CN101483949A - 发光二极管灯具及其驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光二极管灯具及其驱动装置，该发光二极管灯具连接于市电输入电压且包含至少一个发光二极管。该驱动装置安装在该灯具的灯座内，且包含输入整流与滤波单元，以接收该市电输入电压；隔离式功率变压器，电连接到该输入整流与滤波单元，以产生降压交流电；及输出整流与滤波单元，电连接到该隔离式功率变压器，并产生驱动发光二极管的输出直流电压。由于驱动装置的组件可以置于发光二极管灯具内且可以提供对于市电输入电压的隔离保护，因此有利于发光二极管灯具的小型化及安全性。再者，该驱动装置也可以由光耦合器信号反馈单元反馈输出整流与滤波单元后的输出直流电压及电流信号，以更精确控制输出直流电压、电流以及功率。

Description

发光二极管灯具及其驱动装置

技术领域

本发明有关一种发光二极管灯具及其驱动装置。

背景技术

照明(general lighting)对于人类活动及产业发展有重要的影响，传统的照明有白炽灯(incandescent lamp)、日光灯(fluorescent lamp)等。

自1879年爱迪生改良白炽灯以来，白炽灯一直提供价廉而轻便的照明来源。然而白炽灯有发光效率低、高耗电、寿命短、发热及灯泡易破碎等缺点。尤其在地球暖化日益严重的今天，白炽灯的缺点更为严重。日光灯为提供室内照明的主要工具，然而会有汞污染及高压驱动的辐射问题。

自1996年日本的日亚化公司提出在氮化镓系列(GaN)蓝光发光二极管(LED)的基础上，开发出以蓝光发光二极管激发钇铝石榴石(YAG，yttriumaluminum garnet)荧光粉而产生黄色荧光，所产生的黄色荧光进而与蓝光混合产生白光(蓝光发光二极管配合YAG荧光粉)，从此开启发光二极管迈入照明市场的序幕。

白光发光二极管比起传统的白炽电灯泡与日光灯管来有许多的优点，如体积小(多颗、多种组合)、发热量低(热辐射少)、耗电量低(低电压、低电流起动)、寿命长(10万小时以上)、反应速度快(可高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收、无污染)、可平面封装和易开发成轻薄短小的产品等优点。

随着发光二极管的亮度提升及成本下降，发光二极管用途也随之增加。由于发光二极管需要直流电压驱动，如果发光二极管要应用于市电输入(85Vac-264Vac)的用途中，则需要有相对应的驱动电路。

图1所示为公知的发光二极管驱动电路的电路图，市电输入电压(90Vac-240Vac)经整流滤波成直流后，再驱动电阻与多数串接的发光二极管。对此发光二极管驱动电路而言，要尽量串接多颗发光二极管以减少电阻两边的电压降及电阻功率消耗。然而在此发光二极管驱动电路中，只要市电输入电压微幅变动，流过发光二极管的电流就会受到影响，进而影响亮度。

图2所示为另外一个公知的发光二极管驱动电路的电路图，市电输入电压(90Vac-240Vac)经过一个驱动集成电路(drive IC)(如高压驱动集成电路)以提供高电压定电流的驱动方式。

照明灯具用的发光二极管都是采取高功率(high power)发光二极管，往往发光二极管须与灯具金属灯杯平贴以帮助散热。在上述两个公知发光二极管驱动电路中，多数串接的发光二极管直接与高压电压连接，若发光二极管仍与灯具金属灯杯平贴以帮助散热，则使用者有可能会因为不慎误触金属灯杯而接触到高压电。

图3所示为另外一个公知的发光二极管驱动电路的电路图，市电输入电压(90Vac-240Vac)经过一个前级电源供应器(adapter)降压后，再驱动驱动集成电路(drive IC)以提供多数串接的发光二极管电力。因此多数串接的发光二极管是由降压后的电压驱动。即使发光二极管仍与灯具金属灯杯平贴以帮助散热，使用者也不会因误触金属灯杯而接触到高压电。然而在此发光二极管驱动电路中，因为前级电源供应器的体积较大，不易整合于灯具内，造成应用及散热上的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可以降低体积且提供隔离效果的发光二极管灯具驱动装置及包含该驱动装置的发光二极管灯具。

为达成上述目的，本发明提供一种发光二极管灯具的驱动装置，该驱动装置连接于市电输入电压及至少一个发光二极管之间，且包含：

接收该市电输入电压的输入整流与滤波单元；

产生降压交流电的隔离式功率变压器，电连接到该输入整流与滤波单元并接收该输入整流与滤波单元的输出；及

输出整流与滤波单元，电连接到该隔离式功率变压器并接收该隔离式功率变压器的该降压交流电，并加以整流与滤波成输出直流电压。

为达成上述目的，本发明还提供一种发光二极管灯具，所述发光二极管灯具接收来自市电输入电压且包含：

金属灯杯；

灯座，与该金属灯杯连接；

至少一个发光二极管，安装于该金属灯杯内；及

驱动装置，安装于该灯座内，且包含：

输入整流与滤波单元，接收该市电输入电压；

以产生降压交流电压的隔离式功率变压器，电连接到该输入整流与滤波单元并接收该输入整流与滤波单元的输出；

以驱动该发光二极管的输出整流与滤波单元，电连接到该隔离式功率变压器并接收该隔离式功率变压器的该降压交流电，并加以整流与滤波成输出直流电压。

由于驱动装置的组件可以置于发光二极管灯具内且可以提供对于市电输入电压的隔离保护，因此有利于发光二极管灯具的小型化及安全性。再者该驱动装置也可以由光耦合器信号反馈单元反馈输出整流与滤波单元后的输出直流电压及电流信号，以更精确控制输出直流电压、电流以及功率。

附图说明

图1所示为公知的发光二极管驱动电路的电路图；

图2所示为公知的发光二极管驱动电路的电路图；

图3所示为公知的发光二极管驱动电路的电路图；

图4为依据本发明的较佳具体实施例的发光二极管灯具驱动装置的框图；

图5为依据本发明的发光二极管灯具应用实例的使用状态示意图。

附图标记说明

驱动装置                 10        高压电路区块        20

低压电路区块             30        隔离式功率变压器    40

光耦合器信号反馈单元     42

电磁干扰(EMI)滤波单元    22        输入整流与滤波单元  24

电压/电流限制单元        26        反馈与控制单元      28

输出整流与滤波单元       32        输出周边保护单元    34

发光二极管               50        市电输入电压        60

金属灯杯                 70        灯座                72

具体实施方式

参见图4，为依据本发明较佳具体实施例的发光二极管灯具驱动装置10的框图，该驱动装置10接收市电输入电压60(85Vac-264Vac)，并可驱动至少一个发光二极管50。

该驱动装置10主要包含一个高压电路区块20、一个低压电路区块30及连接于高压电路区块20及低压电路区块30之间的隔离式功率变压器40及至少一组光耦合器信号反馈单元42。该高压电路区块20包含一个连接到市电输入电压的电磁干扰(EMI)滤波单元22、输入整流与滤波单元24、电压/电流限制单元26、反馈与控制单元28。该低压电路区块30包含输出整流与滤波单元32、及输出周边保护单元34。

该电磁干扰(EMI)滤波单元22用以将市电输入电压的高频电磁干扰过滤，并将高频电磁干扰过滤的高压交流电送至该输入整流与滤波单元24。该输入整流与滤波单元24例如可以具有二极管整流及电容滤波电路组件，以将高压交流电整流成高压直流电。该电压/电流限制单元26与该输入整流与滤波单元24电连接，以限制输入整流与滤波单元24的输出电压电流上限，避免破坏下一级的隔离式功率变压器40。

该隔离式功率变压器40内建有直流交流转换器(DAC)，以将输入整流与滤波单元24的输出直流电压转换成输入交流电压，并经过一个变压器电路以将该输入交流电压转换成较低位准的输出交流电压。该隔离式功率变压器40一、二次侧隔离耐压为符合灯具类规范要求，以提供更安全的发光二极管灯具产品。

该输出整流与滤波单元32接收来自隔离式功率变压器40输出的输出交流电压，并转换成输出直流电压。该输出可以恒定电压/恒定电流/恒定功率来供应给至少一个发光二极管50。该光耦合器信号反馈单元42的输入连接于该输出整流与滤波单元32后的输出电压，其包含至少一组含一个发光二极管(图中未示出)及晶体管光接收器(图中未示出)，可以隔离的方式将与输出整流与滤波单元32后的输出电压及电流相关信号反馈至该高压电路区块20的该反馈与控制单元28。

该反馈与控制单元28可以依据反馈信号而控制该输入整流与滤波单元24。例如当该市电输入电压60发生不稳定状况时，该反馈与控制单元28可以得知输出整流与滤波单元32的输出电压及电流变化，并反馈至输入整流与滤波单元24，以控制输入整流与滤波单元24的输出信号，使整体的发光二极管灯具驱动装置10有稳定输出。再者，也可以通过该输出周边保护单元34的设定，以提供过电压、过电流及过温度的保护。

在图4所示的电路中，可借由开关组件(MOSFET)(图中未示出)来把输入整流与滤波单元24的高压直流切割成高压交流电压。隔离式功率变压器40将此高压交流电压转换成低压的交流电压，然后经过输出整流与滤波单元32整流成直流电压。其中这个开关组件可以放至在反馈与控制单元28、输入整流与滤波单元24或者隔离式功率变压器40之中。

参见图5，为依据本发明的发光二极管灯具应用实例的使用状态示意图，该发光二极管灯具包含有金属灯杯70及灯座72，该灯座72与该金属灯杯70连接，该发光二极管50安装于该金属灯杯70内，可与该金属灯杯70有导热性的连接以提升散热效果；该发光二极管灯具驱动装置10例如可以放置在该灯座72内，以将来自插头的市电电源转换成适宜于发光二极管50的直流电压电源。且由于发光二极管灯具驱动装置10的高压电路区块20与低压电路区块30是借由隔离式功率变压器40及光耦合器信号反馈单元42以隔离方式耦接；因此即使使用者将手置于金属灯杯70上，也不会有触电的危险。再者，由于本发明的发光二极管灯具驱动装置10的电路单元可以提供大于80％的电源转换效率，且可以做成小尺寸。因此有利于整合于发光二极管灯具内部，有利于设计不同用途的发光二极管灯具，如发光二极管阅读灯或是发光二极管投射灯。

Claims (11)

1、一种发光二极管灯具的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置连接于市电输入电压及至少一个发光二极管之间，且包含：

接收该市电输入电压的输入整流与滤波单元；

产生降压交流电的隔离式功率变压器，电连接到该输入整流与滤波单元并接收该输入整流与滤波单元的输出；及

输出整流与滤波单元，电连接到该隔离式功率变压器并接收该隔离式功率变压器的该降压交流电，并加以整流与滤波成输出直流电压。

2、如权利要求1所述的发光二极管灯具的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包含：

电磁干扰滤波单元，连接于该市电输入电压及该输入整流与滤波单元之间。

3、如权利要求1所述的发光二极管灯具的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包含：

光耦合器信号反馈单元，连接到该输出整流与滤波单元的输出；及

反馈与控制单元，连接到该光耦合器信号反馈单元及该输入整流与滤波单元，并依据光耦合器信号反馈单元反馈该输出整流与滤波单元的输出，而反馈控制该输入整流与滤波单元。

4、如权利要求1所述的发光二极管灯具的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包含：

以限制该输入整流与滤波单元的输出电压与输出电流的电压/电流限制单元，连接到该输入整流与滤波单元。

5、如权利要求1所述的发光二极管灯具的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包含：

以对该输出整流与滤波单元提供过电流、过电压及过温度保护的输出周边保护单元，电连接到该输出整流与滤波单元。

6、如权利要求1所述的发光二极管灯具的驱动装置，其特征在于，所述输入整流与滤波单元、该隔离式功率变压器及该输出整流与滤波单元安装于该发光二极管灯具的灯座内。

7、一种发光二极管灯具，其特征在于，所述发光二极管灯具接收来自市电输入电压且包含：

金属灯杯；

灯座，与该金属灯杯连接；

至少一个发光二极管，安装于该金属灯杯内；及

驱动装置，安装于该灯座内，且该驱动装置包含：

接收该市电输入电压的输入整流与滤波单元；

以产生降压交流电压的隔离式功率变压器，电连接到该输入整流与滤波单元并接收该输入整流与滤波单元的输出；

以驱动该发光二极管的输出整流与滤波单元，电连接到该隔离式功率变压器并接收该隔离式功率变压器的该降压交流电，并加以整流与滤波成输出直流电压。

8、如权利要求7所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述驱动装置还包含：

电磁干扰滤波单元，连接于该市电输入电压及该输入整流与滤波单元之间。

9、如权利要求7所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述驱动装置还包含：

至少一组光耦合器反馈信号单元，连接到该输出整流与滤波单元的输出；

及反馈与控制单元，连接到光耦合器反馈信号单元及该输入整流与滤波单元，并依据光耦合器反馈信号单元反馈该输出整流与滤波单元的输出，而反馈控制该输入整流与滤波单元。

10、如权利要求7所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述驱动装置还包含：

以限制该输入整流与滤波单元的输出电压与输出电流的电压/电流限制单元，连接到该输入整流与滤波单元。

11、如权利要求7所述的发光二极管灯具，其特征在于，所述驱动装置还包含：

以对该输出整流与滤波单元提供过电流、过电压及过温度保护的输出周边保护单元，电连接到该输出整流与滤波单元。

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