TWI437915B - Led驅動電路、led照明器具、led照明裝置、及led照明系統 - Google Patents

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Yasuhiro Maruyama
Yoshiki Ikuta
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Description

LED驅動電路、LED照明器具、LED照明裝置、及LED照明系統
本發明係關於用於驅動一LED(發光二極體)之一LED驅動電路,以及一LED照明器具、一LED照明裝置及具有作為光源之一LED的一LED照明系統。
LED具有諸如低電流消耗及較長服務壽命之特徵,且LED應用不僅在向顯示裝置擴展,也在向照明器具等擴展。在LED照明器具中,常使用複數個LED單元來獲得所需照明強度。
常用照明器具通常使用一商用AC 100 V之電源,且在一LED照明器具替代白熾燈泡或其他常用照明器具之情形中,LED照明器具亦經組態以如一常用照明器具般使用一商用AC 100 V之電源。
在對一白熾燈泡應用調光控制之情形中,使用通常稱為一白熾燈控制器之一相位控制調光器,可藉由一單一大小元件、在一交流電源電壓之一特定相位角使一切換元件(通常為一閘流體或三端雙向可控矽開關元件)導通而輕鬆將調光控制應用於該白熾燈泡之電源。然而,在一白熾燈泡係由一相位控制調光器進行調光之情形中,已知會出現閃爍或閃光,且當一低瓦特白熾燈泡連接至該調光器時,正常的調光無法進行。
用於一白熾燈泡之調光控制之相同類型相位控制調光器較佳用於此情形:調光控制應用於使用一交流電源之一LED照明器具。圖17顯示一習知LED照明系統之一實例,藉此調光控制可應用於使用一交流電源之一LED照明器具。
圖17中所顯示之該LED照明系統具有一相位控制調光器2、含一二極體橋DB1之一LED驅動電路及一限流電路5及一LED模組3。該相位控制調光器2係串聯在一交流電源1與該LED驅動電路之間。在該相位控制調光器2中,將一半固定電阻器Rvar1之旋鈕(圖中未顯示)設定在一特定位置,一三端雙向可控矽開關元件Tri1在對應於該設定位置之一電源相位角處導通。亦在該相位控制調光器2中提供使用一電容器C1及一電感器L1之一雜訊阻止電路,且該雜訊阻止電路減小自該相位控制調光器2返回至該電源供應線之終端雜訊。
圖19A顯示一白熾燈泡8係由該相位控制調光器2(見圖18)操作時各組件之電壓及電流波形之一實例,且圖19B顯示圖19A中P段之一放大圖。在圖19A及圖19B中,VOUT2 、I2 及I9 分別表示該相位控制調光器2之輸出電壓波形、流動至該相位控制調光器2中之三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流波形及流向該白熾燈泡8之電流波形。在圖19A及圖19B中所顯示的該實例中,緊隨出現一觸發及該三端雙向可控矽開關元件Tri1導通之後,在電流在正極與負極之間振盪若干次之後,流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之該電流流向該白熾燈泡8。
圖20A顯示當操作圖17中所顯示之該LED照明系統時各組件之電壓及電流波形之一實例,且圖20B顯示圖20A中之P段之一放大圖。在圖20A及20B中,VIN2 、I2 及I3 分別表示該相位控制調光器2之輸入電壓波形、流向該相位控制調光器2中之三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流波形及流向該LED模組3之電流波形。在圖20A及圖20B中所顯示的該實例中,緊隨出現一觸發且該三端雙向可控矽開關元件Tri1導通之後,流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流振盪若干次,且當該三端雙向可控矽開關元件Tri1在一特定相位導通時,波形如已出現一振盪般變化,且未達成正常調光。如圖20B(其為圖20A中之P段之一放大圖)中所示,一程序重複進行,在該程序中,在流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流在正極與負極之間振盪若干次之後,該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開,接著觸發再次出現,流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流在正極與負極之間振盪若干次,接著該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開。這是因為流向三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流在正極至負極之變化時下降至低於一保持電流,且一旦該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開,則接著在一時段中該三端雙向可控矽開關元件Tri1在一特定時間中不作出回應,直到此時段流逝之後出現下一個觸發,流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流低於該保持電流。
圖21中所顯示的該LED照明系統係揭示於日本專利特許公開申請案第2006-319172號。圖21中所顯示的該LED照明系統具有一相位控制調光器2、一二極體橋DB1、電流保持構件、整流/平滑化構件及一LED模組3。該相位控制調光器2係串聯在一交流電源1與該二極體橋DB1之間,且將該電流保持構件及該整流/平滑化構件提供在該二極體橋DB1與該LED模組3之間。
該電流保持構件係由電阻器R181至電阻器R186、齊納二極體ZD1及ZD2、電晶體Q181及Q182及一電容器C181組成。在該電流保持構件中,在自該交流電源1輸出之電源電壓為100 V或更低之情形下,該電晶體Q182導通且施加對應於該相位控制調整器2中之該三端雙向可控矽開關元件Tri1之保持電流之一電流。在該電源電壓不為100 V或更低之情形下,該電晶體Q182斷開。該電晶體Q182施加一電流(約30 mA),使得流過該相位控制調光器2中之該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流不致下降至低於該保持電流。
然而,在上文所述之該電流保持構件中,該電晶體Q182之集極電流流動期間為自該電晶體Q182導通時刻至該電晶體Q181導通時刻的時段,且在該相位控制調光器2中之該三端雙向可控矽開關元件Tri1導通之後,該電晶體Q181在該齊納二極體ZD1導通時導通。換言之,在此等情形下:當該相位控制調光器2中之該三端雙向可控矽開關元件Tri1大幅上升,或者在該交流電源1之電源電壓較高時,該電晶體Q182僅在一較短時段中導通,且未下降至低於該三端雙向可控矽開關元件Tri1之保持電流的一電流僅在一較短時間流動。因此出現該三端雙向可控矽開關元件Tri1無法導通之情形。
本發明之一目的為提供可減少LED閃爍(可在一起使用一LED與一相位控制調光器時出現)之一LED驅動電路,且提供一LED照明器具、一LED照明裝置及具有該LED驅動電路之一LED照明系統。
為達成上文所列之目的,根據本發明之該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動一LED之一LED驅動電路,該LED驅動電路可連接至一相位控制調光器,其包括:一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於在該電源供應線之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作該電流萃取器,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪。
該萃取時序調整器較佳具有一微分器,該微分器用於輸入該電源供應線之電壓,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
該萃取時序調整器可在該微分器之輸出超過一特定值時操作該電流萃取器。
該萃取時序調整器可根據該微分器之輸出值判定該電流萃取器之操作時間。
該萃取時序調整器可繼續操作該電流萃取器直到該微分器之輸出下降至低於一特定值。
該萃取時序調整器可根據該微分器之輸出值判定該電流萃取器之電流萃取量。
該萃取時序調整器可藉由使用該微分器之輸出之一包絡曲線判定對該電流萃取器之操作。
該萃取時序調整器亦可在該相位控制調整器之一相位控制元件斷開時操作該電流萃取器。該萃取時序調整器亦可具有一延遲單元,其中該延遲單元之延遲時間與該微分器之輸出值具有一正相關關係,且在該微分器之輸出超過一特定值之後,在延遲時間流逝時,該萃取時序調整器停止操作該電流萃取器。
該微分器可具有一分壓器電路,該分壓器電路用於在一輸入階段將該電源供應線之電壓分壓。
為達成上文所列之該等目的,根據本發明之該LED照明器具包括根據上述該等態樣之任一者之LED驅動電路及連接至該LED驅動電路之一輸出端之一LED,或者包括一LED及用於減小歸因於一電源供應線之電壓波動而引起的LED閃爍之一LED閃爍減少單元,且該電壓波動伴隨著一相位控制調光器之輸出振盪。
為達成上文所列之該等目的,根據本發明之該LED照明裝置包括根據上述該等態樣之任一者之LED驅動電路,或根據上述該等態樣之任一者之LED照明器具。
為達成上文所列之該等目的,根據本發明之該LED照明系統包括根據上述該等態樣之任一者之該LED照明器具或如上述組態之該LED照明裝置;及連接至該LED照明器具或該LED照明裝置的一輸入端之一相位控制調光器。
根據本發明,因為可在對應於流向該相位控制調光器之該相位控制元件之電流振盪波長之若干週期之一時段中阻止該相位控制調光器之該相位控制元件斷開,所以可減少一LED與一相位控制調光器一起使用時所出現的閃爍。
下文將參考諸圖式描述本發明之諸實施例。
<<第一實施例>>
圖1顯示根據本發明之LED照明系統的組態之一實例。圖1中所使用相同的參考符號指代與圖17中相同的組件,且不再給出其之詳細描述。圖1中所顯示的根據本發明之該LED照明系統具有一相位控制調光器2、一LED模組3及一LED驅動電路4。該LED驅動電路4為根據本發明之該LED驅動電路之一實例,且具有一二極體橋DB1、一限流電路5、一電流萃取器6及一萃取時序調整器7。在圖1中所顯示之根據本發明之該LED照明系統中,串聯組成一或多個LED元件之一交流電源1、相位控制調光器2、二極體橋DB1、限流電路5及LED模組3;且在該二極體橋DB1與該限流電路5之間提供該電流萃取器6及該萃取時序調整器7。
該電流萃取器6自一電源供應線LN1萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED模組3。該萃取時序調整器7使該電流萃取器6在該電源供應線LN1中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器2之輸出振盪。
流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1且在圖20B中所顯示之該三端雙向可控矽開關元件Tri1啟動之後即振盪之電流I2 的振盪波長取決於組成該相位控制調光器2中之一雜訊阻止濾波器之一電容器C1及一電感器L1之共振波長2π(LC)(其中,L為該電感器L1之電感值,且C為該電容器C1之電容值)。因此,必須調整該萃取時序調整器7使該電流萃取器6操作之時間,使得流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流在共振波長之若干循環之一時段中不致下降至低於該三端雙向可控矽開關元件Tri1之保持電流。
考慮到該電流萃取器6不僅萃取流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流,亦萃取不直接流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流,設定由該電流萃取器6所萃取之電流的電流值,使得流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流不致下降至低於該三端雙向可控矽開關元件Tri1之保持電流。
透過諸如上文所述之一組態,可阻止該相位控制調光器2之該三端雙向可控矽開關元件Tri1在振盪波長(流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流以該波長振盪)之若干循環之一時段期間斷開。
<<第二實施例>>
圖2顯示圖1中所顯示之該LED照明系統之一實施例。圖3為顯示圖2中所顯示之該LED照明系統之各組件之電壓/電流波形之一實例之一時序圖。在圖2及圖3中,參考符號VDR、DVO及IPL分別指代該電源供應線LN1之電壓、一微分器7A之輸出電壓及該電流萃取器6所萃取之電流。
在圖2中所顯示之該組態中,該萃取時序調整器7具有一微分器7A,該微分器7A用於偵測該電源供應線LN1之電壓VDR之變化。
該相位控制調光器2之該三端雙向可控矽開關元件Tri1之導通使得該電源供應線LN1之電壓VDR自一較低值驟升至一較高值(圖3中之時間t1)。此時,儘管該相位控制調光器2內的共振使該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流減小,但是該萃取時序調整器7基於該微分器7A之輸出電壓VD0偵測該電源供應線LN1之電壓VDR之驟變且使該電流萃取器6操作,且藉此該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流繼續流動。透過此一操作,阻止該相位控制調光器2之該三端雙向可控矽開關元件Tri1在振盪波長(流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之該電流以該波長振盪)之若干循環之一時段期間斷開。
該萃取時序調整器7亦使用該微分器7A之輸出電壓VD0來偵測在該相位控制調光器2中發生的共振,且判定對該電流萃取器6之操作。
<<第三實施例>>
圖4顯示圖2中所顯示的該組態的電流萃取器6及萃取時序調整器7之一實例。
在圖4所顯示之該組態中,該電流萃取器6具有一電阻器R61及一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有該微分器7A及一比較元件7B。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71及一電阻器R71組成,且該比較元件7B係由一比較器COM71及一恒壓電源VS72組成。
該比較器COM71比較該微分器7A之輸出電壓VD0與自該恒壓電源VS72輸出之恒定電壓Vb,且當該微分器7A之輸出電壓VD0高於該恒定電壓Vb時,該比較器COM71將一高位準信號供應至該NMOS電晶體Q61之閘極,以使該電流萃取器6操作。
因為在該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開時該電源供應線LN1之電壓VDR波動,所以在該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開時該微分器7A之輸出電壓VD0亦波動,但是藉由比較恒定電壓Vb與該微分器7A之輸出電壓VD0,可偵測到由該三端雙向可控矽開關元件Tri1所引起的共振。當三端雙向可控矽開關元件Tri1總是斷開時,使該恒定電壓Vb高於該微分器7A之輸出電壓VD0所具有的值。
<<第四實施例>>
圖5顯示圖2中所顯示的該組態之該電流萃取器6與萃取時序調整器7之另一實例。
在圖5所顯示之該組態中,該電流萃取器6具有一電阻器R61及一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有該微分器7A及一電壓脈衝轉換器7C。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71及一電阻器R71組成。
該比較器COM71比較該微分器7A之輸出電壓VD0與自該恒壓電源VS72輸出之恒定電壓Vb,且當該微分器7A之輸出電壓VD0高於該恒定電壓Vb時,該比較器COM71將一高位準信號供應至該電壓脈衝轉換器7C。該電壓脈衝轉換器7C產生具有與該微分器7A之輸出電壓VD0之大小成比例之一脈衝寬度(時間寬度)之一高位準信號,且將該脈衝電壓信號輸出至該NMOS電晶體Q61之閘極。藉此該萃取時序調整器7使該電流萃取器6在對應於自該電壓脈衝轉換器7C輸出之該脈衝電壓信號之脈衝寬度(時間寬度)的一時段中操作。
該相位控制調光器2內的共振係由積聚在該相位控制調光器2中之該電容器C1中之能量引起。當該三端雙向可控矽開關元件Tri1在圖6A中的時間t2導通時,因為積聚在該電容器C1中的電壓較小,所以共振不易在該相位控制調光器2中發生。另一方面,當該三端雙向可控矽開關元件Tri1在圖6B中之時間t3導通時,因為積聚在該電容器C1中的電壓較大,所以共振易在該相位控制調光器2中產生。
當該三端雙向可控矽開關元件Tri1在圖6A中的時間t2導通時,該微分器7A之輸出電壓VD0具有比該三端雙向可控矽開關元件Tri1在圖6B中的時間t3導通時的值小的一值。因此,藉由調適一組態,藉此該微分器7A之輸出電壓VD0與輸出至該NMOS電晶體Q61之閘極之該脈衝電壓信號之脈衝寬度具有一正相關關係,在共振不易發生的條件下,該脈衝電壓信號之脈衝寬度減小,且在易發生共振條件下,該脈衝電壓信號之脈衝之寬度增大,可最佳化該電流萃取器6自該電源供應線LN1萃取電流之時間,且甚至可進一步減小該電流萃取器6中之功率損耗及熱量。
<<第五實施例>>
圖7顯示圖2中所顯示之該組態之該電流萃取器6及萃取時序調整器7之又一實例。圖8為圖7中所顯示的該組態之各組件之電壓/電流波形之之一實例的一時序圖。
在圖7中所顯示的該組態中,該電流萃取器6具有一電阻器R61及一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有微分器7A及一電壓脈衝轉換器7D。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71及一電阻器R71組成,且該電壓脈衝轉換器7D係由比較器COM71及COM72、恒壓電源VS72及VS73、一正反器F71、電阻器R72及R73及一電容器C72組成。
當該微分器7A之輸出電壓VD0超過自該恒壓電源VS72輸出的該恒定電源Vb時,該比較器COM71之輸出信號(電壓SET)為高位準,設定該正反器F71,且自該正反器F71之Q輸出終端供應至該NMOS電晶體Q61之閘極的該信號(電壓Q)為高位準。因此,該萃取時序調整器7使該電流萃取器6在該微分器7A之輸出電壓VD0超過該恒定電壓Vb時操作。
用於比較該微分器7A之輸出電壓VD0與自該恒壓電源VS73輸出之恒定電壓Vc之該比較器COM72之輸出終端係經由由電阻器R72及R73及該電容器C72組成的一低通濾波器連接至該正反器F71之一重設輸入終端。只要該微分器7A之輸出電壓VD0在一特定時間不低於一恒定電壓Vc,藉此不重設該正反器F71。因此,只要該微分器7A之輸出電壓VD0在一特定時間不低於該恒定電壓Vc,該萃取時序調整器7即可使該電流萃取器6繼續操作。
透過此一操作,在振盪波長(流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流以該波長振盪)之若干循環之時段期間,可輕鬆阻止該相位控制調光器2之該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開。
<<第六實施例>>
圖9顯示圖2中所顯示的該組態之該電流萃取器6及萃取時序調整器7之又一實例。
在圖9中所顯示之該組態中,該電流萃取器6具有一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有該微分器7A、一電壓電流轉換器7E及一NMOS電晶體Q71。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71及一電阻器R71組成。該NMOS電晶體Q71之汲極與閘極相互連接,該NMOS電晶體Q71之閘極與該NMOS電晶體Q61之閘極相互連接,且該NMOS電晶體Q71之源極與該NMOS電晶體Q61之源極具有相同的電位。因此該NMOS電晶體Q71及Q61形成一電流鏡電路。
與該微分器7A之輸出電壓VD0大小成比例的一電流自該電壓電流轉換器7E向該NMOS電晶體Q71流動,且一電流對應地流向該NMOS電晶體Q61,藉此該電流萃取器6運作。因此該電流萃取器6在共振不易發生的條件下萃取一更少的電流量,且該電流萃取器6在易發生共振條件下萃取一更大的電流量。藉此該電流萃取器6自該電源供應線LN1萃取之電流量得以最佳化,且甚至可進一步減少該電流萃取器6之功率損耗及熱量。
<<第七實施例>>
圖10顯示圖2中所顯示之該組態之該電流萃取器6及萃取時序調整器7之又一實例。圖11為顯示圖10中所顯示的該組態之各組件之一實例電壓的一時序圖。
在圖10中所顯示之該組態中,該電流萃取器6具有一電阻器R61及一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有微分器7A及一電壓脈衝轉換器7F。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71及一電阻器R71組成,且該電壓脈衝轉換器7F係由比較器COM71及COM72、恒壓電源VS72及VS73、一正反器F71、二極體D71及D72及一電容器C73組成。
因為該電源供應線LN1之電壓VDR在振盪波長(流向該三端雙向可控矽開關元件Tri1之電流以該波長振盪)之若干循環之一時段中振盪,所以該微分器7A之輸出電壓VD0亦可在一偏移值Va(自該恒壓電源VS71輸出之恒定電壓)附近上下振盪(見圖11)。
藉由使二極體D71之陽極與二極體D72之陰極形成一共同連接,其中該二極體D71之陽極係連接至該微分器7A之輸出終端,且二極體D72之陰極係連接至該恒壓電源VS71之輸出終端,僅自該微分器7A之輸出電壓VD0萃取比該偏移值Va高的一電壓,且該所萃取之電壓係由該電容器C73進行平滑化,藉此產生一電壓VD0'(見圖11),其為該微分器7A之輸出電壓VD0之包絡曲線。藉此該等比較器COM71及COM72之輸出得以穩定。
當該電壓VD0'超過自該恒壓電源VS72輸出之恒定電壓Vb時,該比較器COM71之輸出信號為高位準,設定該正反器F71,且自該正反器F71之Q輸出終端供應至該NMOS電晶體Q61之閘極的該信號為高位準。當該電壓VD0'下降至低於自該恒壓電源VS73輸出之該恒定電壓Vc時,該比較器COM72之輸出信號為高位準,重設該正反器F71,且自該正反器F71之Q輸出終端供應至該NMOS電晶體Q61之閘極之信號為低位準。
<<第八實施例>>
圖12顯示圖2中所顯示之該電流萃取器6及萃取時序調整器7之又一實例。
在圖12中所顯示之該組態中,該電流萃取器6具有一電晶體R61及一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有微分器7A、一延遲單元7G、電阻器R74和R75以及一正反器F72。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71及一電阻器R71組成。
當該相位控制調光器2之該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開時,必須使該LED模組3及該LED驅動電路4之總阻抗低於該相位控制調光器2之阻抗。因為在將複數個LED元件在該LED模組3中串聯之情形中,該LED模組3及該LED驅動電路4之總阻抗較高,所以通常在該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開時將一低阻抗電路連接至該電源供應線LN1。可藉由將該電流萃取器6用作為一低阻抗電路來減少電路元件數目,且可減小該LED驅動電路4之大小及成本。
當該電源供應線LN1之電壓VDR下降且在圖3中之時間t4達到零時,該電阻器R74及R75之分壓為低位準,設定正反器F72,且自該正反器F72之Q輸出終端供應至該NMOS電晶體Q61之閘極之該信號為高位準。在該延遲單元7G設定的一特定延遲時間之後,即,自該微分器7A之輸出電壓VD0自低位準切換為高位準之時間開始,如圖3中所顯示的時間t5,重設該正反器F72,且自該正反器F72之Q輸出終端供應至該NMOS電晶體Q61之該信號變為低位準。因此,該萃取時序調整器7使該電流萃取器6在該三端雙向可控矽開關元件Tri1斷開之時段期間(例如,圖3中自時間t4至t5之週期)及在該電源供應線LN1之電壓波動開始之後之一預定時間中操作,其中電壓波動伴隨著該相位控制調光器2之輸出波動。
<<第九實施例>>
圖13顯示圖2中所顯示之該組態之電流萃取器6及萃取時序調整器7之又一實例。
在圖13中所顯示的該組態中,該電流萃取器6具有一電阻器R61及一NMOS電晶體Q61,且該萃取時序調整器7具有微分器7A、一延遲單元7G、一電壓脈衝轉換器7H、電阻器R74及R75及一正反器F72。該微分器7A係由一電容器C71、一運算放大器OP71、一恒壓電源VS71、一電阻器R71及電阻器R76及R77組成。
下面將描述其與第八實施例之區別。在圖13所顯示的該組態中,該微分器7A不會對該電源供應線LN1之電壓VDR求微分,但是對該電源供應線LN1之電壓VDR除以該等電阻器R76及R77之電阻之結果求微分。藉此該微分器7A可由具有一低承受電壓之一元件形成。
該電壓脈衝轉換器7H產生一脈衝電壓信號,該脈衝電壓信號具有與該微分器7A之輸出電壓VD0之大小成比例之一脈衝寬度(時間寬度),且該脈衝電壓信號係被輸出至該延遲單元7G。在圖13中所顯示之該組態中,該延遲單元7G將該微分器7A之輸出電壓VD0延遲與自該電壓脈衝轉換器7H供應的該脈衝電壓信號之脈衝寬度(時間寬度)成比例之一延遲時間。因此藉由在該微分器7A之輸出電壓VD0與該延遲單元7G之延遲時間之間建立一正相關,可最佳化該電流萃取器6自該電源供應線LN1萃取電流之時間,且甚至可進一步減少該電流萃取器6之功率損耗及熱量。
<<修改>>
本發明之LED驅動電路之輸入電壓不限於100 V之日本國內商用電源電壓。藉由將本發明之該LED驅動電路之電路常數設定為合適的值,可將一海外商用電源電壓或一步降(stepped-down)交流電壓用作為本發明之該LED驅動電路之輸入電壓。
亦可藉由對本發明之該LED驅動電路添加一電流熔絲或其他保護元件來提供一更安全的LED驅動電路。
將該電流萃取器提供至一二極體橋之輸出端作為一級,該級係在上文所述的根據本發明之該LED驅動電路之該組態之限流電路之前,但是亦可將該電流萃取器提供至該二極體橋之輸入端,或者將該電流萃取器提供至該限流電路之後的一級。然而,在將該電流萃取器提供至該限流電路之後的一級之情形下,必須將流向該電流萃取器之該電流設定為低於該限流電路之電流限制值的一值。
該限流電路5係連接至上文所述之該LED驅動電路中之該LED模組3之陽極端,但是將各電路常數設定為合適的值以使該限流電路5順利連接至該LED模組3之陰極端。
該限流電路5為確保超過額定電流之電流不流向該LED模組3之一電路單元,且可僅由一電阻器或其他被動元件;或者由一電阻器及一電晶體或其他主動元件(例如,圖14中所顯示之該組態中)之一組合施加限制。
在流向該LED模組3之該電流相對於該LED之額定電流具有一足夠差額情形下,調光器操作及其他操作並不受一限流電路5的有無影響。
與本發明之該LED驅動電路一起使用的該相位控制調光器亦未被限制在該相位控制調光器2之組態(見圖1)。
輸入本發明之該LED驅動電路之電壓不限於基於一正弦波交流電壓之一電壓,且其可為另一交流電壓。
上文所描述之所有該等LED驅動電路亦可具有一二極體橋,但是該二極體橋不是本發明之該LED驅動電路之一基本組成元件。在不具有一二極體橋之一組態之一實例中,提供具有相互不同順向之兩個LED模組,且對各LED模組提供一限流電路、一電流萃取器及一萃取時序調整器。此組態具有優點在於其無需一二極體橋,歸因於無需二極體橋之事實,該電源效率在一定程度上得以增強,且該LED驅動電流之工作比為一系統之工作比之一半,在該系統中該LED係在全波整流之後得以驅動,藉此延長了該LED的使用壽命(意即光通量下降較少)。然而,此組態具有缺陷:LED元件數目倍增,因而成本增大。
可以任何方式組合上文所描述之該等實施例及修正,且在其等之特徵彼此相容下實施該等實施例及修改。
<<根據本發明之LED照明器具>>
最後,描述本發明之LED照明器具之完整結構。圖15顯示根據本發明之該LED照明器具、根據本發明之該LED照明裝置及根據本發明之該LED照明系統之完整結構之一實例。圖15顯示本發明之精簡自鎮流(self-ballasted)LED照明器具200之一局部截面視圖。將一外罩或基板202、由一或多個提供至該外罩或基板202之前表面(面向燈泡頂部)之LED元件組成之一LED模組201及提供至該外罩或基板202之後表面(面向燈泡底部)之一電路203提供至本發明之精簡自鎮流LED照明器具200內部。舉例而言,可將上述本發明之該LED驅動電路之該等實例用於該電路203中。該電路203亦不限於上述本發明之該LED驅動電路之該等實例中,且顯而易見的是,該電路203可為具有可減少該LED閃爍或閃光之至少一電路(LED閃爍減少單元),在由於電源供應線之電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪致使引起該相位控制元件之保持電流不充足時,該LED出現閃爍或閃光。
將安裝有本發明之精簡自鎮流LED照明器具200之一LED照明器具基座300及一燈控制器(相位控制調光器)400串聯至該交流電源1。本發明之該精簡自鎮流LED照明器具200及該LED照明器具基座300組成一LED照明裝置(天花板燈、垂燈、廚房燈、嵌燈、落地燈、聚光燈、腳燈等)。本發明之該LED照明系統500係由本發明之精簡自鎮流LED照明器具200、該LED照明器具基座300及燈控制器400組成。舉例而言,該LED照明器具基座300係佈置在一內部天花板壁表面,且舉例而言,該燈控制器400係佈置在一內側牆表面。
因為本發明之該精簡自鎮流LED照明器具200可附接在該LED照明器具基座300且可與該LED照明器具分離,故在由於電源供應線之電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪致使該相位控制元件之保持電流不足時,該LED將發生閃爍或閃光,可僅藉由以本發明之使用一習知白熾燈泡、螢光燈的一既有照明裝置及照明系統中之該精簡自鎮流LED照明器具200替換白熾燈泡、螢光燈或其他照明器具來減少該等閃爍或閃光。
圖15顯示該燈控制器400為圖1中所顯示之該相位控制調光器情形之該燈控制器400之外觀,且該燈控制器400係經組態使得可藉由使用一大小旋鈕來改變亮度的降低程度。亦可調適一組態,其中藉由使用一大小滑桿代替一旋鈕來改變亮度的降低程度。
上文將該燈控制器400描述為可直接由一人透過使用一大小旋鈕或大小滑桿而操作,但是此組態不是限制性的;一人亦可藉由使用一遠端控制器或其他無線信號來遠端操作該燈控制器400。具體言之,藉由向該燈控制器實體提供一無線信號接收器作為該接收端且提供一傳輸器實體(例如,一遠端控制傳輸器、一行動終端等)作為一傳輸端及提供用於傳輸燈控制信號(例如,一調光器信號、一燈開/關信號及其他信號)之一無線信號傳輸單元至該無線信號接收器來達成遠端操作。
本發明之該LED照明器具並不限於一精簡自鎮流LED照明器具,且其可為燈類型LED照明器具600、環形類型LED照明器具700或圖16中所顯示的直管型LED照明器具800,本發明之LED照明器內部具有至少一LED及一電路(LED閃爍減少單元),在該相位控制元件之保持電流由於該電源線之電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪而不足時,該電路(LED閃爍減少單元)可減少該LED發生的閃爍或閃光。
1‧‧‧交流電源
2‧‧‧相位控制調光器
3‧‧‧LED模組
4‧‧‧LED驅動電路
5‧‧‧限流電路
6‧‧‧電流萃取器
7‧‧‧萃取時序調整器
7A‧‧‧微分器
7B‧‧‧比較元件
7C‧‧‧電壓脈衝轉換器
7D‧‧‧電壓脈衝轉換器
7E‧‧‧電壓電流轉換器
7F‧‧‧電壓脈衝轉換器
7H‧‧‧電壓脈衝轉換器
7G‧‧‧延遲單元
8‧‧‧白熾燈泡
200‧‧‧LED照明器具
201‧‧‧LED模組
202‧‧‧外罩或基板
203‧‧‧電路
500‧‧‧LED照明系統
600‧‧‧LED照明器具
700‧‧‧LED照明器具
800‧‧‧LED照明器具
圖1為顯示根據本發明之LED照明系統之組態之一實例的一圖;
圖2為顯示圖1中所顯示的該LED照明系統之一實施例之一圖;
圖3為顯示圖2中所顯示之該LED照明系統之各組件之電壓/電流波形之一實例之一時序圖;
圖4為顯示圖2中所顯示之組態的電流萃取器與萃取時序調整器之一實例之一圖;
圖5為顯示圖2中所顯示的組態之電流萃取器與萃取時序調整器之另一實例之一圖;
圖6A為顯示根據圖5中所顯示之該實例之LED照明系統之各組件之電壓/電流波形之一實例之一時序圖;
圖6B為顯示根據圖5中所顯示之該實例之LED照明系統之各組件之電壓/電流波形之另一實例之一時序圖;
圖7為顯示圖2中所顯示之該組態之電流萃取器與萃取時序調整器之又一實例之一圖;
圖8為顯示根據圖7中所顯示之該實例之該LED照明系統之各組件之電壓/電流波形之一實例之一時序圖;
圖9為圖2中所顯示之該組態的該電流萃取器與萃取時序調整器之又一實例之一圖;
圖10為圖2中所顯示之該組態之電流萃取器與萃取時序調整器之又一實例之一圖;
圖11為根據圖10所顯示之該實例之LED照明系統之各組件之電壓之一實例之一時序圖;
圖12為顯示圖2中所顯示之該組態之電流萃取器與萃取時序調整器之又一實例之一圖;圖13為顯示圖2中所顯示之該組態的電流萃取器與萃取時序調整器之又一實例之一圖;圖14為顯示限流電路之組態之一實例之一圖;圖15為顯示根據本發明之LED照明器具、根據本發明之LED照明裝置及根據本發明之LED照明系統之完整結構之一實例之一圖;圖16為顯示根據本發明之該LED照明器具之完整結構之另一實例之一圖;圖17為顯示習知LED照明系統之一實例之一圖;圖18為顯示一白熾燈泡照明系統之組態之一實例之一圖;圖19A為顯示圖18中所顯示之該白熾燈泡照明系統之各組件之電壓/電流波形之一實例之一圖;圖19B為圖19A之一部分之一放大圖;圖20A為顯示圖17中所顯示之該LED照明系統之各組件之電壓/電流波形之一實例之一圖;圖20B為圖20A之一部分之一放大圖;及圖21為習知LED照明系統之另一實例之一圖。
1...交流電源
2...相位控制調光器
3...LED模組
4...LED驅動電路
5...限流電路
6...電流萃取器
7...萃取時序調整器

Claims (15)

  1. 一種輸入一交流電壓且驅動一LED之LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器;該LED驅動電路包括:一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在電源供應線中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
  2. 如請求項1之LED驅動電路,其中:該萃取時序調整器使該電流萃取器在該微分器之輸出超過一特定值時操作。
  3. 如請求項1之LED驅動電路,其中:該萃取時序調整器根據該微分器之輸出值判定該電流萃取器之操作時間。
  4. 如請求項1之LED驅動電路,其中:該萃取時序調整器使該電流萃取器繼續操作,直到該微分器之輸出下降至低於一特定值。
  5. 如請求項1之LED驅動電路,其中:該萃取時序調整器根據該微分器之輸出值判定該電流萃取器之電流萃取量。
  6. 如請求項1之LED驅動電路,其中: 該萃取時序調整器藉由使用該微分器之輸出之一包絡曲線判定對該電流萃取器之操作。
  7. 如請求項1之LED驅動電路,其中:該萃取時序調整器使該電流萃取器亦是在該相位控制調光器之一相位控制元件關閉時操作。
  8. 如請求項7之LED驅動電路,其中:該萃取時序調整器具有一延遲單元;該延遲單元之延遲時間與該微分器之輸出值具有一正相關關係;及在該微分器之輸出超過一特定值之後該延遲時間流逝時,該萃取時序調整器停止操作該電流萃取器。
  9. 如請求項1之LED驅動電路,其中:該微分器具有一分壓器電路,該分壓器電路用於在一輸入階段將該電源供應線之電壓分壓。
  10. 一種LED照明器具,其包括:一LED驅動電路;及連接至該LED驅動電路之一輸出端之一LED;其中,該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動該LED之一LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器;該LED驅動電路包括:一電流萃取器,其自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在該電 源供應線中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
  11. 一種LED照明裝置,其包括:一LED驅動電路;其中,該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動一LED之一LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器;該LED驅動電路包括:一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在該電源供應線中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
  12. 一種LED照明裝置,其包括:一LED照明器具;其中, 該LED照明器具為包括以下各者之一LED照明器具:一LED驅動電路;及連接至該LED驅動電路之輸出端之一LED;其中,該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動該LED之一LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器;該LED驅動電路包括:一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在該電源供應線中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
  13. 一種LED照明系統,其包括:一LED照明器具;及連接至該LED照明器件之一輸出端之一相位控制調光器;其中,該LED照明器具為包括以下各者之一LED照明器具:一LED驅動電路;及連接至該LED驅動電路之一輸出端之一LED; 其中,該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動該LED之一LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器;該LED驅動電路包括:一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在該電源供應線之一電壓波動開始之後之一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
  14. 一種LED照明系統,其包括:一LED照明裝置;及連接至該LED照明裝置的一輸入端之一相位控制調光器;其中,該LED照明裝置為包括以下各者之一LED照明裝置:一LED驅動電路;其中,該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動一LED之一LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器;該LED驅動電路包括: 一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在該電源供應線中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
  15. 一種LED照明系統,其包括:一LED照明裝置;及連接至該LED照明裝置的一輸入端之一相位控制調光器;其中,該LED照明裝置為包括以下各者之一LED照明裝置:一LED照明器具;其中,該LED照明器具為包括以下各者之一LED照明器具:一LED驅動電路;及連接至該LED驅動電路之一輸出端之一LED;其中,該LED驅動電路為輸入一交流電壓且驅動一LED之一LED驅動電路,且其可連接至一相位控制調光器; 該LED驅動電路包括:一電流萃取器,其用於自一電源供應線萃取一電流以將一LED驅動電流供應至該LED;及一萃取時序調整器,其用於使該電流萃取器在該電源供應線中之一電壓波動開始之後的一預定時段中操作,該電壓波動伴隨著該相位控制調光器之輸出振盪;其中該萃取時序調整器具有輸入該電源供應線之電壓之一微分器,且對該電流萃取器之操作係藉由使用該微分器之輸出而判定。
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