TW201351728A - 適用於發光二極體的控制器以及相關之發光模組 - Google Patents

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Abstract

一種適用發光二極體的控制器以及相關之發光模組。一示例的控制器包含有一高電壓源端以及一低電壓源端、一主開關電路、一上連接端以及一下連接端、以及一管理電路。該主開關電路耦接至該高電壓源端與該低電源端之間，具有一二極體控制端，可連接至一發光二極體。該管理電路耦接至該主開關電路，架構來可透過該上連接端跟一上游控制模組之一下連接端溝通，並可透過該下連接端跟一下游控制模組之一上連接端溝通。該管理電路可操作於數個操作狀態其中之一。

Description

適用於發光二極體的控制器以及相關之發光模組
本發明係相關於一種關於發光二極體(light-emitting diode，LED)的控制器以及發光模組。
對於講究節能減碳的這個時代而言，發光二極體已經是廣為使用的一種光源。舉例來說，相較於60瓦的鎢絲燈泡而言，LED的使用壽命大約是50倍。這樣長的使用壽命讓LED燈非常適合使用在更換燈泡非常困難的地方。另一方面，LED燈的發光效率大約是鎢絲燈泡的10倍，螢光燈的兩倍。從LED燈有這些優點來看，LED燈應漸漸地會取代其他種燈具。
要讓消費大眾採用LED燈，有一些條件需要克服。舉例來說，能源之星(energy star)-一種美國環境保護局(U.S.Environmental Protection Agency)與美國能源部(U.S.Department of Energy)所協定的規範-規定燈具之功因(power factor)需要有0.7以上。而且，LED燈也需要夠便宜，才能夠讓消費大眾有動機與能力去替換當下所使用的其他種燈具。
目前傳統LED燈中的驅動電源，是先將交流市電整流成一直流電源，然後再轉換成適合LED的驅動電壓的直流電源。這樣的驅動電源一般至少需要有昂貴的一個電感元件(可能是變壓器)以及一個輸出電解電容。為了避免高溫影響電解電容的品質，LED燈不得不採用複雜昂貴的的機構去解決散熱的問題。因此，傳統LED燈變的相當的昂貴，難以吸引消費者的購買。
本發明之一實施例提供一種用於發光二極體的控制器。該控制 器包含有一高電壓源端以及一低電壓源端、一主開關電路、一上連接端以及一下連接端、以及一管理電路。該主開關電路耦接至該高電壓源端與該低電源端之間，具有一二極體控制端，可連接至一發光二極體。該管理電路耦接至該主開關電路，架構來可透過該上連接端跟一上游控制模組之一下連接端溝通，並可透過該下連接端跟一下游控制模組之一上連接端溝通。該管理電路可操作於數個操作狀態其中之一。
本發明之一實施例提供一種發光模組。該發光模組包含有複數個發光裝置，可串接於一高主電壓源與一低主電壓源之間，構成一串列(string)。每一發光裝置包含有至少一發光二極體以及一控制器。該控制器有一高電壓源端、一低電壓源端、一上連接端以及一下連接端。該控制器具有一主開關電路，耦接至該高電壓源端與該低電源端之間。該主開關電路有一二極體控制端，連接至該發光二極體。該控制器具有一管理電路，耦接至該主開關電路，架構來可透過該上連接端跟一上游控制模組之一下連接端溝通，可透過該下連接端跟一下游控制模組之一上連接端溝通。該管理電路可操作於數個操作狀態其中之一。
第1圖顯示依據本發明所實施的一發光模組。發光模組10包含有一橋式整流器(bridge rectifier)12，用以將交流市電AC全橋整流成一直流線電源VLINE以及一接地線。直流線電源VLINE的電壓大於接地線的電壓。串接於直流線電源VLINE與接地線之間的有N個發光裝置161~16N，構成一串列。發光裝置16n為發光裝置16n+1的上游，因發光裝置16n比起發光裝置16n+1，比較靠近直流線電源VLINE。相反的，發光裝置16n+1為發光裝置16n的下游。
在此實施例中，每個發光裝置16n具有四個端點：高電壓源端VCC、低電壓源端VG、上連接端OD、以及下連接端ID。從發光裝置16n來看，其高電壓源端VCC連接到上游發光裝置16n-1的低電壓 源端VG；其低電壓源端VG連接到下游發光裝置16n+1的高電壓源端VCC；其上連接端OD連接到上游發光裝置16n-1的下連接端ID；以及其下連接端ID連接到下游發光裝置16n+1的上連接端OD。最上游的發光裝置161之高電壓源端VCC與上連接端OD都連接到直流線電源VLINE。最下游的發光裝置16N之低電壓源端VG與下連接端ID都連接到接地線。
第2圖舉例發光裝置16，其可以是第1圖中的發光裝置161~16N的其中之一。發光裝置16具有發光二極體22與控制器24。控制器24具有四個端點分別對應發光裝置16的高電壓源端VCC、低電壓源端VG、上連接端OD、以及下連接端ID。控制器24更具有二極體控制端LED。而發光二極體22連接在高電壓源端VCC與二極體控制端LED之間。在一實施例中，控制器24可以是一積體電路，其只有5個接腳(pin)：VCC、VG、OD、ID與LED。在另一個實施例中，控制器24可以有更多的接腳。
控制器24具有主開關電路18與管理電路20。主開關電路18耦接在高電壓源端VCC與低電壓源端VG之間，且透過二極體控制端LED耦接到發光二極體22。管理電路20耦接至主開關電路18，架構來可透過上連接端OD跟一上游發光裝置之一下連接端ID溝通，且可透過下連接端ID跟一下游發光裝置之一上連接端OD溝通。管理電路20具有記憶體，可以記憶當下控制器24操作於數個操作狀態的其中之一。
在一實施例中，這些操作狀態包含有一開路狀態以及一短路狀態。第3A圖與第3B圖分別顯示在開路狀態以及短路狀態時，主開關電路18的行為。如同第3A圖所示，當下操作狀態是開路狀態時，管理電路20使主開關電路18提供定電流ILED於二極體控制端LED與低電壓源端VG之間。定電流ILED會流經發光二極體22，使發光二極體22發亮。此時，主開關電路18對於高電壓源端VCC呈現高阻抗，所以大約沒有電流從高電壓源端VCC流入主開關電路18。如同第3B圖所示，當下操作狀態是短路狀態時， 管理電路20使主開關電路18提供定電流IByPass於高電壓源端VCC與低電壓源端VG之間，且使主開關電路18的二極體控制端LED為高阻抗。所以，此時因為大致沒有電流流過發光二極體22，所以發光二極體22不發亮。在一實施例中，定電流ILED與定電流IByPass的電流值相同。在另一實施例中，兩者的電流值可以不同，視電路設計而定。
第4圖以四個發光裝置161~164當成一串列為例，說明當直流線電源VLINE電壓變化時，每個發光裝置之操作狀態的改變。在第4圖中，一發光裝置標示為”Short”，表示其操作於短路狀態；標示為”Open”，表示其操作於開路狀態。假定當下的直流線電源VLINE使發光裝置161與162操作於短路狀態，而發光裝置163與164操作於開路狀態，如同第4圖之中間部分所示。當直流線電源VLINE下降到一定程度時，透過發光裝置162與163之間的溝通，發光裝置163的操作狀態，會從開路狀態轉變為短路狀態，如同第4圖之左邊部分所示。此時，只有發光裝置164中的發光二極體發光。當直流線電源VLINE上升到一定程度時，透過發光裝置162與163之間的溝通，發光裝置162的操作狀態，會從短路狀態轉變為開路狀態，如同第4圖之右邊部分所示。此時，發光裝置162、163與164中的發光二極體發光。至於發光裝置之間的溝通方法，將稍後說明。
從第4圖的操作狀態改變可以發現，隨著直流線電源VLINE的電壓上升，串聯發光的發光二極體數量也會由串列之下游往上游依序增加。這樣的行為模式可以降低電能損耗，增加發光二極體的發光效率。這樣的行為模式能使整個發光模組也達到高功因。另一方面，由第1圖可以發現，發光模組10並不需要有任何的變壓器或是電源轉換器，所以發光模組10的成本可以相當的便宜。
第5圖舉例了控制器24中的一些信號與裝置。管理電路20具有上連接電路62、下連接電路68、記憶體80ID、80OD與80DOWN。記憶體80ID、80OD與80DOWN分別提供記憶信號SID、SOD與SDOWN，其邏輯值大致分別代表主開關電路18的開路或關路狀態、呼叫上 游管理電路與否、以及呼叫下游管理電路與否。主開關電路18接受信號SID，據以操作於第3A圖的開路狀態或是第3B圖的短路狀態。主開關電路18也提供了信號SFull，以告知管理電路20當下高電壓源端VCC與低電壓源端VG所提供的能量是否足夠使發光二極體發光。
管理電路20可以透過上連接端OD跟一上游控制模組之管理電路溝通。第6圖舉例了一下游管理電路20DownStream中，驅動上連接端OD的上連接電路62，以及一上游管理電路20UpStream中，驅動下連接端ID的下連接電路68。上連接電路62具有電阻64與開關66，串聯於上連接端OD與低電壓源端VG之間。下連接電路68有電阻70與開關72，並聯於高電壓源端VCC與下連接端ID之間。當開關66為短路時，下游管理電路20DownStream可以偵測信號SOutSense的電壓，來辨認上游管理電路20UpStream中開關72為開路或是短路。當開關72為開路時，上游管理電路20UpStream可以偵測信號SInSense的電壓，來辨認下游管理電路20DowenStream中開關66是開路還是短路。因此，上游管理電路20UpStream與下游管理電路20DownStream可以雙向溝通，傳遞數位信號。
第7圖顯示一種使用於控制器24中的控制方法。請一同參照第5圖與第6圖。控制方法從步驟100開始。步驟102檢查高電壓源端VCC與低電壓源端VG之間的操作電壓VDrop是否足夠控制器24的穩定操作。如果操作電壓VDrop不足(在第7圖中為小於5V)，則步驟104持續重置(reset)記憶體80ID、80OD與80DOWN，使信號SID、SOD與SDOWN的邏輯值都為0。步驟106檢查操作電壓VDrop是否過高(在第7圖中跟38V作比較)。如果過高，則控制器24將操作電壓VDrop箝制在一個安全值內，預防操作電壓VDROP過高導致控制器24毀損。步驟110檢查信號SInSense的電壓。如果信號SInSense的電壓表示了一下游控制器中的開關66是短路。這意味著下游控制器正在呼叫控制器24(步驟112的是)，則步驟114設定記憶體80ID，所以信號SID的邏輯值變成1。此時，控制器24操作於開路 狀態，發光二極體應該要發光。透過信號SFull，步驟116可以得知當下操作電壓VDrop是否已經有足夠能量讓上游發光裝置發光。當操作電壓VDrop有足夠能量時(步驟116的是)，步驟118使信號SOD的邏輯值變成1，準備呼叫上游控制器。
步驟120檢查信號SOD的邏輯值。如果信號SOD為1，步驟122透過信號SUpWard，使開關66短路，來呼叫上游控制器。步驟124檢查三件事。第一件事為控制器24是否為開路狀態的控制器中，最上游的那一個。這可以透過檢查信號SOutSense的電壓，來辨識上游控制器是否正在呼叫控制器24而得知。第二件事是操作電壓VDrop是否依然有足夠能量，可以透過信號SFull而得知。第三件事則是信號SID是否為1，也就是控制器24是否操作在開路狀態。當這三件事都符合時，步驟126將信號SDOWN設定為1。
步驟128檢查信號SDOWN的邏輯值。如果信號SDOWN為1，步驟130使信號SID與SOD都轉變成0。步驟130同時透過信號SDownward，使第6圖中的開關72短路，用以呼叫下游控制器。步驟102接在步驟130之後，重新檢查操作電壓VDROP。
經過電路模擬後可以發現，第4圖中控制器的操作狀態變化確實可以達成。因此，本發明的實施例可以達成增加發光效率、高功因、以及產品便宜的優點。
雖然第6圖以開關66與72的短路或開路，來作為上下兩個控制器的呼叫溝通方法，但是本發明並不限於此。業界具有普通技術之人士能夠依據以上實施例的教導與精神，推知其他種可以適用於兩個控制器的呼叫溝通方法。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧發光模組
12‧‧‧橋式整流器
16、161~16N‧‧‧發光裝置
18‧‧‧主開關電路
20‧‧‧管理電路
22‧‧‧發光二極體
24‧‧‧控制器
62‧‧‧上連接電路
64‧‧‧電阻
66‧‧‧開關
68‧‧‧下連接電路
70‧‧‧電阻
72‧‧‧開關
80ID、80OD、80DOWN‧‧‧記憶體
100~130‧‧‧步驟
AC‧‧‧交流市電
IByPass‧‧‧定電流
ID‧‧‧下連接端
ILED‧‧‧定電流
LED‧‧‧二極體控制端
OD‧‧‧上連接端
SDOWN、SDownward、SFull、SID、SInSense、SOD、SOutSense、SUpward‧‧‧信號
VCC‧‧‧高電壓源端
VDrop‧‧‧操作電壓
VG‧‧‧低電壓源端
VLINE‧‧‧直流線電源
第1圖顯示依據本發明所實施的一發光模組； 第2圖舉例一發光裝置；第3A圖與第3B圖分別顯示在開路狀態以及短路狀態時，一主開關電路的行為；第4圖說明當直流線電源VLINE電壓變化時，每個發光裝置之操作狀態的改變；第5圖舉例了一控制器中的一些信號與裝置；第6圖舉例了一上連接電路以及一下連接電路；以及第7圖顯示一種使用於控制器24中的控制方法。。
16‧‧‧發光裝置
18‧‧‧主開關電路
20‧‧‧管理電路
22‧‧‧發光二極體
24‧‧‧控制器
ID‧‧‧下連接端
LED‧‧‧二極體控制端
OD‧‧‧上連接端
VCC‧‧‧高電壓源端
VG‧‧‧低電壓源端

Claims (10)

  1. 一種適用於發光二極體(light emitting module)的控制器，包含有：一高電壓源端以及一低電壓源端；一主開關電路，耦接至該高電壓源端與該低電源端之間，具有一二極體控制端，可連接至一發光二極體；一上連接端以及一下連接端；以及一管理電路，耦接至該主開關電路，架構來可透過該上連接端跟一上游控制模組之一下連接端溝通，可透過該下連接端跟一下游控制模組之一上連接端溝通；其中，該管理電路可操作於數個操作狀態其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該等操作狀態包含有一開路狀態，該管理電路使流經該發光二極體之一二極體電流大約為一預設值，使該發光二極體發光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該等狀態包含有一短路狀態，該管理電路使流經該發光二極體之一二極體電流大約為零，且使該高電壓源端透過該管理電路流到該低電壓源端之一旁路電流為一預設值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該主開關電路包 含有一定電流源，與該發光二極體發光串接於該高電壓源端與該低電壓源端之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該主開關電路提供給該管理電路資訊，以決定該管理電路之一當下操作狀態。
  6. 一種發光模組，包含有：複數個發光裝置，可串接於一高主電壓源與一低主電壓源之間，構成一串列(string)，每一發光裝置包含有：至少一發光二極體；以及一控制器，包含有：一高電壓源端以及一低電壓源端；一主開關電路，耦接至該高電壓源端與該低電源端之間，具有一二極體控制端，連接至該發光二極體；一上連接端以及一下連接端；以及一管理電路，耦接至該主開關電路，架構來可透過該上連接端跟一上游控制模組之一下連接端溝通，可透過該下連接端跟一下游控制模組之一上連接端溝通；其中，該管理電路可操作於數個操作狀態其中之一。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光模組，其中，該等操作狀態包含有一開路狀態，該管理電路使流經該發光二極體之一二極體 電流大約為一預設值，使該發光二極體發光。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之發光模組，其中，該等狀態包含有一短路狀態，該管理電路使流經該發光二極體之一二極體電流大約為零，且使該高電壓源端透過該管理電路流到該低電壓源端之一旁路電流為一預設值。。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之發光模組，其中，當該高主電壓源與該低主電壓源之間的一跨壓上升時，該等發光裝置依照一固定順序，依序發光。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之發光模組，其中，該主開關電路包含有一定電流源，與該發光二極體發光串接於該高電壓源端與該低電壓源端之間。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI496507B (zh) * 2014-05-20 2015-08-11 Maintech Semiconductor Inc 發光二極體電路及其驅動方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891339B2 (en) * 2002-09-19 2005-05-10 International Rectifier Corporation Adaptive CFL control circuit
KR100597307B1 (ko) * 2004-07-09 2006-07-04 주식회사 현대오토넷 카오디오의 로드조명회로
JP4645149B2 (ja) * 2004-10-21 2011-03-09 パナソニック電工株式会社 発光ダイオード点灯装置及びこれを用いた照明器具
JP2006135227A (ja) * 2004-11-09 2006-05-25 Funai Electric Co Ltd 発光ダイオードの点灯回路および制御方法
CN2935706Y (zh) * 2006-04-28 2007-08-15 光阳工业股份有限公司 发光二极管车灯控制装置
RU2428822C2 (ru) * 2006-10-06 2011-09-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Матрица световых элементов с управляемыми источниками тока и способ действия
US8488353B2 (en) * 2007-10-31 2013-07-16 International Rectifier Corporation Control integrated circuit with combined output and input
CN201282585Y (zh) * 2008-10-24 2009-07-29 常州星宇车灯股份有限公司 汽车led前照灯驱动器
TWI423726B (zh) * 2009-12-02 2014-01-11 Aussmak Optoelectronic Corp 發光裝置
CN202005030U (zh) * 2011-03-10 2011-10-05 广东九联科技股份有限公司 一种新型led照明驱动电源
TWM422264U (en) * 2011-08-02 2012-02-01 Excelliance Mos Corp Driving device of light emitting diode and light apparatus

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