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TW201510969A - 以脈動直流電壓直接操作複數個led的裝置及方法 - Google Patents

以脈動直流電壓直接操作複數個led的裝置及方法 Download PDF

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TW201510969A
TW201510969A TW103124199A TW103124199A TW201510969A TW 201510969 A TW201510969 A TW 201510969A TW 103124199 A TW103124199 A TW 103124199A TW 103124199 A TW103124199 A TW 103124199A TW 201510969 A TW201510969 A TW 201510969A
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TW
Taiwan
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led
leds
current control
switching element
Prior art date
Application number
TW103124199A
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English (en)
Inventor
Norbert Budnik
Original Assignee
RIVA GmbH Lighting
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Application filed by RIVA GmbH Lighting filed Critical RIVA GmbH Lighting
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • H05B45/44Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本發明提供一種以脈動直流電壓直接操作複數個LED的裝置,特別是以主電源電壓來操作,此裝置具有:複數個LED組,其分別包含複數個LED之至少一個LED;及複數個電流控制電路,用於各別地控制一LED組,須形成該等電流控制電路,以便在時間曲線中電流值增加時依據一種為各別的LED組所預設的門限電流使電流流經各別的LED組,須改良此裝置,使LED能以脈動直流電壓來操作且顯現最小的閃爍,較佳是無閃爍,因此建議:每一電流控制電路包含至少一個電荷儲存器,其分別配屬於一LED組,且該電荷儲存器須配置在該電流控制電路中,使該電荷儲存器在時間曲線中電流值增加時可充電且在時間曲線中電流值減少時可藉由經由LED組流出之放電電流而至少部份地被放電。 此外,本發明提供一種以脈動直流電壓直接操作複數個LED的較佳方法。

Description

以脈動直流電壓直接操作複數個LED的裝置及方法
本發明涉及一種以脈動直流電壓直接操作複數個LED的裝置,特別是以整流後的主電源電壓來操作,本裝置具有:複數個LED組(groups),其分別包含複數個LED之至少一個LED;及複數個電流控制電路,用於各別地控制一LED組,須形成該等電流控制電路,以便在時間曲線中電流值增加時依據一種為各別的LED組所預設的門限(threshold)電流使電流流經各別的LED組。
此外,本發明涉及一種以脈動直流電壓直接操作複數個LED的方法,特別是以整流後的主電源電壓來操作,其中使用複數個LED組,其分別具有至少一個LED,此處使用複數個電流控制電路,用於各別地控制一LED組,須形成該等電流控制電路,以便在時間曲線中電流值增加時使電流流經各別的LED組。
使用LED以達成照明目的在重要性上已逐漸增加,特別是在與傳統的照明媒體(特別是白熾燈)比較 時LED具備高的效率和長的壽命。LED需要直流電壓以進行操作。因此,LED不是直接連接至交流電壓,例如,不是直接連接至現有的交流電壓主電源。連接至交流電壓主電源只有藉由對其適當地形成的裝置才有可能達成。此種裝置的一範例特別是在EP 2 523 531 A1中已為人所知,其中所揭示的裝置包含串聯的LED所形成的鏈(chain),其相關的電流控制電路係以脈動直流電壓來操作,其中該脈動直流電壓以習知方式由供電主電源所提供的交流電壓經由整流(特別是以橋式整流器)來產生。該脈動直流電壓因此特別是可具有一種電壓曲線,其藉由依序之正弦形式的正半波來定義。此種由EP 2 523 531 A1中已為人所知的電路之原理上的構造顯示在第1圖中,其仍將作詳細說明。所示的LED鏈之各別組件串聯連接著。因此,須形成所述電流控制電路,使其短路用的開關依據瞬間的供給電壓或由於其流過的電流而依序關閉,然後以增大及減小的供給電壓或由於其流過的電流使電流供應至LED組且又使電流中斷。換言之,不是全部的LED都同時發光,反之,LED鏈之LED組依序接通且以相反的順序又關閉。
以例如整流後的交流電壓之脈動直流電壓來操作上述LED鏈,結果為:依據相位期間,各別的LED組之電流供給以脈衝方式進行。由於LED實際上能無慣性地發光,這樣會造成各別LED組之閃頻式接通和關閉。此種接通和關閉被察覺為不愉快的閃爍或閃光。
本發明的目的因此是改良本文開頭所述形態之裝置和方法,使LED可在最小閃爍(較佳是無閃爍)下以脈動直流電壓來操作。
依據本發明,在本文開頭所述形態之裝置中,上述目的藉由”每一電流控制電路包含至少一電荷儲存器”來達成,其中該電荷儲存器分別配屬於一LED組,且該電荷儲存器須配置在電流控制電路中,使該電荷儲存器在時間曲線中電流值增加時可充電且在時間曲線中電流值減少時可藉由經由LED組流出之放電電流而至少部份地被放電。
本發明所建議的另一形式特別是可使LED在電流值減小時仍有電流流動,此時電流是由電荷儲存器流出且與和該電荷儲存器充電時的充電電流相反的方向流出,雖然電流值減小時先前技術中已為人所知的電流控制電路不會使電流流經LED組之LED。以此方式,每一LED組之發光時間或發光期間可大大地延長。藉由電流控制電路之適當的佈置,則可調整一LED組之最大發光時間及其剩餘發光時間之間的差,使閃爍不會被察覺或實際上不再有閃爍被察覺。又,上述的先行方式之另一優點為,該裝置整體上其實就像一種歐姆電阻一樣具有特性,因此該裝置整體上可達成較高的效率及較高的功率-因素。
電荷儲存器較佳是與其所屬之LED組並聯著。以此方式,電荷儲存器可藉由分叉之操作電流的一 部份來充電以操作LED組。同樣,在電荷儲存器放電時在對應的條件下放電電流流經LED組,以使LED發光。
當LED組包含二個或更多之串聯式LED時是有利的。因此,特別是可將上述裝置的全部LED串聯。每一LED組之二個或更多個LED之此種設計方式可使該裝置達成一種緊密的構造,此乃因對每一LED不需一特定的電流控制電路。
在本發明之另一較佳的實施形式中可設計成:每一電流控制電路可與其所屬之LED組一起形成一LED切換單元,其形成為電性雙極。換言之,每一LED切換單元包含:一LED組,其具有至少一個至六個LED;以及一電流控制電路。此切換單元整體上較佳是形成為雙極,使原理上構造相同的任意數目之LED切換單元可相串聯。特別是在使用電晶體形式的開關或切換元件以形成電流控制電路時,可藉由外部的操作電壓而完全不需該電流控制電路之供電,這樣可另外使該裝置之電路上的費用減少。
較有利的方式是使LED切換單元串聯相連接著。於是,特別是可達成該裝置之鏈式構造。這樣所具有的優點為:可完全使用供電電壓之尖峰值,以將電流供應至串聯的LED。因此,在操作LED時特別是可使電能損耗最小化。
當每一電流控制電路包含至少一第一切換元件時是有利的,第一切換元件係與LED組並聯且在電流小於一種對各別所屬的電流控制電路所預設的門限電流 時可導電,但在大於所預設的門限電流時第一切換元件不可導電。該等切換元件特別是用於電流值增加時使LED組依序接通,且明確而言例如藉由使接地狀態中可導電的開關成為不可導電,以便使可利用的操作電流流經LED。由於較佳是一控制電流電路配屬於每一LED組,且每一控制電流電路預設另一門限電流,則控制電流電路之第一切換元件隨著逐漸增加的操作電流而依序關閉且因此可依序將電流供應至所屬的LED組。隨著LED組之接通,則如上所述亦同時使電荷儲存器充電。若未超過所預設的門限電流,則第一切換元件又導通且使切換單元準(quasi)短路。不同於EP 2 523 531 A1中已為人所知的裝置,依據本發明所形成的裝置中LED仍繼續發光,此乃因LED現在係以來自電荷儲存器之電流來操作。
此外,當每一電流控制電路包含一電流感測器時是有利的,該電流感測器依據電壓以偵測流至電流控制電路中的電流且依據所流過的電流以控制第一切換元件。利用此種電流感測器,特別是能以簡易且安全的方式使第一切換元件在達到預設的門限電流時切換成不導電或在未超過電流控制用的預設之門限電壓時切換成可導電。
當電流感測器包含一第二切換元件及一個歐姆電阻以預設電流控制用的門限電流時,該電流感測器能以特別簡易的方式來形成。
當該等切換元件,特別是第一和第二切換元件,以電晶體,例如,雙極性電晶體或場效電晶體,之形式來形成時,該裝置特別是可成本有利地且緊密地形成。
電流控制電路之特別簡易且緊密的構造特別是以下述方式達成:第一切換元件之基極可導電地直接與第二切換元件之集極相連接且第一切換元件之射極可導電地直接與第二切換元件之基極相連接。以此方式,則施加至第一切換元件之基極上的電壓可藉由第二切換元件依據特別是藉由歐姆電阻所定義的門限電流來對各別的電流控制電路作預設。
特別簡易且成本有利的方式,當電荷儲存器以電容器的形式來形成時,可暫時儲存電荷形式的電能以操作該等LED組。基本上亦可使用不同形態的電容器,特別是陶瓷式電容器、塑料-箔電容器、金屬紙電容器及電解質電容器。各別電容器之容量較佳是依據各別電流控制電路之其它構件來選取。
依據本發明之另一較佳實施形式可設計成:每一電流控制電路包含一具有歐姆電阻之RC組件且該RC組件包含該電荷儲存器。特別是可藉由該RC組件及由其所預設之時間常數使一LED組之LED之最大發光期間及其剩餘發光時間之間的差最小化,則閃爍不會被察覺或實際上不再有閃爍被察覺。
電流控制電路之構造特別是可以下述方式而更簡化:該RC組件之歐姆電阻藉由LED組之至少一LED 的內電阻來形成。換言之,這樣可省略一額外的歐姆電阻。較佳是依據LED組之LED的內電阻來選取電容器,以便可省略一額外的構件。因此,該裝置之電能損耗亦可更為減少。
有利的方式是使電荷儲存器直接可導電地與至少一切換元件相連接。因此,特別是亦可使用儲存在電荷儲存器中的電荷以例如供電至第一切換元件之基極電流。於是,基極電流不必由該操作電壓來供應。然而,這樣所具有的優點是:不需額外的連接且可依據LED組之串聯電路中的位置另外使所產生的損耗下降。
電荷儲存器較佳是可導電地與第一及/或第二切換元件之基極相連接。特別是電容器之二個極分別與一電晶體之一基極可導電地相連接。這樣可一起使用該電容器上之電位以控制各電晶體。
依據本發明之另一較佳實施形式可設計成:每一電流控制電路都包含另一個二極體,其串聯至LED組之至少一LED以進行整流。因此,若首先關閉之第一切換元件可使電流流經該LED組之LED,則該電流亦可流經該另一個二極體。反之,若第一切換元件使LED組短路,此時第一切換元件轉換成導電狀態,則該另一個二極體防止了電荷儲存器中所儲存的電荷之經由第一切換元件的回流。如上所述,電荷儲存器中所儲存的電荷可經由LED組而流出且可用來產生光,因此整體上可使該裝置之效率提高。第一切換元件因此藉由該二極體而由電荷儲存器和LED組退耦(de-coupled)。
一方面當電荷儲存器之正極係與該二極體之陰極及至少一LED之陽極可導電地相連接且另一方面當電荷儲存器之負極係與至少一LED之陰極可導電地相連接時是有利的。因此,當由於打開的第一切換元件而無操作電流可用於LED組時,特別是依據RC組件之時間常數亦可操作該LED組。
該裝置較佳是包含一藉由脈動直流電壓來控制的電流源以供應電流。較有利的方式為,該裝置另包含一整流器,以便由供電主電源所提供的交流電壓而產生該脈動直流電壓。特別是該整流器形成為橋式整流器的形式。
當該電流源以比例式電流源的形式形成時特別有利。
為了使該裝置之LED之閃爍或閃光對一使用者進一步下降且達成一種儘可能均勻的光發射,則當複數個LED在空間中配置成發光像素且當每一發光像素包含不同LED組之至少二個LED時是有利的。因此,特別是可使不同之LED組之在不同時間以電流曲線來操作的LED共同產生一種發光像素。若此發光像素在複數個光像素中以類似的方式達成,則可在時間曲線中以不同時間長度來操作的LED之間達成亮度平衡,以導致一種整體上儘可能均勻的光效益。
較有利的方式是使每一發光像素之全部的LED配屬於不同之LED組。以此方式,則可在光產生時達成一特別高的均勻性。
又,依據本發明,本文開頭所述目的在本文開頭所述形態之方法中係藉由下述方式來達成:至少一電荷儲存器配屬於每一LED組,在時間曲線中電流值增加時對該電荷儲存器充電;須形成電流控制電路,以便在時間曲線中電流值減少時控制電流量,藉由一種經由LED組而流出的放電電流使電荷儲存器至少一部份被放電。
以上述方式來設計一種電荷儲存器所顯示的優點為:例如在EP 2 523 531 A1中已為人所知的裝置中當電流不流經LED組時,仍會有一種電流在流動,其以由電荷儲存器流出的電荷的形式出現。於是,每一LED組之發光期間可延長且在傳統的裝置中藉由LED之快速接通和關閉,則基本上可避免或完全可避免不愉快的閃爍。
有利的方式是使用電流切換電路,其中電荷儲存器係與所屬之LED組並聯。藉由電荷儲存器的配置,則能以簡易的方式使電荷儲存器經由LED組而放電。
為了整體上可達成一特別簡單且成本有利的構造,則使用複數個形成為電性雙極的LED切換單元時是有利的,所述LED切換單元分別包含一電流控制電路及一配屬於此電流控制電路的LED組。因此,整體上例如可形成一由LED切換單元構成的鏈,各LED切換單元全部都串聯著且其LED組依據各別所施加的實際操作電壓而直接操作或由各別的電荷儲存器來供電。
為了以簡易且有效的方式來使用一可用的尖峰電壓,則使用串聯的LED切換單元時是有利的。
又,當使用複數個分別包含至少一第一切換元件的電流控制電路時是有利的,第一切換元件係與所屬的LED組並聯,在電流低於對各別的電流控制電路所預設的門限電流時第一切換元件可導電,且在電流高於上述所預設的門限電流時第一切換元件不導電。第一切換元件因此特別是用於依據各別所預設的門限電流來直接操作LED組或間接地經由電荷儲存器來操作。
此外,當使用複數個分別包含一電流感測器的電流控制電路時是有利的,該電流感測器用於偵測施加至該電流控制電路上的電流且用於依據流動的電流來控制第一切換元件。該電流感測器特別是用於控制第一切換元件,即,使各別的LED組依據對各別的電流控制電路所預設的門限電流而導通或不導通。
較佳是使用複數個分別包含另一個二極體的電流控制電路,該另一個二極體串聯至所屬之LED組之至少一LED以進行整流。特別是當該另一個二極體以其陽極可導電地例如與第一切換元件之集極相連接時,該另一個二極體可防止該電荷儲存器中所儲存的電荷經由第一切換元件流出。該電荷儲存器中所儲存的電荷以準(quasi)強制方式經由LED組導出。
有利的方式是提供一種藉由脈動直流電壓來控制的電流源以供應電流。更有利的是,由供電主電源所提供的交流電壓藉由整流(特別是以橋式整流器)來產生脈動直流電壓。
更有利的是提供比例式電流源形式的電流源。
本發明之較佳實施方式的下述說明係與圖式相結合來作詳細的描述。
10‧‧‧LED鏈
12‧‧‧LED切換單元
14、16‧‧‧外部接點
18‧‧‧LED
20‧‧‧電阻
22‧‧‧LED組
24‧‧‧電流控制電路
26a、26b、28a、28b‧‧‧端點
30‧‧‧裝置
32、34‧‧‧端點
36‧‧‧整流器
38、40‧‧‧端點
42‧‧‧電流源
44‧‧‧接合接觸點
46‧‧‧第一電阻
48、50‧‧‧第一接合接觸點
52‧‧‧第二電阻
54‧‧‧第二接合接觸點
58、60‧‧‧接合接觸點
62‧‧‧雙極
64、66‧‧‧電阻
68、70‧‧‧接合接觸點
72、74‧‧‧連接點
76‧‧‧第一切換元件
78‧‧‧集極
80‧‧‧電晶體
81‧‧‧二極體
82‧‧‧陽極
84‧‧‧陰極
86‧‧‧連接點
88‧‧‧陽極
90‧‧‧陰極
92‧‧‧連接點
94‧‧‧電荷儲存器
96‧‧‧電容器
98‧‧‧電阻
100‧‧‧基極接觸點
102‧‧‧集極
104‧‧‧第二切換元件
106‧‧‧電晶體
108‧‧‧基極接觸點
110‧‧‧射極
112‧‧‧電阻
114‧‧‧接合接觸點
116‧‧‧射極
118‧‧‧接合接觸點
120‧‧‧RC組件
122‧‧‧電流曲線
124‧‧‧電流曲線之頂點
126‧‧‧發光像素
128‧‧‧電流感測器
各圖式分別說明如下。
第1圖係習知技術中已為人所知的LED鏈的原理示意圖。
第1a圖係習知技術中已為人所知的LED切換單元的原理示意圖。
第2圖係依據本發明以脈動直流電壓直接操作複數個LED的裝置之電路示意圖。
第2a圖係具有三個LED切換單元之裝置的電路示意圖。
第2b圖係三個串聯之LED切換單元的電路示意圖。
第2c圖係包含一個LED組和一個電流控制電路之LED切換單元的電路示意圖。
第3圖係電流供應源之半波中LED組之接通和關閉狀態之示意圖。
第4圖係不同的LED組之LED配置成發光像素的示意圖。
第1圖中顯示一種LED鏈10,其在例如EP 2 523 531 A1的先前技術中已為人所知且整體上以參考符號10來表示。LED鏈10包含複數個LED切換單元12, 其串聯在LED鏈10之外部接點14和16之間。每一LED切換元件12包含一個或更多個LED18及一個串聯的電阻20,使整體上形成LED18及電阻20之串聯電路。一電流控制電路24各別地用於控制LED18或控制由二個或更多個LED18所形成的LED組22。LED鏈10之各個電流控制電路24在構造原理上是相同的,不同之處在於其組件之參數,以便如上所述以逐漸增加的操作電流使各個LED切換單元12之LED組22依序接通。
第1圖所示的電路配置需要藉由該操作電壓供電至各別的電流控制電路24或其各切換元件,使整體上形成具有四個端點26a、26b、28a和28b之四極LED切換單元12。為了形成LED鏈10,一LED切換單元12之端點28a和28b須可導電地與其後之LED切換單元12之端點26a和26b相連接。
第2圖中顯示以脈動直流電壓(例如,整流後的交流電壓)直接操作複數個LED18的裝置之電路示意圖且整體上以參考符號30來表示。在連接至交流電壓之端點32和34處連接著整流器(例如,橋式整流器)36之二個端點38,整流器36具有另二個端點40,其一方面可導電地與一電流源之二個接合接觸點44及第一電阻46之第一接合接觸點48相連接,且可導電地與第二電阻52之第一接合接觸點50相連接,其中所述電阻46和52之第二接合接觸點54在另一接合接觸點58可導電地互相連接。整流器36將主電源所提供的交流電壓轉換成脈動直流電壓。在電流源42之第四接合接觸點60和該 第一接合接觸點50之間配置一LED鏈10,其在第2圖的例子中包含四個形成為電性雙極62的LED切換單元12。雙極62串聯在接合接觸點50和60之間。
第2a圖顯示的裝置30具有大致上已詳細描述的電路構造。為了清楚之故,第2a圖中只顯示三個LED切換單元12,基本上可設置任意數目的LED切換單元12,其中該數目基本上是以串聯之LED18之門限電壓之和(sum)對外部的操作電壓之比(ratio)來決定。
各LED切換單元12分別包含二個串聯之LED18,其形成一LED組22。每一個雙極62都具有一正接合接觸點68和一負接合接觸點70。各LED切換單元12須串聯著,使一接合接觸點68持續地與一接合接觸點70連接著。一方面LED鏈10之空著的接合,即,接合接觸點68,是與接合接觸點50相連接,且另一方面LED鏈10之空著的接合接觸點70是與連接點72相連接。一方面一LED18之陽極且另一方面一電阻64之一接合接觸點都與連接點72相連接,LED18及電阻64互相並聯且以它們的另一接合(即,電阻64的另一接合接觸點及LED18之陰極)可導電地與一共用的連接點74相連接。該連接點74可導電地又與接合接觸點60相連接。
為了說明LED鏈10之構造,將結合第2c圖來詳述各別LED切換單元12的構造。
接合接觸點68可導電地與電晶體80形式之第一切換元件76之集極78相連接。接合接觸點68另與 二極體81之陽極82相連接。二極體81之陰極84可導電地與連接點86相連接,電阻64之第一接合可導電地連接至該連接點86。電阻64之第二接合可導電地連接至LED組22之第一陽極88。
LED組22之另一接合上的一空著的陰極90可導電地與連接點92相連接。在連接點86和92之間可導電地配置著一種電容器96形式的電荷儲存器94。電阻98之第一接合可導電地連接至第一切換元件76之基極接觸點100,電阻98之另一接合可導電地與連接點86相連接。基極接觸點100可導電地與形成為電晶體106形式的第二切換元件104之集極102相連接。第二切換元件104之基極接觸點108可導電地與第一切換元件76之射極110相連接。電阻112之第一接合接觸點114可導電地與基極接觸點108及連接點92相連接。電阻112之第二接合接觸點118可導電地與第二切換元件104之射極116及接合接觸點70相連接。電阻112和第二切換元件104基本上一起形成一種電流感測器128以依據電壓來偵測流過電流控制電路24中的電流且依據所流過的電流來控制第一切換元件76。
當藉由電阻64和電容器96所形成的RC組件120係藉由電容器96和LED組22之內電阻來形成時,基本上亦可省略電阻64。換言之,藉由RC組件120所定義的時間常數在預設了LED組22之內電阻的情況下可藉由適當地選取電容器96來設定。
電流控制電路40之作用方式以下將詳細說明。
第3圖中示意地顯示電流曲線122,即,由電流源42所提供的操作電流之時間曲線。只有在時間點t0時無電流流通。然而,只要一種小電流流通,則在電阻66上就有一相對應的電壓降,且與電阻66並聯的二極體18將發光。
連接至電阻66之LED切換單元12藉由適當地選取其本身的構件來進行組構,使第一切換元件76可導電,即,接合接觸點68和第一接合接觸點114短路。只要電阻112上的電流逐漸增加,就有會一種對應於預設的門限電流之電壓降,基極接觸點100上的電位降須大,使第一切換元件76不導電。由電流源所提供的電流現在經由二極體81而流經LED組22,使LED發光。二極體81係與LED18串聯以進行整流。在到達門限電流(其等於切換電流Is1)時,第一LED切換單元12之LED18開始發光。同時,亦有電流流至電容器96中,電容器96因此被充電,其上的電壓降逐漸增加。
依序串聯的LED切換單元12較佳是以其本身的構件來進行組構,以便在某種較大的門限電流時各別地直接配置在後的LED切換單元可驅動LED組22。第3圖顯示五個此種切換階段,其對應於五個LED切換單元。然後,以具體的切換曲線來達成一種階梯功能,其近似於理想的正弦形式的電流曲線122。
在超過電流曲線之頂點124之後,基極接觸點100之電壓又繼續上升,直至到達切換門限值時第一切換元件76又使接合接觸點68和第一接合接觸點114短路。現在,LED組22之LED18在無電容器96的情況下未被供應電流。由於二極體81防止了電流由電容器流經短路之第一切換元件76,則儲存在電荷儲存器94中的電荷經由LED組22而流出。因此,當LED組22之LED18未直接以操作電流來操作時亦會發光。於是,這些LED18不會熄滅,但EP 2 523 531 A1中所述的裝置中之LED組的LED將會熄滅。由於理想方式上須選取RC組件21之時間常數,使LED18之最大發光期間和剩餘發光時間之間的差最小化,則實際上不再有閃爍被察覺。
在上述方式中,在電流繼續下降時全部的電流控制電路24都中止操作。然後,LED切換單元12之LED組22漸漸地不再以電流源42所提供的電流來操作而是以各別電容器96中所儲存的電荷來操作。以此方式可使LED組22的LED持續地或至少幾乎持續地發光。
如上所述,亦可使用LED18之內電阻以取代電阻64。先決條件是電容器96須有適當的尺寸。這樣可避免此裝置30之其它的電能損耗。
又,電容器96以上述方式所達成的配置所顯示的優點為:電容器電荷的一部份可用來對第一切換元件76之基極電流進行供電,使該基極電流不必由該操作電流來供電。於是,LED鏈10內的其它電能損耗可最小 化。此外,藉由電容器96之基極電流,亦可使電流控制電路24連接至電流源42時其它所需的接點成為不需要,但這在EP 2 523 531 A1所述的配置中是需要的。
為了使依序配置的LED切換單元12之LED18中的亮度差獲得平衡,LED18較佳是配置成發光像素126的形式,如第4圖所示。第4圖中每一發光像素126例如包含六個LED18a至18f。LED18a形成第一LED切換單元12之一LED組22。LED18b形成第二LED切換單元12之一LED組22。這亦同樣適用於LED18c至LED18f。以此方式,可使以此特殊方式藉由空間配置而形成的例如具有六個LED18a至18f之發光像素126之每一個都具有相同或基本上相同的發光強度。當整體只很微弱地顯示時,此種特殊配置另外會使閃爍印象變少。
整體上可使LED18無閃爍地以脈動直流電壓來操作所建議的裝置30,該脈動直流電壓例如藉由整流而直接由供電主電源之可利用的交流電壓來產生。這如上所述係以下述方式達成:在達到LED切換單元12之一預設的門限電流時,第一切換元件76不是將直接供電至LED18的短路打開而是經由二極體81亦供電至電容器96。電容器96之剩餘電壓此時大約是經由電阻64而連接至電容器96之LED18之最小操作電壓。現在,電流平行地流入電容器96和LED組22中。充電電壓上升且LED18承擔該電流之大部份。在此種相位時間結束時,第一切換元件76又導通且二極體81關閉。在下一 半波期間直至達到門限電流時為止,LED18係由電容器96供電,電容器96因此有一部份進行放電。然後,充電過程又重新開始。
本發明所建議的裝置和本發明所建議的方法可藉由串聯之LED之數目的簡易變化而適用於任意之脈動直流電壓及脈動直流電壓之不同的頻率且可據此而調整尺寸。
10‧‧‧LED鏈
12‧‧‧LED切換單元
30‧‧‧裝置
32、34‧‧‧端點
36‧‧‧整流器
38、40‧‧‧端點
42‧‧‧電流源
44‧‧‧接合接觸點
46‧‧‧第一電阻
48、50‧‧‧第一接合接觸點
52‧‧‧第二電阻
54‧‧‧第二接合接觸點
58、60‧‧‧接合接觸點
62‧‧‧雙極

Claims (30)

  1. 一種以脈動直流電壓直接操作複數個LED(18)的裝置(30),特別是以主電源電壓來操作,此裝置(30)具有:複數個LED組(22),其分別包含該複數個LED(18)之至少一個LED(18);及複數個電流控制電路(24),用於各別地控制一LED組(22),須形成該等電流控制電路(24),以便在時間曲線中電流值增加時,依據一種為各別的LED組(22)所預設的門限電流使電流流經各別的LED組(22),此裝置(30)之特徵為,該等電流控制電路(24)之每一者包含至少一電荷儲存器(94),其中該電荷儲存器(94)分別配屬於一LED組(22)中,且該電荷儲存器(94)須配置在該電流控制電路(24)中,使該電荷儲存器(94)在時間曲線中電流值增加時可充電,且在時間曲線中電流值減少時以經由一LED組(22)流出之放電電流而至少部份地被放電。
  2. 如請求項1之裝置,其中該電荷儲存器(94)並聯至其所屬之該LED組(22)。
  3. 如請求項1或2之裝置,其中該等LED組(22)之每一者包含二個或更多個相串聯的該LED(18)。
  4. 如請求項1至3中任一項之裝置,其中該等電流控制電路(24)之每一者及其所屬的LED組(22)一起形成LED切換單元(12),其形成為電性雙極(62)。
  5. 如請求項4之裝置,其中該等LED切換單元(12)為串聯連接。
  6. 如請求項1至5中任一項之裝置,其中該等電流控制電路(24)之每一者包含至少一第一切換元件(76),其並聯至一LED組(22),在電流低於對各別所屬的一電流控制電路(24)所預設的門限電流時則該第一切換元件可導電,且在電流高於上述所預設的門限電流時則該第一切換元件不導電。
  7. 如請求項1至6中任一項之裝置,其中該等電流控制電路(24)之每一者包含一電流感測器(128),該電流感測器(128)依據電壓以偵測流至該一電流控制電路(24)中的電流且依據所流過的電流以控制該第一切換元件(76)。
  8. 如請求項7之裝置,其中該電流感測器(128)包含一第二切換元件(104)及一歐姆電阻(112)以預設電流控制用的門限電壓。
  9. 如請求項6至8中任一項之裝置,其中該等切換元件(76)形成為電晶體(80、106)之形式,特別是形成為雙極性電晶體或場效電晶體。
  10. 如請求項9之裝置,其中該第一切換元件(76)之基極(100)可導電地直接與該第二切換元件(104)之集極(102)相連接,且該第一切換元件(76)之射極(110)可導電地直接與該第二切換元件(104)之基極(108)相連接。
  11. 如請求項1至10中任一項之裝置,其中該電荷儲存器(94)形成為電容器(96)之形式。
  12. 如請求項1至11中任一項之裝置,其中該等電流控制電路(24)之每一者包含一具有歐姆電阻(64)之RC組件(120),且該RC組件(120)包含該電荷儲存器(94)。
  13. 如請求項12之裝置,其中該RC組件(120)之該歐姆電阻(64)以該一LED組(22)中之至少一個該LED(18)的內電阻來形成。
  14. 如請求項6至13中任一項之裝置,其中該電荷儲存器(94)可導電地直接與該等切換元件(76、104)之至少一者相連接。
  15. 如請求項14之裝置,其中該電荷儲存器(94)可導電地與該第一及/或第二切換元件(76、104)之基極(100、108)相連接。
  16. 如請求項1至15中任一項之裝置,其中該等電流控制電路(24)之每一者包含另一個二極體(81),其串聯至LED組(22)之至少一LED(18)以進行整流。
  17. 如請求項16之裝置,其中一方面該電荷儲存器(94)之正極(86)係與該二極體(81)之陰極(84)及至少一個LED(18)之陽極(88)可導電地相連接,且另一方面該電荷儲存器(94)之負極(92)係與至少一個LED(18)之陰極(90)可導電地相連接。
  18. 如請求項1至17中任一項之裝置,其中以該脈動直流電壓來控制電流源(42)所供應之電流。
  19. 如請求項18之裝置,其中該電流源(42)形成比例式電流源的形式。
  20. 如請求項1至19中任一項之裝置,其中複數個LED(18a、18b、18c、18d、18e、18f)在空間中配置成發光像素(126)且每一發光像素(126)包含不同的LED組(22)中之至少二個LED(18a、18b、18c、18d、18e、18f)。
  21. 如請求項20之裝置,其中每一發光像素(126)全部的LED配屬於不同的LED組(22)。
  22. 一種以脈動直流電壓直接操作複數個LED(18)的方法,特別是以整流後的主電源電壓來操作,其中使用複數個LED組(22),其分別包含至少一LED(18),此處使用複數個電流控制電路(24),以分別控制該等LED組(22),須形成該等電流控制電路(24),以便在時間曲線中電流值增加時使電流流經各別的LED組(22),此方法之特徵為,至少一電荷儲存器(94)配屬於該等LED組(22)之每一者,在時間曲線中電流值增加時對該電荷儲存器(94)充電;須形成該等電流控制電路(24),以便在時間曲線中電流值減少時控制電流量,以一種經由一LED組(22)而流出的放電電流使該電荷儲存器(94)至少一部份被放電。
  23. 如請求項22之方法,其中使用該電流控制電路(24)會使該電荷儲存器(94)並聯至其所屬的LED組(22)。
  24. 如請求項22或23之方法,其中使用複數個形成為電性雙極(62)之LED切換單元(12),其分別包含該等電流控制電路(24)之每一者及其所屬的LED組(22)。
  25. 如請求項24之方法,其中該等LED切換單元(12)使用串聯連接。
  26. 如請求項22至25中任一項之方法,其中使用該等電流控制電路(24),其分別包含至少一第一切換元件(76),該第一切換元件(76)並聯至所屬的LED組(22),在電流低於對各別所屬的電流控制電路(24)所預設的 門限電流時該第一切換元件(76)可導電,且在電流高於上述所預設的門限電流時該第一切換元件(76)不導電。
  27. 如請求項26之方法,其中使用該等電流控制電路(24),其分別包含一電流感測器(128),該電流感測器(128)依據電壓以偵測流至該等電流控制電路(24)中的電流且依據所流過的電流以控制該第一切換元件(76)。
  28. 如請求項22至27中任一項之方法,其中使用該等電流控制電路(24),其分別包含另一個二極體(81),該另一個二極體(81)串聯至所屬的LED組(22)之該LED(18)之至少一者以進行整流。
  29. 如請求項22至28中任一項之方法,其中製備一種以該脈動直流電壓來控制的電流源(42)用來供應電流。
  30. 如請求項29之方法,其中該電流源(42)製備成比例式電流源的形式。
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