驅(qū)動(dòng)應(yīng)用高電壓的發(fā)光二極管的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明與基于發(fā)光二極管(LED)的照明裝置相關(guān)，尤其是一種用于使用高電壓的基于發(fā)光二極管的照明設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是一種基于半導(dǎo)體的光源，過去經(jīng)常被應(yīng)用在低耗電儀表和家電的指示器，由于提高亮度的技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用發(fā)光二極管在各種照明裝置也已越來越普遍。例如，高明亮度的發(fā)光二極管已被廣泛用于交通信號(hào)燈、車輛指示燈、以及剎車燈。近年來，使用高電壓的發(fā)光二極管串的照明設(shè)備，也被開發(fā)來取代傳統(tǒng)的白熱燈泡和熒光燈泡。
[0003]發(fā)光二極管的電流對(duì)電壓(IV)特性曲線類似于一般的普通二極管，當(dāng)加于發(fā)光二極管的電壓小于二極管的正向電壓時(shí)，只有非常小的電流通過發(fā)光二極管。當(dāng)電壓超過正向電壓時(shí)，通過發(fā)光二極管的電流則大幅增加。一般來說，在大多數(shù)的操作范圍，基于發(fā)光二極管的照明裝置的發(fā)光強(qiáng)度是和通過的電流成正比，但操作在高電流時(shí)則不如此。通常為基于發(fā)光二極管的照明裝置設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)裝置，都是以提供一個(gè)恒定的電流為主，以便能發(fā)出穩(wěn)定的光和延長(zhǎng)發(fā)光二極管的壽命。
[0004]為了提高基于發(fā)光二極管的照明裝置的亮度，通常是將多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)在一起，形成一個(gè)基于發(fā)光二極管的照明單位，而且多數(shù)個(gè)基于發(fā)光二極管的照明單位可以更進(jìn)一步串聯(lián)在一起，形成一個(gè)照明裝置。每個(gè)照明裝置所需要的工作電壓，通常是取決于照明單位里的發(fā)光二極管的正向電壓，每個(gè)照明單位里有多少個(gè)發(fā)光二極管，每個(gè)照明單位是如何相互接聯(lián)的，以及每個(gè)照明單位在照明裝置里，是如何接收來自電源的電壓。
[0005]因此，在大多數(shù)的應(yīng)用中，都需要某種類型的電源電壓轉(zhuǎn)換裝置，來將一般較普遍的高電壓電源，轉(zhuǎn)換成較低的電壓，以提供給一個(gè)或多個(gè)基于發(fā)光二極管的照明單位。因?yàn)樾枰@樣的一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換裝置，造成基于發(fā)光二極管的照明設(shè)備效率減低，成本增高，也難以減小其體積。
[0006]為了提高基于發(fā)光二極管的照明裝置的效率和縮小其體積，許多技術(shù)都已經(jīng)被開發(fā)，以使基于發(fā)光二極管的照明裝置可以不需要一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換裝置，就可使用如120V或240V的交流電。一般來說，基于發(fā)光二極管的照明裝置里的發(fā)光二極管，被區(qū)分成多個(gè)發(fā)光二極管段。每一發(fā)光二極管段可以在相關(guān)的開關(guān)器或電流源的控制下，而選擇性的隨著交流電壓的增加或減少而接通和關(guān)閉。照明裝置里的所有的開關(guān)器或電流源則由一控制器來控制。
[0007]在先前的技術(shù)里，大部分使用高電壓的基于發(fā)光二極管的照明裝置，都利用偵測(cè)輸入交流電源的電壓值，或是流經(jīng)照明裝置的電流值，來控制開關(guān)器或電流源，從而選擇性的接通和關(guān)閉發(fā)光二極管段。譬如，美國(guó)專利6989807號(hào)和8324840號(hào)，以及美國(guó)專利公告2011/0089844號(hào)，都有一可偵測(cè)輸入電壓的電壓值的整體控制器，來控制連接在發(fā)光二極管的開關(guān)器或電流源。美國(guó)專利公告2012/0056559號(hào)和2012/0217887號(hào)，則用一整體控制器，根據(jù)偵測(cè)到的局部電流，來控制電流限制器或是開關(guān)器。
[0008]因?yàn)橐延性絹碓蕉嗟幕诎l(fā)光二極管的照明單位，被應(yīng)用在使用高電壓的高亮度的照明設(shè)備上，如何使用墻上現(xiàn)有的交流電源，靈活和有效地提高發(fā)光二極管的使用率，減少功率耗損，并提供穩(wěn)定性和高亮度，來驅(qū)動(dòng)和連接多個(gè)基于發(fā)光二極管的照明單位的設(shè)計(jì)方法和裝置，已經(jīng)形成一種不可或缺的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是為提供一能使用高電壓，有效率的驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串的裝置而制作。根據(jù)本發(fā)明提供的裝置，包含有多數(shù)個(gè)發(fā)光二極管被區(qū)分成多個(gè)互相串聯(lián)的發(fā)光二極管段，并與一切換電壓偵測(cè)器和一電流限制器串聯(lián)。
[0010]每一發(fā)光二極管段和一開關(guān)器并聯(lián)，該裝置里并有一開關(guān)控制器輸出二進(jìn)制代碼或非二進(jìn)制代碼，來各別接通或切斷每一個(gè)并聯(lián)的開關(guān)器，進(jìn)而使基于發(fā)光二極管的照明裝置，可隨著輸入電壓的電壓值的變化，而改變其操作模式。
[0011]本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，切換電壓偵測(cè)器連接于最尾端的發(fā)光二極管段，而電流限制器則連接于切換電壓偵測(cè)器與地之間。切換電壓偵測(cè)器包含一偵測(cè)輸入電壓變化的壓差檢測(cè)器，以及當(dāng)輸入電壓變化時(shí)產(chǎn)生模式變化信號(hào)的模式變化信號(hào)產(chǎn)生器。
[0012]本第一優(yōu)選實(shí)施例中，壓差檢測(cè)器包含三個(gè)N型的電壓控制的電流限制器，每一 N型的電壓控制的電流限制器含三個(gè)端點(diǎn)。在壓差檢測(cè)器的第一型制作例中，第一和第二個(gè)電壓控制的電流限制器的第一端點(diǎn)間，連接有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。在第二和第三個(gè)電壓控制的電流限制器的第一端點(diǎn)間，也連接有一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
[0013]每一 N型的電壓控制的電流限制器的第二端點(diǎn)連接到一偏壓電壓，第三端點(diǎn)則經(jīng)由一電流感應(yīng)器連接到一共同節(jié)點(diǎn)。模式變化信號(hào)產(chǎn)生器有兩個(gè)比較器連接到該三個(gè)電流感應(yīng)器，以及一控制信號(hào)產(chǎn)生器接收該兩個(gè)比較器的輸出，并根據(jù)輸入電壓的變化而產(chǎn)生兩個(gè)模式變化信號(hào)。
[0014]在壓差檢測(cè)器的第二型制作例中，每一 N型的電壓控制的電流限制器的第一端點(diǎn)，連接到各別的電流感應(yīng)器的一端，而在每?jī)上噜彽碾娏鞲袘?yīng)器的另一端之間，則連接有一個(gè)或多個(gè)的發(fā)光二極管。每一N型的電壓控制的電流限制器的第二端點(diǎn)連接到一偏壓電壓，第三端點(diǎn)則連接到一共同節(jié)點(diǎn)。
[0015]有三個(gè)差動(dòng)放大器各別連接在三個(gè)電流感應(yīng)器的兩端，模式變化信號(hào)產(chǎn)生器有兩個(gè)比較器連接三個(gè)差動(dòng)放大器的輸出，以及一控制信號(hào)產(chǎn)生器接收該兩個(gè)比較器的輸出，并根據(jù)輸入電壓的變化而產(chǎn)生兩個(gè)模式變化信號(hào)。
[0016]本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，切換電壓偵測(cè)器連接于最領(lǐng)先的發(fā)光二極管段，而電流限制器則連接于輸入電壓與切換電壓偵測(cè)器之間。切換電壓偵測(cè)器包含一偵測(cè)輸入電壓變化的壓差檢測(cè)器，以及當(dāng)輸入電壓變化時(shí)產(chǎn)生模式變化信號(hào)的模式變化信號(hào)產(chǎn)生器。
[0017]本第二優(yōu)選實(shí)施例中，壓差檢測(cè)器包含三個(gè)P型的電壓控制的電流限制器，每一 P型的電壓控制的電流限制器含三個(gè)端點(diǎn)。在壓差檢測(cè)器的第一型制作例中，第一和第二個(gè)電壓控制的電流限制器的第一端點(diǎn)間，連接有一個(gè)或多個(gè)的發(fā)光二極管。在第二和第三個(gè)電壓控制的電流限制器的第一端點(diǎn)間，也連接有一個(gè)或多個(gè)的發(fā)光二極管。
[0018]每一 P型的電壓控制的電流限制器有一電壓源連接在其第二端點(diǎn)與輸入電壓之間，第三端點(diǎn)則經(jīng)由一電流感應(yīng)器連接到一共同節(jié)點(diǎn)。模式變化信號(hào)產(chǎn)生器有兩個(gè)比較器連接到該三個(gè)電流感應(yīng)器，以及一控制信號(hào)產(chǎn)生器接收該兩個(gè)比較器的輸出，并根據(jù)輸入電壓的變化而產(chǎn)生兩個(gè)模式變化信號(hào)。
[0019]在壓差檢測(cè)器的第二型制作例中，每一 P型的電壓控制的電流限制器的第三端點(diǎn)直接連接到一共同節(jié)點(diǎn)，第二端點(diǎn)則經(jīng)由一電壓源連接到輸入電壓，第一端點(diǎn)連接到各別的電流感應(yīng)器的一端，而在每?jī)蓚€(gè)相鄰的電流感應(yīng)器的另一端之間，則連接有一個(gè)或多個(gè)的發(fā)光二極管。
[0020]與第一優(yōu)選實(shí)施例中的壓差檢測(cè)器的第二型制作例相似，第二優(yōu)選實(shí)施例中的壓差檢測(cè)器的第二型制作例，也有三個(gè)差動(dòng)放大器各別連接在三個(gè)電流感應(yīng)器的兩端。模式變化信號(hào)產(chǎn)生器有兩個(gè)比較器連接三個(gè)差動(dòng)放大器的輸出，以及一控制信號(hào)產(chǎn)生器接收該兩個(gè)比較器的輸出，并根據(jù)輸入電壓的變化而產(chǎn)生兩個(gè)模式變化信號(hào)。
【附圖說明】
[0021]圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，以高電壓來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串的裝置的方塊圖；
[0022]圖2為顯示本發(fā)明中基于發(fā)光二極管的照明裝置，利用經(jīng)整流的交流電源，操作于M種不同照明模式下的輸入電壓的電壓值Vin;
[0023]圖3為顯示包含一以漣波計(jì)數(shù)器產(chǎn)生二進(jìn)制代碼的一開關(guān)控制器的范例；
[0024]圖4為顯示包含一以漣波計(jì)數(shù)器產(chǎn)生二進(jìn)制代碼，以及將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成非二進(jìn)制代碼的存儲(chǔ)器的一開關(guān)控制器的另一范例；
[0025]圖5(A)為顯示本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中的切換電壓偵測(cè)器的第一型制作例的方塊圖；
[0026]圖5(B)為顯示本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中的