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發(fā)光二極管照明系統(tǒng)、發(fā)光二極管控制器及控制方法與流程

文檔序號:12015277閱讀:245來源:國知局
發(fā)光二極管照明系統(tǒng)、發(fā)光二極管控制器及控制方法與流程
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管照明系統(tǒng)、一種發(fā)光二極管控制器及一種發(fā)光二極管控制方法,尤其涉及一種可妥善控制功率因素與電磁干擾的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)、發(fā)光二極管控制器及發(fā)光二極管控制方法。

背景技術(shù):
本發(fā)明揭露的技術(shù)特征是關(guān)于發(fā)光二極管照明系統(tǒng)及其發(fā)光二極管控制方法。發(fā)光二極管燈具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。舉例而言,現(xiàn)今的發(fā)光二極管的使用壽命可長達(dá)五萬小時,其約為60瓦白熾燈泡的50倍。此外,發(fā)光二極管消耗較少的電力,但其發(fā)光效能是白熾燈泡的10倍與日光燈泡的2倍。在節(jié)能省電與電力轉(zhuǎn)換效率被高度重視的今日,發(fā)光二極管燈將取代許多種發(fā)光設(shè)備。發(fā)光二極管燈是電流驅(qū)動的裝置。如本領(lǐng)域所習(xí)知的,發(fā)光二極管燈的亮度實(shí)質(zhì)上是由其驅(qū)動電流決定,而當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)光時,其上的跨壓通常是一定值。圖1是根據(jù)美國專利公開號US20120217887所示的發(fā)光二極管照明系統(tǒng),其中US20120217887全文于此處是作為美國專利引文。圖1中的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20具有發(fā)光二極管串14,且發(fā)光二極管串14包括以串聯(lián)形式(inseries)連接的發(fā)光二極管15a、發(fā)光二極管15b與發(fā)光二極管15c。橋式整流器12耦接于一提供交流電壓VAC的分支電路上,用以產(chǎn)生輸入電壓VIN以作為輸入電源并供電給發(fā)光二極管串14。開關(guān)控制器Ca、開關(guān)控制器Cb與開關(guān)控制器Cc分別控制路徑開關(guān)Sa、路徑開關(guān)Sb與路徑開關(guān)Sc,每個路徑開關(guān)是耦接于一發(fā)光二極管的陰極。模式?jīng)Q定器32決定運(yùn)算放大器(也就是開關(guān)控制器Ca、開關(guān)控制器Cb與開關(guān)控制器Cc)的操作模式,并響應(yīng)于電流感應(yīng)電壓VCSa、電流感應(yīng)電壓VCSb與電流感應(yīng)電壓VCSc。線性波形感應(yīng)器28是根據(jù)目前的輸入電壓VIN實(shí)質(zhì)上決定電流設(shè)定電壓VSET。當(dāng)發(fā)光二極管串中的發(fā)光二極管發(fā)光時,電流設(shè)定電壓VSET實(shí)質(zhì)上決定了流經(jīng)發(fā)光二極管的電流的目標(biāo)值。圖2A與圖2B分別是當(dāng)分支電路以200V交流電與100V交流電供電給發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20時,二相異發(fā)光強(qiáng)度結(jié)果的示意圖。其中,門檻電壓VTH1,門檻電壓VTH2及門檻電壓VTH3分別是當(dāng)發(fā)光二極管串只有發(fā)光二極管15a,當(dāng)發(fā)光二極管串只有發(fā)光二極管15a與發(fā)光二極管15b,及當(dāng)發(fā)光二極管串具有發(fā)光二極管15a、發(fā)光二極管15b與發(fā)光二極管15c時在發(fā)光二極管串上的順向電壓。圖3A與圖3B分別為當(dāng)分支電路以200V交流電與100V交流電供電給發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20時,從圖1中的輸入電壓VIN流到發(fā)光二極管串的輸入電流IIN的示意圖。當(dāng)發(fā)光二極管串14被驅(qū)動以發(fā)光時,圖3B中的輸入電流IIN幾乎為定值。圖3A中的曲線凹陷處26(其導(dǎo)致圖2A中的曲線凹陷處24)會發(fā)生是因?yàn)檩斎腚妷篤IN于一時段中其值超過了參考電壓VIN-REF。曲線凹陷處24有助于圖2A的陰影部份跟圖2B的陰影部份一樣大,如此一來,發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20的平均發(fā)光強(qiáng)度即可獨(dú)立于分支電路上的電壓強(qiáng)度,而不受分支電路上的電壓強(qiáng)度影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的實(shí)施例揭露一種發(fā)光二極管控制器,適于控制包括多個發(fā)光二極管的發(fā)光二極管串,該發(fā)光二極管串中的該些發(fā)光二極管被分為多個發(fā)光二極管組,該些發(fā)光二極管組以串聯(lián)形式電連接于電源與地端之間,該發(fā)光二極管控制器包括多個路徑開關(guān)、管理中心單元及線性波形感應(yīng)器。其中,該多個路徑開關(guān)中,每一路徑開關(guān)是用以將該些發(fā)光二極管組中的相對應(yīng)的發(fā)光二極管組耦接于該地端;該管理中心單元用以控制該些路徑開關(guān)以導(dǎo)通流經(jīng)該些發(fā)光二極管組中的至少一發(fā)光二極管組的驅(qū)動電流,該驅(qū)動電流實(shí)質(zhì)上大約為一目標(biāo)值;且該線性波形感應(yīng)器是耦接于該電源且用以于該電源的周期時間內(nèi)維持響應(yīng)于該電源的特征值的代表信號,其中該代表信號實(shí)質(zhì)上決定該目標(biāo)值。本發(fā)明的另一實(shí)施例揭露一種發(fā)光二極管控制方法,適于控制發(fā)光二極管串,該發(fā)光二極管串包括多個發(fā)光二極管組,以串聯(lián)形式電連接于電源與地端之間,該方法包括:提供多個路徑開關(guān),該些路徑開關(guān)將多個發(fā)光二極管組分別耦接于地端;控制該些路徑開關(guān)以使驅(qū)動電流流經(jīng)該些發(fā)光二極管組之中的至少一發(fā)光二極管組,其中該驅(qū)動電流實(shí)質(zhì)上接近目標(biāo)值;于電源的周期時間內(nèi),維持代表信號,其中該代表信號決定該目標(biāo)值,并響應(yīng)該電源的特征值;及當(dāng)該電源的該特征值上升時,降低該目標(biāo)值。本發(fā)明的另一實(shí)施例揭露一種發(fā)光二極管照明系統(tǒng),包括發(fā)光二極管串及發(fā)光二極管控制器。該發(fā)光二極管串,包括多個發(fā)光二極管組,且該些發(fā)光二極管組是以串聯(lián)形式耦接于電源與地端之間。該發(fā)光二極管控制器包括多個路徑開關(guān),管理中心單元及線性波形感應(yīng)器,其中:該些路徑開關(guān),每一路徑開關(guān)是用以將該些發(fā)光二極管組中的相對應(yīng)的發(fā)光二極管組耦接于地端;該管理中心單元,用以控制該些路徑開關(guān),以使從該電源流到該發(fā)光二極管串的輸入電流實(shí)質(zhì)上接近目標(biāo)值;及該線性波形感應(yīng)器,耦接于電源且用以于該電源的周期時間內(nèi)維持代表信號,且該代表信號是響應(yīng)于該電源的特征值。其中,該代表信號實(shí)質(zhì)上決定該目標(biāo)值。附圖說明圖1是背景技術(shù)中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的示意圖。圖2A是背景技術(shù)中,當(dāng)分支電路以200V交流電供電于圖1所示的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,發(fā)光強(qiáng)度結(jié)果的示意圖。圖2B是背景技術(shù)中,當(dāng)分支電路以100V交流電供電于圖1所示的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,發(fā)光強(qiáng)度結(jié)果的示意圖。圖3A是背景技術(shù)中,當(dāng)分支電路以200V交流電供電于圖1所示的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,由輸入電壓流至發(fā)光二極管串的輸入電流的示意圖。圖3B是背景技術(shù)中,當(dāng)分支電路以100V交流電供電于圖1所示的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,由輸入電壓流至發(fā)光二極管串的輸入電流的示意圖。圖4是本發(fā)明一實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的示意圖。圖5A是本發(fā)明一實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)中,當(dāng)分支電路以200V交流電供電于該發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,發(fā)光強(qiáng)度結(jié)果的示意圖。圖5B是本發(fā)明一實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)中,當(dāng)分支電路以100V交流電供電于該發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,發(fā)光強(qiáng)度結(jié)果的示意圖。圖6A是本發(fā)明一實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)中,當(dāng)分支電路以200V交流電供電于該發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,從輸入電壓流到發(fā)光二極管串的輸入電流的示意圖。圖6B是本發(fā)明一實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)中,當(dāng)分支電路以100V交流電供電于該發(fā)光二極管照明系統(tǒng)時,從輸入電壓流到發(fā)光二極管串的輸入電流的示意圖。圖7是本發(fā)明一實(shí)施例中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的模式?jīng)Q定器與線性波形選擇器的內(nèi)部電路的示意圖。圖8是本發(fā)明一實(shí)施例中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的模式?jīng)Q定器與線性波形選擇器的相關(guān)波形。圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的發(fā)光二極管控制器的示意圖。圖10A是本發(fā)明實(shí)施例中,當(dāng)發(fā)光二極管照明系統(tǒng)采用圖9的發(fā)光二極管控制器,且分支電路以200V交流電供電時,從輸入電壓流到發(fā)光二極管串的輸入電流的示意圖。圖10B是本發(fā)明實(shí)施例中,當(dāng)發(fā)光二極管照明系統(tǒng)采用圖9的發(fā)光二極管控制器,且分支電路以100V交流電供電時,從輸入電壓流到發(fā)光二極管串的輸入電流的示意圖。圖11是本發(fā)明另一實(shí)施例中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的示意圖。圖12是本發(fā)明另一實(shí)施例中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)的示意圖。其中,附圖標(biāo)記說明如下:20、60、200、300發(fā)光二極管照明系統(tǒng)61、61a發(fā)光二極管控制器32、62模式?jīng)Q定器63管理中心單元28、66、66a線性波形感應(yīng)器14發(fā)光二極管串15a、15b、15c發(fā)光二極管12橋式整流器VIN輸入電壓VSET電流設(shè)定電壓VAC交流電壓RSENSE電阻CSENSE電容CPS、Na、Nb、Nc針腳Ca、Cb、Cc開關(guān)控制器Sa、Sb、Sc路徑開關(guān)SFRESH脈沖VCSa、VCSb、VCSc電流感應(yīng)電壓24、26曲線凹陷處VTH1、VTH2、VTH3門檻電壓VIN-REF參考電壓t1、t2時點(diǎn)t時間70轉(zhuǎn)換電路VOUT轉(zhuǎn)換輸出電壓VPSTV代表電壓VFOLD門檻值72更新電路74波谷偵測器VSET電流設(shè)定電壓CHOLD電容68峰值維持電路VCC高電壓OP放大器90加法器92衰減器k參數(shù)VIN-PEAK峰值電壓IIN輸入電流具體實(shí)施方式請參考圖3A。圖3A為背景技術(shù)中,當(dāng)分支電路以200V交流電供電于圖1所示的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20時,由輸入電壓VIN流至發(fā)光二極管串14的輸入電流IIN的示意圖。雖然曲線凹陷處26有助于控制發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20以提供恒常穩(wěn)定的亮度,但曲線凹陷處26也會使得功率因素(powerfactor;PF)與電磁干擾(electromagneticinterference;EMI)的情況惡化。為了達(dá)到理想的功率因素,流進(jìn)電器裝置的輸入電流需要實(shí)質(zhì)上同相于(inphasewith)被供應(yīng)的輸入電壓。當(dāng)圖3A曲線凹陷處26發(fā)生時,從輸入電壓VIN流到發(fā)光二極管串的輸入電流IIN也同時不利地不同相于輸入電壓VIN,因?yàn)橛诖藭r段中,當(dāng)輸入電壓VIN升高,輸入電流IIN反而降低。這可能會導(dǎo)致對應(yīng)于圖3A的功率因素比對應(yīng)于圖3B的功率因素更差。此外,相較于圖3B之中的輸入電流IIN的波形,圖3A的曲線凹陷處26導(dǎo)致曲線圖中有兩個額外的轉(zhuǎn)折角(也就是時點(diǎn)t1與時點(diǎn)t2),以頻譜(frequencyspectrum)的觀點(diǎn)分析后,這會導(dǎo)致更多的能量逸散為輻射信號,并導(dǎo)致更嚴(yán)重的電磁干擾。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例,輸入電壓VIN的峰值電壓(peakvoltage)VIN-PEAK會借由感應(yīng)得到,而代表電壓VPSTV則會根據(jù)峰值電壓VIN-PEAK的值被提供。代表電壓VPSTV的值會被維持(hold)住(例如以電容維持),實(shí)質(zhì)上不改變直到發(fā)光二極管照明系統(tǒng)中的發(fā)光二極管串的任一發(fā)光二極管發(fā)光。從另一觀點(diǎn)來看,代表電壓VPSTV的值會在輸入電壓VIN的周期時段中大約保持一致,其中輸入電壓VIN可例如為振幅220V或110V,頻率110Hz或120Hz的。代表電壓VPSTV可決定一用以讓流經(jīng)一發(fā)光的發(fā)光二極管的驅(qū)動電流被控制以接近的目標(biāo)值。代表電壓VPSTV越高,則驅(qū)動電流越低,發(fā)光二極管的亮度也越暗。如底下將詳述的,在本發(fā)明實(shí)施例中,驅(qū)動電流與代表電壓VPSTV之間的相關(guān)性,也可實(shí)質(zhì)上控制以提供恒定的發(fā)光強(qiáng)度。不同于圖3A的背景技術(shù)中在一周期時段(cycletime)內(nèi)會響應(yīng)于輸入電壓VIN的強(qiáng)度而改變并造成曲線凹陷處26的驅(qū)動電流,本發(fā)明一實(shí)施例的驅(qū)動電流在一周期時段中大約是一常數(shù),因此圖3A的曲線凹陷處26就不會發(fā)生,功率因素與電磁干擾也因此可被妥善控制。在本發(fā)明實(shí)施例中,雖然代表電壓VPSTV在一周期時段內(nèi)約為一常數(shù),但是當(dāng)輸入電壓VIN大約位于一波谷(valley)時,代表電壓VPSTV還是會輕微下降,這是為了追蹤可能會在下一個周期時段內(nèi)波形往下走的峰值電壓VIN-PEAK。當(dāng)代表電壓VPSTV輕微下降的同時,也可能是發(fā)光二極管串中一最上游(mostupstream)的發(fā)光二極管被關(guān)閉(off)的時間點(diǎn),因?yàn)榇藭r輸入電壓VIN的值太過低壓。在本發(fā)明的實(shí)施例中,會利用一耦接到輸入電壓VIN的電阻直接偵測輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK。另一實(shí)施例中,會利用耦接到發(fā)光二極管串中的發(fā)光二極管的陰極的電阻,間接偵測峰值電壓VIN-PEAK。在其他實(shí)施例中,可以用電容取代該電阻以偵測輸入電壓VIN的最大差異值(differentiationvalue),同理也可用電容偵測峰值電壓VIN-PEAK。圖4是本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60的示意圖。相似于圖1的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)20,圖4的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60具有發(fā)光二極管串14,其中包括以串聯(lián)形式耦接的發(fā)光二極管15a,發(fā)光二極管15b與發(fā)光二極管15c。發(fā)光二極管串14中每個發(fā)光二極管代表一個發(fā)光二極管組,該發(fā)光二極管組在某些實(shí)施例中只包括單顆小型發(fā)光二極管(microLED),但在其他實(shí)施例中該發(fā)光二極管組也可以包括以串聯(lián)形式或并聯(lián)形式耦接的多顆小型發(fā)光二極管。在一非用以限制本發(fā)明的實(shí)施例中,每一發(fā)光二極管組中具有相同數(shù)量且以串聯(lián)形式耦接的多顆小型發(fā)光二極管。又在另一實(shí)施例中,發(fā)光二極管串14中的小型發(fā)光二極管都具有相同顏色,也就是例如紅、綠、藍(lán)或白色。然而,在另些實(shí)施例中,發(fā)光二極管串14也包括不同顏色的小型發(fā)光二極管。本發(fā)明的發(fā)光二極管串不限于只具有三發(fā)光二極管組,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例其可具有任何數(shù)量的發(fā)光二極管組與發(fā)光二極管個數(shù)。橋式整流器12耦接于一提供交流電壓VAC的分支電路,用以產(chǎn)生輸入電壓VIN以作為輸入電壓源供電給發(fā)光二極管串14。交流電壓VAC可為100V、110V、220V或230V的交流電,頻率則可為50Hz或60Hz。以結(jié)果論,輸入電壓VIN的波形會呈現(xiàn)為頻率為100Hz或120Hz的M形波形。發(fā)光二極管控制器61可使用具有多根針腳(pin)的集成電路(IC)來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明一實(shí)施例中,發(fā)光二極管控制器61的CPS針腳(也就是:constant-powersensepin;恒常電源感應(yīng)針腳),是直接通過電阻RSENSE耦接到輸入電壓VIN以偵測輸入電壓VIN的波形。針腳Na、針腳Nb與針腳Nc則分別耦接到發(fā)光二極管15a、發(fā)光二極管15b與發(fā)光二極管15c的陰極,用以分別提供傳導(dǎo)路徑以使電流流到地端。在發(fā)光二極管控制器61內(nèi)部則具有路徑開關(guān)Sa,路徑開關(guān)Sb,路徑開關(guān)Sc,線性波形感應(yīng)器66及管理中心單元63。路徑開關(guān)Sa,路徑開關(guān)Sb與路徑開關(guān)Sc分別控制了從針腳Na、針腳Nb與針腳Nc到地端的傳導(dǎo)路徑,且由管理中心單元63所控制,管理中心單元63則包括開關(guān)控制器Ca,開關(guān)控制器Cb,開關(guān)控制器Cc及模式?jīng)Q定器62??刂埔宦窂介_關(guān)的控制電路相同于控制另一路徑開關(guān)的控制電路,以下用路徑開關(guān)Sa的控制作為范例。開關(guān)控制器Ca(在本實(shí)施例中是一操作放大器)可運(yùn)作于多種模式,其中包括(但不限于):全開(full-ON)模式,全關(guān)(full-OFF)模式與定電流(constant-current)模式,由模式?jīng)Q定器62輸出的信號決定。舉例而言,當(dāng)開關(guān)控制器Ca被決定要操作在定電流模式時,開關(guān)控制器Ca就會控制路徑開關(guān)Sa的阻抗,使得電流感應(yīng)電壓VCSa的值接近電流設(shè)定電壓VSET。電流感應(yīng)電壓VCSa是偵測的結(jié)果,用以代表流經(jīng)路徑開關(guān)Sa的電流。當(dāng)開關(guān)控制器Ca被決定要操作在全開模式時,路徑開關(guān)Sa會一直導(dǎo)通以構(gòu)成一短路(short)的路徑,而不被電流感應(yīng)電壓VCSa影響。另一方面,當(dāng)開關(guān)控制器Ca被決定操作于全關(guān)模式時,路徑開關(guān)Sa會保持一直不導(dǎo)通,并造成一開路(open)的路徑,而不被電流感應(yīng)電壓VCSa影響。舉例來說,當(dāng)輸入電壓VIN高到只足以導(dǎo)通發(fā)光二極管串中的發(fā)光二極管15a與發(fā)光二極管15b時,開關(guān)控制器Ca,開關(guān)控制器Cb與開關(guān)控制器Cc可能分別操作在全關(guān)模式,定電流模式與全開模式,因此流過發(fā)光二極管15a與發(fā)光二極管15b的電流是相同且相對應(yīng)于電流設(shè)定電壓VSET,而流過發(fā)光二極管15c的電流大約為零。若稍后輸入電壓VIN往下變動且模式?jīng)Q定器62發(fā)現(xiàn)電流感應(yīng)電壓VCSb無法增加到可接近電流設(shè)定電壓VSET,則模式?jīng)Q定器62將開關(guān)控制器Ca的操作模式改為定電流模式,并將開關(guān)控制器Cb的操作模式改為全開模式。如此一來,流經(jīng)發(fā)光二極管15a的電流會保持在電流設(shè)定電壓VSET所決定的值,而流經(jīng)發(fā)光二極管15b與發(fā)光二極管15c的電流則為零。相反地,若稍后輸入電壓VIN向上變動,且由電流感應(yīng)電壓VCSc指出流經(jīng)發(fā)光二極管15c的電流轉(zhuǎn)為大于零,則開關(guān)控制器Cb與開關(guān)控制器Cc被分別切換為運(yùn)作在全關(guān)模式與定電流模式。根據(jù)上述教導(dǎo),可推斷得知:當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)光時,電流設(shè)定電壓VSET實(shí)質(zhì)上決定了流經(jīng)發(fā)光二極管串的發(fā)光二極管的電流目標(biāo)值。在一實(shí)施例中,線性波形感應(yīng)器66借由電阻RSENSE偵測輸入電壓VIN的波形,并據(jù)以提供電流設(shè)定電壓VSET。舉例來說,線性波形感應(yīng)器66維持一代表電壓VPSTV,該代表電壓VPSTV用以代表輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK。當(dāng)代表電壓VPSTV小于輸入電壓VIN位于針腳CPS的分壓時,運(yùn)算放大器將線性波形感應(yīng)器66內(nèi)的一NMOS導(dǎo)通以提高代表電壓VPSTV,所以代表電壓VPSTV可用以代表峰值電壓VIN-PEAK。于輸入電壓VIN的一周期時段內(nèi),代表電壓VPSTV實(shí)質(zhì)上保持不動且決定了電流設(shè)定電壓VSET以及流過發(fā)光二極管的電流。舉例而言,當(dāng)交流電壓為220V交流電時,代表電壓VPSTV相對應(yīng)地同于220V;當(dāng)交流電壓為110V交流電時,代表電壓VPSTV相對應(yīng)地同于110V。代表電壓VPSTV實(shí)質(zhì)上決定了被提供的電流設(shè)定電壓VSET。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,若輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK低于一門檻值VFOLD,則電流設(shè)定電壓VSET為一常數(shù)。若峰值電壓VIN-PEAK超過了門檻值VFOLD,當(dāng)峰值電壓VIN-PEAK越高,則電流設(shè)定電壓VSET越低。圖5A與5B中可見到當(dāng)分支電路分別以200V交流電與100V交流電供電給發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60時,相對應(yīng)的兩種相異的發(fā)光強(qiáng)度結(jié)果。其中,門檻電壓VH1,門檻電壓VH2與門檻電壓VH3分別是當(dāng)發(fā)光二極管串中只有發(fā)光二極管15a,發(fā)光二極管串中有發(fā)光二極管15a與發(fā)光二極管15b,與發(fā)光二極管串中具有發(fā)光二極管15a、發(fā)光二極管15b及發(fā)光二極管15c時,發(fā)光二極管串的順向電壓。請搭配圖4參考圖6A與圖6B,圖6A與6B中可分別見到當(dāng)分支電路分別用200V交流電與100V交流電供電發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60時,在圖4中從輸入電壓VIN流到發(fā)光二極管串的輸入電流IIN。圖5B與圖6B分別相似于圖2B與圖3B,故其相關(guān)解釋在此就不再贅述。不同于圖2A與圖3A的波形,圖5A與圖6A并沒有曲線凹陷處。請注意,當(dāng)至少一發(fā)光二極管導(dǎo)通時,圖6A中的輸入電流IIN小于圖6B的中的輸入電流IIN,因?yàn)榉逯惦妷篤IN-PEAK在圖5A中是200V,高于圖5B。圖5A中的瞬間發(fā)光強(qiáng)度小于圖5B中所示,僅僅因?yàn)閳D6A中的輸入電流IIN小于圖6B的輸入電流IIN。圖5A與圖5B的陰影部份代表了兩種人眼可預(yù)期的平均發(fā)光強(qiáng)度,其是因發(fā)光二極管串14分別由200V交流電與100V交流電供電產(chǎn)生。相較于圖5B,圖5A中的陰影部位比較低但比較寬,故微調(diào)后應(yīng)可具有相同的強(qiáng)度。換句話說,發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60的平均發(fā)光強(qiáng)度,是有可能獨(dú)立于分支電路的電壓振幅而不受其影響的。不像圖3A的波形具有曲線凹陷處26與兩個額外的轉(zhuǎn)折角(對應(yīng)于時點(diǎn)t1與時點(diǎn)t2),圖6A的波形既沒曲線凹陷處也沒額外的轉(zhuǎn)折角,此意味著更佳的功率因數(shù)與更不嚴(yán)重的電磁干擾。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,描繪出圖4的線性波形感應(yīng)器66與模式?jīng)Q定器62內(nèi)電路的示意圖。如圖7所示,線性波形感應(yīng)器66具有峰值維持電路68,轉(zhuǎn)換電路70與更新電路72;而模式?jīng)Q定器62則具有波谷偵測器74。峰值維持電路68內(nèi)部耦接至高電壓VCC并具有放大器OP,能夠產(chǎn)生并維持代表電壓VPSTV于電容CHOLD之上,以代表輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK。轉(zhuǎn)換電路70的轉(zhuǎn)換輸出電壓VOUT是轉(zhuǎn)換電路70基于預(yù)定轉(zhuǎn)換功能,所提供的響應(yīng)于代表電壓VPSTV的電流設(shè)定電壓VSET。根據(jù)圖7所示的非限制性實(shí)施例,轉(zhuǎn)換功能已定義:若代表電壓VPSTV低于門檻值VFOLD,則電流設(shè)定電壓VSET大約為一定值,且若代表電壓VPSTV超過門檻值VFOLD越多,則電流設(shè)定電壓VSET越低。因?yàn)榇黼妷篤PSTV與電流設(shè)定電壓VSET是分別對應(yīng)于峰值電壓VIN-PEAK與輸入電流IIN的目標(biāo)值,當(dāng)峰值電壓VIN-PEAK低于預(yù)定門檻,輸入電流IIN的目標(biāo)值大約會是一定值,但當(dāng)峰值電壓VIN-PEAK高于預(yù)定門檻,則輸入電流IIN的目標(biāo)值會下降。輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK在后續(xù)的周期時段中可能會相異于現(xiàn)在周期時段的峰值電壓VIN-PEAK,為了追蹤峰值電壓VIN-PEAK的變化,代表電壓VPSTV可能會被每周期更新一次、或每多個周期更新一次。當(dāng)輸入電壓VIN尚低且發(fā)光二極管串內(nèi)沒有任何發(fā)光二極管發(fā)亮?xí)r,或者當(dāng)輸入電壓VIN位于一波谷(Valley)時,是進(jìn)行更新的良好時機(jī)。在本發(fā)明一實(shí)施例中,當(dāng)輸入電壓VIN進(jìn)入波谷,位于模式?jīng)Q定器62內(nèi)的波谷偵測器74產(chǎn)生一脈沖SFRESH。當(dāng)接收到脈沖SFRESH,更新電路72即更新代表電壓VPSTV。本發(fā)明一實(shí)施例中,當(dāng)電流感應(yīng)電壓VCSa,電流感應(yīng)電壓VCSb與電流感應(yīng)電壓VCSc中沒有任何一項(xiàng)的值可被操控到如同電流設(shè)定電壓VSET一樣高時,波谷偵測器74就會視為輸入電壓VIN進(jìn)入波谷的情況已發(fā)生。當(dāng)電流感應(yīng)電壓VCSa,電流感應(yīng)電壓VCSb與電流感應(yīng)電壓VCSc中至少一項(xiàng)的值大約等于電流設(shè)定電壓VSET時,則輸入電壓VIN已經(jīng)離開波谷。通常在每周期中,輸入電壓VIN進(jìn)入波谷與離開波谷各一次,而脈沖SFRESH則可能(但不限于)在輸入電壓VIN進(jìn)入波谷或離開波谷被提供一次。脈沖SFRESH也有可能在例如經(jīng)過兩個波谷后才被提供一次。如圖7所示的實(shí)施例,脈沖SFRSH觸發(fā)一定電流源以將電容CHOLD放電一段很短的時間,如此一來,代表電壓VPSTV會在接收到脈沖SFRESH時微幅下降。請參考圖8。圖8為本發(fā)明一實(shí)施例中對應(yīng)于圖4的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60與圖7的發(fā)光二極管控制器61的波形圖。輸入電壓VIN作為將正弦波交流電壓整流得到的電壓源,如圖8最上方所示,其具有Μ型波形。代表電壓VPSTV則于所有時點(diǎn)皆一直約為一常數(shù),但會在周期時段的中間追蹤輸入電壓VIN的增加。因此,代表電壓VPSTV代表了峰值電壓VIN-PEAK。輸入電流IIN,雖然會在發(fā)光二極管串14中任何發(fā)光二極管發(fā)亮?xí)r保持為一定值,但會在周期時段的中間微幅下降以響應(yīng)于代表電壓VPSTV的微幅上升。在圖8中,每當(dāng)輸入電流IIN掉落至零,脈沖SFRESH就會被產(chǎn)生,并造成代表電壓VPSTV的微幅下降。換句話說,當(dāng)管理中心單元63關(guān)閉(turnoff)最上游的發(fā)光二極管(也就是發(fā)光二極管15a)時,代表電壓VPSTV就會被更新。請參考圖9。圖9是發(fā)光二極管控制器61a的示意圖,其是本發(fā)明另一實(shí)施例中,用以實(shí)施如圖4的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60的發(fā)光二極管控制器61的示意圖。圖9的發(fā)光二極管控制器61a包含線性波形感應(yīng)器66a。與圖7相比可見,圖9多了加法器90與衰減器92。衰減器92有一參數(shù)k。其中,正比于輸出電壓VIN且由衰減器92輸出的k*VIN是造成電流設(shè)定電壓VSET微幅上升的一個小因數(shù)。請看圖10A與圖10B。圖10A與圖10B是當(dāng)圖4中的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60使用了圖9的發(fā)光二極管控制器61a電路并由分支電路分別以200V交流電和100V交流電供電時,從輸入電壓VIN流到發(fā)光二極管串14的輸入電流IIN的示意圖。從圖10A與圖10B可見,其可達(dá)到較低的總諧波失真(totalharmonicdistortion;THD),經(jīng)由分支電路產(chǎn)生并傳至其他電子裝置的放射信號也比較低。前述的本發(fā)明實(shí)施例具有耦合于針腳CPS與橋式整流器12的電阻RSENSE以直接感應(yīng)輸入電壓VIN的波形。然而本發(fā)明并不限于此。針腳CPS可被耦合于驅(qū)動中的發(fā)光二極管串14的任何節(jié)點(diǎn),舉例來說,可間接感應(yīng)輸入電壓VIN的波形。請參考圖11,圖11是本發(fā)明一實(shí)施例發(fā)光二極管照明系統(tǒng)200的示意圖,發(fā)光二極管照明系統(tǒng)200與圖4的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60幾乎相同,但電阻RSENSE改為耦合于針腳CPS與針腳Nc,也就是發(fā)光二極管15c的陰極。在另一個實(shí)施例中,電阻RSENSE也可以從針腳CPS耦接到針腳Na或者針腳Nb。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,線性波形感應(yīng)器是用以(但不限于)感應(yīng)針腳CPS的電壓以決定輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK。在一些實(shí)施例中,線性波形感應(yīng)器可感應(yīng)流經(jīng)電阻RSENSE后流入針腳CPS的電流,并據(jù)以決定輸入電壓VIN的峰值電壓VIN-PEAK。另一實(shí)施例中,線性波形感應(yīng)器可感應(yīng)輸入電壓VIN的變化值(differentiation)以決定峰值電壓VIN-PEAK。請看圖12。圖12是本發(fā)明一實(shí)施例中發(fā)光二極管照明系統(tǒng)300的示意圖。發(fā)光二極管照明系統(tǒng)300與圖4的發(fā)光二極管照明系統(tǒng)60幾乎相同,但將電阻RSENSE至換為電容CSENSE。輸入電壓VIN的變化值可以引發(fā)一流到針腳CPS的電流。輸入電壓VIN的最大變化值越大,輸入電壓VIN的振幅也跟著越大,且峰值電壓VIN-PEAK也跟著越大。在其他實(shí)施例中,電容CSENSE也可以從針腳CPS耦接到針腳Na、針腳Nb或針腳Nc。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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