CN101980584A - 双向定电流装置以及使用该双向定电流装置的led灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LED灯,包括双向定电流装置连接在电源及LED之间,用以供应稳定的正、负向电流给LED。该双向定电流装置包含一对以对接方式或反接方式串联的电流源连接在电源与LED之间,以及两保护组件分别并联该对电流源。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED灯,特别是关于一种用于LED灯的双向定电流装置。
背景技术
直流LED灯需要整流电路或电源转换器将交流电源转换为直流电源施加在LED上,由于整流电路和电源转换器都需要大电容及较大的印刷电路板,因此直流LED灯的体积较大,成本也较高。交流LED灯是将电阻串联在交流电源和两相反方向配置的LED之间,在交流电源的正半周期点亮一个方向上的LED,在负半周期点亮另一个方向上的LED。由于只需要一个电阻,因此交流LED灯的体积和成本都小于直流LED灯。然而,交流LED灯是将交流电源直接施加在LED上,因此交流电源的突波可能烧毁LED。尤其市售的交流电源在供压不稳定时,例如断电后回复供电或瞬间压降后回复正常电压时,会有瞬间的高压产生,很容易烧毁LED。目前唯一的解决方案是采用高阻值的串联电阻来限制LED电流的最大值。这种方式除了浪费很高比例的功率在电阻上,而且会产生大量的热。又因为LED的亮度取决于其驱动电流,所以有无法克服的难题。使用较高阻值的串联电阻虽然可以提供较高的保护,却会导致较低的LED电流,因此LED灯的效率较低。反之,使用较低阻值的串联电阻可以提高LED电流,但是LED比较容易烧毁。此外,串联电阻缺乏适应性,LED电流的大小会因为电源电压的大小和LED的电气特性而改变,所以电阻的阻值很难选择。另一方面,LED电流的大小随着电源电压的变化而改变,因此LED灯的亮度无法控制。
发明内容
本发明的目的的一,在于提出一种用于LED灯的双向定电流装置。
本发明的目的的一,在于提出一种LED灯。
根据本发明,一种LED灯包括第一及第二电源输入端供连接电源、LED负载以及双向定电流装置与该LED负载串联在该第一及第二电源输入端之间。该双向定电流装置在第一状态下提供第一方向的电流给该LED负载,在第二状态下提供第二方向的电流给该LED负载。该双向定电流装置包括第一及第二连接端、第一及第二电流源串联在该第一及第二连接端之间、第一保护组件与该第一电流源并联以及第二保护组件,与该第二电流源并联,其中,在第一状态下,该第一电流源及该第二保护组件建立起从该第一连接端流向该第二连接端的第一电流,以供应该LED负载;在第二状态下,该第二电流源及该第一保护组件建立起从该第二连接端流向该第一连接端的第二电流,以供应该LED负载。
本发明的双向定电流装置可以提供稳定的双向电流点亮LED,故能控制LED的亮度,以及防止LED烧毁,而且本发明的双向定电流装置可以整合在双接脚的集成电路中,故能大大的减少占用的空间。
附图说明
图1显示应用本发明双向定电流装置的LED灯;
图2显示图1中双向定电流装置的第一实施例;
图3显示图2中双向定电流装置的输入端连接正电压时的操作;
图4显示图2中双向定电流装置的输入端连接负电压时的操作;
图5显示图1中双向定电流装置的第二实施例;
图6显示图5中双向定电流装置的输入端连接正电压时的操作;
图7显示图5中双向定电流装置的输入端连接负电压时的操作;
图8显示以二极管作为图2中保护组件的实施例;
图9显示图8中双向定电流装置的输入端连接正电压时的操作;
图10显示图8中双向定电流装置的输入端连接负电压时的操作;
图11显示以二极管作为图5中保护组件的实施例;
图12显示图11中双向定电流装置的输入端连接正电压时的操作;
图13显示图11中双向定电流装置的输入端连接负电压时的操作;
图14显示图2至图13中定电流源的实施例;
图15显示双向定电流装置的电流电压曲线;
图16显示图1中LED负载的实施例;
图17显示照明用的LED灯泡;
图18显示图17中LED负载的实施例;以及
图19显示图17中LED负载的实施例。
具体实施例
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。
图1显示应用本发明双向定电流装置14的交流LED灯10,交流LED灯10具有电源输入端11及12连接交流电源13,交流LED灯10中的双向定电流装置14根据交流电源13所提供的交流电压VAC产生正向电流IP及负向电流IN给LED负载16,其中LED负载16包括多个LED。
图2显示图1中双向定电流装置14的第一实施例,其包括定电流源24及26以反接方式串联在双向定电流装置14的第一连接端20及第二连接端22之间,保护组件28与定电流源24并联以保护定电流源24,保护组件30与定电流源26并联以保护定电流源26。定电流源24及26以及保护组件28及30可以整合在双接脚的集成电路中,因此在交流LED灯10中,双向定电流装置14占的空间非常小。图3及图4显示图2中双向定电流装置14的操作。参照图3,当第一连接端20上的电压为正电压时,定电流源24处于逆向偏压而电流IP则由保护组件28流向定电流源26,保护组件30则形成断路,因此定电流源26与保护组件28建立起从第一连接端20流向第二连接端22的电流IP。参照图4,当第一连接端20上的电压为负电压时,定电流源26处于逆向偏压而电流IN则由保护组件30流向定电流源24,保护组件28则形成断路,因此定电流源24与保护组件30建立起从第二连接端22流向第一连接端20的电流IN。
图5显示图1中双向定电流装置14的第二实施例,其包括定电流源24及26以及分别保护定电流源24及26的保护组件28及30,其中定电流源24及26以对接方式串联在双向定电流装置14的第一连接端20及第二连接端22之间。图6及图7显示图5中双向定电流装置14的操作。参照图6,当第一连接端20上的电压为正电压时,定电流源26处于逆向偏压而电流IP由定电流源24经由保护组件30流向第二连接端22,保护组件28形成断路,定电流源24与保护组件30建立起从第一连接端20流向第二连接端22的电流IP。参照图7,当第一连接端20上的电压为负电压时,定电流源24处于逆向偏压而电流IN由定电流源26经由保护组件28流向第一连接端20,保护组件30形成断路,而定电流源26与保护组件28建立起从第二连接端22流向第一连接端20的电流IN。
图8显示以二极管作为图2中保护组件的实施例,其中作为保护组件的二极管32的阳极及阴极分别连接定电流源24的输出端及输入端,作为保护组件的二极管34的阳极及阴极分别连接定电流源26的输出端及输入端。图9及图10显示图8中双向定电流装置14的操作。参照图9,当第一连接端20上的电压为正电压时,定电流源24处于逆向偏压故关闭,二极管34处于逆偏状态,因此等同断路,而二极管32则处于顺偏状态,故形成通路,因此定电流源26与二极管32建立起从第一连接端20流向第二连接端22的电流IP。参照图10,当第一连接端20上的电压为负电压时,定电流源26处于逆向偏压故关闭,二极管32处于逆偏状态,因此等同断路,而二极管34处于顺偏状态,故形成通路,因此定电流源24与二极管34建立起从第二连接端22流向第一连接端20的电流IN。
图11显示以二极管作为图5中保护组件的实施例,其中作为保护组件的二极管32的阳极及阴极分别连接定电流源24的输出端及输入端,作为保护组件的二极管34的阳极及阴极分别连接定电流源26的输出端及输入端。图12及图13显示图11中双向定电流装置14的操作。参照图12,当第一连接端20上的电压为正电压时,定电流源26处于逆向偏压故关闭,二极管32处逆偏状态,因此等同断路,而二极管34则处于顺偏状态,故形成通路,因此定电流源24与二极管34建立起由第一连接端20流向第二连接端22的电流IP。参照图13,当第一连接端20上的电压为负电压时,定电流源24处于逆向偏压故关闭,二极管34处于逆偏状态,故等同断路,而二极管32处于顺偏状态,故形成通路,因此定电流源26与二极管32建立起从第二连接端22流向第一连接端20的电流IN。
实现图2及图5中保护组件28及30的方式很多,除了使用二极管之外,也可以使用MOS晶体管、BJT晶体管或其它只允许单方向电流通过的组件及电路。本发明的双向定电流装置14也可以应用在直流LED灯中,由于在直流LED灯中只提供直流电压给双向定电流装置14,因此双向定电流装置14只提供正向电流IP或负向电流IN给LED负载。
图14显示图2至图13中定电流源的实施例,其中晶体管M1及M2也串联在正压端42及负压端44之间,电阻R1连接在正压端42及晶体管M1的闸极46之间,稽纳二极管(Zener diode)D1连接在晶体管M1的闸极及负压端44之间,控制回路40连接晶体管M2的闸极以锁住晶体管M2闸极上的电压,其中控制回路40为现有技术,故其内部结构不再赘述。当正压端42上的电压上升时,晶体管M1的闸极46上的电压VA也开始上升,由于稽纳二极管D1的关系,电压VA最后将被限制在某一准位,例如8.2V,晶体管M1在电压VA高于一临界值时被打开(turn off),因此产生电流I由正压端经晶体管M1及M2流向负压端,又控制回路40提供定电压至晶体管M2的闸极,因此电流I为定电流。
图15显示双向定电流装置14的电流电压曲线。参照图2,提供交流电压VAC至双向定电流装置14的第一连接端20,在交流电压VAC的正半周期期间,电流源26提供稳定的正向电流IP,如第一象限的曲线50,在交流电压VAC的负半周期期间,电流源24提供稳定的负向电流IN,如第三象限的曲线51。
图16显示图1中负载16的实施例,其包括多对LED串联在第一连接端64及第二连接端66之间,每一对LED包括LED 60以及配置方向与LED 60相反的LED 62,其中每一个LED 60与一个LED 62并联。在交流电压VAC的正半周期期间,双向定电流装置14提供正向电流IP点亮LED 62,在交流电压VAC的负半周期期间,双向定电流装置14提供负向电流IN点亮LED 60。由于双向定电流装置14提供稳定的正向电流IP及负向电流IN,故能使LED 60及62的亮度稳定。当要提高LED 60及62的亮度时,可以再并联一个双向定电流装置18,如图16中的虚线部分18,假设每一个双向定电流装置14提供20mA的电流,因此并联二个双向定电流装置14及18可提供40mA的电流给LED 60及62。
本发明的双向定电流装置14可以应用在各种LED灯中,例如装饰灯、指示灯以及照明用的LED灯。图17显示照明用的LED灯泡,其包括灯壳72固定在灯头70上,在LED灯泡中,LED负载16与双向定电流装置14串联在电极74及76之间,LED负载16具有接脚78及80分别连接电极74及双向定电流装置14,当灯头70连接交流电源时,双向定电流装置14提供双向定电流IP及IN点亮LED负载16。图18显示图17中LED负载16的实施例,其包括多个串联的LED 60及多个串联的LED 62,LED 60与LED 62的配置方向相反,电流IP通过多个LED 60以点亮多个LED 60,而与电流IP反向的电流IN通过多个LED 62以点亮多个LED 62。图19显示图17中LED负载16的实施例,其中LEDs 60、62及68组成一LED桥,电流IP通过LED 60及多个串联的LED 68以点亮LED 60及68,与电流IP反向的电流IN通过通过LED 62及多个串联的LED 68以点亮LED 62及68。
以上,仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (37)
1.一种双向定电流装置,用以提供电流给负载,其特征在于,包括:
第一及第二连接端;
第一及第二电流源,串联在该第一及第二连接端之间;
第一保护组件,与该第一电流源并联;以及
第二保护组件,与该第二电流源并联;
其中,在第一状态下,该第一电流源及该第二保护组件建立起从该第一连接端流向该第二连接端的第一电流,以供应该负载;以及在第二状态下,该第二电流源及该第一保护组件建立起从该第二连接端流向该第一连接端的第二电流,以供应该负载。
2.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一及第二电流源以反接方式串联。
3.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一及第二电流源以对接方式串联。
4.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一电流源在该第二状态下关闭。
5.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第二电流源在该第一状态下关闭。
6.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一保护组件在该第一状态下为断路。
7.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第二保护组件在该第二状态下为断路。
8.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一保护组件在该第二状态下旁通该第一电流源。
9.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第二保护组件在该第一状态下旁通该第二电流源。
10.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一保护组件包括二极管。
11.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第二保护组件包括二极管。
12.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一及第二电流的大小相等。
13.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一及第二电流的大小不相等。
14.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第一电流源包括:
正压端及负压端;
第一及第二晶体管串联在该正压端及负压端之间;
电阻连接在该正压端及该第一晶体管的控制电极之间;
稽纳二极管连接在该第一晶体管的控制电极及该负压端之间;以及
控制回路,连接该第二晶体管的控制电极。
15.如权利要求1所述的双向定电流装置,其特征在于,该第二电流源包括:
正压端及负压端;
第一及第二晶体管串联在该正压端及负压端之间;
电阻连接在该正压端及该第一晶体管的控制电极之间;
稽纳二极管连接在该第一晶体管的控制电极及该负压端之间;以及
控制回路,连接该第二晶体管的控制电极。
16.一种LED灯,其特征在于,包括:
第一及第二电源输入端,供连接电源;
LED负载;以及
双向定电流装置,与该LED负载串联在该第一及第二电源输入端之间,在第一状态下提供第一方向的电流给该LED负载,以及在第二状态下提供第二方向的电流给该LED负载。
17.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该双向定电流装置包括:
第一及第二电流源串联在一起;
第一保护组件,与该第一电流源并联;以及
第二保护组件,与该第二电流源并联;
其中,在该第一状态下,该第一电流源及该第二保护组件建立起该第一方向的电流;以及在该第二状态下,该第二电流源及该第一保护组件建立起该第二方向的电流。
18.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一及第二电流源以反接方式串联。
19.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一及第二电流源以对接方式串联。
20.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一电流源在该第二状态下关闭。
21.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第二电流源在该第一状态下关闭。
22.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一保护组件在该第一状态下为断路。
23.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第二保护组件在该第二状态下为断路。
24.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一保护组件在该第二状态下旁通该第一电流源。
25.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第二保护组件在该第一状态下旁通该第二电流源。
26.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一保护组件包括二极管。
27.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第二保护组件包括二极管。
28.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一及第二电流的大小相等。
29.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一及第二电流的大小不相等。
30.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第一电流源包括:
正压端及负压端;
第一及第二晶体管串联在该正压端及负压端之间;
电阻连接在该正压端及该第一晶体管的控制电极之间;
稽纳二极管连接在该第一晶体管的控制电极及该负压端之间;以及
控制回路,连接该第二晶体管的控制电极。
31.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该第二电流源包括:
正压端及负压端;
第一及第二晶体管串联在该正压端及负压端之间;
电阻连接在该正压端及该第一晶体管的控制电极之间;
稽纳二极管连接在该第一晶体管的控制电极及该负压端之间;以及
控制回路,连接该第二晶体管的控制电极。
32.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该LED负载包括:
第一及第二连接端;以及
多对LED串联在该第一及第二连接端之间,每一对LED含有该第一方向配置的LED及该第二方向配置的LED。
33.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该LED负载包括:
第一及第二连接端;
该第一方向配置的第一串LED,连接在该第一及第二连接端之间;以及
该第二方向配置的第二串LED,连接在该第一及第二连接端之间。
34.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该LED负载包括:
第一及第二连接端;以及
LED桥,连接在该第一及第二连接端之间,其中的多个第一LED为该第一方向配置,多个第二LED为该第二方向配置。
35.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,该LED负载包括交流LED芯片。
36.如权利要求16所述的LED灯,其特征在于,更包括灯头具有两电极分别连接该第一及第二电源输入端。
37.如权利要求36所述的LED灯,其特征在于,更包括灯壳固接该灯头。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110223 |