TW201320824A - 智慧型ｆｅｔ電路 - Google Patents

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Abstract

一照明模組係具有：至少一固態照明元件陣列；一可變電阻器，其具有一用於該固態照明元件陣列的強度控制電壓的輸入；以及一電壓調節器，其係被電性連接至該可變電阻器的輸出，該電壓調節器具有一輸出，其連接至該固態照明元件陣列的輸入。

Description

智慧型FET電路
本發明係關於智慧型FFT電路。
固態照明裝置在工業應用上具有許多用途。紫外光(UV)照明裝置用於固化塗料，包括油墨、黏著劑、防腐劑…等，已變得相當平常。固態照明裝置典型上係使用較低的功率、較少的費用，且比起目前的水銀弧光燈裝置來得容易處置。
例如，固態照明裝置可包含雷射二極體或發光二極體(LED)。該裝置典型上具有一陣列或許多陣列，其係被安排用以提供照明給一特別輪廓，諸如一長形、薄的照明區域或較寬且較深的照明區域。該等個別元件係以陣列的方式駐留，一照明裝置可包含許多陣列，或許多被安排成模組的陣列，而該照明元件具有許多模組。
一般來說，固態照明裝置可自一恆定的電壓供給處接收功率。一電路係允許電路不斷地調整，且該電路係驅動在該裝置中的固態型照明元件。在一些例子中，該電路可包含一或更多的場效電晶體或作用為可變電阻器的其他裝置。一可變電壓降存在於跨越此等裝置處而造成對固態型照明元件陣列的電壓變化。此等裝置的照明輸出強度會相依於驅動此等裝置的電流，因此該電流的任何變化係造成該照明輸出的變化，其為不希望的特性。
目前的手段並沒有考慮可變電阻器的功率耗散。該等可變電阻器會在一電路中操作以不斷地調整電流。當順向電壓增加時，跨越於該可變電阻器的電壓降便會增加，且該功率耗散也會增加。此者使得該電路較沒效率。
此外，在該等可變電阻器中的功率耗散會產生熱。該等可變電阻器中的熱管理需要散熱器，或者該等可變電阻器本身必須為大型且巨大的。
本發明之一個特色為一照明模組。該照明模組包括：至少一固態照明元件陣列；一可變電阻器，其具有一用於該固態照明元件陣列的強度控制電壓的輸入，該可變電阻器具有電性連接至該固態照明元件陣列的輸入之輸出；以及一電壓調節器，其係被電性連接至該可變電阻器的輸出，該電壓調節器具被連接至該該固態照明元件陣列的輸入之輸出。
本發明之另一個特色為一照明模組。該照明模組包括：至少一固態發光元件陣列；一場效電晶體，其係被電性連接至一強度控制電壓以及該固態發光元件陣列的輸入；以及一升壓調節器電路，其係被電性連接至該場效電晶體。該升壓調節器電路包括：一誤差放大器，其係被安排以於一第一輸入處接收來自該場效電晶體的信號；一脈衝寬度調變產生器，其係被電性連接至該誤差放大器；以及一升壓功率級，其係被電性連接至該脈衝寬度調變產生 器，該升壓功率級的輸出係被電性連接至該固態發光元件陣列以及該誤差放大器的第二輸入。
圖1係顯示用於一固態照明裝置的驅動電路10的目前實施例。在此實施例中，一場效電晶體(FET)形式之可變電阻器會接收一強度信號電壓。雖然此實施例將會用FET的可變電阻器來討論，但是必須注意的是該電路可用其他形式的可變電阻器來實行。
在此實施例中，至少一固態發光元件陣列，諸如發光二極體(LED)或雷射二極體，會產生光線。該等元件可被組構作為一基板上的單一陣列、一基板上的多重陣列、多個連接在一起的基板上之單一或多重陣列、...等。在一實施例中，發光元件陣列可包含由Phoseon Technology,Inc製造的矽燈矩陣TM(SLM)。
該可變電阻器驅動電路14會接收一強度電壓信號16，其會驅動所希望的電流至該陣列12。一般來說，該功率供給26係一個恆定的功率供給，且該驅動電路14以及該可變電阻器18會提供電流22不停地調整。該電流可沿著反饋路徑20而返回到該可變電阻器。該陣列12也可接收該可變電阻器24的電壓。以可變電阻器電壓的觀點來說，此電路為一開放迴圈系統。
此設計會有一些問題。舉例來說，如先前所述該陣列會從該恆定電壓功率供給處接收功率，該恆定電壓功率供 給係由允許電流不停地調整的的電路所驅動。由該可變電阻器所耗散的功率係相關於該陣列的順向電壓、該陣列本身、以及在任何給定時間的電流。跨越該可變電阻器的電壓降係相等於Vpower-Vforward，其中Vforward為該陣列被驅動的順向電壓。隨著此差異增加，在該可變電阻器中的功率耗散增加，因而造成該照明裝置更沒有效率。
以一實例來說，取決於不同發光元件陣列的需求，該可變電阻器電壓可在從1到8伏特的範圍中變化。驅動2安培通過該陣列會接著造成從2瓦特到16瓦特的變化的功率耗散。此會導致該照明裝置沒有效率。
此外，該可變電阻器會產生熱。在可變電阻器包含FET的實施例中，該熱管理的問題需要大型以及巨大的FET。該裝置也可施行一散熱器用以熱管理，且比起一較小型的FET來說，由該FET所產生多餘的熱需要所需要更大型且更巨大的散熱器。
相比於圖1的開放迴圈電路，圖2係顯示一封閉迴圈電路30。在電路30中，類似於圖1的電路10，該可變電阻器18會接收強度電壓控制信號16。該可變電阻器接著會接收其驅動信號以產生電流22，該電流位沿著路徑20反饋回來。在此實施例中，從該可變電阻器處的電壓不會前往該陣列12處。反倒是，該電壓反饋24會前往一電壓調節器32處。該電壓調節器32接著會輸出一信號至該陣列12和該誤差放大器42。在此實施例中，該可變電阻器係採取FET的形式，但其它的選擇可被使用，諸如一雙極性電晶 體、一數位分壓計、或任何電性可控制的電流限制裝置。取決於所使用的可變電阻器，該驅動電路係採取不同的形式。
使用一封閉迴圈系統，該調節器32的電壓輸出仍然保持在該陣列所需要的大約0.5V以上。此電壓允許該可變電阻器在任何所希望的位準調節該電流陣列。該低功率耗散會增加該電路的效率，同時也減少相比於目前手段所產生的熱。
圖3顯示該電路30之更加詳細的實施例，其具有的電壓調節器32係包含一升壓調節器電路。為了易於參考，此圖會將該陣列級40和該調節器32分開。該陣列級40包含具有強度控制信號16和電流反饋路徑20的可變電阻器驅動器14、可變電阻器18、以及該陣列12。
在此實施例中，該電壓調節器32係包括一升壓調節器級。該升壓調節器具有一誤差放大器42、一脈衝寬度調變產生器44、以及一功率級或電路46。該誤差放大器42會接收該可變電阻器的輸出作為一第一輸入。此輸入可透過一開關及/或延遲48而被接收。
該開關48係允許該電路接收一信號已指示該陣列的狀態。若發光元件陣列被致能，該開關會提供該可變電阻器的輸出24至該誤差放大器42。當該陣列沒被致能時，該開關會將該誤差放大器的輸入連接至一參考電壓50。此會導致該誤差放大器只接收該升壓功率級的輸出。
該開關48可包含一延遲，其會將該誤差放大器延遲接 收該可變電阻器的輸出。在監控該可變電阻器的電壓之前，此會允許在該陣列12中的電流上升。此會防止在該可變電阻器讀出的爬升電壓(當該陣列係關閉時，其典型可大約為16V)，免於造成在變遷期間該升壓功率級的輸出劇烈地下降。
該脈衝寬度調變產生器44會接收該誤差放大器的輸出並且會產生由該升壓功率調節器46所產生的電流脈衝。該升壓功率調節器會輸出該輸出電壓給該升壓調節器V_out陣列。此信號接著會前往該陣列作為其輸入電壓之電壓陣列。
在圖1中的先前技術實施例中，該電壓調整一般會發生一次，其係在製造時由一技術人員所執行。在此所揭示的實施例中，從該功率級到該陣列之電壓調整係及時地並且在此產品的使用期間發生。此意義為該電壓調整為「智慧型」，如同本發明名稱所指稱。
圖4A和4B顯示的實施例係根據本實施例所實行之一驅動電路。該陣列級40具有強度控制電壓16、該可變電阻器驅動器14、該可變電阻器，在此案例中為一FET、以及該可變電阻器輸出電壓24。該誤差放大器42也具有該可變電阻器輸出電壓24以及該參考電壓50。該脈衝寬度調變產生器44會饋入於該升壓調節器級或電路46。該升壓調節器電路接著會使其輸出電壓以用於該陣列34。實際陣列並未顯示於此圖中。
必須注意的是，所呈現的圖4A和4B之實行僅為根據 在此所討論的實施例之一可能電路。許多不同的實行將會提供一封閉迴圈系統，該封閉迴圈系統會調整跨越一可變電阻器的電壓到一適合的位準以驅動發光元件陣列。該實行也應該具有低功率耗散並會產生相當低位準的熱。
因此，雖然已經針對用於一封閉迴圈的可變電阻器驅動電路的方法和設備來說明一特別實施例，其並不意圖限制此特定的參考例當作本發明之範疇，除非係以下申請專利範圍中所詳列的內容。
10‧‧‧驅動電路
12‧‧‧陣列
14‧‧‧可變電阻器驅動電路/驅動器電路/可變電阻器驅動器
16‧‧‧強度電壓信號/強度電壓控制信號/強度控制信號
18‧‧‧可變電阻器
20‧‧‧反饋路徑
22‧‧‧電流
24‧‧‧可變電阻器/電壓反饋/輸出/可變電阻器輸出電壓
26‧‧‧功率供給
30‧‧‧封閉迴圈電路
32‧‧‧電壓調節器
34‧‧‧陣列
40‧‧‧陣列級
42‧‧‧誤差放大器
44‧‧‧脈衝寬度調節產生器
46‧‧‧功率級或電路/升壓功率調節器
48‧‧‧開關及/或延遲
50‧‧‧參考電壓
圖1係顯示用於一固態照明裝置的驅動電路的先前技術實施例。
圖2係顯示用於一固態照明裝置的驅動電路的實施例。
圖3係顯示用於一具有一調節器級固態照明裝置的驅動電路的實施例。
圖4A、4B係顯示用於一固態照明裝置的驅動電路的更詳細實施例。
12‧‧‧陣列
14‧‧‧可變電阻器驅動電路/驅動器電路/可變電阻器驅動器
16‧‧‧強度電壓信號/強度電壓控制信號/強度控制信號
18‧‧‧可變電阻器
20‧‧‧反饋路徑
22‧‧‧電流
24‧‧‧可變電阻器/電壓反饋/輸出/可變電阻器輸出電壓
26‧‧‧功率供給
32‧‧‧電壓調節器

Claims (12)

  1. 一種照明模組，其包括：至少一固態照明元件陣列；一可變電阻器，其具有一用於該固態照明元件陣列的強度控制電壓的輸入，該可變電阻器具有電性連接至該固態照明元件陣列的輸入之輸出；以及一電壓調節器，其係被電性連接至該可變電阻器的輸出，該電壓調節器具被連接至該該固態照明元件陣列的輸入之輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該可變電組器包括一場效電晶體、一雙極性電晶體、以及一數位分壓計之一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該電壓調節器包括一升壓調節器電路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該電壓調節器包括：一誤差放大器，其係被電性連接至該可變電阻器的輸出；一脈衝寬度調節器產生器，其係被電性連接至該誤差放大器；以及一功率電路，其係被電性連接至該脈衝寬度調節器產生器，該功率電路具有被連接至該固態照明元件陣列的輸入之輸出。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之照明模組，其中該誤差 放大器包括一加總放大器，其會接收該可變電阻器的輸出和該功率電路的輸出以作為輸入。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之照明模組，其中該電壓調節器進一步包括：一開關其係被安排已指示該固態照明元件陣列何時被致能。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之照明模組，其中該開關係被安排以在該固態照明元件陣列未被致能時電性連接至一參考電壓，並且使得該誤差放大器只接收該功率電路的輸出。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之照明模組，其中該開關係被安排以具有一延遲，該延遲係被安排以在接收該可變電阻器的輸出之前先允許該發光元件陣列之電流開始上升。
  9. 一種照明模組，其包括：至少一固態發光元件陣列；一場效電晶體，其係被電性連接至一強度控制電壓以及該固態發光元件陣列的輸入；以及一升壓調節器電路，其係被電性連接至該場效電晶體，該升壓調節器電路包括：一誤差放大器，其係被安排以於一第一輸入處接收來自該場效電晶體的信號；一脈衝寬度調變產生器，其係被電性連接至該誤差放大器；以及一升壓功率級，其係被電性連接至該脈衝寬度調 變產生器，該升壓功率級的輸出係被電性連接至該固態發光元件陣列以及該誤差放大器的第二輸入。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之照明模組，其中該升壓調節器電路進一步包括一開關，該開關係被安排以將該誤差放大器的第一輸入切換於來自該場效電晶體的信號與一參考電壓之間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之照明模組，其中該開關包含一延遲，該延遲係被程式化以具有一充分時間以在將來自該場效電晶體的信號連接至該誤差放大器之前先允許該發光元件陣列之電流開始上升。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之照明模組，其中該誤差放大器包括一加總放大器。
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