以交流供电的led光引擎及具有该led光引擎的集成电路与照明装置的制造方法
以交流供电的led光引擎及具有该led光引擎的集成电路与照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种W交流供电的L邸光引擎（li曲tengine),用W依据整流后的弦 波输入电压的电压准位，控制多个LED子阵列的点亮或焰灭的数量W及电流值的LED光引 擎，且特别是可W在整个调光范围的过程中，维持线电流波形为接近正弦波的良好波形，保 持几乎相同的高功率因数W及低总谐波失真（TotalHarmonicDistcxrtion，T皿），并平顺 地通过共享电流感测及调变单元，调亮或调暗外部L邸子阵列。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（LED)为主的照明装置，具有相对较长的寿命、较不易受到外在环境 的干扰影响且较不易受损，故已经逐渐成为照明设备的首选。
[000引技术上，LED需要直流驱动。因此，一般必须W全波或半波整流器将交流（AC)弦 波电压源整流为整流后的弦波电压源后，才可W用W驱动LED。在直流脉冲的每周期的初始 端与末端的低电压区段附近（又叫做空载期间），此时的输入电压尚无法克服发光二极管 的顺向电压降W驱动发光二极管。空载期间与导通角（comluctionangle)的加总构成整 流后的弦波输入电压的一个完整周期。空载期间越长，导通角越小，线电流越狭窄而无法相 似于线电压的波形，导致功率因数较低。
[0004] 传统的LED驱动器通常面临W下应用问题。第一个问题是传统的LED驱动器须 采用电磁干扰滤波器（EMIfilter)、桥式整流器、W及短寿命的功率因数修正器（power factorcorrector,PFC)等较为复杂、昂贵且寿命不长的驱动器电路。
[0005] 第二问题是在空载期间，没有电流通过发光二极管，造成照明设备的闪烁现象。第 =个问题是功率因数低落，通常发生在小功率功率因数修正器，其无法精确地检测出微弱 的回路电流W正确地修正交流输入电流波形为弦波波形时，功率因数修正器无法适当地维 持线电流W及与线电压的波形及相位一致，来达到高的功率因数。经常与低功率因数相提 并论的是高总谐波失真，交流输入电流波形中的非连续或跳跃点造成的高总谐波失真与空 载期间的存在相关。
[0006] 此外，传统切割相位调光（phase-cutdimming)的方式，通过切断线电流波形的前 缘或后缘导通角的双向可控娃调光元件调光方式虽然也可W达到调光效果，但会导致严重 的总谐波失真及功率因数的下降。
【发明内容】
[0007] 本发明是有关于一种W交流供电之L邸光引擎，可W根据整流后的弦波输入电压 的准位，控制多个L邸子阵列的点亮或焰灭的数量W及电流值，特别地，设及一种具有共享 电流感测及调变单元的W交流供电之L邸光引擎，可W调整外部L邸子阵列的亮暗，而不会 牺牲功率因数，且不会使得总谐波失真恶化。
[0008] 根据本发明一方面，公开一种W交流供电的LED光引擎，不需要使用传统的功率 因数修正器，兼具高功率因数及低总谐波失真。通过分而治之的策略，也即，将具有较大的 总顺向电压降的LED阵列分为具有较小的顺向电压降的数个L邸子阵列，使得整流后的弦 波输入电压依序克服各L邸子阵列。各L邸子阵列与常闭旁通开关并联，此常闭旁通开关 与开关控制器所并联，且根据电流检测信号在导通、调节及截止的=种开关状态切换，W维 持线电流为准正弦波形。不需功率因数修正器中笨重及昂贵的磁性元件、短寿命的电解电 容及造成电磁干扰的快速切换，所公开的W交流供电之L邸光引擎，具有成本效益、能源效 益W及新颖的L邸驱动设计，免除了驱动电路链中最弱的一环（短寿命的电解电容）且降 低总购买成本。所公开的W交流供电的L邸光引擎采用共享电流感测与调变单元，连接且 共享于多个开关控制器。各开关控制器的第一端及第二端比较一等比例缩小或原始的电流 检测信号，W及原始的或升高的参考电压，当等比例缩小或原始的电流检测信号低于原始 的或升高的参考电压（低于参考值），通过各开关控制器的第=端导通一对应的旁通开关， 当等比例缩小或原始的电流检测信号达到原始的或升高的参考电压（等于参考值），通过 各开关控制器的第=端导通对应的旁通开关开启及关闭，当等比例缩小或原始的电流检测 信号高于原始的或升高的参考电压（高于参考值），通过各开关控制器的第=端截止一对 应的旁通开关。
[0009] 根据本发明另一实施例，公开一种用于照明装置的集成电路，并详述将本发明公 开的任一实施例的W交流供电的L邸光引擎封胶于一种集成电路的可行性及可能性，W明 显减少元件数量及制造成本。
[0010] 根据本发明又一实施例，公开一种照明装置，W先前述所公开的W交流供电的LED 光引擎为基础。除了可用于传统的双向可控娃调光元件利用相位切割的方式调光，所公开 的W交流供电的L邸光引擎还可W为脉冲宽度调变形式、类比形式，或变阻器形式，搭配适 当的调光电路，调整通过L邸子阵列的平均电流，达到调光的效果。
【附图说明】
[0011] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图，作详 细说明，其中：
[0012] 图1绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎10的照明装置 1的方块图；
[0013] 图2绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎20的照明装置 2的方块图；
[0014] 图3绘示依据本发明一实施例中，当W交流供电的LED光引擎于一周期内点亮及 焰灭L邸子阵列时，LED电流与整流后的弦波输入电压两者的波形示意图；
[0015] 图4绘示依据本发明一实施例的集成电路的示意图，此集成电路具有如图1的W 交流供电的LED光引擎10;
[0016] 图5绘示出装载有如图1的W交流供电的LED光引擎10的照明装置1示意图；
[0017] 图6绘示出装载有W交流供电的LED光引擎30的照明装置6示意图；
[001引图7绘示依照本发明公开实施例中，照明装置的共享电流感测及调变单元16包括 脉冲宽度调变式调光、类比调光式，W及变阻器调光式（rheostat-dimming)的不同实施方 式的上位图。
[001引符号说明
[0020] AC;交流电压源
[0021] 1、2、3、4、5、6、7 ;照明装置
[0022] 10、20、30、40;LED光引擎
[0023] 100 ;整流器
[0024] 120、120' ；电流调节器 [00巧]S1、S2、S3 ;芳通开关
[0026] G1、G2、G3、G4;LED子阵列
[0027] 140、142、144、150、152、154、156 ;开关控制器
[0028] 16 ;共享电流感测及调变单元
[0029] t0、tl、t2、t3、t3'、t2'、tl'、t0' ；时间
[0030] A、B、C、D、E、F;脚位 [00引]12;集成电路
[0032] 14、15、114、215 ;开关控制器模组
[0033] Rl、R2、Rc、Rd、Rf;电阻
[0034] Ra、Ra1、Ra2、Ra3 ;闽极充电电阻 [003引化；电流侦测电阻
[0036] B0、B1、B2、B3 ;双载子接面电晶体
[0037] RX1、RX2、RX3 ;防猜位电阻
[00測 Rgl、Rg2、Rg3 ;限流电阻
[0039] 、r9、r11 ;闽极放电电阻
[0040] rO、r2、r4、r6、r8、rlO;分压电阻对
[0041] rl、r3、r5 ;分压电阻
[0042] Z1、Z2、Z3 ;电压猜制齐纳二极管
[0043] D1、D2、D3、D4 ;电荷保留二极管
[0044] X;并联调节器
[004引 Ml;电流调节开关
[0046] Cgl、Cg2、Cg3、Cg4 ;闪烁抑制电容
[0047] Cf;电容
[004引 Sp;PWM调光信号
[004引 Sa;类比调光信号
【具体实施方式】
[0050] 本发明的实施例将详细列举于下，所记载的优选实施例仅是W阐释及说明为目 的，并非用W限定本发明的范围。
[0051] 图1绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎10的照明装置 1的方块图。照明装置1由下往上点亮且由上往下焰灭外部LED子阵列G1、G2、G3、及G4， 且具有一共享电流感测及调变单元16来调整外部L邸子阵列G1~G4的亮暗。照明装置 1包括禪接于一交流电源的一整流器100、W交流供电的L邸光引擎10、一共享电流感测及 调变单元16,W及负载的多个外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)。
[0052] W交流供电的LED光引擎10禪接于整流器100W及外部LED子阵列佑1、G2、G3 及G4)之间，且具有一常闭的电流调节器120通过其高准位端禪接于整流器100并用W调 节最高电流准位（靠近整流后的弦波输入电压的峰值），除了最下游（级）的L邸子阵列 G4W外，多个常闭旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连接至一对应的L邸子阵列，且各常闭 旁通开关（S1、S2及S3)分别依据一对应的电流检测信号穿梭于S种开关状态；导通、调节 及截止。开关控制器模组14包括多个开关控制器（140、142及144)分别禪接于共享电流 感测及调变单元16及一对应的旁通开关，作为一回授网路W控制常闭旁通开关的=种开 关状态。电阻r0、r4及r8分别连接于共享电流感测及调变单元16的高准位端W及开关控 制器（140、142及144)的第一端。电阻r2、r6及rlO分别连接于开关控制器（140、142及 144)的第一端及第二端，多个电阻rO、r4及r8与多个电阻r2、r6及rlO搭配成对而形成 数个分压器，用W等比例缩小电流检测信号。在一实施例中，常闭旁通开关的配置也可W是 除了最上游（级）的L邸子阵列W外，分别并联连接至一对应的L邸子阵列。
[0053] 整流器100可W是但不限于一全波或半波整流器。各该常闭旁通开关S1、S2 及S3可W是但不限于是一增强型或一空乏型的n通道金属氧化物场效应电晶体（Metal OxideSemiconductorFieldEffectTransistor,M0S阳T)搭配一适当的开关控制器。各 该开关控制器140、142及144可W是但不限于一个双载子接面电晶体炬ipolar化nction Transistor,BJT)、并联调节器或光禪合器为主的闽极驱动电路用W控制常闭旁通开关的 =种开关状态。为了方便说明，开关控制器140、142及144,可W具有相同的参考电压Vkep W与等比例缩小电流检测信号作比较，但并非用W限定本发明。依据所检测到的共享电流 感测 及调变单元16两端的跨压与参考电压VcEP所比较的结果，分别支配常闭旁通开关S1、 S2及S3的=种开关状态。
[0054] 请交叉参考图1及3。为简化说明，忽略包括串联的电阻R1及R2的分压器造成的 影响，也即，电阻R1开路（具有无穷大的电阻值）且电阻R2短路（电阻值为零）。于第一 半周期中，整流后的弦波输入电压由0上升至其峰值。当输入电压（Vi)上升至仍低于最下 级（最下游）的LED子阵列G4的顺向压降时（0《Vi<Vw)，电路中无电流通过，此段期 间（0《t<t。）通常称为空载期间（deadtime)。当输入电压上升至（Vi)可W克服外部 LED子阵列G4但仍低于外部LED子阵列G3及G4的顺向电压降总和时Vi<V， 定电流II通过常闭电流调节器120通过下游的常闭旁通开关S1、常闭旁通开关S2、电流调 节的旁通开关S3及电流感测及调变单元16,W于t。^t<t1的期间，点亮外部L邸子阵 列G4。
[00巧]根据所设计的公式
)，定电流II通过开关控制器144而受到调节旁通开关S3的调节。当定电流II上升至 高于预设的电流准位
开关控制器144关闭旁通开关S3,使得定电流II下降至 .，
当定电流II下降至低于预设的电流准位 开关控制器144导通旁通开关 S3,使得定电流II上升至高3
换句话说，开关控制器144侦测到一等比例缩小且 等于参考电压的电流检测信号
使得旁通开关S3进入调节态W调 节流过下游的LED子阵列G4的LED电流为定电流II，此定电流II通过等比例缩小的共享 电流感测及调变单元16的阻值而设计
，其中R16为共享电流感测及调变单元 16的阻值。开关控制器142及140分别侦测到一个等比例缩小且低于参考电压的电流检测 信号
，使得常闭旁通开关S1及S2维 持在导通态W短路外部L邸子阵列G1及G2。电流调节器120通过一未绘示出电流侦测电 阻，侦测到低于参考电压的电流检测信号，维持于导通态并作为一常闭开关。
[0056] 当输入电压（Vi)上升至可W克服LED子阵列G3及G4但仍低于外部LED子阵列 G2、G3及G4 (Vg3+G4《Vi<VG2+G3+G4)的顺向电压降的总和时，于t<t2的期间，定电流 12点亮外部L邸子阵列G3及G4。开关控制器144侦测到一等比例缩小且高于参考电压的 电流检测信号
1，使得旁通开关S3维持在截止态，W释出L邸子阵列 G3。根据所设计的公式
定电流 12可W通过开关控制器142而受到旁通开关S2的调节。换句话说，开关控制器142侦测一 等比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
，使得旁通开关S2进入 调节态W调节流过下游的L邸子阵列G3及G4的LED电流为定电流12,此定电流12通过等 比例缩小的共享电流感测及调变单元16的阻值而设计
开关控制器140侦测到 一等比例缩小且低于参考电压的电流检测信号
使得常闭旁通开关 S1维持导通W短路外部L邸子阵列G1。电流调节器120通过一未绘示出的电流侦测电阻， 侦测到一低于参考电压的电流检测信号而维持导通态，W作为一常闭开关。
[0057] 当输入电压上升至（Vi)可W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的和，但 仍低于外部LED子阵列G1、G2、G3及G4 (Vg2+G3+G4《Vi<VU+G2+G3+G4)的顺向电压降的总和， 定电流13于t<13的期间，点亮外部L邸子阵列G2、G3及G4。根据所设计的公式
I，定电流13可W通过开关控制 器140而受到旁通开关S1的调节。换句话说，开关控制器140侦测到一等比例缩小且等于参 考电压的电流检测信号
使得旁通开关S1进入调节态而调节流过下 游的L邸子阵列G2、G3及G4的L邸电流为定电流13,此定电流13通过等比例缩小的共享电 流感测及调变单元16的阻值而设计
，开关控制器142及144分别侦测到一等比例 缩小且高于参考电压的电流检测信号
)，使得旁通开关S2及S3维持在截止态，W释出外部L邸子阵列G2及G3。电流调节器120 通过未绘示出的电流侦测电阻，侦测到一低于参考电压的电流检测信号，维持在导通态并 作为一常闭开关。
[0058] 当输入电压（vU上升至足W克服所有的外部LED子阵列G1、G2、G3及G4的顺 向电压降的总和Vi)，于tt<t3,的期间，在整流后的弦波输入电压的峰 值的附近，利用电流调节器120中未绘示出的电流侦测电阻所设计的定电流14点亮所有 的外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4。前述的定电流准位的大小依据所预设而排序决定为
使得一启动的旁通开关的下游旁通开关被停 用，上述关系在电阻值的排序为rlO>r6 >r2,且假设电阻值r8 =r4 =rO的条件下所成 立的。W此方式，W交流供电的L邸光引擎10由下往上点亮各个外部的L邸子阵列。
[0059] 在第二半周期中，整流后的弦波输入电压由峰值下降至0。当输入电压（Vi)下降 至仍足W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降总和但低于所有外部L邸子阵列G1、 G2、G3及G4的顺向电压降的总和（Vg2+G3+G4《vi<VG1+G2+G3+G4)，开关控制器140侦测到一等 比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
使得旁通开关S1进入调 节态，W于《t< 的期间，调节流过下游的LED子阵列G2、G3及G4的LED电流为预 设的定电流13。开关控制器142及144分别侦测到一等比例缩小且高于参考电压的电流检 测信号
使得旁通开关S2及S3维持 在截止态，释出外部L邸子阵列G2及G3。电流调节器120通过未绘示出的电流侦测电阻， 侦测到一低于参考电压的电流检测信号而维持导通态，作为一常闭开关。
[0060] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服L邸子阵列G3及G4的顺向电压降之和，但低 于外部LED子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和Vi<Ve2+e3+e4)，开关控制器144 侦测到一等比例缩小且高于参考电压的电流检测信号
使得旁通 开关S3维持在截止态，W于t2,《t<V的期间，释出外部L邸子阵列G3。开关控制器142 侦测到一等比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
使得旁通开 关S2进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G3及G4的LED电流为预设的定电流12。 开关控制器140侦测到一等比例缩小且低于参考电压的电流检测信号
)，使得常闭旁通开关S1回到导通态，W短路外部L邸子阵列G1。电流调节器120通过一未 绘示出的电流侦测电阻，侦测到一低于参考电压的电流检测信号，而维持导通态并作为一 常闭开关。
[0061] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服外部LED子阵列G4的顺向电压降，但低于外 部LED子阵列G3及G4的顺向电压降的总和Vi<V，开关控制器144侦测到一 等比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
，使得旁通开关S3进入 调节态W于V《t<V的期间，调节流过下游的L邸子阵列G4的LED电流为预设的定电 流II。开关控制器140及142分别侦测到一等比例缩小且低于参考电压的电流检测信号
，使得常闭旁通开关S1及S2回到导 通态W短路外部L邸子阵列G1及G2。电流调节器120通过一未绘示出的电流侦测电阻侦 测到一低于参考电压的电流检测信号，而维持导通态并作为一常闭开关。W此方式，W交流 供电的L邸光引擎10由上而下逐级焰灭外部L邸子阵列，直到外部L邸子阵列G1、G2、G3 及G4皆焰灭。前述W交流供电的L邸光引擎10所调控的定电流准位数量，等同于旁通开 关及开关控制器的数量，可于性能与成本之间的考虑作折衷而被任意选定W由AC交流线 电压源中提取准弦波线电流波形。
[0062] 图2绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎20的照明装置 2的方块图，照明装置2由下往上点亮且由上往下焰灭外部L邸子阵列G1~G4,且装载有 共享电流感测及调变单元16来调整外部L邸子阵列G1~G4的亮暗。照明装置2包括一 整流器100禪接于一交流电源、W交流供电的L邸光引擎20、共享电流感测及调变单元16 W及负载有多个外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)。
[0063] W交流供电的LED光引擎20禪接于整流器100及外部LED子阵列（G1、G2、G3及 G4)之间，且具有一常闭电流调节器（例如是电流调节开关S0)，通过其高准位端禪接于整 流器100,用W调节靠近整流后的弦波输入电压峰值的最高的LED电流准位，除了最下级 (游）的L邸子阵列G4之外，多个常闭旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连接一对应的LED 子阵列，且根据一对应的电流检测信号切换于=种开关状态。开关控制器模组15具有多个 开关控制器（150、152、154及156)分别禪接于共享电流感测及调变单元16及对应的电流 调节开关或旁通开关，作为一回授电路W控制对应的电流调节开关或旁通开关的=种开关 状态。多个防猜位电阻Rxl、Rx2及Rx3,连接于共享电流感测及调变单元16的高准位端W 及开关控制器（140、142及144)的第一端，可W避免共享电流感测及调变单元16两端的端 电压被猜制在一较低的参考电压准位，W避免错过较高的电流调节准位。
[0064] 在图2中，常闭旁通开关SI、S2及S3W及开关控制器150、152、154及156可与 图1中所示的对应元件相同。开关控制器150、152、154及156根据所侦测到跨于共享电流 感测及调变单元16两端的电压，分别控制电流调节开关SOW及常闭旁通开关S1、S2及S3 的=种开关状态，为了简化说明，假设开关控制器150、152、154及156具有相同的参考电压 Vcw，但并不作限制。通过一选择性设置的齐纳二极管Zdl、Zd2及Zd3,连接下级的开关控 制器的第一端至上级的开关控制器的第二端，可W得到等比例放大的参考电压。等比例放 大的参考电压用来与电流检测信号作比较，W达到非整数倍的放大倍率是可行的，且具有 下列的排序；Vl5〇A,REF-4VREF+Vzdl+Vzd2+Vzd3〉V152A,REF- 3乂REF+Vzd2+Vzd3〉V154A,REF- 2乂REF+Vzd3 >Vl日日A,KEF=Vkef，其中Vzdl、Vzd2及VZd3为选择性设置的齐纳二极管Zdl、Zd2及Zd3的崩溃 电压。
[0065] 请交叉参考图2及3。于第一半周期中，整流后的弦波输入电压由0上升至其峰 值。当输入电压（Vi)上升至仍低于最下游的LED子阵列G4的顺向电压降（0《Vi<Vc4) 时，电路中无电流通过，于此0《t<t。的期间称为空载期间。当输入电压（vU上升至可 W克服外部L邸子阵列G4的顺向电压降，但仍低于 外部L邸子阵列G3及G4的顺向电压降 的总和时（八4《Vi<V，于t<t1的期间，定电流II点亮外部LED子阵列G4。
[0066] 根据所设计的公式11XR16 =VcEP(也即，= %^ )，定电流n可W通过开关控 Klo 制器156而受到旁通开关S3的调节。换句话说，开关控制器156侦测到一等于参考电压的 电流检测信号（IIXR16 =Vkep)，使得旁通开关S3进入调节态W调节流过下游的L邸子阵 列G4的LED电流为定电流II，此定电流II是由共享电流感测及调变单元的电阻值R16所 预设（八)。开关控制器154、152及150分别侦测到一低于参考电压的电流检测信 Kio 号（I1XR16 =V腳< 2V邸F+Vzd3< 3V邸F+Vzd2+Vzd3< 4V邸F+Vzdi+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关soW及常闭旁通开关S1及S2维持在导通态，W短路外部L邸子阵列G1及G2。
[0067] 当输入电压（Vi)上升至可W克服L邸子阵列G3及G4的顺向电压降之和，但仍 低于外部LED子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和Vi<V，于t < t2的期间，定电流12点亮外部LED子阵列G3及G4。开关控制器156侦测到一高于参考 电压的电流检测信号（12XR16 >Vkep)，使得旁通开关S3维持在截止态，W释出外部L邸子 阵列G3。根据所设计的公式I2XR16 = 2VKEP+Vzd3(也即
，定电流12可 通过开关控制器154而受到旁通开关S2的调节。换句话说，开关控制器154侦测到一等于 参考电压的电流检测信号（I2XR16 = 2VcEP+Vzd3)，使得旁通开关S2进入调节态W调节流过 下游的LED子阵列G3及G的LED电流为定电流12,定电流12是由两倍的参考电压2Vke加 上选择性设置的齐纳二极管的崩溃电压Vzd3所预设
开关控制器150 及152分别侦测到一低于参考电压的电流检测信号（I2XR16 = 2VEEF+Vzd3< 3VKEF+Vzd2+Vzd3 < 4Vcw+Vzdi+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关SO及常闭旁通开关SI维持导通，w短路外部LED 子阵列G1。
[0068] 当输入电压（Vi)上升至可W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降之和，但 仍低于外部LED子阵列G1、G2、G3及G4的顺向电压降的总和（V(；2+g3+g4《vi<V…C2+G3+G4)，于 t< 13的期间，定电流13点亮外部L邸子阵列G2、G3及G4。根据所设计的公式13XR16 =3VKEP+Vzd2+Vzd3(也即
I，定电流口可W通过开关控制器152而受 到旁通开关S1的调节。换句话说，开关控制器152侦测到一等于参考电压的电流检测信号 (13XR16 = 3V+Vzd2+Vzd3)，使得旁通开关S1进入调节态W调节流过下游的LED子阵列G2、 G3及G4的LED电流为定电流13,此定电流13是受到S倍的参考电压3Vkep加上选择性设置 的齐纳二极管Vzd2及Vzd3的崩溃电压所预巧
，开关控制器156及 154分别侦测到一高于参考电压的电流检测信号（UXRie= 3VcEP+Vzd2+Vzd3> 2VKEP+Vzd3>Vkep)，使得旁通开关S2及S3维持在截止态，释出外部L邸子阵列G2及G3。开关控制器150 侦测到一低于参考电压的电流检测信号（UXRie= 3VKEP+Vzd2+Vzd3< 4VKEP+Vzdl+Vzd2+Vzd3)， 使得电流调节开关so维持在导通态并作为一常闭开关。
[0069] 当输入电压（Vi)上升至克服所有外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4的顺向电压降之 和（Vgi+g2+g3+g4《Vi)，于1t< 13,的期间，定电流14点亮所有的外部LED子阵列G1、G2、G3 及G4。根据所设计的公式14XR16 = 4VEEF+Vzdi+Vzd2+Vzd3 (也即，
)，定电流14是通过开关控制器150而受到电流调节开关SO的调节。换句话说，开关控制器 150侦测到一等于参考电压的电流检测信号（I4XR16 = 4VKEP++Vzdi+Vzd2+Vzd3)，使得电流调 节开关SO进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G1、G2、G3及G4的LED电流为定电流 14,此定电流14是通过四倍的参考电压加上选择性设置的齐纳二极管Vzdi、Vzd2及Vzd3 的崩溃电压之和所预巧
。开关控制器152、154及156分别 侦测到一高于参考电压的电流检测信号（I4XR16 = 4VKEP+Vzdl+Vzd2+Vzd3> 3VKEP+Vzd2+Vzd3> 2VKEF+Vzd3>Vkef)，使得旁通开关SI、S2及S3维持在截止态，w释出外部LED子阵列Gl、G2 及G3。W此方式，W交流供电的L邸光引擎20由下往上点亮各个外部L邸子阵列。
[0070] 在第二半周期中，整流后的弦波输入电压由峰值下降至0。当输入电压（Vi)下降 至仍足W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和，但低于外部L邸子阵列G1、 G2、G3及G4的顺向电压降的总和（Vg2+G3+G4《Vi<VU+G2+G3+G4)，开关控制器1日2侦测到一等 于参考电压的电流检测信号（I3XR16 = 3VKw+Vzd2+Vzd3)，使得于V《t< *21的期间，旁 通开关S1进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G2、G3及G4的LED电流为预设的定 电流13。开关控制器154及156分别侦测到一高于参考电压的电流检测信号（I3XR16 = 3VKEF+Vzd2+Vzd3> 2VKEF+Vzd3>Vkef)，使得旁通开关S2及S3维持在截止态，W释出外部LED 子阵列G2及G3。开关控制器150侦测到一低于参考电压的电流检测信号（I3XR16 = 3VKEF+Vzd2+Vzd3< 4VKEF+Vzdl+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关SO维持在导通态并作为一常闭开 关。
[0071] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服L邸子阵列G3及G4的顺向电压降的总和，但 低于外部LED子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和（V(；3+(；4《vi<V(；2+(；3+(：4)，开关控制器 156侦测到一高于参考电压的电流检测信号（I2XR16 >Vkep)，使得于V《t<V的期间， 旁通开关S3维持在截止态，W释出L邸子阵列G3。开关控制器154侦测到一等于参考电 压的电流检测信号（I2XR16 = 2VKEP+Vzd3)，使得旁通开关S2进入调节态W调节流过下游的 L邸子阵列G3及G4的L邸电流为预设的定电流12。开关控制器150及152分别侦测到一低 于参考电压的电流检测信号（I2XR16 = 2V腳+Vzd3< 3VKEF+Vzd2+Vzd3< 4VKEF+Vzdl+Vzd2+Vzd3)， 使得电流调节开关SO维持导通，且常闭旁通开关SI回到导通态，W短路外部L邸子阵列 Glo
[0072] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服L邸子阵列G4的顺向电压降，但低于外部 LED子阵列G3及G4的顺向电压降的总和Vi < V，开关控制器156侦测到一等 于参考电压的电流检测信号（I1XR16 = Vcep)，使得于V《t< V的期间，旁通开关S3 进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G4的LED电流为预设的定电流II。开关控制器 150、152及154分别侦测到一低于参考电压的电流检测信号（I1XR16 = Veef< 2VKEF+Vzd3 < 3V+Vzd2+Vzd3< 4VKEF+Vzdl+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关SO维持导通，且常闭旁通开关SI 及S2回到导通态，W短路外部L邸子阵列G1及G2。
[0073]W此方式，W交流供电的L邸光引擎20由上而下逐级焰灭各个外部L邸子阵列直 到所有的外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4皆被焰灭。前述W交流供电的L邸光引擎10所 调控的定电流准位数量，等同于为旁通开关及开关控制器的数量，可于性能与成本之间的 考虑作折衷而被任意选定，W由AC交流线电压源中提取准弦波线电流波形。值得一提的 是，W交流供电的LED光引擎10及20可W通过改变共享电流感测及调变单元16的电阻值 R16(未绘示出），等比例地调亮或调暗各个外部的L邸子阵列。并且，在整个调光区段范围 内，保持良好的准正弦的线电流波形W及维持几乎相同高的功率因数及相同低的总谐波失 真。
[0074]W此方式，受控于开关控制器150的电流调节开关S0,可W与图1的电流调节器 120相互替换，并应用于本发明所述的任一实施例中。电流调节开关SO及电流调节器120 主要的差异在于；电流调节开关SO与旁通开关S1、S2及S3 -同作用，分别调节最高准位的 电流14、电流13、电流12及电流II，使得电流14、电流13、电流12及电流II彼此成比例； 相对地，电流调节器120独自调节电流14,使得最高准位的电流14与较低准位的电流13、 电流12及电流II可能不成比例。
[0075] 图4绘示根据本发明一实施例的集成电路的示意图，此集成电路具有如图1的W 交流供电的LED光引擎10。如图4所示，集成电路12具有六个脚位A、B、C、D、E及F，S个 旁通开关S1、S2及S3,W及S个开关控制器140、142及144。共享电流感测及调变单元16 设置于集成电路12之外，使得照明装置的电路设计者，可编程通过L邸子阵列的电流准位。
[0076] 集成电路12的脚位A禪接于电流调节器120的低准位端、LED子阵列G1的阳极， W及旁通开关S1的第S端，脚位B禪接于分压器（串联电阻R1及R2的节点）的输出端、 电阻r2、r6及rlO的低准位端，W及开关控制器140、142及144的第二端，脚位C禪接于旁 通开关S1的第二端、L邸子阵列G1的阴极W及L邸子阵列G2的阳极，脚位D禪接于旁通开 关S2的第二端、旁通开关S3的第S端、LED子阵列G2的阴极，W及LED子阵列G3的阳极， 脚位E禪接于旁通开关S3的第二端、L邸子阵列G3的阴极，W及L邸子阵列G4的阳极，且 脚位F禪接于电阻rO、r4及r8的高准位端、共享电流感测及调变单元16的高准位端W及 L邸子阵列G4的阴极。
[0077] 在此实施例中，如图1所示的W交流供电的LED光引擎10封胶于集成电路12中。 当然，依照本发明实施例的精神范围内，任何形式的W交流供电的LED光引擎均可被封胶 w形成集成电路，w明显地减少元件数量，达到较为精简的电路设计。此外，可w依据实施 时的需求，串联多个相同类型的集成电路W扩充额定电压，或者，并联多个相同类型的集成 电路W扩充额定电流。
[007引图5绘示出装载有如 图1的W交流供电的LED光引擎10的照明装置1示意图，其 中，W交流供电的LED光引擎10禪接于整流器100及外部LED子阵列佑1、G2、G3及G4)。
[0079] 照明装置5包括一禪接于交流电源的整流器100、W交流供电的L邸光引擎10、多 个外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)，W及一共享电流感测及调变单元16。W交流供电的 L邸光引擎10包括一常闭的电流调节器120、数个常闭旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连 接一对应的L邸子阵列（除最下游的L邸子阵列G4之外）且根据对应的电流检测信号切 换于=种开关状态。开关控制器模组114具有多个开关控制器B1、B2及B3分别禪接于共 享电流感测及调变单元16及一对应的旁通开关，作为一回授网路并控制旁通开关的=种 开关状态。各该常闭旁通开关S1、S2及S3空乏型n通道金氧半场效应电晶体（M0SFET)搭 配一适当的开关控制器。各该开关控制器是一个双载子接面电晶体为主的闽极驱动电路， 包括一对应的闽极放电电阻（r7、r9及rll)，用W导通一对应的旁通开关（S1、S2及S3)，W 及一对应的电压比较双载子接面电晶体炬1、B2、B3)，一对应的分压电阻对（rO及r2江4及 r6 ;W及r8及rlO)，一对应的分压电阻（rl、r3及巧），W及一对应的电压猜制齐纳二极管 狂1、Z2及Z3)，用W截止一对应的旁通开关（S1、S2及S3)，W控制S种开关状态。
[0080] 在图5中，分压电阻对的第一部分（r0、r4及r8)是连接于共享电流感测及调变单 元16的高准位端，W及电压比较双载子接面电晶体炬1、B2及B3)的基极。分压电阻对的 第二部分（r2、r6及rlO)可W连接于电压比较双载子接面电晶体炬1、B2及B3)的基极与 地端之间，或者连接于电压比较双载子接面电晶体炬1、B2及B3)的基极与射极之间，如图 1所示。
[0081] 在此实施例中，常闭电流调节器120包括一电流调节开关Ml(增强型n通道 M0SFET)、一闽极充电电阻Ra、一电压比较双载子接面电晶体B0,W及一电流侦测电阻化。 电流调节开关Ml的汲极禪接于整流器100 (闽极充电电阻Ra的高准位端），其闽极禪接于 闽极充电电阻Ra的低准位端（电压比较双载子接面电晶体B0的集极），且其源极禪接于电 流侦测电阻Rb的高准位端（电压比较双载子接面电晶体B的基极）。
[008引显然地，空乏型n通道M0S阳T实质上是一常闭开关。当照明装置5W随机方式通 电后，仅有电流调节开关Ml需要被初始化来形成常闭开关。更进一步来说，在初始状态，一 旦整流后的弦波输入电压可W克服最下游的L邸子阵列G4的顺向电压降，通过一对应的闽 极充电电阻Ra，电流调节开关M的闽源极间的内部电容可队陕速地充电至高于其阀值电压 准位，使得其通道导通而形成常闭开关。
[0083]依据施加于闽源极间的电压及一负值的阀值电压Vth的比较结果，当一对应 的低于参考电压的电流检测信号使得对应的电压比较双载子接面电晶体截止，通过一对应 的闽极放电电阻使得空乏型n通道的M0SFET的闽源极间的内部电容放电而操作于导通态 (\s>VJ;当一对应的等于参考电压的电流检测信号截止及导通对应的电压比较双载子 接面电晶体，通过一对应的闽极放电电阻、一对应的电压比较双载子接面电晶体、一对应的 分压电阻，及一对应的电压猜制齐纳二极管，空乏型n通道的M0SFET的闽源极间的内部电 容放电及充电而操作于调节态（\s=Vth);当一对应的高于参考电压的电流检测信号导通 一对应的电压比较双载子接面电晶体，通过一对应的电压比较双载子接面电晶体、一对应 的分压电阻，及一对应的电压猜制齐纳二极管，空乏型n通道的MOSFET的闽源极间的内部 电容充电而使其操作于截止态（\s<Vth)。据此，除了常闭电流调节开关Ml不具有截止态， 所有的常闭旁通开关S1、S2及S3可W切换于=种开关状态。
[0084] 分压器包括串联的电阻R1及R2,用W产生一等比例缩小的所取样的整流后的弦 波输入电压（
至电压比较双载子接面电晶体B1、B2及B3的射极，使得等比例缩 小电流检测信号可W与加上此等比例缩小的所取样的整流后的弦波输入电压的参考电压 值（也即，
作比较，而不是与一个固定的参考电压Vkep作比较，W更进一步 地使得阶梯电流波型更为平滑，而更近似于一正弦波型，而达到优选的功率因数W及较低 的总谐波失真。于此实施例中，闪烁抑制电容（Cgl、Cg2、C的及Cg4)，并联禪接于一对应的 LED子阵列，W作为供应LED电流的辅助电源，对应的电荷保留二极管值1、D2、D3及D4)， 禪接于对应的常闭旁通开关及对应的闪烁抑制电容之间，用W防止电容电荷受到非预期的 电路元件消耗，而不是由一对应的LED子阵列所消耗，可改善闪烁情况而不会损害高的功 率因数或恶化总谐波失真的情况，因为各个闪烁抑制电容仅会充电至一对应的L邸子阵列 的顺向电压降，而不会制造一个更高的电压屏障让整流后的弦波输入电压去克服。前述的 闪烁抑制电容，可应用于本发明任一实施例中，并且，其可W-个寿命较短的电解电容来实 现，或优选地，W寿命较长的MXN矩阵非电解电容（例如是陶瓷电容、粗质电容或固态电 容）来对等实现，其中M为列的数目，N为行的数目，此两者分别与电压额定与电流额定有 关。
[0085] 图6绘示依照本发明一实施例的照明装置6的示意图，照明装置6装载有W交流 供电的L邸光引擎30。照明装置6包括一禪接于交流电源的整流器100、W交流供电的LED 光引擎30、一串外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)，W及一共享电流感测及调变单元16用 W提供电流检测信号。W交流供电的L邸光引擎30包括一常闭电流调节器120'、常闭旁通 开关（S1、S2及S3)W及具有多个开关控制器炬1、B2及B3)的开关控制器模组215。常闭 旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连接于一对应的L邸子阵列（除了最下游的L邸子阵列 G4)并根据对应的电流检测信号切换于S种开关状态，开关控制器炬1、B2及B3)分别禪接 于共享电流感测及调变单元16及一对应的旁通开关，作为一回授网路W控制=种开关状 态。
[0086] 各该常闭旁通开关S1、S2及S3为增强型n通道M0S阳T搭配一适当的开关控制 器。闽极充电电阻（Ra、Ral、Ra2及Ra3)用W电流调节器120W及旁通开关S1、S2及S3的 闽源极间的内部电容充电至达到其阀值电压，W于照明装置6W随机方式通电后，初始化 为常闭开关。初始化的流程可W由图5的说明了解，于此将不再寶述。各该开关控制器为 一双载子接面电晶体为主的闽极驱动电路，包括一对应的闽极充电电阻巧al、Ra2及Ra3)， 用W导通一对应的旁通开关（S1、S2及S3)W及一对应的电压比较装置（双载子接面电晶 体B1、B2及B3搭配选择性设置的齐纳二极管Zdl及Zd2)、一对应的防猜位电阻（Rxl、Rx2 及Rx3)、一对应的限流电阻巧gl、Rg2及Rg3)，W及一对应的闽极放电二极管值gl、Dg2及 D的），用W截止一对应的旁通开关（S1、S2及S3)，藉W控制S种开关状态。于此实施例中， 常闭电流调节器120'包括一电流调节开关Ml(增强型n通道MOSFET)、一闽极充电电阻Ra、 一并联调节器X，W及电流侦测电阻Rx。可W清楚地了解，于本发明的实施例中作为电压比 较的双载子接面电晶体B与并联调节器X，可W互相替换。
[0087]依据施加于闽源极间的电压及一正值的阀值电压Vth的比较结果，当一对应 的低于参考电压的电流检测信号截止一对应的电压比较双载子接面电晶体，通过一对应的 闽极充电电阻，增强型n通道M0SFET的闽源极间的内部电容充电而使其操作于导通态 >Vth);当一对应的等于参考电压的电流检测信号截止并导通一对应的电压比较双载子接 面电晶体，通过对应的闽极充电电阻、对应的电压比较装置、对应的防猜位电阻、对应的限 流电阻，化及对应的闽极放电二极管，增强型n通道M0SFET的闽源极间的内部电容充电及 放电，使之操作于调节态（Vcs=Vj;当对应的高于参考电压的电流检测信号导通对应的 电压比较双载子接面电晶体，通过对应的电压比较装置、对应的防猜位电阻、对应的限流电 阻，化及对应的闽极放电二极管，增强型n通道M0SFET的闽源极间的内部电容放电，使之操 作于截止态（\s<Vth)。据此，所有的常闭旁通开关S1、S2及S3将切换于=种开关状态 (除了常闭电流调节开关Ml不具有截止态）。
[0088] 包括串联的电阻R1及R2的分压器，用W产生一等比例缩小的所取样的整流后的 弦波输入电压
至最下游的电压比较双载子接面电晶体B3的射极，使得等比例 缩小的电流检测信号可W加上此等比例缩小的所取样的整流后的弦波输入电压的参考电 压值（也即
作比 较，而不是与一个固定的参考电压（VKEP、2VKEP+Vzd2及3VKEP+Vzdl+Vzd2)作比较，W更进一步地 使得阶梯电流波型更为平滑，而更近似于一正弦波型，而达到优选的功率因数W及较低的 总谐波失真。闪烁抑制电容（Cgl、Cg2、Cg3及Cg4)W及对应的电荷保留二极管值1、D2、D3 及D4)与图5中对应的元件相同，容此不再寶述。
[0089] 图7绘示依照本发明公开实施例中，照明装置的共享电流感测及调变单元16包括 脉冲宽度调变式调光、类比调光式，W及变阻器调光式（rheostat-dimming)的不同实施方 式的上位图。为简化说明，忽略分压器（串联的电阻R1及R2)，并假设L邸光引擎10应用 一系列的分压器。
[0090]W脉冲宽度调变的方式调光（PWM-dimming)的机制中，共享电流感测及调变单元 16可包括一固定电阻Rc(提供开关控制器一电流检测信号）、另一固定电阻Rd(叠加一等 比例缩小的类比调光信号于电流检测信号上）、一电压缓冲器（防止萃取出的类比调光信 号受到负载效应的影响），W及一RC低通滤波器（由输入的PWM调光信号萃取出平均电 压）。令PWM调变、等比例缩小的电流检测信号与参考电压VcEP相等，可W得到W下的条件 式：其中Va?是由输入的PWM调光信号萃 '
一 取出的平均电压，其正比于PWM信号的占空比（化tyratio)。通过调变PWM的占空比，当平 均电压Vave上升时，电流II、12及13将会下降，流过外部LED子阵列G1、G2、G3及G4的平 均电流可W对应地受到调控而改变发出的光强度，使得照明装置可W受到PWM调光信号作 调光。
[0091] W类比信号调光的机制中，共享电流感测及调变单元16可W包括一电阻Rc(阻值 固定）及一电阻Rd(阻值固定）。电压缓冲器W及低通滤波器于此实施例中皆为冗余而不 需要设置。令类比调变、等比例缩小的电流检测信号W及参考电压Vkep相等，可W得到W下 条件式
，其中Vamux:是输入的类比调光 信号的准位。类比调光信号准位Vamux：的上升会使电流11、1 2及口下降，通过调控所输入 的类比调光信号的准位，流过外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4的平均电流可W对应地受到 调控，使所发出的光也可W受到调控，使得照明装置可W受到类比调光信号作调光。
[009引W变阻器（rheostat)作调光的机制中，共享电流感测及调变单元16可W仅包括 一变阻器Rc。在此实施例中，阻值固定的电阻Rd、电压缓冲器W及RC低通滤波器皆为冗 于而不需要设置。令变阻器调变、等比例缩小电流检测信号W及参考电压Vcw相等，可W 得到W下条件式
其中Rc为变 阻器的电阻值。当变阻器的电阻值上升时，电流II、12及13会下降，通过调控可变的电阻 值Rc，流过外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4的平均电流可W对应地受到调控而改变发出 的光强度，使得照明装置可W受到变阻器作调光。在实施例中，共享电流感测及调变单元 16可W仅包括如前述的具有可变电阻值的单一个变阻器之外，也可W使用一系列电子或机 械开关调控串联的、并联的、或混合的多个电流检测电阻达到相似的效果。综上所述，依据 本发明的前述优选的实施例所提出的L邸照明装置可W依据整流后的弦波输入电压，控制 L邸子阵列的点亮及焰灭的数量，W及通过L邸子阵列的电流，W达到高的功率因数及低 的总谐波失真。若进一步装配有本发明的实施例所公开的选择性设置的闪烁抑制电容，所 公开的W交流供电的LED光引擎可W在维持几乎相同的高功率因数W及低总谐波失真的 情况下改善闪烁现象，而不造成任何性能参数的恶化。此外，除了传统W双向可控娃调光 (TRIAC-dimmable)利用相位切割的方式作调光，本发明的实施例所公开的W交流供电的 L邸光引擎还可W支援PWM调光、类比调光W及可变电阻器调光，使得调光应用的范围更加 广泛。
[0093] 依上述内容已描述了本发明的原理、优选实施例W及操作模式。然而，本发明不应 被理解成受限于讨论过的特定实施例。相反地，W上所描述的实施例应该被视为例示而非 限制，并且应该要体认为在不脱离W下申请专利范围所定义的本发明范围的情况之下，本 领域技术人员可对该些实施例做出变化。
【主权项】
1. 一种以交流供电的LED光引擎，耦接于整流器及多个外部LED子阵列之间，该LED光 引擎包括： 多个常闭旁通开关，除了最上游或最下游的LED子阵列，分别并联连接对应的LED子阵 列并且在导通、调节及截止的三种开关状态下切换； 常闭电流调节器，耦接于所述常闭旁通开关及所述外部LED子阵列，用以调节外部交 流电压的接近波峰的最高的LED电流准位； 多个开关控制器，各个该开关控制器分别具有第一端、第二端及第三端；以及 共享电流感测及调变单元，通过多个对应的电阻连接于各该开关控制器的所述第一 端，各个该开关控制器的所述第一端及所述第二端分别比较等比例缩小的电流检测信号以 及原始的参考电压，或比较原始的电流检测信号以及升高的参考电压，当该等比例缩小的 电流检测信号低于该原始的参考电压，或该原始的电流检测信号低于该升高的参考电压 时，通过各开关控制器的所述第三端导通所述常闭旁通开关中对应的常闭旁通开关，当该 等比例缩小的电流检测信号达到该原始的参考电压，或该原始的电流检测信号达到该升高 的参考电压时，通过各开关控制器的所述第三端导通所述对应的旁通开关开启及关闭，当 该等比例缩小的电流检测信号高于该原始的参考电压，或该原始的电流检测信号高于该升 高的参考电压时，通过各开关控制器的该第三端截止所述对应的旁通开关，其中，所述第一 端通过所述对应的电阻彼此共接，所述原始的电流检测信号是由所述共享电流感测及调变 单元所提供，所述等比例缩小的电流检测信号是所述原始的电流检测信号经过所述对应的 电阻分压而得，所述原始的参考电压是各该开关控制器的参考电压，所述升高的参考电压 是各个所述开关控制器的所述参考电压的叠加。2. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述开关控制器的所述第二端 彼此共同连接，且分别连接于所述共享电流感测及调变单元，以及各个所述开关控制器的 所述第一端的所述对应的电阻分别是多个分压电阻对的一部分。3. 如权利要求2所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述分压电阻对的另一部分分 别连接于所述开关控制器的所述第一端和地端，或者分别连接于所述开关控制器的所述第 一端及所述开关控制器的所述第二端，所述等比例缩小的电流检测信号是所述原始的电流 检测信号经过所述分压电阻对分压而获得的。4. 如权利要求2所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述分压电阻对包括至少一个 第一分压电阻对，该第一分压电阻对用以缩小所述原始的电流检测信号作为第一等比例缩 小的电流检测信号；以及第二分压电阻对，该第二分压电阻对用以缩小所述原始的电流检 测信号作为第二等比例缩小的电流检测信号，且其中所述第一等比例缩小的电流检测信号 大于所述第二等比例缩小的电流检测信号，且其中所述开关控制器是双载子接面电晶体并 联调节器，包括第一开关控制器及第二开关控制器，该第一开关控制器比较所述第一等比 例缩小的电流检测信号及所述原始的参考电压，且该第二开关控制器比较所述第二等比例 缩小的电流检测信号及所述原始的参考电压。5. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，连接于所述共享电流感测及调 变单元及所述开关控制器的所述第一端的所述对应的电阻为防箝位电阻，且所述开关控制 器中当级的开关控制器的第二端连接于下游的开关控制器的第一端，且该当级的开关控制 器的第一端连接于上游的开关控制器的第二端。6. 如权利要求5所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述开关控制器具有所述原始 的参考电压的双载子接面电晶体或并联调节器，所述下级的开关控制器比较所述原始的电 流检测信号及所述原始的参考电压，所述当级的开关控制器比较所述原始的电流检测信号 及两倍的所述原始的参考电压。7. 如权利要求5所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述当级的开关控制器的所述 第二端通过齐纳二极管连接于所述下游的开关控制器的所述第一端，且其中所述开关控制 器为具有所述原始的参考电压的双载子接面电晶体或并联调节器，所述下游的开关控制器 比较所述原始的电流检测信号及所述原始的参考电压，所述当级的开关控制器比较所述原 始的电流检测信号与两倍的所述原始的参考电压及所述齐纳二极管的崩溃电压的和。8. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述常闭电流调节器是受控的 电流调节开关或未受控的电流调节器，所述常闭旁通开关是增强型n通道金氧半场效应电 晶体或空乏型n通道金氧半场效应电晶体，且其中所述受控的电流调节开关是受到所述开 关控制器中对应的开关控制器所调节的金氧半场效应电晶体，且所述未受控的电流调节器 包括另一金氧半场效应电晶体、电流侦测电阻、双载子接面电晶体或并联调节器。9. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，各个所述常闭旁通开关是空乏 型或增强型n通道金氧半场效应电晶体，且所述开关控制器是以双载子接面电晶体为基础 的闸极驱动电路，包括多个闸极放电电阻或多个闸极充电电阻以及多个对应的电压比较双 载子接面电晶体或并联调节器。10. 如权利要求9所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述对应的电压比较双载子 接面电晶体或并联调节器彼此堆叠设置，使得所述对应的电压比较双载子接面电晶体或并 联调节器中当级的电压比较双载子接面电晶体或并联调节器具有第一参考电压，上游的电 压比较双载子接面电晶体或并联调节器具有第二参考电压，且下游的电压比较双载子接面 电晶体或并联调节器具有第三参考电压，该第二参考电压是大于该第一参考电压，且该第 一参考电压是大于该第三参考电压。11. 如权利要求10所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述第二参考电压是所述第 一参考电压的两倍，且所述第一参考电压是第三参考电压的两倍。12. 如权利要求9所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述对应的电压比较双载子 接面电晶体或并联调节器通过多个齐纳二极管彼此堆叠设置。13. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，还包括耦接于所述整流器的分压 器，用以提供缩小的取样后的整流的弦波输入电压，使得所述电流检测信号与调变后的弦 波参考电压进行比较，其中所述分压器包括串联的第一电阻及第二电阻。14. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述共享电流感测及调变单 元包括固定电阻、另一固定电阻、电压缓冲器以及电阻电容式低通滤波器，该另一固定电阻 具有一端连接于所述固定电阻的高准位端，该电压缓冲器具有输出端连接于该另一固定电 阻的另一端，所述电阻电容式低通滤波器连接于所述电压缓冲器的输入端，且脉冲宽度调 变信号提供至所述电阻电容式低通滤波器。15. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述共享电流感测及调变单 元是变阻器。16. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述共享电流感测及调变单 元包括固定电阻器及另一固定电阻，该另一固定电阻具有一端耦接于所述固定电阻的高准 位端，以及类比信号提供至所述另一固定电阻的另一端。17. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，还包括： 多个闪烁抑制电容，分别并联耦接于所述对应的LED子阵列以作为供应LED电流的辅 助电源；以及 多个电荷保留二极管，分别耦接于所述对应的常闭旁通开关以及所述闪烁抑制电容中 对应的闪烁抑制电容，以防止各个该闪烁抑制电容的电荷受到未预期的电路元件消耗，而 非由所述对应的LED子阵列消耗。18. -种用于照明装置的集成电路，包括如权利要求1所述的以交流供电的LED光引 擎。19. 如权利要求18所述的用于照明装置的集成电路，其中，所述集成电路具有多个脚 位，用以外部连接所述外部的LED子阵列及所述共享电流感测及调变单元。20. -种照明装置，包括： 整流器，耦接于交流电源，用以提供整流后的电压；以及 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎耦，耦接于所述整流器与多个外部的LED子阵列之间。
【专利摘要】本发明公开一种以交流供电的LED光引擎，用于固态照明且不需使用传统功率因数修正器，兼具达到高功率因数及低总谐波失真。无须笨重昂贵的磁性元件、短寿命的电解电容及引起电磁干扰的快速切换，而导入具成本效益、能源效益的LED驱动电路，不使用短寿命的电解电容且降低整体购买成本，不须笨重元件，可应用于板上驱动的独立存在或制成集成电路的形式。除了可用于传统相位切割的双向可控硅调光单元，以交流供电的LED光引擎还可以包括适当的调光电路搭配脉冲宽度调变、类比、或变阻器形式的调光元件调变LED的平均电流，具有优选的应用弹性及较广的用途。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104902614
【申请号】CN201510099894
【发明人】余金生, 王志良, 陈光辉
【申请人】群高科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】US9144127, US20150257225
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种W交流供电的L邸光引擎（li曲tengine),用W依据整流后的弦 波输入电压的电压准位，控制多个LED子阵列的点亮或焰灭的数量W及电流值的LED光引 擎，且特别是可W在整个调光范围的过程中，维持线电流波形为接近正弦波的良好波形，保 持几乎相同的高功率因数W及低总谐波失真（TotalHarmonicDistcxrtion，T皿），并平顺 地通过共享电流感测及调变单元，调亮或调暗外部L邸子阵列。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（LED)为主的照明装置，具有相对较长的寿命、较不易受到外在环境 的干扰影响且较不易受损，故已经逐渐成为照明设备的首选。
[000引技术上，LED需要直流驱动。因此，一般必须W全波或半波整流器将交流（AC)弦 波电压源整流为整流后的弦波电压源后，才可W用W驱动LED。在直流脉冲的每周期的初始 端与末端的低电压区段附近（又叫做空载期间），此时的输入电压尚无法克服发光二极管 的顺向电压降W驱动发光二极管。空载期间与导通角（comluctionangle)的加总构成整 流后的弦波输入电压的一个完整周期。空载期间越长，导通角越小，线电流越狭窄而无法相 似于线电压的波形，导致功率因数较低。
[0004] 传统的LED驱动器通常面临W下应用问题。第一个问题是传统的LED驱动器须 采用电磁干扰滤波器（EMIfilter)、桥式整流器、W及短寿命的功率因数修正器（power factorcorrector,PFC)等较为复杂、昂贵且寿命不长的驱动器电路。
[0005] 第二问题是在空载期间，没有电流通过发光二极管，造成照明设备的闪烁现象。第 =个问题是功率因数低落，通常发生在小功率功率因数修正器，其无法精确地检测出微弱 的回路电流W正确地修正交流输入电流波形为弦波波形时，功率因数修正器无法适当地维 持线电流W及与线电压的波形及相位一致，来达到高的功率因数。经常与低功率因数相提 并论的是高总谐波失真，交流输入电流波形中的非连续或跳跃点造成的高总谐波失真与空 载期间的存在相关。
[0006] 此外，传统切割相位调光（phase-cutdimming)的方式，通过切断线电流波形的前 缘或后缘导通角的双向可控娃调光元件调光方式虽然也可W达到调光效果，但会导致严重 的总谐波失真及功率因数的下降。
【发明内容】
[0007] 本发明是有关于一种W交流供电之L邸光引擎，可W根据整流后的弦波输入电压 的准位，控制多个L邸子阵列的点亮或焰灭的数量W及电流值，特别地，设及一种具有共享 电流感测及调变单元的W交流供电之L邸光引擎，可W调整外部L邸子阵列的亮暗，而不会 牺牲功率因数，且不会使得总谐波失真恶化。
[0008] 根据本发明一方面，公开一种W交流供电的LED光引擎，不需要使用传统的功率 因数修正器，兼具高功率因数及低总谐波失真。通过分而治之的策略，也即，将具有较大的 总顺向电压降的LED阵列分为具有较小的顺向电压降的数个L邸子阵列，使得整流后的弦 波输入电压依序克服各L邸子阵列。各L邸子阵列与常闭旁通开关并联，此常闭旁通开关 与开关控制器所并联，且根据电流检测信号在导通、调节及截止的=种开关状态切换，W维 持线电流为准正弦波形。不需功率因数修正器中笨重及昂贵的磁性元件、短寿命的电解电 容及造成电磁干扰的快速切换，所公开的W交流供电之L邸光引擎，具有成本效益、能源效 益W及新颖的L邸驱动设计，免除了驱动电路链中最弱的一环（短寿命的电解电容）且降 低总购买成本。所公开的W交流供电的L邸光引擎采用共享电流感测与调变单元，连接且 共享于多个开关控制器。各开关控制器的第一端及第二端比较一等比例缩小或原始的电流 检测信号，W及原始的或升高的参考电压，当等比例缩小或原始的电流检测信号低于原始 的或升高的参考电压（低于参考值），通过各开关控制器的第=端导通一对应的旁通开关， 当等比例缩小或原始的电流检测信号达到原始的或升高的参考电压（等于参考值），通过 各开关控制器的第=端导通对应的旁通开关开启及关闭，当等比例缩小或原始的电流检测 信号高于原始的或升高的参考电压（高于参考值），通过各开关控制器的第=端截止一对 应的旁通开关。
[0009] 根据本发明另一实施例，公开一种用于照明装置的集成电路，并详述将本发明公 开的任一实施例的W交流供电的L邸光引擎封胶于一种集成电路的可行性及可能性，W明 显减少元件数量及制造成本。
[0010] 根据本发明又一实施例，公开一种照明装置，W先前述所公开的W交流供电的LED 光引擎为基础。除了可用于传统的双向可控娃调光元件利用相位切割的方式调光，所公开 的W交流供电的L邸光引擎还可W为脉冲宽度调变形式、类比形式，或变阻器形式，搭配适 当的调光电路，调整通过L邸子阵列的平均电流，达到调光的效果。
【附图说明】
[0011] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图，作详 细说明，其中：
[0012] 图1绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎10的照明装置 1的方块图；
[0013] 图2绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎20的照明装置 2的方块图；
[0014] 图3绘示依据本发明一实施例中，当W交流供电的LED光引擎于一周期内点亮及 焰灭L邸子阵列时，LED电流与整流后的弦波输入电压两者的波形示意图；
[0015] 图4绘示依据本发明一实施例的集成电路的示意图，此集成电路具有如图1的W 交流供电的LED光引擎10;
[0016] 图5绘示出装载有如图1的W交流供电的LED光引擎10的照明装置1示意图；
[0017] 图6绘示出装载有W交流供电的LED光引擎30的照明装置6示意图；
[001引图7绘示依照本发明公开实施例中，照明装置的共享电流感测及调变单元16包括 脉冲宽度调变式调光、类比调光式，W及变阻器调光式（rheostat-dimming)的不同实施方 式的上位图。
[001引符号说明
[0020] AC;交流电压源
[0021] 1、2、3、4、5、6、7 ;照明装置
[0022] 10、20、30、40;LED光引擎
[0023] 100 ;整流器
[0024] 120、120' ；电流调节器 [00巧]S1、S2、S3 ;芳通开关
[0026] G1、G2、G3、G4;LED子阵列
[0027] 140、142、144、150、152、154、156 ;开关控制器
[0028] 16 ;共享电流感测及调变单元
[0029] t0、tl、t2、t3、t3'、t2'、tl'、t0' ；时间
[0030] A、B、C、D、E、F;脚位 [00引]12;集成电路
[0032] 14、15、114、215 ;开关控制器模组
[0033] Rl、R2、Rc、Rd、Rf;电阻
[0034] Ra、Ra1、Ra2、Ra3 ;闽极充电电阻 [003引化；电流侦测电阻
[0036] B0、B1、B2、B3 ;双载子接面电晶体
[0037] RX1、RX2、RX3 ;防猜位电阻
[00測 Rgl、Rg2、Rg3 ;限流电阻
[0039] 、r9、r11 ;闽极放电电阻
[0040] rO、r2、r4、r6、r8、rlO;分压电阻对
[0041] rl、r3、r5 ;分压电阻
[0042] Z1、Z2、Z3 ;电压猜制齐纳二极管
[0043] D1、D2、D3、D4 ;电荷保留二极管
[0044] X;并联调节器
[004引 Ml;电流调节开关
[0046] Cgl、Cg2、Cg3、Cg4 ;闪烁抑制电容
[0047] Cf;电容
[004引 Sp;PWM调光信号
[004引 Sa;类比调光信号
【具体实施方式】
[0050] 本发明的实施例将详细列举于下，所记载的优选实施例仅是W阐释及说明为目 的，并非用W限定本发明的范围。
[0051] 图1绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎10的照明装置 1的方块图。照明装置1由下往上点亮且由上往下焰灭外部LED子阵列G1、G2、G3、及G4， 且具有一共享电流感测及调变单元16来调整外部L邸子阵列G1~G4的亮暗。照明装置 1包括禪接于一交流电源的一整流器100、W交流供电的L邸光引擎10、一共享电流感测及 调变单元16,W及负载的多个外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)。
[0052] W交流供电的LED光引擎10禪接于整流器100W及外部LED子阵列佑1、G2、G3 及G4)之间，且具有一常闭的电流调节器120通过其高准位端禪接于整流器100并用W调 节最高电流准位（靠近整流后的弦波输入电压的峰值），除了最下游（级）的L邸子阵列 G4W外，多个常闭旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连接至一对应的L邸子阵列，且各常闭 旁通开关（S1、S2及S3)分别依据一对应的电流检测信号穿梭于S种开关状态；导通、调节 及截止。开关控制器模组14包括多个开关控制器（140、142及144)分别禪接于共享电流 感测及调变单元16及一对应的旁通开关，作为一回授网路W控制常闭旁通开关的=种开 关状态。电阻r0、r4及r8分别连接于共享电流感测及调变单元16的高准位端W及开关控 制器（140、142及144)的第一端。电阻r2、r6及rlO分别连接于开关控制器（140、142及 144)的第一端及第二端，多个电阻rO、r4及r8与多个电阻r2、r6及rlO搭配成对而形成 数个分压器，用W等比例缩小电流检测信号。在一实施例中，常闭旁通开关的配置也可W是 除了最上游（级）的L邸子阵列W外，分别并联连接至一对应的L邸子阵列。
[0053] 整流器100可W是但不限于一全波或半波整流器。各该常闭旁通开关S1、S2 及S3可W是但不限于是一增强型或一空乏型的n通道金属氧化物场效应电晶体（Metal OxideSemiconductorFieldEffectTransistor,M0S阳T)搭配一适当的开关控制器。各 该开关控制器140、142及144可W是但不限于一个双载子接面电晶体炬ipolar化nction Transistor,BJT)、并联调节器或光禪合器为主的闽极驱动电路用W控制常闭旁通开关的 =种开关状态。为了方便说明，开关控制器140、142及144,可W具有相同的参考电压Vkep W与等比例缩小电流检测信号作比较，但并非用W限定本发明。依据所检测到的共享电流 感测 及调变单元16两端的跨压与参考电压VcEP所比较的结果，分别支配常闭旁通开关S1、 S2及S3的=种开关状态。
[0054] 请交叉参考图1及3。为简化说明，忽略包括串联的电阻R1及R2的分压器造成的 影响，也即，电阻R1开路（具有无穷大的电阻值）且电阻R2短路（电阻值为零）。于第一 半周期中，整流后的弦波输入电压由0上升至其峰值。当输入电压（Vi)上升至仍低于最下 级（最下游）的LED子阵列G4的顺向压降时（0《Vi<Vw)，电路中无电流通过，此段期 间（0《t<t。）通常称为空载期间（deadtime)。当输入电压上升至（Vi)可W克服外部 LED子阵列G4但仍低于外部LED子阵列G3及G4的顺向电压降总和时Vi<V， 定电流II通过常闭电流调节器120通过下游的常闭旁通开关S1、常闭旁通开关S2、电流调 节的旁通开关S3及电流感测及调变单元16,W于t。^t<t1的期间，点亮外部L邸子阵 列G4。
[00巧]根据所设计的公式
)，定电流II通过开关控制器144而受到调节旁通开关S3的调节。当定电流II上升至 高于预设的电流准位
开关控制器144关闭旁通开关S3,使得定电流II下降至 .，
当定电流II下降至低于预设的电流准位 开关控制器144导通旁通开关 S3,使得定电流II上升至高3
换句话说，开关控制器144侦测到一等比例缩小且 等于参考电压的电流检测信号
使得旁通开关S3进入调节态W调 节流过下游的LED子阵列G4的LED电流为定电流II，此定电流II通过等比例缩小的共享 电流感测及调变单元16的阻值而设计
，其中R16为共享电流感测及调变单元 16的阻值。开关控制器142及140分别侦测到一个等比例缩小且低于参考电压的电流检测 信号
，使得常闭旁通开关S1及S2维 持在导通态W短路外部L邸子阵列G1及G2。电流调节器120通过一未绘示出电流侦测电 阻，侦测到低于参考电压的电流检测信号，维持于导通态并作为一常闭开关。
[0056] 当输入电压（Vi)上升至可W克服LED子阵列G3及G4但仍低于外部LED子阵列 G2、G3及G4 (Vg3+G4《Vi<VG2+G3+G4)的顺向电压降的总和时，于t<t2的期间，定电流 12点亮外部L邸子阵列G3及G4。开关控制器144侦测到一等比例缩小且高于参考电压的 电流检测信号
1，使得旁通开关S3维持在截止态，W释出L邸子阵列 G3。根据所设计的公式
定电流 12可W通过开关控制器142而受到旁通开关S2的调节。换句话说，开关控制器142侦测一 等比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
，使得旁通开关S2进入 调节态W调节流过下游的L邸子阵列G3及G4的LED电流为定电流12,此定电流12通过等 比例缩小的共享电流感测及调变单元16的阻值而设计
开关控制器140侦测到 一等比例缩小且低于参考电压的电流检测信号
使得常闭旁通开关 S1维持导通W短路外部L邸子阵列G1。电流调节器120通过一未绘示出的电流侦测电阻， 侦测到一低于参考电压的电流检测信号而维持导通态，W作为一常闭开关。
[0057] 当输入电压上升至（Vi)可W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的和，但 仍低于外部LED子阵列G1、G2、G3及G4 (Vg2+G3+G4《Vi<VU+G2+G3+G4)的顺向电压降的总和， 定电流13于t<13的期间，点亮外部L邸子阵列G2、G3及G4。根据所设计的公式
I，定电流13可W通过开关控制 器140而受到旁通开关S1的调节。换句话说，开关控制器140侦测到一等比例缩小且等于参 考电压的电流检测信号
使得旁通开关S1进入调节态而调节流过下 游的L邸子阵列G2、G3及G4的L邸电流为定电流13,此定电流13通过等比例缩小的共享电 流感测及调变单元16的阻值而设计
，开关控制器142及144分别侦测到一等比例 缩小且高于参考电压的电流检测信号
)，使得旁通开关S2及S3维持在截止态，W释出外部L邸子阵列G2及G3。电流调节器120 通过未绘示出的电流侦测电阻，侦测到一低于参考电压的电流检测信号，维持在导通态并 作为一常闭开关。
[0058] 当输入电压（vU上升至足W克服所有的外部LED子阵列G1、G2、G3及G4的顺 向电压降的总和Vi)，于tt<t3,的期间，在整流后的弦波输入电压的峰 值的附近，利用电流调节器120中未绘示出的电流侦测电阻所设计的定电流14点亮所有 的外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4。前述的定电流准位的大小依据所预设而排序决定为
使得一启动的旁通开关的下游旁通开关被停 用，上述关系在电阻值的排序为rlO>r6 >r2,且假设电阻值r8 =r4 =rO的条件下所成 立的。W此方式，W交流供电的L邸光引擎10由下往上点亮各个外部的L邸子阵列。
[0059] 在第二半周期中，整流后的弦波输入电压由峰值下降至0。当输入电压（Vi)下降 至仍足W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降总和但低于所有外部L邸子阵列G1、 G2、G3及G4的顺向电压降的总和（Vg2+G3+G4《vi<VG1+G2+G3+G4)，开关控制器140侦测到一等 比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
使得旁通开关S1进入调 节态，W于《t< 的期间，调节流过下游的LED子阵列G2、G3及G4的LED电流为预 设的定电流13。开关控制器142及144分别侦测到一等比例缩小且高于参考电压的电流检 测信号
使得旁通开关S2及S3维持 在截止态，释出外部L邸子阵列G2及G3。电流调节器120通过未绘示出的电流侦测电阻， 侦测到一低于参考电压的电流检测信号而维持导通态，作为一常闭开关。
[0060] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服L邸子阵列G3及G4的顺向电压降之和，但低 于外部LED子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和Vi<Ve2+e3+e4)，开关控制器144 侦测到一等比例缩小且高于参考电压的电流检测信号
使得旁通 开关S3维持在截止态，W于t2,《t<V的期间，释出外部L邸子阵列G3。开关控制器142 侦测到一等比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
使得旁通开 关S2进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G3及G4的LED电流为预设的定电流12。 开关控制器140侦测到一等比例缩小且低于参考电压的电流检测信号
)，使得常闭旁通开关S1回到导通态，W短路外部L邸子阵列G1。电流调节器120通过一未 绘示出的电流侦测电阻，侦测到一低于参考电压的电流检测信号，而维持导通态并作为一 常闭开关。
[0061] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服外部LED子阵列G4的顺向电压降，但低于外 部LED子阵列G3及G4的顺向电压降的总和Vi<V，开关控制器144侦测到一 等比例缩小且等于参考电压的电流检测信号
，使得旁通开关S3进入 调节态W于V《t<V的期间，调节流过下游的L邸子阵列G4的LED电流为预设的定电 流II。开关控制器140及142分别侦测到一等比例缩小且低于参考电压的电流检测信号
，使得常闭旁通开关S1及S2回到导 通态W短路外部L邸子阵列G1及G2。电流调节器120通过一未绘示出的电流侦测电阻侦 测到一低于参考电压的电流检测信号，而维持导通态并作为一常闭开关。W此方式，W交流 供电的L邸光引擎10由上而下逐级焰灭外部L邸子阵列，直到外部L邸子阵列G1、G2、G3 及G4皆焰灭。前述W交流供电的L邸光引擎10所调控的定电流准位数量，等同于旁通开 关及开关控制器的数量，可于性能与成本之间的考虑作折衷而被任意选定W由AC交流线 电压源中提取准弦波线电流波形。
[0062] 图2绘示依照本发明一实施例的装载有W交流供电的LED光引擎20的照明装置 2的方块图，照明装置2由下往上点亮且由上往下焰灭外部L邸子阵列G1~G4,且装载有 共享电流感测及调变单元16来调整外部L邸子阵列G1~G4的亮暗。照明装置2包括一 整流器100禪接于一交流电源、W交流供电的L邸光引擎20、共享电流感测及调变单元16 W及负载有多个外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)。
[0063] W交流供电的LED光引擎20禪接于整流器100及外部LED子阵列（G1、G2、G3及 G4)之间，且具有一常闭电流调节器（例如是电流调节开关S0)，通过其高准位端禪接于整 流器100,用W调节靠近整流后的弦波输入电压峰值的最高的LED电流准位，除了最下级 (游）的L邸子阵列G4之外，多个常闭旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连接一对应的LED 子阵列，且根据一对应的电流检测信号切换于=种开关状态。开关控制器模组15具有多个 开关控制器（150、152、154及156)分别禪接于共享电流感测及调变单元16及对应的电流 调节开关或旁通开关，作为一回授电路W控制对应的电流调节开关或旁通开关的=种开关 状态。多个防猜位电阻Rxl、Rx2及Rx3,连接于共享电流感测及调变单元16的高准位端W 及开关控制器（140、142及144)的第一端，可W避免共享电流感测及调变单元16两端的端 电压被猜制在一较低的参考电压准位，W避免错过较高的电流调节准位。
[0064] 在图2中，常闭旁通开关SI、S2及S3W及开关控制器150、152、154及156可与 图1中所示的对应元件相同。开关控制器150、152、154及156根据所侦测到跨于共享电流 感测及调变单元16两端的电压，分别控制电流调节开关SOW及常闭旁通开关S1、S2及S3 的=种开关状态，为了简化说明，假设开关控制器150、152、154及156具有相同的参考电压 Vcw，但并不作限制。通过一选择性设置的齐纳二极管Zdl、Zd2及Zd3,连接下级的开关控 制器的第一端至上级的开关控制器的第二端，可W得到等比例放大的参考电压。等比例放 大的参考电压用来与电流检测信号作比较，W达到非整数倍的放大倍率是可行的，且具有 下列的排序；Vl5〇A,REF-4VREF+Vzdl+Vzd2+Vzd3〉V152A,REF- 3乂REF+Vzd2+Vzd3〉V154A,REF- 2乂REF+Vzd3 >Vl日日A,KEF=Vkef，其中Vzdl、Vzd2及VZd3为选择性设置的齐纳二极管Zdl、Zd2及Zd3的崩溃 电压。
[0065] 请交叉参考图2及3。于第一半周期中，整流后的弦波输入电压由0上升至其峰 值。当输入电压（Vi)上升至仍低于最下游的LED子阵列G4的顺向电压降（0《Vi<Vc4) 时，电路中无电流通过，于此0《t<t。的期间称为空载期间。当输入电压（vU上升至可 W克服外部L邸子阵列G4的顺向电压降，但仍低于 外部L邸子阵列G3及G4的顺向电压降 的总和时（八4《Vi<V，于t<t1的期间，定电流II点亮外部LED子阵列G4。
[0066] 根据所设计的公式11XR16 =VcEP(也即，= %^ )，定电流n可W通过开关控 Klo 制器156而受到旁通开关S3的调节。换句话说，开关控制器156侦测到一等于参考电压的 电流检测信号（IIXR16 =Vkep)，使得旁通开关S3进入调节态W调节流过下游的L邸子阵 列G4的LED电流为定电流II，此定电流II是由共享电流感测及调变单元的电阻值R16所 预设（八)。开关控制器154、152及150分别侦测到一低于参考电压的电流检测信 Kio 号（I1XR16 =V腳< 2V邸F+Vzd3< 3V邸F+Vzd2+Vzd3< 4V邸F+Vzdi+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关soW及常闭旁通开关S1及S2维持在导通态，W短路外部L邸子阵列G1及G2。
[0067] 当输入电压（Vi)上升至可W克服L邸子阵列G3及G4的顺向电压降之和，但仍 低于外部LED子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和Vi<V，于t < t2的期间，定电流12点亮外部LED子阵列G3及G4。开关控制器156侦测到一高于参考 电压的电流检测信号（12XR16 >Vkep)，使得旁通开关S3维持在截止态，W释出外部L邸子 阵列G3。根据所设计的公式I2XR16 = 2VKEP+Vzd3(也即
，定电流12可 通过开关控制器154而受到旁通开关S2的调节。换句话说，开关控制器154侦测到一等于 参考电压的电流检测信号（I2XR16 = 2VcEP+Vzd3)，使得旁通开关S2进入调节态W调节流过 下游的LED子阵列G3及G的LED电流为定电流12,定电流12是由两倍的参考电压2Vke加 上选择性设置的齐纳二极管的崩溃电压Vzd3所预设
开关控制器150 及152分别侦测到一低于参考电压的电流检测信号（I2XR16 = 2VEEF+Vzd3< 3VKEF+Vzd2+Vzd3 < 4Vcw+Vzdi+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关SO及常闭旁通开关SI维持导通，w短路外部LED 子阵列G1。
[0068] 当输入电压（Vi)上升至可W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降之和，但 仍低于外部LED子阵列G1、G2、G3及G4的顺向电压降的总和（V(；2+g3+g4《vi<V…C2+G3+G4)，于 t< 13的期间，定电流13点亮外部L邸子阵列G2、G3及G4。根据所设计的公式13XR16 =3VKEP+Vzd2+Vzd3(也即
I，定电流口可W通过开关控制器152而受 到旁通开关S1的调节。换句话说，开关控制器152侦测到一等于参考电压的电流检测信号 (13XR16 = 3V+Vzd2+Vzd3)，使得旁通开关S1进入调节态W调节流过下游的LED子阵列G2、 G3及G4的LED电流为定电流13,此定电流13是受到S倍的参考电压3Vkep加上选择性设置 的齐纳二极管Vzd2及Vzd3的崩溃电压所预巧
，开关控制器156及 154分别侦测到一高于参考电压的电流检测信号（UXRie= 3VcEP+Vzd2+Vzd3> 2VKEP+Vzd3>Vkep)，使得旁通开关S2及S3维持在截止态，释出外部L邸子阵列G2及G3。开关控制器150 侦测到一低于参考电压的电流检测信号（UXRie= 3VKEP+Vzd2+Vzd3< 4VKEP+Vzdl+Vzd2+Vzd3)， 使得电流调节开关so维持在导通态并作为一常闭开关。
[0069] 当输入电压（Vi)上升至克服所有外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4的顺向电压降之 和（Vgi+g2+g3+g4《Vi)，于1t< 13,的期间，定电流14点亮所有的外部LED子阵列G1、G2、G3 及G4。根据所设计的公式14XR16 = 4VEEF+Vzdi+Vzd2+Vzd3 (也即，
)，定电流14是通过开关控制器150而受到电流调节开关SO的调节。换句话说，开关控制器 150侦测到一等于参考电压的电流检测信号（I4XR16 = 4VKEP++Vzdi+Vzd2+Vzd3)，使得电流调 节开关SO进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G1、G2、G3及G4的LED电流为定电流 14,此定电流14是通过四倍的参考电压加上选择性设置的齐纳二极管Vzdi、Vzd2及Vzd3 的崩溃电压之和所预巧
。开关控制器152、154及156分别 侦测到一高于参考电压的电流检测信号（I4XR16 = 4VKEP+Vzdl+Vzd2+Vzd3> 3VKEP+Vzd2+Vzd3> 2VKEF+Vzd3>Vkef)，使得旁通开关SI、S2及S3维持在截止态，w释出外部LED子阵列Gl、G2 及G3。W此方式，W交流供电的L邸光引擎20由下往上点亮各个外部L邸子阵列。
[0070] 在第二半周期中，整流后的弦波输入电压由峰值下降至0。当输入电压（Vi)下降 至仍足W克服L邸子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和，但低于外部L邸子阵列G1、 G2、G3及G4的顺向电压降的总和（Vg2+G3+G4《Vi<VU+G2+G3+G4)，开关控制器1日2侦测到一等 于参考电压的电流检测信号（I3XR16 = 3VKw+Vzd2+Vzd3)，使得于V《t< *21的期间，旁 通开关S1进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G2、G3及G4的LED电流为预设的定 电流13。开关控制器154及156分别侦测到一高于参考电压的电流检测信号（I3XR16 = 3VKEF+Vzd2+Vzd3> 2VKEF+Vzd3>Vkef)，使得旁通开关S2及S3维持在截止态，W释出外部LED 子阵列G2及G3。开关控制器150侦测到一低于参考电压的电流检测信号（I3XR16 = 3VKEF+Vzd2+Vzd3< 4VKEF+Vzdl+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关SO维持在导通态并作为一常闭开 关。
[0071] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服L邸子阵列G3及G4的顺向电压降的总和，但 低于外部LED子阵列G2、G3及G4的顺向电压降的总和（V(；3+(；4《vi<V(；2+(；3+(：4)，开关控制器 156侦测到一高于参考电压的电流检测信号（I2XR16 >Vkep)，使得于V《t<V的期间， 旁通开关S3维持在截止态，W释出L邸子阵列G3。开关控制器154侦测到一等于参考电 压的电流检测信号（I2XR16 = 2VKEP+Vzd3)，使得旁通开关S2进入调节态W调节流过下游的 L邸子阵列G3及G4的L邸电流为预设的定电流12。开关控制器150及152分别侦测到一低 于参考电压的电流检测信号（I2XR16 = 2V腳+Vzd3< 3VKEF+Vzd2+Vzd3< 4VKEF+Vzdl+Vzd2+Vzd3)， 使得电流调节开关SO维持导通，且常闭旁通开关SI回到导通态，W短路外部L邸子阵列 Glo
[0072] 当输入电压（Vi)下降至仍足W克服L邸子阵列G4的顺向电压降，但低于外部 LED子阵列G3及G4的顺向电压降的总和Vi < V，开关控制器156侦测到一等 于参考电压的电流检测信号（I1XR16 = Vcep)，使得于V《t< V的期间，旁通开关S3 进入调节态W调节流过下游的L邸子阵列G4的LED电流为预设的定电流II。开关控制器 150、152及154分别侦测到一低于参考电压的电流检测信号（I1XR16 = Veef< 2VKEF+Vzd3 < 3V+Vzd2+Vzd3< 4VKEF+Vzdl+Vzd2+Vzd3)，使得电流调节开关SO维持导通，且常闭旁通开关SI 及S2回到导通态，W短路外部L邸子阵列G1及G2。
[0073]W此方式，W交流供电的L邸光引擎20由上而下逐级焰灭各个外部L邸子阵列直 到所有的外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4皆被焰灭。前述W交流供电的L邸光引擎10所 调控的定电流准位数量，等同于为旁通开关及开关控制器的数量，可于性能与成本之间的 考虑作折衷而被任意选定，W由AC交流线电压源中提取准弦波线电流波形。值得一提的 是，W交流供电的LED光引擎10及20可W通过改变共享电流感测及调变单元16的电阻值 R16(未绘示出），等比例地调亮或调暗各个外部的L邸子阵列。并且，在整个调光区段范围 内，保持良好的准正弦的线电流波形W及维持几乎相同高的功率因数及相同低的总谐波失 真。
[0074]W此方式，受控于开关控制器150的电流调节开关S0,可W与图1的电流调节器 120相互替换，并应用于本发明所述的任一实施例中。电流调节开关SO及电流调节器120 主要的差异在于；电流调节开关SO与旁通开关S1、S2及S3 -同作用，分别调节最高准位的 电流14、电流13、电流12及电流II，使得电流14、电流13、电流12及电流II彼此成比例； 相对地，电流调节器120独自调节电流14,使得最高准位的电流14与较低准位的电流13、 电流12及电流II可能不成比例。
[0075] 图4绘示根据本发明一实施例的集成电路的示意图，此集成电路具有如图1的W 交流供电的LED光引擎10。如图4所示，集成电路12具有六个脚位A、B、C、D、E及F，S个 旁通开关S1、S2及S3,W及S个开关控制器140、142及144。共享电流感测及调变单元16 设置于集成电路12之外，使得照明装置的电路设计者，可编程通过L邸子阵列的电流准位。
[0076] 集成电路12的脚位A禪接于电流调节器120的低准位端、LED子阵列G1的阳极， W及旁通开关S1的第S端，脚位B禪接于分压器（串联电阻R1及R2的节点）的输出端、 电阻r2、r6及rlO的低准位端，W及开关控制器140、142及144的第二端，脚位C禪接于旁 通开关S1的第二端、L邸子阵列G1的阴极W及L邸子阵列G2的阳极，脚位D禪接于旁通开 关S2的第二端、旁通开关S3的第S端、LED子阵列G2的阴极，W及LED子阵列G3的阳极， 脚位E禪接于旁通开关S3的第二端、L邸子阵列G3的阴极，W及L邸子阵列G4的阳极，且 脚位F禪接于电阻rO、r4及r8的高准位端、共享电流感测及调变单元16的高准位端W及 L邸子阵列G4的阴极。
[0077] 在此实施例中，如图1所示的W交流供电的LED光引擎10封胶于集成电路12中。 当然，依照本发明实施例的精神范围内，任何形式的W交流供电的LED光引擎均可被封胶 w形成集成电路，w明显地减少元件数量，达到较为精简的电路设计。此外，可w依据实施 时的需求，串联多个相同类型的集成电路W扩充额定电压，或者，并联多个相同类型的集成 电路W扩充额定电流。
[007引图5绘示出装载有如 图1的W交流供电的LED光引擎10的照明装置1示意图，其 中，W交流供电的LED光引擎10禪接于整流器100及外部LED子阵列佑1、G2、G3及G4)。
[0079] 照明装置5包括一禪接于交流电源的整流器100、W交流供电的L邸光引擎10、多 个外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)，W及一共享电流感测及调变单元16。W交流供电的 L邸光引擎10包括一常闭的电流调节器120、数个常闭旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连 接一对应的L邸子阵列（除最下游的L邸子阵列G4之外）且根据对应的电流检测信号切 换于=种开关状态。开关控制器模组114具有多个开关控制器B1、B2及B3分别禪接于共 享电流感测及调变单元16及一对应的旁通开关，作为一回授网路并控制旁通开关的=种 开关状态。各该常闭旁通开关S1、S2及S3空乏型n通道金氧半场效应电晶体（M0SFET)搭 配一适当的开关控制器。各该开关控制器是一个双载子接面电晶体为主的闽极驱动电路， 包括一对应的闽极放电电阻（r7、r9及rll)，用W导通一对应的旁通开关（S1、S2及S3)，W 及一对应的电压比较双载子接面电晶体炬1、B2、B3)，一对应的分压电阻对（rO及r2江4及 r6 ;W及r8及rlO)，一对应的分压电阻（rl、r3及巧），W及一对应的电压猜制齐纳二极管 狂1、Z2及Z3)，用W截止一对应的旁通开关（S1、S2及S3)，W控制S种开关状态。
[0080] 在图5中，分压电阻对的第一部分（r0、r4及r8)是连接于共享电流感测及调变单 元16的高准位端，W及电压比较双载子接面电晶体炬1、B2及B3)的基极。分压电阻对的 第二部分（r2、r6及rlO)可W连接于电压比较双载子接面电晶体炬1、B2及B3)的基极与 地端之间，或者连接于电压比较双载子接面电晶体炬1、B2及B3)的基极与射极之间，如图 1所示。
[0081] 在此实施例中，常闭电流调节器120包括一电流调节开关Ml(增强型n通道 M0SFET)、一闽极充电电阻Ra、一电压比较双载子接面电晶体B0,W及一电流侦测电阻化。 电流调节开关Ml的汲极禪接于整流器100 (闽极充电电阻Ra的高准位端），其闽极禪接于 闽极充电电阻Ra的低准位端（电压比较双载子接面电晶体B0的集极），且其源极禪接于电 流侦测电阻Rb的高准位端（电压比较双载子接面电晶体B的基极）。
[008引显然地，空乏型n通道M0S阳T实质上是一常闭开关。当照明装置5W随机方式通 电后，仅有电流调节开关Ml需要被初始化来形成常闭开关。更进一步来说，在初始状态，一 旦整流后的弦波输入电压可W克服最下游的L邸子阵列G4的顺向电压降，通过一对应的闽 极充电电阻Ra，电流调节开关M的闽源极间的内部电容可队陕速地充电至高于其阀值电压 准位，使得其通道导通而形成常闭开关。
[0083]依据施加于闽源极间的电压及一负值的阀值电压Vth的比较结果，当一对应 的低于参考电压的电流检测信号使得对应的电压比较双载子接面电晶体截止，通过一对应 的闽极放电电阻使得空乏型n通道的M0SFET的闽源极间的内部电容放电而操作于导通态 (\s>VJ;当一对应的等于参考电压的电流检测信号截止及导通对应的电压比较双载子 接面电晶体，通过一对应的闽极放电电阻、一对应的电压比较双载子接面电晶体、一对应的 分压电阻，及一对应的电压猜制齐纳二极管，空乏型n通道的M0SFET的闽源极间的内部电 容放电及充电而操作于调节态（\s=Vth);当一对应的高于参考电压的电流检测信号导通 一对应的电压比较双载子接面电晶体，通过一对应的电压比较双载子接面电晶体、一对应 的分压电阻，及一对应的电压猜制齐纳二极管，空乏型n通道的MOSFET的闽源极间的内部 电容充电而使其操作于截止态（\s<Vth)。据此，除了常闭电流调节开关Ml不具有截止态， 所有的常闭旁通开关S1、S2及S3可W切换于=种开关状态。
[0084] 分压器包括串联的电阻R1及R2,用W产生一等比例缩小的所取样的整流后的弦 波输入电压（
至电压比较双载子接面电晶体B1、B2及B3的射极，使得等比例缩 小电流检测信号可W与加上此等比例缩小的所取样的整流后的弦波输入电压的参考电压 值（也即，
作比较，而不是与一个固定的参考电压Vkep作比较，W更进一步 地使得阶梯电流波型更为平滑，而更近似于一正弦波型，而达到优选的功率因数W及较低 的总谐波失真。于此实施例中，闪烁抑制电容（Cgl、Cg2、C的及Cg4)，并联禪接于一对应的 LED子阵列，W作为供应LED电流的辅助电源，对应的电荷保留二极管值1、D2、D3及D4)， 禪接于对应的常闭旁通开关及对应的闪烁抑制电容之间，用W防止电容电荷受到非预期的 电路元件消耗，而不是由一对应的LED子阵列所消耗，可改善闪烁情况而不会损害高的功 率因数或恶化总谐波失真的情况，因为各个闪烁抑制电容仅会充电至一对应的L邸子阵列 的顺向电压降，而不会制造一个更高的电压屏障让整流后的弦波输入电压去克服。前述的 闪烁抑制电容，可应用于本发明任一实施例中，并且，其可W-个寿命较短的电解电容来实 现，或优选地，W寿命较长的MXN矩阵非电解电容（例如是陶瓷电容、粗质电容或固态电 容）来对等实现，其中M为列的数目，N为行的数目，此两者分别与电压额定与电流额定有 关。
[0085] 图6绘示依照本发明一实施例的照明装置6的示意图，照明装置6装载有W交流 供电的L邸光引擎30。照明装置6包括一禪接于交流电源的整流器100、W交流供电的LED 光引擎30、一串外部L邸子阵列佑1、G2、G3及G4)，W及一共享电流感测及调变单元16用 W提供电流检测信号。W交流供电的L邸光引擎30包括一常闭电流调节器120'、常闭旁通 开关（S1、S2及S3)W及具有多个开关控制器炬1、B2及B3)的开关控制器模组215。常闭 旁通开关（S1、S2及S3)分别并联连接于一对应的L邸子阵列（除了最下游的L邸子阵列 G4)并根据对应的电流检测信号切换于S种开关状态，开关控制器炬1、B2及B3)分别禪接 于共享电流感测及调变单元16及一对应的旁通开关，作为一回授网路W控制=种开关状 态。
[0086] 各该常闭旁通开关S1、S2及S3为增强型n通道M0S阳T搭配一适当的开关控制 器。闽极充电电阻（Ra、Ral、Ra2及Ra3)用W电流调节器120W及旁通开关S1、S2及S3的 闽源极间的内部电容充电至达到其阀值电压，W于照明装置6W随机方式通电后，初始化 为常闭开关。初始化的流程可W由图5的说明了解，于此将不再寶述。各该开关控制器为 一双载子接面电晶体为主的闽极驱动电路，包括一对应的闽极充电电阻巧al、Ra2及Ra3)， 用W导通一对应的旁通开关（S1、S2及S3)W及一对应的电压比较装置（双载子接面电晶 体B1、B2及B3搭配选择性设置的齐纳二极管Zdl及Zd2)、一对应的防猜位电阻（Rxl、Rx2 及Rx3)、一对应的限流电阻巧gl、Rg2及Rg3)，W及一对应的闽极放电二极管值gl、Dg2及 D的），用W截止一对应的旁通开关（S1、S2及S3)，藉W控制S种开关状态。于此实施例中， 常闭电流调节器120'包括一电流调节开关Ml(增强型n通道MOSFET)、一闽极充电电阻Ra、 一并联调节器X，W及电流侦测电阻Rx。可W清楚地了解，于本发明的实施例中作为电压比 较的双载子接面电晶体B与并联调节器X，可W互相替换。
[0087]依据施加于闽源极间的电压及一正值的阀值电压Vth的比较结果，当一对应 的低于参考电压的电流检测信号截止一对应的电压比较双载子接面电晶体，通过一对应的 闽极充电电阻，增强型n通道M0SFET的闽源极间的内部电容充电而使其操作于导通态 >Vth);当一对应的等于参考电压的电流检测信号截止并导通一对应的电压比较双载子接 面电晶体，通过对应的闽极充电电阻、对应的电压比较装置、对应的防猜位电阻、对应的限 流电阻，化及对应的闽极放电二极管，增强型n通道M0SFET的闽源极间的内部电容充电及 放电，使之操作于调节态（Vcs=Vj;当对应的高于参考电压的电流检测信号导通对应的 电压比较双载子接面电晶体，通过对应的电压比较装置、对应的防猜位电阻、对应的限流电 阻，化及对应的闽极放电二极管，增强型n通道M0SFET的闽源极间的内部电容放电，使之操 作于截止态（\s<Vth)。据此，所有的常闭旁通开关S1、S2及S3将切换于=种开关状态 (除了常闭电流调节开关Ml不具有截止态）。
[0088] 包括串联的电阻R1及R2的分压器，用W产生一等比例缩小的所取样的整流后的 弦波输入电压
至最下游的电压比较双载子接面电晶体B3的射极，使得等比例 缩小的电流检测信号可W加上此等比例缩小的所取样的整流后的弦波输入电压的参考电 压值（也即
作比 较，而不是与一个固定的参考电压（VKEP、2VKEP+Vzd2及3VKEP+Vzdl+Vzd2)作比较，W更进一步地 使得阶梯电流波型更为平滑，而更近似于一正弦波型，而达到优选的功率因数W及较低的 总谐波失真。闪烁抑制电容（Cgl、Cg2、Cg3及Cg4)W及对应的电荷保留二极管值1、D2、D3 及D4)与图5中对应的元件相同，容此不再寶述。
[0089] 图7绘示依照本发明公开实施例中，照明装置的共享电流感测及调变单元16包括 脉冲宽度调变式调光、类比调光式，W及变阻器调光式（rheostat-dimming)的不同实施方 式的上位图。为简化说明，忽略分压器（串联的电阻R1及R2)，并假设L邸光引擎10应用 一系列的分压器。
[0090]W脉冲宽度调变的方式调光（PWM-dimming)的机制中，共享电流感测及调变单元 16可包括一固定电阻Rc(提供开关控制器一电流检测信号）、另一固定电阻Rd(叠加一等 比例缩小的类比调光信号于电流检测信号上）、一电压缓冲器（防止萃取出的类比调光信 号受到负载效应的影响），W及一RC低通滤波器（由输入的PWM调光信号萃取出平均电 压）。令PWM调变、等比例缩小的电流检测信号与参考电压VcEP相等，可W得到W下的条件 式：其中Va?是由输入的PWM调光信号萃 '
一 取出的平均电压，其正比于PWM信号的占空比（化tyratio)。通过调变PWM的占空比，当平 均电压Vave上升时，电流II、12及13将会下降，流过外部LED子阵列G1、G2、G3及G4的平 均电流可W对应地受到调控而改变发出的光强度，使得照明装置可W受到PWM调光信号作 调光。
[0091] W类比信号调光的机制中，共享电流感测及调变单元16可W包括一电阻Rc(阻值 固定）及一电阻Rd(阻值固定）。电压缓冲器W及低通滤波器于此实施例中皆为冗余而不 需要设置。令类比调变、等比例缩小的电流检测信号W及参考电压Vkep相等，可W得到W下 条件式
，其中Vamux:是输入的类比调光 信号的准位。类比调光信号准位Vamux：的上升会使电流11、1 2及口下降，通过调控所输入 的类比调光信号的准位，流过外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4的平均电流可W对应地受到 调控，使所发出的光也可W受到调控，使得照明装置可W受到类比调光信号作调光。
[009引W变阻器（rheostat)作调光的机制中，共享电流感测及调变单元16可W仅包括 一变阻器Rc。在此实施例中，阻值固定的电阻Rd、电压缓冲器W及RC低通滤波器皆为冗 于而不需要设置。令变阻器调变、等比例缩小电流检测信号W及参考电压Vcw相等，可W 得到W下条件式
其中Rc为变 阻器的电阻值。当变阻器的电阻值上升时，电流II、12及13会下降，通过调控可变的电阻 值Rc，流过外部L邸子阵列G1、G2、G3及G4的平均电流可W对应地受到调控而改变发出 的光强度，使得照明装置可W受到变阻器作调光。在实施例中，共享电流感测及调变单元 16可W仅包括如前述的具有可变电阻值的单一个变阻器之外，也可W使用一系列电子或机 械开关调控串联的、并联的、或混合的多个电流检测电阻达到相似的效果。综上所述，依据 本发明的前述优选的实施例所提出的L邸照明装置可W依据整流后的弦波输入电压，控制 L邸子阵列的点亮及焰灭的数量，W及通过L邸子阵列的电流，W达到高的功率因数及低 的总谐波失真。若进一步装配有本发明的实施例所公开的选择性设置的闪烁抑制电容，所 公开的W交流供电的LED光引擎可W在维持几乎相同的高功率因数W及低总谐波失真的 情况下改善闪烁现象，而不造成任何性能参数的恶化。此外，除了传统W双向可控娃调光 (TRIAC-dimmable)利用相位切割的方式作调光，本发明的实施例所公开的W交流供电的 L邸光引擎还可W支援PWM调光、类比调光W及可变电阻器调光，使得调光应用的范围更加 广泛。
[0093] 依上述内容已描述了本发明的原理、优选实施例W及操作模式。然而，本发明不应 被理解成受限于讨论过的特定实施例。相反地，W上所描述的实施例应该被视为例示而非 限制，并且应该要体认为在不脱离W下申请专利范围所定义的本发明范围的情况之下，本 领域技术人员可对该些实施例做出变化。
【主权项】
1. 一种以交流供电的LED光引擎，耦接于整流器及多个外部LED子阵列之间，该LED光 引擎包括： 多个常闭旁通开关，除了最上游或最下游的LED子阵列，分别并联连接对应的LED子阵 列并且在导通、调节及截止的三种开关状态下切换； 常闭电流调节器，耦接于所述常闭旁通开关及所述外部LED子阵列，用以调节外部交 流电压的接近波峰的最高的LED电流准位； 多个开关控制器，各个该开关控制器分别具有第一端、第二端及第三端；以及 共享电流感测及调变单元，通过多个对应的电阻连接于各该开关控制器的所述第一 端，各个该开关控制器的所述第一端及所述第二端分别比较等比例缩小的电流检测信号以 及原始的参考电压，或比较原始的电流检测信号以及升高的参考电压，当该等比例缩小的 电流检测信号低于该原始的参考电压，或该原始的电流检测信号低于该升高的参考电压 时，通过各开关控制器的所述第三端导通所述常闭旁通开关中对应的常闭旁通开关，当该 等比例缩小的电流检测信号达到该原始的参考电压，或该原始的电流检测信号达到该升高 的参考电压时，通过各开关控制器的所述第三端导通所述对应的旁通开关开启及关闭，当 该等比例缩小的电流检测信号高于该原始的参考电压，或该原始的电流检测信号高于该升 高的参考电压时，通过各开关控制器的该第三端截止所述对应的旁通开关，其中，所述第一 端通过所述对应的电阻彼此共接，所述原始的电流检测信号是由所述共享电流感测及调变 单元所提供，所述等比例缩小的电流检测信号是所述原始的电流检测信号经过所述对应的 电阻分压而得，所述原始的参考电压是各该开关控制器的参考电压，所述升高的参考电压 是各个所述开关控制器的所述参考电压的叠加。2. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述开关控制器的所述第二端 彼此共同连接，且分别连接于所述共享电流感测及调变单元，以及各个所述开关控制器的 所述第一端的所述对应的电阻分别是多个分压电阻对的一部分。3. 如权利要求2所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述分压电阻对的另一部分分 别连接于所述开关控制器的所述第一端和地端，或者分别连接于所述开关控制器的所述第 一端及所述开关控制器的所述第二端，所述等比例缩小的电流检测信号是所述原始的电流 检测信号经过所述分压电阻对分压而获得的。4. 如权利要求2所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述分压电阻对包括至少一个 第一分压电阻对，该第一分压电阻对用以缩小所述原始的电流检测信号作为第一等比例缩 小的电流检测信号；以及第二分压电阻对，该第二分压电阻对用以缩小所述原始的电流检 测信号作为第二等比例缩小的电流检测信号，且其中所述第一等比例缩小的电流检测信号 大于所述第二等比例缩小的电流检测信号，且其中所述开关控制器是双载子接面电晶体并 联调节器，包括第一开关控制器及第二开关控制器，该第一开关控制器比较所述第一等比 例缩小的电流检测信号及所述原始的参考电压，且该第二开关控制器比较所述第二等比例 缩小的电流检测信号及所述原始的参考电压。5. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，连接于所述共享电流感测及调 变单元及所述开关控制器的所述第一端的所述对应的电阻为防箝位电阻，且所述开关控制 器中当级的开关控制器的第二端连接于下游的开关控制器的第一端，且该当级的开关控制 器的第一端连接于上游的开关控制器的第二端。6. 如权利要求5所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述开关控制器具有所述原始 的参考电压的双载子接面电晶体或并联调节器，所述下级的开关控制器比较所述原始的电 流检测信号及所述原始的参考电压，所述当级的开关控制器比较所述原始的电流检测信号 及两倍的所述原始的参考电压。7. 如权利要求5所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述当级的开关控制器的所述 第二端通过齐纳二极管连接于所述下游的开关控制器的所述第一端，且其中所述开关控制 器为具有所述原始的参考电压的双载子接面电晶体或并联调节器，所述下游的开关控制器 比较所述原始的电流检测信号及所述原始的参考电压，所述当级的开关控制器比较所述原 始的电流检测信号与两倍的所述原始的参考电压及所述齐纳二极管的崩溃电压的和。8. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述常闭电流调节器是受控的 电流调节开关或未受控的电流调节器，所述常闭旁通开关是增强型n通道金氧半场效应电 晶体或空乏型n通道金氧半场效应电晶体，且其中所述受控的电流调节开关是受到所述开 关控制器中对应的开关控制器所调节的金氧半场效应电晶体，且所述未受控的电流调节器 包括另一金氧半场效应电晶体、电流侦测电阻、双载子接面电晶体或并联调节器。9. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，各个所述常闭旁通开关是空乏 型或增强型n通道金氧半场效应电晶体，且所述开关控制器是以双载子接面电晶体为基础 的闸极驱动电路，包括多个闸极放电电阻或多个闸极充电电阻以及多个对应的电压比较双 载子接面电晶体或并联调节器。10. 如权利要求9所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述对应的电压比较双载子 接面电晶体或并联调节器彼此堆叠设置，使得所述对应的电压比较双载子接面电晶体或并 联调节器中当级的电压比较双载子接面电晶体或并联调节器具有第一参考电压，上游的电 压比较双载子接面电晶体或并联调节器具有第二参考电压，且下游的电压比较双载子接面 电晶体或并联调节器具有第三参考电压，该第二参考电压是大于该第一参考电压，且该第 一参考电压是大于该第三参考电压。11. 如权利要求10所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述第二参考电压是所述第 一参考电压的两倍，且所述第一参考电压是第三参考电压的两倍。12. 如权利要求9所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述对应的电压比较双载子 接面电晶体或并联调节器通过多个齐纳二极管彼此堆叠设置。13. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，还包括耦接于所述整流器的分压 器，用以提供缩小的取样后的整流的弦波输入电压，使得所述电流检测信号与调变后的弦 波参考电压进行比较，其中所述分压器包括串联的第一电阻及第二电阻。14. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述共享电流感测及调变单 元包括固定电阻、另一固定电阻、电压缓冲器以及电阻电容式低通滤波器，该另一固定电阻 具有一端连接于所述固定电阻的高准位端，该电压缓冲器具有输出端连接于该另一固定电 阻的另一端，所述电阻电容式低通滤波器连接于所述电压缓冲器的输入端，且脉冲宽度调 变信号提供至所述电阻电容式低通滤波器。15. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述共享电流感测及调变单 元是变阻器。16. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，其中，所述共享电流感测及调变单 元包括固定电阻器及另一固定电阻，该另一固定电阻具有一端耦接于所述固定电阻的高准 位端，以及类比信号提供至所述另一固定电阻的另一端。17. 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎，还包括： 多个闪烁抑制电容，分别并联耦接于所述对应的LED子阵列以作为供应LED电流的辅 助电源；以及 多个电荷保留二极管，分别耦接于所述对应的常闭旁通开关以及所述闪烁抑制电容中 对应的闪烁抑制电容，以防止各个该闪烁抑制电容的电荷受到未预期的电路元件消耗，而 非由所述对应的LED子阵列消耗。18. -种用于照明装置的集成电路，包括如权利要求1所述的以交流供电的LED光引 擎。19. 如权利要求18所述的用于照明装置的集成电路，其中，所述集成电路具有多个脚 位，用以外部连接所述外部的LED子阵列及所述共享电流感测及调变单元。20. -种照明装置，包括： 整流器，耦接于交流电源，用以提供整流后的电压；以及 如权利要求1所述的以交流供电的LED光引擎耦，耦接于所述整流器与多个外部的LED子阵列之间。
【专利摘要】本发明公开一种以交流供电的LED光引擎，用于固态照明且不需使用传统功率因数修正器，兼具达到高功率因数及低总谐波失真。无须笨重昂贵的磁性元件、短寿命的电解电容及引起电磁干扰的快速切换，而导入具成本效益、能源效益的LED驱动电路，不使用短寿命的电解电容且降低整体购买成本，不须笨重元件，可应用于板上驱动的独立存在或制成集成电路的形式。除了可用于传统相位切割的双向可控硅调光单元，以交流供电的LED光引擎还可以包括适当的调光电路搭配脉冲宽度调变、类比、或变阻器形式的调光元件调变LED的平均电流，具有优选的应用弹性及较广的用途。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104902614
【申请号】CN201510099894
【发明人】余金生, 王志良, 陈光辉
【申请人】群高科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】US9144127, US20150257225
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