驅動應用高電壓的發光二極管串的裝置制造方法

驅動應用高電壓的發光二極管串的裝置制造方法
【專利摘要】一種驅動應用高電壓的多個發光二極管的裝置，包含被分割成串聯的多個發光二極管段的多個發光二極管，以及多個含三個連接端的電壓控制的電流限制器。每一個電流限制器與一發光二極管段相對應，并有第一連接端與相對應的發光二極管段的負端連接，第二連接端被施加一偏壓電壓，第三連接端則連接到發光二極管裝置里的一共同節點，一電流源將共同節點接地。在共同節點和電流源之間，又可加入一包含由一發光二極管控制電路控制的多個發光二極管段的功率耗損減少電路，來降低因為在共同節點的高電壓而造成的電流源的功率耗損。
【專利說明】驅動應用高電壓的發光二極管串的裝置

【技術領域】
[0001]本發明是有關發光二極管(LED)的照明裝置，尤其是一種用于使用高電壓的發光二極管串的照明設備的驅動裝置。

【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)是一種基于半導體的光源，經常被應用在低耗電儀表和家電的指示器，應用發光二極管在各種照明裝置也已越來越普遍。例如，高明亮度的發光二極管已被廣泛用于交通信號燈、車輛指示燈、以及剎車燈。近年來，使用高電壓的發光二極管串的照明設備，也被開發來取代傳統的白熱燈泡和熒光燈泡。
[0003]發光二極管的電流對電壓(1-V)特性曲線類似于一般的普通二極管，當加于發光二極管的電壓小于二極管的正向電壓時，只有非常小的電流通過發光二極管。當電壓超過正向電壓時，通過發光二極管的電流則大幅增加。一般來說，在大多數操作范圍內，基于發光二極管的照明裝置的發光強度與通過的電流成正比，但操作在高電流時則不如此。通常為基于發光二極管的照明裝置設計的驅動裝置都是以提供一個恒定的電流為主，以便能發出穩定的光和延長發光二極管的壽命。
[0004]為了提高基于發光二極管的照明裝置的亮度，通常是將多個發光二極管串聯在一起，形成一個基于發光二極管的照明單位，而且多個基于發光二極管的照明單位可以更進一步串聯在一起，形成一個照明裝置。每個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光二極管的正向電壓，每個照明單位里有多少個發光二極管，每個照明單位是如何相互接聯的，以及每個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，在大多數應用中，都需要某種類型的電源電壓轉換裝置，來將一般較普遍的高電壓電源轉換成較低的電壓，以提供給一個或多個基于發光二極管的照明單位。因為需要這樣一個電壓轉換裝置，使基于發光二極管的照明設備效率減低，成本增高，也難以減小其體積。
[0006]為了提高基于發光二極管的照明裝置的效率并縮小其體積，許多技術都已經被開發，以使基于發光二極管的照明裝置可以不需要一個電壓轉換裝置，就可使用如120V或240V的交流電。一般來說，基于發光二極管的照明裝置里的發光二極管被分割成多個發光二極管段。每一個發光二極管段可以在相關的開關器或電流源的控制下，選擇性地隨著交流電壓的增加或減少而接通和關閉。照明裝置里的所有開關器或電流源則由一控制器來控制。
[0007]在先前技術中，大部分使用高電壓的基于發光二極管的照明裝置，都利用偵測輸入交流電源的電壓值或是流經照明裝置的電流值來控制開關器或電流源，從而選擇性地接通和關閉發光二極管段。譬如，美國專利第6989807號和第8324840號，以及美國專利公告第2011/0089844號，都有一可偵測輸入電壓的電壓值的整體控制器來控制連接在發光二極管的開關器或電流源。美國專利公告第2012/0056559號和第2012/0217887號則用一整體控制器，根據偵測到的局部電流來控制電流限制器或是開關器。
[0008]因為已有越來越多的基于發光二極管的照明單位被應用在使用高電壓的高亮度的照明設備上，如何使用墻上現有的交流電源，靈活和有效地提高發光二極管的使用率，減少功率耗損，并提供穩定性和高亮度，來驅動和連接多個基于發光二極管的照明單位的設計方法和裝置，已經形成一種不可或缺的需求。


【發明內容】

[0009]本發明為提供一能使用高電壓，并具有低功率耗損的驅動發光二極管串的裝置而制作。本發明提供的裝置，包含有多個發光二極管被分割成多個互相串聯的發光二極管段，以及多個與發光二極管段相對應，并各含三個連接端的電壓控制的電流限制器。
[0010]每一個發光二極管段有一正端和一負端，每一個電流限制器的第一連接端與相對應的發光二極管段的負端連接，第二連接端被施加一偏壓電壓，第三連接端則連接到發光二極管裝置里的一共同節點。一輸入電壓源連接到整個裝置里的第一個發光二極管段，以提供所需電力。
[0011]本發明的第一優選實施例中，發光二極管裝置里的共同節點經由一電流源而接地。最好是整個裝置里的所有含三個連接端的電壓控制的電流限制器都有相同的特性，而且施加在第二連接端上的偏壓電壓是從最領先的第一個發光二極管段到最后一個發光二極管段依序逐漸增加。
[0012]當輸入電壓上升時，在共同節點的電壓也增高。因為施加在電流限制器的第二連接端上的偏壓電壓依序逐漸增加，第一優選實施例中的電流限制器在任何一個時間，最多會有兩個電流限制器是部分接通的，或者是只有一個電流限制器是完全接通的。因此，當輸入電壓上升時，在發光二極管裝置里的發光二極管段可以一段段依序地被接通，而當輸入電壓下降時，則反向的一段段依序地被關閉。
[0013]如果整個裝置里的所有含三個連接端的電壓控制的電流限制器并不是都有相同的特性，本發明的第一優選實施例中施加在第二連接端上的偏壓電壓就不能是從最領先的第一個發光二極管段到最后一個發光二極管段依序逐漸增加。因此，在同一時間之內，會有多個電流限制器是部分接通的。
[0014]根據本發明的第二優選實施例，在共同端點與電流源之間，又添加了一功率耗損減少電路，來降低因為共同端點的電壓的增高而造成在電流源的功率耗損。該功率耗損減少電路，其中包含有多個發光二極管被分割成由一發光二極管控制電路控制的多個發光二極管段，串聯在共同端點與電流源之間。
[0015]在本發明的第二優選實施例的第一種制作品中，發光二極管控制電路包含與功率耗損減少電路中的多個發光二極管段相對應的多個開關器，每一個開關器從在功率耗損減少電路中與其相對應的發光二極管段的正端連接到電流源。發光二極管控制電路里有一控制器，選擇性地接通或關閉這些開關器，將第一優選實施例中要被耗損的功率轉換成功率耗損減少電路中的發光二極管段的發光二極管功率。
[0016]在本發明的第二優選實施例的第二種制作品中，發光二極管控制電路也包含與功率耗損減少電路中的多個發光二極管段相對應的多個開關器，每一個開關器為與在功率耗損減少電路中與其相對應的發光二極管段相并聯。因此，功率耗損減少電路中的每一個發光二極管段，可以被選擇性地接通或關閉。
[0017]在本發明的第二優選實施例的第三種制作品中，發光二極管控制電路，是由與功率耗損減少電路中的多個發光二極管段相對應的多個含三個連接端的電壓控制的電流限制器組成。第二優選實施例的第三種制作品類似于將兩個第一優選實施例的線路連結在一起。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為顯示根據本發明的第一優選實施例中以高電壓來驅動發光二極管串的裝置的方塊圖；
[0019]圖2為顯示本發明中含三個連接端的電壓控制的電流限制器的電流對電壓(1-V)的特性曲線；
[0020]圖3為顯示圖1的第一優選實施例的裝置中，輸入電壓和共同端點的電壓的仿真電壓波形；
[0021]圖4A為顯示當輸入電壓根據圖3所顯示的輸入電壓變化時，流經7個電流限制器的各個電流值；
[0022]圖4B為顯示圖4A的最上方的兩個電流值的放大圖；
[0023]圖5為顯示在輸入電壓變化時，流經裝置里的發光二極管的電流值；
[0024]圖6為顯示根據本發明的第一優選實施例而設計的幾個例子；
[0025]圖7為顯示第一優選實施例的裝置中在不同的發光二極管段數下的效率；
[0026]圖8為顯示第一優選實施例的裝置中在不同的發光二極管段數下的亮度(發光二極管的功率)；
[0027]圖9為顯示根據本發明的第二優選實施例中以高電壓來驅動發光二極管串的裝置的方塊圖；
[0028]圖1OA為顯示本發明的第二優選實施例的第一種制作品的第一個例子；
[0029]圖1OB為顯示本發明的第二優選實施例的第一種制作品的第二個例子；
[0030]圖1lA為顯示本發明的第二優選實施例的第二種制作品的第一個例子；
[0031]圖1lB為顯示本發明的第二優選實施例的第二種制作品的第二個例子；
[0032]圖12為顯示本發明的第二優選實施例的第三種制作品；
[0033]圖13為顯示本發明的第一優選實施例和第二優選實施例中，在某些數量的發光二極管段下的效率比較；
[0034]圖14為顯示與圖13相對應，在某些數量的發光二極管段下的亮度(發光二極管功率)比較；
[0035]圖15A為顯示有20個發光二極管段的第一優選實施例中的輸入電壓VIN，以及在共同端點以及電流源的電壓值；
[0036]圖15B為顯示有20個發光二極管段的第二優選實施例中在共同端點以及電流源的電壓值。
[0037]其中，附圖標記說明如下:
[0038]100發光二極管段
[0039]200含三個連接端的電壓控制的電流限制器
[0040]300電流源
[0041]400、500、600、700發光二極管控制電路
[0042]401發光二極管段
[0043]501、601 開關器
[0044]502、602 控制器
[0045]701含三個連接端的電壓控制的電流限制器

【具體實施方式】
[0046]本說明書提供附圖，以更能進一步理解本發明，同時附圖也構成本說明書的一部分。該附圖顯示出了本發明的實施例，并與說明書一起用來解釋本發明的原理。
[0047]圖1為顯示根據本發明的第一優選實施例中以高電壓來驅動發光二極管串的裝置的方塊圖。該實施例的裝置，包含有多個互相串聯的發光二極管被分割成多個互相串聯的發光二極管段100,每一個發光二極管段100有一正端和一負端,各自連接到領先的一發光二極管段的負端和隨后的一發光二極管段的正端。
[0048]如圖1所示，每一個發光二極管段的負端，也各自連接到一含三個連接端的電壓控制的電流限制器200的第一連接端，該電流限制器的第二連接端被施加一偏壓電壓，而第三連接端則連接到發光二極管裝置里的一共同節點。一電流源300連接在該共同節點和接地點之間。
[0049]圖2為顯示本發明中含三個連接端的電壓控制的電流限制器200的電流對電壓(1-V)的特性曲線。當電流限制器200的第二連接端和第三連接端(連接端b和C)間的電壓Vb。，小于或等于電流限制器的閥值電壓Vth時，電流限制器是關閉的，而流經電流限制器的電流Ia為零。
[0050]當電流限制器200的第二連接端和第三連接端(連接端b和c)間的電壓Vb。，大于電流限制器的閥值電壓vth，而且電流限制器的第一連接端和第三連接端(連接端a和c)間的電壓Va。，小于該電流限制器的飽和電壓Vsat時，電流限制器好像一電阻器。換句話說，流經電流限制器的電流Ia與電壓\c是成線性正比的。
[0051]從圖2可以看出，當電壓Vb。大于電流限制器的閥值電壓Vth，而且電壓Va。也大于該電流限制器的飽和電壓Vsat時，該含三個連接端的電壓控制的電流限制器200即形成一個固定的電流源，而且電流Ia是電壓\。的函數，也就是說Ia = f (Vbc)。值得注意的是，電流限制器的飽和電壓Vsat也是與電壓\。成正比的。
[0052]從圖2又可了解，將不同的偏壓電壓V1, V2,…，和Vn各自施加于圖1所示的裝置里的每一個含三個連接端的電壓控制的電流限制器的第二連接端上，則每一個電流限制器都可根據輸入電壓隨著時間變化而在不同的時間被切斷或接通。
[0053]在本發明中，含三個連接端的電壓控制的電流限制器有一特性，即當流經每個電流限制器的電流為I時，其各自的vb。和Vth可以用Vbca = Vthl+AV1, Vbc2 = Vth2+AV2, Vbc3 =Vth3+ AV3,…，和Vm = Ntm+ Δ Vn來描述，其中N為在整個裝置里的所有含三個連接端的電壓控制的電流限制器的總數。
[0054]根據本發明的圖1所顯示的第一優選實施例，比較適當的偏壓電壓V1, V2,…，和Vn應該滿足以下條件:
[0055]V2 ^ V1+AV2+(Vth2-Vthl),
[0056]V3 ^ V2+AV3+(Vth3-Vth2),
[0057]…
[0058]Vn ^ Vn-1+A Vn+(VthN-Vth(N-D)。
[0059]根據以上條件，當輸入電壓Vin增加到第一個電流限制器可以開始接通的電壓值時，在其流經的電流尚未達到最高電流值之前，第二個以及其后所有的電流限制器，因為在其間的每一個發光二極管段的正向電壓的關系，跨越這些電流限制器的第一連接端和第三連接端的電壓\c都還是零，因此，這些電流限制器都還是在切斷狀態。
[0060]當輸入電壓Vin增加到使跨越第二個電流限制器的第一連接端和第三連接端的電壓Va。大于零時，第二個電流限制器開始接通，而電流也開始流經第二個發光二極管段。當流經第一個電流限制器和第二個電流限制器的電流各為I1和I2時，電流總和是I = I^I20
[0061]當輸入電壓Vin繼續增加時，流經第二個電流限制器的電流I2也增加，而流經第一個電流限制器的電流I1則減少。因為如圖2所顯示的電流對電壓(1-V)的特性，第二個電流限制器的電流I2繼續增加到最高電流值I，而在共同節點的電壓也增加到(V2-Vth2-AV2)彡(V1-Vthl),使得第一個電流限制器被切斷，而流經的電流I1 = O。
[0062]根據以上分析，當輸入電壓Vin上升時，這些電流限制器可以在第一個發光二極管段到最后一個發光二極管段之中，一個個依序地被接通。類似的原理，當輸入電壓Vin降低時，在共同節點的電壓也會降低，而使這些電流限制器以相反的方向一個個依序地被接通。當電流限制器K完全接通時，電流限制器1，2，…，K-1，K+1，…，和N都被切斷。在任何一個時間，最多會有兩個電流限制器是部分接通的，或者是只有一個電流限制器是完全接通的。
[0063]如果整個裝置里的所有含三個連接端的電壓控制的電流限制器都有相同的特性，也就是說，Vthl = Vth2 = Vth3 =…=Vtw 和 AV1 = AV2 = AV3 =…=ΔνΝ = Λ V,那么本發明的第一優選實施例的偏壓電壓，可滿足以下條件:
[0064]V2 彡 V1+ Δ V2+ (Vth2-Vthl) = V1+ Δ V,
[0065]V3 ^ V2+ Δ V (Vth3-Vth2) = V2+ Δ V,
[0066]…
[0067]Vn 彡 Vp1+ Δ Vn+ (VthN_Vthfrl)) = Vn^1+ Δ V。
[0068]換句話說,該裝置可以利用偏壓電壓V1 < V2 <吣< Vn，而在輸入電壓Vin上升或下降時，使整個裝置中只有一個電流限制器完全接通，或最多只有兩個電流限制器部分接通。
[0069]如果整個裝置里的所有含三個連接端的電壓控制的電流限制器并不是都有相同的特性，本發明的第一優選實施例的偏壓電壓，則未必能滿足V1 < V2〈…< Vn，在此情況下，就無法將電流限制器一個個依序地接通或切斷。這樣的發光二極管照明裝置仍然是可以操作和使用的，但是，在同一時間之內，會有多個電流限制器是部分接通的。
[0070]必須特別強調的是，這些施加在含三個連接端的電壓控制的電流限制器的第二連接端上的偏壓電壓V1, V2，?…，和Vn，都是不隨輸入電壓Vin而變化的固定電壓。而且，本發明中的發光二極管段的切換是連續性的，是根據共同節點的電壓的上升或下降來控制，而不是利用偵測輸入電壓的電壓值，或是流經電流限制器的電流值來控制。不論裝置里的所有含三個連接端的電壓控制的電流限制器是不是都有相同的特性，如果連接在第二連接端上的偏壓電壓V1,V2,…，和Vn沒有滿足上述條件，在同一時間之內，就會有多個電流限制器是部分接通的。
[0071]本發明中的含三個連接端的電壓控制的電流限制器，可以使用各種不同的半導體組件來制作。幾個比較適合的例子是，N通道金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，NPN雙極晶體管(BJT)，N信道絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。此外，接在最后一個發光二極管段的電流限制器是可有可無的，而且每一個發光二極管段內的發光二極管的數量是不必相同的。
[0072]圖3顯示了在圖1的第一優選實施例的裝置中，輸入電壓和共同端點的電壓的仿真電壓波形。圖中假設發光二極管裝置里共有7個發光二極管段，而輸入電壓是經過整流的交流電壓。
[0073]由上而下，圖4A顯示當輸入電壓根據圖3所顯示的輸入電壓變化時，流經7個電流限制器的各個電流值；圖4B則顯示圖4A的最上方的兩個電流值的放大圖。圖5為顯示在輸入電壓變化時，流經裝置里的發光二極管的電流值。
[0074]根據本發明的發光二極管裝置，共同端點的電壓必須隨著輸入電壓的上升而增力口，才能使電流限制器依序地接通或切斷。以一既定的輸入電壓來說，如果裝置里的發光二極管段數增加，整個裝置中的發光二極管的總數就必須減少，這樣才能在只有最后一個電流限制器接通時，還有足夠的電流可以流經發光二極管。
[0075]圖6為顯示根據本發明的第一優選實施例而設計的幾個例子，假設輸入電壓是60赫茲，經過整流的110伏特的交流電壓，電流源可提供350毫安的電流，在整個裝置中的發光二極管段數，發光二極管的總數，以及每一個發光二極管段內的發光二極管的數量。圖7和圖8為顯示第一優選實施例的裝置，在不同的發光二極管段數下的效率和亮度(發光二極管的功率)。
[0076]當整個裝置中的發光二極管段數小于7時，功率耗損主要是來自含三個連接端的電壓控制的電流限制器。當整個裝置中的發光二極管段數大于7時，功率耗損則主要是來自電流源。如果整個裝置中的發光二極管段數增加，共同端點的電壓也會增加。因此，來自電流源的功率耗損則更增加。從圖中可以看出，最佳的發光二極管段數大約在6到9之間。
[0077]如上所述，第一優選實施例的共同端點的電壓會隨著輸入電壓Vin的上升而增加，共同端點的電壓愈高，不必要的功率耗損則愈多。因此，本發明又提出第二優選實施例來減少功率耗損，圖9為顯示根據本發明的第二優選實施例中以高電壓來驅動發光二極管串的裝置的方塊圖。該裝置中，第一優選實施例里的功率耗損可被轉換成發光二極管的功率。
[0078]從圖9可以看出，在第二優選實施例的裝置中，共同端點與電流源300之間有一功率耗損減少電路，其中包含有多個發光二極管和與其關聯的發光二極管控制電路400。該多個發光二極管被分割成多個發光二極管段401。為了簡化，圖中每一個發光二極管段401只用一個發光二極管來顯示。根據本發明的第二優選實施例，接通的發光二極管段401的段數由發光二極管控制電路400來控制，隨著共同端點的電壓的上升而增加，因此可以降低來自電流源的功率耗損。
[0079]圖1OA和圖1OB為顯示本發明的第二優選實施例的第一種制作品的兩個例子。在圖1OA中的第一個例子中，發光二極管控制電路500包含有受控于一個控制器502的多個開關器501,與多個發光二極管段401相對應。每一個開關器501從相對應的發光二極管段401的正端連接到電流源300，控制器502控制這些開關器501，根據共同端點的電壓來決定如何控制與繞接發光二極管段401。
[0080]在圖1OB的第二個例子中，其中的線路幾乎與圖1OA中的第一個例子一樣，唯有控制器502在控制這些開關器501時，是根據流經含三個連接端的電壓控制的電流限制器200的各個電流I1, I2,…，和In，而不是根據共同端點的電壓。
[0081]圖1lA和圖1lB為顯示本發明的第二優選實施例的第二種制作品的兩個例子。與圖1OA相似，在圖1lA中的第一個例子的發光二極管控制電路600包含有受控于一個控制器602的多個開關器601,與多個發光二極管段401相對應,但是每一個開關器601與相對應的發光二極管段401相并聯。因此，在該示例中，每一個發光二極管段401可根據共同端點的電壓來分別控制與繞接。
[0082]在圖1lB中的第二個例子，其中的線路幾乎與圖1lA中的第一個例子一樣，唯有控制器602在控制這些開關器601時，是根據流經含三個連接端的電壓控制的電流限制器200的各個電流I1, I2,…，和In，而不是根據共同端點的電壓。
[0083]圖12為顯示本發明的第二優選實施例的第三種制作品。從圖12可以看出，發光二極管控制電路700內有多個上述含三個連接端的電壓控制的電流限制器701。每一個含三個連接端的電壓控制的電流限制器701的第一連接端，連接到相對應的發光二極管段401的正端，第二連接端被施加一偏壓電壓，而第三連接端則連接到電流源300。施加在第二連接端的偏壓電壓是Vlx，V2x，…，等等。
[0084]在第二優選實施例的第三種制作品中，含三個連接端的電壓控制的電流限制器701與先前所述的相同，可以用上述的原理來設計，所以不在此重復說明。整體說來，第二優選實施例的第三種制作品，類似于將兩個第一優選實施例的線路連結在一起。
[0085]圖13顯示本發明的第一優選實施例和第二優選實施例，在某些數量的發光二極管段下的效率比較。在圖13中，第二優選實施例以上述的第一種制作品為代表。圖14則顯示與圖13相對應，在某些數量的發光二極管段下的亮度(發光二極管功率)比較。
[0086]為了表現出第二優選實施例，可以將功率耗損降低，圖15A和圖15B顯示，各有20個發光二極管段的第一優選實施例和第二優選實施例中的輸入電壓Vin以及在共同端點以及電流源的電壓值。圖15A的上圖顯示出輸入電壓Vin，而下圖則顯示出在共同端點的電壓值。從圖中可以看出，當輸入電壓Vin上升時，共同端點的電壓也增加。在第一優選實施例中，因為共同端點與電流源300直接相連，所以電流源300的電壓與共同端點的電壓是相同的。
[0087]圖15B的上下圖各自顯示了在第二優選實施例的第一種制作品中，與圖15A相對應的共同端點和電流源的電壓值。從圖中可以看出，上圖中共同端點的電壓與圖15A中的下圖相同，但是，圖15B的下圖則顯示出了第二優選實施例中相對應的電流源300的電壓值，在輸入電壓Vin變化時，比在共同端點的電壓值小的非常明顯。因此，大大地減少了來自電流源300的功率耗損。
[0088]雖然以上只藉由幾個優選的實施范例來描述本發明，然而，熟悉本領域的技術人員很明顯的可以了解，仍有許多未描述的變通及修改，都在不偏離以下所定義的本發明的權利要求范圍之內。
【權利要求】
1.一種驅動多個發光二極管的裝置，其特征在于，該裝置包括: 多個發光二極管，分割成串聯的多個發光二極管段，其中每一個發光二極管段有一正端和一負端； 一輸入電壓源，連接到上述多個發光二極管段中領先的第一發光二極管段的正端； 多個電壓控制的電流限制器，其中每一個電壓控制的電流限制器與上述多個發光二極管段中的一發光二極管段相對應，并且第一接端連接到與其相對應的發光二極管段的負端，第二接端被施加一偏壓電壓，以及第三接端連接到一共同節點；以及 一電流源，其第一端連接到上述共同節點，而其第二端接地； 其中，施加于上述每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的偏壓電壓各自為與上述輸入電壓的變化無關的固定電壓。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，有N個特性相同的電壓控制的電流限制器依序地對應于N個發光二極管段，V1, V2,…,和Vn為施加于上述每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的偏壓電壓，而且V1 < V2〈…< \。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述多個發光二極管段中的最后一個發光二極管段并沒有連接到一電壓控制的電流限制器。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，施加于上述每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的各自的固定電壓，為預先選定以使該裝置有兩個操作狀態，包括上述多個電壓控制的電流限制器中只有一個電壓控制的電流限制器是完全接通的第一狀態，以及上述多個電壓控制的電流限制器中有兩個電壓控制的電流限制器是部分接通的第二狀態。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述多個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓vth、一飽和電壓Vsat，一跨越其第二連接端和上述共同節點間的電壓Vb。，和一跨越其第一連接端和上述共同節點間的電壓va。，當該電流限制器的電壓vb。小于該電流限制器的閥值電壓Vth時，該電流限制器是關閉的，當該電流限制器的電壓vb。大于該電流限制器的閥值電壓Vth并且該電流限制器的電壓va。小于該電流限制器的飽和電壓Vsat時，該電流限制器好像一電阻器，以及當該電流限制器的電壓vb。大于該電流限制器的閥值電壓Vth并且該電流限制器的電壓Va。也大于該電流限制器的飽和電壓Vsat時，該電流限制器有一固定電流導通。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，有N個電壓控制的電流限制器依序地對應于N個發光二極管段，Vbc;i，Vthi和Vi分別是第i個電壓控制的電流限制器的電壓Vb。，閥值電壓Vth和偏壓電壓，其中KiS N，而且對大于I的i來說，當Vbcd = Vthi+Λ Vi，并且預先設定偏壓電壓Vi使\彡Vi^1+AVi+(Vth-Vtha^)時，該第i個電壓控制的電流限制器的電壓有一最大電流導通。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述多個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓，而且施加于其第二接端上的偏壓電壓大于閥值電壓，從而使上述多個電壓控制的電流限制器中，在同一時間有多個電壓控制的電流限制器是部分接通的。
8.—種驅動多個發光二極管的裝置，其特征在于，該裝置包括: 多個發光二極管，分割成串聯的多個發光二極管段，其中每一個發光二極管段有一正端和一負端； 一輸入電壓源，連接到上述多個發光二極管段中領先的第一發光二極管段的正端； 多個電壓控制的電流限制器，其中每一個電壓控制的電流限制器與上述多個發光二極管段中的一發光二極管段相對應，并且第一接端連接到與其相對應的發光二極管段的負端，第二接端被施加一偏壓電壓，以及第三接端連接到一共同節點； 一功率耗損減少電路，其正端連接到上述共同節點；以及 一電流源，其第一端連接到上述功率耗損減少電路的負端，而其第二端接地； 其中，施加于上述每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的偏壓電壓各自為與上述輸入電壓的變化無關的固定電壓。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，有N個特性相同的電壓控制的電流限制器依序地對應于N個發光二極管段，V1, V2,…,和Vn為施加于上述每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的偏壓電壓，而且V1 < V2〈…< VN。
10.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，上述多個發光二極管段中的最后一個發光二極管段并沒有連接到一電壓控制的電流限制器。
11.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，施加于上述每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的各自的固定電壓為預先選定，以使該裝置有兩個操作狀態，包括上述多個電壓控制的電流限制器中只有一個電壓控制的電流限制器是完全接通的第一狀態，以及上述多個電壓控制的電流限制器中有兩個電壓控制的電流限制器是部分接通的第二狀態。
12.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，上述多個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓Vth、一飽和電壓Vsat、一跨越其第二連接端和上述共同節點間的電壓Vb。、以及一跨越其第一連接端和上述共同節點間的電壓Va。，當該電流限制器的電壓Vb。小于該電流限制器的閥值電壓Vth時，該電流限制器是關閉的，當該電流限制器的電壓Vb。大于該電流限制器的閥值電壓Vth并且該電流限制器的電壓Va。小于該電流限制器的飽和電壓Vsat時，該電流限制器好像一電阻器，以及當該電流限制器的電壓Vb。大于該電流限制器的閥值電壓Vth并且該電流限制器的電壓Va。也大于該電流限制器的飽和電壓Vsat時，該電流限制器有一固定電流導通。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，有N個電壓控制的電流限制器依序地對應于N個發光二極管段，Vbci, Vthi和Vi分別是第i個電壓控制的電流限制器的電壓Vb。，閥值電壓Vth和偏壓電壓，其中I彡i彡N，而且對大于I的i來說，當Vbcd = Vthi+ Δ Vi,并預先設定偏壓電壓Vi使乂1彡Vi^1+AVi+(Vth-Vtha^)時，該第i個電壓控制的電流限制器有一最大電流導通。
14.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，上述功率耗損減少電路包含有多個發光二極管，分割成在一發光二極管控制電路控制下的多個發光二極管段。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，上述發光二極管控制電路包含一控制器和被該控制器控制的多個開關器，而該多個開關器的每一個開關器，為與上述功率耗損減少電路里的多個發光二極管段的一發光二極管段相對應。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，上述控制器根據上述共同節點的電壓值來控制上述多個開關器。
17.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，上述控制器根據流經上述多個電壓控制的電流限制器的電流值來控制上述多個開關器。
18.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，上述多個開關器的每一個開關器與在上述功率耗損減少電路里和其相對應的發光二極管段并聯。
19.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，上述多個開關器的每一個開關器有第一端連接到在上述功率耗損減少電路里和其相對應的發光二極管段的正端，有第二端連接到上述功率耗損減少電路的負端。
20.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，上述發光二極管控制電路包含多個電壓控制的電流限制器，其中上述發光二極管控制電路里的每一個電壓控制的電流限制器與上述功率耗損減少電路里的多個發光二極管段中的一發光二極管段相對應，而且有第一接端連接到與其相對應的發光二極管段的正端，第二接端被施加一偏壓電壓，以及第三接端連接到上述功率耗損減少電路的負端，其中施加于上述發光二極管控制電路里的每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的偏壓電壓各自為與上述輸入電壓的變化無關的固定電壓。
21.如權利要求20所述的裝置，其特征在于，上述發光二極管控制電路里有K個特性相同的電壓控制的電流限制器依序地對應于上述功率耗損減少電路里的K個發光二極管段，Vlx, V2x,…，和Vkx為施加于上述K個電壓控制的電流限制器的第二接端上的偏壓電壓，而且 Vix < V2x〈…< vKx。
22.如權利要求20所述的裝置，其特征在于，施加于上述發光二極管控制電路中的每一個電壓控制的電流限制器的第二接端上的各自的固定電壓為預先選定，以使上述功率耗損減少電路有兩個操作狀態，包括上述發光二極管控制電路中的多個電壓控制的電流限制器中只有一個電壓控制的電流限制器是完全接通的第一狀態，以及上述發光二極管控制電路中的多個電壓控制的電流限制器中有兩個電壓控制的電流限制器是部分接通的第二狀態。
23.如權利要求20所述的裝置，其特征在于，上述發光二極管控制電路中的多個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓Vthx、一飽和電壓vsatx、一跨越其第二連接端和上述功率耗損減少電路的負端的電壓\cx，以及一跨越其第一連接端和上述功率耗損減少電路的負端的電壓Vac3，當該電流限制器的電壓Vbc3小于該電流限制器的閥值電壓Vthx時，該電流限制器是關閉的，當該電流限制器的電壓Vbc3大于該電流限制器的閥值電壓Vthx并且該電流限制器的電壓Vac3小于該電流限制器的飽和電壓Vsatx時，該電流限制器好像一電阻器，以及當該電流限制器的電壓Vto大于該電流限制器的閥值電壓Vthx并且該電流限制器的電壓Vac3也大于該電流限制器的飽和電壓Vsatx時，該電流限制器有一固定電流導通。
24.如權利要求23所述的裝置，其特征在于，上述發光二極管控制電路中有K個電壓控制的電流限制器依序地對應于上述功率耗損減少電路里的K個發光二極管段，Vbcxj,Vthxj和V#分別是第j個電壓控制的電流限制器的電壓\cx，閥值電壓Vthx和偏壓電壓，其中I彡j彡K，而且對大于I的j來說，當Vbexj = Vthxj+AVjx,并預先設定偏壓電壓Vjx使Vjx彡V(J_1)X+AVjx+(Vthxj-Vthx^1))時，該第j個電壓控制的電流限制器有一最大電流導通。
【文檔編號】H05B37/02GK104244503SQ201310240370
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】朱弘琦, 林丈棖, 沈毓仁 申請人:鈺瀚科技股份有限公司