CN101994932B - 发光二极管装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管装置及其驱动方法，该装置包括复数个发光二极管组、一电源模块、一驱动电路、复数个开关和电压侦测电路；该方法包括：设置至少一二极管将复数个串联的发光二极管分隔成复数发光二极管组；设置至少一组对应于该二极管组的开关；利用电压侦测的方式开启或关闭该开关，使该发光二极管组改变其串/并联的连接方式，因此，本发明系利用侦测导通电压来改变驱动电压的方式，进而达到最高的发光效率。
Description
【发明所属之技术领域】
本发明系关于一种发光二极管装置及其驱动方法，特别系指一种可侦测导通电压来改变负载电压的发光二极管装置及其驱动方法。
【先前技术】
从照明市场面来看发光二极管的应用，因其具有体积小、省电、发光驱动快速及发光寿命较长等优点，因此有越来越多照明装置藉由发光二极管来取代传统的照明光源。
一般来说，发光二极管在正向电压下运作，其两端横跨有一个临界电压值，当一电源所施加的电压超过该临界电压值时(一般称之为驱动电压)，该发光二极管便会受激发并对外发出可见光，该可见光的亮度正比于流经该发光二极管的电流，随着电流增大，发光二极管的亮度就越亮，然而，在实际的应用下往往系将电流固定或限制在特定的数值之内，除可维持一致且稳定的发光亮度外，亦可延长该发光二极管的使用寿命。
请参考图1所示，随着发光二极管应用的普及，各种发光二极管驱动电路或芯片也随之应运而生，如中国台湾发明公告第I 220047号专利，即揭露一发光二极管驱动电路(1)，该发光二极管驱动电路(1)系透过侦测而得之电压来驱动对应数量的发光二极管，以提高电源利用效率和功率因子，并减少功率消耗，该发光二极管驱动电路(1)系由一电源模块(10)、复数个电流控制单元(11)、一电压侦测电路(12)和一具有复数个发光二极管(131)的发光二极管数组(13)所组成。
然而，该发明之技术缺点在于当电源(10)供应电压为低电压的状况时，该驱动电路(1)仅会驱动部分的发光二极管(131)，而那些未被驱动的发光二极管(131)处于闲置状态，对于整体装置的使用效率来说即为一种浪费。
因此，如何能在任何电压下完全驱动所有的发光二极管，来增加发光二极管的工作效率，一直是相关照明设备厂商努力研发的目标。
【发明内容】
本案发明人有鉴于现有发光二极管装置及其驱动方法存在之问题，乃着手进行研发，以期可以解决该问题或提供更良善之解决方案，经过不断努力及试验，终于研发出本发明。
本发明之主要目的在于提供一种发光二极管装置及其驱动方法，特别系指一种利用侦测导通电压来改变驱动电压的发光二极管装置及其驱动方法，相较于习知的发光二极管装置，本发明可完全驱动发光二极管，来达到最高的发光效率。
为达上述之目的，本发明之发光二极管装置，系包括有：
复数发光二极管组，每一发光二极管组系由复数个发光二极管串联而成，各发光二极管组之间设置有一对应的二极管，其中，该二极管具有一阴极(cathode)和一阳极(anode)；
一电源模块，系包括有一交流电源和一整流电路，该整流电路系连接于该交流电源，并将该交流电的负向电压转置，以作为该发光二极管装置所需的电力来源；
一驱动电路，系连接于该电源模块，用来提供该发光二极管发光所需的驱动电流；
至少一组开关，系分别连接于该驱动电路、该发光二极管组及一设置于该发光二极管装置的接地，各组开关对应连接于该发光二极管组之二极管时更包括有一第一开关和一第二开关，该第一开关之一端系连接于该驱动电路，另一端则连接至对应之该二极管的阴极，该第二开关之一端系连接于该二极管的阳极，另一端则连接于该接地，其中，该至少一组开关的数量系对应于该复数发光二极管组之间二极管的数量；及
一电压侦测电路，系至少包括有一电压输入端、至少一参考电压输入端和复数个输出端，该电压输入端系连接于该电源模块，该参考电压输入端输入有一参考电压，各输出端系根据该比较电压和该电源模块所提供之电压输出一控制信号来控制该开关的开启或关闭状态，其中，该输出端的数量系对应于该开关的数量。
本发明之发光二极管驱动方法，其包括有下列步骤：
设置至少一二极管：该二极管系将复数个以串联方式连接的发光二极管分隔成复数组的发光二极管组；
设置至少一组开关：该开关系连接于该二极管；
利用侦测电压的方式对应开启或关闭该开关，以使得该发光二极管组改变其串/并联的连接方式。
因此，藉由上述之装置及方法，本发明可根据供应导通电压的不同，利用开关切换来改变发光二极管组串/并联的方式，以确保该发光二极管组可以在供应电压的改变下保有与供应电压相近的驱动电压，故能达到最高的的发光效率。
【实施方式】
为使熟悉该项技艺人士了解本发明之目的，兹配合图式将本发明之较佳实施例详细说明如下。
请参考图2所示，本发明之发光二极管装置(2)，系包括有：
复数发光二极管组(20)，每一发光二极管组(20)系由复数个发光二极管(201)串联而成，且各发光二极管组(20)之间设置有一对应的二极管(202)，其中，该二极管(202)具有一阴极(cathode)和一阳极(anode)；
一电源模块(21)，系包括有一交流电源(210)和一整流电路(211)，该整流电路(211)系连接于该交流电源(210)，并将该交流电源(210)的负向电压转置，以作为该发光二极管装置(2)所需的电力来源；
一驱动电路(22)，系连接于该电源模块(21)，用来提供该发光二极管(201)发光所需的驱动电流，一般来说，为了维持各发光二极管(201)的亮度得以一致，该驱动电路(22)通常系一定电流或一限电流的电路架构；
至少一组开关，系分别对应连接于该驱动电路(22)、该发光二极管组(20)及一设置于该发光二极管装置(2)的接地，各组开关对应于该二极管(202)具有一第一开关(221)和一第二开关(222)，该第一开关(221)之一端系连接于该驱动电路(22)，另一端则连接至对应之该二极管(202)的阴极，该第二开关(222)之一端系连接于该二极管(202)的阳极，另一端则连接于该接地(GND)，其中，该至少一组开关的数量系对应于该二极管(202)的数量；
一电压侦测电路(23)，系至少包括有一电压输入端(231)、至少一参考电压输入端(232)和复数个输出端(233)，该电压输入端(231)系连接于该电源模块(21)，该参考电压输入端(232)具有一固定的参考电压(Vref)，各输出端(233)系根据该参考电压和该电源模块(21)所提供之电压输出一控制信号来对应控制该开关的开启或关闭。
上述之开关的电路结构，系由一机械式或至少一晶体管之半导体组件所组成开关电路，如本发明相关业界具有通常技艺人士所知悉，该电压侦测电路所发送之控制信号系作为一使该晶体管导通之临界电压(即输入至该晶体管之闸极或基极的电压或电流)，透过晶体管的导通/不导通的状态来达到开关开启或关闭的动作。
上述之参考电压，系根据各发光二极管组的驱动电压及该电源模块提供至该发光二极管组的电压范围所设定，其中，该参考电压可透过一外接电压源来产生或是透过电阻分压的方式取得。
请参考图3所示，系本发明发光二极管装置(3)之一实施例，其包括有：
四组发光二极管组(30)，系分别由十个导通电压为3伏特之发光二极管串联而成，各发光二极管组(30)之间分别对应设置有一第一二极管(301)和一第二二极管(302)和一第三二极管(303)，其中，该第一二极管(301)和一第二二极管(302)和一第三二极管(303)分别具有一阴极(cathode)和一阳极(anode)；
一电源模块(31)，系包括有一交流电源(310)和一整流电路(311)，该整流电路系连接于该交流电源，并将该交流电源(310)的负向电压转置，以作为该发光二极管装置所需的电力来源，其中，该电源模块(31)的电压范围为0～150伏特；
一驱动电路(32)，系连接于该电源模块(31)，用来提供该发光二极管组(30)发光所需的驱动电流，其中，该驱动电路(32)对于该发光二极管装置(3)形成一10伏特的压降，换言之，该电源模块(31)可提供至该发光二极管组(30)的电压范围为0～140伏特；
三组开关，系分别对应连接于该驱动电路(32)、该发光二极管组(30)及一设置于该发光二极管装置(3)的接地，包括有：
一第一开关组，系包括有一第一开关(SW1A)和一第二开关(SW1B)，该第一开关组的第一开关(SW1A)之一端系连接于该驱动电路(32)，另一端则连接至该第一二极管(301)的阴极，该第二开关(SW1B)之一端系连接于该第一二极管(301)的阳极，另一端则连接于该接地；及
一第二开关组，系包括有一第一开关(SW2A)和一第二开关(SW2B)，该第二开关组的第一开关(SW2A)之一端系连接于该驱动电路(32)，另一端则连接至该第二二极管(302)的阴极，该第二开关(SW2B)之一端系连接于该第二二极管(302)的阳极，另一端则连接于该接地；及
一第三开关组，系包括有一第一开关(SW3A)和一第二开关(SW3B)，该第二开关组的第一开关(SW3A)之一端系连接于该驱动电路(32)，另一端则连接至该第三二极管(303)的阴极，该第二开关(SW3B)之一端系连接于该第三二极管(303)的阳极，另一端则连接于该接地；
一电压侦测电路(33)，系至少包括有：
一电压输入端(331)，系连接于该电源模块(31)；
三个参考电压输入端(332)，各参考电压输入端(332)分别输入有一30伏特、60伏特和120伏特的参考电压；及
六个输出端(333)，各输出端(333)系根据该参考电压和该电源模块(31)所提供之电压输出一控制电压来对应控制该等开关的开启或关闭。
请参考图3及图4所示，当该电源模块(31)所提供至该发光二极管组(30)的电压范围为30～60伏特时，该电压侦测电路(33)的输出端(333)会分别输出一对应之控制信号将全部的开关关闭(导通)，以使得该四组发光二极管组(30)以并联的方式连接，其最低导通电压为30伏特。
请参考图3及图5所示，当该电源模块(31)所提供至该发光二极管组(30)的电压范围为60～120伏特时，该等输出端(333)会分别输出一对应之控制信号将该第一开关组及第三开关组的第一开关(SW1A，SW3A)和第二开关(SW1B，SW3B)打开(断路)，且保持第二开关组的第一开关(SW2A)和第二开关(SW2B)关闭(导通)，以使得其中两组发光二极管组(30)以串联的方式连接后再行并联，其最低导通电压为60伏特。
请参考图3及图6所示，当该电源模块(31)所提供至该发光二极管组(30)的电压范围为120～140伏特时，该等输出端(333)会分别输出一对应之控制电压分别将全部的开关打开(断路)，以使得该四组发光二极管组(30)以串联的方式连接，其最低导通电压为120伏特。
因此，藉由上述之结构，本发明之发光二极管装置，系根据电源模块所供应电压的不同，利用开关切换来改变发光二极管组串/并联的方式，来确保所有发光二极管组可以在供应电压的改变下仍保有与供应电压相近的驱动电压，故能达到最高的的发光效率。
本发明之发光二极管驱动方法，其包括有：
设置至少一二极管将复数个以串联方式连接的发光二极管分隔成复数组的发光二极管组；
设置至少一组对应于该二极管的开关；
利用电压侦测的方式对应开启或关闭该开关，以使得该等发光二极管组得改变其串/并联的连接方式。
因此，透过上述之方法，本发明之发光二极管驱动方法，可透过连接方式的变换来改变发光二极管的驱动电压，以确保所有发光二极管组可以在供应电压的改变下仍保有与供应电压相近的驱动电压。
然而，惟上述者仅为本发明专利申请案之较佳实施例，当不能限定本发明专利申请案实施之范围。即凡依本发明专利申请案申请范围所作之均等变化与修饰等，皆应属于本发明专利申请案之专利涵盖范围。
【图式简单说明】
图1为一习知发光二极管驱动电路的电路架构图。
图2为本发明之发光二极管装置的电路架构图。
图3为本发明之一实施例的电路架构图。
图4为第三图中该四组发光二极管组并联的等效电路图。
图5为图3中该两组发光二极管组以串联的方式连接后再对应并联的等效电路图。
第6图为图3中该四组发光二极管组串联的等效电路图。
【主要组件符号说明】
(1)驱动电路 (10)电源模块
(11)电流控制单元 (12)电压侦测电路
(13)发光二极管数组 (131)发光二极管
(2)发光二极管装置 (20)发光二极管组
(201)发光二极管 (202)极管
(21)电源模块 (210)交流电源
(211)整流电路 (22)驱动电路
(221)第一开关 (222)第二开关
(23)电压侦测电路 (231)电压输入端
(232)参考电压输入端 (233)输出端
(3)发光二极管装置 (30)发光二极管组
(301)第一二极管 (302)第二二极管
(303)第三二极管 (31)电源模块
(310)交流电源 (311)整流电路
(32)驱动电路 (33)电压侦测电路
(331)电压输入端 (332)参考电压输入端
(333)输出端 (SW1A)(SW2A)(SW3A)第一开关
(SW1B)(SW2B)(SW3B)第二开关
Claims (7)
1.一种发光二极管装置，其特征在于该发光二极管装置包括：
多个发光二极管组，每个发光二极管组由多个发光二极管串联而成，该串联的每两个发光二极管组之间设置有一个二级管，其中，该二极管具有一阴极和一阳极；
一电源模块，作为该发光二极管装置的电力来源；
一驱动电路，连接于该电源模块；
开关组若干，所述开关分别连接于该驱动电路、该发光二极管组及设置于该发光二极管装置的接地点；各组开关对应于该二极管具有一第一开关和一第二开关，该第一开关之一端连接于该驱动电路，另一端则连接至对应之该二极管的阴极，该第二开关之一端连接于该二极管的阳极，另一端则连接于该接地；
及一电压侦测电路，至少包括有一电压输入端、一参考电压输入端和复数个输出端，该电压输入端连接于该电源模块，该参考电压输入端具有一参考电压，各输出端根据该参考电压和该电源模块所提供之电压输出一控制信号来控制其对应开关的开启或关闭。
2.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征是该电源模块包括有一交流电源和一整流电路，该整流电路连接于该交流电源，并将该交流电的负向电压转置。
3.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征是该驱动电路是一定电流或一限电流的电路架构。
4.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征是该开关组的数量对应于该二极管的数量。
5.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征是该多个开关是机械式的开关。
6.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征是该多个开关系由至少一半导体组件所组成的开关电路。
7.如权利要求1所述的发光二极管装置，其特征是具有一种发光二极管驱动方法，包括有下列步骤：该若干二极管将多个以串联方式连接的发光二极管分割成多组发光二极管组；该若干开关组对应于该若干二极管；及利用电压侦测方式对应开启或关闭该若干开关，使该若干发光二极管组改变其串/并联的连接方式。
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Application publication date: 20110330 Assignee: Zhongguancun Technology Leasing Co.,Ltd. Assignor: ADVANCED CONNECTEK(SHEN-ZHEN)INC Contract record no.: X2021980013814 Denomination of invention: Light emitting diode device and its driving method Granted publication date: 20130612 License type: Exclusive License Record date: 20211201 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Light emitting diode device and its driving method Effective date of registration: 20211202 Granted publication date: 20130612 Pledgee: Zhongguancun Technology Leasing Co.,Ltd. Pledgor: ADVANCED CONNECTEK(SHEN-ZHEN)INC Registration number: Y2021980013938 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Zhongguancun Technology Leasing Co.,Ltd. Assignor: ADVANCED CONNECTEK(SHEN-ZHEN)INC Contract record no.: X2021980013814 Date of cancellation: 20231124 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231124 Granted publication date: 20130612 Pledgee: Zhongguancun Technology Leasing Co.,Ltd. Pledgor: ADVANCED CONNECTEK(SHEN-ZHEN)INC Registration number: Y2021980013938 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |