CN110035576A - 发光二极管驱动器 - Google Patents

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CN110035576A CN201910242495.1A CN201910242495A CN110035576A CN 110035576 A CN110035576 A CN 110035576A CN 201910242495 A CN201910242495 A CN 201910242495A CN 110035576 A CN110035576 A CN 110035576A
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崔文浩
具官本
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Abstract

本发明提供一种发光二极管驱动器，其包含：多个驱动单元，其耦接包含多个发光二极管的一发光二极管串行，以驱动该些发光二极管；折迭电路，其耦接发光二极管串行，响应于一输入电压低于一门坎电压，划分发光二极管串行为多个发光二极管区段，将该些发光二极管区段相互并联，且输入电压供应至该些发光二极管区段；多个发光二极管区段之一的第一驱动单元，其具有可在第一参考电压与第二参考电压之间选择的可选参考电压，第一参考电压小于第二参考电压，折迭电路被配置为响应于输入电压小于门坎电压，选择第一参考电压至第一驱动单元，并且响应于输入电压不小于门坎电压，选择第二参考电压至第一驱动单元。

Description

发光二极管驱动器
本申请是申请日为2016年11月14日，申请号为201611000335.9、发明创造名称为“发光二极管驱动器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明系有关于驱动器，尤指一种发光二极管驱动器。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)灯泡已广泛用于各种电子产品，其具有许多显著的优点，例如寿命长、体积小以及高效率。一般而言，发光二极管***通常包含有多个发光二极管，且该些发光二极管相互串联而为一发光二极管串行，发光二极管串行受整流的交流电压驱动，其中，交流电压的准位随时间改变，因此，整流交流电压的准位不会常态性高于所有发光二极管的顺向电压的总和。因此，该些发光二极管中的某些发光二极管有时是不会照明环境，因此，该些发光二极管的使用率偏低。
再者，大部分发光二极管***包含一调光器，例如:三端双向交流开关(TRIAC)调光器，其用于调整发光二极管灯泡的亮度，且交流周期的每一半周皆会触发TRIAC调光器。当TRIAC调光器被触发时，流过TRIAC调光器的电流应该要保持高于一门坎电流，以为了于此半周的剩余时间仍可让TRIAC调光器保持导通，此门坎电流称为保持电流。
鉴于上述，本发明提供一发光二极管驱动器，其在输入电压较低时可增加发光二极管串行内多个发光二极管的使用率，且为了保持流经调光器的电流高于保持电流，更会汲取泄放电流。
发明内容
本发明的一目的，在于提供一种发光二极管驱动器，当输入电压为低时，其划分发光二极管串行为多个发光二极管区段，并让该些发光二极管区段相并联，以增加发光二极管串行的该些发光二极管的使用率。
本发明的一目的，在于提供一种发光二极管驱动器，其依据相关于一发光二极管总电流的一电流感测讯号汲取一泄放电流，以让流过调光器的电流保持高于保持电流。
本发明提供一种发光二极管驱动器，其包含多个驱动单元与一折迭电路，该些驱动单元耦接包含多个发光二极管的一发光二极管串行，以驱动该些发光二极管。折迭电路耦接发光二极管串行，当一输入电压低于一门坎电压时，折迭电路划分发光二极管串行为多个发光二极管区段，该些发光二极管区段相互并联，且输入电压供应至该些发光二极管区段。
附图说明
图1A：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第一实施例的电路图。
图1B：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第一实施例的波形图。
图2A～2D：其为本发明的发光二极管***的第一实施例的操作模式示意图。
图3A：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第二实施例的电路图。
图3B：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第二实施例的波形图。
图4A～4E：其为本发明的发光二极管***的第二实施例的操作模式示意图。
图5：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第三实施例的电路图。
图6A：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第四实施例的电路图。
图6B：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第四实施例的波形图。
图7A：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第五实施例的电路图。
图7B：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第五实施例的波形图。
图8：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第六实施例的电路图。
图9：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第七实施例的电路图。
图10：其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第八实施例的电路图。
【图号对照说明】
10 交流电源
20 桥式整流器
30 发光二极管串行
31 第一发光二极管区段
32 发光二极管
34 发光二极管
35 第二发光二极管区段
36 发光二极管
38 发光二极管
39 发光二极管
42 第一晶体管
43 第一运算放大器
45 第二晶体管
46 第二运算放大器
50 第三晶体管
51 第三运算放大器
52 开关
53 第四晶体管
54 第四运算放大器
55 开关
61 晶体管
62 电阻器
63 开关
64 二极管
65 二极管
80 调光器
90 控制电路
91 电流汲取电路
911 运算放大器
912 晶体管
913 电阻器
914 电阻器
915 电阻器
93 运算放大器
94 晶体管
96 缓冲器
991 电阻器
992 电阻器
993 运算放大器
994 电阻器
995 电阻器
996 运算放大器
997 晶体管
RS1 第一电流感测元件
RS2 第二电流感测元件
RS_BLD 电阻器
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
请参阅图1A，其为本发明发光二极管***的发光二极管驱动器的第一实施例的一电路图。如图1A所示，发光二极管***包含一交流电源(AC power)10、一桥式整流器20、一发光二极管串行30、多个驱动单元及一折迭电路，其中，发光二极管串行30包含相互串联耦接的多个发光二极管32、34、36及38。折迭电路包含一控制晶体管61、一电阻器62、一开关63及一二极管65。每一驱动单元包含一晶体管及一运算放大器，且多个驱动单元于运作中可以作为多个电流调整器。按照图1A的实施例，发光二极管驱动器包含四个驱动单元，其分别用于(对应)四个发光二极管32、34、36及38。
第一驱动单元包含一第一晶体管42及一第一运算放大器43，第二驱动单元包含一第二晶体管45及一第二运算放大器46，第三驱动单元包含一第三晶体管50、一第三运算放大器51及一开关52，第四驱动单元包含一第四晶体管53、一第四运算放大器54及一开关55；其中，多个晶体管42、45、50及53的第一端(汲极端)分别耦接多个晶体管32、34、36及38的阴极，多个晶体管42及45的第二端(源极端)耦接一第二电流感测元件RS2的一第一端，第二电流感测元件RS2的一第二端耦接一第一电流感测元件RS1的第一端，第一电流感测元件RS1的一第二端耦接一接地端；因此，多个晶体管42及45经由多个电流感测元件RS1及RS2耦接于接地端，所以多个晶体管42及45分别耦接于多个发光二极管32、34及接地端之间。第一电流感测元件RS1感测一发光二极管总电流ILED以产生一第一电流感测讯号VCS1，第二电流感测元件RS2感测一第一发光二极管电流ID1与一第二发光二极管电流ID2以产生一第二电流感测讯号VCS2。
运算放大器43及46的负输入端耦接第二电流感测元件RS2的第一端而接收第二电流感测讯号VCS2，一第一参考讯号V1供应至第一运算放大器43的一正输入端，第一运算放大器43的一输出端耦接地一晶体管42的一闸极端，如此第一运算放大器43依据第二电流感测讯号VCS2及第一参考讯号V1控制第一晶体管42，而调整第一发光二极管电流ID1以驱动第一发光二极管32。第二参考讯号V2供应至第二运算放大器46的正输入端，第二运算放大器46的输出端耦接第二晶体管45的闸极端，如此第二运算放大器46依据第二电流感测讯号VCS2及第二参考讯号V2控制第二晶体管45，而调整第二发光二极管电流ID2以驱动多个发光二极管32及34。
多个运算放大器51及54的负输入端耦接第二电流感测元件RS2的第二端及第一电流感测元件RS1的第一端而接收第一电流感测讯号VCS1。开关52的第一端耦接第三运算放大器43的正输入端，一参考讯号V3A供应至开关52的第二端，一参考讯号V3B供应至开关52的第三端，参考讯号V3A或参考讯号V3B经由开关52供应至第三运算放大器51的正输入端而作为第三参考讯号。开关52受控于一折迭讯号FOLD，第三运算放大器51的输出端耦接第三晶体管50的闸极端，第三运算放大器51依据第一电流感测讯号VCS1及参考讯号(V3A或V3B)控制第三晶体管50，而调整第三电流ID3以驱动第三晶体管36。
开关55的第一端耦接第四运算放大器54的正输入端，一参考讯号V4A供应至开关55的第二端，及一参考讯号V4B供应至开关55的第三端，参考讯号V4A或参考讯号V4B经由开关55供应至第四运算放大器54的正输入端而作为第四参考讯号。开关55受控于折迭讯号FOLD，第四运算放大器54的输出端耦接第四晶体管53的闸极端，如此第四运算放大器54依据第一电流感测讯号VCS1及参考讯号(V4A或V4B)控制第四晶体管53，而调整第四发光二极管电流ID4以驱动第四发光二极管38。
交流电源10供应一交流电VAC至桥式整流器20，桥式整流器20整流交流电VAC以提供一输入电源至发光二极管串行30，输入电源供应一输入电压VIN及一输入电流IIN，交流电压(如图1B所示)整流后为输入电压VIN，输入电流IIN作为发光二极管总电流ILED以驱动多个发光二极管32、34、36及38。按照本发明的实施例，发光二极管串行30由整流交流电压(输入电压VIN)直接驱动。
折迭电路耦接发光二极管串行30且包含控制晶体管61、电阻器62、开关63及二极管65，而于输入电压VIN低于一门坎电压VTH时划分发光二极管串行30为多个发光二极管区段31及35。多个发光二极管区段31及35相互并联耦接，输入电压VIN供应至多个发光二极管区段31及35，以于输入电压VIN低于门坎电压VTH时驱动多个发光二极管32、34、36及38。
按照本发明的一实施例，开关63可以为一晶体管，一二极管64与开关63并联耦接，开关63的第一端(源极端)耦接桥式整流器20而接受输入电源。开关63的第二端(汲极端)耦接于发光二极管串行30的划分点，按照本发明的实施例，发光二极管串行30的划分点可以为发光二极管串行30的中间。控制晶体管61耦接于开关63的控制端(闸极端)与接地端之间，控制晶体管61受控于折迭讯号FOLD，折迭讯号FOLD产生(致能)于输入电压VIN低于门坎电压VTH的时，因此，控制晶体管61在输入电压VIN低于门坎电压VTH时，而导通开关63以划分发光二极管串行30为多个发光二极管区段31及35。换言的，控制晶体管61于此实施例可以作为一控制电路以控制开关63。再者，电阻器63耦接于控制晶体管61的第一端(汲极端)及接地端之间，二极管65设置于发光二极管串行30的划分点且耦接于多个发光二极管34及36之间。
一侦测电路包含一比较器70以侦测输入电压VIN,侦测电路在输入电压VIN低于门坎电压VTH时产生折迭讯号FOLD。按照本发明的一实施例，比较器70耦接于发光二极管串行30的中间以侦测输入电压VIN，且因电压VD2关联于输入电压VIN，所以比较器70的负输入端耦接发光二极管34的阴极，而于发光二极管34的阴极侦测电压VD2以侦测输入电压VIN。门坎电压VTH供应至比较器70的正输入端。
请参阅图1B，其为本发明发光二极管***的第一实施例的波形图，参阅图2A～2D，其为本发明发光二极管***的第一实施例的操作模式。如图1B所示，输入电压VIN分别关于多个发光二极管32、34、36及38的顺向电压VF1、VF2、VF3及VF4，顺向电压VF1等于顺向电压VF3，顺向电压VF2等于顺向电压VF4，如图1B与图2A所示，折迭讯号FOLD因输入电压VIN高于顺向电压VF1而致能，但是输入电压VIN仍低于多个顺向电压VF1及VF2的总和(VF1<VIN<VF1+VF2)，如此，电压VD2(输入电压VIN)仍低于门坎电压VTH。于此实施例，门坎电压VTH高于或等于多个发光二极管32、34、36及38的顺向电压VF1、VF2及VF3的总和。
当折迭讯号FOLD致能，控制晶体管61为导通状态而降低晶体管(开关)63的闸极电压以导通晶体管63，因此，发光二极管串行30划分为第一发光二极管区段31位于发光二极管串行30的划分点的上游，及第二发光二极管区段35位于划分点的下游，再者，第二发光二极管区段35的一端(即划分点与第三发光二极管36的阳极)耦接输入电压VIN。换言的，多个发光二极管区段31及35相互并联耦接而像似被折迭。多个开关52及55的切换分别用于供应参考讯号V3B及V4B至多个运算放大器51及54。
参考讯号V4B高于参考讯号V3B，参考讯号V2高于参考讯号V1，且参考讯号V1高于参考讯号V3B，参考讯号V2高于参考讯号V4B，如此，每一发光二极管区段的任一驱动单元的参考讯号高于或等于同一发光二极管区段的前一驱动单元的参考讯号。第N驱动单元(第一驱动单元或第二驱动单元)的参考讯号对应第二发光二极管区段35的第N个发光二极管(第一发光二极管36或第二发光二极管38)，或第N驱动单元(第一驱动单元或第二驱动单元)的参考讯号对应第一发光二极管区段31的第N个发光二极管(第一发光二极管32或第二发光二极管34)，其中，对应第二发光二极管区段35的第N驱动单元的参考讯号低于对应第一发光二极管区段31的第N驱动单元的参考讯号。
如此，多个发光二极管32及36因输入电压VIN分别高于多个顺向电压VF1及VF3而受驱动于输入电压VIN。多个发光二极管电流ID1及ID3分别流经多个发光二极管32及36，第二电流感测元件RS2感测流经第一发光二极管区段31的发光二极管电流ID1(第一发光二极管区段电流)以产生第二电流感测讯号VCS2，第一电流感测元件RS1感测流经第二发光二极管区段35的发光二极管电流ID1(第一发光二极管区段电流)及发光二极管电流ID3(第二发光二极管区段电流)的总电流ILED，以产生第一电流感测讯号VCS1。发光二极管电流ID1、ID3及输入电流IIN可以表示为:
复参阅图1B及图2B，折迭讯号FOLD也因输入电压VIN高于顺向电压VF1及VF2的总和而致能，但是输入电压VIN仍低于多个顺向电压VF1、VF2及VF3(VF1+VF2<VIN<VF1+VF2+VF3)的总和，换言的，输入电压VIN低于门坎电压VTH。因此，发光二极管串行30的多个发光二极管区段31及35持续的被划分而相互并联耦接。多个发光二极管32、34、36及38因输入电压VIN高于顺向电压VF1及VF2的总和及高于顺向电压VF3及VF4的总和，而受驱动于输入电压VIN。发光二极管电流ID2流经多个发光二极管32及34，发光二极管电流ID4流经多个发光二极管36及38，第二电流感测元件RS2感测流经第一发光二极管区段31的发光二极管电流ID2(第一发光二极管区段电流)以产生第二电流感测讯号VCS2,第一电流感测元件RS1感测流经第二发光二极管区段35的发光二极管电流ID2(第一发光二极管区段电流)及发光二极管电流ID4(第二发光二极管区段电流)的总和，以产生第一电流感测讯号VCS1。发光二极管电流ID2、ID4及输入电流IIN可以表示为:
第二参考讯号V2高于第一参考讯号V1及第四参考讯号V4B，第四参考讯号V4B高于第三参考讯号V3B，因此第一电流调整器及第三电流调整器(上游电流调整器)被禁能于第二电流调整器和第四电流调整器(下游电流调整器)分别调整发光二极管电流ID2及ID4的时。所以，按照本发明的实施例，发光二极管驱动器无须具有一控制电路而主动致能或禁能电流调整器。
复参阅图1B及图2C，折迭讯号FOLD因输入电压VIN高于顺向电压VF1、VF2及VF3的总和而致能，但是输入电压VIN仍低于多个顺向电压VF1、VF2、VF3及VF4(VF1+VF2+VF3<VIN<VF1+VF2+VF3+VF4)的总和，换言的，输入电压VIN高于门坎电压VTH。因此，发光二极管串行30未被划分为多个发光二极管区段31及35，而多个开关52及55的切换分别用于供应参考电压V3A或V4A至多个运算放大器51及54。多个发光二极管32、34及36受驱动于输入电压VIN。第三发光二极管电流ID3流经多个发光二极管32、34及36，第一电流感测元件RS1感测发光二极管总电流ILED(发光二极管电流ID3)以产生第一电流感测讯号VCS1，第三发光二极管电流ID3及输入电流IIN可以表示为:
第三参考讯号V3A高于第二参考讯号V2，第二参考讯号V2高于第一参考讯号V1，因此第一及第二电流调整器(多个上游电流调整器)在第三电流调整器(下游电流调整器)调整发光二极管电流ID3时会被禁能。
复参阅图1B及图2D，折迭讯号FOLD也因输入电压VIN高于顺向电压VF1、VF2、VF3及VF4的总和而禁能，即输入电压VIN高于门坎电压VTH，因此，发光二极管串行30未被划分为多个发光二极管区段31及35。多个发光二极管32、34、36及38受驱动于输入电压VIN。第四发光二极管电流ID4流经多个发光二极管32、34、36及38，第一电流感测元件RS1感测发光二极管总电流ILED(发光二极管电流ID4)以产生第一电流感测讯号VCS1，第四发光二极管电流ID4及输入电流IIN可以表示为:
第四参考讯号V4A高于第三参考讯号V3A，因此第一、第二及第三电流调整器(多个上游电流调整器)在第四电流调整器(下游电流调整器)调整发光二极管电流ID4时会被禁能。如此，任一电流调整器(驱动单元)的参考讯号高于或等于前一电流调整器(驱动单元)的参考讯号。
请参阅图3A，其为本发明发光二极管***的发光二极管驱动器的一第二实施例的电路图。如图所示，发光二极管串行30包含5个发光二极管32、34、36、38与39，所以发光二极管驱动器包含5个驱动单元，其中，第三驱动单元包含第三晶体管50、第三运算放大器51与供应至运算放大器51的正输入端的一参考讯号V3。第五驱动单元包含一第五晶体管56、一第五运算放大器57与一开关58，第五晶体管56的第一端(汲极端)耦接发光二极管39的阴极，第五晶体管56的第二端耦接第一电流感测元件RS1的第一端，第五运算放大器57的负输入端耦接至第二电流感测元件RS2的第二端与第一电流感测元件RS1的第一端，以接收第一电流感测讯号VCS1。开关58的第一端耦接至第五运算放大器57的正输入端。
一参考讯号V5A供应至开关58的第二端，且一参考讯号V5B供应至开关58的第三端，参考讯号V5A或V5B经由开关58供应至第五运算放大器57的正输入端而做为第五参考讯号，开关58系受控制于折迭讯号FOLD，第五运算放大器57的输出端耦接至第五晶体管56的闸极端，第五运算放大器57依据第一电流感测讯号VCS1及参考讯号(V5A或V5B)控制第五晶体管56，而调整第五发光二极管电流ID5以驱动第五发光二极管39。
若发光二极管串行30的发光二极管的数量及多个驱动单元的数量为单数(即2n+1，其中n为正整数)，折迭讯号FOLD的状态可由多个驱动单元的其中一驱动单元的运算状态而决定，而不是由发光二极管串行30上的电压所决定，但在另一实施例，折迭讯号FOLD的状态可由发光二极管串行30上的电压所决定。如此本实施例中，比较器70耦接至第三驱动单元，第三驱动单元位于发光二极管串行30的中间，而侦测第三驱动单元的运算状态，以侦测输入电压VIN。
比较器70的正输入端耦接至第三晶体管50的闸极端，且一参考电压VREF供应至比较器70的负输入端，比较器70比较第三驱动单元的闸极电压VG3与参考电压VREF而产生折迭讯号FOLD。一旦第三驱动单元调整第三发光二极管电流ID3时，闸极电压VG3约略是第三参考讯号V3与第三晶体管50的门坎电压的总和。
接续上述，当输入电压VIN较低时，闸极电压VG3会高于第三参考讯号V3与第三晶体管50的门坎电压的总和，即第三驱动单元不能调整第三发光二极管电流ID3，闸极电压VG3将会高于参考电压VREF，因此折迭讯号FOLD致能，而发光二极管串行30为折迭状态。进一步地，开关55、58的切换系用于分别将参考讯号V4B、V5B供应至运算放大器54、57，参考讯号V5B系高于参考讯号V4B。
请参阅图3B，其为本发明发光二极管***的第二实施例的波形图。如图4A-4E所示，其为呈现本发明发光二极管***的第二实施例的运算模式。如图3B所示，输入电压VIN系分别关于于发光二极管32、34、36、38、39的顺向电压VF1、VF2、VF3、VF4、及VF5。顺向电压VF1等于顺向电压VF4，且顺向电压VF2等于顺向电压VF5。
如图3B与图4A所示，当输入电压VIN高于顺向电压VF1且低于顺向电压VF1及VF2的总和(VF1<VIN<VF1+VF2)，而输入电压VIN低于门坎电压时，第三驱动单元不调整第三发光二极管电流ID3。因此，闸极电压VG3高于参考电压VREF而使折迭讯号FOLD致能，如此发光二极管串行30被划分为多个发光二极管区段31及35，多个发光二极管区段31及35相互并联耦接。
以上所述，输入电压VIN驱动多个发光二极管32、38，发光二极管电流ID1及ID4分别流过发光二极管32、38，发光二极管电流ID1、ID4与输入电流IIN可表示为:
如图3B与图4B所示，折迭讯号也因输入电压VIN高于顺向电压VF1及VF2的总和而致能，但输入电压VIN低于顺向电压VF1、VF2及VF3(VF1+VF2<VIN<VF1+VF2+VF3)的总和，也就是说，输入电压VIN仍然低于门坎电压，而第三驱动单元不会调整第三发光二极管电流ID3，因此，发光二极管串行30保持划分为相互并联的发光二极管区段31、35。输入电压VIN驱动多个发光二极管32、34、38、39，发光二极管电流ID2流过发光二极管32及34，发光二极管电流ID5流过发光二极管38及39，发光二极管电流ID2及ID5与输入电流IIN可表示为:
如图3B与图4C所示，输入电压VIN高于顺向电压VF1、VF2及VF3的总和，但输入电压VIN低于顺向电压VF1、VF2、VF3及VF4(VF1+VF2+VF3<VIN<VF1+VF2+VF3+VF4)的总和，输入电压VIN高于门坎电压，第三驱动单元调整第三发光二极管电流ID3，因此，闸极电压VG3低于参考电压VREF。而使折迭讯号FOLD禁能，且发光二极管串行30不划分为发光二极管区段31、35。进一步地，将开关55、58的切换用于分别供应参考讯号V4A及V5A至运算放大器54、57。第四参考讯号V4A高于第三参考讯号V3，第五参考讯号V5A高于第四参考讯号V4A；输入电压VIN驱动多个发光二极管32、34、36，第三发光二极管电流ID3流过发光二极管32、34、36，第三发光二极管电流ID3与输入电流IIN可表示为:
如图3B与图4D所示，输入电压VIN高于顺向电压VF1、VF2、VF3、VF4的总和，但输入电压VIN低于顺向电压VF1、VF2、VF3、VF4及VF5(VF1+VF2+VF3+VF4<VIN<VF1+VF2+VF3+VF4+VF5)的总和，输入电压VIN高于门坎电压，由于第四参考讯号V4A高于第三参考讯号V3，所以闸极电压V低于参考电压VREF。因此，折迭讯号FOLD禁能，发光二极管串行30不会划分为多个发光二极管区段31、35，输入电压VIN驱动多个发光二极管32、34、36、38，第四发光二极管电流ID4流过发光二极管32、34、36、38。第四发光二极管电流ID4与输入电流IIN可表示为:
如图3B与图4D所示，输入电压VIN高于顺向电压VF1、VF2、VF3、VF4及VF5的总和，输入电压VIN高于门坎电压。由于第五参考讯号V5A高于第三参考讯号V3，所以闸极电压VG3低于参考电压VREF，因此折迭讯号FOLD禁能，而使发光二极管串行30不划分为多个发光二极管区段31、35。输入电压VIN驱动多个发光二极管32、34、36、38、39，第五发光二极管电流ID5流过多个发光二极管32、34、36、38、39，第五发光二极管电流ID5与输入电流IIN可表示为:
请参阅图5，其为本发明发光二极管***的发光二极管驱动器的第三实施例的电路图。如图5所示，每一驱动单元位于驱动点的上游，其中，驱动点包含用于调整其参考讯号的一开关，以替代调整多个驱动单元的参考讯号，其中，多个驱动单元位于划分点的下游。如此，输入电流的波形如同一定电流，所以，其若搭配闪烁指数而与调光器搭配运作时可以得到更好的效果。
第一驱动单元的开关44系耦接至第一运算放大器43的正输入端，参考讯号V1A或V1B经由开关44供应至第一运算放大器43。第二驱动单元的开关47耦接至第二运算放大器46的正输入端。参考讯号V2A或V1B经由开关47供应至第二运算放大器46。第三驱动单元的开关52耦接至第三运算放大器51的正输入端。参考讯号V3A or V3B经由开关52供应至第三运算放大器51，因此折迭讯号FOLD控制多个开关43、46、52。
请参阅图6A，其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第四实施例的电路图。如图6A所示，发光二极管***更包含一调光器80，其耦接于交流电源10与桥式整流器20间。交流电源10经由调光器80供应交流电VAC至桥式整流器20。桥式整流器20整流交流电VAC，以供应输入电源至发光二极管串行30，输入电源供应输入电压VIN与输入电流IIN。于本发明的一实施例中，调光器80可为一三端双向交流(TRIAC)开关调光器。
控制晶体管61耦接开关63，控制晶体管61更经由电阻器62耦接桥式整流器20，控制晶体管61控制开关63，以在输入电压VIN低于门坎电压时折迭发光二极管串行30。当控制晶体管61被折迭讯号FOLD导通而折迭发光二极管串行30时，控制晶体管61可作为一电流汲取电路，以从输入电源汲取一泄放电流IBLD，其可让流过调光器80的电流ID保持高于保持电流，以让调光器80维持在导通状态。如图6B所示，当折迭讯号FOLD致能时，电流汲取电路(控制晶体管61)将从输入电源汲取泄放电流IBLD，以让输入电流IIN保持高于保持电流，如此即可让流过调光器80的电流ID保持高于保持电流，因此调光器80即可保持于导通状态。输入电流IIN可表示为如下：
IIN＝ILED+IBLD……………………………………(18)
请参阅图7A，其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第五实施例的电路图。如图7A所示，一控制电路90耦接开关63，以控制开关63而折迭发光二极管串行30。控制电路90更经由电阻器62耦接桥式整流器20，且耦接第一电流感测元件RS1的第一端而接收第一电流感测讯号VCS1。控制电路90依据第一电流感测讯号VCS1从输入电源汲取泄放电流IBLD，以让流过调光器80的电流ID保持高于保持电流。如图7B所示，当发光二极管总电流ILED为高时，泄放电流IBLD为低。最小泄放电流IBLD是用于保持开关63在导通状态。一旦，发光二极管总电流ILED降低时，泄放电流IBLD将会增加。如此可知，泄放电流IBLD会依据发光二极管总电流ILED而调整，因此最小非零的输入电流IIN(电流ID)是可被适当地调整而高于保持电流，以让调光器80保持在导通状态。
请参阅图8，其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第六实施例的电路图。如图8所示，控制电路90包含一电流汲取电路91与一泄放电路。电流汲取电路91用于依据折迭讯号FOLD汲取一第一泄放电流IBLD1(最小非零泄放电流)，以导通开关63而折迭发光二极管串行30。泄放电路包含一电流汲取电路与一缓冲器96，以依据第一电流感测讯号VCS1而从输入电源汲取一第二泄放电流IBLD2，而增加流过调光器80的电流ID，即提高电流ID的电流量。泄放电流IBLD可表示为如下：
IBLD＝IBLD1+IBLD2…………………………………(19)
于本发明的一实施例中，电流汲取电路91可藉由电压-电流转换电路实现，但并不限定于此。电流汲取电路91包含一运算放大器911、一晶体管912与一电阻器913与一分压电路，分压电路包括电阻器914和915。晶体管912的第一端(汲极端)经由一电阻器66耦接开关63的闸极端，晶体管912的第一端更经由电阻器62和66耦接桥式整流器20的输出端而接收输入电源，而晶体管912的第二端(源极端)耦接运算放大器911的负输入端与电阻器913的第一端。电阻器913的第二端则耦接于接地端。电阻器914与915相互串联。折迭讯号FOLD供应至电阻器914而被分压，电阻器914和915的连接点耦接运算放大器911的正输入端，被分压的折迭讯号FOLD被供应至运算放大器911的正输入端。运算放大器911的输出端则耦接晶体管912的闸极端。
于本发明的一实施例中，泄放电路的电流汲取电路可藉由电压-电流转换电路实现，但并不限定于此。泄放电路的电流汲取电路包含一运算放大器93、一晶体管94与一电阻器RS_BLD，晶体管94的第一端(汲极端)经由电阻器62与66耦接桥式整流器20的输出端而接收输入电源，而晶体管94的第二端(源极端)耦接运算放大器93的负输入端与电阻器RS_BLD的第一端。一泄放参考讯号VREF_BLD供应至运算放大器93的正输入端，运算放大器93的输出端则耦接晶体管94的闸极端。折迭讯号FOLD更供应至运算放大器93。电阻器RS_BLD的第二端耦接缓冲器96的输出端，缓冲器96的正输入端耦接第一电流感测元件RS1而接收第一电流感测讯号VCS1，缓冲器96的负输入端则耦接缓冲器96的输出端，缓冲器96用于缓冲第一电流感测讯号VCS1而产生一缓冲讯号VCS1’。于本发明的一实施例中，缓冲器96为单位增益缓冲器(unitygain buffer)。
泄放电路的电流汲取电路耦接输入电源与缓冲器96的输出(缓冲讯号VCS1’)，以依据第一电流感测讯号VCS1与泄放参考讯号VREF_BLD而从输入电源汲取第一泄放电流IBLD1，第一泄放电流IBLD1可表示为如下：
由于缓冲讯号VCS1’相关联于第一电流感测讯号VCS1，所以依据方程式(20)可知，第一泄放电流IBLD1会依据第一电流感测讯号VCS1而调整。当发光二极管总电流ILED为低时，缓冲讯号VCS1’亦会为低，此时第一泄放电流IBLD1将会被增加，即其电流强度会被提高，以让流过调光器80的电流ID保持高于保持电流。当发光二极管总电流ILED转变为高时，第一泄放电流IBLD1将会被降低，即其电流强度会被降低。一旦发光二极管总电流ILED高于保持电流时，第一泄放电流IBLD1可降低至零。由此可知，泄放电路相当于一电流调整器，且发光二极管总电流ILED不会流过泄放电路，而是第一电流感测讯号VCS1传输至泄放电路。
请参阅图9，其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第七实施例的电路图。如图9所示，泄放电路包含多个电阻器991、992、994、995、RS_BLD、运算放大器993、996及一晶体管，以从输入电源汲取第二泄放电流IBLD2。电阻器991与电阻器992相互串联耦接。泄放参考讯号VREF_BLD供应至电阻器991。运算放大器993的正输入端耦接多个电阻器991及992的耦接点，电阻器994耦接于运算放大器993的输出端，电阻器995耦接于运算放大器993的负输入端与第一电流感测元件RS1的第一端之间。
运算放大器996的正输入端耦接算放大器993的输出端，运算放大器996的负输入端耦接晶体管997的第二端(源极端)，运算放大器996的输出端耦接晶体管997的闸极端。晶体管997的第一端(汲极端)经由多个电阻器62、66耦接桥式整流器20而接收输入电源，且电阻器RS_BLD的第二端耦接于接地端，如此折迭讯号FOLD更供应至多个运算放大器993及996。
请参阅图10，其为本发明的发光二极管驱动器运用于发光二极管***的第八实施例的电路图。如图10所示，此实施例的泄放电路不需要如图8所示的缓冲器96。此实施例的泄放电路包含电压-电流转换电路(电流汲取电路)与一运算单元97。电压-电流转换电路包含运算放大器93、晶体管94与电阻器RS_BLD。
电阻器RS_BLD的第一端耦接运算放大器93的负输入端与晶体管94的第二端(源极端)，电阻器RS_BLD的第二端则耦接于接地端。运算单元97耦接第一电流感测元件RS1而接收第一电流感测讯号VCS1。泄放参考讯号VREF_BLD供应至运算单元97，运算单元97依据第一电流感测讯号VCS1与泄放参考讯号VREF_BLD产生一输出讯号，运算单元97相减第一电流感测讯号VCS1的准位与泄放参考讯号VREF_BLD的准位而产生输出讯号，运算单元97相当于一减法器。运算单元97的输出端耦接运算放大器93的正输入端，所以运算单元97的输出讯号供应至运算放大器93的正输入端。由上述可知，此实施例的电流汲取电路依据运算单元97的输出讯号而从输入电源汲取第二泄放电流IBLD2。第二泄放电流IBLD2可表示为如下：
依据方程式(21)，第二泄放电流IBLD2可依据第一电流感测讯号VCS1而被调整。当发光二极管总电流ILED为低时，第一电流感测讯号VCS1也会为低，所以输出讯号(VREF_BLD-VCS1)将会增加，其表示第二泄放电流IBLD2的强度将会被增加，以让流过调光器80的电流ID保持高于保持电流。当发光二极管总电流ILED转变为高时，输出讯号(VREF_BLD-VCS1)将会降低，因而第二泄放电流IBLD2的强度也会降低。
综合上述，本发明提供一种发光二极管驱动器，其包含多个驱动单元与一折迭电路，该些驱动单元耦接包含多个发光二极管的一发光二极管串行，以驱动该些发光二极管。折迭电路耦接发光二极管串行，当一输入电压低于一门坎电压时，折迭电路划分发光二极管串行为多个发光二极管区段，该些发光二极管区段相互并联，且输入电压供应至该些发光二极管区段。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (18)

1.一种发光二极管驱动器，其特征在于，其包含：
多个驱动单元，其被配置为耦接一发光二极管串行，该发光二极管串行包含多个发光二极管，该些驱动单元驱动该些发光二极管；
一折迭电路，其被配置为耦接该发光二极管串行，用于响应于一输入电压低于一门坎电压，划分该发光二极管串行为多个发光二极管区段，并将该些发光二极管区段相互并联，且该输入电压供应至该些发光二极管区段；以及
所述多个发光二极管区段之一的第一驱动单元，其具有可在第一参考电压与第二参考电压之间选择的可选参考电压，其中，所述第一参考电压小于第二参考电压，所述折迭电路被配置为响应于所述输入电压小于所述门坎电压，选择所述第一参考电压至所述第一驱动单元，并且响应于所述输入电压不小于所述门坎电压，选择所述第二参考电压至所述第一驱动单元。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该发光二极管驱动器更包含一感测电路，其被配置为感测该输入电压，并在该输入电压低于该门坎电压时产生一折迭讯号，该折迭电路依据该折迭讯号划分该发光二极管串行为该些发光二极管区段。
3.如权利要求2所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该感测电路被配置为耦接该发光二极管串行，而感测位于该发光二极管串行的一电压，以感测该输入电压。
4.如权利要求3所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该感测电路被配置为耦接该发光二极管串行的中间，以感测该输入电压。
5.如权利要求2所述的发光二极管驱动器，其中该些驱动单元被配置为分别耦接该发光二极管串行的该些发光二极管，该感测电路耦接该些驱动单元的其一，而感测所耦接的该驱动单元的运作状态，以感测该输入电压。
6.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该些驱动单元被配置为分别耦接该发光二极管串行的该些发光二极管，该些驱动单元为电流调整器，每一该驱动单元具有一参考讯号以控制一发光二极管电流，当该输入电压高于该门坎电压时，任一该驱动单元的该参考讯号高于或者等于位于先前的该驱动单元的该参考讯号。
7.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该些驱动单元被配置为分别耦接该发光二极管串行的该些发光二极管，该些驱动单元为电流调整器，每一该驱动单元具有一参考讯号以控制一发光二极管电流，当该发光二极管串行被划分为该些发光二极管区段时，每一该发光二极管区段的任一该驱动单元的该参考讯号高于或等于相同发光二极管区段的位于先前的该驱动单元的参考讯号。
8.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该些驱动单元被配置为分别耦接该发光二极管串行的该些发光二极管，该些驱动单元为电流调整器，每一该驱动单元具有一参考讯号以控制一发光二极管电流，当该发光二极管串行被划分为该些发光二极管区段时，该些发光二极管区段包含一第一发光二极管区段与一第二发光二极管区段，该第一发光二极管区段是位于该发光二极管串行的划分点的上游，该第二发光二极管区段是位于划分点的下游，相对于该第二发光二极管区段的第N个发光二极管的该驱动单元的该参考讯号低于相对于该第一发光二极管区段的第N个发光二极管的该驱动单元的该参考讯号。
9.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，当该发光二极管串行被划分为该些发光二极管区段时，该些发光二极管区段包含一第一发光二极管区段与一第二发光二极管区段，该第一发光二极管区段是位于该发光二极管串行的划分点的上游，该第二发光二极管区段是位于划分点的下游，该发光二极管驱动器更包含一第一电流感测元件与一第二电流感测元件，该第二电流感测元件感测流过该第一发光二极管区段的一第一发光二极管区段电流，该第一电流感测元件感测该第一发光二极管区段电流与一第二发光二极管区段电流的一发光二极管总电流，该第二发光二极管区段电流流过该第二发光二极管区段。
10.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该发光二极管串行的一端耦接一输入电源，该折迭电路包含：
一开关，其被配置为耦接于该发光二极管串行的划分点与该输入电源间；以及
一控制电路，其耦接该开关，当该输入电压低于该门坎电压时，该控制电路导通该开关，以划分该发光二极管串行为该些发光二极管区段。
11.如权利要求10所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该控制电路包含一电流汲取电路，其耦接于该开关，并被配置为耦接于该输入电源，当该输入电压低于该门坎电压时，该电流汲取电路导通开关，并从该输入电源汲取一泄放电流。
12.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中每一该驱动单元包含：
一晶体管，其被配置为耦接于所述多个发光二极管之一与一接地端间；以及
一运算放大器，其依据一参考讯号控制该晶体管，以驱动该发光二极管。
13.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该发光二极管驱动器更包含一泄放电路，其被配置为耦接一输入电源，并被配置为依据一电流感测讯号而从该输入电源汲取一泄放电流，以增加流过一调光器的一电流，该电流感测讯号相关于一发光二极管总电流。
14.如权利要求13所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中当该发光二极管总电流降低时，该泄放电流会增加。
15.如权利要求13所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该泄放电路包含：
一缓冲器，其接收该电流感测讯号；以及
一电流汲取电路，其被配置为耦接一输入电源与该缓冲器的一输出，并依据该电流感测讯号与一泄放参考讯号而从该输入电源汲取该泄放电流。
16.如权利要求13所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该泄放电路包含：
一运算单元，其依据该电流感测讯号与一泄放参考讯号产生一输出讯号；以及
一电流汲取电路，其被配置为耦接一输入电源与该运算单元，并依据该运算单元的该输出讯号而从该输入电源汲取该泄放电流。
17.如权利要求13所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该发光二极管驱动器更包含一电流感测元件，其感测该发光二极管总电流而产生该电流感测讯号。
18.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，其中该输入电源为一经整流的交流电压。
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