TW200930133A - Light emitting diode lamp and driving apparatus for the same - Google Patents

Description

200930133 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種發光二極體燈具及其驅動裝置，尤 指一種可降低元件尺寸且提供隔離效果之發光二極體燈具 及其驅動裝置。 【先前技術】

❹ 照明（general lighting)對於人類活動及產業發展有重要的 影響’傳統的照明有白熾燈（incandescent lamp)、日光燈 (fluorescent lamp)等形態。 自1879年愛迪生改良白熾燈以來，白熾燈一直提供價 廉而輕便的照明來源。然而白熾燈有發光效率低、高耗 電、壽命短、發熱及燈泡易破碎等缺點。尤其在地球暖化 曰益嚴重的今天’白熾燈的缺點更為嚴重。日光燈為提供 室内照明的主要工具，然而會有汞污染及高壓驅動的輻射 問題。 自1996年日本的日亞化公司提出在氮化鎵系列 (GaN)藍光發光二極體（LED)的基礎上，開發出以藍光 發光一極體激發纪铭石權石（yttrium aiuminum纟咖过， YAG)螢光粉而產生黃色螢光，所產生的黃色螢光進而與 藍光混合產生白光（藍光發光二極體配合YAG螢光粉）， 從此開啟發光二極體邁入照明市場的序幕。 白光發光二極體比起傳統的白熾電燈泡與日光燈管來 有許多的優點，如體積小（多顆、多種組合）、發熱^低 (熱輻射少）、耗電量低（低電壓、低電流起動）、壽命 200930133 長（10萬小時以上）、反應速度快（可高頻操作）、環保 (耐震、耐衝擊不易破、廢棄物可回收、無污染）、可平 面封裳和易開發成輕薄短小的產品等優點。 隨著發光二極體的亮度提升及成本下降，發光二極體 用途也隨之增加。由於發光二極體需要直流電壓驅動，如 果發光二極體要應用於市電輸入（85 Vac-264Vac)之用途中， 則需要有相對應的驅動電路。 φ 第圖所示為一習知之發光二極體驅動電路，市電輸 入電壓（85Vac-264Vac)經整流濾波成直流後，再驅動一電阻 f多數串接之發光二極體。對此發光二極體驅動電路而 °要盡量串接多顆發光二極體以減少電阻兩邊的電壓降 及電阻功率消耗。然而在此發光二極體驅動電路中，只要 市電輸入電屢微幅變動，流過發光二極體的電流就會受到 影響，進而影響亮度。 第一圖所不為另外一習知之發光二極體驅動電路，市 ❹電輸入電壓（85Vac-264Vac)經過一個驅動積體電路㈣代IC) 以提供高電壓定電流的驅動方式。 照明燈具料發光二極體都是採取高功率（high P〇wer) 發光二極體’往往發光二極體須與燈具金屬燈杯平貼以幫 助散熱。在上述兩個習知發光二極體驅動電路中，多數串 接的發光二極體係直接與高壓電壓連接，若發光二極體仍 與燈f金屬燈杯平貼以幫助散熱，則使用者有可能會因為 不慎誤觸金屬燈杯而接觸到高壓電。 第三圖所示為另外—羽 ^白知之發光二極體驅動電路，市 200930133 電輸入電壓（85Vac-264Vac)經過一個前級電源供應器（adapter) 降壓後，再驅動一驅動積體電路（drive 1C)以提供多數串接 之發光二極體電力。因此多數串接之發光二極體是由降壓 後的電壓驅動。即使發光二極體仍與燈具金屬燈杯平貼以 幫助散熱’使用者也不會因誤觸金屬燈杯而接觸到高壓 電。然而在此發光二極體驅動電路中，因為前級電源供應 器之體積較大，不易整合於燈具内，造成應用及散熱上的 限制。 【發明内容】 因此本發明之另一目的即在於提供一種可以降低體積 且提供隔離效果的發光二極體燈具驅動裝置及使用其之發 光二極體燈具。 為達成上述目的，本發明提供一種發光二極體燈具之 驅動裝置，該發光二極體燈具係連接於一市電輸入電壓且 包含至少一發光二極體。該驅動裝置係安裝在該燈具的一 ® 燈座内，且包含一輸入整流與滤波單元，以接收該市電輸 入電壓；一隔離式功率變壓器，電連接到該輸入整流與濾 波單元，以產生一降壓交流電；及一輸出整流與濾波單 元’電連接到該隔離式功率變壓器，並產生一驅動發光二 極體之輸出直流電壓。由於驅動裝置之元件可以置於發光 一極體燈具内且可以提供對於市電輸入電壓之隔離保護， 因此有利於發光二極體燈具之小型化及安全性。再者該驅 動裝置亦可以由光耦合器訊號回授單元回授輸出整流與濾 波單元後之輸出直流電壓及電流訊號，以更精確控制輸出 200930133 直流電壓、電流以及功率。 【實施方式】 參見第四圖，為依據本發明之一較佳具體實例之發光 二極體燈具驅動裝置10 ’該驅較置1G係接收—市電輸入 電壓/0(85Vac-264Vac)，並可驅動至少一個發光二極體5〇。 该驅動I置10主要包含一個高塵電路區塊20、一個低 壓電路區塊30及連接於高麗電路區塊2〇及低壓電路區㈣ ❹之，的隔離式功率變麗器4〇及光轉合器訊號回授單元幻。 該高壓電路區塊20包含-個連接到市電輸入電壓的電磁干 擾（EMI)遽、波單元22、-輸入整流與滤波單元24、一電廢 /電流限制單元26、一回授與控制單元28。該低壓電路區 塊30包含一輸出整流與遽波單元32、及一輸出周邊保護單 元34 〇 一該電磁干擾（EMI)濾波單元22用以將市電輸入電壓的 ^頻電磁干擾過濾，並將高頻電磁干擾過濾的高壓交流電 ❹运至該輸入整流與濾波單元24。該輸入整流與濾波單元24 ，如可以具有二極體整流及電容濾波電路元件，以將高壓 交流電整流成高壓直流電。該電壓/電流限制單元26與該 輸入整流與濾波單元24電連接，以限制輸入整流與濾波單 元24之輸出電壓電流上限，避免破壞下一級的隔離式功率 變壓器40。 该隔離式功率變壓器40係内建有一直流交流轉換器 (DAC)，以將輸入整流與濾波單元μ之輸出直流電壓轉換 成一輸入交流電壓，並經過一個變壓器電路以將該輸入交 200930133

Hi成—較低位準的輸出交流電壓。該隔離式功率 一次側隔離耐壓為符合燈具類規範要求，以提 仏更女全的發光二極體燈具產品。 ㈣=:流與遽波單元32係接收來自隔離式功率變壓 輪出:之^交流電壓，並轉換成—輸出直流電壓。該 :於古Μ恆定電壓m ^電流/μ功率來供應給至少一 個發光二極體50。 夕 ❹ ❹ 流與訊號回授單元42之輸人係連接於該輸出整 :與^早元32後之輸出電壓，其包含至少—組含一個發 (未圖示）及一電晶體光接收器（未圖示），可 將與輸出整流與濾、波單元32後之輸出電壓及 元H $號回授至該高壓電路區塊2G之該回授與控制單 敫法=授與控制單元28可以依據回授訊號而控制該輸入 =時 元24。例如當該市電輸人電壓⑼發生不穩定 元π 該回授與控制單元28可以得知輸出整流與濾、波單 輸出㈣及電流變化’並回授至輸人整流與滤波單 的發/Γ彳輪人整流錢、波單元24之輸出减，使整體 透過體燈具驅動裝置1G有穩；輸出。再者，也可以 周邊保護單元34的設定，以提供過電屋、過電 々IL及過溫度的保護。 在第四圖所示之電路中，可藉由開關元件 (ET)(未圖不）來把整流與濾波單元24的高壓直流切 200930133 割成尚麼交流電愿。隔離式Λ音 m⑽上^ 離式功率變壓器40將此高壓交流電 壓轉換成低壓的交流電壓，妙彡么 M1 电壓然後經過輪出整流濾波單元32 整流成直流電壓。其中這個Η狀_ ^ ^㈣H件可以放至在回授與控 制單το 28、整流與滅滅i分％斗、 、愿，反早兀24或者隔離式功率變壓器40之 中。 參見第五圖’為依據本發明之發光二極體燈具應用實 例，該發光二極體燈具包含有-金屬燈杯70及一燈座72， ❹該發光二極體50可與該金屬燈杯7〇有導熱性的連接以提升 散熱效果；該發光二極體燈具驅動裝置10例如可以放置在 該燈座72内，以將來自插頭之市電電源轉換成適宜於發光 二極㈣之直流電昼電源。且由於發光二極體燈具驅動裝 置10之面壓電路區塊20與低廢電路區塊3〇係藉由隔離式功 率變麼器40及光輕合器訊號回授單元42以隔離方式輕接； 因此即使使用者將手置於金屬燈杯7〇之上，也不會有觸電 之虞。再者，由於本發明之發光二極體燈具驅動裝置之 ❹電路單兀可以提供大於80%之電源轉換效率，且可以作成 小尺寸。因此有利於整合於發光二極體燈具内部，有利於 設計不同用途的發光二極體燈具，#發光二極體閱讀燈或 是發光二極體投射燈。 綜上所述’當知本發明已具有產業利用性、新穎性與 進步性’又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使、 用’完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。 11 200930133 【圖式簡單說明】 第圖所示為一習知之發光二極體驅動電路。 第一圖所示為另外一習知之發光二極體驅動電路。 第二圖所示為另外一習知之發光二極體驅動電路。 第四圖為依據本發明之一較佳具體實例之發光二極體 燈具驅動裝置。 第五圖為依據本發明之發光二極體燈具應用實例。 ❹ 【主要元件符號說明】 【習知】 【本發明】 驅動裝置10高壓電路區塊20 低壓電路區塊30隔離式功率變壓器40 光耦合器訊號回授單元42 電磁干擾（EMI)濾波單元22輸入整流與濾波單元24 電壓/電流限制單元26 回授與控制單元28 ❹ 輸出整流與濾波單元32輸出周邊保護單元34 發光二極體50 市電輸入電壓60 金屬燈杯70 燈座72 12

Claims (1)

1. 200930133 申請專利範圍： 匕種發光二極體燈具之驅動裝置，係連接於一市電 輸入電壓及至少一發光二極體之間，且包含： 一f入整流與濾波單元，接收該市電輸入電壓； -隸!!離式功率變壓器，電連接到該輸入整流與壚波單 '接收该輸入整流與濾波單元之輸出，以產 流電；及 人 ❹ ❾ 輸出整流㈣波單元，電連接到該隔離式功率變壓 …接收該隔離式功率變壓器之該降壓交流電，並加以整 流與濾波成一輪出直流電壓。 2. 如中晴專利範圍第i項之發光二極體燈具之驅動裝 置’其中更包含： 電磁干擾（EMI)滤波單元，連接於該 及該輸入整流與濾波單元之間。 3. 如申請專贿圍第丨項之發光二極體燈具之驅動裝 置’其t更包含： 一光耦合器，連接到該輸出整流與濾波單元之輸出； 及 、一回授與控制單元，冑接職錄合器及該輸入整流 與遽、波單元’並依據光搞合器回授該輸出整流與濾、波單元 之輸出，而回授控制該輸入整流與濾波單元。 4‘如申請專利範圍第丨項之發光二極體燈具之驅動裝 置，其中更包含： 一電壓/電流限制單元，連接到該輸入整流與濾波單 200930133 元’以限制該輸人整流與濾波單元之輸㈣堡與輸 流。 極體燈具之驅動裝 5.如申睛專利範圍第1項之發光 置’其中更包含： 溫度保護 -^出周邊保護單元，電連接到該輪出整流與遽波單 兀’以'该輸出整流與濾波單元提供過電流、過電壓及過 ❹ 6.如申專利圍第1項之發光二極體燈具之驅動裝 座内 置，其中該輸入整流與濾、波單元、該隔離式功率變壓 該輸出整流與遽波單元係安裝於該發光二極體燈具之一燈 7· -種發光二極體燈具，係接收來自—市電輸 且包含： 一金屬燈杯； 一燈座，與該金屬燈杯連接； 至少一發光二極體，安裝於該金屬燈杯内；及 一驅動裝置，安裝於該燈座内，且包含： 一輸入整流與濾波單元，接收該市電輸入電壓； -隔離式功率變壓器，電連接_輸人整流與遽波單 元並接收該輸入整流與濾波單元之輸出，以產生一降壓交 流電壓； 夂 …-輸ώ整流與濾波單元’電連接到該隔離式功率變壓 盗並接收該隔離式功率變壓器之該降壓交流電，並加以整 流與濾波成-輸出直流電壓，以驅動該發光二極體。 200930133 8. 如申請專利範圍第7項之發光二極體燈具， 驅動裝置更包含： χ -電磁干擾_)較單元，連接於該市電輸入電壓 及該輸入整流與濾波單元之間。 9. 如申請專利範圍第7項之發光二極體燈具， 驅動裝置更包含： Τ Θ Ο ❹ 至士-組光耦合器回授訊號單元，連接到騎 與濾波早70之輸出；及一回授與控制單元，連接 ： ㈣授訊號單元及該輪人整流㈣波單元，並依據 益回授訊號單元回授該輸出整流與瀘、波單元輕口 授控制該輸入整流與濾波單元。 Μ ，而回 瓜如申請專利範圍第7項之發光二極體燈具， 該驅動裝置更包含： / 中 -電壓/電流限制單元，連接到該輸入整 ^以限制該輸人整流與較單元之輪“壓與輪=早 11.如申請專利範圍第7項之 該驅動裝置更包含： 一 11 、且具，其中 -輸出周邊保護單元，電連接到該輪出敕产 …對該輸出整流與濾、波單元提供：電=早 溫度保護。 L 0電愚及過 15