CN102316624B - 照明装置与其光源控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种照明装置与其光源控制电路,该光源控制电路用以控制串接的N个发光二极管,并包括电流供应单元、电流采集单元以及N个切换单元,N为正整数。电流供应单元提供N个参考电流。电流采集单元提供采集电流,并依据控制电压的电平而调整采集电流的大小。N个切换单元各自具有一传输路径与一电流路径,其中第i个切换单元依据采集电流而导通其所具有的电流路径或是传输路径,以将第i个参考电流传送至电流采集单元或是致使第i个发光二极管无法产生光源,i为整数且1≤i≤N。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明装置与其光源控制电路,尤其涉及一种发光二极管的照明装置与其光源控制电路。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)具有诸如寿命长、体积小、高抗震性、低热产生及低功率消耗等优点,因此已被广泛应用于家用及各种设备中的指示器或光源。近年来,发光二极管已朝多色彩及高亮度发展,因此其应用领域已扩展至大型户外看板、交通信号灯及相关领域。在未来,发光二极管甚至可能成为兼具省电及环保功能的主要照明光源。
一般来说,发光二极管的控制电路大多都是先将交流电压转换成直流电压或电流,之后再利用稳定的直流电压或电流来控制发光二极管的光源亮度。换而言之,现有发光二极管的控制电路大多内嵌一交流/直流转换器(AC-DCconverter),或者是必须搭配一变压器,才能通过交流电来予以控制。然而,上述控制电路的线路会过于复杂,并且增加应用于大电压范围时的成本。此外,也可利用串联电阻的方式来控制发光二极管的光源亮度,但此种控制方式的能效太差。
发明内容
本发明提供一种光源控制电路,利用电流采集单元同时操控多个切换单元的状态,以此降低控制线路的复杂度。
本发明提供一种照明装置,利用光源控制电路来提升电路的整体效能。
本发明提供一种光源控制电路,用以控制串接的N个发光二极管,N为正整数,且光源控制电路包括电流供应单元、电流采集单元以及N个切换单元。电流供应单元提供N个参考电流。电流采集单元提供一采集电流,并依据控制电压的电平而调整采集电流的大小。N个切换单元各自具有一传输路径与一电流路径,其中第i个切换单元通过其所具有的传输路径与第i个发光二极管相互并联,并通过其所具有的电流路径与其余的切换单元相互串接。此外,第i个切换单元依据采集电流的大小,导通其所具有的电流路径或是传输路径,以将第i个参考电流传送至电流采集单元或是致使第i个发光二极管无法产生光源,i为整数且1≤i≤N。
在本发明一实施例中,上述的N个切换单元所具有的这些传输路径会随着采集电流的增加而依序被关闭,以致使这些发光二极管逐一产生光源。此外,上述的N个切换单元所具有的这些电流路径会随着采集电流的增加而依序被导通,以致使上述N个参考电流逐一被导向至电流采集单元。
在本发明一实施例中,上述的第i个切换单元包括第一N型晶体管、第一压降器、第二N型晶体管、以及第二压降器。第一N型晶体管的漏极端电性连接第i个发光二极管的阳极端,第一N型晶体管的源极端电性连接第i个发光二极管的阴极端,第一N型晶体管的栅极端电性连接电流供应单元,并接收第i个参考电流。第一压降器的第一端电性连接第一N型晶体管的栅极端,且第一压降器的第二端电性连接第一N型晶体管的源极端。
再者,第二N型晶体管的漏极端电性连接第一N型晶体管的栅极端,第二N型晶体管的栅极端电性连接第一N型晶体管的源极端。第二压降器的第一端电性连接第二N型晶体管的栅极端,第二压降器的第二端电性连接第二N型晶体管的源极端。此外,第i个切换单元通过第一N型晶体管的栅极端以及第二N型晶体管的源极端来与其余的切换单元相互串接。
从另一观点来看,本发明提供一种照明装置,包括N个第一发光二极管与上述的光源控制电路,N为正整数。其中,所述N个第一发光二极管相互串接在一电源电压与一接地端之间。此外,光源控制电路用以控制所述N个第一发光二极管。
基于上述,本发明的光源控制电路是利用电流采集单元同时操控多个切换单元的状态。由此,随着电流采集单元所提供的采集电流的增加,所述多个切换单元将依序进行切换,进而致使多个发光二极管逐一产生光源。如此一来,本发明除了可以降低控制线路的复杂度,并同时兼顾电路的整体效能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的照明装置的电路示意图。
图2A~图2D分别为本发明的另一实施例的压降器的电路示意图。
主要附图标记说明:
10:照明装置; 100:光源控制电路;
110:电流供应单元; 120:电流采集单元;
130_1~130_N:切换单元; LD11~LD1N、LD21~LD23:发光二极管;
RD、RC、R11~R1N:电阻; VDD:电源电压;
SD1~SDN:电流源; I1~IN:参考电流;
IC:采集电流; VC:控制电压;
MC、M11~M1N、M21~M2N:N型晶体管; 131_1~131_N、132_1~132_N:压降器;
ZD11~ZDN1、ZD12~ZDN2、ZD1~ZD3:齐纳二极管;
P11~P1N:传输路径; P21~P2N:电流路径;
CD11、CD12、CD21、CD22:电流方向; D11~D13、D21~D23、D31~D33:二极管;
210、220:二极管串列。
具体实施方式
图1为本发明一实施例的照明装置的电路示意图。请参照图1,照明装置10包括多个发光二极管LD11~LD1N与LD21~LD23、一电阻RD、以及一光源控制电路100。其中,发光二极管LD11~LD1N、发光二极管LD21~LD23与电阻RD相互串接在电源电压VDD与接地端之间。光源控制电路100用以控制发光二极管LD11~LD1N的导通状态,并通过调整发光二极管LD11~LD1N与LD21~LD23之间的串接个数。如此一来,照明装置10将可通过光源控制电路100来调整其所发出的光源的强弱。
值得一提的是,在实际应用上,发光二极管LD11~LD1N与LD21~LD23是用以形成一发光二极管串列。此外,本领域技术人员可依设计所需,通过光源控制电路100来控制发光二极管串列中部分或是全部的发光二极管。举例来说,图1所示的光源控制电路100是用以控制发光二极管串列中部分的发光二极管。然而,在实际应用上,发光二极管串列也可仅由发光二极管LD11~LD1N所构成。由此,此时的光源控制电路100将用以控制发光二极管串列中全部的发光二极管。
请继续参照图1,光源控制电路100是用以控制串接的N个发光二极管LD11~LD1N,其中N为正整数。更进一步来看,光源控制电路100包括一电流供应单元110、一电流采集单元120以及N个切换单元130_1~130_N。在此,电流供应单元110用以提供N个参考电流I1~IN。举例来说,电流供应单元110包括N个电流源SD1~SDN,其中电流源SD1用以产生参考电流I1,电流源SD2用以产生参考电流I2,其余以此类推。
电流采集单元120用以提供一采集电流IC,且电流采集单元120依据一控制电压VC的电平来调整采集电流IC的大小。举例来说,参照图1,电流采集单元120包括N型晶体管MC与电阻RC。其中,N型晶体管MC的漏极端串接切换单元130_1~130_N,且N型晶体管MC的栅极端接收控制电压VC。电阻RC的第一端电性连接N型晶体管MC的源极端,且电阻RC的第二端电性连接至接地端。在实际操作上,当控制电压VC的电平改变时,N型晶体管MC的栅-源极端的电压差将随之改变,进而致使N型晶体管MC产生不同大小的采集电流IC。
切换单元130_1具有一传输路径P11与一电流路径P21。此外,切换单元130_1通过传输路径P11与发光二极管LD11相互并联,并通过电流路径P21与其余的切换单元130_2~130_N相互串接。在实际操作上,随着采集电流IC的改变,切换单元130_1会导通传输路径P11或是电流路径P21。当传输路径P11关闭且电流路径P21导通时,切换单元130_1导通发光二极管LD11,进而致使发光二极管LD11发出光源。当传输路径P11导通且电流路径P21关闭时,切换单元130_1会将参考电流I1传送至电流采集单元120。
举例来说,参照图1,切换单元130_1包括N型晶体管M11与M21、压降器131_1、以及压降器132_1。其中,N型晶体管M11的漏极端电性连接发光二极管LD11的阳极端,N型晶体管M11的源极端电性连接发光二极管的LD1阴极端,且N型晶体管M11的栅极端电性连接电流供应单元110,并接收参考电流I1。压降器131_1的第一端电性连接N型晶体管M11的栅极端,且压降器131_1的第二端电性连接N型晶体管M11的源极端。
N型晶体管M21的漏极端电性连接N型晶体管M11的栅极端,且N型晶体管M21的栅极端电性连接N型晶体管M11的源极端。压降器132_1的第一端电性连接N型晶体管M21的栅极端,且压降器132_1的第二端电性连接N型晶体管M21的源极端。此外,切换单元130_1通过N型晶体管M11的栅极端以及N型晶体管M21的源极端来与其余的切换单元130_2~130_N相互串接。
值得一提的是,在本实施例中,压降器131_1包括齐纳二极管ZD11与ZD12。其中,齐纳二极管ZD11的阴极端电性连接N型晶体管M11的栅极端。此外,齐纳二极管ZD12的阳极端电性连接齐纳二极管ZD11的阳极端,且齐纳二极管ZD12的阴极端电性连接N型晶体管M11的源极端。再者,压降器132_1是由一电阻R11所构成。然而,在其它实施例中,压降器132_1的电路架构不以此为限。举例来说,图2A~图2D分别为本发明另一实施例的压降器的电路示意图,其中,如图2A与图2B所示,压降器132_1可由一齐纳二极管ZD1所构成,或是由反接的两齐纳二极管ZD2与ZD3所构成。再者,如图2C与图2D所示,压降器132_1可由串接的多个二极管D11~D13所构成,或是可由相互并联的两二极管串列210与220所构成,其中二极管串列210是由二极管D21~D23串接而成,且二极管串列220是由二极管D31~D33串接而成。
请继续参照图1,在实际操作上,N型晶体管M11将可形成用以控制发光二极管的LD1导通与否的传输路径P11,而N型晶体管M21则可形成将参考电流I1导向至电流采集单元120的电流路径P21。在此,切换单元130_1是参照采集电流IC的大小来导通传输路径P11与电流路径P21的其中之一。
举例来说,一开始,当采集电流IC约等于0时,如电流方向CD11所示,参考电流I1会通过压降器131_1导向至发光二极管串列。由此,压降器131_1所产生的电压差将导通N型晶体管M11的漏极端与源极端,进而导通传输路径P11。相对地,当传输路径P11导通时,发光二极管LD11的阳极端与阴极端将短路在一起,进而致使发光二极管LD11无法产生光源。另一方面,此时的N型晶体管M21将维持在不导通的状态,进而关闭电流路径P21。
当采集电流IC从零逐渐增加至某一额定值时,如电流方向CD21所示,来自发光二极管串列的电流I1’会被导向至电阻R11。由此,N型晶体管M11将维持在不导通的状态,且电阻R11因电流I1’所产生的电压差将导通N型晶体管M21。如此一来,传输路径P11将被关闭,进而致使发光二极管LD11产生光源。此外,电流路径P21将被导通,以致使参考电流I1被传送至电流采集单元120。值得注意的是,当IC>(I1+I1’)时,切换单元130_1会持续关闭传输路径P11并导通电流路径P21。
再者,相似地,切换单元130_2包括N型晶体管M12与M22、压降器131_2、以及压降器132_2。其中,N型晶体管M12的漏极端电性连接发光二极管LD12的阳极端,N型晶体管M12的源极端电性连接发光二极管的LD2阴极端,且N型晶体管M12的栅极端电性连接电流供应单元110,并接收参考电流I2。压降器131_2的第一端电性连接N型晶体管M12的栅极端,且压降器131_2的第二端电性连接N型晶体管M12的源极端。
N型晶体管M22的漏极端电性连接N型晶体管M12的栅极端,且N型晶体管M22的栅极端电性连接N型晶体管M12的源极端。压降器132_2的第一端电性连接N型晶体管M22的栅极端,且压降器132_2的第二端电性连接N型晶体管M22的源极端。此外,切换单元130_2通过N型晶体管M12的栅极端以及N型晶体管M22的源极端来与其余的切换单元130_1、130_3~130_N相互串接。此外,压降器131_2具有与压降器131_1同样的电路架构,且压降器132_1具有与压降器132_2同样的电路架构,故在此不予赘述。
请继续参照图1,在实际操作上,一开始,当采集电流IC约等于0时,如电流方向CD12所示,参考电流I2会通过压降器131_2导向至发光二极管串列。此时,传输路径P12将会因压降器131_2所产生的电压差而被导通,且此时的电流路径P22是维持在不导通的状态。当采集电流IC渐增加至某一额定值时,如电流方向CD22所示,来自发光二极管串列的电流I2’会被导向至电阻R12。此时,传输路径P12将被关闭时,进而致使发光二极管LD12产生光源。此外,电流路径P22将被导通,以致使参考电流I2被传送至电流采集单元120。值得注意的是,当IC>(I1+I1’+I2+I2’)时,切换单元130_2会持续关闭传输路径P12并导通电流路径P22。
以此类推,可以得知,一开始,当采集电流IC约等于0时,切换单元130_1~130_N所具有的传输路径P11~P1N皆在导通的状态,且切换单元130_1~130_N所具有的电流路径P21~P2N皆在不导通(关闭)的状态。换言之,一开始,当采集电流IC很小时,N型晶体管M11~M1N皆导通,且N型晶体管M21~M2N皆不导通。此时,光源控制电路100所控制的发光二极管LD11~LD1N皆无法发出光源。
然而,当采集电流IC逐渐增加且IC>(I1+I1’)时,切换单元130_1将进行传输路径P11与电流路径P21的切换,以关闭传输路径P11并导通电流路径P21。此时,发光二极管LD11将因传输路径P11的关闭而产生光源,且参考电流I1将被导向至电流采集单元120。接着,当采集电流IC逐渐增加且IC>(I1+I1’+I2+I2’)时,切换单元130_2将进行传输路径P12与电流路径P22的切换,以关闭传输路径P12并导通电流路径P22。此时,发光二极管LD12将因传输路径P12的关闭而产生光源,且参考电流I2将被导向至电流采集单元120。
以此类推,切换单元130_1~130_N所具有的这些传输路径P11~P1N会随着采集电流IC的增加而依序被关闭,以致使发光二极管LD11~LD1N逐一产生光源。此外,切换单元130_1~130_N所具有的这些电流路径P21~P2N会随着采集电流IC的增加而依序被导通,以致使参考电流I1~IN逐一被导向至电流采集单元120。值得一提的是,倘若参考电流Ii用以表示第i个参考电流,且电流Ii’用以表示由发光二极管串列导向至第i个切换单元的电流,则第k个切换单元130_k进行传输路径P1k与电流路径P2k的切换的条件如式(1)所示:
换言之,如式(2)所示:
当采集电流IC符合式(2)所示的条件时,第1至第k个切换单元130_1~130_k将进行传输路径与电流路径的切换,而第(k+1)至第N个切换单元130_1~130_k则是将传输路径与电流路径维持在原先的状态,k为不小于1的整数。也就是,此时的传输路径P11~P1k将被切换至不导通的状态,而传输路径P1(k+1)~P1N则将维持在导通的状态。此外,此时的电流路径P21~P2k将被切换至导通的状态,而电流路径P2(k+1)~P2N则将维持在不导通的状态。
综上所述,本发明的光源控制电路是利用电流采集单元同时操控多个切换单元的状态。由此,随着电流采集单元所提供的采集电流的增加,所述多个切换单元将依序进行切换,进而致使多个发光二极管逐一产生光源。如此一来,本发明除了可以降低控制线路的复杂度,并同时兼顾电路的整体效能。
虽然本发明已以实施例揭示如上,但其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作任意改动或等同替换,故本发明的保护范围当以本申请权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种光源控制电路,用以控制串接的N个发光二极管,N为正整数,其特征在于,该光源控制电路包括:
一电流供应单元,提供N个参考电流;
一电流采集单元,提供一采集电流,并依据一控制电压的电平而调整该采集电流的大小;以及
N个切换单元,各自具有一传输路径与一电流路径,其中第i个切换单元通过其所具有的该传输路径与第i个发光二极管相互并联,并通过其所具有的该电流路径与其余的切换单元相互串接,且第i个切换单元依据该采集电流的大小,导通其所具有的该电流路径或是该传输路径,以将第i个参考电流传送至该电流采集单元或是致使第i个发光二极管无法产生光源,i为整数且1≦i≦N,其中第i个切换单元包括:
一第一N型晶体管,其漏极端电性连接第i个发光二极管的阳极端,该第一N型晶体管的源极端电性连接第i个发光二极管的阴极端,该第一N型晶体管的栅极端电性连接该电流供应单元,并接收第i个参考电流;
一第一压降器,其第一端电性连接该第一N型晶体管的栅极端,且该第一压降器的第二端电性连接该第一N型晶体管的源极端;
一第二N型晶体管,其漏极端电性连接该第一N型晶体管的栅极端,该第二N型晶体管的栅极端电性连接该第一N型晶体管的源极端;以及
一第二压降器,其第一端电性连接该第二N型晶体管的栅极端,该第二压降器的第二端电性连接该第二N型晶体管的源极端,
其中,该第i个切换单元通过该第一N型晶体管的栅极端以及该第二N型晶体管的源极端来与其余的切换单元相互串接。
2.根据权利要求1所述的光源控制电路,其特征在于,其中所述切换单元所具有的所述传输路径会随着该采集电流的增加而依序被关闭,以致使所述发光二极管逐一产生光源,且所述切换单元所具有的所述电流路径会随着该采集电流的增加而依序被导通,以致使所述参考电流逐一被导向至该电流采集单元。
3.根据权利要求1所述的光源控制电路,其特征在于,其中该第一压降器包括:
一第一齐纳二极管,其阴极端电性连接该第一N型晶体管的栅极端;以及
一第二齐纳二极管,其阳极端电性连接该第一齐纳二极管的阳极端,该第二齐纳二极管的阴极端电性连接该第一N型晶体管的源极端。
4.根据权利要求1所述的光源控制电路,其特征在于,其中该第二压降器为一电阻或是一齐纳二极管,或是该第二压降器由多个二极管串接而成,或是该第二压降器由多个二极管串列并接而成。
5.根据权利要求1所述的光源控制电路,其特征在于,其中该电流采集单元包括:
一第三N型晶体管,其漏极端串接所述切换单元,该第三N型晶体管的栅极端接收该控制电压;以及
一电阻,其第一端电性连接该第三N型晶体管的源极端,该电阻的第二端电性连接至一接地端。
6.根据权利要求1所述的光源控制电路,其特征在于,其中该电流供应单元包括:
N个电流源,其中第i个电流源电性连接第i个切换单元,并提供第i个参考电流。
7.一种照明装置,其特征在于,其包括:
N个第一发光二极管,所述第一发光二极管相互串接在一电源电压与一接地端之间,N为正整数;以及
一光源控制电路,控制所述第一发光二极管,且该光源控制电路包括:
一电流供应单元,提供N个参考电流;
一电流采集单元,提供一采集电流,并依据一控制电压的电平而调整该采集电流的大小;以及
N个切换单元,各自具有一传输路径与一电流路径,其中第i个切换单元通过其所具有的该传输路径与第i个发光二极管相互并联,并通过其所具有的该电流路径与其余的切换单元相互串接,且第i个切换单元依据该采集电流的大小,而导通其所具有的该电流路径或是该传输路径,以将第i个参考电流传送至该电流采集单元或是致使第i个发光二极管无法产生光源,i为整数且1≦i≦N其中,第i个切换单元包括:
一第一N型晶体管,其漏极端电性连接第i个发光二极管的阳极端,该第一N型晶体管的源极端电性连接第i个发光二极管的阴极端,该第一N型晶体管的栅极端电性连接该电流供应单元,并接收第i个参考电流;
一第一压降器,其第一端电性连接该第一N型晶体管的栅极端,且该第一压降器的第二端电性连接该第一N型晶体管的源极端;
一第二N型晶体管,其漏极端电性连接该第一N型晶体管的栅极端,该第二N型晶体管的栅极端电性连接该第一N型晶体管的源极端;以及
一第二压降器,其第一端电性连接该第二N型晶体管的栅极端,该第二压降器的第二端电性连接该第二N型晶体管的源极端,
其中,该第i个切换单元通过该第一N型晶体管的栅极端以及该第二N型晶体管的源极端来与其余的切换单元相互串接。
8.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,其中所述切换单元所具有的所述传输路径会随着该采集电流的增加而依序被关闭,以致使所述发光二极管逐一产生光源,且所述切换单元所具有的所述电流路径会随着该采集电流的增加而依序被导通,以致使所述参考电流逐一被导向至该电流采集单元。
9.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,其中该第一压降器包括:
一第一齐纳二极管,其阴极端电性连接该第一N型晶体管的栅极端;以及
一第二齐纳二极管,其阳极端电性连接该第一齐纳二极管的阳极端,该第二齐纳二极管的阴极端电性连接该第一N型晶体管的源极端。
10.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,其中该第二压降器为一电阻或是一齐纳二极管,或是该第二压降器由多个二极管串接而成,或是该第二压降器由多个二极管串列并接而成。
11.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,其中该电流采集单元包括:
一第三N型晶体管,其漏极端串接所述切换单元,该第三N型晶体管的栅极端接收该控制电压;以及
一电阻,其第一端电性连接该第三N型晶体管的源极端,该电阻的第二端电性连接至该接地端。
12.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,其中该电流供应单元包括:
N个电流源,其中第i个电流源电性连接第i个切换单元,并提供第i个参考电流。
13.根据权利要求7所述的照明装置,其特征在于,该照明装置还包括多个第二发光二极管与一第三电阻,其中所述第二发光二极管、所述第一发光二极管与该第三电阻相互接在该电源电压与该接地端之间。
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