CN102984841A

CN102984841A - Led照明系统架构

Info

Publication number: CN102984841A
Application number: CN2011102583561A
Authority: CN
Inventors: 黄仲才; 颜上进; 吴享珍
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种LED照明系统架构，包括：具有电源转换电路的灯具驱动装置，其输出实质上定电流值的第一电流；以及LED灯具组，通过两个接点与灯具驱动装置电性连接，且包含多个LED灯具，其包含多组灯具连接座及多个LED单元，每一组灯具连接座的正端及负端电性连接该多个LED单元对应的LED单元，且灯电压及灯电流传递至对应的LED单元；其中，多组灯具连接座以电性串联方式相互连接，使该多个LED灯具间为电性串联连接，每一组灯具连接座的正负端间的灯电压由第一直流电压分压而得，且每一组灯具连接座输出的灯电流实质上相同。本发明可提升用电效能。

Description

LED照明系统架构

技术领域

本发明涉及一种照明系统，尤其涉及一种同时适用于驱动发光二极管(Light Emitting Diode，LED)模块数目相同或不同的多个LED灯具的LED照明系统架构。

背景技术

近年来环保意识抬头，节能减碳已然成为全民运动，电子业也致力于研发更具环保性的产品，例如太阳能的运用及发光二极管等节能产品。为达到环保节能的目的，发光二极管现已普遍使用于通用照明设备，例如家用照明装置、汽车照明装置、手持照明装置以及看板等照明应用。

请参阅图1，其为公知LED照明系统架构及其配置图。如图1所示，每一个LED灯具1A～1C依据使用者需求设置于屋内的不同位置，并使用单一个灯具驱动装置1同时驱动多个LED灯具1A～1C，通过多个LED灯具1A～1C同时照明以使房内(照明空间)达到足够的亮度(流明量)。传统灯具驱动装置1以双级式电源转换电路的方式实现，其包含第一级电路11及第二级电路12，其中，第一级电路11为一交流-直流转换电路，其架构于将输入电源V_in转换为固定电压值的总线电压V_bus并输出至第二级电路12。第二级电路12包含第一～第三直流-直流转换电路121～123，且第一～第三直流-直流转换电路121～123的输出端分别对应连接一组灯具连接座131A、131B、132A、132B、133A、133B。其中，第一～第三组灯具连接座(131A、131B)、(132A、132B)、(133A、133B)分别电性连接于一LED灯具，以分别传送第一～第三灯电压V_o1～V_o3至对应的LED灯具1A～1C。

当灯具开关10被导通时，输入电压V_in会经由灯具开关10传送至第一级电路11的输入端，并由第一级电路11转换为约52V定电压值的总线电压V_bus后，再由第一～第三直流-直流转换电路121～123分别降压为输出第一～第三灯电压V_o1～V_o3。于此实施例中，灯具驱动装置1架构于驱动同一规格的发光二极管灯具，由于发光二极管为亮度与电流成正比的元件，为了使每一个发光二极管灯具的亮度相同，第一～第三直流-直流转换电路121～123的规格必须相同，故灯电压V_o1～V_o3均约为50V，且第一～第三直流-直流转换电路121～123必须提供约相同电流的第一～第三灯电流I_o1～I_o3，然而，该直流-直流转换电路121～123因生产过程不一且元件与元件之间具有误差，致使效能不尽相同，因而使第一～第三直流-直流转换电路121～123提供的第一～第三灯电流I_o1～I_o3无法相同。

此外，由于每一级电路皆有功率损耗，输入电能在经过第一级电路11及第二级电路12的转换后，传送至灯具的电能会减少，除了会造成效率下降且多余的电能浪费外，更使得灯具驱动装置1工作效率无法有效提升，因此无法达到节能减碳的目的。再者，在每一个直流-直流转换电路121～123内部皆具有控制直流-直流转换电路工作的控制电路，所以电路复杂度较高且直流-直流转换电路模块化时的成本过高，若驱动的灯具数目不同时(例如：驱动三个灯具改为驱动六个灯具)无法利用模块化的方式只调整或更换模块化的直流-直流转换电路的数目，而是需要依使用者不同的需求而重新设计电路，造成开发时间的浪费及成本提高。

再者，为了达到安全性的目的，必须于第一～第三组灯具连接座(131A、131B)、(132A、132B)、(133A、133B)以及灯具1A～1C的接线端a～f安装防水结构，如此即可避免水气渗入灯具驱动装置1及灯具1A～1C而造成毁损。由于一个灯具即需要由灯具驱动装置1拉出两条电线与其电性连接，故当灯具驱动装置1需驱动多个灯具时，即须拉出多条电线以驱动各灯具，如此将需使用多个防水结构，且配线及安装过程复杂，故会造成不易施工且成本较高。此外，传统双级式灯具驱动装置1提供至每一个灯具1A～1C的第一～第三灯电压V_o1～V_o3的电压值较低，应用于高照度或高功率的LED灯具时，除了需要使用耐流较高且成本较高的接线端及电线外，较高电流值的第一～第三灯电流I_o1～I_o3，更会使线路损耗增加且整体电源效率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED照明系统架构，以解决公知灯具驱动装置所驱动的每一个LED灯具的发光亮度不同、或无法利用模块化方式现实应用于LED串接数目及工作电压值不同的LED灯具、或造成用电效能较低、或灯具驱动装置的整体工作效率较低以及多个灯具连接座而使得防水结构数量增加等缺陷，更可以使配线及安装(施工)轻易地完成。此外，本发明的LED照明系统架构，应用于高照度的LED灯具时，其灯电流的电流值较低，因此，可以使用耐流较低且成本较低的防水接线端及电线，且较低电流值的灯电流还可使线路损耗较小且整体电源效率提升。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种LED照明系统架构，包括：灯具驱动装置，包含电源转换电路，其架构于将输入电压转换为第一直流电压，且输出实质上定电流值的第一电流；以及LED灯具组，通过两个接点与该灯具驱动装置电性连接，且包含多个LED灯具，其包含多组灯具连接座及多个LED单元，每一组灯具连接座的正端及负端电性连接该多个LED单元对应的LED单元，且灯电压及灯电流传递至对应的LED单元；其中，多组灯具连接座以电性串联方式相互连接，使该多个LED灯具间为电性串联连接，每一组灯具连接座的正负端间之灯电压由第一直流电压分压而得，且每一组灯具连接座输出的灯电流实质上相同。

本发明的有益效果在于，本发明的驱动多组发光二极管灯具的LED照明系统架构，该灯具驱动装置可驱动的每一个LED灯具的LED串接数目及工作电压值不同的LED灯具，可以单级式电路的方式实现，以提升其用电效能，而灯具与灯具间以电性串联连接，可使得每一组灯具的电流及亮度精确地相同。此外，灯具驱动装置仅通过两个接点与LED灯具组电性连接，可大幅降低防水结构使用的数目，较容易配线及实施(安装)，如此制造商得以较低成本的方式实现。此外，本发明的LED照明系统架构，应用于高照度的LED灯具时，只有灯电压提高，其灯电流的电流值较低，例如维持50mA，因此，可以使用耐流较低且成本较低的防水接线端及电线，且较低电流值的灯电流还可使线路损耗较小且整体电源效率提升。

附图说明

图1为公知灯具驱动装置及其配置图。

图2：其为本发明一较佳实施例的LED照明系统架构示意图。

图3：其为本发明的LED照明系统架构的电路示意图。

图4：其为本发明另一较佳实施例的LED照明系统架构的电路示意图。

图5A：其为本发明一较佳实施例的LED灯具的电路示意图。

图5B：其为图5A的部分细部电路示意图。

图5C：其为一较佳实施例的LED灯具的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

LED照明系统架构：1、2、3

第一～第三直流-直流转换电路：121、122、123

第一组灯具连接座：(131A、131B)

第二组灯具连接座：(132A、132B)

第三组灯具连接座：(132A、132B)

灯具开关：20

电源转换电路：21

灯具驱动装置：21K、21K2

第一输出端：21a

第二输出端：21b

第一输出连接端：2a

第二输出连接端：2b

LED灯具组：22

第一～第三LED灯具：22A～22C

灯具驱动装置：21K、21K2

第一～第三组灯具连接座：221～223

第一LED灯具连接座正端：221a

第一LED灯具连接座负端：221b

第二LED灯具连接座正端：222a

第二LED灯具连接座负端：222b

第三LED灯具连接座正端：223a

第三LED灯具连接座负端：223b

过电流保护电路：24

电流检测电路：241

开关电路：242

触发电路：36a1

第一～第三LED模块：D1a～D1c

第一～第三LED组(串)：37a～37c

第一导接端：D1a1～D1c1

第二导接端：D1a2～D1c2

灯具：1A～1C

壳体：38

散热结构：381

灯罩：39

透光部：391

均光板：392

第一～第三LED单元：D1～D3

输入电压：V_in

第一直流电压：V₁

第一灯电压：V_o1

第二灯电压：V_o2

第三灯电压：V_o3

第一电流：I₁

第一灯电流：I_o1

第二灯电流：I_o2

第三灯电流：I_o3

第一～第三灯电压：V_k1～V_k3

第一～第三灯电流：I_k1～I_k3

第一～第三模块电压：V_d1～V_d3

第一～第三模块电流：I_d1～I_d3

第一电阻：R₁

第二电阻：R₂

第三电阻：R₃

第四电阻：R₄

第五电阻：R₅

第一节点：K₁

第二节点：K₂

输出保护电路：36a、36b、36c

第一开关元件：S₁

第一开关元件的控制端：S_1a

第一开关元件的电流传导端：S_1b、S_1c

第二开关元件：S₂

第二开关元件的控制端：S_2a

第二开关元件的电流传导端：S_2b、S_2c

第三开关元件：S₃

第一控制电压：V_k1

第二控制电压：V_k2

体二极管：D_b

第一齐纳二极管：D_z1

第二齐纳二极管：D_z2

第一旁路电流：I_a1

第二旁路电流：I_a2

第三旁路电流：I_a3

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的LED照明系统架构适用于多个LED灯具电性串联连接工作，且每一个LED灯具的LED模块数目及LED模块的LED串接数目及工作电压值不限定，以下将例举应用于三个LED灯具说明本发明LED照明系统架构的工作原理，但不以此为限。请参阅图2及图3，其中图2为本发明一较佳实施例的LED照明系统架构示意图，图3为本发明的LED照明系统架构的电路示意图。如图所示，本发明的LED照明系统架构2包括灯具驱动装置21K以及LED灯具组22，其中灯具驱动装置21K以单级式电源转换电路21实现且架构于将输入电压V_in转换为第一直流电压V₁，并输出实质上定电流值的第一电流I₁。LED灯具组22与灯具驱动装置21K电性连接，且LED灯具组22包含例如但不限于三组LED灯具连接座，即第一～第三LED灯具22A～22C分别具有第一组灯具连接座221、第二组灯具连接座222、第三组灯具连接座223。每一组灯具连接座221～223的正端221a～223a及负端221b～223b电性连接对应的LED灯具22A～22C内的LED单元D1～D3，且灯电压及灯电流经由多组灯具连接座221～223传递至对应电性连接的LED单元D1～D3。其中，多组灯具连接座221～223以电性串联方式相互连接，每一组灯具连接座221～223的正负端间的灯电压V_k1～V_k3由第一直流电压V₁分压而得，且每一组灯具连接座221～223的灯电流I_k1～～I_k3实质上相同。

于本实施例中，电源转换电路21可以单级式电路方式实现使其相较于双级式具有较高的电源工作效率，但不以此为限，例如单级返驰式(single-stageflyback)转换电路、主动箝位返驰式(active-clamp)转换电路或谐振式(resonant)转换电路，用以将输入电压V_in转换为电压值较高的第一直流电压V₁，例如180V(伏特)，且输出实质上定电流值的第一电流I₁，例如50mA(毫安培)。第一组灯具连接座221、第二组灯具连接座222、第三组灯具连接座223在电源转换电路21的第一输出端21a与第二输出端21b(灯具驱动装置21K的第一输出连接端(防水接头)2a与第二输出连接端2b)之间以电性串联方式相互连接，用以分别提供予第一LED灯具内的第一LED单元D1、第二LED灯具内的第二LED单元D2、第三LED灯具内的第三LED单元D3对应连接，通过第一组灯具连接座221、第二组灯具连接座222、第三组灯具连接座223分别传送第一～第三灯电压V_k1、V_k2、V_k3至第一LED单元D1、第二LED单元D2、第三LED单元D3。

第一组灯具连接座221包含正端221a与负端221b，相似地，第二～第三组灯具连接座222、223包含正端222a、223a与负端222b、223b。其中，第一组灯具连接座221的正端221a通过灯具驱动装置21K的第一输出连接端2a(正端)电性连接于电源转换电路21的第一输出端21a(正端)，最后一组灯具连接座的负端(即第三组灯具连接座223的负端223b)通过灯具驱动装置21K的第二输出连接端2b(负端)电性连接于电源转换电路21的第二输出端21b(负端)，而第一组灯具连接座221与最后一组灯具连接座间的电性连接关系为上一组灯具连接座的负端与下一组灯具连接座的正端电性连接，例如第一组灯具连接座221的负端221b与第二组灯具连接座222的正端222a电性连接，或第二组灯具连接座222的负端222b与第三组灯具连接座223的正端223a电性连接。如此，即可达到灯具驱动装置21K仅通过两个接点(第一～第二输出连接端2a～2b)与LED灯具组22电性连接，将可大幅降低灯具驱动装置21K的防水结构(未图示)的使用数量，以降低成本且较容易实施。

此外，第一灯电流I_k1、第二灯电流I_k2、第三灯电流I_k3分别经由每一组灯具连接座221～223提供至对应电性连接的第一～第三LED灯具22A～22C内的第一～第三LED单元D1～D3。于此实施例中，本发明的LED照明系统架构2架构于驱动电性串联连接工作的多个LED灯具，且每一个LED灯具22A～22C中的每一LED单元D1～D3由至少一个LED模块构成，其中，LED模块数目及各个LED模块的LED串接数目及工作电压值不限定。当灯具开关20被导通而使输入电压V_in传送至电源转换电路21的输入端后，电源转换电路21会将输入电压V_in转换为第一直流电压V₁，并输出实质上定电流值的第一电流I₁。由于，电源转换电路21以定电流方式工作，且第一～第三组灯具连接座221～223以电性串联方式连接，故第一～第三灯电流I_k1、I_k2、I_k3的电流值均与第一电流I₁相等，即使第一～第三LED灯具22A～22C内的第一～第三LED单元D1～D3彼此由不同制造商的发光二极管组成，相同电流值的第一～第三灯电流I_k1、I_k2、I_k3可以使第一～第三LED单元D1～D3中的发光二极管具有相似的亮度。

于此实施例中，第一直流电压V₁等于第一～第三灯电压V_k1～V_k3的总合(V₁＝V_k1+V_k2+V_k3)且随着第一～第三LED灯具22A～22C的第一～第三灯电压V_k1～V_k3变化，由于，每一个灯电压V_k1～V_k3的电压值会随着所对应电性连接的LED灯具的额定工作电压值变化，因此，第一直流电压V₁的电压值会同时随着LED灯具连接座的数目以及每一个LED灯具的额定工作电压值增加而对应增加。由于，本发明的灯具驱动装置21K输出的第一直流电压V₁的电压值较高，大于传统灯具驱动装置输出的50V，因此可以驱动多个LED灯具电性串联连接的工作。为了防止LED灯具工作时，使用者碰触LED灯具或灯具驱动装置21K而导致使用者受到电击，目前LED灯具的额定工作电压值会设计低于安规要求的人体导电的最小电压值以下，例如约为60V以下，故灯电压V_k1～V_k3的电压值不会随着灯具连接座的数目增加而对应增加，所以，如果使用者不慎因为碰触LED灯具或灯具驱动装置21K，也不会造成使用者受到电击。且均会于外部接点处，例如第一输出端2a、第二输出端2b、第一～第三组灯具连接座的正端221a～223a以及第一～第三组灯具连接座的负端221b～223b安装防水结构，避免水气渗入导致LED照明系统架构2损坏或是人员遭受电击。

本实施例中的电源转换电路21因以单级式电路方式实现，故用电效能提升、电能于电源转换电路21转换时的整体损耗较小，且该第一～第三组灯具连接座221～223以电性串联相互连接，故输出至每一个LED灯具22A～22C的灯电流I_k1、I_k2、I_k3的电流值实质上相同，应用于相同规格的发光二极管灯具时，可使得每一个发光二极管灯具的亮度实质上相同。

请参阅图4并配合图3，其中图4为本发明另一较佳实施例的LED照明系统架构的电路示意图。如图4所示，本发明的LED照明系统架构3除了包含电源转换电路21、LED灯具组22之外，还于电源转换电路21及LED灯具组22之间串联一过电流保护电路24，即过电流保护电路24电性连接于电源转换电路21以及灯具驱动装置21K2的输出连接端2a、2b之间，用以防止电源转换电路21输出的第一电流I₁发生过电流。于一些异常情况时第一电流I₁会瞬间提升，为避免过大的第一电流I₁直接反馈至电源转换电路21而造成灯具驱动装置21K损坏，当第一电流I₁提升至一额定值时，过电流保护电路24会开始动作，断开电源转换电路21与多组灯具连接座221～223间的第一电流I₁的整个电流传递回路。其中，电源转换电路21以及过电流保护电路24架构为灯具驱动装置21K2，电源转换电路21以及过电流保护电路24仍可模块化实现，故灯具驱动装置21K2仍仅通过两个与LED灯具组22电性连接，以降低防水结构的使用数目。

请再参阅图4，过电流保护电路24包括电流检测电路241以及开关电路242，其中电流检测电路241电性连接于电源转换电路21的输出侧以及该开关电路242，用以依据流经该电流检测电路241的第一电流I₁对应产生第一控制电压V_k1至该开关电路242的控制端，并通过该第一控制电压V_k1大小控制该开关电路242导通或截止。于本实施例中，该开关电路242电性连接于输出该第一电流I₁的电流回路上，且包含第一开关元件S₁与体二极管D_b(bodydiode)，该电流检测电路241包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第二开关元件S₂及第一齐纳二极管D_Z1(zener diode)。于本实施例中，第一开关元件S₁为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，而第一开关元件S₁的控制端S_1a与两个电流传导端S_1b、S_1c分别对应为金属氧化物半导体场效晶体管的栅极(Gate)、漏极(Drain)以及源极(Source)；第二开关元件S₂为双载子接面晶体管(BTJ)，而第二开关元件S₂的控制端S2a与两个电流传导端S_2b、S_2c分别对应为基极(Base)、集电极(Collector)以及发射极(Emitter)。

于该开关电路242中，第一开关元件S₁的控制端S_1a电性连接至第一节点K₁，第一开关元件S₁的电流传导端S_1b电性连接至灯具驱动装置21K2的第二输出连接端2b，第一开关元件S₁的另一电流传导端S_1c则电性连接至一第二节点K₂，而体二极管Db的阴极(Cathode)与第一开关元件S₁的电流传导端S_1b电性连接，体二极管D_b的阳极(Anode)与第一开关元件S₁的另一电流传导端S_1c电性连接。

于该电流检测电路241中，第一电阻R₁的一端电性连接至电源转换电路21的第一输出端21a与灯具驱动装置21K2的第一输出连接端2a，另一端电性连接至第一节点K₁(node)；第一齐纳二极管D_Z1的阴极电性连接于第一节点K₁，第一齐纳二极管D_Z1的阳极则电性连接至第二节点K₂，用以箝制第一节点K₁及第二节点K₂间的第一控制电压V_k1大小；第二开关元件S₂的控制端S_2a电性连接于第二节点K₂，第二开关元件S₂的一电流传导端S_2b电性连接至第一节点K₁，第二开关元件S₂的另一电流传导端S_2c电性连接至电源转换电路21的第二输出端21b。第二电阻R₂的一端连接至第二节点K₂，第二电阻R₂的另一端连接至电源转换电路21的第二输出端21b，使第二电阻R₂与开关电路242的第一开关元件S₁电性串联连接。第一节点K₁及第二节点K₂之间跨有第一控制电压V_k1，且随着第一直流电压V₁变化，而第一电流I1流经第二电阻R₂时，第二节点K₂及电源转换电路21的第二输出端21b之间跨有一第二控制电压V_k2，且随着第一电流I₁变化。

当该LED照明系统架构3于正常情况下工作时，灯具连接座221～223及LED灯具22A～22C的动作与前一实施例所述相同，故不再赘述，而此时第一电流I₁的电流值在额定值范围内，第一控制电压V_k1的电压值大于或等于开关电路242的导通电压V_th，因此开关电路242的第一开关元件S₁将会导通，使第一电流I₁流经第一开关元件S₁至多组灯具连接座221～223；而第二电阻R₂的压降，即第二控制电压V_k2的电压值，会小于第二开关元件S₂的导通电压V_tb，例如0.6V，使第二开关元件S₂截止，第一电流I₁通过开关电路242的第一开关元件S₁与第二电阻R₂后回到电源转换电路21。

相反地，当第一电流I₁的电流值瞬间提升而超过第一电流I₁的额定值范围时，例如超过第一电流I₁的额定电流值的10％，当超过额定值范围的第一电流I₁流经第二电阻R₂所产生的第二控制电压V_k2的电压值会大于第二开关元件S₂的导通电压V_tb，例如大于0.6V，使得第二开关元件S₂导通，导致第一控制电压V_k1的电压值为零或低于第一开关元件S₁的导通电压V_th，故第一开关元件S₁截止，而避免过大的第一电流I₁直接流回电源转换电路21而毁损，以达到保护电源转换电路21的功用。

本发明的LED灯具内的LED组可由一个或多个LED模块串接构成，以下将例举LED组由三个LED模块串接构成，说明LED灯具的工作原理，但不以此为限。请参阅图5A、图5B以及图5C并配合图3与图4，其中图5A为本发明一较佳实施例的LED灯具的电路示意图，图5B为图5A的部分细部电路示意图，而图5C为一较佳实施例的LED灯具的结构示意图。如图5A与图5B所示，本发明的LED灯具22A的第一LED单元D1包含多个LED模块D1a～D1c，该多个LED模块D1a～D1c在第一组灯具连接座221的正端221a及负端221b间电性串联连接。该多个LED模块D1a～D1c包含多个输出保护电路36a～36c及多个LED组(串)37a～37c，其中第一输出保护电路36a、第二输出保护电路36b及第三输出保护电路36c分别电性并联连接于每一个LED模块D1a～D1c的第一导接端D1a1～D1c1(正端)与第二导接端D1a2～D1c2(负端)之间，即第一输出保护电路36a的一端与第一LED模块D1a的第一导接端D1a1电性连接，另一端与第一LED模块D1a的第二导接端D1a2电性连接，以此类推。该多个输出保护电路36a～36c架构于提供使用者可以选择性地只驱动部分LED灯具22A～22C或LED模块D1a～D1c，而无需全部使用，或者当任一LED灯具22A～22C或LED模块D1a～D1c的发光二极管损坏时，可以避免因LED灯具22A～22C或LED模块D1a～D1c为电性串联连接导致全部LED灯具22A～22C的LED单元D1～D3均停止被驱动的情形。

以第一LED灯具22A为例，当第一LED灯具22A的第一LED模块D1a的第一LED组(串)37a中的发光二极管损坏使第一LED组37a为开路状态的异常状态发生时，第一模块电压V_d1的电压值会瞬间提升而超过第一模块电压V_d1的额定工作电压值范围，于此实施例中，高于约55V时，第三开关元件S₃会被触发而导通，使得第一输出保护电路36a工作而将第一LED模块D1a旁路(bypass)以停止第一灯电流I_k1流入第一LED组(串)37a，使流入第一LED模块D1a的第一灯电流I_k1改流经第一输出保护电路36a。此时，虽然第一LED模块D1a的第一LED组(串)37a停止动作，但通过第一LED模块D1a的第一输出保护电路36a的动作，使流经第一LED模块D1a的第一灯电流I_k1不为零，且其他串接的第一～第二LED模块D1b～D1c及第二～第三LED灯具22B～22C可以正工作。其中，流经第一输出保护电路36a的第一旁路电流I_a1的电流值等于第一灯电流I_k1及第一电流I₁，流入第一LED组(串)37a的第一模块电流I_d1的电流值为零，而流入至第一输出保护电路36a的第一旁路电流I_a1会流经第一LED模块D1a的第二导接端D1a2以驱动剩余的LED模块D1b～D1c及LED灯具22A、22C工作。换言之，当各LED模块D1a～D1c的LED组37a～37c正常工作时，第一～第三模块电流I_d1～I_d3会流入对应的LED组37a～37c，第一～第三输出保护电路36a～36c不会动作，流至第一～第三输出保护电路36a～36c的电流I_a1～I_a3的电流值均为零。

请再参阅图5A及图5B，多个输出保护电路36a～36c的电路架构皆相同，但不以此为限。为便于说明，以下将以第一输出保护电路36a的细部电路为示范例以说明其电路架构及其工作原理。第一输出保护电路36a包括第三开关元件S₃与触发电路36a1，其中第三开关元件S₃电性连接于第一LED模块D1a的第一导接端D1a1与第二导接端D1a2间，而触发电路36a1电性连接于第一LED模块D1a的第一导接端D1a1与第二导接端D1a2以及第三开关元件S₃的控制端，用以依据第一LED模块D1a的第一模块电压V_d1控制第三开关元件S₃是否导通。

于本实施例中，第三开关元件S₃可以是但不限为硅控整流器(Silicon-controlled rectifier，SCR)；触发电路36a1包含：第三电阻R₃、第四电阻R₄以及第二齐纳二极管D_Z2，而触发电路36a1可选择性地还包含：第五电阻R₅及电容C所构成的延迟电路，且电性连接于第一LED模块D1a的第二导接端D1a2与第三开关元件S₃的控制端间。其中第二齐纳二极管D_Z2、第三电阻R₃、第四电阻R₄在第一LED模块D1a的第一导接端D1a1与第二导接端D1a2间构成串联电性连接关系，做为限流及分压之用。当第一模块电压V_d1的电压值瞬间提升而超过第一模块电压V_d1的额定工作电压值范围时，例如高于额定工作电压值的10％时，触发电路36a1会传送一触发信号至第三开关元件S₃的控制端控制第三开关元件S₃导通，使得第一输出保护电路36a动作而将第一LED模块D1a的第一LED组(串)37a旁路以停止第一灯电流I_k1流入第一LED组(串)37a，使流入第一LED模块D1a的第一灯电流I_k1改流经第一输出保护电路36a。

于本实施例中，电容C电性连接于第三开关元件S₃的控制端，而第五电阻R₅电性连接于第三电阻R₃与电容C之间，用以使第一输出保护电路36a的触发电路36a1控制第三开关元件S₃导通时产生一延迟时间，以增加触发电路36a1的判断时间而降低第一输出保护电路36a误动作的机会。

请再参阅图5C并配合图5A及图5B，于本实施例中，第一LED灯具22A的实体结构包含：壳体38与灯罩39，其中壳体38的一侧边设置防水结构的第一组灯具连接座221的正端221a与负端221b，该多个LED模块D1a～D1c设置于壳体38的容置空间，该多个LED模块D1a～D1c的发光面朝向灯罩39方向，该多个LED模块D1a～D1c的散热面与壳体38的散热面接触，灯罩39与壳体38的开口接合(未图示)，该多个LED模块D1a～D1c产生的光源可穿透灯罩39的透光部391至照明空间。于本实施例中，第一LED灯具22A的实体结构还包含：散热结构381及均光板392，散热结构381设置于壳体38外部的一面上，用以降低该多个LED模块D1a～D1c的温度；均光板392设置于该多个LED模块D1a～D1c与灯罩39之间，用以使LED灯具产生的光源更均衡。

综上所述，本发明的驱动多组发光二极管灯具的LED照明系统架构，该灯具驱动装置可驱动的每一个LED灯具的LED串接数目及工作电压值不同的LED灯具，可以单级式电路的方式实现，以提升其用电效能，而灯具与灯具间以电性串联连接，可使得每一组灯具的电流及亮度精确地相同。此外，灯具驱动装置仅通过两个接点与LED灯具组电性连接，可大幅降低防水结构使用的数目，较容易配线及实施(安装)，如此制造商得以较低成本的方式实现。此外，本发明的LED照明系统架构，应用于高照度的LED灯具时，只有灯电压提高，其灯电流的电流值较低，例如维持50mA，因此，可以使用耐流较低且成本较低的防水接线端及电线，且较低电流值的灯电流还可使线路损耗较小且整体电源效率提升。

本发明得由本技术领域的技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱权利要求所欲保护者。

Claims

1.一种LED照明系统架构，包括：

一灯具驱动装置，包含一电源转换电路，该电源转换电路架构于将一输入电压转换为一第一直流电压，且输出实质上定电流值的一第一电流；以及

一LED灯具组，通过两个接点与该灯具驱动装置电性连接，且包含：

多个LED灯具，包含多组灯具连接座及多个LED单元，每一组灯具连接座的一正端及一负端电性连接该多个LED单元对应的LED单元，且一灯电压及一灯电流传递至对应的LED单元；

其中，该多组灯具连接座以电性串联方式相互连接，使该多个LED灯具间为电性串联连接，每一组灯具连接座的正负端间的该灯电压由该第一直流电压分压而得，且每一组灯具连接座输出的该灯电流实质上相同。

2.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，该电源转换电路为单级的返驰式转换电路、主动箝位返驰式转换电路或谐振式转换电路。

3.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，该电源转换电路为定电流式，输出实质上定电流值的该第一电流，且所输出的该第一直流电压等于该多组灯具连接座的该灯电压的总合。

4.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，LED照明系统架构还包括一过电流保护电路，电性连接于该电源转换电路以及该灯具驱动装置的输出连接端之间，用以防止该电源转换电路输出的该第一电流发生过电流。

5.如权利要求4所述的LED照明系统架构，其特征在于，该过电流保护电路包括：

一开关电路，电性连接于该第一电流的一电流回路；以及

一电流检测电路，电性连接于该电源转换电路的一输出侧与该开关电路，用以依据流经该电流检测电路的该第一电流对应产生一第一控制电压至该开关电路的一控制端，并通过该第一控制电压控制该开关电路导通或截止。

6.如权利要求5所述的LED照明系统架构，其特征在于，该开关电路包含：

一第一开关元件，电性连接于该电流回路；以及

一体二极管，电性连接于该第一开关元件的两个电流传导端间。

7.如权利要求6所述的LED照明系统架构，其特征在于，该电流检测电路包括：

一第一电阻，该第一电阻的一端电性连接至该电源转换电路的一第一输出端，该第一电阻的另一端电性连接至与该开关电路电性连接的一第一节点；

一第二电阻，与该开关电路电性串联连接，使该第一电流流经该第二电阻时产生一第二控制电压；

一第二开关元件，该第二开关元件的一控制端电性连接于一第二节点，该第二开关元件的一电流传导端电性连接至该第一节点，该第二开关元件的另一电流传导端电性连接至该电源转换电路的一第二输出端；以及

一第一齐纳二极管元件，该第一齐纳二极管电性连接于该第一节点与该第二节点之间，用以箝制该第一节点与该第二节点间的该第一控制电压大小。

8.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，该多个灯具连接座的一第一组灯具连接座的一正端电性连接于该灯具驱动装置的一第一输出连接端，该多个灯具连接座的一最后一组灯具连接座的一负端电性连接于该灯具驱动装置的一第二输出连接端，该多个灯具连接座的该第一组灯具连接座与该最后一组灯具连接座间的电性连接关系为上一组灯具连接座的一负端与下一组灯具连接座的一正端电性连接。

9.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，每一个LED灯具的LED单元包含一个或多个LED模块，该一个或该多个LED模块在该LED灯具对应的灯具连接座的正端及负端间电性串联连接。

10.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，每一个LED模块还包含一输出保护电路，其电性并联连接于该LED模块的一第一导接端与一第二导接端，其中当该LED模块损坏时，该输出保护电路架构于将该LED模块旁路。

11.如权利要求10所述的LED照明系统架构，其特征在于，该输出保护电路包含：

一第三开关元件，电性连接于对应的该LED模块的该第一导接端与该第二导接端间；以及

一触发电路，电性连接于对应的该LED模块的该第一导接端与该第二导接端以及该第三开关元件的一控制端，用以依据对应的该LED模块的一模块电压控制该第三开关元件是否导通；

其中，当对应的该LED模块的该模块电压超过一额定工作电压值范围时，该触发电路传送一触发信号至该第三开关元件的该控制端控制该第三开关元件导通，使对应的该输出保护电路动作而将对应的该LED模块旁路。

12.如权利要求11所述的LED照明系统架构，其特征在于，该触发电路包含一第三电阻、一第四电阻以及一第二齐纳二极管，且在对应的该LED模块的该第一导接端与该第二导接端间串联连接，用以限流及分压。

13.如权利要求12所述的LED照明系统架构，其特征在于，该触发电路还包含：一第五电阻及一电容所构成的一延迟电路。

14.如权利要求9所述的LED照明系统架构，其特征在于，每一个LED灯具的实体结构包含：

一壳体，该壳体的容置空间设置该一个或该多个LED模块，且该壳体的一侧边设置防水结构的该一组灯具连接座的正端与负端；以及

一灯罩，与该壳体的开口接合，该一个或该多个LED模块产生的光源穿透该灯罩的一透光部至照明空间。

15.如权利要求14所述的LED照明系统架构，其特征在于，每一个LED灯具的实体结构还包含：

一散热结构，设置于该壳体外部的一面上，以降低该一个或该多个LED模块的温度；以及

一均光板，设置于该壳体的开口与该灯罩之间，以均衡该LED灯具产生的光源。

16.如权利要求1所述的LED照明系统架构，其特征在于，该多个灯具连接座的额定工作电压值低于一人体导电的最小电压值。