发光二极管装置的制作方法

本发明是关于照明领域，且特别是关于发光二极管(LED，Light Emitting Diode)装置的领域。

背景技术：

发光二极管光源具有高发光效率、低发热、省电和寿命长的优点，因此其应用愈来愈广泛。发光二极管灯将逐渐取代如白炽灯和卤素灯等传统照明灯具。随着发光二极管灯的发展，驱使发光二极管灯朝向结构微型化的趋势。目前市场上常见的发光二极管灯驱动电路是在整流输入电压后，使用电解电容来滤波。电路中也需要使用电感和变压器。

因为电解电容体积大，占用了较大的驱动电路空间，驱动电路难以进一步微型化。而且电解电容的寿命受到驱动电路空间的环境温度影响非常大，使得电解电容过早失效，造成整灯的寿命缩短。较大的电感和变压器体积亦造成驱动结构难以微型化。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的是提供一种省电的发光二极管装置。

本发明的另一个目的是提供一种当输入电压值及驱动电流皆高时可以避免峰值发热的发光二极管装置。

根据本发明的一个方面，其揭露了一种发光二极管装置。发光二极管装置包括第一发光二极管灯串、第二发光二极管灯串、整流模块及控制单元。

整流模块接收输入信号。控制单元连接至第一发光二极管灯串以及第二发光二极管灯串。控制单元连接至整流模块。控制单元输出一输出电流。輸出電流包括流經第一发光二极管燈串及第二发光二极管灯串的驱动电流。

当输入信号介于阈值电压及总和电压之间时，控制单元截断驱动电流。总和电压至少是第一发光二极管灯串的开启电压及第二发光二极管灯串的开启电压之总和。

根据本发明的另一方面，其揭露了一种发光二极管驱动电路的控制单元。驱动电路驱动多数个发光二极管串。控制单元包括输入电压侦测单元、开关组合及调节模块。

输入电压侦测单元侦测输入信号的电压值以产生一侦测输出。开关组合连接至输入电压侦测单元。当输入电压侦测单元判断输入信号的电压值低于预设值时，开关组合将发光二极管灯串并联连接。当输入电压侦测单元判断输入信号的电压值高于预设值时，开关组合将发光二极管灯串串联连接。

调节模块产生发光二极管灯串的驱动电流。在开关组合将发光二极管灯串于并联连接与串联连接之间作切换的期间，截断驱动电流。

根据本发明的又另一个方面，其揭露了一种发光二极管装置。发光二极管装置包括一组发光二极管灯串、一整流模块以及一控制单元。

整流模块整流输入信号。控制单元连接至整流模块。控制单元输出此组发光二极管灯串的驱动电流。控制单元在一期间内截断此驱动电流。在截断驱动电流前，驱动电流具有第一电流值。在驱动电流从被截断至重新开启后，驱动电流具有第二电流值。第一电流值不同于第二电流值。

附图说明

图1说明一种发光二极管装置的实施例。

图2说明输入信号及输出电流的波形。

图3说明控制单元的实施例。

图4说明调节模块及其对应的调节开关的实施例。

图5说明调节器的三个示例。

图6说明调节器的另三个示例。

具体实施方式

图1说明一种发光二极管装置的实施例。图2说明输入信号及输出电流的波形。图3说明控制单元的实施例。图4说明调节模块及其对应的调节开关的实施例。图5说明调节器的三个示例。图6说明调节器的另三个示例。参考图1及图2，根据一实施例，发光二极管装置100包括多数个发光二极管灯串20、整流模块10以及控制单元30。

发光二极管灯串20包括第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22。在一些实施例中，整流模块10对交流输入进行全波整流。电阻40可以放置于控制单元30的输出电流之路径上。电阻40的一端接地。电阻40也可以用来调整输出电流。虽然在此例子中只使用两个发光二极管灯串，两个以上的发光二极管灯串可使用于发光二极管装置30。

第一发光二极管灯串21具有第一开启电压。第二发光二极管灯串21具有第二开启电压。整流模块10接收输入信号Uin。控制单元30连接至第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22。控制单元30连接至整流模块10。控制单元30输出输出电流Iout。输出电流Iout包括流经第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22的驱动电流。驱动电流用来驱动发光二极管灯串20。第一灯串21可包括多个发光二极体。第二灯串22可包括多个发光二极体。

参考图1及图2，在一些实施例中，控制单元30更包括开关组合31。当输入信号Uin的电压值高于第一预设电压值U1但低于第二预设电压值U2时，开关组合31并联连接第一发光二极管灯串21及第二LED灯串22。当输入信号Uin的电压值高于第二预设电压值U2时，开关组合31串联连接第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22。

在一些实施例中，第一预设电压值U1大于或等于第一开启电压及第二开启电压中之任一个。在一些实施例中，第二预设电压值U2大于或等于第一发光二极管灯串21的第一开启电压和第二发光二极管灯串22的第二开启电压的总和。

参考图1，在一些实施例中，开关组合31包括第一开关311、第二开关312及第三开关313。当输入信号Uin的电压值高于第一预设电压值U1且低于第二预设电压值U2时，第一开关311连接上(关上)、第二开关312关上且第三开关313断开(打开)，使得第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22并联连接。当输入信号Uin的电压值高于第二预设电压值时，第一开关311打开、第二开关312打开且第三开关313关上，使得第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22串联连接。

参考图2，在一些实施例中，当输入信号Uin的电压值低于第一开启电压及第二开启电压中之任一个时，将无驱动电流流经第一发光二极管灯串21或第二发光二极管灯串22。在一些实施例中，第一预设电压值U1是第一开启电压及第二开启电压中的任一个。在一些实施例中，第一开启电压与第二开启电压相同。在一些实施例中，当输入信号Uin低于第一预设电压值U1时，第一开关311及第二开关312皆关上(連接)，而第三开关313打开(断开)。

当输入信号Uin上升且超过第一预设电压值U1时，第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22并联连接，且有一定电流流经每一个发光二极管灯串。在一些实施例中，输出电流Iout为I1，其与流经发光二极管灯串的定电流的总和相同。

在输入信号Uin的上升相位中，当输入信号Uin的电压值持续上升且变成高于阈值电压Uth但低于总合电压时，控制单元30截断驱动电流。在一些实施例中，总合电压至少是第一开启电压及第二开启电压的总和。在一些实施例中，总合电压是第二预设电压值U2。

如图3所示，在一些实施例中，可以由输入侦测单元502来侦测阈值电压Uth。在一些实施例中，可以在控制单元30之外实施阈值电压Uth的侦测。在一些实施例中，阈值电压Uth可以由外部来编写。

在输入信号Uin的上升相位中，当输入信号Uin的电压值持续上升且变成高于总和电压时，控制单元30将驱动电流由截断至重新开启。控制单元30串联连接第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串。而驱动电流，也就是输出电流，为I2。总合电压至少是两倍的任一个发光二极管灯串的开启电压。在一些实施例中，总合电压是第二预设电压U2。

当输入信号Uin变成下降相位，且输入信号Uin的电压值低于总合电压时，控制单元30截断驱动电流。控制单元30并联连接第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22。总和电压至少是两倍的任一个发光二极管灯串的开启电压。在一些实施例中，总和电压是第二预设电压值U2。

当输入信号Uin的电压值持续下降且变成低于阈值电压，控制单元30将驱动电流由截断至重新开启。在此情况中，第一发光二极管灯串21仍然并联连接第二发光二极管灯串22。当输入信号Uin的电压持续下降且变成低于第一预设电压值U1时，关掉驱动电流。

在一些实施例中，控制单元30更包括产生定电流给每一个第一发光二极管灯串21及第二发光二极管灯串22的调节模块504。在一些实施例中，整流模块10是桥式整流器。在一些实施例中，发光二极管装置100更包括连接于整流模块10与控制单元30之间的的电阻。调节模块504是用来提供发光二极管灯串适当的驱动电流。调节模块504是用来提供发光二极管灯串适当的驱动电流。当控制单元30改变发光二极管灯串20的连接方式时，调节模块504调整驱动电流以确保每个发光二极管灯串具有适当的定电流。换句话说，调节模块504提供每一个发光二极管灯串适当的恒流。

参考图1、图3及图4，根据另一个实施例，揭露了一种发光二极管驱动电路100的控制单元30。驱动电路100驱动多个发光二极管串。控制单元30包括输入电压侦测单元502、开关组合503以及调节模块504。

输入电压侦测单元502侦测输入信号Uin之电压值以产生一侦测的输出的信号。开关组合503连接至输入电压侦测单元502。当输入电压侦测单元502判断输入信号的电压值低于预设值时，开关组合503并联连接至少一个发光二极管灯串子集组。发光二极管灯串子集组是所有发光二极管灯串的一个子集合。当输入电压侦测单元502判断输入信号的电压值高于一预设值时，开关组合503串联连接发光二极管灯串子集组。在一些实施例中，预设值是电压值U2。

调节模块504产生发光二极管灯串子集组的驱动电流。在开关组合将发光二极管灯串子集于并联连接与串联连接之间作切换的期间，截断驱动电流。在一些实施例中，调节模块504包括多个调节器(REG 0 604、REG 1 605及REG 2 606)。对应的调节开关607、608、609连接至调节器(REG0 604、REG 1 605及REG 2 606)。可控制调节开关607、608及609打开或关闭特定的调节器以提供适当的发光二极管灯串电流值。如果将调节开关607、608及609全部关闭，可截断所有的驱动电流。

参考图4，一组发光二极管灯串经由调节开关607、608及609连接至调节器REG0 604、REG 1 605及REG 2 606。此组发光二极管灯串可分为第一子集601及第二子集602。第一子集601可包括多个LED单元灯串603。在此实施例中，所有于第一子集601中的LED单元灯串603并联连接。第二子集602可包括多数个发光二极管单元灯串603。

在第二子集602中，两串发光二极管单位灯串603串联连接，而反过来较长的发光二极管灯串并联连接。只要提供适当的开关加上正确的连接，任何可能的并联连接或串联连接皆可由开关组合实施。在一些实施例中，发光二极管灯串603的第三子集及第四子集可实施不同形式的并联连接或串联连接。在一些实施例中，调节开关607、608及609可实施于开关组合504之内。

在一些实施例中，当输入信号Uin于上升相位中且当输入信号Uin的电压值高于阈值电压Uth时，控制单元30截断驱动电流。在一些实施例中，开关组合503包括一组用来控制调节模块504的调节开关607、608及609，而控制单元30可借由断开此组调节开关607、608及609来截断驱动电流。

在一些实施例中，调节模块504更包括多个调节器604、605及606以提供驱动电流。在一些实施例中，输入电压侦测单元502是以一预设值来比较输入信号Uin的电压值的比较器。在一些实施例中，控制单元30更包括控制输入电压侦测单元502的逻辑电路505、开关组合503及调节模块504。

参考图1及图3，根据另一个实施例，发光二极管装置100包括一组发光二极管灯串21及22、整流模块10及控制单元30。整流模块10整流输入信号Uin。

控制单元30连接至整流模块10。控制单元30输出发光二极管灯串21、22的驱动电流。控制单元30在一期间内截断驱动电流。在截断驱动电流前，驱动电流具有第一电流值。在驱动电流从被截断至重新开启后，驱动电流具有第二电流值，而第一电流值不同于第二电流值。参考图2，在一些输入信号Uin于上升相位的实施例中，第一电流值是I1，第二电流值是I2。在输入信号Uin的下降相位中，第一电流值是I2，第二电流值是I1。

在一些实施例中，当输入信号Uin于上升相位中且当输入信号Uin的电压值高于阈值电压Uth时，控制单元30截断驱动电流。在一些实施例中，当输入信号Uin于上升相位中且当输入信号Uin的电压值高于总和电压时，控制单元30将驱动电流由截断至重新开启。总和电压至少是两倍的任一个发光二极管灯串之开启电压。在一些实施例中，总和电压是第二预设电压值U2。

在一些实施例中，当输入信号Uin于下降相位中且当输入电压的电压值低于总和电压时，控制单元30截断驱动电流。总和电压至少是两倍的任一个发光二极管灯串的开启电压。在一些实施例中，当输入信号Uin于下降相位中且当输入电压的电压值低于阈值电压Uth时，控制单元30将驱动电流由截断至重新开启。

图5说明调节器的三个示例。图6说明调节器的另三个示例。每一个图5及图6中的调节器可以是实施适当电流源的设计选择。每一个调节器皆具有当运用不同的电压和电流时，显示其特性之对应的I-V曲线。

由于本发明的发光二极管驱动电路不使用电解电容、电感及变压器，而是使用新设计的分段恒流集成电路，使得每个发光二极管灯串之间的串/并联关系可以灵活组合和切换，从而大大缩小了占用空间。驱动电路易于微型化且降低了成本。

由于电路中不存在电解电容，消除了由于电解电容过早失效而造成之整灯寿命缩短的隐患。发光二极管驱动电路因此可用于空间紧凑而对装置体积有较高需求的情况下，像是MR16和candle的场合。除此之外，发光二极管灯串的驱动电路在特定的周期被截断，使得由高电压差造成的集成电路热问题得以减少。发光二极管装置30更为省电。发光二极管装置30可避免当输入电压值及驱动电流皆高时的峰值发热。

以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。