CN104918348A

CN104918348A - 发光二极管灯串驱动装置

Info

Publication number: CN104918348A
Application number: CN201410095099.8A
Authority: CN
Inventors: 陈权霈
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-09-16

Abstract

本发明公开了一种发光二极管灯串驱动装置，电性连接一交流电源，以驱动一发光二极管灯串。该发光二极管驱动装置包含一整流单元、一驱动元件、一第一辅助二极管、一第二辅助二极管以及一辅助电容。该整流单元包含多个整流二极管。该驱动元件连接该整流单元，以驱动该发光二极管灯串。该第一辅助二极管连接于该驱动元件与该发光二极管灯串之间。该第二辅助二极管连接于该驱动元件与该发光二极管灯串之间。该辅助电容并联连接该第一辅助二极管或该第二辅助二极管。

Description

发光二极管灯串驱动装置

技术领域

本发明有关一种发光二极管驱动装置，尤指一种提升功率因数的发光二极管驱动装置。

背景技术

由于发光二极管(light-emitting diode,LED)具有亮度高、工作电压低、功耗小、易与集体电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，因此被广泛应用于照明灯具光源或可携式电子产品的背光源使用。再者，由于LED驱动电路是LED产品的重要组成部分，因此无论在照明、背光源还是显示板领域，驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。

交流驱动发光二极管(AC LED)是近来备受瞩目的照明技术，除能相容于传统照明之外，更能大幅降低传统式直流驱动发光二极管(DC LED)的散热问题，达到节能减碳与提升整体发光面积的目的。

然而，在实际应用上，交流驱动发光二极管对于效率(efficiency)与功率因数(power factor)两者之间考量，将会视应用的需求有所取舍。更具体而言，对于发光二极管灯串的操作来说，当驱动电压与该发光二极管灯串的顺向导通电压(forward voltage)实质相同时，将能获得最高效率。然而，在此操作条件下，由于低交流电压并无法导通该发光二极管灯串驱动，因此，将无法在低交流压下产生驱动电流，如此，将导致功率因数大大地降低。反之，若为了能够使低交流电压导通该发光二极管灯串驱动以提高功率因数，将会大大地影响发光二极管灯串的操作效率。

因此，如何设计出一种发光二极管灯串驱动装置，利用对一辅助电容进行充、放电操作，使得该辅助电容两端的跨压与该交流电压的电压总和，足以大于该发光二极管灯串的顺向导通电压，以确保该发光二极管灯串在高、低交流电压皆为导通的操作，使得提升该发光二极管驱动装置的功率因数，乃为本发明发明人所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种发光二极管灯串驱动装置，以克服现有技术的问题。因此该发光二极管灯串驱动装置电性连接一交流电源，以驱动一发光二极管灯串。该发光二极管驱动装置包含一整流单元、一驱动元件、一第一辅助二极管、一第二辅助二极管以及一辅助电容。该整流单元包含多个整流二极管。该驱动元件连接该整流单元，以驱动该发光二极管灯串。该第一辅助二极管连接于该驱动元件与该发光二极管灯串之间。该第二辅助二极管连接于该驱动元件与该发光二极管灯串之间。该辅助电容并联连接该第一辅助二极管或该第二辅助二极管。

本发明的另一目的在于提供一种发光二极管灯串驱动装置，以克服现有技术的问题。因此该发光二极管灯串驱动装置电性连接一交流电源，以驱动一发光二极管灯串。该发光二极管驱动装置包含一整流单元、一驱动元件、一第一辅助二极管、一第二辅助二极管、一第三辅助二极管、一第四辅助二极管以及一辅助电容。该整流单元包含多个整流二极管。该驱动元件连接该整流单元，以驱动该发光二极管灯串。该第二辅助二极管串联连接该第一辅助二极管再并联连接该驱动元件。该第四辅助二极管串联连接该第三辅助二极管，再并联连接该发光二极管灯串。该辅助电容并联连接该第三辅助二极管或该第四辅助二极管。

为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明发光二极管灯串驱动装置第一实施例的电路图；

图2为本发明发光二极管灯串驱动装置第二实施例的电路图；

图3为本发明发光二极管灯串驱动装置第一实施例正半周操作的电路图；

图4为本发明发光二极管灯串驱动装置第一实施例负半周操作的电路图；

图5为本发明发光二极管灯串驱动装置第三实施例的电路图；

图6为本发明发光二极管灯串驱动装置第四实施例的电路图；

图7为本发明发光二极管灯串驱动装置第三实施例正半周操作的电路图；

图8为本发明发光二极管灯串驱动装置第三实施例负半周操作的电路图；

图9为本发明发光二极管灯串驱动装置的驱动电压与驱动电流的波形示意图。

其中，附图标记：

Vac 交流电源 10 整流单元

20 驱动元件 50 发光二极管灯串

D1 第一二极管 D2 第二二极管

D3 第三二极管 D4 第四二极管

Da1 第一辅助二极管 Da2 第二辅助二极管

Da3 第三辅助二极管 Da4 第四辅助二极管

Ca 辅助电容 op1 第一输出端

op2 第二输出端 Lp 正半周操作回路

Ln 负半周操作回路 Vr 整流交流电压

I1 驱动电流 I2 驱动电流

具体实施方式

兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：

请参阅图1为本发明发光二极管灯串驱动装置第一实施例的电路图。该发光二极管灯串驱动装置电性连接一交流电源Vac，以驱动一发光二极管灯串50。其中该发光二极管灯串50系由多个发光二极管(未标示)串联连接所形成或多个发光二极管串、并联连接所形成，并且，该发光二极管灯串50具有一阳极端与一阴极端。该发光二极管驱动装置包含一整流单元10、一驱动元件20、一第一辅助二极管Da1、一第二辅助二极管Da2以及一辅助电容Ca。该整流单元10包含多个整流二极管。在本实施例中，该整流单元10包含一第一二极管D1、一第二二极管D2、一第三二极管D3以及一第四二极管D4。其中，该第一二极管D1与该第二二极管D2串联连接以形成一第一串联支路；该第三二极管D3与该第四二极管D4串联连接以形成一第二串联支路。该驱动元件20连接该整流单元10，以驱动该发光二极管灯串50，更具体而言，该驱动元件20并联连接该第一串联支路；该发光二极管灯串50并联连接该第二串联支路。值得一提，该驱动元件20本质上为一定电流驱动元件，并且该驱动元件为一电阻、一定电流驱动集体电路(constant-current driver IC)、一定电流二极管(current regulation diode,CRD)或一定电流线路，然而，并不以上述该些实施态样为限制，只要能提供定电流驱动操作类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中。

该第一辅助二极管Da1连接于该驱动元件20与该发光二极管灯串50之间。更具体而言，该第一辅助二极管Da1的一阴极连接该驱动元件20的一端，而该第一辅助二极管Da1的一阳极连接该发光二极管灯串50的该阴极端。该第二辅助二极管Da2连接于该驱动元件20与该发光二极管灯串50之间。更具体而言，该第二辅助二极管Da2的一阳极连接该驱动元件20的另一端，而该第二辅助二极管Da2的一阴极连接该发光二极管灯串50的该阳极端。在本实施例中，该辅助电容Ca并联连接该第一辅助二极管Da1。

请参阅图2为本发明发光二极管灯串驱动装置第二实施例的电路图。在本实施例中，电路架构与第一实施例的电路架构本质上相同，两者最大差异在于在第二实施例中，该辅助电容Ca并联连接该第二辅助二极管Da2；而在前述第一实施例中，该辅助电容Ca并联连接该第一辅助二极管Da1。由于第二实施例与第一实施例差异不大，因此，在此不再赘述。至于该发光二极管灯串驱动装置的操作说明，将于后文有详细的阐述。

请参阅图3与图4分别为本发明发光二极管灯串驱动装置第一实施例正半周操作与负半周操作的电路图。在图3与图4的说明，以该辅助电容Ca并联连接该第一辅助二极管Da1的实施态样为例加以说明。如图3所示，当该交流电源Vac为正半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一正半周操作回路Lp，该正半周操作回路Lp依序为该交流电源Vac的一第一输出端op1、该第一二极管D1、该驱动元件20、该第二辅助二极管Da2、该发光二极管灯串50、该第三二极管D3、该交流电源Vac的一第二输出端op2，最后再回到该交流电源Vac的该第一输出端op1以形成该正半周操作回路Lp，此时该辅助电容Ca为充电操作状态。

如图4所示，当该交流电源Vac为负半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一负半周操作回路Ln，该负半周操作回路Ln依序为该交流电源Vac的一第二输出端op2、该第四二极管D4、该发光二极管灯串、该第一辅助二极管Da1、该驱动元件、该第二二极管D2、该交流电源Vac的一第一输出端op1，最后再回到该交流电源Vac的该第二输出端op2以形成该负半周操作回路Ln，此时该辅助电容Ca为放电操作状态。

更具体而言，透过该交流电源Vac对该发光二极管灯串50驱动时，也同时对该辅助电容Ca进行充、放电操作，如此，将能够利用倍压的电压大小，维持该发光二极管灯串50不仅在高交流电压Vac下能够导通产生驱动电流，亦在低交流电压Vac下同样能够导通产生驱动电流。换言之，利用该辅助电容Ca的充、放电操作，使得该辅助电容Ca两端的跨压与该交流电压Vac的电压总和，足以大于该发光二极管灯串50的顺向导通电压。再者，无论该交流电源Vac为正半周操作或负半周操作，最大的差异仅在于该辅助电容Ca两端的跨压为正压或负压，一样能够达成该发光二极管灯串50在高、低交流电压Vac皆为导通的操作。藉此，不仅能够维持该发光二极管灯串50的高效率操作，同时能够提升该发光二极管灯串50的高功率因数操作。

请参阅图5为本发明发光二极管灯串驱动装置第三实施例的电路图。该发光二极管灯串驱动装置电性连接一交流电源Vac，以驱动一发光二极管灯串50。其中该发光二极管灯串50由多个发光二极管(未标示)串联连接所形成或多个发光二极管串、并联连接所形成，并且，该发光二极管灯串50具有一阳极端与一阴极端。该发光二极管驱动装置包含一整流单元10、一驱动元件20、一第一辅助二极管Da1、一第二辅助二极管Da2、一第三辅助二极管Da3、一第四辅助二极管Da4以及一辅助电容Ca。该整流单元10包含多个整流二极管。在本实施例中，该整流单元10包含一第一二极管D1、一第二二极管D2、一第三二极管D3以及一第四二极管D4。其中，该第一二极管D1与该第二二极管D2串联连接以形成一第一串联支路；该第三二极管D3与该第四二极管D4串联连接以形成一第二串联支路。该驱动元件20连接该整流单元10，以驱动该发光二极管灯串50。更具体而言，该驱动元件20并联连接该第一串联支路；该发光二极管灯串50并联连接该第二串联支路。值得一提，该驱动元件20本质上为一定电流驱动元件，并且该驱动元件系为一电阻、一定电流驱动集体电路(constant-current driver IC)、一定电流二极管(current regulationdiode,CRD)或一定电流线路，然而，并不以上述该些实施态样为限制，只要能提供定电流驱动操作类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中。

该第二辅助二极管Da2串联连接该第一辅助二极管Da1，再并联连接该驱动元件20。更具体而言，该第一辅助二极管Da1的一阴极与该第二辅助二极管Da2的一阳极对应连接该驱动元件20两端。该第四辅助二极管Da4串联连接该第三辅助二极管Da3，再并联连接该发光二极管灯串50。更具体而言，该第三辅助二极管Da3的一阴极连接该发光二极管灯串50的该阳极端，而该第四辅助二极管Da4的一阳极连接该发光二极管灯串50的该阴极端。并且，该第一辅助二极管Da1的一阳极连接该第三辅助二极管Da3的一阳极。在本实施例中，该辅助电容Ca并联连接该第四辅助二极管Da4。

请参阅图6为本发明发光二极管灯串驱动装置第四实施例的电路图。在本实施例中，电路架构与第三实施例的电路架构本质上相同，两者最大差异在于在第四实施例中，该辅助电容Ca并联连接该第三辅助二极管Da3；而在前述第三实施例中，该辅助电容Ca并联连接该第四辅助二极管Da4。由于第四实施例与第三实施例差异不大，因此，在此不再赘述。至于该发光二极管灯串驱动装置的操作说明，将于后文有详细的阐述。

请参阅图7与图8分别为本发明发光二极管灯串驱动装置第三实施例正半周操作与负半周操作的电路图。在图7与图8的说明，系以该辅助电容Ca并联连接该第四辅助二极管Da4的实施态样为例加以说明。如图7所示，当该交流电源Vac为正半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一正半周操作回路Lp，该正半周操作回路Lp依序为该交流电源Vac的一第一输出端op1、该第一二极管D1、该驱动元件、该第二辅助二极管Da2、该第三辅助二极管Da3、该发光二极管灯串、该第四二极管D4、该交流电源Vac的一第二输出端op2，最后再回到该交流电源Vac的该第一输出端op1以形成该正半周操作回路Lp，此时该辅助电容Ca为充电操作状态。

如图8所示，当该交流电源Vac为负半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一负半周操作回路Ln，该负半周操作回路Ln依序为该交流电源Vac的一第二输出端op2、该第三二极管D3、该发光二极管灯串、该第四辅助二极管Da4、该第一辅助二极管Da1、该驱动元件、该第二二极管D2、该交流电源Vac的一第一输出端op1，最后再回到该交流电源Vac的该第二输出端op2以形成该负半周操作回路Ln，此时该辅助电容Ca为放电操作状态。

请参阅图9为本发明发光二极管灯串驱动装置的驱动电压与驱动电流的波形示意图。如前所述，利用该辅助电容Ca的充、放电操作，使得该辅助电容Ca两端的跨压与该交流电压Vac的电压总和，足以大于该发光二极管灯串50的顺向导通电压，因此，将使得该发光二极管灯串50在高、低交流电压Vac皆为导通的操作。如图9所示，由于加入该辅助电容Ca，将使得在低交流电压Vac下，能够产生该发光二极管灯串50的驱动电流I2，如此，本发明该二极管灯串驱动装置对该发光二极管灯串50的驱动电流即为驱动电流I1与驱动电流I2两部分的组合，换言之，该组合的驱动电流波形更接近整流后的整流交流电压Vr，从而提升该发光二极管驱动装置的功率因数。

综上所述，本发明具有以下的特征与优点：

1、利用该辅助电容Ca的充、放电操作，使得该辅助电容Ca两端的跨压与该交流电压Vac的电压总和，足以大于该发光二极管灯串50的顺向导通电压，以确保该发光二极管灯串50在高、低交流电压Vac皆为导通的操作，使得提升该发光二极管驱动装置的功率因数；

2、仅需利用简单的电容元件即可达到提升功率因数，如此大大地节省因为增设额外功因提升电路的费用。

但是，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与附图，但本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的权利要求书保护范围为准，凡合于本发明权利要求保护范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修改皆可涵盖在以下本发明的专利范围。

Claims

1.一种发光二极管灯串驱动装置，电性连接一交流电源，以驱动一发光二极管灯串，其特征在于，该发光二极管驱动装置包含：

一整流单元，包含多个整流二极管；

一驱动元件，连接该整流单元，以驱动该发光二极管灯串；

一第一辅助二极管，连接于该驱动元件与该发光二极管灯串之间；

一第二辅助二极管，连接于该驱动元件与该发光二极管灯串之间；及

一辅助电容，并联连接该第一辅助二极管或该第二辅助二极管。

2.如权利要求1所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，该发光二极管灯串具有一阳极端与一阴极端；该第一辅助二极管的一阴极连接该驱动元件的一端，而该第一辅助二极管的一阳极连接该发光二极管灯串的该阴极端；该第二辅助二极管的一阳极连接该驱动元件的另一端，而该第二辅助二极管的一阴极连接该发光二极管灯串的该阳极端。

3.如权利要求1所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，该整流单元包含一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管以及一第四二极管。

4.如权利要求3所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，当该交流电源为正半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一正半周操作回路依序为该交流电源的一第一输出端、该第一二极管、该驱动元件、该第二辅助二极管、该发光二极管灯串、该第三二极管以及该交流电源的一第二输出端所构成。

5.如权利要求3所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，当该交流电源为负半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一负半周操作回路依序为该交流电源的一第二输出端、该第四二极管、该发光二极管灯串、该第一辅助二极管、该驱动元件、该第二二极管以及该交流电源的一第一输出端所构成。

6.如权利要求1所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，该驱动元件为一电阻、一定电流驱动集体电路、一定电流二极管或一定电流线路。

7.一种发光二极管灯串驱动装置，电性连接一交流电源，以驱动一发光二极管灯串，其特征在于，该发光二极管驱动装置包含：

一整流单元，包含多个整流二极管；

一驱动元件，连接该整流单元，以驱动该发光二极管灯串；

一第一辅助二极管；

一第二辅助二极管，串联连接该第一辅助二极管，再并联连接该驱动元件；

一第三辅助二极管；

一第四辅助二极管，串联连接该第三辅助二极管，再并联连接该发光二极管灯串；及

一辅助电容，并联连接该第三辅助二极管或该第四辅助二极管。

8.如权利要求7所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，该发光二极管灯串具有一阳极端与一阴极端；该第一辅助二极管的一阴极与该第二辅助二极管的一阳极对应连接该驱动元件两端；该第三辅助二极管的一阴极连接该发光二极管灯串的该阳极端，而该第四辅助二极管的一阳极连接该发光二极管灯串的该阴极端；该第一辅助二极管的一阳极连接该第三辅助二极管的一阳极。

9.如权利要求7所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，该整流单元包含一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管以及一第四二极管。

10.如权利要求9所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，当该交流电源为正半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一正半周操作回路依序为该交流电源的一第一输出端、该第一二极管、该驱动元件、该第二辅助二极管、该第三辅助二极管、该发光二极管灯串、该第四二极管以及该交流电源的一第二输出端所构成。

11.如权利要求9所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，当该交流电源为负半周操作时，该发光二极管驱动装置提供一负半周操作回路依序为该交流电源的一第二输出端、该第三二极管、该发光二极管灯串、该第四辅助二极管、该第一辅助二极管、该驱动元件、该第二二极管以及该交流电源的一第一输出端所构成。

12.如权利要求7所述的发光二极管灯串驱动装置，其特征在于，该驱动元件为一电阻、一定电流驱动集体电路、一定电流二极管或一定电流线路。