一种可调色温的发光二极管电路的制作方法

本发明关于一种发光二极管电路，且特别关于一种可调色温的发光二极管电路。

背景技术：

色温是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量。色温的定义如下：把一个黑体加热到一个温度，其发射的光的颜色与某个光源所发射的光的颜色相同时，这个黑体加热的温度称之为该光源的颜色温度，简称色温。其单位用“K”(开尔文温度单位)表示。以一般人眼来观看，低色温的光源通常称为暖色调，一般的呈现意红色，黄色或橙色居多。高色温的光源通常称为冷色调，一般的呈现以蓝色或紫色居多。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K(开尔文温度单位)；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为6400K；闪光灯为3800K；中午阳光为5000K；电子闪光灯为6000K；蓝天为10000K。

现代的照明设备已经演进到发光二极管(LED)。许多的照明设备是以LED灯串来组成。现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV，波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的。LED灯串可以通过LED本身的发光，然后照射在LED灯串外围的荧光粉，让观看者看起来是白光。然而，如果产品设计的规格需要某一种稳定的色温，或者需要某一种特别的色温曲线，LED灯串的设计者，会是一个重要的挑战。整个LED工业界需要一种具有可调色温功能的LED，让设计者能够方便精确的设计制造出高品质的可调色温的LED灯串。另外，自然界的光线，往往会随着亮度同时改变色温。如何降低成本又可以模拟自然光一直是个技术挑战。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的是提供一种具有调整色温功能的发光二极管电路。本发明的另一个目的是提供一种可以利用并联串联排列组合方式来调整色温的发光二极管电路。本发明的又一个目的是提供一种可以模拟自然光色温的发光二极管电路。

根据本发明的一个实施例，提出一种发光二极管电路，其具有可调色温能力。此发光二极管电路包含第一LED灯串，电阻，以及第二LED灯串。第一LED灯串具有第一色温。电阻串联于所述第一灯串。第二LED灯串具有第二色温。第一LED灯串并联于所述第二LED灯串。第二色温高于所述第一色温。其中当输入所述第一LED灯串以及所述第二LED灯串的总合电流由低到高时，第一LED灯串以及第二LED灯串的综合色温增高。

根据本发明的另一实施例，提出一种发光二极管电路，其具有可调色温能力。此发光二极管电路包含第一LED灯串，第一调节器模块，第一开关组合，第二LED灯串，第二调节器模块，以及第二开关组合。第一LED灯串具有第一色温。第二LED灯串具有第二色温。第二色温高于所述第一色温。第一调节器模块供应第一LED灯串第一电流。第一开关组合连接于第一LED灯串以及第一调节器模块之间。第二调节器模块供应第二LED灯串第二电流。第二开关组合连接于第二LED灯串以及第二调节器模块之间。其中第一开关组合能够独立于第二开关组合进行启闭。

根据本发明的另一实施例，提出一种发光二极管电路，其具有可调色温能力。此发光二极管电路包含第一组LED灯串，第二组LED灯串，以及开关组合。第一组LED灯串包含第一LED灯串以及第二LED灯串。第一LED灯串以及第二LED灯串皆具有第一色温。第二组LED灯串包含第三LED灯串以及第四LED灯串。第三LED灯串以及第四LED灯串皆具有第二色温。开关组合制所述第一LED灯串和第二LED灯串的串联或并联。开关组合控制第三LED灯串和第四LED灯串的串联或并联。第二色温高于所述第一色温。

根据本发明的另一实施例，提出一种发光二极管电路，其具有可调色温能力。此发光二极管电路包含第一组LED灯串，第二组LED灯串，以及开关组合。第一组LED灯串包含第一LED灯串以及第二LED灯串。第一LED灯串具有第一色温，第二LED灯串具有第二色温。第二组LED灯串包含第三LED灯串以及第四LED灯串。第三LED灯串具有第三色温，第四LED灯串皆具有第四色温。开关组合控制所述第一LED灯串和所述第二LED灯串的串联或并联。开关组合控制第一LED灯串和第二LED灯串的串联或并联。其中第一色温不同于第二色温。第三色温不同于第四色温。

附图说明

图1说明可调色温的发光二极管(LED)电路的一实施例。

图2是LED灯串的电流对色温的关系图。

图3是另一LED灯串的电流对色温的关系图。

图4说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。

图5是图4中采用不同色温的LED灯串之后，第二LED灯串两端电压与整体混合后得到色温的关系图。

图6说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。

图7说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。

图8说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。

图9表示控制LED灯串的实施例。

图10A表示调节器的实施例以及电流电压特性曲线。

图10B表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。

图10C表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。

图11A表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。

图11B表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。

图11C表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。

具体实施方式

图1说明可调色温的发光二极管(LED)电路的一实施例。参照图1，LED电路100包括第一LED灯串101，第二LED灯串102以及驱动电路103。驱动电路103提供第一LED灯串101第一电流106，驱动电路103提供第二LED灯串第二电流107。第一灯串101具有第一色温，第二灯串102具有第二色温。图2是LED灯串的电流对色温的关系图。图3是另一LED灯串的电流对色温的关系图。参照图2，第一LED灯串101具有电流对色温的关系曲线200。对于同一LED灯串101，色温虽然会随着通过的电流变化，其变化幅度不会太大，在一实施例中，LED灯串101色温在2200K上下。第二LED灯串102具有电流对色温的关系曲线300。在一实施例中，LED灯串102色温在3000K上下。电流对色温的关系曲线200具有一略微向上凹的曲线特征，电流对色温的关系曲线300具有一略微向下凹的曲线特征。

图4是可调色温的LED电路的一个实施例。参照图4，在一些实施例中，第一LED灯串101代表较低色温的2200K，第二LED灯串102代表较高色温的3000K，当第二LED灯串102两端电压较小时，第一LED灯串101结电压较低，会先导通，使得整灯发出的光由第一LED灯串101主导决定，此时第二LED灯串102呈熄灭状态。当第二LED灯串102两端电压加大时，达到第二LED灯串102的导通条件后第二LED灯串102导通，此时第二LED灯串102所发出的3000K光线会与2200K的光线混合，使整体发出的光色温有所提高。继续加大第二LED灯串102两端的电压，第二LED灯串102支路的电流上升会较快，第一LED灯串101支路由于有串接电阻501，电流上升较慢，这样，使得整体发出的光的色温会继续提高，但整体输出的最大色温值不会达到3000K，因为第一LED灯串101发出的光一直存在，并占有一定比例。图5是图4中采用不同色温的灯条之后，第二LED灯串102两端电压与整体混合后得到色温的关系图。参照图4以及图5，V代表第二LED灯串102的端电压，不同的V会使第一LED灯串101发出的光与第二LED灯串102发出的光混合后产生不同的色温。例如，较小的电压V1会产生一个较低的色温K1，较高的电压V2会产生较高的色温K2。

请参照图4，在一些实施例中，LED电路100包含双向可控硅(TRIAC)502，调光驱动电路503，第一LED灯串101，第二LED灯串102，以及电阻501。在一实施例中，电阻501为可调电阻。双向可控硅502的输入端是交流电(AC),输出端则是切相位之后的交流电。依据所切相位的大小，可以控制后段整体LED灯串组合500的亮度。在此实施例中，LED灯串组合500包含第一LED灯串101，第二LED灯串102，以及电阻501。当第二LED灯串102两端电压逐渐上升时，流入LED灯串组合500的整体电流也会随之上升，灯串组合500的亮度也随之增加。但是亮度的增加幅度第一LED灯串101与第二LED灯串102并不相同，所以在混合的状态下，可以使得整体LED灯串组合500从原本的较低色温，逐渐上升成为比较高的色温。自然界的太阳光在早上的时候属于比较低色温，也就是属于黄色调，但是随着太阳的上升，色温逐渐增高，成为接近白色的色调。如此的电路设计，可以模拟自然光线，从比较低的色温，逐渐上升成比较高的色温。

图6说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。参照图6，发光二极管(LED)电路600包括一第一组LED灯串601，第二组LED灯串602，开关组合607以及调节模块(regulator module)605。第一组LED灯串601包括多个LED灯串，例如LED灯串6011，LED灯串6012以及LED灯串601P。第二组LED灯串602也包括多个LED，例如LED灯串6021，LED灯串6022，LED灯串6023以及LED灯串6024。开关组合607包括多个开关，例如开关6071，开关6072以及开关607N。调节模块605包括多个调节器(regulator)，例如调节器6051，6052以及605N。LED灯串6011，LED灯串6012以及LED灯串601P是属于并联结构。LED灯串6021以及LED灯串6022属于串联结构，LED灯串6023以及LED灯串6024属于串联结构。

在一些实施例中，第一组LED灯串601内的LED灯串有相同色温，第二组LED灯串602内的LED灯串有相同的色温，但是第一组LED灯串601和第二组LED灯串602的色温是不同的。第一组LED灯串601内的LED灯串数量和第二组LED灯串602内的LED灯串数量可以作为调整整体色温的系数。例如，设置M个LED灯串于第一组LED灯串601内，设置N个LED灯串于第二组LED灯串602内，调整M与N的比例就可以调整最后的色温。由于第一组LED灯串601内的LED灯串是并联，第二组LED灯串602内的LED灯串是串联，所以第一组LED灯串601和第二组LED灯串602的导通电压是不同的。第一组LED灯串601会先导通，等到电压足够时，第二组LED灯串602才会导通。这样，随着电压的不同，导通状况不同，输入的总电流也不同，产生的色温组合也不一样。设计者可以依据不同的需要，调配出适合的电压对色温曲线或电流对色温曲线。在一些实施例中，第一组LED灯串601内的LED灯串有不同色温，第二组LED灯串602内的LED灯串有不相同的色温。依据不同的M与N的比例也可以调整最后的色温。

图7说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。参照图7，发光二极管(LED)电路700和发光二极管(LED)电路600大部分相同，不同之处在于发光二极管(LED)电路700包括了分开的开关组合607以及开关组合608。利用不同的开关组合分别接到不同组的LED灯串可以达到分别控制LED灯串开启或关闭的效果。例如，设计者可以固定通过开关组合607的开启或关闭，或调整通过开关组合608的开启或关闭，来调整色温。总之，分开调整不同组的LED灯串更可以灵活的做变化，以达到调整色温的效果。

参照图7，在一些实施例中，开关组合607以及开关组合608是用于脉冲宽度调制。也就是说开关组合607对开启和关闭是用来实现以占空比的方式来调整第一组LED灯串601的亮度。开关组合608对开启和关闭是用来实现以占空比的方式来调整第二组LED灯串602的亮度。在一些实施例中，开关组合607的占空比和开关组合608的占空比不一样，也就是说，可以调整第一组LED灯串601和第二组LED灯串602的亮度不同。由于第一组LED灯串601的色温和第二组LED灯串602的色温不同，当第一组LED灯串601和第二组LED灯串602的亮度可以分开自由调节时，因为色温的比例不同，设计者就可以调整任何的占空比来混合成最后的色温。在这个实施例中，开关组合607以及开关组合608的脉冲宽度调制是可以分开独立控制的。在一些实施例中，第一组LED灯串601内的LED灯串有不同色温，第二组LED灯串602内的LED灯串有不相同的色温。依据开关组合607以及开关组合608的各自不同的脉冲宽度调制，也可以调整最后的色温。

图8说明可调色温的发光二极管(LED)电路的另一实施例。参照图8，在一些实施例中，发光二极管(LED)电路800包括调节模块805，控制单元806以及LED灯串801，LED灯串802，LED灯串803以及LED灯串804。控制单元806供应驱动电流给LED灯串802，LED灯串803以及LED灯串804。在一些实施例中，控制单元803包括开关组合807。开关组合807可以控制LED灯串801，LED灯串802，LED灯串803以及LED灯串804的连接方式，例如并联或者串联。其中LED灯串801，LED灯串802，LED灯串803以及LED灯串804可以具有不同的色温。

在一些实施例中，开关组合807包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8以及第九开关S9。当第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第七开关S7、第八开关S8以及第九开关S9闭合连接，而且其余开关断开时，LED灯串801、LED灯串802、LED灯串803以及LED灯串804都是并联的。当第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5、第七开关S7以及第九开关S9闭合连接，而且第二开关S2、第四开关S4、第六开关S6以及第八开关S8断开时，LED灯串801和LED灯串802是并联，LED灯串803和LED灯串804是并联，但是LED灯串801和LED灯串803是串联。以此方式，开关组合807可以利用开关的连接和断开来控制所有LED灯串的并联串联的结构，设计者可以选择适合的组合来搭配，以达到想要的色温或者电流对色温的关系曲线。

图9表示控制LED灯串的实施例。参照图9，在一些实施例中，LED灯串901和LED灯串902是并联。LED灯串903和LED灯串904是串联。晶体管905供应电流给LED灯串901，晶体管906供应电流给LED灯串902，晶体管907供应电流给LED灯串903和LED灯串904。栅极908，栅极909和栅极910可以分别控制晶体管905，晶体管906和晶体管907的电流大小。栅极908，栅极909和栅极910可以分别控制晶体管905，晶体管906和晶体管907的开启和关闭。如此一来，不但个别的LED灯串的电流可以调整，个别的LED灯串也可以选择性关闭。设计者可以利用这些晶体管来调整控制所需要的色温和电流对色温的关系曲线。控制栅极908，栅极909和栅极910也可以实现脉冲宽度调制(PWM)。当进行脉冲宽度调制时，可以依照控制讯号来控制控制栅极908，栅极909和栅极910，进而控制905，晶体管906和晶体管907的快速启闭，达到控制LED灯串亮度的结果。在一些实施例中，色温可以随着脉冲宽度调制的占空比而不同。也就是说，随着亮度的增减，色温也可以跟着改变。

图10A表示调节器的实施例以及电流电压特性曲线。图10B表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。图10C表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。图11A表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。图11B表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。图11C表示调节器的另外的实施例以及电流电压特性曲线。参照图10A、图10B、图10C、图11A、图11B以及图11C，理想的调节器是一个恒流电源，但是为了要能够适当的调整输出调节器的电流电压特性曲线，可以在恒流电源之外加上电阻。电阻可以选择是与理想恒流电源做串联或并联。不同的电阻连接方式以及不同的晶体管的连接方式可以造就不同的电流电压特性曲线。在一些实施例中，电阻可以是可调电阻，让设计者可以更有弹性的调整所需要的色温和电流对色温曲线。

通过上述的实施例，可以根据不同的技术特点，解决上述一个或多个的技术问题。

虽然本发明已经尽量用上述的实施例加以说明，但熟悉此技术领域中的人员应该可以根据上述的说明进行适当的替换或修改，这些替换或修改或组合包括省去一个元件或是增加元件，都应该属于本发明的范围。