CN104075166B - 驱动数种颜色的发光二极管串的装置 - Google Patents

Abstract

本装置包括红色，绿色与蓝色的发光二极管串，每一发光二极管串有一相对应的切换电路。每一发光二极管串，被分割成数个发光二极管段。三种颜色的发光二极管串形成并联或串联，每一发光二极管串各自有一电流源或是共享一个电流源。一个控制器控制每一切换电路，使得红色，绿色与蓝色的发光二极管串内串联的发光二极管段的数量，可以根据一颜色设定信号和输入电压的电压值而定。采用固定输入电压的本装置以第一种方法来控制，而采用随时间而周期性变化的输入电压的本装置则以第二种方法来控制。

Description

驱动数种颜色的发光二极管串的装置

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)的照明装置，尤其是一种用于包含有数种颜色的发光二极管串的照明设备的驱动装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源，经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器，应用发光二极管在各种照明装置也已越来越普遍。例如，高明亮度的发光二极管已被广泛用于交通信号灯，车辆指示灯，以及剎车灯。

发光二极管的电流对电压(IV)特性曲线类似于一般的普通二极管，当加于发光二极管的电压小于二极管的正向电压时，只有非常小的电流通过发光二极管。当电压超过正向电压时，通过发光二极管的电流则大幅增加。一般来说，在大多数操作范围，基于发光二极管的照明装置的发光强度是和通过的电流成正比，但操作在高电流时则不如此。通常为基于发光二极管的照明装置设计的驱动装置，都是以提供一个恒定的电流为主，以便能发出稳定的光和延长发光二极管的寿命。

为了提高基于发光二极管的照明装置的亮度，通常是将多数个发光二极管串联在一起，形成一个基于发光二极管的照明单位，而且多数个基于发光二极管的照明单位可以更进一步串联在一起，形成一个照明装置。例如，美国专利第6777891号揭露将多数个基于发光二极管的照明单位，形成一个可由计算机控制的灯串，其中每个照明单位在灯串里形成一个可单独控制的节点。

每个照明装置所需要的工作电压，通常是取决于照明单位里的发光二极管的正向电压，每个照明单位里有多少个发光二极管，每个照明单位是如何相互接联的，以及每个照明单位在照明装置里，是如何接收来自电源的电压。因此，在大多数的应用中，都需要某种类型的电源电压转换装置，来将一般较普遍的高电压电源，转换成较低的电压，以提供给一个或多数个基于发光二极管的照明单位。因为需要这样的一个电压转换装置，造成基于发光二极管的照明设备效率减低，成本增高，也难以减小其体积。

美国专利第7781979号提供了一个控制串联的发光二极管的装置。其中有两个或两个以上的发光二极管串联连接，当施加电压时，一串联的电流即流经发光二极管。其中至少有一个发光二极管被并联一个或多数个可控制的电流路径，来使串联的电流部分流经这些可控制的电流路径，以便不需要电压转换装置即可使用一般较普遍的高电压电源。因此该装置可使用如120V或240V的交流电压。

美国专利公告第2010/0308739号揭露了将多数个发光二极管互接串联成多数个发光二极管段的装置，以及多数个开关器与此多数个发光二极管段互接，来选取控制某一发光二极管段，将其从一个发光二极管串联电流通路中串联接入或切隔分出。

美国专利公告第2011/0085619号，揭露了一用于驱动多数个不同长度的发光二极管串的选择电路，以根据相对应的输入交流电压，将某些发光二极管串选择性的打开或关闭。美国专利公告第2012/0217887号，揭露了可以在交流电源的电压变化下，提供平均的发光强度的发光二极管的照明装置和控制方法。

因为已有越来越多的基于发光二极管的照明单位被应用在高亮度的照明设备上，如何使用墙上现有的交流电源，灵活和有效地提高发光二极管的使用率，并提供稳定性和高亮度，来驱动和连接多数个基于发光二极管的照明单位的设计方法和装置，已经形成一种不可或缺的需求。

根据基本原理，如果将红色，绿色和蓝色的发光二极管组合在一个照明设备里，则任何颜色的光都可以产生。为了让照明设备可以使用现有的交流电源，设计稳定和高效率的驱动电路，给包含数种颜色的发光二极管串的照明设备，是一种新的挑战。除了必须考虑输入电源的电压值之外，还要考虑每种颜色的发光二极管串内，需要多少发光二极管，和如何来串联或并联这些发光二极管。

因此，为包含数种颜色的发光二极管串的照明装置，提供灵活和高效率的驱动电路，以满足各种不同颜色和亮度的需求，已经是基于发光二极管的照明装置的设计和制造者，极为迫切追求的目标。

发明内容

本发明提供了在输入电源是固定电压或随时间而周期性变化的电压下，能有效率的驱动数种颜色的发光二极管串的装置。本发明提供的装置，包含有一红色发光二极管串，一绿色发光二极管串和一蓝色发光二极管串。每一发光二极管串被分成数个发光二极管段，并有一相对应的切换电路，接受一控制器的控制。

本发明的第一优选实施例中，红色，绿色和蓝色的发光二极管串互相并联，而且每一发光二极管串各自与一电流源串联接地。控制器发送多数个控制信号到每一切换电路，以使某些发光二极管段，在其发光二极管串内被串联或是绕接。而每一发光二极管串内，串联的发光二极管段的数量，由颜色设定信号和输入电压的电压值而定。

本发明的第二优选实施例中，红色，绿色和蓝色的发光二极管串互相串联，然后再与一电流源串联接地。控制器发送多数个控制信号到每一切换电路，以使某些发光二极管段，在其发光二极管串内被串联或是绕接。而每一发光二极管串内，串联的发光二极管段的数量，由颜色设定信号和输入电压的电压值而定。

本发明的第三优选实施例中，红色，绿色和蓝色的发光二极管串经由一多路转接器与一共享的电流源串联接地。控制器发送多数个控制信号到每一切换电路，以使某些发光二极管段，在其发光二极管串内被串联或是绕接。控制器也发送一多路信号，来控制多路转接器。而每一发光二极管串内，串联的发光二极管段的数量，由颜色设定信号和输入电压的电压值而定。

本发明为上述切换电路提供了四种范例。在第一范例的切换电路里，每一发光二极管段与一相对应的开关器并联。在第二范例的切换电路里，每一发光二极管段与一相对应的发光二极管控制电路并联。

在第三范例的切换电路里，每一发光二极管段有一相对应的开关器，其一端连接该发光二极管段的正端，而另一端则连接到该发光二极管串内最后的发光二极管段的负端。在第四范例的切换电路里，每一发光二极管段有一相对应的发光二极管控制电路，其一端连接该发光二极管段的正端，而另一端则连接到到发光二极管串内最后的发光二极管段的负端。

本发明又提供两种控制方法，来控制驱动数种颜色的发光二极管串的装置。第一种控制方法提供给以固定电压为输入电压的驱动装置，这种控制方法较适用于本发明中切换电路的第一或第二范例，但较不适用于切换电路的第三或第四范例。

而第二种控制方法提供给以随时间而周期性变化的电压为输入电压的驱动装置，当第二种控制方法用在本发明的第一，第二或第三优选实施例中，根据所用切换电路是上述第一，第二，第三或第四范例的电路，控制器的电路必需随着做适当的变化，才能有效的控制切换电路以及其相关的电流源。

附图说明

图1显示了本发明用于驱动数种颜色的发光二极管串的装置的第一优选实施例的方块图；

图2A到图2D显示本发明的切换电路的四个范例；

图3显示了本发明用于驱动数种颜色的发光二极管串的装置的第二优选实施例的方块图；

图4显示了本发明用于驱动数种颜色的发光二极管串的装置的第三优选实施例的方块图；

图5显示本发明的每一发光二极管串随着输入电压的变化操作于M种不同模式；

图6显示本发明利用第一种控制方法来驱动数种颜色的发光二极管的装置中的控制器的线路的方块图；

图7显示本发明的第一优选实施例，以第二种控制方法，应用第一或第三范例的切换电路，所需的控制器的线路的方块图；

图8显示本发明的第一优选实施例，以第二种控制方法，应用第二或第四范例的切换电路，所需的控制器的线路的方块图；

图9显示本发明的第二优选实施例，以第二种控制方法，应用第一或第三范例的切换电路，所需的控制器的线路的方块图；

图10显示本发明的第二优选实施例，以第二种控制方法，应用第二或第四范例的切换电路，所需的控制器的线路的方块图；

图11显示本发明的第三优选实施例，以第二种控制方法，应用第一或第三范例的切换电路，所需的控制器的线路的方块图；

图12显示本发明的第三优选实施例，以第二种控制方法，应用第二或第四范例的切换电路，所需的控制器的线路的方块图；

图13显示本发明的切换电路的第二范例以第二种控制方法来控制第一或第三优选实施例，所用的发光二极管控制电路；以及

图14显示本发明的切换电路的第四范例以第二种控制方法来控制第一或第三优选实施例，所用的发光二极管控制电路。

其中，附图标记说明如下：

101 红色发光二极管串

102 绿色发光二极管串

103 蓝色发光二极管串

104 控制器

105 颜色设定信号

106 多路转接器

111、112、113、251、261、271、281 切换电路

121 红色发光二极管段

122 绿色发光二极管段

123 蓝色发光二极管段

131、132、133 电流源

221 发光二极管串

252、272、1301、1401 开关器

262、282 发光二极管控制电路

263、1302 输入传播信号

264、284 共同信号

265、285、1303、1404 输出传播信号

283、1402 第一输入传播信号

286、1403 第二输出传播信号

601、701、901、1101 处理器

602 三相频率产生器

603 电流控制器

702、902、906、1102 存储元件

703、903 模拟到数字转换器

704、904、1104 状态机

705、905、1105 计时器

804、1204 切换电压比较单元

907、1107 数字到模拟转换器

具体实施方式

本说明书提供附图，使本发明更能进一步的被理解，同时附图也构成本说明书的一部分。该附图显示出了本发明的实施例，并与说明书一起，用来解释本发明原理。

图1显示根据本发明的第一优选实施例，来驱动数种颜色的发光二极管串的装置的方块图，该实施例的装置，包含有一红色发光二极管串101，一绿色发光二极管串102和一蓝色发光二极管串103互相并联。红色，绿色与蓝色的发光二极管串101，102和103，分别各有一各自的切换电路111，112和113。

参照图1，红色发光二极管串101，包含有数个红色发光二极管段121互相串联，每一红色发光二极管段121，又包含有数个红色发光二极管，连接在红色发光二极管段121的正端和负端之间。为了简化图式，图1中每一红色发光二极管段121，只以包含一红色发光二极管来显示。

输入电压V_IN提供电压给红色发光二极管串101，电流源131将最后一个红色发光二极管段121的负端接地。切换电路111是用来控制红色发光二极管串101内，互相串联的红色发光二极管段121的数量。切换电路111由控制器104来控制。电流源131可以是由控制器104控制的可变电流源，也可以是固定电流源。

从图1可看出，在第一优选实施例中，红色，绿色与蓝色的发光二极管串都有类似的结构。绿色发光二极管串102，包含有数个绿色发光二极管段122与一电流源132串联，蓝色发光二极管串103，包含有数个蓝色发光二极管段123与一电流源133串联.然而在每一发光二极管串中的发光二极管段的数量不一定相同。

从图1又可看出，每一切换电路111，112和113都由控制器104控制，以调整在红色，绿色与蓝色的发光二极管串101，102和103中各自串联的发光二极管段的数量。控制器104根据一颜色设定信号105，而发送多数个控制信号到每一切换电路，以控制每一发光二极管串中，串联的发光二极管段的数量。控制器104也由输入电压V_IN提供电压。

根据本发明，切换电路111，112和113可以用不同电路制作，图2A到图2D显示了四种范例。图2A显示切换电路的第一范例251的电路图。从第一范例可以看出，在发光二极管串中的每一发光二极管段221，都有一相对应的开关器252与该发光二极管段221相并联。因此，每一发光二极管段221，都可以由控制器104发送出的控制信号来单独的控制和绕接，以控制在发光二极管串内串联的发光二极管段221的数量。

图2B显示切换电路的第二范例261的电路图。从图2B可以看出，在第二范例261的发光二极管串中的每一发光二极管段221，都有一相对应的发光二极管控制电路262与该发光二极管段221相并联。如图2B所显示，每一发光二极管控制电路262接收数个由控制器104发送出的共同信号264，以及一输入传播信号263，并且送出一输出传播信号265到下一个发光二极管控制电路262。

根据本发明，发光二极管控制电路262，可由控制器104来控制，以控制绕接其相对应的发光二极管段221。每一发光二极管控制电路262送出的输出传播信号265成为随后的发光二极管控制电路262的输入传播信号263，在最上方的第一个发光二极管控制电路262的输入传播信号263，来至控制器104的一正向传播信号。在某些应用中，在发光二极管串中最上方的第一个发光二极管段221，并不需要一发光二极管控制电路262，所以至少有一发光二极管段221可以是经常接通开亮着。

如前所述，用于第二范例261的控制器104送出数个共同信号264到每一发光二极管控制电路262，这些共同信号264包括重置信号，上/下信号和同步信号。重置信号将所有的发光二极管控制电路262重置到其初始状态，上/下信号表示输入电压V_IN是在增加或减少，同步信号使所有的发光二极管控制电路262能同步切换。值得一提的是，每一发光二极管控制电路262，只要能提供可以绕接其相对应的发光二极管段221的功能，并不一定要用同样的电路来达成。

图2C显示切换电路的第三范例271的电路图。从图2C可以看出，在第三范例271的发光二极管串中的每一发光二极管段221，都有一相对应的开关器272与该发光二极管段221相连接。在图2A所显示的第一范例251中，每一开关器252与相对应的发光二极管段221并联，然而在第三范例271中，每一开关器272从相对应的发光二极管段221的正端接到发光二极管串内的最后一个发光二极管段221的负端。

换句话说，在每一发光二极管串内，所有的开关器272都有一共同端，接到最后一个发光二极管段221的负端。因此，每一个发光二极管段221是无法单独控制的。举例来说，如果在第三范例271中，控制器104将相对应于最上方的发光二极管段221的开关器272接通短路，则在该发光二极管串内的每一发光二极管段221都被绕接，而不照亮。

图2D显示切换电路的第四范例281的电路图。从图2D可以看出，在第四范例281的发光二极管串中的每一发光二极管段221，也都有一相对应的发光二极管控制电路282与该发光二极管段221相连接。在图2B所显示的第二范例261中，每一发光二极管控制电路262与相对应的发光二极管段221并联，然而在第四范例281中，每一发光二极管控制电路282从相对应的发光二极管段221的正端接到发光二极管串内的最后一个发光二极管段221的负端。

在本发明的第四范例281中，控制器104发送出数个共同信号284到每一发光二极管控制电路282。如图2D所示，除了在每个发光二极管串内的第一和最后的发光二极管控制电路282之外，每个发光二极管控制电路282接收到领先的一个发光二极管控制电路282传来的第一输入传播信号283，和随后的一个发光二极管控制电路282传来的第二输入传播信号286，并且发送出一个输出传播信号285到领先以及随后的两个发光二极管控制电路282。

从图2D可以看出，在最上方的第一个发光二极管控制电路282的第一输入传播信号283，接收由控制器104发送出的正向传播信号。而在最下方的最后一个发光二极管控制电路282的第二输入传播信号286，接收由控制器104发送出的反向传播信号。在某些应用中，在发光二极管串中最上方的第一发光二极管段221，并不需要一发光二极管控制电路282，所以至少有一发光二极管段221可以是经常接通开亮着。

与图2B类似，用于第四范例281的控制器104送出数个共同信号284到每一发光二极管控制电路282，这些共同信号284包括重置信号，上/下信号和同步信号。重置信号将所有的发光二极管控制电路282重置到其初始状态，上/下信号表示输入电压V_IN是在增加或减少，同步信号使所有的发光二极管控制电路282能同步切换。每一发光二极管控制电路282，只要能提供可以绕接其相对应的发光二极管段221的功能，并不一定要用同样的电路来达成。

参照图2D，在第四范例281中的每一发光二极管串内，所有的发光二极管控制电路282都有一共同端，接到最后一个发光二极管段221的负端。因此，每一个发光二极管段221是无法单独控制的。举例来说，如果在第四范例281中，控制器104将相对应于最上方的发光二极管段221的发光二极管控制电路282接通短路，则在该发光二极管串内的每一发光二极管段221都被绕接，而不照亮。

图3显示根据本发明的第二优选实施例，来驱动数种颜色的发光二极管串的装置的方块图，该实施例的装置，包含有一红色发光二极管串101，一绿色发光二极管串102和一蓝色发光二极管串103互相串联。红色，绿色与蓝色的发光二极管串101，102和103，分别有一各自的切换电路111，112和113。

从图3可以看出，红色发光二极管串101中的最后一个红色发光二极管段121的负端，连接到绿色发光二极管串102的第一个绿色发光二极管段122的正端。绿色发光二极管串102中的最后一个绿色发光二极管段122的负端，则连接到蓝色发光二极管串103的第一个蓝色发光二极管段123的正端。只有蓝色发光二极管串103与一电流源133串联。

在图3显示的第二优选实施例中，控制器104控制每一切换电路111，112和113，来设定红色，绿色与蓝色的发光二极管串101，102和103中各自串联的发光二极管段的数量。控制器104根据一颜色设定信号105，而发送多数个控制信号到每一切换电路，以控制每一发光二极管串中，串联的发光二极管段的数量。控制器104也由输入电压V_IN提供电压。

图4显示根据本发明的第三优选实施例，来驱动数种颜色的发光二极管串的装置的方块图，该实施例的装置，包含有一红色发光二极管串101，一绿色发光二极管串102和一蓝色发光二极管串103，经由一多路转接器106连接到一共同电流源133。红色，绿色与蓝色的发光二极管串101，102和103分别有一各自的切换电路111，112和113。

从图4可以看出，控制器104控制多路转接器106，来连接红色，绿色或蓝色的发光二极管串101，102或103到共同电流源133。在图4显示的第三优选实施例中，控制器104控制每一切换电路111，112和113，来设定红色，绿色与蓝色的发光二极管串101，102和103中各自串联的发光二极管段的数量。控制器104根据一颜色设定信号105，而发送多数个控制信号到每一切换电路，以控制每一发光二极管串中，串联的发光二极管段的数量。第一和第三优选实施例的主要不同是，在第三优选实施例中的共同电流源133，是三个发光二极管串所共享的。

根据本发明，驱动数种颜色的发光二极管串的控制方法有两种。第一种控制方法适用于输入电压V_IN是一固定的电压，在第一种控制方法里，每个颜色的发光二极管串的亮度，先由颜色设定信号来决定。每个颜色的发光二极管串中，互相串联的发光二极管的数量，再由其亮度来决定。最后再根据各发光二极管串中，互相串联的发光二极管段的数量，来设定切换电路的状态。

举例来说，假设每个颜色的发光二极管串有N个发光二极管，被分割成k个发光二极管段，每个发光二极管段内的发光二极管的数量S₁，S₂，...，S_k，本发明可根据以下公式而设计：

S₁＝1， $S_n\≤\underset{i=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i+1$ 其中2≤n≤k，和 $S_k=N-\underset{i=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i.$

在固定电流的条件之下，本发明的切换电路的第一和第二范例，可根据以上的公式提供N³种不同的颜色。

值得注意的是上述第一种控制方法，较适用于控制本发明的切换电路的第一和第二范例。如果将第一种控制方法用于本发明的切换电路的第三和第四范例，则每一发光二极管串都需要N个发光二极管段，才可形成N个不同的串联连接。因此，第一种控制方法较不适用于本发明的切换电路的第三和第四范例。

根据本发明，驱动数种颜色的发光二极管串的装置，又有第二种控制方法，适用于输入电压V_IN是一随时间而周期性变化的电压的状况下。譬如说，输入电压V_IN是一经过整流的交流电压，可以V_IN(t)＝V_M sin(πt/2T_M)，来表示，其中V_M是最大电压值，而交流电压的周期是4×T_M。图5显示本发明的每一发光二极管串，可以随着输入电压V_IN的变化，而操作于拥有不同数量的串联发光二极管的M种不同模式。

如图5所示，在时间T_i-1和T_i之间，输入电压V_IN从V_i-1增加到V_i，发光二极管串操作于模式-i。当经过整流的交流电压达到最高值V_M时，电压即开始下降，当输入电压V_IN在V_M-1与V_M之间时，发光二极管串操作于模式-M，而当输入电压降到V_i-1和V_i之间时，发光二极管串则又操作于模式-i。发光二极管串的亮度与下列公式成正比：

$\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_{T_{j-1}}^{T_j}{N}_j{I}_j\mathrm{dt}$

其中N_j是发光二极管串内串联的发光二极管的数量，而I_j是发光二极管串在操作于模式-j下的电流。

如果第二种控制方法用于驱动本发明的第一优选实施例的数种颜色的发光二极管串下，切换电路会根据输入电压，而改变每一发光二极管串内串联的发光二极管的数量。除此之外，每一发光二极管串的电流源接通的时间，也与红色，绿色或蓝色所需要的亮度而各别成正比。

如果第二种控制方法用于驱动本发明的第二优选实施例的数种颜色的发光二极管串下，则先根据红色，绿色或蓝色，各发光二极管串所需要的亮度，计算一表格。表格内包含各发光二极管串在某时间的电压值下的操作模式，所需要的发光二极管的数量。控制器则根据表格以输入电压为准而控制切换电路，以连接各发光二极管内串联的发光二极管的数量。

如果第二种控制方法用于驱动本发明的第三优选实施例的数种颜色的发光二极管串下，切换电路会根据输入电压，而改变每一发光二极管串内串联的发光二极管的数量。除此之外，每一发光二极管串经由多路转接器106而连接至共同电流源133的时间，也根据红色，绿色或蓝色所需要的亮度，而成正比的控制多路转接器106，使其适当的连接相对应的发光二极管串。

图6显示出，本发明的使用第一种控制方法驱动数种颜色的发光二极管的装置中的控制器的线路的方块图。其中包括一接收颜色设定信号以及发送多数个控制信号给相对应于红色，绿色，及蓝色发光二极管的切换电路的处理器601。如果在第一优选实施例的电流源是可变电流源，则又有一电流控制器603包含三个数字到模拟转换器，以各别控制连接到红色，绿色和蓝色发光二极管串的电流源。

如上所述，图4所显示的本发明的第三优选实施例中，一多路转接器106被用来连接红色，绿色和蓝色发光二极管串101，102和03的共同电流源133。因此，第三优选实施例中的控制器104，又包括一个三相的频率产生器602，用来产生多路信号，以控制多路转接器106。

根据本发明的第二种控制方法来控制驱动数种颜色的发光二极管装置时，当应用于第一，第二和第三优选实施例时，控制器104需要有一些变化。除此之外，根据所使用的切换电路是第一，第二，第三或第四范施例，控制器104也要做一些变化，才可以适当的控制切换电路。

图7显示出，本发明中第一优选实施例，以第二种控制方法，应用第一或第三范例的切换电路，驱动数种颜色的发光二极管串的装置中的控制器104的线路的方块图。从图7可以看出，控制器包括一接收颜色设定信号的处理器701，并有一存储元件702用来储存处理器701所计算的表格。

一模拟到数字转换器703将输入电压V_IN转换成数字信号并送到状态机704，状态机704则产生数个控制信号到相对于红色，绿色和蓝色的发光二极管串的切换电路，根据输入电压V_IN的电压值来控制在每一发光二极管串内，串联的发光二极管的数量。状态机704也控制一个和存储元件702相连接的计时器705。处理器701也接收由状态机704产生的数个控制信号，并且控制三个数字到模拟转换器，在适当的时机关闭各自连接于红色，绿色和蓝色的发光二极管串的电流源。

图8显示出，本发明中第一优选实施例，以第二种控制方法，应用第二或第四范例的切换电路，驱动数种颜色的发光二极管串的装置中的控制器104的线路的方块图。从图8可以看出，该控制器与图7的控制器非常相似，但是其中有一切换电压比较单元804取代了图7的模拟到数字转换器703和状态机704。

图9显示出，本发明中第二优选实施例，以第二种控制方法，应用第一或第三范例的切换电路，驱动数种颜色的发光二极管串的装置中的控制器104的线路的方块图。从图9可以看出，控制器包括一接收颜色设定信号的处理器901，并有一存储元件902用来储存处理器901所计算的信号波型表格。

一模拟到数字转换器903将输入电压V_IN转换成数字信号并送到状态机904，状态机904控制一个和存储元件902相连接的计时器905。另一存储元件906则在状态机904的控制下，储存一切换表格。状态机904经由存储元件906发送数个控制信号到相对于红色，绿色和蓝色的发光二极管串的切换电路，根据输入电压V_IN的电压值来控制在每一发光二极管串内，串联的发光二极管的数量。处理器901也可以控制一个数字到模拟转换器907，来产生控制信号，以控制在第二优选实施例中的电流源。

图10显示出，本发明中第二优选实施例，以第二种控制方法，应用第二或第四范例的切换电路，驱动数种颜色的发光二极管串的装置中的控制器104的线路的方块图。从图10可以看出，除了没有状态机之外，该控制器与图9的控制器非常相似。其中数字转换器903发送一数字信号到处理器901，而且用来控制相对于红色，绿色和蓝色的发光二极管串的切换电路的数个控制信号，由处理器901而不是存储元件906产生及发送。

图11显示出，本发明中第三优选实施例，以第二种控制方法，应用第一或第三范例的切换电路，驱动数种颜色的发光二极管串的装置中的控制器104的线路的方块图。从图11可以看出，控制器包括一接收颜色设定信号的处理器1101，并有一存储元件1102用来储存处理器1101所计算的信号波型表格。

一模拟到数字转换器1103将输入电压V_IN转换成数字信号并送到状态机1104，状态机1104产生并发送数个控制信号到相对于红色，绿色和蓝色的发光二极管串的切换电路，根据输入电压V_IN的电压值来控制在每一发光二极管串内，串联的发光二极管的数量。状态机1104控制一个和存储元件1102相连接的计时器1105。处理器1101也接收由状态机1104产生的数个控制信号，并且输出一多路信号以控制多路转接器。处理器1101也可以控制一个数字到模拟转换器1107，来产生控制信号，以控制在第三优选实施例中的电流源。

图12显示出，本发明中第三优选实施例，以第二种控制方法，应用第二或第四范例的切换电路，驱动数种颜色的发光二极管串的装置中的控制器104的线路的方块图。从图12可以看出，该控制器与图11的控制器非常相似，但是其中有一切换电压比较单元1204取代了图11的模拟到数字转换器1103和状态机1104。

先前所说明并显示于图2B中的切换电路的第二范例261，有一发光二极管控制电路262与发光二极管段221互相并联。图13显示了根据本发明，利用切换电路的第二范例261，以及第二种控制方法来控制第一或第三优选实施例，所用的发光二极管控制电路262。从图13可以看出，发光二极管控制电路262包含一开关器1301用来绕接所相对应的发光二极管段。发光二极管控制电路262接收由控制器送出的数个共同信号，包括重置信号，上/下信号和同步信号。发光二极管控制电路262，也接收一输入传播信号1302，和发送一输出传播信号1303。

参照图2D，本发明的切换电路的第四范例281，有一发光二极管控制电路282与发光二极管段221相对应。图14显示了根据本发明，利用切换电路的第四范例281以及第二种控制方法来控制第一或第三优选实施例，所用的发光二极管控制电路282。从图14可以看出，发光二极管控制电路282包含一开关器1401用来绕接发光二极管段。发光二极管控制电路282接收由控制器送出的数个共同信号，包括重置信号，上/下信号和同步信号。发光二极管控制电路282，也接收第一及第二输入传播信号1402，1403，和发送一输出传播信号1404。

以上所说明的发光二极管控制电路和控制器，只是用来说明本发明的原理。这些电路都可以用等效的电路来设计而达成一样的功能。其中所提到的开关器，也是泛指一般包含有可以适当接通或切断一个电路的开关组件，开关组件可以是机械式的或电力式的，也可以是用集成电路制造的半导体开关组件。

虽然以上只藉由几个优选的实施范例来描述本发明，然而熟悉本技术领域的人，很明显的可以了解，仍有许多未描述的变通及修改，都在不偏离以下所定义的本发明的申请专利范围之内。

Claims (15)

1.一驱动数种颜色的发光二极管串的装置，其特征在于，包括：

一输入电压；

一包含第一，第二和第三输入端及一输出端的多路转接器；

一红色发光二极管串包含多数个红色发光二极管，并受控于一相对应的切换电路，该红色发光二极管串有一正端连接到上述输入电压，和一负端连接到上述多路转接器的第一输入端；

一绿色发光二极管串包含多数个绿色发光二极管，并受控于一相对应的切换电路，该绿色发光二极管串有一正端连接到上述输入电压，和一负端连接到上述多路转接器的第二输入端；

一蓝色发光二极管串包含多数个蓝色发光二极管，并受控于一相对应的切换电路，该蓝色发光二极管串有一正端连接到上述输入电压，和一负端连接到上述多路转接器的第三输入端；

一电流源有第一端连接上述多路转接器的输出端和第二端接地；以及

一控制器接收一颜色设定信号，并发送多数个控制信号到每一个切换电路和一多路转接信号到上述多路转接器；

其中上述控制器根据上述颜色设定信号，经由上述相对应的切换电路来控制上述红色，绿色和蓝色发光二极管串内，串联的发光二极管的数量及接通时间。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述控制器包含一处理器以接收上述颜色设定信号，并且产生上述多数个控制信号。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，上述控制器又包含一个受控于上述处理器的数字到模拟转换器，以产生一电流控制信号给上述电流源。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述控制器又包含一三相的频率产生器，以产生上述多路转接信号来控制上述多路转接器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述红色，绿色和蓝色发光二极管串的每一发光二极管串，都被分隔成多数个发光二极管段，其中的每一个发光二极管段都包含有至少一个发光二极管,而且在与其相对应的切换电路里有一个相对应的控制电路。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，上述相对应的控制电路是一个开关器。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，上述控制器包含：

一模拟到数字转换器将上述输入电压转换成数字信号；

一状态机接收上述数字信号，并产生上述多数个控制信号至上述的相对应的切换电路；

一存储元件用来储存一信号波型表格；

一受上述状态机控制的计时器,该计时器与上述存储元件相连接；以及

一处理器接收上述颜色设定信号和上述多数个控制信号，并与上述存储元件相连接和发送上述多路转接信号来控制上述多路转接器。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，上述控制器又包含一受上述处理器控制，而发送一电流控制信号到上述电流源的数字到模拟转换器。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，上述每一发光二极管段，与其相对应的控制电路，连接在该发光二极管段的正端和负端之间。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，上述每一发光二极管段，与其相对应的控制电路，连接在该发光二极管段的正端，和其所属的发光二极管串的最后一个发光二极管段的负端之间。

11.如权利要求5所述的装置，其特征在于，上述相对应的控制电路，每一控制电路都有一开关器，并且接收上述控制器送出的数个控制信号，接收至少一个输入传播信号，和发送一个输出传播信号。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，上述控制器包含：

一切换电压比较单元接收上述输入电压，并产生上述多数个控制信号至上述的相对应的切换电路；

一存储元件用来储存一信号波型表格；

一受上述切换电压比较单元控制的计时器,该计时器与上述存储元件相连接；以及

一处理器接收上述颜色设定信号和上述多数个控制信号，并与上述存储元件相连接和发送上述多路转接信号来控制上述多路转接器。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，上述控制器又包含一受上述处理器控制，而发送一电流控制信号到上述电流源的数字到模拟转换器。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，上述每一发光二极管段，与其相对应的控制电路，连接在该发光二极管段的正端和负端之间。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，上述每一发光二极管段，与其相对应的控制电路，连接在该发光二极管段的正端，和其所属的发光二极管串的最后一个发光二极管段的负端之间，并且接收两个输入传播信号。