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