[發明專利]基于發光二極管的照明設備的分段驅動方法和裝置

有效

• 申請號: 201210197727.4
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103517479A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 朱弘琦;沈毓仁
• 申請（專利權）人: 鈺瀚科技股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及基于發光二極管的照明裝置，尤其涉及分段驅動多個基于發光二極管的照明單位，來提升照明設備的效率的裝置和方法。

背景技術

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。

發光二極管的電流對電壓(IV)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，基于發光二極管的照明裝置的發光強度是和通過的電流成正比，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。

為了提高基于發光二極管的照明裝置的亮度，通常是將多數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，而且多數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。例如，美國專利6777891號揭露將多個基于發光二極管的照明單位，形成一個可由計算機控制的燈串，其中每個照明單位在燈串里形成一個可單獨控制的節點。

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。因此，在大多數的應用中，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。因為需要這樣的一個電壓轉換裝置，造成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。

美國專利7781979號提供了一個控制串聯的發光二極管的裝置。其中有兩個或兩個以上的發光二極管串聯連接。當施加電壓時，一串聯的電流即流經發光二極管。其中至少有一個發光二極管被并聯一個或多個可控制的電流路徑，來使串聯的電流部分流經這些可控制的電流路徑，以便不需要電壓轉換裝置即可使用一般較普遍的高電壓電源。因此該裝置可使用如120V或240V的交流電壓。

美國專利公告2010/0308739號揭露了將多個發光二極管互接串聯成多個發光二極管段的裝置，以及多個開關器與此多個發光二極管段互接，來選取控制某一發光二極管段，將其從一個發光二極管串聯電流通路中串聯接入或切隔分出。圖1顯示了該照明裝置的簡化示意圖，其中包含三個發光二極管段各別有一個、二個和四個串接的發光二極管，該照明裝置可以串聯方式連接一到七個發光二極管。

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利用率，并提供穩定性和高亮度，來驅動和連接多數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。此外，如何控制連接在一起的基于發光二極管的照明單位，使照明亮度可以根據不同的照明要求，或交流電源電壓的變化，來提供不同的照明模式，也是非常重要的。

發明內容

本發明為滿足上述基于發光二極管的照明裝置的應用的需要而創作的，主要目的是提供一種用分段的方式，靈活地連接多個基于發光二極管的照明單位，而且各別控制每一個基于發光二極管的照明段，使其被串接在照明裝置里，或被以短路方式繞過。

因此，本發明的照明裝置包括由控制器控制的多個基于發光二極管的照明段。每個基于發光二極管的照明段有一個以上的基于發光二極管的照明單位串聯，并有至少一個串接開關器串聯，而且整串多個基于發光二極管的照明單位又與一個繞接開關器以并聯方式連接。該控制器各別控制每一個照明段，使其與其它的照明段串接，或被以短路方式繞過。輸入電源的電壓連接于第一個基于發光二極管的照明段，以提供電力給本發明的照明裝置，最后一個基于發光二極管的照明段，則經由一個電流控制器連接到地面。

本發明的另一個目的是提供一個根據輸入電源電壓變化，或照明裝置中的電流控制器上的電壓變化，或是這兩者的電壓變化，來控制多個基于發光二極管的照明段的連接的照明裝置。在本發明的優選實施例中，電流控制器可能是一個電流檢測電阻器或可變電流源。在某些優選實施范例中，本發明也將該多個基于發光二極管的照明段再串接一個單獨的基于發光二極管的照明單位。