TWI581660B - 發光二極體裝置 - Google Patents

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TWI581660B TW104129505A TW104129505A TWI581660B TW I581660 B TWI581660 B TW I581660B TW 104129505 A TW104129505 A TW 104129505A TW 104129505 A TW104129505 A TW 104129505A TW I581660 B TWI581660 B TW I581660B
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

發光二極體裝置
本發明是有關於一種發光二極體裝置，且特別是有關於一種可控制驅動電流的大小的發光二極體裝置。
傳統的發光二極體模組需要驅動電路驅動。依據不同發光二極體模組所需的驅動電流的大小，需要選擇不同驅動電路與其搭配。然而，若是有數種需要不同驅動電流的發光二極體模組，則需另外設計對應的驅動電路。這樣不但增加設計、製造上的成本，也會導致倉儲管理、配料及組裝上的負擔。
因此，有需要提出一種新的發光二極體裝置，以解決上述問題。
本發明係有關於一種發光二極體裝置，可降低設計、製造上的成本。
根據本發明之一實施例，提出一種發光二極體裝置。發光二極體裝置包括一發光二極體模組及一驅動器。發光二極體模組包括一電壓感測模組及一發光二極體。電壓感測模組用以產生一參考電壓。驅動器包括一電源轉換模組、一電流處理模 組、一回授模組及一控制模組。電源轉換模組用以接收一交流電且將交流電轉換成一驅動電流，驅動電流用以驅動發光二極體發光。電流處理模組用以將驅動電流轉換成一感測電壓。回授模組用以比較感測電壓與參考電壓，並依據感測電壓與參考電壓的大小關係輸出一位準訊號。控制模組用以依據位準訊號輸出一脈衝寬度調變訊號給電源轉換模組。其中，電源轉換模組更用以依據PWM訊號控制驅動電流的大小。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧電源模組
100‧‧‧發光二極體裝置
110‧‧‧發光二極體模組
111‧‧‧電壓感測模組
112‧‧‧發光二極體
113‧‧‧電路板
120‧‧‧驅動器
121‧‧‧電源轉換模組
1211‧‧‧整流器
1212‧‧‧變壓器
1213‧‧‧開關
122‧‧‧電流處理模組
1221‧‧‧電流感測模組
1222‧‧‧放大器模組
1222a‧‧‧放大器
123‧‧‧回授模組
124‧‧‧控制模組
AC‧‧‧交流電
DC‧‧‧直流電
DZ‧‧‧二極體
ILED‧‧‧驅動電流
I0‧‧‧所需電流
IS‧‧‧電流信號
P1‧‧‧位準訊號
P2‧‧‧PWM訊號
R2、R3、RS‧‧‧電阻
V3‧‧‧電壓差
VLED‧‧‧驅動電壓
VREF‧‧‧參考電壓
VS‧‧‧感測電壓
W1‧‧‧工作週期
第1圖繪示依照本發明實施例之發光二極體裝置的剖面圖。
第2圖繪示第1圖之發光二極體裝置的功能方塊圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例之驅動電流的電流曲線圖。
第4圖繪示依照本發明一實施例之PWM訊號的示意圖。
第5圖繪示依照本發明另一實施例之PWM訊號的示意圖。
第6圖繪示第1圖之發光二極體模組及驅動器的電路圖
請參照第1及2圖，第1圖繪示依照本發明實施例之發光二極體裝置100的剖面圖，而第2圖繪示第1圖之發光二極體裝置100的功能方塊圖。
如第1圖所示，發光二極體裝置100例如是燈泡， 然亦可為發光二極體燈管，其內含發光二極體燈條。發光二極體裝置100包括發光二極體模組110及驅動器120。發光二極體模組110及驅動器120是二個別設置的元件，也就是說，發光二極體模組110與驅動器120並未整合成單一元件，而是二分別製作的元件；在此設計下，驅動器120可以是一切換式驅動器(switch mode driver)。
如第2圖所示，發光二極體模組110包括電壓感測模組111、數個發光二極體112及電路板113。電壓感測模組111及發光二極體112可設於電路板113上，如第1圖所示。驅動器120可電性連接於電路板113，以控制設於電路板113上的電壓感測模組111及發光二極體112。
電壓感測模組111用以產生一參考電壓VREF。此參考電壓VREF係依據發光二極體模組110所需要的電流大小而定。例如，發光二極體模組110所需要的電流愈大(如發光二極體112的數量愈多)，則參考電壓VREF可設定愈大；反之則愈小。驅動器120可依據參考電壓VREF的大小提供發光二極體模組110所需的驅動電流ILED。如此一來，同一驅動器120可提供不同發光二極體模組110的電流需求，不需額外針對不同發光二極體模組110去設計不同的驅動器120，因此可減少發光二極體裝置100在設計、製造上的成本，也可減少倉儲管理、配料及組裝上的負擔。
驅動器120包括電源轉換模組121、電流處理模組122、回授模組123及控制模組124。
電源轉換模組121用以接收由電源模組10提供的交流電AC，並將交流電AC轉換成一直流的驅動電流ILED。交流電AC例如是市電。驅動電流ILED用以驅動發光二極體112發光。驅動電流ILED有可能大於或小於發光二極體模組110的所需電流。
舉例來說，如第3圖所示，其繪示依照本發明一實施例之驅動電流ILED的電流曲線圖。例如，當發光二極體裝置100開始通電時，驅動電流ILED從0開始上升，因此初始階段的驅動電流ILED1不足以供應發光二極體模組110的所需電流I0，之後驅動電流ILED會持續上升，有可能會超過發光二極體模組110的所需電流I0，如驅動電流ILED2。若驅動電流ILED過小，發光二極體模組110的亮度不足，而若驅動電流ILED過大可能傷害發光二極體模組110。透過以下方式可讓驅動電流ILED上升至大致上等於或下降到大致上等於發光二極體模組110的所需電流I0，讓發光二極體模組110提供符合設計規格的亮度且/或避免發光二極體模組110過負載。
舉例來說，電流處理模組122將來自於電源轉換模組121的驅動電流ILED轉換成感測電壓VS；然後，回授模組123可比較感測電壓VS與參考電壓VREF，並依據感測電壓VS與參考電壓VREF的大小關係輸出一位準訊號P1；然後，控制模組124可依據位準訊號P1輸出一PWM訊號P2給電源轉換模組121；然後，電源轉換模組121可依據PWM訊號P2控制驅動電流ILED的 大小；此些步驟可循環，直到驅動電流ILED大致上等於所需電流I0。以下進一步詳細說明。
電流處理模組122可包括電流感測模組1221及放大器模組1222。電流感測模組1221可將驅動電流ILED轉換成電流信號IS，放大器模組1222再將電流信號IS放大並轉換成感測電壓VS。
回授模組123可比較感測電壓VS與參考電壓VREF，並依據感測電壓VS與參考電壓VREF的大小關係輸出一位準訊號P1。例如，若參考電壓VREF大於感測電壓VS，位準訊號P1係低位準訊號與高位準訊號之一者。本發明之一實施例中，若參考電壓VREF大於感測電壓VS，位準訊號P1係低位準訊號，而若參考電壓VREF小於感測電壓VS，位準訊號P1係高位準訊號。
如第1及4圖所示，第4圖繪示依照本發明一實施例之PWM訊號的示意圖。控制模組124可依據位準訊號P1輸出PWM訊號P2給電源轉換模組121。當控制模組124收到一低位準的位準訊號P1時(本例中，表示參考電壓VREF大於感測電壓VS)，表示驅動電流ILED低於發光二極體模組110的所需電流I0，如第3圖的驅動電流ILED1低於所需電流I0。因此，如第4圖所示，控制模組124可增加PWM訊號P2的工作週期W1，如從10%(如圖所示的虛線)提高到20%(如圖所示的實線)，然本發明實施例不受此限。工作週期W1例如是導通時間t與週期T的比值，即t/T。
然後，電源轉換模組121可依據PWM訊號P2控制驅動電流ILED的大小。例如，由於第4圖之工作週期W1增加，電源轉換模組121增加提供給發光二極體模組110的驅動電流ILED，使驅動電流ILED從驅動電流ILED1上升到ILED1’，如第3圖所示。
接著，驅動器120依據上述原則，繼續判斷感測電壓VS與參考電壓VREF的大小，並據以轉換對應大小的驅動電流ILED給發光二極體模組110，使驅動電流ILED愈來愈接近驅動電流I0。
如第1及5圖所示，第5圖繪示依照本發明另一實施例之PWM訊號的示意圖。當控制模組124收到一高位準的位準訊號P1時(本例中，表示參考電壓VREF小於感測電壓VS)，表示驅動電流ILED已高於發光二極體模組110的需要電流I0，如第3圖的驅動電流ILED2高於所需電流I0。因此，如第5圖所示，控制模組124減少PWM訊號P2的工作週期W1，如從70%(如圖所示的虛線)降低到60%(如圖所示的實線)，然工作週期W1本發明實施例不受此限。
然後，電源轉換模組121可依據PWM訊號P2控制驅動電流ILED的大小。例如，由於第5圖之工作週期W1減少，因此電源轉換模組121減少提供給發光二極體模組110的驅動電流ILED，使驅動電流ILED從驅動電流ILED2下降接近所需電流I0，如第3圖所示。
接著，驅動器120依據上述原則，繼續判斷感測電壓VS與參考電壓VREF的大小，並據以轉換對應大小的驅動電流ILED給發光二極體模組110，使驅動電流ILED位於發光二極體模組110的所需電流I0的允許範圍內。
由上可知，PWM訊號P2的工作週期W1與感測電壓VS呈正比，而驅動電流ILED與工作週期W1呈正比。
第6圖繪示第1圖之發光二極體模組110及驅動器120的電路圖。電壓感測模組111包括二極體DZ，例如是齊納二極體。參考電壓VREF由二極體DZ的逆向電壓決定。例如，當二極體DZ的逆向電壓為17伏特(V)時，參考電壓VREF也約為17伏特。因此，透過選擇不同逆向電壓的二極體DZ，可獲得不同設計值的參考電壓VREF。
電源轉換模組121包括整流器1211、變壓器1212及開關1213。整流器1211可將交流電AC轉換成直流電DC。變壓器1212可改變直流電DC的電壓，如降壓或升壓成驅動電壓VLED。開關1213可依據PWM訊號P2控制變壓器1212開啟或關閉。如，當PWM訊號P2導通(ON)時，則開關1213控制變壓器1212開啟；當PWM訊號P2不導通(OFF)時，則開關1213控制變壓器1212關閉。
電流感測模組1221例如是電阻RS。電流信號IS是驅動電流ILED的分流電流，其依據電阻RS之值而不同。也就是說，藉由設計電阻RS，可獲得對應的電流信號IS。
放大器模組1222可由放大器1222a及二串聯的電阻R2與R3所組成。當電流信號IS流經電阻R3時，可產生對應的電壓差V3。
回授模組123例如是比較器，其可比較感測電壓VS與參考電壓VREF的大小，並據以輸出位準訊號P1。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。
10‧‧‧電源模組
100‧‧‧發光二極體裝置
110‧‧‧發光二極體模組
111‧‧‧電壓感測模組
112‧‧‧發光二極體
113‧‧‧電路板
120‧‧‧驅動器
121‧‧‧電源轉換模組
122‧‧‧電流處理模組
1221‧‧‧電流感測模組
1222‧‧‧放大器模組
123‧‧‧回授模組
124‧‧‧控制模組
AC‧‧‧交流電
ILED‧‧‧驅動電流
IS‧‧‧電流信號
P1‧‧‧位準訊號
P2‧‧‧PWM訊號
VLED‧‧‧驅動電壓
VREF‧‧‧參考電壓
VS‧‧‧感測電壓

Claims (13)

  1. 一種發光二極體裝置，包括：一發光二極體模組，包括：一電壓感測模組，用以產生一參考電壓；及一發光二極體；一驅動器，包括：一電源轉換模組，用以接收一交流電且將該交流電轉換成一驅動電流，該驅動電流用以驅動該發光二極體發光；一電流處理模組，用以將該驅動電流轉換成一感測電壓；一回授模組，用以比較該感測電壓與該參考電壓，並依據該感測電壓與該參考電壓的大小關係輸出一位準訊號；及一控制模組，用以依據該位準訊號輸出一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號給該電源轉換模組；其中，該電源轉換模組更用以依據該PWM訊號控制該驅動電流的大小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該PWM訊號的工作週期與該感測電壓呈正比。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該驅動電流與該PWM訊號的一工作週期呈正比。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該控制模組更用以操作在：若該參考電壓大於該感測電壓，增加該PWM訊號的一工作週期。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該控制模組更用以操作在：若該參考電壓小於該感測電壓，減少該PWM訊號的一工作週期。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該回授模組更用以操作在：若該參考電壓大於該感測電壓，該位準訊號係一低位準訊號與一高位準訊號之一者；以及若該參考電壓小於該感測電壓，該位準訊號係該低位準訊號與該高位準訊號之另一者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該電流處理模組包括：一電流感測模組，用以將該驅動電流轉換成一電流信號；以及 一放大器模組，用以將該電流信號放大並轉換成該感測電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該驅動器係一切換式驅動器(switch mode driver)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該電壓感測模組包括一二極體，該參考電壓由該二極體的逆向電壓決定。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體裝置，其中該二極體是一齊納二極體。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該驅動器與該發光二極體模組係個別配置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該發光二極體模組包括一電路板，該電壓感測模組及該發光二極體設於該電路板上。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該電流感測模組係一電阻。
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