[发明专利]LED小串的控制装置

说明书

技术领域

本发明关于藉由低压限流开关与高压N型（N-channel）组件的组合来控制高压LED，可简化布局过程，并降低生产成本；不仅有效降低传统高压LED所产生的120Hz光学闪烁现象，更能提高电效率。

背景技术

长串高压LED生产成本愈来愈低廉，已广为大众所采用。但是高压控制的方式仍有缺点有待改善。例如，美国专利USP No.6989807、USPNo.7439944或USP No.7081722便暴露了切换时间点及驱动电流为固定电流等的问题。

为解决上述问题，中国台湾专利公开号201134293提出一种驱动高压发光二极管灯泡的集成电路。参见其中图1及图2，该装置具有限流单元（NMOS），借着开启或关闭限流单元切换LED堆栈，可提高功因校正及降低总谐波失真。然而，数个高压NMOS的导通电压之间有制程上差异性及温度变化，因此交替时间及电流较难控制。结果，LED导通瞬间电流可能过大或电流消失时间过长，产生光学闪烁（Flicker）。而且，总电流开路会有不连续及瞬间电流过大的现象。

此外，以传统方式驱动长串LED时，前端LED因平均导通时间较长而亮度较亮，尾端LED则导通时间较短，亮度较暗；即所谓的120Hz光学涟波。而传统方式驱动高压LED的效率亦较差。若增加更多控制节点来增进效率，又会增加生产成本的困扰。

为改善上述习知技术的缺失，本发明提出一种LED小串的控制装置，不仅能有效提升输出瓦数，更可降低电磁干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED小串的控制装置，可降低生产成本，降低切换噪声干扰，及简化控制电路布局。

本发明的LED小串可为接地或不接地；可由复数个串联的LED单元组成，而LED单元可包括一个或多个，串联或并联的LED。

本发明的LED小串的控制装置主要包括复数个高压N型组件及复数个低压限流开关。其中每一个高压N型组件电性连接至对应的LED单元的电流输出端。其中每一个低压限流开关包括一低压N型组件，电性连接至对应的高压N型组件，并与对应的LED单元并联，电流是由高压N型组件流向对应的低压限流开关，而所称的低压及高压是依据其相对崩溃电压（Breakdown Voltage）而言。藉此，当流经低压限流开关的导通电流增加或减少时，流经对应高压N型组件的导通电流亦随之增加或减少。

高压N型组件或低压N型组件可为但不限于金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor，MOS）晶体管或電子為多數載子的双载子（Bi-polar）晶体管，其它开关组件亦可适用。

藉由本发明的控制装置，当低压限流开关的输入电流增加时，其中电位最低的低压限流开关为开启，而其它电位较高的低压限流开关的导通电流被减少，且流经该电位较高的对应高压N型组件的导通电流亦随之减少。或者，当较高电位的低压限流开关接收到较低电位的低压限流开关的“电流变小控制讯号”时，流经该较高电位的低压限流开关的导通电流减少，使流经对应高压N型组件的导通电流亦随之减少。

上述低压限流开关的开启或电流变小可经由但不限于一外部或内建的主仆控制器判定或传送讯号，亦可经由其它适当的线路设计达成。藉此，可使较高电位的低压限流开关的导通电流受控于较低电位的低压限流开关。

本发明的控制装置，亦可包括至少一个电压或电流侦测电路，用以侦测对应的LED单元至对应的低压限流开关的路径上的电压或电流。藉此，当所侦测的电压或电流大于一预设值时，对应的低压限流开关被关闭。或者，当所侦测的电压或电流小于该预设值时，对应的低压限流开关为开启。

此外，目前常见的高低压单石芯片（monolithic chip）是将所有高低压电路整合在单一芯片上。亦即，高压N型组件及低压N型组件的电流皆为水平式（lateral）。然而，单石芯片的高压组件的导通电阻受水平方向的平面空间限制，所以导通电阻比起传统垂直式（vertical）高压组件较高。因此，本发明使用的高压N型组件较佳为传统垂直式架构。垂直式组件的漏极在背面，而源极和栅极在正面，电流由背面流入正面，因此导通电阻比水平式的组件低。藉由金属压焊（Wire bond）或者其它方式结合垂直式高压N型组件及水平式低压控制集成电路，将可降低制造成本。

本发明所说的电性连接也可称为电性耦合（coupling），并未限制为直接或间接连接，只要能达到本发明架构的目的即可。

本发明具有如下的功效：