TWI475922B - 用於提供ａｃ線電力至發光裝置的設備、方法及系統 - Google Patents

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Dongsheng Zhou
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Mark Eason
Bradley M Lehman
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Description

用於提供AC線電力至發光裝置的設備、方法及系統 【相關申請案之交互參照】
本申請案係為Anatoly Shteynberg等人於2009年6月4日提出申請之美國專利申請案序號12/478,293號的部份連續申請案與申請優先權，標題為〝用於提供AC線電力至發光裝置的設備、方法及系統〞，其係一般同此被受讓，其全部內容在此以引用的方式併入，其係具有如同在此完全被表達一樣的相同權力與效果，其係並且具有為了所有一般已揭露發明內容而申請的優先權。
本發明一般係關於功率轉換，且更特別關於用於提供AC線功率到譬如發光二極體(〝LED〞)之發光裝置的系統、設備與方法。
固態發光系統(半導體、以LED為主的發光源)的廣泛增加已經造成高效率功率轉換器的需求，譬如LED驅動器，其係具有輸入對輸出電壓的高轉換比率，以提供對應的能量儲存。離線LED驅動器的廣泛變化係為已知，但卻不適合直接取代在典型〝Edison〞型插座中應用的 白熾燈泡或小型螢光燈泡，譬如燈或家用發光設備，其係可被耦合到交流電(〝AC〞)輸入電壓，譬如使用於家庭或企業中的典型(單相)AC線(或AC交流主線)。
早期嘗試的解法已經造成先前技術LED驅動器，其係為非隔離性、具有低效率、傳送相當低功率、其係並且在沒有溫度補償、沒有以現有先前技術調光切換器的調光排列或互適性以及沒有用於LED之電壓或電流保護之下，至多傳送固定電流到LED。為了減少該元件總數，此些轉換器可在沒有隔離變壓器之下被架構，其係藉由使用兩階段轉換器，第二階段係在非常低工作循環上運行(同等地視為一工作循環)，從而限制最大操作循環，而導致轉換器尺寸的增加(由於相當低操作頻率)並且最後使移動耦合變壓器之目的失敗。在其他實例中，LED驅動器使用高亮度LED，其係需要比較大的電流來產生希望的光輸出，以造成系統效率的減少以及能量成本的增加。
其他先前技術LED驅動器係過度複雜。有些需要複雜的控制方法，有些難以設計與實施，其他則需許多電子設備。非常多元件會造成成本增加及可靠度減少。許多驅動器應用在脈寬調變(〝PWM〞)電路中具有斜波補償的電流模式調節器。此電流模式調節器需要相當多的功能性電路，然而卻可在使用於具有超過50%之工作循環或比率的連續電流模式中持續顯示穩定性問題。許多先前技術嘗試應用固定關閉時間升壓轉換器或遲滯脈衝列升壓器來解決此些問題。當這些先前技術方法解決不穩定問題時，這些遲滯脈衝列轉換器則會呈現其他困難(譬如提高的電磁干擾、不穩定性)以符合其他電磁相容性需求與相對的無效率。其他嘗試則提供方法於原先功率轉換器台外、添加額外的反饋與其他電路而使LED驅動器甚至更大且更複雜。
另外提出的方法提供可重組態電路，以依據感測電壓提供較佳數目的LED於每一電路中，但卻也過度複雜，其係具有每一電流路徑用的個別電流調整器，其效率會被很大數量開創性二極體的規格所連累。此些複雜LED驅動器電路會造成成本的增加，其係使它們不適合被消費者使用當做典型白熾燈泡或小型螢光燈泡的替代物。
其他先前技術LED燈泡替***法無法回應不同輸入電壓水平。反而，複數個不同產品是必要且每一個用於不同輸入電壓水平(110伏特、220伏特、230伏特)。
在這個世界的許多部份，這是個明顯的問題，不過，其係因為典型的AC輸入電壓水平具有高變化(均方根水準)，譬如範圍從85伏特至135伏特，假定是110伏特。結果，在此些先前技術裝置中，輸出亮度會明顯變化，其係具有85伏特至135伏特的變化，其係造成輸出光通量的3倍改變。輸出亮度的此些變化係不受典型消費者的歡迎。
使用標準AC輸入電壓之先前技術裝置的其他顯著問題係明顯未充分使用：由於可變AC施加電壓，LED不會在整個AC循環期間內被實施。更明確地，當在AC循環期間內的輸入電壓較低時，不會有任何的LED電流且沒有任何光線被發射。例如，在大約中間三分之一的整流AC循環內僅有LED電流，而在180度整流AC循環的第一與最後60度內則沒有任何LED電流。在這些情況中，LED應用可低到20%，其係相當低且尤其包含相當高的成本。
就消費者應用而言，在LED驅動器的先前技術嘗試上會有無數的其它爭議。例如：有些需要使用大型、昂貴的電阻器以限制電流的漂移，而造成對應的功率損失，其係非常明顯，而且可使切換到固態發光的一些目的失敗。
於是，仍需要一種供應AC線功率到一或更多個LED的設備、方法與系統，其係包括高亮度應用的LED，同時提供LED驅動器尺寸與成本的全面減少，並增加LED的效率與應用。此一設備、方法與系統應該能夠在相當寬AC輸入電壓範圍上適當地運行，同時提供希望的輸出電壓或電流，其係並且不會在高或過度電壓應力下產生過度的內部電壓或放置元件。此外，當連接到AC線以用於輸入功率時，此一設備、方法與系統應該提供明顯的功率因子校準。同樣地，提供此一設備、方法與系統以用來控制發光裝置的亮度、色溫度與顏色將是令人希望的。
本發明的示範性實施例提供用於供應功率到非線性負載的種種優點，譬如LED。種種示範性實施例可供應AC線功率到一或更多個LED，包括用於高亮度應用的LED，同時可提供LED驅動器尺寸與成本的全面性減少並且增加LED的效率與應用。示範性設備、方法與系統可在一相當寬的AC輸入電壓範圍上適當地改寫與運行，同時提供希望的輸出電壓或電流，而且不會在高或過度的電壓應力下產生過度的內部電壓或放置元件。此外，種種示範性設備、方法與系統實施例則在當被連接到AC線以用來輸入功率的時候提供明顯的功率因子校正。示範性實施例亦實質減少在LED輸出點上的電容，從而明顯地改善可靠性。最後，種種示範性設備、方法與系統實施例則提供用來控制發光裝置之亮度、色溫與顏色的能力。
當然，示範性實施例的許多明顯優點應該會被強調。首先，示範性實施例能夠實施功率因子校正，其係造成實質增加的輸出亮度與明 顯的能量儲存兩者。第二，LED的利用率非常高，至少一些LED在絕大多數之每一部份AC循環內使用。由於此高程度的利用率，LED的全部數目可被減少，但相較具有更多LED的其他裝置卻可產生光輸出。
示範性方法實施例可被揭露以提供功率到可耦合以接收AC電壓的複數個發光二極體，該複數個發光二極體可被串聯耦合，以形成複數段發光二極體，每一段均包含至少一個發光二極體，該複數段發光二極體會被耦合到對應複數個切換器，以將所選段發光二極體切換入或出一串聯發光二極體電流路徑。此示範性方法實施例包含：監視第一參數；在第一部份AC電壓區間內，當第一參數達到第一預定水平時，將對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份AC電壓區間內，當第一參數減少到第二預定水平時，將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在示範性實施例中，第一參數係為該串聯發光二極體電流路徑的電流水平。在種種示範性實施例中，該方法進一步包含將該串聯發光二極體電流路徑的電流水平實質維持固定於第一預定水平上。同樣在種種示範性實施例中，該方法進一步包含：在第一部份AC電壓區間內，當第一參數達到第三預定水平時，將下一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份AC電壓區間內，當第一參數減少到第四預定水平時，將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
種種示範性方法實施例亦進一步包含：在第一部份AC電壓區間內，當發光二極體電流連續達到預定峰值水平時，將對應段發光二極體相繼切換入該串聯發光二極體電流路徑；且在第二部份AC電壓區間內，當整流AC電壓水平減少到對應的電壓水平時，將對應段發光二極體切換 出該串聯發光二極體電流路徑。在種種示範性實施例中，將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑係與將對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑呈相反順序。
在示範性方法實施例中，時間或時間區間可被使用當作參數。例如：第一參數與第二參數係為時間或一個或更多個時間區間，或以時間為主，或一個或更多個時脈循環數。同樣例如，示範性方法實施例進一步包含：決定第一複數個時間區間，其係對應許多段發光二極體，以用於第一部份的AC電壓區間；以及決定第二複數段時間區間，其係對應許多段發光二極體，以用於第二部份的AC電壓區間。就此一示範性實施例而言，該方法進一步包括，在第一部份AC電壓區間內，當第一複數個時間區間之每一個時間區間屆滿時，將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；且在第二部份AC電壓區間內，當第二複數個時間區間之每一個時間區間屆滿時，以相反順序將下一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
種種示範性方法實施例亦可進一步包含決定AC電壓是否被相位調變，其係譬如藉由調光開關。此一示範性方法實施例進一步包含，當AC電壓被相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應相位調變AC電壓水平；或者當AC電壓被相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應相位調變AC電壓的時間區間。此外，當AC電壓被相位調變時，示範性方法實施例進一步包含經過第一切換器維持一並聯發光二極體電流路徑，同時經過第二切換器將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
種種示範性方法實施例亦可進一步包含決定AC電壓是否被相位調變。該方法進一步包含，當AC電壓被相位調變時，將一段發光 二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應相位調變AC電壓水平；當AC電壓被相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應相位調變AC電流水平；當AC電壓被相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應相位調變AC電壓的時間區間；或者當AC電壓被相位調變時，經過第一切換器維持一並聯發光二極體電流路徑，同時經過第二切換器將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
種種示範性實施例亦可提供用於功率因子校正。此一示範性方法實施例進一步包含在假如下一段發光二極體被切換入該串聯發光二極體電流路徑下，決定是否有充分時間留在第一部份的AC電壓區間以供發光二極體電流達到預定峰值水平，且當有充分時間留在第一部份的AC電壓區間以供發光二極體電流達到預定峰值水平時，將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。同樣當沒有充分時間留在第一部份AC電壓區間以供發光二極體電流達到預定峰值水平時，該示範性方法實施例進一步包括不將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
同樣在種種示範性實施例中，該方法進一步包含：切換複數段發光二極體以形成第一串聯發光二極體電流路徑；以及切換複數段發光二極體，以形成第二串聯發光二極體電流路徑，其係與第一串聯發光二極體電流路徑並聯。
在一示範性實施例中，複數段發光二極體之所選段發光二極體中每一個均包含具有不同顏色或波長之發光頻譜的發光二極體。就此一示範性實施例而言，該方法進一步包含將所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供對應的發光效果，及/或將所選段發 光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供對應的顏色溫度。
在示範性實施例中，其係揭露可耦合以接收AC電壓的設備，該設備包含：一整流器，提供一整合AC電壓；複數個發光二極體，其係被串聯耦合，以形成複數段發光二極體；複數個切換器，其係被對應地耦合到複數段發光二極體，以將一所選段的發光二極體切換入或出一串聯發光二極體電流路徑；一電流感測器，感測一發光二極體電流水平；以及一控制器，耦合到該複數個切換器、以及到該電流感測器，在第一部份整流AC電壓區間內且當發光二極體電流水平增加到一第一預定電流水平時，該控制器會將對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份整流AC電壓區間內且當發光二極體電流水平減少到一第二預定電流水平時，控制器可將對應段的發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在示範性實施例中，該控制器進一步將該發光二極體電流水平實質維持固定於第一預定水平上。在第一部份AC電壓區間內，當發光二極體電流水平達到第三預定水平時，該控制器會進一步將下一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份AC電壓區間內，當發光二極體電流水平減少到第四預定水平時，該控制器會進一步將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在此一示範性設備實施例中，該設備進一步包含複數個電阻器，該複數個電阻器的每一個電阻器會被串聯耦合到該複數個切換器的一對應切換器。每一電阻器會被耦合在該對應切換器的一高電壓側上，或者每一電阻器會被耦合在該對應切換器的一低電壓側上。該示範性設備進一步包含一切換器與一電阻器，其係串聯耦合該複數段發光二極體的至少 一段發光二極體。
在一示範性實施例中，該複數段發光二極體的最終段發光二極體總是會被耦合在該串聯發光二極體電流路徑中。該控制器會被進一步耦合到複數段發光二極體，以接收對應節點的電壓水平。在另一示範性實施例中，該複數個切換器的至少一個切換器會被耦合到該整流器，以接收該整流AC電壓。
在另一示範性設備實施例中，在第一部份整流AC電壓區間內，當發光二極體電流水平達到預定峰值水平時，該控制器進一步可決定並且儲存一對應的整流AC電壓水平值並且將對應段發光二極體相繼地切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份整流AC電壓區間內，當整流AC電壓水平減少到一對應值時，該控制器進一步會將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑，並且可以將對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑的相反順序來如此進行。
在種種示範性實施例中，該控制器進一步可決定是否將該整流AC電壓相位調變。在此一示範性實施例中，當該整流AC電壓被相位調變時，該控制器進一步可將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應該整流AC電壓水平，或者將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應該整流AC電壓水平的時間區間。在另一示範性設備實施例中，當將整流AC電壓相位調變時，該控制器進一步經由第一切換器維持一並聯發光二極體電流路徑，同時經由第二切換器將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例，該控制器亦可實施一種型式的功率因子校正。在此一示範性設備實施例，假如下一段發光二極體被切換入該串聯發光二極體電流路徑，該控制器可進一步決定是否有充分時間留在第 一部份整流AC電壓區間以供發光二極體電流水平達預定峰值水平。就此一示範性實施例，當有充分時間留在第一部份整流AC電壓區間以供發光二極體電流水平達到預定峰值水平時，該控制器進一步將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；且當沒有充分時間留在第一部份整流AC電壓區間以供發光二極體電流水平達預定峰值水平時，該控制器不會進一步將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
在另一個示範性實施例中，該控制器進一步切換複數段發光二極體以形成第一串聯發光二極體電流路徑，以及切換複數段發光二極體，以將並聯第一串聯發光二極體電流路徑的第二串聯發光二極體電流路徑形成。
在種種示範性實施例中，該設備在實質大約100赫茲、120赫茲、300赫茲、360赫茲或400赫茲的整流AC電壓頻率上操作。此外，該設備進一步包含複數個磷光體塗層或層，每一磷光體塗層或層會被耦合到該複數個發光二極體的一對應發光二極體，且每一磷光體塗層或層則具有在大約2至3毫秒之間的明亮或發光衰變時間常數。
另一種示範性設備亦可耦合以接收一AC電壓，該設備包含：第一複數個發光二極體，其係被串聯耦合，以形成第一複數段發光二極體；第一複數個切換器，其係被耦合到第一複數段發光二極體，以應一控制訊號，將一所選段的發光二極體切換入或出一第一串聯發光二極體電流路徑；一電流感測器，決定一發光二極體電流水平；以及一控制器，其係被耦合到該複數個切換器與到該電流感測器，在第一部份一整流AC電壓區間內且對應該發光二極體電流水平，該控制器會產生一第一控制訊號以將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換入第一串聯發光二極體電流路徑；而且在一第二部份AC電壓區間內且對應該發光二極體電流水平， 可將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換出第一串聯發光二極體電流路徑。
在示範性設備實施例中，該設備可進一步包含：第二複數個發光二極體，其係被串聯耦合以形成第二複數段發光二極體；以及第二複數個切換器，其係被耦合到第二複數段發光二極體，以將第二複數段發光二極體的一所選段切換入或切換出一第二串聯發光二極體電流路徑；其中該控制器可進一步耦合到第二複數個切換器，並且進一步產生對應控制訊號以切換第二複數段發光二極體的複數段，以將並聯第一串聯發光二極體電流路徑的第二串聯發光二極體電流路徑形成。第二串聯發光二極體電流路徑的極性與第一串聯發光二極體電流路徑相反，或者流經第一串聯發光二極體電流路徑的第一電流方向相反流經第二串聯發光二極體電流路徑的第二電流。
在種種示範性實施例的又另一者，該設備進一步包含一電流限制電路；一調光界面電路；一直流(DC)電源電路，其係耦合到控制器，及/或一溫度保護電路。
另一示範性方法實施例可被揭露以提供功率到可耦合以接收AC電壓的複數個發光二極體，該複數個發光二極體可被串聯耦合，以形成複數段發光二極體，每一段均包含至少一個發光二極體，該複數段發光二極體會被耦合到對應複數個切換器，以將所選段發光二極體切換入或出一串聯發光二極體電流路徑。此示範性方法實施例包含：應在第一部份AC電壓區間內的第一參數，決定與儲存一第二參數值，並且將一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份AC電壓區間內，監視第二參數並且當第二參數的電流值實質等於該儲存值時，將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在一示範性實施例中，AC電壓包含一整流AC電壓，且該示範性方法進一步包含：決定該整流AC電壓何時實質接近零；並且產生一同步訊號。該示範性方法亦進一步包含：從該整流AC電壓何時實質接近零的至少一個決定來決定該AC電壓區間。
在種種示範性實施例中，該方法進一步包含將AC電壓整流，以提供整流AC電壓。例如，在此一示範性實施例中，第一參數係為發光二極體電流水平，且第二參數係為整流AC輸入電壓水平。其他參數組合同樣地在本發明的申請專利範圍內，其係例如包括LED電流水平、峰值LED電流水平、電壓水平、光學亮度水平。在此示範性實施例中，該方法進一步包含，在第一部份整流AC電壓區間內，當發光二極體電流水平達到預定峰值時，決定並且儲存該整流AC輸入電壓水平的第一值並且將第一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；監視該發光二極體電流水平；而且在第一部份AC電壓區間內，當發光二極體電流相繼達到預定峰值時，決定並且儲存該整流AC輸入電壓水平的第二值並且將第二段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。(此預定值可以許多不同方式來決定，譬如事先離線所明確說明或在該電路運作時之時間以前所明確說明或計算，譬如在先前AC循環期間內)。該示範性方法同樣進一步包含：監視該整流AC電壓水平；在第二部份AC電壓區間內，當該整流AC電壓水平達到第二值時，將第二段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑；而且在第二部份AC電壓區間內，當該整流AC電壓水平達到第一值時，將第一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
同樣在種種示範性實施例中，該方法進一步包含，在AC電壓區間之第一部份內，當發光二極體電流相繼達到一預定峰值水平時，決定且儲存該整流AC電壓水平的一對應值並相繼將發光二極體的一對應段切換入該串聯發光二極體電流路徑；以及在AC電壓區間之第二部份內， 當該整流AC電壓水平減少到一對應電壓水平時，將該發光二極體的對應段切換出該串聯發光二極體電流路徑。就此一示範性方法實施例而言，將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑，其係與將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑呈一相反順序。
在另一示範性實施例中，該方法進一步包含：在AC電壓區間之第一部份內，當發光二極體電流達到一預定峰值水平時，決定且儲存該整流AC輸入電壓水平的一第一值；以及當該整流AC電壓的第一值實質等於或大於一預定電壓臨限時，將該發光二極體的對應段切換入該串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例中，該方法進一步包含監視一發光二極體電流水平；在第二部份AC電壓區間內，當發光二極體電流水平比一預定峰值水平大一預定幅度時，決定並且儲存新的第二參數值並且將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
在另一示範性方法實施例中，該方法進一步包含：切換複數段發光二極體，以形成第一串聯發光二極體電流路徑；以及切換複數段發光二極體，以形成並聯第一串聯發光二極體電流路徑的一第二串聯發光二極體電流路徑。
種種示範性實施例亦可提供用於第二串聯發光二極體電流路徑，其所具有的方向或極性相反第一串聯發光二極體電流路徑，譬如以用來在AC循環的負部份內傳導電流，其係當第一串聯發光二極體電流在AC循環的正部份內傳導電流時。就此一示範性實施例而言，在AC電壓區間的第三部分內，該方法進一步包含切換第二複數段發光二極體以形成第二串聯發光二極體電流路徑，其係具有與形成在第一部份AC電壓區間中之串聯發光二極體電流路徑相反的極性，且在第四部份AC電壓區間內， 將第二複數段發光二極體切換出第二串聯發光二極體電流路徑。
另一示範性實施例係為被耦合以接收AC電壓的一設備。一示範性設備包含：一整流器，提供一整流AC電壓；複數個發光二極體，被串聯耦合以形成複數段發光二極體；複數個切換器，其係相應地耦合到該複數段發光二極體，以將一所選段發光二極體切換入或出一串聯發光二極體電流路徑；一電流感測器，感測一發光二極體電流水平；一電壓感測器，感測一整流AC電壓水平；一記憶體，儲存複數個參數；以及一控制器，耦合到該複數個切換器、到該記憶體、到該電流感測器且到該電壓感測器，在第一部份整流AC電壓區間內且當發光二極體電流水平達到預定峰值發光二極體電流水平時，該控制器可決定並將整流AC電壓水平的對應值儲存在記憶體中，並可將對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；且在第二部份整流AC電壓區間內，該控制器可監視該整流AC電壓水平並且當整流AC電壓水平的電流值實質等於該整流AC電壓水平之所儲存對應值時，將對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在此一示範性設備實施例中，當整流AC電壓水平實質接近零時，該控制器進一步可產生一對應同步訊號。在種種示範性實施例中，該控制器進一步從該整流AC電壓水平實質接近零的至少一個決定來決定該整流AC電壓區間。
在一示範性實施例中，當在整流AC電壓區間之第一部份內，發光二極體電流水平達到該預定峰值發光二極體電流水平時，該控制器進一步決定並且儲存該整流AC電壓水平的第一值於該記憶體中，並將第一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，監視該發光二極體電流水平，以及當在整流AC電壓區間之第一部份內，該發光二極體電流水平 隨後達到該預定峰值發光二極體電流水平時，該控制器進一步決定並且將該整流AC電壓水平的第二值儲存在記憶體中，並將第二段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
在此一示範性設備實施例中，該控制器進一步監視該整流AC電壓水平，並且當在該整流AC電壓區間之第二部份內，該整流AC電壓水平達到所儲存第二值時，將第二段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑，以及當在整流AC電壓區間之第二部份內，該整流AC電壓水平達到所儲存第一值時，將第一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在另一示範性設備實施例中，該控制器進一步監視該發光二極體電流水平，並且當在整流AC電壓區間之第一部份內，該發光二極體電流水平再度達到該預定峰值水平時，該控制器進一步決定且儲存該整流AC電壓水平的一對應下一值於記憶體中，並且將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。在此一示範性設備實施例中，該控制器進一步監視該整流AC電壓水平，並且在整流AC電壓區間之第二部份內，當該整流AC電壓水平達到下一整流AC電壓水平時，將該對應下一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例中，該控制器進一步監視一發光二極體電流水平；且在第二部份整流AC電壓區間內，當發光二極體電流水平比一預定峰值水平大一預定幅度時，該控制器進一步可決定並儲存該整流AC電壓水平的另一對應值，並且將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
同樣在種種示範性實施例中，該控制器進一步切換複數段發光二極體，以形成第一串聯發光二極體電流路徑，以及切換複數段發光 二極體，以形成並聯第一串聯發光二極體電流路徑的一第二串聯發光二極體電流路徑。
如以上所提及，在種種示範性實施例中，複數段發光二極體之所選段發光二極體中每一個均包含具有不同顏色或波長之發光頻譜的發光二極體。在此一示範性設備實施例中，該控制器進一步將該所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的發光效果，以及/或者將該所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的顏色溫度。
另一種示範性設備實施例亦可被耦合以接收一AC電壓，該示範性設備包含：第一複數個發光二極體，被串聯耦合以形成第一複數段發光二極體；第一複數個切換器，被耦合到第一複數段發光二極體，以響應一控制訊號而將一所選段發光二極體切換入或切換出一第一串聯發光二極體電流路徑；一記憶體；以及一控制器，被耦合到該複數個切換器及該記憶體，響應一第一參數且在AC電壓區間之一第一部份內，該控制器決定一第二參數值並將它儲存在記憶體中，並產生一第一控制訊號，以將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換入第一串聯發光二極體電流路徑；且在交流電電壓區間之一第二部份內，當第二參數的一目前值實質等於該儲存值時，可產生一第二控制訊號以將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換出第一串聯發光二極體電流路徑。
在示範性實施例中，第一參數與第二參數包含以下至少一個：一時間參數、或者一或更多時間區間、或以時間為主的參數、或者一或更多時脈循環數。在此一示範性設備實施例中，該控制器進一步決定對應第一複數段發光二極體中許多段發光二極體之第一複數個時間區間，以用於AC電壓區間之第一部份，並且決定對應該許多段發光二極體之第二 複數個時間區間，以用於交流電電壓區間之第二部份。
在另一示範性設備實施例中，該控制器進一步可從該記憶體取得對應第一複數段發光二極體中許多段發光二極體之第一複數個時間區間，以用於AC電壓區間之第一部份，以及對應許多段發光二極體之第二複數個時間區間，以用於交流電電壓區間之第二部份。
就此示範性實施例而言，在交流電電壓區間之第一部份內，在第一複數個時間區間之每一個時間區間期滿時，該控制器進一步產生一對應的控制訊號以將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；以及在交流電電壓區間之第二部份內，在第二複數個時間區間之每一個時間區間期滿時以相反順序產生一對應的控制訊號，以將該下一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例中，該設備進一步包含一整流器以提供一整流AC電壓。就此些示範性實施例而言，當整流AC電壓實質接近零時，該控制器可產生一對應同步訊號。同樣就此些示範性實施例而言，該控制器進一步從該整流AC電壓水平實質接近零的至少一個決定來決定該整流AC電壓區間。
同樣在種種示範性實施例中，該設備進一步包含耦合到控制器的一電流感測器；以及耦合到該控制器的一電壓感測器。例如，第一參數係為發光二極體電流水平，且第二參數係為電壓水平。
就此些示範性實施例而言，當在交流電電壓區間之第一部份內，一發光二極體電流達到一預定峰值水平時，該控制器進一步決定並且儲存該交流電電壓水平的第一值於該記憶體中，並產生第一控制訊號以將第一複數段發光二極體的一第一段切換入第一串聯發光二極體電流路徑；以及當在交流電電壓區間之第一部份內，該發光二極體電流隨後達到 該預定峰值水平時，該控制器進一步決定並且將交流電電壓水平的下一值儲存在記憶體中，並產生一下一控制訊號以將第一複數段發光二極體的下一段切換入第一串聯發光二極體電流路徑。當在整流交流電電壓區間之第二部份內，交流電電壓水平達到下一值時，該控制器進一步產生另一控制訊號以將下一段切換出第一串聯發光二極體電流路徑；以及當在整流交流電電壓區間之第二部份內，該交流電電壓水平達到第一值時可產生第二控制訊號，以將第一段切換出第一串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例中，在交流電電壓區間之第一部份內，當發光二極體電流相繼達到一預定峰值水平時，該控制器進一步決定且儲存交流電電壓水平的一對應值並相繼產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的一對應段切換入第一串聯發光二極體電流路徑；以及在交流電電壓區間之第二部份內，當該交流電電壓水平減少到一對應電壓水平時，該控制器進一步相繼產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的對應段切換出第一串聯發光二極體電流路徑。例如，該控制器可進一步相繼地產生一對應控制訊號，以將該對應段切換出第一串聯發光二極體電流路徑，其係與將該對應段切換入第一串聯發光二極體電流路徑呈一相反順序。
在種種示範性實施例中，該控制器進一步決定AC電壓是否被相位調變。就此些示範性實施例而言，當交流電電壓被相位調變時，該控制器進一步產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的一段切換入第一串聯發光二極體電流路徑，其係對應一相位調變交流電電壓水平以及/或者該相位調變AC電壓水平的一時間區間。就此些示範性實施例而言，當將交流電電壓作相位調變時，該控制器進一步會產生對應的控制訊號以經由第一切換器維持一並聯第二發光二極體電流路徑，同時將第一複數段發光二極體的下一段經由第二切換器而切換入第一串聯發光二極體 電流路徑。
在種種示範性實施例的另一個中，在假如第一複數段發光二極體的下一段被切換入第一串聯發光二極體電流路徑下，該控制器進一步可決定是否有充分時間維持在交流電電壓區間的第一部份，以供一發光二極體電流達到一預定峰值水平，且假如如此的話，進一步產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的下一段切換入第一串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例的仍另一個中，在交流電電壓區間之第二部份內，且當該發光二極體電流水平比一預定峰值水平大一預定幅度時，該控制器進一步決定並且儲存第二參數的一新值並產生一對應的控制訊號，以將第一複數段發光二極體的對應段切換入該第一串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例中，該控制器進一步產生對應控制訊號以切換第一複數段發光二極體的複數段，以形成並聯第一串聯發光二極體電流路徑的第二串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性實施例中，該設備進一步包含第二複數個發光二極體，其係被串聯耦合以形成第二複數段發光二極體；以及第二複數個切換器，其係被耦合到第二複數段發光二極體以將第二複數段發光二極體的一所選段切換入或切換出一第二串聯發光二極體電流路徑；其中該控制器進一步耦合到第二複數個切換器，並且進一步產生對應控制訊號，以切換第二複數段發光二極體的複數段，以形成並聯第一串聯發光二極體電流路徑的第二串聯發光二極體電流路徑。例如，第二串聯發光二極體電流路徑所具有的極性與第一串聯發光二極體電流路徑相反。同樣地，例如，流經第一串聯發光二極體電流路徑所具有的第一電流之方向與流經第二 串聯發光二極體電流路徑的第二電流相反。同樣例如，該控制器進一步產生對應的控制訊號以切換第一複數段發光二極體的複數段，以在交流電電壓的正極性內形成第一串聯發光二極體電流路徑，並且進一步產生對應的控制訊號以切換第二複數段發光二極體的複數段，以在交流電電壓的一負極性內形成第二串聯發光二極體電流路徑。
在種種示範性設備實施例中，第一複數個切換器包含複數個雙極性接面電晶體或複數個場效電晶體。同樣在種種示範性設備實施例中，該設備同樣進一步包含複數個三態切換器，其係包含：複數個運算放大器，對應地耦合到第一複數個切換器；第二複數個切換器，對應地耦合到第一複數個切換器；以及第三複數個切換器，對應地耦合到第一複數個切換器。
種種示範性實施例亦可提供用於種種切換配置或結構。在種種示範性實施例中，第一複數個切換器的每一切換器會被耦合到第一複數段發光二極體之一對應段的第一端，並且耦合到第一複數段發光二極體之最後段的第二端。在種種示範性實施例的另一個中，第一複數個切換器的每一切換器會被耦合到第一複數段發光二極體之對應段的第一端，並且耦合到第一複數段發光二極體之對應段的第二端。
在種種示範性實施例的仍另一個中，該設備可進一步包含第二複數個切換器。就此一示範性實施例而言，第一複數個切換器的每一切換器會被耦合到第一複數段發光二極體之第一段的第一端，並且耦合到第一複數段發光二極體之一對應段的第二端；且其中第二複數個切換器的每一切換器會被耦合到第一複數段發光二極體之一對應段的第二端並耦合到第一複數段發光二極體之最後一段的第二端。
在仍另一個示範性實施例中，複數段發光二極體之所選段 發光二極體中每一個均包含具有不同顏色發光頻譜的發光二極體。就此些示範性實施例而言，該控制器進一步產生對應的控制訊號，以將該所選段發光二極體選擇性切換入第一串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的發光效果，及/或提供一對應的顏色溫度。
在種種示範性實施例中，該控制器進一步包含：一第一類比至數位轉換器，可耦合到一第一感測器；一第二類比至數位轉換器，可耦合到一第二感測器；一數位邏輯電路；以及複數個切換驅動器，對應地耦合到第一複數個切換器。在另一示範性實施例中，該控制器包含複數個類比比較器。
在種種示範性實施例中，第一參數與第二參數包含至少一個以下參數：一時間週期、一峰植電流水平、一平均電流水平、一移動平均電流水平、一即時電流水平、一峰值電壓水平、一平均電壓水平、一移動平均電壓水平、一即時電壓水平、一平均輸出光學亮度水平、一移動平均輸出光學亮度水平、一峰值輸出光學亮度水平、或者一即時輸出光學亮度水平。此外，在另一個示範性實施例中，第一參數與第二參數係為相同參數，譬如電壓水平或電流水平。
另一種示範性設備實施例可耦合以接收一交流電電壓，該設備包含：第一複數個發光二極體，被串聯耦合以形成第一複數段發光二極體；第一複數個切換器，被耦合到第一複數段發光二極體，以響應一控制訊號而將一所選段發光二極體切換入或切換出一第一串聯發光二極體電流路徑；至少一個感測器；以及一控制電路，被耦合到該複數個切換器及該至少一個感測器，響應一第一參數且在交流電電壓區間之一第一部份內，該控制器決定一第二參數值並產生一第一控制訊號，以將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換入第一串聯發光二極體電流路徑； 且在交流電電壓區間之一第二部份內，當第二參數的一目前值實質等於一對應決定值時，可產生一第二控制訊號以將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換出第一串聯發光二極體電流路徑。
在一示範性實施例中，該控制電路進一步計算或從一記憶體得到對應第一複數段發光二極體中許多段發光二極體之第一複數個時間區間，以用於交流電電壓區間之第一部份，並且計算或從一記憶體得到對應該許多段發光二極體之第二複數個時間區間，以用於交流電電壓區間之第二部份。在此一示範性實施例中，在交流電電壓區間之第一部份內，在第一複數個時間區間之每一個時間區間期滿時，該控制電路進一步產生一對應的控制訊號以將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，以及在交流電電壓區間之第二部份內，在第二複數個時間區間之每一個時間區間期滿時以相反順序產生一對應的控制訊號，以將該下一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
在另一示範性實施例中，該設備進一步包含一記憶體，以儲存複數個決定值。在種種示範性實施例中，第一參數係為一發光二極體電流水平且第二參數係為一電壓水平，且其中在交流電電壓區間之第一部份內，當一發光二極體電流相繼達到一預定水平時，該控制電路進一步決定並將交流電電壓水平的一對應值儲存在該記憶體中，並相繼地產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的一對應段切換入第一串聯發光二極體電流路徑；且在交流電電壓區間之第二部份內，當交流電電壓水平減少到一對應電壓水平時，該控制器進一步相繼地產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的對應段切換出第一串聯發光二極體電流路徑。在另一個示範性實施例中，第一參數與第二參數係相同參數，其係包含一電壓或一電流水平，且其中在交流電電壓區間之第一部份內，當該電壓或電流水平相繼達到一預定水平時，該控制電路進一步相繼產生一對應 的控制訊號以將第一複數段發光二極體的一對應段切換入第一串聯發光二極體電流路徑；且在交流電電壓區間之第二部份內，當該電壓或電流水平減少到一對應水平時，該控制器進一步相繼地產生一對應控制訊號，以將第一複數段發光二極體的對應段切換出第一串聯發光二極體電流路徑。
另一示範性設備實施例，其係可耦合以接收一交流電電壓的設備，該設備包含：一整流器，提供一整合交流電電壓；複數個發光二極體，其係被串聯耦合以形成複數段發光二極體；複數個切換器，該複數個切換器的每一切換器會耦合到第一複數段發光二極體之對應段的第一端並且耦合到第一複數段發光二極體之最後一段的第二端；一電流感測器，感測一發光二極體電流水平；一電壓感測器，感測一整流交流電電壓水平；一記憶體，儲存複數個參數；以及一控制器，耦合到該複數個切換器、到該記憶體、到該電流感測器且到該電壓感測器，在整流交流電電壓區間之一第一部份內且當該發光二極體電流水平達到一預定峰值發光二極體電流水平時，該控制器會決定並將該整流交流電電壓水平的一對應值儲存在該記憶體中並產生對應控制訊號以將一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在整流交流電電壓區間之一第二部份內，且當該整流交流電電壓水平的目前值實質等於該整流交流電電壓水平之所儲存對應值時，該控制器可產生對應控制訊號以將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
本發明種種其他優點與特徵將從以下本發明與其實施例的詳細說明、申請專利範圍與附圖而變得更容易明瞭。
50‧‧‧第一示範性系統
100‧‧‧第一示範性設備
102‧‧‧交流(〝AC〞)線
105‧‧‧整流器
110‧‧‧切換器
1101至110n‧‧‧切換器
1111至111n‧‧‧切換器
1121至112n‧‧‧切換器
115‧‧‧電流感測器
116‧‧‧切換器
117‧‧‧節點/接地電位
118‧‧‧第一切換器
119‧‧‧第二切換器
120、120A-120I‧‧‧控制器
125、125A、125B、125C‧‧‧直流電源電路
130、135‧‧‧電阻器
131至134‧‧‧節點
140‧‧‧發光二極體
1401至140n‧‧‧發光二極體
140P1至140Pn‧‧‧發光二極體
140v1至140vz‧‧‧發光二極體
141‧‧‧峰值
142‧‧‧輸入電壓
143‧‧‧相位
144‧‧‧零
1451至145n‧‧‧時間區間
146、147‧‧‧時間象限
1481至148n‧‧‧時間區間
149‧‧‧輸入電壓水平
1501至150n-1‧‧‧輸出
155‧‧‧輸入
160‧‧‧輸入
161‧‧‧輸入
162‧‧‧輸入
165‧‧‧電流感測電阻器
1701至170n‧‧‧輸出
1711至171n‧‧‧輸出
1721至172n‧‧‧輸出
1751至175n‧‧‧發光二極體段
1801至180n‧‧‧電流調整器
181、183‧‧‧誤差放大器
185‧‧‧記憶體
190‧‧‧使用者界面
195、195A‧‧‧電壓感測器
200‧‧‧第二示範性設備
2051至2053‧‧‧隔離二極體
2101至210n‧‧‧切換器
2201至2203‧‧‧輸出
225‧‧‧第二感測器
230‧‧‧控制器輸入
240‧‧‧界面電路
240A至240E‧‧‧界面電路
250‧‧‧第二示範性系統
260、270、280‧‧‧電流限制電路
260A‧‧‧電流限制電路
265‧‧‧輸出
270A、270B‧‧‧電流限制電路
271‧‧‧第一電阻器
272‧‧‧第二電阻器
273‧‧‧齊納二極體
274‧‧‧NPN電晶體
275‧‧‧輸出
280A‧‧‧電流限制電路
281-283‧‧‧第一電阻器
285‧‧‧調光切換器
287‧‧‧齊納二極體
288‧‧‧節點
289‧‧‧齊納二極體
290‧‧‧溫度保護電路
290A‧‧‧溫度保護電路
291、292‧‧‧電晶體(FET)
293‧‧‧NPN雙極接面電晶體
300‧‧‧第三示範性設備
301‧‧‧電阻器/電流感測器
302‧‧‧第二電阻器
306‧‧‧齊納二極體
307‧‧‧節點
308‧‧‧電晶體(P-型FET)
309‧‧‧電晶體(PNP BJT)
3101至310n‧‧‧切換器
311‧‧‧齊納二極體
314‧‧‧電晶體(NPN BJT)
316‧‧‧第二電阻器
317‧‧‧第三電阻器
318‧‧‧節點
319‧‧‧電晶體
3201至320n‧‧‧輸入
321‧‧‧第一電阻器
322‧‧‧第二電阻器
323‧‧‧第三電阻器
324‧‧‧齊納二極體
325‧‧‧運算放大器
326‧‧‧阻斷二極體
327‧‧‧節點
328‧‧‧N型電晶體
329‧‧‧NPN BJT
330‧‧‧輸入
3301至330n‧‧‧輸入
333‧‧‧額外電阻器
336‧‧‧阻斷二極體
3401至340n‧‧‧電阻器
341‧‧‧額外電阻器
3451至345n‧‧‧電阻器
350‧‧‧第三示範性系統
351‧‧‧切換器
361至363、373‧‧‧二極體
364、365、376、385‧‧‧電容器
366、378、388‧‧‧節點
367、377‧‧‧任選切換器
371、383、384‧‧‧電阻器
372、387‧‧‧齊納二極體
374、381‧‧‧切換器/電晶體
382‧‧‧比較器
386‧‧‧隔離二極體
400‧‧‧第四示範性設備
4051至405n‧‧‧切換驅動器
410、415‧‧‧類比至數位(〝A/D〞)轉換器
420‧‧‧調光控制電路
425‧‧‧比較器
430‧‧‧同步信號產生器
435‧‧‧Vcc產生器
440‧‧‧時脈
445‧‧‧啟動重設電路
450‧‧‧過低電壓檢測器/第四示範性系統
455‧‧‧過電壓檢測器
460‧‧‧數位邏輯電路
465‧‧‧記憶體電路
500‧‧‧第五示範性設備
550‧‧‧第五示範性系統
600‧‧‧第六示範性設備
650‧‧‧第六示範性系統
700‧‧‧第七示範性設備
750‧‧‧第七示範性系統
800‧‧‧第八示範性設備
850‧‧‧第八示範性系統
900‧‧‧第九示範性設備
950‧‧‧第九示範性系統
1000‧‧‧第十示範性設備
1050‧‧‧第十示範性系統
1100‧‧‧第十一示範性設備
1150‧‧‧第十一示範性系統
1200‧‧‧第十二示範性設備
1250‧‧‧第十二示範性系統
1300‧‧‧第十三示範性設備
1350‧‧‧第十三示範性系統
IP‧‧‧峰值電流
IS‧‧‧電流
ITH‧‧‧臨界電流
Q1,Q2‧‧‧時間象限
VCC‧‧‧輸出電壓
VIN‧‧‧輸入電壓水平
VREF‧‧‧參考電壓
在結合附圖來考慮時，本發明之目的、特徵與優點已參考以上揭露而被更輕易地理解，其中相同的參考數字可被使用來確認種種圖式中的相同元件，且其中具有字母字元的參考數字可被應用來確認在種種圖式中所選元件實施例的額外型態、安裝或變化，其中：
圖1係為根據本發明教示所設計之第一示範性系統與第一示範性設備的電路與方塊圖。
圖2係為顯示根據本發明教示所設計之第一示範性負載電流波形與輸入電壓水平的曲線圖。
圖3係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性負載電流波形與輸入電壓水平的曲線圖。
圖4係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性系統與第二示範性設備的方塊與電路圖。
圖5係為顯示根據本發明教示所設計之第三示範性系統與第三示範性設備之方塊與電路圖。
圖6係為顯示根據本發明教示所設計之第四示範性系統與第四示範性設備之方塊與電路圖。
圖7係為顯示根據本發明教示所設計之第五示範性系統與第五示範性設備之方塊與電路圖。
圖8係為顯示根據本發明教示所設計之第六示範性系統與第六示範性設備之方塊與電路圖。
圖9係為顯示根據本發明教示所設計之第一示範性電流限制器的方塊與電路圖。
圖10係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性電流限制器的電路圖。
圖11係為顯示根據本發明教示所設計之第三示範性電流限制器與溫度保護電路的電路圖。
圖12係為顯示根據本發明教示所設計之第四示範性電流限制器的電路圖。
圖13係為顯示根據本發明教示所設計之第一示範性界面電路的方塊與電路圖。
圖14係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性界面電路的方塊與電路圖。
圖15係為顯示根據本發明教示所設計之第三示範性界面電路的方塊與電路圖。
圖16係為顯示根據本發明教示所設計之第四示範性界面電路的方塊與電路圖。
圖17係為顯示根據本發明教示所設計之第五示範性界面電路的方塊與電路圖。
圖18係為顯示根據本發明教示所設計之第一示範性DC電源電路的電路圖。
圖19係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性DC電源電路的電路圖。
圖20係為顯示根據本發明教示所設計之第三示範性DC電源電路的電路圖。
圖21係為顯示根據本發明教示所設計之示範性控制器的方塊圖。
圖22係為顯示根據本發明教示所設計之第一示範性方法的流程圖。
圖23分為圖23A、23B與23C，其係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性方法的流程圖。
圖24係為顯示根據本發明教示所設計之第七示範性系統與第七示範性設備之方塊與電路圖。
圖25係為顯示根據本發明教示所設計之第八示範性系統與第八示範性設備之方塊與電路圖。
圖26係為顯示根據本發明教示所設計之第九示範性系統與第九示範性設備之方塊與電路圖。
圖27係為顯示根據本發明教示所設計之第十示範性系統與第十示範性設備之方塊與電路圖。
圖28係為顯示根據本發明教示所設計之第十一示範性系統與第十一示範性設備之方塊與電路圖。
圖29係為顯示根據本發明教示所設計之第十二示範性系統與第十二示範性設備之方塊與電路圖。
圖30係為顯示根據本發明教示所設計之第十三示範性系統與第十三示範性設備之方塊與電路圖。
圖31分為圖31A與31B，其係為顯示根據本發明教示所設計之第三示範性方法的流程圖。
雖然本發明易受許多不同形式的實施例所影響，這些均被顯示於圖式中並且在此將詳細地說明於特定示範性實施例中，吾人將理解本揭露可被視為本發明原理的範例且不打算將本發明限制於所顯示的特定實施例。在此態樣中，在詳細解釋與本發明一致的至少一個實施例以前，吾人可理解本發明在其應用上不受限於以上與以下所陳述、顯示於圖式中、或說明於實例中之結構的細節與元件的排列情形。與本發明一致的方法與設備能夠有其它實施例，其係並且能夠以種種方式來實行與實施。同樣地，吾人可理解到，在此所使用的措辭與用辭，以及在以下所包括的摘要，其係為了說明之目的，而且不應該被視為有限制性。
圖1係為根據本發明教示所設計之第一示範性系統50與第一示範性設備100的電路與方塊圖。第一示範性系統50包含第一示範性設備100(同樣等同被視為離線ACLED驅動器)，其被耦合到交流(〝AC〞)線102，在此同樣等同被視為AC功率線或AC電源，譬如電器用品所提供的家用AC線或其它AC主電源。雖然示範性實施例參考此AC電壓或電流來說明，但應該理解本申請發明可應用於任何隨時間而變的電壓或電流，其係被更詳細地定義如下。第一示範性設備100包含複數個LED140、複數個切換器110(例如，以金氧半導體場效電晶體顯示)、控制器120、(第一)電流感測器115、整流器105、以及任選的電壓感測器195與直流功率(〝Vcc〞)以用來提供功率到控制器120與其它所選元件。示範性DC電源電路125可在許多不同組態中被實施且被提供於種種示範性設備內(100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的許多不同位置，許多示範性DC電源電路125係參考圖18-20來顯示與 討論。同樣例如，示範性DC電源125可以許多不同方式被耦合入示範性設備內，例如且不限於譬如在節點131與117之間或在節點131與134之間。示範性電壓感測器195亦可以許多不同組態來實施且可被提供在種種示範性設備內(100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的許多不同位置，示範性電壓感測器195A係被實施當作分壓器電路，其係參考圖4與5來顯示與討論。同樣例如，示範性電壓感測器195可以許多不同方式被耦合入示範性設備內，例如且不限於譬如在節點131與117之間或在其它位置中。同樣任選，記憶體185可被包括在內，譬如以儲存種種時間時期、電流或電壓水平；在種種示範性實施例中，控制器120已經包括種種型態的記憶體185(例如：暫存器)，以致於記憶體185無法為各別元件。使用者界面190(例如用於種種選擇的使用者輸入，譬如光線輸出)亦可任選的被包括在種種示範性實施例中，譬如以用於希望或選擇的發光效果輸入。沒有被各別顯示於圖式中，等同的實施情形亦可包括隔離，譬如經由使用隔離轉換器，其係並且在本申請發明的範圍內。
應該注意：複數個切換器110的任一切換器110係為任何型態或種類的切換器或電晶體，除了所示n-通道金氧半導體場效電晶體外係亦包括但不限於雙極接面電晶體(〝BJT〞)、p-通道金氧半導體場效電晶體、種種增強或耗盡模組FETs等等，且複數個任何型態或種類的其它功率切換器亦可被使用於電路中，其係取決於所選的實施例。
以橋接整流器顯示之整流器105係被耦合到AC線102以提供全(或半)波整流輸入電壓(〝VIN〞)與電流到以LED1401、1402、1403至140n顯示之複數個串聯耦合發光二極體(〝LED〞)140的第一發光二極體1401，被安排或架構為複數個串聯耦合段(或串)175(以LED段1751、1752、1753至175n顯示)。(整流器105係全波整流器、全波橋接器、半波 整流器、機電整流器或其它型態橋接器。)雖然每一LED段175均顯示於圖1，為簡化顯示僅具有一個對應的LED140，但應該理解每一此LED段175基本上包含對應複數個串聯耦合LED140，在每一LED段175中一個至〝m〞個LED140係被相繼地串聯耦合。同樣應該理解種種LED段175包含相同(相等)數目的LED140或不同(不相等)數目的LED140，且所有此些變化均視為相等且在本發明範圍內。例如且不受限在示範性實施例中，多到5至7個的LED140會被包括在9個LED段175的每一個中。種種LED段175與包含它們的對應LED140會被彼此相繼串聯耦合，第一LED段1751串聯耦合到第二LED段1752，接著串聯耦合到第三LED段1753等等，倒數第二個LED段175n-1則串聯耦合到最後或最終的LED段175n。
如所例示，整流器105會被直接耦合到第一LED1401的陽極，雖然其它耦合排列同樣在本發明範圍內，譬如耦合經過電阻或其它元件，譬如耦合到電流限制電路280、或界面電路240、或DC電源125，其係在下面會更詳細顯示與討論。等同實施過程在沒有使用整流器105下亦同樣有用並且討論如下。電流感測器115係以電流感測電阻器165來顯示並實施，其係作為電流感測器的示範性型態，且所有電流感測器變化均被視為等同且在本申請發明的範圍內。此一電流感測器115可同樣被提供在設備100內的其它位置中，所有此些架構變化可被視為等同且在所申請的發明範圍內。當電流感測器115以耦合到接地電位117來顯示時，經過LED段175及/或切換器110之電流水平的反饋(〝Is〞)則可使用控制器120的僅僅一個輸入160來提供；在其它實施例中，額外的輸入可同樣地被應用，例如且不限於譬如用於被應用於電流感測之兩或更多電壓水平的輸入。其它型態的感測器亦可被應用，例如且不限於譬如光學亮度感測器(譬如在圖7中的第二感測器225)，以代替或除了電流感測器115及/或電 壓感測器195以外。此外，電流感測電阻器165亦可作為電流限制感測器地運行。種種控制器120用的DC電源125可被實施，且所有此些變化均可被視為等同且在本申請發明範圍內。
控制器120(及在以下討論的其它控制器120A-120I)可以已知被實施或在該技藝中變為已知，其係使用任何型態的電路，誠如在以下更詳細討論，而且更一般地係亦可被視為控制電路。例如且不受限地，控制器120(與其它控制器120A-120I)或等同控制電路可在具有或不具有記憶體電路之下使用數位電路、類比電路、或數位與類比電路兩者之組合來實施。主要地，控制器120可被應用以提供切換控制、監視且回應參數變化(例如LED140電流水平、電壓水平、光學亮度水平等等)，並且可同樣被利用以實施種種發光效果的任一者，譬如調光或色溫控制。
以切換器1101、1102、1103、至110n-1顯示之切換器110係任何型態的切換器，譬如所顯示的金氧半導體場效電晶體為示範性型態的切換器，其它等同型態的切換器110則更詳細討論如下，而且所有此些變化均可被視為等同在本申請發明的範圍內。切換器110可對應地耦合到LED段175的一端。如所示，對應的切換器110以一對一的對應性被耦合到在每一LED段175之一端上LED140的陰極，除了最後LED段175n外。更特別在本示範性實施例中，每一切換器110的第一端(例如：汲極端)會被耦合到每一LED段175之對應LED140的對應端(在此圖式中的陰極)，且每一切換器110的第二端(例如：源極端)會被耦合到電流感測器115(或例如到接地電位117，或到另一感測器，電流限制器(討論如下)，或到另一節點(例如：132))。每一切換器110的閘極會被耦合到(且在其控制下)控制器120的對應輸出150，其係以輸出1501、1502、1503至150n-1顯示。在此第一示範性設備100中，每一切換器110進行電流旁通功能，譬如當切換器110被開啟且實施時，電流就會流經對應的切換器並且旁通 到其餘(或對應)的一或更多個LED段175。例如，當切換器1101開啟與實施而且其餘切換器110關閉時，電流則會流經LED段1751並且旁通到LED段1752至175n；當切換器1102開啟與實施且其餘切換器110關閉時，電流則會流經LED段1751與1752並且旁通到LED段1753至175n；當切換器1103開啟與實施而且其餘切換器110關閉時，電流則會流經LED段1751、1752與1753並且旁通到其餘LED段(經過175n)；且當沒有任何切換器110開啟與實施時(所有切換器110均關閉)，電流則流經所有LED段1751、1752、1753至175n。
於是，複數個LED段1751、1752、1753至175n會被串聯耦合，並且對應地被耦合到複數個切換器110(1101至110n-1)。依據種種切換器狀態，所選LED段175可被耦合以形成一串聯LED140電流路徑，在此亦等同視為一串聯LED140路徑，以致於電流能夠流經所選LED段175且旁通至其餘(未選)的LED段175(技術上，當流到它們的電流被旁通或轉向時仍可物理串聯耦合到所選LED段175，但不再電性耦合串聯到所選LED段175)。依據電路架構，假如所有切換器110均被關閉，那麼複數個LED段175的所有LED段175則會被耦合以形成該串聯LED電流路徑，亦即沒有任何到LED段175的電流會被旁通或轉向。就所示電路架構而言且依據電路架構(例如：種種切換器110的位置)，複數個LED段175的至少一個LED段175會被耦合以形成該串聯LED140電流路徑，亦即當有電流流動時係總是經過至少一個LED段175，以用於此架構。
在控制器120的控制下，複數個切換器110隨後從電流流動的觀點可被視為將所選LED段175切換入或切換出該串聯LED140電流路徑，亦即LED段175會當沒有被切換器110旁通時被切換入該串聯LED140電流路徑，且LED段175會當被旁通或經過切換器110時被切換出該串聯LED140電流路徑。以另一方式陳述，LED段175會被切換入 該串聯LED140電流路徑，其係當所接收的電流沒有藉由切換器110被旁通或在別處被路由繞送時，且LED段175會被切換出該串聯LED140電流路徑，其係當因為電流藉由切換器110在別處被路由繞送而沒有接收到電流時。
同樣吾人可理解，控制器會產生對應的控制信號到複數個切換器110以將複數個LED段175的對應LED段175選擇性切換入或出該串聯LED140電流路徑，譬如到以FET或BJT實施時切換器110之對應閘極或基極的比較高電壓訊號(二元邏輯1)，及譬如到同樣當以FET或BJT實施時切換器110之對應閘極或基極的比較低電壓訊號(二元邏輯0)。於是，控制器110將LED段175〝切換〞入或出該串聯LED140電流路徑的參考係可被理解為隱含地意指與包括該控制器產生對應控制訊號到複數個切換器110及/或到任一干涉驅動器或緩衝器電路(在圖21中以切換驅動器405顯示)，以將LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑。
本切換架構的優點係為由於內定而在開路切換失效事件中，LED段175可被電性耦合入該串聯LED140電流路徑而不需電流流經切換器以使LED段175在該串聯LED140電流路徑，以便該發光裝置能夠持續操作且提供輸出光線。
不過譬如以下參考圖6討論的設備400之種種其它示範性實施例亦提供用於將LED段175切換入與出並聯與串聯LED140電流路徑兩者，譬如一或更多LED段175被切換入第一串聯LED140電流路徑，一或更多LED段175被切換入第二串聯LED140電流路徑，例如且不限於可隨後被切換為彼此並聯。於是，為容納示範性實施例的種種電路結構與切換組合，〝LED140電流路徑〞將意指且包括一串聯LED140電流路徑或一並聯LED140電流路徑任一者或兩者及/或者其任一組合。依據種 種電路結構，那些熟諳電子技術者將承認哪一LED140電流路徑是串聯LED140電流路徑，以及哪一是並聯LED140電流路徑，或兩者之組合。
假設此切換架構，種種切換計畫是可能，其係具有對應的電流被提供到在任何數目對應模式、數目、持續期間與時間中的一或更多LED段175，而電流則被提供到任何數目的LED段175，從一個LED段175至數個LED段175到所有LED段175。例如就一時間期間t1而言(例如：所選起始時間與持續期間)，切換器1101會被開啟與實施且剩餘切換器110會被關閉，且電流會流經LED段1751並且旁通至LED段1752至175n；就一時間期間t2而言，切換器1102會開啟與實施且剩餘切換器110會關閉，且電流會流經LED段1751與1752且旁通至LED段1753至175n；就一時間期間t3而言，切換器1103會開啟與實施且剩餘切換器110會關閉，且電流會流經LED段1751、1752與1753且旁通至剩餘LED段(經由175n)；且就一時間期間tn而言，沒有任何切換器110會開啟與實施(所有切換器均關閉)且電流會流經所有LED段1751、1752與1753至175n。
在第一示範性實施例中，複數個時間期間t1至tn及/或對應的輸入電壓水平(VIN)(VIN1、VIN2至VINn)及/或其它參數水平係可被決定用來切換電流(經由切換器110)，其實質對應或另外追蹤(在預定變化或其它容差或希望規格內)整流AC電壓(由AC線102經由整流器105所提供)或更一般AC電壓，以致當整流AC電壓比較高時可將電流提供經過大部分或全部LED段175，及當整流AC電壓比較低或接近零時將電流提供經過更少、一個或沒有任一LED段175。那些已經熟諳電子技術者將承認且理解許多不同參數水平可被等同利用，例如且不限於譬如時間時期、峰值電流或電壓水平、平均電流或電壓水平、移動平均電流或電壓水平、即時電流或電壓水平、輸出(平均、峰值或即時)光學亮度水平，且任何與所有此些變化均在本申請發明範圍內。在第二示範性實施例中，複數個時間時 期t1至tn及/或對應的輸入電壓水平(VIN)(VIN1、VIN2至VINn)及/或其它參數水平(例如：輸出光學亮度水平)係可被決定用來切換電流(經由切換器110)，其對應希望的發光效果，譬如調光(經由耦合到調光切換器而被選擇或輸入到設備100內，或經由(選擇性)使用者界面190的使用者輸入)，以致於當整流AC電壓比較高且更高亮度被選出時可將電流提供經過大部分或全部LED段175，以及當更低亮度被選出時將電流提供經過更少、一個或沒有任一LED段175。例如，當選出比較低亮度水平時可在一已知或選出的時間區間內將電流提供經過比較少或沒有任何一個LED段175。
在另一示範性實施例中，複數個LED段175包含具有不同發光頻譜的不同型態LED140，譬如具有波長在紅、綠、藍、琥珀色等等可見光範圍中的發光。例如，LED段1751包含紅色LED140，LED段1752包含綠色LED140，LED段1753包含藍色LED140，另一LED段175n-1包含琥珀色或白色LED140等等。在此示範性實施例中，複數個時間時期t1至tn及/或對應的輸入電壓水平(VIN)(VIN1、VIN2至VINn)及/或其它參數水平可被決定用來切換電流(經由切換器110)，其對應另一希望的、建築發光效果，譬如周圍或輸出顏色控制，以致於電流可被提供經過對應的LED段175，以提供在對應波長上的對應發光，譬如紅色、綠色、藍色、琥珀色及此些波長的對應組合(例如：黃色為紅色與綠色的組合)。那些熟諳該技藝者將承認可被利用來得到任何選擇發光效果的無數切換模式與型態的LED140，其任一者與全部均在本申請發明範圍內。
在以上所提及的第一示範性實施例中，其中複數個時間期間t1至tn及/或對應輸入電壓水平(VIN)(VIN1、VIN2至VINn)及/或其它參數水平係可被決定用來切換電流(經由切換器110)，其實質對應或者另外追蹤(在預定變化或其它容差或希望規格內)整流AC電壓(由AC源102經由整流器105所提供)，控制器120週期性調整提供電流之串聯耦合LED段 175的數目以致當整流AC電壓比較高時可將電流提供經過大部分或全部LED段175，且當整流AC電壓比較低或接近零時將電流提供經過更少、一個或沒有任一LED段175。例如在所選實施例中，經過LED段175的峰值電流(〝IP〞)被實質維持固定以致當整流AC電壓水平增加且當電流經由現在以串聯路徑來連接的一或更多LED段175而增加到預定或所選峰值電流水平時，額外LED段175可被切換入該串聯路徑；反之，當整流AC電壓水平減少時現在以串聯路徑來連接的LED段175被相繼切換出該串聯路徑且被旁通。由於切換入LED段175(入該串聯LED140電流路徑)、接著切換出LED段175(從該串聯LED140電流路徑)之此些經過LED140的電流水平係被顯示於圖2與3中。更特別地，圖2係為顯示根據本發明教示所設計之第一示範性負載電流波形(例如：全亮度水平)與輸入電壓水平的曲線圖，且圖3係為顯示根據本發明教示所設計之第二示範性負載電流波形(例如：較低或調光亮度水平)與輸入電壓水平的曲線圖。
參考圖2與3，經由所選LED段175的電流水平係在整流60赫茲AC循環的第一半循環內被顯示(輸入電壓VIN係以虛線142顯示)，其進一步被分為第一時間時期(被稱為時間象限〝Q1〞146)，其係做為AC(電壓)區間的第一部或部份，其中整流AC線電壓會從大約零伏特增加到其峰值水平；及第二時間時期(被稱為時間象限〝Q2〞147)，其係做為AC(電壓)區間的第二部或部份，其中整流AC線電壓會從其峰值水平減少到大約零伏特。當AC電壓被整流時，在整流60赫茲AC循環的第二半循環內，時間象限〝Q1〞146與時間象限〝Q2〞147與對應的電壓水平會被重複。(同樣要注意的是，整流AC電壓VIN係以理想、教科書實例來顯示，而在真實使用期間內，其係幾乎會從此繪圖改變)參考圖2，就每一時間象限Q1與Q2而言，例如且不受限七個時間區間可被顯示，其係對應將七個LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑。在時間區間1451內， 當AC循環開始時，切換器1101會開啟與實施且剩餘切換器110會關閉，電流(〝IS〞)則流經LED段1751且升到預定或所選峰值電流水平IP。由於使用電流感測器115，當電流達到IP時，控制器120會藉由開啟切換器1102、關閉切換器1101與使剩餘切換器110持續關閉而切換入下一LED段1752，從而開始時間區間1452。控制器120亦可測量或者另外決定時間區間1451的持續時間，或一等同參數，譬如線電壓水平，在此會達到IP以用於此特別串聯組合LED段175，(在此情形中係僅是第一LED段1751)其係譬如藉由使用在種種示範性實施例中所顯示的電壓感測器195，以及將對應的資訊儲存在記憶體185或另一暫存器或記憶體中。用於所選LED段175組合的此區間資訊，不論是時間參數、電壓參數或另一測量參數，其係可在第二時間象限〝Q2〞147內被應用，以用來將對應的LED段175切換出該串聯LED140電流路徑(通常呈相反順序)。
持續參考圖2，在時間區間1452內係在AC循環中的稍微後面，切換器1102會開啟並實施且剩餘切換器110會關閉，電流(〝IS〞)會流經LED段1751與1752且再度上升到預定或所選峰值電流水平IP。由於使用電流感測器175，當電流達到IP時，控制器120會藉由開啟切換器1103、關閉切換器1102與使剩餘切換器110持續關閉而切換入下一LED段1753，從而開始時間區間1453。控制器120亦可測量或另外決定時間區間1452的持續時間或一等同參數，譬如線電壓水平，在此會達到IP以用於此特別串聯組合LED段175(在此情形係為LED段1751與1752)及將對應資訊儲存在記憶體185或另一暫存器或記憶體中。用於所選LED段175組合的此區間資訊，不論是時間參數、電壓參數或另一測量參數，其係可在第二時間象限〝Q2〞147內被應用，以用來將對應LED段175切換出該串聯LED140電流路徑。當整流AC電壓水平增加時，此過程會持續直到所有LED段175已被切換入串聯LED140電流路徑(亦即：所有切 換器110會關閉且沒有任何LED段175被旁通)，時間區間145n所具有對應的區間資訊係被儲存於記憶體185中。
於是，當整流AC線電壓(在圖2與3中的VIN，142)增加時，被利用的LED140數目則會藉由切換入額外的LED段175而對應地增加。以此方式，LED140應用則實質會追蹤或對應AC線電壓，以致於可將適當電流維持經過LED140(例如：在LED裝置規格內)，其係在沒有複雜能量儲存裝置與沒有複雜功率轉換裝置之下允許整流AC線電壓的全應用。此設備100架構與切換方法從而提供更高效率、增加LED140利用率，並且允許許多、通常更小LED140的使用，其係可同樣地提供更高效率的光輸出與更好的熱耗散與管理。此外，由於切換頻率，經由LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑所改變的輸出亮度，其係通常不被一般的人眼觀察者所察覺。
當沒有平衡電阻時，在時間象限〝Q1〞146內(整流AC電壓增加)從切換前到切換後的電流躍變係(方程式1)：，其中〝V切換〞係當切換發生時的線電壓，〝Rd〞係一個LED140的動態阻抗，〝N〞係在將另一LED段175切換以前在該串聯LED140電流路徑中的LED140數目，且△N係被切換入該串聯LED140電流路徑之額外LED140的數目。相似的方程式可當電壓在時間象限〝Q2〞147內減少時被取得。(當然，電流躍變從未使電流變為負，其因為在此情形中二極體電流將只跳到零。)方程式1意指藉由相較實施LED140的數目而使△N變小，或藉由使LED具有比較高的動態阻抗，或兩者而可將電流躍變減少。
在示範性實施例中，在第二時間象限〝Q2〞147中，當整流AC線電壓減少，被儲存的區間、電壓或其它參數資訊則可被應用以呈 相反順序(例如：〝反射〞)將對應LED段175相繼切換出該串聯LED140電流路徑，其係以將所有LED段175切換入該串聯LED140電流路徑(在Q1結束時)並且將對應LED段175切換出開始，直到只有一個(LED段1751)留在該串聯LED140電流路徑為止。持續參考圖2，在時間區間148n內係為接在AC循環之峰值或波峰後的區間，所有LED段175會被切換入該串聯LED140電流路徑(所有切換器110會關閉且沒有任何LED段175會被旁通)，電流(〝Is〞)會流經所有LED段175並從其預定或所選峰值電流水平Ip減少。由於使用該儲存區間，電壓或其它參數資訊，譬如對應的時間區間或電壓水平，當對應的時間數量已經消逝或者整流AC輸入電壓已經減少到儲存電壓水平或其它儲存參數水平已被達到時，控制器120會藉由開啟切換器110n-1與使剩餘切換器110維持關閉、從而開始時間區間148n-1而切換出下一LED段175n。在下一時間區間148n-1內，除了LED段175n外的所有LED段175仍被切換入該串聯LED140電流路徑，電流Is會流經這些LED段175且再度從預定或所選峰值電流水平Ip減少。由於使用所儲存區間資訊，同樣譬如對應的時間區間或電壓水平，當對應的時間數量已經消逝，電壓水平已經達到或其它儲存參數水平已達到時，控制器120藉由開啟切換器110n-2、關閉切換器110n-1與使剩餘切換器110維持關閉、從而開始時間區間148n-2而切換出下一LED段175n-1。當整流AC電壓水平減少時，此過程會持續直到只有一個LED段1751留在該串聯LED140電流路徑，時間區間1481且該切換過程可再度開始，其在下一第一時間象限〝Q1〞146內將額外LED段175相繼切換入該串聯LED140電流路徑。
如上述，許多不同參數可被應用以提供被用來在第二時間象限〝Q2〞147中切換控制的區間資訊，譬如時間區間(以時間為單位或以裝置時脈循環數為單位等)、電壓水平、電流水平等。此外，使用於時間 象限〝Q2〞147的區間資訊係在最近先前第一時間象限〝Q1〞146所決定的資訊，或根據其它示範性實施例可被調整或修改，如以下參考圖23的更詳細討論，譬如以提供增加的功率因子校正、當LED140之溫度在使用期間內增加時來改變臨界值、數位過濾以減少在所提供AC線電壓中的雜訊、不對稱性、令人不欲電壓增加或減少、在平常過程的其它電壓變化等等。此外，種種計算亦可被進行，譬如時間計算與估計，例如為功率因子校正目的譬如是否有充分時間留在已知區間中以使LED140電流水平達到Ip。種種其它過程亦可發生，譬如限制在該事件的電流Ip係為或變得超前，或其它電流管理，譬如用於吸取足夠電流以連接譬如調光切換的種種裝置。
此外，額外切換計畫亦可被應用於示範性實施例中，除顯示於圖2的相繼切換外。例如依據真實時間資訊，譬如在整流AC電壓水平中所測量到的增加，額外的LED段175可被切換入，例如且不限於譬如從兩個LED段175躍變到五個LED段175，相似非連續性的切換係可用於電壓降等等，以致於任何型態的切換、連續、非連續等等以及就任何型態發光效果而言，譬如全亮度、調光亮度、特殊效果與色溫，其係均在本申請發明的範圍內。
另一切換變化則顯示於圖3中，譬如用於調光應用。如圖所示，並沒有進行在下一第一時間象限〝Q1〞146內將額外LED段175連續切換入該串聯LED140電流路徑，而種種LED段175的組合則會被省略。就此一應用而言，整流AC輸入電壓可被相位調變，例如在第一部份或部份的(例如：30-70度)每一半循環AC循環內沒有任何電壓被提供，而更實質的電壓躍變則隨後發生在那相位上(在圖3的143)。替代地，在時間區間145n-1內，除了LED段175n外的所有LED段175會被切換入該串聯LED140電流路徑，而電流Is則會比較非常緩慢地增加到Ip，從而 改變平均LED140電流並且減少輸出亮度水平。雖然沒有被個別顯示，但是LED段175的類似省略則可在Q2中進行，其係同樣造成輸出亮度水平的減少。那些熟諳該電子技藝者將會承認無數不同切換組合係可被實施以得到此亮度調光，除了所顯示外，而且所有此些變化均在所申請發明的範圍內，包括修改每一區間內的平均電流值、或每一區間內的脈衝寬度調變，除了所顯示的切換方法以外。
那些熟諳電子技術者將承認可在本申請發明範圍內實施的無數不同切換區間計畫與對應的切換方法。例如，可個別將已知切換區間預定或另外事先決定以用於每一LED段175，其係且相等或不等於其它切換區間；切換區間可被選擇或程式化為相等以用於每一LED段175；切換區間可被動態地決定以用於每一LED段175，譬如用於希望或所選的發光效果；依據測量參數的反饋，譬如電壓或電流水平，切換區間可被動態決定以用於每一LED段175；切換區間可被動態決定或預定以提供每一LED段175的相等電流；切換區間可被動態決定或預定以提供不相等的電流給每一LED段175，譬如用於希望或所選發光效果等等。
同樣應該注意：種種示範性設備實施例可被顯示為包括整流器105，其係一種選擇但非必要。那些熟諳該技藝者將承認該示範性實施例可使用非整流AC電壓或電流來實施。此外，示範性實施例亦可使用呈相反極性(或相反方向)連接的一或更多LED段175、或以呈第一極性(方向)來連接的一組LED段175與呈第二極性(相反或反並聯方向)來連接的另一組LED段175來架構，以致例如且不受限的每一個均可在不同半循環的非整流AC循環內接收電流。以該實例來持續，第一組LED段175可被切換(例如：連續或呈其它順序)，以在第一半循環非整流AC循環內形成第一LED140電流路徑，且呈相反方向或極性來排列的第二組LED段175可被切換(例如：連續或呈其它順序)，以在第二半循環非整流AC 循環內形成第二LED140電流路徑。
進一步以該實例來持續，就非整流AC輸入電壓，就第一半循環AC循環係現在被分為Q1與Q2，在做為第一部份或部份AC電壓區間的Q1期間內，種種實施例可提供用來切換第一複數段發光二極體以形成第一串聯發光二極體電流路徑，且在做為第二部或部份AC電壓區間的Q2期間內，將第一複數段發光二極體切換出第一串聯發光二極體電流路徑。然後，就第二半循環AC循環而言，其係現在可對應地分為Q3部或部份與Q4部或部份(個別等於Q1與Q2，但卻具有相反極性)，在AC電壓區間的第三部分內(Q3)，種種實施例可提供用來切換第二複數段發光二極體以形成第二串聯發光二極體電流路徑，其係具有與形成在第一部份AC電壓區間中之串聯發光二極體電流路徑相反的極性，且在第四部份(Q4)AC電壓區間內將第二複數段發光二極體切換出第二串聯發光二極體電流路徑。所有此些變化均可被視為等同並且在本申請發明的範圍內。
如上述，示範性實施例亦可提供實質或明顯的功率因子校正。再度參考圖2，示範性實施例提供LED140電流可與輸入電壓水平VIN(149)大約實質同時達到峰值(141)。在種種實施例中，在切換入下一段前，譬如可造成電流減少的LED段175n，可決定假設將下一LED段175切換入該串聯LED140電流路徑下是否有充分時間維持在象限Q1以達到Ip。假如有充分時間維持在Q1，下一LED段175則會被切換入該串聯LED140電流路徑，且假如沒有則沒有任何額外的LED段175被切換入。在稍後情形，LED140電流會超過峰值Ip(沒有被個別顯示於圖2)，其所提供真實峰值LED140電流被維持在對應臨界值或其它規格水平下，譬如以避免對LED140或其它電路元件的潛在傷害。避免此些過量電流水平的種種電流限制電路係在下文有更詳細討論。
圖4係為顯示根據本發明教示所設計的第二示範性系統250、第二示範性設備200及第一示範性電壓感測器195A之方塊與電路圖。第二示範性系統250包含被耦合到交流(〝AC〞)線102之第二示範性設備200(也被等同稱為離線AC LED驅動器)。第二示範性設備200亦包含複數個LED140、複數個切換器110(例如以金氧半導體場效電晶體顯示)、控制器120A、電流感測器115、整流器105、電流調整器180(顯示做為一示範性實施例之運算放大器實施)、互補切換器111與112、及任選的第一示範性電壓感測器195A(以使用電阻器130與135之分壓器顯示)以用來提供感測輸入電壓水平到控制器120A。同樣任選，記憶體185及/或使用者界面190亦可如上述被包括。為簡化說明，DC電源電路125並沒有被個別顯示於圖4，但卻被包括在上述且在下文有更詳細討論的任何電路位置中。
第二示範性系統250與第二示範性設備200會類似以上所討論第一系統50與第一設備100來操作，直到LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑為止，但卻應用不同反饋機制與不同切換實施情形以允許對每一組LED段175之峰值電流的個別控制(例如：LED段1751的第一峰值電流；LED段1751與1752的第二峰值電流；LED段1751、1752與1753的第三峰值電流；經由所有LED段1751至175n的第n峰值電流水平)。更特別，來自電流感測器115之所測到或另外決定的電流水平Is的反饋會被提供到電流調整器180的對應反相端，其係以電流調整器1801、1802、1803至180n來顯示以提供電流調整的運算放大器來實施。每一對應組LED段175用的所希或所選峰值電流水平以Ip1、Ip2、Ip3至Ipn來顯示，其係藉由控制器120A被提供(經由輸出1701、1702、1703至170n)到電流調整器180的對應非反相端。每一電流調整器1801、1802、1803至180n的輸出會被耦合到對應切換器1101、1102、1103至110n的閘 極且此外，互補切換器111(1111、1112、1113至111n)與112(1121、1122、1123至112n)每一個所具有的閘極均被耦合到並受到控制器120A所控制(經由用於切換器111的輸出1721、1722、1723至172n以及經由用於切換器112的輸出1711、1712、1713至171n)，從而提供三態控制以及更細粒的電流調整。第一線性控制模組可被提供於沒有任何互補切換器111與112開啟且切換器110被對應電流調整器180所控制的時候，其係將從電流感測器115反饋的電流Is與控制器120所提供的組峰值電流水平相比較，從而使電流出入經過切換器110與對應組LED段175。第二飽和控制模組可被提供於互補切換器111開啟且對應切換器112關閉的時候。第三失效控制模組可被提供於互補切換器112開啟且對應切換器111關閉的時候，以致於電流無法流經對應切換器110。第二示範性系統250與第二示範性設備200所提供的控制允許在驅動對應組LED段175時的彈性，其係具有電流與傳導時間的個別化設定，包括但不限於將一組LED段175全部省略。
圖5係顯示根據本發明教示所設計第三示範性系統350與第三示範性設備300的方塊與電路圖。第三示範性系統350同樣包含耦合到交流(〝AC〞)線102的第三示範性設備300(等同亦稱為離線ACLED驅動器)。第三示範性設備300包含複數個LED140、複數個切換器110(例如以金氧半導體場效電晶體顯示)、控制器120B、電流感測器115、整流器105及任選的電壓感測器195(以電壓感測器195A顯示，使用電阻器130與135之一分壓器)係用來提供感測輸入電壓水平到控制器120B。同樣任選，記憶體185及/或使用者界面190亦可如以上討論被包括。為能輕易顯示，DC電源電路125並沒有被個別顯示於圖5，卻被包括在以上討論且在下面有更詳細討論的任何電路位置中。
雖然僅以三個切換器110與三個LED段175顯示，但此系 統350與設備300架構則可被輕易延伸到額外LED段175或減少到較少數目的LED段175。此外，雖然分別以在LED段1751、1752與1753中一個、兩個與四個LED140來顯示，但在任何已知LED段175中的LED140數目則更高、更低、相等或不相等，且所有此些變化均在本申請發明範圍內。在此示範性設備300與系統350中，每一切換器110會被耦合到對應LED段175的每一對應端，亦即切換器1101的汲極會被耦合到LED段1751的第一端(在LED1401的陽極)且切換器1101的源極會被耦合到LED段1751的第二端(在LED1401的陰極)；切換器1102的汲極會被耦合到LED段1752的第一端(在LED1402的陽極)且切換器1102的源極會被耦合到LED段1752的第二端(在LED1403的陰極)；且切換器1103的汲極會被耦合到LED段1753的第一端(在LED1404的陽極)且切換器1103的源極會被耦合到LED段1753的第二端(在LED1407的陰極)。在此電路架構中，切換器110允許將所選LED段175旁通及阻斷電流流動兩者，僅造成使用三個切換器110而非七個切換器的七個電路狀態。此外，切換區間可被事先選出或動態決定以提供任何所選利用率或工作負荷，譬如用於每一LED段175的實質平衡或相等的工作負荷，每一LED段175係被耦合入該串聯LED140電流路徑以用於AC半循環內的相同區間，且每一LED段175則承載實質或大約相同電流。
表1概述示範性設備300與系統350的不同電路狀態。在表1中，如更普通情形，其中〝N〞等於LED140的某個整數數目，LED段1751具有〝1N〞個數目的LED140，LED段1752具有〝2N〞個數目的LED140且LED段1753具有〝3N〞個數目的LED140，最後一列則提供圖5所示的更明確情形(N=1)，其中LED段1751具有一個LED140，LED段1752具有兩個LED140，且LED段1753具有四個LED140。
在狀態一時，電流會流經LED段1751(當在旁通路徑中，切換器1101關閉且電流被阻斷)以及經切換器1102、1103。在狀態二時，電流會流經切換器1101、LED段1752與切換器1103。在狀態三時，電流會流經LED段1751、LED段1752與切換器1103等，如表1所提供。應注意：如以上關於圖1與2所說明，切換區間與切換狀態可被提供用於示範性狀態300與系統350，以致當整流AC電壓增加時，有更多LED140會被耦合入該串聯LED140電流路徑，且當整流AC電壓減少時，對應數目的LED140會被旁通(切換出該串聯LED140電流路徑)，電流變化亦可使用方程式1來成形。同樣應注意：藉由改變LED段175的數目及在每一此LED段175內LED140的數目以用於示範性設備300與系統350，事實上任何組合與數目的LED140可如必要或所希被切換為開啟與關閉，以用於任何對應的發光效果、電路參數(例如：電壓或電流水平)等。同樣應注意：就此示範性架構的所有切換器110均不應被同時開啟與實施。
圖6係顯示根據本發明教示所設計第四示範性系統450與第四示範性設備400之方塊與電路圖。第四示範性系統450亦包含被耦合到交流(〝AC〞)線102之第四示範性設備400(同樣等同稱為離線AC LED驅動器)。第四示範性設備400亦包含複數個LED140、複數個(第一或〝高側〞)切換器110(如以金氧半導體場效電晶體顯示)、控制器120C、電流感測器115、整流器105、複數個(第二或〝低側〞)切換器210、複數個隔離(或阻斷)二極體205、及任選的電壓感測器195(以電壓感測器195A顯示，分壓器)，用來提供感測輸入電壓水平到控制器120B。同樣任選，記憶體185及/或使用者界面190亦可如上討論被包括。
在無數組合中，第四示範性系統450與第四示範性設備400提供用於LED段175串聯與並聯架構兩者。雖然為能夠輕易地說明與解釋，在圖6中以每一LED段175中四個LED段175與兩個LED140來顯示，然那些熟諳電子技術者將承認該架構可被輕易地延伸到額外的LED段175或減少到較少數目的LED段175，且在任何已知LED段175中的LED140數目可以更高、更低、相等或不等，且所有此些變化均可在本申請發明範圍內。不管怎樣，就此些組合而言具有偶數個LED段175是令人所希。
以切換器1101、1102與1103顯示之(第一)切換器110如所示係被對應耦合到對應LED段175的第一LED140與隔離二極體205。以切換器2101、2102與2103顯示之(第二)切換器210係對應地耦合到對應LED段175的最後LED140與電流感測器115(或例如到接地電位117、或到另一感測器、或到另一節點)。每一切換器210的閘極被耦合到(且在控制下)控制器120c之以2201、2202與2203顯示的對應輸出220。在此第四示範性系統450與第四示範性設備400，每一切換器110與210皆進行電流旁通功能以致當切換器110及/或210開啟並實施時，電流會流經 對應切換器且旁通到剩餘(或對應)的一或更多LED段175。
在第四示範性系統450與第四示範性設備400中，任一LED段175可被個別控制或結合其它LED段175。例如且不受限，當切換器2101開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流僅會被提供到LED段1751；當切換器1101與2102開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流僅會被提供到LED段1752；當切換器1102與2103開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流僅會被提供到LED段1753；且當切換器1103開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流僅會被提供到LED段1754。
同樣例如且不受限，任一LED段175可被架構在任一串聯組合以形成串聯LED140電流路徑，譬如：當切換器2102開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流則僅會被提供到串聯的LED段1751與LED段1752；當切換器1102開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流則僅會被提供到串聯的LED段1753與LED段1754；當切換器1101與2103開啟且剩餘切換器110與210關閉時，電流則僅會被提供到串聯的LED段1753與LED段1753等等。
此外，許多種類的並聯與串聯組合LED段175亦為有效。例如且同樣不受限，當所有切換器110與210開啟時，所有LED段175會被並聯架構，從而提供複數個並聯的LED140電流路徑；當切換器1102與2102開啟且剩餘切換器110與210關閉時，LED段1751與LED段1752會被彼此串聯以形成第一串聯LED140電流路徑，LED段1753與LED段1754會被彼此串聯以形成第二串聯LED140電流路徑，且這兩串聯組合可進一步彼此並聯(LED段1751與LED段1752的串聯組合會並聯串聯組合LED段1753與LED段1754)以形成並聯LED140電流路徑，其係包含兩串聯LED140電流路徑的並聯組合；且當所有切換器110與210關閉時， 所有LED段175會被架構以形成一串聯LED140電流路徑，以作為連接到整流AC電壓的一串LED140。
同樣應注意：藉由改變LED段175的數目及在每一此LED段175內LED140的數目以用於示範性設備400與系統450，事實上，任何組合與數目的LED140可如必要或所希望被切換為開啟與關閉，以用於任何對應的發光效果、電路參數(例如：電壓或電流水平)等等，如以上所討論，譬如用於藉由增加在串聯、並聯、或兩者、在任何組合中耦合的LED140數目來實質追蹤整流AC電壓水平。
圖7係顯示根據本發明教示所設計之第五示範性系統550與第五示範性設備500的方塊與電路圖。第五示範性系統550與第五示範性設備500在結構上類似且操作上實質類似第一示範性系統50與第一示範性設備100，且在範圍內彼此不同，第五示範性系統550與第五示範性設備500則進一步包含(第二)感測器225(除了電流感測器115外)，其係經由控制器輸入230而提供所選反饋到控制器120D，並且同樣包含DC電源電路125C以顯示另一示範性電路位置，以用於譬如電源。圖7同樣一般顯示輸入電壓感測器195。輸入電壓感測器195亦可以分壓器來實施，其係使用電阻器130與135。就此示範性實施例而言，DC電源電路125C係以串聯最後LED段175n來實施，且示範性第三示範性DC電源電路125C則參考圖20討論如下。
例如且不受限，第二感測器225係為光學感測器或熱感測器。持續該實例，在示範性實施例中，第二感測器225係提供反饋到控制器120D的光學感測器，其係有關於從LED140發出的光線，該複數個LED段175包含不同型態的LED140，其係具有不同發光頻譜，譬如具有波長在紅色、綠色、藍色、琥珀色等可見光範圍中的發光。例如：LED段1751 包含紅色LED140，LED段1752包含綠色LED140，LED段1753包含藍色LED140，另一LED段175n-1包含琥珀或白色LED140等等。同樣例如：LED段1752包含琥珀或紅色LED140，同時其它LED段175包含白色LED140等等。如上述，在此些示範性實施例中，由於使用來自光學第二感測器225的反饋，複數個時間期間t1至tn可藉由控制器120D來決定以用於切換電流(經過切換器110)，其係對應所希或所選建築發光效果，譬如周圍或輸出顏色控制(亦即：對色溫的控制)，以致於電流能夠被提供經過對應的LED段175以提供在對應波長的對應發光，譬如紅色、綠色、藍色、琥珀色、白色與此些波長的對應組合(例如：黃色為紅色與綠色的組合)。那些熟諳該技藝者將承認無數切換模式與型態的LED係可被應用以得到任何所選發光效果，其中任一者或全部均在所申請發明範圍內。
圖8係顯示根據本發明教示所設計之第六示範性系統650與第六示範性設備600的方塊與電路圖。第六示範性系統650包含耦合到AC線102的第六示範性設備600(亦等同地稱為離線AC LED驅動器)。第六示範性設備600亦包含複數個LED140、複數個切換器110(例如，亦以金氧半導體場效電晶體顯示)、控制器120E、(第一)電流感測器115、整流器105、及任選的的電壓感測器195，以用來提供感測輸入電壓水平到控制器120。同樣任選，記憶體185及/或使用者界面190亦可如以上所討論被包括。
作為任選性元件，第六示範性設備600進一步包含電流限制電路260、270或280，亦可包含界面電路240，亦可包含電壓感測器195，且亦可包含溫度保護電路290。電流限制電路260、270或280可被應用來避免在LED140電流中的潛在大幅增加，譬如假如整流AC電壓變得異常高，同時複數個LED140被切換入該串聯LED140電流路徑時。在控制器120E控制下，電流限制電路260、270或280是主動且可具有偏 壓或運算電壓，或為被動且不依賴控制器120E與任何偏壓或運算電壓。雖顯示三個位置與電流限制電路260、270或280的許多不同實施例，但應該理解：電流限制電路260、270或280中只選出一個用於任何已知裝置實施過程。電流限制電路260位於第六示範性設備600的〝低側〞，其在電流感測器115(節點134)及切換器110來源(且同樣最終LED140n的陰極)(節點132)間；等同地，此電流限制電路260亦可被放置在電流感測器115與接地電位117(或整流器105的回波路徑)間。替代地，電流限制電路280放置在第六示範性實施例600的〝高側〞，在節點131與串聯LED140電流路徑之第一LED1401的陽極間。當作另一替代物，電流限制電路270可被應用於第六示範性設備600的〝高側〞與〝低側〞間，其被耦合於頂軌(節點131)與接地電位117(或電流感測器115的低或高(節點134)側或另一電路節點，包括節點131)間。電流限制電路260、270與280可被實施於許多不同架構，且可被提供於第六示範性設備600內的許多不同位置(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)，許多示範性電流限制電路260、270與280係參考圖9-12來顯示與討論。
界面電路240係被應用來以先前技術切換器來提供向後(或回歸)相容性，譬如可提供相位調變調光控制並需要最小的握持或閂鎖電流之調光切換器285以用於適當操作。在AC循環內的種種狀況與不同時間上，一或更多LED140會或不吸引此最小握持或閂鎖電流，其造成此一調光切換器285的不適當操作。因為裝置製造器一般不會事先知道譬如第六示範性設備600的發光裝置是否將以調光切換器285應用，所以界面電路240則可被包括在發光裝置。示範性界面電路240一般將監視LED140電流，且假如小於預定臨界值(例如：50毫安)係將吸引更多電流經過第六示範性設備600(或者任一個其它設備100、200、300、400、500、700、800、 900、1000、1100、1200、1300)。示範性界面電路240可在種種不同架構中被實施，其係並且可被提供在第六示範性設備600內(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的許多不同位置，數個示範性界面電路240參考圖13-17來顯示與討論。
電壓感測器195可被應用來感測來自整流器105之整流AC電壓的輸入電壓水平。示範性輸入電壓感測器195亦可以使用電阻器130與135之分壓器來實施，誠如以上討論。電壓感測器195可在許多不同架構中被實施，且可被提供在如該電子技術中已知或變為已知之第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的種種不同位置中，除了先前所示分壓器外，所有此些架構與位置均可被視為等同與在本申請發明的範圍內。
溫度保護電路290可被應用以檢測預定臨界值上溫度的增加，且假如此一溫度增加發生，則為減少LED140電流並從而提供某種程度的保護以使示範性設備600免於潛在的溫度相關傷害。示範性溫度保護電路290可被實施於種種不同架構中，並可被提供於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)內的種種不同位置，示範性溫度保護電路290A係參考圖11來顯示與討論。
圖9係顯示根據本發明教示所設計第一示範性電流限制器260A的方塊與電路圖。示範性電流限制器260A可被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝低側〞而在節點134與132間，其係〝主動〞電流限制電路。預定或動態決定的第一臨界電流水平(〝ITH1〞)(例如：用於 所選規格的高或最小電流水平)藉由控制器120E(輸出265)被提供到誤差放大器181的非反相端，其係比較臨界電流ITH1(相較對應電壓)對經過LED140(來自電流感測器115)的電流Is(同樣相較對應電壓)。當來自LED140的電流Is小於臨界電流ITH1時，誤差放大器181的輸出會增加且高到足以將切換器114(亦稱為通過元件)維持在開啟狀態並允許電流Is流動。當經過LED140的電流Is增加到大於臨界電流ITH1時，誤差放大器181的輸出會減少到線性模式，以控制(或出入)呈線性模式的切換器114且提供一減少水平的電流Is流過。
圖10係顯示根據本發明教示所設計第二示範性電流限制器270A的方塊與電路圖。示範性電流限制器270A係被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞而在節點117(電流感測器115的低側)與在節點132(最後串聯LED140n的陰極)間，且為〝被動〞電流限制電路。第一電阻器271與第二電阻器272會被串聯耦合以形成被耦合於節點131(例如：整流器105的正端點)與切換器116閘極(亦稱為通過元件)間的一偏壓網路，且在基本操作偏壓期間內，該切換器116呈傳導模式。NPN電晶體274係在其集極上被耦合到第二電阻器272，且經過其基極-射極接點而被耦合到電流感測器115。在該事件中，經過電流感測器115(例如電阻器165)的電壓降會達到電晶體274之基極-射極接點的擊穿電壓，電晶體274會開始實施、控制(或出入)呈線性模式的切換器116，且提供以使減少水平的電流Is流過。應注意：此第二示範性電流限制器270A並不需任何操作性(偏壓)電壓來操作。齊納二極體273則用來限制電晶體(FET)116的閘極對源極電壓。
圖11係顯示根據本發明教示所設計第三示範性電流限制器電路270B與溫度保護電路290A的方塊與電路圖。示範性電流限制器 270B亦可被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞而在節點117(電流感測器115的低側)、節點134(電流感測器115的高側)與節點132(最後串聯LED140n的陰極)間，且為〝被動〞電流限制電路。第三示範性電流限制器270B包含電阻器283；齊納二極體287；與以電晶體(FET)291與NPN雙極接面電晶體(BJT)293顯示的兩切換器或電晶體。操作時，電晶體(FET)291通常開啟並實施LED140電流(在節點132與134間)，偏壓則由電阻器283與齊納二極體287提供。經過電流感測器115(在節點134與117間)的電壓會使電晶體293的基極射極接面產生偏壓，且在LED140電流超過預定界限時，此電壓將會高到足以開啟電晶體293，其將節點288(與電晶體(FET)291的閘極)拉向接地電位並減少經過電晶體(FET)291的傳導，從而限制LED140的電流。齊納二極體287用來限制電晶體(FET)291的閘極至源極電壓。
示範性溫度保護電路290A包含第一電阻器281與第二、具分壓器架構之溫度相依電阻器282；齊納二極體289與287；及以FET292與291顯示之兩切換器或電晶體。當操作溫度增加時，電阻器282的電阻會增加以增加被施加到電晶體(FET)292閘極的電壓，其亦將節點288(與電晶體(FET)291的閘極)拉向接地電位且減少經過電晶體(FET)291的傳導，從而限制LED140電流。齊納二極體289亦用來限制電晶體(FET)292的閘極至源極電壓。
圖12係顯示根據本發明教示所設計第四示範性電流限制器280A的方塊與電路圖。電流限制電路280A位於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞上而在節點131與串聯LED140電流路徑之第一LED1401的陽極間，且進一步被耦合到節點134(電流感測器115的高側)。 第四示範性電流限制器280A包含以電阻器301實施之第二電流感測器；齊納二極體306；與以電晶體(P-型FET)308與電晶體(PNP BJT)309顯示之兩切換器或電晶體(以及任選的第二電阻器302，被耦合到節點134(電流感測器115的高側))。經過第二電流感測器301的電壓會使電晶體309的射極-基極接面產生偏壓，且在LED140電流超過預定限制的事件中，此電壓將高到足以開啟電晶體309，其係將節點307(以及電晶體(FET)308的閘極)拉向更高的電壓並且減少經過電晶體(FET)308的傳導，從而限制LED140電流。齊納二極體306則用來限制電晶體(FET)308的閘極-至-源極電壓。
如上述，界面電路240係被用來以先前技術切換器提供向後(或回歸)相容性，譬如調光切換器285可提供相位調變調光控制並需要最小的握持或閂鎖電流以用於適當操作。示範性界面電路240可被實施於許多種種不同架構，並且可被提供於示範性設備100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300內的許多種種不同位置，包括那些在以下顯示與討論者。
圖13係顯示根據本發明教示所設計第一示範性界面電路240A的方塊與電路圖。示範性界面電路240A可被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞而在節點134(電流感測器115的高側)或在另一低側節點132間。第一示範性界面電路240A包含第一與第二切換器118與119及誤差放大器(或比較器)183。以切換器(FET)119顯示的傳輸元件會被耦合到額外的一或更多LED140(其並聯該串聯LED140電流路徑)，其以LED 140p1至140pn顯示以當被傳導時能夠提供有用的光線輸出且避免切換器119中無效的功率耗損。預定或動態決定的第二臨界電流水平(〝ITH2〞)(例如：用於調光器285的最小握持或 閂鎖電流水平)係藉由控制器120E(輸出275)被提供到誤差放大器(或比較器)183的非反相端，其比較臨界電流ITH2(相較對應電壓)與經過LED140(來自電流感測器115)的電流水平Is(亦相較對應電壓)。控制器120E亦接收來自電流感測器115之電流水平Is的資訊(例如：如電壓水平)。當經過LED140的電流Is大於臨界電流ITH2時，譬如最小握持或閂鎖電流，控制器120E會開啟切換器118(連接到切換器119的閘極)，將切換器119有效關閉並使第一示範性界面電路240A的電流汲取能力失效，以致於第一示範性界面電路240A無法吸取任何額外電流。當經過LED140的電流Is小於臨界電流ITH2時，譬如小於最小握持或閂鎖電流，控制器120E會關閉切換器118且切換器119會藉由誤差放大器(或比較器)183的輸出而呈線性模式操作，其係允許額外電流Is流經LED140P1至140Pn與切換器119。
圖14係顯示根據本發明教示所設計第二示範性界面電路240B的電路圖。示範性界面電路240B可被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞間，譬如耦合經過在節點134與117上的電流感測器115(以電阻器165實施)。第二示範性界面電路240B包含第一與第二與第三電阻器316、317；齊納二極體311(來箝位電晶體319的閘極電壓)；及以N型FET319與電晶體(NPN BJT)314顯示之兩切換器或電晶體。當經過LED140的電流Is比臨界電流ITH2大時，譬如最小握持或閂鎖電流，電壓可產生經過電流感測器115(以電阻器165來實施)，以使電晶體314的基極-射極接面產生偏壓，使或維持電晶體314開啟與實施而將節點318拉至節點117的電壓，在此情形中係為接地電位，以有效使或維持電晶體319關閉且沒有實施，以使第二示範性界面電路240B的電流吸取能力失效而無法汲取任何額外電流。當經過 LED140的電流Is小於臨界電流ITH2時，譬如小於最小握持或閂鎖電流，經過電流感測器115(以電阻器165來實施)所產生的電壓則不足以使電晶體314的基極-射極接面產生偏壓，且無法開啟電晶體314或將它維持於一個開啟且實施的狀態。經過電阻器316產生的電壓會將節點318向上拉到高電壓，開啟電晶體319，其係允許額外電流Is流經電阻器317與電晶體319。
圖15係顯示根據本發明教示所設計第三示範性界面電路240C的電路圖。示範性界面電路240C可如上所說明地被架構與放置以用於第二示範性界面電路240B，其係並且包含額外電阻器333與阻斷二極體336，以避免經過二極體311的潛在放電路徑及避免允許電流路徑不會經過電流感測器115(以電阻器165實施)。
圖16係顯示根據本發明教示所設計第四示範性界面電路240D的方塊與電路圖。示範性界面電路240D亦被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞間，譬如耦合經過在節點134與117上的電流感測器115(以電阻器165實施)。第四示範性界面電路240D包含第一、第二與第三電阻器321、322與323；齊納二極體324(來箝位電晶體328的閘極電壓)；阻斷二極體326；運算放大器(〝op amp〞)325及以N型FET328與NPN BJT329顯示之兩切換器或電晶體。運算放大器325將產生經過電流感測器115(以電阻器165實施)的電壓差放大，並允許使用具有比較低阻抗或電阻的電流感測器115。當經過LED140的電流Is比臨界電流ITH2大時，譬如最小握持或閂鎖電流，此放大電壓(使電晶體329的基極-射極接面產生偏壓)會使或維持電晶體314開啟與實施，其係將節點327拉向節點117的電壓，在此情形中係為接地電位，以有效地使或維持電晶體328關閉並且沒有實施，以使第二示範性界 面電路240C的電流吸取能力失效而無法汲取任何額外電流。當經過LED140的電流Is小於臨界電流ITH2時，譬如小於最小握持或閂鎖電流，放大電壓則不足以使電晶體329的基極-射極接面產生偏壓，並且無法開啟電晶體329或將它維持在一個開啟且傳導的狀態。經過電阻器321產生的電壓會將節點327向上拉到高電壓，開啟電晶體328，其係允許額外電流Is流經電阻器322與電晶體328。
圖17係顯示根據本發明教示所設計第五示範性界面電路240E的方塊與電路圖。示範性界面電路240E可如上述被架構與放置以供第四示範性界面電路240D，且包含額外電阻器341與切換器351(由控制器120控制)。就此第五示範性界面電路240E，種種LED段175亦可被用以汲取充分電流而導致經過LED140的電流Is大於或等於臨界電流ITH2。當操作時，LED140峰值電流(Ip)比臨界電流ITH2大一明顯或合理幅度，譬如2-3倍的臨界電流ITH2。當LED段175被切換入該串聯LED140電流路徑時，不管怎樣，LED140電流最初會小於臨界電流ITH2。於是，當LED段1751(不需任何剩餘LED段175)最初被實施且具有小於臨界電流ITH2的電流時，控制器120關閉切換器351且允許電晶體328將額外電流放射經過電晶體322，直到LED140電流大於臨界電流ITH2且電晶體329將節點327往回拉到低電位為止。因此，控制器將切換器351維持在開啟位置且LED段1751則提供足夠的電流以維持經過LED段175。
於是，為避免LED140電流水平隨著下一LED段175被切換入該串聯LED140電流路徑而落到臨界電流ITH2以下，當此下一LED段175被切換入該串聯LED140電流路徑時，譬如LED段1752，控制器120會允許兩切換器110開啟並且實施，在此情形中切換器1101與1102兩者允許充分的LED電流140持續流經LED段1751，同時使電流在LED段1752中增加。當充分電流同樣流經LED段1752時，切換器1101會關 閉而只有切換器1102持續開啟，且該過程會持續用於每一剩餘的LED段175。例如：當此下一LED段175被切換入該串聯LED140電流路徑時，譬如LED段1753，控制器120會允許兩切換器110開啟且實施，在此情形中切換器1102與1103兩者允許充分的LED電流140持續流經LED段1752，同時使電流在LED段1753中增加。
沒有個別顯示，可被應用的另一型態界面電路240可以固定電流源來實施，其係會在與經過LED140之電流Is無關之下汲取大於或等於臨界電流ITH2的電流，譬如最小握持或閂鎖電流。
圖18係顯示根據本發明教示所設計第一示範性DC電源電路125A的電路圖。如上述，示範性DC電源電路125可被用以提供DC功率，譬如Vcc，以由示範性設備100、200、300、400、500及/或600、700、800、900、1000、1100、1200、1300的其它元件使用。示範性DC電源電路125可被實施於種種不同架構，且可被提供於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的種種不同位置，除了在此所顯示與討論種種架構外，其中任一與全部均被等同考慮且在所申請發明範圍內。
示範性DC電源電路125A可實施於第六示範性實施例600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞間，譬如在節點134(電流感測器115的高側)或另一低側節點132或117。示範性DC電源電流125A包含以LED140v1、140v2至140vz顯示的複數個LED140、複數個二極體361、362與363、一或更多電容器364與365及任選切換器367(由控制器120控制)。當整流AC電壓(來自整流器105)增加時，電流會提供經過二極體361以將電容器365充電，經過LED140vn至140vz且經過二 極體362以將電容器364充電。輸出電壓Vcc會被提供於節點366上(亦即在電容器364上)。LED140vn至140vz會被選出以提供實質穩定或預定壓降，譬如18伏特，且提供另一發光源。當整流AC電壓(來自整流器105)減少時，電容器365會具有較高電壓，且經由LED140v1至140vm來放電，其係同樣提供另一發光源且應用可另外被耗散的發光能量以用來增加光線輸出效率。在輸出電壓Vcc變得比預定電壓水平或臨界值更高時，過電壓保護可藉由控制器120提供以關閉切換器367來減少電壓水平。
圖19係顯示根據本發明教示所設計第二示範性DC電源電路125B的電路圖。示範性DC電源電路125B亦被實施於第六示範性設備600(或任一其它設備100、200、300、400、500、700、800、900、1000、1100、1200、1300)的〝高側〞(節點131)與〝低側〞間，譬如在節點134(電流感測器115的高側)或另一低側節點132或117。示範性DC電源電路125B包含一切換器或電晶體(以N型金氧半導體場效電晶體顯示)374、電阻器371、二極體373、齊納二極體372、電容器376與任選切換器377(控制器120控制)。切換器或電晶體(金氧半導體場效電晶體)374被偏壓以由經過電阻器371產生的電壓傳導(並由齊納二極體372箝位)，以致於電流能夠提供經過二極體373而將電容器376充電。輸出電壓Vcc會被提供於節點378(亦即電容器376)。在該事件中，輸出電壓Vcc會變得比預定電壓水平或臨界值更高，過電壓保護亦可由控制器120所提供以將切換器377關閉以減少電壓水平。
圖20係顯示根據本發明教示所設計第三示範性DC電源電路125C的電路圖。示範性DC電源電路125C如上參考圖5所論可串聯最後LED段175n來實施。示範性DC電源電路125C包含切換器或電晶體(以N型金氧半導體場效電晶體顯示)381、比較器(或誤差放大器)382、隔離二極體386、電容器385、電阻器383與384(以分壓器架構)、與齊納二極體 387，並且使用控制器120所提供的參考電壓VREF。在操作期間，電流會流經隔離二極體386並將電容器385充電，輸出電壓Vcc則提供在節點388(電容器385)，齊納二極體387則用來抑制瞬變並在開始時避免電容器385溢流，其係通常具有匹配最大LED140電流的電流額定。以分壓器架構的電阻器383與384可被用來感測輸出電壓Vcc以由比較器382使用。當輸出電壓Vcc小於預定水平時(對應控制器120所提供的參考電壓VREF)，比較器382將電晶體(或切換器)381關閉以致大部分LED140電流可將電容器385充電。當輸出電壓Vcc達到預定水平(對應參考電壓VREF)時，比較器382將開啟電晶體(或切換器)381以允許LED140電流旁通到電容器385。當電容器385提供能量給偏壓源(輸出電壓Vcc)的時候，其係可被架構以在實質小於充電速率的速率上放電。此外，當在許多時間上電晶體(或切換器)381被切換成關閉以開始新循環時，比較器382亦可以某些遲滯現象架構以避免高頻率切換，且經過電容器385的AC漣波可藉由電容值與比較器的遲滯現象來縮小，其可由那些熟諳該電子技術者所輕易決定。
圖21係顯示根據本發明教示所設計示範性控制器120F的方塊圖。示範性控制器120F包含數位邏輯電路460、複數個切換驅動器電路405、類比至數位(〝A/D〞)轉換器410與415、及任選亦可包括記憶體電路465(例如：除或代替記憶體185)、調光控制電路420、比較器425與同時(同步)信號產生器430、Vcc產生器435(當另一DC功率電路沒有被提供在別處時)、啟動重設電路445、過低電壓檢測器450、過電壓檢測器455及時脈440(亦可被提供於晶片外或其它電路)。沒有個別顯示，額外元件(例如充電泵)可被用來供以切換器驅動器電路405電力，其可例如以緩衝器電路實施。種種選擇性元件可如必要或所希被實施，譬如在重設電路445、Vcc產生器435、過低電壓檢測器450與過電壓檢測器455上的功率，譬如除了或替代如以上討論的其它DC功率產生、保護與限制電 路。
A/D轉換器410可被耦合到電流感測器115以接收對應LED140電流的參數測量(例如：電壓水平)，並予以轉換成數位值以供數位邏輯電路460在決定時使用，除了別的以外還不論LED140電流是否達到預定峰值Ip。A/D轉換器415可被耦合到輸入電壓感測器195以接收對應整流AC輸入電壓VIN的參數測量(例如：電壓水平)，並予以轉換為數位值以同樣供數位邏輯電路460在決定時使用，除了別的以外還在將LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑時，如上所論。記憶體465(或記憶體185)可被用來儲存區間、電壓或被使用來在Q2期間內決定LED段175切換的其它參數資訊。由於使用LED140電流的數位輸入值、整流AC輸入電壓VIN及/或時間區間資訊(經由時脈440)，數位邏輯電路460提供控制給複數個切換驅動器電路405(以切換驅動器電路4051、4052、4053至405n顯示，其在控制器120的控制下對應每一切換器110、210或任一種種其它切換器)，以控制種種LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑(或入或出種種並聯路徑)，如以上所討論，譬如以實質追蹤VIN或提供所希發光效果(例如：調光或色溫控制)，其係參考圖23而討論如下。
例如以上所述，就第一方法而言，當整流AC輸入電壓VIN大約或實質接近零(其另外可為從負至正的零交叉而反之亦然，以用於非整流AC輸入電壓)(以在圖2與3中的144顯示，其在此可等同稱為實質零電壓或零交叉)，並將對應時脈循環數或時間值儲存在記憶體465(或記憶體185)中時，控制器120(使用比較器425、同步訊號產生器430與數位邏輯電路460)可決定象限Q1的開始並且提供對應的同步訊號(或同步脈衝)。在象限Q1內，控制器120(使用數位邏輯電路460)可將當LED140電流達到預定峰值Ip時所發生之整流AC輸入電壓VIN用的數位值儲存在記憶體 465(或記憶體185)中，以用於在串聯LED140電流路徑中的一或更多LED段175，並且提供對應訊號給複數個切換驅動器電路405以控制下一LED段175的切換，並重複這些測量與資訊儲存以供連續切換入每一LED段175。於是，電壓水平可被儲存以在切換入下一LED段175前對應當前(或第一)組LED段175的最高電壓水平，其亦實質等於包括所切換入下一LED段175之該組LED段175的最低電壓水平(以形成第二組LED段175)。在象限Q2內，當整流AC輸入電壓VIN減少時，LED140電流會從給定組LED段175的預定峰值Ip減少，接著當每一LED段175連續切換出該串聯LED140電流路徑時，LED140電流會回升到預定峰值Ip。於是在象限Q2內，控制器120(使用數位邏輯電路460)可從記憶體465(或記憶體185)汲取整流AC輸入電壓VIN用的數位值，其發生於當LED140電流事先達到第一組LED段175之預定峰值Ip時，對應第二組LED段175的最低電壓水平，且提供對應訊號給複數個切換驅動器電路405以控制LED段175從第二組LED段175切換出，以致於第一組LED段175現在能夠被連接且LED140電流能夠回到在電壓水平的預定峰值Ip，並且重複這些測量與資訊擷取，以用來連續切換出每一LED段175。
同樣例如以上所述，就第二、以時間為主的方法而言，控制器120(使用比較器425、同步訊號產生器430與數位邏輯電路460)亦可當整流AC輸入電壓VIN大約或實質接近零時決定象限Q1的開始並提供對應的同步訊號，並且將對應的時脈循環數或時間值儲存於記憶體465(或記憶體185)中。在象限Q1內，控制器120(使用數位邏輯電路460)可將數位值儲存在記憶體465(或記憶體185)中，以用於LED140電流達到在串聯LED140電流路徑中一或更多LED段175之預定峰值Ip的時間(例如：時脈循環數)或時候，並且提供對應的訊號到複數個切換驅動電路405以控制下一LED段175的切換入，並重複這些測量、時間數與資訊儲存以 用於連續切換入每一LED段175。控制器120(使用數位邏輯電路460)可進一步計算與儲存對應的區間資訊，譬如一給定組LED段175達到Ip所需的切換後時間區間(時脈循環數目或時間區間)，譬如藉由從達到Ip時的時脈數減去在切換時的時脈數。於是，時間與區間資訊可被儲存，其係對應給定(第一)組LED段175的切換時間及已知(第一)組LED段175達到Ip的時間，後者係對應下一(第二)組LED段的切換時間。在象限Q2內，當整流AC輸入電壓VIN減少時，LED140電流會從已知組LED段175的預定峰值Ip減少，接著當每一LED段175連續切換出該串聯LED140電流路徑時，LED140電流會回升到預定峰值Ip。於是在象限Q2內，控制器120(使用數位邏輯電路460)可從記憶體465(或記憶體185)汲取對應的區間資訊、計算下一LED段175被切換出該串聯LED140電流路徑的時間或時脈循環數、及提供對應訊號到複數個切換驅動器電路405以控制LED段175從第二組LED段175切換出，以致於第一組LED段175現在可被連接，且LED140電流會回到預定峰值Ip，並且重複這些測量、計算與資訊擷取以用於連續切換出每一LED段175。
就以示範性電壓為主與以時間為主的兩方法而言，控制器120(使用數位邏輯電路460)亦可實施功率因子校正。如以上參考圖2與3所述，當在Q1結束、整流AC輸入電壓VIN達到峰值(149)時，為功率效率，吾人希望使LED140電流也實質同時達到預定峰值Ip。於是，在切換入下一段(譬如LED段175n)前係可造成電流減少，控制器120(使用數位邏輯電路460)可決定在假如當現有組LED段175達到Ip時將那段(例如：LED段175n)切換入的情形下是否有充分時間留在Q1以供下一組LED段175達到Ip。假如由控制器120所計算有充分時間留在Q1的話(使用數位邏輯電路460)，控制器120將產生對應的訊號到複數個切換驅動器電路405以致下一LED段175能夠被切換入該串聯LED140電流路徑，且假 如沒有則沒有任何額外LED段175被切換入。在稍後情形中，LED140電流會超過峰值Ip(沒有被個別顯示於圖2)，其所提供的真實峰值LED140電流被維持於對應臨界值或其它規格水平以下，以便能夠避免對LED140或其它電路元件的潛在傷害，其亦可受到種種電流限制電路的限制以如上所論避免此些過量電流水平。
控制器120亦可實施為隨著應用於Q2的時間、區間、電壓與其它參數所調適，一般依據先前Q1中所進行最近組測量與決定。於是，當LED段175被切換出該串聯LED140電流路徑時，在LED140電流增加太多的情形中，譬如超過預定峰值Ip或超過預定幅度，LED段175可被切換回到該串聯LED140電流路徑以使LED140電流回到低於Ip或低於Ip加上預定幅度的水平。實質同時，控制器120(使用數位邏輯電路460)將調整時間、區間、電壓或其它參數資訊，譬如LED段175將切換出該串聯LED140電流路徑以使用於下一Q2之增加(增量)時間區間或減少(減量)電壓水平。
在示範性實施例中，隨後控制器120可感測整流AC電壓VIN且產生同步脈衝，其對應實質為零(或零交叉)的整流AC電壓VIN。控制器120(使用數位邏輯電路460)可測量或計算兩同步脈衝間的時間(整流時期，大約或通常與兩倍公共設施線頻率的倒數有關)，且隨後可將整流時期除以二以決定每一象限Q1與Q2的持續時期及Q1將結束的近似點。就一實施例而言，當達到Ip時不一定切換LED段175，在另一實施例中，該些象限可被大約或實質區分成相等區間以對應LED段175數〝n〞，以致於每一切換區間實質相同。在Q1期間內，控制器120隨後將對應訊號產生到複數個切換驅動器電路405，以致於連續LED段175能被切換入該串聯LED140電流路徑以供對應區間，且就Q2而言，控制器120隨後將對應訊號產生到複數個切換驅動器電路405，以致於能夠以相反(或鏡射) 順序將連續LED段175切換出該串聯LED140電流路徑以供對應區間，如以上所討論，而新的Q1則會在下一同步脈衝開始。
除產生或指派對應LED段175之數目〝n〞的實質相等區間外，還有許多不同其它方式可指派此些區間，其中任一或全部均可在所申請發明範圍內，例如且不限於種種LED段175的不相等區間時期以得到任何所希發光效果；如上述使用電流或電壓反饋之動態指定；提供用於每一LED段175用的實質相等電流，以致於每一段通常皆可大約對等被應用；提供用於每一LED段175的不相等電流，以得到任何所希發光效果或將AC線性能或效率最佳化或改善。
其它調光方法亦可在本申請發明範圍內。從圖3顯然可見，使用實質為零(或零交叉)的整流AC電壓VIN來決定象限Q1與Q2的持續期間，其將在相位調變調光情況中不同，且截流或消除第一部份的整流AC電壓VIN。於是，連續同步脈衝(零交叉)之間的時間可與儲存在記憶體465(或記憶體185)中的值互相比較，譬如用於50赫茲AC線的10毫秒或用於60赫茲AC線的8.36毫秒。當連續同步脈衝(零交叉)之間的時間與儲存在記憶體465(或記憶體185)中的相關或所選值大約或實質相同時(在預定變化內)，典型、非調光應用則可被顯示且操作可如先前所論來進行。當連續同步脈衝(零交叉)之間的時間小於儲存在記憶體465中(或記憶體185)的相關或所選值時(加或減預定變數或臨界值)，一調光應用則可被顯示。依據在連續同步脈衝(零交叉)間時間與儲存在記憶體465(或記憶體185)中相關或所選值之間的比較或差，LED段175的對應切換順序則可從記憶體465(或記憶體185)被決定或擷取。例如顯示於且以上參考圖3所論，該比較可顯示一45相位調變，其隨後可顯示有多少區間應被省略。如另一替代方式，一完整組LED段175可被切換入該串聯LED140電流路徑，而任何調光則可直接由所選相位調變提供。
同樣應注意：譬如高亮度LED之種種型態的LED140係可被相當深刻描述以用於此些調光應用。更特別，LED可被選擇以具有一特徵，亦即當其LED電流從零改變到允許最大電流時電壓則會改變超過2：1(假如可能)，以允許藉由AC線的相位調變來調光發光裝置。假定〝N〞個LED被傳導，整流AC電壓VIN則會上升，且當電流達到Ip時，下一LED段175則會被切換入該串聯LED140電流路徑，隨後剛剛在切換以前的電壓係為(方程式2)：VLED=VIN=N(VFD+Ip*Rd)
其中吾人使用LED以電壓(VFD)加電阻器模式來成型之事實。在開啟△N更多LED切換後，電壓會變為(方程式3)：V IN =(N+△N)(V FD +I after R d )
設定(方程式2與3)兩線電壓VIN相等而導致(方程式4)：
因此，為在下一LED段175的LED140被開啟以後，使電流為正，然後NIPRD>△NVFD，且更進一步地，假如我們希望電流能夠維持在住宅調光器的閂鎖電流(I閂鎖)以上的話，那麼(方程式5)：
從方程式5，我們可得到IP值，被稱為〝Imax〞，其係當下一LED段175被切換時可提供希望的I閂鎖電流(方程式6)：
從方程式(1)，我們將隨後發現在段切換時IP=I最大電流的值(方程式7)：
從將方程式6與7設定為彼此相等，我們隨後可決定臨界輸入電壓〝VINT〞產生I閂鎖電流於LED段175的值(方程式8)：V INT =N(F FD +I max R d )
方程式2至8呈現在沒有額外分洩電阻下以牆壁調光器來控制驅動器界面之過程的理論性背景，其可在控制器120(與其變化120A-120E)的控制下被實施於種種不同示範性設備內(100、200、300、400、500、600)。為了實施此控制方法，該設備(100、200、300、400、500、600)的種種一或更多個參數或特徵可被儲存於記憶體185中，其係譬如藉由該裝置製造器、分配器或末端使用者，包括但不限於例如在該段中包含種種LED段175的LED140數目、正向電壓降(用於每一LED140或每一所選LED段175的全部降)、動態電阻Rd、以及該設備(100、200、300、400、500、600)的一或更多個操作參數或特徵，其係包括但不限於同樣例如，譬如調光器(285)閂鎖電流I閂鎖的操作參數、段Ip的峰值電流以及LED段175的最大電流，其係提供(在下一LED段175切換以後)等於I閂鎖的最小電流。此外，用於每一LED段175及LED段175組合(當它們被切換入LED140電流路徑時)之輸入電壓VINT的值可使用方程式8計算且儲存於記憶體185中，或可藉由控制器120在操作期間內被動態決定，並且亦可儲存於記憶體中(如以下所討論，當作部份的第一示範性方法)。這些種種參數及/或特徵(譬如峰值與最大電流)就每一LED段175而言係相同，或就每一LED段175而言係明確。
圖22係顯示根據本發明教示所設計第一示範性方法的流程圖，其係實施此控制方法以用來維持足以適當操作調光切換器285(可與一或更多設備(100、200、300、400、500、600)耦合)的最小電流。該方法 開始於起始步驟601在這些種種參數中有一個或更多基本上可藉由控制器120從記憶體185擷取或另外得到，步驟605，譬如用於現在主動LED段175之輸入電壓VINT的值。控制器隨後可將LED段175切換入LED140電流路徑(除了在第一LED段1751的情形中，其係取決於電路架構，其係總是在LED140電流路徑中)，步驟610，且監視經過LED140電流路徑的電流，步驟615。當經過LED140電流路徑的電流達到峰值電流Ip時(使用電流感測器115來決定)，步驟620，該輸入電壓VIN會被測量或感測(其亦使用電壓感測器195來決定)，步驟625，且該測量輸入電壓VIN會與臨界輸入電壓VINT相比較(其中一個參數可事先儲存在記憶體185中並可從其擷取)，步驟630。依據此種比較情形，當測量到的輸入電壓VIN大於或等於臨界輸入電壓VINT的時候，步驟635，控制器120則將下一LED段175切換入LED140電流路徑，步驟640。當在步驟635中測量輸入電壓VIN不大於或等於臨界輸入電壓VINT時，控制器120則不將下一LED段175切換入LED140電流路徑(亦即：持續使用目前在LED140電流路徑中的LED段175來操作該設備)，並持續監視輸入電壓VIN，回到步驟625，以當測量輸入電壓VIN變得相等或大於臨界輸入電壓VINT時(步驟635)，將下一LED段175切換入LED140電流路徑(步驟640)。在步驟640後且當功率被關閉時，步驟645，該方法會重複另一LED段175，回到步驟615，不然該方法會結束，回到步驟650。
圖23係顯示根據本發明教示所設計第二示範性方法的流程圖，且提供追蹤整流AC電壓VIN或實施譬如調光所希發光效果之方法的有用概述。該方法的決定、計算與控制步驟可例如以控制器120的狀態機來實施。許多步驟亦可同時及/或以任何數目的不同順序、許多各種不同方式來發生而開始該切換方法，除了在圖23中所顯示順序外，其中任一與全部均可被視為相等且在本申請發明範圍內。
更特別，為能輕易解釋，在圖23中所顯示方法係以一或更多零交叉開始，亦即：一或更多連續決定整流AC電壓VIN實質等於零。在此決定期間內，所有、沒有、或者一或更多LED段175可被切換入。那些熟諳電子技術者將承認會以無數其它方法開始，其中數個亦將討論如下。
該方法以起始步驟501開始，譬如藉由啟動，且決定整流AC電壓VIN是否實質等於零(例如：零交叉)，步驟505。假如如此，該方法會開始時間測量(例如：計數時脈循環)及/或提供同步訊號或脈衝，步驟510。當在步驟505整流AC電壓VIN實質不等於零時，該方法會等待下一零交叉。在示範性實施例中，步驟505與510會被重複以用於第二(或更多)零交叉，當整流AC電壓VIN實質等於零時係能輕易測量決定，步驟515。該方法隨後可決定整流AC區間(時期)，步驟520，且決定第一半循環整流AC區間(時期)的持續期間，亦即第一象限Q1，及任何切換區間，譬如當Q1被分為對應LED段175數目之許多相等時間區間時，如以上討論，步驟525。該方法隨後亦可決定是否會發生亮度調光，譬如當由以上所討論之零交叉資訊來顯示時，步驟530。假如調光發生，該方法會決定LED段175的起始組，步驟535，譬如參考圖3討論之省略的許多組段，及在零交叉後的區間(對應相位調變)，以用於切換入所選數目的LED段175，步驟540。在步驟540後或當調光沒有發生時或假如調光發生但將追蹤整流AC電壓VIN時，該方法會進行到步驟545與551，其一般可實質同時被進行。
在步驟545中，該方法決定時間(例如：時脈循環數)或電壓或其它測量參數，並將對應值儲存在例如記憶體465(或記憶體185)中。如上所提，這些值可被應用於Q2中。在步驟551中，該方法會將許多LED段175切換入該串聯LED140電流路徑，以對應所希順序或時間區間、電 壓水平、其它測量參數或所希發光效果。該方法隨後可決定是否該時間或時間區間指出Q1結束(亦即：該時間充分接近或等於整流AC區間(時期)的半循環，譬如在從Q1端點起預定數量的時間內)，步驟555，及是否會有剩餘LED段175被切換入該串聯LED140電流路徑，步驟560。當Q1尚未結束時且當有剩餘LED段175時，該方法可決定是否LED140電流達到預定峰值Ip(或者使用以時間為主的控制，不論該電流水平是否已經消逝)，步驟565。當LED140電流沒有達到預定峰值Ip時(或當電流區間沒有消逝時)，在步驟565中，該方法會回到步驟555。當在步驟565中，LED140電流達到預定峰值Ip(或當電流區間消逝時)，該方法可決定在假如將下一LED段175切換入該串聯LED140電流路徑之情形下是否有充分的電流留在Q1以達到IP，步驟570。當有充分時間留在Q1以達到Ip時，步驟570，該方法會回到步驟545與551並且重複以決定時間(例如：時脈循環數)或電壓或其它測量參數，及儲存對應值(步驟545)，以及切換入下一LED段175(步驟551)。
當時間或時間區間顯示出Q1結束時(亦即，時間充分接近或等於整流AC區間(時期)的半循環)，步驟555，或當沒有任何更多剩餘LED段175切換入時，步驟560，或當沒有任何充分時間剩餘在Q1以切換入下一LED段175並使LED140電流達到Ip時，步驟570，方法會開始Q2，第二半循環的整流AC區間(時期)。在步驟555、560或570以後，該方法可決定電壓水平、時間區間、其它測量參數，步驟575。該方法隨後可決定目前決定的電壓水平、時間區間、其它測量參數是否達到對應的儲存值以用於對應組LED段175，步驟580，譬如整流AC電壓VIN是否減少到儲存在記憶體中的電壓水平，其係對應到切換入最後LED段175n，例如且假如如此，該方法會將對應的LED段175切換出該串聯LED140電流路徑，步驟585。
該方法隨後可決定LED140電流是否已增加到大於Ip的預定臨界值(亦即：Ip加一預定幅度)，步驟590。假如如此，該方法會將最近被切換出的對應LED段175切換回該串聯LED140電流路徑，步驟595，且決定與儲存用於此LED段175或時間區間的新參數，步驟602，譬如電壓水平、時間區間、其它測量參數用的新值，如以上所討論(例如：電壓水平的減少值或增加時間值)。再度切換出LED段175前(回到步驟585)，該方法隨後可等待預定時間時期，步驟606，或代替步驟606而回到步驟580，以決定目前決定的電壓水平、時間區間、其它測量參數是否已經達到對應的新儲存值，以用於對應組LED段175且該方法會重複。當在步驟590，LED140電流沒有增加到比Ip更大的預定臨界值時，該方法可決定是否會有剩餘LED段175或剩餘時間區間在Q2中，步驟611，且假如如此，該方法回到步驟575且重複以持續切換出下一LED段175。當沒有任何剩餘LED段175被切換出該串聯LED140電流路徑或沒有任何更多剩餘時間區間在Q2的時候，該方法可決定是否有零交叉，亦即是否整流AC電壓VIN實質等於零，步驟616。當零交叉發生時且當功率沒有被關閉時，步驟621，該方法會重複以開始下一Q1，回到步驟510(另或者，步驟520或步驟545與551)，否則該方法會結束，回到步驟626。
如上述，該方法不限於在零交叉發生時開始。例如：該方法可決定整流AC電壓VIN水平及/或來自實質零整流AC電壓VIN的時間持續期間、時間區間、其它測量參數，且切換入對應那參數的LED段175數目。此外，依據連續的電壓或時間測量，該方法可決定是否在整流AC區間(時期)的Q1(增加電壓)或Q2(減少電壓)部份中，並且持續個別切換入或切換出對應的LED段175。另或者，該方法可被切換或耦合入該串聯LED140電流路徑的實質所有LED段175來起始(例如：經由重設時的功率)，且等待顯示整流AC電壓VIN實質等於零且Q1開始的一同步脈衝， 並且隨後進行種種計算及開始許多LED段175的切換，以對應那電壓水平、時間區間、其它測量參數或希望的發光效果，其係以圖23方法的步驟520來進行。
沒有個別顯示於圖23，步驟545與551為調光應用可包含額外特徵。存有其中沒有任何Q1時間區間之調光環境，以致該相位調變調光會切去或限幅九十度或更多的AC區間。在此些環境下，Q2電壓或時間區間無法從在Q1中得到的對應資訊取得。在種種示範性實施例中，控制器120獲得來自記憶體(185、465)的既定值，譬如對應LED段175數目的時間區間，使用最初在Q2中的這些既定值，並且藉由監視經過該串聯LED140電流路徑的AC輸入電壓與LED140電流來修改或〝訓練〞在Q2內的這些值。例如，以儲存在記憶體中的既定值來起始，控制器120會增加這些值直到在Q2內達到IP為止，且隨後儲存對應的新電壓值以用於LED段175的每一個離出切換。
圖24係為顯示根據本發明教示所設計之第七示範性系統750與第七示範性設備700的方塊與電路圖。第七示範性系統750包含被耦合到AC線102的第七示範性設備700(亦等同地被視為離線AC LED驅動器)。第七示範性設備700同樣包含複數個LED140、複數個切換器310(以n-通道增強FET顯示，以為實例)、控制器120G、(第一)電流感測器115與整流器105。同樣可選並且沒有被各別顯示於圖24中，記憶體185與/或使用者介面180亦可如以上所論地被包括。第七示範性設備700並沒有要求額外的電壓感測器(譬如感測器195)或電源供應器(Vcc125)，雖然這些元件可如所希地被應用。
第七示範性設備700(以及如以下所討論的其他設備800、900、1000、1100、1200、1300)係主要地被應用來提供串聯LED140電 流路徑的電流調節，以及應用電流參數，以將每一LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑。第七示範性設備700(以及如以下所討論的其他設備800、900、1000、1100、1200、1300)與第一設備100的不同主要關於控制器120的位置以及被提供到控制器120的反饋型態，且數個設備(1100、1200與1300)則應用不同切換電路配置。更特別地，控制器120G具有不同電路位置，除了接收來自電流感測器115的輸入(輸入160、161)以外，還接收輸入電壓VIN的輸入(輸入162)、接收在LED段175之間每一節點電壓的輸入(反饋)(輸入320)。在此示範性實施例中，控制器120G可例如藉由或經由這些節點電壓的任一個來啟動。由於使用此電壓與電流資訊，控制器120G會產生閘極(或基極)電壓以用於FET切換器310，其係可呈線性或切換任一模式(或兩者)來控制，以產生任何電流波型，以最大化功率因子、光線產生亮度、效率以及對以三極體為主調光切換器的界面接合。例如，控制器120G可產生FET切換器310的閘極電壓，以實質維持在Q1與Q2兩者內之種種LED段175組合的固定電流水平。持續該實例，控制器120G可產生一閘極電壓以用於FET切換器3101以提供電流50mA於包含LED段1751的串聯LED140電流路徑，接著產生一閘極電壓以用於FET切換器3102以提供電流75mA於包含LED段1751與LED段1752的串聯LED140電流路徑，接著產生零或沒有任何閘極電壓以用於FET切換器310以提供電流100mA於包含所有LED段174的串聯LED140電流路徑。此所希電流水平的參數或比較水平可例如被儲存於記憶體185中(沒被各別顯示)，或者同樣例如經由類比電路而被提供。在本電路拓樸中；控制器120G因而可控制在該串聯LED140電流路徑中的電流水平，並提供FET切換器310的相應線性或切換控制，以在Q1與Q2內維持任何所希的電流水平，譬如例如且不限於直接追蹤輸入電壓/電流水平，或者步進式追蹤輸入電壓/電流水平，或維持固定電流水平。此外，除 了來自電流感測器115的反饋以外，種種節點電壓亦可被應用，以提供FET切換器310的此線性與/或切換控制。當使用n-通道FET來顯示時，應該注意的是，任何其他型態或種類的切換器、電晶體(例如P通道場效電晶體、雙極性接面電晶體(npn或pnp))、或切換器或電晶體組合(例如，達林頓裝置)，其係亦可被等同地應用(包括相關於其他裝置800、900、1000、1100、1200、1300)。
圖25係為顯示根據本發明教示所設計之第八示範性系統850與第八示範性設備800的方塊與電路圖。第八示範性設備800與第七示範性設備700不同，其係在於電阻器340可串聯FET切換器310，且相應電壓或電流水平可做為反饋地被提供到控制器120H(輸入330)，從而提供額外資訊到控制器120H，譬如當LED段175被切換入或出串聯LED140電流路徑時經過每一LED段175與切換器310的電流水平。藉由測量在每一分支(LED段175)的電流水平，可有利地應用比較小的電阻340(譬如與電阻器165相較之下)，其係可用來減少功率損耗。依據該所選實施例，此一電阻器165(如電流電阻器115)因此則可被省略(沒有被各別顯示)。
圖26係為顯示根據本發明教示所設計之第九示範性系統950與第九示範性設備900的方塊與電路圖。第九示範性設備900與第八示範性設備800不同，其係在於電阻器345在〝高側〞而非在低電壓側串聯FET切換器310。在本示範性實施例中，當相應FET切換器310被開啟時，串聯電阻器345(比起低側電阻器340，其係具有比較大的電阻)可被應用以增加在它們分支上的阻抗，其係可被應用以改善電磁干擾(〝EMI〞)性能並且刪除額外EMI過濾器(沒有被各別顯示)的潛在需要。
圖27係為顯示根據本發明教示所設計之第十示範性系統1050與第十示範性設備1000的方塊與電路圖。第十示範性設備1000與 第八示範性設備800不同，其係在於額外電流控制可在所有LED段175被應用時被提供在串聯LED140電流路徑中(沒有任何被旁通)，以應用切換器310n(亦被顯示為n-通道FET)與串聯電阻器340n，兩者均與在該串聯LED140電流路徑中的LED段175串聯耦合。切換器310n與串聯電阻器340n可被應用來提供電流限制，除了串聯電阻器340n所提供的電流限制以外，控制器120I則可提供對應的閘極電壓(一般呈線性模式，雖然切換器模式亦可被應用)到切換器310n，以維持在串聯LED140電流路徑中的希望電流水平。這在輸入電壓VIN變太高的情形中特別有用；由於VIN的輸入(輸入162)以及節點電壓的反饋(從在輸入330n的串聯電阻340n)，藉由調整切換器310n的閘極電壓，控制器120I能夠避免過量電流流經在串聯LED140電流路徑中的LED段175。此外，由於此電路拓樸，其他電阻器(譬如165或其它電阻器340)的值隨後會過多或減少，然而控制器120I仍會具有充分資訊，以提供所希的性能，而且取決於所選實施例，此一電阻器165(如電流感測器115)因此則會被省略(沒有被各別顯示)。同樣要注意的是，切換器310n與串聯電阻器340n亦可被放置在第十示範性設備1000的別處，譬如在其他LED段175之間，或在串聯LED140電流路徑頂部或開始，或在正或負電壓軌道，而且沒有恰好在串聯LED140電流路徑的底部或終點。
圖28係為顯示根據本發明教示所設計之第十一示範性系統1150與第十一示範性設備1100的方塊與電路圖。第十一示範性設備1100與第七示範性設備700不同，其係在於FET切換器310會被連接(在LED段175之第一LED140的對應陽極)，以致於該串聯LED140電流路徑總是包括最後LED段175n。替代欲被開啟的最後LED段175，最後LED段175n係為欲被開啟並且在串聯LED140電流路徑中傳導的第一LED段175。第十一示範性設備1100的電路拓樸具有額外優點，亦即，用於控制 器120G的功率可從在最後LED段175n得到的節點電壓被提供，且種種電壓與電流水平亦可在此節點上被監視，以潛在且任選地刪除來自在串聯LED140電流路徑之其他節點之電壓水平的反饋，以進一步簡化控制器120G設計。
圖29係為顯示根據本發明教示所設計之第十二示範性系統1250與第十二示範性設備1200的方塊與電路圖。如先前關於第八示範性設備800所討論，第十二示範性設備1200與第十一示範性設備1100不同，其係在於電阻器340可串聯FET切換器310，且相應電壓或電流水平可做為反饋地被提供到控制器120H(輸入330)，從而提供額外資訊到控制器120H，譬如當LED段175被切換入或出串聯LED140電流路徑時經過每一LED段175與切換器310的電流水平。藉由測量在每一分支(LED段175)的電流水平，可有利地應用比較小的電阻340(譬如與電阻器165相較之下)，其係可用來減少功率損耗。此外，由於此電路拓樸，其他電阻器(譬如165)的值隨後會過多或減少，然而控制器120I仍會具有充分資訊，以提供所希的性能，而且取決於所選實施例，此一電阻器165(如電流感測器115)或其它電阻器340因此則會被省略(沒有被各別顯示)。同樣沒有被各別顯示，但如先前所討論，電阻器345可被應用(替代電阻器340)在切換器310的高側上。
圖30係為顯示根據本發明教示所設計之第十三示範性系統1350與第十三示範性設備1300的方塊與電路圖。如先前關於第十示範性設備1000的討論，第十三示範性設備1300與第十二示範性設備1200不同，其係在於額外電流控制可在所有LED段175被應用時被提供在串聯LED140電流路徑中(沒有任何被旁通)，以應用切換器310n(亦被顯示為n-通道FET)與串聯電阻器340n，兩者均與在該串聯LED140電流路徑中的LED段175串聯耦合。切換器310n與串聯電阻器340n可被應用來提 供電流限制，除了串聯電阻器340n所提供的電流限制以外，控制器120I則可提供對應的閘極電壓(一般呈線性模式，雖然切換器模式亦可被應用)到切換器310n，以維持在串聯LED140電流路徑中的希望電流水平。這在輸入電壓VIN變太高的情形中特別有用；由於VIN的輸入(輸入162)以及節點電壓的反饋(從在輸入330n的串聯電阻340n)，藉由調整切換器310n的閘極電壓，控制器120I能夠避免過量電流流經在串聯LED140電流路徑中的LED段175。此外，由於此電路拓樸，其他電阻器(譬如165或其它電阻器340)的值隨後會過多或減少，然而控制器120I仍會具有充分資訊，以提供所希的性能，而且取決於所選實施例，此一電阻器165(如電流感測器115)因此則會被省略(沒有被各別顯示)。同樣要注意的是，切換器310n與串聯電阻器340n亦可被放置在第十三示範性設備1000的別處，譬如在其他LED段175之間，或在串聯LED140電流路徑頂部或開始，或在正或負電壓軌道，而且沒有恰好在串聯LED140電流路徑的底部或終點。
同樣應該注意的是，在此所說明種種設備的任一個亦可提供用於兩或更多串聯LED140電流路徑的並聯組合，第一串聯LED140電流路徑包含LED段1751、LED段1752至LED段175m的其中一個或更多個，第二串聯LED140電流路徑包含LED段175m+1、LED段175m+2至LED段175n的其中一個或更多個等等。如先前關於圖6所討論，LED段175的許多不同並聯組合係有效。那些熟諳電子技藝者將承認，任一LED段175架構可被輕易地延伸到額外並聯的LED140串以及額外LED段175，或減少到較少數目的LED段175，且在任一已知LED段175中的LED140數目係為更高、更低、相等或不相等，且所有此些變化均在本申請發明的範圍內。
除了潛在增加被應用於單一串聯LED140電流路徑中 LED140的功率額定值以外，並聯排列的數串LED140亦可被使用來提供更高的功率給一系統。可切換串聯LED140電流路徑電路拓樸之此並聯組合的另一優點，係為藉由架構每一LED段175的不同數目LED140來偏斜該並聯LED串之電流波形的能力，以及種種感測電阻值，以得到在AC線電流波型中諧波抑制的改善。此外，任一所選的串聯LED140電流路徑亦可在減少功率額定值的情形中被關閉與關機，譬如以當達到最大操作溫度時減少功率。
在這些種種設備與系統實施例的任一個中，應該注意的是，除了或替代白色LED140以外，光線顏色補償可藉由使用種種顏色的LED140來得到。例如，在LED段175內的一或更多個LED140係為綠色、紅色或琥珀色，控制器120則可提供顏色混和與顏色控制，其係為局部性或其係被放置在偏遠或中間，其係經由將所選LED段175連接入該串聯LED140電流路徑內或旁通該所選LED段175。
同樣應該注意的是，以上所說明的種種設備與系統在許多不同情況下係可操作。例如，以上所說明的種種設備與系統亦能夠使用三個相位情況來操作，亦即使用一360Hz或300Hz整流器輸出，以及不僅僅是各別來自60Hz或50Hz線的一個120Hz或100Hz整流器輸出。同樣地，以上所說明的種種設備與系統亦可在其他系統中運作，譬如使用400Hz輸入電壓源的飛機。此外，比較長衰變型態的磷光體，大約實質約2-3毫秒衰變時間常數，亦可結合LED140被應用，以致於來自賦能磷光體的發光能夠均分在複數個AC循環中的LED140光線輸出，從而可用來減少任何在光輸出中所察覺到漣波的量值。
除了以上所說明的電流控制以外，種種設備700、800、900、1000、1100、1200與1300亦可如以上關於設備100、200、300、400、 500與600所說明地操作。例如，LED段175切換入或出串聯LED140電流路徑，其係依據電壓水平，譬如在控制器輸入320上的種種節點電壓。同樣例如，譬如為了功率因子校正，LED段175之切換入或出該串聯LED140電流路徑，其係亦可依據是否有足夠的時間留在一時間區間以達到峰值時間水平，如以上所說明。簡而言之，用於設備100、200、300、400、500與600之以上所說明種種控制方法的任一者，其係亦可以種種設備700、800、900、1000、1100、1200與1300的任一者來應用。
同樣應該注意的是，在此所說明之種種控制器120的任一者可使用數位邏輯與/或使用自動、類比控制電路的任一者或兩者來實施。此外，種種控制器120並不需要任何型態的記憶體185來儲存參數值。反而，使用於比較以決定LED段175切換入或出該串聯LED140電流路徑的參數，其係可藉由被選擇用於種種元件的數值來實施或決定，譬如例如且不限於電阻器的電阻值。譬如電晶體的元件亦可進行一比較功能，當相應電壓被產生於耦合電阻器時開啟，該耦合電阻則依次進行電流感測功能。
圖31係為顯示根據本發明教示所設計之第三示範性方法的流程圖，其係並且提供有用的摘要。該方法開始於起始步驟705，步驟710，將LED段175切換入該串聯LED140電流路徑。當至少一個LED段175總是在串聯LED140電流路徑時，步驟710亦可被省略。經過串聯LED140電流路徑的電流會被監視或感測，步驟715。當所測量或感測電流不大於或等於預定電流水平時，步驟720，該方法會重複，以回到步驟715。當所測量或感測電流大於或等於預定電流水平時，步驟720，下一個LED段175則會被切換入該串聯LED140電流路徑，步驟725。當所有LED段175被切換入該串聯LED140電流路徑時，步驟730，或當最大電壓或電流水平已經達到或者整流AC區間的第一半(Q1)已經消逝時(Q1已經結束)， 步驟735，該方法則會監視經過串聯LED140電流路徑的電流水平，步驟740。當所測量或感測電流不小於或等於預定電流水平時，步驟745，該方法會重複，回到步驟740。當該測量或感測電流小於或等於預定電流水平時，步驟745，下一LED段175則被切換出該串聯LED140電流路徑，步驟755。當超過一個的LED段175留在該串聯LED140電流路徑的時候，該方法會重複，回到步驟740。當有但卻只有一個LED段175已經切換出該串聯LED140電流路徑時，步驟760，且當功率沒有關閉時，步驟765，該方法會重複，回到步驟715，否則該方法會結束，回到步驟770。
如以上所顯示，控制器120(與120A-120I)可以是任何型態的控制器或處理器，且可適合進行在此所討論功能的任何型態數位邏輯來實施。當名詞控制器或處理器被使用在此時，控制器或處理器包括單一積體電路(〝IC〞)的使用，或包括被連接、排列或聚集在一起之複數個積體電路或其它元件的使用，譬如控制器、微處理器、數位信號處理器(〝DSP〞)、並聯處理器、多重核心處理器、定製型積體電路、特殊應用積體電路(〝ASIC〞)、場可程式化閘極陣列(FPGA)、可適性計算IC、相關記憶體(譬如隨機存取記憶體、動態隨機存取記憶體與唯讀記憶體)以及其它IC與元件。結果，如在此所使用的，控制器或處理器之名詞應該被理解為等同地意指與包括單一IC、或定製型積體電路的排列、特殊應用積體電路、處理器、微處理器、控制器、場可程式化閘極陣列、可適性計算IC、或一些其它聚集積體電路，以任何相關記憶體來進行在此所討論功能，譬如微處理器記憶體或額外的隨機存取記憶體、動態隨機存取記憶體、同步動態隨機存取記憶體、同步隨機存取記憶體、磁性隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃、可抹除可程式唯讀記憶體或電子可抹除可程式唯讀記憶體。控制器或處理器(譬如控制器120(與120A-120F))，具有其相關記憶體，其係可被修改或架構(經由程式化、FPGA互連、或硬配線)以進行本 發明方法，如以上與以下所討論。例如：該方法可被程式化與儲存在具有其相關記憶體465(及/或記憶體185)及其它等同元件的控制器120中，以做為用來當控制器或處理器***作時(亦即：被啟動與運行)後續執行的一組程式指令或其它編碼(或等同架構或其它程式)。等同地，當控制器或處理器以FPGA、定製型積體電路及/或ASIC被整體或部份實施時，FPGA、定製型積體電路及/或ASIC亦可被設計、架構及/或硬配線以實施本發明的方法。例如，該控制器或處理器可以控制器、微處理器、DSP及/或ASIC的排列來實施，其係可個別被程式化、設計、改建或架構以結合記憶體185來實施本發明方法。
包括資料儲存庫(或資料庫)的記憶體185、465可以任何數目的形式來實施，包括在任何電腦或其它機械可讀取資料儲存媒體、記憶體裝置或其它儲存或溝通裝置內，以用來儲存或溝通資訊，其目前為已知或在未來變得有效，包括但不限於記憶體積體電路(〝IC〞)、或積體電路的記憶體部份(譬如在控制器或處理器IC內的駐留記憶體)，無論揮發或非揮發，無論可移除或非可移除，包括但不限於隨機存取記憶體、快閃、動態隨機存取記憶體、同步動態隨機存取記憶體、同步隨機存取記憶體、磁性隨機存取記憶體、鐵電隨機存取記憶體、唯讀記憶體、可抹除可程式唯讀記憶體或電子可抹除可程式唯讀記憶體，或任一其它形式的記憶體裝置，譬如磁性硬驅動器、光學驅動器、磁盤或帶驅動器、硬碟驅動器，其它機械可讀取儲存或記憶體媒體，譬如軟磁碟、唯讀記憶光碟、可重寫光碟、數位光碟(DVD)、或其它光學記憶體、或任何其它型態的記憶體、儲存媒介、或資料儲存設備或電路，其係已知或變為已知，取決於所選實施例。此外，此電腦可讀取媒體包括任何形式的溝通媒體，其係實施電腦可讀取指令、資料結構、程式模式或在資料訊號或成型訊號中的其它資料。記憶體185、465可被修改以儲存種種查閱表、參數、係數、其它資訊與(本發 明軟體的)資料、程式或指令、以及其它型態的表，譬如資料庫表。
如以上所顯示，控制器或處理器可被程式化以使用例如本發明的軟體與資料結構來進行本發明方法。結果，本發明系統與方法可以提供此些程式化或其它指令的軟體來實施，譬如如以上所討論實施於電腦可讀取媒體內的一組指令及/或元資料。此外，元資料亦可被應用以定義查閱表或資料庫的種種資料結構。藉由實例且不受限地，此些軟體可呈原始碼或目標碼形式。原始碼進一步可被編譯為某種形式的指令或目標碼(包括組合語言指令或架構指令)。本發明的軟體、原始碼或元資料可以任何型態的編碼來實施，譬如C、C++、系統C、LISA、XML、Java、Brew、SQL與其變化(例如：SQL99或SQL的專屬版本)、DB2、奧拉克爾或進行在此所討論功能的任何其它型態程式化語言，包括種種硬體定義或硬體模擬語言(例如：Verilog、VHDL、RTL)與結果產生的資料庫檔案(例如：GDS Ⅱ)。結果，在此彼等同使用的〝建構〞、〝程式建構〞、〝軟體建構〞或〝軟體〞，其係意味與意指任何種類的任何程式化語言，其係具有任何語法與符號，其係可提供或可被銓釋以提供具體明確的相關功能或方法(當被樣例化或載入於處理器或電腦內並且被實施，例如包括控制器120)。
本發明軟體、元資料或其它原始碼與任何所產生位元檔案(目標碼、資料庫、或查閱表)可被實施於任何有形儲存媒體，譬如任一電腦或其它機械可讀取資料儲存媒體以做為電腦可讀取指令、資料指令、程式模式或其它資料，譬如如上就記憶體185、465所論，例如：軟磁碟、唯讀記憶光碟、可重寫光碟、數位光碟、磁性硬碟驅動器、光學驅動器或如上所提任何其它型態的資料儲存設備或媒體。
用來提供功率到譬如LED之非線性負載之本發明示範性實施例的種種優點可顯而易見。種種示範性實施例提供AC線功率到包括用 於高亮度應用的LED之一或更多LED，同時提供LED驅動器尺寸與成本的全面性縮減並增加LED的效率與應用。示範性設備、方法與系統實施例在相當寬AC輸入電壓範圍上適當修改與運行，同時提供所希輸出電壓或電流，且不會產生過量內部電壓或在高或過量電壓應力下放置元件。此外，當被連接到AC線以用於輸入功率時，種種示範性設備、方法與系統實施例會提供明顯的功率因子校正。最後，種種示範性設備、方法與系統實施例則提供用來控制發光裝置之亮度、色溫與顏色的能力。
雖然本發明關於特定實施例來說明，但是這些實施例卻僅僅用來顯示而非限制本發明。在其中的說明中，種種明確細節可被提供，譬如電子元件、電子與結構性連接、材料與結構性變化的實例，以提供本發明實施例的完整理解。一般熟諳該相關技藝者將承認，不管怎樣，本發明實施例皆可在不具有一或更多明確細節，或具有其它設備、系統、組件、元件、材料、部件等等之下被實施。在其它情形中，眾所皆知的結構、材料或操作不會被明確顯示或詳細說明，以避免模糊本發明實施例的態樣。此外，種種圖式無法按比例繪製，其係並且不應被視為限制性。
在整個本說明書，對〝一個實施例〞、〝一實施例〞、或一特定〝實施例〞的參考意味著結合該實施例來說明的一特定特點、結構或特徵會被包括在本發明的至少一個實施例並且不一定在所有實施例中，且再者，其係不一定意指相同實施例。更者，本發明任何特定實施例的特別特點、結構或特徵，可呈任何適當的方式以及呈與一或更多其它實施例的任何適當組合來結合，其係包括在沒有其它特徵的對應使用之下使用所選的特徵。此外，可進行許多修改，以使特定的應用、情況或材料適應本發明實質範圍與精神。應該理解的是，在此所說明與顯示之本發明實施例的其它變化與修改，根據在此的教示來說，其係為可能的，其係並且被視為本發明的部份精神與範圍。
同樣要理解：該圖式中所描述的一個或更多元件亦可呈更個別或整體方式來實施，或甚至可在特定情形中被移除或表現得不可用，而根據一特定應用則為有用。一體成型的元件組合亦可在本發明範圍內，特別用於離散元件之分隔或組合不清楚或不可區別的實施例。此外，在此名詞〝耦合〞的使用在包括譬如〝耦合〞或〝可耦合〞之種種形式係意指且包括任何直接或不直接的電性、結構性或磁性耦合、連接或附著，或此一直接或不直接電性、結構性或磁性耦合、連接或附著的適應作用或能力，其係包括一體成型的元件以及經由或經過另一元件耦合的元件。
誠如在此所使用，為本發明目的，名詞〝LED〞以及其多個形式的〝LED〞，應該可被理解為包括任何電致發光二極體或其它型態以載子注入-或接面為主的系統，其係能夠應電訊號來產生輻射，包括但不限於種種以半導體或碳為主的結構，其係應電流或電壓、發光聚合物、有機LED等等來發光，其係包括在任何頻帶寬或任何顏色或色溫之可見光光譜或譬如紫外光或紅外線的其它頻譜內。
如在此所使用，名詞〝AC〞表示任何形式之隨時間改變的電流或電壓，包括但不限於具有任何波形(正弦、正弦平方、整流、整流正弦、平方、矩型、三角形、鋸齒、不規則等)及具有任何DC補償的交流電或對應交流電壓水平，且包括譬如經截流或順向或反向相位調變交流電流或電壓之任何變化，譬如來自調光器切換。如在此所使用，名詞〝DC〞表示波動DC(譬如由整流AC得到)及實質固定或固定電壓DC兩者(譬如由電池、電壓調整器或以電容器過濾的電源來得到)。
在所顯示實施例的先前說明中及在顯示二極體的附加圖式中，應該理解在本發明範圍內，同步二極體或同步整流器(例如藉由控制訊號被切換關閉與開啟的繼電器或金氧半導體場效電晶體或其它電晶體)或 其它型態的二極體可替代標準二極體來使用。在此所呈現的示範性實施例一般會產生有關接地的正輸出電壓；不過，本發明教示亦可應用到產生負輸出電壓的功率轉換器，示範性拓樸在此可藉由將半導體與其它偏振元件的極性反向來架構。
更者，在該附圖/圖式中的任何信號箭頭應該僅被視為示範性且非限制性，除非另外被特別註記。步驟元件的組合亦將被視為在本發明範圍內，特別在分別或結合能力不明或可預見處。如在此及接著整個實施例所使用的分離性名詞〝或〞一般意圖意指〝及/或〞，其具有結合與分離意義兩者(其係且不侷限於〝互斥或〞意義)，除非另外被顯示。如在此說明及接著整個實施例所使用之〝一〞與〝該〞包括複數個參考，除非內文另外明確顯示。同樣使用於此的說明及接著的整個申請專利範圍之〝在〞的意思包括〝在裡面〞與〝在上面〞，除非內文有另外清楚的顯示。
本發明所示實施例中包括在發明內容或摘要中所說明的先前說明係不打算徹底無漏或將本發明限制於在此所揭露的精確形式。從上文，吾人將觀察到種種變化、修改與替代是令人預期，且可在不背離本發明新穎概念之精神與範圍內生效。應令人理解：沒有任何關於在此所示特定方法與設備的限制是令人預期或應該被推論出。當然，藉由附加申請專利範圍來涵蓋在本申請專利範圍內的所有此些修改係令人預期。
50‧‧‧第一示範性系統
100‧‧‧第一示範性設備
102‧‧‧交流(〝AC〞)線
105‧‧‧整流器
1101至110n‧‧‧切換器
115‧‧‧電流感測器
117‧‧‧節點/接地電位
120‧‧‧控制器
125‧‧‧直流電源電路
131、133、134‧‧‧節點
1401至140n‧‧‧發光二極體
1501至150n-1‧‧‧輸出
155‧‧‧輸入
160‧‧‧輸入
165‧‧‧電流感測電阻器
1751至175n‧‧‧發光二極體段
185‧‧‧記憶體
190‧‧‧使用者界面
195‧‧‧電壓感測器

Claims (64)

  1. 一種提供功率到可耦合以接收一交流電電壓之複數個發光二極體的方法，該複數個發光二極體被串聯耦合以形成複數段發光二極體，每一段皆包含至少一個發光二極體，複數段發光二極體會被耦合到對應的複數個切換器，該些切換器用以將一所選段的發光二極體切換入或切換出一串聯發光二極體電流路徑，該方法包含：監視一第一參數；在交流電電壓區間的一第一部份內，響應於第一參數已經達到一第一預定電流水平，將一對應段的發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；以及在交流電電壓區間的一第二部份內，響應於該第一參數已經下降到一第二電流預定水平，將該對應段的發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一參數係為該串聯發光二極體電流路徑的電流水平。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：將該串聯發光二極體電流路徑的電流水平實質維持固定於該第一預定電流水平。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：在交流電電壓區間之該第一部份內，響應於該第一參數已經達到一第三預定電流水平，將下一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：在該第二部份交流電電壓區間內，響應於該第一參數已經下降到一第四預定電流水平，將一下一對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  6. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：在交流電電壓區間之該第一部份內，若一發光二極體電流依次達到一預定峰值電流水平時，依次將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；以及在交流電電壓區間之該第二部份內，若一交流電電壓水平下降到一對應電壓水平時，將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑，其係與將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑呈相反順序。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：決定第一複數個時間區間，其係對應用於交流電電壓區間之該第一部份的數個段發光二極體；以及決定第二複數個時間區間，其係對應用於交流電電壓區間之該第二部份的數個段發光二極體。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，進一步包含： 在交流電電壓區間之該第一部份內，在該第一複數個時間區間之每一個時間區間期滿時，將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；以及在交流電電壓區間之該第二部份內，在該第二複數個時間區間之每一個時間區間期滿時，以相反順序將下一段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一參數包含時間，或者一個或更多個時間區間，或者時基，或者一或更多時脈循環數。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：將交流電電壓整流以提供一整流交流電電壓。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：決定是否將交流電電壓作相位調變。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含：當將交流電電壓作相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應一相位調變交流電電壓水平。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含：當將交流電電壓作相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應一相位調變交流電電流水平。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含： 當將交流電電壓作相位調變時，將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應該相位調變交流電電壓的一時間區間。
  16. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含：當將交流電電壓作相位調變時，經由一第一切換器維持一並聯發光二極體電流路徑，同時將下一段發光二極體經由一第二切換器而切換入該串聯發光二極體電流路徑。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：在假如下一段發光二極體被切換入該串聯發光二極體電流路徑下，決定是否有充分時間維持在交流電電壓區間之該第一部份以供一發光二極體電流達到一預定峰值水平。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，進一步包含：當有充分時間維持在交流電電壓區間之該第一部份以供該發光二極體電流達到該預定峰值水平時，將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
  19. 如申請專利範圍第17項之方法，進一步包含：當沒有充分時間維持在交流電電壓區間之該第一部份以供發光二極體電流達到該預定峰值水平時，不將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
  20. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： 切換第一複數段發光二極體，以形成一第一串聯發光二極體電流路徑；以及切換第二複數段發光二極體，以形成並聯該第一串聯發光二極體電流路徑的一第二串聯發光二極體電流路徑。
  21. 如申請專利範圍第1項之方法，其中複數段發光二極體之所選段發光二極體中每一個均包含具有不同顏色或波長之發光頻譜的發光二極體。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含：將該所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的發光效果。
  23. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包含：將該所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的顏色溫度。
  24. 一種可耦合以接收一交流電電壓的設備，該設備包含：一整流器，用以提供一整流交流電電壓；複數個發光二極體，其係被串聯耦合，其中該等複數個發光二極體形成複數段發光二極體；複數個切換器，其係對應地耦合到複數段發光二極體，且用以將一所選段的發光二極體切換入或切換出一串聯發光二極體電流路徑；一電流感測器，用以感測一發光二極體電流水平；以及 一控制器，耦合到該複數個切換器、以及到該電流感測器，其中該控制器係用以：在整流之交流電電壓區間之一第一部份內且響應於該發光二極體電流水平上升到一第一預定電流水平，將一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；而且在整流之交流電電壓區間之一第二部份內，且響應於該發光二極體電流水平下降到一第二預定電流水平，將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  25. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該控制器進一步用以將該發光二極體電流水平實質維持固定於該第一預定電流水平。
  26. 如申請專利範圍第24項之設備，其中在該整流之交流電電壓區間之該第一部份內，當該發光二極體電流水平已經達到一第三預定電流水平時，該控制器係進一步用以將一下一對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑內。
  27. 如申請專利範圍第24項之設備，其中在該整流之交流電電壓區間之該第二部份內，當該發光二極體電流水平已經下降到一第四預定電流水平時，該控制器係進一步用以將一對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  28. 如申請專利範圍第24項之設備，進一步包含： 複數個電阻器，該複數個電阻器的每一個電阻器會被串聯耦合到該複數個切換器的一對應切換器。
  29. 如申請專利範圍第28項之設備，其中每一電阻器會被耦合在該對應切換器的一高電壓側上。
  30. 如申請專利範圍第28項之設備，其中每一電阻器會被耦合在該對應切換器的一低電壓側上。
  31. 如申請專利範圍第24項之設備，進一步包含：一切換器與一電阻器，其係串聯耦合該複數段發光二極體的至少一段發光二極體。
  32. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該複數段發光二極體的最終段發光二極體總是會被耦合在該串聯發光二極體電流路徑中。
  33. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該控制器會被進一步耦合到複數段發光二極體，以接收對應節點的電壓水平。
  34. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該複數個切換器的至少一個切換器會被耦合到該整流器，以接收該整流交流電電壓。
  35. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該控制器係進一步用以：在整流之交流電電壓區間之該第一部份內，響應於該發光二極體電流水平達到一預定峰值水平，將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；以及 在整流之交流電電壓區間之該第二部份內，響應於該發光二極體電流水平下降到一對應值，將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑。
  36. 如申請專利範圍第35項之設備，其中該控制器進一步將該對應段發光二極體切換出該串聯發光二極體電流路徑，其係與將該對應段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑呈相反順序。
  37. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該控制器進一步決定是否將該整流交流電電壓作相位調變。
  38. 如申請專利範圍第37項之設備，其中當該整流交流電電壓被相位調變時，該控制器進一步將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應該整流交流電電壓水平。
  39. 如申請專利範圍第37項之設備，其中當該整流交流電電壓被相位調變時，該控制器進一步將一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑，其係對應該整流交流電電壓水平的時間區間。
  40. 如申請專利範圍第37項之設備，其中當該整流交流電電壓被相位調變時，該控制器進一步經由一第一切換器維持一並聯發光二極體電流路徑，同時將下一段發光二極體經由一第二切換器切換入該串聯發光二極體電流路徑。
  41. 如申請專利範圍第24項之設備，其中在假如下一段發光二極體被切換入該串聯發光二極體電流路徑下，該控制器進一步決定是否有充分時間維持在該整流交流電電壓區 間的第一部份，以供該發光二極體電流水平達到該預定峰值水平。
  42. 如申請專利範圍第41項之設備，其中當有充分時間維持在該整流交流電電壓區間之第一部份以供該發光二極體電流水平達到該預定峰值水平時，該控制器進一步將該下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑；且當沒有充分時間維持在該整流交流電電壓區間之第一部份以供該發光二極體電流水平達到該預定峰值水平時，該控制器進一步不將下一段發光二極體切換入該串聯發光二極體電流路徑。
  43. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該控制器進一步切換第一複數段發光二極體，以形成第一串聯發光二極體電流路徑，以及切換第二複數段發光二極體，以形成並聯該第一串聯發光二極體電流路徑的第二串聯發光二極體電流路徑。
  44. 如申請專利範圍第24項之設備，其中複數段發光二極體之所選段發光二極體中每一個均包含具有不同顏色或波長之發光頻譜的發光二極體。
  45. 如申請專利範圍第44項之設備，其中該控制器進一步將所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的發光效果。
  46. 如申請專利範圍第44項之設備，其中該控制器進一步將該所選段發光二極體選擇性切換入該串聯發光二極體電流路徑，以提供一對應的顏色溫度。
  47. 如申請專利範圍第24項之設備，其中該設備在實質大約100赫茲、120赫茲、300赫茲、360赫茲或400赫茲的整流交流電電壓頻率上操作。
  48. 如申請專利範圍第24項之設備，進一步包含：複數個磷光體塗層或層，每一磷光體塗層或層會被耦合到該複數個發光二極體的一對應發光二極體，每一磷光體塗層或層則具有在大約2至3毫秒之間的發光衰變時間常數。
  49. 一種可耦合以接收一交流電電壓的設備，該設備包含：第一複數個發光二極體，其係被串聯耦合，其中該等第一複數個發光二極體形成第一複數段發光二極體；第一複數個切換器，其係被耦合到該第一複數段發光二極體，且用以響應一控制訊號來將一所選段的發光二極體切換入或切換出一第一串聯發光二極體電流路徑；一電流感測器，用以判定一發光二極體電流水平；以及一控制器，其係被耦合到該複數個切換器及到該電流感測器，其中該控制器用以：在交流電電壓區間之一第一部份內且響應該發光二極體電流水平，產生一第一控制訊號，以將該第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換入該第一串聯發光二極體電流路徑；以及 在交流電電壓區間之一第二部份內且響應該發光二極體電流水平，將第一複數段發光二極體的一對應段發光二極體切換出該第一串聯發光二極體電流路徑。
  50. 如申請專利範圍第49項之設備，其中該控制器係進一步用以將該發光二極體電流水平實質維持固定於一第一預定電流水平。
  51. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：複數個電阻器，其中該複數個電阻器的每一個電阻器係串聯耦合到該等第一複數個切換器的一對應切換器。
  52. 如申請專利範圍第51項之設備，其中每一個電阻器會被耦合在對應切換器的一高電壓側上。
  53. 如申請專利範圍第51項之設備，其中每一個電阻器會被耦合在對應切換器的一低電壓側上。
  54. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：一切換器與一電阻器，其係串聯耦合伴隨著該等第一複數段發光二極體的至少一段發光二極體。
  55. 如申請專利範圍第49項之設備，其中該等第一複數段發光二極體的最終段發光二極體總是會被耦合在該第一串聯發光二極體電流路徑中。
  56. 如申請專利範圍第49項之設備，其中該控制器會被進一步耦合到該等第一複數段發光二極體，以接收對應節點的電壓水平。
  57. 如申請專利範圍第49項之設備，其中該等第一複數個切 換器的至少一個切換器會被耦合到該整流器，以接收該整流之交流電電壓。
  58. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：第二複數個發光二極體，其係被串聯耦合以形成第二複數段發光二極體；以及第二複數個切換器，其係被耦合到第二複數段發光二極體以將第二複數段發光二極體的一所選段切換入或切換出一第二串聯發光二極體電流路徑；其中該控制器進一步耦合到第二複數個切換器並且進一步產生對應控制訊號，以切換第二複數段發光二極體的複數段，以形成並聯第一串聯發光二極體電流路徑的第二串聯發光二極體電流路徑。
  59. 如申請專利範圍第58項之設備，其中該第二串聯發光二極體電流路徑所具有的極性與該第一串聯發光二極體電流路徑相反。
  60. 如申請專利範圍第58項之設備，其中流經該第一串聯發光二極體電流路徑所具有的第一電流之方向與流經該第二串聯發光二極體電流路徑的第二電流相反。
  61. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：一電流限制電路。
  62. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：一調光界面電路。
  63. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：一直流電源電路，其係耦合到該控制器。
  64. 如申請專利範圍第49項之設備，進一步包含：一溫度保護電路。
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