TWI461096B - 固態照明驅動器與系統 - Google Patents

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Description

固態照明驅動器與系統
依據美國專利法第119條第e項的規定，本發明於西元2010年8月27日在美國申請臨時案，臨時案申請案號為61/377,846， 以下所揭露之技術內容，係合併上述臨時申請案所揭露之技術內容。
本發明係關於一種固態照明驅動器與系統，尤指一種應用於發光二極體(LED)照明系統之固態照明驅動器與系統。
固態照明裝置(solid state lighting apparatus)已經更為普及，且與傳統的光源如白熾燈(incandescent lamp)相比較，固態照明裝置具有較高的效能(efficiencies)與較長的壽命(lifetimes)。然而，固態照明裝置的驅動器經常有壽命短於LED的壽命及過高的電流總諧波失真的現象。
因此，改善固態照明驅動器與系統是有其必要性的。
本發明之主要目的在提供一種照明驅動電路，該照明驅動電路包括一驅動電流電路及一旁路電路。該驅動電流電路係耦接於一交流電源(alternating current power source)，該交流電源具有一功率週期(power cycle)，該驅動電流電路提供電流至一固態燈(solid state lamp)，該固態燈具有一第一照明部分(first lighting segment)與一第二照明部分(second lighting segment)，其中，驅動電流電路 可直接耦接於該第一照明部分的一輸入部分(input)，該第二照明部分的一輸入部分係直接耦接於第一照明部分的一輸出部分(output)；及旁路電路(bypass circuit)，係耦接於驅動電流電路，且可耦接於第二照明部分的該輸入部分，其中，該旁路電路在該功率週期中的複數個時間間隔(time period)中，可從驅動電流電路提供旁路電流(bypass current)至第二照明部分。
該照明驅動電路之一第一較佳實施例中，該第一照明部分包含複數個第一發光二極體(a first plurality of light emitting diodes)，且該複數個第一發光二極體係以串聯方式連接；及該第二照明部分包含複數個第二發光二極體(a second plurality of light emitting diodes)，且該複數個第二發光二極體係以串聯方式連接。該旁路電路依據該第二照明部分的該輸入部分之一電壓(voltage)，從該驅動電流電路提供該旁路電流至該第二照明部分。當該第二照明部分的該輸入部分之一電壓超過一預設電壓值(threshold value)時，該旁路電路更可中止從該驅動電流電路來的旁路電流。該旁路電路更包括一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，該金屬氧化物半導體場效電晶體具有一漏極開放源(drain and source)，金屬氧化物半導體場效電晶體係電性耦接至該驅動電路及該第二照明部份的該輸入部分。該金屬氧化物半導體場效電晶體之一閘極極(gate)係耦接至該第二照明部份的該輸入部分。一輸入電流總諧波失真度(THDi)係小於15%。該驅動電流電路之一功率因數(power factor)係超過95%。該交流電源包括一120伏特電源(120 volt source)。 該交流電源包括一240伏特電源(240 volt source)。
另一方面，一照明系統包括一固態燈(solid state lamp)、一驅動電流電路(current driving circuit)及一旁路電路(bypass circuit)。該固態燈係具有一第一照明部分(first lighting segment)與一第二照明部分(second lighting segment)，其中，該第二照明部分的一輸入部分(input)係耦接於該第一照明部分的一輸出部分(output)；該驅動電流電路係耦接於一交流電源(alternating current power source)，該交流電源具有一功率週期(power cycle)，該驅動電流電路提供電流至該固態燈，其中，驅動電流電路可直接耦接於第一照明部分的該輸入部分；及該旁路電路(bypass circuit)，係耦接於驅動電流電路與第二照明部分的輸入部分，其中，該旁路電路在該功率週期中的複數個時間間隔(time period)中，可從驅動電流電路提供旁路電流(bypass current)至第二照明部分。
於一第二較佳實施例中，該第一照明部分包括複數個第一發光二極體(a first plurality of light emitting diodes)，且該複數個第一發光二極體係以串聯方式連接；及該第二照明部分包括複數個第二發光二極體(a second plurality of light emitting diodes)，且該複數個第二發光二極體係以串聯方式連接。該旁路電路依據該第二照明部分的該輸入部分之一電壓(voltage)，從該驅動電流電路提供該旁路電流至該第二照明部分。當該第二照明部分的該輸入部分之一電壓超過一預設電壓值(threshold value)時，該旁路電路更可中止從該驅動電流電路來的旁路電流。該旁路電路更包括一金屬氧化 物半導體場效電晶體(MOSFET)，該金屬氧化物半導體場效電晶體具有一漏極開放源(drain and source)，金屬氧化物半導體場效電晶體係電性耦接至該驅動電路及該第二照明部份的該輸入部分。該金屬氧化物半導體場效電晶體之一閘極極(gate)係耦接至該第二照明部份的該輸入部分。一輸入電流總諧波失真度(THDi)係小於15%。
另一方面，一種產生光的方法(method for generating light)亦以揭露。該產生光的方法係包括以下步驟：提供(providing)一交流電源(alternating current power source)，該交流電源具有複數個功率週期(power cycles)；整流(rectifying)該交流電源，以形成一全波整流訊號(full-wave rectification signal)；依據該全波整流訊號產生一驅動電流(drive current)；通電(energizing)一固態燈(solid state lamp)，該固態燈具有一第一照明部分(first lighting segment)與一第二照明部分(second lighting segment)，且該第二照明部分耦接於該第一照明部分；在一通電時間間隔(energizing time period)內，自該被驅動電流至第二照明部分提供旁路電流(bypass current)；及經由該旁路電流，在第二照明部分產生光，其中，終止該旁路電流係依據該第二照明部分的一輸入部分(input)之電壓(voltage)。
於一第三較佳實施例中，所述的產生光的方法更包括以下步驟：依據一電壓，終止該旁路電流；及經由該驅動電流(drive current)，在該第一照明部分及該第二照明部分產生光。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖 式得到進一步的瞭解。
以下之較佳實施例係有關於一固態照明驅動器與系統(solid state lighting drivers and systems)。與傳統的光源(如白熾燈(incandescent lamps))相比較，固態照明裝置(如發光二極體(LED))實質上顯示出較高的功率效能(power efficiencies)與操作壽命(operating lifetimes)。然而，改裝(retro-fitting)LED至現存的燈具上卻存在有一些問題，且該燈具是使用120V的交流電。當僅以正向偏壓的配置(forward biased configuration)使LED發光時，LED會依據其發射波長(emission wavelength)，而在1.9V至3.2V的範圍間有一正向壓降(forward voltage drop)。LED係以串聯的方式形成一LED串(LED string)，該LED串的整體壓降(overall voltage drop)接近一120V交流電源的最大電壓。只有在功率週期(power cycle)的某一部分中，LED才會發光，並顯示出降低的功率效能與較大的總諧波失真度(THDi)。
一較佳實施例中，該總諧波失真度被減低至如一總諧波失真旁路電路(THDi bypass circuit)的一結果，該總諧波失真旁路電路繞過LED的一第一照明部分(first lighting segment)，且當驅動電壓(driving voltage)是低的時候，LED的一第二照明部分(second lighting segment)即可通電。當通過(across)LED的該第一照明部分電壓到達一預設(threshold)時，總諧波失真旁路電路會停止供給 (terminate)到該LED的一第二照明部分的旁路電流(the flow of the bypassing current)，驅動電路也會給予整個LED鏈(the entire chain of LEDs)動力的。於是，該LED串會在大部分的功率週期內發光，且總諧波失真度會減低。
大部分習知的使用驅動電路驅動LED(driving LED employ drive circuitry)之技術係利用一外部LED驅動器(external LED driver)將一交流線電壓(AC line voltage)轉變為一低的直流電壓(low DC voltage)，該外部LED驅動器係一開關式電源(switch mode power supply)或一被動式電阻器(passive,resistive approach)。有一些例子係提供一簡易且直接連接市電的主動式電路(active simple direct high voltage)或一市電應用LED解決方案(offline LED solution)，以使用於少數的電子零件(a limited number of components)。也有一些具有高效能特性(superior performance)的例子，係可強化功率因數、適應電壓的浮動(varying voltage)的驅動電流(drive current)以及減低總諧波失真度。再者，與傳統倚靠電解電容(electrolytic capacitor)卻總是失敗的方式相比較，使用LED會強化操作壽命。然而，使用陶瓷電容(ceramic capacitor)會有長效的操作壽命，而不似使用典型的電解電容之習知LED驅動器。因此，若能提供一種主動式、簡單、低成本且有效率之離線驅動方案之實施例，將可解決習知LED驅動器的不便之處。
本案係有關於一固態照明系統與驅動器(solid state lighting systems and drivers)，係包括美國專利申請案公開號2008/0265801 與2010/0045198所揭露的技術內容。該二件專利申請案係由發明人李先生等人所揭露之技術，其說明如下。
第一圖係本發明之一種具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有複數個串聯之LED之照明組合101之功能方塊示意圖。一交流電源(AC power source)102經由複數個接觸腳(pin)104,106電性連接至一橋式整流器(bridge rectifier)110。該橋式整流器110複數個二極體(diode)111,112,113,114。橋式整流器110對該交流線電壓進行整流，並在一輸出端103提供一全波整流訊號(full-wave rectification signal)。橋式整流器110之該輸出端103連接至一限制電流裝置(current limiting device)120。該限制電流裝置120係一驅動電流電路(current driving circuit)，將於以下討論。限制電流裝置120係耦接於複數個串聯的LED模組(serially-connected LED modules)103a-130m。每一個LED模組，如LED模組103a，具有三個串聯的LED131,132,133。因此，共有13個LED模組或39個LED串聯在一起。該最後的LED模組103m之該輸出端經過該接觸腳105連接至橋式整流器110。
第二圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之第一圖中之照明組合(lighting assembly)之一電壓201與一電流251之示意圖。限制電流裝置120之一輸出端125與LED模組103m之一輸出端126之電壓差係該電壓201，該輸出端125與該輸出端126 係第一圖中所標示的Vin (電壓輸入)與Vout (電壓輸出)。該電流251係流經LED模組130a至LED模組130m之電流。電壓201係一全波整流圖樣(full-wave rectified pattern)，如橋式整流器110的一結果，且變化如同一正弦波(sine wave)的絕對值(absolute value)。電壓201是在點220從0伏特開始變化，且在點210增加至最大的值約170伏特，以顯示出一條典型的120伏特曲線(120 volt service line)。
複數個LED具有一正向電壓(forward voltage)Vf ，其範圍從紅外線LED(infrared LED)的1.9伏特至白光(white)或藍光(blue)LED的約3.2伏特。然而，當複數個LED被驅動的電壓超過該向前電壓Vf 時，驅動電流會明顯地增加。第二圖的實施例包括39個LED，每一個LED具有一3.2伏特的向前電壓Vf 。於是，電流251會在一點205突然增加，而自LED模組130a至LED模組130m的電位(potential)會達到整個電壓降約126伏特，其中，39個LED之每一個LED有3.2伏特的電壓降產出。電流251在一較高區域(upper region)255保持固定，如限制電流裝置120的一結果。一旦電位降至低於126伏特，電流251會在一點260衰減至近乎0。
照明組合101具有良好的功率因數，但卻也有高的總諧波失真度。許多公共事業公司(utility company)對具有低的總諧波失真度之照明裝置提供退款(rebate)。因此，一總諧波失真旁路電路被設計出來以減低總諧波失真度，其會減低至所需的20%以下。
第三圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動 器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有一總諧波失真旁路電路310之照明組合301之功效示意圖。該照明組合301具有一第一照明部分(first lighting segment)302與一第二照明部分(second lighting segment)303，該第一照明部分302具有複數個串聯的LED模組130a至LED模組130j，該第二照明部分303具有複數個串聯的LED模組130k至LED模組130m。第二照明部分303的一輸入端在一輸出端/點(output/point)127直接連接至第一照明部分302的一輸出端。照明組合301具有一橋式整流器110與一限制電流裝置(current limiting device)120。總諧波失真旁路電路310會經由一線(line)304、該限制電流裝置120之一輸出端而得到回饋。總諧波失真旁路電路310也連接至第一照明部分302的輸出端/點(output/point)127與第二照明部分303的輸出端126。總諧波失真旁路電路310在一輸出端/點127提供一旁路電流至第二照明部分303。總諧波失真旁路電路310係提供足夠的條件使LED發亮，且是在低電壓與低電流的狀況下。
第四圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器之第三圖中之照明組合301之一電壓305與一電流350之示意圖。限制電流裝置120之輸出端125與LED模組103m之輸出端126之電壓差係該電壓305，該輸出端125與該輸出端126係第三圖中所標示的Vin (電壓輸入)與Vout (電壓輸出)。該電流350係係從限制電流裝置120而來之電流，且僅為一最大驅動電流(maximum drive current)，如限制電流裝置120的20毫安(milliamper)。在此 例子但本發明非受限於它中，當該最大電流等級(maximum current level)約20毫安時，其他最大電流等級也可應用了。
當電壓305從0伏特接近至25伏特時，旁路電路310即可驅動電流的一部分加設旁路至輸出端/點127，因此在第二照明部分303中的LED(如LED模組130k至LED模組130m)會於所繪示的電流範圍352中發亮。一旦電壓305在點314上接近約80伏特時，旁路電路會停止旁路電流的通過，因為旁路電壓Vbypass 已經夠高而得以使電流通過第一照明部分302。當電壓升高超過約80伏特時，電流350提升至所繪示的電流範圍353。當電壓305在點316接近約126伏特時，第一照明部分302與第二照明部分303會在一恆定電流等級356時發亮，舉例說明，該恆定電流等級356會由於限制電流裝置120而被限制於約在20毫安這個數值上。當電壓305在點318降低至126伏特時，電流350降低至所繪示的電流範圍357。當電壓305在點320降低至80伏特時，電流350降低至所繪示的電流範圍358。當電壓305在點322降低低於約25伏特時，電流會在電流等級359時被切斷。
第五圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有一總諧波失真旁路電路560之照明組合501之功效示意圖，其中，該照明組合501係應用於120伏特。照明組合501具有一驅動電流電路520及一旁路電路560。照明組合501具有一第一照明部分502與一第二照明部分503，該第一照明部分502具有複數個串聯 的LED模組130a至LED模組130j，該第二照明部分503具有複數個串聯的LED模組130k至LED模組130m。旁路電路560係在功率週期內對具有複數個串聯的LED模組130k至LED模組130m的第二照明部分503通電。第一照明部分502的一輸出端在一點526上連接至第二照明部分503的一輸入端。在此例子但本發明非受限於它的第五圖所示的LED串中，可以瞭解的是：其它種類的固態燈泡，且其具有一第一照明部分與一第二照明部分時，該第二照明部分的一輸入端係耦接於該第一照明部分的一輸出端，這樣的連接方式也會由其它實施例所採納。
驅動電流電路520係耦接於交流電源102，交流電源102具有一功率週期。驅動電流電路520提供一電流I1 至第一照明部分502與第二照明部分503，並直接電性連接至第一照明部分502的輸入端。驅動電流電路520係一限制電流裝置或一電流源(current source)，將於以下的第六圖中之驅動電路620進行討論。
旁路電路560係電性連接至驅動電流電路520的輸出端與第二照明部分503的輸入端。旁路電路560在功率週期內的通電時間中，從驅動電路至第二照明部分提供一旁路電流Ibp 。旁路電路560會基於點526上第二照明部分的輸入端的電壓值V2，從驅動電路至第二照明部分503提供旁路電流。
旁路電路560係由一N通道增強模式之金屬半場效電晶體510、一陶瓷電容518及一二極體516所構成，其中，該N通道增強模式之金屬半場效電晶體(N channel enhancement mode MOSFET)510與複數個電容512,514聯用。且旁路電路560有一閥門點(tap point)526，以連接於一條LED串，在對特定數量的LED通電。
於一實施例中，旁路電路560具有該電容512(R2)，係連接至驅動電流電路520的輸出端與N通道增強模式之金屬半場效電晶體510(Q2)。金屬半場效電晶體510的電源(source)連接至第二照明部分503的輸入端。金屬半場效電晶體510的閘極(gate)連接至一電阻R3，該電阻R3連接至該電容518，二極體516則是連接至第二照明部分503的輸入端。於一實施例中，金屬半場效電晶體510是一250伏特之N通道增強模式之金屬半場效電晶體，如Zetex公司所生產的ZVN4525E6，電容512,514是4.7K歐姆的電容，電容518是0.01μF/100伏特之電容。
相似地，第六圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有一典型的旁路電路660之照明組合601之功效示意圖，其中，該照明組合601係應用於240伏特。照明組合601具有一驅動電流電路620及一旁路電路660。照明組合601具有一第一照明部分603與一第二照明部分604，該第一照明部分603具有複數個串聯的LED模組130a至LED模組130v，該第二照明部分503具有複數個串聯的LED模組130w至LED模組130z。旁路電路660係在功率週期內對具有複數個串聯的LED模組130w至LED模組130z的第二照明部分604通電。第一照明部分603的一輸出 端在一點626上連接至第二照明部分604的一輸入端。
照明組合601具有一驅動電流電路620與該旁路電路660。驅動電流電路620係耦接於交流電源602，交流電源102具有一功率週期。驅動電流電路620具有一N通道空泛模式之金屬半場效電晶體(N channel depletion mode MOSFET)650，係使用於一電容655，以提供一穩定電流。該穩定電流係由電容655所控制。該金屬半場效電晶體650與電容655的設計是在一寬的電壓範圍中提供穩定的電流。閘極於一實施例中，金屬半場效電晶體650是一具有高電壓Vds 之N通道空泛模式之金屬半場效電晶體，且應用於交流電的操作(如歐洲規格的350伏特)，並在一低電阻與高電流Idss 的條件下，如Supertex公司所生產的DN3135，電容655是175歐姆的電容。
旁路電路660係電性連接至驅動電流電路620的輸出端與第二照明部分604的輸入端。旁路電路660在功率週期內的通電時間中，從驅動電路至第二照明部分604提供一旁路電流Ibp 。於一實施例中，旁路電路660具有一電阻612(R2)，係連接至驅動電流電路620的輸出端與一增強模式之金屬半場效電晶體610(Q2)的一汲極(drain)。金屬半場效電晶體610的電源(source)連接至第二照明部分604的輸入端。金屬半場效電晶體610的閘極(gate)連接至一電阻614(R3)，該電阻614(R3)連接至一電容618(C1)與一二極體616(DD1)。該二極體616(DD1)則是連接至第二照明部分604的輸入端。於一實施例中，金屬半場效電晶體610是一250伏特之N 通道增強模式之金屬半場效電晶體，如Zetex公司所生產的ZVN4525E6，電容612是4.7K歐姆的電容，電容618是0.01μF/100伏特之電容。
第七圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之第五圖中之照明組合(lighting assembly)之一電壓標繪(voltage plot)702與一電流標繪(current plot)750之示意圖，其中，第五圖係顯示一旁路電路的效率。如第一圖中所討論的照明組合101所示，一未使用於一如旁路電路560或660的電路，將無法明顯地使LED發亮，直到電位分別達到約130或260伏特時。具有旁路電路的實施例中，在低於130伏特之情形下，通電會導致一LED串中的LED變暗。
當電壓在點702時是介於0到點701的25伏特之間，電流則是接近0毫安(mA)，如一第一平坦區(first flat region)751。一旦電壓在點702超過約25伏特時，且若Vd >Vs ，電容618(C1)使金屬半場效電晶體610保持在穩定狀態，金屬半場效電晶體610於是從驅動電流開始通過旁路電流，及使得複數個LED503的第二部分發亮。當電壓接近約100伏特時，於金屬半場效電晶體510的汲極將低於金屬半場效電晶體510的電源(source)，因為第一照明部分502的LED會開始通電。這可以有一將金屬半場效電晶體510關閉(switching off)的效能並停止旁路電流，如同第二平坦區(second flat region)752所示。當電壓高過約100伏特時，當金屬半 場效電晶體510並無通旁路電流。因此，當驅動電流電路的電壓超過一預設值(threshold value)，旁路電路560係用以從驅動電路停止旁路電流，以本實施例而言，該預設值約100伏特。一旦電壓接近約130伏特時，第一照明部分502與第二照明部分503的所有LED被驅動電流充分地通電，如第三平坦區503所示。當電壓在點705降低至約100伏特時，金屬半場效電晶體510開始通旁路電流，如第四平坦區754所示。一旦電壓降低至低於25伏特時，即沒有電流通過第一與第二照明部分，如第五平坦區755所示。
旁路電路560衍生出的一重要特徵是，旁路電路560是可以在不使用電壓偵測(voltage detection)或直流轉換(DC conversion)被開啟或關閉。再者，旁路電路560僅包括五件元件，該五件元件也早已俱備了長效的功能。
依據所需的電路變數改變電阻值，總諧波失真度會減少20%，該電路變數如設定的驅動電流、輸入電壓與發掘(tap in)LED的位置。總諧波失真度少於20%是可以達到的。而更有一些實施例是可以達到少於11%的。該些實施例的功率因數超過95%並接近99%。
複數個電流總諧波失真旁路電路更可以運用，以減少電流總諧波失真度之值。於一實施例中，具有複數個電流總諧波失真旁路電路之照明組合是可以獨立運作的。兩組電流總諧波失真旁路電路會減低約10%，而三組會少於5%。
雖然本發明配合複數個實施例進行討論，很明顯地，本觀念 可以具體實施，以達到所討論的優點。以上所述之較佳實施例係關於固態照明驅動器與系統，並具有總諧波失真旁路電路，該總諧波失真旁路電路會減低系統的總諧波失真度。在這方面，固態驅動器和系統的描述有配合圖式和說明。
於是，本發明專利申請案係利用發明人豐富的經驗，以極富創意的構思，設計出簡單卻能充分解決習知技術的問題。因此，本發明專利申請案的功能，確實符合具有新穎性與進步性的專利要件。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
101‧‧‧照明組合
102‧‧‧交流電源
104‧‧‧接觸腳
106‧‧‧接觸腳
110‧‧‧橋式整流器
111‧‧‧二極體
112‧‧‧二極體
113‧‧‧二極體
114‧‧‧二極體
103‧‧‧輸出端
120‧‧‧限制電流裝置
103a-130m‧‧‧LED模組
131‧‧‧LED
132‧‧‧LED
133‧‧‧LED
201‧‧‧電壓
251‧‧‧電流
125‧‧‧輸出端
126‧‧‧輸出端
220‧‧‧點
210‧‧‧點
Vf ‧‧‧向前電壓
205‧‧‧點
260‧‧‧點
310‧‧‧總諧波失真旁路電路
301‧‧‧照明組合
302‧‧‧第一照明部分
303‧‧‧第二照明部分
130a-130j‧‧‧LED模組
130k-130m‧‧‧LED模組
127‧‧‧輸出端/點
304‧‧‧線
305‧‧‧電壓
350‧‧‧電流
Vin ‧‧‧電壓輸入
Vout ‧‧‧電壓輸出
352‧‧‧電流範圍
314‧‧‧點
Vbypass ‧‧‧旁路電壓
353‧‧‧電流範圍
316‧‧‧點
356‧‧‧恆定電流等級
318‧‧‧點
357‧‧‧電流範圍
320‧‧‧點
358‧‧‧電流範圍
322‧‧‧點
359‧‧‧電流等級
560‧‧‧總諧波失真旁路電路
501‧‧‧照明組合
520‧‧‧驅動電流電路
560‧‧‧旁路電路
502‧‧‧第一照明部分
503‧‧‧第二照明部分
620‧‧‧驅動電流電路
Ibp ‧‧‧旁路電流
V2‧‧‧電壓值
510N‧‧‧通道增強模式之金屬半場效電晶體
518‧‧‧陶瓷電容
516‧‧‧二極體
512‧‧‧電容
514‧‧‧電容
526‧‧‧閥門點
R3‧‧‧電阻
660‧‧‧旁路電路
601‧‧‧照明組合
620‧‧‧驅動電流電路
603‧‧‧第一照明部分
604‧‧‧第二照明部分
130w-130z‧‧‧LED模組
626‧‧‧點
602‧‧‧交流電源
650N‧‧‧N通道空泛模式之金屬半場效電晶體
655‧‧‧電容
Vds ‧‧‧電壓
Ibp ‧‧‧旁路電流
612‧‧‧電阻
614‧‧‧電阻
618‧‧‧電容
616‧‧‧二極體
702‧‧‧電壓標繪/點
750‧‧‧電流標繪
701‧‧‧點
751‧‧‧平坦區
752‧‧‧第二平坦區
503‧‧‧第三平坦區
754‧‧‧第四平坦區
755‧‧‧第五平坦區
第一圖係本發明之一種具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有複數個串聯之LED之照明組合101之功能方塊示意圖；第二圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之第一圖中之照明組合(lighting assembly)之一電壓201與一電流251之示意圖；第三圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動 器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有一總諧波失真旁路電路310之照明組合301之功效示意圖；第四圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器之第三圖中之照明組合301之一電壓305與一電流350之示意圖；第五圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有一總諧波失真旁路電路560之照明組合501之功效示意圖；第六圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之一具有一典型的旁路電路660之照明組合601之功效示意圖；及第七圖係本發明之具有總諧波失真旁路電路的固態照明驅動器(solid state lighting driver with THDi with bypass circuit)之第五圖中之照明組合(lighting assembly)之一電壓標繪(voltage plot)702與一電流標繪(current plot)750之示意圖。
101‧‧‧照明組合
102‧‧‧交流電源
103‧‧‧輸出端
104‧‧‧接觸腳
105‧‧‧接觸腳
106‧‧‧接觸腳
110‧‧‧橋式整流器
111‧‧‧二極體
112‧‧‧二極體
113‧‧‧二極體
114‧‧‧二極體
120‧‧‧限制電流裝置
125‧‧‧輸出端
126‧‧‧輸出端
130a-130m‧‧‧LED模組
131‧‧‧LED
132‧‧‧LED
133‧‧‧LED

Claims (18)

  1. 一種照明驅動電路(lighting driving circuit)，係包含：一驅動電流電路(current driving circuit)，係耦接於一交流線電源(alternating current line power source)，該交流線電源具有一功率週期(power cycle)，該驅動電流電路提供電流至一固態燈(solid state lamp)，該固態燈具有一第一照明部分(first lighting segment)與一第二照明部分(second lighting segment)，其中，驅動電流電路可直接耦接於該第一照明部分的一輸入部分(input)，該第二照明部分的一輸入部分係直接耦接於第一照明部分的一輸出部分(output)；及一旁路電路(bypass circuit)，係耦接於驅動電流電路，且可耦接於第二照明部分的該輸入部分，其中，該旁路電路在該交流線電源之該功率週期中的複數個時間間隔(time period)中，可從驅動電流電路提供旁路電流(bypass current)至第二照明部分；其中，該旁路電路依據該第二照明部分的該輸入部分之一電壓(voltage)，從該驅動電流電路提供該旁路電流至該第二照明部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中，該第一照明部分包括複數個第一發光二極體(a first plurality of light emitting diodes)，且該複數個第一發光二極體係以串聯方式連接；及該第二照明部分包括 複數個第二發光二極體(a second plurality of light emitting diodes)，且該複數個第二發光二極體係以串聯方式連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中，當該第二照明部分的該輸入部分之一電壓超過一預設電壓值(threshold value)時，該旁路電路更可中止從該驅動電流電路來的旁路電流。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中，該旁路電路更包括一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，該金屬氧化物半導體場效電晶體具有一漏極開放源(drain and source)，金屬氧化物半導體場效電晶體係電性耦接至該驅動電路及該第二照明部份的該輸入部分。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之照明驅動電路，其中，該金屬氧化物半導體場效電晶體之一閘極極(gate)係耦接至該第二照明部份的該輸入部分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中，一輸入電流總諧波失真度(THDi)係小於15%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中，該驅動電流電路之一功率因數(power factor)係超過95%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中，該交流線電源包括一120伏特電源(120 volt source)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之照明驅動電路，其中， 該交流線電源包括一240伏特電源(240 volt source)。
  10. 一照明系統(lighting system)，係包含：一固態燈(solid state lamp)，係具有一第一照明部分(first lighting segment)與一第二照明部分(second lighting segment)，其中，該第二照明部分的一輸入部分(input)係耦接於該第一照明部分的一輸出部分(output)；一驅動電流電路(current driving circuit)，係耦接於一交流線電源(alternating current power source)，該交流線電源具有一功率週期(power cycle)，該驅動電流電路提供電流至該固態燈，其中，驅動電流電路可直接耦接於第一照明部分的該輸入部分；及一旁路電路(bypass circuit)，係耦接於驅動電流電路與第二照明部分的輸入部分，其中，該旁路電路在該交流線電源之該功率週期中的複數個時間間隔(time period)中，可從驅動電流電路提供旁路電流(bypass current)至第二照明部分；其中，該旁路電路依據該第二照明部分的該輸入部分之一電壓，從該驅動電流電路提供該旁路電流至該第二照明部分。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之照明系統，其中，該第一照明部分包含複數個第一發光二極體(a first plurality of light emitting diodes)，且該複數個第一發光二極體係以串聯方式連接；及該第二照明部分包含 複數個第二發光二極體(a second plurality of light emitting diodes)，且該複數個第二發光二極體係以串聯方式連接。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之照明系統，其中，當該第二照明部分的該輸入部分之一電壓超過一預設電壓值(threshold value)時，該旁路電路更可中止從該驅動電流電路來的旁路電流。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之照明系統，其中，該旁路電路更包括一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，該金屬氧化物半導體場效電晶體具有一漏極開放源(drain and source)，金屬氧化物半導體場效電晶體係電性耦接至該驅動電路及該第二照明部份的該輸入部分。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之照明系統，其中，該金屬氧化物半導體場效電晶體之一閘極極(gate)係耦接至該第二照明部份的該輸入部分。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之照明系統，其中，一輸入電流總諧波失真度(THDi)係小於15%。
  16. 一種產生光的方法(method for generating light)，係包括以下步驟：提供(providing)一交流線電源(alternating current line power source)，該交流線電源具有複數個功率週期(power cycles)；整流(rectifying)該交流線電源，以形成一全波整 流訊號(full-wave rectification signal)；依據該全波整流訊號產生一驅動電流(drive current)；通電(energizing)一固態燈(solid state lamp)，該固態燈具有一第一照明部分(first lighting segment)與一第二照明部分(second lighting segment)，且該第二照明部分耦接於該第一照明部分；在該交流線電源之該功率週期的時間間隔(time period)內，自該被驅動電流至第二照明部分提供旁路電流(bypass current)，該旁路電流係基於該第二照明部分之一輸入部分(input)的電壓(voltage)而產生；及經由該旁路電流，在第二照明部分產生光。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的產生光的方法，更包括以下步驟：依據一電壓，終止該旁路電流；及經由該驅動電流(drive current)，在該第一照明部分及該第二照明部分產生光。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的產生光的方法，其中，終止該旁路電流係依據該第二照明部分之該輸入部分的電壓。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013082609A1 (en) 2011-12-02 2013-06-06 Lynk Labs, Inc. Color temperature controlled and low thd led lighting devices and systems and methods of driving the same
US9426855B2 (en) * 2014-01-29 2016-08-23 American Bright Lighting, Inc. Multi-stage LED lighting systems
US9491821B2 (en) 2014-02-17 2016-11-08 Peter W. Shackle AC-powered LED light engine
EP3210440A1 (en) 2014-10-21 2017-08-30 Philips Lighting Holding B.V. The segmental driving of light emitting circuits
JP6566293B2 (ja) * 2015-01-09 2019-08-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明システムおよび照明器具
WO2017127466A1 (en) * 2016-01-18 2017-07-27 Jonathan Jensen Current limited circuits
CN107454719B (zh) * 2017-08-31 2023-04-18 福建省两岸照明节能科技有限公司 一种具有电气过应力防护以及过压旁路功能的装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200524481A (en) * 2003-12-16 2005-07-16 Microsemi Corp Current-mode driver
CN100481164C (zh) * 2005-02-26 2009-04-22 三星电子株式会社 发光二极管驱动器
US20100002432A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Hubbell Incorporated Indirect luminaire utilizing led light sources
WO2010022348A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 George Lee Led light engine
CN101022000B (zh) * 2006-02-13 2010-05-19 三星电子株式会社 Led驱动装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4202776A1 (de) 1992-01-31 1993-08-05 Veba Kraftwerke Ruhr Leuchtvorrichtung
US5936599A (en) 1995-01-27 1999-08-10 Reymond; Welles AC powered light emitting diode array circuits for use in traffic signal displays
US5661645A (en) 1996-06-27 1997-08-26 Hochstein; Peter A. Power supply for light emitting diode array
US6091210A (en) * 1999-10-01 2000-07-18 Cavolina; Alejandro Electronic ballast with boost converter
AU1889201A (en) 1999-12-14 2001-06-25 Takion Co., Ltd. Power supply and led lamp device
US6283612B1 (en) 2000-03-13 2001-09-04 Mark A. Hunter Light emitting diode light strip
US6758573B1 (en) 2000-06-27 2004-07-06 General Electric Company Undercabinet lighting with light emitting diode source
US20030112627A1 (en) 2000-09-28 2003-06-19 Deese Raymond E. Flexible sign illumination apparatus, system and method
US6536924B2 (en) 2001-02-28 2003-03-25 Jji Lighting Group, Inc. Modular lighting unit
CN1464953A (zh) 2001-08-09 2003-12-31 松下电器产业株式会社 Led照明装置和卡型led照明光源
US6726341B2 (en) 2001-10-12 2004-04-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. LED illumination for cold storage compartments
JP4491561B2 (ja) 2002-08-29 2010-06-30 株式会社東研 Ｌｅｄを用いたサイン表示装置の交流用ｌｅｄ点灯回路
WO2004031648A2 (en) 2002-10-01 2004-04-15 Sloanled, Inc. Bent perimeter lighting and method for fabricating
US6989807B2 (en) 2003-05-19 2006-01-24 Add Microtech Corp. LED driving device
US7318661B2 (en) 2003-09-12 2008-01-15 Anthony Catalano Universal light emitting illumination device and method
US7524085B2 (en) 2003-10-31 2009-04-28 Phoseon Technology, Inc. Series wiring of highly reliable light sources
CN1722927A (zh) 2004-07-15 2006-01-18 吕大明 一种发光二极管照明电路
US7312586B2 (en) 2004-08-12 2007-12-25 Montante Charles J Ballast power supply
US7330364B2 (en) 2004-10-20 2008-02-12 Supertex, Inc. Device for converting high voltage alternating current (AC) to low voltage direct current (DC) and method therefor
US7378805B2 (en) 2005-03-22 2008-05-27 Fairchild Semiconductor Corporation Single-stage digital power converter for driving LEDs
US20060284728A1 (en) 2005-06-21 2006-12-21 The Regents Of The University Of California Pulse width modulation data transfer over commercial and residential power lines method, transmitter and receiver apparatus
DE602006007472D1 (de) * 2005-07-27 2009-08-06 Philips Intellectual Property Beleuchtungssystem und verfahren zur steuerung von mehreren lichtquellen
US8563339B2 (en) 2005-08-25 2013-10-22 Cree, Inc. System for and method for closed loop electrophoretic deposition of phosphor materials on semiconductor devices
FR2891106A1 (fr) 2005-09-20 2007-03-23 Patrick Courteix Methode de connexion et d'alimentation de diodes electroluminescentes pour la realisation de lampes.
EP1777533A1 (en) * 2005-10-21 2007-04-25 ALCATEL Transport Solution Deutschland GmbH Monitoring device for an array of electrical units
EP2190035A4 (en) 2007-07-30 2014-01-08 Sharp Kk LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHTING APPARATUS, AND WHITE HALL WITH LIGHTING APPARATUS
JP4943402B2 (ja) * 2008-10-09 2012-05-30 シャープ株式会社 Ｌｅｄ駆動回路、ｌｅｄ照明灯具、ｌｅｄ照明機器、及びｌｅｄ照明システム
CN102349354A (zh) * 2009-02-17 2012-02-08 鲁米自然株式会社 节能led照明设备
ATE488118T1 (de) * 2009-03-12 2010-11-15 Infineon Technologies Austria Sigma-delta-stromquelle und led-treiber

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200524481A (en) * 2003-12-16 2005-07-16 Microsemi Corp Current-mode driver
CN100481164C (zh) * 2005-02-26 2009-04-22 三星电子株式会社 发光二极管驱动器
CN101022000B (zh) * 2006-02-13 2010-05-19 三星电子株式会社 Led驱动装置
US20100002432A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Hubbell Incorporated Indirect luminaire utilizing led light sources
WO2010022348A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 George Lee Led light engine

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Publication number Publication date
AU2011293429A1 (en) 2013-04-04
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CN103959904A (zh) 2014-07-30
CN103959904B (zh) 2015-11-25
TW201233232A (en) 2012-08-01
US20120049742A1 (en) 2012-03-01
KR20140018835A (ko) 2014-02-13
WO2012027463A3 (en) 2013-09-19
EP2609794A2 (en) 2013-07-03
US8669709B2 (en) 2014-03-11
AU2011293429B2 (en) 2014-01-16
JP2013542550A (ja) 2013-11-21
CA2808880A1 (en) 2012-03-01

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