TWI428055B

TWI428055B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI428055B
Application number: TW98133560A
Authority: TW
Inventors: Kuo Tso Chen
Original assignee: Optromax Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2014-02-21
Also published as: US8947004B2; TW201114323A; US20110080101A1; JP2011091393A

Description

電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種依據輸入電壓進行負載單元之切換的電子裝置。

發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱LED)具有諸如壽命長、體積小、高抗震性、低熱產生及低功率消耗等優點，因此已被廣泛應用於家用及各種設備中的指示器或光源。近年來，發光二極體已朝多色彩及高亮度發展，因此其應用領域已擴展至大型戶外看板、交通號誌燈及相關領域。在未來，發光二極體甚至可能成為兼具省電及環保功能的主要照明光源。

一般來說，發光二極體的控制電路大多都是將先將交流電壓轉換成直流電壓或電流，之後再利用穩定的直流電壓或電流來控制發光二極體的光源亮度。換而言之，習知發光二極體的控制電路大多內嵌一交流/直流轉換器(AC-DC converter)，或者是必須搭配一變壓器，才能藉由交流的市電來予以控制。然而，此種情況不僅會增加發光二極體之控制電路的硬體體積，並也限縮發光二極體在應用上的便利性。

本發明提供一種電子裝置，無須內嵌一交流/直流轉換器，也無需搭配一變壓器，就可藉由交流的市電來控制負載單元。

本發明提供一種電子裝置，具有微型化的優勢，並可增加使用者的便利性。

本發明提出一種電子裝置，包括N個負載單元、(N-1)個串並切換單元、以及一控制模組，N為大於1之整數。這些負載單元各自具有一第一端與一第二端，其中第1個負載單元的第一端用以接收一輸入電壓，第N個負載單元的第二端耦接至一接地端。

此外，這些串並切換單元各自具有一第一端至一第四端，其中每一串並切換單元的第一端用以接收輸入電壓，第i個串並切換單元的第二端耦接至第i個負載單元的第二端，第i個串並切換單元的第三端耦接至第(i+1)個負載單元的第一端，且每一串並切換單元的第四端耦接至接地端，i為整數且1≦i≦(N-1)。

再者，控制模組用以依據輸入電壓的準位變化，而將這些串並切換單元切換至一第一狀態或是一第二狀態。其中，這些串並切換單元在第一狀態下，導通其第一端與第三端，並導通其第二端與第四端，且這些串並切換單元在第二狀態下，不導通其第一端與第四端，並導通其第二端與第三端。

本發明另提出一種電子裝置，包括N個第一負載單元、(N-1)個第一串並切換單元、一第二串並切換單元、以及一控制模組，N為大於1之整數。這些第一負載單元各自具有一第一端與一第二端，且第1個第一負載單元的第一端用以接收一輸入電壓。

此外，這些第一串並切換單元各自具有一第一端至一第四端，其中這些第一串並切換單元的第一端皆耦接至第1個第一負載單元的第一端，第i個第一串並切換單元的第二端耦接至第i個第一負載單元的第二端，第i個第一串並切換單元的第三端耦接至第(i+1)個第一負載單元的第一端，且這些第一串並切換單元的第四端耦接至第N個第一負載單元的第二端，i為整數且1≦i≦(N-1)。

再者，第二串並切換單元具有一第一端至一第四端。其中，第二串並切換單元的第一端用以接收輸入電壓，第二串並切換單元的第二端耦接至第N個第一負載單元的第二端，第二串並切換單元的第四端耦接至一接地端。控制模組用以依據輸入電壓的準位變化，而將這些第一串並切換單元與第二串並切換單元切換至一第一狀態或是一第二狀態。其中，這些第一串並切換單元與第二串並切換單元在第一狀態下，導通其第一端與第三端，並導通其第二端與第四端，且這些第一串並切換單元與第二串並切換單元在第二狀態下，不導通其第一端與第四端，並導通其第二端與第三端。

基於上述，本發明是依據輸入電壓之準位變化來切換串並切換單元的狀態，以致使負載單元的連接狀態隨著輸入電壓之準位產生相應的變化。藉此，本發明之電子裝置無須內嵌一交流/直流轉換器，也無需搭配一變壓器，就可藉由交流的市電來控制負載單元。相對地，與習知技術相較之下，本發明之電子裝置具有微型化的優勢，並可增加使用者的便利性。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依照本發明一實施例之電子裝置的電路示意圖。參照圖1，電子裝置100包括一整流單元110、N個負載單元101~105、(N-1)個串並切換單元141~144、以及一控制模組150，N為大於1之整數。其中，控制模組150包括(N-1)個串並控制單元161~164以及一降壓單元170。值得注意的是，電子裝置100為一照明裝置，主要是利用負載單元101~105來產生光源，因此在實體架構上，負載單元101~105各自包括一發光二極體串列與一分流控制單元，例如：發光二極體串列121~125以及N個分流控制單元131~135，且電子裝置100更包括一電壓控制單元180，以供應負載單元101~105中分流控制單元131~135所需的電源。

請繼續參照圖1，整流單元110用以對一交流電壓AC進行整流，例如：全波整流。藉此，整流單元110將輸出一輸入電壓VIN給發光二極體串列121。負載單元101具有一第一端與一第二端，並包括發光二極體串列121與分流控制單元131。發光二極體串列121用以接收來自負載單元101之第一端的電壓。此外，發光二極體串列121包括M個發光二極體LED1~LED4，且發光二極體LED1~LED4相互串接，其中M為大於1之整數。分流控制單元131耦接發光二極體串列121以及負載單元101的第二端。在整體操作上，分流控制單元131會偵測輸入電壓VIN隨時間的變化，以取得一偵測結果。

此外，分流控制單元131用以提供發光二極體LED1~LED4分別導通至負載單元101之第二端的M個分流路徑PT1~PT4。藉此，分流控制單元131將在輸入電壓VIN隨時間上升時從第1個分流路徑PT1開始逐一導通分流路徑PT1~PT4，並在輸入電壓VIN隨時間下降時從第M個分流路徑PT4開始逐一關閉分流路徑PT1~PT4。如此一來，在輸入電壓VIN隨時間上升的過程中，發光二極體LED1~LED4將逐一被導通，且其電流將被維持在一目標電流左右。相對地，在輸入電壓VIN隨時間下降的過程中，發光二極體LED1~LED4將逐一被關閉，以致使其電流依舊被維持在目標電流左右。

相似地，發光二極體串列122~125各自具有與發光二極體串列121相同的電路架構。也就是說，發光二極體串列122~125各具有串聯的M個發光二極體。另一方面，分流控制單元132~135各自具有與分流控制單元131相同的電路架構。因此，分流控制單元132也會透過M個分流路徑來控制發光二極體串列122中每一發光二極體的電流。相似地，分流控制單元133也會透過M個分流路徑來控制發光二極體串列123中每一發光二極體的電流。以此類推，分流控制單元134~135的操作機制。

在實際應用上，發光二極體串列121~125可各別具有不同數目的發光二極體。例如，當發光二極體串列121是由多個藍色發光二極體相互串接而成，且發光二極體串列 122是由多個紅色發光二極體互串接而成時，則發光二極體串列121所串接之發光二極體的數目NUM1，可少於發光二極體串列122所串接之發光二極體的數目NUM2，例如：NUM1=2/3NUM2。藉此，發光二極體串列121與122的跨壓(或最佳工作電壓)將可較為接近。此外，在運用時，發光二極體串列121~125中的發光二極體也可以複數個發光二極體為受控單位，即發光二極體LED1~LED4均各自可為複數個發光二極體的串聯、並聯、或其組合。

值得注意的是，電子裝置100更透過串並切換單元141~144來切換負載單元101~105彼此之間的連接關係。藉此，電子裝置100將可調整壓降在每一發光二極體串列121~125的電壓，以使整流後的輸入電壓VIN在大的範圍的變化之下，發光二極體串列121~125依舊可保持在最有效的工作電壓及工作電流範圍。

舉例來說，串並切換單元141~144各自包括一第一端至一第四端TM11~TM14。其中，串並切換單元141~144的第一端TM11皆用以接收輸入電壓VIN，且串並切換單元141~144的第四端TM14皆耦接至接地端。此外，串並切換單元141的第二端耦接至負載單元101的第二端。串並切換單元141的第三端耦接至負載單元102的第一端。再者，串並切換單元142的第二端耦接至負載單元102的第二端。串並切換單元142的第三端耦接至負載單元103的第一端。以此類推，串並切換單元143~144與負載單元103~105的耦接關係。

在整體操作上，當串並切換單元141維持在一第一狀態時，串並切換單元141將導通其第一端TM11與第三端TM13，並導通其第二端TM12與第四端TM14。藉此，負載單元101將並聯於負載單元102。相對地，當串並切換單元141維持在一第二狀態時，串並切換單元141將不導通其第一端TM11與第四端TM14，並導通其第二端TM12與第三端TM13。藉此，負載單元101將串聯於負載單元102。另一方面，串並切換單元142~144各自具有與串並切換單元141相同的電路架構，因此可控制負載單元102~105之間的連接關係。

另一方面，電子裝置100是利用控制模組150中的降壓單元170與串並控制單元161~164來控制串並切換單元141~144的狀態。在此，降壓單元170用以對輸入電壓VIN進行降壓，並參照降壓後的輸入電壓VIN，而產生相應的多個觸發訊號。相對地，串並控制單元161~164則是依據所述的多個觸發訊號，來控制串並切換單元141~144的狀態，以致使串並切換單元141~144切換至第一狀態或是第二狀態。

在實際應用上，串並切換單元141~144的初始狀態是維持在第一狀態，以致使負載單元101~105相互並聯。換而言之，輸入電壓VIN在逐漸上升的過程中，一開始，發光二極體串列121~125是相互並聯的。此時，壓降在每一發光二極體串列121~125的電壓皆相同，且分流控制單元131~135會調整發光二極體串列121~125的電流，進而致使每一發光二極體串列121~125提供穩定的光源。然而，當輸入電壓VIN上升至某一電壓值時，為必避免壓降在每一發光二極體串列121~125的電壓過高而導致發光二極體串列121~125的電壓超出預設值而進入低效率工作區間，此時電子裝置100可透過串並切換單元141~144來切換發光二極體串列121~125的連接關係。

舉例來說，倘若以N=4為例進行說明，也就是電子裝置100包括4個負載單元101~104、3個串並切換單元141~143、以及3個串並控制單元161~163的情況下，一開始，降壓單元170不會產生觸發訊號。此時，串並切換單元141~144維持在第一狀態，進而致使發光二極體串列121~124相互並聯。

然而，當輸入電壓VIN上升至某一電壓值時，降壓單元170會在降壓後的輸入電壓VIN符合一第一預設電壓(例如：40伏特)的情況下，輸出一第一觸發訊號。此時，串並控制單元161與163將參照第一觸發訊號，將串並切換單元141與143從第一狀態切換至第二狀態。藉此，發光二極體串列121與122將相互串接成一連結串列，且發光二極體串列123與124將相互串接成另一連結串列。此外，發光二極體串列122與123將維持在並聯的狀態下，也就是所述之連結串列相互並聯。隨著發光二極體串列121與122的串接以及發光二極體串列123與124的串接，壓降在發光二極體串列121~124的電壓將減小，進而導致發光二極體串列121與122中點亮的發光二極體數目降低。

相對地，當輸入電壓VIN持續上升至另一電壓值時，降壓單元170會在降壓後的輸入電壓VIN符合一第二預設電壓(例如：80伏特)的情況下，輸出一第二觸發訊號。此時，串並控制單元162將參照第二觸發訊號，將串並切換單元142從第一狀態切換至第二狀態，並將串並控制單元161與163維持在觸發狀態。藉此，串並切換單元141~143皆被維持在第二狀態，進而致使發光二極體串列121~124相互串接。

換而言之，就電子裝置100的整體操作機制來說，隨著輸入電壓VIN不斷地上升，一開始發光二極體串列121~125相互並聯，之後發光二極體串列121~125中的每兩個串列將相互串接為一連結串列，而連結串列之間則保持相互並聯。接著，當輸入電壓VIN持續上升至另一電壓值時，發光二極體串列121~125中的每三個串列將相互串接為一連結串列，且連結串列之間將保持相互並聯。以此類推，隨著輸入電壓VIN持續的上升，連結串列中所串接的發光二極體串列將越來越多，且相互並聯的連結串列將越來越少，直到發光二極體串列121~125相互串聯為止。

相對地，當輸入電壓VIN隨時間下降的過程中，一開始發光二極體串列121~125相互串聯，之後發光二極體串列121~125被劃分成2個相互並聯的連結串列。接著，當輸入電壓VIN持續下降至另一電壓值時，發光二極體串列121~125將被劃分成3個相互並聯的連結串列。以此類推，隨著輸入電壓VIN持續的下降，相互並聯的連結串列將越來越多，且連結串列中所串接的發光二極體串列將越來越少，直到發光二極體串列121~125相互並聯為止。

如此一來，隨著交流電壓AC之準位不斷的變動，電子裝置100可先藉由串並切換單元141~144調整發光二極體串列121~125的串接個數，以先粗調每一發光二極體串列121~125的電流。之後，電子裝置100更藉由分流控制單元131~135細調發光二極體串列121~125中每一發光二極體的電流。藉此，發光二極體串列121~125將可在交流電壓AC的驅動下維持穩定的光源。相對地，電子裝置100無須內嵌一交流/直流轉換器，也無需搭配一變壓器，就可藉由交流的市電來控制發光二極體串列121~125，故具有微型化的優勢並也增加了使用者的便利性。

值得注意的是，電子裝置100在沒有內嵌交流/直流轉換器的情況下，其是藉由擷取發光二極體串列121~125所形成的多個節點電壓來驅動其內部的電路。舉例來說，電子裝置100更包括電壓控制單元180，且電壓控制單元180耦接至分流控制單元131~135。其中，電壓控制單元180利用輸入電壓VIN形成一基準電壓，並擷取發光二極體串列121~125所形成的多個節點電壓，例如：發光二極體串列121中發光二極體LED1~LED4間的節點電壓V1~V3。藉此，電壓控制單元180將從大於基準電壓的部份節點電壓中擇一作為一電源電壓VS，並利用電源電壓VS來驅動相對應的分流控制單元131~135。如此一來，將可有效地降低電子裝置的功率消耗。

為了致使本領域具有通常知識者能夠更加了解本實施例，以下將針對分流控制單元131、串並切換單元141、以及電壓控制單元180的內部電路架構作更進一步的說明。

圖2為依照本發明一實施例之分流控制單元的電路方塊示意圖，其中圖2更繪示出發光二極體串列121，並標示出負載單元101的兩端點TM21與TM22。參照圖2，分流控制單元131包括一電壓感測器210、一參考電流產生器220、一電流控制器230、以及M個電流偵測器241~244。在整體架構上，電流偵測器241~244耦接至發光二極體串列121中的發光二極體LED1~LED4，以提供發光二極體LED1~LED4導通至負載單元101之第二端TM22的分流路徑PT1~PT4。電流控制器230則耦接電壓感測器210、參考電流產生器220以及電流偵測器241~244。

整體操作上，電壓感測器210用以感測輸入電壓VIN隨時間的變化，並產生相應的一感測電壓變化訊號S_EV。參考電流產生器220用以產生參考電流訊號I_REF。電流偵測器241用以偵測通過分流路徑PT1的電流，即發光二極體串列121中的發光二極體LED1及LED2的電流差。相同原理，電流偵測器242~244分別偵測通過分流路徑PT2~PT4的電流。電流偵測器241~244更產生相應的感測電流訊號I₂₁~I₂₄至電流控制器230。其中，感測電流訊號I₂₁~I₂₄可轉換成相對應的類比電壓或數位訊號才提供給電流控制器230。

此時，電流控制器230可藉由累加感測電流訊號I₂₁~I₂₄而取得發光二極體LED1的電流，並藉由累加感測電流訊號I₂₂~I₂₄而取得發光二極體LED2的電流。以此類推，電流控制器230可透過感測電流訊號I₂₁~I₂₄而取得發光二極體LED1~LED4的電流資訊。此外，電流控制器230 會將參考電流訊號I_REF乘上一預設倍率，以產生一目標電流訊號。藉此，電流控制器230會將目標電流訊號與感測電流訊號I₂₁~I₂₄進行比較，並通過分流控制訊號S₂₁~S₂₄將通過分流路徑PT1~PT4的電流限制在設定的目標電流以下。值得注意的是，在限制分流路徑PT1~PT4之電流的操控上，電流控制器230可參考電壓感測器210所產生的感測電壓變化訊號S_EV，來更精準地控制分流路徑PT1~PT4。但其並非用以限制本發明，本領域具有通常知識者可依據設計所需，自行決定參考電壓感測器210的配置與否。

就分流路徑PT1~PT4的細部操作來說，當輸入電壓VIN由最低點往上昇，在高到足以點亮發光二極體LED1但不足以同時點亮發光二極體LED2時，通過分流路徑PT1的電流，會由“0”漸昇並停在目標電流。當輸入電壓VIN上昇到足以點亮發光二極體LED1與LED2但不足以同時點亮發光二極體LED3時，通過分流路徑PT2的電流，會由“0”漸漸往上昇。當電流控制器230偵測到電流訊號I₂₂時，會通過控制訊號S₂₁調整通過分流路徑PT1的電流，以使通過發光二極體LED1的電流維持在目標電流附近。此時，通過發光二極體LED1的電流相等於，通過分流路徑PT1的電流相加於通過分流路徑PT2的電流。

電流控制器230同時會通過分流控制訊號S₂₂控制通過分流路徑PT2的電流，以致使分流路徑PT2的電流不會高過目標電流。相同原理，當電流控制器230偵測到電流訊號I₂₃時，會通過分流控制訊號S₂₁與S₂₂調整通過分流路徑PT1與PT2的電流，以使通過發光二極體LED1及LED2的電流維持在目標電流附近，並控制通過分流路徑PT3的電流不會高過目標電流。其中，此時通過發光二極體LED2的電流，相等於通過分流路徑PT2的電流相加於通過分流路徑PT3的電流。以此類推，電流偵測器243~244的操作機制。藉此，發光二極體串列121將可以維持在設定目標電流附近工作，並依輸入電壓VIN點亮最多顆「可點亮的發光二極體的數目」。

圖3為依照本發明一實施例之電壓控制單元的電路示意圖。請參照圖3，電壓控制單元180包括電阻R1與R2、電阻R31~R33、一齊納二極體ZD1、N型電晶體MN1與MN21~MN23、二極體D1與D21~D23、以及一電容C1。其中，假設電壓控制單元180是藉由擷取發光二極體串列121所形成的節點電壓V1~V3來產生電源電壓VS，其中V1<V2<V3。

請繼續參照圖3，電阻R1與R2的第一端用以接收輸入電壓VIN。齊納二極體ZD1的陰極端耦接至電阻R1的第二端，且其陽極端耦接至接地端。N型電晶體MN1的第一端耦接至電阻R2的第二端，且其控制端耦接至齊納二極體ZD1的陰極端。二極體D1的陽極端耦接至N型電晶體MN1的第二端，且其陰極端用以產生電源電壓VS。電容C1的第一端耦接至二極體D1的陰極端，且其第二端耦接至接地端。

另一方面，二極體D21~D23的陽極端分別用以接收節點電壓V1~V3，且電阻R31~R33的第一端分別耦接至二極體D21~D23的陰極端。此外，N型電晶體MN21的第一端耦接至電阻R31的第二端，其控制端耦接至齊納二極體ZD1的陰極端，且其第二端耦接至電容C1的第一端。N型電晶體MN22的第一端耦接至電阻R32的第二端，其控制端耦接至齊納二極體ZD1的陰極端，且其第二端耦接至電容C1的第一端。N型電晶體MN23的第一端耦接至電阻R33的第二端，其控制端耦接至齊納二極體ZD1的陰極端，且其第二端耦接至電容C1的第一端。

在整體操作上，電壓控制單元180會透過電阻R1與齊納二極體ZD1將N型電晶體MN21~MN23之控制端的電壓維持在一特定電壓(例如：5.7伏特)。藉此，電阻R2、N型電晶體MN1、二極體D1以及電容C1所形成的電流迴路將可以在輸入電壓VIN很低，且N型電晶體MN21~MN23不足以有效供電給C1建立電源電壓VS時，立即以一基準電壓建立初步的電源電壓VS，進而供分流控制單元131~135使用。由於二極體D1可提供0.6~0.7伏特的壓差，故此能源效率較差的供電路徑會在N型電晶體MN21~MN23任何一個路徑起動後關斷。

此外，值得注意的是，在電壓控制單元180中，N型電晶體MN21~MN23之佈局面積的大小是依序遞減，且電阻R31~R33的阻值大小是依序遞增。因此，當節點電壓V1~V3皆大於基準電壓的情況下，二極體D21、電阻R31、以及N型電晶體MN21所形成的電流迴路將成為最主要的供電來源。且知，節點電壓V1~V3之準位的大小是依序遞增，也就是V1<V2<V3，因此，電壓控制單元180會先選擇準位為最低的節點電壓V1作為電源電壓VS。換言之，在輸入電壓VIN以及節點電壓V1~V3均變動的情況下，電壓控制單元180會從節點電壓V1~V3中挑選出最接近且大於基準電壓的電壓作為電源電壓VS的供電來源，即耗能最低的路徑供電。

圖4為依照本發明一實施例之串並切換單元的電路示意圖。請參照圖4，串並切換單元141包括一P型電晶體MP1、一二極體D3、一N型電晶體MN3、一第一電位控制單元410以及一第二電位控制單元420。其中，第一電位控制單元410包括電阻R4與R5、一齊納二極體ZD2、以及一P型電晶體MP2。第二電位控制單元420包括電阻R6與R7、一齊納二極體ZD3、以及一N型電晶體MN4。其中，串並切換單元141受控於串並控制單元161所產生的切換訊號S41。

如圖4所示，電阻R4的第一端耦接至串並切換單元141的第一端TM11。齊納二極體ZD2與電阻R4相互並聯，用以保護P型電晶體MP2。電阻R5的第一端耦接至電阻R4的第一端。P型電晶體MP2的第一端耦接至電阻R5的第二端，且P型電晶體MP2的控制端耦接至電阻R4的第二端，並用以接收來自串並控制單元161的切換訊號S41。另一方面，電阻R6的第一端耦接至P型電晶體MP2的第二端，且其第二端耦接至串並切換單元141的第四端TM14。齊納二極體ZD3與電阻R6相互並聯，用以保護N型電晶體MN4。N型電晶體MN4的第一端耦接至串並切換單元141的第一端TM11，且其控制端耦接至電阻R6的第一端。電阻R7的第一端耦接至N型電晶體MN4的第二端，且其第二端耦接至電阻R6的第二端。

另一方面，P型電晶體MP1的第一端耦接至串並切換單元141的第一端TM11，其控制端耦接至電阻R5的第二端，且其第二端耦接至串並切換單元141的第三端TM13。二極體D3的陰極端耦接至P型電晶體MP1的第二端，且其陽極端耦接至串並切換單元141的第二端TM12。N型電晶體MN3的第一端耦接至二極體D3的陽極端，其控制端耦接至電阻R7的第一端，且其第二端耦接至串並切換單元141的第四端TM14。

在整體操作上，隨著切換訊號S41之準位的切換，第一電位控制單元410與第二電位控制單元420將同步運作，以致使串並切換單元141的狀態會被切換至第一狀態或是第二狀態。其中，當串並切換單元141維持在第一狀態時，P型電晶體MP1與N型電晶體MN3將被維持在導通的狀態，以致使串並切換單元141的第一端TM11電性連接至其第三端TM13，且串並切換單元141的第二端TM12電性連接至其第四端TM14。相對地，當串並切換單元141維持在第二狀態時，P型電晶體MP1與N型電晶體MN3將被維持在不導通的狀態，且二極體D3導通。此時，串並切換單元141的第二端TM12電性連接至其第三端TM13，且串並切換單元141的第一端TM11與第四端TM14電性不相連。此時，串並切換單元141之第二端TM12所連接的負載單元101將與其第三端TM13所接的負載單元102相互串接。

值得一提的是，圖4所示之串並切換單元是藉由切換訊號S41控制第一電位控制單元410，之後再透過第一電位控制單元410帶動第二電位控制單元420，以致使第一電位控制單元410與第二電位控制單元420同步運作。然而，在實際應用上，如圖5所示，串並切換單元可利用切換訊號S41控制第二電位控制單元420，之後再透過第二電位控制單元420帶動第一電位控制單元410的方式，來達成第一電位控制單元410與第二電位控制單元420的同步運作。在此，與圖4所示之串並切換單元的最大不同之處在於，於圖5中，第二電位控制單元420是透過N型電晶體MN4的控制端來接收切換訊號S41，而第一電位控制單元410則透過P型電晶體MP2的第二端耦接至串並切換單元141的第四端TM14。此外，第二電位控制單元420是透過N型電晶體MN4的第一端，耦接至第一電位控制單元410中P型電晶體MP2的控制端。值得注意的是，在圖5所示的二極體D3可以其他具單向或雙向導通的等效電路來完成。而第一電位控制單元410及第二電位控制單元420也可以其他的控制線路來完成。

圖6為依照本發明另一實施例之電子裝置的電路示意圖。參照圖6，電子裝置600包括多個負載單元611~616、多個串並切換單元621~625、以及一控制模組630。其中，與圖1實施例相似的，電子裝置600可藉由控制模組630控制串並切換單元621~625的狀態，進而切換負載單元611~616彼此之間的連接關係。

在圖6實施例中，隨著負載單元611~616之耦接方式的不同，將可以得到不同的串並效果。舉例來說，如表1與圖7A-7D所示，當串並切換單元621~625的狀態皆為第一狀態(並聯態)時，可以得到如圖7A所示之負載單元611~616皆相互並聯的效果；當串並切換單元621、623、625皆為第二狀態(串聯態)，且串並切換單元622、624皆為第一狀態(並聯態)時，可以得到如圖7B所示之負載單元611~616兩兩相串的效果；當串並切換單元621、622、624、625皆為第二狀態(串聯態)，且串並切換單元623為第一狀態(並聯態)時，可以得到如圖7C所示之負載單元611~616中每3個負載單元為一串的效果；當串並切換單元621~625皆為第二狀態(串聯態)時，可以得到如圖7D所示之負載單元611~616皆相互串聯的效果。

此外，圖6實施例與圖1實施例最大不同之處在於，負載單元611~616可分別由一電阻、一電容、一電感、一二極體、一雙載子電晶體、一場效電晶體、一發光二極體、一雷射二極體、一光感測元件、一訊號接收器、一訊號發射器、一電池、一直流電源、或是上述各元件的組合所構成。如此一來，隨著負載單元611~616之組成元件的不同，負載單元611~616其中之一或多個，將可作為儲能用途，以於外端電能不足時供電給發光二極體。

此外，負載單元611~616其中之一或多個，也可做為訊號接受的用途，以接收外端有線或無線的訊號，進而調整參考電流產生器所產生的參考電流訊號，以達到發光亮度或色度(顏色)調整的用途。再者，負載單元611~616其中之一或多個，也可做為訊號發射的用途，以將其訊號送達至外端其他的控制系統，或做為控制其他發光二極體發光串列之用。此外，負載單元611~616其中之一或多個的作用也可做為一相對穩定的電源供應用途，供應電源給其他系統使用。

值得一提的是，當負載單元611~616無需額外的電源電壓時，電子裝置600無需配置如圖1所示的電壓控制單元180。再者，圖1所示的整流單元110也可依設計所需配置在外端電路，故電子裝置600也可選擇性地配置整流單元。至於電子裝置600中各構件的細部電路架構以及作動原理已包含在上述各實施例中，故在此不予贅述。

更進一步來看，圖1與圖6所述之串並切換單元的第一端皆耦接到輸入電壓VIN，也就是電壓最高點，且串並切換單元的第四端皆耦接到接地端，也就是電壓最低點。然而，在實際應用上，串並切換單元與負載單元的耦接關係也可透過另一種接法來達到相似的切換動作。

舉例來說，圖8為依照本發明又一實施例之電子裝置的電路示意圖。電子裝置800包括多個負載單元811~814、多個串並切換單元821~823、以及一控制模組830。其中，與圖1、圖6實施例最大不同之處在於，圖8是將負載單元811~812與串並切換單元821視為一個整體，並將負載單元813~814與串並切換單元823視為另一個整體，且兩整體之間的串並關係則由串並切換單元822所控制。此外，就細部耦接關係來看，串並切換單元821的第四端是耦接至負載單元812的第二端，且串並切換單元823的第四端是耦接至負載單元814的第二端。

再者，與圖1、圖6實施例相似的，電子裝置800可藉由控制模組830控制串並切換單元821~823的狀態，進而切換負載單元811~814彼此之間的連接關係。舉例來說，在圖8實施例中，如表2與圖9A-9C所示，當串並切換單元821~823的狀態皆為第一狀態(並聯態)時，可以得到如圖9A所示之負載單元811~814皆相互並聯的效果；當串並切換單元821、823皆為第二狀態(串聯態)，且串並切換單元822為第一狀態(並聯態)時，可以得到如圖9B所示之負載單元811~814兩兩相串的效果；當串並切換單元821~823皆為第二狀態(串聯態)時，可以得到如圖9C所示之負載單元811~814皆相互串聯的效果。

此外，圖8所示之負載單元811~814也分別由不同被動元件、主動元件、或是被動元件與主動元件的組合所構成。再者，電子裝置800也可視設計所需選擇性地配置整流單元以及電壓控制單元。至於電子裝置800中各構件的細部電路架構以及作動原理已包含在上述各實施例中，故在此不予贅述。

值得注意的是，不論串並切換單元與負載單元的耦接關係是採用圖1、圖6、或圖8的耦接方式，都可藉由外加一串並切換單元以及一電容的方式，來進一步地增強電子裝置的工作性能。

舉例來說，倘若圖8所示的電子裝置800外加一串並切換單元801以及一電容C81，且負載單元811~814與圖1所示的負載單元101~105具有相同的電路架構，也就是負載單元811~814各自包括一發光二極體串列與一分流控制單元，且電子裝置800有額外配置一電壓控制單元來提供負載單元811~814之分流控制單元所需的電壓源。此外，更進一步假設負載單元811~814中的發光二極體串列，其工作電壓在12伏特以上，並於20伏特~40伏特有最佳的工作效率。

在此情況下，一開始，負載單元811~814皆相互並聯。接著，當輸入電壓VIN第一次由0V昇到12V時，此時的輸入電壓VIN無法點亮負載單元811~814中的發光二極體串列，但輸入電壓VIN會持續的對電容C81充電，以致使電容C81具有12伏特的電量。當輸入電壓VIN第一次到達12伏特且低於20伏特時，負載單元811~814中的發光二極體串列已被點亮，但還不在最佳的電壓工作區間，且此時電容C81所儲存的電量將漸昇到20伏特。當輸入電壓VIN第一次到達20伏特且低於40伏特時，負載單元811~814中的發光二極體串列已在最佳的電壓工作區間，且電容C81所儲存的電量已漸昇到40伏特。

當輸入電壓VIN第一次到達40伏特且低於80伏特時，串並切換單元821、823、801將被切換至第二狀態(串聯態)，負載單元811~814中的發光二極體串列將改為兩兩串聯，且各發光二極體串列的跨壓為1/2輸入電壓VIN。此時，各發光二極體串列的跨壓會由20伏特(40伏特的一半)漸昇到40伏特(80伏特的一半)，依然在最佳的電壓工作區間，但電容C81則已經與外界隔離，並一直維持在40伏特。

當輸入電壓VIN到達80伏特時，串並切換單元821~823、801均切換為第二狀態(串聯態)，發光二極體串列改為全部串聯為一串，每個發光二極體串列的跨壓均為1/4的輸入電壓VIN。此時，各發光二極體串列的跨壓會在20伏特(80伏特的1/4)與39伏特(110伏特交流電整流後最高電壓155伏特的1/4)之間，依然在最佳的電壓工作區間。此外，電容C81依然與外界隔離，而一直維持在40伏特。

當輸入電壓VIN降到80伏特以下但高於40伏特時，串並切換單元822切為第一狀態(並聯態)，發光二極體串列回到兩兩串聯，且各自跨壓回到輸入電壓VIN的1/2。此時，各發光二極體串列的跨壓會在20伏特與40伏特之間，而依然在最佳的電壓工作區間。此外，電容C81繼續與外界隔離，並還一直維持在40伏特。

當輸入電壓VIN降到40伏特以下時，串並切換單元821~823全部切為第一狀態(並聯態)，發光二極體串列各自並聯，且與電容C81並聯。此時，輸入電壓VIN低於電容C81的電壓，電容C81將取代輸入電壓VIN而成為發光二極體串列的供電來源。在此，只要電容C81的電容值足夠，則可將發光二極體串列維持在最佳工作狀態(>20伏特)，直到下一個昇壓週期昇到20伏特以上。如此一來，將可使發光二極體串列維持在持續點亮狀態，進而消除光源閃爍的問題。

值得注意的是，圖8所示的電子裝置800是將兩個負載單元與一串並切換單元視為一個整體，之後再透過另一串並切換單元進行整體架構之間的串並切換。然而，在實際應用上，本領域具有通常知識者也可將圖8所列舉的整體架構延伸至多個負載單元以及多個串並切換單元。

舉例來說，圖10繪示為依照本發明再一實施例之電子裝置的電路示意圖。電子裝置1000包括多個負載單元1100_1~1100_n與1200_1~1200_n、多個串並切換單元1300_1~1300_m、1400、1500_1~1500_m與1600、以及一控制模組1700。其中，圖10是將負載單元1100_1~1100_n與串並切換單元1300_1~1300_m視為一個整體架構，並將負載單元1200_1~1200_n與串並切換單元1500_1~1500_m視為另一個整體架構，且兩整體架構之間的串並關係可由串並切換單元1400所控制。相似地，串並切換單元1600 的第三端可用來與另一整體架構進行連接。以此類推，電子裝置1000將可由多個整體架構組合而成。此外，控制模組1700是用以控制串並切換單元1300_1~1300_m、1400、1500_1~1500_m與1600的狀態，以致使負載單元1100_1~1100_n與1200_1~1200_n之間的串並關係，隨著輸入電壓VIN之準位的變化進行相應的變動。至於電子裝置1000中各構件的細部電路架構以及作動原理已包含在上述各實施例中，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明是利用串並切換單元來切換負載單元的連接狀態，且是依據輸入電壓之準位變化來作為切換的依據。藉此，本發明之電子裝置將可直接操作在交流電壓下，而無須額外配置一交流/直流轉換器，或是必須搭配一變壓器。換而之，本發明之電子裝置具有微型化的優勢，並可增加使用者的便利性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、600、800‧‧‧電子裝置

110‧‧‧整流單元

101~105、611~616、811~814、1100_1~1100_n、1200_1~1200_n‧‧‧負載單元

121~125‧‧‧發光二極體串列

LED1~LED4‧‧‧發光二極體

131~135‧‧‧分流控制單元

141~144、621~625、821~823、801、1300_1~1300_m、1400、1500_1~1500_m、1600‧‧‧串並切換單元

150、630、830、1700‧‧‧控制模組

161~164‧‧‧串並控制單元

170‧‧‧降壓單元

180‧‧‧電壓控制單元

TM11~TM14‧‧‧串並切換單元的端點

PT1~PT4‧‧‧分流路徑

AC‧‧‧交流電壓

VIN‧‧‧輸入電壓

V1~V3‧‧‧節點電壓

VS‧‧‧電源電壓

210‧‧‧電壓感測器

220‧‧‧參考電流產生器

230‧‧‧電流控制器

241~244‧‧‧電流偵測器

TM21、TM22‧‧‧負載單元101的兩端點

S_EV‧‧‧感測電壓變化訊號

I_REF‧‧‧參考電流訊號

I₂₁~I₂₄‧‧‧感測電流訊號

S₂₁~S₂₄‧‧‧分流控制訊號

410‧‧‧第一電位控制單元

420‧‧‧第二電位控制單元

R1、R2、R31~R33、R4~R7‧‧‧電阻

MN1、MN21~MN23、MN3‧‧‧N型電晶體

D1、D21~D23、D3‧‧‧二極體

MP1、MP2‧‧‧P型電晶體

ZD1~ZD3‧‧‧齊納二極體

C1、C81‧‧‧電容

S41‧‧‧切換訊號

圖1為依照本發明一實施例之照明裝置的電路示意圖。

圖2為依照本發明一實施例之分流控制單元的電路方塊示意圖。

圖3為依照本發明一實施例之電壓控制單元的電路示意圖。

圖4為依照本發明一實施例之串並切換單元的電路示意圖。

圖5為依照本發明另一實施例之串並切換單元的電路示意圖。

圖6為依照本發明另一實施例之電子裝置的電路示意圖。

圖7A至圖7D為用以說明圖6之負載單元的連接關係的電路示意圖。

圖8為依照本發明又一實施例之電子裝置的電路示意圖。

圖9A至圖9C為用以說明圖8之負載單元的連接關係的電路示意圖。

圖10繪示為依照本發明再一實施例之電子裝置的電路示意圖。

100‧‧‧電子裝置