CN101998726A - 具突波保护的led灯驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具突波保护的LED灯驱动电路，包括一整流单元用以将市电的交流弦波电压予以限流与突波吸收后整流成半波直流电压；一电压延迟单元可延迟该半波直流电压与突波能量释放；一开关单元可接受一开关信号的控制，将该延迟后的半波直流电压输出驱动该LED灯发光；及一电压及温度检测单元可检测该半波直流电压是否超出一预设电压值，当该半波直流电压在预设电压值内时，控制该开关单元输出驱动该LED灯发光，当该半波直流电压超出该预设压值时，控制该开关单元切断输出，达到遇不正常突波及电压涌浪或温度过高时的自动保护功能，更能通过调整预设电压值，作为LED灯亮度调光功能的目的。

Description

具突波保护的LED灯驱动电路

技术领域

本发明为一种具突波保护的LED灯驱动电路，尤其涉及一种驱动LED照明灯、LED灯调光器或LED背光模块的驱动电路，能自动检测电力上的瞬间突波，快速切断电力供应，并在突波过后自动回复电力供应的驱动电路。

背景技术

按，由于LED灯相较于传统灯泡或灯管，具有省电、寿命长及环保的优点，因此，LED灯产品已逐渐取代了传统灯泡或灯管作为照明灯使用。而且在先进的薄型电视屏幕上，也有采用LED灯作为其背光模块的趋势。

驱动LED灯发光相当容易，只要能给予LED足够的顺向偏压，并提供在LED额定内的直流电就可以了，因此，一般LED的驱动电路都以交流转直流，直流再降压的方式来设计，此方式最难克服的是发生电源转换时的高热问题，目前的解决方式都是在LED灯上加装散热鳍片，因此，在LED灯上的散热鳍片反而占据了大部份的体积。

目前LED灯的驱动电路有许多是直接使用交流市电供电，然而，该种驱动电路相当的脆弱，非常容易受到电力上的瞬间突波高压影响，产生大电流而导致后端的驱动组件或LED灯的损坏。

针对此一现象，目前的解决方式是采用突波吸收组件，以及保险丝来抑制瞬间的突波电压，但是，此突波吸收组件仅能吸收极短的突波，对于较宽的突波或者对于交流电的电压涌浪等，则根本无法抑制，而保险丝的反应速度则太慢，等保险丝切断电力时，驱动组件及LED灯早已烧毁。

为此，本案发明人为了能解决上述现有LED灯驱动电路无法抑制较宽瞬间突波的缺失，设计出一种使用超高速开关的驱动电路，可检测电力上的不正常突波高压，并在突波电压进入LED灯之前切断电力供应，以保护后端的驱动组件及LED灯，并可做温度检测，在温度过高时可关闭LED灯，待温度恢复正常时与以开启，并可解决因LED灯发生高温可能造成的危险，同时利用本发明的驱动电路，可以作为LED灯的亮度调整，可应用在照明LED灯、LED灯的调光器或者电视屏幕的背光模块等等的LED灯驱动电路上。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具突波保护的LED灯驱动电路，可检测电力上的不正常突波高压及电压涌浪或工作温度等，在突波电压进入LED灯之前或温度过高时切断电力供应，以保护后端的驱动组件及LED灯。

为实现上述目的，本发明提供一种具突波保护的LED灯驱动电路，包括一整流单元用以将市电的交流弦波电压先予以限制及突波吸收后，整流成半波直流电压；一电压延迟单元，可延迟该半波直流电压及突波能量释放；一开关单元，可接受一开关信号的控制，将该延迟后的半波直流电压输出驱动该LED灯发光；及一电压检测单元，可检测该半波直流电压是否超出一预设电压值，当该半波直流电压在预设电压值内时，输出该开关信号为高准位电压信号，控制该开关单元输出驱动该LED灯发光，当该半波直流电压超出该预设压值时，输出该开关信号为低准位电压信号，控制该开关单元切断输出。

其中，该LED灯为由多颗LED电气串联组成的LED灯泡或LED灯管，或者为电气并联多组由多颗LED电气串联组成的LED矩阵，形成电视影屏幕的背光模块。

其中，该整流单元为一交流限流型桥式整流器，利用电容器来耦合电流，并以电阻器与电容器充放电来降低交流突波与涌浪。

其中，该电压延迟单元由一突波吸收器电气并联至少一电阻器，形成一突波能量释放回路，同时为一充放电回路，通过对该半波直流电压或进入突波的电压充电及放电，形成突波能量释放，并延迟该半波直流电压。

其中，该开关单元由一第一晶体管及至少一第四电阻器及至少一基纳二极管组成，该第四电阻器及该基纳二极管形成一限流回路，并且当该开关信号输出为高准位电压信号时，该第一晶体管导通，输出一固定电流驱动该LED灯发光，因限制电流，可避免过大电流使LED灯受损。

其中，该开关单元中的第一晶体管为一高速场效晶体管或双载子接面晶体管。

其中，该电压与温度检测单元由一第一电阻器、一第二电阻器组成一分压回路，并电气连接至一第二晶体管，利用该第一及第二电阻器分压产生该预设电压值，并且该预设电压值高于该第二晶体管的导通偏压时，该第二晶体管导通，使得该开关信号输出为低准位电压信号，该预设电压值低于该第二晶体管的导通偏压时，该第二晶体管截止，使得该开关信号输出为高准位电压信号。

其中，该电压与温度检测单元，为可调整该第一电阻器及第二电阻器的分压电阻值，借以调整该预设电压值，进而调整驱动LED灯发光的时间，形成调光作用。

本发明所提出的具突波保护的LED灯驱动电路，可检测电力上的不正常突波高压及电压涌浪或工作温度等，在突波电压进入LED灯之前或温度过高时切断电力供应，以保护后端的驱动组件及LED灯，并可解决因LED灯发生高温可能造成的危险，同时本发明可以做为LED灯的亮度调整，可应用在照明LED灯、LED灯的调光器或者电视屏幕的背光模块等等的LED灯驱动电路上。

附图说明

图1为本发明的电路方块图；

图2为本发明的实施例电路示意图；

图3A、图3B及图3C为本发明遇到突波时电压波形示意图；

图4A、图4B及图4C为本发明遇到电压涌浪时的波形示意图；

图5A、图5B及图5C为本发明的调光波形示意图。

其中，附图标记：

10：LED灯

11：整流单元

12：电压延迟单元

13：开关单元

14：电压与温度检测单元

15：限流回路

具体实施方式

请参阅图1所示，为本发明具突波保护的LED灯驱动电路的电路方块图。并请一并参阅图2所示，为本发明的实施例电路示意图。本发明所驱动电路所驱动的LED灯10，可以由多颗LED电气串联组成的LED灯泡或LED灯管，也可电气并联多组由多颗LED电气串联而成的LED矩阵，形成电视影屏幕的背光模块。

本发明的LED灯驱动电路，包括一整流单元11、一电压延迟单元12、一开关单元13及一电压与温度检测单元14，其中该整流单元11系可为一交流限流型桥式整流器，电连接市电的交流弦波电压，先利用电容器C1来耦合电流，并以电阻器R1与电容器C1充放电，来降低交流突波与涌浪，先达成限流与第一次的交流突波吸收，并将其整流成半波直流电压。

其中该电压延迟单元12电连接该整流单元11，可延迟该半波直流电压，并进行第二次的突波能量的释放，以等待该电压与温度检测单元14的电压检测时间，使得当有不正常的突破或电压涌浪，或温度过高时，能先检测出来，而能及时切断输出电力，该电压延迟单元12可由一突波吸收器C2电气并联至少一放电电阻器，形成一突波能量释放回路，同时为一充放电回路，在图2的实施例中该放电电阻器是由一第一电阻器R4电气串联一第二电阻器R5所组成，该电压延迟单元12可通过对该半波直流电压或进入突波的电压充电及放电，形成突波能量释放，并延迟该半波直流电压。

其中该开关单元13电连接于该整流单元11与该LED灯10之间，如图2实施例电路图所示，该开关单元13由一第一晶体管Q1及至少一第四电阻器R3及至少一基纳二极管D2组成，可接受该电压与温度检测单元14产生的开关信号的控制，将正常的半波直流电压输出驱动该LED灯10发光。

其中该第一晶体管Q1可以为一高速场效晶体管(Field Effect Transistor)或双载子接面晶体管(Bipolar Junction Transistor)，而该第四电阻器R3及该积纳二极管D2形成一限流回路15，使得当该开关信号输出为高准位电压信号时，该第一晶体管Q1导通，输出一固定电流驱动该LED灯发光，而其所限制的电流，可以避免过大电流使LED灯受损。

意即，当该电压与温度检测开关信号为高准位电压信号时，该第一晶体管Q1导通，输出该半波直流电压驱动该LED灯10发光，当该开关信号为低准位电压信号时，该第一晶体管Q1截止，切断该半波直流电压的电力输出，直至该开关信号恢复为高准位电压信号后，重新输出驱动该LED灯10发光。

其中，该电压与温度检测单元14电连接该整流单元11及该开关单元13，用以检测该半波直流电压是否超出一预设电压值，以及检测LED灯的温度是否过高，如图2的实施例电路图，该电压与温度检测单元14利用该第一电阻器R4及该第二电阻器R5组成一分压回路，并电气连接至一第二晶体管Q2，通过该半波直流电压在第一及第二电阻器R4、R5的分压，产生该预设电压值，当该半波直流电压在预设电压值内时，该第二晶体管Q2截止，输出该开关信号为高准位电压信号，控制该开关单元13将该半波直流电压输出给该LED灯10，驱动该LED灯10发光，而当该半波直流电压超出该预设压值时，该第二晶体管Q2导通，输出该开关信号为低准位电压信号，控制该开关单元13切断输出。另外，当LED灯温度过高时，该第二晶体管Q2会自动进入导通状态，输出该开关信号为低准位电压信号，控制该开关单元13切断输出。

如图3A、3B及3C所示，为本发明遇到突波时电压波形示意图，其中图3A为图2中市电的交流电压输入波形图、图3B为图2中整流单元11的输出电压波形图，而图3C为图2中开关单元13的输出电流波形图。由图可知，当市电交流电压有突波100发生时，因突波会超出预设电压值A，而使该开关单元13暂时切断该半波整流电压的输出，待突波结束后，该开关单元13才会继续将该半波整流电压输出给LED灯。

同样地，本发明遇到电压涌浪200时的波形示意图如图4A、4B及4C所示，其中图4A为图2中市电的交流电压输入波形图、图4B为图2中整流单元11的输出电压波形图，而图4C为图2中开关单元13的输出电流波形图。

本发明的该电压与温度检测单元14也具有LED灯的调光作用，主要是调整该第一电阻器R4及第二电阻器R5的分压电阻值，使得该半波直流电压在第一电阻器R4及第二电阻器R5上的分压改变，借以调整该预设电压值A，如图5A、5B及5C所示为其调光波形示意图，其中图5A为图2中市电的交流电压输入波形图、图5B为图2中整流单元11的输出电压波形图，而图5C为图2中开关单元13的输出电流波形图。

当该预设电压值A为该半波直流电压的峰值时，可将该半波直流电压全部输出给LED灯，进而使LED灯发光的时间最长而最亮，当该预设电压值降低到B时，该半波直流电压在超出预设电压值的部份，都会被开关单元13暂时切断，而使LED灯的发光时间缩短，因此，使得LED灯的亮度变暗，形成调光作用者。

另外，本发明的该电压与温度检测单元14中的第二晶体管Q2可以使用具温度检测的晶体管，使得当LED灯的温度升高至晶体管的温度额定值时，该第二晶体管Q2会导通，使得该开关信号输出为低准位电压信号，进而控制该LED灯切断输出电力，而使得LED灯的温度降低，达到保护LED灯的目的，更可使得LED灯不需要使用散热鳍片，或者降低散热鳍片的体积。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，包括：

一整流单元，电连接市电的交流弦波电压，先予以限流及突波吸收后将其整流成半波直流电压；

一电压延迟单元，电连接该整流单元，用以将突波能量释放，并同时延迟该半波直流电压；

一开关单元，电连接该电压延迟单元及该LED灯，接受一开关信号的控制，将该延迟后的半波直流电压输出驱动该LED灯发光；及

一电压与温度检测单元，电连接该整流单元及该开关单元，用以检测该半波直流电压是否超出一预设电压值或检测温度是否过高，当该半波直流电压在预设电压值内时或温度正常时，输出该开关信号为高准位电压信号，控制该开关单元输出驱动该LED灯发光，当该半波直流电压超出该预设压值时或温度过高时，输出该开关信号为低准位电压信号，控制该开关单元切断输出。

2.根据权利要求1所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该LED灯为由多颗LED电气串联组成的LED灯泡或LED灯管，或者为电气并联多组由多颗LED电气串联组成的LED矩阵，形成电视影屏幕的背光模块。

3.根据权利要求1所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该整流单元为一交流限流型桥式整流器，并且利用电容器来耦合电流，并以电阻器与电容器充放电来降低交流突波与涌浪。

4.根据权利要求1所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该电压延迟单元由一突波吸收器电气并联至少一电阻器，形成一突波能量释放回路，同时为一充放电回路，通过对该半波直流电压或进入突波的电压充电及放电，形成突波能量释放，并延迟该半波直流电压。

5.根据权利要求1所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该开关单元由一第一晶体管及至少一第四电阻器及至少一基纳二极管组成，该第四电阻器及该基纳二极管形成一限流回路，使得当该开关信号输出为高准位电压信号时，该第一晶体管导通，输出一固定电流驱动该LED灯发光。

6.根据权利要求5所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该开关单元中的第一晶体管为一高速场效晶体管或双载子接面晶体管。

7.根据权利要求1所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该电压与温度检测单元由一第一电阻器、一第二电阻器组成一分压回路，并电气连接至一第二晶体管，利用该第一及第二电阻器分压产生该预设电压值，并且该预设电压值高于该第二晶体管的导通偏压时，该第二晶体管导通，该开关信号输出为低准位电压信号，该预设电压值低于该第二晶体管的导通偏压时，该第二晶体管截止，使得该开关信号输出为高准位电压信号。

8.根据权利要求7所述的具突波保护的LED灯驱动电路，其特征在于，该电压与温度检测单元调整该第一电阻器及第二电阻器的分压电阻值，借以调整该预设电压值，并且调整驱动LED灯发光的时间，形成调光作用。

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