[发明专利]基于发光二极管的多数个照明单位的驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于发光二极管的照明装置，尤其是一用以驱动包含有多个分段的基于发光二极管的照明单位的装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源，经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器，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。

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。

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。例如，美国专利第6777891号揭露将多个基于发光二极管的照明单位，形成一个可由计算机控制的灯串，其中每个照明单位在灯串里形成一个可单独控制的节点。

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。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。

美国专利第7781979号提供了一个控制串联的发光二极管的装置。其中有两个或两个以上的发光二极管串联连接。当施加电压时，一串联的电流即流经发光二极管。其中至少有一个发光二极管被并联一个或多个可控制的电流路径，来使串联的电流部分流经这些可控制的电流路径，以便不需要电压转换装置即可使用一般较普遍的高电压电源。因此该装置可使用如120V或240V的交流电压。美国专利公告第2010/0308739号揭露了将多个发光二极管互接串联成多个发光二极管段的装置，以及多个开关器与此多个发光二极管段互接，来选取控制某一发光二极管段，将其从一个发光二极管串联电流通路中串联接入或切隔分出。

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利用率，并提供稳定性和高亮度，来驱动和连接多数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。此外，如何控制连接在一起的基于发光二极管的照明单位，使照明亮度可以根据不同的照明要求，或交流电源电压的变化，来提供不同的照明模式，也是非常重要的。

发明内容

本发明提供一种能有效率的驱动基于发光二极管照明装置，而根据输入的交流电压的电压值，以提供多种操作模式的驱动装置而创作的。在本发明中，基于发光二极管的照明装置被分成多个基于发光二极管的照明段，每一照明段包含有一或多个基于发光二极管的照明单位。该多个基于发光二极管的照明段互相串联，最后一个照明段则经由一个电流控制器而接地。

本发明的主要目的是提供一种可以在输入电压值增加时，选择性的打开某些或者所有的基于发光二极管的照明段，而且在输入电压值减少时，选择性的关闭某些或者所有的基于发光二极管的照明段，从而提供多种操作模式给基于发光二极管的照明装置。

因此，本发明的第一个优选实施范例中，本发明的装置包含有在切换电压比较单位控制下的多个开关控制器，每一开关控制器与多个基于发光二极管的照明段中的一个照明段并联。切换电压比较单位根据输入电压值，将几个共同信号送到该多个开关控制器，这些共同信号可以重置开关控制器，使开关控制器的开关切换同步，和指示输入电压值是上升还是下降。

在第一个优选实施范例中，每一个开关控制器，除了接收几个共同信号之外，还有一输入端以接收输入传送信号，以及一输出端以送出输出传送信号。

在本优选实施范例中的切换电压比较单位，首先产生第一个传送信号，将其送至第一个开关控制器的输入端，再经由各个开关控制器的传送，到达最后一个开关控制器，使得该多个基于发光二极管的照明段，可以随着输入电压的增高或减低而被选择性的打开或是关闭。