CN104885570B - 发光二极管驱动装置、驱动方法及发光二极管照明模块 - Google Patents

发光二极管驱动装置、驱动方法及发光二极管照明模块 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种发光二极管驱动装置、驱动方法及发光二极管照明模块。所揭示的LED驱动装置包括：电源单元，用于提供交流电压；整流单元，用于对来自所述电源单元的交流电压进行整流；驱动信号产生单元，用于通过利用来自所述整流单元的经整流电压来产生第一驱动信号；以及LED驱动信号调制单元，用于通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号，其中由所述第二脉冲驱动信号驱动LED群组。本发明可通过高电流驱动实现高效率驱动、同时确保优异的散热功能。

Description

发光二极管驱动装置、驱动方法及发光二极管照明模块
技术领域
本发明涉及一种能够同时实现优异的散热功能及高效率运作的发光二极管驱动装置、其驱动方法及一种包括所述发光二极管装置的发光二极管照明模块。
背景技术
一般而言，发光二极管(LED)能够以低功率实现高亮度并被广泛用于照明等用途。发光二极管通过直流电压运作。当外部电源供应交流电压时，交流电压被转变成直流电压以产生用于驱动发光二极管的驱动电压。
一般的发光二极管具有其中N型氮化镓(N-GaN)层、主动层、及P型氮化镓(P-GaN)层依序形成于蓝宝石生长基板上的结构，并包括形成于所述P-GaN层上的p电极、形成于所述N-GaN层上的n电极、以及视需要包括形成于所述蓝宝石生长基板与所述N-GaN层之间的缓冲层以减轻所述两个之间的晶格失配及热膨胀系数差异。
近来，已提出使发光二极管具有如下结构：在所述结构中使用氮化镓生长基板作为基础基板，以通过减轻蓝宝石生长基板与半导体层之间的晶格失配及热膨胀系数差异来实现高效率、同时增强电性特性。
形成于蓝宝石生长基板上的常规发光二极管会经受光效下降(Droop)现象：即使驱动电流增大，光强仍然降低。然而，形成于氮化镓生长基板上的发光二极管即使在施加数百毫安(mA)的驱动电流时也较少经受由光效下降现象所致的光强降低，因此在施加高驱动电流时会提供高亮度。具体而言，当发光二极管的N-GaN层、主动层、及P-GaN层生长于与非极性平面对应的m平面或a平面上时，与所属领域中的c平面生长相比可抑制光强的降低。
使用氮化镓生长基板的发光二极管或具有生长于非极化平面上的半导体层(N-GaN层、主动层、及P-GaN层)的发光二极管与现有技术中的常规发光二极管相比优点在于在高驱动电流下具有高亮度，但存在因高电流驱动而发热严重的问题。因此，需要一种用于驱动发光二极管的方法及设备以克服由高电流驱动而导致的发热问题。
发明内容
[技术问题]
本发明的实施例提供一种通过选择性调制驱动信号以排放由高电流驱动所产生的热量而具有优异散热功能的发光二极管驱动装置、一种驱动发光二极管的方法、以及一种包括所述发光二极管驱动装置的发光二极管照明模块，其中所述发光二极管使用氮化镓基板或非极化基板作为基础基板以减轻所述基础基板与半导体层之间的晶格失配及热膨胀系数差异，并能够进行高电流驱动。
[技术方案]
本发明的实施例提供发光二极管驱动装置，所述发光二极管驱动装置通过感测经整流电压或温度来调制LED驱动信号，从而确保优异的散热性，其中发光二极管能够通过高电流驱动进行高效率驱动。
根据本发明的第一实施例，一种发光二极管驱动装置包括：电源，供应交流电压；整流单元，对自所述电源供应的所述交流电压进行整流；驱动信号产生器，利用自所述整流单元供应的经整流电压来产生第一驱动信号；LED驱动信号调制单元，通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号，其中由所述第二脉冲驱动信号驱动LED群组。
所述LED群组中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，且所述生长基板及所述半导体层可包含氮化镓系半导体。
所述LED群组中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，且所述半导体层可生长于所述生长基板的非极化表面上。
所述发光二极管驱动装置还可包括：选择器，用于将所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个输出至所述LED群组。
所述发光二极管驱动装置还可包括：LED驱动控制单元，控制所述选择器基于预设参考值来输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
所述选择器可在所述经整流电压的电压电平高于或等于所述预设参考值时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述发光二极管，并可在所述经整流电压的所述电压电平低于所述预设参考值时将所述第一驱动信号输出至所述发光二极管。
所述发光二极管驱动装置还可包括温度传感器，所述温度传感器感测所述LED群组的温度以产生测量温度值，且所述选择器可在所述温度传感器的所述测量温度值高于或等于参考温度时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述发光二极管，并可在所述温度传感器的所述测量温度值低于所述参考温度时将所述第一驱动信号输出至所述发光二极管。
所述第二脉冲驱动信号可包括使所述LED群组接通(on)的高区及使所述LED群组关断(off)的低区，且所述高区与所述低区具有相同宽度。
所述第二脉冲驱动信号的所述高区可具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
所述第二脉冲驱动信号可具有60Hz以上的驱动频率。
根据本发明的第二实施例，一种发光二极管驱动装置包括：电源，供应交流电压；整流单元，通过对自所述电源供应的所述交流电压进行整流来产生经整流电压；多个LED驱动单元，利用所述经整流电压产生第一驱动信号；以及多个LED驱动信号调制单元，通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号，其中由所述第二脉冲驱动信号驱动所述LED群组。
所述LED群组中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，且所述生长基板及所述半导体层可包含氮化镓系半导体。
所述LED群组中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，且所述半导体层可生长于所述生长基板的非极化表面上。
所述发光二极管驱动装置还可包括：多个选择器，用于将所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个输出至所述多个LED群组。
所述发光二极管驱动装置还可包括：LED驱动控制单元，各别地控制所述多个选择器基于预设参考值来输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
所述选择器可在所述经整流电压的电压电平高于或等于所述预设参考值时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述发光二极管，并在所述经整流电压的所述电压电平低于所述预设参考值时将所述第一驱动信号输出至所述发光二极管。
所述发光二极管驱动装置还可包括温度传感器，所述温度传感器感测所述LED群组的温度以产生测量温度值，且所述选择器可在所述温度传感器的所述测量温度值高于或等于参考温度时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述LED群组，并可在所述温度传感器的所述测量温度值低于所述参考温度时将所述第一驱动信号输出至所述LED群组。
所述第二脉冲驱动信号可包括使所述LED群组接通的高区及使所述LED群组关断的低区，且所述高区与所述低区具有相同宽度。
所述第二脉冲驱动信号的所述高区可具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
所述第二脉冲驱动信号可具有60Hz以上的驱动频率。
根据本发明的第三实施例，一种用于驱动发光二极管的方法包括：供应交流电压；对所述交流电压进行整流；利用所述经整流电压产生第一驱动信号；通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及将所述第二脉冲驱动信号供应至多个LED群组。
所述LED群组中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层；所述生长基板及所述半导体层可包含氮化镓系半导体；且所述半导体层可生长于所述生长基板的非极化表面上。
所述方法还可包括：选择所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个，接着将所述被选信号供应至所述LED群组。
所述方法还可包括：基于预设参考值来输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
选择所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个的步骤可包括：在所述经整流电压的电压电平高于或等于所述预设参考值时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述LED群组，并在所述经整流电压的所述电压电平低于所述预设参考值时将所述第一驱动信号输出至所述LED群组。
所述方法还可包括：感测所述LED群组的温度，其中可在测量温度高于或等于参考温度时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述LED群组，并可在所述测量温度低于所述参考温度时将所述第一驱动信号输出至所述LED群组。
所述第二脉冲驱动信号可包括使所述LED群组接通的高区及使所述LED群组关断的低区，且所述高区与所述低区具有相同宽度。
所述第二脉冲驱动信号的所述高区可具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
根据本发明的第四实施例，一种用于驱动发光二极管的方法包括：供应交流电压；对所述交流电压进行整流；利用所述经整流电压产生第一驱动信号；通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及将所述第二脉冲驱动信号供应至多个LED群组。
所述LED群组中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层；所述生长基板及所述半导体层可包含氮化镓系半导体；且所述半导体层可生长于所述生长基板的非极化表面上。
所述方法还可包括：选择所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
所述方法还可包括：基于预设参考值来输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
选择所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个的步骤可包括：在所述经整流电压的电压电平高于或等于所述预设参考值时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述LED群组，并在所述经整流电压的所述电压电平低于所述预设参考值时将所述第一驱动信号输出至所述LED群组。
所述方法还可包括：感测所述LED群组的温度，在测量温度高于或等于参考温度时将所述第二脉冲驱动信号输出至所述LED群组，并在所述测量温度低于所述参考温度时将所述第一驱动信号输出至所述LED群组。
所述第二脉冲驱动信号可包括使所述LED群组接通的高区及使所述LED群组关断的低区，且所述高区与所述低区具有相同宽度。
所述第二脉冲驱动信号的所述高区可具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
根据本发明的又一实施例，一种发光二极管照明模块包括：LED群组；驱动信号产生器，利用经整流电压产生第一驱动信号，所述第一驱动信号具有1A以上的电流值；LED驱动信号调制单元，通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及驱动信号供应器，在未施加单独的驱动控制信号时将所述第二脉冲驱动信号以70A/cm2以上的峰值电流密度供应至所述LED群组。
[有益效果]
根据本发明的一个实施例，发光二极管使用氮化镓基板作为基础基板，且因此可通过高电流驱动实现高效率驱动、同时确保优异的散热功能。
根据本发明的实施例，LED驱动装置包括LED群组，所述LED群组中的每一个包括使用氮化镓基板作为基础基板并允许高电流驱动的发光二极管，且所述LED驱动装置可参照经整流电压的电压电平或温度而选择性地供应第一驱动信号或第二脉冲驱动信号至所述LED群组，以同时实现优异的散热功能及高效率的驱动。
此外，LED驱动装置包括多个LED群组，所述LED群组中的每一个包括使用氮化镓基板作为基础基板的发光二极管，且所述LED驱动装置采用交流电压依序驱动方式，在所述交流电压依序驱动方式中所述多个LED群组被依序驱动以使得可参照经整流电压的电压电平或温度来选择性地供应第一驱动信号或第二脉冲驱动信号至所述LED群组，从而同时实现优异的散热功能及高效率的驱动。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的LED驱动装置的方块图。
图2是曲线图，其示出根据本发明第一实施例的LED驱动装置的经整流电压及恒定电流的波形。
图3是曲线图，其示出根据本发明第一实施例的LED驱动装置的第一驱动信号及第二脉冲驱动信号的波形。
图4是根据本发明第二实施例的LED驱动装置的方块图。
图5是曲线图，其示出根据本发明第二实施例的LED驱动装置的经整流电压及恒定电流的波形。
图6是曲线图，其示出根据本发明第二实施例的LED驱动装置的第一驱动信号及第二脉冲驱动信号的波形。
图7是根据本发明第三实施例的LED驱动装置的方块图。
图8是曲线图，其示出根据本发明第三实施例的LED驱动装置的经整流电压及恒定电流的波形。
图9是根据本发明第四实施例的LED驱动装置的方块图。
图10是曲线图，其示出根据本发明第四实施例的LED驱动装置的第一驱动信号及第二脉冲驱动信号的波形。
最佳模式
下文，将参照附图更详细地阐述本发明的实施例。以下实施例是以举例方式提供，以向本发明所属领域的技术人员充分传达本发明的精神。因此，本发明不限于本文所揭示的实施例，而是也可实施为各种不同形式。在图式中，为清晰起见且出于阐述性目的，可夸大各元件的宽度、长度、厚度等。在本说明书通篇中，相同的参考编号指示具有相同或类似功能的元件。此外应理解，在不背离本发明的精神及范围的条件下可改变每一实施例中的个别组件。因此，不应将以下实施例解释为限制本发明，且本发明应仅受权利要求书及其等效形式限制。
现在，将参照附图详细阐述本发明的示例性实施例，以使所属领域的技术人员轻易地理解所述示例性实施例。
图1是根据本发明第一实施例的LED驱动装置的图。
参照图1，根据第一实施例的LED驱动装置包括：交流电源110，供应交流电压；整流单元120，对自所述交流电源供应的所述交流电压进行整流；多个LED群组170；LED驱动单元140，利用来自整流单元120的所述经整流电压产生用于驱动所述多个LED群组170的第一驱动信号；以及LED驱动控制单元130，用于控制LED驱动单元140。
根据本发明此实施例的LED驱动装置还包括：LED驱动信号调制单元150，通过调制自LED驱动单元140供应的所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及选择器160，用于输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
LED群组170包括第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175，所述LED群组中的每一个均由彼此串联、并联或串/并联的多个LED界定。尽管在本发明的第一实施例中LED群组170包括三个LED群组171、173、175，但应理解，本发明并非仅限于此，且根据本发明的LED驱动装置可包括一个或两个LED群组、或四个或更多个LED群组。
LED群组170中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，其中所述生长基板及所述半导体层可包含氮化镓系半导体。
LED群组170中的每一个可包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，其中所述半导体层可生长于所述生长基板的非极化表面上。
此处，LED群组170包括使用氮化镓基板作为基础基板且能够以高电流驱动的发光二极管。
整流单元120通过对自交流电源110输入的交流电压进行整流来产生经整流电压。整流单元120可使用所属领域中众所周知的任何整流电路，例如全波整流电路、半波整流电路等。经整流电压被输入至LED驱动控制单元130、LED驱动单元140、及LED群组170。
LED驱动控制单元130基于输入至其的经整流电压的量值而确定将被供应至LED群组170的第一驱动信号的量值、以及供应及中断第一驱动信号的时间点。此外，LED驱动控制单元130将经整流电压的量值与预设参考电压进行比较，并基于比较结果而产生用于控制选择器160的选择控制信号SCS。
参考电压对应于经整流电压的电压电平中使LED群组170开始发热的临界值。因此，参考电压可作为判断自LED群组170发热的标准。
LED驱动信号调制单元150具有将LED驱动单元140的第一驱动信号转变为第二脉冲驱动信号的功能。
第二脉冲驱动信号具有60Hz以上的驱动频率，以防止肉眼可看到由LED群组170的反复通断所导致的闪烁(flicker)现象。
第二脉冲驱动信号被控制成具有与第一驱动信号的电压电平成比例的脉冲量值。此处，第一驱动信号可包括恒定电压信号、恒定电流信号、或恒定电压-恒定电流信号。
LED驱动信号调制单元150产生具有正值的脉冲信号。亦即，LED驱动信号调制单元150产生包括具有正值的高区的第二脉冲驱动信号。
更具体而言，第二脉冲驱动信号具有高区及低区。高区与低区具有相同宽度，且第二脉冲驱动信号的高区具有为第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。此外，第二脉冲驱动信号的低区可被定义为其中通往LED群组170的电流供应被阻断的时区。
因此，根据本实施例，LED驱动装置能够通过使用第二脉冲驱动信号的与高区具有相同宽度的低区来停止LED群组170的运作，从而抑制发热。此外，第二脉冲驱动信号的高区的脉冲量值是依第一驱动信号的电压电平而受到控制，由此可控制将被供应至LED群组170的驱动电压或驱动电流的量值。
选择器160具有多路复用器(MUX：Multiplexer)功能，其在接收到第一驱动信号及第二脉冲驱动信号之后输出所述第一驱动信号及所述第二脉冲驱动信号中的一个。
尽管图式中未示出，但选择器160包括多个开关装置并通过所述开关装置将第一驱动信号或第二脉冲驱动信号输出至LED群组170，其中所述开关装置是因应于来自LED驱动控制单元130的选择控制信号SCS而受到控制。
因此，根据第一实施例的LED驱动装置确定所输入的经整流电压的量值，并选择性供应具有直流形式的第一驱动信号或具有脉冲形式的第二脉冲驱动信号，从而有利地增强LED群组170的散热性。
图2是曲线图，其示出根据本发明第一实施例的LED驱动装置的经整流电压及恒定电流的波形；图3是曲线图，其示出根据本发明第一实施例的LED驱动装置的第一驱动信号及第二脉冲驱动信号的波形。
参照图1及图2，LED群组170中所包含的第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175在相同的时区期间被驱动。亦即，第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175可被同时接通/关断。
在本发明中，经整流电压Vrec随时间在0与Vrec最大值之间变化。
LED驱动装置在经整流电压Vrec高于或等于用于驱动LED群组170的临界电压时(亦即，在经整流电压Vrec的电压电平高于或等于第一正向电压电平(1VF≤VP)时)允许第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175中的所有者被驱动。
此外，LED驱动装置在经整流电压Vrec小于所述临界电压时(亦即，在经整流电压Vrec的电压电平小于第一正向电压电平(1VF＞VP)时)使第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175中的所有者停止运作。
参照第一驱动电流波形1IF、第二驱动电流波形2IF、及第三驱动电流波形3IF可看出，第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175中的所有者随时间被同时驱动或停止。
参照图1及图3，根据第一实施例，在其中经整流电压Vrec变成第一正向电压电平1VF的第一时区t12、t16期间，具有直流形式的第一驱动信号被供应至第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175。
自其中经整流电压Vrec变成第二正向电压电平2VF的第二区t13或t15至其中经整流电压Vrec变成第三正向电压电平3VF的第三区t14，具有脉冲形式的经调制LED脉冲信号被供应至第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175。
根据第一实施例，LED驱动控制单元130根据参考电压来控制第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175的运作，所述参考电压被预设成使得经调制的LED脉冲信号能够在其中经整流电压Vrec变成第二正向电压电平或第三正向电压电平(2VF≤VP≤Vrec最大值)的第二区及第三区t13、t14、t15期间被供应至第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175。亦即，参考电压可对应于经整流电压Vrec变成第二正向电压电平2VF的时间点。
根据第一实施例，第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175中的每一个包括利用氮化镓基板作为基础基板的高电流驱动发光二极管，且第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175在具有第二正向电压电平及第三正向电压电平(2VF≤VP≤Vrec最大值)的第二区及第三区t13、t14、及t15期间因应于具有高区及低区的第二脉冲驱动信号而反复地接通/关断，从而实现优异的散热功能及高效率的驱动。
图4是根据本发明第二实施例的LED驱动装置的方块图。
如图4所示，根据第二实施例的LED驱动装置包括：交流电源110，供应交流电压；整流单元120，对自所述交流电源供应的所述交流电压进行整流；多个LED群组170；多个LED驱动单元140，利用自整流单元120供应的所述经整流电压而各别地驱动所述多个LED群组170；以及LED驱动控制单元130，用于控制所述多个LED驱动单元140。
根据本实施例的LED驱动装置还包括：多个LED驱动信号调制单元150，通过调制自所述多个LED驱动单元140供应的所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及多个选择器160，用于输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个。
LED群组170包括第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175，所述LED群组中的每一个均由彼此串联、并联或串/并联的多个发光二极管界定而成。尽管在第二实施例中LED群组170包括三个LED群组171、173、及175，但应理解，本发明并非仅限于此，且根据本发明的LED驱动装置可包括一个或两个LED群组、或四个或更多个LED群组。
此处，LED群组170中的每一个包括使用氮化镓基板作为基础基板且能够以高电流驱动的发光二极管。
整流单元120通过对自交流电源110输入的交流电压进行整流来产生经整流电压。整流单元120可使用所属领域中众所周知的任何整流电路，例如全波整流电路、半波整流电路等。经整流电压被输入至LED驱动控制单元130、所述多个LED驱动单元140、及所述多个LED群组170。
所述多个LED驱动单元140包括第一LED驱动单元141、第二LED驱动单元143、及第三LED驱动单元145，第一LED驱动单元141、第二LED驱动单元143、及第三LED驱动单元145产生用于各别地驱动第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175的第一驱动信号。
在根据第二实施例的LED驱动装置中，所述多个LED驱动单元141、143、145各别地驱动所述多个LED群组170的第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175，并采用其中第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175依经整流电压的电压电平而被依序驱动的交流电压依序驱动方式。
更具体而言，参照图4及图5，经整流电压Vrec的电压电平随时间变化。
当经整流电压Vrec的电压电平对应于第一正向电压电平(1VF≤VP＜2VF)时，LED驱动控制单元130确定经整流电压的量值，并控制所述多个LED驱动单元140以使得第一驱动信号可仅被供应至第一LED群组171。此处，第二LED群组173及第三LED群组175保持处于驱动停止状态。
当经整流电压Vrec的电压电平对应于第二正向电压电平(2VF≤VP＜3VF)时，LED驱动控制单元130控制所述多个LED驱动单元140以使得第一驱动信号可仅被供应至第一LED群组171及第二LED群组173。此处，第三LED群组175保持处于驱动停止状态。
当经整流电压Vrec的电压电平对应于第三正向电压电平(3VF≤VP≤Vrec最大值)时，LED驱动控制单元130控制所述多个LED驱动单元140以使得第一驱动信号可被供应至第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175中的所有者。
因此，用语“第一正向电压电平1VF”意指能够驱动单个LED群组的临界电压电平，用语“第二正向电压电平2VF”意指能够驱动两个LED群组的临界电压电平，且用语“第三正向电压电平3VF”意指能够驱动三个LED群组的临界电压电平。亦即，用语“第n正向电压电平nVF”意指能够驱动n个LED群组的临界电压电平。
LED驱动控制单元130将经整流电压Vrec的量值与预设参考电压进行比较，并基于比较结果而产生用于控制所述多个选择器160的多个选择控制信号SCS1、SCS2、及SCS3。
参考电压对应于经整流电压Vrec的电压电平中使LED群组170开始发热的临界值。因此，参考电压可作为判断自LED群组170发热的标准。
所述多个LED驱动信号调制单元150一一对应地连接至所述多个LED驱动单元140，且具有将自所述多个LED驱动单元140发出的第一驱动信号转变为第二脉冲驱动信号的功能。亦即，所述多个LED驱动信号调制单元150包括可一一对应地连接至第一LED驱动单元141、第二LED驱动单元143、及第三LED驱动单元145的第一LED驱动信号调制单元151、第二LED驱动信号调制单元153、及第三LED驱动信号调制单元155。
第二脉冲驱动信号具有60Hz以上的驱动频率，以防止肉眼可看到由LED群组170的反复通断所导致的闪烁(flicker)现象。
第二脉冲驱动信号被控制成具有与第一驱动信号的电压电平成比例的脉冲量值。此处，第一驱动信号可包括恒定电压信号、恒定电流信号、或恒定电压-恒定电流信号。
所述多个LED驱动信号调制单元150产生具有正值的脉冲信号。亦即，所述多个LED驱动信号调制单元150产生包括具有正值的高区的第二脉冲驱动信号。
更具体而言，第二脉冲驱动信号具有高区及低区。高区与低区具有相同宽度，且第二脉冲驱动信号的高区具有为第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。此外，第二脉冲驱动信号的低区可被定义为其中通往LED群组170的电流供应被阻断的时区。
因此，根据本实施例，LED驱动装置可通过使用第二脉冲驱动信号的与高区具有相同宽度的低区来停止LED群组170的运作，从而抑制发热。此外，第二脉冲驱动信号的高区的脉冲量值是依第一驱动信号的电压电平而受到控制，由此可控制将被供应至LED群组170的驱动电压或驱动电流的量值。
选择器160中的每一个具有多路复用器(MUX：Multiplexer)功能，其在接收到第一驱动信号及第二脉冲驱动信号之后输出所述第一驱动信号及所述第二脉冲驱动信号中的一个。
尽管图式中未示出，但所述多个选择器160包括第一选择器161、第二选择器163、第三选择器165，所述多个选择器160中的每一个包括多个开关装置(图中未示出)。所述多个选择器160由来自LED驱动控制单元130的选择控制信号SCS1、SCS2、SCS3各别地控制，并通过所述开关装置将第一驱动信号或第二脉冲驱动信号输出至第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175。
因此，根据第二实施例的LED驱动装置采用其中第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175依经整流电压Vrec的电压电平而被依序驱动的交流电压依序驱动方式，确定经整流电压Vrec的量值，并选择性供应具有直流形式的第一驱动信号或具有脉冲形式的第二脉冲驱动信号，从而有利地增强LED群组170的散热性。
图5是曲线图，其示出根据本发明第二实施例的LED驱动装置的经整流电压及恒定电流的波形；图6是曲线图，其示出根据本发明第二实施例的LED驱动装置的第一驱动信号及第二脉冲驱动信号的波形。
参照图4及图5，LED群组170中所包含的第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175根据经整流电压Vrec的电压电平而被依序驱动。
在本发明中，经整流电压Vrec随时间在0与Vrec最大值之间变化。
LED驱动装置在经整流电压Vrec高于或等于能够驱动LED群组的第一正向电压电平(1VF≤VP＜2VF)时仅允许第一LED群组171被驱动，在经整流电压Vrec的电压电平对应于第二正向电压电平(2VF≤VP＜3VF)时仅允许第一LED群组171及第二LED群组173被驱动，并在经整流电压Vrec的电压电平对应于第三正向电压电平(3VF≤VP≤Vrec最大值)时允许第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175中的所有者被驱动。
此外，当经整流电压Vrec高于或等于临界电压时(亦即，当经整流电压Vrec的电压电平小于第一正向电压电平(1VF＞VP)时)，LED驱动装置使第一LED群组171、第二LED群组173、及第三LED群组175中的所有者停止运作。
根据随时间变化的经整流电压Vrec的电压电平可看出，第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175中的所有者被依序驱动。
参照图4及图6，根据本发明的第二实施例，在其中经整流电压Vrec变成第一正向电压电平1VF的第一时区t12、t16期间，具有直流形式的第一驱动信号被供应至第一LED群组171。
自其中经整流电压Vrec变成第二正向电压电平2VF的第二区t13或t15至其中经整流电压Vrec变成第三正向电压电平3VF的第三区t14，具有脉冲形式的经调制LED脉冲信号被供应至第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175。
根据第二实施例，LED驱动控制单元130根据参考电压来控制第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175的运作，所述参考电压被预设成使得经调制的LED脉冲信号能够在其中经整流电压Vrec变成第二正向电压电平2VF或第三正向电压电平3VF的第二区及第三区t13、t14、t15期间被供应至第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175。亦即，参考电压可对应于经整流电压Vrec变成第二正向电压电平2VF的时间点。尽管在本实施例中参考值被限制为其中经整流电压Vrec变成第二正向电压电平2VF的时间点，但应理解，本发明并非仅限于此，且所述参考值可根据发光二极管的特性(开始发热的时间点)而变化。
根据第二实施例，LED群组170中的每一个包括利用氮化镓基板作为基础基板的高电流驱动发光二极管，并在具有第二正向电压电平2VF及第三正向电压电平3VF的第二区及第三区t13、t14、t15期间因应于具有高区及低区的第二脉冲驱动信号而反复地接通/关断，从而实现优异的散热功能及高效率的驱动。
图7是根据本发明第三实施例的LED驱动装置的方块图；图8是曲线图，其示出根据本发明第三实施例的LED驱动装置的经整流电压及恒定电流的波形。
如图7及图8所示，根据第三实施例的LED驱动装置的除温度感测单元190以外的所有组件均与根据图1至图3的第一实施例的LED驱动装置的组件相同。因此，根据第三实施例的LED驱动装置的除温度感测单元190以外的所有组件均将由与根据第一实施例的LED驱动装置的组件相同的参考编号来指示，且对其不再予以赘述。
根据第三实施例的LED驱动装置还包括：温度感测单元190，用以感测LED群组170的温度。
温度感测单元190可包括能够感测LED群组170的温度的温度电阻器。尽管未在图式中具体示出，但温度感测单元190的温度电阻器可连接至LED群组170的反馈信号线。
温度感测单元190将所感测到的温度数据供应至LED驱动控制单元130。
LED驱动控制单元130将自温度感测单元190供应的温度数据与参考值进行比较，并基于比较结果而产生用于控制选择器160的选择控制信号SCS。
所述参考值可对应于使LED群组170开始发热的临界温度TR。
当温度数据高于或等于参考值时，选择器160因应于来自LED驱动控制单元130的选择控制信号SCS而将第二脉冲驱动信号输出至LED群组170。
第二脉冲驱动信号具有高区及低区。高区与低区具有相同宽度，且第二脉冲驱动信号的高区具有为第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。此外，第二脉冲驱动信号的低区可被定义为其中通往LED群组170的电流供应被阻断的时区。
因此，根据第三实施例，LED驱动装置可通过根据LED群组170的温度变化使用第二脉冲驱动信号对LED群组170进行反复通断驱动而抑制发热。此外，根据本发明，第二脉冲驱动信号的高区的脉冲量值是依经整流电压Vrec的电压电平而受到控制，由此可控制将被供应至LED群组170的驱动电压或驱动电流的量值，从而在确保优异散热功能的同时实现高效率。
图9是根据本发明第四实施例的LED驱动装置的方块图；以及图10是曲线图，其示出根据本发明第四实施例的LED驱动装置的第一驱动信号及第二脉冲驱动信号的波形。
如图9及图10所示，根据第四实施例的LED驱动装置的除温度感测单元190以外的所有组件均与根据图4至图6的第二实施例的LED驱动装置的组件相同。因此，根据第四实施例的LED驱动装置的除温度感测单元190以外的所有组件均将由与根据第二实施例的LED驱动装置的组件相同的参考编号来指示，且对其不再予以赘述。
根据第四实施例的LED驱动装置还包括：温度感测单元190，用以感测LED群组170的温度。
温度感测单元190可包括能够感测LED群组170的温度的温度电阻器。尽管未在图式中具体示出，但温度感测单元190的温度电阻器可连接至LED群组170的反馈信号线。
温度感测单元190将所感测到的温度数据供应至LED驱动控制单元130。
LED驱动控制单元130将自温度感测单元190供应的温度数据与参考值进行比较，并基于比较结果而产生用于各别地控制第一选择器161、第二选择器163、第三选择器165的第一选择控制信号SCS1、第二选择控制信号SCS2、第三选择控制信号SCS3。
所述参考值可对应于使LED群组170开始发热的临界温度TR。
当温度数据高于或等于参考值时，第一选择器161、第二选择器163、第三选择器165因应于自LED驱动控制单元130供应的选择控制信号SCS1、SCS2、SCS3而将第二脉冲驱动信号输出至LED群组170。
第二脉冲驱动信号具有高区及低区。高区与低区具有相同宽度，且第二脉冲驱动信号的高区具有为第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。此外，第二脉冲驱动信号的低区可被定义为其中通往LED群组170的电流供应被阻断的时区。
因此，根据第四实施例，LED驱动装置采用其中第一LED群组171、第二LED群组173、第三LED群组175依经整流电压Vrec的电压电平而被依序驱动的交流电压依序驱动方式，且可通过根据LED群组170的温度变化使用第二脉冲驱动信号对LED群组170进行反复通断驱动而抑制发热。此外，根据本发明，第二脉冲驱动信号的高区的脉冲量值依经整流电压Vrec的电压电平而受到控制，由此可控制将被供应至LED群组170的驱动电压或驱动电流的量值，从而在确保优异散热功能的同时实现高效率。
尽管第一实施例至第四实施例提供能够通过依经整流电压的电压电平或LED群组的温度而同时驱动LED群组或依序驱动LED群组、从而实现高效率运作及散热功能的LED驱动装置，但应理解，本发明并非仅限于此，且本发明还可包括根据又一实施例的LED照明模块。
根据所述实施例的LED照明模块可包括：LED群组；驱动信号产生器，利用经整流电压产生第一驱动信号，所述第一驱动信号具有1A以上的电流值；LED驱动信号调制单元，通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及驱动信号供应器，在未施加单独的驱动控制信号时将所述第二脉冲驱动信号以70A/cm2以上的峰值电流密度供应至所述LED群组。
尽管以上已阐述本发明的各种实施例及特征，但应理解，本发明并非仅限于此，且可在不背离本发明的精神及范围的条件下作出各种润饰、变化及更改。

Claims (14)

1.一种发光二极管驱动装置，包括：
电源，供应交流电压；
整流单元，通过对自所述电源供应的所述交流电压进行整流来产生经整流电压；
多个LED驱动单元，利用所述经整流电压产生第一驱动信号；
多个LED驱动信号调制单元，通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及
多个选择器，用于输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个至多个LED群组；
其中，所述多个LED群组依经整流电压的电压电平而被依序驱动，
当所述经整流电压的电压电平对应于第一正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的第一LED群组，
当所述经整流电压的电压电平对应于大于所述第一正向电压电平的第二正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的所述第一LED群组及第二LED群组，
当所述经整流电压的电压电平对应于大于所述第二正向电压电平的第三正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的所述第一LED群组、所述第二LED群组及第三LED群组。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中所述多个LED群组中的每一个包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，所述生长基板及所述半导体层包含氮化镓系半导体。
3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中所述多个LED群组中的每一个包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，所述半导体层生长于所述生长基板的非极化表面上。
4.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中所述第二脉冲驱动信号包括使所述多个LED群组接通的高区及使所述多个LED群组关断的低区，所述高区与所述低区具有相同宽度。
5.根据权利要求4所述的发光二极管驱动装置，其中所述第二脉冲驱动信号的所述高区具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
6.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中所述第二脉冲驱动信号具有60Hz以上的驱动频率。
7.一种用于驱动发光二极管的方法，包括：
供应交流电压；
对所述交流电压进行整流；
利用所述经整流电压产生第一驱动信号；
通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及
输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个至多个LED群组，其中所述多个LED群组依经整流电压的电压电平而被依序驱动，
当所述经整流电压的电压电平对应于第一正向电压电平时，控制多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的第一LED群组，
当所述经整流电压的电压电平对应于大于所述第一正向电压电平的第二正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的所述第一LED群组及第二LED群组，
当所述经整流电压的电压电平对应于大于所述第二正向电压电平的第三正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的所述第一LED群组、所述第二LED群组及第三LED群组。
8.根据权利要求7所述的用于驱动发光二极管的方法，其中所述多个LED群组中的每一个包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，所述生长基板及所述半导体层包含氮化镓系半导体，所述半导体层生长于所述生长基板的非极化表面上。
9.根据权利要求7所述的用于驱动发光二极管的方法，其中所述第二脉冲驱动信号包括使所述多个LED群组接通的高区及使所述多个LED群组关断的低区，所述高区与所述低区具有相同宽度。
10.根据权利要求9所述的用于驱动发光二极管的方法，其中所述第二脉冲驱动信号的所述高区具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
11.一种用于驱动发光二极管的方法，包括：
供应交流电压；
对所述交流电压进行整流；
对于多个LED群组中的每一者利用所述经整流电压产生第一驱动信号；
对于所述多个LED群组中的每一者通过调制所述第一驱动信号来产生第二脉冲驱动信号；以及
输出所述第一驱动信号与所述第二脉冲驱动信号中的一个至所述多个LED群组，其中所述多个LED群组依经整流电压的电压电平而被依序驱动，
当所述经整流电压的电压电平对应于第一正向电压电平时，控制多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的第一LED群组，
当所述经整流电压的电压电平对应于大于所述第一正向电压电平的第二正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的所述第一LED群组及第二LED群组，
当所述经整流电压的电压电平对应于大于所述第二正向电压电平的第三正向电压电平时，控制所述多个LED驱动单元以使得所述第一驱动信号仅被供应至所述多个LED群组的所述第一LED群组、所述第二LED群组及第三LED群组。
12.根据权利要求11所述的用于驱动发光二极管的方法，其中所述多个LED群组中的每一个包括发光二极管，所述发光二极管包括生长基板及生长于所述生长基板上的半导体层，所述生长基板及所述半导体层包含氮化镓系半导体，所述半导体层生长于所述生长基板的非极化表面上。
13.根据权利要求11所述的用于驱动发光二极管的方法，其中所述第二脉冲驱动信号包括使所述多个LED群组接通的高区及使所述多个LED群组关断的低区，所述高区与所述低区具有相同宽度。
14.根据权利要求13所述的用于驱动发光二极管的方法，其中所述第二脉冲驱动信号的所述高区具有为所述第一驱动信号的电压电平的两倍的电压电平。
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