Led照明器的制造方法
【專利摘要】一種發(fā)光二極管(LED)照明器包括：發(fā)光部分；整流單元，被構造為執(zhí)行交流(AC)電壓的全波整流以向發(fā)光部分提供第一驅動電壓；功率因數補償單元，被構造為在充電時間段期間被充以第一驅動電壓并在補償時間段期間向發(fā)光部分提供第二驅動電壓；LED驅動控制器，被構造為確定第一驅動電壓或第二驅動電壓的電壓電平并根據所確定的電壓電平來控制第一LED組至第n LED組的順序驅動，使得包括發(fā)光部分的LED的至少60％在補償時間段期間發(fā)光。發(fā)光部分被構造為通過接收第一驅動電壓或第二驅動電壓來發(fā)光。
【專利說明】
LED照明器
技術領域
[0001] 本發(fā)明構思的示例性實施例涉及一種LED照明器。更具體地講，示例性實施例涉及 一種通過使用功率因數補償電路去除非發(fā)光時段和/或通過增大在由功率因數補償電路補 償的時段(補償時段）中發(fā)光的LED與構成LED照明器的LED之比和/或通過將僅在非補償時 段(正常操作時段）中的至少一些時段中發(fā)光的LED構成為具有比剩余LED的發(fā)光通量低的 發(fā)光通量和/或通過向僅在非補償時段中的至少一些時段中發(fā)光的LED提供比其他時段中 向這些LED提供的LED驅動電流低的LED驅動電流來能夠減小操作時段中的光輸出偏差的 LED照明器。
【背景技術】
[0002] LED通常通過直流(DC)驅動操作。DC驅動會需要諸如SMPS等的AC-DC轉換器，并且 這樣的功率轉換器會引起諸如照明器的制造成本增加、照明器的尺寸難以減小、照明器的 能量效率劣化以及由于這樣的功率轉換器的短壽命導致的照明器壽命減小的各種問題。
[0003] 為了解決DC驅動的這樣的問題，已經提出LED的AC驅動。然而，AC驅動電路不僅會 引起由于LED中輸入電壓和輸出功率之間的不匹配導致的功率因數降低的問題，而且在LED 的非發(fā)光時段延伸的情況下會引起用戶感知的閃爍。
[0004] 圖1是示出閃爍率的概念視圖。在下文中，將根據能量之星(Energy Star)規(guī)格對 作為參考閃爍水平的閃爍率的定義和規(guī)則進行描述。
[0005] 如圖1所示，術語閃爍率意指通過將平均光輸出水平以上的面積(面積1)除以一個 周期的光輸出波形上的總光輸出面積(面積1+面積2)而獲得的值。因此，閃爍率是數字上指 示一個周期內平均光輸出水平以上的照明頻率的值，低閃爍率指示較好的閃爍水平。
[0006] 閃爍水平可以根據能源之星規(guī)格進行評估。首先，光輸出波形至少為120HZ。其次， 閃爍率小于或等于頻率乘以〇. 〇〇1(最大調光，不包括800Hz或更大時的閃爍率）。因此，例 如，120Hz的閃爍率小于或等于0.12以滿足能源之星標準。

【發(fā)明內容】

[0007] 技術問題
[0008]本公開的不例性實施例提供一種可以通過去除非發(fā)光時段來減小光輸出偏差從 而提供自然光的LED照明器。
[0009] 本公開的示例性實施例也提供一種可以通過增大由功率因數補償電路在補償時 段中發(fā)光的LED與組成LED照明器的LED之比來減小光輸出偏差從而提供自然光的LED照明 器。
[0010] 本公開的示例性實施例也提供一種可以通過將僅在非補償時段中的至少一些時 段中發(fā)光的LED構成為具有比剩余LED的發(fā)光通量低的發(fā)光通量來減小光輸出偏差從而提 供自然光的LED照明器。
[0011] 本公開的示例性實施例也提供一種可以通過向僅在非補償時段中的至少一些時 段中發(fā)光的LED提供比其他時段中向LED提供的LED驅動電流低的LED驅動電流來減小光輸 出偏差從而提供自然光的LED照明器。
[0012] 發(fā)明構思的附加特征將在下面的描述中被闡述，并且部分地根據該描述將是清楚 的，或者可以通過示例性實施例的實踐而得知。
[0013] 本公開的示例性實施例提供一種LED照明器，所述LED照明器包括:整流單元，連接 至AC電源以執(zhí)行AC電壓的全波整流并向LED發(fā)光部分提供第一全波整流電壓作為第一驅動 電壓;功率因數補償單元，在充電時段中利用整流電壓被充以能量并在補償時段中向LED發(fā) 光部分提供第二驅動電壓;LED發(fā)光部分，包括在充電時段中通過接收第一驅動電壓而發(fā)光 并在補償時段中通過接收第二驅動電壓而發(fā)光的第一LED組至第n LED組(η為2或更大的正 整數）；LED驅動控制器，確定第一驅動電壓或第二驅動電壓的電壓電平并根據所確定的電 壓電平來控制第一LED組至第n LED組的順序驅動，其中，LED發(fā)光部分允許組成LED發(fā)光部 分的LED的至少60%在補償時段中發(fā)光。
[0014] 在補償時段中發(fā)光的至少一個LED組的總正向電壓電平與在補償時段中不發(fā)光的 至少一個LED組的總正向電壓電平之比為1:1。
[0015] N可以為4并且第一LED組至第四LED組的正向電壓電平之比為1: 1:1: 3。
[0016] 組成第一 LED組的LED的數量、組成第二LED組的LED的數量、組成第三LED組的LED 的數量和組成第四LED組的LED的數量之比為5:5:5:6。
[0017] N可以為4并且第一LED組至第四LED組的正向電壓電平之比為2:1:1:2。
[0018] 組成第一 LED組的LED的數量、組成第二LED組的LED的數量、組成第三LED組的LED 的數量和組成第四LED組的LED的數量之比為10:5:4:2。
[0019] 組成僅在非補償時段中的至少一些時段中發(fā)光的至少一個LED組的LED具有第一 發(fā)光通量，組成除了所述至少一個LED組之外的LED組的LED具有比第一發(fā)光通量低的第二 發(fā)光通量。
[0020] 組成第一LED組至第n-lLED組的LED具有第一發(fā)光通量，組成第n LED組的LED具有 低于第一發(fā)光通量的第二發(fā)光通量。
[0021] LED驅動控制器將用于驅動僅在非補償時段(在該時段中，至少一個LED組發(fā)光）中 的至少一些時段中發(fā)光的LED發(fā)光部分的LED驅動電流控制為比用于驅動在非補償時段中 的其他時段中發(fā)光的LED發(fā)光部分的LED驅動電流低。
[0022] LED驅動控制器將第η驅動電流控制為低于第n-1 LED驅動電流。
[0023]功率因數補償單元為填谷電路并且可以補償第一LED組至第n LED組的總正向電 壓電平的1/2。
[0024]根據本公開的示例性實施例，LED照明器可以通過去除非發(fā)光時段來減小光輸出 偏差從而向用戶提供自然光。
[0025]根據本公開的示例性實施例，LED照明器可以通過增大由功率因數補償電路在補 償時段中發(fā)光的LED與組成LED照明器的LED之比來減小光輸出偏差從而提供自然光。
[0026]根據本公開的示例性實施例，LED照明器可以通過將僅在非補償時段中的至少一 些時段中發(fā)光的LED構成為具有比剩余LED的發(fā)光通量低的發(fā)光通量來減小光輸出偏差從 而提供自然光。
[0027]根據本公開的示例性實施例，LED照明器可以通過向僅在非補償時段中的至少一 些時段中發(fā)光的LED提供比其他時段中向LED提供的LED驅動電流低的LED驅動電流來減小 光輸出偏差從而提供自然光。
[0028]將理解的是，前述的大體說明和下面的詳細說明均是示例性的和解釋性的并意圖 提供針對如所要求保護的發(fā)明構思的進一步解釋。
【附圖說明】
[0029]附圖示出了發(fā)明構思的示例性實施例，并與描述一起用于解釋發(fā)明構思的原理， 其中，包括附圖以提供對發(fā)明構思的進一步理解，并且附圖包括并入本說明書中并構成本 說明書的一部分。
[0030]圖1是閃爍率的概念視圖。
[0031 ]圖2是根據本公開的示例性實施例的LED照明器的示意性框圖。
[0032]圖3a是根據本公開的示例性實施例的LED發(fā)光部分的構造示圖。
[0033]圖3b示出參照圖3a所示的LED發(fā)光部分的AC電壓的正半周期的光輸出波形。
[0034]圖4a是根據本公開的示例性實施例的LED發(fā)光部分的構造示圖。
[0035]圖4b示出參照圖4a所示的LED發(fā)光部分的AC電壓的正半周期的光輸出波形。
[0036]圖5a示出根據LED混合的存在來比較根據圖3a的示例性實施例的LED發(fā)光部分的 光輸出波形的曲線圖。
[0037]圖5b示出根據LED混合的存在來比較根據圖4a的示例性實施例的LED發(fā)光部分的 光輸出波形的曲線圖。
[0038]圖6示出根據由根據圖3a的示例性實施例的LED驅動控制器對LED驅動電流的控制 來比較光輸出波形的曲線圖。
[0039]圖7示出描繪根據圖3a的示例性實施例的LED驅動控制器的閃爍率和LED驅動電流 之間的關系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0040]在下文中，將參照示出發(fā)明構思的示例性實施例的附圖對本發(fā)明構思進行更充分 地描述。將描述這些示例性實施例使得發(fā)明構思可以由本領域普通技術人員實現。盡管在 此公開了各種示例性實施例，但是應該理解的是這些示例性實施例不意圖是排他的。例如， 特定的示例性實施例的單個結構、元件或特征不限于該特定的示例性實施例并且可以在不 脫離發(fā)明構思的精神和范圍的情況下應用于其他示例性實施例。另外，應該理解的是，在不 脫離本發(fā)明構思的精神和范圍的情況下，每個示例性實施例中的單個組件的位置或布置可 以改變。因此，以下示例性實施例不被解釋為限制發(fā)明構思，并且本發(fā)明構思應該僅被權利 要求及其等同物所限制。具有相同或相似功能的同樣的組件將由同樣的附圖標記表示。 [0041 ]將理解的是，當元件或層被稱作"在"另一元件或層"上"或者"連接至"另一元件或 層時，該元件或層可以直接在另一元件或層上或者直接連接至另一元件或層，或者可以存 在中間元件或中間層。相反，當元件被稱作"直接在"另一元件或層"上"或者"直接連接至" 另一元件或層時，不存在中間元件或中間層。將理解的是，出于本公開的目的，可以將x、Y和 Z中的至少一個/種解釋為只有X、只有Υ、只有Z或者Χ、Υ和Z中的兩項或更多項的任意組合 (例如，ΧΥΖ、ΧΥΥ、ΥΖ、ΖΖ)。
[0042] 為了易于描述，在這里可使用空間相對術語諸如"在……之下"、"在……下方"、 "下"、"在……上方"和"上"等以描述如圖中所示的一個元件或特征與其他元件或特征的關 系。將理解的是，除了附圖中繪出的方位之外，空間相對術語意圖包括在使用或操作中的裝 置的不同方位。例如，如果附圖中的裝置被翻轉，則被描述為在其他元件或特征"下方"或 "之下"的元件將隨后被定位為在所述其他元件或特征"上方"。因此，示例性術語"在……下 方"可包含在……上方和在……下方這兩種方位。此外，裝置可被另外定位(例如，旋轉90度 或者在其他方位），并相應地解釋這里使用的空間相對描述符。
[0043] 如這里所使用的，術語LED組是指一組多個LED(或多個發(fā)光單元），所述一組多個 LED彼此并聯(lián)或串并聯(lián)連接使得LED(或發(fā)光單元)的操作可以由LED驅動模塊控制為單一單 元(即，同時導通/截止）。
[0044] 另外，術語單位正向電壓電平Vf指LED組中的LED、LED芯片、LED模塊等的正向電壓 電平。單元正向電壓電平Vf可以用作用于相對表示LED組的正向電壓電平的單位，并且必須 理解為相對概念而不是固定值。因此，當第一 LED組具有2Vf的正向電壓電平并且第二LED組 具有IVf的正向電壓電平時，第一LED組的正向電壓電平是第二LED組的正向電壓電平的兩 倍高。
[0045] 此外，術語第一正向電壓電平Vfl是指能夠驅動第一 LED組的臨界電壓電平，術語 第二正向電壓電平Vf2是指能夠驅動彼此串聯(lián)連接的第一 LED組和第二LED組的臨界電壓電 平（即，第一LED組的正向電壓電平和第二LED組的正向電壓電平之和），術語第三正向電壓 電平Vf3是指能夠驅動彼此串聯(lián)連接的第一 LED組至第三LED組的臨界電壓電平。即，術語第 η正向電壓電平Vfn是指能夠驅動彼此串聯(lián)連接的第一LED組至第n LED組的臨界電壓電平 (即，第一LED組至第n LED組的正向電壓電平之和）。
[0046] 此外，術語順序驅動是指當施加到LED驅動模塊的輸入電壓升高時，通過在接收隨 時間變化的輸入電壓時驅動LED的LED驅動模塊來使多個LED組順序地導通以發(fā)光，而當施 加到LED模塊的輸入電壓降低時使多個LED組順序地截止。
[0047] 此外，術語第一驅動電壓是指輸入電壓本身或者從通過特定裝置(例如，通過整流 電路)處理的輸入電壓獲得并且主要提供到LED組的驅動電壓。此外，術語第二驅動電壓是 指從通過特定裝置處理的輸入電壓(例如，隨時間變化以發(fā)光)獲得并且主要從儲能裝置提 供到LED組的驅動電壓。舉例而言，這樣的第二驅動電壓可以是從存儲在電容器中的輸入電 壓中獲得然后從充電的電容器提供到LED組的驅動電壓。因此，除非明確地稱為第一驅動電 壓或第二驅動電壓，否則術語驅動電壓總地包括提供到LED組的第一驅動電壓和/或第二驅 動電壓。
[0048]此外，術語補償時段是指輸入電壓(整流電壓）的電平小于順序驅動的預設正向電 壓電平并且驅動電流未提供到LED組的時間段。例如，第一正向電壓電平Vfl補償時段是指 整流電壓的電平小于Vfl的時間段。在這種情況下，補償時段變?yōu)榉前l(fā)光時段。此外，第二正 向電壓電平Vf2補償時段是指整流電壓的電平小于Vf2的時段。相應地，第η正向電壓電平 Vfn補償時段是指整流電壓的電平小于Vfn的時間段。此外，第一正向電壓電平Vfl補償是指 在第一正向電壓電平Vfl補償時段向LED組提供第二驅動電壓以將驅動電流提供給LED組的 操作，第二正向電壓電平Vf2補償是指在第二正向電壓電平Vf2補償時段向LED組提供第二 驅動電壓的操作。相應地，第η正向電壓電平Vfn補償是指在第η正向電壓電平Vfn補償時段 向LED組提供第二驅動電壓的操作。
[0049]此外，術語非補償時段(或正常操作時段)是指輸入電壓(整流電壓)的電平大于或 等于順序驅動中的預設正向電壓電平使得輸入電壓（第一驅動電壓)被提供到LED組以使 LED組操作從而發(fā)光的時間段。舉例而言，在執(zhí)行第一正向電壓電平Vfl補償的實施例中，非 補償時段(或正常操作時段)是指輸入電壓的電平為Vfl或更大的時間段，在執(zhí)行第二正向 電壓電平Vf2補償的實施例中，術語非補償時段(或正常操作時段)是指輸入電壓的電平為 Vf2或更大的時間段。相應地，在執(zhí)行第η正向電壓電平Vfn補償的實施例中，非補償時段(或 正常操作時段)是指輸入電壓的電平大于或等于Vfn的時間段。
[0050 ]此外，如這里使用的，用于指示特定的電壓、特定的時間點、特定的溫度等的術語 V1、V2、V3、……、tl、t2、……、T1、T2、T3等是用于使彼此相區(qū)分的相對值而不是絕對值。
[0051]圖2是根據本公開的示例性實施例的LED照明器1000的示意性框圖。在下文中，將 參照圖2對LED照明器1000的特征和功能進行描述。
[0052] 參照圖2，LED照明器1000可以包括整流單元100、功率因數補償單元200、LED發(fā)光 部分300和LED驅動控制器400。
[0053] 首先，LED發(fā)光部分300可以由通過LED驅動控制器400的控制而順序地導通以發(fā)光 或順序地截止的多個LED組組成。在圖2中，LED發(fā)光部分300被示出為包括第一 LED組310、第 二LED組320、第三LED組330和第四LED組340。
[0054] 第一 LED組310、第二LED組320、第三LED組330和第四LED組340可以具有不同的正 向電壓電平。例如，當第一LED組至第四LED組310、320、330、340中的每個包括不同數量的 LED時，第一LED組至第四LED組310、320、330、340將具有彼此不同的正向電壓電平。以下將 參照圖3a和圖4a對此特征進行更詳細地描述。
[0055]圖3a是根據本公開的第一示例性實施例的LED發(fā)光部分的構造示圖。如圖3a所示， 第一 LED組310至第三LED組330中的每個由均包括單個LED且彼此并聯(lián)連接的五個LED串組 成。因此，第一 LED組310至第三LED組330中的每個具有IVf的正向電壓電平。然而，由于第四 LED組340由彼此并聯(lián)連接的兩個LED串組成，每個LED串包括串聯(lián)連接的三個LED，所以第四 LED組340具有3Vf的正向電壓電平。因此，在圖3a所示的LED發(fā)光部分300中，第一LED組310 至第四LED組340的正向電壓電平之比變?yōu)?: 1:1: 3。
[0056]圖4a是根據本公開的第二示例性實施例的LED發(fā)光部分的構造示圖。如圖4a所示， 由于第一LED組310由彼此并聯(lián)連接的五個LED串組成，并且每個LED串包括串聯(lián)連接的兩個 LED，所以第一 LED組310具有2Vf的正向電壓電平。另外，由于第二LED組320由彼此并聯(lián)連接 的五個LED串組成，并且每個LED串包括單個LED，所以第二LED組320具有IVf的正向電壓電 平，由于第三LED組330由彼此并聯(lián)連接的四個LED串組成，并且每個LED串包括單個LED，所 以第三LED組330具有IVf的正向電壓電平。另外，由于第四LED組340由包括兩個LED的LED串 組成，所以第四LED組340具有2Vf的正向電壓電平。因此，在圖4a所示的LED發(fā)光部分300中， 第一LED組310至第四LED組340的正向電壓電平之比變?yōu)?:1:1: 2。
[0057]以下將參照圖3b和圖4b對由根據第一示例性實施例和第二示例性實施例的LED發(fā) 光部分300之間的構成差異導致的閃爍率的改善進行描述。
[0058]再次參照圖2,根據本示例性實施例的整流單元100被構造為通過對從外部電源輸 入的AC電壓Vac整流來產生并輸出整流電壓Vrec。對于整流單元100,可以使用諸如全波整流 電路或半波整流電路的任何整流電路。整流單元100被構造為向功率因數補償單元200、LED 發(fā)光部分300和LED驅動控制器400提供整流電壓Vrec。圖2示出由四個二極管Dl、D2、D3和D4 組成的橋接全波整流電路。
[0059] 根據本示例性實施例的功率因數補償單元200被構造為在充電時段(其可以被稱 作充電時間段)利用整流電壓Vrec充以能量并且在補償時段(其可以被稱作補償時間段）向 LED發(fā)光部分300提供第二驅動電壓。在圖2中，示出由第一電容器Cl、第二電容器C2以及三 個防逆流二極管D5、D6和D7組成的填谷電路(valley-fill circuit)作為根據本發(fā)明構思 的功率因數補償單元200。在此，由于填谷電路的構造和功能在本領域是已知的，所以將省 略對其的詳細描述。
[0060] 由根據本示例性實施例的功率因數補償單元200補償的正向電壓電平可以根據構 成功率因數補償單元200的充電/放電裝置(例如，圖2中的第一電容器CU第二電容器C2等） 的電容來以各種方式設計。根據本示例性實施例的功率因數補償單元200可以構造為補償 與總正向電壓電平(LED組的正向電壓電平的總和）的1/2對應的電壓電平。圖3a和4a所示的 LED發(fā)光部分300具有6Vf的總正向電壓電平，并且在這種情況下，根據本示例性實施例的功 率因數補償單元200可以被構造為補償3Vf的電壓電平。為了便于描述和理解，將參照被構 造為補償總正向電壓電平的1/2的電壓電平(在圖3a和圖4a的示例性實施例中，3Vf的電壓 電平)的示例性實施例來對功率因數補償單元200進行描述。
[0061] 根據本示例性實施例的LED驅動控制器400檢測輸入驅動電壓(在非補償時段中從 整流單元100提供的第一驅動電壓（整流電壓Vrec)或在補償時段中從功率因數補償單元 200提供的第二驅動電壓)的電壓電平，并根據檢測到的驅動電壓的大小來確定將提供到發(fā) 光部分300(更具體地講，提供到包括在發(fā)光部分300中的多個LED組310至340中的每個）的 LED驅動電流的大小以及提供和切斷LED驅動電流的時間點。另外，LED驅動控制器400被構 造為通過在確定的時間點向一個或多個LED組(LED組310至340中的一個或更多個)提供具 有確定大小的LED驅動電流，并且在確定的切斷時間點停止向一個或多個LED組(LED組310 至340中的一個或更多個)提供LED驅動電流來控制LED發(fā)光部分300的順序驅動。
[0062] 更具體地講，根據本示例性實施例的LED驅動控制器400被構造為通過根據驅動電 壓Vp的電平來控制第一電流通路Pl、第二電流通路P2、第三電流通路P3和第四電流通路P4 的連接和斷開而控制第一 LED組310至第四LED組340的順序驅動。此外，LED驅動控制器400 被構造為執(zhí)行恒定電流控制。為此，LED驅動控制器400可以包括恒定電流控制器(未示出）。 恒定電流控制器可以通過本領域已知的各種技術來實現。例如，恒定電流控制器可以包括： 傳感電阻器，用于檢測電流;差分放大器，用于將當前檢測到的電流值與參考電流值進行比 較;開關裝置，被構造為根據從差分放大器的輸出來控制電流通路的連接并且控制流經電 流通路的LED驅動電流在被連接至通路時變?yōu)楹愣娏鳌?br>[0063] 在驅動電壓Vp的電平大于或等于第一正向電壓電平Vfl并且小于第二正向電壓電 平Vf2的時段中，在LED驅動控制器400的控制下第一電流通路Pl連接至LED驅動控制器400， 由此第一 LED驅動電流Iledi通過第一電流通路Pl流動。LED驅動控制器400檢測第一 LED驅動 電流^^并執(zhí)行恒定電流控制使得第一 LED驅動電流Iledi可以保持在第一參考電流IREF1。
[0064] 相似地，在驅動電壓Vp的電平大于或等于第二正向電壓電平Vf2并且小于第三正 向電壓電平Vf3的時段中，在LED驅動控制器400的控制下第二電流通路P2連接至LED驅動控 制器400,由此第二LED驅動電流Iled2通過第二電流通路P2流動。LED驅動控制器400檢測第 二LED驅動電流Iled2并執(zhí)行恒定電流控制使得第二LED驅動電流Iled2可以保持在第二參考電 流 IrEF2〇
[0065] 另外，在驅動電壓Vp的電平大于或等于第三正向電壓電平Vf3并且小于第四正向 電壓電平Vf4的時段中，在LED驅動控制器400的控制下第三電流通路P3連接至LED驅動控制 器400,由此第三LED驅動電流I led3通過第三電流通路P3流動。LED驅動控制器400檢測第三 LED驅動電流Iled3并執(zhí)行恒定電流控制使得第三LED驅動電流Iled3可以保持在第三參考電流 IREF3 O
[0066] 最后，在驅動電壓Vp的電平大于或等于第四正向電壓電平Vf4的時段中，在LED驅 動控制器400的控制下第四電流通路P4連接至LED驅動控制器400,由此第四LED驅動電流 Ilem通過第四電流通路P4流動。LED驅動控制器400檢測第四LED驅動電流Ilem并執(zhí)行恒定電 流控制使得第四LED驅動電流I^ 4可以保持在第四參考電流IREF4。
[0067] 為了改善功率因數(PF)和總諧波失真(THD)特性，根據本示例性實施例的LED驅動 控制器400將第一參考電流Irefi、第二參考電流I REF2、第三參考電流Iref3和第四參考電流 Iref4設定為互不相同使得LED驅動電流的波形接近整流電壓的波形，由此第一 LED驅動電流 Iled1至第四LED驅動電流Iled4接近正弦波形。例如，LED驅動控制器400可以執(zhí)行恒定電流控 制以將第四LED驅動電流I lem設定為85mA，將第三LED驅動電流Iled3設定為在第四LED驅動電 流Ilem的80%~95%的范圍內的值，將第二LED驅動電流I led2設定為在第四LED驅動電流 Iled4的65%~80%的范圍內的值，并且將第一LED驅動電流Iledi設定為在第四LED驅動電流 Iled4的30 %~65 %的范圍內的值。
[0068] LED照明器1000的閃爍率的改善
[0069] 接著，將對改善如上所述構造的根據本發(fā)明構思的示例性實施例的LED照明器 1000的閃爍率進行描述?？傮w上，示例性實施例提供用于改善閃爍率的三種方法。
[0070] 首先，可以通過增加 LED照明器1000的LED發(fā)光部分300中被設定為在補償時段(如 以上所解釋的，時段也稱作時間段）中發(fā)光的LED的比率來改善閃爍率。例如，在本發(fā)明的示 例性實施例中，LED照明器1000的LED發(fā)光部分300可以構造為使得在補償時段期間發(fā)光的 LED的個數大于僅在非補償時段期間發(fā)光的LED的個數。其次，可以通過在照明器1000的LED 發(fā)光部分300中將被設定為僅在非補償時段中的至少一些時段內發(fā)光的LED設計成具有比 剩余LED的發(fā)光通量低的發(fā)光通量來改善閃爍率。第三，通過允許LED驅動控制器400將向設 定為僅在非補償時段中的至少一些時段中發(fā)光的LED提供的LED驅動電流控制為比其他時 段中向LED提供的LED驅動電流低，可以改善閃爍率。在下文中，將參照圖3a至圖6對用于改 善閃爍率的方法中的每個進行更詳細地描述。
[0071 ]通過改變LED發(fā)光部分300的構造來改善閃爍率
[0072] 首先，參照圖3a至圖4b，將對通過改變LED發(fā)光部分300的構造來改善LED照明器 1000的閃爍率的方法進行描述。根據本不例性實施例，圖3a和圖4a所不的LED發(fā)光部分300 中的每個包括21個LED。另外，根據本示例性實施例的LED發(fā)光部分300具有6Vf的總正向電 壓電平并且功率因數補償單元200被構造為補償3Vf的電壓電平。
[0073]圖3a是根據第一示例性實施例的LED發(fā)光部分的構造示圖，圖3b是參照圖3a所示 的LED發(fā)光部分的AC電壓的正半周期的光輸出波形。如以上參照圖3a所描述的，第一LED組 310包括五個LED并且第一LED組310的正向電壓電平為IVf。另外，第二LED組320包括五個 LED并且具有IVf的正向電壓電平。第三LED組330包括五個LED并且具有IVf的正向電壓電 平，第四LED組340包括六個LED并且具有3Vf的正向電壓電平。由于能夠由功率因數補償單 元200補償的最大電壓電平為3Vf，所以第一 LED組310、第二LED組320和第三LED組330在補 償時段發(fā)光。
[0074]結果，補償時段中發(fā)光的LED的個數為15(LED的總個數的大約71%)。因此，根據如 圖3a所示的第一示例性實施例的LED發(fā)光部分300顯示出圖3b所示的光輸出波形。如圖3b所 示，第一 LED組310、第二LED組320和第三LED組330由功率因數補償單元200補償并且因此保 持在發(fā)光狀態(tài)，第四LED組340在驅動電壓Vp的電平為6Vf或更大的時段內發(fā)光。因此，如在 與圖3a和圖3b所示的條件相同的條件下所測量的，包括根據第一示例性實施例的LED發(fā)光 部分300的LED照明器1000具有0.163的閃爍率。
[0075]圖4a是根據第二示例性實施例的LED發(fā)光部分的構造示圖，圖4b是參照圖4a所示 的LED發(fā)光部分的AC電壓的正半周期的光輸出波形。如參照圖4a所描述的，第一LED組310包 括十個LED并且具有2Vf的正向電壓電平。另外，第二LED組320包括五個LED并且具有IVf的 正向電壓電平。第三LED組330包括四個LED并且具有IVf的正向電壓電平，第四LED組340包 括兩個LED并且具有2Vf的正向電壓電平。由于能夠由功率因數補償單元200補償的最大電 壓電平為3Vf，所以第一 LED組310和第二LED組320在補償時段發(fā)光。結果，補償時段中發(fā)光 的LED的個數為15(LED的總個數的大約71 % )。
[0076]因此，根據如圖4a所示的第二示例性實施例的LED發(fā)光部分300顯示出圖4b所示的 光輸出波形。如圖4b所示，第一 LED組310和第二LED組320由功率因數補償單元200補償并且 因此保持在發(fā)光狀態(tài)，第三LED組330在驅動電壓Vp的電平為4Vf或更大的時段內發(fā)光，第四 LED組340在驅動電壓Vp的電平為6Vf或更大的時段內發(fā)光。在這種情況下，如在與圖3a和圖 3b所示的條件相同的條件下所測量的，包括根據第二示例性實施例的LED發(fā)光部分300的 LED照明器1000具有0.161的閃爍率。
[0077]表1示出包括根據第一示例性實施例和第二示例性實施例的LED發(fā)光部分300的 LED照明器1000的閃爍率。
[0078] 表 1
[0079] [表1]
[0081 ]在表1中，LED照明器的閃爍率隨著補償時段中發(fā)光的LED的個數與LED的總個數的 比率的增大而得以改善。另外，即使當LED發(fā)光部分300被構造為使得相同數量的LED在補償 時段發(fā)光時，LED照明器的閃爍率也隨著被包括于在低電壓電平發(fā)光的LED組中的LED的數 量的增大而得以改善。即，盡管根據第一示例性實施例和第二示例性實施例的LED發(fā)光部分 均被構造為使得十五個LED在補償時段發(fā)光，但是包括根據第二示例性實施例的第一 LED組 310包括十個LED并且第二LED組320包括五個LED的發(fā)光部分的LED照明器具有比包括根據 第一示例性實施例的第一 LED組310包括五個LED、第二LED組320包括五個LED并且第三LED 組330包括五個LED的發(fā)光部分的LED照明器更好的閃爍率。
[0082] 通過LED混合來改善閃爍率
[0083]除了通過改變LED發(fā)光部分300的構造來改善閃爍率的方法，也提出了改善閃爍率 的另外的方法。LED照明器1000的LED發(fā)光部分300可以包括所有相同種類的LED。然而，可以 通過根據LED組組合不同種類的LED來改善閃爍率。即，如參照圖1所示的，在一個周期中，較 均勻的光輸出提供較好的閃爍率，較高的光輸出偏差提供較低的閃爍率。LED的發(fā)光通量可 被認為是能夠影響光輸出的一個因素，根據本示例性實施例的LED發(fā)光部分300可基于發(fā)光 通量進行構造。
[0084] 即，在根據本示例性實施例的LED發(fā)光部分300中，僅在光輸出比平均光輸出高的 時段發(fā)光的至少一個LED組包括具有比包含其他LED組的LED的發(fā)光通量低的發(fā)光通量的 LED，從而減小光輸出的偏差。在根據本示例性實施例的LED發(fā)光部分300中，在補償時段中 發(fā)光的LED組可以包括具有相對高發(fā)光通量的LED，在補償時段中不發(fā)光的LED組可以包括 具有相對低發(fā)光通量的LED。在一些示例性實施例中，可以有在補償時段不發(fā)光的多個LED 組，并且所有這些LED組可以包括具有低發(fā)光通量的LED，或者僅這些LED組中的一些可以包 括具有低發(fā)光通量的LED。
[0085] 圖5a示出根據LED混合的存在來比較根據第一示例性實施例的LED發(fā)光部分的光 輸出波形的曲線圖。在圖5a中，左側示出包括未應用LED混合的LED發(fā)光部分300的LED照明 器1000的光輸出波形，右側示出包括應用LED混合的LED發(fā)光部分300的LED照明器1000的光 輸出波形。在包括未應用LED混合的LED發(fā)光部分300的LED照明器1000中，在補償時段中發(fā) 光的第一 LED組310至第三LED組330可以包括具有第一發(fā)光通量的LED，在補償時段中不發(fā) 光的第四LED組340可以包括具有低于第一發(fā)光通量的第二發(fā)光通量的LED。圖5a示出，相比 于未應用LED混合的LED照明器1000的光輸出波形的閃爍率，應用LED混合的LED照明器1000 的光輸出波形具有改善的閃爍率。
[0086]圖5b示出根據LED混合的存在，比較根據第二示例性實施例的LED發(fā)光部分的光輸 出波形的曲線圖。在圖5b中，左側示出包括未應用LED混合的LED發(fā)光部分300的LED照明器 1000的光輸出波形，右側示出包括應用LED混合的LED發(fā)光部分300的LED照明器1000的光輸 出波形。在包括應用LED混合的LED發(fā)光部分300的LED照明器1000中，在補償時段中發(fā)光的 第一 LED組310和第二LED組320可以包括具有相對高發(fā)光通量的LED，在補償時段中不發(fā)光 的第三LED組330和第四LED組340可以包括具有相對低發(fā)光通量的LED。此外，在一些示例性 實施例中，第一LED組310至第三LED組330可以包括具有相對高發(fā)光通量的LED，第四LED組 340可以包括具有相對低發(fā)光通量的LED。如在圖5b中可以確定的，相比于未應用LED混合的 LED照明器1000的光輸出波形的閃爍率，應用LED混合的LED照明器1000的光輸出波形具有 改善的閃爍率。
[0087] 表2分別不出包括未應用LED混合的根據第一不例性實施例的LED發(fā)光部分300的 LED照明器1000的閃爍率、包括應用LED混合的根據第一示例性實施例的LED發(fā)光部分300的 LED照明器1000的閃爍率、包括未應用LED混合的根據第二示例性實施例的LED發(fā)光部分300 的LED照明器1000的閃爍率以及包括應用LED混合的根據第二示例性實施例的LED發(fā)光部分 300的LED照明器1000的閃爍率。
[0088] 表 2
[0089] [表 2]
[0091] 在表2中，相比于當LED發(fā)光部分300沒有LED混合時的LED照明器的閃爍率，當LED 發(fā)光部分300包括LED混合時LED，照明器的閃爍率得以改善。
[0092]通過控制LED驅動電流來改善閃爍率
[0093]除了通過改變LED發(fā)光部分300的構造或通過LED混合來改善閃爍率的方法，也提 出了改善閃爍率的另外的方法。LED驅動電流Iled可被認為是能夠影響光輸出的一個因素， 根據本示例性實施例的LED發(fā)光部分400可基于LED驅動電流進行構造。即，可在LED驅動控 制器400的控制下改善閃爍率使得在光輸出比平均光輸出高的時段中提供到LED發(fā)光部分 300的LED驅動電流I led比在其他時段中提供到LED發(fā)光部分300的LED驅動電流Iled低。
[0094] 如上所述，在包括根據第一示例性實施例的LED發(fā)光部分300的LED照明器1000中， 第一 LED組310至第三LED組330在補償時段中發(fā)光，第一 LED組310至第四LED組340全部在非 補償時段中發(fā)光。因此，在補償時段中提供到第一 LED組310至第三LED組330的LED驅動電流 為第三LED驅動電流ILED3,在非補償時段中提供到第一 LED組310至第四LED組340的LED驅動 電流為第四LED驅動電流ILED4。因此，根據本示例性實施例的LED驅動控制器400可以通過執(zhí) 行恒定電流控制使得第四LED驅動電流1_4變得低于第三LED驅動電流I led3來改善閃爍率。 [0095]圖6示出基于由根據第一示例性實施例的LED驅動控制器400控制的LED驅動電流 來比較光輸出波形的曲線圖。在圖6中，左側示出LED驅動控制器400將第四LED驅動電流 Iled4控制為高于第三LED驅動電流Iled3的一般構造的光輸出波形，右側示出在LED驅動控制 器400將第四LED驅動電流Ilem控制為低于第三LED驅動電流I led3的情況下的光輸出波形。圖 6表明，相比于其他情況，在LED驅動控制器400將第四LED驅動電流Ilem控制為低于第三LED 驅動電流I^3的情況下，閃爍率得以改善。
[0096]如上所述，在包括根據第二示例性實施例的LED發(fā)光部分300的LED照明器1000中， 在補償時段中，第一LED組310和第二LED組320發(fā)光，此時，LED驅動電流為第二LED驅動電流 Iled2。在非補償時段中，第一LED組310至第三LED組330在驅動電壓Vp具有4Vf或更高并且小 于6Vf的電壓電平并且LED驅動電流為第三LED驅動電流I led3的時段中發(fā)光。此外，在非補償 時段中，第一LED組310至第四LED組340在驅動電壓Vp具有6Vf或更大的電壓電平并且LED驅 動電流為第四LED驅動電流Ilem的時段中發(fā)光。因此，在本示例性實施例中，LED驅動控制器 400可以將第三LED驅動電流I led3和第四LED驅動電流Ilem均控制為低于第二LED驅動電流 Iled2。此外，在另一不例性實施例中，LED驅動控制器400可以如在一般構造中一樣將第三 LED驅動電流Iled3控制為高于第二LED驅動電流Iled2,并且可以僅將第四LED驅動電流Iled4控 制為低于第二LED驅動電流Iled 2和/或第三LED驅動電流Iled3。
[0097] 表3和圖7示出描繪根據第一示例性實施例的LED驅動控制器的閃爍率和LED驅動 電流之間的關系的曲線圖。圖7是描繪基于包括根據第一示例性實施例的LED發(fā)光部分300 的LED照明器1000中第四LED驅動電流Ilem的大小的閃爍率的變化的曲線圖。
[0098] 表 3
[0099] [表 3]
[0101]在表3和圖7中，隨著第四LED驅動電流Ued4的大小減小，閃爍率進一步得以改善。 如上所述，與一般順序驅動（即，第四LED驅動電流Iled4高于任何其他LED驅動電流的構造） 不同，當第四LED驅動電流I led4被控制為低時LED照明器1000的總光輸出可降低。第四LED驅 動電流Iled4的控制可以通過LED驅動控制器400的恒定電流控制功能或者通過單獨限流裝 置來實現。
[0102] 在上面的描述中，已經對用于改善LED照明器1000的閃爍率的三種方法進行描述。 上述的三種方法可以獨立地應用于LED照明器1000或者這些方法的組合可以應用于LED照 明器1000。
[0103] 盡管以上已經對一些示例性實施例進行描述，但應該理解的是，本發(fā)明構思不局 限于上述示例性實施例和特征，并且可以在不脫離發(fā)明構思的精神和范圍的情況下做出各 種修改、變化和改變。因此，發(fā)明構思的范圍應該僅受所附權利要求及其等同物的限制。
【主權項】
1. 一種LED照明器，包括： 發(fā)光部分，包括第一LED組至第n LED組，η是至少為2的正整數； 整流單元，被構造為執(zhí)行交流(AC)電壓的全波整流以向發(fā)光部分提供第一驅動電壓； 功率因數補償單元，被構造為在充電時間段期間被充以第一驅動電壓并在補償時間段 期間向發(fā)光部分提供第二驅動電壓；以及 LED驅動控制器，被構造為確定第一驅動電壓或第二驅動電壓的電壓電平并根據所確 定的電壓電平來控制第一LED組至第n LED組的順序驅動， 其中，發(fā)光部分被構造為使得在補償時間段期間發(fā)光的LED的數量比僅在充電時間段 期間發(fā)光的LED的數量大， 其中，發(fā)光部分被構造為通過接收第一驅動電壓或第二驅動電壓來發(fā)光。2. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中，發(fā)光部分被構造為使得包括發(fā)光部分的LED 的至少60 %在補償時間段期間發(fā)光。3. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中，補償時間段中第一LED組的總正向電壓電平 與補償時間段中第二LED組的總正向電壓電平之比為1:1。4. 根據權利要求3所述的LED照明器，其中，η為4并且第一LED組至第四LED組的正向電 壓電平之比為5. 根據權利要求4所述的LED照明器，其中，組成第一LED組的LED的數量、組成第二LED 組的LED的數量、組成第三LED組的LED的數量和組成第四LED組的LED的數量之比為5:5:5: 6〇6. 根據權利要求3所述的LED照明器，其中，η為4并且第一LED組至第四LED組的正向電 壓電平之比為2:1:1:2。7. 根據權利要求6所述的LED照明器，其中，組成第一LED組的LED的數量、組成第二LED 組的LED的數量、組成第三LED組的LED的數量和組成第四LED組的LED的數量之比為10:5:4: 2〇8. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中： 組成第一 LED組的LED具有第一發(fā)光通量； 組成除了第一LED組之外的LED組的LED具有比第一發(fā)光通量低的第二發(fā)光通量。9. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中： 組成第一LED組至第n-lLED組的LED具有第一發(fā)光通量；以及 組成第n LED組的LED具有低于第一發(fā)光通量的第二發(fā)光通量。10. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中，LED驅動控制器被構造為將用于在充電時 間段的第一部分期間驅動發(fā)光部分的驅動電流控制為比用于在充電時間段的第二部分期 間驅動發(fā)光部分的驅動電流低。11. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中，LED驅動控制器被構造為將第n LED組驅動 電流控制為低于第n-lLED組驅動電流。12. 根據權利要求1所述的LED照明器，其中，功率因數補償單元包括填谷電路并且構造 為補償第一LED組至第n LED組的總正向電壓電平的1 /2。
【文檔編號】H05B37/02GK205670873SQ201490000912
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2014年7月25日
【發(fā)明人】李康寧, 韓相昱, 姜玄九
【申請人】首爾半導體株式會社