TWI633806B - 使用高電壓的發光二極體驅動電路 - Google Patents

Abstract

一發光二極體驅動電路包括具有多個串聯連接的發光二極體的一發光二極體單元，聯結一 電壓充電和放電單元 ，並且以輸入交流電壓之整流後的交流電壓供電 。一可控電流限制單元或一開關聯合一電流限制單元將該發光二極體單元連通到地。該電壓充電和放電單元具有第一和第二二極管連接到該發光二極體單元，和一存儲電容器，以形成一流經第一二極管的充電路徑和流經第二二極管的放電路徑，用以提供穩定狀態的電容器電壓，從而減少發光二極體單元內所需串聯連接之發光二極體數量。

Description

使用高電壓的發光二極體驅動電路

本發明係有關基於發光二極體(LED)的照明裝置，尤其是一種使用高輸入電壓，適用於基於發光二極體的照明裝置，並且低成本的驅動電路。

近年來，因為節能優勢，使用高電壓之發光二極體照明裝置已經被開發和部署 ，以取代傳統的白熾燈和熒光燈。

發光二極體之電流對電壓 (IV) 特性曲線類似於一般的普通二極體，當加於發光二極體的電壓小於二極體的正向電壓時，只有非常小的電流通過發光二極體。 當電壓超過正向電壓時，通過發光二極體的電流則大幅增加。一般來說，在大多數操作範圍，基於發光二極體的照明裝置之發光強度是和通過的電流成正比，但操作在高電流時則不如此。通常為基於發光二極體的照明裝置設計之驅動裝置，都是以提供一個恆定的電流為主，以便能發出穩定的光和延長發光二極體的壽命。

為了提高基於發光二極體的照明裝置之亮度，通常是將複數個發光二極體串聯在一起，形成一個基於發光二極體的照明單元，而且複數個基於發光二極體的照明單元可以更進一步串聯在一起，形成一個照明裝置。每個照明裝置所需要的工作電壓，通常是取決於照明單元裡的發光二極體之正向電壓，每個照明單元裡有多少個發光二極體，每個照明單元是如何相互連接的，以及每個照明單元在照明裝置裡，是如何接收來自電源的電壓。

許多技術已經被開發出來使發光二極體的照明裝置能夠使用諸如110伏交流電壓或220伏交流電壓的工作電壓，而不需要使用電壓轉換裝置。通常，在照明裝置中的發光二極體包括一個或多個發光二極體照明單元，每個發光二極體照明單元進一步分為多個 發光二極體段，每個發光二極體段可以通過相關的開關或電流源，選擇性地導通或切斷，並且隨著操作的交流電壓增加或減少，以控制器來控制開關或電流源。

一個使用高電壓如110伏 交流電壓 或220伏 交流電壓 ，而且不使用電壓轉換裝置的發光二極體驅動電路 的缺點之一 是， 串聯連接在發光二極體驅動電路內的發光二極體 的 總數必須是相當大，使得跨接在發光二極體的正向電壓不 比所施加的高 輸入 電壓 小得太多，以保持足夠的效率，避免過大的功率損耗 。 換句話說， 串聯連接在發光二極體驅動電路內的發光二極體 的 總數決定於輸入高電壓的大小，發光二極體裝置的成本也因高電壓而提高。

隨著越來越多基於發光二極體的照明設備被應用於以高輸入電壓為電源的高亮度照明設備中，設計一種驅動裝置，減少必須串聯連接的發光二極體 的 總數，而且可以提供良好 效率並低成本的使用來自牆上容易獲得的電源之交流高電壓為輸入電壓，已經形成非常必要的強烈需求。

本發明係提供 一種能夠直接使用一高交流 輸入 電壓有效地驅動並且連接較少數目之串聯的發光二極體，以降低成本 的發光二極體驅動電路 。因此，本發明的發光二極體驅動電路包括 一發光二極體 單元 其 正端和負端之間 具有多個串聯連接 的 發光二極體 ，聯結一個 電壓充電和放電單元， 並且以輸入交流電壓之整流後的交流電壓供電。

根據本發明，上述的 電壓充電和放電單元 具有第一二極管其正端連接到 上述發光二極體單元的負端，第二二極管其負端連接到 上述發光二極體單元的正端，和一個存儲電容器 。 經由發光二極體單元和 第一二極管 形成一充電路徑 ，以及經由第二二極管 形成 一放電路徑 ， 從而提供 存儲電容器一個 穩定狀態的電容器電壓，降低必須串聯連接在發光二極體單元內的發光二極體的數量 。

一可控電流限制單元用於控制流過發光二極體單元和存儲電容器的電流。 存儲電容器具有充電階段而上述的可控電流限制單元不應在充電階段期間被導通。如果交流輸入電壓為60Hz，在該存儲電容器的充電階段，與上述的可控電流限制單元的導通期之間的時間間隙至少是13.78微秒，如果交流輸入電壓為50Hz，則該時間間隙至少是16.53微秒。

在本發明的第一優選實施例中，發光二極體單元 與由控制器控制 的 可控電流限制單元串聯連接 。 在 電壓充電和 放電單元內的存儲電容器的正端子 與 第一二極管的負端和第二二極管的正端連接。 在電壓充電和放電單元內，一 電流限制單元將存儲電容器的負端子接地。 放電路徑中的 電流從地端流經 電流限制單元的 寄生反向電流路徑 而放電。

在本發明的第二優選實施例中 ， 存儲電容器的正端子連接到第二二極管 的正端 ，而存儲電容器的負端子則接地。 在電壓充電和放電單元內，電流限制單元連接在第一二極管的負端和存儲電容器的正端子之間。 因此，在 放電路徑中的電流不需經由電流限制單元的寄生反向電流路徑而放電。

在 本發明的 第三 優選 實施例中，發光二極體驅動電路除了在電壓充電和放電單元裡 還具有第三二極管，其正端接地而負端連接到 存儲電容器 的 負端子使在放電階段期間，電流得以繞過電流限制單元 之外，與第一 優選實施例相同。 在 放電路徑中的電流流經第三二極管，而不是 電流限制單元 的寄生反向電流路徑 ，以減少功率損耗。

在本發明的第四優選實施例中，發光二極體驅動電路類似於第三優選實施例。 然而， 在電壓充電和放電單元裡， 存儲電容器的負端子經由 第四二極管 連接到上述電流限制 單元 ，使得在放電路徑中的電流完全不流過電流限制 單元。

在本發明的第五優選實施例中，連接到發光二極體單元的可控電流限制單元被一開關和第一電流限制單元取代，以一控制器導通或關閉該開關。 另外，在 電壓充電和放電單元內 ，有第二電流限制單元連接在存儲電容器的正端子和 上述第二二極管的正端之間，並且存儲電容器的負端子 連接到 第一電流 限制 單元而不是接地 。 結果，放電路徑的電流是經由上述的開關流過一放電迴路而放電，並不通過地端。

在本發明的第六優選實施例中，連接到發光二極體單元的可控電流限制單元也類似於第五優選實施例，被一開關和第一電流限制單元所替代。 但是在 電壓充電和放電單元內 ，第二電流限制單元被去除，並且上述第二二極管的正端被直接連接到存儲電容器的正端子。

此外，又有一第三二極管從地端連接到存儲電容器的負端子 ，以及一 第四二極管從存儲電容器的負端子連接到第一電流限制單元。 換句話說，在第六 優選實施例中 ，充電和放電路徑共享上述的第一電流限制單元 。

本說明書提供附圖，使本發明更能進一步的被理解，同時附圖也構成本說明書的一部分。該附圖顯示出了本發明的實施例，並與說明書一起，用來解釋本發明原理。

圖1A 示出 根據 本發明的 第一 優選 實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體 驅動 電路 的方塊圖 。 在本實施例 中，發光二極體 驅動電路 包括 具有 多個發光二極體串聯連接， 由 交流輸入電壓的 整流後的交流電壓供電 的發光二極體單元101。 發光二極體單元101具有正端連接於 整流後的交流電壓，以及負端連接到 一由控制器103控制 並連接到地端的可控電流限制單元102。

發光二極體單元101與電壓充電和放電單元 100聯結，電壓充電和放電單元 100包括 至少兩個二極管D1和D2和一個存儲電容器104。 如圖1A所示， 二極管D1具有一個正端連接到發光二極體單元101的 負端，以及一負端連接到存儲電容器104的 正端子。 二極管D2具有一負端連接到發光二極體單元101的正端，以及一正端連接到存儲電容器104的 正端子。 在電壓充電和放電單元 100內，存儲電容器104具有一 負 端子 連接到一 與地 端連接的電流限制 單元 105 。

圖1B示出了發光二極體驅動電路的充電路徑與放電路徑。 為了簡單起見，在下面的描述中，假設兩個二極管D1和D2都是具有零正向電壓的理想二極管。當整流後的交流電壓大於跨在發光二極體單元101 的正向電壓加上存儲電容器104 的電壓 時，存儲電容器104是被充電的，所以存儲電容器104的電壓 增大。 充電電流流過由發光二極體單元101，二極管D1，存儲電容器104，和 限制充電 電流 大小 的電流限制 單元 105所 形成的充電路徑 。

當整流後的交流電壓小於 存儲電容器104 的 電壓時 ，在發光二極體單元101正端的電壓是和電容器電壓相同的。 在這一時間，如果 可控電流限制單元10 2 被導通， 存儲電容器104即被放電 ，電容器電壓將隨著放電而下降。 放電電流流經包括電流限制 單元105的寄生反向電流路徑， 存儲電容器104，二極管D2，發光二極體單元101和 可控電流限制單元102 的放電路徑 。 如果可控電流限制單元10 2 被關閉時，存儲電容器104的電壓將保持不變。

在本發明中， 如圖2所示，存儲電容器104 根據 可控電流限制單元10 2 的導通與關閉發生 充電和放電 ，因此存儲電容器104 的 電壓 達到穩定狀態 。 當整流後的交流電壓增加至 其 電壓值比跨在發光二極體單元101的正向電壓 V _LED再加上 存儲電容器104的電壓 V _cap,low更大 的A點時，存儲電容器104進入充電階段，直到整流後的交流電壓降低 到其電壓值小於跨在發光二極體單元101 的正向電壓 再加上 存儲電容器104的電壓 V _cap,high的B點 。此時， 存儲 電容器10 4 進入保持階段。

當整流後的交流電壓 繼續下降 至在發光二極體單元101 的正端的電壓值， 相同於存儲電容器104的電壓 V _cap,high的C點時，存儲電容器104進入 放電階段 ，直到整流後的交流電壓 增加到比 電容器電壓 V _cap,low還大，也就是 D點。在此時，發光二極體單元101的正端上的電壓值是相同於整流後的交流電壓。

從 圖2中所示 的存儲電容器104 的 穩定狀態 電壓圖 ，可以看出，如果可控電流限制單元102在整流後的 交流電壓到達 C點時或之前被導通，存儲電容器104即開始放電進入放電階段。如果可控電流限制單元102在整流後的 交流電壓到達 D點 時或之後被 關閉，存儲電容器104即停止放電並進入保持階段。

圖3示出了存儲電容器104的另一個穩定狀態電壓圖。 圖2與圖3的穩定狀態電壓圖不同之處，是在於可控電流限制單元102導通和關閉的時間點。 如圖3所示，可控電流限制單元102是在 整流後的 交流電壓達到C點 之後導通，使存儲電容器10 4 進入放電階段，而在 整流後 的 交流電壓達到 D點之前 關閉，使存儲電容器10 4 進入保持階段。

可以 理解的 是 ， 可控電流限制單元102也 可在整流後的 交流電壓達到C點 時或之前 導通，使存儲電容器10 4 進入放電階段，而在 整流後 的 交流電壓達到 D點之前 關閉，使存儲電容器10 4 進入保持階段。 相類似的，可控電流限制單元102也 可在整流後的 交流電壓達到C點 之後 導通，使存儲電容器10 4 進入放電階段，而在 整流後 的 交流電壓達到 D點時或之後 關閉，使存儲電容器10 4 進入保持階段。

如果在 整流後 的 交流電壓 達到C點 之前可控電流限制單元102就 導通，使存儲電容器10 4 進入放電階段，或者在 整流後 的 交流電壓已經 達到D點 之後可控電流限制單元 102才關閉，使存儲電容器10 4進入保持階段 ，因為可控電流限制單元102的導通，會導致 較高 的電壓跨在可控電流限制 單元 102上，也就是發光二極體單元10 1 的負端會有較高 的電壓，這也導致 較高的功率損耗。 上述 較高的功率損耗 的情況下 的優點 是 ， 控制器 103 的 電路 設計 可以被簡化。

按照本發明， 為了滿足 圖1所示的發光二極體驅動電路 中的充電狀態 ，整流後的交流電壓的 峰值電壓 V _{AC ，peak}必須大於 發光二極體單元101的 正向電壓V _LED加 上存儲電容器104 的 電壓 V _CAP，也就是V _{AC ，peak}＞= V _LED+ V _CAP。 在另一方面，為了滿足放電狀態， 存儲電容器104 的 電壓 V _CAP必須比 發光二極體單元101的正向電壓更大 ，也就是V _CAP＞= V _LED。

從 以上描述 的兩個電壓的條件下 ，可以得出 V _{AC ，peak}＞= V _LED+ V _LED，也就是V _LED＜= V _{AC ，peak}/ 2。 可以看出，根據本發明 有了電壓充電和放電單元 100 聯到發光二極體單元101之後，圖1中的發光二極體驅動電路裡的發光二極體單元 101的發光二極體之數量 ，可以被減少。 換言之，比起沒有 本發明的 電壓充電和放電 單元100，而整流後的交流電壓 被 施加到 發光二極體單元101 的一般傳統式發光二極體驅動電路，本發明在發光二極體單元101內的發光二極體之數量 僅需要 一半。

值得指出的是，如果在發光二極體單元10 1 的發光二極體的數量 被過度減少，可能發生兩種情況。 在第一種情況下， 電容器電壓 V _CAP比 發光二極體單元101 的 正向電壓 V _LED稍大 。 在這種 情況下，放電時的功率損耗低，但是充電則會造成過度的功率損耗。 為了減少充電的功率損耗， 可以 如圖4A所示， 在整流後的 交流電壓與 發光二極體單元101 之間串聯加入 額外 的發光二極體 401 。

在第二種情況 中 ， 電容器電壓 V _CAP比 V _{AC ，peak}-V _LED略小 ，在這種情況下， 存儲電容器104被充電到較高的 電壓 ， 因充電造成的功率損耗 低，但是放電則會造成 過度的功率損耗 。 為了降低放電的功率損耗 ，可以如圖 4 B所示，在發光二極體單元101 的負端與可控電流限制單元102 之間 串聯插入額外的 發光二極體 402 。

上述兩種情況下， 如果額外的發光二極體的正向電壓是 V _{LED ，extra}，驅動電路需要滿足條件 V _LED+ V _{LED ，extra}＜= V _{AC ，peak}-V _LED。 因為 要減少功率損失，並保持發光二極體驅動電路的效率所增加 如 圖4A和4B之額外的發光二極體 ，需要額外的成本 。因此過分 降低發光二極體單元101內的發光二極體數量，可能會增加而不是減少發光二極體驅動電路的總成本。

本發明中，在最壞的情況下， 串聯連接在發光二極體單元101內 和額外的發光二極體 的 發光二極體 的 總數，最好是 比符合 最佳 狀態 ，也就是如上所述V _LED＜= V _{AC ，peak}/ 2時的發光二極體數量，增加了不超過80％。 換句話說，在最壞情況的條件下，最好能符合V _LED+ V _{LED ，extra}= 1.8 * V _{AC ，peak}/ 2 = 0.9 * V _{AC ，peak}。 在這種條件下，可以導出V _LED＞ = V _{AC ，peak}/ 10必須能被滿足。 因此， 假設 每個發光二極體 的正向電壓為V _{F ，}在發光二極體單元101內串聯連接的發光二極體的數量N _LED， 必須 是在以下所表達的範圍內： ＜= N _LED＜= , 其中 係表示 x的下限整數 。

根據本發明，為了避免 過多的功率損耗，當發光二極體單元101的負端上的電壓值變得 太高 時，可控電流限制單元102必須 被關閉 。 因此，在存儲電容器104的電壓 已經達到 穩定狀態 之後 ，控制器103的操作必須滿足如圖5中示出的可控電流限制單元102的控制信號的兩個條件 。

第一個條件是可控電流限制單元102必須在存儲電容器104的充電階段期間關閉 。換句話說，可控電流限制單元102的開與關之切換時間必須在存儲電容器104的保持階段中發生。 如圖5所示，控制信號必須在 整流後的交流電壓到達 A 點之前 關閉可控電流限制單元102，整流後的交流電壓到達B點之後導通可控電流限制單元102。可以看出， 可控電流限制單元102 的 導通 期間 不能與存儲電容器104的充電階段重疊。

第二個條件是，上述不重疊的時間必須足夠大，才能減少因電容器104的保持階段造成的功率損耗。以不重疊的時間為零的最壞條件所引起的額外功率損耗為基準，本發明中的不重疊的時間必須大到至少足以減少上述最壞條件所引起的額外功率損耗的10％以上，才能算是有好處的 。

因為存儲電容器104的保持階段造成的功率損耗與圖5所示的陰影區域成比例， 可以看出，存儲電容器 104 的電壓越低 ，保持階段時間就越短而且陰影區域也越小。 較低的電容器電壓也意味著在發光二極體單元101中串聯連接的發光二極體的數量可以較少。 因此， 本發明 中 的不重疊的 時間之下 限是決定於V _CAP= V _LED= V _{AC ，peak}/ 10 。

為了簡單起見，可將圖5所示的陰影區域近似為一三角形。 在 60Hz的交流輸入電壓 的情況下 ，不重疊的時間的下限是約等於13.78微秒。 如果交流輸入電壓為 50Hz，則不重疊的時間的下限是約等於16.53 微秒 。

圖6A示出 了根據本發明的第二優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 在本實施例中，發光二極體 驅動電路 包括 具有 多個發光二極體串聯連接， 由 交流輸入電壓的 整流後的交流電壓供電 的發光二極體單元 6 01。 類似於 圖1A中所示的第一優選實施例 ，發光二極體單元 6 01具有正端連接於 整流後的交流電壓，以及負端連接到 一由控制器603控制 並連接到地端的可控電流限制單元602。

發光二極體單元 601 的正負端 連接到兩個二極管D1和D2。 如圖6A所示， 類似於圖1A， 二極管D1具有一正端連接到發光二極體單元 601的負端，以及一 負端連接到 電流限制單元 605 的一端 。 二極管D2具有一負端連接到發光二極體單元601的正端。存儲電容器604的正端子 連接到 二極管D2 的正端 和電流限制單元605 的另一端 ，存儲電容器604的負端子則連接到地 。

從圖6A中可以看出 ， 在第二優選實施例的電壓充電和放電 單元 600中，電流限制單元605被連接在第一二極管D1的負端和存儲電容器 604 的正端子之間 。 因此，放電路徑中的電流不需要流經電流限制單元 的寄生反向電流路徑。

圖6B示出 圖6A中所示的第二優選實施例 的發光二極體驅動電路的充電路徑與放電路徑 。 如圖6B所示， 存儲電容器604的充電路徑由發光二極體單元601 ， 二極管 D1， 電流限制單元605和存儲電容器604所形成。 放電路徑則包括有存儲電容器604，二極管D2，發光二極體單元601和可控電流限制單元602。

該實施例具有的優點是，因為存儲電容器604的負端子被接地，所以放電路徑不 依靠 電流限制單元605的寄生反向電流路徑，從而減少 放電中的功率損耗 。

圖7A示出 了根據本發明的第三優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 在本實施例中， 除了 在電壓充電 和放電單元 700 中增加的二極管D3之外，發光二極體驅動電路幾乎與圖1A所示的第一優選實施例相同。

發光二極體 驅動電路 包括 具有 多個發光二極體串聯連接， 由 交流輸入電壓的 整流後的交流電壓供電 的發光二極體單元701， 由控制器703控制 的可控電流限制單元702， 存儲電容器704和電流限制單元705 。 除了在 圖1A中示出的第一優選實施例 的二極管D1和D2，二極管D3從地端連接到存儲電容器704的負端子 ，與電流限制單元705並聯。

圖7B示出 圖7A中所示的第三優選實施例 的發光二極體驅動電路的充電路徑與放電路徑 。 如圖7B所示，存儲電容器 7 04 的充電路徑 與圖1B所示的充電路徑相同。 然而放電路徑則 是由二極管D3，存儲 電容器704，二極管D2，發光二極體單元701 和可控電流限制單元 7 02 所構成 。

該實施例具有的優點是，因為電壓充電和放電單元700內有二極管D3 ， 減少了流經電流限制單元 7 05的寄生反向電流路徑 的放電電流， 從而減少 放電中的功率損耗 。

圖8A 示出 了 根據 本發明的 第四 優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 該實施例除了在電壓 充電和放電單元 800裡 的存儲電容器804 的負端子 和電流限制單元 8 05之間增加一二極管 D4 ，以及二極管 D3被連接到存儲電容器 8 04的負端子 之外，非常類似於圖7所示的第三優選實施例。

圖8B示出 圖8A中所示的第四優選實施例 的發光二極體驅動電路的充電路徑與放電路徑 。 可以看出， 存儲電容器 8 04 的充電路徑 由發光二極體單元801， 二極管 D1， 存儲電容器804， 二極管 D4 和電流限制單元 8 05所形成。 存儲電容器804的放電路徑 則包括有二極管D3，存儲電容器804， 二極管D2，發光二極體單元801 和可控 電流限制單元802。 控制器803控制可控電流限制單元802，使 存儲電容器804充電和 放電 。 二極管D4 防止放電電流 流經 電流限制單元 8 05 的寄生反向電流路徑 。

圖9A示出了根據本發明的第五優選實施例 的使用高輸入 電壓的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 在本實施例中，發光二極體 驅動電路 包括 具有 多個發光二極體串聯連接， 由 交流輸入電壓的 整流後的交流電壓供電 的發光二極體單元 9 01。發光二極體單元901具有一正端連接於整流後的交流電壓，以及一負端連接到 由控制器903控制的開關906 的 第一端子 ，第一電流限制單元902連接在開關906的 第二端子 與地之間。

發光二極體單元901的正負端 分別 又 進一步 連接到 二極管 D2的負端和 二極管 D1 的正端 。 在電壓充電和放電單元 900內， 第二電流限制單元905連接 在 二極管D2 的正端 和二極管D1 的負端 之間 。 存儲電容器904的正端子連接到 二極管 D1的負端，而 存儲電容器904的負端子則連接到 與電流限制單元902相連接 的開關906的第二端子 。

圖9B示出 圖9A中所示 的發光二極體驅動電路的充電路徑與放電路徑 。 存儲電容器904的充電路徑由發光二極體單元901， 二極管 D1，存儲電容器904和第一電流限制單元 902所形成。放電路徑則是由第二電流限制單元905， 二極管 D2， 發光二極體單元901，開關906 和存儲電容器904所 形成 的。 應當注意的是，第五優選實施例中的放電路徑 是一個放電迴路， 不經過地端，是由控制器903控制開關906 以形成一放電迴路。

圖10A示出了根據本發明的第六優選實施例的 使用高 輸入電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 在本實施例中，發光二極體驅動電路包括具有 多個發光二極體串聯連接， 由 交流輸入電壓的 整流後的交流電壓供電 的發光二極體單元 1001。 發光二極體單元1001具有一正端連接於 整流後的交流電壓，以及一負端連接到 由控制器1003控制的開關1006 的 第一端子 ，並有一電流限制單元1002連接在開關1006的 第二端子 與地端之間。

在第六優選實施例中，發光二極體單元1001的正負端也分別連接到的二極管D2的負端的和二極管D1的正端。但是在本實施例中的電壓充電和放電單元1000裡，圖9A裡的第二電流限制單元905被去除了，並且二極管D2的正端被直接連接到存儲電容器1004的正端子 和二極管D1的負端。存儲電容器1004的負端子被連接到二極管D3的負端和二極管D4的正端 。 二極管D4的負端 被連接到開關1006的第二端子，二極管D3的正端 則 連接到地。

圖 10 B示出圖10A 中所示 的發光二極體驅動電路的充電路徑與放電路徑。 存儲電容器1004的充電路徑由發光二極體單元1001，二極管D1，存儲電容器1004， 二極管D4和 電流限制單元1002所形成 。放電路徑則是由二極管D3，存儲電容器1004， 二極管D2，發光二極體單元1001，開關1006和電流限制單元1002所形成的。應當注意的是， 在第六 優選實施例中 充電和 放電路徑 共享相同的電流限制單元100 2 ，並且控制器1003控制開關1006，以形成放電路徑 。

雖然以上只藉由幾個優選的實施範例來描述本發明，然而熟悉本技術領域的人，很明顯的可以了解，仍有許多未描述的變通及修改，都在不偏離以下所定義之本發明的申請專利範圍之內。

100：600：700：800：900：1000‧‧‧電壓充電和放電單元
101：601：701：801：901：1001‧‧‧發光二極體單元
102：602：702：802‧‧‧可控電流限制單元
103：603：703：803：903：1003‧‧‧控制器
104：604：704：804：904：1004‧‧‧存儲電容器
105：605：705：805：902：905：1002‧‧‧電流限制單元
401：402‧‧‧發光二極體
906：1006‧‧‧開關

圖1A 示出 了 根據 本發明的 第一 優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路 的方塊圖 。 圖1B示出了圖1A所示的發光二極體驅動電路的充電和放電路徑。 圖2示出了在圖1A所示的發光二極體驅動電路中的 存儲電容器的穩定狀態電壓圖 ，其中包括充電，保持以及放電的階段。 圖3示出了在圖1A所示的發光二極體驅動電路中的 存儲電容器的另一個穩定狀態電壓圖 ，其中包括充電，保持以及放電的階段。 圖4A示出了可以在圖1A所示的發光二極體驅動電路的整流後的交流電壓和發光二極體單元的正端之間加入額外的發光二極體以減少充電所引起的過多的功率損耗。 圖圖4B示出了可以在圖1A所示的發光二極體驅動電路的發光二極體單元的負端和可控電流限制單元之間加入額外的發光二極體以減少放電所引起的過多的功率損耗。 圖5示出圖1A所示的發光二極體驅動電路的一個穩定狀態電壓圖，可控電流限制單元的控制信號，和可控電流限制單元的導通期間與存儲電容器的充電階段之間的不重疊的時間。 圖6A示出 了根據本發明的第二優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 圖6B示出了圖6A所示的發光二極體驅動電路的充電和放電路徑。 圖7A示出 了根據本發明的第三優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 圖7B示出了圖7A所示的發光二極體驅動電路的充電和放電路徑。 圖8A示出 了根據本發明的第四優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 圖8B示出了圖8A所示的發光二極體驅動電路的充電和放電路徑。 圖9A示出 了根據本發明的第五優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 圖9B示出了圖9A所示的發光二極體驅動電路的充電和放電路徑。 圖10A示出 了根據本發明的第六優選實施例的 使用高 輸入 電壓 的發光二極體驅動電路的方塊圖 。 圖10B示出了圖10A所示的發光二極體驅動電路的充電和放電路徑。

Claims (18)

1. 一發光二極體驅動電路，包括： 一發光二極體單元，其中有多個發光二極體串聯連接，上述的發光二極體單元具有正端和負端； 一可控電流限制單元具有第一端連接至上述發光二極體單元的負端，和第二端連接到地； 一控制器控制上述可控電流限制單元； 一 電壓充電和放電單元 聯結至上述發光二極體單元，上述電壓充電和放電單元至少包括： 一存儲電容器具有正端子和負端子； 第一二極管 具有正端與負端，其正端連接到上述發光二極體單元的負端 ； 第二二極管 具有正端連接到上述 存儲電容器 的正 端子 ，和負端連接到上述發光二極體單元的正端； 一經由 上述第一二極管和上述存儲電容器到地的充電路徑；和 一經由 上述存儲電容器和上述第二二極管的放電路徑；和 一交流輸入電壓 具有整流後的交流電壓連接至上述發光二極體單元的正端 。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中上述第一二極管的負端連接到上述存儲電容器的正端子，而且上述 電壓充電和放電單元的 充電路徑還包括一電流限制單元具有第一端連接至上述存儲電容器的負端子，和第二端連接到地 。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動電路，其中上述 電壓充電和放電單元的 放電路徑 還包括第三二極管具有正端連接到地和負端連接到上述存儲電容器的負端子。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中上述電壓充電和放電單元 還包括一電流限制單元具有第一端連接到上述第一二極管的負端，和第二端連接到上述存儲電容器的正端子，而在上述充電路徑中，上述存儲電容器的負端子連接至地 。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中上述第一二極管的負端連接到上述存儲電容器的正端子，而且上述 電壓充電和放電單元 還包括 ： 第三二極管具有正端連接到地，和負端連接到上述存儲電容器的負端子 ; 第四二極管具有正端和負端，其正端連接到上述存儲電容器的負端子; 和 一電流限制單元 具有第一端連接至上述第四二極管的負端， 和第二端在上述充電路徑中 連接到地 。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中在上述發光二極體單元裡的每個發光二極體具有正向電壓為V _F，上述整流後的交流電壓的 峰值電壓為 V _{AC ，peak}，而在上述發光二極體單元裡串聯連接的發光二極體的總數小於或等於 ，也就是 的下限整數。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體驅動電路，其中在上述發光二極體單元裡串聯連接的發光二極體的總數大於或等於 ，也就是 的下限整數。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中上述存儲電容器具有充電階段，並且在上述 充電階段中上述可控電流限制單元不被導通。
9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體驅動電路，其中上述交流輸入電壓為60Hz，而上述存儲電容器的充電階段，與上述可控電流限制單元的導通期之間的時間間隙至少是13.78微秒。
10. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體驅動電路，其中上述交流輸入電壓為50Hz，而上述存儲電容器的充電階段，與上述可控電流限制單元的導通期之間的時間間隙至少是16.53微秒。
11. 一發光二極體驅動電路，包括： 一發光二極體單元，其中有多個發光二極體串聯連接，上述的發光二極體單元具有正端和負端； 一開關 具有第一端子和第二端子，其第一端子連接到上述發光二極體單元的負端； 一控制器控制上述開關； 第一電流限制單元具有第一端連接至上述開關的第二端子，和第二端連接到地 ； 一 電壓充電和放電單元 聯結至上述發光二極體單元，上述電壓充電和放電單元至少包括： 一存儲電容器具有正端子和負端子; 第一二極管 具有正端連接到上述 發光二極體單元的負 端，和負端連接到上述存儲電容器的正端子； 第二二極管 具有正端與負端，其負端連接到上述發光二極體單元的正端 ; 一經由 上述第一二極管，上述存儲電容器，和上述第一電流限制單元而接地的充電路徑 ；和 一經由 上述存儲電容器和上述第二二極管的放電路徑；和 一交流輸入電壓 具有整流後的交流電壓連接至上述發光二極體單元的正端 。
12. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體驅動電路，其中上述電壓充電和放電單元還包括第二電流限制單元具有第一端連接至上述存儲電容器的正端子，和第二端連接到上述第二二極管的正端，而且在上述充電路徑中，上述存儲電容器的負端子連接到上述第一電流限制單元的第一端。
13. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體驅動電路，其中上述第二二極管的正端連接到上述存儲電容器的正端子，而且上述電壓充電和放電單元還包括： 第三二極管具有正端連接到地，和負端連接到上述存儲電容器的負端子 ；和 第四二極管具有正端連接到上述存儲電容器的負端子，和負端連接到上述第一電流限制單元的第一端。
14. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體驅動電路，其中在上述發光二極體單元裡的每個發光二極體具有正向電壓為V _F，上述整流後的交流電壓的 峰值電壓為 V _{AC ，peak}，而在上述發光二極體單元裡串聯連接的發光二極體的總數小於或等於 ，也就是 的下限整數。
15. 如申請專利範圍第14項所述的發光二極體驅動電路，其中在上述發光二極體單元裡串聯連接的發光二極體的總數大於或等於 ，也就是 的下限整數。
16. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體驅動電路，其中上述存儲電容器具有充電階段，並且在上述充電階段中上述開關不被導通。
17. 如申請專利範圍第16項所述的發光二極體驅動電路，其中上述交流輸入電壓為60Hz，而上述存儲電容器的充電階段，與上述開關的導通期之間的時間間隙至少是13.78微秒。
18. 如申請專利範圍第16項所述的發光二極體驅動電路，其中上述交流輸入電壓為50Hz，而上述存儲電容器的充電階段，與上述開關的導通期之間的時間間隙至少是16.53微秒。