TWI590709B - 不頻閃的交流發光二極體照明系統及控制方法 - Google Patents

Description

不頻閃的交流發光二極體照明系統及控制方法

本發明係有關於一種發光二極體（Light-Emitting Diode；LED）照明系統，尤指一種由交流電所驅動之不造成頻閃的發光二極體照明系統及控制方法。

發光二極體（Light-Emitting Diode；LED）正以非常快的速度被使用於一般的照明用途上。在一使用案例中，包含有多個發光二極體的集合是由交流電源所供電，而「交流發光二極體」一詞有時即是用來說明這樣的電路。對交流發光二極體照明系統而言，所被關心的部分包括了其製造成本、功率效率（power efficiency）、功率因子（power factor）、頻閃（flicker）及使用壽命…等。

請參考第1圖，第1圖為先前技術中的一種交流發光二極體照明系統10之電路圖。交流發光二極體照明系統10簡單地包括發光二極體模組12以及電流限制電阻14。發光二極體模組12由兩條反平行（anti-parallel）的發光二極體串所組成。第1圖中的交流發光二極體照明系統10不需要交流-直流轉換器（AC-DC converter）或是整流器。即使直流電壓也是兼容的，交流電壓V _AC通常會被施加於交流發光二極體系統10，以直接地供電給交流發光二極體系統10。交流發光二極體照明系統10具有構造簡單以及製造成本低這兩項優點。然而，交流發光二極體照明系統10在其每一時間週期內只能有短暫的時間發光，而這導致其平均亮度低落。

請參考第2圖，第2圖繪示了另一種先前技術中的交流發光二極體照明系統15。發光二極體照明系統15的例子可在美國第7,708,172號專利中看到。交流發光二極體照明系統15採用了全波整流器（full-wave rectifier）18，用以對交流電壓V _AC進行整波，並用以在輸入電力線IN與接地線GND之間提供一直流輸出電力源。成串的多個發光二極體被區分為多個發光二極體組20 ₁、20 ₂、20 ₃及20 ₄，而發光二極體組20 ₁、20 ₂、20 ₃及20 ₄的每一發光二極體組具有一個或多個發光二極體。積體電路22具有一發光二極體控制器，此發光二極體控制器包含接腳或接點PIN ₁、PIN ₂、PIN ₃及PIN ₄分別耦接於發光二極體組20 ₁、20 ₂、20 ₃及20 ₄的陰極。在積體電路22內還包含通道切換開關SG ₁、SG ₂、SG ₃與SG ₄以及電流控制器24。當在輸入電力線IN的整流電壓V _IN提升時，電流控制器24可調整通道切換開關SG ₁、SG ₂、SG ₃與SG ₄的電導率（conductivity），以使更多的發光二極體組加入以進行發光。積體電路22的操作可在美國第7,708,172號專利中看到例證，在此即不再贅述。

請參考第3圖，第3圖為當交流輸入電壓V _AC具有正弦波波形時第2圖之訊號的波形圖。其中t表示時間軸。第3圖最上面的那個波形表示在輸入電力線IN上的整流電壓V _IN。第二個則表示發光的發光二極體總數，亦即正在發光的發光二極體之數目。接下來的四個波形則分別表示發光二極體電流I _LED4、I _LED3、I _LED2及I _LED1，而如第2圖所示，發光二極體電流I _LED4、I _LED3、I _LED2及I _LED1分別流經發光二極體組20 ₄、20 ₃、20 ₂與20 ₁。發光的發光二極體總數會隨著整流電壓V _IN的增減而起伏。

當整流電壓V _IN增加時，發光二極體組20 ₁、20 ₂、20 ₃及20 ₄一個接著一個依序地加入發光的行列中。舉例來說，當整流電壓V _IN增加而剛好超過了順向偏壓V _TH1（即用以驅使發光二極體組20 ₁發光時所需之電壓）時，發光二極體組20 ₁會開始發光。當整流電壓V _REC下降時，發光二極體組20 ₄、20 ₃、20 ₂及20 ₁會一個接著一個依序地變暗。舉例來說，倘若整流電壓V _IN剛好下降至順向偏壓V _TH4（即用以驅使發光二極體組20 ₁、20 ₂、20 ₃及20 ₄都發光時所需之電壓）以下時，通道切換開關SG ₃及SG ₄開啟，且通道切換開關SG ₂及SG ₁關閉，而使得發光二極體組20 ₄停止發光，而僅留下發光二極體組20 ₁、20 ₂與20 ₃在發光。交流發光二極體照明系統15享有簡單的電路架構，且可衍生出不錯的功率效率。

然而，如第3圖所示，其中有一黑暗時期T _DARK，在這期間因整流電壓V _IN太低以致無法驅動發光二極體組20 ₁，而導致沒有發光二極體會發光。倘若整流電壓V _IN為120赫茲的訊號，整流電壓V _IN其電壓值約為零伏特而為電壓波谷的地方會以120赫茲出現，而導致黑暗時期T _DARK也會以相同的120赫茲之頻率出現。此現象有時會被稱為「頻閃（flickering）」。即使頻閃可能不會被人的肉眼所察覺，但有報告指出當人們在觀看由發光二極體照明系統15所照射的物體時，會覺得頭暈或是感覺不舒服。因此，市場上期待能出現一種不會產生頻閃的發光二極體照明系統。

本發明一實施例提供一種發光二極體照明系統。上述發光二極體照明系統包含整流器、發光二極體串、行動電源以及發光二極體控制器。整流器用以接收交流輸入電壓，以在輸入電力線產生整流輸入電壓，並在接地線產生接地電壓。發光二極體串包含多個串聯的發光二極體，而具有主陽極以及主陰極。其中，主陽極耦接於輸入電力線。行動電源耦接於輸入電力線及主陰極，用以儲存電能。發光二極體控制器耦接於發光二極體串及行動電源，用以將第一驅動電流從主陰極導引至接地線，並用以將第二驅動電流從行動電源導引至接地線。其中，第二驅動電流使行動電源所儲存的電能增加，而第一驅動電流與第二驅動電流合併後的合併電流流經發光二極體串。其中，當交流輸入電壓大約為零伏特時，行動電源藉由輸入電力線釋放行動電源所儲存的電能，以使上述多個發光二極體中的至少一個發光二極體發光。

本發明另一實施例提供一種控制方法，其適用於發光二極體照明系統以避免頻閃。上述的發光二極體照明系統包含整流器、發光二極體串以及行動電源。整流器用以接收交流輸入電壓，以在輸入電力線產生整流輸入電壓，並在接地線產生接地電壓。發光二極體串包含多個串聯的發光二極體，而具有主陽極以及主陰極，其中主陽極耦接於輸入電力線。行動電源耦接於主陰極，用以儲存電能。上述的控制方法包含：調整流經發光二極體串的發光二極體電流；當調整發光二極體電流的同時，將發光二極體電流的部份分流到行動電源，以增加行動電源所儲存的電能；以及當交流輸入電壓的交流電壓值等於零伏特時，釋放行動電源所儲存的電能，以使上述多個發光二極體中的至少一個發光體發光，並因此使發光二極體照明系統持續地發光。

以下所揭露本發明之各實施例係充分地揭露，而足使熟習本發明所屬領域中具有通常知識者得以實施本發明。對於本發明所揭露之各實施例所做之各種簡單組合與變化，仍應視為本發明之實施例。

在以下說明書中，將會揭露本發明多個實施例的特例。然而，該些特例並非實施本發明之唯一方式，為了使本發明之說明書以簡潔易懂的方式記載，部分熟習本發明所屬領域之通常知識者得以簡單轉用而產生之實施例將不重複贅述。

請參考第4圖，第4圖為本發明一實施例之交流發光二極體照明系統100的電路圖。交流發光二極體照明系統100具有全波整流器18，用以對正旋的交流電壓V _AC進行整波，並用以在輸入電力線IN提供整流電壓V _IN以及在接地線GND提供接地電壓。發光二極體組20 ₁、20 ₂、20 ₃及20 ₄一同組成串聯於輸入電力線IN與接地線GND之間的一發光二極體串。此發光二極體串可被認為具有耦接於輸入電力線IN的主陽極以及耦接於接腳PIN ₄的主陰極。在本發明部分實施例中，每一發光二極體組可僅包含一個發光二極體，而在本發明另一部份的實施例中，每一發光二極體組可由多個並聯或串聯的發光二極體所組成，其中每一發光二極體組的發光二極體的數目取決於其應用。發光二極體組20 ₁為第4圖中最上游的發光二極體組，其陽極耦接於發光二極體串中的最高電壓（即整流電壓V _IN）。類似地，發光二極體組20 ₄為第4圖中最下游的發光二極體組。

積體電路102作為發光二極體控制器，其具有通道切換開關SG ₁、SG ₂、SG ₃及SG ₄，並具有電流控制器103。每一通道切換開關SG ₁、SG ₂、SG ₃及SG ₄用以協助將一對應的發光二極體組的陰極耦接於接地線GND。電流控制器103控制每一通道切換開關的電導率，以調整發光二極體電流I _LED1。舉例來說，倘若整流電壓V _IN夠低，而使得通過發光二極體組20 ₄的發光二極體電流I _LED4降至約零安培（0A）。則電流控制器103會開啟通道切換開關SG ₃，以將發光二極體組20 ₃的陰極耦接至接地線GND。同時，電流控制器103監控發光二極體電流I _LED3，以控制通道切換開關SG ₃的電導率，以調整發光二極體電流I _LED1。

交流發光二極體照明系統100包含行動電源（power bank）104，其耦接於輸入電力線IN與接地線GND之間。當正旋的交流電壓V _AC的絕對值|V _AC|朝其最大值提升時，行動電源104會增加電容112所儲存的電能。行動電源104可被積體電路102所觸發，以釋放行動電源104的電容112所儲存的電能，而使發光二極體串於整流電壓V _IN相對低時發光。藉由適當的設計，交流發光二極體照明系統100可持續地發光且不產生頻閃。

行動電源104中的電容112得能夠承受輸入電力線IN上的高電壓。舉例來說，倘若正旋的交流輸入電壓V _AC為240伏特的交流電壓，則電容112勢必要忍受至少為240伏特的壓力。首先，本技術領域所公知的是能夠忍受高電壓的裝置通常不便宜。其次，當能夠忍受高電壓的電容操作於相對高的電壓時，它的有效電容值（effective capacitance）會下降。舉例來說，當電容112兩端的跨壓約為零伏特時，電容112的有效電容值可大到470納法（nano Farad；nF）。但當電容112兩端的跨壓增加至260伏特時，電容112的有效電容值則低到200納法。為避免頻閃的現象，電容112要有夠大的電容值。因此，組裝交流發光二極體照明系統100所需的費用可能相當的貴。

請參考第5圖，第5圖為本發明另一實施例之交流發光二極體照明系統200的電路圖。全波整流器18用以對交流電壓V _AC進行整波，並用以在輸入電力線IN與接地線GND之間提供一直流輸出電力源。輸入電力線IN的電壓可稱為整流電壓V _IN，而接地線GND的電壓可稱為接地電壓或零伏特。第5圖之實施例中的發光二極體串具有串聯於輸入電力線IN與接腳PIN ₃之間的三個發光二極體組20 ₁、20 ₂及20 ₃。就第5圖中的發光二極體串整體來看，其表現如同一個二極體，而此二極體具有耦接於輸入電力線IN的主陽極以及耦接於接腳PIN ₃的主陰極。行動電源201具有兩個二極體D _CHG和D _DCHG以及一個電容C _AUX。如第5圖所示，二極體D _CHG與電容C _AUX串聯於主陰極（接腳PIN ₃）與接腳PIN ₄之間，而二極體D _DCHG耦接於主陽極（輸入電力線IN）與電容C _AUX之間。在下面的說明中，將會更清楚地瞭解二極體D _CHG用以對電容C _AUX充電，而二極體D _DCHG用以對電容C _AUX放電。流經發光二極體組20 ₁、20 ₂及20 ₃的電流分別標示為發光二極體電流I _LED1、I _LED2及I _LED3，而經由電容C _AUX而流到接地線GND的電流標示為充電電流I _CHG。

積體電路202作為發光二極體控制器，其具有通道切換開關MN ₁、MN ₂、MN ₃及MN ₄，並具有電流控制器204。通道切換開關MN ₁及MN ₂、MN ₃用以協助將發光二極體組20 ₁、20 ₂及20 ₃分別耦接於接地線GND，而通道切換開關MN ₄用以協助將電容C _AUX的一端耦接於接地線GND。通過道切換開關MN ₁、MN ₂、MN ₃及MN ₄的電流分別標示為驅動電流I ₁、I ₂、I ₃及I ₄。相似於第4圖中的電流控制器103之功能，第5圖中的電流控制器204控制每一通道切換開關MN ₁、MN ₂、MN ₃及MN ₄的電導率，以控制發光二極體電流I _LED1。舉例來說，倘若電流控制器感測到驅動電流I ₃及I ₄都降至零安培，則電流控制器204開啟通道切換開關MN ₂，以將發光二極體組20 ₂的陰極耦接至接地線GND。同時波幅大約等於發光二極體電流I _LED2的驅動電流I ₂則被電流控制器204所監控，以控制通道切換開關MN ₂的電導率，並調整發光二極體電流I _LED1及I _LED2。

在本發明一實施例中，發光二極體電流I _LED1為驅動電流I ₁、I ₂、I ₃及I ₄的合併電流，並被調整至一目標值。舉例來說，倘若整流電壓V _IN夠高而可使所有的發光二極體組20 ₁、20 ₂及20 ₃發光時，通道切換開關MN ₁及MN ₂會維持在關閉的狀態，且通道切換開關MN ₃及MN ₄被受到控制而使驅動電流I ₃與I ₄的總和等於上述的目標值。換句話說，驅動電流I ₁與I ₂都為零，且發光二極體電流I _LED3被調整至上述的目標值。發光二極體電流I _LED3的一部份會被分流出來而成為充電電流I _CHG，而隨著時間的進行，充電電流I _CHG會對電容C _AUX充電，以增加電容C _AUX所儲存的電能。電流控制器204可對電壓V _CS4進行感測，以決定驅動電流I ₄的大小，而於此時可用以表示充電電流I _CHG。發光二極體電流I _LED3的其他剩餘部分則成為驅動電流I ₃，並流經通道切換開關MN ₃。隨著電容C _AUX繼續地被充電，因電壓V _CAP的提升以及充電電流I _CHG的減少，驅動電流I ₄也會跟著減少。驅動電流I ₄的減少會促使電流控制器204降低通道切換開關MN ₃的電導率，因此驅動電流I ₃會增加，且發光二極體電流I _LED3（即驅動電流I ₃與驅動電流I ₄的合併電流）維持在上述的目標值。

請參考第6圖，第6圖繪示了第5圖中的訊號之波形。其中t表示時間軸，而第6圖中的波形由上至下分別為整流電壓V _IN、發光的發光二極體總數、發光二極體電流I _LED3、發光二極體電流I _LED2、發光二極體電流I _LED1、電容C _AUX的電壓V _CAP、充電電流I _CHG、驅動電流I ₄、驅動電流I ₃、驅動電流I ₂以及驅動電流I ₁。直的注意的，如第6圖所示，第6圖中的每一時刻發光的發光二極體總數從未掉至零，這意味著第3圖中的黑暗時期T _DARK的消失。換句話說，第5圖的交流發光二極體照明系統200不會產生頻閃。

為了方便比較，交流電壓V _AC的絕對值|V _AC|的波形也以虛線的型式伴隨著整流電壓V _IN的波形一同地繪示。類似地，伴隨著電壓V _CAP的波形，|V _AC|以及(|V _AC|-V _TH3)的波形也以虛線的型式繪示，其中順向電壓V _TH3為使所有發光二極體組20 ₁、20 ₂及20 ₃發光時所需的順向電壓。相似地，順向電壓V _TH2為可使發光二極體組20 ₁及20 ₂發光的電壓，而順向電壓V _TH1為可使發光二極體組20 ₁發光的電壓。

第6圖所示，發光二極體組20 ₁在每一時刻都會發光，而其原因將會進一步地說明。當交流電壓V _AC的絕對值|V _AC|從電壓波谷（即|V _AC|大約為零伏特的位置）向上提升時，發光二極體組20 ₂及20 ₃會一個接著一個依序地加入發光的行列中。當絕對值|V _AC|進一步地向上提升，且(|V _AC|-V _TH3)超越了電壓V _CAP時，此刻的二極體D _CHG會處於順向偏壓的狀態，且此刻的充電電流I _CHG會開始對行動電源201中的電容C _AUX充電。因此，在時間點t _CH，電容C _AUX所儲存的電能以及電壓V _CAP會開始增加。在時間點t _CH-END，當(|V _AC|-V _TH3)低於電壓V _CAP時，則停止對電容C _AUX充電。如第6圖所示，在對電容C _AUX充電的期間，充電電流I _CHG會等於驅動電流I ₄，且發光二極體電流I _LED3（即驅動電流I ₃與驅動電流I ₄的合併電流）會被調整到大致上為定值。

在時間點t _DCH，當絕對值|V _AC|掉至電壓V _CAP以下且二極體D _DCHG處於順向偏壓的狀態時，行動電源201開始釋放所儲存的電能。因此，自時間點t _DCH開始，整流電壓V _IN會隨著電壓V _CAP一同地起伏，而整流電壓V _IN的波形會與絕對值|V _AC|的波形分離，如第6圖所示。充電電流I _CHG變為負值而對電容C _AUX放電，而為負值的充電電流I _CHG從接地線GND流過通道切換開關MN ₄的體二極體（body diode）、電容C _AUX、二極體D _DCHG以及輸入電力線IN，而成為發光二極體電流I _LED1，其中發光二極體電流I _LED1流過發光二極體組20 ₁及通道切換開關MN ₁，而成為流到接地線GND的驅動電流I ₁。同時，因為驅動電流I ₁被調整至定值，故充電電流I _CHG大約為負數的定值。因為通道切換開關MN ₄持續地開啟且接腳PIN ₄的電壓為負值，所以驅動電流I ₄或電壓V _CS4稍加地會為負值。然而，電流控制器204可被設計成會將負值的電壓V _CS4當作是零伏特，以及當驅動電流I ₂和I ₃都為零時，仍將驅動電流I ₁調整至大約為定值。當電容C _AUX持續放電時，電壓V _CAP會下降。當絕對值|V _AC|在從零伏特回升而在第6圖中的時間點t _DCH-END超越了電壓V _CAP時，電容C _AUX會停止放電，且整流電壓V _IN開始跟著絕對值|V _AC|一同地起伏。

從第5圖及第6圖可明顯地看出，在時間點t _CH到時間點t _CH-END的期間，發光二極體電流I _LED3的其中一部份會被轉移，而成為充電電流I _CHG，而充電電流I _CHG會流經二極體D _CHG並增加行動電源201的電容C _AUX所儲存的電能。儲存在電容C _AUX的電能會藉由二極體D _DCHG釋放，而使發光二極體組20 ₁在時間點t _DCH到時間點t _DCH-END的期間發光，故交流發光二極體照明系統200在每一時刻可持續地發光。時間點t _DCH到時間點t _DCH-END的期間是一段交流輸入電壓V _AC大約為零伏特時的期間。

第6圖中的電壓V _CAP之波形顯示出電容C _AUX可能承受的最大電壓不會超過(絕對值|V _AC| - V _TH3)之最大值（通常僅為幾十伏特）。相較於第4圖的電容112需承受高達240伏特的電壓，第6圖中的電容C _AUX可以只承受幾十伏特的電壓，而就成本的考量上，第6圖中的電容C _AUX也會是一個更加的選擇。此外，相較於第4圖的電容112，第6圖中的電容C _AUX也可享有更高的有效電容值。

因第6圖的發光二極體電流I _LED1不會隨著時間而改變，故上述的目標值（即發光二極體電流I _LED被調整後的值）會是定值。但本發明並不以此為限。在本發明部分實施例中，上述的目標值可基於某些參數而有所變動。舉例來說，在本發明一實施例中，當通道切換開關MN ₁、MN ₂、MN ₃及MN ₄切換時，上述的目標值會被改變。又例如，當電流控制器204關閉通道切換開關MN ₁時，電流控制器204會調整上述的目標值而使其略微地增加。在本發明一實施例中，當通道切換開關被關閉的數目越多時，上述的目標值會越大。在本發明另一實施例，上述的目標值與整流電壓V _IN相關。電流控制器204會藉由第5圖中的接腳DET以及電阻R _DET感測整流電壓V _IN，以決定上述的目標值。整流電壓V _IN越高時，目標值也會越高，如第7圖所示。因發光二極體電流I _LED1與整流電壓V _IN同相（in phase），而整流電壓V _IN大部分時間與絕對值|V _AC|一同地起伏，故交流發光二極體照明系統200所呈現的總諧波失真（Total Harmonic Distortion；THD）以及功率因子（Power Factor；PF）會非常地優秀。在本發明一實施例中，上述的功率因子可達到0.97，而總諧波失真可達到19%。

請參考第8圖。第8圖為本發明另一實施例之交流發光二極體照明系統300的電路圖，而交流發光二極體照明系統300可在發光期間不產生任何的頻閃。如第8圖所示，串聯的發光二極體組20 _1A及20 _1B取代了第5圖中的發光二極體組20 ₁。交流發光二極體照明系統300另包含PNP型的雙載子接面電晶體（Bipolar Junction Transistor；BJT）BT，雙載子接面電晶體BT的射極和集極分別耦接於發光二極體組20 _1A的陽極與陰極。第8圖中的雙載子接面電晶體BT的基極，耦接於積體電路302的腳位PAS。雙載子接面電晶體BT表現得像是一個旁通開關，其可以讓發光二極體電流I _LED1繞過發光二極體組20 _1A。除了第5圖所繪示的常用的裝置及元件之外，積體電路302作為發光二極體控制器並另包含電流控制器304、兩個比較器308和310以及SR正反暫存器（SR flip-flop register）306。就驅動電流I ₁、I ₂、I ₃與I ₄來看，第8圖中的電流控制器304與第5圖中的電流控制器203相似，電流控制器304可改變通道切換開關MN ₁、MN ₂、MN ₃以及MN ₄的電導率。

比較器310會將電壓V _CS4與零伏特作比較，其中電壓V _CS4某程度上可代表流經通道切換開關MN ₄的驅動電流I ₄。請再參考第6圖，其中只有當電容C _AUX放電時，驅動電流I ₄才會變成負值。因此，第8圖的比較器310可以判斷出電容C _AUX是否放電。

比較器308會將電壓V _CS1與參考電壓V _REF作比較，其中電壓V _CS1代表流經通道切換開關MN ₁的驅動電流I ₁。換句話說，比較器308可以判斷出驅動電流I ₁是否低於一預設值，其中上述的預設值在本發明一實施例中小於上述的目標值，而此目標值是發光二極體電流I _LED1經調整後的電流值。

在電容C _AUX沒有放電的期間，因電壓V _CS4並非為負值，故訊號SB _DCHG為邏輯值「1」，而SR正反暫存器306會被重置並輸出邏輯值「1」的訊號SB _PAS。因此，PNP型的雙載子接面電晶體BT會被關閉，而使得發光二極體電流I _LED1（若有的話）會流經發光二極體組20 _1A及20 _1B。

當電容C _AUX放電而使得發光二極體組20 _1A及20 _1B發光時，訊號SB _DCHG會轉變成邏輯值「0」。在電容C _AUX放電的期間，電容C _AUX的電容電壓V _CAP會隨著時間的推移而下降。同時，電流控制器304會調整通道切換開關MN ₁的電導率，以將驅動電流I ₁至上述的目標值。一旦電容電壓V _CAP下降而低於用以驅動發光二極體組20 _1A及20 _1B時所需的順向電壓，則驅動電流I ₁不能再被調整並開始下降。當驅動電流I ₁下降而進一步地低於參考電壓V _REF所代表的預設值時，比較器308會將訊號S _TOO-LOW轉變成邏輯值「1」，以設定SR正反暫存器306，故訊號SB _PAS變成邏輯值「0」且PNP型的雙載子接面電晶體BT會被開啟。發光二極體電流I _LED1（若有的話）則會繞過發光二極體組20 _1A並通過發光二極體組20 _1B，而變成驅動電流I ₁。因電容電壓V _CAP仍舊超過了僅驅動發光二極體組20 _1B時所需的順向電壓，故此時的驅動電流I ₁還可被調整。當發光二極體組20 _1A停止發光時，電容C _AUX可放電，以進一步地使發光二極體組20 _1B發光。

依據上述說明，可推導出第8圖中的電容C _AUX可釋放本身所儲存的電能，直到電容電壓V _CAP下降而低於僅驅動發光二極體組20 _1B時所需的順向電壓為止。然而，一旦電容電壓V _CAP下降而低於僅驅動發光二極體組20 ₁時所需的順向電壓，第5圖中的電容C _AUX則會停止放電。倘若第5圖中的發光二極體組20 ₁由第8圖中的發光二極體組20 _1A及20 _1B所組成，則第8圖的電容C _AUX所釋放的電能會比第5圖的電容C _AUX所釋放的電能還多，且第8圖的電容C _AUX會比第5圖的電容C _AUX運作得更有效率。

第8圖所繪示的PNP型的雙載子接面電晶體BT可以作為發光二極體組20 _1A的分流器，但本發明並不以此為限。在本發明另一實施例中，上述第8圖中的PNP型的雙載子接面電晶體BT可被搬遷，不再作為發光二極體組20 _1A的分流器，反而是成為發光二極體組20 _1B的分流器。

電流控制器304將發光二極體電流I _LED1調整至目標值。如上述本發明的其他實施例所述，上述的目標值可以是一定值，或是可依據某些參數來決定。舉例來說，當訊號SB _DCHG為邏輯值「1」時，目標值可被設定成而大約是一個定值；而當訊號SB _DCHG為邏輯值「0」時，目標值則轉變成一個相對數值較小的定值。因邏輯值「0」的訊號SB _DCHG同時也會是交流輸入電壓V _AC大約為零伏特時的徵兆，故當訊號SB _DCHG為邏輯值「0」時，數值小的目標值將有助於改善總諧波失真（THD）。

請注意，將本發明上述所揭露之各實施例加以進行簡單組合與變化(例如數量上的變化)所衍生之各種實施例，仍應視為本發明之實施例。   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。

10                                                                           交流發光二極體照明系統 12                                                                           發光二極體模組 14                                                                           電流限制電阻 15                                                                           發光二極體照明系統 18                                                                           全波整流器 20 ₁、20 ₂、20 ₃、20 ₄、20 _1A、20 _1B發光二極體組 22                                                                           積體電路 24                                                                           電流控制器 100                                                                         交流發光二極體照明系統 102                                                                         積體電路 103                                                                         電流控制器 104                                                                         行動電源 112                                                                          電容 200                                                                         交流發光二極體照明系統 201                                                                         行動電源 202                                                                         積體電路 204                                                                         電流控制器 300                                                                         交流發光二極體照明系統 302                                                                         積體電路 304                                                                         電流控制器 306                                                                         SR正反暫存器 308                                                                         比較器 310                                                                         比較器 BT                                                                          雙載子接面電晶體 C _AUX電容 DET                                                                        接腳 D _CHG二極體 D _DCHG二極體 GND                                                                       接地線 I ₁、I ₂、I ₃、I ₄驅動電流 I _CHG充電電流 I _LED1、I _LED2、I _LED3、I _LED4發光二極體電流 IN                                                                           輸入電力線 MN ₁、MN ₂、MN ₃、MN ₄通道切換開關 PAS                                                                         腳位 PIN ₁、PIN ₂、PIN ₃、PIN ₄、                                   接腳或接點 R _DET電阻   SG ₁、SG ₂、SG ₃、SG ₄、                                       通道切換開關 SB _DCHG訊號 SB _PAS訊號 S _TOO-LOW訊號 t                                                                              時間軸 t _CH、t _CH-END、t _DCH、t _DCH-END時間點 T _DARK黑暗時期 V _AC交流電壓 V _CAP電壓 V _CS1、V _CS4電壓 V _IN整流電壓 V _REC整流電壓 V _REF參考電壓 V _TH1、V _TH2、V _TH3、V _TH4順向偏壓 |V _AC|                                                                        交流電壓V _AC的絕對值

第1圖及第2圖為先前技術中的兩種交流發光二極體照明系統的電路圖。

第3圖繪示了第2圖中的訊號之波形。

第4圖為本發明一實施例之交流發光二極體照明系統的電路圖。 第5圖為本發明另一實施例之交流發光二極體照明系統的電路圖。 第6圖繪示了第5圖中的訊號之波形。 第7圖繪示了發光二極體電流I _LED1與整流電壓V _IN同相。 第8圖為本發明另一實施例之交流發光二極體照明系統的電路圖。

18                                                                           全波整流器 20 ₁、20 ₂、20 ₃、20 ₄發光二極體組 100                                                                         交流發光二極體照明系統 102                                                                         積體電路 103                                                                         電流控制器 104                                                                         行動電源 112                                                                          電容 GND                                                                       接地線 I _LED1、I _LED2、I _LED3、I _LED4發光二極體電流 IN                                                                           輸入電力線 PIN ₁、PIN ₂、PIN ₃、PIN ₄、                                 接腳或接點 SG ₁、SG ₂、SG ₃、SG ₄、                                      通道切換開關 V _AC交流電壓 V _IN整流電壓

Claims (18)

1. 一種發光二極體照明系統，包含：一整流器，用以接收一交流輸入電壓，以在一輸入電力線產生一整流輸入電壓，並在一接地線產生一接地電壓；一發光二極體串，包含多個串聯的發光二極體，而具有一主陽極以及一主陰極，其中該主陽極耦接於該輸入電力線；一行動電源，耦接於該輸入電力線及該主陰極，用以儲存電能；以及一發光二極體控制器，耦接於該發光二極體串及該行動電源，用以將一第一驅動電流從該主陰極導引至該接地線，並用以將一第二驅動電流從該行動電源導引至該接地線，其中該第二驅動電流使該行動電源所儲存的電能增加，而該第一驅動電流與該第二驅動電流合併後的一合併電流流經該發光二極體串；其中當該交流輸入電壓大約為零伏特時，該行動電源藉由該輸入電力線釋放該行動電源所儲存的電能，以使該些發光二極體中的至少一個發光二極體發光。
2. 如請求項1所述之發光二極體照明系統，其中該發光二極體控制器包含：一第一通道開關，耦接於該主陰極及該接地線之間，用以導引該第一驅動電流；以及一第二通道開關，耦接於該行動電源及該接地線之間，用以導引該第二驅動電流通過該行動電源，以儲存電能於該行動電源內。
3. 如請求項2所述之發光二極體照明系統，其中該發光二極體控制器 包含一電流控制器，耦接於該第一通道開關及該第二通道開關，用以將該第一驅動電流及該第二驅動電流的總和大致上調整至一目標值。
4. 如請求項1所述之發光二極體照明系統，其中該行動電源包含：一第一二極體；一第二二極體；以及一電容，用以儲存該行動電源所儲存的電能；其中該行動電源用以使該第二驅動電流流經該第一二極體及該電容，而該行動電源所儲存的電能經由該第二二極體被釋放。
5. 如請求項4所述之發光二極體照明系統，其中該第一二極體連接於該電容及該主陰極之間。
6. 如請求項4所述之發光二極體照明系統，其中該第二二極體連接於該電容及該輸入電力線之間。
7. 如請求項1所述之發光二極體照明系統，其中該些發光二極體經分組成一第一發光二極體組及一第二發光二極體組，而該第一發光二極體組與該第二發光二極體組藉由串聯於該主陰極及該主陽極之間的一接點而相連，該發光二極體控制器包含一通道切換開關，該通道切換開關耦接於該接點與該接地線之間用以導引一第三驅動電流，而該發光二極體控制器另包含一電流控制器，用以將該第一驅動電流、該第二驅動電流以及該第三驅動電流的總和大致上調整至一目標值。
8. 如請求項7所述之發光二極體照明系統，其中該電流控制器感測該整流電壓，以決定該目標值。
9. 如請求項1所述之發光二極體照明系統，其中該發光二極體控制器包含：一比較器，用以決定該行動電源所儲存的電能是否被釋放，以提供一訊號；其中該發光二極體控制器將通過該些發光二極體中的至少一個發光二極體的一發光二極體電流調整至一目標值，而該目標值取決於該訊號。
10. 如請求項1所述之發光二極體照明系統，其中該些發光二極體經分組成一第一發光二極體組及一第二發光二極體組，而該第一發光二極體組與該第二發光二極體組藉由串聯於該主陰極及該主陽極之間的一接點而相連，而該發光二極體照明系統另包含：一旁通開關，耦接於該輸入電力線及該接點之間；一第一比較器，用以決定該行動電源所儲存的電能是否被釋放；以及一第二比較器，用以決定流經該第二發光二極體組的一驅動電流是否低於一參考值；其中當該驅動電流低於該參考值且該行動電源釋放所儲存的電能時，該發光二極體控制器開啟該旁通開關，以使該驅動電流繞過該第一發光二極體組並流經該第二發光二極體組。
11. 一種控制方法，適用於一發光二極體照明系統以避免頻閃，其中該發光二極體照明系統包含：一整流器，用以接收一交流輸入電壓，以在一輸入電力線產生一整流輸入 電壓，並在一接地線產生一接地電壓；一發光二極體串，包含多個串聯的發光二極體，而具有一主陽極以及一主陰極，其中該主陽極耦接於該輸入電力線；以及一行動電源，耦接於該主陰極，用以儲存電能；該控制方法包含：調整流經該發光二極體串的一發光二極體電流；當調整該發光二極體電流的同時，將該發光二極體電流的一部份分流到該行動電源，以增加該行動電源所儲存的電能；以及當該交流輸入電壓的交流電壓值等於零伏特時，釋放該行動電源所儲存的電能，以使該些發光二極體中的至少一個發光二極體發光，並因此使該發光二極體照明系統持續地發光。
12. 如請求項11所述之控制方法，其中調整該發光二極體電流的步驟係將該發光二極體電流調整到一目標值，而該控制方法另包含：感測該輸入電力線的線電壓，以決定該目標值。
13. 如請求項12所述之控制方法，其中當該線電壓越高時，該目標值也會越高。
14. 如請求項11所述之控制方法，其中該行動電源包含：一第一二極體；一第二二極體；以及一電容，用以儲存該行動電源所儲存的電能；其中該第一二極體耦接於該電容與該主陰極之間；且 該第二二極體耦接於該電容與該主陽極之間。
15. 如請求項14所述之控制方法，其中將該發光二極體電流的該部份分流到該行動電源的步驟係將該發光二極體電流的該部份經過該第一二極體分流到該行動電源；以及釋放該行動電源所儲存的電能的步驟係藉由該第二二極體釋放該行動電源所儲存的電能。
16. 如請求項11所述之控制方法，其中該些發光二極體經分組成一第一發光二極體組及一第二發光二極體組，而該第一發光二極體組與該第二發光二極體組藉由串聯於該主陽極及該主陰極之間的一接點而相連，該控制方法另包含：當流經該第二發光二極體組的一第二發光二極體電流大約為零時，將流經該第一發光二極體組的一第一發光二極體電流調整至一目標值。
17. 如請求項16所述之控制方法，另包含：判斷該行動電源所儲存的電能是否被釋放；當該行動電源所儲存的電能被釋放時，將該目標值設定為一第一值；以及當該行動電源所儲存的電能不被釋放時，將該目標值設定為異於該第一值的一第二值。
18. 如請求項11所述之控制方法，另包含：將該些發光二極體分組成串聯的一第一發光二極體組及一第二發光二極體組； 釋放該行動電源所儲存的電能，以使該第一發光二極體組及該第二發光二極體組都發光；判斷該行動電源所儲存的電能是否被釋放；判斷該發光二極體電流是否被調整；以及釋放該行動電源所儲存的電能，以使該第二發光二極體組發光，但倘若該發光二極體電流不被調整時，該第一發光二極體組發光則不發光。