅動電路。此外，頒予蘇祖基(Suzuki)的第US2011 / 0140622A1號美國專利申請公開案描述一種使用相位控制的調光電路進行恒定電流驅動的LED驅動電路，其中包含有泄流電路。頒予許(Shiu)等人的第7，977，891號美國專利教示包括晶體管開關及反饋控制器的LED驅動電路。本發明使用用于電流控制的電壓感測反饋。頒予揚(Yan)等人的第US2009 / 0315480A1號美國專利申請公開案是具有功率因數校正的亮度可調整LED驅動電路。頒予大橋(Ohashi)等人的第US2010 / 0072898A1號美國專利申請公開案教示具有使用切換裝置來控制電流流量的串聯連接的LED的LED驅動電路，且另一專利(即，頒予汪(Uang)等人的第7138770號美國專利)為由AC電力供應器直接激活的LED驅動電路。所述LED通過橋式整流器電路內的放置而直接驅動。
[0009]上文所提及專利及申請案教示LED串的LED驅動電流的調節，但不教示對用于驅動電流的控制的LED串進行重新配置。
[0010]大多數LED是電流裝置且以為供應電壓的函數的特定電流電平操作。當電壓增加超過最優電平時，電流相當快地增加。常規LED驅動器電路基本上為調節輸出電壓或電流的電力供應器單元。不利用以下事實:通常將許多LED—起連成一串以具有跨越所述串的適當壓降。
[0011]需要用于此照明的較節能LED驅動方法。本發明的方法及系統提供上述及其它優點。
【發明內容】
[0012]本發明涉及一種用于驅動發光二極管(LED)的系統及方法，其中輸入電壓是可變的。所述可變輸入LED驅動系統及方法包含控制器，所述控制器感測輸入電壓且使用一系列開關適應性地配置所述LED到電壓源的連接。所述控制器可包含數字電路或模擬電路或者數字電路與模擬電路的組合。所述控制器確定連接到多個LED的電路上的開關設定。或者，所述控制器可感測跨越所述LED的電壓或穿過所述LED的電流以確定所述開關設定。隨著跨越所述LED或所述輸入中的電壓增加，所述控制器將越來越多的LED逐步地點亮。
[0013]在用于驅動LED的所述系統及方法的另一實施例中，其中所述輸入是可變的，所述控制器可閉合開關的任何組合以繞過對應LED以匹配所述必需電壓及電流。
[0014]所揭示可重新配置LED系統包含多個經電連接LED。每一 LED具有展現第一極性(例如，正)的電連接及擁有第二極性(例如，負)的電連接；或反之亦然。還附接擁有第一極性(例如，正)及第二極性(例如，負)的電源，所述電源可為AC、經整流AC或DC。所述經整流AC電源可包含至少一個波形濾波器。至少一個開關連接于所述電源的所述第一極性與所述經電連接LED中的至少一者的所述第一極性之間。所述系統還使用用于監視供應到所述多個經電連接LED的電壓及電流中的至少一者及用于控制切換的控制器，使得所述可重新配置LED系統可適應所述電源中的電壓變化。所述LED中的任何LED可被正向偏置或被反向偏置。經反向偏置LED可充當光電二極管。所述可重新配置LED系統可使用可為固態開關或機械開關的脈沖寬度調制開關。
[0015]所述可重新配置LED系統進一步包含與所述多個LED串聯配置以用于控制通過所述多個LED的電流的任選電流調節器。所述可重新配置LED系統進一步可包含與所述多個LED串聯配置以用于監視及控制通過所述多個LED的電流的電流感測電阻器。
[0016]還揭示一種驅動多個LED的方法。步驟包含:檢測電壓；基于預定電壓及電流設定而配置多個LED的初始選擇；檢測電壓改變；及響應于所述電壓改變而配置多個LED的后續選擇；且持續監視后續電壓改變的發生并對所述多個LED進行重新配置，使得LED的所述配置適應電源中的電壓變化。
[0017]上文所述檢測步驟可包含以下額外步驟:從能夠將電壓讀數傳遞到可重新配置LED系統控制器的電壓感測電路接收所述電壓讀數。此外，所述配置步驟可包含以下子步驟:計算可由所述電壓驅動的經連接LED的數目；確定與驅動所述數目個經連接LED相關聯的開關配置；及實施所述開關配置。所述計算步驟可包含以下額外步驟:檢索用于所述數目個經連接LED的電壓及電流特性；確定與用以驅動所述多個LED的指定電流相關聯的至少一個電壓值；及應用至少一個電壓值以確定LED配置。
[0018]揭示用于驅動多個LED的方法的替代實施例。步驟包含:檢測電壓；基于預定電壓及電流設定而配置多個LED的初始選擇；檢測電流改變；響應于所述電流改變而配置多個LED的后續選擇；且持續監視電流改變并響應于此改變而重復重新配置，使得所述配置適應電源中的電壓變化。
[0019]所述檢測步驟包含:從能夠將電壓及電流讀數傳遞到可重新配置LED系統控制器的感測電路接收所述電壓及電流讀數。
[0020]所述配置步驟包含:計算可由所述電源驅動的經連接LED的數目；確定與驅動所述數目個經連接LED相關聯的開關配置；及實施所述開關配置。
[0021]所述計算步驟包含:檢索用于所述數目個經連接LED的電壓及電流特性；確定與用以驅動所述多個LED的指定電壓相關聯的至少一個電流值；及應用至少一個電流值以確定LED配置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]下文中將結合附圖描述本發明，其中相似元件符號表示相似元件，且:
[0023]圖1展示作為用于驅動LED的系統及方法的實例實施例的功能框圖，其中電壓是可變的。
[0024]圖2A展示作為用于驅動LED的系統及方法的另一實例實施例的功能框圖，其中電壓是可變的。
[0025]圖2B展示用于驅動具有任選開關的LED的系統及方法的實例實施例的功能框圖。
[0026]圖3A展示可重新配置LED串的實例實施例的電路圖。
[0027]圖3B展示供應到可重新配置LED串的實例實施例的AC輸入波形的仿真跡線。
[0028]圖3C展示供應到可重新配置LED串的實例實施例的全波整流的AC輸入波形的仿真跡線。
[0029]圖3D展示供應到可重新配置LED串的實例實施例的經濾波全波整流的AC輸入波形的仿真跡線。
[0030]圖4展示可重新配置LED串的替代實例實施例的電路圖。
[0031]圖5展示添加有電流調節器元件的可重新配置LED串的替代實例實施例的電路圖。
[0032]圖6A展示添加有電流感測電阻器的可重新配置LED串的替代實例實施例的電路圖。
[0033]圖6B展示添加有電流感測電阻器及晶體管開關的可重新配置LED串的替代實例 實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0034]以下詳細說明僅提供實例實施例，且并非打算限制本發明的范圍、適用性或配置。而是，對實例實施例的詳細說明將給所屬領域的技術人員提供使得其能夠實施本發明的實施例的說明。應理解，可在不背離如所附權利要求書中所陳述的本發明的精神及范圍的情況下在元件的功能及布置方面做出各種改變。
[0035]本發明描述隨供應電壓變化或波動而適應性地配置LED的系統及方法。舉例來說，可結合例如房屋燈的特定照明應用一起使用本發明，其中一起驅動泡殼中的多個LED以實現所要亮度。
[0036]現在參考圖1，功能框圖展示為用于驅動LED的系統及方法的實例實施例，其中輸入電壓是可變的。具有電流控制電路及擁有開關的一串LED的電力供應器大體上由編號10指示。控制器11將電力供應到電路10且與LEDl到LED6串聯連接。開關SWl到SW5與LEDl到LED6對應。控制器使用開關適應性地配置LED的布線。開關可為可在幾微秒中接通及關斷的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。控制器11可感測AC輸入電壓(或經整流AC電壓)以確定開關設定。舉例來說，控制器11可檢測輸入電壓的量值并針對開關SWl到SW5中的每一者輸出用以將其狀態調節為接通或關斷的信號。或者，控制器11可感測跨越LEDl到LED6的電壓或穿過LEDl到LED6的電流以確定開關設定。舉例來說，當花園燈變壓器用于輸出12V RMS時，電壓波動在峰值間可為+ / -17V。跨越LEDl到LED6的標稱正向壓降為3V。如果AC輸入電壓標稱地為3V，那么控制器11閉合開關SW5且LED6將點亮。如果控制器檢測到AC輸入電壓為標稱地6V，那么控制器11閉合開關SW4且LED5及LED6將點亮(注意，在此例子中，開關SW5必須是斷開的)。隨電壓增加，控制器11將越來越多的LED逐步地點亮。控制器11還可感測穿過LED的電流以確定將激活哪一開關。此外，開關SWl到SW5可經配置以不超過穿過LED的預定最大電流。控制器11在確定開關Sffl到SW5設定時還可考慮其它因素，例如LED的溫度及/或LED群組的預定亮度水平的維持。
[0037]在圖1的實例實施例中，可將充分數目個LED偏置，使得將穿過所述串的個別LED的電流維持在接近于裝置在所引入的輸入電壓下的最優操作條件。在本發明中，當輸入電壓變化時，通常可維持恒定電流，或電流可與輸入電壓成比例地變化以模仿電阻性負載。電阻性負載的近似值將賦予接近于I的極高功率因數，由于其使效率優化，因此受到公用事業公司的青睞。
[0038]現在參考圖2A，提供發明性系統及方法的另一實例實施例的功能框圖，其中輸入是可變的。具有電流控制電路及擁有開關的一串LED的電力供應器由編號20指示。控制器21將電力供應到電路20且與LED22到LED27串聯連接。開關SW22到SW26與LED22到LED27對應。控制器21感測AC輸入電壓(或經整流AC電壓)以確定開關設定。或者，控制器21可感測跨越LED22到LED27的電壓或穿過LED22到LED27的電流以確定開關設定。控制器21可閉合開關SW22到SW26的任何組合以繞過對應LED22到LED27以匹配必需電壓及電流。
[0039]圖2B是用于驅動LED的系統及方法的另一實例實施例的功能框圖，其中輸入是可變的。具有電流控制電路及擁有開關的一串LED的電力供應器由編號30指示。控制器31將電力供應到電路30且與LED32到LED37串聯連接。開關SW32到SW37與LED32到LED37對應。開關37是任選的。
[0040]在其中到控制器的輸入電壓為具有正極性及負極性兩者的AC的例子中，可添加整流器(例如，全波整流器)以將AC電壓改變為單一極性，例如僅正。將全波整流器添加到給電路供電的電力線允許將LED接通達比在不具有全波整流器的情況下長(即，兩倍長)。圖3A、4及5展示此配置。明確地說，展示全波橋式整流器40，在全波整流器40之后接著為波形濾波電容器42及電感器44以減小由整流器電路導致的波形紋波。然而，上文所描述的實施例不需要大電容器，這是因為電路可經配置以適合于由全波整流器40導致的電壓波動。圖3B到3D中展示到整流器電路40的AC輸入信號以及在波形濾波之前及之后的經整流電壓。在圖3B中，AC電壓輸入展示為具有+ / -170V峰值及120VRMS電壓的正弦信號。圖3C展示信號在通過橋式整流器之后的全波整流。從橋式整流器輸出的電壓Vb為大約170V峰值、120V RMS0圖3D展示波形濾波之后的所得DC電壓Vf。小紋波電壓Vr保留，但可由有效濾波器設計最小化。此處，用于LED串的經濾波電壓Vf展示為具有顯著小于120V的Vr的大約120V平均值。應注意，本發明支持對AC電壓進行整流的替代方式。一個實例是同步整流器的使用，其使用MOSFET晶體管且不遭受二極管電壓損失。
[0041]圖3A還展示實例LED驅動器電路，其中可重新配置LED串(標示為LEDl到LEDn)中的LED子組(標示為LEDl到LED4)可通過對附接到所述LED子組的開關(標示為SW_0到SW_3)進行重新配置而選擇性地偏置。當LED發射光時，其正使用大于接通電壓且從電源供應的指定電壓量。此指定電壓可小于供應電壓。本發明對串聯連接的LED串進行重新配置，使得充分數目個LED被電連接，使得等于跨越所有串聯連接的LED的壓降的和的電負載大約等于Vf。此在將穿過LED串的電流(標示為Imi)維持在產生最優LED性能的值時完成。雖然LED亮度隨增加Im而增加，但過度LED電流使裝置壽命縮短且影響性能。控制器(未展示)監視所供應電壓Vf且動態地配置串聯連接足夠LED所需的LED開關(標示為SW_0到SW_3)以處置瞬時供應電壓Vf，而不使Imi遭遇過度LED電流。如果小電壓改變是預期的，那么僅需要將小LED子組連接到開關以選擇性地包含(或繞過)任何LED以減去(添加)充分壓降以補償電壓移位。(例如)通過脈沖寬度調制(PWM)切換可獲得遞增電壓。
[0042]用于配置可重新配置LED串的步驟包含檢測電壓，其包含以下額外步驟:從能夠將電壓讀數傳遞到可重新配置LED控制器(圖3A、4及5中未展示)的電壓感測電路接收所述電壓讀數。在檢測電壓之后，基于預定電壓及電流設定而配置多個LED的初始選擇。此配置步驟包含以下子步驟:計算可由電壓驅動的經連接LED的數目；確定與驅動所述數目個經連接LED相關聯的開關配置；及實施所述開關配置。所述計算步驟包含檢索用于經連接LED的電壓及電流特性的額外步驟。此步驟之后接著為確定在所要驅動電流(或電壓)下用于LED串的驅動電壓(或電流)值，并應用計算中的那些電壓(或電流)值以確定最優LED串配置。
[0043]通過控制器的持續監視檢測任何電壓(或電流)改變，且響應于所述電壓(或電流)改變而配置多個LED的后續選擇，使得LED的后續配置適應電源中的電壓變化。LED的后續選擇可包含還配置于LED的先前選擇中的LED。針對電壓(或電流)改變而繼續監視所述電路且所述電路通過據此對LED串進行重新配置而對此些改變作出響應。
[0044]幾個電路實施例能夠執行本發明。圖3A展示LED驅動器電路的實施例，其中開關從供應電壓的正側連接。圖4展示LED驅動器電路的另一實施例，其中開關(標示為SW_1到SW_4)連接到DC供應電壓的接地側。圖3A及4的實施例的操作類似地執行。
[0045]圖5展示并入有電流調節器46 (標示為Ic)的LED驅動器電路的另一實施例。一個實例電流調節器是固定電阻器。其稱作限流電阻器，其與LED串聯放置且用于降低過度電壓。此電阻器并不如恒定電流源精確，但卻便宜且被許多廉價LED燈泡所使用。在本發明中，即使輸入電壓波動較大，不希望壓降也不大于一個LED的正向壓降。因此，可使用小限流電阻器而不形成太多廢熱。控制器對LED開關進行重新配置以便使跨越電流調節器的壓降Vc最小化。通過使Vc最小化，僅需要將最小電力從給可重新配置LED串供電的電力轉向到電流調節器，從而允許將能量中的大部分能力用于驅動LED串。
[0046]圖6A展示并入有電流感測電阻器48 (標示為Rs)的LED驅動器電路的另一實施例。在實施例的所圖解說明表示中，不使用電感性及電容性濾波，借此減小系統成本及增加系統可靠性。然而，可任選地包含波形濾波。電流感測電阻器48用于監視穿過電路(標示為1_)的電流及電壓Vs，且Im被發送到控制器50以供監視。控制器50可實施為微控制器、數字電路與模擬電路的組合或全部模擬電路。電流感測電阻器48的值可制成為小的以使電阻性功率損失最小化。控制器50還監視個別LED電壓(標示為V_LED0到V_LEDn)。開關SW_1到SW_5對來自控制器50的信號作出響應以按需要斷開或閉合以將LED串配置為接通或關斷，借此調節穿過電路的電流流量。此外，控制器50監視Vb，且如果控制器50感測到Vb對于將處置的LED串及電流感測電阻器來說太大，那么可將所有開關SW_1到SW_η(其中“η”為可重新配置LED串中的開關的數目)控制為呈斷開狀態以防止電路損壞。
[0047]圖6Β展示并入有電流感測電阻器48 (標示為Rs)的LED驅動器電路的另一實施例且開關sw_l到SW_5為MOSFET晶體管開關。在圖6B中，展示各自連接到控制信號線(標示為SC_1到SC_5)的五個(5個)晶體管開關(標示為SW_1到SW_5)。開關控制器50經由SC_x (其中“X”對應于開關數目)而發送控制信號以接通或關斷開關SW_x或對開關進行調制以執行脈沖寬度調制PWM。或者，SC_x可為控制電流流量的模擬信號。此外，圖6B中的電流感測電阻器可兼具限流電阻器的工作(如果需要)。此外，LED在短暫時間周期內通常可容許高出電流100%到200%。如果使用工作循環調制或PWM (添加一個LED或從一串許多LED減去一個LED)，那么可整體地避免經由限流電阻器的損失。將過度電流限制于小值有助于延長LED壽命。
[0048]未附接開關的LED的數目與成本控制對效率有關。圖3到圖5展示經由開關連接的三個(3個)LED，而圖6A及6B展示經由開關連接的成串的五個(5個)LED。
[0049]此外，圖1到6中所繪制的每一 LED可表示串聯連接的多個LED (即，若干排LED)，借此減小設計中所使用的開關的數目。
[0050]另外，圖中所展示的實例實施例中可包含總開關。舉例來說，可將總開關添加于輸入AC電壓處以完全接通或關斷電路。接通或關斷LED的功能性在例如包含LED的燈泡的應用中將是有用的。
[0051]可與到圖中所展示的電路的供應輸入串聯地添加另一開關。所述額外開關控制流動穿過所有LED的電流的工作循環，此將提供燈的亮度的較精確控制。當接通-關斷電壓增量太粗略時，燈的較精確控制可是有用的。或者，代替串聯開關，所述開關中的一者或一者以上可經調制以實現所要“平均”電流，此將提供總體亮度的準確控制。再次，其以3V的增量克服完全接通或關斷每一 LED的粒度(可以不同壓降來評定一些LED)。
[0052]此外，圖1到6B中所描述的控制器可充當調光器。舉例來說，控制器將接收作為模擬或數字值的指示調光器電平的用戶輸入。接通或關斷開關的預定組合將對穿過LED的電流進行調制且對電流的持續時間進行調制(例如，脈沖寬度調制)或對將接通的LED的數目進行調制。
[0053]此外，控制器可包含啟用例如包含將遠程地控制的電路(圖1到2B中所描述)的燈泡的裝置的遠程通信的能力。舉例來說，到控制器的遠程通信可經由電力線通信方案而發生，例如眾所周知的Xio家庭自動化標準。每一燈泡將被指派唯一地址且AC-1N將載運通信信號，從而除載運電力的布線之外，排除對到燈泡的額外布線的需要。舉例來說，房屋或小汽車中的所有燈泡可用總線連接在一起而不具有到每一燈泡的專用開關。燈泡可經由與所述燈泡經由電力線連通的智能開關而控制接通及關斷。XlO是針對用于家庭自動化的電子裝置當中的通信的國際且開放工業標準。電力線布線用于發信號及控制，其中信號涉及表示數字信息的短暫射頻突發。還定義基于無線電的傳輸協議。
[0054]另外，控制器可使得每一燈泡能夠與同一電路中的其它燈泡協調。一個實例將是“偏移”接通或關斷時間以改進總體功率因數。舉例來說，如果對于調光來說，所有燈泡同時接通及關斷，那么功率因數將較低。
[0055]此外，控制器可使得燈泡能夠檢測人的運動(如在運動激活的燈中)或存在。舉例來說，兩個燈泡可協調。一個燈泡可短暫地閃光且位于遠離第一燈泡的距離處的另一燈泡檢測從表面反射的光量。如果光電平在特定時間周期內以一致方式改變，那么觸發運動檢測。此可經由電力線或經由光檢測模式(LED自身或專用光電檢測器二極管)而在燈泡之間進行協調。舉例來說，當單個燈泡包含許多LED時，所述燈泡還可檢測運動，關斷的LED中的一者可充當光電檢測器。
[0056]此外，控制器可檢測有錯誤LED并圍繞其進行重新配置以維持包含多個LED的燈泡的操作。舉例來說，可放置多余LED，使得一個或兩個故障不使燈泡失效。為便于維護，有錯誤狀態可經電力線通信方案而傳遞。
[0057]此外，到控制器的輸入電壓可為DC。舉例來說，汽車通常使用12V DC。電壓波動在家用AC下較少發生。然而，低于12V的波動可發生(例如，在開動引擎時)直到高于14V到15V (例如，在發電機正運行以將電池重新充電時)。在此實例中，可減小用于LED的開關的數目，同時仍使用電力線通信。
[0058]另外，LED可經配置以充當光電二極管，從而允許光信號的發射及接收。舉例而言，控制器可對LED的光輸出進行調制以與遠程控制器或其它LED燈泡通信。控制器還可發送關于燈泡的狀態的狀態信號。舉例來說，控制器可感測到燈泡中的一者或一者以上是否熄滅且發送指示此的狀態信號。
[0059]為使功率利用效率最大化，應使電阻性損失最小化。限流電阻器將作為電阻性損失而耗散功率。線性電流調節器將基本上具有具有相同損失(與維持所要電流電平所需的壓降成比例)的可變電阻器(例如，功率MOSFET晶體管)。切換調節器將是較高效的(80%到90% )，但可為昂貴的且笨重的。[0060]本發明的可重新配置LED系統及方法可高效得多、在最糟情形輸入電壓改變的情況中為使用充分能量僅需要額外LED的費用。輸入電壓可經濾波以減小峰值電壓及減小電壓變化，此幫助減小LED的數目及開關的數目。濾波電感器或電容器(大電容器較易于長期故障)與晶體管開關的數目之間存在折衷。
[0061]舉例來說，替代實施例可包含一個以上電路模塊，其中每一模塊經配置如圖6A或6B中所展示。所述模塊可串聯或并聯連接。每一電路模塊將獨立于另一電路模塊稍微對經連接LED進行重新配置，但可在電路模塊之間交換協調及控制信號。
[0062]現在應了解，本發明提供用于驅動LED的有利方法及系統，其中輸入電壓是可變的。
[0063]盡管已結合各種所圖解說明實施例描述了本發明，但可在不背離如權利要求書中所陳述的本發明的精神及范圍的情況下對本發明做出眾多修改及變更。
【權利要求】
1.一種可重新配置LED系統，其包括: 多個經電連接LED，每一 LED具有擁有第一極性的電連接及擁有第二極性的電連接； 電源，其具有第一極性及第二極性； 至少一個開關，其連接于所述電源的所述第一極性與所述經電連接LED中的至少一者的所述第一極性之間 '及 控制器，其用于監視供應到所述多個經電連接LED的電壓及電流中的至少一者且用于控制所述至少一個開關的切換； 其中所述可重新配置LED系統適應所述電源中的電壓變化。
2.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中擁有第一極性的所述電連接為正極性且擁有第二極性的所述電連接為負極性。
3.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中擁有第一極性的所述電連接為負極性且擁有第二極性的所述電連接為正極性。
4.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中所述電源包括AC、經整流AC或DC中的一者。
5.根據權利要求4所述的可重新配置LED系統，其中所述經整流AC電源包含至少一個波形濾波器。
6.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中所述多個LED中的至少一者被正向偏置。
7.根據權利要求1所述的可重`新配置LED系統，其中所述多個LED中的至少一者被反向偏置。
8.根據權利要求7所述的可重新配置LED系統，其中所述多個LED中的所述至少一者經反向偏置以充當光電二極管。
9.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中所述至少一個開關包括脈沖寬度調制開關。
10.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中所述至少一個開關包括固態開關及機械開關中的至少一者。
11.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其進一步包括與所述多個LED串聯配置以用于控制通過所述多個LED的電流的電流調節器。
12.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其進一步包括與所述多個LED串聯配置以用于監視及控制通過所述多個LED的電流的電流感測電阻器。
13.根據權利要求1所述的可重新配置LED系統，其中所述控制器包括數字電路或模擬電路或者數字電路與模擬電路的組合。
14.一種驅動多個LED的方法，其包括: a)檢測電壓； b)基于所述檢測到的電壓及預定電流設定而配置多個LED的初始選擇； c)檢測電壓改變； d)響應于所述電壓改變而配置多個LED的后續選擇；及 e)重復步驟c)到e)； 其中所述配置適應電源中的電壓變化。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述檢測包括從能夠將電壓讀數傳遞到可重新配置LED系統控制器的電壓感測電路接收所述電壓讀數。
16.根據權利要求14所述的方法，其中所述配置包括: 計算可由所述電壓驅動的經連接LED的數目； 確定與驅動所述數目個經連接LED相關聯的開關配置 '及 實施所述開關配置。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述計算包括: 檢索所述數目個經連接LED的電壓及電流特性； 確定與用以驅動所述多個LED的指定電流相關聯的至少一個電壓值；及應用所述至少一個電壓值以確定LED配置。
18.—種驅動多個LED的方法，其包括: a)檢測電壓； b)基于所述檢測到的電壓及預定電流設定而配置多個LED的初始選擇； c)檢測電流改變； d)響應于所述電流改變而配置多個 LED的后續選擇；及 e)重復步驟c)到e)； 其中所述配置適應電源中的電壓變化。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述檢測包括從能夠將電壓及電流讀數傳遞到可重新配置LED系統控制器的感測電路接收所述電壓及電流讀數。
20.根據權利要求18所述的方法，其中所述配置包括: 計算可由所述電源驅動的經連接LED的數目； 確定與驅動所述數目個經連接LED相關聯的開關配置 '及 實施所述開關配置。
21.根據權利要求20所述的方法，其中所述計算包括: 檢索所述數目個經連接LED的電壓及電流特性； 確定與用以驅動所述多個LED的指定電壓相關聯的至少一個電流值 '及 應用所述至少一個電流值以確定LED配置。
【文檔編號】H05B37/00GK103733729SQ201280038328
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年6月26日 優先權日:2011年6月29日
【發明者】李宗郁 申請人:李宗郁