Led光引擎的電子控制裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所公開的LED光引擎的電子控制裝置，根據(jù)交流電壓源的輸入電壓上升，由下而上逐級點(diǎn)亮LED陣列，根據(jù)交流電壓源的輸入電壓下降，由上而下逐級熄滅LED陣列，有效改善功率因子。而且，在空載時(shí)間內(nèi)，利用填谷電路提供LED陣列電流，改善LED陣列閃爍的現(xiàn)象。另外，設(shè)計(jì)假負(fù)載電路，使在空載時(shí)間內(nèi)輸入電流，隨輸入電壓升降而升降，降低諧波失真的情況。
【專利說明】LED光引擎的電子控制裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED光引擎的電子控制裝置，特別是其利用常閉電子開關(guān)(normallyclosed electronic switches),依據(jù)交流輸入電壓的大小,依序遞增或遞減發(fā)光二極管陣列(LED array)中受激發(fā)發(fā)光二極管(excited LED)的數(shù)量與電流，以改善功率因子(powerfactor),同時(shí)可進(jìn)一步搭配填谷電路(valley filler)改善閃爍現(xiàn)象以及假負(fù)載電路(dummy load),降低總諧波失真。
【背景技術(shù)】
[0002]相對于傳統(tǒng)燈具，發(fā)光二極管具有較高的發(fā)光效率(luminous efficacy),傳統(tǒng)燈泡每瓦提供約15流明(151umens per watt),而發(fā)光二極管則每瓦高達(dá)100流明(IOOlumens per watt)以上，同時(shí)發(fā)光二極管具有相對壽命較長、較不受外界干擾及不易損壞的優(yōu)點(diǎn)，是照明設(shè)備的首選。
[0003]然而，發(fā)光二極管需要直流電驅(qū)動，而市電為交流電，當(dāng)交流電轉(zhuǎn)成直流電時(shí)，在每周期的低電壓區(qū)段，尚無法克服發(fā)光二極管的正向電壓降(forward voltage drop)以驅(qū)動發(fā)光二極管，導(dǎo)致導(dǎo)通角(conduction angle)狹小以及功率因子降低。導(dǎo)通角是指后級負(fù)載導(dǎo)通時(shí)，所對應(yīng)市用交流電的正弦波的弧角，而空載時(shí)間是指負(fù)載未導(dǎo)通，輸入電流(線電流)為零的時(shí)間。空載時(shí)間越長，導(dǎo)通角就越狹小，功率因子就越低。
[0004]第一個(gè)問題是傳統(tǒng)的LED驅(qū)動器須采用濾波器、整流器、以及功率因子校正器(power factor corrector, PFC)等較為復(fù)雜的驅(qū)動器電路,造成驅(qū)動器的成本高昂。同時(shí)，發(fā)光二極管的壽命雖長，但功率因子校正器所采用的電解電容器卻易于損壞，整體壽命相對縮短，無法發(fā)揮發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]第二個(gè)問題是空載時(shí)間，沒有電流通過發(fā)光二極管，造成照明設(shè)備的閃爍現(xiàn)象。一般市用交流電的頻率是60Hz，整流后形成直流電壓脈沖，頻率為兩倍(120Hz),空載時(shí)間所帶來的閃爍現(xiàn)象雖不易被人類眼睛察覺，但的確存在。
[0006]第三個(gè)問題是功率因子降低，功率因子的計(jì)算方式為將輸入功率除以輸入電壓(線電壓)與輸入電流(線電流)的乘積(PF=P/ (VX I)，其中PF為功率因子、P表示輸入功率、V及I分別為線電壓及線電流的有效值)，用以度量電力的使用效率，當(dāng)線電壓與線電流的相似度越高，表示電力使用效率越好。通常交流電的輸入電壓波形為正弦波，后級負(fù)載的電流如能接近正弦波，其諧波數(shù)量少，諧波失真就少，則功率因子越高。輸入電流與輸入電壓的相偏移來自于后級負(fù)載電路的總諧波失真，當(dāng)后級負(fù)載電路與正弦波偏離或存在相差時(shí)，二級以上的諧波越多，所產(chǎn)生的的諧波失真也越多，總諧波失真就越嚴(yán)重，降低二級以上的諧波數(shù)量即可降低總諧波失真。當(dāng)空載時(shí)間越大，導(dǎo)通角越狹小，線電壓與線電流的相差越大，功率因子越差，能源效率越差。
[0007]簡化電路、降低成本、改善發(fā)光二極管照明設(shè)備的閃爍現(xiàn)象以及提高功率因子，仍是目前發(fā)光二極管光源的研發(fā)的主要課題。本發(fā)明人所提供的解決方案，具有可直接用于交流電路、成本低廉、性能優(yōu)異、不易損壞且電路簡單、無閃爍現(xiàn)象以及提高功率因子等優(yōu)點(diǎn)，將在下面詳細(xì)描述本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種LED光引擎的電子控制裝置，根據(jù)輸入交流電壓，在電壓升高時(shí)，逐級驅(qū)動發(fā)光二極管陣列，同時(shí)逐級提高線電流；在電壓降低時(shí)，逐級熄滅LED陣列，同時(shí)逐級降低線電流，簡化電路、提高發(fā)光效率、提高功率因子及降低成本等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明提供LED光引擎的電子控制裝置，在整流器的兩輸出端間，設(shè)置填谷電路，在空載時(shí)間內(nèi)，提供LED陣列預(yù)定的恒定電流，改善LED陣列的閃爍現(xiàn)象。
[0010]本發(fā)明提供一種LED光引擎的電子控制裝置，在整流器的兩輸出端間，設(shè)置假負(fù)載電路，在空載時(shí)間內(nèi)，假負(fù)載電路導(dǎo)通而抽取線電流，隨輸入電壓循序上升或下降，使線電流跟隨線電壓波形，減少總諧波失真的情況。
[0011]本發(fā)明的LED光引擎的電子控制裝置包括開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈，與LED陣列鏈并聯(lián)設(shè)置。LED陣列鏈?zhǔn)嵌鄠€(gè)LED陣列串聯(lián)而成，開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器串聯(lián)而成，除最后一級LED陣列外，開關(guān)調(diào)節(jié)器與LED陣列并聯(lián)。
[0012]任一開關(guān)調(diào)節(jié)器主要包括兩個(gè)單元，一是旁通開關(guān)，一是偵測器。旁通開關(guān)是一種常閉開關(guān)，即在常態(tài)(閘源極未受電壓或受壓為零的情況，Ves=O)下，常 閉開關(guān)為短路(導(dǎo)通)；在受負(fù)電壓時(shí)(ves〈0)，常閉開關(guān)為開路(截止)。通常采用N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(n-channel depletion-mode M0SFET)或N通道空乏型接面場效應(yīng)晶體管(n-channel depletion-mode JFET)實(shí)施旁通開關(guān),其在閘源極未受電壓或正電壓(VGS ^ 0)時(shí)，通道導(dǎo)通(ON state)，在受足夠的負(fù)電壓時(shí)(Ves〈Vth〈0，Vth表示晶體管的截止電壓)，信道截止。
[0013]偵測器可使用電流偵測器、電壓偵測器、光學(xué)偵測器或磁學(xué)偵測器，而較常使用的是電流偵測器及電壓偵測器。
[0014]輸入電壓的上半周期，當(dāng)輸入電壓尚未克服下級LED陣列的正向電壓降，旁通開關(guān)為導(dǎo)通態(tài)(ON state);隨著輸入電壓升高，克服下級LED陣列的正向電壓降，但尚未克服當(dāng)級的LED陣列的正向電壓降,偵測器將旁通開關(guān)轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)態(tài)(Regulating state);電壓繼續(xù)升高至克服當(dāng)級LED陣列正向電壓降，偵測器將當(dāng)級的旁通開關(guān)轉(zhuǎn)為截止態(tài)(OFFstate),同時(shí)偵測點(diǎn)往上級移動，如此由下而上的方式逐級點(diǎn)亮LED陣列。
[0015]輸入電壓的下半周期，輸入電壓逐步下降，于輸入電仍足以克服當(dāng)級LED陣列正向電壓降時(shí)，當(dāng)級旁通開關(guān)維持在截止態(tài)(OFF state);輸入電壓逐步下降至無法克服當(dāng)級LED陣列的順向電壓時(shí)，但仍克服下級LED陣列的正向電壓降，偵測器將旁通開關(guān)由截止態(tài)(OFF state)轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)態(tài)；輸入電壓繼續(xù)下降至無法克服下級LED陣列的正向電壓降，偵測器將旁通開關(guān)由調(diào)節(jié)態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通態(tài)，如此由上而下逐級熄滅LED陣列。
[0016]本發(fā)明的填谷電路包括可規(guī)劃定電流源以及至少一個(gè)儲能電容的串行電路，可規(guī)劃定電流源電路用以控制儲能電容的電壓值以及充電的電流值。
[0017]當(dāng)輸入電壓高于儲能電容的電壓時(shí)，以第一定電流對儲能電容充電；當(dāng)輸入電壓低于儲能電容的電壓時(shí)，儲能電容以第二定電流放電，提供LED陣列所需的電流。由上可知，令儲能電容的電壓仍能克服最后一級LED陣列的正向電壓降,但未能克服最后二級LED陣列的正向電壓降，即在空載時(shí)間內(nèi)，點(diǎn)亮最后一級LED陣列，改善閃爍的現(xiàn)象。[0018]本發(fā)明的假負(fù)載包括電阻負(fù)載以及受控開關(guān)，電阻負(fù)載使得電流跟隨輸入電壓，而受控開關(guān)控制在空載時(shí)間內(nèi)，讓電流通過電阻負(fù)載。
[0019]當(dāng)輸入電壓落在空載時(shí)間內(nèi)，受控開關(guān)導(dǎo)通，使電流通過電阻負(fù)載；當(dāng)輸入電壓落在空載時(shí)間外，受控開關(guān)截止，電流無法通過電阻負(fù)載而通過LED陣列。因此，在空載時(shí)間內(nèi)，線電流通過電阻負(fù)載，隨輸入電壓上升或下降而上升或下降，有效降低諧波失真。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1所示為本發(fā)明LED光引擎的電子控制裝置的實(shí)施例，用以說明主要的電路架構(gòu)。LED光引擎的電子控制裝置是由多個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器串接的開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈，與LED陣列鏈并聯(lián)設(shè)置，除最后一級LED陣列外，每一開關(guān)調(diào)節(jié)器與LED陣列并聯(lián)，開關(guān)調(diào)節(jié)器包括旁通開關(guān)與偵測器，旁通開關(guān)受偵測器控制而轉(zhuǎn)態(tài)。
[0021]圖2A說明本發(fā)明發(fā)光二極管陣列的點(diǎn)燈策略，其在一周期的前半周期，輸入電壓逐步升高，以由下而上的方式，逐級點(diǎn)亮LED陣列；在一周期的后半周期，隨輸入電壓下降，以由上而下的方式，逐級熄滅LED陣列。
[0022]圖2B對應(yīng)于圖2A的線電流波形，其在一周期的前半周期，隨輸入電壓升高，由下而上的方式逐級導(dǎo)通LED陣列，輸入電流以階波方式逐步上升；在一周期的后半周期，隨輸入電壓下降，由上而下的方式逐級截止LED陣列，輸入電流以階波(step wave)方式逐級下降，用以改善功率因子。
[0023]圖3所示為利用本發(fā)明LED光引擎的電子控制裝置的LED照明設(shè)備的實(shí)施例，其以N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(cbpletion n_M0SFET)作為旁通開關(guān)，以分壓電路作為電壓偵測器。分壓電路偵測下級LED陣列的導(dǎo)通情況，控制N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)態(tài)。
[0024]圖4所示為利用本發(fā)明LED光引擎的電子控制裝置的LED照明設(shè)備的實(shí)施例，其以N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管作為旁通開關(guān)，主要以并聯(lián)調(diào)節(jié)器作為電流偵測器控制N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)態(tài)。
[0025]圖5所示為利用本發(fā)明LED光引擎的電子控制裝置的LED照明設(shè)備的實(shí)施例，其以N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管作為旁通開關(guān)，主要以npn雙極接合晶體管作為電流偵測器控制N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的轉(zhuǎn)態(tài)。
[0026]圖6A所示為本發(fā)明填谷電路的實(shí)施例，填谷電路連接在整流器與電流調(diào)節(jié)器之間，而與LED陣列并聯(lián)。填谷電路包括儲能電容以及可規(guī)劃定電流源，可規(guī)劃定電流源包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、二極管以及雙極接合晶體管。當(dāng)輸入電壓高于儲能電容的電壓時(shí)，以一定電流對儲能電容充電，而在輸入電壓低于儲能電容的電壓時(shí)，儲能電容以另一定電流放電以供應(yīng)LED陣列電流，避免空載時(shí)間內(nèi)，LED陣列的閃爍現(xiàn)象。本實(shí)施例的特征在于當(dāng)輸入電壓高于儲能電容的電壓時(shí)，二儲能電容以串聯(lián)方式充電；在輸入電壓低于儲能電容的電壓時(shí)，二儲能電容以并聯(lián)方式放電，提供LED陣列電流。
[0027]圖6B所示為本發(fā)明填谷電路的實(shí)施例，與圖6A所示實(shí)施例比較，將串聯(lián)于儲能電容以及可規(guī)劃定電流源電路的二極管移除，使得二儲能電容于輸入電壓高于儲能電容的電壓時(shí)以串聯(lián)方式充電，于輸入電壓低于儲能電容的電壓時(shí)以串聯(lián)方式放電。
[0028]圖6C、6D所示為本發(fā)明的填谷電路的實(shí)施例，與圖6B所示實(shí)施例比較，僅移除底端儲能電容及高端儲能電容，電路架構(gòu)及操作方式并無改變。
[0029]圖7A及圖7B繪示填谷電路對通過LED陣列的電流及線電流的功效。圖7A繪示于連接填谷電路前，通過LED陣列的電流以及線電流一致，即在空載時(shí)間內(nèi)，線電流以及通過LED陣列的電流皆為O。圖7B繪示連接填谷電路后，在空載時(shí)間內(nèi)，填谷電路的儲能電容電壓放電，電流通過最后一級LED陣列，但線電流仍為0，空載時(shí)間變長。
[0030]圖8繪示假負(fù)載電路，架設(shè)在整流器的二輸出端(正端與負(fù)端)之間，而與LED陣列并聯(lián)。假負(fù)載電路包括電阻負(fù)載以及受控開關(guān)。在輸入電壓落在空載時(shí)間內(nèi)，假負(fù)載電路的受控開關(guān)導(dǎo)通，線電流通過電阻負(fù)載；在輸入電壓落在空載時(shí)間外，假負(fù)載電路的受控開關(guān)截止，電流通過LED照明設(shè)備。且在空載時(shí)間內(nèi)，電流通過電阻負(fù)載，使得線電流波形跟隨線電壓波形，有效降低諧波失真的情況，提高功率因子。
[0031]圖9A及圖9B繪示假負(fù)載電路的功效。圖9A繪示使用假負(fù)載電路前，在空載時(shí)間內(nèi)，線電流為零，導(dǎo)致諧波失真，功率因子低。圖9B繪示使用假負(fù)載電路后，在空載時(shí)間內(nèi)，線電流通過電阻負(fù)載，線電流波形跟隨線電壓波形，降低諧波失真。
[0032]符號說明
[0033]AC:交流電源
[0034]100:整流器
[0035]R:電流調(diào)節(jié)器
[0036]Gl、G2、G1、Gi+l、Gn-l、Gn、Gn+l:發(fā)光二極管陣列
[0037]Sl、S1、Sn_l、Sn:旁通開關(guān)
[0038]Tl、T1、Tn_l、Tn:偵測器
[0039]t0、tl、t2、tn_l、tn、tn+1、tn+2、t2n_l、t2n:時(shí)間
[0040]V⑶、Vg1、VG2、VG1、VGi+1、VGn、VGn+l:電壓
[0041]200:填谷電路
[0042]300:假負(fù)載電路
[0043]1^、!^、^。。、％:電阻
[0044]C1、C2:電容
[0045]DpDyD2tltl:二極管
[0046]M200、B2tltl、M3tltl:晶體管
[0047]P3tltl:分壓電路
[0048]SR300:并聯(lián)調(diào)節(jié)器
【具體實(shí)施方式】
[0049]一般而言，交流電源的輸出電壓為正弦波形，經(jīng)整流器整流后，以正弦波的前半周為周期的脈沖直流波形的脈沖電壓，再應(yīng)用于LED照明裝置。
[0050]每周期前半段的開始與后半段的結(jié)束的低電壓區(qū)段，輸入電壓無法克服LED的正向電壓降，無電流通過，形成空 載時(shí)間。另，LED照明設(shè)備通常是由LED陣列構(gòu)成。當(dāng)LED數(shù)量較多時(shí)，正向電壓降提高，使得空載時(shí)間(dead time)變大，導(dǎo)通角變得更狹小，降低功率因子。
[0051]針對導(dǎo)通角狹小的問題，傳統(tǒng)的解決方式是利用功率因子校正器將整流后交流電壓推升至高于所有LED陣列正向電壓降的總和的一直流電壓值。但，功率因子校正器所采用的電解電容器容易毀損，使得發(fā)光二極管無法發(fā)揮預(yù)期的效用。
[0052]本發(fā)明的點(diǎn)燈策略是將LED陣列(本文也稱為LED陣列鏈)，分割為多個(gè)LED子陣列(subarray)(本文中LED子陣列與LED陣列等名稱交互使用)，通過開關(guān)調(diào)節(jié)器串所構(gòu)成的LED光引擎的電子控制裝置，在一周期的前半周期，隨著輸入電壓升高，由下而上逐級點(diǎn)亮LED子陣列，且線電流逐步升高；在一周期的后半周期，隨著輸入電壓下降，由上而下逐級熄滅LED子陣列，線電流逐步降低，與傳統(tǒng)的LED陣列的照明設(shè)備比較，可明顯提升功率因子。
[0053]請參考圖1所示本發(fā)明的LED光引擎的電子控制裝置的電路架構(gòu)。首先利用整流器100將交流正弦波轉(zhuǎn)為直流脈沖電壓源，電流調(diào)節(jié)器R提供后級負(fù)載電流以及限制最大輸出電流，避免損害后級電路。
[0054]LED光引擎的電子控制裝置包括開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈，與LED陣列鏈并聯(lián)設(shè)置。LED陣列鏈?zhǔn)嵌鄠€(gè)LED陣列(圖中標(biāo)示為G1、…、G1、…、Gn+1)串接而成。開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈由多個(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器串接而成，除最后一級LED陣列外，開關(guān)調(diào)節(jié)器與一 LED陣列并聯(lián)。任一開關(guān)調(diào)節(jié)器主要包括兩個(gè)單元，一是旁通開關(guān)，圖中標(biāo)示為S1、…、S1、…、Sn;—是偵測器，圖中標(biāo)不為 Tl、“.、T1、“.、Tn。 [0055]電流調(diào)節(jié)器主要包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(作為開關(guān))，其與并聯(lián)調(diào)節(jié)器或npn雙極接合晶體管(開關(guān)的控制電路)串聯(lián)，并聯(lián)調(diào)節(jié)器或npn雙極接合晶體管的串行電路用以控制該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與截止。
[0056]旁通開關(guān)(S1、…、S1、…、Sn)是一種常閉開關(guān)，即在常態(tài)下，旁通開關(guān)為短路(導(dǎo)通)，這里所稱常態(tài)是指旁通開關(guān)未受到控制電壓或控制電壓為零的情況；而施以負(fù)電壓時(shí)，常閉開關(guān)為開路(截止)。本發(fā)明的旁通開關(guān)(S1、…、S1、…、Sn)是由N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(n-channel depletion-mode metal oxide semiconductorfield effect transistor, NDM0SFET)或N通道空乏型接面場效應(yīng)晶體管(n-channeldepletion-mode junction field effect transistor, ND JFET),其特征是其閘源極的電壓不小于零時(shí)(Ves ^ 0)，N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或N通道空乏型接面場效應(yīng)晶體管為導(dǎo)通(閉路)，閘源極受足夠負(fù)電壓時(shí)(Ves〈Vth〈0, Vth為晶體管的截止電壓)，N信道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管或N通道空乏型接面場效應(yīng)晶體管截止(開路)。
[0057]偵測器(Tl、…、T1、…、Tn)為電流偵測器、電壓偵測器、光學(xué)偵測器或磁學(xué)偵測器，而較常使用的是電流偵測器及電壓偵測器。
[0058]偵測器(Ti)偵測到下級LED陣列(Gi+Ι)導(dǎo)通時(shí)，產(chǎn)生電壓控制信號于旁通開關(guān)
(Si),旁通開關(guān)(Si)截止，形成開路。
[0059]旁通開關(guān)(Si)受偵測器(Ti)的控制而具有三態(tài)，分別為導(dǎo)通態(tài)(ON state)、調(diào)節(jié)態(tài)(Regulating state)以及截止態(tài)(OFF state)。隨著輸入電壓升高或下降,偵測器(Ti)偵測下級LED陣列(Gi+Ι)的導(dǎo)通情況，使旁通開關(guān)(Si)轉(zhuǎn)態(tài)。
[0060]在輸入電壓的上半周期，輸入電壓由零逐漸升高。當(dāng)輸入電壓尚未克服下級LED陣列的正向電壓降(Ven+1+Ven+…+νω+1)，無電流通過下級LED陣列(Gi+Ι )，偵測器(Ti )未能產(chǎn)生電壓控制信號，旁通開關(guān)(Si)維持導(dǎo)通態(tài)(ON state)。隨著輸入電壓升高至克服下級LED陣列(Gi+1)的正向電壓降(Va^JVen+…+Vei+1)，但尚未克服當(dāng)級的LED陣列(Gi)的正向電壓降(Vart-Ven+…+Vei+1+Vei)，旁通開關(guān)(Si)原為導(dǎo)通態(tài)(0Ν)，電流經(jīng)旁通開關(guān)(Si)至下級LED陣列(Gi+Ι)，隨即偵測器(Ti)偵測到下級LED陣列(Gi+Ι)導(dǎo)通，產(chǎn)生電壓控制信號而截止旁通開關(guān)(Si)，使得此階段內(nèi)，旁通開關(guān)(Si)快速切換導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)，稱為調(diào)節(jié)態(tài)(Regulating state)。電壓繼續(xù)升高至克服當(dāng)級LED陣列(Gi)正向電壓降(Ven+1+V(；n+…+VGi+1+VGi),電流經(jīng)當(dāng)級LED陣列(Gi)通過下級LED陣列(Gi+Ι)，偵測器(Ti)產(chǎn)生電壓控制信號，使旁通開關(guān)(Si)保持截止，此階段稱為截止態(tài)(OFF state),同時(shí)偵測點(diǎn)往上級移動，偵測器(T1-1)使上級旁通開關(guān)(S1-1)開始轉(zhuǎn)態(tài)，如此由下而上的方式逐級點(diǎn)亮LED陣列。
[0061]在輸入電壓的下半周期，輸入電壓逐漸下降。當(dāng)輸入電壓仍能克服當(dāng)級LED陣列(Gi)正向電壓降(VenZVen+…+νω+1+νω)，旁通開關(guān)(Si)維持在截止態(tài)(OFF state),電流通過當(dāng)級LED陣列(Gi)至下級LED陣列(Gi+Ι);輸入電壓繼續(xù)下降至無法克服當(dāng)級LED陣列(Gi)的順向電壓(VenZVen+…+νω+1+νω)，但仍能克服下級LED陣列(Gi+Ι)的順向電壓(\?+1+\?+…+Vei+1)時(shí)，偵測器(Ti)將當(dāng)級旁通開關(guān)(Si)由截止切換為導(dǎo)通，隨即又由導(dǎo)通切換為截止，在此階段內(nèi)，當(dāng)級旁通開關(guān)(Si)不斷切換截止與導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)入調(diào)節(jié)態(tài)(Regulating state);當(dāng)輸入電壓繼續(xù)下降至無法克服下級LED陣列(Gi+Ι)的正向電壓降(Va^+Ven+…+Vei+1)，偵測器(Ti)將當(dāng)級旁通開關(guān)(Si)由調(diào)節(jié)態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通態(tài)(ON state)，同時(shí)偵測點(diǎn)繼續(xù)往下級移動，由 上而下逐級熄滅LED陣列至周期結(jié)束，然后重新一個(gè)周期，如此循環(huán)。
[0062]圖2A繪示LED陣列的驅(qū)動模式，說明輸入電壓的一周期內(nèi)，點(diǎn)亮LED陣列(Gl、…、G1、…、Gn+1)的策略。圖2B繪示出對應(yīng)于圖2A的線電流波形圖，說明輸入電壓一周期內(nèi)，輸入電流(線電流)的波形。
[0063]如圖2A所示，周期初始于低電壓時(shí)(O~t0)，輸入電壓尚無法克服最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降(V^Vari, Vi為輸入電壓)，旁通開關(guān)(Sn)為導(dǎo)通態(tài)(ON state),但無電流通過LED陣列(G1、G2、…、Gn+Ι),形成空載時(shí)間(dead time),如圖2B所示空載時(shí)間(O~to)的電流。
[0064]輸入電壓升高至克服最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降，但尚無法克服當(dāng)級LED陣列(Gn)的正向電壓降(Ven+1 ^ Vi < VGn+1+VGn)的期間(t0~tl)，電流經(jīng)旁路開關(guān)(S1、…、S1、…、Sn)至最后一級LED陣列(Gn+1),此時(shí)偵測器(Tn)將旁通開關(guān)(Sn)轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)態(tài)(Regulating state),隨著旁通開關(guān)(Sn)快速切換，旁通開關(guān)(Sn)切換至導(dǎo)通態(tài)時(shí)，電流急速上升。如電流高于定電流10，旁通開關(guān)(Sn)切換至截止態(tài)，電流急速下降，如電流低于定電流10，旁通開關(guān)(Sn)切換至導(dǎo)通態(tài)，如此使得電流維持恒定在電流10，即此階段內(nèi)，以定電流方式點(diǎn)亮最后一級LED陣列(Gn+Ι)，圖2B將此階段電流標(biāo)示為10。
[0065]輸入電壓繼續(xù)升高至克服當(dāng)級LED陣列(Gn)的正向電壓降(Va^jVen ^ Vi))時(shí)(tl~t2)，偵測器(Tn)將旁通開關(guān)(Sn)轉(zhuǎn)為截止態(tài)(OFF state),電流經(jīng)當(dāng)級LED陣列(Gn)至下級LED陣列(Gn+Ι)，如圖2A所示。在時(shí)點(diǎn)tl，輸入電壓升高至剛剛克服LED陣列(Gn+1、Gn)的正向電壓降之和時(shí)，電流通過旁通開關(guān)(S1、S2、…、Sn_2)以及LED陣列(Gn+1、Gn)，電路的阻值不大，輸入電流急速上升至電流(II)，同時(shí)旁通開關(guān)(Sn-1)進(jìn)入調(diào)節(jié)態(tài)，而將輸入電流固定在II，，且11>10，旁通開關(guān)(Sn)進(jìn)入截止態(tài)。同時(shí)偵測點(diǎn)移到上級LED陣列(Gn-Ι)，偵測器(Tn-1)開始偵測當(dāng)級LED陣列(Gn)以控制上級旁通開關(guān)(Sn-1)的轉(zhuǎn)態(tài)。
[0066]依此方式，一周期的前半周期，旁通開關(guān)由下往上的方式，由導(dǎo)通態(tài)轉(zhuǎn)換至調(diào)節(jié)態(tài)，再轉(zhuǎn)換至截止態(tài)，由下往上逐級步點(diǎn)亮LED陣列(Gn+1、Gn、…、G1、…、G2、Gl)如圖2A所示，而電流呈現(xiàn)上升的階波波形(10〈11〈…〈In)，如圖2B所示。而在后半周期，旁通開關(guān)由上往下的方式，由截止態(tài)轉(zhuǎn)換至調(diào)節(jié)態(tài)，再轉(zhuǎn)換至導(dǎo)通態(tài)，由上往下逐級步熄滅LED陣列(Gl、G2、…、G1、…、Gn、Gn+Ι)如圖2A所示，而電流呈現(xiàn)下降的階波波形(In〉In-1>...>10)，如圖2B所示。
[0067]特別說明，在輸入電壓的峰值附近的期間(tn~tn+Ι)，所有的LED陣列(Gn+1、Gn、…、G1、…、G2、G1)皆被點(diǎn)亮，電流受電流調(diào)節(jié)器R調(diào)節(jié)，電流維持定值，圖2B中標(biāo)示為In。
[0068]圖3至5繪示的實(shí)施例，用以舉例說明本發(fā)明的具體電路結(jié)構(gòu)，需特別說明，這些實(shí)施例是用以說明本發(fā)明的實(shí)施方式，而非限制本發(fā)明的范圍。其中，圖3所示的是采用電壓偵測的技術(shù)手段，圖4、5所示的是采用電流偵測的技術(shù)手段。
[0069]請參考圖3，旁通開關(guān)(Si)是N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，閘源極在常態(tài)下(閘源極電壓Ves=O),晶體管為導(dǎo)通(閉路)，閘源極受足夠的負(fù)壓(ves〈vth〈0)，晶體管截止(開路)。
[0070]偵測器(Ti)為分壓電路(串聯(lián)電阻(riCI，ril))，跨接在下級LED陣列(Gi+Ι)上，如下級LED陣列(Gi+Ι)導(dǎo)通，分壓電路的分壓(串聯(lián)電阻(riCI，rn)連接節(jié)點(diǎn)的電壓)作用于旁通開關(guān)(Si)上，旁通開關(guān)(Si)的閘源極受負(fù)壓Ves=-VFXrn/ (ri(l+rn)，其中Vf表示所跨接LED的正向電壓降。圖3是示意圖，實(shí)際LED可為較多或較少的LED串行或包括部分并聯(lián)的LED陣列，分壓電路可跨接一個(gè)以上的LED。
[0071]以N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管實(shí)施旁通開關(guān)(Si)，因此在常態(tài)下為導(dǎo)通態(tài)(ON state)。在一周期的開始(即圖2B的0_t0時(shí)間內(nèi))，輸入電壓經(jīng)旁通開關(guān)陣列(S1、S2、…、Sn)作用于最后一級LED陣列(Gn+Ι),但尚未能克服最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降(Vi(Vari),無電流通過,形成空載時(shí)間(dead time)。
[0072]隨著輸入電壓升高，在時(shí)間(t0 - tl)時(shí)，克服最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降，尚未克服當(dāng)級LED陣列(Gn)的正向電壓降(Ven+1含旁通開關(guān)(Sn)導(dǎo)通(閉路)，電流經(jīng)旁通開關(guān)陣列(31、52、《"、511)至最后一級1^陣列(611+1)，隨即偵測器(1'11)產(chǎn)生電壓控制信號，使得旁通開關(guān)(Sn)進(jìn)入調(diào)節(jié)態(tài)，電流保持恒定(電流10，參考圖2B)。
[0073]輸入電壓繼續(xù)升高，在時(shí)間(tl _t2)時(shí)，克服當(dāng)級LED陣列(Gn)的正向電壓降(VGn+VGn+1 ^ Vi),電流經(jīng)當(dāng)級LED陣列(Gn)至最后一級LED陣列(Gn+Ι )，偵測器(Tn)產(chǎn)生電壓控制信號，旁通開關(guān)(Sn)保持截止(開路)，進(jìn)入截止態(tài)(OFF state)，偵測點(diǎn)往上，上級偵測器(Tn-1)使得上級旁通開關(guān)(Sn-1)進(jìn)入調(diào)節(jié)態(tài)，電流保持恒定(II)。依此方式，由下而上逐級點(diǎn)亮LED陣列(Gn、Gn-l、…、G1)。
[0074]請參考圖4與圖5所示實(shí)施例在偵測器(Ti)采用電流偵測技術(shù)的實(shí)施例。圖4的實(shí)施例主要是以并聯(lián)調(diào)節(jié)器(shunt regulator)實(shí)施偵測器，其具體電路是在LED陣列(Gn+1、Gn、…、Gl)末連接偵測電阻Rd,將并聯(lián)調(diào)節(jié)器的參考極(Reference terminal, R)與陽極(Anode，A)跨接在偵測電阻Rd上，并聯(lián)調(diào)節(jié)器的陰極(cathode，K)透過分壓電路(串聯(lián)電阻(riCI，rn))連接在N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的閘源極(旁通開關(guān)(Si))。
[0075]并聯(lián)調(diào)節(jié)器的特征是當(dāng)參考端與陽極間的電壓等于參考電壓時(shí)(VRA=Vref),其陽極與陰極的信道導(dǎo)通(AK導(dǎo)通)，小于參考電壓時(shí)(VRA〈Vref)時(shí)，陽極與陰極的信道截止。利用并聯(lián)調(diào)節(jié)器導(dǎo)通與截止，經(jīng)分壓電路產(chǎn)生負(fù)電壓于(電壓控制訊號)旁通開關(guān)的閘源極(Vgs)上。
[0076]在一周期的開始，即空載時(shí)間(即圖2B的0-t0時(shí)間內(nèi))，輸入電壓尚未能克服最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降(V^Vari),無電流通過偵測電阻Rd，并聯(lián)調(diào)節(jié)器的參考端與陽極的電壓為零(VRA=O),旁通開關(guān)為導(dǎo)通態(tài)(ON state)。 [0077]輸入電壓升高至克服最后一級LED陣列(Gn+1)的正向電壓降，尚不足以克服當(dāng)級LED陣列(Gn)的正向電壓降(Ven+1 ^ Vi < VGn+1+VGn),即圖2B的tO-tl時(shí)間內(nèi)，偵測器(Ti)使得并聯(lián)調(diào)節(jié)器快速切換其導(dǎo)通與截止，旁通開關(guān)(Sn)隨之快速切換其截止態(tài)與導(dǎo)通態(tài)，進(jìn)入調(diào)節(jié)態(tài)(Regulating state),電流維持在10。
[0078]輸入電壓繼續(xù)逐漸升高(tl_t2時(shí)間)至克服當(dāng)級LED陣列(Gn)以及最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降(^ Vi),電流經(jīng)當(dāng)級LED陣列(Gn)至最后一級LED陣列(Gn+Ι)，當(dāng)級并聯(lián)調(diào)節(jié)器恒導(dǎo)通，當(dāng)級旁通開關(guān)(Sn)恒截止而進(jìn)入截止態(tài)，偵測點(diǎn)往上移動，上級旁通開關(guān)(Sn-1)進(jìn)入調(diào)節(jié)態(tài)，電流維持在II。
[0079]依此方式，在一周期的前半周期，逐級點(diǎn)亮發(fā)光二極管陣列(Gn+l、Gn、…、G1)，后半周期逐級熄滅發(fā)光二極管陣列(G1、G2、…、Gn+1)。
[0080]請參考圖5也為電流偵測的實(shí)施例，與圖4所示實(shí)施例的不同在于偵測器Ti是以NPN雙極接合晶體管(NPN-BJT)取代并聯(lián)調(diào)節(jié)器以實(shí)施偵測器，當(dāng)然也可為其他的晶體管，如Pnp雙極接合晶體管等。將圖4實(shí)施例是將NPN雙極接合晶體管的基-射極跨接在偵測電阻Rd的兩端，利用輸入電壓(Vi)與NPN雙極接合晶體管的基-射極的導(dǎo)通電壓(Vbe)比較，以控制旁通開關(guān)(Si)的轉(zhuǎn)態(tài)，原理與并聯(lián)調(diào)節(jié)器相同，本文不再贅述。由上可知，本發(fā)明的主要技術(shù)手段是利用并聯(lián)調(diào)節(jié)器或NPN雙極接合晶體管，在下級LED陣列導(dǎo)通時(shí)，透過偵測電阻Rd的跨電壓與一參考電壓比較，進(jìn)而控制旁通開關(guān)的轉(zhuǎn)態(tài)，因此也可利用比較器或比較器電路實(shí)施偵測器。
[0081]依據(jù)上述實(shí)施例，在空載時(shí)間時(shí)，LED陣列(G1、G2、…、Gn+1)熄滅會有閃爍現(xiàn)象，其頻率約為輸入的交流電的兩倍，人類眼睛雖無法感知，但的確存在，且容易導(dǎo)致眼睛疲勞。發(fā)明人為解決此種閃爍現(xiàn)象，特別設(shè)計(jì)填谷電路，其能在空載時(shí)間提供電流予LED陣列(Gn+Ι)而避免閃爍現(xiàn)象。
[0082]圖6A、6B、6C、6D例示不同填谷電路的實(shí)施例，其原理雷同。填谷電路主要是包括儲能電容以及可規(guī)劃定電流源，可規(guī)劃定電流源控制儲能電容的電壓以及充電電流。在輸入電壓高于儲能電容電壓時(shí)，以第一定電流對儲能電容充電，輸入電壓低于儲能電容電壓時(shí)，儲能電容放電，供應(yīng)LED陣列電流。
[0083]首先，以圖6A所示實(shí)施例來說明填谷電路的的原理。填谷電路200連接在電流調(diào)節(jié)器R與整流器100之間，與LED照明設(shè)備的電路并聯(lián)。填谷電路200包括第一儲能回路、第二儲能回路以及可規(guī)劃定電流源電路。第一儲能回路包括第一儲能電容C1與二極管D1,第二儲能回路包括二極管D2與第二儲能電容C2，第一儲能回路與第二儲能回路并聯(lián)設(shè)置。可規(guī)劃定電流源電路包括晶體管M.、二極管D2tltl的串行電路以及npn雙極晶體管B2tltl與電阻R2tltl的串行電路，npn雙極晶體管B2tltl用以控制晶體管M2tltl的導(dǎo)通與截止?？梢?guī)劃定電流源電路連接于第一儲能電容Cl與第二儲能電容C2間。
[0084]當(dāng)輸入電壓大于填谷電路200的儲能電容的電壓(V2tltl)時(shí)，儲能回路的二極管DpD2逆偏而截止，可規(guī)劃定電流源電路的二極管D2tltl順偏，電流通過第一儲能電容C1、可規(guī)劃定電流源電路以及第二儲能電容C2而充電，亦即儲能電容(^、(:2串聯(lián)充電。充電電流為npn雙極晶體管B2tltl的基-射極電壓與電阻R2tltl的比值(充電電流I=Vbe/R2QQ)。
[0085]當(dāng)輸入電壓小于填谷電路200的儲能電容的電壓(V.)時(shí)，二極管Dp D2順偏而導(dǎo)通，可規(guī)劃定電流源電路的二極管D2tltl逆偏。填谷電路200的儲能電容Cp C2放電(discharging),所釋放的電流經(jīng)第一儲能電容Cp LED光引擎的電子控制裝置、LED陣列(Gn+Ι)及二極管D1形成第一釋電回路；另外第二儲能電容C2、二極管D2、LED光引擎的電子控制裝置及LED陣列(Gn+Ι)及形成第二釋電回路，第一個(gè)回路與第二個(gè)回路并聯(lián)，即儲能電容C1X2并聯(lián)放電。放電電流由偵測器(Tn)的npn雙極接合晶體管的基-射極電壓與偵測電阻Rd比(I=VBE/Rd)決定。
[0086]由上可知，選擇適當(dāng)?shù)碾娮鑂2tltl,可設(shè)定適當(dāng)?shù)膬δ茈娙蓦妷阂约俺潆婋娏?。特別說明，填谷電路200的目的在于提供空載時(shí)間內(nèi)，提供最后一級LED陣列(Gn+Ι)所需的電流，因此將儲能電容的電壓設(shè)定在介于最后一級LED陣列(Gn+Ι)以及后二級LED陣列(Gn+1+Gn)的正向電壓降間(即VGn+1<V200< (VGn+1+VGn)之間)。另外，當(dāng)輸入電壓小于儲能電容的電壓時(shí)，由儲能電容放電供應(yīng)LED陣列電流，使得空載時(shí)間變長，因此所設(shè)定的儲能電容的電壓略高于最后一級LED陣列(Gn+Ι)的正向電壓降，但越接近越好。
[0087]圖6B所示填谷 電路200的實(shí)施例與圖6A類似，但移除二極管D1' D2以及二極管D.，使得二儲能電容為串行電路，即此實(shí)施例的儲能電容串聯(lián)充電、串聯(lián)放電。圖6C及圖6D為圖6B電路的簡化，圖6C僅保留第一儲能電容C1，而圖6D僅保留第二儲能電容C2。
[0088]圖7A與圖7B說明使用填谷電路對空載時(shí)間所產(chǎn)生的效果。圖7A繪示使用填谷電路前，流過LED陣列及線電流一致，圖中實(shí)線表式通過LED陣列的電流，虛線表示線電流。通過LED陣列的電流是經(jīng)整流器，呈現(xiàn)正弦波的正半周期脈沖波形，而線電流為交流電，呈現(xiàn)正弦波形。圖7B繪示填谷電路的效果，其空載時(shí)間變長(線電流=0)，但在空載時(shí)間填谷電路的儲能電容供應(yīng)LED陣列，虛線標(biāo)示出線電流，可看出空載時(shí)間延長，實(shí)線標(biāo)示通過LED陣列電流波形，空載時(shí)間內(nèi)，由填谷電路的儲能電容提供最后一級LED陣列所需的電流，有效改善閃爍現(xiàn)象。
[0089]為降低空載時(shí)間所導(dǎo)致諧波失真的問題，發(fā)明人設(shè)計(jì)假負(fù)載電路，其主要包括電阻負(fù)載以及受控開關(guān)，電阻負(fù)載使得線電流跟隨線電壓波形，受控開關(guān)用以控制電阻負(fù)載，在空載時(shí)間內(nèi)，線電流通過電阻負(fù)載，在空載時(shí)間之外，線電流通過LED陣列。
[0090]圖8所示實(shí)施例的假負(fù)載電路系架設(shè)在整流器二端間，與LED陣列的電路并聯(lián)。電阻負(fù)載R3tltl與受控開關(guān)M3tltl串聯(lián)，受控開關(guān)M3tltl導(dǎo)通時(shí)，電流通過電阻負(fù)載R.，受控開關(guān)M3tltl截止時(shí)，電流通過LED陣列。分壓電路P.架設(shè)在整流器的兩端間，提供比較電壓給并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.，并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR3tltl提供受控開關(guān)M3tltl的控制信號。分壓電路P.分壓輸入并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.的參考極，比較分壓電路P.的分壓與其參考電壓，控制并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.的導(dǎo)通與截止。分壓電路P.的分壓等于并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR3tltl的參考電壓時(shí)，并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.導(dǎo)通，拉掉受控開關(guān)M3tltl的閘極電壓，受控開關(guān)M3tltl截止；分壓電路P.的分壓小于并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR300的參考電壓時(shí)，并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.截止，受控開關(guān)M3tltl導(dǎo)通，利用分壓電路P.的分壓即可有效控制晶體管M3tltl的導(dǎo)通與截止。
[0091]在空載時(shí)間內(nèi)，分壓電路P.提供較低的比較電壓，并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.截止，晶體管M3tltl導(dǎo)通，線電流通過電阻負(fù)載R.，直接抽取線電流以修正電流波形。在空載時(shí)間外時(shí)，分壓電路P3tltl提供較高的比較電壓，并聯(lián)調(diào)節(jié)器SR.導(dǎo)通，晶體管M3tltl截止，電流通過LED照明設(shè)備。假負(fù)載電路在空載時(shí)間內(nèi)，讓線電流通過電阻負(fù)載r3M，使得線電流波形跟隨線電壓波形，有效提升功率因子。
[0092]由上可知，假負(fù)載電路是利用分壓電路所產(chǎn)生的比較電壓與參考電壓的比較，切換晶體管M.，因此也可使用比較器或比較電路。
[0093]圖9A是未使用假負(fù)載電路300的線電流波形圖，在空載時(shí)間內(nèi)，線電流與通過LED陣列的電流一致，皆為零，導(dǎo)致諧波失真。圖9B是使用假負(fù)載電路300的線電流波形圖，在空載時(shí)間內(nèi)，線電流通過電阻負(fù)載R.，線電流波形跟隨電壓波形，降低諧波失真的情形，有效的改善功率因子。
[0094]此處特別說明，本發(fā)明的LED光引擎的電子控制裝置整合于集成電路上，或以模塊區(qū)分而設(shè)計(jì)于不同的集成電路，再整合于一電路板上。
[0095]例如，將整流器、電流調(diào)節(jié)器、旁通開關(guān)串行、填谷電路以及假負(fù)載整合于一集成電路。
[0096]又如，將整流器、電流調(diào)節(jié)器與旁通開關(guān)串整合于集成電路，填谷電路以及假負(fù)載分別形成另一集成電路，再整合于電路板上。
[0097]將外部的LED陣列連接于LED光引擎的電子控制裝置、填谷電路以及假負(fù)載電路上，而完成LED照明設(shè)備。
[0098]根據(jù)上述內(nèi)容已描述了本發(fā)明的原理、優(yōu)選實(shí)施例以及操作模式。然而，本發(fā)明不應(yīng)被理解成限制于上述特定實(shí)施例。相反地，以上所描述的實(shí)施例應(yīng)該被視為例示而非限制，并且應(yīng)該要體認(rèn)為在不脫離以下申請專利范圍所定義的本發(fā)明范圍的情況之下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對這些實(shí)施例做出改變。
【權(quán)利要求】
1.一種LED光引擎的電子控制裝置，包括: 整流器，該整流器用于連接外部交流電壓源； 電流調(diào)節(jié)器，該電流調(diào)節(jié)器連接所述整流器；以及 開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈，該開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器串聯(lián)而成，連接所述電流調(diào)節(jié)器，并與外部發(fā)光二極管陣列鏈并聯(lián)設(shè)置，該外部發(fā)光二極管陣列鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)發(fā)光二極管陣列串聯(lián)而成，除最后一級發(fā)光二極管陣列外，每一所述開關(guān)調(diào)節(jié)器與所述發(fā)光二極管陣列并聯(lián)連接，任一所述開關(guān)調(diào)節(jié)器都包括旁通開關(guān)以及偵測器，任一該偵測器偵測下一級所述發(fā)光二極管陣列以切換該級旁通開關(guān)的狀態(tài)，并且任一該級旁通開關(guān)為常閉開關(guān)，即當(dāng)未受電壓或受零電壓時(shí)，旁通開關(guān)導(dǎo)通；其中， 當(dāng)輸入電壓未能克 服下級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降時(shí)，該級旁通開關(guān)導(dǎo)通，稱為導(dǎo)通態(tài)； 當(dāng)輸入電壓克服下級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降，但未能克服當(dāng)級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降時(shí)，該級旁通開關(guān)快速切換導(dǎo)通與截止，稱為調(diào)節(jié)態(tài)； 當(dāng)輸入電壓能克服當(dāng)級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降時(shí)，該級旁通開關(guān)截止，稱為截止態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中任一所述旁通開關(guān)是N通道空乏型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，或N通道空乏型接面場效應(yīng)晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中任一所述偵測器是電流偵測器、電壓偵測器、光感應(yīng)偵測器或磁感應(yīng)偵測器。
4.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述偵測器是電壓偵測器，該電壓偵測器包括分壓電路，跨接于下一級所述發(fā)光二極管陣列的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，該分壓電路的分壓提供該級旁通開關(guān)的控制信號。
5.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述偵測器是電流偵測器，該電流偵測器包括分壓電路、npn雙極接合晶體管以及偵測電阻，該偵測電阻串接在下級所述發(fā)光二極管陣列后，該npn雙極接合晶體管的基極與射極跨接在所述偵測電阻的兩端，該分壓電路設(shè)置在下級所述發(fā)光二極管陣列之前與該npn雙極接合晶體管的集極間，該分壓電路的分壓提供該級旁通開關(guān)的控制信號。
6.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述偵測器是電流偵測器，該電流偵測器包括分壓電路、并聯(lián)調(diào)節(jié)器以及偵測電阻，該偵測電阻串接在下級所述發(fā)光二極管陣列后，該并聯(lián)調(diào)節(jié)器的陽極與參考極跨接在該偵測電阻的兩端，該分壓電路設(shè)置在下級所述發(fā)光二極管陣列之前與該并聯(lián)調(diào)節(jié)器的陰極間，該分壓電路的分壓提供該級旁通開關(guān)的控制信號。
7.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述偵測器是比較器。
8.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述電流調(diào)節(jié)器包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管以及npn雙極接合晶體管，該npn雙極接合晶體管用于控制該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與截止。
9.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述電流調(diào)節(jié)器包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管以及并聯(lián)調(diào)節(jié)器，該并聯(lián)調(diào)節(jié)器用以控制該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與截止。
10.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，還包括填谷電路，該填谷電路設(shè)置于該整流器后，該填谷電路在空載時(shí)間內(nèi)，提供足以克服最后一級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降的電壓。
11.如權(quán)利要求10所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述填谷電路包括: 第一儲能回路，該第一儲能回路包括第一儲能電容與第一二極管的串行電路； 第二儲能回路，該第二儲能回路包括第二二極管與第二儲能電容的串行電路； 可規(guī)劃定電流源電路，該可規(guī)劃定電流源電路包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、第三二極管與第一電阻的串行電路，以及npn雙極晶體管與第二電阻的串行電路；其中該可規(guī)劃定電流源電路連接于該第一儲能電容與該第二儲能電容之間。
12.如權(quán)利要求10所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述填谷電路包括: 儲能回路，該儲能回路包括第一儲能電容與第二儲能電容的串行電路； 可規(guī)劃定電流源電路，該可規(guī)劃定電流源電路包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管與第一電阻的串行電路，以及npn雙極晶體管與第二電阻的串行電路；其中該可規(guī)劃定電流電路連接于該第一儲能電容與該第二儲能電容之間。
13.如權(quán)利要求10所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述填谷電路包括: 儲能回路，該儲能回路包括儲能電容； 可規(guī)劃定電流源電路，該可規(guī)劃定電流源電路連接所述儲能電容，包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管與第一電阻的串行電路，以及npn雙極晶體管與第二電阻的串行電路。
14.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，還包括假負(fù)載電路，設(shè)置于所述整流器后，所述整流器的正端與負(fù)端間。
15.如權(quán)利要求14所述的LED光引擎的電子控制裝置，其中所述假負(fù)載電路包括: 電阻負(fù)載； 受控開關(guān)電路，該受控開關(guān)電路連接該電阻負(fù)載，該受控開關(guān)電路包括晶體管、并聯(lián)調(diào)節(jié)器以及分壓電路的串行電路。
16.如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置，實(shí)施于集成電路上，或以模塊區(qū)分實(shí)施于多個(gè)集成電路，再整合于電路板上。
17.一種發(fā)光二極管陣列的照明設(shè)備，包括: 如權(quán)利要求1所述的LED光引擎的電子控制裝置；以及 發(fā)光二極管陣列鏈，其中該發(fā)光二極管陣列鏈與該LED光引擎的電子控制裝置并聯(lián)設(shè)置。
18.—種LED光引擎的電子控制裝置的集成電路，其包括: 整流器，該整流器用于連接外部交流電壓源； 電流調(diào)節(jié)器，該電流調(diào)節(jié)器連接該整流器；以及 開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈，該開關(guān)調(diào)節(jié)器鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)開關(guān)調(diào)節(jié)器串聯(lián)而成，連接所述電流調(diào)節(jié)器，并且與外部發(fā)光二極管陣列鏈并聯(lián)設(shè)置，該外部發(fā)光二極管陣列鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)發(fā)光二極管陣列串聯(lián)而成，除最后一級所述發(fā)光二極管陣列外，每一所述開關(guān)調(diào)節(jié)器與所述發(fā)光二極管陣列并聯(lián)連接，任一所述開關(guān)調(diào)節(jié)器包括旁通開關(guān)以及偵測器，任一該偵測器偵測下一級所述發(fā)光二極管陣列以切換該級旁通開關(guān)的狀態(tài)，并且任一該級旁通開關(guān)為常閉開關(guān)，即當(dāng)未受電壓或受零電壓時(shí)，旁通開關(guān)導(dǎo)通；其中，當(dāng)輸入電壓未能克服下級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降時(shí)，該級旁通開關(guān)導(dǎo)通，稱為導(dǎo)通態(tài)； 當(dāng)輸入電壓克服下級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降，但未能克服當(dāng)級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降時(shí)，該級旁通開關(guān)快速切換導(dǎo)通與截止，稱為調(diào)節(jié)態(tài)； 當(dāng)輸入電壓能克服當(dāng)級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降時(shí)，該級旁通開關(guān)截止，稱為截止態(tài)。
19.如權(quán)利要求18所述的LED光引擎的電子控制裝置的集成電路，還包括填谷電路，該填谷電路設(shè)置于所述整流器后，該填谷電路在空載時(shí)間內(nèi)，提供足以克服最后一級所述發(fā)光二極管陣列的正向電壓降的電壓，其中該填谷電路包括: 儲能回路；以及 可規(guī)劃定電流源電路，其中該可規(guī)劃定電流源電路與所述儲能回路串聯(lián)，該可規(guī)劃定電流源電路控制所述儲能電容的電壓與充電電流。
20.如權(quán)利要求18所述的LED光引擎的電子控制裝置的集成電路，還包括假負(fù)載電路，該假負(fù)載電路設(shè)置于 該整流器后，該整流器的正端與負(fù)端間，其中該假負(fù)載電路包括: 電阻負(fù)載；以及 受控開關(guān)，其中所述電阻負(fù)載與該受控開關(guān)串聯(lián)，該受控開關(guān)控制所述電阻負(fù)載，在空載時(shí)間內(nèi)，使電流通過所述電阻負(fù)載，在空載時(shí)間外，截止該電阻負(fù)載。
21.一種發(fā)光二極管陣列的照明設(shè)備，包括: 如權(quán)利要求18所述的LED光引擎的電子控制裝置的集成電路；以及 發(fā)光二極管陣列鏈，其中該發(fā)光二極管陣列鏈與該LED光引擎的電子控制裝置的集成電路并聯(lián)設(shè)置。
【文檔編號】H05B37/02GK103974502SQ201310755075
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月31日
【發(fā)明者】余金生, 王志良, 陳光輝 申請人:群高科技股份有限公司