驱动应用高电压的发光二极管串的装置制造方法及图纸

一种驱动应用高电压的多个发光二极管的装置，包含被分割成串联的多个发光二极管段的多个发光二极管，以及多个含三个连接端的电压控制的电流限制器。每一个电流限制器与一发光二极管段相对应，并有第一连接端与相对应的发光二极管段的负端连接，第二连接端被施加一偏压电压，第三连接端则连接到发光二极管装置里的一共同节点，一电流源将共同节点接地。在共同节点和电流源之间，又可加入一包含由一发光二极管控制电路控制的多个发光二极管段的功率耗损减少电路，来降低因为在共同节点的高电压而造成的电流源的功率耗损。

【技术实现步骤摘要】
驱动应用高电压的发光二极管串的装置
本专利技术是有关发光二极管(LED)的照明装置，尤其是一种用于使用高电压的发光二极管串的照明设备的驱动装置。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源，经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器，应用发光二极管在各种照明装置也已越来越普遍。例如，高明亮度的发光二极管已被广泛用于交通信号灯、车辆指示灯、以及剎车灯。近年来，使用高电压的发光二极管串的照明设备，也被开发来取代传统的白热灯泡和荧光灯泡。发光二极管的电流对电压(I-V)特性曲线类似于一般的普通二极管，当加于发光二极管的电压小于二极管的正向电压时，只有非常小的电流通过发光二极管。当电压超过正向电压时，通过发光二极管的电流则大幅增加。一般来说，在大多数操作范围内，基于发光二极管的照明装置的发光强度与通过的电流成正比，但操作在高电流时则不如此。通常为基于发光二极管的照明装置设计的驱动装置都是以提供一个恒定的电流为主，以便能发出稳定的光和延长发光二极管的寿命。为了提高基于发光二极管的照明装置的亮度，通常是将多个发光二极管串联在一起，形成一个基于发光二极管的照明单位，而且多个基于发光二极管的照明单位可以更进一步串联在一起，形成一个照明装置。每个照明装置所需要的工作电压，通常是取决于照明单位里的发光二极管的正向电压，每个照明单位里有多少个发光二极管，每个照明单位是如何相互接联的，以及每个照明单位在照明装置里是如何接收来自电源的电压。因此，在大多数应用中，都需要某种类型的电源电压转换装置，来将一般较普遍的高电压电源转换成较低的电压，以提供给一个或多个基于发光二极管的照明单位。因为需要这样一个电压转换装置，使基于发光二极管的照明设备效率减低，成本增高，也难以减小其体积。为了提高基于发光二极管的照明装置的效率并缩小其体积，许多技术都已经被开发，以使基于发光二极管的照明装置可以不需要一个电压转换装置，就可使用如120V或240V的交流电。一般来说，基于发光二极管的照明装置里的发光二极管被分割成多个发光二极管段。每一个发光二极管段可以在相关的开关器或电流源的控制下，选择性地随着交流电压的增加或减少而接通和关闭。照明装置里的所有开关器或电流源则由一控制器来控制。在先前技术中，大部分使用高电压的基于发光二极管的照明装置，都利用侦测输入交流电源的电压值或是流经照明装置的电流值来控制开关器或电流源，从而选择性地接通和关闭发光二极管段。譬如，美国专利第6989807号和第8324840号，以及美国专利公告第2011/0089844号，都有一可侦测输入电压的电压值的整体控制器来控制连接在发光二极管的开关器或电流源。美国专利公告第2012/0056559号和第2012/0217887号则用一整体控制器，根据侦测到的局部电流来控制电流限制器或是开关器。因为已有越来越多的基于发光二极管的照明单位被应用在使用高电压的高亮度的照明设备上，如何使用墙上现有的交流电源，灵活和有效地提高发光二极管的使用率，减少功率耗损，并提供稳定性和高亮度，来驱动和连接多个基于发光二极管的照明单位的设计方法和装置，已经形成一种不可或缺的需求。
技术实现思路
本专利技术为提供一能使用高电压，并具有低功率耗损的驱动发光二极管串的装置而制作。本专利技术提供的装置，包含有多个发光二极管被分割成多个互相串联的发光二极管段，以及多个与发光二极管段相对应，并各含三个连接端的电压控制的电流限制器。每一个发光二极管段有一正端和一负端，每一个电流限制器的第一连接端与相对应的发光二极管段的负端连接，第二连接端被施加一偏压电压，第三连接端则连接到发光二极管装置里的一共同节点。一输入电压源连接到整个装置里的第一个发光二极管段，以提供所需电力。本专利技术的第一优选实施例中，发光二极管装置里的共同节点经由一电流源而接地。最好是整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器都有相同的特性，而且施加在第二连接端上的偏压电压是从最领先的第一个发光二极管段到最后一个发光二极管段依序逐渐增加。当输入电压上升时，在共同节点的电压也增高。因为施加在电流限制器的第二连接端上的偏压电压依序逐渐增加，第一优选实施例中的电流限制器在任何一个时间，最多会有两个电流限制器是部分接通的，或者是只有一个电流限制器是完全接通的。因此，当输入电压上升时，在发光二极管装置里的发光二极管段可以一段段依序地被接通，而当输入电压下降时，则反向的一段段依序地被关闭。如果整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器并不是都有相同的特性，本专利技术的第一优选实施例中施加在第二连接端上的偏压电压就不能是从最领先的第一个发光二极管段到最后一个发光二极管段依序逐渐增加。因此，在同一时间之内，会有多个电流限制器是部分接通的。根据本专利技术的第二优选实施例，在共同端点与电流源之间，又添加了一功率耗损减少电路，来降低因为共同端点的电压的增高而造成在电流源的功率耗损。该功率耗损减少电路，其中包含有多个发光二极管被分割成由一发光二极管控制电路控制的多个发光二极管段，串联在共同端点与电流源之间。在本专利技术的第二优选实施例的第一种制作品中，发光二极管控制电路包含与功率耗损减少电路中的多个发光二极管段相对应的多个开关器，每一个开关器从在功率耗损减少电路中与其相对应的发光二极管段的正端连接到电流源。发光二极管控制电路里有一控制器，选择性地接通或关闭这些开关器，将第一优选实施例中要被耗损的功率转换成功率耗损减少电路中的发光二极管段的发光二极管功率。在本专利技术的第二优选实施例的第二种制作品中，发光二极管控制电路也包含与功率耗损减少电路中的多个发光二极管段相对应的多个开关器，每一个开关器为与在功率耗损减少电路中与其相对应的发光二极管段相并联。因此，功率耗损减少电路中的每一个发光二极管段，可以被选择性地接通或关闭。在本专利技术的第二优选实施例的第三种制作品中，发光二极管控制电路，是由与功率耗损减少电路中的多个发光二极管段相对应的多个含三个连接端的电压控制的电流限制器组成。第二优选实施例的第三种制作品类似于将两个第一优选实施例的线路连结在一起。附图说明图1为显示根据本专利技术的第一优选实施例中以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图；图2为显示本专利技术中含三个连接端的电压控制的电流限制器的电流对电压(I-V)的特性曲线；图3为显示图1的第一优选实施例的装置中，输入电压和共同端点的电压的仿真电压波形；图4A为显示当输入电压根据图3所显示的输入电压变化时，流经7个电流限制器的各个电流值；图4B为显示图4A的最上方的两个电流值的放大图；图5为显示在输入电压变化时，流经装置里的发光二极管的电流值；图6为显示根据本专利技术的第一优选实施例而设计的几个例子；图7为显示第一优选实施例的装置中在不同的发光二极管段数下的效率；图8为显示第一优选实施例的装置中在不同的发光二极管段数下的亮度(发光二极管的功率)；图9为显示根据本专利技术的第二优选实施例中以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图；图10A为显示本专利技术的第二优选实施例的第一种制作品的第一个例子；图10B为显示本专利技术的第二优选实施例的第一种制作品的第二个例子；图11A为显示本专利技术的第二优选实施例的第二种制作品的第一个例子；图11B为显示本专利技术的第二优选实施例的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，该装置包括：多个发光二极管，分割成串联的多个发光二极管段，其中每一个发光二极管段有一正端和一负端；一输入电压源，连接到上述多个发光二极管段中领先的第一发光二极管段的正端；多个电压控制的电流限制器，其中每一个电压控制的电流限制器与上述多个发光二极管段中的一发光二极管段相对应，并且第一接端连接到与其相对应的发光二极管段的负端，第二接端被施加一偏压电压，以及第三接端连接到一共同节点；以及一电流源，其第一端连接到上述共同节点，而其第二端接地；其中，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压各自为与上述输入电压的变化无关的固定电压。

【技术特征摘要】
1.一种驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，该装置包括：多个发光二极管，分割成串联的多个发光二极管段，其中每一个发光二极管段有一正端和一负端；一输入电压源，连接到上述多个发光二极管段中领先的第一发光二极管段的正端；多个电压控制的电流限制器，其中每一个电压控制的电流限制器与上述多个发光二极管段中的一发光二极管段相对应，并且第一连接端连接到与其相对应的发光二极管段的负端，第二连接端被施加一偏压电压，以及第三连接端连接到一共同节点；一功率耗损减少电路，包含有多个发光二极管及与其关连的发光二极管控制电路，上述多个发光二极管分割成在上述发光二极管控制电路控制下的多个发光二极管段，上述功率耗损减少电路的多个发光二极管段中领先的第一发光二极管段的正端与上述发光二极管控制电路的一端连接到上述共同节点；一电流源，其第一端连接到上述功率耗损减少电路的上述多个发光二极管段中最后一个发光二极管段的负端与上述发光二极管控制电路的另一端，且上述电流源的第二端接地；以及其中，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二连接端上的偏压电压各自为与输入电压的变化无关的固定电压。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，有N个特性相同的电压控制的电流限制器依序地对应于N个发光二极管段，N为大于1的正整数，V1、V2、…和VN为施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二连接端上的偏压电压，而且V1<V2<···<VN。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述多个发光二极管段中的最后一个发光二极管段并没有连接到一电压控制的电流限制器。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二连接端上的各自的固定电压为预先选定，以使该装置有两个操作状态，包括上述多个电压控制的电流限制器中只有一个电压控制的电流限制器是完全接通的第一状态，以及上述多个电压控制的电流限制器中有两个电压控制的电流限制器是部分接通的第二状态。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述多个电压控制的电流限制器中，每一个电压控制的电流限制器有一阀值电压Vth、一饱和电压Vsat、一跨越其第二连接端和上述共同节点间的电压Vbc、以及一跨越其第一连接端和上述共同节点间的电压Vac，当该电流限制器的电压Vbc小于该电流限制器的阀值电压Vth时，该电流限制器是关闭的，当该电流限制器的电压Vbc大于该电流限制器的阀值电压Vth并且该电流限制器的电压Vac小于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该电流限制器好像一电阻器，以及当该电流限制器的电压Vbc大于该电流限制器的阀值电压Vth并且该电流限制器的电压Vac也大于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该电流限制器有一固定电流导通。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，有N个电压控制的电流限制器依序地对应于N个发光二极管段，Vbci、Vthi和Vi分别是第i个电压控制的电流限制器的电压Vbc、阀值电压Vth和偏压电压，其中1≤i≤N，N为大于1的正整数，而且对大于1的i来说，当Vbci＝Vthi+ΔVi，并预先设定偏压电压Vi使Vi≥Vi-1+ΔVi+(Vthi-Vth(i-1))时，△Vi＝Vbci–Vthi,该第i个电压控制的电流限制器有一最大电流导通。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述功率耗损减少电路包含有多个发光二极管，分割成在一发光二极管控制电路控制下的多个发光二极管段。8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，上述发光二极管控制电路包含一控制器和被该控制器控制的多个开关器，而该多个开关器的每一个开关器，为与上述功率耗损...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱弘琦，林丈枨，沈毓仁，
申请(专利权)人：钰瀚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71