TWI569683B - A device for driving a high voltage light emitting diode string - Google Patents

Description

驅動應用高電壓之發光二極體串的裝置

本發明係有關發光二極體(LED)的照明裝置，尤其是一種用於使用高電壓之發光二極體串的照明設備之驅動裝置。

發光二極體(LED)是一種基於半導體的光源，經常被應用在低耗電儀表和家電的指示器，應用發光二極體在各種照明裝置也已越來越普遍。例如，高明亮度的發光二極體已被廣泛用於交通信號燈，車輛指示燈，以及剎車燈。近年來，使用高電壓之發光二極體串的照明設備，也被開發來取代傳統的白熱燈泡和螢光燈泡。

發光二極體之電流對電壓(IV)特性曲線類似於一般的普通二極體，當加於發光二極體的電壓小於二極體的正向電壓時，只有非常小的電流通過發光二極體。當電壓超過正向電壓時，通過發光二極體的電流則大幅增加。一般來說，在大多數操作範圍，基於發光二極體的照明裝置之發光強度是和通過的電流成正比，但操作在高電流時則不如此。通常為基於發光二極體的照明裝置設計之驅動裝置，都是以提供一個恆定的電流為主，以便能發出穩定的光和延長發光二極體的壽命。

為了提高基於發光二極體的照明裝置之亮度，通常是將多數個發光二極體串聯在一起，形成一個基於發光二極體的照明單位，而且多數個基於發光二極體的照明單位可以更進一步串聯在一起，形成一個照明裝置。每個照明裝置所需要的工作電壓，通常是取決於照明單位裡的發光二極體之正向電壓，每個照明單位裡有多少個發光二極體，每個照明單位是如何相互接聯的，以及每個照明單位在照明裝置裡，是如何接收來自電 源的電壓。

因此，在大多數的應用中，都需要某種類型的電源電壓轉換裝置，來將一般較普遍的高電壓電源，轉換成較低的電壓，以提供給一個或多數個基於發光二極體的照明單位。因為需要這樣的一個電壓轉換裝置，造成基於發光二極體的照明設備效率減低，成本增高，也難以減小其體積。

為了提高基於發光二極體的照明裝置之效率和缩小其體積，許多技術都已經被開發，以使基於發光二極體的照明裝置可以不需要一個電壓轉換裝置，就可使用如120V或240V的交流電。一般來說，基於發光二極體的照明裝置裡的發光二極體，被分割成多數個發光二極體段。每一發光二極體段可以在相關的開關器或電流源之控制下，而選擇性的隨著交流電壓之增加或減少，而接通和關閉。照明裝置裡之所有的開關器或電流源則由一控制器來控制。

在先前的技術裡，大部分使用高電壓之基於發光二極體的照明裝置，都利用偵測輸入交流電源的電壓值，或是流經照明裝置的電流值，來控制開關器或電流源，從而選擇性的接通和關閉發光二極體段。譬如，美國專利6989807號和8324840號，以及美國專利公告2011/0089844號，都有一可偵測輸入電壓的電壓值之整體控制器，來控制連接在發光二極體的開關器或電流源。美國專利公告2012/0056559號和2012/0217887號，則用一整體控制器，根據偵測到的局部電流，來控制電流限制器或是開關器。

因為已有越來越多的基於發光二極體的照明單位，被應用在使用高電壓之高亮度的照明設備上，如何使用牆上現有的交流電源，靈活和有效地提高發光二極體的使用率，減少功率耗損，並提供穩定性和高亮度，來驅動和連接多數個基於發光二極體的照明單位之設計方法和裝置，已經形成一種不可或缺的需求。

本發明係為提供一能使用高電壓，並具有低功率耗損的驅動發光二極體串之裝置而製作。本發明提供的裝置，包含有多數個發光二極 被分隔成多數個互相串聯的發光二極體段，以及多數個與發光二極體段相對應，並各含三個連接端之電壓控制的電流限制器。

每一發光二極體段有一正端和一負端，每一電流限制器的第一連接端與相對應的發光二極體段之負端連接，第二連接端被施加一偏壓電壓，第三連接端則連接到發光二極體裝置裡的一共同節點。一輸入電壓源，連接到整個裝置裡的第一個發光二極體段，以提供所需之電力。

本發明的第一優選實施例中，發光二極體裝置裡的共同節點，經由一電流源而接地。最好是整個裝置裡的所有含三個連接端之電壓控制的電流限制器都有相同的特性，而且施加在第二連接端上之偏壓電壓，是從最領先的第一個發光二極體段到最後一個發光二極體段，依序逐漸增加。

當輸入電壓上升時，在共同節點的電壓也增高。因為施加在電流限制器之第二連接端上的偏壓電壓係依序逐漸增加，第一優選實施例中的電流限制器在任何一個時間，最多會有兩個電流限制器是部分接通的，或者是只有一個電流限制器是完全接通的。因此，當輸入電壓上升時，在發光二極體裝置裡的發光二極體段可以一段段依序的被接通，而當輸入電壓下降時，則反向的一段段依序的被關閉。

如果整個裝置裡的所有含三個連接端之電壓控制的電流限制器並不是都有相同的特性，本發明的第一優選實施例中施加在第二連接端上之偏壓電壓，就不能是從最領先的第一個發光二極體段到最後一個發光二極體段，依序逐漸增加。因此，在同一時間之內，會有多數個電流限制器是部分接通的。

根據本發明的第二優選實施例，在共同端點與電流源之間，又添加了一功率耗損減少電路，來減低因為共同端點的電壓之增高，而造成在電流源的功率耗損。該功率耗損減少電路，其中包含有多數個發光二極體被分隔成由一發光二極體控制電路控制的多數個發光二極體段，串聯在共同端點與電流源之間。

在本發明的第二優選實施例之第一種製作品中，發光二極體控制電路包含與功率耗損減少電路中之多數個發光二極體段相對應的多數 個開關器，每一開關器從在功率耗損減少電路中與其相對應的發光二極體段之正端連接到電流源。發光二極體控制電路裡有一控制器，選擇性的接通或關閉這些開關器，將第一優選實施例中要被耗損的功率轉換成功率耗損減少電路中的發光二極體段之發光二極體功率。

在本發明的第二優選實施例之第二種製作品中，發光二極體控制電路也包含與功率耗損減少電路中之多數個發光二極體段相對應的多數個開關器，每一開關器係與在功率耗損減少電路中與其相對應的發光二極體段相並聯。因此，功率耗損減少電路中之每一個發光二極體段，可以被選擇性的接通或關閉。

在本發明的第二優選實施例之第三種製作品中，發光二極體控制電路，係由與功率耗損減少電路中之多數個發光二極體段相對應的多數個含三個連接端之電壓控制的電流限制器組成。第二優選實施例之第三種製作品，類似於將兩個第一優選實施例的線路，連結在一起。

100‧‧‧發光二極體段

200‧‧‧含三個連接端之電壓控制的電流限制器

300‧‧‧電流源

400：500：600：700‧‧‧發光二極體控制電路

401‧‧‧發光二極體段

501：601‧‧‧開關器

502：602‧‧‧控制器

701‧‧‧含三個連接端之電壓控制的電流限制器

圖一顯示根據本發明的第一優選實施例，以高電壓來驅動發光二極體串之裝置的方塊圖。

圖二顯示本發明中含三個連接端之電壓控制的電流限制器之電流對電壓(I-V)的特性。

圖三顯示了圖一的第一優選實施例之裝置中，輸入電壓和共同端點的電壓之模擬電壓波型。

圖四A顯示當輸入電壓根據圖三所顯示的輸入電壓而變化時，流經7個電流限制器的各別電流值。

圖四B則顯示圖四A的最上方之兩個電流值的放大圖。

圖五顯示在輸入電壓變化時，流經裝置裡的發光二極體之電流值。

圖六顯示根據本發明的第一優選實施例而設計的幾個例子。

圖七顯示第一優選實施例的裝置，在不同的發光二極體段數下之效率。

圖八顯示第一優選實施例的裝置，在不同的發光二極體段數下之亮度 (發光二極體的功率)。

圖九顯示根據本發明的第二優選實施例，以高電壓來驅動發光二極體串之裝置的方塊圖。

圖十A顯示本發明的第二優選實施例之第一種製作品的第一個例子。

圖十B顯示本發明的第二優選實施例之第一種製作品的第二個例子。

圖十一A顯示本發明的第二優選實施例之第二種製作品的第一個例子。

圖十一B顯示本發明的第二優選實施例之第二種製作品的第二個例子。

圖十二顯示本發明的第二優選實施例之第三種製作品。

圖十三顯示本發明的第一優選實施例和第二優選實施例，在某些數量之發光二極體段下的效率比較。

圖十四顯示與圖十三相對應，在某些數量之發光二極體段下的亮度(發光二極體功率)比較。

圖十五A顯示有20個發光二極體段的第一優選實施例中的輸入電壓V_IN，和在共同端點以及電流源的電壓值。

圖十五B顯示有20個發光二極體段的第二優選實施例中，在共同端點以及電流源的電壓值。

本說明書提供附圖，使本發明更能進一步的被理解，同時附圖也構成本說明書的一部分。該附圖顯示出了本發明的實施例，並與說明書一起，用來解釋本發明的原理。

圖一顯示根據本發明的第一優選實施例，以高電壓來驅動發光二極體串之裝置的方塊圖，該實施例的裝置，包含有多數個互相串聯的發光二極體被分隔成多數個互相串聯的發光二極體段100，每一發光二極體段100有一正端和一負端，各自連接到領先的一發光二極體段之負端和隨後的一發光二極體段之正端。

如圖一所示，每一發光二極體段的負端，也各自連接到一含三個連接端之電壓控制的電流限制器200之第一連接端，該電流限制器之第二連接端被施加一偏壓電壓，而第三連接端則連接到發光二極體裝置裡 的一共同節點。一電流源300連接在該共同節點和接地點之間。

圖二顯示本發明中含三個連接端之電壓控制的電流限制器200之電流對電壓(I-V)的特性。當電流限制器200之第二連接端和第三連接端(連接端b和c)間的電壓V_bc，小於或等於電流限制器的閥值電壓V_th時，電流限制器是關閉的，而流經電流限制器的電流I_a為零。

當電流限制器200之第二連接端和第三連接端(連接端b和c)間的電壓V_bc，大於電流限制器的閥值電壓V_th，而且電流限制器之第一連接端和第三連接端(連接端a和c)間的電壓V_ac，小於該電流限制器的飽合電壓V_sat時，電流限制器有如一電阻器。換句話說，流經電流限制器的電流I_a與電壓V_ac是成線性正比的。

從圖二可看出，當電壓V_bc大於電流限制器的閥值電壓V_th，而且電壓V_ac也大於該電流限制器的飽合電壓V_sat時，該含三個連接端之電壓控制的電流限制器200即形成一個固定的電流源，而且電流I_a是電壓V_bc的函數，也就是說I_a=f(V_bc)。值得注意的是電流限制器的飽合電壓V_sat，也是與電壓V_bc成正比的。

從圖二又可了解，將不同的偏壓電壓V₁，V₂，…，和V_N各自施加於圖一所示的裝置裡的每一含三個連接端之電壓控制的電流限制器的第二連接端上，則每一個電流限制器，都可根據輸入電壓隨著時間變化，而在不同的時間被切斷或接通。

在本發明之中，含三個連接端之電壓控制的電流限制器有一特性，也就是當流經每個電流限制器的電流為I時，其各自的V_bc和V_th可以V_bc1=V_th1+△V₁，V_bc2=V_th2+△V₂，V_bc3=V_th3+△V₃，…，和V_bcN=V_thN+△V_N來描述，其中N係在整個裝置裡的所有含三個連接端之電壓控制的電流限制器之總數。

根據本發明之圖一所顯示的第一優選實施例，比較適當的偏壓電壓V₁，V₂，…，和V_N應該滿足以下的條件：

V_N V_N-1+△V_N+(V_thN-V_th(N-1))。

根據以上的條件，當輸入電壓V_IN增加到第一個電流限制器可以開始接通的電壓值時，在其流經的電流尚未達到最高電流值之前，第二個以及其後之所有的電流限制器，因為在其間的每一發光二極體段之正向電壓的關係，跨越這些電流限制器之第一連接端和第三連接端的電壓V_ac都還是零，因此這些電流限制器都還是在切斷的狀態。

當輸入電壓V_IN增加到使跨越第二個電流限制器之第一連接端和第三連接端的電壓V_ac大於零時，第二個電流限制器開始接通，而電流也開始流經第二個發光二極體段。當流經第一個電流限制器和第二個電流限制器之電流各為I₁和I₂時，電流的總和是I=I₁+I₂。

當輸入電壓V_IN繼續增加時，流經第二個電流限制器的電流I₂也增加，而流經第一個電流限制器的電流I₁則減少。因為如圖二所顯示之電流對電壓(I-V)的特性，第二個電流限制器的電流I₂繼續增加到最高電流值I，而在共同節點的電壓也增加到(V₂-V_th2-△V₂)(V₁-V_th1)，使得第一個電流限制器被切斷，而流經的電流I₁=0。

根據以上的分析，當輸入電壓V_IN上升時，這些電流限制器可以在第一個發光二極體段到最後一個發光二極體段之中，一個個依序的被接通。類似的原理，當輸入電壓V_IN降低時，在共同節點的電壓也會降低，而使這些電流限制器，以相反的方向，一個個依序的被接通。當電流限制器K完全接通時，電流限制器1，2，…，K-1，K+1，…，和N都被切斷。在任何一個時間，最多會有兩個電流限制器是部分接通的，或者是只有一個電流限制器是完全接通的。

如果整個裝置裡的所有含三個連接端之電壓控制的電流限制器都有相同的特性，也就是說，V_th1=V_th2=V_th3=…=V_thN和△V₁=△V₂=△V₃=…=△V_N=△V，那麼本發明的第一優選實施例之偏壓電壓，可滿足以下的條件：V₂ V₁+△V₂+(V_th2-V_th1)=V₁+△V，V₃ V₂+△V₃+(V_th3-V_th2)=V₂+△V，

換句話說，該裝置可以利用偏壓電壓V₁<V₂<…<V_N，而在輸入電壓V_IN上升或下降時，使整個裝置中只有一個電流限制器完全接通，或最多只有兩個電流限制器部分接通。

如果整個裝置裡的所有含三個連接端之電壓控制的電流限制器並不是都有相同的特性，本發明的第一優選實施例之偏壓電壓，則未必能滿足V₁<V₂<…<V_N，在此情況下，就無法將電流限制器一個個依序的接通或切斷。這樣的發光二極體照明裝置，仍然是可以操作和使用的，但是在同一時間之內，會有多數個電流限制器是部分接通的。

必須特別強調的是，這些施加在含三個連接端之電壓控制的電流限制器之第二連接端上之偏壓電壓V₁，V₂，…，和V_N，都是不隨輸入電壓V_IN而變化的固定電壓。而且本發明中的發光二極體段之切換是連續性的，是根據共同節點的電壓之上升或下降來控制，而不是利用偵測輸入電壓的電壓值，或是流經電流限制器的電流值來控制。不論裝置裡的所有含三個連接端之電壓控制的電流限制器是不是都有相同的特性，如果連接在第二連接端上之偏壓電壓V₁，V₂，…，和V_N沒有滿足上述的條件，在同一時間之內，就會有多數個電流限制器是部分接通的。

本發明中的含三個連接端之電壓控制的電流限制器，可以各種不同的半導體元件來製作。幾個比較適合的例子是N通道金屬氧化物場效電晶體(MOSFET)，NPN雙極晶體管(BJT)，N通道絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。此外，接在最後一個發光二極體段的電流限制器是可有可無的，而且每一發光二極體段內的發光二極體數量是不必相同的。

圖三顯示了圖一的第一優選實施例之裝置中，輸入電壓和共同端點的電壓之模擬電壓波型。圖中假設發光二極體裝置裡共有7個發光二極體段，而輸入電壓是經過整流的交流電壓。

由上而下，圖四A顯示當輸入電壓係根據圖三所顯示的輸入電壓而變化時，流經7個電流限制器的各別電流值，圖四B則顯示圖四A的最上方之兩個電流值的放大圖。圖五顯示在輸入電壓變化時，流經裝 置裡的發光二極體之電流值。

根據本發明的發光二極體裝置，共同端點的電壓，必須隨著輸入電壓之上升而增加，才能使電流限制器依序的接通或切斷。以一既定的輸入電壓來說，如果裝置裡的發光二極體段數增加，整個裝置中的發光二極體之總數就比須減少，這樣才能在只有最後一個電流限制器接通時，還有足夠的電流可以流經發光二極體。

圖六顯示根據本發明的第一優選實施例而設計的幾個例子，假設輸入電壓是60赫茲，經過整流的110伏特之交流電壓，電流源可提供350毫安的電流，在整個裝置中的發光二極體段數，發光二極體之總數，和每一發光二極體段內之發光二極體的數量。圖七和圖八顯示第一優選實施例的裝置，在不同的發光二極體段數下之效率和亮度(發光二極體的功率)。

當整個裝置中的發光二極體段數小於7時，功率耗損主要是來自含三個連接端之電壓控制的電流限制器。當整個裝置中的發光二極體段數大於7時，功率耗損則主要是來自電流源。如果整個裝置中的發光二極體段數增加，共同端點的電壓也會增加，因此來自電流源的功率耗損則更增加。從圖中可看出，最佳的發光二極體段數是大約在6到9之間。

如上所述，第一優選實施例的共同端點之電壓，會隨著輸入電壓V_IN的上升而增加，共同端點之電壓愈高，沒有必要的功率耗損則愈多。因此，本發明又提出第二優選實施例來減少功率耗損，圖九顯示根據本發明的第二優選實施例，以高電壓來驅動發光二極體串之裝置的方塊圖。該裝置中，第一優選實施例裡的功率耗損，可被轉換成發光二極體的功率。

從圖九可看出，在第二優選實施例的裝置中，共同端點與電流源300之間有一功率耗損減少電路，其中包含有多數個發光二極體和與其關聯的發光二極體控制電路400。此多數個發光二極體被分隔成多數個發光二極體段401。為了簡化，圖中每一發光二極體段401只用一個發光二極體來顯示。根據本發明的第二優選實施例，接通的發光二極體段401之段數，係由發光二極體控制電路400來控制，隨著共同端點的電壓之上升而增加，因此可以降低來自電流源的功率耗損。

圖十A和十B顯示本發明的第二優選實施例之第一種製作品的兩個例子。在圖十A中的第一個例子，發光二極體控制電路500包含有受控於一個控制器502的多數個開關器501，與多數個發光二極體段401相對應。每一開關器501從相對應的發光二極體段401之正端連接到電流源300，控制器502控制這些開關器501，根據共同端點的電壓來決定如何控制與繞接發光二極體段401。

在圖十B中的第二個例子，其中的線路幾乎與圖十A中的第一個例子一樣，唯有控制器502在控制這些開關器501時，是根據流經含三個連接端之電壓控制的電流限制器200之各別電流I₁，I₂，…，和I_N，而不是根據共同端點的電壓。

圖十一A和十一B顯示本發明的第二優選實施例之第二種製作品的兩個例子。與圖十A相似，在圖十一A中的第一個例子之發光二極體控制電路600包含有受控於一個控制器602的多數個開關器601，與多數個發光二極體段401相對應，但是每一開關器601係與相對應的發光二極體段401相並聯。因此在此一例子中，每一個發光二極體段401，可根據共同端點的電壓來各別控制與繞接。

在圖十一B中的第二個例子，其中的線路幾乎與圖十一A中的第一個例子一樣，唯有控制器602在控制這些開關器601時，是根據流經含三個連接端之電壓控制的電流限制器200之各別電流I₁，I₂，…，和I_N，而不是根據共同端點的電壓。

圖十二顯示本發明的第二優選實施例之第三種製作品。從圖十二可以看出，發光二極體控制電路700內有多數個上述的含三個連接端之電壓控制的電流限制器701。每一含三個連接端之電壓控制的電流限制器701的第一連接端，連接到相對應的發光二極體段401之正端，第二連接端被施加一偏壓電壓，而第三連接端則連接到電流源300。施加在第二連接端的偏壓電壓是V_1x，V_2x，…，等等。

在第二優選實施例之第三種製作品中，含三個連接端之電壓控制的電流限制器701與先前所述的相同，可以用上述的原理來設計，所以不在此重覆說明。整體說來，第二優選實施例之第三種製作品，類似於 將兩個第一優選實施例的線路，連結在一起。

圖十三顯示本發明的第一優選實施例和第二優選實施例，在某些數量之發光二極體段下的效率比較。在圖十三中，第二優選實施例係以上述的第一種製作品為代表。圖十四則顯示與圖十三相對應，在某些數量之發光二極體段下的亮度(發光二極體功率)比較。

為了表現出第二優選實施例可以將功率耗損降低，圖十五A和圖十五B顯示了，各有20個發光二極體段的第一優選實施例和第二優選實施例中的輸入電壓V_IN，和在共同端點以及電流源的電壓值。圖十五A的上圖顯示出輸入電壓V_IN，而下圖則顯示出在共同端點的電壓值。從圖中可看出，當輸入電壓V_IN上升時，共同端點的電壓也增加。在第一優選實施例中，因為共同端點與電流源300直接相連，所以電流源300的電壓與共同端點的電壓是相同的。

和圖十五B的上下圖各自顯示了在第二優選實施例的第一種製作品中，與和圖十五A相對應的共同端點和電流源的電壓值。從圖中可看出，上圖中共同端點的電壓係與圖十五A中的下圖相同，但是圖十五B的下圖則顯示出了第二優選實施例中相對應的電流源300之電壓值，在輸入電壓V_IN變化時，比在共同端點的電壓值小的非常明顯。因此，來自電流源300的功率耗損，也就大大的減少了。

雖然以上只藉由幾個優選的實施範例來描述本發明，然而熟悉本技術領域的人，很明顯的可以了解，仍有許多未描述的變通及修改，都在不偏離以下所定義之本發明的申請專利範圍之內。

100‧‧‧發光二極體段

200‧‧‧含三個連接端之電壓控制的電流限制器

300‧‧‧電流源

Claims (24)

1. 一驅動多數個發光二極體之裝置，包括：多數個發光二極體，分隔成串聯的多數個發光二極體段，其中每一發光二極體段有一正端和一負端；一輸入電壓連接到上述多數個發光二極體段中領先的第一發光二極體段之正端；多數個電壓控制的電流限制器，其中每一電壓控制的電流限制器與上述多數個發光二極體段中的一發光二極體段相對應，而且有第一接端連接到與其相對應的發光二極體段之負端，第二接端被施加一偏壓電壓，和第三接端連接到一共同節點；以及一電流源，其第一端連接到上述共同節點，而其第二端接地；其中施加於上述每一電壓控制的電流限制器之第二接端上的偏壓電壓，係各自為一與上述輸入電壓之變化無關的固定電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中有N個特性相同之電壓控制的電流限制器依序的相對應於N個發光二極體段，其中N為大於1之正整數，V₁，V₂，…，和V_N為施加於上述每一電壓控制的電流限制器之第二接端上的偏壓電壓，而且V₁<V₂<…<V_N。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中上述多數個發光二極體段中的最後一發光二極體段並沒有連接到一電壓控制的電流限制器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中施加於上述每一電壓控制的電流限制器之第二接端上之各自的固定電壓，係預先選定來使該裝置有兩個操作狀態，包括上述多數個電壓控制的電流限制器中只有一個電壓控制的電流限制器是完全接通的第一狀態，和上述多數個電壓控制的電流限制器中有兩個電壓控制的電流限制器是部分接通的第二狀態。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中上述多數個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓V_th，一飽合電壓V_sat，一跨越其第二連接端和上述共同節點間的電壓V_bc，和一跨越其第一連接端和上述共同節點間的電壓V_ac，當該電流限制器之電壓V_bc小於該電流限制器的閥值電壓V_th時，該電流限制器是關閉的，當該電流限制器之電壓V_bc大於該電流限制器的閥值電壓V_th時，而且該電流限制器之電壓V_ac小於該電流限制器的飽合電壓V_sat時，該電流限制器有如一電阻器，以及當該電流限制器之電壓V_bc大於該電流限制器的閥值電壓V_th時，而且該電流限制器之電壓V_ac也大於該電流限制器的飽合電壓V_sat時，該電流限制器有一固定電流導通。
6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中有N個電壓控制的電流限制器依序的相對應於N個發光二極體段，其中N為大於1之正整數，V_bci，V_thi和V_i各別是其中第i個電壓控制的電流限制器的電壓V_bc，閥值電壓V_th和偏壓電壓，1iN，△V_i=V_bci-V_thi，而且對大於1的i來說，當V_bci=V_thi+△V_i，並預先設定偏壓電壓V_i使V_i V_i-1+△V_i+(V_th-V_th(i-1))時，該第i個電壓控制的電流限制器的電壓有一最大電流導通。
7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中上述多數個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓，而且施加於其第二接端上的偏壓電壓大於閥值電壓，從而使上述多數個電壓控制的電流限制器中，在同一時間有數個電壓控制的電流限制器是部分接通的。
8. 一驅動多數個發光二極體之裝置，包括：多數個發光二極體，分隔成串聯的多數個發光二極體段，其中每一發光二極體段有一正端和一負端；一輸入電壓連接到上述多數個發光二極體段中領先的第一發光二極體段之正端；多數個電壓控制的電流限制器，其中每一電壓控制的電流限制器與上述多數個發光二極體段中的一發光二極體段相對應，而且有第一接端連接到與其相對應的發光二極體段之負端，第二接端被施加一偏壓電壓，和第三接端連接到一共同節點；一功率耗損減少電路，其一正端連接到上述共同節點；以及一電流源，其第一端連接到上述功率耗損減少電路的一負端，而其第二端接地；其中施加於上述每一電壓控制的電流限制器之第二接端上的偏壓電壓，係各自為一與上述輸入電壓之變化無關的固定電壓。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中有N個特性相同之電壓控制的電流限制器依序的相對應於N個發光二極體段，其中N為大於1之正整 數，V₁，V₂，…，和V_N為施加於上述每一電壓控制的電流限制器之第二接端上的偏壓電壓，而且V₁<V₂<…<V_N。
10. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中上述多數個發光二極體段中的最後一發光二極體段並沒有連接到一電壓控制的電流限制器。
11. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中施加於上述每一電壓控制的電流限制器之第二接端上之各自的固定電壓，係預先選定來使該裝置有兩個操作狀態，包括上述多數個電壓控制的電流限制器中只有一個電壓控制的電流限制器是完全接通的第一狀態，和上述多數個電壓控制的電流限制器中有兩個電壓控制的電流限制器是部分接通的第二狀態。
12. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中上述多數個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓V_th，一飽合電壓V_sat，一跨越其第二連接端和上述共同節點間的電壓V_bc，和一跨越其第一連接端和上述共同節點間的電壓V_ac，當該電流限制器之電壓V_bc小於該電流限制器的閥值電壓V_th時，該電流限制器是關閉的，當該電流限制器之電壓V_bc大於該電流限制器的閥值電壓V_th，而且該電流限制器之電壓V_ac小於該電流限制器的飽合電壓V_sat時，該電流限制器有如一電阻器，以及當該電流限制器之電壓V_bc大於該電流限制器的閥值電壓V_th，而且該電流限制器之電壓V_ac也大於該電流限制器的飽合電壓V_sat時，該電流限制器有一固定電流導通。
13. 如申請專利範圍第12項所述之裝置，其中有N個電壓控制的電流限制器依序的相對應於N個發光二極體段，其中N為大於1之正整數，V_bci， V_thi和V_i各別是其中第i個電壓控制的電流限制器的電壓V_bc，閥值電壓V_th和偏壓電壓，1iN，△V_i=V_bci-V_thi，而且對大於1的i來說，當V_bci=V_thi+△V_i，並預先設定偏壓電壓V_i使V_i V_i-1+△V_i+(V_th-V_th(i-1))時，該第i個電壓控制的電流限制器有一最大電流導通。
14. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中上述功率耗損減少電路包含有多數個發光二極體，分隔成在一發光二極體控制電路控制下的多數個發光二極體段。
15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中上述發光二極體控制電路包含一控制器和被該控制器控制的多數個開關器，而該多數個開關器的每一開關器，係與上述功率耗損減少電路裡的多數個發光二極體段之一發光二極體段相對應。
16. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中上述控制器根據上述共同節點的電壓值來控制上述多數個開關器。
17. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中上述控制器根據流經上述多數個電壓控制的電流限制器之電流值來控制上述多數個開關器。
18. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中上述多數個開關器的每一開關器係與在上述功率耗損減少電路裡和其相對應的發光二極體段並聯。
19. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中上述多數個開關器的每一開關器有第一端連接到在上述功率耗損減少電路裡和其相對應的發光二極體段之正端，有第二端連接到上述功率耗損減少電路的負端。
20. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中上述發光二極體控制電路包含多數個電壓控制的電流限制器，其中上述發光二極體控制電路裡的每一電壓控制的電流限制器，與上述功率耗損減少電路裡的多數個發光二極體段中的一發光二極體段相對應，而且有第一接端連接到與其相對應的發光二極體段之正端，第二接端被施加一偏壓電壓，和第三接端連接到上述功率耗損減少電路的負端，其中施加於上述發光二極體控制電路裡的每一電壓控制的電流限制器之第二接端上的偏壓電壓，係各自為一與上述輸入電壓之變化無關的固定電壓。
21. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中上述發光二極體控制電路裡有K個特性相同之電壓控制的電流限制器依序的相對應於上述功率耗損減少電路裡的K個發光二極體段，其中K為大於1之正整數，V_1x，V_2x，…，和V_Kx為施加於上述K個電壓控制的電流限制器之第二接端上的偏壓電壓，而且V_1x<V_2x<…<V_Kx。
22. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中施加於上述發光二極體控制電路中的每一電壓控制的電流限制器之第二接端上之各自的固定電壓，係預先選定來使上述功率耗損減少電路有兩個操作狀態，包括上述發光二極體控制電路中的多數個電壓控制的電流限制器中只有一個電壓控制的電流限制器是完全接通的第一狀態，和上述發光二極體控制電路中的多數個電壓控制的電流限制器中有兩個電壓控制的電流限制器是部分接通的第二狀態。
23. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中上述發光二極體控制電路中的多數個電壓控制的電流限制器中，每一個電壓控制的電流限制器有一閥值電壓V_thx，一飽合電壓V_satx，一跨越其第二連接端和上述功率耗損減少電路之負端的電壓V_bcx，和一跨越其第一連接端和上述功率耗損減少電路之負端的電壓V_acx，當該電流限制器之電壓V_bcx小於該電流限制器的閥值電壓V_thx時，該電流限制器是關閉的，當該電流限制器之電壓V_bcx大於該電流限制器的閥值電壓V_thx，而且該電流限制器之電壓V_acx小於該電流限制器的飽合電壓V_satx時，該電流限制器有如一電阻器，以及當該電流限制器之電壓V_bcx大於該電流限制器的閥值電壓V_thx，而且該電流限制器之電壓V_acx也大於該電流限制器的飽合電壓V_satx時，該電流限制器有一固定電流導通。
24. 如申請專利範圍第23項所述之裝置，其中上述發光二極體控制電路中有K個電壓控制的電流限制器依序的相對應於上述功率耗損減少電路裡的K個發光二極體段，其中K為大於1之正整數，V_bcxj，V_thxj和V_jx各別是其中第j個電壓控制的電流限制器的電壓V_bcx，閥值電壓V_thx和偏壓電壓，1jK，△V_jx=V_bcxj-V_thxj，而且對大於1的j來說，當V_bcxj=V_thxj+△V_jx，並預先設定偏壓電壓V_jx使V_jx V_(j-1)x+△V_jx+(V_thxj-V_thx(j-1))時，該第j個電壓控制的電流限制器有一最大電流導通。