TWI610595B - 可調光的ｌｅｄ光引擎的電子控制裝置及其應用 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種可調光的LED光引擎的電子控制裝置，包括一開關調節器陣列及一共享電流感測與調變單元。藉由共享電流感測與調變單元(例如電位計/可變電阻、類比調光訊號、脈衝寬度調變訊號或藍牙訊號的控制)，達到調光的效果。當使用電位計/可變電阻、類比調光訊號、脈衝寬度調變訊號或藍牙訊號向上或向下調光，由於準正弦之LED/線電流係等比例地放大或縮小而幾乎無波形失真，故可調光的LED光引擎的電子控制裝置甚至能夠在整個調光範圍內維持相同的高功率因數以及相同的低總諧波失真。

Description

可調光的LED光引擎的電子控制裝置及其應用

本發明係有關於一種可調光的發光二極體光引擎控制裝置，特別是利用單一個共享電流感測與調變單元(shared current sense and modulation unit)，調節通過LED子陣列的電流強度，對應地改變照明亮度之可調光的發光二極體光引擎電子控制裝置。

相對於傳統燈具，發光二極體具有較高的發光效率(luminous efficacy)，傳統燈泡每瓦提供約15流明(15 lumens per watt)，而發光二極體則每瓦高達100流明(100 lumens per watt)以上，同時發光二極體具有相對壽命較長、較不受外界干擾及不易損壞的優點，是照明設備的首選。

一般來說，發光二極體需要直流電驅動，而市電為交流電，必須透過整流器(全波或半波整流)轉成直流電，才可供應給發光二極體作使用。經過轉換之直流脈衝訊號(直流電)，在每週期之初始及結束區段附近(亦即，空載時間)，尚無法克服發光二極體之順向電壓降(forward voltage drop)以驅動發光二極體，導致導通角(conduction angle)狹小以及功率因數(power factor)低落。空載時間是指LED停止導通的期 間，相對地，導通角是指LED被導通的期間。導通角與空載時間的總和為一整流後之直流脈衝波形。空載時間越長，導通角就越狹小，功率因數就越低落。傳統的LED驅動器(LED driver)通常會面臨以下三種問題。

第一個問題是傳統的LED驅動器須採用濾波器、整流器、以及功率因數修正器(power factor corrector,PFC)等較為複雜的驅動器電路(driver circuit)，造成驅動器的成本高昂。同時，發光二極體的壽命雖長，但功率因數修正器所採用之電解電容器(electrolytic capacitor)卻易於損壞，使得整體壽命相對縮短，無法發揮發光二極體的優點。

第二問題是在空載時間，沒有電流通過發光二極體，造成照明設備的閃爍現象(flicker phenomenon)。於直流脈衝週期中，LED受到正向電流驅動而被點亮，再受到零電流驅動而滅。當有空載時間時，LED在點亮與熄滅之間會造成閃爍。一般市用交流電的頻率是60Hz，整流後形成直流電壓脈衝，頻率為兩倍(約為120Hz)，閃爍現象以大約是120Hz的頻率發生在空載時間。空載時間所帶來的閃爍現象雖不易被人眼察覺，但易使人眼疲勞。

第三個問題是功率因數低落。低功率之功率因數修正器，其迴路電流太弱而無法準確地被偵測，而將AC輸入電流修正為正弦波的波形。功率因數的計算方式可以為將輸入功率除以輸入電壓(線電壓)與輸入電流(線電流)之乘積(PF=P/(V×I)，其中PF為功率因數、P表示輸入功率、V及I分別為線電壓及線電流的有效值)，用以度量電力(electricity)的使用效率，當線電壓與線電流的相似度越高，表示電力使 用效率越好，功率因數越高。當線電壓與線電流的波形幾乎一致，此時，功率因數有最大值近似於1。

傳統的功率因數修正器，需要偵測迴路中的電流，藉以修正線電流波形更接近線電壓波形。若迴路中的電流太低而無法正確地被功率因數修正器之電流偵測電路偵測，功率因數修正器將無法適當地將線電流與線電壓之波形與相位對齊，以達到較佳的功率因數。由於AC輸入電流波形之不連續點與跳躍點造成的總諧波失真(Total Harmonic Distortion,THD)與空載時間有關。根據傅立葉分析對於週期訊號的展開，週期波形中任何不連續點或跳躍點，將導致基本成份上高階諧波(higher-order harmonics)，造成總諧波失真的增加。因此，消除不連續點及跳躍點將有助於減少總諧波失真。

第四個問題是，欲使照明裝置具有調光功能，需要調變通過LED之電流強度。然而，目前市場上的可調光照明裝置，其電路結構往往較為複雜。舉例來說，當需要針對多段的LED子陣列調光時，往往需要多組調光元件，不但增加生產成本，而且在製程設計上或控制上都有其困難度。

有鑒於此，如何利用簡單的電路結構，有效率地調光，維持良好的功率因數及較低的諧波失真，是目前發光二極體光源研發的主要課題之一。本發明之實施例提供一種可調光的發光二極體光源，且其具有製造成本低廉、性能優異、不易損壞及電路簡單等優點，詳如後述。

本發明提出一種可調光的LED光引擎的電子控制裝置，具有特殊的開關調節器陣列，僅需藉由單一個共享電流感測與調變單元，控制流經此共享電流感測與調變單元之電流，可對應地調整通過外部LED子陣列的電流，達到調整發光亮度的效果，具有簡化電路、控制方便及製造成本低廉等優點。

本發明提出可調光的LED光引擎的電子控制裝置，可經由調光單元(共享電流感測與調變單元)手動調光(機械式調光)。或者，透過調光訊號進行調光(電控調光)。調光訊號例如由內建之訊號產生器產生，或透過藍牙機制以微波傳遞至光引擎的電子控制裝置而遠端地調光。調光訊號例如為一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)訊號，調整脈衝寬度調變訊號的工作週期(duty cycle)，可以對應地控制驅動LED子陣列(LED array)的驅動電流的平均值，由於發光二極體的亮度與驅動電流的平均值成正比，故可根據驅動電流的平均值，控制發光二極體的亮度。

本發明一實施例所提出之可調光的LED光引擎的電子控制裝置，包含一電流調節器(current regulator)及一開關調節器陣列。電流調節器用以調整輸入電流波形成類正弦(quasi-sinusoidal)的方波(square wave)或步階波(step wave)波形，有效地提升功率因數。開關調節器陣列，包括複數個電流調節開關(current-regulating switch)及開關控制電路，分別用以控制數個外部LED子陣列的迴路導通與否。將可調光的LED光引擎的電子控制裝置，連接外部LED陣列(包含複數個串聯之LED子陣列)，而形成可調光之發光二極體照明設備。每一個電流調節 開關受控於一開關控制電路，其中每一個電流調節開關的第一端彼此相連，每一個電流調節開關的第二端分別連接至開關控制電路，每一個電流調節開關的第三端分別連接至對應之LED子陣列。除倒數第一級LED子陣列外，一電流調節開關對應連接至一LED子陣列。

本發明一實施例所提出之可調光的LED光引擎的電子控制裝置，包含一開關調節器陣列。開關調節器陣列包括複數個電流調節開關及開關控制電路，每一個電流調節開關受控於一開關控制電路，其中，每一個電流調節開關的第一端彼此相連，每一個電流調節開關的第二端分別連接至開關控制電路，每一個電流調節開關的第三端分別連接至對應之LED子陣列。將可調光的LED光引擎的電子控制裝置，連接LED陣列(包含複數個串聯之LED子陣列)，而形成可調光之發光二極體照明設備。

利用具有空乏型或增強型電晶體之電流調節開關，依據輸入交流電壓，在電壓升高時，逐級驅動LED子陣列，同時逐級提高線電流；在電壓降低時，逐級熄滅LED子陣列，同時逐級降低線電流，具有簡化電路、提高發光效率、提高功率因數及降低成本等優點。

於一實施例中，電流調節開關可以是一種常閉開關(normally closed switch)，即在常態(閘源極未受電壓或受壓為零的情況，V_GS=0)下，常閉開關為短路(導通)；在受負電壓時(V_GS<0)，常閉開關為開路(截止)。例如可採用N通道空乏型金氧半場效電晶體(n-channel depletion-mode MOSFET)或N通道空乏型接面場效應電晶體(n-channel depletion-mode JFET)實作電流調節開關，其在閘源極未受電壓或正電壓(V_GS≧0) 時，通道導通(ON)，在受足夠的負電壓時(V_GS<V_th<0，V_th表示電晶體的截止電壓)，通道截止。

於一實施例中，每一個電流調節開關的第一端彼此相連並耦接於輸入電壓，每一個電流調節開關的第三端分別連接至對應之LED子陣列，且電流調節開關的通道介於第一端與第三端之間。當有輸入電壓及電流時，每一個電流調節開關(空乏型)的初始狀態為導通(通道已建立)，依據各迴路中LED子陣列的順向電壓降克服與否決定電流調節開關的狀態。

於輸入電壓的上半週期，當輸入電壓尚未克服下級LED子陣列的順向電壓降，下級LED子陣列不導通，電流調節開關第三端連接下級LED子陣列之迴路無法形成，下級電流調節開關截止(Off)；隨著輸入電壓升高，克服下級LED子陣列的順向電壓降，但尚未克服當級的LED子陣列的順向電壓降，開關控制電路(switch control circuit)調控下級電流調節開關為調節態(Regulating state)；電壓繼續升高至克服當級LED子陣列順向電壓降，開關控制電路將當級的電流調節開關轉為調節態，將下級電流調節開關轉為截止態(Off state)，如此由下而上的方式逐級點亮LED子陣列。換句話說，當輸入電壓克服下級與當級LED子陣列的順向電壓降，但尚未克服上級的LED子陣列的順向電壓降時，僅有當級電流調節開關為調節態而有電流迴路。

輸入電壓的下半週期，輸入電壓逐步下降，於輸入電壓仍足以克服當級與下級LED子陣列順向電壓降時，當級電流調節開關維持在調節態，其餘之電流調節開關維持在截止態；當輸入電壓逐步下降 至無法克服當級LED子陣列的順向電壓，但仍克服下級LED子陣列的順向電壓降，當級迴路無法導通，僅有下級之電流調節開關為調節態而導通，下級以下之電流調節開關為截止，如此由上而下逐級熄滅LED子陣列。

於另一實施例中，電流調節開關也可以是一種常開開關(normally open switch)，例如採用N通道增強型金氧半場效電晶體(n-channel enhancement-mode MOSFET)或N通道增強型接面場效電晶體(n-channel enhancement-mode junction field effect transistor,NEJFET)作為電流調節開關，在N通道增強型電晶體的閘極耦接一啟動電阻。

當輸入電壓尚未克服下級LED子陣列的順向電壓降時，所有電流調節開關截止。當輸入電壓克服下級LED子陣列的順向電壓降，經啟動電阻對下級電流調節開關(例如為N通道增強型金氧半場效電晶體)的閘-源極間的輸入電容(未繪示)充電至臨界電壓(threshold voltage)以上，下級電流調節開關導通而進入調節態，其他電流調節開關維持截止態(Off state)。

於輸入電壓的上半週期，隨著輸入電壓持續升高，當輸入電壓克服下級LED子陣列的順向電壓降，但尚未克服當級的LED子陣列的順向電壓降，開關控制電路控制下級之電流調節開關為調節態；當電壓繼續升高至克服當級LED子陣列順向電壓降，開關控制電路將下級的電流調節開關轉為截止態，將當級電流調節開關轉為調節態。以此類推，如此由下而上的方式逐級點亮LED子陣列。

於輸入電壓的下半週期，輸入電壓逐步下降，當輸入電壓仍 足以克服全部的LED子陣列的順向電壓降時，最上級(第一級)電流調節開關維持在調節態，其他電流調節開關為截止態；於輸入電壓逐步下降至無法克服全部之LED子陣列的順向電壓，但仍克服第二級以下之LED子陣列的順向電壓降時，開關控制電路將第二級電流調節開關轉換為調節態，第二級以下之電流調節開關為截止態；當輸入電壓繼續下降至無法克服第二級以下之LED子陣列的順向電壓降，開關控制電路將第三級電流調節開關由截止態轉為調節態，第三級以下之電流調節開關皆為截止態。以此類推，如此由上而下逐級熄滅LED子陣列。

本發明一實施例所提出之可調光的LED光引擎的電子控制裝置，包含一共享電流感測與調變單元(shared current sense and modulation unit)。於實施例中，開關控制電路用以比較共享電流感測與調變單元兩端之電壓以及一基準電壓，切換開關調節器陣列的電流以調節電流調節開關的導通或截止，以穩定通過LED子陣列之電流值。

共享電流感測與調變單元例如是任何可調變阻值的元件，可包括電位計(potentiometer)，即俗稱之可變電阻，藉由電阻與電流成反比的特性，調變電位計之阻值以控制通過其之電流。共享電流感測與調變單元也可以由電晶體來實現，包括金氧半場效電晶體(MOSFET)及接面場效電晶體(JFET)等壓控電阻，或者，包括雙載子接面電晶體(BJT)及金氧半場效電晶體的開關元件(電晶體開關)任一者。

電晶體開關可直接控制通過LED子陣列之電流迴路的形成與否，藉以調節通過LED子陣列之平均電流的大小。或者，電晶體開 關可與一電流感測電阻並聯，當電晶體開關導通時，可以旁通(bypass)此電阻，使通過LED子陣列之電流所經過的等效電流感測電阻值較低，通過LED子陣列之電流較大。當電晶體開關截止時，通過LED子陣列之電流所經過的等效電流感測電阻值較高，通過LED子陣列之電流較小，藉以調節LED之亮度。

於一實施例中，可包括一切換開關，包括一共接點及複數個開關接點。此些開關接點的其一係浮置腳位，當共接點連接此浮置腳位時，所有LED子陣列皆關閉。此些開關接點的另一直接耦接至電流調節器，當共接點連接此開關接點時，迴路具有最高的阻值，使得LED子陣列的亮度最小。除浮置腳位與此開關接點外，其餘開關接點係分別耦接至不同的電晶體開關，且此些電晶體開關分別與一串聯電阻(串聯電阻設於LED子陣列之迴路中)的不同區段並聯。當共接點耦接至其中一開關接點，且此開關接點耦接之電晶體開關導通時，可以旁通對應的電阻區段，用以調變(例如是降低)LED子陣列之迴路中的電阻值，以調整LED子陣列的亮度。

於一實施例中，包括另一切換開關，包括至少共接點、第一開關接點、第二開關接點、第三開關接點及第四開關接點。當共接點連接第一開關接點時，可以提供主LED陣列之最大亮度。當共接點連接第二開關接點時，可以提供主LED陣列之較小亮度。當共接點連接第三開關接點時，可以提供副LED陣列之LED亮度。當共接點連接第四開關接點(浮置腳位)時，可以關閉所有LED陣列。

於本發明之一實施例中，更包括複數個電壓調節器，分別耦 接於當級之LED子陣列與當級電流調節開關之間，用以穩定電流調節開關之導通電壓，使得電流調節開關之導通狀態不受直流脈衝之輸入電壓的下降緣(falling edge)影響。

於本發明之一實施例中，更包括一正弦電壓補償器，耦接於輸入電壓與開關控制電路間，以汲取直流脈衝之輸入電壓，補償通過LED子陣列之電壓波型，使電壓波型由步階波修飾為更貼近正弦波的波型，進一步改善功率因數。

當調整共享電流感測與調變單元(例如為電位計/可變電阻)的阻值，或是類比調光訊號、脈衝寬度調變訊號或藍牙訊號的使用率，由於準正弦之LED/線電流係等比例地放大或縮小而幾乎無波形失真，故可維持相同的高功率因數以及相同的低總諧波失真。

AC‧‧‧交流電壓源

100‧‧‧整流器

120‧‧‧電流調節器

140、142、144‧‧‧電壓調節器

160、160a、160b、160c、160d、160e、160f、165‧‧‧共享電流感測與調變單元

N1、N2、N3、N4、K1、K2、K3、K4‧‧‧開關控制電路

VF‧‧‧填谷電路

C1、C2、C3、C4、Cz、Cv、C51、C53、C55‧‧‧電容

F‧‧‧電壓追隨器

PWM‧‧‧脈衝寬度調變單元

Rs1、Rs2、Rs3、Rs4、Rs5、Rs6、Rs7、Rs8、Ra、Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Rb、Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、Rn1、Rn2、Rn3、Rn4、Rx、Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Rm1、Rm2、R16、R18、R20、Rp、Rp1、Rp2、Rp3、Rp4、Rn、Rv1、Rv2、Rv3、Rv4、Rd、Rz1、Rz2、Rz3、Rz4、Rz5、Rz6、Rz7、Rz8、R50、R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59‧‧‧電阻

R1、R2‧‧‧正弦電壓補償器

SW、SW’‧‧‧切換開關

Vcom‧‧‧共接點

F1、F2、F3、F4、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5‧‧‧

G1、G2、G3、G4、Ln1、Ln2‧‧‧LED子陣列

S1、S2、S3、S4、S1’、S2’、S3’、S4’、S10、S20、S30、S40、S15、S25、S35、S45‧‧‧電流調節開關

Z1、Z2、Z3、Z4、Zn、Zb、Zc1、Zc2、Zc3、Zc4‧‧‧齊納二極體

Dp、D51、D53、D55、Dx、Dy、Dz‧‧‧二極體

X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X‧‧‧並聯調節器

P1、P2、P3、M18、Mb、Mn、Mv、M、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11、B18、B、Bb、Bn、Bv1、Bv2、B50、B52、B54‧‧‧電晶體

160g、165g‧‧‧節點

NL‧‧‧負載

圖1A所示為依照本發明一實施例之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置之電路架構的示意圖。共享電流感測與調變單元控制通過LED子陣列的電流以調節照明亮度。每一級LED子陣列，皆對應地連接一電流調節開關。

圖1B所示為依照本發明具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置之電路架構的示意圖。與圖1A的差異在於，可調光的LED光引擎的電子控制裝置更包括電流調節器(current regulator)。除第一級LED子陣列外，一電流調節開關對應連接至一LED子陣列。

圖1C~1I依據圖1A或1B之具有可調光的LED光引擎的電 子控制裝置所繪示之不同共享電流感測與調變單元的電路結構示意圖。

圖2A所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的具體電路示意圖。

圖2B所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的另一具體電路示意圖。與圖2A的差異在於，開關控制電路係利用雙載子接面電晶體切換電流調節開關之導通或截止。

圖3A所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。與圖2A的差異在於，開關控制電路透過另一雙載子接面電晶體，控制電流調節開關之導通或截止。

圖3B所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的另一具體電路示意圖。與圖2B的差異在於，開關控制電路透過另一雙載子接面電晶體，切換電流調節開關之導通或截止。

圖4A所示為依照本發明另一實施例之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一示意圖。與圖1A的差異在於，電流調節開關的型態以及電流調節開關、開關控制電路、共享電流感測與調變單元的設置方式不同。

圖4B所示為依照本發明另一實施例之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的示意圖。與圖4A的差異在於，可調光的LED光引擎的電子控制裝置更包括一電流調節器。

圖5A所示為依照圖4A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。開關控制電路利用並聯調節器切換電 流調節開關之導通或截止。

圖5B所示為依照圖4B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。開關控制電路利用雙載子接面電晶體切換電流調節開關之導通或截止。

圖6A所示為依照圖4A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的具體電路示意圖。與圖5A的差異在於，利用複數個電壓調節器(Voltage Regulator)穩定電流調節開關之導通狀態。

圖6B所示為依照圖4A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。與圖5B的差異在於，利用複數個電壓調節器，穩定電流調節開關之導通狀態。

一般而言，交流電源之輸出電壓為正弦波形，經整流器整流後，以正弦波的前半週為週期的脈衝直流波形(pulsating DC waveform)之脈衝電壓，再應用於LED照明裝置。每週期前半段之初與後半段之末的低電壓區段，輸入電壓無法克服LED陣列(包含複數個LED子陣列)的順向電壓降，無電流通過而形成空載時間。另，LED照明設備通常由LED子陣列構成。當串聯之LED數量較多，順向電壓降提高，使得空載時間(dead time)變大，導通角變得更狹小，降低功率因數。

針對導通角狹小之問題，傳統的解決方式是利用功率因數修正器將整流後交流電壓推升至高於所有LED子陣列順向電壓降的總和的一直流電壓值。但，功率因數修正器所採用的電解電容器容易毀損，使得發光二極體無法發揮預期的效用。

本發明的點燈策略是將LED陣列，切割為數個LED子陣列(subarray)。藉由開關調節器陣列所構成的LED光引擎的電子控制裝置，在一週期之前半週期，隨著輸入電壓升高，由接近電壓源朝遠離電壓源的方向逐級點亮LED子陣列，且線電流逐步升高；在一週期之後半週期，隨著輸入電壓的降低，由遠離電壓源朝接近電壓源的方向逐級熄滅LED子陣列，藉以提高導通角，並且修飾電流波型。

此外，可以藉由調整通過LED的電流，調整LED的亮度。亦即，當有多段的LED子陣列需要調光，可以分段調整各段LED子陣列之迴路的阻值，藉以改變各段LED子陣列之迴路通過的電流，來調整各段LED的亮度。然而，這樣的調光機制不容易實現在電路結構上，而且需要較高的製造成本以及製造難度。特別是當LED子陣列的段數越多時，電路的製造成本及困難度越高。因此，本發明的調光策略，即提供一簡化結構之可調光的LED光引擎的電子控制裝置，僅須利用單一個共享電流感測與調變單元，即可達到等比例分段調光的效果。

請參照圖1A，所示為依照本發明一實施例之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置之電路架構的示意圖。可調光的LED光引擎的電子控制裝置及外部之LED陣列(分割成複數個發光二極體子陣列G1、G2、G3及G4)可形成照明裝置。可調光的LED光引擎的電子控制裝置包括一開關調節器陣列及一共享電流感測與調變單元160。開關調節器陣列包括複數個電流調節開關S1、S2、S3及S4及開關控制電路N1、N2、N3及N4。於圖式中所示的四級電流調節開關、四級開關控 制電路與四級發光二極體子陣列僅為示例，並不作限制，其數量與發光二極體子陣列的數量有關。LED子陣列G1~G4，分別對應地連接至電流調節開關S1~S4。

開關控制電路N1~N4可偵測共享電流感測與調變單元160兩端電流檢測電壓之分壓，以分別調控電流調節開關S1~S4的操作狀態。共享電流感測與調變單元160控制通過LED子陣列G1~G4的電流以調節照明亮度。進一步而言，開關控制電路N1、N2、N3及N4分別比較共享電流感測與調變單元160兩端電流檢測電壓的分壓及一基準電壓(reference voltage)，對應地切換電流調節開關S1~S4之操作狀態。共享電流感測與調變單元160兩端電流檢測電壓的分壓是指，共享電流感測與調變單元160之阻值(R₁₆₀)與通過其之電流(I₁₆₀)的乘積，透過分壓電阻Rx1與Rn1、Rx2與Rn2、Rx3與Rn3或Rx4與Rn4的分壓。

於一實施例中，開關控制電路N1、N2、N3及N4例如是並聯調節器或雙載子接面電晶體。藉由分壓電阻Rx1與Rn1、Rx2與Rn2、Rx3與Rn3，或Rx4與Rn4的比例，可使得共享電流感測與調變單元160兩端電流檢測電壓(I₁₆₀×R₁₆₀)經分壓後，產生不同的分電壓於開關控制電路N1、N2、N3及N4，來調控並聯調節器或雙載子接面電晶體的導通或截止，藉以控制電流調節開關S1~S4的操作狀態。於 一實施例中，可以設計

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，使得當級電流調節開關(例如為電流調節開關S2)為調節態時，下級電流調節開關(例如為電流調節開關S1)必為截止態。

於另一實施例中，開關控制電路N1、N2、N3及N4例如是 具有不同基準電壓(Vref)區間的運算放大器(Operation Amplifier,OP Amp)。於此實施例中，可不需要設置分壓電阻Rx1與Rn1、分壓電阻Rx2與Rn2、分壓電阻Rx3與Rn3，或分壓電阻Rx4與Rn4(亦即電阻Rn1、Rn2、Rn3及Rn4的阻值為0，而電阻Rx1、Rx2、Rx3及Rx4的阻值為∞)，共享電流感測與調變單元160兩端電流檢測電壓(I₁₆₀×R₁₆₀)直接提供至開關控制電路N1、N2、N3及N4以與不同的基準電壓作比較，來調控對應之運算放大器的導通或截止，藉以控制電流調節開關S1~S4的操作狀態。於一實施例中，可以設計基準電壓Vref,_N1<Vref,_N2<Vref,_N3<Vref,_N4，使得當級開關控制電路導通時，下級開關控制電路必為導通。換句話說，當級電流調節開關為調節態時，下級電流調節開關必為截止態。

共享電流感測與調變單元160例如為電位計(potentiometer，又稱可變電阻)或含有電晶體之壓控電阻(voltage controlled resistance)，藉由調整電阻的阻抗，以調整共享至發光二極體的電流。共享電流感測與調變單元160也可以包括電晶體開關，以利用電晶體開關的導通與截止，來調整通過發光二極體的平均電流。壓控電阻例如為金氧半場效電晶體(MOSFET)或接面場效電晶體(JFET)等電晶體。

以下說明點亮或熄滅LED子陣列的原理。於正半周之輸入電壓的上半週期，輸入電壓(Vi)由零逐漸升高。當輸入電壓尚未克服倒數第一級LED子陣列的順向電壓降(Vi<V_G1)，無電流通過倒數第一級LED子陣列(G1)的迴路，開關控制電路N1未能產生電壓控制信號，電流調節開關(S1、S2、S3及S4)維持導通態(ON state)。隨著輸入電壓升 高至克服倒數第一級LED子陣列G1的順向電壓降(Vi>V_G1)，但尚未克服倒數第二級的LED子陣列G2的順向電壓降(Vi<V_G1+V_G2)，電流調節開關S1原為導通態，電流經電流調節開關S1至倒數第一級LED子陣列G1，隨即開關控制電路N1透過分壓電阻Rx1及Rn1偵測到倒數第一級LED子陣列G1導通，產生電壓控制信號而截止電流調節開關S1，使得此階段內，電流調節開關S1快速切換導通與截止狀態，稱為調節態(Regulating state)。此時，其餘電流調節開關S2、S3及S4雖原為導通態，但由於倒數第二級以後的LED子陣列G2、G3及G4之順向電壓降尚未被克服，使得分別對應於電流調節開關S2、S3及S4的迴路仍然無法導通。

電壓繼續升高至克服倒數第二級LED子陣列G2以下之順向電壓降(V_G1+V_G2)，電流調節開關S2原為導通態，電流經電流調節開關S2至倒數第二級LED子陣列G2並通過倒數第一級LED子陣列G1，隨即開關控制電路N2透過分壓電阻Rx2及Rn2偵測到倒數第二級LED子陣列G2導通，產生電壓控制信號而截止電流調節開關S2，此階段內電流調節開關S2保持調節態(快速地切換導通與截止狀態)。此時，電流調節開關S1原為調節態，開關控制電路N1透過分壓電阻Rx1及Rn1偵測到倒數第一級LED子陣列G1導通，產生電壓控制信號而截止電流調節開關S1。其餘電流調節開關S3及S4原為導通態，但由於倒數第三級以後的LED子陣列G3及G4之順向電壓降尚未被克服，使得分別對應於電流調節開關S3及S4的迴路仍然無法導通。

當輸入電壓持續上升至克服倒數第三級LED子陣列G3，開 關控制電路N3偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓(隨著電壓上升，由當級移動至上級開關控制電路作偵測)，開關控制電路N3使倒數第三級電流調節開關S3開始轉態，如此由下而上的方式逐級點亮LED子陣列。

於正半周之輸入電壓的下半週期，輸入電壓逐漸下降。當輸入電壓仍能克服全部LED子陣列的順向電壓降(Vi>V_G1+V_G2+V_G3+V_G4)，電流調節開關S4維持在調節態，電流通過LED子陣列G4經每一級LED子陣列G3及G2至倒數第一級LED子陣列G1。

輸入電壓(Vi)繼續下降至無法克服LED子陣列G4以下的順向電壓(Vi<V_G1+V_G2+V_G3+V_G4)，但仍能克服LED子陣列G3以下的順向電壓(Vi>V_G1+V_G2+V_G3)時，共享電流感測與調變單元160兩端的電壓之分壓不足以使開關控制電路N4導通，電流調節開關S4未接收開關控制電路N4的調控訊號而由調節態切換為導通態，但受限於LED子陣列G4的迴路為斷路而無電流通過。隨輸入電流下降，當共享電流感測與調變單元160兩端的電壓之分壓下降至恰使開關控制電路N3截止時，電流調節開關S3回到導通態，接著，輸入電流微幅上升，開關控制電路N3又導通使電流調節開關S3截止，如此控制電流調節開關S3不斷切換截止與導通狀態，而進入調節態，藉以調控通過LED子陣列G3、G2及G1的迴路電流為I3。同樣地，當輸入電壓繼續下降至無法克服LED子陣列G3以下的順向電壓降，但仍能克服LED子陣列G2以下的順向電壓降時(V_G1+V_G2<Vi<V_G1+V_G2+V_G3)，開關控制電路N3將電流調節開關S3由調節態切換為導通態，但受限於LED子陣列G3的迴路為斷路而 無電流通過。此時，開關控制電路N2將電流調節開關S2不斷切換截止與導通狀態而進入調節態，藉以調控通過點亮的LED子陣列G2及G1的迴路電流為I2。

以此方式，開關控制電路N1~N4分別偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓(隨著電壓下降，由當級移動至下級開關控制電路作偵測)，由上而下逐級熄滅LED子陣列直至週期結束，然後重新一個週期，如此循環。

圖1B所示為另一種具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置之電路架構的示意圖。與圖1A的差異在於，可調光的LED光引擎的電子控制裝置更包括電流調節器(current regulator)120。除最上級LED子陣列G4外，電流調節開關N1~N3分別對應地連接至LED子陣列G1~G3，用以偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓於分壓電阻Rx1與Rn1、Rx2與Rn2及Rx3與Rn3的電壓值，以調控電流調節開關S1~S3的狀態，藉以提供固定電流。最上級LED子陣列G4則是受到電流調節器120的調控以供應固定電流。

圖1C~1I係依據圖1A或1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置，分別以不同形式之共享電流感測與調變單元160a~160f及165實現的示意圖。共享電流感測與調變單元160a~160f、165，可以取代本發明任一實施例中的共享電流感測與調變單元160的方塊圖，藉由對應的控制電路，調變共享電流感測與調變單元的等效電阻值。

請先參考圖1C，共享電流感測與調變單元160a含有電晶體之壓控電阻(voltage controlled resistance)，包括脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)單元PWM、電阻R16、電阻R20、分壓電阻Rm1及Rm2、電容Cf、金氧半場效電晶體(MOSFET)M16及電壓追隨器(Voltage Follower)F。脈衝寬度調變單元PWM可提供脈衝寬度調變訊號，透過遙控裝置(例如手機、遙控器等)的藍牙功能以微波傳輸，例如遙控裝置中設置有天線的發送器(Transmitter)，且照明裝置之電路架構中設置有天線的接收器(Receiver)，脈波訊號藉由遙控裝置的發射與照明裝置的接收作傳遞。或者，脈衝寬度調變也可為內建之訊號產生器(Signal generator)所產生。

在頻率不變的狀態下，藉由調整脈衝寬度調變訊號的工作週期，可調整訊號的整體平均電壓值上升或下降。然後，透過天線傳遞或內建產生之脈衝寬度調變訊號，通過由電阻R20及電容Cf組成的低通濾波器後，輸出類比訊號至電壓追隨器F，透過電壓追隨器F將此類比訊號轉而傳遞至金氧半場效電晶體M16。電壓追隨器F可以確保類比訊號的傳遞不失真，其本身不汲取電流，可以提供足夠的電流以驅動金氧半場效電晶體M16，且不會對電路造成負載效應。

金氧半場效電晶體M16作為一壓控電阻，其閘極與源極間接收分壓電阻Rm1及Rm2提供的類比訊號而使汲極與源極間的通道形成，產生對應放大的電流，此放大的電流反比於金氧半場效電晶體M16的阻值。也就是說，金氧半場效電晶體M16的阻值是可以被調控的，將此金氧半場效電晶體M16(壓控電阻)與電阻R16串聯，而通過串聯之電阻R16與金氧半場效電晶體M16的電流，即為通過LED子陣列的電流。

藉由調整脈衝寬度調變訊號的工作週期，可調整訊號的整體平均電壓值，藉以控制金氧半場效電晶體M16的阻值，調變通過電阻R16與金氧半場效電晶體M16的電流，此電流近似於通過LED子陣列的電流，可據以調節照明亮度。上述實施例中，也可以使用接面場效電晶體(JFET)等其他壓控電阻取代如金氧半場效電晶體，其工作原理相近，容此不多贅述。

請接著參照圖1D，共享電流感測與調變單元160b含有電晶體作為開關，包括脈衝寬度調變單元PWM、電阻Rp、電阻R16、雙載子接面電晶體(BJT)B16。於此實施例中，脈衝寬度調變單元PWM之訊號經電阻Rp，作為一電流訊號提供雙載子接面電晶體B16之基極，藉以調變雙載子接面電晶體B16的導通或截止，控制通過LED子陣列之電流的迴路形成與否，以控制通過LED子陣列之平均電流，可調控各段LED子陣列之亮度。

請接著參照圖1E，共享電流感測與調變單元160c含有電晶體作為開關，包括脈衝寬度調變單元PWM、分壓電阻Rm1及Rm2、電阻R16、金氧半場效電晶體(MOSFET)M16。脈衝寬度調變單元PWM之訊號經分壓電阻Rm1及Rm2，作為一電壓訊號提供金氧半場效電晶體M16之閘源極，藉以調變金氧半場效電晶體M16的導通或截止，控制通過LED子陣列之電流的迴路形成與否，藉以控制通過LED子陣列之平均電流，調控各段LED子陣列之亮度。

請參照圖1F，於此提供電流調節器120的具體電路結構，包括電晶體開關M(例如為金氧半場效電晶體)、啟動電阻Ra、雙載子電 晶體B、偵測電阻Rb。於此實施例中，更包括一填谷電路VF及一切換開關SW，切換開關SW包括共接點Vcom、開關接點F1、開關接點F2、開關接點F3及開關接點F4，其中共接點Vcom連接整流器100的正端，用以選擇耦接至開關接點F1、F2、F3或F4，而開關接點F4為浮置腳位(floating pin)。切換開關SW可透過手動或自動切換，藉由切換至不同的開關接點，提供照明裝置不同之亮度或照明模式。

填谷電路VF耦接至電流調節器120之電晶體開關M的源極以及切換開關SW的開關接點F1。填谷電路VF包括一填谷電容Cv、金氧半場效電晶體Mv、啟動電阻Rv1、雙載子接面電晶體Bv1、串聯之電阻Rv2及Rv3跨接於雙載子接面電晶體Bv1的基極與射極間、一另一雙載子接面電晶體Bv2之集極耦接於串聯之電阻Rv2及Rv3之間的節點，且此雙載子接面電晶體Bv2的基極透過分壓電阻Rv4及Rd耦接至倒數第一級LED子陣列的陽極，分壓電阻Rv4及Rd的分壓節點耦接至共享電流感測與調變單元160d。

共享電流感測與調變單元160d含有電晶體之作為開關，包括電阻R16及R18及金氧半場效電晶體Mb。於此實施例中，金氧半場效電晶體M18之汲極耦接至金氧半場效電晶體Mb之閘極與分壓電阻Rv4及Rd的分壓節點，用以控制金氧半場效電晶體Mb的導通或截止。此外，金氧半場效電晶體M18之閘極透過分壓電阻Rz7及Rz8耦接至開關接點F2，且金氧半場效電晶體M18之閘源極耦接一齊納二極體Zb及一電容Cz。

以下說明不同亮度或照明模式的切換原理。當共接點Vcom 耦接至開關接點F1，輸入電壓對填谷電容Cv充電，此時，通過電流調節器120之電流，經過電流調節開關S1、電流調節開關S2及電流調節開關S3共同連接之第一端。假設輸入電壓僅克服倒數第一級LED子陣列G1，電流由LED子陣列G1之陽極，經分壓電阻Rd及Rv4以供應至雙載子接面電晶體Bv2之基極使之導通，雙載子接面電晶體Bv2將電阻Rv3旁通，充電電流(I_Cv)由電阻Rv2規劃。使得填谷電容Cv之充電電流為

。同時，金氧半場效電晶體M18之閘極無電壓而截止，金氧半場效電晶體Mb導通，電阻R18被旁通，通過LED子陣列G1之電流受電阻R16所規劃(迴路中電阻R16之阻值小於串聯電阻R16及R18之阻值)，提供主LED陣列(LED子陣列G1~G4)之較大之亮度。

當共接點Vcom耦接至開關接點F2，分壓電阻Rz7及Rz8的分壓使金氧半場效電晶體M18導通，金氧半場效電晶體Mb截止，雙載子接面電晶體Bv2截止。此時，輸入電壓對填谷電容Cv充電，充電電流(I_Cv)由串聯電阻Rv2及Rv3規劃，填谷電容Cv之充電電流為(I_Cv=

。同時，輸入電壓透過二極體Dp經電流調節器120傳遞至LED子陣列，且通過LED子陣列G1之電流受到串聯之電阻R16及R18所規劃(其電阻值大於僅電阻R16之阻值)，提供主LED陣列較小之亮度。如此，分別藉由雙載子接面電晶體Bv2與金氧半場效電晶體Mb的導通或截止，控制電阻Rv3與電阻R18是否被旁路，使得填谷電容Cv之充電電流與通過LED子陣列G1~G4之電流，得以對應。

請繼續參照圖1F，負載NL包括串聯電阻Rp1及Rp3與另一 串聯電阻Rp2及Rp4。金氧半場效電晶體Mn之汲極耦接於電阻Rp3，金氧半場效電晶體Mn之閘極與源極分別耦接至雙載子接面電晶體Bn之集極與基極，雙載子接面電晶體Bn之基極與射極間跨接一電阻Rn，且雙載子接面電晶體Bn之集極與射極間跨接一齊納二極體Zn。雙載子接面電晶體Bn之射極耦接副LED子陣列Ln1及Ln2。

副LED子陣列Ln1及Ln2與主LED陣列相互獨立，副LED子陣列Ln1及Ln2例如為小夜燈。當共接點Vcom連接開關接點F3時，整流器100的正端耦接至負載NL，輸入電壓透過串聯之電阻Rp2及Rp4，使金氧半場效電晶體Mn導通，點亮LED子陣列Ln1及Ln2，其電流由電阻Rn規劃為

。當共接點Vcom連接開關接點F4(浮置腳位)時，可關閉所有LED陣列(包括主LED子陣列及副LED子陣列)。

請參照圖1G，其與圖1F所繪示之可調光的LED光引擎的電子控制裝置相似，差異在於共享電流感測與調變單元160e中，係以雙載子接面電晶體Bb取代共享電流感測與調變單元160d之金氧半場效電晶體Mb，且以雙載子接面電晶體B18取代金氧半場效電晶體M18。於另一實施例中，金氧半場效電晶體M18或雙載子接面電晶體B18也可由並聯調節器取代，用來控制金氧半場效電晶體Mb或雙載子接面電晶體Bb的導通與否。

綜上所述，當共接點Vcom耦接至其中一開關接點，且此開關接點耦接之電晶體開關導通時，可以旁通對應的電阻區段，用以調變通過LED子陣列之電流所經過的等效電流感測電阻值，以調整通過 LED子陣列之電流及LED子陣列的亮度。

圖1H所示為依照圖1A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的另一電路示意圖，其共享電流感測與調變單元160f係電位計(亦即，可變電阻)。藉由調變電位計的阻值，可以控制通過電位計的電流，據以控制通過LED子陣列的電流來調節照明亮度。

圖1I所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的示意圖。可調光的LED光引擎的電子控制裝置包括一切換開關SW’，包括一共接點Vcom及開關接點Y1、Y2、Y3、Y4及Y5。共接點Vcom耦接至整流器100之正端，開關接點Y1為浮置腳位，當共接點Vcom連接此浮置腳位時，所有LED子陣列G1~G4皆關閉。其餘的開關接點Y2~Y5分別對應至不同區段的電阻值，利用共接點Vcom連接不同的開關接點Y2~Y5，可以調變通過LED子陣列G1~G4之電流所經過的等效電流感測電阻值，用以規劃通過LED子陣列G1~G4之電流的大小，藉以調變LED子陣列G1~G4之亮度。

共享電流感測與調變單元165包括串聯電阻R50、R52、R54及R56，於節點165g之電壓為V165g。共接點Vcom耦接至整流器100之正端，開關接點Y1係一浮置腳位(floating pin)，開關接點Y2耦接至電流調節器120，除開關接點Y1及Y2以外，其餘開關接點Y3~Y5分別耦接至電晶體開關B54、B52及B50，且此些電晶體開關B54、B52及B50分別與共享電流感測與調變單元165之串聯電阻的不同區段並聯，串聯電阻設於各段LED子陣列之電流迴路中。

齊納二極體D51、D53及D55用以保護電晶體開關B50、B52 或B54。當共接點Vcom與開關接點Y5、Y4或Y3耦接時，輸入電壓對電容C51、C53或C55充電至齊納二極體之崩潰電壓Vz。當共接點Vcom與開關接點Y5、Y4或Y3無耦接時，電容C51、C53或C55放電至0伏特(V)。如此，以維持共接點Vcom與開關接點Y3、Y4或Y5耦接或非耦接時，開關接點Y5、Y4或Y3所對應之電晶體開關B50、B52或B54的導通或截止之正常操作狀態。

當共接點Vcom連接開關接點Y1(浮置腳位)時，LED子陣列迴路中沒有電流，所有LED子陣列G1~G4皆關閉(例如提供0%的亮度)。當共接點Vcom連接開關接點Y2時，整流器100正端直接耦接至電流調節器120，而通過LED子陣列之電流由串聯電阻R50、R52、R54及R56所規劃，此時迴路中的電阻值較大，通過LED子陣列之電流較小，LED子陣列之亮度也較小(例如提供25%的亮度)。

當共接點Vcom連接開關接點Y3時，輸入電壓經Dx傳遞至電流調節器120以供應至LED子陣列，同時，輸入電壓經電阻R58對電容C55充電，且透過電阻R58及R59導通雙載子接面電晶體B54，用以旁通串聯電阻中的電阻R56，使通過點亮的LED子陣列之電流由串聯電阻R50、R52及R54所規劃，此時迴路中的電阻值略為降低，通過LED子陣列之電流略為上升，點亮的LED子陣列之亮度也增加(例如提供50%的亮度)。

當共接點Vcom連接開關接點Y4時，輸入電壓經Dy傳遞至電流調節器120以供應至LED子陣列，同時，輸入電壓經電阻R55對電容C53充電，且透過電阻R55及R57導通雙載子接面電晶體B52， 用以旁通串聯電阻中的電阻R54及R56，使通過LED子陣列之電流由串聯電阻R50及R52所規劃，迴路中的電阻值更為降低，通過LED子陣列之電流更為上升，點亮的LED子陣列之亮度也再度增加(例如提供75%的亮度)。

當共接點Vcom連接開關接點Y5時，輸入電壓經Dz至電流調節器120以供應至LED子陣列，同時，輸入電壓經電阻R51對電容C51充電，且透過電阻R51及R53導通雙載子接面電晶體B50，用以旁通串聯電阻中的電阻R52、R54及R56，使點亮的LED子陣列之電流由電阻R50規劃，此時迴路中的電阻值降至最低，通過LED子陣列之電流升至最高，LED子陣列之亮度最亮(例如提供100%的亮度)。

上述實施例所例舉之亮度比例係一相對比值，以方便說明共接點連接至不同的開關接點時的亮度關係，並非用以限定本發明。此外，共享電流感測與調變單元165中開關接點Y3~Y5分別耦接之電晶體開關，並不限於雙載子接面電晶體，也可以為金氧半場效電晶體或其他可用以選擇性地旁通此串聯電阻之不同區段的電子元件。

圖2A所示實施例為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。開關調節器陣列包括複數個開關調節器，分別包括一電流調節開關及一開關控制電路。電流調節開關對應至N通道空乏型金氧半場效電晶體(n-channel depletion-mode metal oxide semiconductor field effect transistor,NDMOSFET)。並聯調節器X1~X3對應至圖1B之開關控制電路N1~N3，分別透過分壓電阻Rx1與Rn1、Rx2與Rn2及Rx3與Rn3，切換電流調節開關S10、S20及S30之 導通或截止。

電流調節開關S10、S20及S30的第一端(汲極)彼此相連並耦接於電流調節器120所提供之輸入電壓，電流調節開關S10、S20及S30的第三端(源極)分別連接至對應之LED子陣列G1、G2及G3的陽極，且電流調節開關S10、S20及S30的通道介於第一端(汲極)與第三端(源極)之間。

當有輸入電壓及電流時，每一個電流調節開關(空乏型)的初始狀態為導通(通道已建立)，LED子陣列迴路是否形成，仍須視輸入電壓是否克服當級及以下之LED子陣列的順向電壓降之和。

當有輸入電壓及電流時，每一個電流調節開關(空乏型)的初始狀態為導通(通道已建立)，當輸入電壓克服倒數第一級LED子陣列G1的順向電壓降時，輸入電流通過電流調節開關S10、LED子陣列G1及共享電流感測與調變單元160的迴路。並聯調節器X1偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓透過分壓電阻Rx1及Rn1的分壓後快速地切換於導通與截止，電流調節開關S10之源閘極透過電阻Rz4及Rz1經並聯調節器X1被拉低(pull low)，使得電流調節開關S10由導通被切換為截止，隨即又被切換至導通，定義此狀態為調節態。此時，電流調節開關S20及S30之初始狀態雖為導通態，由於輸入電壓尚無法克服LED子陣列G1及G2或LED子陣列G1、G2及G3的順向電壓降，對應之電流調節開關S20或S30仍然無法與LED子陣列G1及G2或LED子陣列G1、G2及G3形成迴路。

當輸入電壓克服倒數二級LED子陣列G1及G2的順向電壓 降時，輸入電流通過電流調節開關S20、LED子陣列G2、LED子陣列G1及共享電流感測與調變單元160的迴路。並聯調節器X2偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓透過分壓電阻Rx2及Rn2的分壓後導通，電流調節開關S20之源閘極透過電阻Rz5及Rz2經並聯調節器X2被拉低，使得電流調節開關S20由導通被切換為截止，隨即又切換至導通而處於調節態。

此時，並聯調節器X1偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓透過分壓電阻Rx1及Rn1的分壓後恆導通，電流調節開關S10之源閘極透過電阻Rz4及Rz1經並聯調節器X1被拉低而恆截止。另外，電流調節開關S30之初始狀態雖為導通態，由於輸入電壓尚無法克服LED子陣列LED子陣列G1、G2及G3的順向電壓降，對應之電流調節開關S30仍無法與LED子陣列G1、G2及G3形成迴路。

以此類推，當輸入電壓克服當級(含當級以下)之總順向電壓降時，僅有當級之電流調節開關為調節態而有電流通過LED子陣列(已克服順向電壓降)。當級以上之電流調節開關雖為導通態，因迴路為斷路(當級以上之LED子陣列的順向電壓降之和尚未被克服)而無電流通過，當級以下之電流調節開關受到對應之開關控制器的控制訊號而截止。

值得注意，於此實施例中，當輸入電壓克服所有的LED子陣列之順向電壓降，輸入電壓經電流調節器120之啟動電阻Ra而導通金氧半場效電晶體M，並聯調節器X隨即偵測到電阻Rx之端電壓而導通，使得金氧半場效電晶體M截止，隨後並聯調節器X偵測不到電阻 Rx之端電壓而截止，使得金氧半場效電晶體M又導通。定義金氧半場效電晶體M快速切換於導通與截止間的狀態為調節態，此時，受到電流調節器120的調控而維持以定電流I4供應至LED子陣列G1~G4。

當輸入電壓達最大值後開始下降，藉由並聯調節器X1、X2或X3偵測共享電流感測與調變單元160兩端電流檢測電壓之分壓而導通或截止。透過分壓電阻Rz4及Rz1、分壓電阻Rz5及Rz2、分壓電阻Rz6及Rz3，使得當級之並聯調節器導通時，下級之並聯調節器必為導通。舉例來說，當輸入電壓下降至無法克服全部LED子陣列G1~G4之順向電壓降時，LED子陣列G4之迴路不通，輸入電流瞬間下降使並聯調節器X3截止，電流調節開關S30導通，輸入電流又上升，使並聯調節器X3導通，電流調節開關S30截止，亦即，電流調節開關S30快速地切換於導通與截止間而處於調節態，維持導通LED子陣列G1~G3之電流為I3。

輸入電壓繼續下降至無法克服LED子陣列G1~G3之順向電壓降之和時，LED子陣列G3與G4之迴路均不通，輸入電流瞬間下降使並聯調節器X2截止，電流調節開關S20導通，使輸入電流又上升，並聯調節器X2導通，電流調節開關S20截止，亦即，電流調節開關S20快速地切換於導通與截止間而處於調節態，維持導通LED子陣列G1~G2之電流為I2。

輸入電壓繼續下降至無法克服LED子陣列G1~G2之順向電壓降時，LED子陣列G2、G3與G4之迴路均不通，輸入電流瞬間下降使並聯調節器X1截止，電流調節開關S10導通，輸入電流又上升，使 並聯調節器X1導通，電流調節開關S10截止，電流調節開關S10快速地切換於導通與截止間而處於調節態，維持導通LED子陣列G1之電流為I1。輸入電壓繼續下降至無法克服LED子陣列G1之順向電壓降時，LED子陣列G1~G4之迴路均未形成，並聯調節器X1~X3均截止，電流調節開關S10、S20及S30之閘極均無訊號控制而操作於導通態，整體電路處於空載期間(dead time)。

綜上，藉由輸入電壓的改變，控制並聯調節器X1~X3的導通或截止，調控電流調節開關S10、S20或S30的操作狀態(截止或導通)，配合輸入電壓與LED子陣列G1~G4的順向電壓降的關係，使得已克服LED子陣列之當級開關調節電路為調節態而提供定電流供應點亮的LED子陣列。當級以下的開關調節電路為截止態。當級以上的開關調節電路雖為導通態，但受限於其LED子陣列之順向電壓降並未被克服而無法形成電流迴路。如此一來，隨輸入電壓的下降，可以逐級熄滅以定電流點亮之LED子陣列G4、G3及G2、G1。

於實施例中，電流調節開關S10、S20及S30的閘極與源極間更設置有齊納二極體Z1、Z2及Z3，可以將電流調節開關S10、S20或S30的閘源極電壓控制在齊納二極體Z1、Z2及Z3的崩潰電壓Vz，以保護電流調節開關S10、S20或S30的閘-源極間之絕緣層不被擊穿。

本發明實施例之調光機制，以節點160g來說，假設忽略流至並聯調節器X1、X2或X3的電流，則流經共享電流感測與調變單元160的電流可近似於流至被點亮之LED子陣列的電流，可藉由調變通過共享電流感測與調變單元160的電流來控制被點亮之LED子陣列的 亮度。

於實施例中，正弦電壓補償器(包含電阻R1與R2)係選擇性地設置。首先，考慮電阻R1的值近似於無限大，且電阻R2的值近似於0，亦即，電阻R1斷路且電阻R2短路的情況。於輸入電壓的上半周期，隨著輸入電壓(線電壓)上升，點亮的LED子陣列的級數也增多。可以設計只有倒數第一級之LED子陣列G1被點亮時，通過LED子陣列G1之電流為I1，倒數二級之LED子陣列G1及G2皆被點亮時，通過LED子陣列G1及G2之電流為I2，當後三級LED子陣列G1、G2及G3皆被點亮時，通過LED子陣列G1、G2及G3之電流為I3(電流I3>電流I2>電流I1)，電流受到電流調節器120與開關調節器陣列的調節而為固定電流輸出，電流I1、電流I2、電流I3呈現類正弦(Quasi-sinusoidal wave)步階波型。

當輸入電壓僅克服倒數第一級LED子陣列G1時，流經共享電流感測與調變單元160的電流(近似於電流I1)與共享電流感測與調變單元160之阻值的乘積(亦即，節點160g的電位)經分壓電阻Rx1及Rn1分壓後達到並聯調節器X1之參考電壓，以使並聯調節器X1導通，並聯調節器X1的參考電壓(V_ref)約設為電阻Rx1及電阻Rn1的分壓

。此時，電流調節開關S10之閘源極電位受到電阻Rz4及電阻Rz1經並聯調節器X1形成的迴路而拉低。如此，電流調節開關S10之閘源極被施加足夠的負電壓而截止。隨即，並聯調節器X1截止使電流調節開關S10導通，電流調節開關S10快速地切換於截止與導通而處於調節態。

當輸入電壓僅克服倒數二級LED子陣列G1及G2時，流經共享電流感測與調變單元160的電流(近似於電流I2)與共享電流感測與調變單元160之阻值的乘積經分壓電阻Rx2及Rn2分壓後，達到並聯調節器X2之參考電壓，以使並聯調節器X2導通，並聯調節器X2的參考電壓(V_ref)約設為電阻Rx2及電阻Rn2的分壓

。此時，電流調節開關S20操作於調節態。同時，此近似於電流I2與共享電流感測與調變單元160之阻值的乘積經分壓電阻Rx1及Rn1分壓後，達到並聯調節器X1之參考電壓，使並聯調節器X1恆導通，電流調節開關S10恆截止。並聯調節器X3的操作方式與並聯調節器X1及X2相似，容此不多贅述。直到輸入電壓克服所有LED子陣列G1、G2、G3及G4之順向電壓降(V_G1+V_G2+V_G3+V_G4)時，電流調節開關S10、S20及S30分別受到並聯調節器X1、X2及X3的控制而截止。直接由電流調節器120調控之定電流點亮LED子陣列G4、G3、G2及G1。

隨著一周期前半之電壓波型上升緣，線電流隨之上升，LED子陣列逐級點亮，且點亮LED子陣列之電流隨之上升。隨著一周期後半之電壓波型下降緣，線電流隨之下降，LED子陣列逐級熄滅，且點亮LED子陣列之電流隨之下降。由於通過共享電流感測與調變單元160的電流與通過LED子陣列之電流相近似，藉由調整通過單一個共享電流感測與調變單元160的電流，可以對應地調整通過LED子陣列之電流，等比例地縮放點亮各級LED子陣列之電流。

接著，考慮正弦電壓補償器(包含電阻R1與R2)介於0到 無窮大(0<R1<∞且0<R2<∞)。當只有倒數第一級LED子陣列G1被點亮，通過之電流為I1。並聯調節器X1之參考電壓(V_ref)等於電流I1與共享電流感測與調變單元160之阻值的乘積(亦即，節點160g的電壓值)，減去輸入電壓經電阻R1及電阻R2的分壓後，再於電阻Rx1及電阻Rn1的分壓，亦即

。換句話說，並聯調節器X1之參考電壓的值受到輸入電壓經正弦電壓補償器(電阻R1及電阻R2)的補償，且此補償值為輸入電壓經過整流器100整流後的直流脈衝(DC Pulse)的一部分。因此，通過共享電流感測與調變單元160的線電流之類正弦步階波型會受到補償而更接近正弦波的波型，因而更接近線電壓的波型。如此一來，可進一步改善功率因數(power factor)以及降低諧波失真(harmonic distortion)。同樣地，並聯調節器X2及X3之參考電壓的值也會受到輸入電壓的分壓補償，原理相似而不多贅述。

圖2B所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的另一具體電路示意圖。與圖2A的差異在於，開關控制電路中以雙載子接面電晶體B1、B2及B3取代圖2A之並聯調節器X1、X2及X3，用以切換電流調節開關之導通或截止。雙載子接面電晶體B1、B2及B3的作用原理相似於並聯調節器X1、X2及X3，皆係透過分壓電阻Rx1與Rn1、Rx2與Rn2及Rx3與Rn3偵測共享電流感測與調變單元160兩端的電壓，分別控制電流調節開關S10、S20及S30的狀態，且當級之雙載子接面電晶體(例如雙載子接面電晶體B2)為調節態時，下級之雙載子接面電晶體(例如雙載子接面電晶體B1)必為導 通。換句話說，當級電流調節開關為調節態時，下級電流調節開關必為截止態。主要差異在於，並聯調節器X1、X2及X3之作用機制係以參考端所接收之電壓與其參考電壓比較，據以控制並聯調節器的導通或截止。相對地，雙載子接面電晶體B1、B2及B3之作用機制係以基極與射極之間所接收之電壓與其基準電壓(閥值電壓)比較，控制其導通或截止。

圖3A所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。與圖2A的差異在於，開關控制電路X1、X2及X3分別透過雙載子接面電晶體P1、P2及P3，控制電流調節開關S10、S20及S30之導通或截止。雙載子接面電晶體P1、P2及P3之集極，分別耦接至LED子陣列G1、G2及G3的陰極。當輸入電壓克服當級(含以下)之LED子陣列的順向電壓降時，當級之電流調節開關S10、S20或S30的源閘極被施加一驅動電壓，此些驅動電壓分別係各段LED子陣列的順向電壓降，於電阻Rz1及電阻Rz4、電阻Rz2及電阻Rz5或電阻Rz3及電阻Rz6所產生的分壓。

當輸入電壓克服倒數第一級LED子陣列G1之順向電壓降，但不足以克服倒數兩級LED子陣列G1及G2之順向電壓降時，電流I1經共享電流感測與調變單元160兩端的電壓，經分壓電阻Rx1及Rn1之分壓使得並聯調節器X1迅速地切換於導通與截止態之間，使得pnp雙載子接面電晶體(BJT)P1切換於導通與截止之間，電流調節開關S10則迅速地切換於截止與導通態之間。具體來說，電流調節開關S10的源閘極電壓透過電阻Rz4及電阻Rz1而被雙載子接面電晶體P1拉低， 電流調節開關S10之閘源極被施加足夠的負電壓而截止，此負電壓近似於倒數第一級之LED子陣列G1的順向電壓降於電阻Rz4及電阻Rz1的分壓

，接著，輸入電流下降，並聯調節器X1截止，使電流調節開關S10又導通，電流調節開關S10迅速切換於截止與導通(操作於調節態)，以將通過倒數第一級LED子陣列G1之電流維持在電流I1。

當輸入電壓克服最後二級LED子陣列G1及G2之順向電壓降，但不足以克服最後三級LED子陣列G1、G2及G3之順向電壓降時，電流I2於共享電流感測與調變單元160兩端的電壓，透過分壓電阻Rx2及Rn2之分壓，使得並聯調節器X2迅速地切換於導通與截止態之間，pnp雙載子接面電晶體P2切換於導通與截止之間，當pnp雙載子接面電晶體P2導通時，電流調節開關S20的源閘極電壓透過電阻Rz2及電阻Rz5而被雙載子接面電晶體P2拉低，電流調節開關S20之閘源極被施加足夠的負電壓而截止，此負電壓近似於倒數第二級之LED子陣列G2的順向電壓降於電阻Rz5及Rz2的分壓

，使得電流調節開關S20切換於截止與導通而作用於調節態，以將通過最後二級LED子陣列G1及G2之電流維持在電流I2。同時，電流I2於共享電流感測與調變單元160兩端的電壓，經分壓電阻Rx1及Rn1之分壓使並聯調節器X1恆導通，電流調節開關S10恆操作於截止態。

以此類推，藉由雙載子接面電晶體P1、P2及P3，可以控制電流調節開關S10、S20或S30之閘源極被施加的負電壓為對應之當級 LED子陣列(即G1、G2或G3)的順向電壓降，於電阻Rz4及Rz1、電阻Rz5及Rz2及Rz6及電阻Rz3的分壓。直到輸入電壓克服所有的LED子陣列之順向電壓降時，輸入電流I4係由電流調節器120所規劃，輸入電流I4經啟動電阻Ra對增強型金氧半場效電晶體M之閘源極的電容充電，使得金氧半場效電晶體M導通，電流經金氧半場效電晶體M至電阻Rx後，通過LED子陣列G4、G3、G2及G1。此時，並聯調節器X偵測到電阻Rx兩端的電壓而將金氧半場效電晶體M之閘極拉低以截止金氧半場效電晶體M，隨即電流又經啟動電阻Ra將金氧半場效電晶體M導通，使得金氧半場效電晶體M操作於調節態，輸入電流被電流調節器120維持在I4。此時，共享電流感測與調變單元160兩端的電壓，經分壓電阻Rx1及Rn1、Rx2及Rn2及Rx3及Rn3使得並聯調節器X1、X2及X3均導通，使得電流調節開關S10、S20及S30操作於截止態。

綜合以上，圖3A所繪示之可調光的LED光引擎的電子控制裝置，是利用當級LED子陣列之順向電壓降，控制當級電流調節開關之源閘極電壓，藉以調節當級電流調節開關之操作狀態(導通、調節或截止態)，藉以對應地控制LED子陣列的點亮或熄滅狀態，並穩定通過LED子陣列之電流。LED子陣列的點燈機制及調光機制，與圖2A相同，於此不再贅述。此外，利用共享電流感測與調變單元160調光的機制及利用正弦電壓補償器(電阻R1及電阻R2)汲取輸入電源之線電壓之波型，藉以修飾線電流波型的原理皆已經說明於前，而不再贅述。

圖3B所示為依照圖1B之具有可調光的LED光引擎的電子 控制裝置的另一具體電路示意圖。與圖3A的差異在於，以雙載子接面電晶體B1、B2及B3取代圖2A之並聯調節器X1、X2及X3，用以切換電流調節開關之導通或截止，其作用原理相似於圖3A之並聯調節器X1、X2及X3，容此不多贅述。

圖4A所示為依照本發明另一實施例之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的示意圖。與圖1A的差異在於，電流調節開關S1’、S2’、S3’、S4’的型態例如為增強型金氧半場效電晶體，電流調節開關S1’~S4’的第三端分別連接至LED子陣列G1~G4的陰極，電流調節開關S1’~S4’的第二端分別受控於開關控制電路K1~K4，電流調節開關S1’~S4’的第一端共接於同一點，共享電流感測與調變單元160耦接至此點與地端之間。於此實施例中，電流調節開關與開關控制電路的數量須與LED子陣列對應，以四組LED子陣列、四組電流調節開關與四組開關控制電路為例作說明。開關控制電路K1~K4可以與開關控制電路N1~N4相同，例如為並聯調節器、雙載子接面電晶體或運算放大器，其操作方式已說明於前，於此不再贅述。

輸入電壓克服當級(含以下)之LED子陣列的順向電壓降時，當級之電流調節開關被導通，受到當級開關控制電路的調控而進入調節態，維持供應至當級與當級以下之LED子陣列的輸入電流為定電流。當級以下或當級以上之電流調節開關則受到對應之開關控制電路的調控而進入截止態。

圖4B所示為依照本發明另一實施例之具有可調光的LED光 引擎的電子控制裝置的示意圖。與圖4A的差異在於，可調光的LED光引擎的電子控制裝置更包括一電流調節器120。電流調節開關S1’~S3’的第二端分別受控於開關控制電路K1~K3。

除了最上級之LED子陣列G4，當輸入電壓克服當級(含以下)之LED子陣列的順向電壓降時，當級之電流調節開關被導通，受到當級開關控制電路的調控而進入調節態，維持供應至當級與當級以下之LED子陣列的輸入電流為定電流。當級以下或當級以上之電流調節開關則受到對應之開關控制電路的調控而進入截止態。當輸入電壓克服全部之LED子陣列G4、G3、G2及G1的順向電壓降和時，輸入電壓則受到電流調節電路120的調控。

圖5A~5B所示為依照圖4A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的不同電路示意圖。請先參考圖5A，電流調節開關S15、S25、S35及S45的第一端(源極)彼此相連並耦接於共享電流感測與調變單元160，電流調節開關S15、S25及S35的第三端(汲極)分別連接至對應之LED子陣列G1、G2、G3及G4的陰極，且電流調節開關S15、S25、S35及S45的通道介於第一端(源極)與第三端(汲極)之間。並聯調節器X4、X5、X6及X7對應至圖4A的開關控制電路K1、K2、K3及K4。

當輸入電壓克服倒數第一級LED子陣列G1之順向電壓降，輸入電流經啟動電阻Ra1至增強型金氧半場效電晶體S15之閘極以導通金氧半場效電晶體S15，輸入電流經金氧半場效電晶體S15至共享電流感測與調變單元160，使輸入電流受到共享電流感測與調變單元160 所規劃。少部份輸入電流經分壓電阻Rs1及Rs2導通並聯調節器X4，將金氧半場效電晶體S15之閘極電壓拉低以截止金氧半場效電晶體S15，隨後並聯調節器X4截止，啟動電阻Ra1又將金氧半場效電晶體S15導通，使得金氧半場效電晶體S15切換於截止與導通間(維持在調節態)，輸入電流被鎖定在定電流I1，以定電流點亮LED子陣列G1、G2及G3。

當輸入電壓繼續上升至克服倒數二級LED子陣列G1及G2之順向電壓降之和時，輸入電流經LED子陣列G1及G2至啟動電阻Ra2至增強型金氧半場效電晶體S25之閘極以導通金氧半場效電晶體S25，輸入電流經金氧半場效電晶體S25至共享電流感測與調變單元160(少部份經分壓電阻Rs3及Rs4以導通並聯調節器X5)，隨即並聯調節器X5切換於導通與截止之間，金氧半場效電晶體S25切換於截止與導通間(維持在調節態)，輸入電流被鎖定在定電流I2，以點亮LED子陣列G1及G2。同時，共享電流感測與調變單元160兩端的電壓透過分壓電阻Rs1及Rs2至並聯調節器X4的參考端，使並聯調節器X4恆導通，金氧半場效電晶體S15恆截止。以此類推，逐級點亮LED子陣列。

隨著輸入電壓的下降，當輸入電壓足以克服倒數三級LED子陣列的順向電壓降之和，但不足以克服所有LED子陣列之順向電壓降(V_G1+V_G2+V_G3<Vi<V_G1+V_G2+V_G3+V_G4)時，輸入電流經過LED子陣列G1、G2及G3至啟動電阻Ra3，以將金氧半場效電晶體S35導通，輸入電流I3由共享電流感測與調變單元160所規劃。同時，共享電流感測與調 變單元160兩端的電壓透過分壓電阻Rs5及Rs6將並聯調節器X6導通以截止金氧半場效電晶體S35，隨即金氧半場效電晶體S35進入調節態。此時，輸入電流尚無法克服所有LED子陣列之順向電壓降，故金氧半場效電晶體S45截止。此時，共享電流感測與調變單元160兩端的電壓，透過分壓電阻Rs3及Rs4與分壓電阻Rs1及Rs2，分別將並聯調節器X5及X4恆導通以截止金氧半場效電晶體S25及金氧半場效電晶體S15。

以此類推，當輸入電壓持續下降至克服當級(含以下)之LED子陣列的順向電壓降，但不足以克服上級(含以下)之LED子陣列的順向電壓降時，當級開關控制電路調控當級之電流調節開關為調節態，其他級之開關控制電路調控對應之電流調節開關為截止態，直到所有LED子陣列熄滅。

圖5B所示為依照圖4B之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的一具體電路示意圖。與圖5A的差異在於，以雙載子接面電晶體B4、B5、B6及B7取代並聯調節器X4、X5、X6及X7，來切換電流調節開關之操作狀態，兩者作用相似，容此不多贅述。

圖6A所示為依照圖4A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的另一具體電路示意圖。與圖5A的差異在於，可調光的LED光引擎的電子控制裝置更包括複數個電壓調節器140、142、144及146，適用於本發明任一實施例之電路結構，用以穩定電流調節開關S15、S25、S35及S45之導通狀態。

以電壓調節器140為例作說明，其包括電阻Rb1、齊納二極 體Zc1、雙載子接面電晶體B8及電容C1。當輸入電壓克服倒數第一級之LED子陣列的順向電壓降且由整流器100整流後，供應至雙載子接面電晶體B8之集極，並透過啟動電阻Rb1以導通雙載子接面電晶體B8，齊納二極體Zc1可將其兩端之電壓維持在齊納電壓V_Zc1。

此時，耦接於雙載子接面電晶體B8之射極的電容C1兩端的電壓V_C，等於齊納電壓V_Zc1與雙載子接面電晶體B8之基射極間電位差V_BE,8的差值(即V_C=V_Zc1-V_BE,8)。電壓調節器142、144及146與電壓調節器140的原理相似，不再贅述。藉由電壓調節器140、142、144及146，可以提供定電壓V_C經電阻Ra1~Ra4至增強型電流調節開關S15、S25、S35及S45的閘極，以對閘源極間的電容(未繪示)充電，建立電流調節開關S15、S25、S35及S45之通道形成的初始狀態。如此一來，即便於輸入電壓之週期的下降緣(Falling Edge)，仍可以穩定地維持電流調節開關S15、S25、S35及S45的操作狀態。圖6A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的調光機制、照明模式的切換原理或逐級點亮與熄滅LED子陣列的方式，相似於圖5A，容此不多贅述。

圖6B所示為依照圖4A之具有可調光的LED光引擎的電子控制裝置的另一具體電路示意圖。與圖5B的差異在於，可調光的LED光引擎的電子控制裝置更包括複數個電壓調節器140、142、144及146，用以穩定電流調節開關S15、S25、S35及S45之導通狀態。電壓調節器140、142、144及146的操作方式已說明於圖6A，容此不多贅述。

本發明可調光的LED光引擎的電子控制裝置，可以實作於 一積體電路上，或以模組區分實作於多個積體電路，再整合於一電路板上。

本發明可調光的LED光引擎的電子控制裝置，可以與一外部的LED陣列整合，作為一種可調光的LED陣列之照明設備。

綜上所述，本發明之實施例所提出的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，具有特殊的開關調節器陣列與單一個共享電流感測與調變單元，經由調光單元手動調光(機械式調光)，或透過調光訊號進行調光(電控調光)，可控制流經此共享電流感測與調變單元之電流，對應地調整通過LED子陣列的電流，達到調整發光亮度的效果，具有簡化電路、控制方便及製造成本低廉等優點。

依上述內容已描述了本發明的原理、較佳實施例以及操作模式。然而，本發明不應被理解成受限於討論過的特定實施例。相反地，以上所描述的實施例應該被視為例示而非限制，並且應該要體認為在不脫離以下申請專利範圍所定義的本發明範圍的情況之下，所屬技術領域中具有通常知識者可對這些實施例做出變化。

AC‧‧‧交流電壓源(AC voltage source)

100‧‧‧整流器(rectifier)

N1、N2、N3、N4‧‧‧開關控制電路(switch control circuits)

160‧‧‧共享電流感測與調變單元(shared current sense and modulation unit)

G1、G2、G3、G4‧‧‧發光二極體子陣列(light-emitting diode subarrays)

S1、S2、S3、S4‧‧‧電流調節開關(current-regulating switches)

R1、R2‧‧‧正弦電壓補償器(sinusoidal voltage compensator)

Rn1、Rn2、Rn3、Rn4、Rx1、Rx2、Rx3、Rx4‧‧‧分壓電阻(voltage-dividing resistors)

Claims (20)

1. 一種可調光的LED光引擎的電子控制裝置，包含：一整流器，用以連接一外部交流電壓源，提供一直流脈衝電壓；一開關調節器陣列，耦接該整流器並包括複數個電流調節開關與複數個開關控制電路，該些電流調節開關各具有一第一端、一第二端及一第三端，每一該第一端、每一該第二端及每一該第二端為不相同之端，該些電流調節開關之該些第一端共端點，該些電流調節開關之該些第二端分別受控於對應之開關控制電路，該些電流調節開關之該些第三端分別耦接於對應之外部LED子陣列，該些電流調節開關用以依據該直流脈衝電壓，分段點亮該些外部LED子陣列，及複數個分壓電阻，該些分壓電阻具有一共端點端，每該分壓電阻透過該共端點端彼此耦接，且每該開關控制電路分別耦接至該些分壓電阻中對應的分壓電阻；以及一共享電流感測與調變單元，該共享電流感測與調變單元具有兩端點，該共享電流感測與調變單元之一端接地，該共享電流感測與調變單元之另一端係該些分壓電阻之該共端點端並透過該些分壓電阻對應耦接於該些開關控制電路，其中，藉由調變該共享電流感測與調變單元的等效電阻值，每該開關控制電路比較該共享電流感測與調變單元兩端的電壓之分壓以及一基準電壓，切換當級電流調節開關的導通或截止，用以規劃點亮之外部LED子陣列的電流，以等比例地縮放通過該點亮之外部LED子陣列的電流，對應調整該點亮之外部LED子陣列的亮度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該共享電流感測與調變單元，包括選自由一電位計、一壓控電阻、至少一電晶體開關及串聯之複數個電阻所組成之群組，其中該些電阻的其中一電阻之兩端與該至少一電晶體開關之通道兩端耦接。
3. 如申請專利範圍第2項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該共享電流感測與調變單元，更包括一脈衝寬度調變單元、一低通濾波器及一電壓追隨器至少一者。
4. 如申請專利範圍第2項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一切換開關，具有一共接點與複數個開關接點，其中該整流器耦接該共接點，該共享電流感測與調變單元耦接該些開關接點之一。
5. 如申請專利範圍第4項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一填谷電路，該填谷電路包含：一填谷電容，耦接該整流器與該些開關接點之另一；一填谷場效電晶體，耦接該填谷電容；一填谷雙載子接面電晶體，耦接該填谷場效電晶體；一串聯電阻，跨接於該填谷雙載子接面電晶體之基極與射極之間；以及一另一填谷雙載子接面電晶體，該另一填谷雙載子接面電晶體之通道兩端耦接於該串聯電阻之其中一電阻之兩端。
6. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一電流調節器，耦接於該些電流調節開關之該些第一端，除最上級之外部LED子陣列外，每該電流調節開關與對應之外部LED子陣列之陽極連接，且任一該電流調節開關包括一電晶體。
7. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該共享電流感測與調變單元耦接於該些外部LED子陣列的陰極。
8. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該共享電流感測與調變單元透過對應之外部LED子陣列耦接於該些電流調節開關的該些第三端。
9. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中任一該電流調節開關是一N通道金氧半場效電晶體或一N通道接面場效電晶體。
10. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中每該開關控制電路係運算放大器、一並聯調節器或一第一雙載子接面電晶體，該並聯調節器或該第一雙載子接面電晶體耦接該分壓電阻，該分壓電阻之第一端耦接該共享電流感測與調變單元，該分壓電阻之分壓節點耦接該並聯調節器之參考極或該第一雙載子接面電晶體之基極。
11. 如申請專利範圍第10項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該分壓電阻之第二端耦接該並聯調節器之陽極或該第一雙載子接面電晶體之射極。
12. 如申請專利範圍第10項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中每該分壓電阻之第二端相互耦接。
13. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一正弦電壓補償器，該正弦電壓補償器之第一端耦接該整流器，該正弦電壓補償器之第二端接地，該正弦電壓補償器之分壓節點耦接該些開關控制電路，該直流脈衝電壓於該正弦電壓補償器之分壓節點具有 一另一分壓，其中，該基準電壓受到該另一分壓的補償。
14. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中每該電流調節開關包括一空乏型金氧半場效電晶體、一齊納二極體、一第一電阻及一第二電阻，該齊納二極體之陽極耦接該空乏型金氧半場效電晶體之閘極，該齊納二極體之陰極耦接該空乏型金氧半場效電晶體之源極，該第一電阻與該齊納二極體並聯，該第二電阻耦接該空乏型金氧半場效電晶體之閘極與對應之開關控制電路。
15. 如申請專利範圍第14項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一第二雙載子接面電晶體，該第二電阻係透過該第二雙載子接面電晶體耦接該開關控制電路。
16. 如申請專利範圍第14項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該些電流調節開關之該些第一端係汲極，該些電流調節開關之該些第二端係閘極，該些電流調節開關之該些第三端係源極。
17. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中每該電流調節開關包括一增強型金氧半場效電晶體及一啟動電阻，該啟動電阻耦接於該增強型金氧半場效電晶體之閘極與汲極間，該增強型金氧半場效電晶體之閘極與源極間的電容透過該啟動電阻充電。
18. 如申請專利範圍第17項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，其中該些電流調節開關之該些第一端係源極，該些電流調節開關之該些第二端係閘極，該些電流調節開關之該些第三端係汲極。
19. 如申請專利範圍第17項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一電壓調節器，其中該電壓調節器包括一第三雙載子接面電晶 體、一電容、一另一齊納二極體及一第三電阻，該電容耦接於該第三雙載子接面電晶體之射極與該另一齊納二極體之陽極，該啟動電阻係透過該第三雙載子接面電晶體耦接於該整流器，且該第三電阻係跨接於該第三雙載子接面電晶體之基極與集極之間。
20. 如申請專利範圍第1項所述的可調光的LED光引擎的電子控制裝置，更包括一切換開關，具有一共接點及複數個開關接點，該些開關接點的其一為浮置腳位，當該共接點連接該浮置腳位時，該些外部LED子陣列皆關閉，除該浮置腳位外的該些開關接點分別耦接至對應的電晶體開關，且該些對應的電晶體開關分別與一串聯電阻的不同電阻區段並聯，當該共接點耦接至除該浮置腳位外的該些開關接點之一，且該些開關接點之一所耦接對應的電晶體開關導通時，可以旁通對應的電阻區段。