TW200944702A - Single LED string lighting - Google Patents

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200944702 六、發明說明： [相關申請案之對照參考資料] 本申請案主張2008年2月6日所提出之美國臨時專利申 請案序號第61/026, 581號及2008年2月19日所提出之美 國臨時專利申請案序號第61/029, 580號之優先權，每一美 國臨時專利申請案之名稱為「單LED串背景光可攜式電 腦」，在此以提及方式併入該等美國臨時專利申請案兩者之 整個内容。 r 〇 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於固態照明之領域，以及特別地，是有關於 一種由複數個串聯連接LED串所構成之LED串，每一 LED 串具有一受控旁路路徑。 【先前技術】 發光二極體（LEDs)’且特別是高強度及中強度LED串快速 地廣泛使用於照明應用中。具有總高亮度之LED在包括液晶 〇 顯示器（LCD)為基礎之監視器及電視（以下總稱為一矩陣顯 不器）的背光之數個應用與一般照明應用中係有用的β 在一大LCD矩陣顯示器中，及在大固態照明應用（諸如街 道照明）中，通常至少部分以複數串之串聯連接lED方式提 供該等LED，以便在一串故障之情況中，至少仍然輸出某些 光。每一 LED串之構成LED如此分享一共同電流。 為了提供一用於該矩陣顯示器之白光背光，通常使用兩個 098103454 4 200944702 基本技術中之一。在第一技術中，使用數串"白光"LED。該 等白光LED通常包括一具有磷光體之藍光LED，該鱗光體吸 收由該LED所發射之藍光及然後發射白光。在第二技術中， 。 相鄰設置個別數串彩色LED，以便它們的光組合被視為白 光。通吊，使用兩串綠光led’以平衡每一單紅光及藍光led 串0 在該兩種技術之任何一技術中，該數串LED在一具體例中 ❹係位於該矩陣顯示器之一端或一侧上，光係由一擴散板來擴 散，以呈現在s亥LCD後面。在另一具體例中，該等led係直 接位於該LCD後面，光係由一擴散板來擴散，以便避免熱點 (hot spots)。在彩色LED之情況中，需要一另外的混合器（該 混合器可以是該擴散板之部分），以確保不會個別觀看該等 彩色LED之光，而是將光混合以提供白光。光之白點係一要 控制之重要因素，以及在使用彩色LED之情況中，製造上之 ❹設計許多努力集中在需要維持一正確白點。 提供尚壳度之LED呈現順向電壓降（以Vf來表示）之範 圍’以及它們的亮度主要係為電流之函數。例如，適用於可 攜式電腦（諸如筆記型電腦）之⑽的製造#者表示一特定 尚壳度白光LED之Vf在20mA及25°C之LED接面溫度下係在 2.95伏特至3. 65伏特範圍，因此呈現大於±議之Vf的變 動。再者’該等LED之亮度係以接面溫度及老化之函數來變 化’通㊉隨著溫度之增加及老化之增加而呈現減少為電流函 098103454 5 200944702 數的亮度之。為了對一具有在斜對角測量上有至少25cm2 LCD矩陣顯示器的可攜式電腦提供背光照明，需要至少2〇 個（通常超過40個）LED。為了提供街道照明，在某些應用中 需要超過100個LED。 為了提供一平衡總亮度，控制不同LED串之電流成為大致 相等係重要的。在一具體例中，如K〇rcharz等人在2007 年2月19日所提出及2007年8月23日被公告成US 2007/0195025之名稱「電壓控制背光驅動器」的美國專利 申請案序號第11/676,313號（在此以提及方式併入它的整 個内容）所述，此由一與該等LED串之每一串串聯來設置之 受控耗電元件來完成。在另—具體例中，需要_，其中根 據LED之電與光特性，挑選或_該等led。因此，為了在 -共用電流下由-單電源操作複數個相似彩色⑽串，需要 在k預定範圍内之⑽的篩選，或者必須提供一耗電元 件’以降低因不同所造成之串_電壓差，以便產生 - j過該等LED串之每一串的等電流。這些解決方式中之任 加成本及/或消耗能量。為了使用複數個混合以提 、=之彩色LED串，另外需要〜色彩管理器，此進一步增 加成本。 可攜式電腦通常呈顼大銥圍 u帝、“ 大耗圍之可用輸入電壓。例如，當由 電池電源來操作時，守媸放 5 5伏特心" ㈣摘料㈣下降至約 5. 5伙特時必需是可操作的。當 、！由一電源轉接器連接至一 098103454 200944702 交流電源時’該可攜式電腦寸適當地操作於超過最低電池電 壓之電壓（通常高達28V DC)。因此’任何解決方式必須可 操作於廣泛的輸入電壓範圍。 具有在斜對角測量上有大於25cm之LCD矩陣顯示器的習 知技藝可攜式電腦呈現複數個短的LED串。每一 LED串需要 通常不大於60伏特DC之最大電壓。從廣泛範圍Dc輪入電 源可容易產生這樣的電壓，然而，要達成一實質上均勻背 ® 光，需要上述篩選與耗電解決方式中之一。 【發明内容】 於疋’本發明之一主要目的係要克服該習知技藝之至少 些缺點。在某些具體例中提供―種固態照明單元，該固= 明單元呈現-由複數段所構成之單LED串，其中每一段: 複數個LED所構成。對該等段之每—段提供—旁路^、 及一控制電路監控鮮⑽串之操作。在解段中之Γ呈 一開路狀狀情对，糾顧，藉此提供不+斷昭明。 在—具體例中，該固態照明單元提供一可攜式電腦之 光，其中該可攜式電腦呈現-在斜對角測量上有至少25< 2二矩陣顯示器。以一單串方式配置所有led，以有利; 去除多串間之LED電流的匹配之需要。 在-具體例中，由一升壓轉換器驅動該單串⑽，其中i 升塵轉換器呈現一雜合至該升壓轉換器之電感器的二: 繞組。該二次繞組在-單級中由5.5伏特至28伏特 098103454 7 200944702 同輸入電屢提供-適用以大於約別伏特沉之電塵驅動該單 ⑽串之高€塵。在另—具體射，提供—做為返驰式來實 施之升壓轉換器。 從下面圖式及敘述將使本發明之額外特徵及優點變得明 顯易知。 為了本發狀健了驗顯#何可^财發明，現在 將僅經由實施例來參考所附圖式，在所有圖式中相似符號表 示對應元件或部分。 現在特別詳細參考該等圖式，強調特點係經由實施例來表 不且只是為了本發明之較佳具體例的說明論述用，以及以提 ==有用且易於了解本發明之原理及概念態樣的敘 述之目標來呈現。有鐘於此，沒有試圖要 ^戶^者更詳細來顯示本發明之結構細節，伴隨該㈣ =2=該項技藝者明顯知道如何可以具體實施本發 【實施方式】 ^些具體例提供1固態照明單元 一由複數段所構成 』一月早π呈現 成。對該等段之每段係由複數個LED所構 控該單⑽串之操^ 旁路路徑’以及一控制電路監 況中，旁路該段，藉二該專段中之—呈現-開路狀態之情 藉此提供不中斷照明。 _/、體例中照…提供—可攜式電腦之背 200944702 光，其中該可攜式電腦呈現一在斜對角測量上有至少25cm 之LCD矩陣顯示器。以一單串方式配置所有LED，以有利於 去除多串間之LED電流的匹配之需要。 在一具體例中，由一升壓轉換器驅動該單串LED，其中該 升壓轉換器呈現一磁耦合至該升壓轉換器之電感器的二次 繞組。該二次繞組由5. 5伏特至28伏特DC之不同輸入電壓 提供一適用以在一單級中以大於約80伏特DC之電壓驅動該 ❹ 單LED串之兩電壓。在另一具體例中’提供一做為返馳式來 實施之升壓轉換器。 將描述關於一呈現一在斜對角測量上有至少25cm之顯示 器的可攜式電腦之詳細配置，然而，此絕不表示限定用。在 此所述之技術可同樣地應用至其它固態照明應用（包括但不 侷限於街道照明）。 在詳細說明本發明之至少一具體例前，了解到本發明之應 ❹用並非偈限於下面敘述所提出或該等圖式中所述之組件的 構造及配置之細節。本發明可應用至其它具體例或以不同方 式來貫施。並且，了解到在此所使用之措辭及術語係描述用 及不應該被視為限定用。 圖1描述一可攜式電腦10,該可攜式電腦10呈現一具有 25cm之最小對角線尺寸的液晶顯示器2〇，該液晶配合背光 係看得見的。因為高電壓之要求沒有經歷實質小於25cm之 螢幕所以該液晶顯示器最好是一矩陣顯示器及在此表示成 098103454 9 200944702 呈現有最小對角線尺寸。以-在下面將做進-步描述之單 串40的LED提供可識式電腦 10之背光，其中該等LED最好 疋白光LED單串係顯示成位於液晶顯示器之底部各 處’然而此絕不表示限定用。在另-具體例中’單串40係 位於一侧上、位於頂部各處、或者以一矩陣方式配置在液晶 顯示器2G之者面各處’而不超出本發明之範圍。可攜式電 腦10進一步呈現一用以接收從一交流電源所轉換成之電源 的插座50及一在缺少該交流電源之情況下所操作之電池 60。 圖2描述一用於固態照明之方法的一具體例之高層次流 程圖。在階段1000中，提供一像圖i之串40的單串。 最好，該單串LED係由白光LED所構成。在階段1010中， 將該單串白光LED分成數段，以及對每一段提供一旁路路 徑，以便在該段中之任何一 LED有一開路狀態的情況中該 單串之段的平衡持續導通電流及提供照明。這樣的旁路路徑 被描述於Peker等人在2007年1月8日所提出且在2〇〇7 年7月12日公告成為美國專利申請案公告序號第 2007/0159750 A1號之名稱「LED背光之錯誤偵測機構」的 美國專利申請案序號第11/620,753號（在此以提及方^併 入該美國專利申請案之整個内容）中，以及係有關於下面圖 3至圖6。可選擇地，該目前應用之旁路路徑係配置成用以 旁路複數個LED(界定為一 LED段），以及不是配置成用以旁 098103454 10 200944702 路個別LED。 在階段1020中，監控階段1000所提供之LED串或階段 1010之個別段的操作。在任何段呈現故障（例如，一開路狀 態）之情況十，由階段1〇1〇所提供之旁路路徑旁路該個別故 障段。 在任選階段1030中，該所提供之單串LED係配置成用以 對呈現25cm之最小對角線尺寸的整個液晶顯示器2〇提供一 ❹實質上均勻背光。 在任選階段1040令，配置階段10〇〇及1〇1〇之該單串的 該等段’以便在該等段中之—的開路狀態之情況中該等段 之平衡持續提供一實質上均勻背光。

在任選階段1050令，提供-大於或等於8〇伏特之沉電 麼’以驅動階段麵之該單串，該Dc f壓之提供係回應一 廣泛範賭人DG 。最好，該歧_輸人DC電壓係從 5·5伏特至28伏特。在-較佳具體例中，藉由在一下面關 於圖3至圖6所進—步描賴單級中升壓該廣泛範圍輸入 DC電壓’以提供該大於或等於8〇伏特之沉電廢。 圖3描述一固態照明配置刚之一具體例的高層次示意 圖，其中旁路路徑及—傳統升壓轉換器關係在-升壓控制 電路130之外部。固態照明配置1〇〇包括：一單串仙之白 光led，被分成一第一段11〇及一第二段12〇 •升壓控制電 匕括監控功旎135 ; -周圍光線感測器14〇 :一 098103454 11 200944702 160 ; —第二旁路路徑 極體D2 ;以及一感測電 升壓轉換器150 ; —第一旁路路徑 170 ; —任選PWM開關卯；一任選二 一升壓轉換器開關Q1 ; — 二極體D1 ;以及一輸出電 一對雙載子電晶體及一對 對雙載子電晶體及一對電 阻器R4。升壓轉換器15〇包括： 感測電阻器R1 ; —電感器L1 ; 一 谷器C3。第一旁路路徑16〇包括 電阻器。第二旁路路徑170包括— ，然而，此絕不表示 阻器。單串40係顯示成由兩段所構成 限定用，以及可以實施兩段以上，& ^ 貝 上而不超出本發明之範圍 最好，對每一段提供一個別旁路路徑。 Μ圍光線感測器140經由-電p且器分壓器網路及一滤波 電容器連接至控制電路13〇之-輪人（以ALS來表示），以及 配置成用以接收周圍光線。周圍光線感測器14〇進一步連接 至一電壓源（以VL來表示）。升壓轉換器15〇之電感器u 的第一端操作地連接至一廣泛範圍阢輸入電源（以VINpUT 來表示）及連接至控制電路130之一輸入（以να來表示）。 在一具體例中，該廣泛範圍DC輸入電源從& 5伏特pc變化 至28伏特DC。電感器L1之第二端連接至升壓轉換器開關 Q1之第一知及連接至·一極體之陽極。升壓轉換器開關qi 之第二端連接至控制電路130之一感測輸入（以IBS來表示） 及連接至電阻器R1之第一端。升壓轉換器開關Q1之控制端 連接至控制電路130之一輸出（以NDR來表示）。升壓轉換器 開關Q1被描述成為一 MOSFET，以及特別是描述成為一 098103454 12 200944702 丽0SFET’然而，此絕不表示限定用。電阻器耵之第二端連 接至一共用蠕以及連接至控制電路13〇之一共用參考端（以 PGND丧矣~ \ 表不）。二極體D1之陰極連接至電容器C3之第一端 及表不升壓轉換器150之輸出（以VLED來表示），以及操作 地連接至單串40之白光LED的第一端。 0第旁路路徑160包括一對雙載子電晶體，特別是橫跨 單串之第一段110來配置之一 PNP電晶體及一 NPN電晶 ❹，。第二料路徑17G包括—對雙载子電晶體，特別是橫跨 單串40之第一段12〇來配置之一 pNp電晶體及一腦電晶 體。固態照明配置⑽係描述成具有雙載子電晶體，然而， 此絕不表示限定用。在另—具體例中，以如上面以提及方式 戶賴入之Peker等人在謂年i月8日所提出之名稱「 背光之錯誤债測機構」的美國專利申請案序號第 11/620,753號所述之聲ET<其它元件來實施該等旁路路 參徑。感測電阻器R4之第一端連接至單串4〇之第二端及連接 至控制電路130之一電流感測輸入（以ISET來表示），以及 感測電阻器R4之第二端連接至一共用點，該共用點被描述 成但不限定於接地。任選PWM開關q2以它的控制端連接至 控制電路130之一輸出（以VG來表示）的方式配置成與單串 40串聯，最好設置在單串40之第二段12〇的末端與感測電 阻器R4間，以及當關閉時，配置成經由單串4〇導通電流， 以及當打開時，中斷經由單串40之電流流動。在實施任選 098103454 13 200944702 P龍開關Q2之情況中，單串40之第二端最好經由任選二極 體D2連接至控制電路之一電壓感測輸入（以仰來表八）1 電壓感測輸入能測量橫跨PWM開關Q2之電壓降。 控制電路⑽之-輸入（以DSEL來表示）可切換地連接至 電壓源VL與接地中之一。控制電路1加

ίου之一輸入（以FBST 來表示）可切換地直接連接至接地或經由一電阻器R5連接 至接地。經由-表示成PWM之輸入提供—pwM輸入信號至控 制電路13〇 ’以及經由-表示成EN之輪入提供一致能輸入 信號至控制電路130。進一步提供一表示成⑽之端以連 接至該共⑽’以及提供—赫成vu之端以連接電壓源 在操作中，轉換H 15〇升壓該_輸人DG電壓以 回應控制電路13〇，其中由橫跨電阻器R1之電壓降感測流 經升壓轉換器開關Q1之電流。升壓轉換器⑽之輸出獅 最好是大於或等於8G伏特DG。在—具體例中鶴係· ❹ 至210伏特DC。經由感測電阻器R4感測流經單串仙之電 机及將錢流與—參考電壓做比較。在—具體例中，該差異 被放大及用以調整升壓轉換關關Q1之卫作比或開啟時 間’以便維持_流經單串4()之固定電流。在另—具體例中， 該放大差異用以藉由調整流經Q2之電流（亦即’經由收之 文控電阻消餘何過多電流） ，以控制流經單串40之電流。 在1^樣的具_巾’由-刪控制迴路控制升壓轉換器150 098103454 14 200944702 之工作週期，以回應經由二極體卯在Q2之汲極上所感測之 電塵。控制升壓轉換器開關Q1之操作的頻率，以回應連接 至FBST之電阻器R5的數值。流經單串4〇之固定電流的數 值係可變的，以經由該ALS輸入回應周圍光線感測器14〇 之輸出。控制電路130係啟動的，以回應一在該M輸入上 之正輸入及進一步啟動來回應一在該pwM輸入上所接收之 輸入，以打開及關閉PWM開關Q2。 ❹ ㈣電路13Q之監控功㉟135進-步啟動，以監控流經感 測電阻器R4之電流’以及在該電流落在_預定最小值以下 之情況中，偵測到一開路狀態存在於單串4〇之第一段11〇 及第二段120中之一。回應該偵測開路狀態，控制電路130 二選-地操作第-旁路路#⑽及第二旁路路徑17〇，以便 ，電流流動’以旁路該呈現開路狀態之段，藉此使電流經由 單串40之剩餘作用段流經感測電阻器R4。第一旁路路徑⑽ ❹係配置成用以導通橫跨第一段11〇之電流，以回應控制電路 130之-輸出（以UBP來表示）’以橫跨第一旁路路徑⑽之 PNP電晶體的最小電壓降導通該電流，以回應第一旁路辭 16〇之卿電晶體的導通。第二旁路路# 1?〇係配置成用以 導通橫跨第二段120之電流，以回應控制電路13〇之一輸出 (以LBP來表示），以橫跨第二料之pNp電晶體的 最小電壓降導通該電流’以回應第二旁路路徑17〇之卿 電晶體的導通。如以上所述，在另一具體例中，以FET及特 098103454 15 200944702 別地是以M0SFET取代第一及第二旁路路徑wo及17〇之雙 載子電晶體，而不超出本發明之範圍。 上面已描述關於提供在控制電路13〇之控制下所操作之 主動旁路路徑，然而，此絕不表示限定用。在一替代具體例 中，如上面所併入之peker等人在2〇〇7年〗月8日所提出 且在2007年7月12日公告成為美國專利申請案公告序號第 2007/0159750 A1號之名稱「LED背光之錯誤偵測機構」的 美國專利申請案序號第11/620, 753號所述，提供一被動旁 路路徑。 圖4描过固態照明配置200之一具體例的高層次示意 圖’其中圖3之旁路路徑16〇及17〇的電晶體（被描述成為 一旁路電晶體區塊22Q)及圖3之升壓轉換器開關如係在一’ 控制電路210之内部（最好是在一多晶片模組中）。控制電路 210因而需要一最好約250伏特之高電壓開關Q1及構成旁 路電日日體區塊220之最好約25Q伏特的高電壓旁路電晶體。◎ 如以上所述，㈣電晶體區塊220可以由雙載子電晶體、FET 或M0SFET所構成，而不超出本發明之範圍。固態照明配置 在所有方面係相似於固態照明配置100，以及固態照明 纟所有方面之操作係相似ϋ態照明配置100之操 作0 '、 圖 描述-固態照明配置300之一具體例的高層次示意 圖其中一升壓轉換器310之電感器呈現-二次繞組。除了 098103454 16 200944702 圖3及4之升壓轉換器150與下面所要詳述之升壓轉換器 310間的差異之外，固態照明配置3〇〇在所有方面係相似^ 固態照明配置200,以及固態照明配置3〇〇在所有方面之操 作係相似於固態照明配置200之操作。升壓轉換器31〇包 括.一 2-繞組電感器，形成一具有N1及N2之繞組匝數的 變壓器T1 ; 一第一二極體D1 ; —第二二極體j)3 ; 一第一輸 出電谷器C3，一第一輸出電容器C4; 一感測電阻器ri ;以 ❹及一升壓轉換器開關Q1，位於一控制電路犯〇中。Ti之具 有匝數N1的繞組稱為一次繞組及τΐ之具有匝數N2的繞組 稱為二次繞組。 升壓轉換器310之變壓器T1的一次繞組之第一端操作地 連接至一廣泛範圍DC輸入電源。在一具體例中，該廣泛範 圍DC輸入電源係從5· 5伏特DC變化至28伏特DC。變壓器 T1之一次繞組的第一h連接至位於·—控制電路330内之升 © 壓轉換器開關Q1的第一端及連接至第一二極體D1之陽極。 升壓轉換器開關Q1之第二端連接至控制電路330之一感測 輸入（以IBS來表示）及連接至電阻器ri之第一端。升壓轉 換器開關Q1之控制端内部連接至控制電路330之邏輯電路 的一輸出（未顯示）。升壓轉換器開關Qi被描述成為一 MOSFET，以及特別是描述成為一 NMOSFET，然而，此絕不表 示限定用’以及可以一雙載子電晶體配置、一 FET或一 PMOSFET實施升壓轉換器開關，而不超出本發明之範圍。電 098103454 17 200944702 阻器R1之第二端連接至—共用點及連接至控制電路33〇之 一共用參考端（以PGND來表示）。D1之陰極連接至第一輸出 電容器C3之第一端、變壓器打之二次繞組的第一端及第二 輸出電谷器C4之第一端。第—電容器C3之第二端連接至該 共用鈿。變壓器T1之二次繞組的第二端連接至第二二極體 D3之陽極。第二二極體d3之陰極表示升壓轉換器33〇之輸 出（以VLED來表示）’且操作地連接至單串4〇之白光LED 的第一端及連接至第二輸出電容器C4之第二端。使變壓器 T1之一次及二次繞組磁耦合，其中配置它們的極性，以便 當關閉開關Q1時’變壓器T1之第一繞組（具有N1阻數）在 連接至開關Q1之端上相對於它的另一端具有一負電壓，同 時變壓器T1之第一繞組（具有N2匝數）在連接至㈡之端上 相對於它的另一端具有一正電壓。 在操作中，當關閉升壓轉換器開關Q〗時，電流流經變壓 器T1之一次繞組及流經升壓轉換器開關Q1至接地或該共用 端。在此時間間隔期間，二極體D1及D3係反向偏壓及不攜 帶電流。當打開升壓轉換器開關Q1時，二極體及])3係 順向偏壓及分別實施電容器C3及C4之充電。電壓VLED表 示橫跨第一輸出電容器C3及第二輸出電容器C4之電壓的總 和。假設橫跨電容器C3及C4之DC電壓係分別表示成Vc3 及V。4。可使Vc3及公式化成如下，其中N表示N2/N1 : 098103454 18 200944702

VLED + N.VIN

\ + N

Vc,

N

l + N (VLED-VIN) 方程式 流經二極體D1及D3之半仏士 士A, 方程式2 <干均電流係相同及等於該lEd 流。升壓轉換器開關卯及_ ¥電 W及一極體D1之DC反向阻隔電 相同及等於Vc3。使升壓鐘始„叫Μ Λ1 至係 至轉換裔開關則、二極體D1及二木 D3之反向阻隔電壓（分8，丨，、；π π 〜蛋艘 阳电Μ刀別以Vqi、Vd丨及Ν來表示）公 ❹ 如下。 A彳匕成

Vm= Vai= Vcs 方程式3 方程式3中之I係如由方程式i所算出。 vD3 =

N T+N (VLED + N VIN) 方程式4

電阻器R1提供對升壓轉換器開關Q1之限流保護，以及在由 電流模式控制來控制升壓轉換器開關Q1之開啟時間的情由 中提供流經升壓轉換器開關Q1之電流的電流感測。月况 有利的是，藉由選擇N2/N1之比率為大於丨，配署 一 思列0不 需要一高電壓升壓轉換器開關Q1，藉此降低成本。限制俨 跨Q1之電壓小於約6〇伏特。了解到Q1及旁路路徑16〇: 170之電晶體（被描述成為一雙載子電晶體區塊22〇)可能在 該控制電路330内，以做為一高電壓雙載子區塊，或者如上 關於圖3之配置1〇〇所述在控制電路330之外部。 圖6描述一包括一返驰式轉換器410之固態照明配置400 098103454 19 200944702 的一具體例之高層次示意圖。 除了圖3及4之升壓轉換器150與下面所詳述之返馳式轉 換器410間的差異之外，固態照明配置400在所有方面係相 似於固態照明配置1〇〇及200，以及固態照明配置4〇〇在所 有方面之操作係相似於固態照明配置100及200之操作。返 驰式轉換器410包括：一 2-繞組電感器’構成一具有繞組 匝數N1及N2之變壓器T1; 一二極體D1;—輸出電容器C3; 一感測電阻器R1 ;以及一電子受控開關Q1，位於一控制電 路430之外部。變壓器T1之具有匝數N1的繞組稱為一次繞 組及變壓器T1之具有匝數N2的繞組稱為二次繞組。 返驰式轉換器410之變壓器T1的一次繞組之第一端操作 地連接至廣/乏耗圍DC輸入電源。在一具體例中，該廣泛 範圍DC輸入電源係從5. 5伏特DC變化至28伏特DC。變壓 器T1之一次繞組的第二端連接至位於控制電路430外部之 升壓轉換器開關Q1的第一端。升壓轉換器開關以之第二端 連接至控制電路430之一感測輸入（以ibs來表示）及連接至 電阻器R1之第一端。升壓轉換器開關Q1之控制端連接至控 制電路430之邏輯電路的一輸出（以來表示）。升壓轉換 器開關Q1被描述成為一 MOSFET,以及特別是描述成為一 醒OSFET，然而，此絕不表示限定用，以及可以一雙載子電 晶體配置、一 FET或一 PMOSFET實施升壓轉換器開關，而不 超出本發明之範圍。電阻器R1之第二端連接至一共用點及 098103454 20 200944702 連接至控制電路430之一共用參考端（以PGND來表示）。 變壓器T1之二次繞組的第一端連接至該共用端，變壓器 τι之二次繞組的第二端連接至二極體D1之陽極。二極體Di 之陰極表示返馳式轉換器410之輸出（以VLED來表示），以 及操作地連接至橫跨輸出電容器C3之單串40的白光LED 之第一端。使變壓器τι之一次及二次繞組磁輕合’其中配 置它們的極性，以便當關閉升壓轉換器開關卯時，使二極 ❹體D1反向偏壓。 在操作中，當關閉升壓轉換器開關Q1時，電流流經變壓 器T1之一次繞組及流經升壓轉換器開關Q1至經由電阻器 R1而接地或該共用端。在此時間間隔期間，二極體D1係反 向偏壓及不攜帶電流。當打開升壓轉換器開關Q1時，二極 體D1係順向偏壓及實施輸出電容器C3之充電。藉由匝數比 N2/M1從電壓VIN升壓電壓VLEJ)。電阻器R1提供經過升壓 ©轉換器開關Q1之限流保護，以及在由電流模式控制來控制 升壓轉換器開關Q1之開啟時間的情況中進一步提供對^經 升壓轉換器開關Q1之電流的電流感測。 察制在個別㈣狀上下文巾為了清楚卿述之本發 曰月的某些特徵亦可以組合方式提供於單一具體例中。城 地，亦可以個別地或峰何適t子組合方式提供在單一具體 例之上下文中為了簡潔所描述之本發明的各種特徵。、 除非另外界定，在此所使用之所有技術及科學術語具有相 098103454 ^ 200944702 同於本發明所屬之一般技藝中之一所通常了解之意思。雖然 可在本發明之實施或測試中使用相似或等同於在此所述之 方法，但疋在此描述合適方法。 以提及方式併入在此所提及之所有刊物、專利申請案、專 利及其它參考資料之全部。在衝突之情況中，該專利說明書 (包括疋義）將占優勢。此外，材料、方法及實施例係描述用 而不是意欲做為限定用。 熟習該項技藝者將察覺到本發明並非侷限於上面所特別 顯示及描述者。更確切地說，本發明之範圍係以所附申請專 利範圍來界定及包括上面所述之各種特徵之組合及子組合 以及熟習該項技藝者在讀取先前敘述時可想到且不在該習 知技藝中之匕們的變更及修改。 【圖式簡單說明】 圖1描述現一固態照明單元之可攜式電腦的一示範 性具體例’該固態照明單元係由—單LED串所構成； 圖2描述—提供固態照明之方法的—具體例之高層次流 程圖； 圖3描述―固態照明配置之—示祕具體例的高層次示 思圖’其中旁路路徑及__傳統升麗轉換器開關係在升壓控制 電路之外部； 圖4描述-固態照明配置之—示範性具體例的高層次示 意圖’其中旁路路控及一傳統升壓轉換器開關係在升壓控制 098103454 22 200944702 電路之内部； 圖 5描述一固態照明配置之一示範性具體例的高層次示 意圖 ，其中升壓轉換器之電感器呈現一二次繞組；以及 •圖 6描述一包括一返馳式轉換器之固態照明配置的一示 範性具體例之高層次示意圖。 【主要元件符號說明】 10 可攜式電腦 φ 20 液晶顯示器 40 單串 50 插座 60 電池 100 固態照明配置 110 第一段 120 第二段 _ 130 升壓控制電路 135 監控功能 140 周圍光線感測器 150 升壓轉換器 160 第一旁路路徑 170 第二旁路路徑 200 固態照明配置 210 控制電路 098103454 23 200944702 • 220 旁路電晶體區塊 300 固態照明配置 310 升壓轉換器 330 控制電路 400 固態照明配置 410 返馳式轉換器 430 控制電路 C3 輸出電容器 C4 輸出電容器 D1 二極體 D2 任選二極體 D3 二極體 LI 電感器 N1 繞組匝數 N2 繞組匝數 Q1 升壓轉換器開關（電子受控開關） Q2 任選PWM開關 R1 感測電阻器 R4 感測電阻器 R5 電阻器 T1 變壓器

098103454 24

Claims (1)

1. ζυυ^44702 七、申請專利範圍： 1.-種固態照明單元，包括· —控制電路； · 一單串之發光二極體，誃 包括複數個發光二極體；7串係由複數段所構成，每1 複數個旁路路徑，每〜 ❹ 個旁路路徑之每一旁〜路路徑回應該控制電路，該複數 定段提供旁路， _配置成用以對該複數後之1 其中該控制電路描& 路狀態複數段之―特顺的1 藉此經旁路路徑， 單cnr*1項之固態照明單元’其中，配置該 之情況㈣狀雕蝴路狀態 ❿ 括· h專利園第1或2項之固態照明單元，進-步包 升屋轉換II，包括—具有__雜合二次繞組之電感器， =次燒阻與該相轉換H之輸出相關， 器早串之發光二極體係配置成用以接收該升壓轉換 4.,申請專利範園第3項之固態照明單元，進-步包括一 、。單串之發光二極體串接之電流感測器，該控制電路配置 098103454 25 200944702 成用以控制該升壓轉換器，以回應一由該電流感測器所感測 之流經該單串之發光二極體的電流。 5. 如申請專利範圍第1項之固態照明單元，進一步包括： 一升壓轉換器，該單串之發光二極體配置成用以接收該升 壓轉換器之輸出， 其中該升壓轉換器包括： 一電感器； 一第一電子受控開關，回應該控制電路，以及當該第一電 子受控開關係關閉時，配置成用以經由該電感器汲取電流； 以及 一第一二極體，該第一二極體之第一端耦接至該電感器及 該第一電子受控開關，以及當該第一電子受控開關係打開 時，配置成用以傳遞來自該電感器之電流。 6. 如申請專利範圍第5項之固態照明單元，進一步包括一 第二電子受控開關，配置成與該單串之發光二極體串接及回 應該控制電路之一輸出，該第二電子受控開關在關閉時，能 使電流流經該單串之發光二極體，以及在打開時，阻隔電流 流經該單串之發光二極體。 7. 如申請專利範圍第5或6項之固態照明單元，其中該電 感器係由一 2-繞組耦合電感器所構成，以及其中該2-繞組 耦合電感器之一次繞組連接至該第一電子受控開關，以及 其中該升壓轉換器進一步包括一第二二極體，該第二二極 098103454 26 200944702 體之第一端耦接至該2-繞組耦合電感器之二次繞組的第一 端，以及 其中該第一二極體之第二端連接至該二次繞組之第二 端，以及其中該配置成用以接收該升壓轉換器之輸出的單串 之發光二極體耦接至該第二二極體之第二端。 8. 如申請專利範圍第7項之固態照明單元，進一步包括一 第一電容器及一第二電容器，該第一電容器之第一端連接至 φ 該第一二極體之第二端，該第一電容器之第二端連接至一電 氣共用點，該第二電容器連接於該第一電容器之第一端與該 第二二極體之第二端間。 9. 如申請專利範圍第5或6項之固態照明單元，進一步包 括： 一第二二極體； 一第一電容器；以及 ⑩ 一第二電容器， 其中該電感器係由一 2-繞組耦合電感器所構成，以及其 中該2-繞組耦合電感器之一次繞組的第一端耦接至該第一 電子受控開關，以及其中該第一二極體之陽極耦接至該一次 繞組之第一端及該第一二極體之陰極耦接至該2-繞組耦合 電感器之二次繞組的第一端，以及其中該第二二極體之陽極 連接至該2-繞組耦合電感器之二次繞組的第二端，以及其 中該第一電容器之第一端耦接至該第一二極體之陰極及該 098103454 27 200944702 以及其中該第二 二二極體之陰極 第：電容器之第二端耦接至一電氣共用點， 電容器輕接於該第—二極體之陰極與該第 間’以及 第二二極體之陰極，藉此接 該單串之發光二極體耦接至該 收該升壓轉換器之輪出。 申明專利範圍第5或6項之固態照明單元，其中， 該升壓轉換器提供—超過8G伏特Dc之電愿。

   ;U.如巾請專利範圍第1或2項之固態照明單元，其中， 、，單串之發光—極體係配置成為—用於—液晶顯示器之背 光’該液晶顯示器呈現25公分之最小對角線尺寸。 12. 如申响專利範圍第u項之固態照明單元其中該單 串之發光二極體係由白光發光二極體所構成。 13. —種提供固態為基礎之光的方法該方法包括： 提供一單串之發光二極體；

   劃分該所提供之單串成複數段 ，每一段包括複數個發光二 極體； 提供一旁路路徑給該等段之每一段，以便在該等段中之一 的至少一白光發光二極體之任何一者為一開路狀態的情況 中，該等段之平衡藉由關閉該個別旁路路徑以持續導通電 流， 監控該所提供單串之發光二鋪祕作；以及 在該複數財之―的—開路㈣之情況t ’旁路該至現該 098103454 28 200944702 開路狀態之段。 14.如申請專利範圍第13項之方法，進一步包括： 配置該等段，以便在該段之開路狀態的情況中，該等段之 平衡提供一實質上均勻背光照明。 - 15.如申請專利範圍第13或14項之方法，進一步包括： 接收一廣泛範圍輸入電壓； 升壓該接收廣泛範圍輸入電壓；以及 φ 提供一直流電壓至該單串之發光二極體，藉此產生光。 16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，該廣泛範圍輸 入電壓包括在5. 5伏特至28伏特範圍之電壓。’ 17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中，在一單級中完 成該升壓之步驟。 18. 如申請專利範圍第15項之方法，其中藉由提供一呈現 一 2-繞組耦合電感器之升壓轉換器來完成該升壓之步驟。 φ 19.如申請專利範圍第13項之方法，進一步包括： 配置該所提供單串之發光二極體成為一用於一液晶顯示 器之背光，該液晶顯示器呈現25公分之最小對角線尺寸。 20. —種可攜式電腦，呈現一顯示器，該可攜式電腦包括： 一單串之白光發光二極體，配置成用以提供該顯示器用之 背光，該顯示器呈現25公分之最小對角線尺寸；以及 用以提供一至少80伏特之直流電壓之手段，以驅動該所 提供之單串。 098103454 29