TW201503757A - 具備多級驅動階段之發光二極體照明裝置 - Google Patents

Abstract

發光二極體照明裝置具備多級驅動階段。第一級驅動階段包含由第一電流驅動之第一發光元件、由第二電流驅動之第二發光元件、用來導通第三電流之路徑控制器、用來調節第一電流之第一電流控制器，以及用來調節第二電流之第二電流控制器。第二級驅動階段包含第三電流控制器，串聯於第一級驅動階段，用來導通和調節第四電流。當第一路徑控制器呈關閉時，第三電流之值為0，且第四電流之值為第一電流和第二電流之值的總和。當第一路徑控制器呈開啟時，第一至第四電流具相同值。

Description

具備多級驅動階段之發光二極體照明裝置

本發明相關於一種具備多級驅動階段之發光二極體照明裝置，尤指一種具備多級驅動階段以提供大操作電壓範圍且不會造成閃爍或光線不均勻之發光二極體照明裝置。

相較於傳統的白熾燈泡，發光二極體(light emitting diode,LED)具有耗電量低、元件壽命長、體積小、無須暖燈時間和反應速度快等優點，並可配合應用需求而製成極小或陣列式的元件。除了戶外顯示器、交通號誌燈之外、各種消費性電子產品，例如行動電話、筆記型電腦或電視的液晶顯示螢幕背光源之外，發光二極體亦廣泛地被應用於各種室內室外照明裝置，以取代日光燈管或白熾燈泡等。

在交流電源直接驅動的照明應用中，由於發光二極體係為一電流驅動元件，其發光亮度與驅動電流之大小成正比，為了達到高亮度和亮度均勻的要求，往往需要使用許多串接之發光二極體來提供足夠光源。在習知發光二極體照明裝置之驅動方法中，串接之發光二極體會以多級驅動以增加可操作電壓範圍。由於較常導通之發光二極體老化速度較快，容易影響光線均勻度。此外，當整流交流電壓過低時，可能無法導通所有的串接發光二極體，如此會造成 閃爍(flicker)。因此，需要一種能夠增加可操作電壓範圍且不會造成閃爍或光線不均勻之發光二極體照明裝置。

本發明提供一種具備多級驅動階段之發光二極體照明裝置，其包含一第一級驅動階段和一第二級驅動階段。該第一級驅動階段包含一第一發光元件，其依據一第一電流來提供光源；一第二發光元件，其依據一第二電流來提供光源；一第一電流控制器，串聯於該第一發光元件，用來調節該第一電流以使該第一電流之值不超過一第一值；一第二電流控制器，串聯於該第二發光元件，用來調節該第二電流以使該第二電流之值不超過一第二值；以及一第一路徑控制器，用來導通一第三電流，其包含一第一端，耦接於該第二發光元件和該第二電流控制器之間；以及一第二端，耦接於該第一電流控制器。該第二級驅動階段包含一第三電流控制器，串聯於該第一級驅動階段，用來導通和調節一第四電流以使該第四電流之值不超過一第三值。

100、200‧‧‧發光二極體照明裝置

110‧‧‧電源供應電路

112‧‧‧橋式整流器

A₁~A_N、B₁~B_N‧‧‧發光裝置

CCA₁~CCA_N、CCA₁’~CCA_N’‧‧‧第一類型電流控制器

CCB₁~CCB_N‧‧‧第二類型電流控制器

CC_N+1‧‧‧第三類型電流控制器

UNA₁~UNA_N、UNA₁’~UNA_N’‧‧‧電流偵測和控制單元

UNB₁~UNB_N‧‧‧電壓偵測和控制單元

UN_N+1‧‧‧偵測和控制單元

D₁~D_N‧‧‧路徑控制器

ST₁~ST_N+1‧‧‧驅動階段

ISA₁~ISA_N、ISA₁’~ISA_N’、ISB₁~ISB_N、IS_N+1‧‧‧可調式電流源

第1圖為本發明實施例中一發光二極體照明裝置之示意圖。

第2圖至第6圖為本發明發光二極體照明裝置之各驅動階段運作時之示意圖。

第7圖為本發明實施例發光二極體照明裝置100在運作時之示意圖。

第8圖為本發明其它實施例中一發光二極體照明裝置之示意圖。

第1圖為本發明實施例中一發光二極體照明裝置100之示意圖。發光二極體照明裝置100包含一電源供應電路110和(N+1)級驅動階段ST₁~ST_N+1，其中N為正整數。電源供應電路110可接收一具正負週期之交流電壓VS，並利用一橋式整流器112來轉換交流電壓VS在負週期內之輸出電壓，因此可提供一整流交流電壓V_AC以驅動(N+1)級驅動階段ST₁~ST_N+1，其中整流交流電壓V_AC之值隨著時間而有週期性變化。在其它實施例中，電源供應電路110可接收任何交流電壓VS，利用一交流-交流電壓轉換器來進行電壓轉換，並利用橋式整流器112來對轉換後之交流電壓VS進行整流，因此可提供整流交流電壓V_AC以驅動(N+1)級驅動階段ST₁~ST_N+1，其中整流交流電壓V_AC之值隨著時間而有週期性變化。值得注意的是，電源供應電路110之結構並不限定本發明之範疇。

第1級至第N級驅動階段ST₁~ST_N中每一驅動階段包含複數個發光裝置、一路徑控制器、一第一類型電流控制器和一第二類型電流控制器。第(N+1)級驅動階段ST_N+1包含一第三類型電流控制器。每一第一類型電流控制器包含一可調式電流源和一電流偵測和控制單元，每一第二類型電流控制器包含一可調式電流源和一電壓偵測和控制單元，而每一第三類型電流控制器包含一可調式電流源和一偵測和控制單元。

為了清楚地說明本發明，說明書全文和圖示中使用下列符號來表示發光二極體照明裝置100中各元件。A₁~A_N和B₁~B_N分別代表驅動階段ST₁~ST_N中相對應之發光裝置。D₁~D_N分別代表驅動階段ST₁~ST_N中相對應之路徑控制器。CCA₁~CCA_N分別代表驅動階段ST₁~ST_N中相對應之第一類型電流控制器。CCB₁~CCB_N 分別代表驅動階段ST₁~ST_N中相對應之第二類型電流控制器。CC_N+1代表驅動階段ST_N+1中的第三類型電流控制器。ISA₁~ISA_N分別代表第一類型電流控制器CCA₁~CCA_N中相對應之可調式電流源。ISB₁~ISB_N分別代表第二類型電流控制器CCB₁~CCB_N中相對應之可調式電流源。IS_N+1代表第三類型電流控制器CC_N+1中的可調式電流源。UNA₁~UNA_N分別代表第一類型電流控制器CCA₁~CCA_N中相對應之電流偵測和控制單元。UNB₁~UNB_N分別代表第二類型電流控制器CCB₁~CCB_N中相對應之電壓偵測和控制單元。UN_N+1代表第(N+1)級驅動階段ST_N+1中的偵測和控制單元。

為了清楚地說明本發明，說明書全文和圖示中使用下列符號來表示發光二極體照明裝置100中相關電流和電壓。V_IN1~V_INN分別代表第1級至第(N+1)級驅動階段ST₁~ST_N+1之跨壓。V_AK1~V_AKN分別代表相對應第一類型電流控制器CCA₁~CCA_N之跨壓。V_BK1~V_BKN分別代表相對應第二類型電流控制器CCB₁~CCB_N之跨壓。V_CK代表第三類型電流控制器CC_N+1之跨壓。I_AK1~I_AKN分別代表流經相對應第一類型電流控制器CCA₁~CCA_N之電流。I_BK1~I_BKN分別代表流經相對應第二類型電流控制器CCB₁~CCB_N之電流。I_A1~I_AN分別代表流經相對應發光裝置A₁~A_N之電流。I_B1~I_BN分別代表流經相對應發光裝置B₁~B_N之電流。I_D1~I_DN分別代表流經相對應路徑控制器D₁~D_N之電流。I_SUM1~I_SUMN分別代表流經相對應驅動階段ST₁~ST_N之電流。流經發光二極體照明裝置100之總電流可由I_SUMN來表示。

在第一級至第N級驅動階段ST₁~ST_N中，電流偵測和控制單元UNA₁~UNA_N分別串聯至相對應發光裝置A₁~A_N和相對應 可調式電流源ISA₁~ISA_N，而電壓偵測和控制單元UNB₁~UNB_N分別串聯至相對應發光裝置B₁~B_N和分別並聯於相對應可調式電流源ISB₁~ISB_N。電流偵測和控制單元UNA₁~UNA_N可分別依據電流I_AK1~I_AKN來分別調節可調式電流源ISA₁~ISA_N之值。電壓偵測和控制單元UNB₁~UNB_N可分別依據電壓V_BK1~V_BKN來分別調節可調式電流源ISB₁~ISB_N之值。

在第(N+1)級驅動階段ST_N+1中，可調式電流源IS_N+1串聯於第1級至第N級驅動階段ST₁~ST_N。在一第一組態中，第三類型電流控制器CC_N+1之偵測和控制單元UN_N+1可串聯於可調式電流源IS_N+1，用來依據電流I_SUMN來調節可調式電流源IS_N+1之值。在一第二組態中，第三類型電流控制器CC_N+1之偵測和控制單元UN_N+1可並聯於可調式電流源IS_N+1，用來依據電壓V_CK來調節可調式電流源IS_N+1之值。第1圖所示之實施例採用第一組態，但不限定本發明之範疇。

在本發明實施例中，每一發光裝置A₁~A_N和B₁~B_N可包含一個發光二極體，或是複數個串接、並聯或組成陣列之發光二極體。第1圖顯示了採用複數個串接發光二極體之架構，其可包含複數個單介面發光二極體(single-junction LED)、複數個多介面高壓發光二極體(multi-junction high-voltage LED)，或不同類型發光二極體之任意組合。然而，發光裝置A₁~A_N和B₁~B_N所採用的發光二極體種類或組態並不限定本發明之範疇。

在本發明實施例中，每一路徑控制器D₁~D_N可採用一二極體，或是其它具備類似功能之元件。然而，路徑控制器D₁~D_N 的種類並不限定本發明之範疇。

第2圖至第5圖顯示第一級至第N級驅動階段ST₁~ST_N運作時之示意圖。由於第一級至第N級驅動階段ST₁~ST_N運作方式相同，第2圖至第5圖中以第一級驅動階段ST₁來做說明，其中第2圖說明了第一類型電流控制器CCA₁之電流-電壓(I-V)特性，第3圖說明了第二類型電流控制器CCB₁之電流-電壓特性，第4圖說明了第一級驅動階段ST₁在不同時期內運作時之等效電路，而第5圖說明了第一級驅動階段ST₁之電流-電壓特性。第6圖顯示第(N+1)級驅動階段ST_N+1中電流控制器CC_N+1運作時之示意圖。V_DROPA、V_DROPB和V_DROPC分別代表導通第一類型電流控制器CCA₁、第二類型電流控制器CCB₁和第三類型電流控制器CC_N+1所需之壓差電壓(dropout voltage)。V_OFFA、V_OFFB和V_ONB代表第一類型電流控制器CCA₁或第二類型電流控制器CCB₁用來判斷是否切換運作模式之臨界電壓。I_SETA1、V_SETB1和V_SETC為常數，分別代表第一類型電流控制器CCA₁、第二類型電流控制器CCB₁和第三類型電流控制器CC_N+1之限流值。箭號R標示電壓V_AK1、V_BK1或V_CK之上升週期，而箭號L標示電壓V_AK1、V_BK1或V_CK之下降週期。

如第2圖所示，在電壓V_AK1之上升週期和下降週期當0<V_AK1<V_DROPA時，第一類型電流控制器CCA₁尚未完全導通，此時會像壓控元件一樣在一線性模式下運作，使得電流I_AK1會隨著電壓V_AK1呈特定變化。舉例來說，若第一類型電流控制器CCA₁以金氧半導體(metal-oxide-semiconductor,MOS)電晶體來製作，電流I_AK1和電壓V_AK1之間的關係會相關於MOS電晶體在線性區運作時之電流-電壓特性。

在電壓V_AK1之上升週期和下降週期當V_AK1>V_DROPA時，電流I_AK1升至第一級驅動階段ST₁之限流值I_SETA1，此時第一類型電流控制器CCA₁會切換至一定電流模式並像限流器一樣運作，而電流偵測和控制單元UNA₁可將電流I_AK1之值箝制在I_SETA1。舉例來說，若電流I_D1變大，電流偵測和控制單元UNA₁會相對應地降低可調式電流源ISA₁之值；同理，若電流I_D1變小，電流偵測和控制單元UNA₁會相對應地增加可調式電流源ISA₁之值。因此，流經第一級驅動階段ST₁之總電流I_AK1(=I_D1+ISA₁)能維持在固定值I_SETA1，而非隨著電壓V_AK1而改變。

在電壓V_AK1之上升週期在電流I_D1升至I_SETA1之前，電流偵測和控制單元UNA₁會開啟可調式電流源ISA₁，此時第一類型電流控制器CCA₁會在定電流模式下運作，使得電流I_AK1能維持在固定值I_SETA1。當電流I_D1升至I_SETA1時，電流偵測和控制單元UNA₁會關閉可調式電流源ISA₁，此時第一類型電流控制器CCA₁會切換至一截止模式，使得電流I_AK1隨著電流I_D1而增加。

在電壓V_AK1之下降週期在電流I_D1降至I_SETA1之前，電流偵測和控制單元UNA₁會關閉可調式電流源ISA₁，此時第一類型電流控制器CCA₁會在截止模式下運作，使得電流I_AK1隨著電流I_D1而降低。當電流I_D1降至I_SETA1時，電流偵測和控制單元UNA₁會開啟可調式電流源ISA₁，此時第一類型電流控制器CCA₁會在定電流模式下運作，使得電流I_AK1能維持在固定值I_SETA1。

如第3圖所示，在電壓V_RK1之上升週期和下降週期當 0<V_BK1<V_DROPB時，第二類型電流控制器CCB₁尚未完全導通，此時會像壓控元件一樣在線性模式下運作，使得電流I_BK1會隨著電壓V_BK1呈特定變化。舉例來說，若第二類型電流控制器CCB₁以MOS電晶體來製作，電流I_BK1和電壓V_BK1之間的關係會相關於MOS電晶體在線性區運作時之電流-電壓特性。

在電壓V_BK1之上升週期當V_BK1>V_DROPB時，電流I_BK1升至I_SETB1，此時第二類型電流控制器CCB₁會切換至定電流模式並像限流器一樣運作，而電壓偵測和控制單元UNB₁可將電流I_BK1之值箝制在I_SETB1。

在電壓V_BK1之上升週期當V_BK1>V_OFFB時，電壓偵測和控制單元UNB₁會關閉可調式電流源ISB₁，此時第二類型電流控制器CCB₁會切換至截止模式，亦即就像是開路元件。在電壓V_BK1之下降週期當V_BK1<V_ONB時，電壓偵測和控制單元UNB₁會開啟可調式電流源ISB₁，此時第二類型電流控制器CCB₁會切換至定電流模式下運作，使得電流I_BK1能維持在固定值I_SETB1。臨界電壓V_ONB之值可大於或等於臨界電壓V_OFFB之值。在一實施例中，本發明可提供一磁滯帶(hysteresis band)，其帶寬(V_ONB-V_OFFB)不為零，如此可避免第二類型電流控制器CCB₁因電壓V_BK1波動而過於頻繁地切換運作模式。

如第4圖左方所示，當第一級驅動階段ST₁在V1<V_IN1<V2之一第一時期內運作時，發光裝置A₁會並聯於發光裝置B₁。如第4圖右方所示，當第一級驅動階段ST₁在V_IN1>V3之一第二時期內運作時，發光裝置A₁會串聯於發光裝置B₁。

如第5圖所示，在上升週期當電壓V_IN1尚低時，發光裝置A₁、發光裝置B₁和路徑控制器D₁仍呈關閉。在上升週期當電壓V_IN1之值升至一開啟電壓V_A1，且開啟電壓V_A1之值為導通發光裝置A₁所需之切入電壓(cut-in voltage)和導通第一類型電流控制器CCA₁所需之切入電壓的加總時，第一類型電流控制器CCA₁和發光裝置A₁會被開啟，使得電流I_A1會隨著電壓V_IN1逐漸增加，直到升至I_SETA1為止。在上升週期當電壓V_IN1之值升至一開啟電壓V_B1，且開啟電壓V_B1之值為導通發光裝置B₁所需之切入電壓和導通第二類型電流控制器CCB₁所需之切入電壓的加總時，第二類型電流控制器CCB₁和發光裝置B₁會被開啟，使得電流I_B1會隨著電壓V_IN1逐漸增加，直到升至I_SETB1為止。由於路徑控制器D₁仍呈關閉，電流I_SUM1之值為電流I_A1和電流I_B1之加總，其中電流I_A1由第一類型電流控制器CCA₁來調節，而電流I_B1由第二類型電流控制器CCB₁來調節。開啟電壓V_A1和開啟電壓V_B1可為相同值或不同值。換而言之，當電壓V_IN1之值升至電壓V1後，電流I_SUM1開始增加，其中電壓V1為開啟電壓V_A1和開啟電壓V_B1之中較小者。

在上升週期當電壓V_IN1之值升至V2使得V_BK1=V_OFFB時，第二類型電流控制器CCB₁會切換至截止模式，因此電流I_A1會被導向路徑控制器D₁，進而開啟路徑控制器D₁。此時，電流I_SUM1和電流I_B1之值相同，其中電流I_A1和電流I_B1皆由第一類型電流控制器CCA₁來調節。隨著電流I_A1流經路徑控制器D₁，電流I_D1會隨著電壓V_IN1逐漸增加，此時第一類型電流控制器CCA₁會相對應地降低可調式電流源ISA₁之值，使得總電流I_SUM1依舊維持在固定值I_SETA1。在上升週期當電壓V_IN1之值升至V3時，可調式電流源ISA₁之值降 至0，而第一類型電流控制器CCA₁會切換至截止模式，此時電流I_SUM1會由下一級驅動階段來調節。

如第6圖所示，在電壓V_CK之上升週期和下降週期當0<V_CK1<V_DROPC時，第三類型電流控制器CC_N+1尚未完全導通，此時會像壓控元件一樣在線性模式下運作，使得電流I_CK會隨著電壓V_CK1呈特定變化。舉例來說，若第三類型電流控制器CC_N+1以MOS電晶體來製作，電流I_CK1和電壓V_CK1之間的關係會相關於MOS電晶體在線性區運作時之電流-電壓特性。在電壓V_CK之上升週期當V_CK>V_DROPC時，電流I_CK1升至I_SETC1，此時第三類型電流控制器CC_N+1會切換至定電流模式並像限流器一樣運作。

第7圖為本發明實施例發光二極體照明裝置100在運作時之示意圖。為了說明目的，第7圖顯示了N=2的實施例。如前所述，由於電壓V_IN1~V_IN2、V_AK1~V_AK2、V_BK1~V_BK2和V_CK相關於整流交流電壓V_AC，而整流交流電壓V_AC之值隨著時間而有週期性變化，因此以包含時間點t₀~t₁₁之一個週期來做說明，其中時間點t₀~t₅之間包含在整流交流電壓V_AC之上升週期，而時間點t₆~t₁₁之間包含在整流交流電壓V_AC之下降週期。

在時間點t₀之前，整流交流電壓V_AC之值很小，此時電壓V_IN1~V_IN2之值尚不足以導通發光裝置A₁~A₂、發光裝置B₁~B₂或電流控制器CCA₁~CCA₂、CCB₁~CCB₂和CC₃。因此，第一級至第三級驅動階段ST₁~ST₃皆在截止模式下運作，而發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN為0。

在時間點t₀和t₁之間，第一級至第三級驅動階段ST₁~ST₃皆在線性模式下運作，此時發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN會隨著整流交流電壓V_AC呈特定變化。在時間點t₁和t₂之間，第一級驅動階段ST₁會切換至定電流模式下運作，使得電流I_SUM1會維持在固定值(I_SUM1=I_SETA1+I_SETB1)，而非隨著整流交流電壓V_AC而改變。因此，在時間點t₀和t₂之間，發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN是由第一類型電流控制器CCA₁和第二類型電流控制器CCB₁來調節。

在時間點t₂和t₃之間，第一級驅動階段ST₁會切換至截止模式下運作，而第二級和第三級驅動階段ST₂~ST₃依舊在線性模式下運作，此時發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN會隨著整流交流電壓V_AC呈特定變化。在時間點t₃和t₄之間，第二級驅動階段ST₂會切換至定電流模式下運作，使得電流I_SUM2會維持在固定值(I_SUM2=I_SETA2+I_SETB2)，而非隨著整流交流電壓V_AC而改變。因此，在時間點t₂和t₄之間，發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN是由第一類型電流控制器CCA₂和第二類型電流控制器CCB₂來調節。

在時間點t₄和t₅之間，第二級驅動階段ST₂會切換至截止模式下運作，而第三級驅動階段ST₃依舊在線性模式下運作，此時發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN會隨著整流交流電壓V_AC呈特定變化。在時間點t₅和t₆之間，第三級驅動階段ST₃會切換至定電流模式下運作，使得電流I_SUMN會維持在固定值(I_SUMN=I_SETC)，而非隨著整流交流電壓V_AC而改變。因此，在時間點t₄和t₆之間，發光二極體照明裝置100之總電流I_SUMN是由第三類型電流控制器CC₃來調節。

在上升週期內之區間t₀~t₁、t₁~t₂、t₂~t₃、t₃~t₄和t₄~t₅分別對應至在下降週期內之區間t₁₀~t₁₁、t₉~t₁₀、t₈~t₉、t₇~t₈和t₆~t₇。因此，發光二極體照明裝置100在下降週期內之運作和在上升週期內之運作類似，在此不另加贅述。

在本發明實施例中，發光二極體照明裝置100之限流值可有下列關係：(I_SETA1+I_SETB1)<(I_SETA2+I_SETB2)<I_SETC。

下列圖表整理了第一級至第三級驅動階段ST₁~ST₃的不同運作模式和運作時期，其中模式1代表線性模式，模式2代表定電流模式，而模式3代表截止模式。時期1和時期2分別對應於第4圖中第一級驅動階段ST₁等效電路之第一時期和第二時期。

第8圖為本發明其它實施例中一發光二極體照明裝置200之示意圖。相較於第1圖所示之發光二極體照明裝置100，發光二極體照明裝置200同樣包含一電源供應電路110和(N+1)級驅動階段 ST₁~ST_N+1，其中N為正整數。不同之處在於，發光二極體照明裝置200之第1級至第N級驅動階段ST₁~ST_N中每一驅動階段包含複數個發光裝置、一路徑控制器，和兩個第一類型電流控制器。每一第一類型電流控制器包含一可調式電流源和一電流偵測和控制單元，其運作時之電流-電壓特性亦如第2圖所示。在由CCA₁~CCA_N代表之第一類型電流控制器中，電流偵測和控制單元UNA₁~UNA_N分別串聯至相對應發光裝置A₁~A_N和相對應可調式電流源ISA₁~ISA_N，可分別依據電流I_AK1~I_AKN來分別調節可調式電流源ISA₁~ISA_N之值。在由CCA₁’~CCA_N’代表之第一類型電流控制器中，電流偵測和控制單元UNA₁’~UNA_N’分別串聯至相對應發光裝置B₁~B_N和相對應可調式電流源ISA₁’~ISA_N’，可分別依據電流I_BK1~I_BKN來分別調節可調式電流源ISA₁’~ISA_N’之值。發光二極體照明裝置200之整體運作亦如第7圖所示。

透過上述多級驅動階段之架構，本發明可同時開啟發光二極體照明裝置內所有發光裝置，並利用一個或多個相對應電流控制器來彈性地調節整體電流。因此，本發明可增加發光二極體照明裝置之可操作電壓範圍，且不會造成閃爍或光線不均勻的現象。

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。

100‧‧‧發光二極體照明裝置

110‧‧‧電源供應電路

112‧‧‧橋式整流器

A₁~A_N、B₁~B_N‧‧‧發光裝置

CCA₁~CCA_N‧‧‧第一類型電流控制器

CCB₁~CCB_N‧‧‧第二類型電流控制器

CC_N+1‧‧‧第三類型電流控制器

UNA₁~UNA_N‧‧‧電流偵測和控制單元

UNB₁~UNB_N‧‧‧電壓偵測和控制單元

UN_N+1‧‧‧偵測和控制單元

D₁~D_N‧‧‧路徑控制器

ST₁~ST_N+1‧‧‧驅動階段

ISA₁~ISA_N、ISB₁~ISB_N、IS_N+1‧‧‧可調式電流源

Claims (15)

1. 一種具備多級驅動階段之發光二極體照明裝置，其包含：一第一級驅動階段，其包含：一第一發光元件，其依據一第一電流來提供光源；一第二發光元件，其依據一第二電流來提供光源；一第一電流控制器，串聯於該第一發光元件，用來調節該第一電流以使該第一電流之值不超過一第一值；一第二電流控制器，串聯於該第二發光元件，用來調節該第二電流以使該第二電流之值不超過一第二值；以及一第一路徑控制器，用來導通一第三電流，其包含：一第一端，耦接於該第二發光元件和該第二電流控制器之間；以及一第二端，耦接於該第一電流控制器；以及一第二級驅動階段，其包含：一第三電流控制器，串聯於該第一級驅動階段，用來導通和調節一第四電流以使該第四電流之值不超過一第三值。
2. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中：在一整流交流電壓之一上升週期或一下降週期內當該第一電流控制器之跨壓不大於一第一電壓時，該第一電流控制器係在一第一模式下運作以使該第一電流隨著該第一電流控制器之跨壓而改變；在該上升週期或該下降週期內當該第三電流不大於該第一值時，該第一電流控制器係在一第二模式下運作以使該第一 電流維持在該第一值；且在該上升週期或該下降週期內當該第三電流超過該第一值時，該第一電流控制器係在一第三模式下運作以呈關閉。
3. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中：在一整流交流電壓之一上升週期或一下降週期內當該第二電流控制器之跨壓不大於一第三電壓時，該第二電流控制器係在一第一模式下運作以使該第二電流隨著該第二電流控制器之跨壓而改變；在該上升週期內當該第二電流控制器之跨壓超過該第三電壓但不大於一第四電壓時，該第二電流控制器係在一第二模式下運作以使該第二電流維持在該第二值；在該上升週期內當該第二電流控制器之跨壓超過該第四電壓時，該第二電流控制器係在一第三模式下運作以呈關閉。
4. 如請求項3所述之發光二極體照明裝置，其中：在該下降週期內當該第二電流控制器之跨壓超過該第三電壓但不大於一第五電壓時，該第二電流控制器係在該第二模式下運作以使該第二電流維持在該第二值；且在該第五電壓大於或等於該第四電壓。
5. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中：在一整流交流電壓之一上升週期或一下降週期內當該第三電流控制器之跨壓不大於一第六電壓時，該第三電流控制器係在一第一模式下運作以使該第四電流隨著該第三電流控制器之跨壓而改變；且 在該上升週期或該下降週期內當該第三電流控制器之跨壓超過該第六電壓時，該第三電流控制器係在一第二模式下運作以使該第四電流維持在該第三值。
6. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中該第一電流控制器包含：一第一可調式電流源，用來導通一第五電流；以及一第一偵測和控制單元，用來依據該第一電流或該第三電流來調節該第五電流之值，該第一偵測和控制單元包含：一第一端，耦接於該第一路徑控制器之該第二端和該第一可調式電流源之該第二端；以及一第二端，耦接於第一發光元件。
7. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中該第二電流控制器包含：一第二可調式電流源，用來導通一第六電流；以及一第二偵測和控制單元，並聯於該第二可調式電流源，用來依據該第二電流控制器之跨壓來調節該第六電流之值。
8. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中：該第一電流控制器包含：一第一可調式電流源，用來導通一第五電流；以及一第一偵測和控制單元，用來依據該第一電流或該第三電流來調節該第五電流之值，該第一偵測和控制單元包含：一第一端，耦接於該第一路徑控制器之該第二端和該 第一可調式電流源之該第二端；以及一第二端，耦接於第一發光元件；且該第二電流控制器包含：一第二可調式電流源，用來導通一第六電流；以及一第二偵測和控制單元，串聯於該第二可調式電流源，用來依據該第一電流或流經該第一級驅動階段之一總電流來調節該第六電流之值。
9. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中該第三電流控制器包含：一第三可調式電流源，用來導通該第四電流；以及一第三偵測和控制單元，串聯於該第三可調式電流源，用來依據該第四電流控制該第三可調式電流源。
10. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其另包含一第三級驅動階段，耦接於該第一級驅動階段和該第二級驅動階段之間，該第三級驅動階段包含：一第三發光元件，其依據一第七電流來提供光源；一第四發光元件，其依據一第八電流來提供光源；一第四電流控制器，串聯於該第三發光元件，用來調節該第七電流以使該第七電流之值不超過一第四值；一第五電流控制器，串聯於該第四發光元件，用來調節該第八電流以使該第八電流之值不超過一第五值；一第二路徑控制器，用來導通一第九電流，其包含：一第一端，耦接於該第四發光元件和該第五電流控制器之間；以及 一第二端，耦接於該第四電流控制器。
11. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其另包含一電源供應電路，用來提供驅動該第一發光元件和該第二發光元件所需之一整流交流電壓。
12. 如請求項11所述之發光二極體照明裝置，其中該電源供應電路包含一交流-交流電壓轉換器。
13. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中該第一路徑控制器包含一二極體。
14. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中：當該第一路徑控制器呈關閉時，該第一發光元件係並聯於該第二發光元件；且當該第一路徑控制器呈開啟時，該第一發光元件係串聯於該第二發光元件。
15. 如請求項1所述之發光二極體照明裝置，其中：當該第一路徑控制器呈關閉時，該第三電流之值為0，且該第四電流之值為該第一電流和該第二電流之值的總和；且當該第一路徑控制器呈開啟時，該第一電流、該第二電流、該第三電流和該第四電流具相同值。