CN102740549B - Led调光电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制LED的闪烁的LED调光电路。双向可控硅调光器(12)按照与控制信号相应的比例对来自交流电源的交流波形进行选通，输出部分波形缺失的双向可控硅脉冲。将双向可控硅脉冲施加到全波整流LED列(16)，通过电流检测电阻(22)来检测流过LED列(16)的驱动电流。通过比较器(26)对驱动电流值和规定值进行比较，并与其比较结果相应地使上述控制晶体管截止。另外，将双向可控硅脉冲变换为DC电压信号，与所得到的DC电压信号相应地，对输入到上述比较器(26)的上述驱动电流值或上述规定值进行变更。另外，还能够利用从外部提供的PWM脉冲来代替双向可控硅脉冲。

Description

LED调光电路

技术领域

本发明涉及一种根据控制信号对通过交流电源而点亮的LED进行调光的LED调光电路。

背景技术

以前，在照明灯的亮度调整中使用双向可控硅调光器。该双向可控硅调光器按照与从开关等输入的控制信号相应的比例对来自一般的100V等的商用交流电源的交流波形进行选通，输出部分波形缺失的双向可控硅脉冲。因此，通过向电灯等直接施加该双向可控硅脉冲，能够将电灯的亮度控制为与控制信号相应的亮度。

这样的双向可控硅调光器能够以比较简单的结构进行调光，因此，广泛普及。另一方面，在照明中渐渐利用LED(发光二极管)，在对该LED的调光中也使用双向可控硅调光器。

另外，代替双向可控硅调光器，还已知对LED进行PWM(脉冲宽度调制)控制。

专利文献1：日本特开2010-198943号公报

发明内容

发明要解决的问题

在此，与电灯等相比，LED对电流的灵敏度高。因此，在来自双向可控硅调光器的双向可控硅脉冲不稳定的情况(例如在针对交流(AC)的每半个周期的脉冲电压不同的情况等)下，LED会产生闪烁。特别在双向可控硅脉冲的导通角窄的情况下，容易产生该闪烁。另外，在PWM控制的情况下，如果PWM频率慢，则产生闪烁。

用于解决问题的方案

本发明的特征在于，具备：双向可控硅调光器，其按照与控制信号相应的比例对来自交流电源的交流波形进行选通，输出部分波形缺失的双向可控硅脉冲；全波整流电路，其对来自上述双向可控硅调光器的双向可控硅脉冲进行全波整流；电流检测电路，其被施加上述全波整流电路的输出并检测流过LED的驱动电流；控制晶体管，其使上述驱动电流接通或断开；比较电路，其对上述由电流检测电路检测出的驱动电流值与规定值进行比较；控制电路，其在根据该比较电路的比较结果而确定上述驱动电流值较大时使上述控制晶体管截止，在被施加了触发脉冲的情况下使上述控制晶体管导通；变换电路，其将上述双向可控硅脉冲变换为DC电压信号；变更单元，其与上述DC电压信号相应地，对输入到上述比较电路的上述驱动电流值或上述规定值进行变更。

另外，本发明的特征在于，具备：全波整流电路，其对来自交流电源的交流波形进行全波整流；电流检测电路，其被施加上述全波整流电路的输出并检测流过LED的驱动电流；控制晶体管，其使上述驱动电流接通或断开；控制电路，其在将由上述电流检测电路检测出的驱动电流值与规定值进行比较且驱动电流值超过规定值时使上述控制晶体管截止，在上述驱动电流值小于上述规定值时使上述控制晶体管导通；变换电路，其将从外部输入的表示调光程度的PWM信号变换为DC电压信号；变更单元，其与上述DC电压信号相应地，对上述驱动电流值或上述规定值进行变更。

根据本发明，将用于调光控制的脉冲暂时变换为DC(直流)电压，根据该DC电压对控制晶体管的导通和截止进行控制，因此，能够在脉冲不稳定的情况下抑制LED闪烁的产生。

附图说明

图1是表示实施方式的结构的图。

图2是表示其它实施方式的结构的图。

图3是表示另一实施方式的结构的图。

图4是表示另一实施方式的结构的图。

图5是表示另一实施方式的结构的图。

附图标记说明

10：交流电源；12：双向可控硅调光器；14：全波整流器；16：LED列；18：线圈；20：控制晶体管；22：电流检测电阻；24：二极管；26、32：比较器；28：触发器；30：分压电阻；34：放大器；36：电阻；38：电容器；40：反相器。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。

图1是表示一个实施方式的结构的图。交流电源10例如是从家庭的插座等引出的能够利用的100V、50Hz(或60V)的商用电源。来自该交流电源10的交流电力被提供给双向可控硅调光器12。双向可控硅调光器12根据另外提供的针对提供功率的控制信号来截掉来自交流电源10的交流电流的波形的一部分，而生成双向可控硅脉冲。例如，如果是使功率成为50％的控制信号，则截掉一个周期的交流波形的50％。在该情况下，通过截掉交流波形的一个周期中的1°～90°、180°～270°来使功率成为50％。能够通过选通电路等容易地进行该动作。

来自双向可控硅调光器12的双向可控硅脉冲被提供给全波整流器14。该全波整流器14利用二极管等整流元件，将正弦波波形变换为使负侧反转为正侧的波形。

该全波整流器14的顺方向输出端与由一个以上的规定数量的LED串联连接构成的LED列16的正极侧端连接。在该LED列16的负极端上连接有线圈18的一端，该线圈18的另一端经由控制晶体管20、电流检测电阻22而接地。另外，在线圈18与控制晶体管20的连接点上连接有二极管24的正极，该二极管24的负极连接在LED列16与全波整流器14的顺方向输出端的连接点上。

电流检测电阻22与控制晶体管20的连接点的电压CS被输入到比较器26的正输入端。对该比较器26的第一负输入端输入基准电压Vref，比较器26在电流检测点的电压高于基准电压Vref时输出H电平。

比较器26的输出被输入到触发器28的复位端。向该触发器28的预置端提供与双向可控硅脉冲相比频率充分高的触发脉冲。并且，触发器28的Q输出与控制晶体管20的栅极连接。因此，当施加触发脉冲时控制晶体管20成为导通状态。

在控制晶体管20导通的状态下，来自全波整流器14的输出经由LED列16施加到线圈18，在经由该线圈18流向接地的电流检测端的电压CS高于基准电压Vref的时刻，使控制晶体管20截止。另外，这时，由于蓄积在线圈18中的能量，电流经由二极管24继续流向LED列16。这种动作以双向可控硅脉冲的每半个周期循环进行，通过双向可控硅脉冲的导通角(占空比)来控制LED列16的发光量。

在这种电路中，在来自双向可控硅调光器12的双向可控硅脉冲不稳定，例如在每半个周期中的脉冲电压不同的情况下，控制晶体管20截止的时刻在每半个周期中不同，LED列16的发光量变化而产生闪烁。

因此，在本实施方式中，在比较器26中设置第二负输入端子，向其输入成为第二基准电压的电压SMT。说明该电压SMT。

通过分压电阻30、30将全波整流器14的输出调整为规定的电压，并输入到比较器32的正输入端。对比较器32的负输入端输入规定的基准电压，比较器32在全波整流器14的输出为规定值以上的情况下，输出H电平。在通过放大器34对比较器32的输出进行规定的DC偏移后，经由电阻36对电容器38进行充电。即，放大器34的输出经由电阻36提供给电容器38的一端，电容器38的另一端与全波整流器14的逆方向输出端连接。另外，分压电阻的下侧端也与全波整流器14的逆方向输出端连接，输入到比较器32的负输入端的基准电压也以全波整流器14的逆方向输出端的电压(接地电压)为基准来形成。

另外，电阻36与电容器38的连接端的电压作为电压SMT提供给比较器26的第二负输入端。对于该电压SMT，由于与双向可控硅脉冲的导通角对应的电压值由分压电阻30、30的电阻值、输入到比较器32的负输入端的基准电压值、放大器34中的DC偏移量来决定，时间常数根据电阻36的电阻值和电容器38的电容值而发生变化，通过由电阻36和电容器38构成的积分电路将双向可控硅脉冲转换为DC电压，因此成为与每半个周期的电压变化无关的电压。因此，能够使每次的LED列16的点亮均匀，能够抑制闪烁的产生。另外，在双向可控硅的导通角窄的情况下，电压SMT也小，使控制晶体管20在比较早的时刻截止，能够适当地向LED列16提供电流。进一步，向比较器26的第一负输入端输入基准电压Vref，在电压SMT比基准电压Vref高的情况下，在电压CS比基准电压Vref高的时刻使控制晶体管20截止。

另外，如果省略比较器32，则偏移量发生变化，在该情况下，只要调整放大器34中的偏移量即可。

在图2中，示出其他实施方式。在该结构中，分压电阻30、30的输出电压在反相器40中被反转并且适当地设定偏移量，之后经由电阻36提供给电容器38。即，电容器38的充电电压与双向可控硅的导通角相应地变动，并与检测电压CS叠加。因此，进行以下控制，即，在双向可控硅的导通角窄时使CS电压上升，在导通角宽时使CS电压降低。因此，在导通角窄时，能够提高CS电压而使其立刻达到基准电压Vref，能够减少流过LED列16的电流。另外，相反地，在导通角宽时，能够降低CS电压而缓慢达到基准电压Vref，能够使流过LED列16的电流充分。

这样，将双向可控硅脉冲变换为直流电压，并将该电压加到CS电压上，由此能够避免每次的双向可控硅脉冲的偏差成为闪烁的原因。

图3进一步示出其他实施方式的结构。在该例子中，不使用双向可控硅调光器12而使用从外部输入的PWM信号进行调光。

即，将来自交流电源10的交流电力直接提供给全波整流器14，进行全波整流后施加到LED列16。另外，控制晶体管20根据触发器28的输出而导通或截止。

在这种结构中，可以考虑将触发器28的输出输入到与门，并向该与门输入PWM脉冲。由此，在PWM脉冲为L电平的期间，触发器28的输出断开，在该期间使控制晶体管20截止，从而能够进行调光。

但是，在该情况下，如果PWM脉冲的频率下降到大致接近交流电压的频率，则会看到闪烁。

在本实施方式中，利用使PWM脉冲成为直流电压而得到的电压SMT，来与图1的例子同样地，对控制管晶体管20的开关进行控制。

即，将从外部输入的PWM脉冲输入到放大器34，将在此进行规定的偏移而得到的输出经由电阻36提供给电容器38。然后，将所得到的直流电压SMT输入到比较器26的第二负输入端。根据该结构也能够与图1的实施方式同样地，利用电压SMT对控制晶体管20的开关进行控制。另外，通过将PWM脉冲信号的占空比设为与调光程度相应的占空比，能够与图1的结构大致同样地进行动作。

因此，根据本实施方式的结构，即使PWM频率下降到大致接近交流电压的频率，也将PWM脉冲的占空比变换为直流电压，因此即使频率下降，也能够不产生闪烁地进行调光。

图4进一步示出其他实施方式的结构。在该例中，与图3同样地，使PWM脉冲成为直流电压，并使其与检测电压CS叠加，由此与图2的例同样地对控制晶体管20的开关进行控制。

即，将从外部输入的PWM脉冲输入到能够对偏移电压进行调整的反相器40，在此进行规定的偏移并且反转而得到的输出经由电阻36提供给电容器38。并且，与所得到的检测电压CS叠加。通过该结构，PWM控制的外部输入脉冲的占空比越大，在电容器38中得到的充电电压越小。因此，与图2的实施方式同样地，进行控制使得外部输入脉冲的占空比越大，在比较器26中输出越慢成为H电平，因而控制晶体管20截止时刻变晚。另外，通过将外部输入信号设为占空比与从双向可控硅调光器12输出的双向可控硅的导通角对应的PWM信号，能够与图2的结构大致同样地进行动作。

另外，如果是在PWM脉冲为H电平的情况下使开关断开，则可以代替反相器40而使用简单的放大器。

这样，根据本实施方式的结构中，即使PWM频率下降到大致接近交流电压的频率，也能够不产生闪烁地进行调光。

在图5中，进一步示出其他实施方式的结构。在该例中，利用变压器50使LED列16的驱动系统与连接于交流电源10的系统绝缘。即，全波整流器14的顺方向输出端与变压器50的初级侧线圈的一端连接，该变压器50的初级侧线圈的另一端经由控制晶体管20、电流检测电阻22接地。即，在该路径中没有设置LED列16。因此，通过控制晶体管20的导通截止，在变压器50的初级侧线圈中流过频率与全波整流器14的输出相应的交流电流，在变压器50的次级侧线圈中流过与在初级侧线圈中流过的电流相应的交流电流。

在变压器50的次级侧线圈的一端经由二极管24连接LED列16的正极，在次级侧线圈的另一端连接有LED列16的负极，并且以连接有与该LED列16并联的电容器52。

因此，流过变压器50的次级侧线圈的电流被整流，电流经由二极管24流至LED列16，LED列16的LED发光。另外，通过与LED列16并联连接的电容器52使流过LED列16的电流平滑。

另外，使控制晶体管20导通截止的结构与图3相同。

根据这样的图5的结构，LED列16与电源系统分离，因此，即使人接触LED也是安全的。特别在使用200V系统作为交流电源10的情况下，优选将这种电源系统与LED的驱动系统分离。

另外，在该例中，电源系统中的变压器50的初级侧线圈的电流控制系统为图3的结构，但也能够同样适用于图1、2、4的结构。

另外，在使用这种变压器50的情况下，也能够通过将控制信号变换为直流电压来防止LED发光时的闪烁。

电流检测电阻22相当于电流检测电路，比较器26相当于比较电路，从比较器26到控制晶体管20的栅极的电路相当于控制电路。

Claims (2)

1.一种LED调光电路，其特征在于，具备：

双向可控硅调光器，其按照与控制信号相应的比例对来自交流电源的交流波形进行选通，输出部分波形缺失的双向可控硅脉冲；

全波整流电路，其对来自上述双向可控硅调光器的双向可控硅脉冲进行全波整流；

电流检测电路，其被施加LED的输出并检测流过LED的驱动电流，LED被施加上述全波整流电路的输出；

控制晶体管，其使上述驱动电流接通或断开；

比较电路，其对上述由电流检测电路检测出的驱动电流值与规定值进行比较；

控制电路，其在根据该比较电路的比较结果而确定上述驱动电流值较大时使上述控制晶体管截止，在被施加了触发脉冲的情况下使上述控制晶体管导通；

变换电路，其将上述双向可控硅脉冲变换为DC电压信号；

变更单元，其与上述DC电压信号相应地，对上述规定值进行变更。

2.一种LED调光电路，其特征在于，具备：

全波整流电路，其对来自交流电源的交流波形进行全波整流；

电流检测电路，其被施加LED的输出并检测流过LED的驱动电流，LED被施加上述全波整流电路的输出；

控制晶体管，其使上述驱动电流接通或断开；

控制电路，其在将由上述电流检测电路检测出的驱动电流值与规定值进行比较且驱动电流值超过规定值时，使上述控制晶体管截止，在被施加了触发脉冲的情况下使上述控制晶体管导通；

变换电路，其将从外部输入的表示调光程度的PWM信号变换为DC电压信号；

变更单元，其与上述DC电压信号相应地，对上述规定值进行变更。