驱动应用高电压的发光二极管串的装置制造方法
【专利摘要】一种驱动应用高电压的多个发光二极管的装置，包含被分割成串联的多个发光二极管段的多个发光二极管，以及多个含三个连接端的电压控制的电流限制器。每一个电流限制器与一发光二极管段相对应，并有第一连接端与相对应的发光二极管段的负端连接，第二连接端被施加一偏压电压，第三连接端则连接到发光二极管装置里的一共同节点，一电流源将共同节点接地。在共同节点和电流源之间，又可加入一包含由一发光二极管控制电路控制的多个发光二极管段的功率耗损减少电路，来降低因为在共同节点的高电压而造成的电流源的功率耗损。
【专利说明】驱动应用高电压的发光二极管串的装置
【技术领域】
[0001]本发明是有关发光二极管(LED)的照明装置，尤其是一种用于使用高电压的发光二极管串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，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、以及剎车灯。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(1-V)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，在大多数操作范围内，基于发光二极管的照明装置的发光强度与通过的电流成正比，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。因为需要这样一个电压转换装置，使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并缩小其体积，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分割成多个发光二极管段。每一个发光二极管段可以在相关的开关器或电流源的控制下，选择性地随着交流电压的增加或减少而接通和关闭。照明装置里的所有开关器或电流源则由一控制器来控制。
[0007]在先前技术中，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，从而选择性地接通和关闭发光二极管段。譬如，美国专利第6989807号和第8324840号，以及美国专利公告第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。美国专利公告第2012/0056559号和第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]本发明为提供一能使用高电压，并具有低功率耗损的驱动发光二极管串的装置而制作。本发明提供的装置，包含有多个发光二极管被分割成多个互相串联的发光二极管段，以及多个与发光二极管段相对应，并各含三个连接端的电压控制的电流限制器。
[0010]每一个发光二极管段有一正端和一负端，每一个电流限制器的第一连接端与相对应的发光二极管段的负端连接，第二连接端被施加一偏压电压，第三连接端则连接到发光二极管装置里的一共同节点。一输入电压源连接到整个装置里的第一个发光二极管段，以提供所需电力。
[0011]本发明的第一优选实施例中，发光二极管装置里的共同节点经由一电流源而接地。最好是整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器都有相同的特性，而且施加在第二连接端上的偏压电压是从最领先的第一个发光二极管段到最后一个发光二极管段依序逐渐增加。
[0012]当输入电压上升时，在共同节点的电压也增高。因为施加在电流限制器的第二连接端上的偏压电压依序逐渐增加，第一优选实施例中的电流限制器在任何一个时间，最多会有两个电流限制器是部分接通的，或者是只有一个电流限制器是完全接通的。因此，当输入电压上升时，在发光二极管装置里的发光二极管段可以一段段依序地被接通，而当输入电压下降时，则反向的一段段依序地被关闭。
[0013]如果整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器并不是都有相同的特性，本发明的第一优选实施例中施加在第二连接端上的偏压电压就不能是从最领先的第一个发光二极管段到最后一个发光二极管段依序逐渐增加。因此，在同一时间之内，会有多个电流限制器是部分接通的。
[0014]根据本发明的第二优选实施例，在共同端点与电流源之间，又添加了一功率耗损减少电路，来降低因为共同端点的电压的增高而造成在电流源的功率耗损。该功率耗损减少电路，其中包含有多个发光二极管被分割成由一发光二极管控制电路控制的多个发光二极管段，串联在共同端点与电流源之间。
[0015]在本发明的第二优选实施例的第一种制作品中，发光二极管控制电路包含与功率耗损减少电路中的多个发光二极管段相对应的多个开关器，每一个开关器从在功率耗损减少电路中与其相对应的发光二极管段的正端连接到电流源。发光二极管控制电路里有一控制器，选择性地接通或关闭这些开关器，将第一优选实施例中要被耗损的功率转换成功率耗损减少电路中的发光二极管段的发光二极管功率。
[0016]在本发明的第二优选实施例的第二种制作品中，发光二极管控制电路也包含与功率耗损减少电路中的多个发光二极管段相对应的多个开关器，每一个开关器为与在功率耗损减少电路中与其相对应的发光二极管段相并联。因此，功率耗损减少电路中的每一个发光二极管段，可以被选择性地接通或关闭。
[0017]在本发明的第二优选实施例的第三种制作品中，发光二极管控制电路，是由与功率耗损减少电路中的多个发光二极管段相对应的多个含三个连接端的电压控制的电流限制器组成。第二优选实施例的第三种制作品类似于将两个第一优选实施例的线路连结在一起。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为显示根据本发明的第一优选实施例中以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图；
[0019]图2为显示本发明中含三个连接端的电压控制的电流限制器的电流对电压(1-V)的特性曲线；
[0020]图3为显示图1的第一优选实施例的装置中，输入电压和共同端点的电压的仿真电压波形；
[0021]图4A为显示当输入电压根据图3所显示的输入电压变化时，流经7个电流限制器的各个电流值；
[0022]图4B为显示图4A的最上方的两个电流值的放大图；
[0023]图5为显示在输入电压变化时，流经装置里的发光二极管的电流值；
[0024]图6为显示根据本发明的第一优选实施例而设计的几个例子；
[0025]图7为显示第一优选实施例的装置中在不同的发光二极管段数下的效率；
[0026]图8为显示第一优选实施例的装置中在不同的发光二极管段数下的亮度(发光二极管的功率)；
[0027]图9为显示根据本发明的第二优选实施例中以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图；
[0028]图1OA为显示本发明的第二优选实施例的第一种制作品的第一个例子；
[0029]图1OB为显示本发明的第二优选实施例的第一种制作品的第二个例子；
[0030]图1lA为显示本发明的第二优选实施例的第二种制作品的第一个例子；
[0031]图1lB为显示本发明的第二优选实施例的第二种制作品的第二个例子；
[0032]图12为显示本发明的第二优选实施例的第三种制作品；
[0033]图13为显示本发明的第一优选实施例和第二优选实施例中，在某些数量的发光二极管段下的效率比较；
[0034]图14为显示与图13相对应，在某些数量的发光二极管段下的亮度(发光二极管功率)比较；
[0035]图15A为显示有20个发光二极管段的第一优选实施例中的输入电压VIN，以及在共同端点以及电流源的电压值；
[0036]图15B为显示有20个发光二极管段的第二优选实施例中在共同端点以及电流源的电压值。
[0037]其中，附图标记说明如下:
[0038]100发光二极管段
[0039]200含三个连接端的电压控制的电流限制器
[0040]300电流源
[0041]400、500、600、700发光二极管控制电路
[0042]401发光二极管段
[0043]501、601 开关器
[0044]502、602 控制器
[0045]701含三个连接端的电压控制的电流限制器
【具体实施方式】
[0046]本说明书提供附图，以更能进一步理解本发明，同时附图也构成本说明书的一部分。该附图显示出了本发明的实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。
[0047]图1为显示根据本发明的第一优选实施例中以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图。该实施例的装置，包含有多个互相串联的发光二极管被分割成多个互相串联的发光二极管段100,每一个发光二极管段100有一正端和一负端,各自连接到领先的一发光二极管段的负端和随后的一发光二极管段的正端。
[0048]如图1所示，每一个发光二极管段的负端，也各自连接到一含三个连接端的电压控制的电流限制器200的第一连接端，该电流限制器的第二连接端被施加一偏压电压，而第三连接端则连接到发光二极管装置里的一共同节点。一电流源300连接在该共同节点和接地点之间。
[0049]图2为显示本发明中含三个连接端的电压控制的电流限制器200的电流对电压(1-V)的特性曲线。当电流限制器200的第二连接端和第三连接端(连接端b和C)间的电压Vb。，小于或等于电流限制器的阀值电压Vth时，电流限制器是关闭的，而流经电流限制器的电流Ia为零。
[0050]当电流限制器200的第二连接端和第三连接端(连接端b和c)间的电压Vb。，大于电流限制器的阀值电压vth，而且电流限制器的第一连接端和第三连接端(连接端a和c)间的电压Va。，小于该电流限制器的饱和电压Vsat时，电流限制器好像一电阻器。换句话说，流经电流限制器的电流Ia与电压\c是成线性正比的。
[0051]从图2可以看出，当电压Vb。大于电流限制器的阀值电压Vth，而且电压Va。也大于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该含三个连接端的电压控制的电流限制器200即形成一个固定的电流源，而且电流Ia是电压\。的函数，也就是说Ia = f (Vbc)。值得注意的是，电流限制器的饱和电压Vsat也是与电压\。成正比的。
[0052]从图2又可了解，将不同的偏压电压V1, V2,…，和Vn各自施加于图1所示的装置里的每一个含三个连接端的电压控制的电流限制器的第二连接端上，则每一个电流限制器都可根据输入电压随着时间变化而在不同的时间被切断或接通。
[0053]在本发明中，含三个连接端的电压控制的电流限制器有一特性，即当流经每个电流限制器的电流为I时，其各自的vb。和Vth可以用Vbca = Vthl+AV1, Vbc2 = Vth2+AV2, Vbc3 =Vth3+ AV3,…，和Vm = Ntm+ Δ Vn来描述，其中N为在整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器的总数。
[0054]根据本发明的图1所显示的第一优选实施例，比较适当的偏压电压V1, V2,…，和Vn应该满足以下条件:
[0055]V2 ^ V1+AV2+(Vth2-Vthl),
[0056]V3 ^ V2+AV3+(Vth3-Vth2),
[0057]…
[0058]Vn ^ Vn-1+A Vn+(VthN-Vth(N-D)。
[0059]根据以上条件，当输入电压Vin增加到第一个电流限制器可以开始接通的电压值时，在其流经的电流尚未达到最高电流值之前，第二个以及其后所有的电流限制器，因为在其间的每一个发光二极管段的正向电压的关系，跨越这些电流限制器的第一连接端和第三连接端的电压\c都还是零，因此，这些电流限制器都还是在切断状态。
[0060]当输入电压Vin增加到使跨越第二个电流限制器的第一连接端和第三连接端的电压Va。大于零时，第二个电流限制器开始接通，而电流也开始流经第二个发光二极管段。当流经第一个电流限制器和第二个电流限制器的电流各为I1和I2时，电流总和是I = I^I20
[0061]当输入电压Vin继续增加时，流经第二个电流限制器的电流I2也增加，而流经第一个电流限制器的电流I1则减少。因为如图2所显示的电流对电压(1-V)的特性，第二个电流限制器的电流I2继续增加到最高电流值I，而在共同节点的电压也增加到(V2-Vth2-AV2)彡(V1-Vthl),使得第一个电流限制器被切断，而流经的电流I1 = O。
[0062]根据以上分析，当输入电压Vin上升时，这些电流限制器可以在第一个发光二极管段到最后一个发光二极管段之中，一个个依序地被接通。类似的原理，当输入电压Vin降低时，在共同节点的电压也会降低，而使这些电流限制器以相反的方向一个个依序地被接通。当电流限制器K完全接通时，电流限制器1，2，…，K-1，K+1，…，和N都被切断。在任何一个时间，最多会有两个电流限制器是部分接通的，或者是只有一个电流限制器是完全接通的。
[0063]如果整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器都有相同的特性，也就是说，Vthl = Vth2 = Vth3 =…=Vtw 和 AV1 = AV2 = AV3 =…=ΔνΝ = Λ V,那么本发明的第一优选实施例的偏压电压，可满足以下条件:
[0064]V2 彡 V1+ Δ V2+ (Vth2-Vthl) = V1+ Δ V,
[0065]V3 ^ V2+ Δ V (Vth3-Vth2) = V2+ Δ V,
[0066]…
[0067]Vn 彡 Vp1+ Δ Vn+ (VthN_Vthfrl)) = Vn^1+ Δ V。
[0068]换句话说,该装置可以利用偏压电压V1 < V2 <吣< Vn，而在输入电压Vin上升或下降时，使整个装置中只有一个电流限制器完全接通，或最多只有两个电流限制器部分接通。
[0069]如果整个装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器并不是都有相同的特性，本发明的第一优选实施例的偏压电压，则未必能满足V1 < V2〈…< Vn，在此情况下，就无法将电流限制器一个个依序地接通或切断。这样的发光二极管照明装置仍然是可以操作和使用的，但是，在同一时间之内，会有多个电流限制器是部分接通的。
[0070]必须特别强调的是，这些施加在含三个连接端的电压控制的电流限制器的第二连接端上的偏压电压V1, V2，?…，和Vn，都是不随输入电压Vin而变化的固定电压。而且，本发明中的发光二极管段的切换是连续性的，是根据共同节点的电压的上升或下降来控制，而不是利用侦测输入电压的电压值，或是流经电流限制器的电流值来控制。不论装置里的所有含三个连接端的电压控制的电流限制器是不是都有相同的特性，如果连接在第二连接端上的偏压电压V1,V2,…，和Vn没有满足上述条件，在同一时间之内，就会有多个电流限制器是部分接通的。
[0071]本发明中的含三个连接端的电压控制的电流限制器，可以使用各种不同的半导体组件来制作。几个比较适合的例子是，N通道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，NPN双极晶体管(BJT)，N信道绝缘栅双极晶体管(IGBT)。此外，接在最后一个发光二极管段的电流限制器是可有可无的，而且每一个发光二极管段内的发光二极管的数量是不必相同的。
[0072]图3显示了在图1的第一优选实施例的装置中，输入电压和共同端点的电压的仿真电压波形。图中假设发光二极管装置里共有7个发光二极管段，而输入电压是经过整流的交流电压。
[0073]由上而下，图4A显示当输入电压根据图3所显示的输入电压变化时，流经7个电流限制器的各个电流值；图4B则显示图4A的最上方的两个电流值的放大图。图5为显示在输入电压变化时，流经装置里的发光二极管的电流值。
[0074]根据本发明的发光二极管装置，共同端点的电压必须随着输入电压的上升而增力口，才能使电流限制器依序地接通或切断。以一既定的输入电压来说，如果装置里的发光二极管段数增加，整个装置中的发光二极管的总数就必须减少，这样才能在只有最后一个电流限制器接通时，还有足够的电流可以流经发光二极管。
[0075]图6为显示根据本发明的第一优选实施例而设计的几个例子，假设输入电压是60赫兹，经过整流的110伏特的交流电压，电流源可提供350毫安的电流，在整个装置中的发光二极管段数，发光二极管的总数，以及每一个发光二极管段内的发光二极管的数量。图7和图8为显示第一优选实施例的装置，在不同的发光二极管段数下的效率和亮度(发光二极管的功率)。
[0076]当整个装置中的发光二极管段数小于7时，功率耗损主要是来自含三个连接端的电压控制的电流限制器。当整个装置中的发光二极管段数大于7时，功率耗损则主要是来自电流源。如果整个装置中的发光二极管段数增加，共同端点的电压也会增加。因此，来自电流源的功率耗损则更增加。从图中可以看出，最佳的发光二极管段数大约在6到9之间。
[0077]如上所述，第一优选实施例的共同端点的电压会随着输入电压Vin的上升而增加，共同端点的电压愈高，不必要的功率耗损则愈多。因此，本发明又提出第二优选实施例来减少功率耗损，图9为显示根据本发明的第二优选实施例中以高电压来驱动发光二极管串的装置的方块图。该装置中，第一优选实施例里的功率耗损可被转换成发光二极管的功率。
[0078]从图9可以看出，在第二优选实施例的装置中，共同端点与电流源300之间有一功率耗损减少电路，其中包含有多个发光二极管和与其关联的发光二极管控制电路400。该多个发光二极管被分割成多个发光二极管段401。为了简化，图中每一个发光二极管段401只用一个发光二极管来显示。根据本发明的第二优选实施例，接通的发光二极管段401的段数由发光二极管控制电路400来控制，随着共同端点的电压的上升而增加，因此可以降低来自电流源的功率耗损。
[0079]图1OA和图1OB为显示本发明的第二优选实施例的第一种制作品的两个例子。在图1OA中的第一个例子中，发光二极管控制电路500包含有受控于一个控制器502的多个开关器501,与多个发光二极管段401相对应。每一个开关器501从相对应的发光二极管段401的正端连接到电流源300，控制器502控制这些开关器501，根据共同端点的电压来决定如何控制与绕接发光二极管段401。
[0080]在图1OB的第二个例子中，其中的线路几乎与图1OA中的第一个例子一样，唯有控制器502在控制这些开关器501时，是根据流经含三个连接端的电压控制的电流限制器200的各个电流I1, I2,…，和In，而不是根据共同端点的电压。
[0081]图1lA和图1lB为显示本发明的第二优选实施例的第二种制作品的两个例子。与图1OA相似，在图1lA中的第一个例子的发光二极管控制电路600包含有受控于一个控制器602的多个开关器601,与多个发光二极管段401相对应,但是每一个开关器601与相对应的发光二极管段401相并联。因此，在该示例中，每一个发光二极管段401可根据共同端点的电压来分别控制与绕接。
[0082]在图1lB中的第二个例子，其中的线路几乎与图1lA中的第一个例子一样，唯有控制器602在控制这些开关器601时，是根据流经含三个连接端的电压控制的电流限制器200的各个电流I1, I2,…，和In，而不是根据共同端点的电压。
[0083]图12为显示本发明的第二优选实施例的第三种制作品。从图12可以看出，发光二极管控制电路700内有多个上述含三个连接端的电压控制的电流限制器701。每一个含三个连接端的电压控制的电流限制器701的第一连接端，连接到相对应的发光二极管段401的正端，第二连接端被施加一偏压电压，而第三连接端则连接到电流源300。施加在第二连接端的偏压电压是Vlx，V2x，…，等等。
[0084]在第二优选实施例的第三种制作品中，含三个连接端的电压控制的电流限制器701与先前所述的相同，可以用上述的原理来设计，所以不在此重复说明。整体说来，第二优选实施例的第三种制作品，类似于将两个第一优选实施例的线路连结在一起。
[0085]图13显示本发明的第一优选实施例和第二优选实施例，在某些数量的发光二极管段下的效率比较。在图13中，第二优选实施例以上述的第一种制作品为代表。图14则显示与图13相对应，在某些数量的发光二极管段下的亮度(发光二极管功率)比较。
[0086]为了表现出第二优选实施例，可以将功率耗损降低，图15A和图15B显示，各有20个发光二极管段的第一优选实施例和第二优选实施例中的输入电压Vin以及在共同端点以及电流源的电压值。图15A的上图显示出输入电压Vin，而下图则显示出在共同端点的电压值。从图中可以看出，当输入电压Vin上升时，共同端点的电压也增加。在第一优选实施例中，因为共同端点与电流源300直接相连，所以电流源300的电压与共同端点的电压是相同的。
[0087]图15B的上下图各自显示了在第二优选实施例的第一种制作品中，与图15A相对应的共同端点和电流源的电压值。从图中可以看出，上图中共同端点的电压与图15A中的下图相同，但是，图15B的下图则显示出了第二优选实施例中相对应的电流源300的电压值，在输入电压Vin变化时，比在共同端点的电压值小的非常明显。因此，大大地减少了来自电流源300的功率耗损。
[0088]虽然以上只藉由几个优选的实施范例来描述本发明，然而，熟悉本领域的技术人员很明显的可以了解，仍有许多未描述的变通及修改，都在不偏离以下所定义的本发明的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.一种驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，该装置包括: 多个发光二极管，分割成串联的多个发光二极管段，其中每一个发光二极管段有一正端和一负端； 一输入电压源，连接到上述多个发光二极管段中领先的第一发光二极管段的正端； 多个电压控制的电流限制器，其中每一个电压控制的电流限制器与上述多个发光二极管段中的一发光二极管段相对应，并且第一接端连接到与其相对应的发光二极管段的负端，第二接端被施加一偏压电压，以及第三接端连接到一共同节点；以及 一电流源，其第一端连接到上述共同节点，而其第二端接地； 其中，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压各自为与上述输入电压的变化无关的固定电压。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，有N个特性相同的电压控制的电流限制器依序地对应于N个发光二极管段，V1, V2,…,和Vn为施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压，而且V1 < V2〈…< \。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述多个发光二极管段中的最后一个发光二极管段并没有连接到一电压控制的电流限制器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的各自的固定电压，为预先选定以使该装置有两个操作状态，包括上述多个电压控制的电流限制器中只有一个电压控制的电流限制器是完全接通的第一状态，以及上述多个电压控制的电流限制器中有两个电压控制的电流限制器是部分接通的第二状态。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述多个电压控制的电流限制器中，每一个电压控制的电流限制器有一阀值电压vth、一饱和电压Vsat，一跨越其第二连接端和上述共同节点间的电压Vb。，和一跨越其第一连接端和上述共同节点间的电压va。，当该电流限制器的电压vb。小于该电流限制器的阀值电压Vth时，该电流限制器是关闭的，当该电流限制器的电压vb。大于该电流限制器的阀值电压Vth并且该电流限制器的电压va。小于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该电流限制器好像一电阻器，以及当该电流限制器的电压vb。大于该电流限制器的阀值电压Vth并且该电流限制器的电压Va。也大于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该电流限制器有一固定电流导通。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，有N个电压控制的电流限制器依序地对应于N个发光二极管段，Vbc;i，Vthi和Vi分别是第i个电压控制的电流限制器的电压Vb。，阀值电压Vth和偏压电压，其中KiS N，而且对大于I的i来说，当Vbcd = Vthi+Λ Vi，并且预先设定偏压电压Vi使\彡Vi^1+AVi+(Vth-Vtha^)时，该第i个电压控制的电流限制器的电压有一最大电流导通。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述多个电压控制的电流限制器中，每一个电压控制的电流限制器有一阀值电压，而且施加于其第二接端上的偏压电压大于阀值电压，从而使上述多个电压控制的电流限制器中，在同一时间有多个电压控制的电流限制器是部分接通的。
8.—种驱动多个发光二极管的装置，其特征在于，该装置包括: 多个发光二极管，分割成串联的多个发光二极管段，其中每一个发光二极管段有一正端和一负端； 一输入电压源，连接到上述多个发光二极管段中领先的第一发光二极管段的正端； 多个电压控制的电流限制器，其中每一个电压控制的电流限制器与上述多个发光二极管段中的一发光二极管段相对应，并且第一接端连接到与其相对应的发光二极管段的负端，第二接端被施加一偏压电压，以及第三接端连接到一共同节点； 一功率耗损减少电路，其正端连接到上述共同节点；以及 一电流源，其第一端连接到上述功率耗损减少电路的负端，而其第二端接地； 其中，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压各自为与上述输入电压的变化无关的固定电压。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，有N个特性相同的电压控制的电流限制器依序地对应于N个发光二极管段，V1, V2,…,和Vn为施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压，而且V1 < V2〈…< VN。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，上述多个发光二极管段中的最后一个发光二极管段并没有连接到一电压控制的电流限制器。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，施加于上述每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的各自的固定电压为预先选定，以使该装置有两个操作状态，包括上述多个电压控制的电流限制器中只有一个电压控制的电流限制器是完全接通的第一状态，以及上述多个电压控制的电流限制器中有两个电压控制的电流限制器是部分接通的第二状态。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，上述多个电压控制的电流限制器中，每一个电压控制的电流限制器有一阀值电压Vth、一饱和电压Vsat、一跨越其第二连接端和上述共同节点间的电压Vb。、以及一跨越其第一连接端和上述共同节点间的电压Va。，当该电流限制器的电压Vb。小于该电流限制器的阀值电压Vth时，该电流限制器是关闭的，当该电流限制器的电压Vb。大于该电流限制器的阀值电压Vth并且该电流限制器的电压Va。小于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该电流限制器好像一电阻器，以及当该电流限制器的电压Vb。大于该电流限制器的阀值电压Vth并且该电流限制器的电压Va。也大于该电流限制器的饱和电压Vsat时，该电流限制器有一固定电流导通。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，有N个电压控制的电流限制器依序地对应于N个发光二极管段，Vbci, Vthi和Vi分别是第i个电压控制的电流限制器的电压Vb。，阀值电压Vth和偏压电压，其中I彡i彡N，而且对大于I的i来说，当Vbcd = Vthi+ Δ Vi,并预先设定偏压电压Vi使乂1彡Vi^1+AVi+(Vth-Vtha^)时，该第i个电压控制的电流限制器有一最大电流导通。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，上述功率耗损减少电路包含有多个发光二极管，分割成在一发光二极管控制电路控制下的多个发光二极管段。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，上述发光二极管控制电路包含一控制器和被该控制器控制的多个开关器，而该多个开关器的每一个开关器，为与上述功率耗损减少电路里的多个发光二极管段的一发光二极管段相对应。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述控制器根据上述共同节点的电压值来控制上述多个开关器。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述控制器根据流经上述多个电压控制的电流限制器的电流值来控制上述多个开关器。
18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述多个开关器的每一个开关器与在上述功率耗损减少电路里和其相对应的发光二极管段并联。
19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述多个开关器的每一个开关器有第一端连接到在上述功率耗损减少电路里和其相对应的发光二极管段的正端，有第二端连接到上述功率耗损减少电路的负端。
20.如权利要求14所述的装置，其特征在于，上述发光二极管控制电路包含多个电压控制的电流限制器，其中上述发光二极管控制电路里的每一个电压控制的电流限制器与上述功率耗损减少电路里的多个发光二极管段中的一发光二极管段相对应，而且有第一接端连接到与其相对应的发光二极管段的正端，第二接端被施加一偏压电压，以及第三接端连接到上述功率耗损减少电路的负端，其中施加于上述发光二极管控制电路里的每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压各自为与上述输入电压的变化无关的固定电压。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，上述发光二极管控制电路里有K个特性相同的电压控制的电流限制器依序地对应于上述功率耗损减少电路里的K个发光二极管段，Vlx, V2x,…，和Vkx为施加于上述K个电压控制的电流限制器的第二接端上的偏压电压，而且 Vix < V2x〈…< vKx。
22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，施加于上述发光二极管控制电路中的每一个电压控制的电流限制器的第二接端上的各自的固定电压为预先选定，以使上述功率耗损减少电路有两个操作状态，包括上述发光二极管控制电路中的多个电压控制的电流限制器中只有一个电压控制的电流限制器是完全接通的第一状态，以及上述发光二极管控制电路中的多个电压控制的电流限制器中有两个电压控制的电流限制器是部分接通的第二状态。
23.如权利要求20所述的装置，其特征在于，上述发光二极管控制电路中的多个电压控制的电流限制器中，每一个电压控制的电流限制器有一阀值电压Vthx、一饱和电压vsatx、一跨越其第二连接端和上述功率耗损减少电路的负端的电压\cx，以及一跨越其第一连接端和上述功率耗损减少电路的负端的电压Vac3，当该电流限制器的电压Vbc3小于该电流限制器的阀值电压Vthx时，该电流限制器是关闭的，当该电流限制器的电压Vbc3大于该电流限制器的阀值电压Vthx并且该电流限制器的电压Vac3小于该电流限制器的饱和电压Vsatx时，该电流限制器好像一电阻器，以及当该电流限制器的电压Vto大于该电流限制器的阀值电压Vthx并且该电流限制器的电压Vac3也大于该电流限制器的饱和电压Vsatx时，该电流限制器有一固定电流导通。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，上述发光二极管控制电路中有K个电压控制的电流限制器依序地对应于上述功率耗损减少电路里的K个发光二极管段，Vbcxj,Vthxj和V#分别是第j个电压控制的电流限制器的电压\cx，阀值电压Vthx和偏压电压，其中I彡j彡K，而且对大于I的j来说，当Vbexj = Vthxj+AVjx,并预先设定偏压电压Vjx使Vjx彡V(J_1)X+AVjx+(Vthxj-Vthx^1))时，该第j个电压控制的电流限制器有一最大电流导通。
【文档编号】H05B37/02GK104244503SQ201310240370
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2013年6月18日
【发明者】朱弘琦, 林丈枨, 沈毓仁 申请人:钰瀚科技股份有限公司