TW201401921A - 發光裝置 - Google Patents

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Wu-Chang Yang
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    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

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Abstract

一種發光裝置係連接一交流電源，並包括一第一發光模組以及一第二發光模組。第一發光模組電連接交流電源，並具有一第一發光單元及與第一發光單元並聯之一第一旁通單元。第二發光模組與第一發光模組串聯，並具有一第一連接端、一第二連接端及n個第二發光單元電性串聯於第一連接端及第二連接端之間，n個第二發光單元之間具有n-1個第三連接端，n-1個第三連接端及第二連接端分別經由一第二旁通單元連接至第一連接端。

Description

發光裝置
本發明係關於一種發光裝置，特別係關於一種發光二極體裝置。
發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)是一種半導體元件，初時多作為指示燈以及戶外顯示板之光源。由於發光二極體具有效率高、壽命長以及不易破損等傳統光源無法達到的優點，因此，發光二極體已被廣泛地運用至許多種類的電子產品中。
以發光二極體為光源的發光裝置為例，其控制方法一般而言可分為定電壓控制及定電流控制。請分別參照圖1A及圖1B所示，其分別為習知一種定電壓控制及定電流控制之發光裝置的示意圖。
如圖1A所示，發光裝置1a包含一發光模組11、一電容器12、複數電阻器13及一定電壓源14。其中，為了使輸入發光二極體的訊號為一定電壓訊號，設計人員通常必須採用大電容值的電容器，或是較為複雜的整流電路，藉此達到穩壓的效果，因而會增加發光裝置1a的製造成本。
雖然定電壓控制具有較簡易的電路設計之優點，但定電壓控制並無法提供一穩定的電流。由於發光二極體是藉由電子與電洞的結合，使過剩的能量以光的形式釋出，來達成發光的效果。因此，電流的改變將對發光二極體的發 光特性有極大的影響。換句話說，定電壓控制並無法精確的控制發光二極體的發光特性。
另外，如圖1B所示，發光裝置1b包含一發光模組11、一電容器12及一定電流源15。雖然習知的定電流控制可以提供發光二極體穩定的電流，但定電流源15必須吸收因輸入電壓變動而造成的功率差異以穩定電流，如此一來，將造成額外的功率損耗。
然而，無論是定電壓控制的發光裝置1a或是定電流控制的發光裝置1b，均需要一個能夠提供穩定電源的電源供應單元，或是設置可以有效穩定電壓或電流的元件。當外部輸入電源變動時，習知定電壓控制或定電流控制之發光裝置並無法因應外部電源變化而達到可變電源的驅動。
因此，如何提供一種發光裝置，可因應外部電源的變化而具有更多的點亮分段，以達到可變電源的驅動，並可得到較高的電源利用效率，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可因應外部電源的變化而具有更多的點亮分段，以達到可變電源的驅動，並可得到較高的電源利用效率之發光裝置。
為達上述目的，依據本發明之一種發光裝置係連接一交流電源，並包括一第一發光模組以及一第二發光模組。第一發光模組電連接交流電源，並具有一第一發光單元及與第一發光單元並聯之一第一旁通單元。第二發光模組與 第一發光模組串聯，並具有一第一連接端、一第二連接端及n個第二發光單元電性串聯於第一連接端及第二連接端之間，n個第二發光單元之間具有n-1個第三連接端，n-1個第三連接端及第二連接端分別經由一第二旁通單元連接至第一連接端。
在本發明之一實施例中，發光裝置更包括一整流單元，其輸入端與交流電源電性連接，其輸出端與第一發光模組及第二發光模組電性連接。
在本發明之一實施例中，發光裝置更包括一電流控制電路，其與第一發光模組及第二發光模組形成一串聯迴路，串聯迴路與交流電源電性連接。
在本發明之一實施例中，電流控制電路包含一定電流源、一阻抗元件或一限流器。
在本發明之一實施例中，發光裝置更包括一控制模組，其具有一第一控制單元與第一旁通單元電性連接，第一控制單元控制第一旁通單元，進而控制第一發光單元之發光狀態。
在本發明之一實施例中，控制模組更具有n個第二控制單元，各第二控制單元係與一對應之第二旁通單元電性連接，進而控制該等n個第二發光單元之發光狀態。
在本發明之一實施例中，第二發光模組與第一發光模組之連接處為第一連接端或第二連接端，第一控制單元偵測連接處之電壓且據以控制第一旁通單元，各第二控制單元偵測第一連接端或第二連接端或n-1個第三連接端之電 壓，並據以控制各第二旁通單元。
在本發明之一實施例中，第一發光單元及各第二發光單元分別具有至少一發光二極體。
在本發明之一實施例中，第一發光單元及各第二發光單元分別具有一臨界導通電壓，第一發光單元之臨界導通電壓係小於其中一第二發光單元之臨界導通電壓。
在本發明之一實施例中，第一發光單元之臨界導通電壓係實質上等於其中一第二發光單元之臨界導通電壓的一半。
在本發明之一實施例中，各第二發光單元具有相同串聯數量之複數發光二極體。
在本發明之一實施例中，第一控制單元依據連接處之電壓與一第一參考電壓之電位差控制第一旁通單元，各第二控制單元分別依據第一連接端或第二連接端或n-1個第三連接端之電壓與n個第二參考電壓之電位差，以分別控制各第二旁通單元。
在本發明之一實施例中，當第一連接端或第二連接端或n-1個第三連接端對接地端之電壓絕對值大於第二參考電壓對接地端之絕對值時，第二控制單元控制對應的第二旁通單元不導通，並使對應的第二發光單元發光，當第一連接端或第二連接端或n-1個第三連接端對接地端之電壓絕對值小於第二參考電壓對接地端之絕對值時，第二控制單元控制對應的第二旁通單元導通，並使對應的第二發光單元不發光。
在本發明之一實施例中，發光裝置更包括一第三發光模組，其與第一發光模組串聯連接，第三發光模組具有一第三發光單元及與第三發光單元並聯連接之一第三旁通單元，第三發光模組與第一發光模組之連接處為一第四連接端。
在本發明之一實施例中，第一發光單元及第三發光單元分別具有一臨界導通電壓，第三發光單元之臨界導通電壓係小於第一發光單元之臨界導通電壓。
在本發明之一實施例中，控制模組更具有一第三控制單元與第三旁通單元對應設置，第三控制單元偵測第四連接端之電壓且據以控制第三旁通單元，進而控制第三發光單元之發光狀態。
在本發明之一實施例中，第三控制單元依據第四連接端之電壓與一第三參考電壓之電位差控制第三旁通單元。
承上所述，因依據本發明之發光裝置之第一發光模組具有一第一發光單元及與第一發光單元並聯之一第一旁通單元，而第二發光模組與第一發光模組串聯，並具有一第一連接端、一第二連接端及n個第二發光單元電性串聯於第一連接端及第二連接端之間，其中，n個第二發光單元之間具有n-1個第三連接端，且n-1個第三連接端及第二連接端分別經由一第二旁通單元連接至第一連接端。藉此，當與發光裝置電連接之交流電源之電壓上升時，因第一連接端、第二連接端及第三連接端的電壓可隨前一段發光單元之參考電壓的變化，而使得發光裝置具有較多的點 亮分段，以達到可變電源的驅動，並可獲得較高的電源利用效率。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之發光裝置，其中相同的元件將以相同的符號加以說明。
請參照圖2所示，其為本發明較佳實施例之一種發光裝置2的示意圖。本發明之發光裝置2係可應用於行動通訊領域、交通運輸工具之照明領域及一般室內外照明應用領域，或是路燈、廣告看板、顯示幕之光源等等但並不以此為限。
發光裝置2係連接一交流電源(圖未顯示)，並可包括一第一發光模組21以及一第二發光模組22。其中，發光裝置2接收的電源可為一可變電壓源。在實際運用上，可變電壓源可為一交流電壓或一直流電壓，其可隨著時間而以週期性或隨機的改變其準位的電壓，意即為不固定的電壓。其中，前述之交流電壓可為一般熟知的市電，意即為90V至250V的交流電，亦可為由電源轉換器所輸出之交流電。另外，前述之直流電壓係包括由電池、電瓶或交流電壓經由一整流電路而產生之電壓。其中，電池與電瓶因使用時間的增加，將使得輸出電壓之準位產生變動，此外，經由整流電路所產生之直流電壓則仍然存在漣波。因此，在實際運用上，此類直流電壓的準位仍會隨著時間而改變。
第一發光模組21與第二發光模組22係串聯連接，並可電性連接至交流電源。其中，第一發光模組21具有一第一發光單元211及一第一旁通單元212，且第一發光單元211與第一旁通單元212係並聯連接。另外，第二發光模組22具有一第一連接端N1、一第二連接端N2及n個第二發光單元電性串聯於第一連接端N1及第二連接端N2之間。其中，第一發光模組21與第二發光模組22之連接處可為第一連接端N1或第二連接端N2。在本實施例中，如圖2所示，第一發光模組21與第二發光模組22之連接處係為第一連接端N1，而第二發光模組22的另一端係為第二連接端N2，且第二連接端N2係為電流流入第二發光模組22之連接端，而第一連接端N1係為電流流出第二發光模組22之連接端。
其中，n個第二發光單元之間係具有n-1個第三連接端N3，且n-1個第三連接端N3及第二連接端N2分別經由一第二旁通單元連接至第一連接端N1。在本實施例中，第二發光模組22係以具有2個第二發光單元221a、221b為例，故第三連接端N3的數量則為1，並有二個第二旁通單元222a、222b。於此，第二發光單元221a及第二發光單元221b係串聯連接，而第二發光單元221a之一端係為第二連接端N2，第二發光單元221b之一端係為第一連接端N1，且第二發光單元221a及第二發光單元221b之間的連接處係為第三連接端N3。其中，第一發光單元211及第 二發光單元221a、221b可分別具有至少一發光二極體，並可包含交流發光二極體模組(alternating current light-emitting diode,AC LED)，於此，並不加以限制。
另外，發光裝置2更可包括一控制模組25，控制模組25係具有一第一控制單元251及n個第二控制單元。在本實施例中，(n為大於等於2之正整數，)控制模組25係以具有一個第一控制單元251及分別與第二旁通單元222a、222b對應設置之第二控制單元252a、252b為例。
第一控制單元251與第一旁通單元212對應設置且電性連接。其中，第一控制單元251可控制第一旁通單元212，進而可調節流經與第一旁通單元212並聯連接之第一發光單元211的電流。於此，第一控制單元251係偵測第一連接端N1之電壓(以VN1表示)，且據以控制第一旁通單元212導通或截止，進而控制第一發光單元211之發光狀態。
另外，第二控制單元252a、252b分別與對應之第二旁通單元222a、222b電性連接，進而可分別控制第二發光單元221a、221b之發光狀態。換言之，本實施例之第二控制單元252a與第二旁通單元222a對應設置及電性連接，而第二控制單元252b與第二旁通單元222b對應設置及電性連接，且第二旁通單元222a、222b具有一共接端，其為第一連接端N1。
第二控制單元252a係偵測第二連接端N2之電壓(以VN2表示)以控制第二旁通單元222a，進而可調節流經與 第二旁通單元222a電性並聯之第二發光單元221a的電流，以控制第二發光單元221a之發光狀態。第二控制單元252b係偵測第三連接端N3之電壓(以VN3表示)以控制第二旁通單元222b，進而可調節流經與第二旁通單元222b並聯之第二發光單元221b的電流，以控制第二發光單元221b之發光狀態。
接著，請參照圖3A所示，以進一步說明本發明之發光裝置。本實施例為了方便說明，仍以發光裝置2a之第二發光模組22具有二個第二發光單元221a、221b為例。然並非以此為限。
第一發光單元211及第二發光單元221a、221b可分別具有複數發光二極體相互串聯及或並聯。其中，第一發光單元211及第二發光單元221a、221b可分別具有一臨界導通電壓，且第一發光單元211之臨界導通電壓係小於其中之一的第二發光單元221a、221b的臨界導通電壓。於此，臨界導通電壓係為可導通發光單元之最小電壓，當發光單元兩端的跨壓大於或等於臨界導通電壓時，發光單元就可被點亮。具體而言，若每一個發光二極體的功率相同時，第一發光單元211串聯之發光二極體的數量係小於任何一個第二發光單元221a、221b串聯之發光二極體的數量。
本實施例之第二發光單元221a、221b的臨界導通電壓係相等，而第一發光單元211之臨界導通電壓係實質上等於第二發光單元221a或第二發光單元221b之臨界導通電壓的一半。換言之，以相同功率之發光二極體串聯為例， 本實施例之第二發光單元221a、221b之發光二極體的串聯數量係相同，而第一發光單元211之發光二極體的串聯數量則分別為第二發光單元221a或221b之發光二極體的串聯數量的一半。於此，第一發光單元211之臨界導通電壓例如係以8伏特為例(可例如為2只4伏特之發光二極體串聯)，而第二發光單元221a、221b之臨界導通電壓則以16伏特(可例如為4只4伏特之發光二極體串聯)為例。然而，在操作上，當然可依實際的需求，使用其他數量之發光二極體進行操作而可具有不同的臨界導通電壓。
第一控制單元251係依據第一連接端N1之電壓(VN1)與一第一參考電壓Vf1之電位差控制第一旁通單元212。其中，第一控制單元251具有一比較電路C1，而比較電路C1具有二比較輸入端及一比較輸出端。比較輸入端分別與第一連接端N1及第一參考電壓Vf1電性連接，並比較第一連接端N1之電壓與第一參考電壓Vf1之電位，而比較輸出端則與第一旁通單元212電性連接，並控制第一旁通單元212。另外，本實施例之比較電路C1之比較輸入端與第一參考電壓Vf1之電性連接處係可設置一齊納二極體(Zener diode)D1。其中，齊納二極體D1的選取可視實際的應用所需而有不同的設計。例如是以第一發光單元211之臨界導通電壓為參考依據。此外，於比較電路C1之二比較輸入端之間係設置一電阻R1，以提供齊納二極體D1之操作電流的路徑。
第二控制單元252a係依據第二連接端N2之電壓 (VN2)與一第二參考電壓Vf2a之電位差控制第二旁通單元222a，而第二控制單元252b係依據第三連接端N3之電壓(VN3)與另一第二參考電壓Vf2b之電位差控制第二旁通單元222b。其中，各第二控制單元252a、252b可分別具有一比較電路C2a、C2b，而比較電路C2a、C2b係分別具有二比較輸入端及一比較輸出端。其中，比較電路C2a之比較輸入端分別與第二連接端N2及第二參考電壓Vf2a電性連接，並比較第二連接端N2之電壓及第二參考電壓Vf2a之電位，而比較電路C2a之比較輸出端則與第二旁通單元222a電性連接，並控制第二旁通單元222a。另外，比較電路C2b之比較輸入端分別與第三連接端N3及第二參考電壓Vf2b電性連接，並比較第三連接端N3之電壓及第二參考電壓Vf2b之電位，而比較電路C2b之比較輸出端則與第二旁通單元222b電性連接，以控制第二旁通單元222b。其中，比較電路C2a、C2b之比較輸入端與第二參考電壓Vf2a、Vf2b之電性連接處係分別設置一齊納二極體D2、D3。齊納二極體D2、D3的選取係可視實際的應用所需而有不同的設計。例如分別以第二發光單元222a、222b之臨界導通電壓為參考依據。本實施例之第二發光單元222a及第二發光單元222b之臨界導通電壓係相等，故輸入兩比較電路C2a、C2b之第二參考電壓Vf2a、Vf2b可為相等。另外，於比較電路C2a、C2b之二比較輸入端之間亦分別設置一電阻R2、R3，電阻R2、R3一樣可提供齊納二極體D2、D3之操作電流的路徑。於實際實施上，第一旁 通單元212及第二旁通單元222a、222b可分別包含雙載子電晶體(BJT)或場效電晶體(FET)之電晶體開關。另外，比較電路C1、C2a、C2b係可分別為電晶體開關所構成之元件。此外，參考電壓Vf1、Vf2a、Vf2b係分別為一絕對電壓值，並與所選取之齊納二極體D1、D2、D3的崩潰電壓有關。其中，參考電壓Vf1、Vf2a、Vf2b係可分別為齊納二極體D1、D2、D3的崩潰電壓，並可例如為電流控制電路24的最低操作電壓加上對應被控制之發光單元所需的臨界導通電壓。
另外，發光裝置2a更可包括一整流單元23，整流單元23的輸入端與交流電源AC電性連接，而整流單元23的輸出端係與第一發光模組21及第二發光模組22電性連接。於此，整流單元23可為一橋式整流器，且其輸出端係電連接至第二發光模組22之第二連接端N2。於圖3A中，整流單元23輸出端的電壓係以VIN表示，且VIN等於VN2。於此，VIN為一由零到峰值電壓變化的可變電壓。
此外，發光裝置2a更可包括一電流控制電路24，電流控制電路24與第一發光模組21及第二發光模組22形成一串聯迴路，且此串聯迴路與交流電源AC電性連接。於此，電流控制電路24係連接於第一發光模組21中，與第一連接端N1相反的另一端，而電流控制電路24的另一端係接地。其中，電流控制電路24例如可包含一定電流源、一阻抗元件或一限流器，而阻抗元件例如可為一電阻、一電容或一電感。在本實施例中，電流控制電路24 係為一可控制的定電流源。於此，電流控制電路24的最低操作電壓例如為2V，故第一參考電壓Vf1對接地端之電壓絕對值可為10V(2+8)，而第二參考電壓Vf2a、Vf2b對接地端之電壓絕對值分別可為18V(2+16)。
當發光裝置2a剛連接交流電源AC時，因第一連接端N1之電壓VN1、第二連接端N2之電壓VN2及第三連接端N3之電壓VN3對地電壓的絕對值分別小於第一參考電壓Vf1及第二參考電壓Vf2a、Vf2b對接地端之電壓絕對值，故第一旁通單元212、第二旁通單元222a、222b係分別短路而導通，此時第一發光單元211及第二發光單元221a、221b不點亮。
當交流電源AC上升，並經整流單元23整流後輸出之電壓VIN上升超過第一發光單元211之臨界導通電壓8V加上電流控制電路24的最低操作電壓2V時(即>8+2=10V)，第一連接端N1之電壓VN1對接地端之電壓絕對值係大於第一參考電壓Vf1對接地端之電壓絕對值，故第一旁通單元212截止而不導通，此時第一發光單元211被點亮。
當電壓VIN之準位持續上升超過第二發光單元221a之臨界導通電壓16V加上電流控制電路24的最低操作電壓2V時(即>16+2=18V)，第二連接端N2對接地端之電壓絕對值係大於第二參考電壓Vf2a對接地端之電壓絕對值(>18V)，故第二旁通單元222a截止不導通，而第二發光單元211a將被點亮。同時，因第二發光單元211a被點亮， 故第三連接端N3之電壓等於第一連接端N1之電壓，且第一連接端N1之電壓VN1將因第二旁通單元222a不導通而低於第一參考電壓Vf1(<10V)，故第一旁通單元212再次導通而使得第一發光單元211熄滅。
當電壓VIN之準位持續上升超過第一發光單元211之臨界導通電壓、第二發光單元221a之臨界導通電壓加上電流控制電路24的最低操作電壓時(即>16+8+2=26V)，第二連接端N2對地電壓的絕對值大於第二參考電壓Vf2a對地電壓的絕對值(>18V)，且第一連接端N1對地電壓的絕對值之電壓準位(>28-18=10V)也大於第一參考電壓Vf1對接地端之電壓絕對值，故第一旁通單元212及第二旁通單元222a不導通，使得第一發光單元211及第二發光單元221a同時被點亮。
當電壓VIN之準位持續上升超過第二發光單元221a及第二發光單元221b之臨界導通電壓之和，再加上電流控制電路24的最低操作電壓時(即>2+16+16=34V)，第二連接端N2對接地端之電壓絕對值大於第二參考電壓Vf2a對接地端之電壓絕對值(>18V)，且第三連接端N3之對接地端之電壓絕對值亦大於第二參考電壓Vf2b對接地端之電壓絕對值(>18V)，故第二旁通單元222a及第二旁通單元222b不導通，使得第二發光單元221a及第二發光單元221b被點亮。此時，由於第二旁通單元222a、222b不導通，將使得第一連接端N1之電壓VN1準位低於第一參考電壓Vf1(34-16-16=2<10V)，故第一旁通單元212導通，使得第 一發光單元211再次熄滅。
當電壓VIN之準位持續上升超過第一發光單元211、第二發光單元221a及第二發光單元221b之臨界導通電壓之和，再加上電流控制電路24的最低操作電壓2V時(即>8+16+16+2=42V)，第二連接端N2對接地端之電壓絕對值大於第二參考電壓Vf2a(>18V)、第三連接端N3對接地端之電壓絕對值亦大於第二參考電壓Vf2b對接地端之電壓絕對值(>18V)，故第二旁通單元222a及第二旁通單元222b不導通，使得第二發光單元221a及第二發光單元221b被點亮。此時，由於第二旁通單元222a、222b不導通，故第一連接端N1之電壓VN1準位係至少為42-16-16=10V，係高於第一參考電壓Vf1，故第一旁通單元212亦不導通，使得第一發光單元211再度被點亮。
承上，發光裝置2a將因應輸入電壓上升的變化而具有的點亮順序為：第一發光單元211、第二發光單元221a、第一發光單元211+第二發光單元221a、第二發光單元221a+第二發光單元221b，以及第一發光單元211+第二發光單元221a+第二發光單元221b。於此，可發現發光裝置2a之第一發光單元211呈現亮、滅、亮、滅的交替現象，而第二發光單元221a、221b則在第一發光單元211亮滅之間順序被點亮。
因而，藉由上述之硬體結構，控制模組25之第一控制單元251、第二控制單元252a、252b係分別偵測第一連接端N1、第二連接端N2及第三連接端N3對地電壓的絕 對值與第一參考電壓Vf1及第二參考電壓Vf2a、Vf2b之對地電壓的絕對值，以因應第一發光單元211及第二發光單元221a、221b之臨界導通電壓的變化，而透過第一旁通單元212、第二旁通單元222a、222b調節流經與第一旁通單元212、第二旁通單元222a、222b電性並聯之第一發光單元211及第二發光單元221a、221b的電流。換句話說，控制單元所偵測之連接端的電壓是受到另一發光單元被旁通或導通時的跨壓所影響，因而，第一連接端N1、第二連接端N2及第三連接端N3之電壓是一浮動電壓(floating voltage)，且每一連接端的電壓可隨前一段發光單元之參考電壓的變化，而使得發光裝置2a具有較多的點亮分段，以達到可變電源的驅動，並可獲得較高的電源利用效率。再一提的是，本實施例之第二發光單元221a、221b之發光二極體的串聯數量相同，且第一發光單元211之發光二極體的串聯數量則分別為第二發光單元221a、221b之發光二極體的串聯數量的一半，故所得到的電源利用效率為最高。
接著，請參照圖3B所示，其為本發明較佳實施例之發光裝置的另一變化態樣的示意圖。
發光裝置2b與發光裝置2a主要的不同在於，整流單元23之一輸入端係電連接交流電源AC，而其輸出端(電壓VIN)係電性連接電流控制電路24。另外，整流單元23輸出端的電壓為交流(以VIN及-VIN表示)，且電壓VIN係輸入電流控制電路24之一端，而電壓-VIN係分別與整流單 元23的另一輸入端及第二連接端N2電性連接。其中，電壓VIN為一正電壓，其係連接電流控制電路24而輸入至第一發光模組21及第二發光模組22。另外，電壓-VIN則為一負電壓，其係藉由第二連接端N2而輸入至第一發光模組21及第二發光模組22。此例中，VIN係作為參考地端，-VIN為可變電壓。
另外，第一發光模組21之一端係連接電流控制電路24，而另一端係與第二發光模組22電性連接。第一發光單元211與第二發光單元221b之間的連接端係為第一連接端N1，也是第二旁通單元222a、222b之共接端，而第二發光模組22的另一端，即第二連接端N2係連接電壓-VIN。
另外，比較電路C1之比較輸入端與第一參考電壓Vf1之電性連接處係設置一齊納二極體D1，而齊納二極體D1的另一端係與整流單元23的輸出端連接(VIN)。此外，比較電路C2a、C2b之比較輸入端分別與第二參考電壓Vf2a、Vf2b之電性連接處係分別設置一齊納二極體D2、D3，而齊納二極體D2、D3的另一端亦分別與整流單元23的輸出端連接(VIN)。
因此，當整流單元23輸出一可變的負電壓至發光裝置2b時，發光裝置2b之發光單元具有與發光裝置2a相同的點亮順序。因此，發光裝置2b一樣可因應外部電壓之下降而具有的與發光裝置2a相同的點亮順序。
此外，發光裝置2b之點亮過程及其它技術特徵可參 照發光裝置2a，於此不再贅述。
接著，請參照圖3C所示，其為本發明較佳實施例之發光裝置的另一種變化態樣的示意圖。
發光裝置2c與發光裝置2a主要的不同在於，發光裝置2c之第一連接端N1(即第二旁通單元222a、222b之共接端)係連接整流單元23之輸出端，而第二連接端N2係為第一發光模組21與第二發光模組22之間的連接端。於此，發光裝置2c因應電壓VIN上升而具有的點亮順序與發光裝置2a相同。
此外，發光裝置2c之點亮過程及其它技術特徵可參照發光裝置2a，於此不再贅述。
另外，請參照圖3D所示，其為本發明較佳實施例之發光裝置的另一種變化態樣的示意圖。
發光裝置2d與發光裝置2b主要的不同在於，發光裝置2d之第一發光模組21與第二發光模組22之間的連接端係為第二連接端N2，而第二發光模組22之另一端係為第一連接端N1，並為第二旁通單元222a、222b之共接端。因此，發光裝置2d具有與發光裝置2b相同的點亮順序。
此外，發光裝置2d之點亮過程及其它技術特徵可參照發光裝置2b及發光裝置2a，於此不再贅述。
另外，請參照圖3E所示，其為本發明較佳實施例之發光裝置的另一種變化態樣的示意圖。
發光裝置2e與發光裝置2主要的不同在於，發光裝置2e更可包括一第三發光模組26，第三發光模組26與第一 發光模組21係串聯連接。其中，第三發光模組26與第一發光模組21之間的連接處係為一第四連接端N4。
第三發光模組26具有一第三發光單元261及與第三發光單元261並聯連接之一第三旁通單元262。其中，第三發光單元261具有一臨界導通電壓，且第三發光單元261之臨界導通電壓係小於第一發光單元211之臨界導通電壓。在本實施例中，第三發光單元261之臨界導通電壓係為第一發光單元211之臨界導通電壓的一半，亦即第三發光單元261之發光二極體的串聯數量可為第一發光單元211之發光二極體的串聯數量的一半。
另外，控制模組25a更可具有一第三控制單元253與第三旁通單元262對應設置，第三控制單元253係可偵測第四連接端N4之電壓(VN4)且據以控制第三旁通單元262，進而控制第三發光單元261之發光狀態。於此，第三控制單元253係依據第四連接端N4之電壓與一第三參考電壓Vf3之電位差控制第三旁通單元262之導通與截止，進而控制第三發光單元261發光。
第三控制單元253可具有一比較電路C3，而比較電路C3具有二比較輸入端及一比較輸出端。比較輸入端分別與第四連接端N4及第三參考電壓Vf3電性連接，並比較第四連接端N4之電壓與第三參考電壓Vf3之電位，而比較輸出端則與第三旁通單元262電性連接。另外，比較電路C3之比較輸入端與第三參考電壓Vf3之電性連接處亦設置一齊納二極體(Zener diode)D4。其中，齊納二極體D1的 選取係可以第三發光單元261之臨界導通電壓為參考依據。此外，於比較電路C3之二比較輸入端之間係設置一電阻R4，其可提供齊納二極體D4之操作電流的路徑。
其中，當第四連接端N4對接地端之電壓絕對值大於第三參考電壓Vf3對接地端之絕對值時，第三控制單元253係控制第三旁通單元262截止而不導通，並使第三發光單元261發光。另外，當第四連接端N4對接地端之電壓絕對值小於第三參考電壓Vf3對接地端之絕對值時，第三控制單元253可控制第三旁通單元262導通，並使第三發光單元261不發光。此外，發光裝置2e之其它技術特徵可參照發光裝置2，於此不再贅述。
在本實施例中，由於第二發光單元221a、221b的發光二極體之串聯數量相同(第二發光單元221a與221b例如可分別為4只LED)，而第一發光單元211的發光二極體串聯數量係為第二發光單元221a或221b之發光二極體之串聯數量的一半(第一發光單元211例如可為2只LED)，且第三發光單元261的發光二極體串聯數量係為第一發光單元211的發光二極體串聯數量的一半(第三發光單元261例如可為1只LED)，因此，發光裝置2e的點亮顆數可具有類似二進位方式，其點亮順序為：第三發光單元261(1只)、第一發光單元211(2只)、第三發光單元261+第一發光單元211(共3只)、第二發光單元221a(4只)、第三發光單元261+第二發光單元221a(共5只)、第一發光單元211+第二發光單元221a(共6只)、第三發光單元261+ 第一發光單元211+第二發光單元221a(共7只)、第二發光單元221a+第二發光單元221b(共8只)、第三發光單元261+第二發光單元221a+第二發光單元221b(共9只)、第一發光單元211+第二發光單元221a+第二發光單元221b(共10只)以及第三發光單元261+第一發光單元211+第二發光單元221a+第二發光單元221b(共11只)。因此，發光裝置2e具有類似二進位的點亮方式，且可具有更多的點亮分段，藉此可因應交流電源AC的驅動，而可獲得更高的電源利用效率。上述之各發光單元的LED的數量只是舉例，使用者當然可依其需求變更每一發光單元之LED數量，而可得到不同的點亮顆數。
綜上所述，因依據本發明之發光裝置之第一發光模組具有一第一發光單元及與第一發光單元並聯之一第一旁通單元，而第二發光模組與第一發光模組串聯，並具有一第一連接端、一第二連接端及n個第二發光單元電性串聯於第一連接端及第二連接端之間，其中，n個第二發光單元之間具有n-1個第三連接端，且n-1個第三連接端及第二連接端分別經由一第二旁通單元連接至第一連接端。藉此，當與發光裝置電連接之交流電源之電壓上升時，因第一連接端、第二連接端及第三連接端的電壓可隨前一段發光單元之參考電壓的變化，而使得發光裝置具有較多的點亮分段，以達到可變電源的驅動，並可獲得較高的電源利用效率。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包括於後附之申請專利範圍中。
1a、1b、2、2a、2b、2c、2d、2e‧‧‧發光裝置
11‧‧‧發光模組
12‧‧‧電容器
13‧‧‧電阻器
14‧‧‧定電壓源
15‧‧‧定電流源
21‧‧‧第一發光模組
211‧‧‧第一發光單元
212‧‧‧第一旁通單元
22‧‧‧第二發光模組
221a、221b‧‧‧第二發光單元
222a、222b‧‧‧第二旁通單元
23‧‧‧整流單元
24‧‧‧電流控制電路
25、25a‧‧‧控制模組
251‧‧‧第一控制單元
252a、252b‧‧‧第二控制單元
253‧‧‧第三控制單元
26‧‧‧第三發光模組
261‧‧‧第三發光單元
262‧‧‧第三旁通單元
AC‧‧‧交流電源
C1、C2a、C2b、C3‧‧‧比較電路
D1、D2、D3、D4‧‧‧齊納二極體
I‧‧‧定電流
N1‧‧‧第一連接端
N2‧‧‧第二連接端
N3‧‧‧第三連接端
N4‧‧‧第四連接端
R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻
Vf1‧‧‧第一參考電壓
Vf2a、Vf2b‧‧‧第二參考電壓
Vf3‧‧‧第三參考電壓
VIN、+VIN、-VIN‧‧‧電壓
VN1‧‧‧第一連接端電壓
VN2‧‧‧第二連接端電壓
VN3‧‧‧第三連接端電壓
VN4‧‧‧第四連接端電壓
圖1A及圖1B分別為習知一種定電壓控制及定電流控制之發光裝置的示意圖；圖2為本發明較佳實施例之一種發光裝置的示意圖；以及圖3A~圖3E分別為本發明較佳實施例之發光裝置的另一變化態樣的示意圖。
2‧‧‧發光裝置
21‧‧‧第一發光模組
211‧‧‧第一發光單元
212‧‧‧第一旁通單元
22‧‧‧第二發光模組
221a、221b‧‧‧第二發光單元
222a、222b‧‧‧第二旁通單元
25‧‧‧控制模組
251‧‧‧第一控制單元
252a、252b‧‧‧第二控制單元
N1‧‧‧第一連接端
N2‧‧‧第二連接端
N3‧‧‧第三連接端
VN1‧‧‧第一連接端電壓
VN2‧‧‧第二連接端電壓
VN3‧‧‧第三連接端電壓

Claims (17)

  1. 一種發光裝置，係連接一交流電源，並包括：一第一發光模組，電連接該交流電源，並具有一第一發光單元及與該第一發光單元並聯之一第一旁通單元；以及一第二發光模組，與該第一發光模組串聯，並具有一第一連接端、一第二連接端及n個第二發光單元電性串聯於該第一連接端及該第二連接端之間，該n個第二發光單元之間具有n-1個第三連接端，該n-1個第三連接端及該第二連接端分別經由一第二旁通單元連接至該第一連接端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一整流單元，其輸入端與該交流電源電性連接，其輸出端與該第一發光模組及該第二發光模組電性連接。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光裝置，更包括：一電流控制電路，與該第一發光模組及該第二發光模組形成一串聯迴路，該串聯迴路與該交流電源電性連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其中該電流控制電路包含一定電流源、一阻抗元件或一限流器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一控制模組，具有一第一控制單元與該第一旁通單元 電性連接，該第一控制單元控制該第一旁通單元，進而控制該第一發光單元之發光狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中該控制模組更具有n個第二控制單元，各該第二控制單元係與一對應之該第二旁通單元電性連接，進而控制該等n個第二發光單元之發光狀態。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該第二發光模組與該第一發光模組之連接處為該第一連接端或該第二連接端，該第一控制單元偵測該連接處之電壓且據以控制該第一旁通單元，各該第二控制單元偵測該第一連接端或該第二連接端或該n-1個第三連接端之電壓，並據以控制各該第二旁通單元。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一發光單元及各該第二發光單元分別具有至少一發光二極體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一發光單元及各該第二發光單元分別具有一臨界導通電壓，該第一發光單元之臨界導通電壓係小於其中一第二發光單元之臨界導通電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該第一發光單元之臨界導通電壓係實質上等於其中一第二發光單元之臨界導通電壓的一半。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中各該第二發光單元具有相同串聯數量之複數發光二極體。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該第一控制單元依據該連接處之電壓與一第一參考電壓之電位差控制該第一旁通單元，各該第二控制單元分別依據該第一連接端或該第二連接端或該n-1個第三連接端之電壓與n個第二參考電壓之電位差，以分別控制各該第二旁通單元。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光裝置，其中當該第一連接端或該第二連接端或該n-1個第三連接端對接地端之電壓絕對值大於該第二參考電壓對接地端之絕對值時，該第二控制單元控制對應的第二旁通單元不導通，並使對應的該第二發光單元發光，當該第一連接端或該第二連接端或該n-1個第三連接端對接地端之電壓絕對值小於該第二參考電壓對接地端之絕對值時，該第二控制單元控制對應的第二旁通單元導通，並使對應的該第二發光單元不發光。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一第三發光模組，與該第一發光模組串聯連接，該第三發光模組具有一第三發光單元及與該第三發光單元並聯連接之一第三旁通單元，該第三發光模組與該第一發光模組之連接處為一第四連接端。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，其中該第一發光單元及該第三發光單元分別具有一臨界導通電壓，該第三發光單元之臨界導通電壓係小於該第一發光單元之臨界導通電壓。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，其中該控制模組更具有一第三控制單元與該第三旁通單元對應設置，該第三控制單元偵測該第四連接端之電壓且據以控制該第三旁通單元，進而控制該第三發光單元之發光狀態。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之發光裝置，其中該第三控制單元依據該第四連接端之電壓與一第三參考電壓之電位差控制該第三旁通單元。
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