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CN103999552A - Led驱动装置 - Google Patents

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CN103999552A
CN103999552A CN201280061990.9A CN201280061990A CN103999552A CN 103999552 A CN103999552 A CN 103999552A CN 201280061990 A CN201280061990 A CN 201280061990A CN 103999552 A CN103999552 A CN 103999552A
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CN
China
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voltage
capacitor
led
unit
diode
Prior art date
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Application number
CN201280061990.9A
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English (en)
Inventor
姜玄九
郑蕙万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seoul Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Seoul Semiconductor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Seoul Semiconductor Co Ltd filed Critical Seoul Semiconductor Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种可通过将光输出补偿电路添加到多级电流驱动方式的驱动电路，并考虑到光输出补偿电路的固有操作特性和考虑到由多级电流驱动电路驱动的LED阵列的正向电压的效率而有效地设计，来消除非发光区间并延长装置的寿命的LED驱动装置。所述LED驱动装置通过连接到具有多个LED组的LED阵列来依次驱动多个LED组，包括：整流单元，对交流电压进行整流来产生脉动电压；光输出补偿单元，连接到整流单元的输出端以在脉动电压小于多个LED组中的最小正向电压的区间中向LED阵列提供预先存储的补偿电压；恒流驱动单元，连接到多个LED组中的每个以用恒定电流依次驱动每个LED组。

Description

LED驱动装置
技术领域
本发明涉及一种LED(Light Emitting Diode)驱动装置，具体地讲，涉及一种可通过将光输出补偿电路添加到多级电流驱动方式的驱动电路，并考虑到光输出补偿电路的固有操作特性和考虑到由多级电流驱动电路驱动的LED阵列的正向电压的效率而有效地设计，来消除非发光区间并延长装置的寿命的LED驱动装置。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)作为一种光电元件，具有由包括p-n结的多个半导体层构成的发光结构，并通过转换电能来释放光能。与作为光源来使用的其他装置相比，LED可以以低电压来释放高亮度的光，从而具有能源效率高的优点。尤其是，在发光结构由氮化镓(GaN)系半导体物质形成的情况下，LED可被设计为释放从红外线至紫外线的宽波长区域选择的波长的光。由此，LED具有可被广泛应用于液晶显示装置的背光单元(Backlight Unit)、电光板、显示装置、家电产品等的各种设备的优点，此外，因具有不需要砷(As)、水银(Hg)等环境有害物质的优点而作为新一代光源备受瞩目。
此外，LED可被通过转换器由常用交流电源转换的直流电压来驱动。例如，现有的使用交流电压的LED驱动电路的最简单的形态是利用从桥式整流器等整流电路输出的直流电压来驱动LED元件。在这些大部分的LED驱动电路中，在提供到LED元件的驱动电压和驱动电流之间发生预定相位差。因此，上述的现有LED驱动电路中存在功率因数及总谐波失真等的电气特性无法满足LED照明等的产品中所要求的规格的问题。
为了改善这些问题，曾提出了一种通过利用多级驱动开关向多个LED组提供阶梯波或矩形波形态的驱动电流来依次驱动多个LED组的方法。通过利用多级驱动开关来依次驱动多个LED组的技术已被公开于美国专利7,081,722等，并且本申请人首尔半导体株式会社从2006年11月开始曾使通过利用多级驱动开关来依次驱动多个LED组的阿克里奇(Acrich)产品商用化。
图1是示出现有的依次驱动方式的LED驱动装置的示例的构成图。图2是示出供应到图1的LED驱动装置的交流电源的交流电压和交流电流的波形图。
如图1所示，现有的LED驱动装置包括：桥式整流器(Bridge Diode)3、开关(SW1、SW2、SW3、SW4)5及开关控制单元(Switch Controller)6，并且在没有将交流电源2转换为相对均一的直流电源的单独的转换器的情况下，通过桥式整流器3对交流电源2进行整流来产生脉动电压并将产生的脉动电压供应到LED阵列4。LED阵列4具备多个LED组，并且各个LED组具备至少一个LED元件。
当彼此串联的多个LED组具有从其输入端随着LED组的数量的增加而阶段性增加的正向电压(Forward Voltage,Vf)时，这种现有的LED驱动装置通过开关控制单元6来控制连接到各个LED组的开关5，以根据电压大小随着时间而变化的脉动电压的波形使多个LED组依次发光。
上述的LED驱动装置应被制作为使功率因数及总谐波失真等的电气特性满足产品(Application)所要求的规格。即，为了满足产品所要求的规格，在现有的LED驱动装置中，控制多个LED组的依次发光以使驱动电流的波形被形成为跟踪脉动电压形态的驱动电压。在这种情况下，如图2所示，现有的LED驱动装置具有通过使供应到LED驱动装置的常用交流电源侧的交流电压和交流电流的相位一致来改善LED驱动装置和利用它的产品的功率因数及总谐波失真等的特性的优点。此外，上述的现有LED驱动装置还具有通过被设定为使导通LED组的时间点变快并使截止发光的LED组的时间点变慢来提高一个周期内的光利用效率的优点。
然而，由于在上述的多级电流驱动方式的LED驱动装置中，可用于LED驱动装置的多个LED组的形态或者种类有限，并且从有限的多个LED组选择的LED组的正向电压已被固定，因此不容易构成LED驱动装置和LED驱动装置的最佳组合。即，在现有的多级电流驱动方式的LED驱动装置中，存在难以考虑到效率而调节或者设定多个LED组的正向电压的缺点。
此外，当在从驱动电压或者驱动电流的一个周期转到下一个周期的区间驱动电压小于多个LED组中的第一个LED组的正向电压时，上述的多级电流驱动方式的LED驱动装置产生非发光区间。这样的没有光输出的区间(非发光区间)存在导致光振动现象的问题。
发明内容
技术问题
本发明用于解决上述问题，根据本发明的LED(Light Emitting Diode)驱动装置的目的在于，通过将光输出补偿电路添加到多级电流驱动方式的驱动电路，并考虑到光输出补偿电路的固有操作特性和考虑到由多级电流驱动电路驱动的LED阵列的正向电压的效率而有效地设计，来消除非发光区间并延长装置的寿命。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的LED(Light Emitting Diode)驱动装置连接到包括多个LED(Light Emitting Diode)组的LED阵列而依次驱动多个LED组，包括：整流单元，对交流电压进行整流而产生脉动电压；光输出补偿单元，连接到整流单元的输出端，并在所述脉动电压小于多个LED组中的最小正向电压的区间将预先存储的补偿电压供应到LED阵列；及恒流驱动单元，连接到多个LED组中的各个组而用恒定电流依次驱动每个LED组。
在根据本发明的实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元包括：第一电容器、第二电容器、第一二极管、第二二极管及第三二极管，其中，第一电容器包括：连接到整流单元的高电位侧输出端的第一端子、及连接到第一二极管的正极的第二端子，第二电容器包括：连接到第一二极管的负极的第一端子、及连接到整流单元的低电位侧输出端的第二端子，第二二极管包括：连接到整流单元的低电位侧输出端的正极、及共同连接到第一电容器的第二端子和第一二极管的正极的负极，第三二极管包括：共同连接到第二电容器的第一端子和第一二极管的负极的正极、及连接到整流单元的高电位侧输出端的负极。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元还包括：在第一电容器及第二电容器之间串联连接的电阻器。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元按比最小正向电压大的电压分别对第一电容器及第二电容器进行充电。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，整流单元将具有比LED阵列的正向电压大的峰值电压的脉动电压施加到光输出补偿单元和LED阵列。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，恒流驱动单元根据补偿电压来驱动LED阵列中的至少一个LED组连续发光。
根据本发明的LED驱动装置包括：整流单元，对交流电压进行整流来产生整流电压；发光单元，包括连接到整流单元的输出端的至少一个发光元件；及光输出补偿单元，连接到整流单元和发光单元之间，从而在整流电压小于发光元件的正向电压的区间与预先存储的整流电压对应地向发光单元供应电流。
根据本发明的实施例的LED驱动装置还包括：开关单元，包括连接到发光元件的负极的至少一个开关。
根据本发明的其他实施例的LED驱动装置还包括：开关控制单元，用于感测流过所述开关的电流，并根据感测到的电流的大小来控制所述开关使其短路或者打开。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元用于在整流电压大于等于设定的第一电压的区间按整流电压进行充电，在整流电压小于第一电压的区间使充电的电压放电。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元包括：第一电容器及第二电容器，在整流单元的高电位侧输出端和低电位侧输出端之间串联连接；第一二极管，在第一电容器和第二电容器之间正向连接；第二二极管，其负极连接到第一电容器，正极连接到低电位侧输出端；及第三二极管，其正极连接到第一二极管和第二电容器的连接节点，负极连接到整流单元的高电位侧输出端。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，按整流电压的峰值电压除以电容器的级数而得到的电压来对第一电容器及第二电容器进行充电。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元用于如果整流电压大于等于由包括在光输出补偿单元的电容器的级数确定的第一电压，则电压充电到第一电容器和第二电容器，如果驱动电压小于第一电压，则使在第一电容器及第二电容器充电的电压向发光单元放电。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，光输出补偿单元还包括：电阻器，其一端连接到第二二极管的负极，另一端连接到第二电容器和第三二极管的连接节点。
在根据本发明的其他实施例的LED驱动装置中，第一电压大于发光元件的正向电压。
有益效果
通过上述构成，根据本发明的LED(Light Emitting Diode)驱动装置可通过将填谷电路等光输出补偿电路添加到多级电流驱动方式的驱动电路，并考虑到光输出补偿电路的固有操作特性，来提供一种可考虑装置的效率而对由多级电流驱动电路驱动的LED阵列的正向电压进行设计的效果。
根据本发明的实施例的LED驱动装置在从接收交流电源的输入并使包括多个LED组的LED阵列依次发光的驱动装置中，通过不使用转换器、平滑电路等电力转换电路而使用无源元件配件来消除非发光区间所引起的非发光区间，从而提供提高光源的品质的效果。
根据本发明的其他实施例的LED驱动装置在通过多级步骤控制方法来实现由多个LED组构成的LED阵列的依次发光的驱动装置中利用光输出补偿单元，从而提供一种可省略在平滑电路等中使用的相对体积大的电解电容器，由此可实质性地延长装置的寿命且使装置小型化，并且更容易将LED驱动装置应用于照明器具等产品的效果。
附图说明
图1是示出现有的LED驱动装置的示例的构成图。
图2是示出供应到图1的LED驱动装置的交流电源的交流电压和交流电流的波形图。
图3是根据本发明的LED驱动装置的概略的构成图。
图4是用于描述图3的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的波形图。
图5是用于描述图3的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的示意图。
图6是用于描述图3的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的时序图。
图7是用于描述作为不包括光输出补偿单元的比较示例的LED驱动装置的工作过程的时序图。
图8是可用于根据本发明的实施例的LED驱动装置的光输出补偿单元的电路图。
图9是用于描述根据本发明的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的波形图。
具体实施方式
在本说明书及权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为局限于通常的或者词典上的意思，基于发明人为了以最佳的方法对他的发明进行描述而可适当地对术语的概念进行定义的原则，应以符合本发明的技术思想的意思和概念来进行解释。因此，本说明书所记载的实施例和附图中所示的构成只是本发明的最优选的一实施例，而不是代表本发明的所有技术思想，因此应该理解，在提出本申请时，可存在能够代替这些实施例的各种等同物和变形示例。
在本说明书中所使用的术语是用于描述特定实施例，而不是限制本发明。如本说明书中所使用，如果单数形式从上下文来看不是明确指示其他情况，则可包括复数形式。
在本说明书中，当某部分被表示为与其他部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情况，还包括存在介于中间的其他元件而“电连接”的情况。此外，为了在附图中清楚地描述本发明，省略了与描述无关的部分，在整个说明书中，相似的部分附加了相似的附图标号。
实施例
图3是根据本发明的LED(Light Emitting Diode)驱动装置的概略的构成图。
参照图3，LED驱动装置包括：整流单元10、光输出补偿单元11、第一开关13、第二开关14及开关控制单元15。
整流单元10对交流电源(常用交流电源等)进行整流而输出具有交流成分的电压(脉动电压)。整流单元10可利用对交流电源进行全波整流的桥式整流器(Bridge Diode)等现有的所有整流电路。其中，作为LED驱动装置的输入电源的交流电源具有根据基本频率其大小和方向发生变化的特性。
光输出补偿单元11由从整流单元10输出且电压的大小随时间变化的脉动电压来进行充电，从脉动电压的特定区间向包括第一LED组121及第二LED组122的LED阵列供应用于消除非发光区间的补偿电压。
在本实施例中，光输出补偿单元11包括：第一电容器C1、第二电容器C2、第一二极管D1、第二二极管D2及第三二极管D3。其中，第一电容器C1包括第一端子及第二端子，第一端子连接到整流单元10的高电位侧输出端，第二端子连接到第一二极管D1的正极。第二电容器包括第一端子及第二端子，第一端子连接到第一二极管D1的负极，第二端子连接到整流单元10的低电位侧输出端。第二二极管D2的正极连接到低电位侧输出端，并且其负极共同连接到第一电容器的第二端子和第一二极管D1的正极。第三二极管D3的正极共同连接到第二电容器C2的第一端子和第一二极管D1的负极，并且其负极连接到整流单元10的高电位侧输出端。
光输出补偿单元11的第一电容器C1及第二电容器C2优选为具有相同的容量以匹配充电及放电特性。这样的二级电容器电路具有使通过脉动电压供应到LED阵列的驱动电流的电流峰值减小的效果。因此，LED阵列12具有使功率因数及谐波得到改善的效果。
此外，光输出补偿单元11的第一电容器C1及第二电容器C2与现有的用于平滑的电解电容器相比具有更小的体积及更小的容量，从而可利用陶瓷电容器等来实现，由此可防止因现有的电解电容器的短寿命特性而导致的LED驱动装置的寿命的缩短，且实现利用LED驱动装置的产品的小型化。
光输出补偿单元11可无需另外的控制电路而具有由电感器L、电容器C、电阻器R等无源元件构成的填谷(Valley-fill)、电荷泵(Charge-pump)、滴泽(Dizzer)等功率因数补偿电路的形态。如果在光输出补偿单元11中使用无源功率因数补偿电路，则可改善功率因数及总谐波失真特性，并且可消除非发光区间。为了便于描述，本实施例举例描述了利用作为代表性的无源(Passive)功率因数补偿电路的填谷式功率因数补偿电路的情况。
第一开关(SW1)13串联连接到第一LED组121的输出端以控制第一LED组121的电流流动。第二开关(SW2)14串联连接到第二LED组122的输出端以控制彼此串联连接的第一LED组121及第二LED组122的电流流动。第一开关13及第二开关14被实现为半导体开关，并且可构成具有多个开关的开关单元。半导体开关包括MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)等。
由于第一开关13及第二开关14表示多个开关，因此本发明的实施例中开关可被配置为三个或者四个或者更多个数量。并且，由于第一LED组121及第二LED组122表示多个LED组，因此本发明的实施例中LED组可以是三个以上。多个LED组与一个LED阵列12对应，并且各个LED组连接到一个开关，从而可通过开关的操作来进行恒流驱动。并且，LED阵列12中至少两个LED组串联连接，并且可包括相同的极性彼此连接(即，并联连接)的多个LED组。各个LED组包括至少一个发光元件。LED阵列12与通过LED驱动装置的控制来驱动的发光单元对应。
开关控制单元15控制第一开关13及第二开关14的操作。开关控制单元15可感测流经各个开关的电流并控制各个开关的操作，以使第一开关13对流经第一LED组121的驱动电流进行恒流控制，第二开关14对流经第一LED组121及第二LED组122的驱动电流进行恒流控制。例如，开关控制单元15可将控制信号施加到开关的控制端子，以根据从整流单元10施加的驱动电压和从光输出补偿单元11施加的补偿电压来按预先设定的大小控制流经开关的电流。这种开关控制单元15可被实现为电流调节器。
在第一开关13及第二开关14为常开型开关的情况下，开关控制单元15可操作为使第一开关断开以实现第二开关的操作，或者使其余开关(第二开关等)断开以实现第一开关的操作。
第一开关13、第二开关14及开关控制单元15的组合可以与对LED阵列12的多个LED组的每个组依次进行恒流驱动的至少一个恒流驱动单元对应。
图4是用于描述图3的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的波形图。图5是用于描述图3的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的示意图。
参照图4及图5，如果在脉动电压Vr被施加到LED阵列12的第一区间T1及第三区间T3，脉动电压Vr比Vp/2大，则光输出补偿单元11的第一二极管D1导通而形成第一通路(Path1)，并按Vp/2对第一通路上的第一电容器C1和第二电容器C2进行充电。这里，假设第一电容器C1的电压和第二电容器C2的电压相同。脉动电压是指从整流单元10被输出，并具有预定的峰值电压Vp，并且根据交流成分使得电压的大小随着时间周期性变化的电压。并且，由于第一二极管D1的正向电压远小于Vp/2，因此可被忽略。此外，如果脉动电压Vr大于Vp/2，则可根据通过第1-1通路(Path1-1)从整流单元10输出的整流电源来驱动LED阵列12。(模式1)
用公式表示前述第一模式(模式1)的效率，如以下数学式1。
数学式1
在数学式1中，Vp与脉动电压的最大值对应，VLED1与第一LED组(LED1)的驱动电压对应，并且VLED2与第二LED组(LED2)的驱动电压对应。
此外，如果脉动电压Vr小于等于Vp/2，则光输出补偿单元11的第二二极管D2及第三二极管D3被导通而分别形成第二通路(Path2)和第三通路(Path3)，位于第二通路上并按Vp/2充电的第一电容器C1及位于第三通路上并按Vp/2充电的第二电容器C2通过在第二区间T2进行放电来对LED阵列12施加补偿电压。(模式2)
将上述的第二模式(模式2)的效率用式子表示，如以下数学式2。
数学式2
在根据本发明的LED驱动装置中，LED阵列的驱动电流由从AC电源直接供应的电流和从光输出补偿单元(填谷电路等)供应的电流的组合来构成，从而从数学式1及数学式2可看出，可按模式考虑效率来设计LED组的正向电压。
此外，在根据本实施例的LED驱动装置中，由于由第一电容器C1和第二电容器C2充电的电压通过输入电源电压而变为Vp/2，因此LED阵列的第一LED组121的正向电压被设定为小于补偿电压Vp/2。
更详细地讲，当将利用脉动电压和补偿电压的驱动电压供应到LED阵列12时，补偿电压被设定为大于第一LED组121的正向电压和第一开关13的两端之间的电压(源极-漏极电压等)之和。
补偿电压用式子表示，如以下数学式3。
数学式3
V P 2 > V LED 1 + V SW 1
在数学式3中，Vp/2是补偿电压，VLED1是第一LED组(LED1)的正向电压，VSW1是第一开关(SW1)的两端之间的电压。
根据数学式3，可看出第一LED组(LED1)的正向电压和第一开关SW1的两端之间电压VSW1之和应小于填谷(Valley-fill)电路的充电电压的最大值。例如，当补偿电压Vp/2为150V，第一开关SW1的两端之间的电压VSW1为10V～20V时，第一LED组(LED1)的正向电压VLED1可变为130V～140V。在这种情况下，将效率关系概略地表示为以下数学式2。
数学式4
即，根据数学式4，可看出从填谷电路(光输出补偿单元)输出到LED的补偿电压Vp/2和第一LED组的正向电压大小之比越是接近“1”，驱动效率就变得越好。
如上所述，本发明将填谷电路或者与其对应的电压补偿电路和AC多级驱动技术相结合，从而可使作为直接利用现有的常用交流电源的交流驱动LED技术中的缺点的光输出断开时间(OFF-Time)(AC电源电压小于等于第一LED组的正向电压)的条件得到改善。
此外，在填谷电路的工作特性中当输入电源电压小于等于Vp/2时将向LED负载供应能量，考虑到这样的特性，将在本发明中一直开启的第一LED组的正向电压基于数学式2来设计，从而提供高效驱动装置及装配有该装置的高效照明产品。
此外，虽然在本实施例中将包括二级电容器电路的光输出补偿单元作为示例来进行了描述，但是本发明不限于这种构成，并且可设置包括三级以上的电容器电路的光输出补偿单元。在这种情况下，如果脉动电压大于将脉动电压的峰值电压Vp除以电容器的级数而得出的值，则光输出补偿单元中的各个电容器分别按将脉动电压除以电容器的级数而得出的电压来进行充电，如果脉动电压小于等于将脉动电压的峰值电压Vp除以电容器的级数而得出的值，则光输出补偿单元中的各个电容器可通过使充电的电压进行放电来将补偿电压供应到LED阵列12。
图6是用于描述图3的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的时序图。图7是用于描述作为不包括光输出补偿单元的比较示例的LED驱动装置的依次驱动原理的时序图。
参照图6，当从整流单元10输出的脉动电压被施加到包括多个LED组的LED阵列12时，根据本实施例的LED驱动装置将光输出补偿单元的补偿电压供应到LED阵列，以使供应到LED阵列的驱动电压不会成为比同时发光的最小数量的LED元件或者一个LED组的正向电压小的电压。
更具体地讲，LED驱动装置将整流单元的脉动电压和光输出补偿单元的补偿电压相加的驱动电压VLED施加到LED阵列12。其中，如图6中所示，被施加到LED阵列12的驱动电压VLED具有从整流单元10提供的脉动电压Vr中比特定电压Vp/2小的区间P1、P2、P3按光输出补偿单元11的补偿电压Vp/2来填充的形态。
在本实施例中，为了防止因驱动电压小于位于LED阵列的输入端的第一LED组121的正向电压而产生所有LED组不发光的非发光区间，LED驱动装置按比LED阵列12的第一LED组121的正向电压高的电压Vp/2来对光输出补偿单元11的电容器C1、C2进行充电。
根据本实施例，LED阵列的第一LED组(LED1)根据第一开关SW1的导通操作和第二开关SW2的导通操作在LED驱动装置工作的全区间(t0-t10)发光，LED阵列的第二LED组(LED2)根据第二开关SW2的导通操作在第二开关SW2处于导通状态的区间(t2-t3及t7-t8)发光。如上所述，根据本实施例的LED驱动装置在使LED阵列的多个LED组依次发光时利用脉动电压和补偿电压来消除以往的非发光区间。
在本发明实施例中，虽然描述为利用对光输出补偿单元的第一电容器C1和第二电容器C2进行充电的能量(Vp/2等)在LED阵列12的非发光区间使第一LED组(LED1)发光，但是本发明不限于这样的构成，可完全根据LED阵列的多个LED组的连接构造或者级数来进行扩张。例如，可按照在非发光区间要使其发光的多个LED组的正向电压来将光输出补偿单元的电容器的级数增加为n级，而不是2级。其中，n是3以上的自然数。
另外，参照图7，比较示例中的LED驱动装置将作为脉动电压的驱动电压VLED0和据此的驱动电流ILED0供应到LED阵列，即没有前述的光输出补偿单元的补偿电压。供应到LED阵列的驱动电压VLED0具有从0V到最大电压Vp周期性变化的电压。根据脉动电压形态的驱动电压VLED0，比较示例中的LED驱动装置在LED阵列的多个LED组依次驱动时形成非发光区间P4，由此在作为光源单元的LED阵列中产生没有光输出的区间(非发光区间)。
即，在比较示例中LED阵列中的第一LED组(LED1)及第二LED组(LED2)通过第一开关SW1和第二开关SW2的操作来依次发光，此外，驱动电压的每个周期产生第一LED组(LED1)和第二LED组(LED2)同时不发光的非发光区间P4。
下面，将参照图3及图6来对根据本实施例的LED驱动装置的光输出补偿单元的LED阵列的工作过程进行描述。
首先，假设在LED驱动装置工作前，第一开关SW1和第二开关SW2处于短路(Short)或者接通(On)状态。
如果假设没有光输出补偿单元，则当驱动电压VLED0小于LED阵列12的第一LED组121的正向电压(参照图7的t0-t1、t4-t6及t9-t10)时，在第一LED组121及第二LED组122产生不流动电流的非发光区间。
然而，在根据本发明的LED驱动装置中，当脉动电压在特定区间(与图6中的P1、P2、P3区间对应)小于对光输出补偿单元11的电容器C1、C2进行充电的电压Vp/2，则光输出补偿单元11在特定区间(P1、P2、P3)通过第二通路(Path2)及第三通路(Path3)来向LED阵列12供应补偿电压。其中，驱动电压VLED与将脉动电压Vr和补偿电压相加的电压对应。其中，补偿电压用于实现在依次驱动LED阵列12时在特定区间(P1、P2、P3)使光输出补偿单元11的电流供应到LED阵列12。为此，补偿电压(即，对第一电容器C1和第二电容器C2进行充电的电压)被设定为大于第一LED组121的正向电压。
如果在特定区间(P1、P2、P3)驱动电压VLED被施加到第一LED组121，则与比较示例不同，第一LED组121通过第一开关13的操作来被驱动。此时，开关控制单元15感测流经第一开关13的电流，并将控制信号施加到第一开关13以使流经第一开关13的电流成为预先设定的电流。
如上所述，根据本实施例的LED驱动装置在脉动电压小于第一LED组121的正向电压的区间将光输出补偿单元11的补偿电压施加到LED阵列12，从而可防止LED阵列12的所有LED组不同时发光。
其次，当驱动电压在特定区间大于Vp/2电压且小于彼此串联连接的第一LED组121及第二LED组122的正向电压时，按第一通路(Path1)的电压对光输出补偿单元11的电容器C1、C2进行充电，LED阵列12的第一LED组121根据第一开关13的操作被恒流驱动。
再次，当驱动电压在特定区间大于LED阵列12的正向电压时，光输出补偿单元11的电容器C1、C2按脉动电压进行充电，第一LED组121及第二LED组122根据第一驱动开关的断开操作和第二驱动开关的导通操作来发光。
图8是可用于根据本发明的实施例的LED驱动装置的光输出补偿单元的电路图。
参照图8，根据本实施例的光输出补偿单元包括：第一电容器C1、第二电容器C2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第一电阻器R1。第一电阻器R1与阻尼(Damping)电阻对应。
第一电容器C1包括第一端子及第二端子，第一端子连接到整流单元10的高电位侧输出端，第二端子连接到第一二极管D1的正极。
第一二极管D1的负极连接到第一电阻器R1的第一端子。其中，第一电阻器R1包括第一端子及第二端子。
第二电容器C2包括第一端子及第二端子，第一端子连接到第一电阻器的第二端子，第二端子连接到整流单元10的低电位侧输出端。
第二二极管D2的正极连接到低电位侧输出端，并且其负极共同连接到第一电容器的第二端子和第一二极管D1的正极。
第三二极管D3的正极共同连接到第二电容器C2的第一端子和第一电阻器R1的第二端子，并且其负极连接到整流单元10的高电位侧输出端。
根据本实施例，在两个电容器C1、C2之间配置有第一电容器R1，从而可防止在光输出补偿单元的电容器进行充电操作时因冲击电流而用过电流对电容器进行充电或者因过电流而破坏电容器或二极管。
图9是用于描述根据本发明实施例的LED驱动装置的光输出补偿单元的工作原理的波形图。
参照图5及图9，根据本实施例的LED驱动装置将在对输入交流电源进行全波整流的整流单元10中的脉动电压Vr和输出电流Ir供应到LED阵列12和光输出补偿单元11。光输出补偿单元11在脉动电压大于特定电压Vp/2的区间(大致为t2-t3及t7-t8)对光输出补偿单元11的两个电容器C1、C2进行充电。
因此，LED驱动装置还会从外部的电源供应装置(供应常用交流电源的电源供应装置等)接收用于在上述区间对两个电容器C1、C2进行充电的电流(Icap)。即，在LED驱动装置中整流单元10的输出电流Ir成为在依次驱动LED阵列12的第一LED组121及第二LED组122时所需的电流上添加用于对光输出补偿单元11进行充电的电流(Icap)的电流。
按特定电压Vp/2充电的两个电容器C1、C2通过在脉动电压Vr为小于Vp/2的电压的区间(大致为t0-t1、t4-t6及t9-t10)进行放电来向LED阵列12供应补偿电压。
根据上述的构成，根据本实施例的LED驱动装置可被设置为在以往的非发光区间(参照图7的P4)的LED阵列12的驱动电流ILED具有比其余区间(t1-t4、t6-t9)的驱动电流大的值。这种设置包括：使光输出补偿单元11的两个电容器C1、C2的容量增大，以及使通过两个电容器C1、C2来补偿驱动电流的区间(t4-t6)变得相对较窄。
如上所述，根据本实施例的LED驱动装置可消除LED阵列12的非发光区间，并补偿以往的非发光区间的光输出(Flux)，从而提高光效率。
如上所述，根据本实施例的LED驱动装置利用脉动电压来依次驱动属于光源单元的多个LED组并通过光输出补偿单元来消除非发光区间，从而不仅能够使功率因数(Power Factor,PF)和总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)得到改善，而且提供了消除非发光区间的效果。此外，由于根据本发明的LED驱动装置直接利用脉动电压，因此可移除连接到以往的整流单元输出端的电解电容器，由此提供使受到电解电容器的寿命问题困扰的LED驱动装置和装配有LED驱动装置的照明产品的寿命实质性增加的效果。并且，移除了体积相对较大的电解电容器，从而达到对驱动装置的小型化及薄型化以及装配有LED驱动装置的产品的小型化及薄型化作出贡献的效果。
虽然如上所述选择优选的实施例进行了图示和描述，但本发明并不限于上述的实施例，在不脱离本发明的精神的范围内，本领域的技术人员可进行各种变动、置换和修改，并且这样的变动、置换和修改等应被视为包括在本发明的权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种LED驱动装置，连接到包括多个LED组的LED阵列而依次驱动所述多个LED组，包括：
整流单元，对交流电压进行整流而产生脉动电压；
光输出补偿单元，连接到所述整流单元的输出端，并在所述脉动电压小于所述多个LED组中的最小正向电压的区间将预先存储的补偿电压供应到所述LED阵列；及
恒流驱动单元，连接到所述多个LED组中的各个组而用恒定电流依次驱动每个LED组。
2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，
光输出补偿单元包括：第一电容器、第二电容器、第一二极管、第二二极管及第三二极管，
所述第一电容器包括：连接到所述整流单元的高电位侧输出端的第一端子、及连接到所述第一二极管的正极的第二端子，
所述第二电容器包括：连接到所述第一二极管的负极的第一端子、及连接到所述整流单元的低电位侧输出端的第二端子，
所述第二二极管包括：连接到所述整流单元的低电位侧输出端的正极、及共同连接到所述第一电容器的第二端子和所述第一二极管的正极的负极，
所述第三二极管包括：共同连接到所述第二电容器的第一端子和所述第一二极管的负极的正极、及连接到所述整流单元的高电位侧输出端的负极。
3.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其中，光输出补偿单元还包括：在所述第一电容器及所述第二电容器之间串联连接的电阻器。
4.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其中，光输出补偿单元按比所述最小正向电压大的电压分别对所述第一电容器及所述第二电容器进行充电。
5.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其中，所述整流单元将具有比所述LED阵列的正向电压大的峰值电压的所述脉动电压施加到光输出补偿单元和所述LED阵列。
6.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其中，所述恒流驱动单元根据所述补偿电压来驱动所述LED阵列中的至少一个LED组连续发光。
7.一种LED驱动装置，包括：
整流单元，对交流电压进行整流来产生整流电压；
发光单元，包括连接到所述整流单元的输出端的至少一个发光元件；及
光输出补偿单元，连接到所述整流单元和所述发光单元之间，从而在所述整流电压小于所述发光元件的正向电压的区间与预先存储的整流电压对应地向所述发光单元供应电流。
8.根据权利要求7所述的LED驱动装置，还包括：开关单元，包括连接到所述发光元件的负极的至少一个开关。
9.根据权利要求8所述的LED驱动装置，还包括：开关控制单元，用于感测流过所述开关的电流，并根据感测到的电流的大小来控制所述开关使其短路或打开。
10.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述光输出补偿单元用于在所述整流电压大于等于设定的第一电压的区间按所述整流电压进行充电，在所述整流电压小于所述第一电压的区间使充电的电压放电。
11.根据权利要求7所述的LED驱动装置，其中，所述光输出补偿单元包括：
第一电容器及第二电容器，在所述整流单元的高电位侧输出端和低电位侧输出端之间串联连接；
第一二极管，在所述第一电容器和所述第二电容器之间正向连接；
第二二极管，其负极连接到所述第一电容器，正极连接到所述低电位侧输出端；及
第三二极管，其正极连接到所述第一二极管和所述第二电容器的连接节点，负极连接到所述整流单元的高电位侧输出端。
12.根据权利要求11所述的LED驱动装置，其中，按整流电压的峰值电压除以电容器的级数而得到的电压来对所述第一电容器及所述第二电容器进行充电。
13.根据权利要求11所述的LED驱动装置，其中，所述光输出补偿单元用于如果所述整流电压大于等于由包括在所述光输出补偿单元的电容器的级数确定的第一电压，则电压充电到所述第一电容器和所述第二电容器，如果所述驱动电压小于所述第一电压，则使在所述第一电容器及所述第二电容器充电的电压向发光单元放电。
14.根据权利要求11所述的LED驱动装置，其中，所述光输出补偿单元还包括：电阻器，其一端连接到所述第二二极管的负极，另一端连接到所述第二电容器和所述第三二极管的连接节点。
15.根据权利要求11至14中的任意一项所述的LED驱动装置，其中，所述第一电压大于所述发光元件的正向电压。
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