CN105992427A - 发光二极管调光电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管调光电路，以一般市场销售的双向可控硅开关调光单元(TRIAC Dimmer)，用以调变照明用的发光二极管单元。该发光二极管调光电路利用一储能整流单元的储能功能以补偿该双向可控硅开关调光单元的双向可控硅开关(TRIAC)导通相位角所造成的交流电压相位缺口，让一发光二极管不论在微光亮、全光亮或其他的光调变过程中，该发光二极管的输出能够稳定不闪烁。
Description
技术领域
本发明关于照明的技术领域，特别是一种在微光亮、全光亮或其他的光调变过程中，能够让发光二极管的输出能够稳定不闪烁的发光二极管调光电路。
背景技术
传统的发光二极管调光电路可以接受市售的双向可控硅开关调光单元，是借由泄流电路(Bleeder Current Circuit)维持双向可控硅开关(TRIAC)正常功能的基础技术。借由将该双向可控硅开关的输出交流电压加以撷取译码，转换为调光讯号，进而变更晶体的切换频率，以固定发光二极管单元的直流电压。再者，借由调变流经发光二极管单元的电流，进而调变发光二极管单元的光输出，以达到发光二极管单元的调光效果。其中，该双向可控硅开关的调光驱动集成电路可采用如德州仪器(TI)的LM3445及意法半导体(ST)的Steval-ILL044V1的芯片。
然而， 利用该等调光驱动集成电路所制成的产品，存在以下的缺点：
1. 市售各种厂牌的双向可控硅开关调光单元的质量与特性并非一致，故在同一产品中，可能因搭配不同厂牌或不同类型的双向可控硅开关调光单元，使得在调相过程中，其译码双向可控硅开关的交流电压的译码器会发生译码错误，导致调变范围不同，让发光二极管单元的光输出无法达到稳定不闪烁调光效果。
2. 泄流电路主要由主动元件及被动元件所组成，其主动元件的选择及被动元件的误差值均使泄流电路的电流常有变动，因而该发光二极管单元的光输出无法达到稳定不闪烁的调光效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种发光二极管调光电路，可适用于市售各种厂牌的双向可控硅开关调光单元，借由将现有的可调光型的电灯的电路更换为本发明的发光二极管调光电路，可达到节省施工时间及成本的功效。
为达到上述目的，本发明提供一发光二极管调光电路，包含双向可控硅开关调光单元，其具有双向可控硅开关及其他被动组件；整流滤波单元，其具有全桥式整流器与第一滤波电容器，该整流滤波单元电性连接该双向可控硅开关调光单元的输出电压端；储能整流单元，其具有第一电感器与第一二极管，该储能整流单元电性连接该整流滤波单元的输出端；降压型转换模块，其具有半桥式降压积体单元，该降压型转换模块的高压侧的电源端电性连接该储能整流单元的输出端；发光二极管单元，其具有复数发光二极管，该发光二极管单元的输入端电性连接该半桥式降压积体单元的第二电感器的输出端；以及与降压滤波单元，其具有第八电阻器、第九电阻器、第五二极管、第一稳压二极管与第二电容器，该降压滤波单元的输入端电性连接该半桥式降压积体单元的第二电感器的输出端，该降压滤波单元的输出端电性连接该半桥式降压积体单元的电源供应端。
该双向可控硅开关调光单元，可以采用现成的市面上各种品牌特性不同的双向可控硅开关调光单元，而达到本发明具有广大的共容性，即本发明可以采用一般市售的双向可控硅开关调光单元的特征。
该整流滤波单元由全桥式整流器及滤波电容器所组成，可整流及滤波可控硅开关调光装置输出的电压。该储能整流单元由电感元件与第一二极管所构成。其中，该电感元件及该二极管元件两者串联连接。
该降压型转换模块为指降压开关型变换电路而言。
该发光二极管单元供调变照明。
该发光二极管调光电路利用一储能整流单元的储能补足双向可控硅开关调光单元的导通相位角所造成的交流电压相位缺口，让一发光二极管不论在微光亮、全光亮或其他的光调变过程中，该发光二极管的输出能够稳定不闪烁。
该降压滤波单元降低该储能整流单元的直流电压，并滤除涟波噪声，以提供半桥式降压积体单元的电源供应端所需的直流电源。
本发明发光二极管调光电路，可借由一储能整流单元，让一发光二极管单元的光输出能够达到稳定而不闪烁的调光效果。
本发明可利用一降压滤波单元，滤除涟波噪声，以提供半桥式降压积体单元的电源供应端所需的电源。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的发光二极管调光电路的方块图。
图2为本发明的第二实施例的发光二极管调光电路的实施例。
图3A至图3G为本发明发光二极管调光电路的全功率输出的波形图。
图4A至图4G为本发明发光二极管调光电路的半功率输出的波形图。
图5A至图5G为本发明发光二极管调光电路的微功率输出的波形图。
附图标记说明
AC1, AC2 电源输入端
100 双向可控硅开关调光单元
200 整流滤波单元
BD101 全桥式整流器
C101 第一电容器
300 储能整流单元
L101 第一电感器
D101 第一二极管
400 降压型转换模块
IC101 半桥式降压积体单元
D102 第二二极管
D103 第三二极管
D104 第四二极管
R104 第四电阻器
R105 第五电阻器
R106 第六电阻器
R107 第七电阻器
C103 第三电容器
C104 第四电容器
C105 第五电容器
M101 第一金属氧化半导体场效晶体管
M102 第二金属氧化半导体场效晶体管
L102 第二电感器
500 发光二极管单元
C106 第六电容器
600 降压滤波单元
R103 第三电阻器
R108 第八电阻器
R109 第九电阻器
D105 第五二极管
ZD101 第一稳压二极管。
具体实施方式
参考图1，其为本发明的第一实施例的发光二极管调光电路的方块图。
在图1中，该发光二极管调光电路包括有双向可控硅开关调光单元100、整流滤波单元200、储能整流单元300、降压型转换模块400、发光二极管单元500及降压滤波单元600。
该双向可控硅开关调光单元100的电压输出至该整流滤波单元200。该整流滤波单元200的电压输出至该降压型转换模块400及储能整流单元300。该储能整流单元300的电压输出于该降压型转换模块400，该降压型转换模块400的电压输出至该发光二极管单元500及降压滤波单元600。该降压滤波单元600的电压输出至该降压型转换模块400的半桥式降压积体单元IC101的电源供应端。
一并参考图2，其为本发明的第二实施例的发光二极管调光电路的实施例。在图2中，该双向可控硅开关调光单元100是由双向可控硅开关及其他被动元件所组成。该双向可控硅开关及其他被动元件可以采用现成的市面上各种品牌。
该整流滤波单元200由全桥式整流器BD101与第一电容器C101所组成。
该储能整流单元300由第一电感器L101与第一二极管D101所组成。
该降压型转换模块400由半桥式降压积体单元IC101、第二二极管D102、第三二极管D103、第四二极管D104、第四电阻器R104、第五电阻器R105、第六电阻器R106、第七电阻器R107、第三电容器C103、第四电容器C104、第五电容器C105、第一金属氧化半导体场效晶体管M101(Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)、第二金属氧化半导体场效晶体管M102与第二电感器L102所组成。
该发光二极管单元500由第六电容器C106与发光电二极管群所组成。
该降压滤波单元600由第三电阻器R103、第八电阻器R108、第九电阻器R109、第五二极管D105、第二电容器C102与第一稳压二极管ZD101(Zener Diode)所组成。
在图2中设有复数测量点A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点及H点，请一并参考图3-5。其中，H点为共同接地点。其中，图3为本发明发光二极管调光电路的全功率输出的波形图，包括图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F及图3G波形图。图4为本发明发光二极管调光电路的半功率输出的波形图，包括图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F及图4G波形图，以及图 5为本发明发光二极管调光电路的微功率输出的波形图，包括图5A、图5B、图5C、图5D、图5E、图5F及图5G波形图波形相对应。
图2的动作原理配合图3、图4及图5的波形图说明如下：
于图2的电源输入端(AC1,
AC2)接收交流电源，当本发明发光二极管调光电路为全功率输出时，该双向可控硅开关调光单元100的输出最大，其输出波形如图3A点的波形。图3A点的波形也就是图2所示全桥式整流器BD101输入电压A点的波形，自图中可知，其双向可控硅开关(TRIAC)触发相角最大，输出电压亦最大，例如最大输出电压为Max=159V、最小电压为Min=-157V与有效值电压(Effective Voltage)为RMS=104V。
在经过整流滤波单元200的全桥式整流器BD101整流及第一电容器C101滤波之后，其输出电压波形如图3B点所示的波形也就是图2所示的全桥式整流器BD101整流及第一电容器C101滤波后输出电压B点的波形，其最大输出电压为Max=153V、最小电压为Min=9V与有效值电压(Effective Voltage)为RMS=101V。
经过储能整流单元300的储能装置的第一电感器L101，其输出电压波形如图3C点所示的波形，此图3C点的波形也就是图2所示C点的波形，其最大输出电压为Max=151V、最小电压为Min=107V、有效值电压为RMS=124V及整流的第一二极管D101，其输出电压波形如图3D点所示的波形，此图3D点的波形也就是图2所示D点的波形，其最大输出电压为Max=151V，最小电压为Min=107V，有效值电压为RMS=124V。
又，经过降压型转换模块400的高压侧电源供应端也就是图2的D点端，其第二电感器L102输入电压波形如图3E点所示的波形，此图3E点的波形也就是图2所示E点的波形，其最大输出电压为Max=173V、最小电压为Min=-7V与有效值电压为RMS=81.7V。再经过发光二极管单元500，由第六电容器C106滤波后，其输出电压波形如图3F点所示的波形，此图3F点的波形也就是图2所示F点的波形，其最大输出电压为Max=63.6V、最小电压为Min=38.8V与有效值电压为RMS=54.3V，而流经发光二极管的电流，其电流波形如图3G点所示的波形，此图3G点的波形也就是图2所示G点的波形其最大输出电流为Max=144mA、最小电流为Min=82mA与有效值电流(Effective Current)为RMS=117mA。第二电感器L102的输出电压供电予降压滤波单元600，其经过第八电阻器R108及第九电阻器R109分压电阻的分压作用，其分压电压经过第五二极管D105到第一稳压二极管DZ101及第二电容器C102的滤波作用之后，供电于半桥式降压积体单元IC101的电源供应端。图2所示的H点为共同接地点，其图3所示的A点到G点的电压波形皆是对H点共同接地点所显示的波形。
值得注意的是，电压波形所测量的最大输出电压值、最小电压值及有效值电压值及其电流波形所测量的最大输出电流值，最小电流值及有效值电流值，皆为数据化表示实际制作的结果数据，亦证明本发明能据予实施。
本发明所测量的仪器型号为Pektronix公司的DPO4034型示波器。
当本发明发光二极管调光电路为半功率输出时，交流电源输入于本发明图2电路的电源输入端，而设其双向可控硅开关调光单元100调整到最大输出值的一半，其输出波形如图4A点的波形，此图4A点的波形也就是图2所示的全桥式整流器BD101输入电压的A点波形，自图中可知，其双向可控硅开关(TRIAC)触发相角约为最大触发相角的一半，其最大输出电压为Max=161V、最小电压为Min=-157V与有效值电压为RMS=66.2V。
经过整流滤波单元200的全桥式整流器BD101整流及第一电容器C101滤波之后，其输出电压波形如图4B点所示的波形，此图4B点的波形也就是图2所示B点的波形，其最大输出电压为Max=147V、最小电压为Min=7V与有效值电压为RMS=64.1V。再经过储能整流单元300的储能装置的第一电感器L101，其输出电压波形如图4C点所示的波形，此图4C点的波形也就是图2所示C点的波形，其最大输出电压为Max=147V、最小电压为Min=99V，有效值电压为RMS=111V及整流的第一二极管D101，其输出电压波形如图4D点所示的波形，此图4D点的波形也就是图2所示D点的波形，其最大输出电压为Max=147V、最小电压为Min=99V与有效值电压为RMS=111V。
再经过降压型转换模块400的高压侧电源供应端也就是图2所示的D点端，其第二电感器L102输入电压波形如图4E点所示的波形，此图4E点的波形也就是图2所示E点的波形，其最大输出电压为Max=167V、最小电压为Min=-31V与有效值电压为RMS=74.7V。再经过发光二极管单元500，由第六电容器C106滤波后，其输出电压波形如图4F点所示的波形，此图4F点的波形也就是图2所示F点的波形，其最大输出电压为Max=62.8V、最小电压为Min=34.8V与有效值电压为RMS=50.7V。流经发光二极管的电流，其电流波形如图4G点所示的波形，此图4G点的波形也就是图2所示G点的波形，其最大输出电流为Max=78mA、最小电流为Min=22mA与有效值电流(Effective Current)为RMS=55mA。第二电感器L102的输出电压供电予降压滤波单元600，其经过第八电阻器R108及第九电阻器R109分压电阻的分压作用，其分压电压经过第五二极管D105到第一稳压二极管DZ101及第二电容器C102的滤波作用之后，供电于半桥式降压积体单元IC101的电源供应端。图2所示的H点为共同接地点，其图4所示的A点到G点的电压波形皆是对H点共同接地点所显示的波形。
值得注意的是，电压波形所测量的最大输出电压值，最小电压值及有效值电压值，及其电流波形所测量的最大输出电流值，最小电流值及有效值电流值，皆为数据化表示实际制作的结果数据，亦证明本发明能据予实施。
本发明所测量的仪器型号为Pektronix公司的DPO4034型示波器。
当本发明发光二极管调光电路为微功率输出时，交流电源输入于本发明图2电路的电源输入端，而设其双向可控硅开关调光单元100调整到最微小的输出值，其输出波形如图5A点的波形，此图5A点的波形也就是图2所示的全桥式整流器BD101输入电压的波形，自图中可知，其双向可控硅开关(TRIAC)触发相角为微小的触发相角，其最大输出电压为Max=94V、最小电压为Min=-88V与有效值电压为RMS=23.8V。
在经过整流滤波单元200的全桥式整流器BD101整流及第一电容器C101滤波之后，其输出电压波形如图5B点所示的波形，此图5B点的波形也就是图2所示B点的波形，其最大输出电压为Max=86V、最小电压为Min=6V与有效值电压为RMS=26.2V。在经过储能整流单元300的储能装置的第一电感器L101之后，其输出电压波形如图5C点所示的波形，此图5C点的波形也就是图2所示C点的波形，其最大输出电压为Max=84V、最小电压为Min=64V、有效值电压为RMS=69.4V及整流的第一二极管D101，其输出电压波形如图5D点所示的波形，此图5D点的波形也就是图2所示D点的波形，其最大输出电压为Max=86V、最小电压为Min=62V与有效值电压为RMS=69.6V。
经过降压型转换模块400的高压侧电源供应端也就是图2的D点端，其第二电感器L102输入电压波形如图5E点所示的波形，此图5E点的波形也就是图2所示E点的波形，其最大输出电压为Max=80.8V、最小电压为Min=-2.4V与有效值电压为RMS=39.6V。
在经过发光二极管单元500及由第六电容器C106滤波之后，其输出电压波形如图5F点所示的波形，此图5F点的波形也就是图2所示F点的波形，其最大输出电压为Max=39.2V、最小电压为Min=29.6V与有效值电压为RMS=32.8V。流经发光二极管的电流，其电流波形如图5G点所示的波形，此图5G点的波形也就是图2所示G点的波形，其最大输出电流为Max=17.7mA、最小电流为Min=-25.1mA与有效值电流(Effective
Current)为RMS=2.7mA。第二电感器L102的输出电压供电降压于滤波单元600，其经过第八电阻器R108及第九电阻器R109分压电阻的分压作用，其分压电压经过第五二极管D105到第一稳压二极管DZ101及第二电容器C102的滤波作用后，供电于半桥式降压积体单元IC101的电源供应端。图2所示的H点为共同接地点，其图5所示的A点到G点的电压波形皆是对H点共同接地点所显示的波形。
值得注意的是，电压波形所测量的最大输出电压值，最小电压值及有效值电压值，及其电流波形所测量的最大输出电流值，最小电流值及有效值电流值，皆为数据化表示实际制作的结果数据，亦证明本发明能据予实施。
本发明所测量的仪器型号为Pektronix公司的DPO4034型示波器。
综合上述，在本发明发光二极管调光电路的全功率输出的波形图中，其发光二极管的有效值电压为63.6V，有效值电流为144mA。在本发明发光二极管调光电路的半功率输出的波形图中，其发光二极管的有效值电压为62.8V与有效值电流为55mA。
在本发明发光二极管调光电路的微功率输出的波形图中，其发光二极管的有效值电压为39.2V与有效值电流为2.7mA。由此可知，本发明在双向可控硅开关调光单元100调整到最微小的功率输出中，其发光二极管的有效值电流亦达到2.7mA，可使发光二极管不熄灭及得到稳定的电流。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员，在本发明基础上所作的等同替代或变换，皆在本发明的保护范围内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (4)
1.一种发光二极管调光电路，其特征在于，其包括:
双向可控硅开关调光单元，其具有双向可控硅开关；
整流滤波单元，其具有全桥式整流器与第一滤波电容器，该整流滤波单元电性连接该双向可控硅开关调光单元的输出电压端；
储能整流单元，其具有第一电感器与第一二极管，该储能整流单元电性连接该整流滤波单元的输出端；
降压型转换模块，其具有半桥式降压积体单元，该降压型转换模块的高压侧的电源端电性连接该储能整流单元的输出端；
发光二极管单元，其具有复数发光二极管，该发光二极管单元的输入端电性连接该半桥式降压积体单元的第二电感器的输出端；以及
降压滤波单元，其具有第八电阻器、第九电阻器、第五二极管、第一稳压二极管与第二电容器，该降压滤波单元的输入端电性连接该半桥式降压积体单元的第二电感器的输出端，该降压滤波单元的输出端电性连接该半桥式降压积体单元的电源供应端。
2.如权利要求1所述的发光二极管调光电路，其特征在于，该整流滤波单元，供整流及滤波该双向可控硅开关调光单元输出的电压。
3.如权利要求1所述的发光二极管调光电路，其特征在于，该储能装置更包含第一电感器，该第一电感串联连接该第一二极管。
4.如权利要求1所述的发光二极管调光电路，其特征在于，该降压滤波单元，是降低来自该半桥式降压积体单元的第二电感器输出端的直流电压与滤除涟波噪声，以及该降压滤波单元是将一直流电源输出至该半桥式降压积体单元的电源供应端。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20161005 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |