基于发光二极管的照明设备的分段驱动方法和装置制造方法及图纸

多个基于发光二极管的照明单位被分割成串接的几个基于发光二极管的照明段，以提供多种照明模式。每个基于发光二极管的照明段包含多个基于发光二极管的照明单位以串联方式连接，又有至少一个串接开关器串联，且整串多个基于发光二极管的照明单位又与一个绕接开关器以并联方式连接。整个照明设备里，基于发光二极管的照明单位的总数量，可由输入电源的最高电压和基于发光二极管的照明单位的正向电压来决定，而达到最高效率，据此照明设备的照明单位的总数量，再适当的选取分割成的照明段的段数，以及每一照明段里的照明单位的数量。利用每一照明段里的串接开关器和绕接开关器的适当连接，可将一个，两个，…，或所有基于发光二极管的照明单位串接。

【技术实现步骤摘要】
基于发光二极管的照明设备的分段驱动方法和装置
本专利技术涉及基于发光二极管的照明装置，尤其涉及分段驱动多个基于发光二极管的照明单位，来提升照明设备的效率的装置和方法。
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。发光二极管的电流对电压(IV)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，基于发光二极管的照明装置的发光强度是和通过的电流成正比，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，通常是将多数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，而且多数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。例如，美国专利6777891号揭露将多个基于发光二极管的照明单位，形成一个可由计算机控制的灯串，其中每个照明单位在灯串里形成一个可单独控制的节点。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，在大多数的应用中，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。因为需要这样的一个电压转换装置，造成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。美国专利7781979号提供了一个控制串联的发光二极管的装置。其中有两个或两个以上的发光二极管串联连接。当施加电压时，一串联的电流即流经发光二极管。其中至少有一个发光二极管被并联一个或多个可控制的电流路径，来使串联的电流部分流经这些可控制的电流路径，以便不需要电压转换装置即可使用一般较普遍的高电压电源。因此该装置可使用如120V或240V的交流电压。美国专利公告2010/0308739号揭露了将多个发光二极管互接串联成多个发光二极管段的装置，以及多个开关器与此多个发光二极管段互接，来选取控制某一发光二极管段，将其从一个发光二极管串联电流通路中串联接入或切隔分出。图1显示了该照明装置的简化示意图，其中包含三个发光二极管段各别有一个、二个和四个串接的发光二极管，该照明装置可以串联方式连接一到七个发光二极管。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利用率，并提供稳定性和高亮度，来驱动和连接多数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。此外，如何控制连接在一起的基于发光二极管的照明单位，使照明亮度可以根据不同的照明要求，或交流电源电压的变化，来提供不同的照明模式，也是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术为满足上述基于发光二极管的照明装置的应用的需要而创作的，主要目的是提供一种用分段的方式，灵活地连接多个基于发光二极管的照明单位，而且各别控制每一个基于发光二极管的照明段，使其被串接在照明装置里，或被以短路方式绕过。因此，本专利技术的照明装置包括由控制器控制的多个基于发光二极管的照明段。每个基于发光二极管的照明段有一个以上的基于发光二极管的照明单位串联，并有至少一个串接开关器串联，而且整串多个基于发光二极管的照明单位又与一个绕接开关器以并联方式连接。该控制器各别控制每一个照明段，使其与其它的照明段串接，或被以短路方式绕过。输入电源的电压连接于第一个基于发光二极管的照明段，以提供电力给本专利技术的照明装置，最后一个基于发光二极管的照明段，则经由一个电流控制器连接到地面。本专利技术的另一个目的是提供一个根据输入电源电压变化，或照明装置中的电流控制器上的电压变化，或是这两者的电压变化，来控制多个基于发光二极管的照明段的连接的照明装置。在本专利技术的优选实施例中，电流控制器可能是一个电流检测电阻器或可变电流源。在某些优选实施范例中，本专利技术也将该多个基于发光二极管的照明段再串接一个单独的基于发光二极管的照明单位。本专利技术的又一个目的是为基于发光二极管的照明装置提供各种分段和驱动方法，藉由串联一些基于发光二极管的照明段，或者以短路方式绕过一些基于发光二极管的照明段，以提供多种照明模式。在本专利技术分段方法中的一个例子，可以将该多个基于发光二极管的照明段组合成一个，两个，…，或所有的基于发光二极管的照明单位串接，从而提供所有可能的照明模式。在本专利技术分段方法中的另一个例子，虽然无法提供所有可能的照明模式，但仍可以藉由该多个基于发光二极管的照明段组合，从而提供大部分的照明模式。因此，本专利技术的照明装置被分割成多个基于发光二极管的照明段，每个照明段里有不同数量的基于发光二极管的照明单位串联。适当的选取分割成的照明段的段数，以及每一照明段里的照明单位的数量，可以将照明装置的照明段组合成以串接一个，两个，…，或所有的基于发光二极管的照明单位的方式操作，从而提供所有可能的照明模式。根据本专利技术的另一实施范例，照明装置也分割成多个基于发光二极管的照明段，每个照明段里有一个以上的串联的基于发光二极管的照明单位。所选取的照明段的段数，以及每一照明段里的照明单位的数量，使得该照明装置可能操作的照明模式较为受限，但仍可以将照明装置的照明段组合成以串接多种数量或所有的基于发光二极管的照明单位的方式操作。以下是根据本专利技术几个优选实施范例，参照附图的详细说明，对于熟悉本
的技术人员，阅读以下根据本专利技术的几个优选实施范例的详细说明，再参照附图，应可很清楚的了解本专利技术。附图是为了让本专利技术能更进一步的被了解，同时也构成本专利技术的说明规范的一部分，藉由附图来说明本专利技术的实施范例，并解释本专利技术的原则。【附图说明】图1为现有的由多数个发光二极管串接成分段的发光二极管的照明装置的电路示意图。图2显示一个基于发光二极管的照明装置，操作于M种不同的照明模式下的输入电源电压Vin以及发光二极管上的电压'ED。图3显示了根据本专利技术的一优选实施范例，用于控制多数个基于发光二极管的照明段的照明装置的电路示意图。图4显示了图3的实施范例中控制器的示意图。图5为根据本专利技术的另一优选实施范例，用于控制多数个基于发光二极管的照明段的照明装置的电路示意图。图6显示了图5的实施范例中控制器的示意图。图7显示了图5的另一实施范例中控制器的示意图。图8为根据本专利技术的图5和图7而稍微变更的优选实施范例，用于控制多数个基于发光二极管的照明段的电路示意图。图9显示了图5的另一实施范例中控制器的示意图。图10说明本专利技术的基于 发光二极管的照明单位中，可能有至少一个或多个发光二极管串联，并联或以并联和串联组合方式连接。其中，附图标记说明如下:101~IOk基于发光二极管的照明段111 控制器113电流检测电阻器115可变的电流源121控制器1001 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于发光二极管的照明装置，其特征在于，包括：多个串接的基于发光二极管的照明段，每个照明段有一正端，一负端，一个绕接开关器连接上述正端和负端，和至少一个基于发光二极管的照明单位串联连接至少一个串接开关器于上述正端和负端之间；一输入电源连接到上述多个基于发光二极管的照明段；以及一控制器，用来控制上述多个基于发光二极管的照明段；其中上述控制器可以各别控制上述多个基于发光二极管的照明段，每个照明段的操作包括一串联连接模式将该照明段与其它的照明段串联，和一短路绕接模式将该照明段以短路方式绕过。

【技术特征摘要】
1.一种基于发光二极管的照明装置，其特征在于，包括: 多个串接的基于发光二极管的照明段，每个照明段有一正端，一负端，一个绕接开关器连接上述正端和负端，和至少一个基于发光二极管的照明单位串联连接至少一个串接开关器于上述正端和负端之间； 一输入电源连接到上述多个基于发光二极管的照明段；以及 一控制器，用来控制上述多个基于发光二极管的照明段； 其中上述控制器可以各别控制上述多个基于发光二极管的照明段，每个照明段的操作包括一串联连接模式将该照明段与其它的照明段串联，和一短路绕接模式将该照明段以短路方式绕过。2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述控制器各别对每一个基于发光二极管的照明段发送一对控制信号，用来将相对的照明段的绕接开关器接通，使相对的照明段以上述短路绕接模式操作，或将相对的照明段的串接开关器接通并切断相对的照明段的绕接开关器，使相对的照明段以上述串联连接模式操作。3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，又包括一电流控制器与上述多个基于发光二极管的照明段串联连接。4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，上述电流控制器发送一电压值至上述控制器，而上述控制器根据该电压值来各别控制上述多个基于发光二极管的照明段，使每一个基于发光二极管的照明段各别运作于上述串联连接模式，或上述短路绕接模式。5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，上述控制器根据上述电流控制器发送的电压值，和上述输入电源的电 压值来各别控制上述多个基于发光二极管的照明段，使每一个基于发光二极管的照明段各别运作于上述串联连接模式，或上述短路绕接模式。6.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，上述控制器包括第一个A/D转换器，将上述输入电源的电压转换成被传送至一个状态机的第一数字信号；第二个A/D转换器，将上述电流控制器的电压转换成被传送至上述状态机的第二数字信号，和一个连接于上述状态机的储存存储元件；上述控制器各别对每一个基于发光二极管的照明段发送一对控制信号，用来将相对的照明段的绕接开关器接通，使其以上述短路绕接模式操作，或将相对的照明段的串接开关器接通并切断相对的照明段的绕接开关器，使其以上述串联连接模式操作。7.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，上述电流控制器是一电流检测电阻器。8.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，上述电流控制器是被上述控制器控制下的一可变的电流源。9.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，总共包含有N个基于发光二极管的照明单位，NS，其中VIN(max)为上述输入电源的最高电压，Vf为每个基于发光二极管 _ F _的照明单位，在被上述电流控制器限制的一最高电流1_下的正向电压，为数字 _ Vf _(VIN(MX)/Vf)的整数部分。10.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，总共包含有N个基于发光二极管的照明单位，N 2+ 1，其中VIN(max)为上述输入电源的最高电压，Vf为每个基于发光二 _ VF _.极管的照明单位，在被上述控制器控制的一最高电流1_下的正向电压，为数字 _ F _(VIN(MX)/Vf)的整数部分。11.如权利要求10所述的照明装置，其中Vin为上述输入电源的电压，上述多个基于发光二极管的照明段在上述控制器的控制下，当O < Vin < Vf时，只将一个基于发光二极管的照明单位串联；当K Vin < 2VF时，至少有两个基于发光二极管的照明单位串联；当2Vf ( Vin ( 3Vf时，至少有三个基于发光二极管的照明单位串联；以此类推，当(N-2)Vf ^ Vin ^ (N-1)Vf时，至少有(N-1)个基于发光二极管的照明单位串联；而当(N-1)Vf<Vin ^ VIN(max) ^ NVf 时，则有N个基于发光二极管的照明单位串联。12.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，总共包含有N个基于发光二极管的照明单位，分割成k个基于发光二极管的照明段，上述k个照明段里各别有S1, S2,...，和Sk个基于发光二极管的照明单位，其中k是大于3的整数，Llog2Nj +ISkSN,n-lLlog N」为数字l0g2N的整数部分，sI = !，SnSi+ I当2≤η≤k，而且 k-\Sjc = N - Sj οi=\13.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，总共包含有N个基于发光二极管的照明单位，分割成k个基于发光二极管的照明段，上述k个照明段里各别有S1, S2,...，和Sk个基于发光二极管的照明单位，其中 3 ^ l_log2N」，l_log2N」为数字1g2N的整数部k分，而且Σ Si = N。 /=114.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述控制器包括一个亮度调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱弘琦，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：