CN110139432A - 低耗电的载波控制发光二极管灯及其灯串 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低耗电的载波控制发光二极管灯及其灯串，该低耗电的载波控制发光二极管灯包含发光二极管及驱动单元。驱动单元耦接发光二极管，接收载波发光信号控制发光二极管进行发光。驱动单元包含发光控制单元。发光控制单元根据载波发光信号的发光命令内容用以驱动发光二极管的发光行为。当该载波发光信号的电压小于一低准位电压，该发光控制单元进入一节能模式，且在一时间区间内，该发光控制单元进行信号侦测与辨识的操作；结束该时间区间后，该发光控制单元进入一休眠模式。

Description

低耗电的载波控制发光二极管灯及其灯串

技术领域

本发明有关一种发光二极管灯与发光二极管灯串，尤指一种低耗电的载波控制发光二极管灯及其灯串。

背景技术

由于发光二极管(light-emitting diode, LED)具有发光效率高、低耗电量、寿命长、响应速度快、可靠度高等的优点，因此，发光二极管已广泛地以灯条(light bar)或灯串(light string)的串联、并联或串并联的连接方式，应用于照明用灯具或装饰用发光，例如圣诞树灯饰、运动鞋发光特效等。

以节庆灯饰为例，完整的发光二极管灯具基本上包含发光二极管灯串(具有多个灯)与驱动该灯的驱动单元。驱动单元与该灯串电性连接，并且通过对该灯提供所需电力以及具有发光资料的控制信号，以点控的方式或者同步的方式控制，实现发光二极管灯具多样化的灯光输出效果与变化。

随着技术的进步，具有发光资料的控制信号可通过载波的方式，将发光信号搭载于电力线上，可实现以相同的电路架构提供电力与资料传输的功能，以简化布线设计、缩小电路体积，且有利于控制线路的设计。

驱动单元主要提供具有高电压准位与低电压准位的发光控制信号对发光二极管灯串进行驱动。对灯串的驱动来说，通常该灯串包含所串联的发光二极管灯数越多时，由于连接发光二极管的连接线越粗及长，使得发光二极管灯串的寄生容抗增加，使得系统对信号处理的速度不够快，因而增加了误判发光信号的可能性。若要有效地避免发光二极管灯串错误解读发光控制信号，就必须放慢发光控制信号在高电压及低电压转换的速度，然而却导致发光二极管灯串能够推动的灯数较少或是光色变化速度变慢。

请参见图1所示，其为相关技术的发光二极管灯串的发光控制信号波形示意图。图1包含两个发光控制信号波形，分别为第一波形Cv1与第二波形Cv2。另外，横座标表示时间t，纵座标表示输入电压Vin，并且标示有低准位电压Vlow与重置电压Vreset，其中低准位电压Vlow为辨识发光控制信号为低准位的电压，重置电压Vreset为重置发光二极管的电压。以第二波形Cv2为例，其为发光控制信号自然放电的示意，因此其存在的问题为：当线路的寄生电容太大时，则放电时间较久，导致在进入下一个周期时，仍无法达到低准位电压Vlow，使得无法识别(辨识)发光控制信号为低准位，即持续判断为高准位电压。在此状况下，只有增加两周期之间的宽度，使得自然放电能够达到低准位电压Vlow，而达到低准位电压Vlow的辨识。但这样的控制方式，只适合于灯串所串联的灯数较少时才能够达到较佳的控制效果，也就是说，因为无法以快速放电提供完整的发光控制信号，因此这样的控制方式无法适用于串联的灯数较多(例如百颗以上的灯数)，即无法确保所有串联的灯数均能够收到完整的发光控制信号。

基于此，可通过快速放电电路控制发光控制信号快速地降低其电压准位或者线路的总寄生电容较小的发光二极管灯串易使发光控制信号快速地降低其电压准位，如第一波形Cv1所示。而当发光控制信号快速地降低，很容易发生发光控制信号低于可辨识的低准位电压Vlow后(如时间点t2)，又继续快速地降低，使得发光控制信号触及重置电压Vreset(如时间点t3)，使得电路发生不必要的重置误动作，造成发光二极管模组的异常判断与误动作。

先前的技术利用控制电路上的一组信号电压产生电路箝位住电压，让电压不致于降到重置电压Vreset。但终究线路较为复杂，因此，如何设计出一种低耗电的载波控制发光二极管灯与具有该发光二极管灯的发光二极管灯串，解决发光控制信号的电压因寄生容抗过小导致触及重置电压，造成发光二极管模组异常判断与误动作的问题，又能更为精简的线路此为本案发明人所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低耗电的载波控制发光二极管灯，精简应用线路并解决发光控制信号的电压因快速降低导致触及重置电压，造成发光二极管模组异常判断与误动作的问题。

为达成前述目的，本发明所提出的低耗电的载波控制发光二极管灯包含至少一个发光二极管与驱动单元。驱动单元耦接发光二极管，驱动单元接收载波发光信号控制发光二极管进行发光。驱动单元包含发光控制单元。发光控制单元根据载波发光信号的发光命令内容用以驱动发光二极管的发光行为。当载波发光信号的电压小于低准位电压，发光控制单元进入节能模式，且在时间区间内，发光控制单元进行信号侦测与辨识的操作；结束时间区间后，发光控制单元进入休眠模式。

在一实施例中，在休眠模式之前，当载波发光信号的电压大于低准位电压，发光控制单元进入工作模式。

在一实施例中，在休眠模式之后，当载波发光信号的电压大于低准位电压，发光控制单元离开休眠模式。

在一实施例中，驱动单元还包含振荡器。振荡器耦接发光控制单元。在节能模式中，振荡器接收控制信号，且振荡器通过控制信号控制，以低功率进行振荡工作。

在一实施例中，驱动单元还包含锁存单元与振荡器。锁存单元耦接发光二极管灯内部的输入侧与输出侧之间。振荡器耦接发光控制单元与锁存单元。在节能模式中，锁存单元与振荡器接收控制信号，且振荡器通过控制信号控制，停止振荡工作，锁存单元通过控制信号控制，提供计时操作。

在一实施例中，驱动单元还包含电流侦测单元。电流侦测单元耦接发光控制单元，产生控制信号。

在一实施例中，锁存单元为包含电阻与电容的充放电电路。

在一实施例中，锁存单元为计时电路。

在一实施例中，驱动单元还包含地址信号处理单元。地址信号处理单元耦接发光控制单元，且记忆发光地址，地址信号处理单元接收从发光控制单元传送的地址信号进行比较，当地址信号与发光地址相符，发光控制单元根据载波发光信号的发光命令内容驱动发光二极管发光。

在一实施例中，驱动单元还包含地址烧录单元。地址烧录单元耦接地址信号处理单元。载波发光信号包含烧录启动信号与烧录地址信号。当地址烧录单元接收到烧录启动信号时，地址烧录单元根据烧录地址信号的烧录命令内容将发光地址写入地址信号处理单元内。

在一实施例中，驱动单元还包含放电单元。放电单元耦接电流侦测单元。当放电单元接收到电流侦测单元传送的载波发光信号时，放电单元开始对直流工作电力进行放电。

在一实施例中，驱动单元还包含电力电容。电力电容耦接发光控制单元、锁存单元以及发光二极管。

通过所提出的低耗电的载波控制发光二极管灯，能够有效地降低发光二极管模组中模拟电路的耗电，同时兼顾维持发光二极管模组能正常的驱动运作。

本发明的另一目的在于提供一种低耗电的载波控制发光二极管灯串，精简控制线路并解决发光控制信号的电压因快速降低导致触及重置电压，造成发光二极管模组异常判断与误动作的问题。

为达成前述目的，本发明所提出的载波控制的发光二极管灯串包含电源线、控制器以及至少一个发光二极管灯。控制器耦接电源线。发光二极管灯通过电源线耦接控制器，且通过电源线接收控制器传递的直流工作电力与载波发光信号。

在一实施例中，控制器包含整流单元、开关以及控制单元。整流单元耦接电源线用以提供直流工作电力。开关连接电源线与发光二极管灯。控制单元耦接整流单元与开关。控制单元控制开关导通时，直流工作电力通过电源线形成对发光二极管灯供电的供电回路。当控制单元欲产生载波发光信号时，控制单元根据载波发光信号的发光命令内容持续切换开关的导通与截止，使电源线的直流工作电力形成多个脉波以组合成载波发光信号，且通过电源线传送至发光二极管灯。

在一实施例中，控制器还包含放电线路。放电线路耦接电源线与控制单元，当开关截止时，控制器驱动放电线路接收直流工作电力，且开始对直流工作电力进行放电。

在一实施例中，控制器还包含电压调整电容。电压调整电容耦接电源线，当开关截止时，电压调整电容对发光二极管灯提供直流工作电力。

通过所提出的载波控制的发光二极管灯串，能够有效地降低发光二极管模组中模拟电路的耗电，同时兼顾维持发光二极管模组能正常的驱动运作。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得到深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

具体实施方式

图1：为相关技术的发光二极管灯串的发光控制信号波形示意图。

图2A：为本发明低耗电的载波控制发光二极管灯串的驱动系统的第一实施例电路方块图。

图2B：为本发明低耗电的载波控制发光二极管灯串的驱动系统的第二实施例电路方块图。

图3A：为图2A中电源转换电路与控制电路的一实施例详细的电路图。

图3B：为图2B中电源转换电路与控制电路详细的电路图。

图3C：为图2A中电源转换电路与控制电路的另一实施例详细的电路图。

图4：为本发明发光驱动信号的波形示意图。

图5：为本发明发光二极管模组第一实施例的电路方块图。

图6：为本发明发光二极管模组第二实施例的电路方块图。

图7：为本发明振荡器的电路示意图。

图8：为本发明锁存单元操作的波形示意图。

图中：

100 控制器；10 电源转换电路；20 控制电路；30 发光二极管灯串；31,32,…,3n 发光二极管模组；Sec 发光控制资料；FUSE 保险丝；VAR 压敏电阻；R10 输入电阻；C11 输入电容；D11~D14 二极管；CONR 控制单元；Qsw 输出控制开关；R22,R23 电阻；C21 电容；Dz 齐纳二极管；311 发光控制单元；312 地址信号处理单元；313 地址烧录单元；41 稳压器；42振荡器；43 地址与资料辨识器；44 逻辑控制器；45 位移暂存器；46 输出缓冲暂存器；47驱动电路；48 地址暂存器；49 地址比较器；50 地址存储器；51 地址烧录控制器；52 烧录信号侦测器；53 信号滤波器；54 放电单元；55 电流侦测器；56 锁存单元；60 电力电容；24电压调整单元；Sc 控制信号；Lp 电源线；Ro 电阻；Co 电容；In11~In22 反相器；Vlow 低准位电压；Vreset 重置电压；Vd 发光驱动信号；Vdis 放电电压；Vlatch 锁存电压；Slatch锁存判断信号；Vac交流电源；Vdc 直流电源。Cv1 第一波形；Cv2 第二波形；t11~t14、t21~t23 时间点；t1~t2 时间点；T 时间区间。

具体实施方式

有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下。

请参见图2A所示，其为本发明低耗电的载波控制发光二极管灯串的驱动系统的第一实施例电路方块图。所述第一实施例的驱动系统包含电源转换电路10、控制电路20以及发光二极管灯串30。其中，电源转换电路10与控制电路20可整合为控制器100，具管地其可为包含电源转换电路10与控制电路20的实管电路控制盒所实现。电源转换电路10接收交流电源Vac，并且转换交流电源Vac为直流电源Vdc，其中直流电源Vdc可产生于跨接在电源转换电路10的输出两端的输出电容(未标示)上。

控制电路20接收直流电源Vdc，以提供控制电路20与发光二极管灯串30所需的直流电源供应。控制器100通过电源线Lp耦接交流电源Vac与发光二极管灯串30。广义地，电源线Lp不以图2A的标示处为限制，只要能够作为传递交流电源Vac或直流电源Vdc所提供电源的线路，均应属于电源线Lp的范围，例如交流电源Vac与电源转换电路10的电连接处、控制电路20与发光二极管灯串30的阳极端的电连接处，或者控制电路20与发光二极管灯串30的阴极端的电连接处。在本实施例中，发光二极管灯串30包含多个发光二极管模组(或称发光二极管灯)31,32,…,3n，该多个发光二极管模组31,32,…,3n以串联方式连接，并且与控制电路20电性连接。在本实施中，发光二极管灯串30为具有烧录功能的灯串，因此各该发光二极管模组31,32,…,3n具有各自对发光资料、地址资料进行烧录处理的数字与模拟线路，容后说明。

控制电路20可通过有线(wired)或无线(wireless)的方式，除本身已内置的发光资料亦可从外部接收发光控制资料Sec，使得控制电路20可根据发光控制资料Sec的内容对发光二极管灯串30的各该发光二极管模组31,32,…,3n进行发光控制。举例来说，使用者可通过操作电脑的方式，以有线的方式将发光控制资料Sec传送至控制电路20，使控制电路20根据发光控制资料Sec进行发光控制。或者，使用者可通过操作手机或穿戴式装置的方式，以无线的方式将发光控制资料Sec传送至控制电路20，使控制电路20根据发光控制资料Sec进行发光控制。然不以上述传送发光控制资料Sec的方式以及操作的使用者装置限制本发明。

请参见图2B所示，其为本发明低耗电的载波控制发光二极管灯串的驱动系统的第二实施例电路方块图。第二实施例与图2A所示的第一实施例最主要的差异在于前者(即第二实施例)发光二极管灯串30的该多个发光二极管模组31,32,…,3n以并联方式连接，并且与控制电路20电性连接。在该实施例中，由于该多个发光二极管模组31,32,…,3n以并联方式连接，因此，控制电路20与该多个发光二极管模组31,32,…,3n直接通过一直流电源Vdc供电，例如但不限制为电池单元，亦即，相较于图2A的第一实施例，省去了电源转换电路10对交流电源Vac进行转换为直流电源Vdc的操作。同样地，发光二极管灯串30为具有烧录功能的灯串，因此各该发光二极管模组31,32,…,3n具有各自对发光资料、地址资料进行烧录处理的数字与模拟线路，容后说明。

请参见图3A与图3B所示，其分别为图2A与图2B中电源转换电路与控制电路详细的电路图。电源转换电路10包含保险丝FUSE、压敏电阻VAR、输入电阻R10、并联连接输入电阻R10的输入电容C11以及由多个二极管D11~D14组成的全桥整流器。保险丝FUSE与压敏电阻VAR分别提供电源转换电路10的过电流与过电压保护。输入电阻R10与输入电容C11耦接于保险丝FUSE、压敏电阻VAR与全桥整流器之间，可通过将多余的能量由输入电容C11所吸收，以调整提供给发光二极管灯串30的总电压大小。交流电源Vac经由全桥整流器整流后，输出为直流电源Vdc且跨接在电源转换电路10的输出两端的输出电容C2上。

控制电路20包含控制单元CONR、输出控制开关Qsw以及控制单元CONR工作电压产生电路。控制单元CONR耦接输出控制开关Qsw与控制单元CONR工作电压产生电路。输出控制开关Qsw接收直流电源Vdc，并且由控制单元CONR所控制，以导通或关断直流电源Vdc传送至发光二极管灯串30。在本实施例中，输出控制开关Qsw耦接于发光二极管灯串30的阳极端，且其为p通道的金属氧化物半导体场效电晶体(p-channel MOSFET)，通过电阻R23耦接控制单元CONR。然，在其他实施例中，输出控制开关Qsw亦可耦接于发光二极管灯串30的阴极端，且其为n通道的MOSFET(n-channel MOSFET)，通过电阻R23耦接控制单元CONR，可达到电路的等效特性。

在本实施例中，控制单元CONR工作电压产生电路包含电阻R22、电容C21以及齐纳二极管Dz。电容C21与齐纳二极管Dz并联连接，再与电阻R22连接，然不以此为限制本发明。齐纳二极管Dz经由电阻R22接收直流电源Vdc，并且箝制直流电源Vdc在预设的固定电压值，以提供给控制单元CONR所需的工作电压。而本发明不以图3A所示控制单元CONR工作电压产生电路的架构为限制，只要能够达到工作电压的产生的功能的电路架构，均应包含于本发明的范畴中。

配合参见图3C，其为图2A中电源转换电路与控制电路的另一实施例详细的电路图。相较于图3A，控制电路20还包含电压调整单元24，所述电压调整单元24可为快速放电电路，用以调整提供给发光二极管灯串30的直流工作电力的快速放电，或者电压调整单元24可为电压调整电容，用以调整提供给发光二极管灯串30的直流工作电力的减缓放电。

若电压调整单元24为电压调整电容，则电压调整单元24并联耦接发光二极管灯串30的两端，根据其所提供电容值(容抗值)的大小，对提供给发光二极管灯串30的直流工作电力的减缓放电。

若电压调整单元24为快速放电电路，则电压调整单元24耦接输出控制开关Qsw、发光二极管灯串30以及控制单元CONR，且由控制单元CONR所控制。当控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为关断(turned off)时，控制单元CONR以放电的方式降低输出至发光二极管灯串30的电压(或称输出电压)，或者控制快速放电电路(电压调整单元24)，或者通过控制各发光二极管模组31,32,…,3n内的快速放电电路(图未示)，以快速地降低输出至发光二极管灯串30的直流工作电力的电压。控制单元CONR依照设定的时间导通输出控制开关Qsw，以恢复(提高)输出至发光二极管灯串30的输出电压，并且根据所接收到的发光控制资料Sec产生发光驱动信号，使得发光二极管灯串30根据发光驱动信号进行发光模式的运作。

反之，当没有要传送发光驱动信号至发光二极管灯串30时，控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为导通(turned on)状态，使得电源转换电路10所输出的直流电源Vdc(即直流工作电力)经由输出控制开关Qsw对发光二极管灯串30供电。借此，只要通过控制输出控制开关Qsw为关断或导通，即可实现发光驱动信号与供电电源在相同的电路架构下均可传送至发光二极管灯串30的功效。

请参见图4所示，其为本发明发光驱动信号的波形示意图。承前所述，当控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为关断时，发光二极管灯串30以放电的方式降低电压，以提供驱动发光二极管灯串30的各该发光二极管模组31,32,…,3n的发光驱动信号Vd的低准位电压。或者，通过控制各发光二极管模组31,32,…,3n内的快速放电电路，快速地降低发光信号电压产生电路所产生的电压，以提供驱动发光二极管灯串30的各该发光二极管模组31,32,…,3n的发光驱动信号Vd的低准位电压。值得一提，本发明对各该发光二极管模组31,32,…,3n的控制采行三种模式：第一种为工作模式、第二种为节能模式(eco mode)以及第三种为休眠模式(sleep mode)，借此，使得各该发光二极管模组31,32,…,3n能够在正常的操作下，亦兼具低耗电的需求。

工作模式是指各该发光二极管模组31,32,…,3n的内部电路(包括模拟电路与数字电路)均处于正常所需的操作。当为达到低耗电目的时，则先采行节能模式，亦后再采行休眠模式。节能模式主要作为先关闭较为耗电的模拟电路，而又考虑到振荡器与数字电路的密切配合，因此节能模式可通过先关闭除了振荡器以外的模拟电路或者包含振荡器的模拟电路，使得大幅地降低较耗电的来源，并且维持数字电路的正常操作，使得信号侦测与辨识能够正常地运作。在节能模式中，振荡器可采行低功率的操作，而无须关闭。然后在完成信号侦测与辨识的动作后，再关闭振荡器，而进入休眠模式。借此，可解决因快速放电操作导致发光驱动信号Vd快速降低而触及重置电压Vreset，使得电路发生不必要的重置误动作，造成发光二极管模组31的异常判断与误动作。

具体地，如图4所示的波形所示，配合参见图3A，在时间点t11之前，控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为导通，因此，各该发光二极管模组31,32,…,3n为工作模式的操作。在时间点t11时，控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为关断，此时，发光驱动信号Vd即快速地降低。在时间t12时，发光驱动信号Vd达到低准位电压Vlow，而辨识出发光驱动信号Vd为对该多个发光二极管模组31,32,…,3n(后文以一个发光二极管模组31说明)控制的驱动信号。然而，为避免发光驱动信号Vd在驱动发光二极管模组31的过程中逐渐降低而触及重置电压Vreset，使得电路发生不必要的重置误动作，造成发光二极管模组31的异常判断与误动作，因此，在时间点t12时，进入节能模式，先关闭除了振荡器以外的模拟电路或者包含振荡器的模拟电路，大幅地降低较耗电的来源。并且，为维持数字电路与振荡器的正常操作，因此，在一时间区间T内完成信号侦测与辨识的动作，然后在时间点t13时，进入休眠模式，以大幅地减少发光二极管模组31的耗电。上述的时间区间T即为时间点t12至时间点t13之间的时间区间，例如但不限制为数个(3~4个)时脉周期的时间长度。因此，在时间点t13之后，可通过完全关闭振荡器，使发光二极管模组31的耗电降至最低，如此不仅可达到降低功耗的最佳化功效外，同时可避免发光驱动信号Vd降低而触及重置电压Vreset所造成的异常状况。在时间点t14时，由于控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为导通，因此发光驱动信号Vd的电压准位恢复。因为发光驱动信号Vd的电压准位大于低准位电压Vlow，因此，离开(解除)休眠模式的操作，而进入下一个周期的操作，再次恢复工作模式的操作。

图4另外示意较窄时间(例如1微秒，但不以此为限制)的发光驱动信号Vd。相似于时间点t11~时间点t14所示意的较宽时间(例如3微秒，但不以此为限制)的发光驱动信号Vd，两者的差异在于较窄时间的发光驱动信号Vd在时间区间T尚未结束前，即尚未进入休眠模式前，则因为控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为导通，因此发光驱动信号Vd的电压准位恢复，再次恢复工作模式的操作。在此情况下，同样可达到避免发光驱动信号Vd降低而触及重置电压Vreset所造成的异常状况。

请参见图5所示，其为本发明发光二极管模组第一实施例的电路方块图。承前所述，发光二极管灯串30为具有烧录功能的灯串，因此各该发光二极管模组31,32,…,3n具有各自对发光资料、地址资料进行烧录处理的数字与模拟线路，例如负责发光控制的发光控制单元311、负责地址信号处理的地址信号处理单元312以及负责地址烧录的地址烧录单元313。如图5所示的具有烧录功能的发光二极管模组31为例(其余发光二极管模组32,…,3n具有同样的电路方块，不另赘述)，发光二极管模组31(即发光二极管灯)包含稳压器41、振荡器42、地址与资料辨识器43、逻辑控制器44、位移暂存器45、输出缓冲暂存器46、驱动电路47、地址暂存器48、地址比较器49、地址存储器50、地址烧录控制器51、烧录信号侦测器52、信号滤波器53、放电单元54、电流侦测器55以及锁存单元56。

其中，放电单元54可通过功率开关的导通与关断控制，实现放电的功能。电流侦测器55可为分压电阻网路，通过对所接收的电压分压所得到的电压值，对应地达成电流大小的侦测。附带一提，发光控制单元311包含上述的地址与资料辨识器43、逻辑控制器44以及位移暂存器45。发光控制单元311根据载波发光信号的发光命令内容用以驱动发光二极管的发光行为。其中，发光命令内容对应于发光二极管的发光行为(方式)，例如色彩变化、亮灭(暗)方式、亮灭频率等等的特定识别的编码内容。地址信号处理单元312包含上述的地址暂存器48、地址比较器49以及地址存储器50。地址烧录单元313包含上述的地址烧录控制器51与烧录信号侦测器52。

附带一提，图5所示的发光二极管模组应用于图2A、图3A的串联方式连接，因此需要使用稳压器41作为电压调节与稳压之用。此外，若发光二极管模组应用于图2B、图3B的并联方式连接，则与图5最主要的差异在于无须额外使用稳压器41作为电压调节与稳压之用。其余的电路操作原理与动作均与图5所记载的内容相同。图5所示的发光二极管模组采用点控的操作方式，因此发光二极管模组具有对地址资料处理(包含判断、记忆、烧录等操作)的地址信号处理单元312与地址烧录单元313，即包含地址暂存器48、地址比较器49、地址存储器50、地址烧录控制器51以及烧录信号侦测器52。换言之，若发光二极管模组采用同步的操作方式，则可省略地址信号处理单元312与地址烧录单元313，只需要有发光资料处理的发光控制单元311即可。

在上述电路中，依信号特性的差异可区分为模拟电路(analog circuit)部分与数字电路(digital circuit)部分。其中，稳压器41、振荡器42、地址烧录控制器51、烧录信号侦测器52以及放电单元54属于模拟电路部分，其他的则可归类于数字电路部分。然，在不同的实施例中，地址烧录控制器51与烧录信号侦测器52亦可兼具模拟电路与数字电路所实现。相对于数字电路的低耗电特性，模拟电路(如稳压器41、振荡器42、发光控制单元311、地址信号处理单元312、地址烧录单元313以及放电单元54)则属发光二极管模组31中较为耗电的电路元件。因此，本发明的特点是侧重于在节能模式与休眠模式操作能够有效地降低该多个模拟电路的耗电，同时兼顾维持发光二极管模组31仍能正常的驱动运作，说明如下。

稳压器41接收输入电压，并且对其提供电压的调节与控制，使提供的输出电压维持稳定。振荡器42产生周期性的时脉信号，作为维持发光控制单元311、地址信号处理单元312以及地址烧录单元313能够正常地、有序地运作的时间基准。地址与资料辨识器43耦接振荡器42；逻辑控制器44耦接地址与资料辨识器43；位移暂存器45耦接逻辑控制器44；输出缓冲暂存器46耦接位移暂存器45，并且耦接驱动电路47。驱动电路47则耦接多个发光二极管。

地址暂存器48耦接逻辑控制器44；地址比较器49耦接逻辑控制器44与地址暂存器48；地址存储器50耦接地址比较器49。地址烧录控制器51耦接地址存储器50；烧录信号侦测器52耦接地址存储器50与地址烧录控制器51。信号滤波器53耦接地址与资料辨识器43、稳压器41以及振荡器42。

控制电路20所产生的发光驱动信号传送至发光二极管模组31，并且经由信号滤波器53滤波后，提供至地址与资料辨识器43进行辨识。经辨识后，地址与资料辨识器43将发光驱动信号中的地址资料(信息)与发光资料(信息)分别辨识出来，并且地址与资料辨识器43将地址资料与发光资料传送至逻辑控制器44。逻辑控制器44将地址资料传送至地址暂存器48。但不以此为限，地址资料亦可在地址与资料辨识器43辨识出来后，由地址与资料辨识器43将地址资料传送至地址暂存器48。

地址比较器49接收地址暂存器48的地址资料，同时亦接收储存于地址存储器50中的本机地址资料，然后将地址资料与本机地址资料进行比较。若地址资料与本机地址资料相同，表示目前逻辑控制器44所接收到的发光资料，即为该发光二极管模组31的发光控制资料，此时，地址比较器49则通知逻辑控制器44，将发光资料通过位移暂存器45与输出缓冲暂存器46传送至驱动电路47，以供驱动该多个发光二极管之用。反之，若地址资料与本机地址资料不同，则表示目前逻辑控制器44所接收到的发光资料非为该发光二极管模组31的发光控制资料，而是其他的发光二极管模组32,…,3n其中一者的发光控制资料。

当烧录信号侦测器52侦测到烧录启动信号时，烧录信号侦测器52通知地址烧录控制器51。此时，地址烧录控制器51开始接收烧录地址资料，并且将烧录地址资料烧录进地址存储器50，使得地址存储器50储存本机地址资料。

请参见图6所示，其为本发明发光二极管模组第二实施例的电路方块图。相较于图5所示的第一实施例，发光二极管模组还包含锁存单元56，其余电路单元均与图5相同。锁存单元56耦接于发光二极管模组31内部的输入侧与输出侧之间，用以提供在休眠模式操作时，取代振荡器42的功能，使发光二极管模组31能够持续地进行信号侦测与辨识的动作。在一实施例中，锁存单元56可为具有电阻、电容所组成具有充、放电功能的充放电模拟电路。

以下，将针对本发明如何达到降低耗电达到节能的技术手段进行说明。配合参见图4，当侦测到发光驱动信号Vd达到低准位电压Vlow时(例如图4所示的时间点t12或时间点t22)，电流侦测器55产生控制信号Sc，此时，发光二极管模组31中较为耗电的模拟电路，例如稳压器41、振荡器42、地址烧录控制器51、烧录信号侦测器52以及放电单元54，通过控制信号Sc控制而进入节能模式，以降低主要的耗电来源，此节能模式可视为降低耗电的第一阶段控制模式。而因数字电路的控制与振荡器42息息相关，因此，为确保数字电路能够完成其必要的运作，所采取控制模拟电路的振荡器42进入休眠模式则视为降低耗电的第二阶段控制模式。具体地，本发明提出两种解决方案，实现在节能模式中，对振荡器42低耗电的控制：第一种方案为：使振荡器42操作在低功率的振荡；第二种方案为：以充、放电电路取代振荡器42的振荡操作。

请参见图7所示，其为本发明振荡器的电路示意图，并且配合图5所示。以控制的准确度而言，通过振荡器42作为时脉基准的控制方式，是最理想的方式。而为能够同时兼具准确的控制以及低耗电的需求，因此，采用的第一种方案通过对振荡器42提供特定的设计，以实现低功率的振荡工作。图7所示的振荡器42具有多个反相器In11~In22以及电阻Ro与电容Co，其电路连接方式仅为示意之用，非以限制本发明，只要能够产生统时脉的振荡器电路，均应包含于本发明的范畴中。其中，多个反相器In11~In22为CMOS电晶体电路反相器，可通过设计不同的电晶体尺寸，并且通过致能与禁能的控制，实现准确控制与低耗电的需求。举例来说，但不能此为限制，设计反相器In12与反相器In22的电晶体尺寸分别小于反相器In11与反相器In21的电晶体尺寸，并且通过控制信号Sc控制反相器In11与反相器In21。

当振荡器42为正常操作时，即发光二极管模组31 操作在工作模式下(如图4所示的时间点t12之前)，反相器In11~In22均为致能状态，因此，振荡器42能够以全功率的运作，提供时脉讯号。当侦测到发光驱动信号Vd达到低准位电压Vlow时(如图4所示的时间点t12)，电流侦测器55所产生控制信号Sc控制反相器In11与反相器In21为禁能状态(此时，反相器In12与反相器In22仍为致能状态)，但不以此为限制，亦可控制反相器In12与反相器In22为禁能状态，而反相器In11与反相器In21为致能状态，因此，振荡器42尚能够以低功率运作，提供时脉讯号，以维持数字电路能够完成其必要的运作，并且同时达到振荡器42的低耗电操作，直到发光二极管模组31在图4所示的时间点t12至时间点t13之间的时间区间T内完成信号侦测与辨识的动作，则可完全地关闭振荡器42，进入时间点t13之后的休眠模式。然上述反相器的连接方式、数量、尺寸以及控制信号的控制方式仅为示意之用，非以限制本发明。

请参见图8所示，其为本发明锁存单元操作的波形示意图，并且配合图6所示。为了因应更宽时间(例如6~8微秒，但不以此为限制)的发光驱动信号Vd，例如作为结束终止辨识的锁存信号(latch signal)的正确操作，以避免过早地停止振荡器42的工作，导致数字电路失序而误动作。但又为了能够使较为耗电的振荡器42能够及早地关闭以达到低耗电的需求，因此，如图6所示，增设具有充、放电功能的锁存单元56，例如以电阻-电容充放电电路实现，可以取代振荡器42的计时功能。承前所述，对于时间宽度为3微秒或1微秒的发光驱动信号Vd而言(如图8所示的前两个周期的信号)，由于其并非锁存信号，因此，通过锁存单元56的电容的放电操作(不以此为限制，亦可为充电操作)，由于其放电电压Vdis高于预先设定的锁存电压Vlatch，因此，锁存判断信号Slatch为低准位。在此状态下，振荡器42可以在节能模式中通过前述低功率振荡的方式，以及在休眠模式中关闭振荡操作，实现低耗电的节能操作。

当发光驱动信号Vd为时间宽度为6~8微秒的锁存信号时(如图8所示的第三个周期的信号)，由于锁存单元56的电容的放电时间较久，因此使得在时间点t1时，放电电压Vdis等于或低于锁存电压Vlatch，此时锁存判断信号Slatch由低准位转态为高准位。并且，通过锁存单元56的电容的持续放电，以确保关闭振荡器42后仍能够维持发光驱动信号Vd为锁存信号的正常侦测与控制。直到时间点t2时，由于控制单元CONR控制输出控制开关Qsw为导通，因此发光驱动信号Vd的电压准位恢复。因为发光驱动信号Vd的电压准位大于低准位电压Vlow，因此，锁存判断信号Slatch由高准位转态为低准位，离开(解除)休眠模式的操作，而进入下一个周期的操作，再次恢复工作模式的操作。

然而，对于锁存信号的正常侦测与控制不以上述的放电电压Vdis与锁存电压Vlatch的比较为限制，亦可利用预设的时间长度来进行锁存单元56的锁存动作，例如锁存单元56可为一计时电路来实现，因此，当达到或超过预设的时间长度时，则启动锁存单元56的锁存操作，同样可达到低耗电的需求。

综上所述，本发明具有以下的特征与优点：

1、可实现在相同的线路架构下，可传送发光驱动信号与供电电源至发光二极管灯串的功效。

2、可通过各发光二极管模组的快速放电电路，提供快速放电控制发光驱动信号快速地降低其电压准位，以确保所有串联的发光二极管均能够得到完整的发光控制。

3、精简应用线路并解决发光控制信号的电压因快速降低导致触及重置电压，造成发光二极管模组异常判断与误动作的问题。

4、有效地降低发光二极管模组中该多个模拟电路的耗电，同时兼顾维持发光二极管模组能正常的驱动运作。

5、发光二极管模组可采用点控的操作方式，亦可采用同步的操作方式，不仅可提高控制电路设计的弹性与便利性，同时能够实现发光二极管灯具多样化的灯光输出效果与变化。

6、通过对振荡器电路的特定设计，使得振荡器在进入休眠模式之前，以低功率的振荡，提供时脉讯号，进而维持数字电路能够完成其必要的运作，达到振荡器的低耗电操作。

7、通过锁存单元的充、放电时间设计或预设时间的设计，以确保关闭振荡器后仍能够维持发光驱动信号为锁存信号的正常辨别与侦测，并且达到振荡器的低耗电操作。

管以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (16)

1.一种低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，包含：

至少一个发光二极管；及

一驱动单元，耦接该发光二极管，该驱动单元接收一载波发光信号控制该发光二极管进行发光，该驱动单元包含一发光控制单元，该发光控制单元根据该载波发光信号的发光命令内容用以驱动该发光二极管的发光行为；

其中当该载波发光信号的电压小于一低准位电压，该发光控制单元进入一节能模式，且在一时间区间内，该发光控制单元进行信号侦测与辨识的操作；结束该时间区间后，该发光控制单元进入一休眠模式。

2.如权利要求1所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，在该休眠模式之前，当该载波发光信号的电压大于该低准位电压，该发光控制单元进入一工作模式。

3.如权利要求1所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，在该休眠模式之后，当该载波发光信号的电压大于该低准位电压，该发光控制单元离开该休眠模式。

4.如权利要求1所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一振荡器，耦接该发光控制单元；

其中在该节能模式中，该振荡器接收一控制信号，且该振荡器通过该控制信号控制，以低功率进行振荡工作。

5.如权利要求1所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一锁存单元，耦接该发光二极管灯内部的一输入侧与一输出侧之间；及

一振荡器，耦接该发光控制单元与该锁存单元；

其中在该节能模式中，该锁存单元与该振荡器接收一控制信号，且该振荡器通过该控制信号控制，停止振荡工作，该锁存单元通过该控制信号控制，提供计时操作。

6.如权利要求4或5所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一电流侦测单元，耦接该发光控制单元，产生该控制信号。

7.如权利要求5所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该锁存单元为包含一电阻与一电容的一充放电电路。

8.如权利要求5所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该锁存单元为一计时电路。

9.如权利要求1所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一地址信号处理单元，耦接该发光控制单元，且记忆一发光地址，该地址信号处理单元接收从该发光控制单元传送的一地址信号进行比较，当该地址信号与该发光地址相符，该发光控制单元根据该载波发光信号的发光命令内容驱动该发光二极管发光。

10.如权利要求9所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一地址烧录单元，耦接该地址信号处理单元；其中该载波发光信号包含一烧录启动信号与一烧录地址信号；当该地址烧录单元接收到该烧录启动信号时，该地址烧录单元根据该烧录地址信号的烧录命令内容将该发光地址写入该地址信号处理单元内。

11.如权利要求6所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一放电单元，耦接该电流侦测单元；当该放电单元接收到该电流侦测单元传送的该载波发光信号时，该放电单元开始对一直流工作电力进行放电。

12.如权利要求5所述的低耗电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该驱动单元还包含：

一电力电容，耦接该发光控制单元、该锁存单元以及该发光二极管。

13.一种载波控制的发光二极管灯串，其特征在于，包含：

一电源线；

一控制器，耦接该电源线；及

至少一个发光二极管灯，该发光二极管灯如权利要求1至12中任一项所述的该低耗电的载波控制发光二极管灯；该发光二极管灯通过该电源线耦接该控制器，且通过该电源线接收该控制器传递的该直流工作电力与该载波发光信号。

14.如权利要求13所述的载波控制的发光二极管灯串，其特征在于，该控制器包含：

一整流单元，耦接该电源线用以提供该直流工作电力；

一开关，连接该电源线与该发光二极管灯；及

一控制单元，耦接该整流单元与该开关，其中该控制单元控制该开关导通时，该直流工作电力通过该电源线形成对该发光二极管灯供电的供电回路；

其中，当该控制单元欲产生该载波发光信号时，该控制单元根据该载波发光信号的发光命令内容持续切换该开关的导通与截止，使该电源线的该直流工作电力形成多个脉波以组合成该载波发光信号，且通过该电源线传送至该发光二极管灯。

15.如权利要求14所述的载波控制的发光二极管灯串，其特征在于，该控制器还包含：

一放电线路，耦接该电源线与该控制单元，当该开关截止时，该控制器驱动该放电线路接收该直流工作电力，且开始对该直流工作电力进行放电。

16.如权利要求14所述的载波控制的发光二极管灯串，其特征在于，该控制器还包含：

一电压调整电容，耦接该电源线，当该开关截止时，该电压调整电容对该发光二极管灯提供该直流工作电力。