驱动应用高电压的发光二极管的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明与基于发光二极管(LED)的照明装置相关，尤其是一种用于使用高电压的基于发光二极管的照明设备的驱动装置。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源，过去经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器，由于提高亮度的技术的进步，应用发光二极管在各种照明装置也已越来越普遍。例如，高明亮度的发光二极管已被广泛用于交通信号灯、车辆指示灯、以及刹车灯。近年来，使用高电压的发光二极管串的照明设备，也被开发来取代传统的白热灯泡和荧光灯泡。
[0003]发光二极管的电流对电压(IV)特性曲线类似于一般的普通二极管，当加于发光二极管的电压小于二极管的正向电压时，只有非常小的电流通过发光二极管。当电压超过正向电压时，通过发光二极管的电流则大幅增加。一般来说，在大多数的操作范围，基于发光二极管的照明装置的发光强度是和通过的电流成正比，但操作在高电流时则不如此。通常为基于发光二极管的照明装置设计的驱动装置，都是以提供一个恒定的电流为主，以便能发出稳定的光和延长发光二极管的寿命。
[0004]为了提高基于发光二极管的照明装置的亮度，通常是将多数个发光二极管串联在一起，形成一个基于发光二极管的照明单位，而且多数个基于发光二极管的照明单位可以更进一步串联在一起，形成一个照明装置。每个照明装置所需要的工作电压，通常是取决于照明单位里的发光二极管的正向电压，每个照明单位里有多少个发光二极管，每个照明单位是如何相互接联的，以及每个照明单位在照明装置里，是如何接收来自电源的电压。
[0005]因此，在大多数的应用中，都需要某种类型的电源电压转换装置，来将一般较普遍的高电压电源，转换成较低的电压，以提供给一个或多个基于发光二极管的照明单位。因为需要这样的一个电压转换装置，造成基于发光二极管的照明设备效率减低，成本增高，也难以减小其体积。
[0006]为了提高基于发光二极管的照明装置的效率和缩小其体积，许多技术都已经被开发，以使基于发光二极管的照明装置可以不需要一个电压转换装置，就可使用如120V或240V的交流电。一般来说，基于发光二极管的照明装置里的发光二极管，被区分成多个发光二极管段。每一发光二极管段可以在相关的开关器或电流源的控制下，而选择性的随着交流电压的增加或减少而接通和关闭。照明装置里的所有的开关器或电流源则由一控制器来控制。
[0007]在先前的技术里，大部分使用高电压的基于发光二极管的照明装置，都利用侦测输入交流电源的电压值，或是流经照明装置的电流值，来控制开关器或电流源，从而选择性的接通和关闭发光二极管段。譬如，美国专利6989807号和8324840号，以及美国专利公告2011/0089844号，都有一可侦测输入电压的电压值的整体控制器，来控制连接在发光二极管的开关器或电流源。美国专利公告2012/0056559号和2012/0217887号，则用一整体控制器，根据侦测到的局部电流，来控制电流限制器或是开关器。
[0008]因为已有越来越多的基于发光二极管的照明单位，被应用在使用高电压的高亮度的照明设备上，如何使用墙上现有的交流电源，灵活和有效地提高发光二极管的使用率，减少功率耗损，并提供稳定性和高亮度，来驱动和连接多个基于发光二极管的照明单位的设计方法和装置，已经形成一种不可或缺的需求。
【发明内容】
[0009]本发明是为提供一能使用高电压，有效率的驱动发光二极管串的装置而制作。根据本发明提供的装置，包含有多数个发光二极管被区分成多个互相串联的发光二极管段，并与一切换电压侦测器和一电流限制器串联。
[0010]每一发光二极管段和一开关器并联，该装置里并有一开关控制器输出二进制代码或非二进制代码，来各别接通或切断每一个并联的开关器，进而使基于发光二极管的照明装置，可随着输入电压的电压值的变化，而改变其操作模式。
[0011]本发明的第一优选实施例中，切换电压侦测器连接于最尾端的发光二极管段，而电流限制器则连接于切换电压侦测器与地之间。切换电压侦测器包含一侦测输入电压变化的压差检测器，以及当输入电压变化时产生模式变化信号的模式变化信号产生器。
[0012]本第一优选实施例中，压差检测器包含三个N型的电压控制的电流限制器，每一 N型的电压控制的电流限制器含三个端点。在压差检测器的第一型制作例中，第一和第二个电压控制的电流限制器的第一端点间，连接有一个或多个发光二极管。在第二和第三个电压控制的电流限制器的第一端点间，也连接有一个或多个发光二极管。
[0013]每一 N型的电压控制的电流限制器的第二端点连接到一偏压电压，第三端点则经由一电流感应器连接到一共同节点。模式变化信号产生器有两个比较器连接到该三个电流感应器，以及一控制信号产生器接收该两个比较器的输出，并根据输入电压的变化而产生两个模式变化信号。
[0014]在压差检测器的第二型制作例中，每一 N型的电压控制的电流限制器的第一端点，连接到各别的电流感应器的一端，而在每两相邻的电流感应器的另一端之间，则连接有一个或多个的发光二极管。每一N型的电压控制的电流限制器的第二端点连接到一偏压电压，第三端点则连接到一共同节点。
[0015]有三个差动放大器各别连接在三个电流感应器的两端，模式变化信号产生器有两个比较器连接三个差动放大器的输出，以及一控制信号产生器接收该两个比较器的输出，并根据输入电压的变化而产生两个模式变化信号。
[0016]本发明的第二优选实施例中，切换电压侦测器连接于最领先的发光二极管段，而电流限制器则连接于输入电压与切换电压侦测器之间。切换电压侦测器包含一侦测输入电压变化的压差检测器，以及当输入电压变化时产生模式变化信号的模式变化信号产生器。
[0017]本第二优选实施例中，压差检测器包含三个P型的电压控制的电流限制器，每一 P型的电压控制的电流限制器含三个端点。在压差检测器的第一型制作例中，第一和第二个电压控制的电流限制器的第一端点间，连接有一个或多个的发光二极管。在第二和第三个电压控制的电流限制器的第一端点间，也连接有一个或多个的发光二极管。
[0018]每一 P型的电压控制的电流限制器有一电压源连接在其第二端点与输入电压之间，第三端点则经由一电流感应器连接到一共同节点。模式变化信号产生器有两个比较器连接到该三个电流感应器，以及一控制信号产生器接收该两个比较器的输出，并根据输入电压的变化而产生两个模式变化信号。
[0019]在压差检测器的第二型制作例中，每一 P型的电压控制的电流限制器的第三端点直接连接到一共同节点，第二端点则经由一电压源连接到输入电压，第一端点连接到各别的电流感应器的一端，而在每两个相邻的电流感应器的另一端之间，则连接有一个或多个的发光二极管。
[0020]与第一优选实施例中的压差检测器的第二型制作例相似，第二优选实施例中的压差检测器的第二型制作例，也有三个差动放大器各别连接在三个电流感应器的两端。模式变化信号产生器有两个比较器连接三个差动放大器的输出，以及一控制信号产生器接收该两个比较器的输出，并根据输入电压的变化而产生两个模式变化信号。
【附图说明】
[0021]图1为显示根据本发明的第一优选实施例，以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图；
[0022]图2为显示本发明中基于发光二极管的照明装置，利用经整流的交流电源，操作于M种不同照明模式下的输入电压的电压值Vin;
[0023]图3为显示包含一以涟波计数器产生二进制代码的一开关控制器的范例；
[0024]图4为显示包含一以涟波计数器产生二进制代码，以及将二进制代码转换成非二进制代码的存储器的一开关控制器的另一范例；
[0025]图5(A)为显示本发明的第一优选实施例中的切换电压侦测器的第一型制作例的方块图；
[0026]图5(B)为显示本发明的第一优选实施例中的