CN103582231B - 发光二极管驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光二极管驱动装置，包含一整流电路、一电流保持电路及一驱控电路，供以驱动并调整至少一发光二极管的照明亮度。所述整流电路承接一交流电源的一交流电压并由一滤波器滤除突波而整流输出一整流电压至所述电流保持电路及所述驱控电路，所述驱控电路由一滤波电容过滤形成一驱动电流后，输出至所述发光二极管并通过一感测电阻感测所述驱动电流而导通一电流开关，使所述电流保持电路输出一保持电流至所述整流电路，以提升所述整流电路正常工作的稳定性及整体电路功率，降低噪声干扰及频闪问题发生，并利用阶级变化所述驱动电流大小而达线性调光的功效。
Description
技术领域
本发明是属于电光源电路装置的技术领域，特别是关于一种定电流式发光二极管驱动装置，以于双向三极闸流体（Tri-Electrode AC Switch,TRIAC）线性调整发光二极管亮度的同时，降低电压源转换间所产生的突波及噪声，使发光二极管不产生闪烁并提升装置整体电路的功效。
背景技术
自发光二极管（Light-Emitting Diode,LED）以其低耗电及高效能等特性袭卷照明市场后，如何控制LED灯具的照明亮度、工作效率或使用寿命等俨然成为各厂商致力研究的目标。而目前，LED灯具的驱动装置是多采用定电流的电路设计架构而使LED串接一晶体管及一感测电阻，以于TRIAC切换输入电压的导通角而调整光亮度前，所述感测电阻检测LED的驱动电流而形成一压降，并由一比较器比较所述压降及输入电压而输出高准位电压或低准位电压至所述晶体管，以适时导通或截止所述晶体管而调整脉冲宽度调变（Pulse WidthModulation,PWM）信号的空占比，使控制输出的驱动电压大小而影响驱动电流大小及LED发光亮度。
然而，依据电流/电压（I/V）特性曲线可知，LED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，利用PWM信号的空占比控制LED发光亮度会有切换频率的电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）问题，如此，为符合安规要求，相关灯具必须增加安规元件而降低实用性。
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高功因的发光二极管驱动装置，以通过定电流及线性调光的电路架构驱动LED，使避免因调光频率过低或过高而产生的频闪或噪声干扰等问题。
根据上述目的，所述发光二极管驱动装置装设于一LED灯板上，供以驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度，其包含一整流电路、一电流保持电路及一驱控电路，所述整流电路电性连接一交流电源及所述电流保持电路，而所述驱控电路耦接所述电流保持电路及所述发光二极管。所述整流电路设有一滤波器及一整流器，所述滤波器接收一交流电压而滤除突波后，由所述整流器整流输出可变直流的一整流电压。所述电流保持电路设有一电流开关，且于所述电流开关导通时输出一保持电流（Holding Current）予所述整流电路。所述驱控电路设有一滤波电容及一感测电阻，由所述滤波电容接收所述整流电压而过滤形成一驱动电流并输出至所述发光二极管，且由所述感测电阻感测所述驱动电流而比较形成一控制信号，以导通或截止所述电流开关。
为实施线性调光，所述整流电路更设有一双向三极闸流体，耦接于所述交流电源及所述滤波器间，供以接收所述交流电源的电压并调整相位导通角后形成所述交流电压。
其中，所述整流器为桥式全波整流器，所述电流开关为N型金属氧化物半导体场效晶体管（N Type-Metal Oxide Semiconductor FET,N-MOSFET），且其栅极耦接所述驱控电路，当所述双向三极闸流体进行调光而改变所述驱动电流大小时，所述驱控电路输出低压准的所述控制信号，以导通所述电流开关。所述电流保持电路设有一泄流电阻（Bleeder Load），当所述电流开关导通时，所述泄流电阻承接所述整流电压而形成所述保持电流，以由所述泄流电阻消耗多余功率而维持一定电流使所述双向三极闸流体正常工作。
并且，所述滤波电容并联所述发光二极管，以提高功率而维持功率因数（Power Factor,PF）大于0.9。所述发光二极管串接一晶体管后耦接所述感测电阻，所述晶体管为N型金属氧化物半导体场效晶体管，且其栅极耦接所述驱控电路，而所述晶体管是置于所述LED灯板的一表面上，以加速热散逸而有效提升工作品质及使用寿命。
综上所述，本发明是在整流前利用所述滤波器滤除电流突波，使提升TRIAC工作稳定度及功效，且通过所述泄流电阻保持TRIAC工作电流而提升工作品质及稳定度。又经过桥式整流后，由所述滤波电容直接并充放所述整流电压后提供予所述发光二极管的作动方式是大幅提供电路功率，且可避免频闪现象产生，同时，所述发光二极管驱动装置不使用变压器或电感进行PWM切换，故无EMI干扰问题而可减少相关EMI安规元件，且构造简单、零组件少而可降低成本。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一实施态样的方块图。
图2为本发明较佳实施例的次一实施态样的方块图。
图3为本发明较佳实施例的次一实施态样的电路图。
图4为本发明较佳实施例的次一实施态样的输入电压电流波形图。
图5为本发明较佳实施例的次一实施态样的输出电压电流波形图。
附图标记说明：1-发光二极管驱动装置；10-整流电路；100-滤波器；101-整流器；102-双向三极闸流体；11-电流保持电路；110-电流开关；111-泄流电阻；12-驱控电路；120-滤波电容；121-感测电阻；122-晶体管；13-二极管；2-发光二极管；ILED-驱动电流。
具体实施方式
为使贵审查委员能清楚了解本发明的内容，谨以下列说明搭配图式，敬请参阅。
请参阅图1，其分别为本发明较佳实施例的一实施态样的方块图。如图所示，所述发光二极管驱动装置1适用于舞台、电影院、运动场或会议室等室内外场所用的照明设备中，供以驱动并线性调整至少一发光二极管2的照明亮度。所述发光二极管驱动装置1是装设于一LED灯板（图未示）上，包含一整流电路10、一电流保持电路11及一驱控电路12，所述整流电路10设有一滤波器100及一整流器101，且所述电流保持电路11设有一电流开关110，而所述驱控电路12设有一滤波电容120及一感测电阻121。所述整流电路10由所述滤波器100耦接一交流电源（图未示），且由所述整流器101耦接所述电流保持电路11及所述驱控电路12。所述电流开关110耦接所述驱控电路12，所述驱控电路12通过所述滤波电容120及所述感测电阻121耦接所述发光二极管2。
所述滤波器100接收所述交流电源的一交流电压而滤除突波后，由所述整流器101整流输出可变直流的一整流电压至所述电流保持电路11及所述驱控电路12，使所述滤波电容120接收所述整流电压而过滤形成一驱动电流ILED并输出至所述发光二极管2，且由所述感测电阻121感测所述驱动电流ILED而比较形成一控制信号，以导通或截止所述电流开关110。当所述电流开关110导通时，所述电流保持电路11输出一保持电流予所述整流电路10，以确保其工作正常。
并且，请一并参阅图2、3，其分别为本发明较佳实施例的次一实施态样的方块图及电路图。如图所示，于所述交流电源及所述滤波器100间设有一双向三极闸流体102而形成一TRIAC调光器，且所述滤波器100可由一电容串接一电阻所构成。所述整流器101为一桥式全波整流器，当所述双向三极闸流体102接收所述交流电压而调整相位导通角，并由所述滤波器100的电容充放电及电阻耗能而滤除电流突波后，所述桥式全波整流器整流形成所述交流电压。
所述驱控电路12以一控制芯片为主，设有所述滤波电容120、所述感测电阻121及一晶体管122。所述发光二极管2并联所述滤波电容120后耦接所述控制芯片，及通过一二极管13耦接所述电流保持电路11及所述整流电路10。并且，所述发光二极管2串联所述晶体管122的漏极，并通过所述晶体管122的源极串接所述感测电阻121后耦接所述控制芯片的一输入接脚，以输入所述感测电阻121感测所述驱动电流ILED所产生的压降。所述晶体管122为N-MOSFET，其栅极耦接所述控制芯片的一输出接脚，当所述控制芯片比较获知上述压降低于一基准值时，输出低电压而导通所述晶体管122，以适时调节所述驱动电流ILED而维持于一恒定状态。如此，实际以示波器测量所述发光二极管驱动装置1的交流输入及输出电压电流如图4及附件1、图5及附件2所示，其分别为本发明较佳实施例的次一实施态样的输入电压电流波形图及量测图、输出电压电流波形图及量测图，若所述交流电源输入AC 120V（VIN）时，所述滤波电容120两端可输出电压124V（VLED）而达PF＞0.9的功效，且所述驱动电流ILED略呈弦波状，使可改善所述发光二极管2工作品质。
所述电流保持电路11设有一泄流电阻111，且所述电流开关110为N-MOSFET，其栅极耦接所述控制芯片的一输出接脚，而其源极通过所述泄流电阻111耦接所述桥式全波整流器的一输出端，又所述电流开关110的漏极可串接一电阻后耦接所述桥式全波整流器的另一输出端，以加速消耗多余电能，稳定电流量。当所述双向三极闸流体102进行调光而改变所述驱动电流ILED大小时，所述控制芯片输出低压准的所述控制信号，以导通所述电流开关110而由所述泄流电阻111承接所述整流电压而形成所述保持电流，以保持调光特性并避免LED闪烁。顺带一提，所述晶体管122可置于所述LED灯板的一表面上，以加速热散逸而有效提升工作品质及使用寿命。
以上所述仅为举例性的较佳实施例，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。
Claims (8)
1.一种发光二极管驱动装置，其特征在于，是装设于一LED灯板上，供以驱动并线性调整至少一发光二极管的照明亮度，其包含：
一整流电路，电性连接一交流电源，设有一滤波器及一整流器，所述滤波器接收一交流电压而滤除突波后，由所述整流器整流输出可变直流的一整流电压；
一电流保持电路，耦接所述整流电路，且设有一电流开关，所述电流保持电路于所述电流开关导通时接收所述整流电压而输出一保持电流至所述整流电路；及
一驱控电路，耦接所述电流保持电路及所述发光二极管，所述驱控电路设有一滤波电容、一感测电阻、一控制芯片和一晶体管，并由所述滤波电容接收所述整流电压而过滤形成一驱动电流并输出至所述发光二极管，且由所述感测电阻感测所述驱动电流而比较形成一控制信号，以导通或截止所述电流开关，所述发光二极管并联所述滤波电容后耦接所述控制芯片，及通过一二极管耦接所述电流保持电路及所述整流电路，所述发光二极管串联所述晶体管的漏极，并通过所述晶体管的源极串接所述感测电阻后耦接所述控制芯片的一输入接脚，以输入所述感测电阻感测所述驱动电流所产生的压降，所述晶体管的栅极耦接所述控制芯片的一输出接脚，当所述控制芯片比较获知上述压降低于一基准值时，输出低电压而导通所述晶体管，以适时调节所述驱动电流而维持于一恒定状态。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述整流电路更设有一双向三极闸流体，耦接于所述交流电源及所述滤波器间，供以接收所述交流电源的电压并调整相位导通角后形成所述交流电压。
3.根据权利要求2所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述整流器为桥式全波整流器。
4.根据权利要求3所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述电流开关系为N型金属氧化物半导体场效晶体管，且其栅极耦接所述驱控电路，当所述双向三极闸流体进行调光而改变所述驱动电流大小时，所述驱控电路输出低压准的所述控制信号，以导通所述电流开关。
5.根据权利要求4所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述电流保持电路设有一泄流电阻，当所述电流开关导通时，所述泄流电阻承接所述整流电压而形成所述保持电流。
6.根据权利要求5所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述滤波电容并联所述发光二极管，以提高功率而维持功率因数大于0.9。
7.根据权利要求6所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述晶体管为N型金属氧化物半导体场效晶体管。
8.根据权利要求7所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，所述晶体管置于所述LED灯板的一表面上。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150422 Termination date: 20210905 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |