TWI556681B - Light emitting diode switch circuit - Google Patents

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Description

發光二極體開關電路
本發明有關於一種發光二極體開關電路，尤指一種控制發光二極體之供電能量的開關電路。
請參閱第1圖，為習用發光二極體開關電路之電路結構示意圖。如圖所示，傳統發光二極體開關電路100可以為一昇壓型轉換電路(Boost converter)，其包括有一電源模組10、一開關器11、一電感器12、一發光二極體13及一電容器15。
其中，電源模組10為一橋式整流器，具有第一極(如正極)及第二極(如負極)，可以將一市電之交流電源VAC整流成一脈動的直流輸入電壓VIN。電感器12之一端連接電源模組10之第一極。開關器11之第一端(如汲極端或集極端)連接電感器12之另一端，控制端(如閘極端或基極端)接收一控制訊號S，而第二端(如源極端或射極端)透過負載元件連接電源模組10之第二極。發光二極體13之第一極(如正極)透過一二極體121連接電感器12之另一端，而第二極(如負極)透過負載元件連接電源模組10之第二極。電容器15與發光二極體13並聯。
開關器11被控制斷開時，利用電感器12放電之電流驅使發光二極體13發光，同時對於電容器15充電。或者，開關器11被控制導通時，以透過電容器15放電之電流驅使發光二極體13負載發光，而輸入電壓VIN對於電感器12儲電。
以往昇壓型之開關電路100，其發光二極體13之順向偏壓VF必須設計大於輸入電壓VIN之最大電壓值(Vmax)，否則電路100有時無法正常工作。然，通常是以串聯來製作一較大順向偏壓VF之發光二極體13其成本偏高，且較大順向偏壓VF之發光二極體13也會存在有不易驅動發光的障 礙。
或者，採用另一種習知的降壓型轉換電路(Buck converter)作為控制發光二極體工作之開關電路，其輸入電壓VIN必須脈動在高於發光二極體之順向偏壓VF之工作週期時，開關電路才能有效工作，以致於運作時間受到嚴重限制。因此，傳統的昇壓型或降壓型之開關電路都存在有使用上的侷限性。
本發明之一目的，在於提供一種發光二極體開關電路，其電路的開關設計概念係盡量採用電源模組之供電能量來驅動發光二極體模組工作或對於電感器儲電，以延後電容器放電的時間，以使開關電路可以選置一較低電容值之電容器來降低電路體積與成本，且有效改善電路系統的功率因素及發光二極體模組頻閃的狀況。
本發明之一目的，在於提供一種發光二極體開關電路，其電路設置有一電容充放電控制模組，利用電容充放電控制模組來阻斷電容器的充電或放電，以使開關電路可以選置一較低電容值之電容器，並藉以降低發光二極體模組之頻閃現象。
本發明之一目的，在於提供一種發光二極體開關電路，其電路設置有兩段式電容器，當兩段式電容器其總加的儲電電位被電源模組充電到達電源模組之供電電壓位準而無法繼續充電時，將其中一段電容器所對應配置的開關器控制導通以產生另一電流路徑，則，電源模組利用另一電流路徑對於其中一段電容器繼續充電，以使其中一段電容器的儲電電位可以到達電源模組的供電電壓位準，如此電路設計，不僅可以延長兩段式電容器的充電時間，改善電路系統的功率因素，並增加兩段式電容器的充電量而提升儲電電位。
為達成上述目的，本發明提供一種發光二極體開關電路，包括：一電源模組，具有第一極與第二極；一發光二極體模組，具有第一極與第二極，其第一極連接電源模組之第一極；一電感器，其一端連接發光 二極體模組之第二極；一第一開關器，其第一端連接電感器之另一端，控制端接收一第一控制訊號，而第二端連接電源模組之第二極，其中第一開關器根據第一控制訊號的控制以進行導通或斷開；一第二開關器，其第一端連接發光二極體模組之第一極，控制端接收一第二控制訊號，而第二端連接發光二極體模組之第二極，其中第二開關器根據第二控制訊號的控制以進行導通或斷開；及一第一電容器，其一端經由一第一二極體連接電感器之另一端以及經由一第二二極體連接發光二極體模組之第一極與第二開關器之第一端，而另一端連接電源模組之第二極。
本發明一實施例中，第一開關器之第二端經由串接的一第一電阻及一第二電阻以連接至電源模組之第二極，而第一電容器之另一端經由第二電阻以連接至電源模組之第二極，藉由制定第一電阻與第二電阻間的阻值比以決定電源模組所提供的供電電流與第一電容器的放電電流間之電流比值。本發明一實施例中，其中發光二極體模組包括一發光二極體元件及一電容元件，發光二極體元件與電容元件並聯。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第二電容器，第二電容器設置在發光二極體模組之第二極與電源模組之第二極間。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第三開關器，第三開關器之第一端連接第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，而第二端經由第二二極體連接發光二極體模組之第一極與第二開關器之第一端，其中第三開關器根據第三控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第三開關器，第三開關器之第一端經由第二二極體連接第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，而第二端連接發光二極體模組之第一極與第二開關器之第一端，其中第三開關器根據第三控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
本發明一實施例中，其中第二開關器之第一端經由一第三二極體連接發光二極體模組之第一極。
本發明一實施例中，其中第二開關器被控制導通時，電源模組不經由發光二極體模組即可直接供電至電感器。
本發明又提供一種發光二極體開關電路，包括：一電源模組，具有第一極與第二極；一發光二極體模組，具有第一極與第二極，其第一極連接電源模組之第一極；一電感器，其一端連接發光二極體模組之第二極；一第一開關器，其第一端連接電感器之另一端，控制端接收一第一控制訊號，而第二端連接電源模組之第二極，其中第一開關器根據第一控制訊號的控制以進行導通或斷開；一第一電容器，其一端經由一第一二極體連接電感器之另一端以及經由一第二二極體連接發光二極體模組之第一極，而另一端連接電源模組之第二極；及一第二電容器，其設置在發光二極體模組之第二極與電源模組之第二極間。
本發明又提供一種發光二極體開關電路，包括：一電源模組，具有第一極與第二極；一發光二極體模組，具有第一極與第二極；一電感器，其一端連接電源模組之第一極以及經由一第一二極體連接發光二極體模組之第二極，另一端連接發光二極體模組之第一極；一第一開關器，其第一端連接電感器之另一端，控制端接收一第一控制訊號，而第二端連接電源模組之第二極，其中第一開關器根據第一控制訊號的控制以進行導通或斷開；及一第一電容器，其一端連接發光二極體模組之第二極，另一端連接電源模組之第二極。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一電容充放電控制模組，其設置在第一電容器之另一端與電源模組之第二極間，包括一第一開關元件、一第二開關元件及一控制元件，第一開關元件之第一端連接第一電容器之另一端，第二開關元件之第一端連接電源模組之第二極，第一開關元件之第二端與第二開關元件之第二端共連接至控制元件，第一開關元件之控制端與第二開關元件之控制端分別連接至控制元件，其中當控制元件控制第二開關元件斷開時，阻斷第一電容器的放電；當控制元件控制第一開關元件斷開時，阻斷第一電容器的充電。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第二開關 器及一第二電容器，第二電容器之一端經由一第二二極體連接第一電容器之另一端以及經由一第三二極體連接電感器之一端，而另一端連接電源模組之第二極，並且在第一電容器之另一端與第二電容器之另一端間並聯有一第四二極體；第二開關器之第一端連接至第一電容器之另一端，控制端接收一第二控制訊號，第二端連接電源模組之第二極；其中，當第一開關器及第二開關器被控制斷開時，電源模組之供電能量流向第一電容器及第二電容器以對於第一電容器及第二電容器充電，當第一開關器被控制斷開及第二開關器被控制導通時，電源模組之供電能量流向第一電容器以對於第一電容器充電。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第三開關器及一第二電容器，第二電容器之一端經由一第二二極體連接第一電容器之另一端以及經由一第三二極體連接電感器之一端，而另一端連接電源模組之第二極，並且在第一電容器之另一端與第二電容器之另一端間並聯有一第四二極體；第三開關器之第一端連接至第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，第二端經由一第五二極體連接第二電容器之一端；其中，當第一開關器及第三開關器被控制斷開時，電源模組之供電能量流向第一電容器及第二電容器以對於第一電容器及第二電容器充電，當第一開關器被控制斷開及第三開關器被控制導通時，電源模組之供電能量流向第二電容器以對於第二電容器充電。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第四開關器，第四開關器之第一端連接第一電容器之一端，控制端接收一第四控制訊號，而第二端經由第一二極體連接電感器之一端，其中第四開關器根據第四控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
本發明一實施例中，發光二極體開關電路尚包括一第四開關器，第四開關器之第一端經由第一二極體連接第一電容器之一端，控制端接收一第四控制訊號，而第二端連接電感器之一端，其中第四開關器根據第四控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
本發明一實施例中，其中發光二極體模組包括一發光二極體 元件、一二極體元件及一電容元件，二極體元件選擇設置在發光二極體元件之第一極與發光二極體模組之第一極間或設置在發光二極體元件之第二極與發光二極體模組之第二極間，發光二極體元件與電容元件並聯。
100‧‧‧發光二極體開關電路
10‧‧‧電源模組
11‧‧‧開關器
12‧‧‧電感器
121‧‧‧二極體
13‧‧‧發光二極體
15‧‧‧電容器
200‧‧‧發光二極體開關電路
201‧‧‧發光二極體開關電路
202‧‧‧發光二極體開關電路
203‧‧‧發光二極體開關電路
20‧‧‧電源模組
21‧‧‧電感器
221‧‧‧第一電阻
222‧‧‧第二電阻
23‧‧‧發光二極體模組
231‧‧‧發光二極體元件
233‧‧‧電容元件
241‧‧‧第一二極體
242‧‧‧第二二極體
243‧‧‧第三二極體
251‧‧‧第一開關器
252‧‧‧第二開關器
253‧‧‧第三開關器
27‧‧‧第一電容器
300‧‧‧發光二極體開關電路
301‧‧‧發光二極體開關電路
302‧‧‧發光二極體開關電路
303‧‧‧發光二極體開關電路
304‧‧‧發光二極體開關電路
30‧‧‧電源模組
31‧‧‧電感器
321‧‧‧第一電阻
322‧‧‧第二電阻
33‧‧‧發光二極體模組
331‧‧‧發光二極體元件
332‧‧‧二極體元件
333‧‧‧電容元件
341‧‧‧第一二極體
342‧‧‧第二二極體
343‧‧‧第三二極體
344‧‧‧第四二極體
345‧‧‧第五二極體
351‧‧‧第一開關器
352‧‧‧第二開關器
353‧‧‧第三開關器
354‧‧‧第四開關器
37‧‧‧第一電容器
38‧‧‧第二電容器
39‧‧‧電容充放電控制模組
391‧‧‧第一開關元件
392‧‧‧第二開關元件
393‧‧‧控制元件
第1圖：習用發光二極體開關電路之電路結構示意圖。
第2圖：本發明發光二極體開關電路一實施例之電路結構示意圖。
第3圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第4圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第5圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第6圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第7圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第8圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第9圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第10圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第11圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第12圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。
第13圖：本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構 示意圖。
請參閱第2圖，為本發明發光二極體開關電路一實施例之電路結構示意圖。如圖所示，本實施例發光二極體開關電路200為一昇降壓型(Boost-Buck)開關電路，其包括一電源模組20、一電感器21、一發光二極體模組23、一第一開關器251、一第二開關器252及一第一電容器27。
電源模組20亦可為一橋式整流器，具有第一極(如正極)及第二極(如負極)，可以將一市電之交流電源VAC轉換成一脈動的直流輸入電壓VIN。發光二極體模組23同樣具有第一極(如正極)及第二極(如負極)，其第一極將連接電源模組20之第一極而第二極連接電感器21之一端。第一開關器251之第一端(如汲極端或集極端)連接電感器21之另一端、控制端(如閘極端或基極端)接收一第一控制訊號S1，而第二端(如源極端或射極端)連接電源模組20之第二極。第一開關器251根據第一控制訊號S1的控制以進行開關導通(turn on)或斷開(turn off)。第二開關器252之第一端(如汲極端或集極端)連接發光二極體模組23之第一極，控制端(如閘極端或基極端)接收一第二控制訊號S2，而第二端(如源極端或射極端)連接發光二極體模組23之第二極。第二開關器252根據第二控制訊號S2的控制以進行開關導通或斷開。第一電容器27之一端經由一第一二極體241連接電感器21之另一端以及經由一第二二極體242連接發光二極體模組23之第一極與第二開關器252之第一端，而另一端連接電源模組20之第二極。
發光二極體模組23包括一具有第一極及第二極之發光二極體元件231。在本發明一實施例中，發光二極體元件231可以為一顆或多顆發光二極體所組成。再者，發光二極體模組23尚包括一電容元件233，電容元件233與發光二極體元件231並聯。電容元件233可以與發光二極體元件231分享電源模組20或第一電容器27所供電的電流，並進行充電儲能。當電感電流較低時，電容元件233可以將部分能量放電至發光二極體元件231，以使發光二極體元件231繼續工作。藉由電容元件233之設置，不僅可降低 發光二極體元件231上的電流產生過大的快速波動，減少高頻閃爍的機會，並且提升發光二極體元件231的發光效率與利用率。
本實施例開關電路200提出多種開關的控制方式。例如當電源模組20的輸入電壓VIN較高時，控制第二開關器252保持斷開，定時控制第一開關器251快速開關切換或根據感測電流I1之大小以控制第一開關器251快速開關切換，則，電源模組20的供電能量供電至發光二極體模組23、對於電感器21儲電(如導通第一開關器251)及/或第一電容器27充電(如斷開第一開關器251)。對於電感器21的充放電循環為切換式電源電路既有的習知技術，因此不再詳細贅述。
或者，採用系統判斷作為較佳的控制時(例如當電源模組20的輸入電壓VIN及第一電容器27之儲能電壓皆小於發光二極體模組23之順向偏壓時)，定時控制第一開關器251及第二開關器252快速開關切換或根據感測電流I1之大小以控制第一開關器251及第二開關器252快速開關切換(此時第一開關器251及第二開關器252之開關狀態大致維持同步同相)。則，當第一開關器251及第二開關器252被切換至導通時，電源模組20的供電能量或第一電容器27之放電能量對於電感器21直接儲電，不經過發光二極體模組23；之後，電感器21已經儲電至一定電量時，控制第一開關器251及第二開關器252斷開，第一電容器27將會停止放電，改由電感器21放電，放電電流流至發光二極體模組23，以達到發光的結果。如此，當電源模組20的輸入電壓VIN及第一電容器27之儲能電壓皆小於發光二極體模組23之順向偏壓時，電源模組20的供電能量或第一電容器27之放電能量還是能夠經由第二開關器252提供至電感器21以對於電感器21進行儲電。
在本發明中，第一開關器251之第二端可以經由串接的一第一電阻(R1)221及一第二電阻(R2)222以連接至電源模組20之第二極，而第一電容器27之另一端經由第二電阻222以連接至電源模組20之第二極。在本發明一實施例中，可以利用一外部的控制器(未顯示)來控制開關電路200的開關動作，此控制器可以設定有一固定的參考電壓VR。實際進行操控時，控制器將第一開關器251上所產生的之節點電壓VS比較於參考電壓VR，以決 定第一開關器251的開關動作。例如：電壓VS大於參考電壓VR，控制第一開關器251斷開，電壓VS小於參考電壓VR，控制第一開關器251導通。則，控制器經由參考電壓VR與節點電壓VS間的比較以決定第一開關器251的開關時機。
接續，當電感器21的儲電電流係由電源模組20供電提供時，將可以在節點2510上取得電壓VS：VS=In(R1+R2) (1)
或者，當電感器21的儲電電流係由第一電容器27放電提供時，將可以在節點2510取得電壓VS：VS=IC(R1) (2)
根據公式(1)及(2)之推導，將可以取得公式(3)：Iin(R1+R2)=IC(R1) (3)
經由公式(3)得知，供電電流Iin反比於R1+R2，放電電流IC反比於R1，於是Iin：IC=R1：(R1+R2)。藉此，經由制定第一電阻(R1)221與第二電阻(R2)222間之阻值比，以決定電源模組20之供電電流Iin與第一電容器27之放電電流IC間的電流比值。
再者，開關電路200可以進一步設置有一第二電容器28。第二電容器28設置在發光二極體模組23之第二極與電源模組20之第二極間。則，開關電路200利用第二電容器28以及發光二極體模組23本身的動態電阻，形成RC低通濾波效果，可以幫助抑制快速切換工作電流時在電源模組20端所產生的高頻干擾。
請參閱第3圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。如圖所示，本實施例發光二極體開關電路201尚包括一第三二極體243。電源模組20之第一極以及第二開關器252之第一端將會經由第三二極體243連接發光二極體模組23之第一極。當電源模組20的輸入電壓VIN電壓足夠時，保持第一開關器251斷開，控制第二開關器252快速開關切換。同理，當電源模組20的輸入電壓VIN小於發光二極體模組23之順向偏壓時，保持第一開關器251導通，或控制第一開關器251與第二開關器252同步 同相地快速開關切換。如此電路設計，電源模組20即使處在較低電位仍可經由導通狀態的第二開關器252供電能量至電感器21。
請參閱第4圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。相較於上述第2圖實施例，本實施例發光二極體開關電路202並未設置有第二開關器252，而另增設有一第三開關器253。第三開關器253之第一端(如汲極端或集極端)連接第一電容器27之一端，控制端(如閘極端或基極端)接收一第三控制訊號S3，而第二端(如源極端或射極端)經由第二二極體242連接發光二極體模組23之第一極。或者，如第5圖所示，第三開關器253可以改設置在第二二極體242與發光二極體模組23之第一極間。第三開關器253之第一端經由第二二極體242連接第一電容器27之一端，而第二端直接連接發光二極體模組23之第一極。其中，第三開關器253可以根據第三控制訊號S3的控制以進行導通、斷開或限流。
以往第一電容器27之儲電電壓高於電源模組20的輸入電壓VIN時，第一電容器27將會取代電源模組20供電至發光二極體模組23。藉由第三開關器253的設置，將可以延後第一電容器27放電的時間，增加系統控制的彈性，例如可以等到電源模組20之輸入電壓VIN真的無法驅動發光二極體模組23時，再控制第三開關器253進行導通而讓第一電容器27放電至發光二極體模組23。如此電路設計，不僅能夠選用一較低電容值之第一電容器27來降低電路體積與成本，且有效改善電路系統的功率因素及發光二極體模組23頻閃的狀況。
再者，如第6圖所示，本發明另一實施例中，發光二極體開關電路203能夠同時整合有第2圖所述之第二開關器252及第4圖所述之第三開關器253。或者，如第7圖所示，本發明又一實施例中，發光二極體開關電路203也可以同時整合有第2圖所述之第二開關器252及第5圖所述之第三開關器253。
請參閱第8圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。如圖所示，本實施例發光二極體開關電路300包括一電源模組30、一電感器31、一發光二極體模組33、一第一開關器351及一第一電 容器37。
電源模組30及發光二極體模組33都具有第一極(如正極)與第二極(如負極)。電源模組30為一橋式整流器，其可以將一市電之交流電源VAC轉換成一脈動的直流輸入電壓VIN。電感器31之一端連接電源模組30之第一極以及經由一第一二極體341連接發光二極體模組33之第二極，另一端則連接發光二極體模組33之第一極。第一開關器351之第一端(如汲極端或集極端)連接電感器31之另一端，控制端(如閘極端或基極端)接收一第一控制訊號S1，而第二端(如源極端或射極端)連接電源模組30之第二極。第一電容器37之一端連接發光二極體模組33之第二極及經由第一二極體341連接電感器31之一端，另一端連接電源模組30之第二極。其中，第一開關器351根據第一控制訊號S1的控制以進行導通或斷開。
發光二極體模組33包括一具有第一極及第二極之發光二極體元件331、一二極體元件332及一電容元件333。二極體元件332選擇設置在發光二極體元件331之第一極與發光二極體模組33之第一極間或設置在發光二極體元件331之第二極與發光二極體模組33之第二極間。電容元件333與發光二極體元件331相互並聯，其用以減少發光二極體元件331高頻閃爍的機會並提升發光二極體元件331的發光效率與利用率。
本實施例發光二極體開關電路300之一開關控制方式，利用第一控制訊號S1定時控制第一開關器351快速開關切換或根據檢測感測電流I1之大小以控制第一開關器351快速開關切換，此時電源模組30的供電能量或第一電容器37之儲電能量可以提供至電感器31以對於電感器31儲電(如導通第一開關器351)或電感器31放電至發光二極體模組33(如斷開第一開關器351)。
同於第2圖實施例，本實施例之第一開關器351之第二端也可以經由串接的一第一電阻(R1)321及一第二電阻(R2)322以連接至電源模組30之第二極，而第一電容器37之另一端經由第二電阻322以連接至電源模組30之第二極。外部控制器利用制定的參考電壓VR與第一開關器351上的節點3510電壓VS進行比較，以決定第一開關器351的開關動作，而取得公式(1) 之電壓VS=Iin(R1+R2)或公式(2)之電壓VS=IC(R1)。根據公式(1)及(2)推導出Iin(R1+R2)=IC(R1)，於是Iin：IC=R1：(R1+R2)。藉此，經由制定第一電阻(R1)321與第二電阻(R2)322間之阻值比，以決定電源模組30之供電電流Iin與第一電容器37之放電電流IC間的電流比值。
請參閱第9圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。如圖所示，相較於第8圖實施例，本實施例發光二極體開關電路301尚包括有一電容充放電控制模組39，其設置在第一電容器37之另一端與電源模組30之第二極間。電容充放電控制模組39包括一第一開關元件391、一第二開關元件392及一控制元件393，第一開關元件391及第二開關元件392背對背連接。第一開關元件391之第一端連接第一電容器37之另一端，第二開關元件392之第一端連接電源模組20之第二極，第一開關元件391之第二端與第二開關元件392之第二端共連接至控制元件393，而第一開關元件391及第二開關元件392之控制端分別連接至控制元件393。
控制元件393用以控制第一開關元件391及第二開關元件392進行開關導通或斷開。當控制元件393控制第二開關元件392斷開時，阻斷第一電容器37的放電。當控制元件393控制第一開關元件391斷開時，阻斷第一電容器37的充電。則，藉由電容充放電控制模組39管控第一電容器37的充放電，以使發光二極體開關電路300能夠選用一較低電容值之第一電容器37。再者，本實施例開關元件391、392主要以NMOS開關作為說明，由於MOS開關都帶有Body diode的特性，造成斷開其實是有方向性的，因此開關元件391、392需要設計成背對背的架構，不然的話，電容充放電控制模組39改用一顆理想開關進行取代。
請參閱第10圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。相較於第8圖實施例，本實施例發光二極體開關電路302尚包括一第二開關器352及一第二電容器38。
第二電容器38之一端經由一第二二極體342連接第一電容器37之另一端以及經由一第三二極體343連接電感器31之一端，而另一端連接電源模組30之第二極。在第一電容器37之另一端與第二電容器38之另一端 間並聯有一第四二極體344(或者可以將第二開關器352連接成Body diode形式來達成二極體特性)。第二開關器352之第一端連接至第一電容器37之另一端，控制端接收一第二控制訊號S2，而第二端連接電源模組30之第二極。其中，第二開關器352根據第二控制訊號S2的控制以進行導通或斷開。
當第一電容器37與第二電容器38加總的儲電電位(VC1+VC2)達到電源模組30的輸入電壓VIN之準位時，電源模組30已無法繼續對於第一電容器37及第二電容器38充電，此時，控制第二開關器352導通，電源模組30的供電能量將從第一電容器37及第二開關器352間之電流路徑而對於第一電容器37繼續充電，以使第一電容器37的儲電電位(VC1)可以充到輸入電壓VIN之準位。如此電路設計，不僅可以延長第一電容器37充電的時間，而改善電路系統的功率因素，並增加第一電容器37充電量，以提升第一電容器37與第二電容器38加總的儲電電位。
請參閱第11圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。相較於第8圖實施例，本實施例發光二極體開關電路303尚包括一第三開關器353及一第二電容器38。
第二電容器38之一端經由一第二二極體342連接第一電容器37之另一端以及經由一第三二極體343連接電感器31之一端，而另一端連接電源模組30之第二極。在第一電容器37之另一端與第二電容器38之另一端間並聯有一第四二極體344。第三開關器353之第一端連接至第一電容器37之一端，控制端接收一第三控制訊號S3，而第二端經由一第五二極體345連接第二電容器38之一端。其中，第三開關器353根據第三控制訊號S3的控制以進行導通或斷開。
當第一電容器37與第二電容器38加總的儲電電位(VC1+VC2)達到電源模組30的輸入電壓VIN之準位時，電源模組30無法繼續對於第一電容器37及第二電容器38充電，此時，控制第三開關器353導通，電源模組30的供電能量將從第三開關器353、第五二極體345及第二電容器38的電流路徑而對於第二電容器38繼續充電，以使第二電容器38的儲電電位(VC2)可以充到輸入電壓VIN之準位。如此電路設計，不僅可以延長第二電容器38充電 的時間，而改善電路系統的功率因素，並增加第二電容器38充電量，以提升第一電容器37與第二電容器38加總的儲電電位。
又，本發明另一實施例中，亦可以將第10圖之第二開關器352設計在發光二極體開關電路303之中。則，藉由第二開關器352及第三開關器353之開關操作，以分別延長第一電容器37及第二電容器38充電的時間，而進一步提升第一電容器37與第二電容器38加總的儲電電位。
請參閱第12圖，為本發明發光二極體開關電路又一實施例之電路結構示意圖。相較於第8圖實施例，本實施例發光二極體開關電路304尚包括一第四開關器354。
第四開關器354設置在第一二極體341與第一電容器37間。第四開關器354之第一端連接第一電容器37之一端，控制端接收一第四控制訊號S4，而第二端經由第一二極體341連接電感器31之一端。第四開關器354根據第四控制訊號S4的控制以進行導通、斷開或限流。
藉由第四開關器354的設置，將可以延後第一電容器37放電的時間，增加系統控制的彈性。等到電源模組30真的無法提供足夠的供電能量至電感器31及/或發光二極體模組33時，才控制第四開關器354進行導通而令第一電容器37放電，以對於電感器31儲電(導通第一開關器351)或驅使發光二極體模組33工作(斷開第一開關器351)。如此電路設計，將可以選用一較低電容值之第一電容器37來降低電路體積與成本，且有效改善電路系統的功率因素及發光二極體模組33頻閃的狀況。
再者，如第13圖所示，本發明又一實施例中，第四開關器354可以改設置在第一二極體341與電感器31之一端間。第四開關器354之第一端經由第一二極體341連接第一電容器37之一端，控制端接收一第四控制訊號S4，而第二端連接電感器31之一端。當然，本發明又一實施例中，第四開關器354也可以具體設計在第10圖發光二極體開關電路302之中或在第11圖發光二極體開關電路303之中，以延後第一電容器37及第二電容器38之放電電流來改善電路系統的功率因素及發光二極體模組33頻閃的現象。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限 定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
200‧‧‧發光二極體開關電路
20‧‧‧電源模組
21‧‧‧電感器
221‧‧‧第一電阻
222‧‧‧第二電阻
23‧‧‧發光二極體模組
231‧‧‧發光二極體元件
233‧‧‧電容元件
241‧‧‧第一二極體
242‧‧‧第二二極體
251‧‧‧第一開關器
252‧‧‧第二開關器
27‧‧‧第一電容器

Claims (21)

  1. 一種發光二極體開關電路，包括：一電源模組，具有第一極與第二極；一發光二極體模組，具有第一極與第二極，其第一極連接電源模組之第一極；一電感器，其一端連接發光二極體模組之第二極；一第一開關器，其第一端連接電感器之另一端，控制端接收一第一控制訊號，而第二端連接電源模組之第二極，其中第一開關器根據第一控制訊號的控制以進行導通或斷開；一第二開關器，其第一端連接發光二極體模組之第一極，控制端接收一第二控制訊號，而第二端連接發光二極體模組之第二極，其中第二開關器根據第二控制訊號的控制以進行導通或斷開；及一第一電容器，其一端經由一第一二極體連接電感器之另一端以及經由一第二二極體連接發光二極體模組之第一極與第二開關器之第一端，而另一端連接電源模組之第二極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體開關電路，其中該第一開關器之第二端經由串接的一第一電阻及一第二電阻以連接至該電源模組之第二極，而該第一電容器之另一端經由該第二電阻以連接至該電源模組之第二極，藉由制定該第一電阻與該第二電阻間的阻值比以決定該電源模組的供電電流與該第一電容器之放電電流間之電流比值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體開關電路，其中該發光二極體模組包括一發光二極體元件及一電容元件，該發光二極體元件與該電容元件並聯。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第二電容器，該第二電容器設置在該發光二極體模組之第二極與該電源模組之第二極間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第三開關器，該第三開關器之第一端連接該第一電容器之一端，控制端接收 一第三控制訊號，而第二端經由該第二二極體連接該發光二極體模組之第一極與該第二開關器之第一端，其中該第三開關器根據該第三控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第三開關器，該第三開關器之第一端經由該第二二極體連接該第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，而第二端連接該發光二極體模組之第一極與該第二開關器之第一端，其中該第三開關器根據該第三控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體開關電路，其中該電源模組之第一極以及該第二開關器之第一端尚經由一第三二極體連接該發光二極體模組之第一極。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體開關電路，其中該第二開關器被控制導通時，該電源模組供電至該電感器。
  9. 一種發光二極體開關電路，包括：一電源模組，具有第一極與第二極；一發光二極體模組，具有第一極與第二極，其第一極連接電源模組之第一極；一電感器，其一端連接發光二極體模組之第二極；一第一開關器，其第一端連接電感器之另一端，控制端接收一第一控制訊號，而第二端連接電源模組之第二極，其中第一開關器根據第一控制訊號的控制以進行導通或斷開；一第一電容器，其一端經由一第一二極體連接電感器之另一端以及經由一第二二極體連接發光二極體模組之第一極，而另一端連接電源模組之第二極；及一第二電容器，其設置在發光二極體模組之第二極與電源模組之第二極間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體開關電路，其中該第一開關器之第二端經由串接的一第一電阻及一第二電阻以連接至該電源模組 之第二極，而該第一電容器之另一端經由該第二電阻以連接至該電源模組之第二極，藉由制定該第一電阻與該第二電阻間的阻值比以決定該電源模組所提供的供電電流與該第一電容器之放電電流間之電流比值。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第三開關器，該第三開關器之第一端連接該第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，而第二端經由該第二二極體連接該發光二極體模組之第一極，其中該第三開關器根據該第三控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第三開關器，該第三開關器之第一端經由該第二二極體連接該第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，而第二端連接該發光二極體模組之第一極，其中該第三開關器根據該第三控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體開關電路，其中該發光二極體模組包括一發光二極體元件及一電容元件，該發光二極體元件與該電容元件並聯。
  14. 一種發光二極體開關電路，包括：一電源模組，具有第一極與第二極；一發光二極體模組，具有第一極與第二極；一電感器，其一端連接電源模組之第一極以及經由一第一二極體連接發光二極體模組之第二極，另一端連接發光二極體模組之第一極；一第一開關器，其第一端連接電感器之另一端，控制端接收一第一控制訊號，而第二端連接電源模組之第二極，其中第一開關器根據第一控制訊號的控制以進行導通或斷開；及一第一電容器，其一端連接發光二極體模組之第二極，另一端連接電源模組之第二極。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，其中該第一開關 器之第二端經由串接的一第一電阻及一第二電阻以連接至該電源模組之第二極，而該第一電容器之另一端經由該第二電阻以連接至該電源模組之第二極，藉由制定該第一電阻與該第二電阻間的阻值比以決定該電源模組所提供的供電電流與該第一電容器之放電電流間之電流比值。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，尚包括一電容充放電控制模組，其設置在該第一電容器之另一端與該電源模組之第二極間，包括一第一開關元件、一第二開關元件及一控制元件，該第一開關元件之第一端連接該第一電容器之另一端，該第二開關元件之第一端連接該電源模組之第二極，該第一開關元件之第二端與該第二開關元件之第二端共連接至該控制元件，該第一開關元件之控制端與該第二開關元件之控制端分別連接至該控制元件，其中當該控制元件控制該第二開關元件斷開時，阻斷該第一電容器的放電；當該控制元件控制該第一開關元件斷開時，阻斷該第一電容器的充電。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第二開關器及一第二電容器，該第二電容器之一端經由一第二二極體連接該第一電容器之另一端以及經由一第三二極體連接該電感器之一端，而另一端連接該電源模組之第二極，並且在該第一電容器之另一端與該第二電容器之另一端間並聯有一第四二極體；該第二開關器之第一端連接至該第一電容器之另一端，控制端接收一第二控制訊號，第二端連接該電源模組之第二極；其中，當該第一開關器及該第二開關器被控制斷開時，該電源模組之供電能量流向該第一電容器及該第二電容器以對於該第一電容器及該第二電容器充電，當該第一開關器被控制斷開及該第二開關器被控制導通時，該電源模組之供電能量流向該第一電容器以對於該第一電容器充電。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第三開關器及一第二電容器，該第二電容器之一端經由一第二二極體連接該第一電容器之另一端以及經由一第三二極體連接該電感器之一端，而 另一端連接該電源模組之第二極，並且在該第一電容器之另一端與該第二電容器之另一端間並聯有一第四二極體；該第三開關器之第一端連接至該第一電容器之一端，控制端接收一第三控制訊號，第二端經由一第五二極體連接該第二電容器之一端；其中，當該第一開關器及該第三開關器被控制斷開時，該電源模組之供電能量流向該第一電容器及該第二電容器以對於該第一電容器及該第二電容器充電，當該第一開關器被控制斷開及該第三開關器被控制導通時，該電源模組之供電能量流向該第二電容器以對於該第二電容器充電。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第四開關器，該第四開關器之第一端連接該第一電容器之一端，控制端接收一第四控制訊號，而第二端經由該第一二極體連接該電感器之一端，其中該第四開關器根據該第四控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，尚包括一第四開關器，該第四開關器之第一端經由該第一二極體連接該第一電容器之一端，控制端接收一第四控制訊號，而第二端連接該電感器之一端，其中該第四開關器根據該第四控制訊號的控制以進行導通、斷開或限流。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體開關電路，其中該發光二極體模組包括一發光二極體元件、一二極體元件及一電容元件，該二極體元件選擇設置在該發光二極體元件之第一極與該發光二極體模組之第一極間或設置在該發光二極體元件之第二極與該發光二極體模組之第二極間，該發光二極體元件與該電容元件並聯。
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