CN103139978A - 发光二极管驱动装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管驱动装置及其方法，用于驱动并调整至少一发光二极管的照明亮度，以通过一调控电路切换一交流电压相角后，利用一积分电路及一滤波电路产生稳定的一定电压，接着以一驱动电路依据一控制电路的一控制信号而阶梯式地调整所述定电压的大小，并转换成一定电流，而驱动所述发光二极管。由此，本发明利用呈阶梯变化的所述定电流而达线性调光的功效，可避免频闪问题发生。
Description
技术领域
本发明属于电光源电路装置的技术领域，特别是关于一种利用双向三极晶闸管(Tri-Electrode AC Switch，TRIAC)及控制电路调整定直流的驱动电流大小以线性调整发光二极管亮度的发光二极管驱动装置及其方法。
背景技术
目前，为配合舞台、电影院或会议室等场合对于照明光线的变化需求，或符合节能省电的环保潮流，各式照明设备或系统中已大量应用调光装置，以达到自动化或多层次地调整照明光线分布量的功效。举例而言，一般发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)灯具是以双向三极晶闸管切换输入电压的导通角，并以侦测电阻形成压降而侦测发光二极管的驱动电流，使比较器比较压降及输入电压，当输入电压大于压降时，即输出高电平电压，反的则为低电平电压，以导通或截止晶体管而调整脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号的占空比，以调整输出的驱动电压大小，进而控制驱动电流大小，同时控制发光二极管的发光亮度。
然而，依据发光二极管的电流/电压(I/V)特性曲线可知，发光二极管并非为一线性元件，亦即，电压对电流的比值并非成正比。因此，前述调光方法将因驱动电压与驱动电流的改变量不一致，而使调光效果不精确。并且，当电压频率过低时，例如100赫兹(Hertz，Hz)或120赫兹，双向三极晶闸管易使发光二极管出现频闪现象，而造成使用者视感上的不适。反之，当电压频率过高时，则使脉冲宽度调制信号的高低电平电压变化过快而形成噪声干扰，造成发光二极管工作异常，降低实用性。
发明内容
有鉴于现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种发光二极管驱动装置及其方法，以通过控制电路及驱动电路产生定电流而线性调整发光二极管亮度，由此可避免因调光频率过低或过高而产生的频闪或噪声干扰问题。
根据上述目的，本发明公开一种发光二极管驱动装置，所述发光二极管驱动装置用于驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度，且包含一调控电路、一积分电路、一控制电路、一滤波电路及一驱动电路。所述调控电路电性连接一电源，并接收一交流电压而输出可变直流的一调控电压，所述积分电路耦接所述调控电路，并接收所述调控电压而输出定直流的一积分电压，而所述控制电路耦接所述积分电路，并具有一比较器以及一触发器，所述比较器以所述积分电压比较一感测电压而使所述触发器输出一控制信号。又，所述滤波电路耦接所述调控电路，并接收所述调控电压而输出定电压的一滤波电压，所述驱动电路耦接所述滤波电路以及所述控制电路，并具有一感测电阻以反馈所述感测电压至所述控制电路，所述驱动电路依据所述控制信号调整所述滤波电压而转换形成一驱动电流，以驱动所述发光二极管。
其中，所述调控电路包括一双向三极晶闸管以及一桥式全波整流器，所述双向三极晶闸管接收并调整所述交流电压的相位导通角后，通过所述桥式全波整流器整流形成所述调控电压。
并且，所述发光二极管驱动装置更包括一保持电流电路，耦接于所述调控电路与所述驱动电路之间，提供一保持电流予所述双向三极晶闸管，使所述调控电路正常工作。
其中，所述保持电流电路具有两个晶体管，所述多个晶体管的栅极耦接至所述驱动电路，且当所述调控电路进行调光而作动所述驱动电路时，所述多个晶体管将导通导通以输出所述保持电流。
另外，根据本发明的另一目的，本发明公开一种发光二极管驱动方法。所述发光二极管驱动方法是一发光二极管驱动装置驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度的方法，所述发光二极管驱动装置包括一调控电路、一积分电路、一控制电路、一滤波电路以及一驱动电路，而其包含下列步骤：以所述调控电路接收一电源的一交流电压而输出可变直流的一调控电压；使所述积分电路接收所述调控电压并输出定直流的一积分电压；利用所述控制电路的一比较器比较所述积分电压以及一感测电压而使所述控制电路的一触发器输出一控制信号，且所述感测电压是由所述驱动电路的一感测电阻所反馈输出；通过所述滤波电路稳压滤波所述积分电压，以输出定电压的一滤波电压；以及使所述驱动电路依据所述控制信号调整所述滤波电压而转换形成一驱动电流，以驱动所述发光二极管。
所述的发光二极管驱动方法，更包含下列步骤：以所述调控电路的一双向三极晶闸管接收并调整所述交流电压的相位导通角后，即通过所述调控电路的一桥式全波整流器整流形成所述调控电压。
所述的发光二极管驱动方法，更包含下列步骤：利用一保持电流电路提供一保持电流予所述双向三极晶闸管，以使所述调控电路正常工作。
所述的发光二极管驱动方法，更包含下列步骤：当所述调控电路进行调光而作动所述驱动电路时，所述保持电流电路的两个晶体管将导通，输出所述保持电流。
所述的发光二极管驱动方法，更包含下列步骤：以所述控制电路的一振荡器定时触发所述触发器而即时输出所述控制信号。
本发明的有益效果在于：提供了一种发光二极管驱动装置及其方法，可通过控制电路及驱动电路产生定电流而线性调整发光二极管亮度，由此可避免因调光频率过低或过高而产生的频闪或噪声干扰问题。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的流程图；
图2是本发明较佳实施例的一实施形态的方块图；
图3是本发明较佳实施例的一实施形态的电路图；
图4是本发明较佳实施例的次一实施形态的方块图；
图5是本发明较佳实施例的次一实施形态的电路图。
附图标记说明：1-电源；10-交流电压；2-发光二极管驱动装置；20-调控电路；200-双向三极晶闸管；201-可变电阻；202-桥式全波整流器；203-调控电压；21-积分电路；210-积分电容；211-积分电压；22-滤波电路；220-滤波电压；23-控制电路；230-比较器；231-触发器；24-驱动电路；240-驱动电流；241-感测元件；25-保持电流电路；250-第一晶体管；251-第二晶体管；3-发光二极管；30-红光发光二极管；31-绿光发光二极管；32-蓝光发光二极管；S1～S5-步骤。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1，是本发明较佳实施例的流程图。如图所示，所述发光二极管驱动方法是一发光二极管驱动装置驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度的方法，所述发光二极管驱动装置可包括一调控电路、一保持电流电路、一积分电路、一控制电路、一滤波电路以及一驱动电路，而其包含下列步骤：
于步骤S1中，以所述调控电路的一双向三极晶闸管接收一电源的一交流电压，并调整所述交流电压的相位导通角后，即通过所述调控电路的一桥式全波整流器整流并输出可变直流的一调控电压。并且，当所述调控电路进行调光而作动所述驱动电路时，所述保持电流电路的两个晶体管将导通，以提供一保持电流(Holding Current)予所述双向三极晶闸管，而使所述调控电路正常工作。
步骤S2，传送所述调控电压至所述积分电路，通过所述积分电路稳压而输出定直流的一积分电压。特别的是，所述积分电路可为数字或模拟电路，或者，亦可通过程序查找表(Look Up Table)的方式实现。
步骤S3，利用所述控制电路的一比较器比较所述积分电压与一感测电压，以使所述控制电路的一触发器输出一控制信号，且所述感测电压是由所述驱动电路的一感测电阻所反馈输出。再者，所述触发器定时受一振荡器触发而可即时输出所述控制信号。
步骤S4，通过所述滤波电路的一滤波电容滤波所述积分电压，使所述积分电路更驱于稳定而形成定电压的一滤波电压。
最后，进入步骤S5中，依据所述控制信号，所述驱动电路调整所述滤波电压的压值大小，并转换成稳定的一驱动电流，以驱动所述发光二极管。由此，本发明将切相角调光转换形成定电流调光的方式，而可解决所述双向三极晶闸管因调光频率过低而出现的频闪问题，并且，可避免因调光频率过高而干扰所述驱动电路，造成所述驱动电路输出异常信号的情况发生。
承上所述，请参阅图2及图3，分别为本发明较佳实施例的一实施形态的方块图及电路图。如图所示，所述发光二极管驱动装置2用于驱动并线性调整多个发光二极管3的照明亮度，且包含一调控电路20、一积分电路21、一滤波电路22、一控制电路23及一驱动电路24。所述调控电路20可由一双向三极晶闸管200、一可变电阻201以及一桥式全波整流器202所构成，且所述双向三极晶闸管200耦接一电源1，例如市电，以接收并调整一交流电压1的相位导通角后，通过所述桥式全波整流器202整流形成可变直流的一调控电压203，输出至所述积分电路21及所述滤波电路22。如此，调整所述可变电阻201的阻值即可调整所述相位导通角而控制所述调控电压203大小，进而控制所述多个发光二极管3的发光亮度。
所述积分电路21可为一RC积分器(RC Integrator)，以通过一积分电容210充放电，使所述调控电压203形成定直流的一积分电压211，并输出至所述控制电路23。所述控制电路23可为一控制芯片，设有一比较器230及一触发器231，所述比较器230比较所述积分电压211与一感测电压而输出一比较结果，而所述触发器231依据所述比较结果，且可受一振荡器(图未示)，例如石英振荡器定时触发而即时输出一控制信号至所述驱动电路24。
同时，所述滤波电路22可再通过一电容充放电，而滤波稳压所述调控电压203，以输出定电压的一滤波电压220至所述驱动电路24。如此，当所述调控电压203增大或变小，而使所述积分电压211大于或小于所述感测电压时，所述控制信号将调整所述滤波电压220大小，并使所述驱动电路24驱动所述多个发光二极管3。值得注意的是，所述驱动电路24依据所述控制信号而阶梯式地调整所述滤波电压220的压值大小，而转换成亦呈阶梯式变化的一驱动电流240，例如，以5毫安为一级距大小变化的定直流，以线性调整所述多个发光二极管3的光亮度。
本实施例中，所述驱动电路24可设有一感测元件241，例如电阻，用以即时感测所述驱动电流240而形成所述感测电压。再者，由于所述多个发光二极管3具有低驱动电流240高发光效率的特性，因此，所述发光二极管驱动装置2可通过所述控制信号阶梯式地调整所述驱动电流240至准确的一低流值，而降低功耗。
接着，请一并参阅图4及图5，分别为本发明较佳实施例的次一实施形态的方块图及电路图。如图所示，为避免所述双向三极晶闸管200无法保持在导通的状态下，而造成所述多个发光二极管3发生闪烁的情况，所述发光二极管驱动装置2更可设有一保持电流电路25，以提供一保持电流予所述双向三极晶闸管200，而使所述调控电路20正常工作。所述保持电流电路25耦接于所述调控电路20与所述驱动电路24之间，且设有一第一晶体管250及一第二晶体管251，所述调控电压203的压值大小与所述第一晶体管250的电流大小呈正比，而与所述第二晶体管251的电流大小则呈反比，因此，所述保持电流电路25通过所述多个晶体管250、251的作动即可提供稳定的所述保持电流。
另外，所述发光二极管驱动装置2更可同时并接一红光发光二极管30、一绿光发光二极管31及一蓝光发光二极管32，而同时调整所述多个发光极体30、31、32的亮度，以形成混光效果。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种发光二极管驱动装置，其特征在于，用于驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度，其包含：
一调控电路，电性连接一电源，并接收一交流电压而输出可变直流的一调控电压；
一积分电路，耦接所述调控电路，并接收所述调控电压而输出定直流的一积分电压；
一控制电路，耦接所述积分电路，并具有一比较器以及一触发器，所述比较器以所述积分电压比较一感测电压而使所述触发器输出一控制信号；
一滤波电路，耦接所述调控电路，并接收所述调控电压而输出定电压的一滤波电压；以及
一驱动电路，耦接所述滤波电路以及所述控制电路，并具有一感测电阻以反馈所述感测电压至所述控制电路，所述驱动电路依据所述控制信号调整所述滤波电压而转换形成一驱动电流，以驱动所述发光二极管。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述调控电路包括一双向三极晶闸管以及一桥式全波整流器，所述双向三极晶闸管接收并调整所述交流电压的相位导通角后，通过所述桥式全波整流器整流形成所述调控电压。
3.如权利要求2所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，更包括一保持电流电路，耦接于所述调控电路与所述驱动电路之间，并提供一保持电流予所述双向三极晶闸管，以使所述调控电路正常工作。
4.如权利要求3所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述保持电流电路具有两个晶体管，所述多个晶体管的栅极耦接至所述驱动电路，且当所述调控电路进行调光而作动所述驱动电路时，所述多个晶体管将导通导通以输出所述保持电流。
5.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述控制电路设有一振荡器，所述振荡器耦接所述触发器，以定时触发所述触发器而即时输出所述控制信号。
6.一种发光二极管驱动方法，其特征在于，是一发光二极管驱动装置驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度的方法，所述发光二极管驱动装置包括一调控电路、一积分电路、一控制电路、一滤波电路以及一驱动电路，而其包含下列步骤：
以所述调控电路接收一电源的一交流电压而输出可变直流的一调控电压；
使所述积分电路接收所述调控电压并输出定直流的一积分电压；
利用所述控制电路的一比较器比较所述积分电压以及一感测电压而使所述控制电路的一触发器输出一控制信号，且所述感测电压是由所述驱动电路的一感测电阻所反馈输出；
通过所述滤波电路稳压滤波所述积分电压，以输出定电压的一滤波电压；以及
使所述驱动电路依据所述控制信号调整所述滤波电压而转换形成一驱动电流，以驱动所述发光二极管。
7.如权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，更包含下列步骤：
以所述调控电路的一双向三极晶闸管接收并调整所述交流电压的相位导通角后，即通过所述调控电路的一桥式全波整流器整流形成所述调控电压。
8.如权利要求7所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，更包含下列步骤：
利用一保持电流电路提供一保持电流予所述双向三极晶闸管，以使所述调控电路正常工作。
9.如权利要求8所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，更包含下列步骤：
当所述调控电路进行调光而作动所述驱动电路时，所述保持电流电路的两个晶体管将导通，输出所述保持电流。
10.如权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，更包含下列步骤：
以所述控制电路的一振荡器定时触发所述触发器而即时输出所述控制信号。
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| C06 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130605 |