CN108124338B - Led调光电路 - Google Patents

Abstract

本公开关于一种LED调光电路，用以依据第一PWM信号于信号输出端输出LED电流基准信号，该LED调光电路包含：第一信号调节电路，用以将第一PWM信号转换为第二PWM信号，其中第一与第二PWM信号为互补；第一支路，包含串接的第一电阻和第一开关，第一支路的一端与另一端分别与第一参考信号源及信号输出端电连接，第一开关根据第二PWM信号作动；第二支路，包含串接的第二电阻和第二开关，第二支路的一端与另一端分别与信号输出端及接地端电连接，第二开关根据第一PWM信号作动；第三电阻，电连接于信号输出端与接地端之间；以及第一电容，电连接于信号输出端与接地端之间。

Description

LED调光电路

技术领域

本公开涉及一种LED调光电路，特别涉及一种可使LED所接收的电流与调光信号之间呈现类拋物线型的非线性曲线的LED调光电路。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode：LED)因其具有体积小、功耗低、发光效率高、寿命长等诸多优点而被广泛应用于各种电子产品的显示设备中。一般而言，LED皆须利用一LED调光电路来进行调光，其中LED调光电路存在多种调光方式，而PWM调光方式为最常用的调光方式之一。

以PWM调光方式而言，传统LED调光电路内对应具有单一的开关组件，而PWM调光控制原理则为通过改变LED调光电路所接收的PWM调光信号的占空比，来控制该开关组件的运行，藉此调节控制LED调光电路所输出的一LED电流基准信号，使一LED驱动电路依据LED电流基准信号输出对应的输出电流，从而达到调节LED亮度的目的，亦即LED驱动电路所输出的输出电流与LED电流基准信号有对应关系。

请参阅图1，其为传统LED调光电路以PWM调光方式进行调光时，传统LED调光电路所接收的PWM调光信号与提供给LED的输出电流之间的调光曲线图。如图1所示，传统LED调光电路所接收的PWM调光信号与提供给LED的输出电流之间的一理想调光曲线实际上为反线性关系，亦即传统LED调光电路利用一比较器将PWM调光信号反置后提供给开关组件，藉此使PWM调光信号的占空比为0％时，LED对应接收到LED驱动电路所输出的100％的输出电流，而PWM调光信号为90％时，LED则对应接收到10％的输出电流，以此类推。而实务上，如图1所示，传统LED调光电路所接收的PWM调光信号的占空比在0％至5％变化时，由于加入了其他的电路功能，输出电流实际上对应为100％，而PWM调光信号在5％至100％变化时，输出电流则在100％至0％之间变化，而此阶段即为反线性关系。

然而由图1所示可知，由于传统LED调光电路所接收的PWM调光信号与提供给LED的输出电流之间的调光曲线为反线性关系的曲线，因此，在用户需要通过旋钮式调光器等器件调节LED亮度时，当调光器给出的PWM调光信号的占空比较小而使输出电流较大时，LED的亮度变化太慢，反之，当PWM调光信号的占空比较大而使输出电流较小时，LED的亮度变化太快，如此一来，将导致调光效果不佳。

更甚者，传统LED调光电路所接收的调光信号其占空比实际上最大仅能达到90％，导致输出电流只能对应调整到10％，亦即传统LED调光电路的输出电流调节范围仅为10％至100％，然而由于科技进步而使LED的发光效率不断的提高，因此在同样亮度下，可能仅需要更小的输出电流即可达到，因此LED调光电路被要求在用户使用调光器给出的调光信号的占空比变化范围不变的情况下，利用LED电流基准信号而使LED驱动电路所输出的输出电流的调节范围可以从10％-100％拓宽到例如1％-100％，如此一来，传统LED调光电路将无法符合需求。

有鉴于此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的LED调光电路，为相关技术领域者目前所需要解决的问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种LED调光电路，以便解决传统LED调光电路调光效果不佳及使LED所接收的输出电流的调节范围过窄而无法符合需求等问题。

为达上述目的，本公开的一较佳实施方式为提供一种LED调光电路，用以依据第一PWM信号于信号输出端输出LED电流基准信号，且包含：第一信号调节电路，用以将第一PWM信号转换为第二PWM信号，其中第一PWM信号与第二PWM信号互补；第一支路，包含串联连接的第一电阻和第一开关，第一支路的一端与第一参考信号源电连接，第一支路的另一端是与信号输出端电连接，且第一开关根据第二PWM信号而导通与关断；第二支路，包含串联连接的第二电阻和第二开关，第二支路的一端与信号输出端电连接，第二支路的另一端与接地端电连接，且第二开关根据第一PWM信号而导通与关断；第三电阻，电连接于信号输出端与接地端之间；以及第一电容，电连接于信号输出端与接地端之间。

附图说明

图1为传统LED调光电路以PWM调光方式进行调光时，传统LED调光电路所接收的PWM调光信号与提供给LED的输出电流之间的调光曲线图。

图2为本公开第一较佳实施例的LED调光电路的电路框图。

图3为第一PWM信号与LED驱动电路依据图1所示的LED调光电路所产生的输出电流之间的调光曲线图。

图4为本公开第二较佳实施例的LED调光电路的电路框图。

图5为图4所示的LED调光电路的RC电路所输出的RC三角波信号的波形示意图。

附图标记说明：

1、2：LED调光电路

10：第一信号调节电路

11：第一支路

12：第二支路

13：第一参考信号源

20：整流电路

21：隔离电路

22：RC电路

23：第二信号调节电路

3：旋钮式调光器

R1：第一电阻

R2：第二电阻

R3：第三电阻

R4：第四电阻

R5：第五电阻

C1：第一电容

C2：第二电容

Q1：第一开关

Q2：第二开关

G：接地端

P1：第一PWM信号

P2：第二PWM信号

P3：方波信号

P4：RC三角波信号

S1：LED电流基准信号

具体实施例

体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及说明书附图在本质上是对其进行说明，而非用于限制本公开。

请参阅图2，其为本公开第一较佳实施例的LED调光电路的电路框图。如图2所示，本公开的LED调光电路1接收作为调光电路输入信号的一第一PWM信号P1，并依据第一PWM信号P1而于LED调光电路1的一信号输出端输出对应的一LED电流基准信号S1，藉此使与LED调光电路1电连接的一LED驱动电路(未在图中标出)依据LED电流基准信号S1而输出对应的输出电流，以驱动LED(未在图中标出)并调整LED的亮度，其中LED电流基准信号S1与LED驱动电路所输出的输出电流可以为成正比。

于本实施例中，LED调光电路1包含一第一信号调节电路10、一第一支路11、一第二支路12、一第三电阻R3以及一第一电容C1。第一信号调节电路10接收第一PWM信号P1，并将第一PWM信号P1转换为一第二PWM信号P2，其中第一PWM信号P1与第二PWM信号P2互补，亦即当第一PWM信号P1为高电平时，第二PWM信号P2为低电平，反之，当第一PWM信号P1为低电平时，第二PWM信号P2则为高电平。另外，第一信号调节电路10还可包含一比较器，比较器将第一PWM信号P1反向。但本发明并不以此为限。

第一支路11包含串联连接的一第一开关Q1及一第一电阻R1，且第一支路11的一端与一第一参考信号源13(例如5V或3.3V电压源)电连接，第一支路11的另一端与LED调光电路1的信号输出端电连接，其中该信号输出端输出LED电流基准信号S1，其中第一开关Q1依据第二PWM信号P2进行导通或关断的切换。

第二支路12包含串联连接的一第二电阻R2以及一第二开关Q2，且第二支路12的一端与LED调光电路1的信号输出端电连接，第二支路12的另一端与一接地端G电连接，其中第二开关Q2依据第一PWM信号P1而进行导通或关断的切换。

第三电阻R3电连接于LED调光电路1的信号输出端及接电端G之间，且与第二分支12并联连接。第一电容C1电连接于LED调光电路1的信号输出端及接电端G之间，且与第二分支12及第三电阻R3并联连接。

请参阅图3，并配合图1，其中图3为第一PWM信号与LED驱动电路依据图1所示的LED调光电路所产生的输出电流之间的调光曲线图。如图所示，由于本公开的LED调光电路1不但包含第一支路11的第一开关Q1，还包含第二支路12的第二开关Q2，且第一开关Q1及第二开关Q2分别由互补的第二PWM信号以及第一PWM信号所控制，因此当第一开关Q1断开而第二开关Q2导通时，LED调光电路1所输出的LED电流基准信号S1的电压电平便因为第二开关Q2的导通而拉低，如此一来，第一PWM信号P1与提供给LED的输出电流之间的调光曲线便呈现类抛物线型的非线性曲线，而非反线性关系的曲线，因此当第一PWM信号P1的占空比较小而使输出电流较大时(例如图3靠近左边的区域)，输出电流的变化斜率大，即可使LED的亮度变化变快，反之，当第一PWM信号P1的占空比较大而使输出电流较小时，输出电流的变化斜率小，即可使LED的亮度变化变慢，故本公开的LED调光电路1可使LED的调光效果变佳，更适宜人眼对调光亮度的变化感知。

于一些实施例中，如图2所示，第一电阻R1电连接于第一参考信号源13及第一开关Q1之间。第一开关Q1电连接于第一电阻R1及LED调光电路1的信号输出端之间。第二电阻R2是电连接于LED调光电路1的信号输出端及第二开关Q2之间。第二开关Q2电连接于第二电阻R2及接地端G之间。当然，于其它实施例中，第一电阻R1与第一开关Q1的连接位置可相互对调，而第二电阻R2与第二开关Q2的连接位置亦可相互对调。

另外，由图3所示可知，LED电流基准信号S1相对于第一PWM信号P1的占空比的变化实际上为非线性连续变化。

于其它实施例中，LED调光电路1可耦接于一旋钮式调光器3，其中旋钮式调光器3提供第一PWM信号P1，且可通过旋转旋钮式调光器3而调整第一PWM信号P1的占空比。另外，于一实施例中，调光器3因器件本身特性，其所提供的第一PWM信号P1的最大占空比小于0.95。但本公开中第一PWM信号的来源并不限于旋钮式调光器，还可以是滑竿式调光器等其他类型的调光器，甚至可以来源于其他调光方式的转换，例如可将0-10V调光方式、可变电阻调光方式等其他调光方式的输出信号进一步转换为PWM信号，本公开并不以此为限。

请参阅图4，其为本公开第二较佳实施例的LED调光电路的电路方块示意图。如图4所示，本实施例的LED调光电路2的结构部分相似于图2所示的LED调光电路1，电路的结构与功能相似部分不再赘述。而相较于图2所示的LED调光电路1，本实施例的LED调光电路2还包含一整流电路20及一隔离电路21。其中整流电路20接收一方波信号P3，并将方波信号P3整流为第一PWM信号P1。隔离电路21的一输入侧与整流电路20电连接而接收第一PWM信号P1，隔离电路21的一输出侧与第一信号调节电路10电连接，且隔离电路21可为但不限于包含一光耦合器，隔离电路21以隔离方式传送第一PWM信号P1至第一信号调节电路10。

LED调光电路2还可包含一第四电阻R4，电连接于第一参考信号源13及LED调光电路2的信号输出端之间，其中第四电阻R4可由一可变电阻构成，且(第四电阻R4/第三电阻R3)：(第一电阻R1/第三电阻R3)的阻值比可大于19：1，亦即第四电阻R4：第一电阻R1的阻值比大于19：1，但本公开并不以此为限。而通过第四电阻R4的设置可知，LED电流基准信号S1的最大值实际上通过第一电阻R1、第三电阻R3及第四电阻R4分压所产生(于第一开关Q1导通而第二开关Q2断开的状态产生)，而LED电流基准信号S1的最小值通过第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4分压所产生(于第一开关Q1断开而第二开关Q2导通的状态产生)。

另外，为了能使第一PWM信号P1的占空比在大于90％的时候，LED所接收的输出电流调节到比10％更小，例如1％，故如图4所示，LED调光电路2还包含一RC电路22，电连接于第一信号调节电路10和第一开关Q1的控制端之间，用以根据一RC时间常数调制第二PWM信号P2，以产生一RC三角波信号P4，使第一开关Q1根据RC三角波信号P4而导通与关断。通过RC电路22对第二PWM信号P2进行滤波，可产生电压电平相对低于第二PWM信号P2的RC三角波信号P4，如此一来，当第一PWM信号P1逐渐变大，例如大于90％，而使第二PWM信号P2的电压电平逐渐降低时，第一开关Q1可因RC电路22而提早关断，此时由于LED电流基准信号S1的最小值通过第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4分压所产生，故通过调整第三电阻R3及第四电阻R4的电阻值便可控制LED所接收的输出电流到比10％更小，例如1％。

请参阅图5并配合图4，其中图5为图4所示的LED调光电路的RC电路所输出的RC三角波信号的波形示意图。如图所示，RC三角波信号P4实际上为包含带有曲线的类三角形波形。另外，为了在第一PWM信号P1的占空比大于90％的时候，第一开关Q1可因RC电路22提早关断，故RC时间常数较佳为第一PWM信号P1的周期的5％～20％。另外，由上可知，在第一PWM信号P1的占空比大于90％的时候，第一开关Q1必须断开才能使LED所接收的输出电流比10％更小，例如1％，故在第一PWM信号P1的占空比大于90％的时候，RC三角波信号P4的峰值电压亦必须低于第一开关Q1的一导通阈值，如此一来，在第一PWM信号P1的占空比大于90％的时候，才可使第一开关Q1为断开状态。

请再参阅图4，于一些实施例中，RC电路22包含一第二电容C2以及一第五电阻R5。其中第五电阻R5的一端电连接于第一信号调节电路10，第五电阻R5的另一端电连接于第一开关Q1的控制端。第二电容C2的一端电连接于第一开关Q1的控制端及第五电阻R5的另一端，第二电容C2的另一端电连接于接地端G。

又于其它实施例中，LED调光电路2还包含一第二信号调节电路23，接收第一PWM信号P1，且与第二开关Q2的控制端电连接，其中第二信号调节电路23由一比较器所构成，且第二信号调节电路23的比较器接收第一PWM信号P1，而第二信号调节电路23实际上所输出的信号与第一PWM信号P1一致，故第二信号调节电路23实际上是用来提升第一PWM信号P1传输的精度。

综上所述，本公开提供一种LED调光电路，其中LED调光电路不但包含第一支路的第一开关，还包含第二支路的第二开关，且第一开关及第二开关分别由互补的第二PWM信号以及第一PWM信号所控制，故第一PWM信号与提供给LED的输出电流之间的调光曲线便呈现类抛物线型的非线性曲线，如此一来，本公开的LED调光电路可使LED的调光效果变佳。此外，由于本公开的LED调光电路还可以利用RC电路来使第一开关提早关断，故在第一PWM信号的占空比大于90％的时候，LED所接收的输出电流便可控制为比10％更小，因此本公开的LED调光电路符合目前LED调光的需求。

本公开得由本领域相关技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护范围。

Claims (12)

1.一种LED调光电路，用以依据一第一PWM信号于一信号输出端输出一LED电流基准信号，其特征在于，包含：

一第一信号调节电路，用以将该第一PWM信号转换为一第二PWM信号，其中该第一PWM信号与该第二PWM信号互补；

一第一支路，包含串联连接的一第一电阻和一第一开关，该第一支路的一端与一第一参考信号源电连接，该第一支路的另一端与该信号输出端电连接，且该第一开关根据该第二PWM信号而导通与关断；

一第二支路，该第二支路包含串联连接的一第二电阻和一第二开关，该第二支路的一端与该信号输出端电连接，该第二支路的另一端与一接地端电连接，且该第二开关根据该第一PWM信号而导通与关断；

一第三电阻，电连接于该信号输出端与该接地端之间；以及

一第一电容，电连接于该信号输出端与该接地端之间。

2.如权利要求1所述的LED调光电路，还包含一隔离电路与一整流电路，该整流电路接收该第一PWM信号，该隔离电路的一输入侧与该整流电路电连接，该隔离电路的一输出侧与该第一信号调节电路电连接。

3.如权利要求1所述的LED调光电路，还包含：

一第四电阻，电连接于该第一参考信号源与该信号输出端之间。

4.如权利要求3所述的LED调光电路，其中该第四电阻与该第一电阻的阻值比大于19：1。

5.如权利要求3所述的LED调光电路，其中该LED电流基准信号的最大值通过该第一电阻、该第三电阻及该第四电阻分压所产生，该LED电流基准信号的最小值通过该第二电阻及该第三电阻及该第四电阻分压所产生。

6.如权利要求1所述的LED调光电路，还包含一RC电路，电连接于与该第一信号调节电路和该第一开关的一控制端之间，用以根据一RC时间常数调制该第二PWM信号，以产生一RC三角波信号，使该第一开关根据该RC三角波信号而导通与关断。

7.如权利要求6所述的LED调光电路，其中该RC时间常数为该第一PWM信号的周期的5％-20％。

8.如权利要求6所述的LED调光电路，其中当该第一PWM信号的占空比大于0.9时，该RC三角波信号低于该第一开关的导通阈值。

9.如权利要求6所述的LED调光电路，其中该RC电路还包含：

一第五电阻，该第五电阻的一端与该第一信号调节电路电连接，该第五电阻的另一端与该第一开关的该控制端电连接；以及

一第二电容，该第二电容的一端电连接于该第五电阻的另一端与该第一开关的控制端，该第二电容的另一端与该接地端电连接。

10.如权利要求1所述的LED调光电路，其中该第一信号调节电路还包含一比较器，该比较器将该第一PWM信号反向。

11.如权利要求1所述的LED调光电路，其中，该LED调光电路耦接于一旋钮式调光器或一滑竿式调光器，该旋钮式调光器或该滑竿式调光器提供该第一PWM信号，且该第一PWM信号的最大占空比小于0.95。

12.如权利要求1所述的LED调光电路，其中该LED电流基准信号相对于该第一PWM信号的占空比的变化为非线性连续变化。