CN113015303A - 具快速放电的载波控制发光二极管灯及其灯串 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具快速放电的载波控制发光二极管灯及其灯串，包含至少一个发光二极管及驱动单元。驱动单元包含信号侦测器、快速放电单元、发光控制单元以及电容。信号侦测器接收该载波发光信号，根据该载波发光信号提供一放电控制信号。快速放电单元接收该放电控制信号，控制该载波发光信号的电压快速地小于一低准位电压。发光控制单元根据该载波发光信号的发光命令内容，驱动该发光二极管的发光行为。电容接收一直流电源进行充电，当该快速放电单元快速放电时，该电容提供该发光二极管灯所需的工作电力。

Description

具快速放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，尤指一种具快速放电的载波控制发光二极管灯及具有该发光二极管灯的发光二极管灯串。

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数据的控制信号，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，具有发光数据的控制信号可通过载波的方式，将发光信号搭载于电力在线，可实现以相同的电路架构提供电力与数据传输的功能，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，横坐标表示时间t，纵坐标表示输入电压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，而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，造成发光二极管模块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钳位住电压，让电压不致于降到重置电压Vreset。但终究线路较为复杂，因此，如何设计出一种具快速放电的载波控制发光二极管灯及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，造成发光二极管模块异常判断与误动作的问题，又能更为精简的线路乃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具快速放电的载波控制发光二极管灯，解决当线路的寄生电容太大时，放电时间较久，导致无法达到低准位电压，使得无法识别发光控制信号为低准位的问题。

为达成上述目的，本发明所提出的具快速放电的载波控制发光二极管灯包含至少一个发光二极管与一驱动单元。该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。该驱动单元包含一信号侦测器、一快速放电单元、一发光控制单元以及一电容。该信号侦测器接收该载波发光信号，根据该载波发光信号提供一放电控制信号。该快速放电单元，接收该放电控制信号，控制该载波发光信号的电压快速地小于一低准位电压。该发光控制单元根据该载波发光信号的发光命令内容，驱动该发光二极管的发光行为。该电容接收一直流电源进行充电，当该快速放电单元快速放电时，该电容提供该发光二极管灯所需的工作电力。

在一实施例中，载波控制发光二极管灯还包含一电压钳位单元。该电压钳位单元耦接该快速放电单元，当该载波发光信号的电压小于该低准位电压时，该电压钳位单元钳位该载波发光信号的电压大于一重置电压。

在一实施例中，该快速放电单元为一电阻器。

在一实施例中，该快速放电单元为一电阻器与一晶体管组成的一串联结构。

在一实施例中，该快速放电单元为一晶体管。

在一实施例中，该电阻器的电阻越大，该载波发光信号的电压降低的速度越快。

在一实施例中，该晶体管的导通电阻越大，该载波发光信号的电压降低的速度越快。

在一实施例中，该晶体管为一金属氧化物半导体场效晶体管。

在一实施例中，该信号侦测器产生一控制信号，用以关闭发光二极管灯中的模拟电路。

在一实施例中，该发光二极管灯为点控的控制方式或同步的控制方式。

通过所提出的具快速放电的载波控制发光二极管灯，能够快速地降低发光控制信号的电压准位而低于可辨识的低准位电压，并且通过缩短可辨识的低准位电压的时间，能够实现发光控制信号的完整放电达到可辨识的低准位电压，以确保所有串联的灯数均能够收到完整的发光控制信号。

本发明的另一目的在于提供一种具快速放电的发光二极管灯串，解决当线路的寄生电容太大时，放电时间较久，导致无法达到低准位电压，使得无法识别发光控制信号为低准位的问题。

为达成上述目的，本发明所提出的载波控制的发光二极管灯串包含一电源线、一控制器以及至少一个发光二极管灯。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一直流工作电力与该载波发光信号。

在一实施例中，该控制器包含一整流单元、一开关以及一控制单元。该整流单元耦接该电源线用以提供该直流工作电力。该开关连接该电源线与该至少一个发光二极管灯。该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。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。

在一实施例中，该控制器还包含一放电线路。该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。

在一实施例中，该控制器还包含一电压调整电容。该电压调整电容耦接该电源线，当该开关截止时，该稳压电容对该发光二极管灯提供该直流工作电力。

通过所提出的具快速放电的发光二极管灯串，能够快速地降低发光控制信号的电压准位而低于可辨识的低准位电压，并且通过缩短可辨识的低准位电压的时间，能够实现发光控制信号的完整放电达到可辨识的低准位电压，以确保所有串联的灯数均能够收到完整的发光控制信号。

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，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

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：为本发明具有载波控制的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：为本发明具有载波控制的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4A：为本发明发光二极管模块第一实施例的电路方块图。

图4B~图4D：为本发明发光二极管模块第一实施例的三种具体电路的电路方块图。

图5A：为本发明发光二极管模块第二实施例的电路方块图。

图5B~图5D：为本发明发光二极管模块第二实施例的三种具体电路的电路方块图。

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 发光二极管模块；Sec 发光控制数据；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 地址与数据辨识器； 44 逻辑控制器；45 位移缓存器； 46 输出缓冲缓存器；47 驱动电路； 48 地址缓存器；49 地址比较器； 50 地址内存；51 地址烧录控制器；52 烧录信号侦测器；53 信号滤波器； 54 信号侦测器；55 快速放电单元； 24 电压调整单元；551 电阻； 552 晶体管；D1 第一二极管；C1 第一电容；Sc 控制信号； Lp 电源线；Vlow低准位电压； Vreset 重置电压；Vd 发光驱动信号； Vth 参考电压值；Vac交流电源； Vdc直流电源；Cv1 第一波形； Cv2 第二波形；Cv3 第三波形； Cv4 第四波形；t1~t4 时间点。

具体实施方式

现将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，其为本发明具有载波控制的发光二极管灯串的驱动系统第一实施例的电路方块图。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，具体地其可为包含电源转换电路10与控制电路20的实体电路控制盒所实现。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(图中未标示)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块(或称发光二极管灯)31,32,…,3n，该多个发光二极管模块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块31,32,…,3n具有各自对发光数据、地址数据进行烧录处理的数字与模拟线，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数据亦可从外部接收发光控制数据Sec，使得控制电路20可根据发光控制数据的内容对发光二极管灯串30的各该发光二极管模块31,32,…,3n进行发光控制。举例来说，用户可通过操作计算机的方式，以有线的方式将发光控制数据Sec传送至控制电路20，使控制电路20根据发光控制数据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数据Sec传送至控制电路20，使控制电路20根据发光控制数据Sec进行发光控制。然不以上述传送发光控制数据Sec的方式以及操作的用户装置限制本发明。

请参见图2B所示，其为本发明具有载波控制的发光二极管灯串的驱动系统第二实施例的电路方块图。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块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块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块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块31,32,…,3n具有各自对发光数据、地址数据进行烧录处理的数字与模拟线，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晶体管(p-channel MOSFET)，通过电阻R23耦接控制单元CONR。然而，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，并且钳制直流电源Vdc在默认的固定电压值，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块31,32,…,3n内的快速放电电路(容后详述)，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数据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4A所示，其为本发明发光二极管模块第一实施例的电路方块图。具体地，该第一实施例为对发光二极管模块采用点控方式进行控制。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块31,32,…,3n具有各自对发光数据、地址数据进行烧录处理的数字与模拟线，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4A所示的具有烧录功能的发光二极管模块31为例(其余发光二极管模块32,…,3n具有同样的电路方块，不另赘述)，发光二极管模块31(即发光二极管灯)包含稳压器41、振荡器42、地址与数据辨识器43、逻辑控制器44、位移缓存器45、输出缓冲缓存器46、驱动电路47、地址缓存器48、地址比较器49、地址内存50、地址烧录控制器51、烧录信号侦测器52、信号滤波器53、信号侦测器54、快速放电单元55、第一二极管D1以及第一电容C1。

附带一提，发光控制单元311包含上述的地址与数据辨识器43、逻辑控制器44以及位移缓存器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包含上述的地址缓存器48、地址比较器49以及地址内存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4A所示的发光二极管模块应用于图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。再者，图4A所示的发光二极管模块采用点控的操作方式，因此发光二极管模块具有对地址数据处理(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，即包含地址缓存器48、地址比较器49、地址内存50、地址烧录控制器51以及烧录信号侦测器52。换言之，若发光二极管模块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，只需要有发光数据处理的发光控制单元311即可。

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产生周期性的频率信号，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。因此，当振荡器42进入休眠模式停止振荡工作，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则受控地进入休眠模式。

地址与数据辨识器43耦接振荡器42；逻辑控制器44耦接地址与数据辨识器43；位移缓存器45耦接逻辑控制器44；输出缓冲缓存器46耦接位移缓存器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。

地址缓存器48耦接逻辑控制器44；地址比较器49耦接逻辑控制器44与地址缓存器48；地址内存50耦接地址比较器49。地址烧录控制器51耦接地址内存50；烧录信号侦测器52耦接地址内存50与地址烧录控制器51。

控制电路20所产生的发光驱动信号传送至发光二极管模块31，并且经由信号滤波器53滤波后，提供至地址与数据辨识器43进行辨识。经辨识后，地址与数据辨识器43将发光驱动信号中的地址数据(信息)与发光数据(信息)分别辨识出来，并且地址与数据辨识器43将地址数据与发光数据传送至逻辑控制器44。逻辑控制器44将地址数据传送至地址缓存器48。然不以此为限，地址数据亦可在地址与数据辨识器43辨识出来后，由地址与数据辨识器43将地址数据传送至地址缓存器48。

地址比较器49接收地址缓存器48的地址数据，同时亦接收储存于地址内存50中的本机地址数据，然后将地址数据与本机地址数据进行比较。若地址数据与本机地址数据相同，表示目前逻辑控制器44所接收到的发光数据，即为该发光二极管模块31的发光控制数据，此时，地址比较器49则通知逻辑控制器44，将发光数据通过位移缓存器45与输出缓冲缓存器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，若地址数据与本机地址数据不同，则表示目前逻辑控制器44所接收到的发光数据非为该发光二极管模块31的发光控制数据，而是其他的发光二极管模块32,…,3n其中一者的发光控制数据。

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开始接收烧录地址数据，并且将烧录地址数据烧录进地址内存50，使得地址内存50储存本机地址数据。

承前所述，输出控制开关Qsw接收直流电源Vdc，当输出控制开关Qsw导通时，直流电源Vdc传送至发光二极管模块31。如图5A所示，直流电源Vdc的一路径为经由第一二极管D1与第一电容C1，并且对第一电容C1充电。当输出控制开关Qsw截止，使得直流电源Vdc无法传送至发光二极管模块31时，第一电容C1用以提供发光二极管模块31内部电路所需的电源。并且，根据第一电容C1的储能能力(即第一电容C1的大小)，可决定供应内部电路所需电源的状况。必要时(当第一电容C1不足以提供内部电路所需电源时)，可通过信号侦测器54输出控制信号Sc控制较为耗电的模拟电路进入休眠或节能的模式，以提高发光二极管模块31的效能。

直流电源Vdc的另一路径为经由第一二极管D1与信号侦测器54。信号侦测器54根据所侦测到的直流电源Vdc，对快速放电单元55进行控制，使得快速地降低发光控制信号的电压准位而低于可辨识的低准位电压。通过缩短可辨识的低准位电压的时间，能够实现发光控制信号的完整放电达到可辨识的低准位电压，以确保所有串联的灯数(特别是串联的灯数较的灯串)均能够收到完整的发光控制信号。

进一步地，稳压器41在此作用电压钳位之用，用以当发光控制信号的电压准位快速降低时，能够避免电压准位触及重置电压Vreset(配合参见图1)，使得避免电路发生不必要的重置误动作，造成发光二极管模块31的异常判断与误动作。

请参见图4B至图4D所示，其为本发明发光二极管模块第一实施例的三种具体电路的电路方块图。在图4B中，快速放电单元55可由一电阻551所实现。电阻551的两端耦接于稳压器41的两端，通过电阻551的耗能可降低发光控制信号的电压准位。具体地，当所设计的电阻551的阻抗越大，其电压准位下降的速度越快；反之，电阻551的阻抗越小，其电压准位下降的速度较慢。借此，实现快速放电的功效。

在图4C中，快速放电单元55可由一电阻551串联耦接一晶体管552所形成一串联结构实现。该串联结构的两端别耦接于稳压器41的两端，晶体管552的栅极则耦接信号侦测器54。同样地，通过信号侦测器54控制晶体管552导通，使得MOSFET的导通电阻Rds(on)与电阻551的串联阻抗作为对发光控制信号的电压准位的降低，以实现快速放电的功效。具体地，当所设计的电阻551的阻抗越大，其电压准位下降的速度越快；反之，电阻551的阻抗越小，其电压准位下降的速度较慢。同样地，晶体管552的导通电阻Rds(on)越大，其电压准位下降的速度越快；反之，晶体管552的导通电阻Rds(on)越小，其电压准位下降的速度较慢。

在图4D中，快速放电单元55可由一晶体管552所实现，例如但不限制为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)。以MOSFET作为晶体管552为例，其源极(source)与漏极(drain)分别耦接于稳压器41的两端，其栅极(gate)耦接信号侦测器54。通过信号侦测器54控制晶体管552导通，使得MOSFET的导通电阻Rds(on)作为对发光控制信号的电压准位的降低，以实现快速放电的功效。

请参见图5A所示，其为本发明发光二极管模块第二实施例的电路方块图。具体地，该第二实施例为对发光二极管模块采用同步方式进行控制。具有同步信号的发光二极管模块31包含稳压器41、振荡器42、信号侦测器54、快速放电单元55、同步与控制逻辑单元61、发光信号产生单元62、输出逻辑单元63、驱动电路47、第一二极管D1以及第一电容C1。

同步与控制逻辑单元61用以传送同步频率信号至发光信号产生单元62。发光信号产生单元62用以传送发光控制信号至输出逻辑单元63。依据发光控制信号，输出逻辑单元63控制驱动电路47以驱动发光二极管。

承前所述，输出控制开关Qsw接收直流电源Vdc，当输出控制开关Qsw导通时，直流电源Vdc传送至发光二极管模块31。如图5A所示，直流电源Vdc的一路径为经由第一二极管D1与第一电容C1，并且对第一电容C1充电。当输出控制开关Qsw截止，使得直流电源Vdc无法传送至发光二极管模块31时，第一电容C1用以提供发光二极管模块31内部电路所需的电源。并且，根据第一电容C1的储能能力(即第一电容C1的大小)，可决定供应内部电路所需电源的状况。必要时(当第一电容C1不足以提供内部电路所需电源时)，可通过信号侦测器54输出控制信号Sc控制较为耗电的模拟电路进入休眠或节能的模式，以提高发光二极管模块31的效能。

直流电源Vdc的另一路径为经由信号侦测器54。信号侦测器54根据所侦测到的直流电源Vdc，对快速放电单元55进行控制，使得快速地降低发光控制信号的电压准位而低于可辨识的低准位电压。通过缩短可辨识的低准位电压的时间，能够实现发光控制信号的完整放电达到可辨识的低准位电压，以确保所有串联的灯数(特别是串联的灯数较的灯串)均能够收到完整的发光控制信号。

进一步地，稳压器41在此作用电压钳位之用，用以当发光控制信号的电压准位快速降低时，能够避免电压准位触及重置电压Vreset(配合参见图1)，使得避免电路发生不必要的重置误动作，造成发光二极管模块31的异常判断与误动作。

请参见图5B至图5D所示，其为本发明发光二极管模块第二实施例的三种具体电路的电路方块图。在图5B中，快速放电单元55可由一电阻551所实现。电阻551的两端耦接于稳压器41的两端，通过电阻551的耗能可降低发光控制信号的电压准位。具体地，当所设计的电阻551的阻抗越大，其电压准位下降的速度越快；反之，电阻551的阻抗越小，其电压准位下降的速度较慢。借此，实现快速放电的功效。

在图5C中，快速放电单元55可由一电阻551串联耦接一晶体管552所形成一串联结构实现。该串联结构的两端别耦接于稳压器41的两端，晶体管552的栅极则耦接信号侦测器54。同样地，通过信号侦测器54控制晶体管552导通，使得MOSFET的导通电阻Rds(on)与电阻551的串联阻抗作为对发光控制信号的电压准位的降低，以实现快速放电的功效。具体地，当所设计的电阻551的阻抗越大，其电压准位下降的速度越快；反之，电阻551的阻抗越小，其电压准位下降的速度较慢。同样地，晶体管552的导通电阻Rds(on)越大，其电压准位下降的速度越快；反之，晶体管552的导通电阻Rds(on)越小，其电压准位下降的速度较慢。

在图5D中，快速放电单元55可由一晶体管552所实现，例如但不限制为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)。以MOSFET作为晶体管552为例，其源极(source)与漏极(drain)分别耦接于稳压器41的两端，其栅极(gate)耦接信号侦测器54。通过信号侦测器54控制晶体管552导通，使得MOSFET的导通电阻Rds(on)作为对发光控制信号的电压准位的降低，以实现快速放电的功效。

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块的快速放电单元，提供快速放电控制发光驱动信号快速地降低其电压准位，能够实现发光控制信号的完整放电达到可辨识的低准位电压，以确保所有串联的灯数(特别是串联的灯数较的灯串)均能够收到完整的发光控制信号。

3、通过简单的电路组件，例如电阻器、晶体管，利用其阻抗值的选用或设计，可实现快速放电的控制与调整。

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

5、发光二极管模块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、通过第一二极管与第一电容所提供的路径，使得当直流电源无法传送至发光二极管模块时，第一电容的储能用以提供发光二极管模块内部电路所需的电源，以维持发光二极管模块正常运作而不受到信号电压下降的影响。

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 (14)

1.一种具快速放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：

一信号侦测器，接收该载波发光信号，根据该载波发光信号提供一放电控制信号；

一快速放电单元，接收该放电控制信号，控制该载波发光信号的电压快速地小于一低准位电压；

一发光控制单元，根据该载波发光信号的发光命令内容，驱动该发光二极管的发光行为；及

一电容，接收一直流电源进行充电，当该快速放电单元快速放电时，该电容提供该发光二极管灯所需的工作电力。

2.如权利要求1所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，还包含：

一电压钳位单元，耦接该快速放电单元，当该载波发光信号的电压小于该低准位电压时，该电压钳位单元钳位该载波发光信号的电压大于一重置电压。

3.如权利要求1所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该快速放电单元为一电阻器。

4.如权利要求1所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该快速放电单元为一电阻器与一晶体管组成的一串联结构。

5.如权利要求1所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该快速放电单元为一晶体管。

6.如权利要求3或4所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该电阻器的阻抗越大，该载波发光信号的电压降低的速度越快。

7.如权利要求4或5所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该晶体管的导通电阻越大，该载波发光信号的电压降低的速度越快。

8.如权利要求4或5所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该晶体管为一金属氧化物半导体场效晶体管。

9.如权利要求1所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该信号侦测器产生一控制信号，用以关闭发光二极管灯中的模拟电路。

10.如权利要求1所述的具快速放电的载波控制发光二极管灯，其特征在于，该发光二极管灯为点控的控制方式或同步的控制方式。

11.一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10中任一项所述的具快速放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一直流工作电力与该载波发光信号。

12.如权利要求11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，连接该电源线与该至少一个发光二极管灯；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。

13.如权利要求11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。

14.如权利要求11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，该稳压电容对该发光二极管灯提供该直流工作电力。

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