[0001] 本发明涉及一种发光装置及其发光方法，特别涉及一种接收一经调节的交流电源或一直流电源供应以作为该发光装置的输入电源的装置及其发光方法。

[0002] 发光二极管由于具有低耗电、高亮度、体积小及使用寿命长等优点，现已成为新一代照明光源的主流。在许多发光二极管装置的应用上，电源供应设置用以从交流电源，例如110V、60Hz，提供一调节后的直流输出电压以供给该装置。图1绘示一典型的结合直流对直流转换器或切换式稳压器的电源供应10的架构示意图。参照图1，该电源供应10接收一交流电源输入后经由桥式整流器12和电容器Cfilter滤波，藉以提供一未经整流的直流电压作为直流对直流转换器14的输入电压Vin。该直流对直流转换器14在本范例中为一顺向转换器(forward converter)，用以执行降压的功能。该转换器14包含一变压器142、二极管D1和D2、电感L和电容器C。该转换器14也可包含一隔离元件144以传送来自误差放大器146的误差信号Verror至调变器148。

[0003] 由于直流对直流转换器的切换特性，上述转换器会从电压来源以脉波方式抽取电流，进而产生一些不受欢迎的效果，例如降低功率因子。为了达成来自交流电源功率效率的最大化，从该交流电源抽取的输入电流理想上最终应具有弦波波形且应与交流电源保持同相位。此情形称为单一功率因子(unity power factor)，其通常产生于纯负载的状况下。然而，上述直流对直流转换器的切换特性和产生的脉波电流抽取会造成图1的装置其功率因子小于单一功率因子，且因此不具有最佳功率效率。此外，图1中位于桥式整流器12和直流对直流转换器14间的电容器Cfilter会使得桥式整流器12上的总阻抗为非纯电阻性，其进一步衰减了功率因子。

[0004] 台湾公告专利案I220047揭示一种发光二极管驱动电路，其能在无滤波电容的设计下由供应电源的正向部份电压直接驱动发光二极管。图2绘示该发光二极管驱动电路的架构示意图。参照图2，该驱动电路包含一供应电源VS、一桥式整流器22、一由多个电流控制单元I1-In所组成的电流导向控制电路24，以及用来侦测供应电源VS的电压的电压侦测电路20。当该电压侦测电路20侦测到交流电压大于二极管D1的导通电压时，电流控制单元I1导通以点亮该二极管D1。接着，当该电压侦测电路20侦测到交流电压大于二极管D1和D2的导通电压时，电流控制单元I1截止且另一电流控制单元I2导通以点亮该二极管D1和D2。在此架构中，由于发光二极管D1-Dn在不同的电流路径上会重复的导通，因此若以脉冲宽度调变的调光方式实现亮度控制时，电流导向控制电路24的设计将十分复杂，且D1-Dn无法具有相同的亮度。

[0005] 为了达成来自交流电源的功率效率最大化，和提供一均匀且可调的发光光源，有必要提出一种发光装置及其导通方法以符合市场的需求。

[0058] 图3显示结合本发明一实施例的一合并电源供应装置30的发光装置32的架构示意图。该发光装置32接收来自该电源供应装置30的一调节过的交流电源VAC，reg以作为输入电源。该电源供应装置30包含一用以接收一交流电源输入的整流电路302。该整流电路302可以为一全波整流电路或一半波整流电路，以供应该发光装置32一正向电压。该电源供应装置30也可包含一连接于该整流电路302的电容器C1，其仅用以滤波该交流电源输入的高频噪声部分。

[0059] 参照图3，该发光装置32包含一发光二极管数组322和一驱动电路324。在一实施例中，该发光二极管数组322是由多个发光列326、328和330并联而组成，而每一发光列326、328和330是由至少一个发光二极管串联所组成。该驱动电路324具有多个对应至所述发光列的输出OUT0、OUT1至OUTn，且输出OUT0、OUT1至OUTn个别具有一默认值以控制对应的发光列326、328和330的亮度。在一实施例中，该默认值为一固定电流值和一固定导通时间，而改变该电流值和该导通时间可调整所述发光列的亮度。

[0060] 参照图3，在一实施例中，该驱动电路324的电源端VDD来自该交流电源VAC，reg的一分压及滤波电路。该分压及滤波电路包含电阻R1、R2和C2。或者，该驱动电路324的电源端VDD可来自一电池装置。此外，该发光二极管数组322中的每一发光列也可包含一连接于该交流电源VAC，reg和该驱动电路324之间的电阻。该电阻用以保护发光列的正常运作，例如，用以限流或是过电压保护。在本发明另一实施例中，该发光二极管数组322中的每一发光列包含一连接于该交流电源VAC，reg和该驱动电路324之间的开关元件。该开关元件用以实现调光控制或是在驱动电路324不正常运作时执行保护功能。

[0061] 图4显示根据本发明一实施例的序列性导通一发光二极管数组的方法的流程图，其中该发光二极管数组接收一调节过的交流电源以作为一输入电源。在步骤S40中，提供一第一发光组一第一驱动信号；在步骤S42中，根据该交流电源的第一振幅导通该第一发光组；在步骤S44中，当该第一发光组的电流达到一第一默认值时，截止该第一发光组的电流；在步骤S46中，提供一第二发光组一第二驱动信号；在步骤S48中，根据该交流电源的第二振幅导通该第二发光组；在步骤S49中，当该第二发光组的电流达到一第二默认值时，截止该第二发光组的电流；其中，当该第一振幅小于该第二振幅时，该第一发光组中串联的发光二极管个数小于该第二发光组中串联的发光二极管个数，而当该第一振幅大于该第二振幅时，该第一发光组中串联的发光二极管个数大于该第二发光组中串联的发光二极管个数。以下配合图3说明本发明的序列性导通一发光二极管数组的方法的细节。

[0062] 首先，一调节过的交流电源VAC，reg设置用以提供一发光二极管数组322的电源供应，该交流电源VAC，reg的调节方式可以为一全波整流或为一半波整流。接着，随着该交流电源VAC，reg的振幅和该驱动电路324的输出OUT0、OUT1至OUTn的启动顺序，所述发光列326、328和330可依序被导通。图5绘示该发光二极管数组322基于该交流电源VAC，reg的导通状况。首先，当t＜t1时，该驱动电路324的输出OUT0被致能，代表该第一发光列326可以被导通。接着，当t＝t1时，该交流电源VAC，reg的振幅大于第一发光列326中发光二极管的压降和该驱动电路324的输出OUT0至Gnd间的压降，故该第一发光列326现被导通且二极管被点亮。接着，当该第一发光列326的电流达到输出OUT0的默认值时，亦即，该第一发光列326的电流达到该固定电流值和该固定导通时间时，截止该第一发光列326的电流。此时，该驱动电路324的输出OUT1被致能，代表该第二发光列328可以被导通。

[0063] 当t＝t2时，该交流电源VAC，reg的振幅大于第二发光列中串联的发光二极管的压降和该驱动电路324的输出OUT1至Gnd间的压降，故该第二发光列328现被导通且二极管被点亮。当该第二发光列328的电流达到输出OUT1的默认值时，截止该第二发光列328的电流。类似地，当t＝t3至t6时，该发光二极管数组322随着该交流电源VAC，reg的振幅、该驱动电路324的输出OUT0、OUT1至OUTn的致能状态和其默认值依序被导通和截止。由于驱动电路324内部的侦测电流机制，每次仅单一发光列或仅非常少数的发光列被导通，故可大幅降低发光装置的整体功率损耗。此外，当输入的交流电源操作频率为60Hz时，代表每一发光列会以每秒120次的频率被依序点亮。由于人眼的视觉暂留现象，本发明所揭示的方法和装置其视觉效果将较传统的CCFL荧光灯管表现更为优异。

[0064] 此外，在本发明一实施例中，该驱动电路324包含一同步追踪单元332，其用来追踪该交流电源VAC，reg的振幅和周期，藉以调整其输出OUT0、OUT1至OUTn的启动顺序和操作频率。在一实施例中，该同步追踪单元332侦测该第一发光列326的第一和第二导通状态以同步追踪该交流电源VAC，reg的周期，藉以调整该驱动电路324输出的操作频率以同步于该交流电源VAC，reg。在另一实施例中，该同步追踪单元332侦测该第一发光列326的一电压压降以追踪该交流电源VAC，reg的振幅，藉以调整该驱动电路324输出的启动顺序。

[0065] 上述发光二极管数组的设置方式在本发明一实施例中是由图3所示的多个发光列326、328和330并联而组成。然而，该发光二极管数组的设置方式可基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。图6显示结合本发明另一实施例的发光二极管数组的设置方式。相比于图5中的发光二极管数组322，其发光列326、328和330根据交流电源VAC，reg的振幅而进行排列以形成一近似该振幅的图样结构，图6所示的发光二极管数组中的发光列其设置方式是由具有最少串联发光二极管个数的发光列依序递增至具有最多串联发光二极管个数的发光列，且该发光二极管数组整体形成一方形图样结构。在本发明另一实施例中，该发光二极管数组中的发光列其设置方式可由具有最多串联发光二极管个数的发光列依序递减至具有最少串联发光二极管个数的发光列。

[0066] 此外，在本发明又一实施例中，该发光二极管数组中的发光列的设置方式可由具有最少串联发光二极管个数的发光列依序递增至具有最多串联发光二极管个数的发光列，以形成一三角形图样结构，如图7所示。或者，该发光二极管数组中的发光列的设置方式可由具有最多串联发光二极管个数的发光列依序递减至具有最少串联发光二极管个数的发光列，以形成一三角形图样结构，如图8所示。图7和图8也标示该发光二极管数组中的发光列的导通顺序。

[0067] 参照图3，前述发光组的设置方式在图3中通过至少一个发光二极管串联以形成一单一发光列。然而，该发光组的设置方式可基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。图9显示结合本发明另一实施例的发光组的设置方式。图9中的发光组91是由单一发光列所组成，而发光组92是由两发光列并联所组成，该两发光列中的每一者是由三个发光二极管串联所组成。亦即，发光组的设置方式可由并联一至数个发光列而形成，且该发光列是由串联不同个数的发光二极管以组成。

[0068] 此外，该发光二极管数组中的发光组除了可在该交流电源VAC，reg的全部正向电压范围内导通，也可于该交流电源VAC，reg的部分正向电压范围内导通。图10绘示一发光二极管数组99基于该交流电源VAC，reg的导通状况。该发光二极管数组99中的每一发光组其导通范围仅限于该交流电源VAC，reg的部分正向电压。

[0069] 图3中的发光装置32接收来自电源供应装置30的一调节过的交流电源VAC，reg以作为一输入电源。然而，该发光装置32也可接收一直流电源供应以作为一输入电源。图11显示结合本发明一实施例的发光装置100的架构示意图。该发光装置100接收来自一电池、一线性稳压器或是一直流对直流转换器的一直流电源供应VDC以作为一输入电源。参照图11，该发光装置100包含一发光二极管数组102和一驱动电路104。该发光二极管数组102的设置方式可以采用图5至图8所示的图样结构。

[0070] 图12显示根据本发明一实施例的序列性导通一发光二极管数组的方法的流程图，其中该发光二极管数组接收一直流电源供应以作为一输入电源。在步骤S110中，根据一致能信号导通一第一发光组；在步骤S112中，当该第一发光组的电流达到一第一默认值时，截止该第一发光组的电流；在步骤S114中，根据一第一时序信号导通一第二发光组；在步骤S116中，当该第二发光组的电流达到一第二默认值时，截止该第二发光组的电流；在步骤S118中，根据一第二时序信号导通一第三发光组；其中，该第一、第二和第三发光组中串联的发光二极管个数为依序递增或是依序递减。以下配合图11说明本发明的序列性导通一发光二极管数组的方法的细节。

[0071] 首先，发光二极管数组102接收直流电源供应VDC以作为一输入电源。接着，该发光二极管数组102中的发光列106、107和108的导通顺序由该驱动电路104所输出的致能信号EN和频率信号OUT1-OUTn所决定，而非由该直流电源供应VDC的振幅所决定。当所述发光列的电流达到一默认值时，例如一固定电流值和一固定导通时间，则所述发光列的电流将被截止。

[0072] 在上述实施例中，调整该发光二极管数组102中发光列或发光组的亮度通过改变该固定电流值或改变该固定导通时间而达成。然而，为了进一步降低发光装置的功率损耗，当该发光二极管数组102进行调光时，该发光列或发光组可以保持一固定导通时间，而仅改变驱动电流的大小，藉以达到调光或RGB三色混光的效果。

[0073] 本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的，而应包含各种不背离本发明的替换及修饰，并为权利要求书所涵盖。