CN202068612U - 发光二极管的驱动装置及照明设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发光二极管的驱动装置及照明设备，适用于接收经由调光器及变压单元调整后的交流电源。此驱动装置包括有调光匹配电路、电压转换单元及驱动芯片。调光匹配电路可接收交流电源，且可使交流电源的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生对称交流电源。电压转换单元耦接至调光匹配电路，其可接收并转换对称交流电源为稳定直流电源。驱动芯片可耦接至电压转换单元，并可接收稳定直流电源以驱动并调整发光二极管单元的光源亮度，从而避免发光二极管单元的光源在调光时发生闪烁。

Description

发光二极管的驱动装置及照明设备

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管的照明技术，且特别涉及一种发光二极管的驱动装置及照明设备。

背景技术

照明技术中常利用调光器，例如三端交流开关(Tri-electrode ACswitch，TRIAC)，藉以进行照明设备亮度的调整。调光器可依据其导通条件来提供电压以微调电阻式照明设备发光元件(例如卤素灯、钨丝灯等)的发光效果。居家内部的调光器可与照明设备分开设置，例如将调光器设置在墙壁适当位置，让使用者易于调整灯光亮度。

此外，在节能减碳的科技诉求下，发光二极管(light emitting diode，LED)具备有体积小、省电且耐用等特点，并由于发光二极管制程及产量提升而使其成本降低，因此发光二极管逐渐成为新一代的光源。发光二极管工作电压低、能主动发光且有一定亮度，亮度可用电压或电流调节，同时具备耐冲击、抗振动、寿命长(10万小时)的特点。藉此，发光二极管在各种终端设备及照明领域中被广泛使用，诸如汽车前照灯、交通信号灯、文字显示器、看板及大屏幕视频显示器，到普通级建筑照明和LCD背光等领域。

基于节省成本的考量，消费者常希望在不更动其原本照明设备底座及调光开关的状况下，仅将电阻式灯泡更换为LED灯泡，藉以节省耗电并免除更换整座照明设备的困扰。另外，与电阻式灯泡相较之下，驱动LED需提供稳定的直流电源以减少闪烁，而且对于电源杂讯突波及电源能量漂移的忍受力较低。再加上，LED的电路特性呈现电容特性，因而若直接利用调光器及电子变压器调整后的交流电源并搭配LED驱动器来驱动LED灯泡的话，LED灯泡的光源亮度多半会发生闪烁。

实用新型内容

本实用新型提供一种发光二极管的驱动装置及照明设备，其可在搭配三端交流开关般的调光器下匹配交流电源的正负半周能量，藉以稳定地调控发光二极管灯泡的光源亮度，从而避免发光二极管的光源发生闪烁。

本实用新型提出一种发光二极管的驱动装置，适用于接收经由调光器及变压单元调整后的交流电源。此驱动装置包括有调光匹配电路、电压转换单元及驱动芯片。调光匹配电路可接收上述交流电源，并且可使交流电源的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生对称交流电源。电压转换单元则耦接至调光匹配电路，其可接收并转换对称交流电源为稳定直流电源。驱动芯片耦接至电压转换单元，并且可接收稳定直流电源，藉以驱动并调整发光二极管单元的光源亮度。

在本实用新型的一实施例中，上述的调光匹配电路具有第一匹配输入端、第二匹配输入端、第一匹配输出端及第二匹配输出端。而且，调光匹配电路包括有第一电容以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻。第一电阻耦接于第一匹配输入端与第一匹配输出端之间，而第二电阻则耦接于第二匹配输入端与第二匹配输出端之间。第一电容的第一端耦接至第一匹配输出端，第一电容的第二端则耦接至第三电阻及第四电阻的一端，而第三电阻及第四电阻的另一端则耦接至第二匹配输出端。其中，第一与第二匹配输入端用以接收上述交流电源，而第一与第二匹配输出端则用以输出上述对称交流电源。

换言之，发光二极管的驱动装置，其中调光匹配电路具有一第一匹配输入端、一第二匹配输入端、一第一匹配输出端及一第二匹配输出端，且该调光匹配电路包括：一第一电阻，耦接于该第一匹配输入端与该第一匹配输出端之间；一第二电阻，耦接于该第二匹配输入端与该第二匹配输出端之间；一第一电容，其第一端耦接至该第一匹配输出端；一第三电阻，耦接于该第一电容的第二端与该第二匹配输出端之间；以及一第四电阻，耦接于该第一电容的第二端与该第二匹配输出端之间，

其中，该第一匹配输入端与该第二匹配输入端用以接收该交流电源，而该第一匹配输入端与该第二匹配输出端则用以输出该对称交流电源。

在本实用新型的一实施例中，上述的电压转换单元包括有桥式整流器，其耦接至调光匹配电路。桥式整流器可接收上述对称交流电源，并将对称交流电源进行全波整流，藉以输出稳定直流电源。此外，电压转换单元还包括有滤波电容。滤波电容的第一端耦接至桥式整流器以接收稳定直流电源，而滤波电容的第二端则耦接至接地电位。

在本实用新型的一实施例中，上述的驱动芯片可包括有驱动单元及降压电路。降压电路接收上述稳定直流电源，并且依据驱动单元的电压规格来转换稳定直流电源为降压直流电源。驱动单元则接收降压直流电源以驱动并调整发光二极管单元的光源亮度。

在本实用新型的一实施例中，上述的驱动芯片还包括有检测单元，其耦接至降压电路。检测单元用以检测降压直流电源，并且当检测出降压直流电源低于最低操作电压值时，强迫驱动单元停止驱动发光二极管单元。

在本实用新型的一实施例中，上述的驱动芯片可为符合MR16电器规格的发光二极管驱动芯片。

在本实用新型的一实施例中，上述的调光器至少包括三极交流开关。

从另一角度来看，本实用新型提出一种发光二极管的照明设备，此照明设备包括有调光控制单元及驱动装置。调光控制单元可依据导通条件来产生交流电源。驱动装置则可依据交流电源来驱动并调整发光二极管单元的光源亮度。其中，驱动装置可包括有调光匹配电路、电压转换单元及驱动芯片。调光匹配电路用以接收交流电源，并使交流电源的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生对称交流电源。电压转换单元则耦接至调光匹配电路，其可接收并转换对称交流电源为稳定直流电源。驱动芯片耦接至电压转换单元，其接收稳定直流电源以驱动并调整发光二极管单元的亮度。

换言之，本实用新型提出的一种发光二极管的照明设备，其特征在于包括：一调光控制单元，用以依据一导通条件来产生一交流电源；以及

一驱动装置，包括：一调光匹配电路，接收该交流电源，并使该交流电源的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生一对称交流电源；一电压转换单元，耦接至该调光匹配电路，接收并转换该对称交流电源为一稳定直流电源；以及一驱动芯片，耦接至该电压转换单元，接收该稳定直流电源以驱动并调整一发光二极管单元的光源亮度。在本实用新型的一实施例中，上述的调光控制单元包括有调光器及变压单元。调光器可依据使用者设定的导通条件来产生调光电源，而耦接至调光器的变压单元则接收并调整调光电源为交流电源。

基于上述，本实用新型实施例为了让调光控制单元的交流电源可调控发光二极管单元的亮度并使其不发生闪烁，便利用调光匹配电路来调整交流电源正负半周的波形使其对称(换言之，调光匹配电路使交流电源正负半周的能量相同)，藉以稳定驱动电源，从而使驱动芯片可稳定调控发光二极管单元的光源亮度，进而避免发光二极管光单元的光源在调光时发生闪烁。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本实用新型一实施例所述的发光二极管的照明设备方框图。

图2是图1的调光匹配电路的电路图。

图3是图1的电压转换单元的电路图。

图4是图1的驱动芯片的方框图。

主要元件符号说明：

100：发光二极管的照明设备

110：调光控制单元

120：驱动装置

130：调光器

140：变压单元

150：调光匹配电路

160：电压转换单元

170：驱动芯片

180：发光二极管单元

190：发光二极管灯泡

410：驱动单元

420：降压电路

430：检测单元

AC：交流电源

IAC：输入电源

DAC：调光电源

SAC：对称交流电源

DS：驱动信号

SDC：稳定直流电源

BDC：降压直流电源

S_D：控制信号

Nin+、Nin-：匹配输入端

Nout+、Nout-：匹配输出端

C1：电容

Cf：滤波电容

R1、R2、R3、R4：电阻

BR：桥式整流器

Vss：接地电位

A1、A2：三极交流开关(TRIAC)的端点

G：三极交流开关的闸极控制端

具体实施方式

现将详细参考本实用新型的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/符号代表相同或类似部分。

请参照图1，图1是依照本实用新型一实施例的发光二极管的照明设备100方框图。如图1所示，应用本实施例者可将照明设备100视为台灯、吊灯等灯具设备，而调光控制单元110可以视为照明设备100的调光开关及灯具底座部分，且驱动装置120及发光二极管单元180则可一并视为照明设备100的发光二极管(LED)灯泡190。

于本实施例中，调光控制单元110包括有调光器130及变压单元140，而驱动装置120包括有调光匹配电路150、电压转换单元160及驱动芯片170。基本上，调光器130可以三极交流开关(Tri-electrode ACswitch，TRIAC)作为其基本主体架构。而且，调光器130可以反应于使用者于三极交流开关的闸极控制端G所设定的导通条件(conductingcondition)来调整三极交流开关(TRIAC)的端点A1与A2的电压波形，藉以将输入电源IAC(例如市电120V，但不限制于此)调整为调光电源DAC(例如为120V的有效电压值)。

另外，变压单元140可以电子变压器作为其基本主体架构。于本实施例中，变压单元140可接收调光电源DAC，并调整调光电源DAC的有效电压值为交流电源AC(例如12V，但不限制于此)。此外，发光二极管单元180可由多个发光二极管所组成，而且熟习本技术领域者可依其设计需求来调整发光二极管的个数及连结方式。

于此，本实用新型实施例的重点在于，为了不更换照明设备底座及调光开关部分的情况下(亦即不更动调光控制单元110，可见得调光控制单元110已为一个不可变动的部分)，纵使将旧有的电阻性灯泡(例如卤素灯、钨丝灯等)更换为电容性的发光二极管灯泡190，也不会让发光二极管灯泡190所提供的光源发生闪烁。换言之，本实施例的驱动装置120具备有根据调光控制单元110所产生的交流电源AC以驱动且调整发光二极管单元180的光源亮度的能力。

进一步而言，由于交流电源AC经常由于调光控制单元110的电路不匹配、输入电源IAC的杂讯干扰或其他因素，导致交流电源AC正负半周的电压波形相互不匹配(亦即正半周输入电源IAC的能量与负半周输入电源IAC的能量不相同)。以至于，若直接利用不匹配的交流电源AC以搭配现今LED驱动器来驱动LED灯泡的话，LED灯泡的光源亮度多半会发生闪烁。

有鉴于此，于本实施例中，驱动装置120中的调光匹配电路150会接收不匹配的交流电源AC，并且使得交流电源AC的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生相对稳定的对称交流电源SAC。如此一来，耦接至调光匹配电路150的电压转换单元160则可以接收并转换对称交流电源SAC为稳定直流电源SDC。另外，驱动芯片170耦接至电压转换单元160，用以接收稳定直流电源SDC，并据以产生驱动信号DS来驱动并调整发光二极管单元180的光源亮度。

更清楚来说，图2是图1的调光匹配电路150的电路图。请参照图2，调光匹配电路150包括有电容C 1以及电阻R1、R2、R3、R4，而且调光匹配电路150具有匹配输入端Nin+、匹配输入端Nin-、匹配输出端Nout+及匹配输出端Nout-。其中，匹配输入端Nin+与Nin-用以接收不匹配的交流电源AC，而匹配输出端Nout+与Nout-则用以输出相对稳定的对称交流电源SAC。

于本实施例中，电阻R1耦接于匹配输入端Nin+与匹配输出端Nout+之间，而电阻R2则耦接于匹配输入端Nin-与匹配输出端Nout-之间。另外，电容C1的第一端耦接至匹配输出端Nin+，而电容C1的第二端则耦接至电阻R3、R4的一端。此外，电阻R3、R4的另一端耦接至调光匹配电路150的匹配输出端Nout-。

如此一来，应用本实施例者可利用电阻R1及电容C1得到类似低通滤波器的效果，藉以滤除交流电源AC当中能量过高的电源脉冲。另一方面，本实施例也可依据交流电源AC的正半周及负半周的电源能量状态(如正负半周的电压变动情形，但不限制于此)来调整电阻R2、R3及R4的电阻值，藉以对交流电源AC进行匹配及稳定其波形，使交流电源AC的正半周能量及负半周能量相同，从而产生对称交流电源SAC。换言之，调光匹配电路150可使交流电源AC的正半周电压波形与负半周电压波形相同，藉以产生对称交流电源SAC。

另一方面，图3是图1的电压转换单元160的电路图。请参照图3，于本实施例中，电压转换单元160可包括有桥式整流器(bridge rectifier)BR及滤波电容Cf。其中，桥式整流器BR耦接于调光匹配电路150与驱动芯片170之间，用以接收对称交流电源SAC，并对其进行全波整流，藉以输出稳定直流电源SDC。滤波电容Cf的第一端耦接至桥式整流器BR以接收稳定直流电源SDC，而滤波电容Cf的第二端则耦接至接地电位Vss，藉以对稳定直流电源SDC进行滤波。

除此之外，图4是图1的驱动芯片170的方框图。请参照图4，于本实施例中，驱动芯片170可选自符合MR16电器规格的发光二极管驱动芯片。而且，驱动芯片170包括有驱动单元410、降压(buck)电路420及检测单元430。其中，降压电路420用以接收稳定直流电源SDC，并且依据驱动单元410的电压规格来转换稳定直流电源SDC，藉以产生降压直流电源BDC以作为驱动单元410所需的操作电压，熟习此技术领域者应可知晓降压电路的设计原理及致动方式，在此不再赘述。驱动单元410接收降压直流电源BDC，并据以产生驱动信号DS以驱动并调控发光二极管单元180的光源亮度。

检测单元430耦接至降压电路420及驱动单元410，用以检测降压直流电源BDC，并且依据驱动单元410的电源规格来检测降压直流电源BDC是否低于驱动单元410的最低操作电压值。一旦检测单元430检测出降压直流电源BDC已低于驱动单元410的最低操作电压值时，则产生控制信号S_D来强迫驱动芯片170停止驱动发光二极管单元180。

举例而言，由于本实施例的驱动芯片170可以符合MR16电器规格，所以驱动芯片170的操作电压便可介于6V至30V之间。换句话说，当降压直流电源BDC大于6V且小于30V时，驱动单元410便会反应于降压直流电源BDC而顺利地驱动发光二极管单元180。相对地，当检测单元430检测出降压直流电源BDC小于驱动芯片170的最低操作电压值(亦即MR16电器规格的最低操作电压6V)时，则检测单元430便发出控制信号S_D至驱动芯片170，藉以强迫驱动芯片170停止驱动发光二极管单元180。

综上所述，本实用新型实施例为了让调光控制单元的交流电源可调控发光二极管单元的亮度并使其不发生闪烁，便利用调光匹配电路来调整交流电源正负半周的波形使其对称(换言之，调光匹配电路使交流电源正负半周的能量相同)，藉以稳定驱动电源，从而使驱动芯片可稳定调控发光二极管单元的光源亮度，进而避免发光二极管单元的光源在调光时发生闪烁。

虽然本实用新型已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中的普通技术人员，可作些许的更动与润饰，而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (12)

1.一种发光二极管的驱动装置，适用于接收经一调光器及一变压单元调整后的一交流电源，其特征在于该驱动装置包括：

一调光匹配电路，接收该交流电源，并使该交流电源的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生一对称交流电源；

一电压转换单元，耦接至该调光匹配电路，接收并转换该对称交流电源为一稳定直流电源；以及

一驱动芯片，耦接至该电压转换单元，接收该稳定直流电源以驱动并调整一发光二极管单元的光源亮度，

其中，该调光匹配电路具有一第一匹配输入端、一第二匹配输入端、一第一匹配输出端及一第二匹配输出端，且该调光匹配电路包括：

一第一电阻，耦接于该第一匹配输入端与该第一匹配输出端之间；

一第二电阻，耦接于该第二匹配输入端与该第二匹配输出端之间；

一第一电容，其第一端耦接至该第一匹配输出端；

一第三电阻，耦接于该第一电容的第二端与该第二匹配输出端之间；以及

一第四电阻，耦接于该第一电容的第二端与该第二匹配输出端之间，

其中，该第一匹配输入端与该第二匹配输入端用以接收该交流电源，而该第一匹配输入端与该第二匹配输出端则用以输出该对称交流电源，

并且，该电压转换单元包括：

一桥式整流器，耦接至该调光匹配电路，接收该对称交流电源，并对该对称交流电源进行全波整流，藉以输出该稳定直流电源。

2.根据权利要求1所述的发光二极管的驱动装置，其特征在于该电压转换单元还包括： 

一滤波电容，其第一端耦接该桥式整流器以接收该稳定直流电源，而其第二端则耦接至一接地电位。

3.根据权利要求1所述的发光二极管的驱动装置，其特征在于该驱动芯片包括：

一驱动单元，接收一降压直流电源以驱动并调整该发光二极管单元的光源亮度；以及

一降压电路，接收该稳定直流电源，并依据该驱动单元的电压规格以转换该稳定直流电源为该降压直流电源。

4.根据权利要求3所述的发光二极管的驱动装置，其特征在于该驱动芯片还包括：

一检测单元，耦接至该降压电路，检测该降压直流电源，并当检测出该降压直流电源低于一最低操作电压值时，强迫该驱动单元停止驱动该发光二极管单元。

5.根据权利要求1所述的发光二极管的驱动装置，其特征在于该驱动芯片为一符合MR16电器规格的发光二极管驱动芯片。

6.根据权利要求1所述的发光二极管的驱动装置，其特征在于该调光器至少包括一三极交流开关。

7.一种发光二极管的照明设备，其特征在于包括：

一调光控制单元，用以依据一导通条件来产生一交流电源，包括：

一调光器，用以依据该导通条件来产生一调光电源；以及

一变压单元，耦接至该调光器，用以接收并调整该调光电源为该交流电源；以及

一驱动装置，包括：

一调光匹配电路，接收该交流电源，并使该交流电源的正半周能量及负半周能量相同，藉以产生一对称交流电源； 

一电压转换单元，耦接至该调光匹配电路，接收并转换该对称交流电源为一稳定直流电源；以及

一驱动芯片，耦接至该电压转换单元，接收该稳定直流电源以驱动并调整一发光二极管单元的光源亮度，

其中，该调光匹配电路具有一第一匹配输入端、一第二匹配输入端、一第一匹配输出端及一第二匹配输出端，且该调光匹配电路包括：

一第一电阻，耦接于该第一匹配输入端与该第一匹配输出端之间；

一第二电阻，耦接于该第二匹配输入端与该第二匹配输出端之间；

一第一电容，其第一端耦接至该第一匹配输出端；

一第三电阻，耦接于该第一电容的第二端与该第二匹配输出端之间；以及

一第四电阻，耦接于该第一电容的第二端与该第二匹配输出端之间，

其中，该第一匹配输入端与该第二匹配输入端用以接收该交流电源，而该第一匹配输出端与该第二匹配输出端则用以输出该对称交流电源，

并且，该电压转换单元包括：

一桥式整流器，耦接至该调光匹配电路，用以接收该对称交流电源，并对该对称交流电源进行全波整流，藉以输出该稳定直流电源。

8.根据权利要求7所述的发光二极管的照明设备，其特征在于该电压转换单元还包括：

一滤波电容，其第一端耦接该桥式整流器以接收该稳定直流电源，而其第二端则耦接至一接地电位。

9.根据权利要求7所述的发光二极管的照明设备，其特征在于该驱动芯片包括： 

一驱动单元，接收一降压直流电源以驱动并调整该发光二极管单元的光源亮度；以及

一降压电路，接收该稳定直流电源，并依据该驱动单元的电压规格以将该稳定直流电源降压为该降压直流电源。

10.根据权利要求9所述的发光二极管的照明设备，其特征在于该驱动芯片还包括：

一检测单元，耦接至该降压电路，检测该降压直流电源，并当检测出该降压直流电源低于一最低操作电压值时，强迫该驱动单元停止驱动该发光二极管单元。

11.根据权利要求7所述的发光二极管的照明设备，其特征在于该调光器至少包括一三极交流开关。

12.根据权利要求7所述的发光二极管的照明设备，其中该驱动芯片为一符合MR16电器规格的发光二极管驱动芯片。 

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