[发明专利]驱动数种颜色的发光二极管串的装置

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)的照明装置，尤其是一种用于包含有数种颜色的发光二极管串的照明设备的驱动装置。

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，以及剎车灯。

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号揭露将多数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，以提供给一个或多数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数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号揭露了将多数个发光二极管互接串联成多数个发光二极管段的装置，以及多数个开关器与此多数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。

美国专利公告第2011/0085619号，揭露了一用于驱动多数个不同长度的发光二极管串的选择电路，以根据相对应的输入交流电压，将某些发光二极管串选择性的打开或关闭。美国专利公告第2012/0217887号，揭露了可以在交流电源的电压变化下，提供平均的发光强度的发光二极管的照明装置和控制方法。

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使用率，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。

根据基本原理，如果将红色，绿色和蓝色的发光二极管组合在一个照明设备里，则任何颜色的光都可以产生。为了让照明设备可以使用现有的交流电源，设计稳定和高效率的驱动电路，给包含数种颜色的发光二极管串的照明设备，是一种新的挑战。除了必须考虑输入电源的电压值之外，还要考虑每种颜色的发光二极管串内，需要多少发光二极管，和如何来串联或并联这些发光二极管。

因此，为包含数种颜色的发光二极管串的照明装置，提供灵活和高效率的驱动电路，以满足各种不同颜色和亮度的需求，已经是基于发光二极管的照明装置的设计和制造者，极为迫切追求的目标。

发明内容

本发明提供了在输入电源是固定电压或随时间而周期性变化的电压下，能有效率的驱动数种颜色的发光二极管串的装置。本发明提供的装置，包含有一红色发光二极管串，一绿色发光二极管串和一蓝色发光二极管串。每一发光二极管串被分成数个发光二极管段，并有一相对应的切换电路，接受一控制器的控制。

本发明的第一优选实施例中，红色，绿色和蓝色的发光二极管串互相并联，而且每一发光二极管串各自与一电流源串联接地。控制器发送多数个控制信号到每一切换电路，以使某些发光二极管段，在其发光二极管串内被串联或是绕接。而每一发光二极管串内，串联的发光二极管段的数量，由颜色设定信号和输入电压的电压值而定。