TWI678945B - 載波控制之發光二極體燈與具有該發光二極體燈之發光二極體燈串 - Google Patents

Abstract

一種載波控制之發光二極體燈，包含至少一發光二極體及驅動單元。驅動單元耦接發光二極體，接收載波發光信號控制發光二極體進行發光。驅動單元包含發光控制單元與比較單元。發光控制單元根據載波發光信號之發光命令內容用以驅動發光二極體之發光行為。比較單元接收直流工作電力，且與參考電壓值進行比較。當直流工作電力之電壓值小於參考電壓值時，發光控制單元進入休眠模式。

Description

載波控制之發光二極體燈與具有該發光二極體燈之發光二極 體燈串

本發明係有關一種發光二極體燈與發光二極體燈串，尤指一種載波控制之發光二極體燈與具有該發光二極體燈之發光二極體燈串。

由於發光二極體(light-emitting diode,LED)具有發光效率高、低耗電量、壽命長、響應速度快、可靠度高…等的優點，因此，發光二極體已廣泛地以燈條(light bar)或燈串(light string)的串聯、並聯或串並聯的連接方式，應用於照明用燈具或裝飾用發光，例如聖誕樹燈飾、運動鞋發光特效…等。

以節慶燈飾為例，完整的發光二極體燈具基本上包含發光二極體燈串(具有複數個燈)與驅動該燈的驅動單元。驅動單元與該燈串電性連接，並且透過對該燈提供所需電力以及具有發光資料的控制信號，以點控的方式或者同步的方式控制，實現發光二極體燈具多樣化的燈光輸出效果與變化。

隨著技術的進步，具有發光資料的控制信號可透過載波的方式，將發光信號搭載於電力線上，可實現以相同的電路架構提供電力與資料傳輸的功能，以簡化佈線設計、縮小電路體積，且有利於控制線路的設計。

驅動單元主要提供具有高電壓準位與低電壓準位的發光控制信號對發光二極體燈串進行驅動。對燈串的驅動來說，通常該燈串包含所串聯的發 光二極體燈數越多時，由於連接發光二極體的連接線越粗及長，使得發光二極體燈串的寄生容抗增加，使得系統對信號處理的速度不夠快，因而增加了誤判發光信號的可能性。若要有效地避免發光二極體燈串錯誤解讀發光控制信號，就必須放慢發光控制信號在高電壓及低電壓轉換的速度，然而卻導致發光二極體燈串能夠推動的燈數較少或是光色變化速度變慢。

請參見圖1所示，其係為相關技術的發光二極體燈串之發光控制信號波形示意圖。圖1包含兩個發光控制信號波形，分別為第一波形Cv1與第二波形Cv2。另外，橫座標表示時間t，縱座標表示輸入電壓Vin，並且標示有低準位電壓Vlow與重置電壓Vreset，其中低準位電壓Vlow為辨識發光控制信號為低準位的電壓，重置電壓Vreset為重置發光二極體的電壓。以第二波形Cv2為例，其為發光控制信號自然放電的示意，因此其存在的問題為：當線路的寄生電容太大時，則放電時間較久，導致在進入下一個週期時，仍無法達到低準位電壓Vlow，使得無法識別(辨識)發光控制信號為低準位，即持續判斷為高準位電壓。在此狀況下，惟有增加兩週期之間的寬度，使得自然放電能夠達到低準位電壓Vlow，而達到低準位電壓Vlow的辨識。但這樣的控制方式，只適合於燈串所串聯的燈數較少時才能夠達到較佳的控制效果，也就是說，因為無法以快速放電提供完整的發光控制信號，因此這樣的控制方式無法適用於串聯的燈數較多(例如百顆以上的燈數)，即無法確保所有串聯的燈數皆能夠收到完整的發光控制信號。

基於此，可透過快速放電電路控制發光控制信號快速地降低其電壓準位或者線路的總寄生電容較小的發光二極體燈串易使發光控制信號快速地降低其電壓準位，如第一波形Cv1所示。惟當發光控制信號快速地降低，很容 易發生發光控制信號低於可辨識的低準位電壓Vlow後(如時間點t2)，又繼續快速地降低，使得發光控制信號觸及重置電壓Vreset(如時間點t3)，使得電路發生不必要的重置誤動作，造成發光二極體模組的異常判斷與誤動作。

先前的技術利用控制電路上的一組信號電壓產生電路箝位住電壓，讓電壓不致於降到重置電壓Vreset。但終究線路較為複雜，因此，如何設計出一種載波控制之發光二極體燈與具有該發光二極體燈之發光二極體燈串，解決發光控制信號的電壓因寄生容抗過小導致觸及重置電壓，造成發光二極體模組異常判斷與誤動作的問題，又能更為精簡的線路乃為本案發明人所欲行克服並加以解決的一大課題。

本發明之目的在於提供一種載波控制之發光二極體燈，解決發光控制信號的電壓因快速降低導致觸及重置電壓，造成發光二極體模組異常判斷與誤動作的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的載波控制之發光二極體燈包含至少一發光二極體與驅動單元。驅動單元耦接發光二極體，驅動單元接收載波發光信號控制發光二極體進行發光。驅動單元包含發光控制單元與比較單元。 發光控制單元根據載波發光信號之發光命令內容用以驅動發光二極體之發光行為。比較單元接收直流工作電力，且與參考電壓值進行比較。當直流工作電力之電壓值大於參考電壓值時，比較單元根據載波發光信號之發光命令內容輸出第一控制信號，使發光控制單元進入工作模式。當直流工作電力之電壓值小於 參考電壓值時，比較單元輸出第二控制信號至發光控制單元，使發光控制單元進入休眠模式，其中參考電壓值大於驅動單元的重置電壓值。

在一實施例中，驅動單元更包含位址信號處理單元。位址信號處理單元耦接發光控制單元與比較單元，且記憶發光位址，位址信號處理單元接收從發光控制單元傳送的位址信號進行比較，當位址信號與發光位址相符，發光控制單元根據載波發光信號之發光命令內容驅動發光二極體發光。當比較單元輸出第二控制信號至位址信號處理單元，使位址信號處理單元進入休眠模式，直至接收到第一控制信號後進入工作模式。

在一實施例中，該驅動單元更包含位址燒錄單元。位址燒錄單元耦接位址信號處理單元與比較單元。載波發光信號包含燒錄啟動信號與燒錄位址信號。當位址燒錄單元接收到燒錄啟動信號時，位址燒錄單元根據燒錄位址信號之燒錄命令內容將發光位址寫入位址信號處理單元內。當比較單元輸出第二控制信號至位址燒錄單元，使位址燒錄單元進入休眠模式，直至接收到第一控制信號後進入工作模式。

在一實施例中，驅動單元更包含振盪器。振盪器耦接發光控制單元、位址信號處理單元、位址燒錄單元以及比較單元。當比較單元輸出第二控制信號給振盪器時，振盪器進入休眠模式停止振盪工作，直至接收到第一控制信號後進入工作模式開始振盪工作並提供振盪信號。當振盪器於休眠模式停止振盪工作時，發光控制單元、位址信號處理單元以及位址燒錄單元未接收到振盪器所提供的振盪信號而進入休眠模式。

在一實施例中，驅動單元更包含電流偵測單元。電流偵測單元耦接發光控制單元，發光控制單元通過電流偵測單元接收到載波發光信號之發光命令內容後驅動發光二極體之發光行為。

在一實施例中，驅動單元更包含放電單元。放電單元耦接比較單元與電流偵測單元，當放電單元接收到電流偵測單元傳送的載波發光信號時，放電單元開始對直流工作電力進行放電。

在一實施例中，驅動單元更包含電力電容。電力電容耦接發光控制單元、比較單元以及發光二極體。

在一實施例中，發光二極體與驅動單元以表面黏著元件型態設置於基板上；驅動單元與發光二極體以打線方式電性連接，且封裝於封裝體內。

在一實施例中，驅動單元電性連接地設置於第一平台上，發光二極體電性連接地設置於第二平台上；驅動單元與發光二極體以打線方式電性連接，且封裝於封裝體內。

藉由所提出的載波控制之發光二極體燈，能夠有效地降低發光二極體模組中類比電路的耗電，同時兼顧維持發光二極體模組能正常的驅動運作。

本發明之另一目的在於提供一種載波控制之發光二極體燈串，精簡控制線路並解決發光控制信號的電壓因快速降低導致觸及重置電壓，造成發光二極體模組異常判斷與誤動作的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的載波控制之發光二極體燈串包含電源線、控制器以及至少一發光二極體燈。控制器耦接電源線。發光二極體 燈通過電源線耦接控制器，且通過電源線接收控制器傳遞的直流工作電力與載波發光信號。

在一實施例中，控制器包含整流單元、開關以及控制單元。整流單元耦接電源線用以提供直流工作電力。開關連接電源線與發光二極體燈。控制單元耦接整流單元與開關。控制單元控制開關導通時，直流工作電力通過電源線形成對發光二極體燈供電的供電迴路。當控制單元欲產生載波發光信號時，控制單元根據載波發光信號之發光命令內容持續切換開關的導通與截止，使電源線之直流工作電力形成複數脈波以組合成載波發光信號，且通過電源線傳送至發光二極體燈。

在一實施例中，控制器更包含放電線路。放電線路耦接電源線與控制單元，當開關截止時，控制器驅動放電線路接收直流工作電力，且開始對直流工作電力進行放電。

在一實施例中，控制器更包含電壓調整電容。電壓調整電容耦接電源線，當開關截止時，穩壓電容對發光二極體燈提供直流工作電力。

藉由所提出的載波控制之發光二極體燈串，能夠有效地降低發光二極體模組中類比電路的耗電，同時兼顧維持發光二極體模組能正常的驅動運作。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得到深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100‧‧‧控制器

10‧‧‧電源轉換電路

20‧‧‧控制電路

30‧‧‧發光二極體燈串

31,32,…,3n‧‧‧發光二極體模組

Sec‧‧‧發光控制資料

FUSE‧‧‧保險絲

VAR‧‧‧壓敏電阻

R12‧‧‧輸入電阻

C11‧‧‧輸入電容

D11~D14‧‧‧二極體

CONR‧‧‧控制單元

Qsw‧‧‧輸出控制開關

R22,R23‧‧‧電阻

C21‧‧‧電容

Dz‧‧‧齊納二極體

311‧‧‧發光控制單元

312‧‧‧位址信號處理單元

313‧‧‧位址燒錄單元

41‧‧‧穩壓器

42‧‧‧振盪器

43‧‧‧位址與資料辨識器

44‧‧‧邏輯控制器

45‧‧‧位移暫存器

46‧‧‧輸出緩衝暫存器

47‧‧‧驅動電路

48‧‧‧位址暫存器

49‧‧‧位址比較器

50‧‧‧位址記憶體

51‧‧‧位址燒錄控制器

52‧‧‧燒錄信號偵測器

53‧‧‧信號濾波器

54‧‧‧放電單元

55‧‧‧電流偵測器

56‧‧‧比較單元

60‧‧‧電力電容

24‧‧‧電壓調整單元

70‧‧‧封裝體

71‧‧‧驅動單元

72‧‧‧發光二極體

711‧‧‧第一支架

712‧‧‧第一平台

721‧‧‧第二支架

722‧‧‧第二平台

73‧‧‧基板

713‧‧‧第一焊板

723‧‧‧第二焊板

714‧‧‧第一電極

724‧‧‧第二電極

Sc‧‧‧控制信號

Lp‧‧‧電源線

Vlow‧‧‧低準位電壓

Vreset‧‧‧重置電壓

Vd‧‧‧發光驅動信號

Vth‧‧‧參考電壓值

Vac‧‧‧交流電源

Vdc‧‧‧直流電源

Cv1‧‧‧第一波形

Cv2‧‧‧第二波形

Cv3‧‧‧第三波形

Cv4‧‧‧第四波形

t1~t4‧‧‧時間點

圖1：為相關技術的發光二極體燈串之發光控制信號波形示意圖。

圖2A：為本發明具有載波控制之發光二極體燈串的驅動系統之第一實施例電路方塊圖。

圖2B：為本發明具有載波控制之發光二極體燈串的驅動系統之第二實施例電路方塊圖。

圖3A：為圖2A中電源轉換電路與控制電路的一實施例詳細的電路圖。

圖3B：為圖2B中電源轉換電路與控制電路詳細的電路圖。

圖3C：為圖2A中電源轉換電路與控制電路的另一實施例詳細的電路圖。

圖4A：為本發明發光二極體模組第一實施例的電路方塊圖。

圖4B：為本發明發光二極體模組第二實施例的電路方塊圖。

圖5：為本發明比較單元的電路圖。

圖6：為本發明發光驅動信號的波形示意圖。

圖7A：為本發明發光二極體燈之封裝結構第一實施例的透視圖。

圖7B：為本發明發光二極體燈之封裝結構第一實施例的上視圖。

圖8A：為本發明發光二極體燈之封裝結構第二實施例的透視圖。

圖8B：為本發明發光二極體燈之封裝結構第二實施例的上視圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖2A所示，其係為本發明具有載波控制之發光二極體燈串的驅動系統第一實施例之電路方塊圖。所述第一實施例的驅動系統包含電源轉換電路10、控制電路20以及發光二極體燈串30。其中，電源轉換電路10與控制電路20係可整合為控制器100，具體地其可為包含電源轉換電路10與控制電路20的實體電路控制盒所實現。電源轉換電路10接收交流電源Vac，並且轉換交流電源Vac為直流電源Vdc，其中直流電源Vdc係可產生於跨接在電源轉換電路10的輸出兩端的輸出電容(未標示)上。

控制電路20接收直流電源Vdc，以提供控制電路20與發光二極體燈串30所需之直流電源供應。控制器100通過電源線Lp耦接交流電源Vac與發光二極體燈串30。廣義地，電源線Lp不以圖2A的標示處為限制，只要能夠作為傳遞交流電源Vac或直流電源Vdc所提供電源的線路，皆應屬於電源線Lp的範圍，例如交流電源Vac與電源轉換電路10的電連接處、控制電路20與發光二極體燈串30的陽極端的電連接處或者、控制電路20與發光二極體燈串30的陰極端的電連接處。在本實施例中，發光二極體燈串30包含複數個發光二極體模組(或稱發光二極體燈)31,32,…,3n，該些發光二極體模組31,32,…,3n係以串聯方式連接，並且與控制電路20電性連接。在本實施中，發光二極體燈串30為具有燒錄功能之燈串，因此各該發光二極體模組31,32,…,3n具有各自對發光資料、位址資料進行燒錄處理的數位與類比線路，容後說明。

控制電路20可透過有線(wired)或無線(wireless)的方式，除本身已內置的發光資料亦可從外部接收發光控制資料Sec，使得控制電路20可根據發光控制資料的內容對發光二極體燈串30的各該發光二極體模組31,32,…,3n進行發光控制。舉例來說，使用者可透過操作電腦的方式，以有線的方式將發光控 制資料Sec傳送至控制電路20，使控制電路20根據發光控制資料Sec進行發光控制。或者，使用者可透過操作手機或穿戴式裝置的方式，以無線的方式將發光控制資料Sec傳送至控制電路20，使控制電路20根據發光控制資料Sec進行發光控制。然不以上述傳送發光控制資料Sec的方式以及操作的使用者裝置限制本發明。

請參見圖2B所示，其係為本發明具有載波控制之發光二極體燈串的驅動系統第二實施例之電路方塊圖。第二實施例與圖2A所示的第一實施例最主要的差異在於前者(即第二實施例)發光二極體燈串30的該些發光二極體模組31,32,…,3n係以並聯方式連接，並且與控制電路20電性連接。在該實施例中，由於該些發光二極體模組31,32,…,3n係以並聯方式連接，因此，控制電路20與該些發光二極體模組31,32,…,3n係直接透過一直流電源Vdc供電，例如但不限制為電池單元，亦即，相較於圖2A的第一實施例，省去了電源轉換電路10對交流電源Vac進行轉換為直流電源Vdc的操作。同樣地，發光二極體燈串30為具有燒錄功能之燈串，因此各該發光二極體模組31,32,…,3n具有各自對發光資料、位址資料進行燒錄處理的數位與類比線路，容後說明。

請參見圖3A與圖3B所示，其係分別為圖2A與圖2B中電源轉換電路與控制電路詳細的電路圖。電源轉換電路10包含保險絲FUSE、壓敏電阻VAR、輸入電阻R12、並聯連接輸入電阻R12的輸入電容C11以及由複數二極體D11~D14組成的全橋整流器。保險絲FUSE與壓敏電阻VAR分別提供電源轉換電路10的過電流與過電壓保護。輸入電阻R12與輸入電容C11耦接於保險絲FUSE、壓敏電阻VAR與全橋整流器之間，可透過將多餘的能量由輸入電容C11所吸收，以調整提供給發光二極體燈串30的總電壓大小。交流電源Vac經由全橋整流器整流後，輸出為直流電源Vdc且跨接在電源轉換電路10的輸出兩端的輸出電容C2上。

控制電路20包含控制單元CONR、輸出控制開關Qsw以及控制單元CONR工作電壓產生電路。控制單元CONR耦接輸出控制開關Qsw與控制單元CONR工作電壓產生電路。輸出控制開關Qsw接收直流電源Vdc，並且由控制單元CONR所控制，以導通或關斷直流電源Vdc傳送至發光二極體燈串30。 在本實施例中，輸出控制開關Qsw係耦接於發光二極體燈串30的陽極端，且其係為p通道的金屬氧化物半導體場效電晶體(p-channel MOSFET)，透過電阻R23耦接控制單元CONR。然，在其他實施例中，輸出控制開關Qsw亦可耦接於發光二極體燈串30的陰極端，且其係為n通道的MOSFET(n-channel MOSFET)，透過電阻R23耦接控制單元CONR，可達到電路的等效特性。

在本實施例中，控制單元CONR工作電壓產生電路包含電阻R22、電容C21以及齊納二極體Dz。電容C21與齊納二極體Dz並聯連接，再與電阻R22連接，然不以此為限制本發明。齊納二極體Dz經由電阻R22接收直流電源Vdc，並且箝制直流電源Vdc在預設的固定電壓值，以提供給控制單元CONR所需的工作電壓。惟本發明不以圖3A所示控制單元CONR工作電壓產生電路的架構為限制，只要能夠達到工作電壓的產生之功能的電路架構，皆應包含於本發明之範疇中。

配合參見圖3C，其係為圖2A中電源轉換電路與控制電路的另一實施例詳細的電路圖。相較於圖3A，控制電路20更包含電壓調整單元24，所述電壓調整單元24可為快速放電電路，用以調整提供給發光二極體燈串30的直流工作電力的快速放電，或者電壓調整單元24可為電壓調整電容，用以調整提供給發光二極體燈串30的直流工作電力的減緩放電。

若電壓調整單元24為電壓調整電容，則電壓調整單元24係並聯耦接發光二極體燈串30的兩端，根據其所提供電容值(容抗值)的大小，對提供給發光二極體燈串30的直流工作電力的減緩放電。

若電壓調整單元24為快速放電電路，則電壓調整單元24係耦接輸出控制開關Qsw、發光二極體燈串30以及控制單元CONR，且由控制單元CONR所控制。當控制單元CONR控制輸出控制開關Qsw為關斷(turned off)時，控制單元CONR以放電的方式降低輸出至發光二極體燈串30的電壓(或稱輸出電壓)，或者控制快速放電電路(電壓調整單元24)，或者透過控制各發光二極體模組31,32,…,3n內的快速放電電路(圖未示)，以快速地降低輸出至發光二極體燈串30的直流工作電力的電壓。控制單元CONR依照設定的時間導通輸出控制開關Qsw，以恢復(提高)輸出至發光二極體燈串30的輸出電壓，並且根據所接收到的發光控制資料Sec產生發光驅動信號，使得發光二極體燈串30根據發光驅動信號進行發光模式的運作。

反之，當沒有要傳送發光驅動信號至發光二極體燈串30時，控制單元CONR控制輸出控制開關Qsw為導通(turned on)狀態，使得電源轉換電路10所輸出的直流電源Vdc(即直流工作電力)經由輸出控制開關Qsw對發光二極體燈串30供電。藉此，只要透過控制輸出控制開關Qsw為關斷或導通，即可實現發光驅動信號與供電電源在相同的電路架構下皆可傳送至發光二極體燈串30的功效。

請參見圖4A所示，其係為本發明發光二極體模組第一實施例的電路方塊圖。承前所述，發光二極體燈串30為具有燒錄功能之燈串，因此各該發光二極體模組31,32,…,3n具有各自對發光資料、位址資料進行燒錄處理的數位與類比線路，例如負責發光控制的發光控制單元311、負責位址信號處理的位址信號處理單元312以及負責位址燒錄的位址燒錄單元313。如圖4A所示的具有燒錄功能之發光二極體模組31為例(其餘發光二極體模組32,…,3n具有同樣的電路方塊，不另贅述)，發光二極體模組31(即發光二極體燈)包含穩壓器41、振盪器42、位址與資料辨識器43、邏輯控制器44、位移暫存器45、輸出緩衝暫存 器46、驅動電路47、位址暫存器48、位址比較器49、位址記憶體50、位址燒錄控制器51、燒錄信號偵測器52、信號濾波器53、放電單元54、電流偵測器55以及比較單元56。

其中，放電單元54可透過功率開關的導通與關斷控制，實現放電的功能。電流偵測器55可為分壓電阻網路，透過對所接收的電壓分壓所得到的電壓值，對應地達成電流大小的偵測。附帶一提，發光控制單元311包含上述的位址與資料辨識器43、邏輯控制器44以及位移暫存器45。發光控制單元311係根據載波發光信號之發光命令內容用以驅動發光二極體之發光行為。其中，發光命令內容係對應於發光二極體之發光行為(方式)，例如色彩變化、亮滅(暗)方式、亮滅頻率…等等的特定識別的編碼內容。位址信號處理單元312包含上述的位址暫存器48、位址比較器49以及位址記憶體50。位址燒錄單元313包含上述的位址燒錄控制器51與燒錄信號偵測器52。

附帶一提，圖4A所示的發光二極體模組係應用於圖2A、圖3A的串聯方式連接，因此需要使用穩壓器41作為電壓調節與穩壓之用。再者，圖4A所示的發光二極體模組係採用點控的操作方式，因此發光二極體模組具有對位址資料處理(包含判斷、記憶、燒錄…等操作)的位址信號處理單元312與位址燒錄單元313，即包含位址暫存器48、位址比較器49、位址記憶體50、位址燒錄控制器51以及燒錄信號偵測器52。換言之，若發光二極體模組係採用同步的操作方式，則可省略位址信號處理單元312與位址燒錄單元313，只需要有發光資料處理的發光控制單元311即可。

在上述電路中，依信號特性的差異可區分為類比電路(analog circuit)部分與數位電路(digital circuit)部分。其中，穩壓器41、振盪器42、位址燒錄控制器51、燒錄信號偵測器52以及放電單元54係屬於類比電路部分，其他的則可歸類於數位電路部分。然，在不同的實施例中，位址燒錄控制器51與燒錄信 號偵測器52亦可兼具類比電路與數位電路所實現。相對於數位電路的低耗電特性，類比電路(如穩壓器41、振盪器42、發光控制單元311、位址信號處理單元312、位址燒錄單元313以及放電單元54)則屬發光二極體模組31中較為耗電的電路元件。因此，本發明的創作特點乃側重於有效地降低該些類比電路的耗電，同時兼顧維持發光二極體模組31仍能正常的驅動運作，說明如下。

穩壓器41接收輸入電壓，並且對其提供電壓的調節與控制，使提供的輸出電壓維持穩定。振盪器42產生週期性的時脈信號，作為維持發光控制單元311、位址信號處理單元312以及位址燒錄單元313能夠正常地、有序地運作的時間基準。因此，當振盪器42進入休眠模式停止振盪工作，發光控制單元311、位址信號處理單元312以及位址燒錄單元313則受控地進入休眠模式。

位址與資料辨識器43耦接振盪器42；邏輯控制器44耦接位址與資料辨識器43；位移暫存器45耦接邏輯控制器44；輸出緩衝暫存器46耦接位移暫存器45，並且耦接驅動電路47。驅動電路47則耦接複數個發光二極體。

位址暫存器48耦接邏輯控制器44；位址比較器49耦接邏輯控制器44與位址暫存器48；位址記憶體50耦接位址比較器49。位址燒錄控制器51耦接位址記憶體50；燒錄信號偵測器52耦接位址記憶體50與位址燒錄控制器51。信號濾波器53耦接位址與資料辨識器43、穩壓器41以及振盪器42。

控制電路20所產生的發光驅動信號傳送至發光二極體模組31，並且經由信號濾波器53濾波後，提供至位址與資料辨識器43進行辨識。經辨識後，位址與資料辨識器43將發光驅動信號中的位址資料(資訊)與發光資料(資訊)分別辨識出來，並且位址與資料辨識器43將位址資料與發光資料傳送至邏輯控制器44。邏輯控制器44將位址資料傳送至位址暫存器48。然不以此為限，位址資料亦可在位址與資料辨識器43辨識出來後，由位址與資料辨識器43將位址資料傳送至位址暫存器48。

位址比較器49接收位址暫存器48的位址資料，同時亦接收儲存於位址記憶體50中的本機位址資料，然後將位址資料與本機位址資料進行比較。 若位址資料與本機位址資料相同，表示目前邏輯控制器44所接收到的發光資料，即為該發光二極體模組31的發光控制資料，此時，位址比較器49則通知邏輯控制器44，將發光資料透過位移暫存器45與輸出緩衝暫存器46傳送至驅動電路47，以供驅動該些發光二極體之用。反之，若位址資料與本機位址資料不同，則表示目前邏輯控制器44所接收到的發光資料非為該發光二極體模組31的發光控制資料，而是其他的發光二極體模組32,…,3n其中一者的發光控制資料。

當燒錄信號偵測器52偵測到燒錄啟動信號時，燒錄信號偵測器52通知位址燒錄控制器51。此時，位址燒錄控制器51開始接收燒錄位址資料，並且將燒錄位址資料燒錄進位址記憶體50，使得位址記憶體50儲存本機位址資料。

請參見圖4B所示，其係為本發明發光二極體模組第二實施例的電路方塊圖。承前所述，由於圖4B所示的發光二極體模組係應用於圖2B、圖3B的並聯方式連接，因此第二實施例與圖4A所示的第一實施例最主要的差異在於前者(即第二實施例)無須額外使用穩壓器41作為電壓調節與穩壓之用。其餘的電路操作原理與動作皆與圖4A所記載的內容相同，因此在此不再詳加贅述。

承前所述，為實現有效地降低類比電路的耗電，並且兼顧維持發光二極體模組31正常的運作，發光二極體模組31更包含一比較單元，用以作為電壓比較的比較單元56。以發光驅動信號為電壓信號為例，比較單元56接收發光驅動信號Vd與預設的參考電壓值Vth。配合圖5所示，在本實施例中，比較單元56可用運算放大器電路作為比較器使用，其中將所接收到的發光驅動信號Vd輸入至比較器的非反相輸入端，另將參考電壓值Vth輸入至比較器的反相輸 入端。透過將發光驅動信號Vd與參考電壓值Vth進行比較，當發光驅動信號Vd大於參考電壓值Vth時，則輸出高準位的控制信號Sc；反之，當發光驅動信號Vd小於參考電壓值Vth時，則輸出低準位的控制信號Sc。然不以此為限制，亦可將發光驅動信號Vd與參考電壓值Vth分別輸入至比較器的反相輸入端與非反相輸入端，則經比較後，可得到與上述準位相反的控制信號Sc，同樣可達到對發光驅動信號Vd的判斷。此外，對於發光驅動信號Vd的判斷，可不限制使用運算放大器電路實現，舉凡可用以作為電壓比較之用的電路皆應包含於本發明之範疇中。

配合圖6所示，其係為本發明發光驅動信號的波形示意圖。承前所述，當控制單元CONR控制輸出控制開關Qsw為關斷時，發光二極體燈串30以放電的方式降低電壓，以提供驅動發光二極體燈串30的各該發光二極體模組31,32,…,3n的發光驅動信號Vd的低準位電壓。或者，透過控制各發光二極體模組31,32,…,3n內的快速放電電路，快速地降低發光信號電壓產生電路所產生之電壓，以提供驅動發光二極體燈串30的各該發光二極體模組31,32,…,3n的發光驅動信號Vd的低準位電壓。並且，透過比較單元56對於發光驅動信號Vd與參考電壓值Vth的比較，可解決因快速放電操作導致發光驅動信號Vd快速降低而觸及重置電壓Vreset，使得電路發生不必要的重置誤動作，造成發光二極體模組31的異常判斷與誤動作。

具體地，如第四波形Cv4所示，在時間點t1時，控制單元CONR控制輸出控制開關Qsw為關斷，此時，發光驅動信號Vd即快速地降低。在時間點t2，當到達參考電壓值Vth時，由於發光驅動信號Vd小於(亦可為小於或等於)參考電壓值Vth，因此如圖5所示的比較單元56經比較兩電壓後，輸出低準位的控制信號Sc。此時，為防止因快速放電造成發光驅動信號Vd再進一步地快速降低，因此，比較單元56所產生的控制信號Sc則控制發光二極體模組31中較 為耗電的電路，例如但不限制為類比電路，如圖4A所示的穩壓器41、振盪器42、發光控制單元311、位址信號處理單元312、位址燒錄單元313以及放電單元54進入休眠模式(sleep mode)或可稱為節能模式(eco mode)，以大幅地減少發光二極體模組31的耗電，從而使得發光驅動信號Vd降低的速度驟降。附帶一提，為簡潔圖4A與圖4B之示意，其中繪示輸入至穩壓器41、振盪器42、位址燒錄控制器51、燒錄信號偵測器52以及放電單元54的控制信號Sc實際上係為比較單元56分別耦接至穩壓器41、振盪器42、位址燒錄控制器51、燒錄信號偵測器52以及放電單元54，且提供所輸出的控制信號Sc至該些電路單元。

如圖6所示的時間點t2後，當發光驅動信號Vd小於參考電壓值Vth，則因為上述該些類比電路進入休眠模式，使得發光驅動信號Vd衰減的速度減緩，以避免觸及重置電壓Vreset。附帶一提，可透過設計辨識發光驅動信號Vd的低準位電壓為參考電壓值Vth或者較參考電壓值Vth略小但大於重置電壓Vreset的電壓值，使得達到快速放電偵測、有效地降低耗電，以及正確地判斷(辨識)發光驅動信號Vd的低準位電壓，從而使發光二極體模組31能正常地驅動運作。舉例來說，重置電壓Vreset可設計為0.7伏特，參考電壓值Vth可設計為1.1伏特，而發光驅動信號Vd的低準位電壓可設計為1.1伏特，或者略小的0.8~1.0伏特，可配合整體電路響應或動作的需求予以適當地設計與調整。

直到時間點t3時，控制單元CONR導通輸出控制開關Qsw，以恢復(提高)輸出至發光二極體燈串30的輸出電壓，並且根據所接收到的發光控制資料Sec產生發光驅動信號，使得發光二極體燈串30根據發光驅動信號進行發光模式的運作。因此，由於發光驅動信號Vd大於參考電壓值Vth，使得比較單元56所產生的控制信號Sc由低準位轉換為高準位，使得控制信號Sc控制穩壓器41、振盪器42、發光控制單元311、位址信號處理單元312、位址燒錄單元313以及放電單元54離開休眠模式，以恢復該些電路單元的正常操作。同樣地，其 餘發光二極體模組32,…,3n則由發光驅動信號Vd後續的週期提供控制，同樣的操作在此不再詳加贅述。藉此，完成發光二極體燈串30的所有發光二極體模組31,32,…,3n的驅動與發光控制。

除上述實施方式之外，復見圖3A或圖3B，亦可在發光二極體燈串30並聯耦接電壓調整電容(電壓調整單元24)，即在發光二極體燈串30的陽極端與陰極端之間耦接外部電容，以增加發光二極體燈串30線路的等效總電容，使得發光驅動信號Vd減小的速度減緩，以避免觸及重置電壓Vreset，使得電路發生不必要的重置誤動作，造成發光二極體模組31的異常判斷與誤動作。附帶一提，對發光二極體模組31的控制而言，常態的控制係為第三波形Cv3所示，亦即，能夠在正常識別(辨識)發光控制信號為低準位，而不觸及重置電壓Vreset，甚至能夠不觸及參考電壓值Vth以維持發光控制單元311、位址信號處理單元312以及位址燒錄單元313能夠在不進入休眠模式的狀態下持續地運作，以達到最佳的控制效能。換言之，可透過對電路參數、時脈的設計，調整兩週期之間的寬度，例如縮短寬度，配合快速放電電路，如此這樣的控制方式可兼具適用於串聯的燈數較多、發光控制信號為低準位電壓的快速辨識，又能夠維持不進入休眠模式的最佳控制效能。

請參見圖7A與圖7B所示，其係分別為本發明發光二極體燈之封裝結構第一實施例的透視圖與上視圖。上述任一發光二極體模組31,32,…,3n係封裝於封裝體70內形成所述封裝結構，包含所述驅動單元71與至少一發光二極體72(本實施例為R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)三個發光二極體，然不以此為限制)。 所述封裝結構更包含第一支架711、形成於第一支架711上的第一平台712、第二支架721以及形在於第二支架721上的第二平台722。驅動單元71設置於第一平台712上且透過打線方式電性連接第一平台712。發光二極體72設置於第二平台722上且透過打線方式電性連接第二平台722。驅動單元71電性連接發光 二極體72，例如驅動單元71以打線(bonding)的方式電性連接發光二極體72，進而對發光二極體72進行驅動控制。

請參見圖8A與圖8B所示，其係分別為本發明發光二極體燈之封裝結構第二實施例的透視圖與上視圖。相較於圖7A所示，圖8A所示的封裝結構係採表面黏著元件(surface mount device,SMD)型態，驅動單元71設置於第一焊板713上且透過打線方式電性連接第一焊板713，至少一發光二極體72(本實施例為R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)三個發光二極體，然不以此為限制)設置於第二焊板723上且透過打線方式電性連接第二焊板723。驅動單元71以打線的方式電性連接發光二極體72，進而對發光二極體72進行驅動控制。第一焊板713與第二焊板723設置在基板73上，並且第一焊板713透過在基板73上的導通孔填充導電材料(例如導電錫)而與基板73另一側的第一電極714形成電性連接；同樣地，第二焊板723透過在基板73上的導通孔填充導電材料(例如導電錫)而與基板73另一側的第二電極724形成電性連接。最後再以封裝體70進行封裝以實現上述任一發光二極體模組31,32,…,3n封裝結構的另一實施方式。

綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：

1、可實現在相同的線路架構下，可傳送發光驅動信號與供電電源至發光二極體燈串的功效。

2、可透過各發光二極體模組的快速放電電路，提供快速放電控制發光驅動信號快速地降低其電壓準位，以確保所有串聯的發光二極體皆能夠得到完整的發光控制。

3、有效地降低發光二極體模組中該些類比電路的耗電，同時兼顧維持發光二極體模組能正常的驅動運作。

4、發光二極體模組可採用點控的操作方式，亦可採用同步的操作方式，不僅可提高控制電路設計的彈性與便利性，同時能夠實現發光二極體燈具多樣化的燈光輸出效果與變化。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

Claims (13)

1. 一種載波控制之發光二極體燈，包含：至少一發光二極體；及一驅動單元，耦接該發光二極體，該驅動單元接收一載波發光信號控制該發光二極體進行發光，該驅動單元包含：一發光控制單元，根據該載波發光信號之發光命令內容用以驅動該發光二極體之發光行為；及一比較單元，接收一直流工作電力，且與一參考電壓值進行比較；其中，當該直流工作電力之電壓值大於該參考電壓值時，該比較單元根據該載波發光信號之發光命令內容輸出一第一控制信號，使該發光控制單元進入工作模式；當該直流工作電力之電壓值小於該參考電壓值時，該比較單元輸出一第二控制信號至該發光控制單元，使該發光控制單元進入休眠模式，其中該參考電壓值大於該驅動單元的一重置電壓值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元更包含：一位址信號處理單元，耦接該發光控制單元與該比較單元，且記憶一發光位址，該位址信號處理單元接收從該發光控制單元傳送的一位址信號進行比較，當該位址信號與該發光位址相符，該發光控制單元根據該載波發光信號之發光命令內容驅動該發光二極體發光；當該比較單元輸出該第二控制信號至該位址信號處理單元，使該位址信號處理單元進入休眠模式，直至接收到該第一控制信號後進入工作模式。
3. 如申請專利範圍第2項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元更包含：一位址燒錄單元，耦接該位址信號處理單元與該比較單元；其中該載波發光信號包含一燒錄啟動信號與一燒錄位址信號；當該位址燒錄單元接收到該燒錄啟動信號時，該位址燒錄單元根據該燒錄位址信號之燒錄命令內容將該發光位址寫入該位址信號處理單元內；當該比較單元輸出該第二控制信號至該位址燒錄單元，使該位址燒錄單元進入休眠模式，直至接收到該第一控制信號後進入工作模式。
4. 如申請專利範圍第3項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元更包含：一振盪器，耦接該發光控制單元、該位址信號處理單元、該位址燒錄單元以及該比較單元，其中當該比較單元輸出該第二控制信號給該振盪器時，該振盪器進入休眠模式停止振盪工作，直至接收到該第一控制信號後進入工作模式開始振盪工作並提供一振盪信號；當該振盪器於休眠模式停止振盪工作時，該發光控制單元、該位址信號處理單元以及該位址燒錄單元未接收到該振盪器所提供的該振盪信號而進入休眠模式。
5. 如申請專利範圍第1項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元更包含：一電流偵測單元，耦接該發光控制單元，其中該發光控制單元通過該電流偵測單元接收到該載波發光信號之發光命令內容後驅動該發光二極體之發光行為。
6. 如申請專利範圍第5項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元更包含：一放電單元，耦接該比較單元與該電流偵測單元；當該放電單元接收到該電流偵測單元傳送的該載波發光信號時，該放電單元開始對該直流工作電力進行放電。
7. 如申請專利範圍第1項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元更包含：一電力電容，耦接該發光控制單元、該比較單元以及該發光二極體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該至少一發光二極體與該驅動單元以表面黏著元件型態設置於一基板上；該驅動單元與該至少一發光二極體以打線方式電性連接，且封裝於一封裝體內。
9. 如申請專利範圍第1項所述之載波控制之發光二極體燈，其中該驅動單元電性連接地設置於一第一平台上，該至少一發光二極體電性連接地設置於一第二平台上；該驅動單元與該至少一發光二極體以打線方式電性連接，且封裝於一封裝體內。
10. 一種載波控制之發光二極體燈串，包含：一電源線；一控制器，耦接該電源線；及至少一發光二極體燈，該發光二極體燈係如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之該載波控制之發光二極體燈；該發光二極體燈通過該電源線耦接該控制器，且通過該電源線接收該控制器傳遞的該直流工作電力與該載波發光信號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之載波控制之發光二極體燈串，其中該控制器包含：一整流單元，耦接該電源線用以提供該直流工作電力；一開關，連接該電源線與該發光二極體燈；及一控制單元，耦接該整流單元與該開關，其中該控制單元控制該開關導通時，該直流工作電力通過該電源線形成對該發光二極體燈供電的供電迴路；其中，當該控制單元欲產生該載波發光信號時，該控制單元根據該載波發光信號之發光命令內容持續切換該開關的導通與截止，使該電源線之該直流工作電力形成複數脈波以組合成該載波發光信號，且通過該電源線傳送至該發光二極體燈。
12. 如申請專利範圍第11所述之載波控制之發光二極體燈串，其中該控制器更包含：一放電線路，耦接該電源線與該控制單元，當該開關截止時，該控制器驅動該放電線路接收該直流工作電力，且開始對該直流工作電力進行放電。
13. 如申請專利範圍第11所述之載波控制之發光二極體燈串，其中該控制器更包含：一電壓調整電容，耦接該電源線，當該開關截止時，該穩壓電容對該發光二極體燈提供該直流工作電力。