[发明专利]LED光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种廉价且简单的LED光源，其包括可直接连接至诸如市电电源之类的供应低频AC电压的电源的N个LED负载。

背景技术

这样的LED光源从US7081722B1所获知。LED负载是包括个体LED的串联部署以及可能的并联部署的LED阵列。已知的LED光源包括用于对低频AC供电电压进行整流的整流器。包括N个LED负载的串联部署连接至整流器的输出端子。在操作期间，具有在零伏和最大幅度之间进行变化的瞬时值的周期性DC电压出现在整流器的输出端子之间。已知的LED光源配备有控制器件，其在瞬时值增大时用于依据低频AC供电电压的瞬时值而随后使得LED负载逐一导通电流并且以最接近于串联部署的第一端的第一个LED负载作为开始，并且在该瞬时值减小时依据低频AC供电电压的瞬时值而随后使得LED负载逐一停止导通电流并且以第N个LED负载作为开始。这些控制器件通常包括N个控制串，每个串包括晶体管并且其耦合在一个LED负载的阴极和整流器的输出端子之间。

当周期性DC电压的瞬时值为零伏时，控制串中所包括的所有晶体管都导通但是没有LED负载携带电流。当周期性DC电压的瞬时值增大时，达到第一LED负载和第一控制串中所包括的第一晶体管开始导通电流的电压。类似地，当周期性DC电压的瞬时值已经进一步增大至足够高的数值时，第二LED负载和第二控制串中的晶体管开始导通。为了使得功率消散最小化，期望确保通过第一控制串的电流有所减少并优选地停止。

在周期性DC电压的瞬时值进一步增加的情况下，其余LED负载和连接至这些LED负载的阴极的控制串中所包括的晶体管随后开始导通电流。当第n个控制串携带电流时，该控制器件确保前n-1个控制串中的电流减少或停止。当所有LED负载都导通电流时，第N个晶体管导通电流并且周期性DC电压的瞬时值进一步增大直至达到最大幅度。在此之后，周期性DC电压的瞬时值开始下降。在该瞬时值下降的同时，LED负载以相反顺序逐一停止导通电流(首先是第N个LED负载停止导通而第一个LED负载最后停止导通)。当第n个LED负载停止导通时，第(n-1)个控制串开始导通电流。第n个晶体管保持导通但是不再携带电流或仅携带明显减小的电流。在第一个LED负载已经停止导通之后，所有晶体管都导通但是均不导通电流，周期性DC电压的瞬时值进一步下降至零，并且随后重复以上所描述的循环。已知的LED光源非常紧凑并且相当简单。此外，其能够直接从诸如欧洲或美国市电电源的低频AC市电电压源进行供电。

现有技术中已经公开了用于对控制串中的电流进行控制的若干种方式。例如，可能在跨接第n个控制串的电压高于近似等于第(n+1)个LED负载的正向电压的基准数值时使得第n个晶体管是非导通的。另一种可能是在经整流的低频AC电压的瞬时值变为高于近似等于前(n+1)个LED负载的正向电压之和的基准数值时使得第n个控制串中所包括的晶体管是非导通的。这两种方法都存在的缺陷在于，名义上相同的LED负载的正向电压显示出一定数量的散布。结果，相邻控制串的导通间隔之间出现重叠或间隙，这导致了不期望出现的电流尖端或谷值，其还会降低电路效率。

又一种方法是感应通过第n个控制串的电流并且在该电流高于基准水平时使得前n-1个控制串非导通。所述方法的缺陷在与，所感应的电流信号在LED光源处于调光操作中时会变得非常弱。

US7081722B1的图8中所图示的另一种可能性是在每个控制串中部署与晶体管串联的阻抗，优选为电阻器，并且将所有电阻器串联部署在第一控制串所包括的晶体管和整流器的第二输出端子之间。此外，LED光源被配备以全局电流控制电路。

在晶体管例如被实施为NPN晶体管的情况下，这些晶体管的所有基极电极都被保持在由该全局电流控制电路所生成的相同全局电流控制电压。结果，当例如第一个和第二个的两个相邻控制串中的晶体管都导通时，它们的射极电压几乎相同(均近似等于全局电流控制电压减去0.7伏(导通晶体管的基极射极压降))。然而，由于第一和第二控制串中所包括的晶体管的特性的微小差异以及所导通电流的不均衡，该射极电压并非是十分相同的。由于第一控制串中所包括的电阻器连接在这些射极之间，所以跨该电阻器的压降几乎为零，从而通过第一控制串的电流也几乎为零。以类似的方式，能够得出在第n个控制串导通电流时，通过前n-1个控制串的电流关于通过第n个串的电流下降。该方法的缺陷在于，电流永远不会被完全掐断，而是仅能够被减小。减小因数取决于第n个串中的电流、电阻器的数值以及所涉及NPN晶体管的基极-射极电压的差异。通过示例来说明这点。