TW201622482A - 驅動模組、發光驅動裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光驅動裝置，包括一LED燈組及一驅動模組，LED燈組具有一耦接一電源的輸入端、多數依序串聯的LED燈串及一接地端，各LED燈串並具有多數串聯及/或並聯的LED元件。驅動模組包含多數節點控制器，每兩組LED燈串之間電性連接一組節點控制器，各節點控制器具有不同門檻高低的參考源以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各節點控制器之參考源的門檻高低與輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯以改善導通電流在低電壓區間的相位落後現象。

Description

驅動模組、發光驅動裝置及其方法
本發明是有關於一種發光二極體的驅動模組、發光驅動裝置及其方法，特別是指一種高電壓發光二極體(HV LED)的驅動模組、發光驅動裝置及其方法。
現有的交流驅動的發光二極體裝置有兩種，一種是如圖1的交流驅動裝置71，另一種是如圖2的交流驅動裝置72。
參閱圖1，交流驅動裝置71包括兩組LED燈串711、712，各LED燈串711、712具有數個LED元件，且各LED元件之間以陰極和陽極串接，然後將兩組LED燈串711、712的頭尾的LED元件的陰極和陽極並聯，並藉由電源之正電流及負電流輸入以交替點亮LED燈串711、712。
參閱圖2，交流驅動裝置72包括一橋式整流器721及一LED燈串722，LED燈串722具有數個LED元件，並於LED燈串722的輸出端連接電阻並接地。橋式整流器721將電源全波整流為倍頻於交流週期，使得全週期都有正弦波電流驅動LED燈串722。
參閱圖2及圖3，LED燈串722的LED元件數量越多，在交流電壓VAC的週期區間△T內需要越高的導通電流I才能點亮該等LED元件，如此將造成導通電流I在低電壓區間T1的相位落後現象，此現象也會造成整體的功率因素降低；此外，由於在低電壓區間T1的電流無法通過，將產生不必要的熱能損耗。
本發明之目的，即在提供一種改善先前技術缺失的驅動模組、發光驅動裝置及其方法。
本發明的發光驅動裝置包括一LED燈組及一驅動模組。
該LED燈組具有一耦接一電源的輸入端、多數依序串聯的LED燈串及一接地端，各該LED燈串並具有多數串聯及/或並聯的LED元件。該驅動模組包含多數節點控制器，每兩組LED燈串之間電性連接一組節點控制器，各該節點控制器具有不同門檻高低的參考源以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各該節點控制器之參考源的門檻高低與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯以改善導通電流在低電壓區間的相位落後現象。
在一些實施態樣中，各該節點控制器是一具有N型互補式金屬氧化物半導體元件或P型互補式金屬氧化物半導體元件的高壓型節點控制器，或一具有NPN型電晶體或PNP型電晶體的低壓型節點控制器。
在一些實施態樣中，各該節點控制器依據與該 輸入端之間的LED燈串的串接數量依序標號i=1~n，各該節點控制器與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為Ki，各該LED元件具有一前向電壓Vf，各該節點控制器具有的參考源Vsi之公式：Vsi>=Ki*Vf。
本發明的發光驅動方法應用於一LED燈組，該 LED燈組具有一耦接一電源的輸入端、多數依序串聯的LED燈串及一接地端，各該LED燈串並具有多數串聯及/或並聯的LED元件，該方法包含以下步驟：提供一驅動模組，該驅動模組包含多數節點控制器，每兩組LED燈串之間電性連接一組節點控制器，各該節點控制器具有不同門檻高低的參考源以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各該節點控制器之參考源的門檻高低與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯；該電源導接該LED燈組之輸入端；各該LED燈串依據該電源電壓逐漸變高而配合各該節點控制器之參考源控制該導通電壓通過而逐一點亮對應串接數量的LED燈串；及各該LED燈串依據該電源電壓逐漸變低而配合各該節點控制器之參考源控制該導通電壓不通過而逐一熄滅對應串接數量的LED燈串。
本發明之功效在於：透過將原本彼此串接的多 數LED燈串之間連接節點控制器，並藉由節點控制器之參考源的門檻高低與輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯的關係，可明顯改善導通電流在低電 壓區間的相位落後現象，進而提升功率因素及避免熱能損耗。
1‧‧‧驅動模組
100‧‧‧發光驅動裝置
11、111~119‧‧‧節點控制器
2‧‧‧電源
3‧‧‧LED燈組
301‧‧‧輸入端
302‧‧‧接地端
31‧‧‧LED燈串
311‧‧‧LED元件
VAC‧‧‧輸入電壓
Vi‧‧‧導通電壓
VS1~VS9‧‧‧參考源
Ii‧‧‧導通電流
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一電路圖，說明先前技術的一種交流驅動的發光二極體裝置；圖2是一電路圖，說明先前技術的另一種交流驅動的發光二極體裝置；圖3是一波形圖，說明圖2的輸入電壓及導通電流；圖4是一系統方塊圖，說明本發明的發光驅動裝置的實施例；圖5是一電路示意圖，說明該實施例的燈串及節點控制器；圖6是一波形圖，說明該實施例的輸入電壓VAC、導通電壓Vi及導通電流Ii。
參閱圖4與圖5，本發明的發光驅動裝置100之實施例包括一LED燈組3及一驅動模組1。
LED燈組3具有一耦接一電源2的輸入端301、多數依序串聯的LED燈串31及一接地端302，各LED燈串31並具有多數串聯及/或並聯的LED元件311。補充說明的是，電源2可以是一交流電源，或將交流電源經過 整流後的一整流電源，或是任一種具有坡度或弦波型態的電源，皆屬於本發明可應用的範疇。
驅動模組1包含多數節點控制器11，每兩組LED燈串31之間電性連接一組節點控制器11。
本實施例中，節點控制器11的數量共九組，各節點控制器111~119具有不同門檻高低的參考源Vsi以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各節點控制器111~119之參考源Vsi高低與輸入端301之間電性連接的該等LED燈串31的串接數量多寡相關聯。補充說明的是，參考源Vsi是一可控電壓源，其他實施例改為一可控電流源亦可，皆屬於本發明可應用的範疇。
本發明的技術原理在於：由於串接的LED燈串31的數量越多，所需的導通電流越高，因此，依據電源2的輸入電壓由低至高，配合節點控制器111~119以不同參考源Vsi分段點亮LED燈串31，就所以可改善導通電流在低電壓區間的相位落後現象。
本實施例中，各節點控制器111~119是一電壓比較器、一具有N型互補式金屬氧化物半導體元件或P型互補式金屬氧化物半導體元件的高壓型節點控制器，或一具有NPN型電晶體或PNP型電晶體的低壓型節點控制器，然而，其他實施例也可應用其他具有類似功能的電路，不以前述為限制。
各節點控制器111~119依據與輸入端301之間的LED燈串31的串接數量依序標號i=1~n，電源2具有一 最大電壓值Vmax，各節點控制器111~119與輸入端301之間電性連接的該等LED燈串31的串接數量為Ki，各LED元件311具有一前向電壓Vf，各節點控制器111~119具有的參考源Vsi之公式：Vsi>=Ki*Vf。
舉例而言，最大電壓值Vmax=110伏，各LED 元件311的前向電壓Vf=3伏，全部LED元件311的數量共40個，共區分為10組LED燈串31，每組LED燈串31具有4個LED元件311。節點控制器111與輸入端301之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為K1=4，節點控制器111的參考源VS1設定為K1*Vf=4*3伏=12伏。節點控制器112與輸入端301之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為K2=8，節點控制器112的參考源VS2設定為K2*Vf=8*3伏=24伏。節點控制器113與輸入端301之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為K3=12，節點控制器113的參考源VS3設定為K3*Vf=12*3伏=36伏。因此，節點控制器114的參考源VS4設定為48伏，節點控制器115的參考源VS5設定為60伏，依此類推，節點控制器119的參考源VS9設定為108伏。
參閱圖4至圖6，本發明的發光驅動方法包含以 下步驟：先將電源2導接LED燈組3之輸入端301。接著，各LED燈串31依據電源2的輸入電壓VAC逐漸變高而配合各節點控制器11之參考源Vsi控制導通電壓Vi/導通電流Ii通過而逐一點亮對應串接數量的LED燈串31。然後，各LED燈串31依據電源2的輸入電壓VAC逐漸變低而配合 各節點控制器11之參考源Vsi控制導通電壓Vi/導通電流Ii不通過而逐一熄滅對應串接數量的LED燈串31，如此一來，即可有效利用低電壓區的導通電流，使得LED燈串31處於接近全週期的期間都能發亮。
綜上所述，本發明之功效在於：透過將原本彼 此串接的多數LED燈串31之間連接節點控制器11，並藉由節點控制器11之參考源Vsi高低與輸入端301之間電性連接的該等LED燈串31的串接數量多寡相關聯的設定，可改善導通電流在低電壓區間的相位落後現象，進而提升功率因素及避免熱能損耗，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧發光驅動裝置
1‧‧‧驅動模組
11、111~119‧‧‧節點控制器
2‧‧‧電源
3‧‧‧LED燈組
31‧‧‧LED燈串
301‧‧‧輸入端
302‧‧‧接地端
VS1~VS9‧‧‧參考源

Claims (8)

  1. 一種發光驅動裝置，包括：一LED燈組，具有一耦接一電源的輸入端、多數依序串聯的LED燈串及一接地端，各該LED燈串並具有多數串聯及/或並聯的LED元件；及一驅動模組，電性連接該LED燈組，並包含多數節點控制器，每兩組LED燈串之間電性連接一組節點控制器，各該節點控制器具有不同門檻高低的參考源以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各該節點控制器之參考源的門檻高低與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯以改善導通電流在低電壓區間的相位落後現象。
  2. 如請求項1所述的發光驅動裝置，其中，各該節點控制器是一具有N型互補式金屬氧化物半導體元件或P型互補式金屬氧化物半導體元件的高壓型節點控制器，或是一具有NPN型電晶體或PNP型電晶體的低壓型節點控制器。
  3. 如請求項1所述的發光驅動裝置，其中，各該節點控制器依據與該輸入端之間的LED燈串的串接數量依序標號i=1~n，各該節點控制器與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為Ki，各該LED元件具有一前向電壓Vf，各該節點控制器具有的參考源Vsi之公式：Vsi>=Ki*Vf。
  4. 一種驅動模組，電性連接一LED燈組，該LED燈組具有 一耦接一電源的輸入端、多數依序串聯的LED燈串及一接地端，各該LED燈串並具有多數串聯及/或並聯的LED元件，該LED之驅動模組包含：多數節點控制器，每兩組LED燈串之間電性連接一組節點控制器，各該節點控制器具有不同門檻高低的參考源以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各該節點控制器之參考源的門檻高低與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯以改善導通電流在低電壓區間的相位落後現象。
  5. 如請求項4所述的驅動模組，其中，各該節點控制器是一具有N型互補式金屬氧化物半導體元件或P型互補式金屬氧化物半導體元件的高壓型節點控制器，或是一具有NPN型電晶體或PNP型電晶體的低壓型節點控制器。
  6. 如請求項4所述的驅動模組，其中，各該節點控制器依據與該輸入端之間的LED燈串的串接數量依序標號i=1~n，各該節點控制器與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為Ki，各該LED元件具有一前向電壓Vf，各該節點控制器具有的參考源Vsi之公式：Vsi>=Ki*Vf。
  7. 一種發光驅動方法，應用於一LED燈組，該LED燈組具有一耦接一電源的輸入端、多數依序串聯的LED燈串及一接地端，各該LED燈串並具有多數串聯及/或並聯的LED元件，該方法包含以下步驟：提供一驅動模組，該驅動模組包含多數節點控制器 ，每兩組LED燈串之間電性連接一組節點控制器，各該節點控制器具有不同門檻高低的參考源以供該電源的不同導通電壓及導通電流通過，且各該節點控制器之參考源的門檻高低與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量多寡相關聯；該電源導接該LED燈組之輸入端；各該LED燈串依據該電源電壓逐漸變高而配合各該節點控制器之參考源控制該導通電壓通過而逐一點亮對應串接數量的LED燈串；及各該LED燈串依據該電源電壓逐漸變低而配合各該節點控制器之參考源控制該導通電壓不通過而逐一熄滅對應串接數量的LED燈串。
  8. 如請求項7所述的發光驅動方法，其中，各該節點控制器依據與該輸入端之間的LED燈串的串接數量依序標號i=1~n，各該節點控制器與該輸入端之間電性連接的該等LED燈串的串接數量為Ki，各該LED元件具有一前向電壓Vf，各該節點控制器具有的參考源Vsi之公式：Vsi>=Ki*Vf。
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