CN108811233A - 低谐波失真发光二极管驱动电路 - Google Patents

低谐波失真发光二极管驱动电路 Download PDF

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Abstract

一种低谐波失真发光二极管驱动电路，包括：一整流电路，用于将一交流电整流以提供一直流电压输出；一线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管；一限流电路，并联于该整流电路以及该线性恒流电路之间，用于产生一限流效果并决定一限流高度；以及一限流斜坡斜率决定电路，并联于该整流电路以及该线性恒流电路之间且串联于该限流电路，用于决定一限流斜坡斜率。

Description

低谐波失真发光二极管驱动电路
技术领域
本发明涉及一种发光二极管驱动电路，特别是关于一种低谐波失真发光二极管驱动电路。
背景技术
近年来环保意识快速增长，各国纷纷提倡节能减碳等环保政策。降低照明灯具所消耗的电源即是其中一例。而目前最热门的节能灯具莫过于是发光二极管(LightEmitting Diode，LED)灯照明，它因为具有节省能源、环保、寿命长与坚固耐用等优点，正逐步取代传统灯具，并逐渐扩展至各种应用。
请参阅图1，图1是传统的一发光二极管驱动电路100的示意图。如图1所示，发光二极管驱动电路100包括：一整流电路110以及一线性恒流电路120，其中当线性恒流电路120不是超过五阶的多阶线性恒流电路时，发光二极管驱动电路100会有谐波失真的问题，因此传统的发光二极管驱动电路需要使用超过五阶的多阶线性恒流电路来解决谐波失真的问题，然而，超过五阶的多阶线性恒流电路的成本与电路面积远远高于一般的低阶线性恒流电路(例如一阶同步线性恒流电路、二阶同步线性恒流电路或三阶非同步线性恒流电路)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种低谐波失真发光二极管驱动电路，可使整体的谐波接近整流器输出的连续正弦波。
为了实现上述目的，本发明提供了一种低谐波失真发光二极管驱动电路，该低谐波失真发光二极管驱动电路包括：一整流电路、一线性恒流电路、一限流电路以及一限流斜坡斜率决定电路。该整流电路用于将一交流电整流以提供一直流电压输出；该线性恒流电路用于驱动至少一发光二极管；该限流电路并联于该整流电路以及该线性恒流电路之间，并用于产生一限流效果并决定一限流高度；该限流斜坡斜率决定电路并联于该整流电路以及该线性恒流电路之间且串联于该限流电路，并用于决定一限流斜坡斜率。
本发明的技术效果在于：
综上所述，由于本发明所揭露的低谐波失真发光二极管驱动电路可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，所以不需要使用超过五阶的多阶线性恒流电路来减少谐波失真，因此可以降低成本以及电路面积。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是传统的一发光二极管驱动电路的示意图；
图2是根据本发明的一第一实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路的示意图；
图3是图2中的恒流器的恒流曲线示意图；
图4是一传统发光二极管驱动电路的谐波示意图；
图5是根据本发明低谐波失真发光二极管驱动电路的谐波示意图；
图6是根据本发明的一第二实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路的示意图；
图7是根据本发明的一第三施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路的示意图；
图8是根据本发明的一第四施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路的示意图；
图9是根据本发明的一第五施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图2，图2是根据本发明的一第一实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路200的示意图。如图2所示，低谐波失真发光二极管驱动电路200包括：一整流电路210、一线性恒流电路220、一限流电路230、一限流斜坡斜率决定电路240、一电容250以及一二极管260，其中线性恒流电路220为一一阶同步线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管。整流电路210用于将一交流电整流以提供一直流电压输出，电容250用于解决电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)的问题，以及二极管260用于稳压及放电路径，其中二极管260对本发明的低谐波失真功能影响不大，因此在其他实施例中可以选择性地省略。线性恒流电路220包括：一第一发光二极管226、一电阻224以及一恒流器222。第一发光二极管226耦接于限流电路230，电阻224耦接于第一发光二极管226，以及恒流器222具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中电压输入与恒流输出端1耦接于限流斜坡斜率决定电路240，以及输出电流值3设置端耦接于电阻224。由于线性恒流电路220的操作原理与一般的线性恒流电路相仿，故不另多作描述，也因为如此，本发明的限流电路230与限流斜坡斜率决定电路240可以应用于各种不同的线性恒流电路而具有同样的效果。
限流电路230并联于整流电路210以及线性恒流电路220之间，并用于产生一限流效果并决定一限流高度；限流电路230包括一恒流器232以及一电阻234。恒流器232具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，用于产生限流效果，其中电压输入与恒流输出端1耦接于限流斜坡斜率决定电路240。请参阅图3，图3是恒流器232的恒流曲线示意图，其中图3中的电流Iout是电压输入与恒流输出端1的输出电流值，而电压Vout是电压输入与恒流输出端1的输入电压值，换言之，电流Iout的高度就是该限流高度。电阻234耦接于输出电流值设置端3，用于决定该限流高度，这是因为恒流器232内部有一个参考电压，而当电阻234的电阻值改变，恒流器232的输出电流值就会随之改变(如图3所示，当电阻234的电阻值变大，恒流器232的输出电流值就会变小)，所以电阻234可决定该限流高度，其中电阻234可为一可变电阻。限流斜坡斜率决定电路240并联于整流电路210以及线性恒流电路220之间且串联于限流电路230，并用于决定一限流斜坡斜率，亦即图3中的电流Iout的斜坡斜率；限流斜坡斜率决定电路240包括一第一电阻242以及一第二电阻244，用于决定该限流斜坡斜率，这是因为恒流器232在未达到一正常工作电压(亦即图3中的5伏特左右)时，电流是一个具有斜率的波型，所以本发明借由改变第一电阻242以及第二电阻244的电阻值可以改变该正常工作电压值，同时就可改变电流的斜坡斜率(例如将该正常工作电压值变大就可以将电流的斜坡斜率变得较缓)，其中第一电阻242或第二电阻244可为一可变电阻。请参阅图4与图5，图4是一传统发光二极管驱动电路(亦即没加上本发明的限流电路230与限流斜坡斜率决定电路240)的谐波示意图，图5是根据本发明低谐波失真发光二极管驱动电路200的谐波示意图，其中图5的谐波明显地比图4的谐波接近正弦波。如此一来，本发明的低谐波失真发光二极管驱动电路200可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，也就是降低谐波失真。
此外，在此请注意，上述的实施例仅作为本发明的举例说明，而不是本发明的限制条件，举例来说，限流斜坡斜率决定电路240所包含的电阻数量可依据不同设计需求而改变，而在本实施例中所设计的串联电阻会有一些优点，例如电压上升时间较缓慢以及电磁干扰较小等；低谐波失真发光二极管驱动电路200也可应用于其他各种不同的同步线性恒流电路和非同步线性恒流电路。
请参阅图6，图6是根据本发明的一第二实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路300的示意图。如图6所示，低谐波失真发光二极管驱动电路300包括：一整流电路210、一线性恒流电路320、一限流电路230、一限流斜坡斜率决定电路240、一电容250以及一二极管260，其中线性恒流电路320为一二阶同步线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管，此外，整流电路210、限流电路230、限流斜坡斜率决定电路240、电容250以及二极管260的设置与图2的实施例一样，为简洁起见，在此不多加赘述。线性恒流电路320包括：一第一发光二极管321、一第一电阻322、一第一恒流器323、一二极管324、一第二电阻325、一第二恒流器326、一第二发光二极管327、一第三电阻328以及一第三恒流器329。第一电阻322耦接于第一发光二极管321；第一恒流器323具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第一恒流器323的电压输入与恒流输出端1耦接于限流斜坡斜率决定电路240，以及第一恒流器323之输出电流值设置端3耦接于第一电阻322；二极管324耦接于第一发光二极管321；第二电阻325耦接于二极管324；第二恒流器326具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第二恒流器的电压输入与恒流输出端1耦接于第一电阻322与第一发光二极管321，以及第二恒流器的输出电流值设置端3耦接于第二电阻325与二极管324。第二发光二极管327耦接于第二电阻325；一第三电阻328耦接于第二发光二极管327。第三恒流器329具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第三恒流器329的电压输入与恒流输出端1耦接于二极管324与第一发光二极管321，以及第二恒流器的输出电流值设置端3耦接于第三电阻328与第二发光二极管327。由于线性恒流电路320的操作原理与一般的线性恒流电路相仿，故不另多作描述，也因为如此，本发明的限流电路230与限流斜坡斜率决定电路240可以应用于各种不同的线性恒流电路而具有同样的效果。如此一来，本发明的低谐波失真发光二极管驱动电路300同样可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，也就是降低谐波失真。
请参阅图7，图7是根据本发明的一第三实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路400的示意图。如图7所示，低谐波失真发光二极管驱动电路400包括：一整流电路210、一线性恒流电路420、一限流电路230、一限流斜坡斜率决定电路240、一电容250以及一二极管260，其中线性恒流电路420为一三阶同步线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管，此外，整流电路210、限流电路230、限流斜坡斜率决定电路240、电容250以及二极管260的设置与图2的实施例一样，为简洁起见，在此不多加赘述。线性恒流电路420包括：一第一发光二极管421、一第一电阻422、一第一恒流器423、一第一二极管424、一第二电阻425、一第二恒流器426、一第二发光二极管427、一第三电阻428、一第三恒流器429、一第三发光二极管430、一第二二极管431、一第四电阻432、一第四恒流器433、一第四发光二极管434、一第五电阻435以及一第五恒流器436。第一电阻422耦接于第一发光二极管421。第一恒流器423具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第一恒流器423的电压输入与恒流输出端1耦接于限流斜坡斜率决定电路240，以及第一恒流器423的输出电流值设置端3耦接于第一电阻422。第一二极管424耦接于第一发光二极管421；第二电阻425耦接于第一二极管424。第二恒流器426具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第二恒流器426的电压输入与恒流输出端1耦接于第一电阻422与第一发光二极管421，以及第二恒流器426的输出电流值设置端3耦接于第二电阻425与第一二极管424；第二发光二极管427耦接于第二电阻425；第三电阻428耦接于第二发光二极管427。第三恒流器429具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第三恒流器429的电压输入与恒流输出端1耦接于第一二极管424与第一发光二极管421，以及第三恒流器429的输出电流值设置端3耦接于第三电阻428与第二发光二极管427。第二二极管431耦接于第三发光二极管430；第四电阻432耦接于第二二极管431；第四恒流器433具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第四恒流器433的电压输入与恒流输出端1耦接于第三电阻428与第三发光二极管430，以及第四恒流器433的输出电流值设置端3耦接于第四电阻432与第二二极管431。第四发光二极管434耦接于第四电阻432；第五电阻435耦接于第四发光二极管434。第五恒流器436具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第五恒流器436的电压输入与恒流输出端1耦接于第二二极管431与第三发光二极管430，以及第五恒流器436的输出电流值设置端3耦接于第五电阻435与第四发光二极管434。由于线性恒流电路420的操作原理与一般的线性恒流电路相仿，故不另多作描述，也因为如此，本发明的限流电路230与限流斜坡斜率决定电路240可以应用于各种不同的线性恒流电路而具有同样的效果。如此一来，本发明的低谐波失真发光二极管驱动电路400同样可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，也就是降低谐波失真。
请参阅图8，图8是根据本发明的一第四实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路500的示意图。如图8所示，低谐波失真发光二极管驱动电路500包括：一整流电路210、一线性恒流电路520、一限流电路230、一限流斜坡斜率决定电路240、一电容250以及一二极管260，其中线性恒流电路520为一一阶非同步线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管，此外，整流电路210、限流电路230、限流斜坡斜率决定电路240、电容250以及二极管260的设置与图2的实施例一样，为简洁起见，在此不多加赘述。线性恒流电路520包括：一第一发光二极管521、一第一恒流器522、一第一电阻523、一第二发光二极管524、一第二恒流器525以及一第二电阻526。第一发光二极管521耦接于限流斜坡斜率决定电路240；第一恒流器522具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第一恒流器522的电压输入与恒流输出端1耦接于第一发光二极管521。第一电阻523耦接于第一恒流器522的输出电流值设置端3；第二发光二极管524耦接于第一发光二极管521。第二恒流器525具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第二恒流器525的电压输入与恒流输出端1耦接于第二发光二极管524；以及第二电阻526耦接于第二恒流器525的输出电流值设置端3。由于线性恒流电路520的操作原理与一般的线性恒流电路相仿，故不另多作描述，也因为如此，本发明的限流电路230与限流斜坡斜率决定电路240可以应用于各种不同的线性恒流电路而具有同样的效果。如此一来，本发明的低谐波失真发光二极管驱动电路500同样可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，也就是降低谐波失真。
请参阅图9，图9是根据本发明的一第五实施例所绘示的一低谐波失真发光二极管驱动电路600的示意图。如图9所示，低谐波失真发光二极管驱动电路600包括：一整流电路210、一线性恒流电路620、一限流电路230、一限流斜坡斜率决定电路240、一电容250以及一二极管260，其中线性恒流电路620为一二阶非同步线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管，此外，整流电路210、限流电路230、限流斜坡斜率决定电路240、电容250以及二极管260的设置与图2的实施例一样，为简洁起见，在此不多加赘述。线性恒流电路620包括：一第一发光二极管621、一第一恒流器622、一第一电阻623、一第二发光二极管624、一第二恒流器625、一第二电阻626、一第三发光二极管627、一第三恒流器628以及一第三电阻629。第一发光二极管621耦接于限流斜坡斜率决定电路240；第一恒流器622具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第一恒流器622的电压输入与恒流输出端1耦接于第一发光二极管621；第一电阻623耦接于第一恒流器622的输出电流值设置端3；第二发光二极管624耦接于第一发光二极管621。第二恒流器625具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第二恒流器625的电压输入与恒流输出端1耦接于第二发光二极管624。第二电阻626耦接于第二恒流器625的输出电流值设置端3。第三发光二极管627耦接于第二发光二极管624。第三恒流器628具有一电压输入与恒流输出端1、一接地端2以及一输出电流值设置端3，其中第三恒流器628的电压输入与恒流输出端1耦接于第三发光二极管627。第三电阻629耦接于第三恒流器628的输出电流值设置端3。由于线性恒流电路620的操作原理与一般的线性恒流电路相仿，故不另多作描述，也因为如此，本发明的限流电路230与限流斜坡斜率决定电路240可以应用于各种不同的线性恒流电路而具有同样的效果。如此一来，本发明的低谐波失真发光二极管驱动电路600同样可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，也就是降低谐波失真。
综上所述，由于本发明所揭露的低谐波失真发光二极管驱动电路可使整体的谐波变得较为接近整流器输出的连续正弦波，所以不需要使用超过五阶的多阶线性恒流电路来减少谐波失真，因此可以降低成本以及电路面积。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，包括：
一整流电路，用于将一交流电整流以提供一直流电压输出；
一线性恒流电路，用于驱动至少一发光二极管；
一限流电路，并联于该整流电路以及该线性恒流电路之间，用于产生一限流效果并决定一限流高度；以及
一限流斜坡斜率决定电路，并联于该整流电路以及该线性恒流电路之间且串联于该限流电路，用于决定一限流斜坡斜率。
2.根据权利要求1所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该限流电路包括：
一恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，用于产生该限流效果，其中该电压输入与恒流输出端耦接于该限流斜坡斜率决定电路；以及
一电阻，耦接于该输出电流值设置端，用于决定该恒流器的该限流高度。
3.根据权利要求1所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该限流斜坡斜率决定电路包括：至少一电阻，用于决定该限流斜坡斜率。
4.根据权利要求1所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一同步线性恒流电路。
5.根据权利要求4所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一一阶同步线性恒流电路，该一阶同步线性恒流电路包括：
一第一发光二极管，耦接于该限流电路；
一电阻，耦接于该第一发光二极管；以及
一恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该电压输入与恒流输出端耦接于该限流斜坡斜率决定电路，以及该输出电流值设置端耦接于该电阻。
6.根据权利要求4所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一二阶同步线性恒流电路，该二阶同步线性恒流电路包括：
一第一发光二极管；
一第一电阻，耦接于该第一发光二极管；
一第一恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第一恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该限流斜坡斜率决定电路，以及该第一恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第一电阻；
一二极管，耦接于该第一发光二极管；
一第二电阻，耦接于该二极管；以及
一第二恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第二恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第一电阻与该第一发光二极管，以及该第二恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第二电阻与该二极管；
一第二发光二极管，耦接于该第二电阻；
一第三电阻，耦接于该第二发光二极管；以及
一第三恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该该第三恒流器的电压输入与恒流输出端耦接于该二极管与该第一发光二极管，以及该第三恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第三电阻与该第二发光二极管。
7.根据权利要求4所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一三阶同步线性恒流电路，该三阶同步线性恒流电路包括：
一第一发光二极管；
一第一电阻，耦接于该第一发光二极管；
一第一恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第一恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该限流斜坡斜率决定电路，以及该第一恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第一电阻；
一第一二极管，耦接于该第一发光二极管；
一第二电阻，耦接于该第一二极管；
一第二恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第二恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第一电阻与该第一发光二极管，以及该第二恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第二电阻与该第一二极管；
一第二发光二极管，耦接于该第二电阻；
一第三电阻，耦接于该第二发光二极管；
一第三恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该该第三恒流器的电压输入与恒流输出端耦接于该第一二极管与该第一发光二极管，以及该第三恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第三电阻与该第二发光二极管；
一第三发光二极管；
一第二二极管，耦接于该第三发光二极管；
一第四电阻，耦接于该第二二极管；
一第四恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第四恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第三电阻与该第三发光二极管，以及该第四恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第四电阻与该第二二极管；
一第四发光二极管，耦接于该第四电阻；
一第五电阻，耦接于该第四发光二极管；以及
一第五恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该该第五恒流器的电压输入与恒流输出端耦接于该第二二极管与该第三发光二极管，以及该第五恒流器的该输出电流值设置端耦接于该第五电阻与该第四发光二极管。
8.根据权利要求1所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一非同步线性恒流电路。
9.根据权利要求8所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一二阶非同步线性恒流电路，该二阶非同步线性恒流电路包括：
一第一发光二极管，耦接于该限流斜坡斜率决定电路；
一第一恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第一恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第一发光二极管；
一第一电阻，耦接于该该第一恒流器的该输出电流值设置端；
一第二发光二极管，耦接于该第一发光二极管；
一第二恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第二恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第二发光二极管；以及
一第二电阻，耦接于该该第二恒流器的该输出电流值设置端。
10.根据权利要求8所述的低谐波失真发光二极管驱动电路，其特征在于，该线性恒流电路为一二阶非同步线性恒流电路，该二阶非同步线性恒流电路包括：
一第一发光二极管，耦接于该限流斜坡斜率决定电路；
一第一恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第一恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第一发光二极管；
一第一电阻，耦接于该该第一恒流器的该输出电流值设置端；
一第二发光二极管，耦接于该第一发光二极管；
一第二恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第二恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第二发光二极管；
一第二电阻，耦接于该该第二恒流器的该输出电流值设置端；
一第三发光二极管，耦接于该第二发光二极管；
一第三恒流器，具有一电压输入与恒流输出端、一接地端以及一输出电流值设置端，其中该第三恒流器的该电压输入与恒流输出端耦接于该第三发光二极管；以及
一第三电阻，耦接于该该第三恒流器的该输出电流值设置端。
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