TWM437006U - LED power converter - Google Patents

Description

M437006 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 [0001] 本創作係有關於一種電源轉換裝置，尤指一種發光二極 體電源轉換裝置。 【先前技術】 [0002] 發光二極體（1 ight emi 11 ing di ode, LED)為一種半導 體元件，主要透過半導體化合物將電能轉換為光能以達 到發光效果，因此具有壽命長、穩定性高、耗電量小、 反應速度快、體積小、不易破損及不含汞等優點，目前 已被廣泛地應用於居家、辦公、室外與行動照明。 [0003] 習知之填谷式發光二極體轉換器係利用電容器充電路徑 與放電路徑不同而調整橋式整流器的導通時間，使橋式 整流器在大於交流輸入電壓一半時即導通，使導通時間 增長，藉以提升發光二極體的發光效率。然而，填谷式 發光二極體轉換器的電磁干擾（electromagnetic disturbance, EMI) 大且功率因素低 （power factor) ， 致 使整體的使用效率不佳。 【新型内容】 [0004] 鑒於先前技術所述，本創作之一目的，在於提供一種發 光二極體電源轉換裝置，該發光二極體電源轉換裝置可 以降低電磁干擾（electromagnet ic disturbance, EMI) 、 提高功率因素 （power factor) 以及提升發 光二極體的發光效率。 [0005] 為達上述目的，本創作提供一種發光二極體電源轉換裝 表單編號A0101 第4頁/共17頁 M437006 置，該發光二極體電源轉換裝置電連接於一發光二極體 串列，該發光二極體電源轉換裝置包含一整流濾波模組 、一儲能元件、一轉換模組及一開關元件。該整流濾波 模組電連接於一交流電壓源及該發光二極體串列，該整 流濾波模组用以將該交流電壓源轉變為一平穩的直流電 壓，該儲能元件電連接於該發光二極體串列，該轉換模 組電連接於該整流濾波模組及該儲能元件，該開關元件 電連接於該轉換模組。 [0006] 本創作之發光二極體電源轉換裝置分別藉由該整流濾波 模組及該儲能元件提供電力予該發光二極體串列，藉以 有效地降低電磁干擾、提高功率因素，並且更可以提升 發光二極體的發光效率。 【實施方式】 [0007] 配合參閱第一圖及第二圖，分別為本創作之發光二極體 電源轉換裝置之電路方塊圖及電路圖。該發光二極體電 源轉換裝置10係電連接於一發光二極體串列20，於本實 施例中，該發光二極體串列20以包含21個發光二極體210 為例，但不以此為限。 [0008] 該發光二極體電源轉換裝置10包含一整流濾波模組110、 一儲能元件120、一轉換模組130以及一開關元件140。 [0009] 該整流濾波模組11 0電連接於一交流電壓源Vac，用以將 該交流電壓源Vac轉換為一穩定的直流電壓並傳遞至該發 光二極體串列20。該整流濾波模組110包含一全波整流單 元112及一濾波單元114，該全波整流單元112用以將該 交流電壓Vac轉換為脈動直流電壓，於本實施例中，該全 表單編號A0101 第5頁/共17頁 M437006 波整流單元11 2以橋式整流器為例。該濾波單元114用以 將脈動直流電壓轉變為穩定的直流電壓；於本實施例中 ，該濾波單元114以π型濾波器為例，並包含串聯連接之 一第一電容器C1及一第一電感器L1，以及跨接於該第一 電容器C1及該第一電感器L1之一第二電容器C2。 [0010] 該儲能元件120電連接於整流濾波模組110、該發光二極 體串列20及該轉換模組130，該整流濾波模組110提供之 一部分直流電壓係導通該發光二極體串列20，另一部分 直流電壓係儲存於該儲能元件120。於本實施例中，該儲 能元件120為電容器。 [0011] 該轉換模組130電連接於該整流濾波模組110、該儲能元 件120及該發光二極體串列20，該轉換模組130包含一電 力擷取單元132、一控制單元134及一昇壓轉換單元136 〇 [0012] 該電力擷取單元132電連接於該整流濾波模組110及該控 制單元134，用以擷取該控制單元134操作時所需要的電 力。該電力擷取單元132至少包含一第一電阻器R1、一第 二電阻器R2、一第三電阻器R3、一第四電阻器R4、一第 五電阻器R5、一第一二極體D1、一電晶體Q1、一第六電 阻器R6,該第一電阻器R1、該第二電阻器R2及該第三電 阻器R3串聯連接，該第四電阻器R4與該第五電阻器R5並 聯連接，且串聯連接於該第三電阻器R3及該第一二極體 D1之間，該電晶體Q1之基極B電連接於該第一二極體D1， 該第六電阻器R6跨接於該電晶體Q1之基極B與集極C之間 表單编號A0101 第6頁/共17頁 剛該控制單元134電連接於該電力操取單元132及該昇壓轉 換單元m’該控制單元134包含一控制器134〇,於本實 知•例中，该控制益1340為積體電路UCC3843，實際實施 時則不以此限。該電力掏取單元132操取之電力係通過該 電晶體Q1之射極E傳遞至該控制器134〇之接腳7並通過電 容器C5、C6連接地端。 刚再者，該控制單元134通過該第四電阻器R4及該第五電阻 益㈣測該整流滤波模組11〇提供之電流並與該控制器 1340内部之預設命令做比較後輸出一爾（脈衝寬度調變 )信號以控制該昇壓轉換單元136的工作週期。 剛該昇壓轉換單元136電連接於該儲能元件12〇、該控制單 凡134及該開關元件140，該昇壓轉換單元136至少包含 一第二電感器L2、一第二二極體D2、一第三電容器㈡及 一切換元件Ml，該第二電感器L2電連接於該儲能元件12〇 、該切換元件Ml及該第二二極體！)2，該第二二極體”電 連接於。亥第二電谷器C3。該切換元件Ml係依據該控制單 元136輸出之該PWM信號而於導通（turn-on)和戴止 (turn-off)之間切換。 [0016] 當該切換元件Ml受該PWM信號控制而截止時，並且該第三 電容器C3的電壓小於該儲能元件120之電壓時，該第二二 極體D2導通，儲存於該儲能元件120之電壓係通過該第二 電感器L2而對該第三電容器C3充電。 [0017] 而當該切換元件Ml導通時，該第二電感器L2有電流通過 並將電磁能量儲存於其中，並且，該第二二極體D2處於 逆向偏壓狀態，避免電流回灌，且該第三電容器C3提供 表單編號A0101 第7頁/共17頁 一電流ID予該發光二極體串列20(詳見後述）。 [0018] 再者，該昇壓轉換單元134更包含串聯連接之一第三電感 器L3及一第四電容器C4組成之LC濾波器，該LC濾波器跨 接於該第三電容器C3兩端，用以濾除電流ID之雜訊。 [0019] 該開關元件140較佳地為被動式開關元件，且於本實施例 中，該開關元件140為二極體。該開關元件140電連接於 該發光二極體串列20及該轉換模組130，該開關元件140 係於該發光二極體串列20及該轉換模組130之間的電壓（ 如第三圖（a)粗線所示）小於該轉換模組130電壓（如第三 圖（a)細線所示）時導通，並輸出一電流Ιβ(如第三圖（b) 細線所示）予該發光二極體串列20，藉以點亮該發光二極 體串列20。如此一來，當該發光二極體串列20及該轉換 模組130之間的電壓大於該轉換模組130的電壓時，係由 該整流及濾波模組110提供一電流（如第三圖（b)粗線所示 )予該發光二極體串列20，並點亮該等發光二極體210 ; 而當該轉換模組130的電壓大於該發光二極體串列20及該 轉換模組130之間的電壓時，該轉換模組130係提供電流 Id(如第三圖（b)細線所示）予該發光二極體串列20，並點 亮該等發光二極體210，其中導通於該發光二極體串列的 電流I,pn如第三圖（C)所示。藉此，可以提升該發光二極 體串列20的發光效率以及該發光二極體電源轉換裝置10 的功率因素，如第四圖所示，並且，由於導通至該發光 二極體串列20之電流\ED係為通過濾波電路（濾波單元 114及第三電感器L3與第四電容器C4組成之濾波器）濾波 後之電流，其dv/dt與di/dt較小，可以有效地降低電磁 表單编號A0101 第8頁/共17頁 M437006 干擾。 [0020] 綜合以上所述，本創作之發光二極體電源轉換裝置之整 流濾波模組110及轉換模組130係交替地點亮該發光二極 體串列20，藉以提升該發光二極體串列20的發光效率， 並可以有效地提升功率因素；再者，傳遞至該發光二極 體串列20的電流皆為經濾波後的電流，其dv/dt與di/dt 較小，如此一來，可以有效地降低電磁干擾。 [0021] 然以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，當不能限定 本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之 均等變化與修飾等，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍意 圖保護之範疇。 【圖式簡單說明】 [0022] 第一圖為本創作之發光二極體電源轉換裝置之電路方塊 圖。 [0023] 第二圖為本創作之發光二極體電源轉換裝置之電路圖。 [0024] 第三圖（a )為整流濾波模組之電壓-時間波形圖及轉換模 組之電壓-時間波形圖。 [0025] 第三圖（b)為整流濾波模組之電流-時間波形圖及轉換模 組之電流之電流-時間波形圖。 [0026] 第三圖（C)為通過發光二極體串列之電流-時間波形圖。 [0027] 第四圖為本創作之發光二極體電源轉換裝置之功率因素 圖。 【主要元件符號說明】 表單編號A0101 第9頁/共17頁 M437006 [0028] 10發光二極體電源轉換裝置 [0029] 110整流濾波模組 [0030] 112全波整流單元 [0031] 114濾波單元 [0032] 120儲能元件 [0033] 130轉換模組 [0034] 132電力擷取單元 [0035] 134控制單元 [0036] 1 340控制器 [0037] 136昇壓轉換單元 [0038] 140開關元件 [0039] 20發光二極體串列 [0040] 210發光二極體 [0041] B基極 [0042] C集極 [0043] C1第一電容器 [0044] C2第二電容器 [0045] C3第三電容器 [0046] C4第四電容器 [0047] C5、C6電容器 表單编號A0101 第10頁/共17頁 M437006

[0048] D1第一二極體 [0049] D2第二二極體 [0050] E射極 [0051] L '【LED電/充 [0052] L1第一電感器 [0053] L2第二電感器 [0054] L3第三電感器 [0055] Ml切換元件 [0056] Q1電晶體 [0057] R1第一電阻器 [0058] R2第二電阻器 [0059] R3第三電阻器 [0060] R4第四電阻器 [0061] R5第五電阻器 [0062] R6第六電阻器 表單編號A0101 第11頁/共17頁

Claims (1)

1. M437006 六、申請專利範圍： 1 . 一種發光二極體電源轉換裝置，電連接於一發光二極體串 列，該發光二極體電源轉換裝置包含： 一整流濾波模組，電連接於一交流電壓源及該發光二極體 串列，該整流濾波模組用以將該交流電壓源轉變為一平穩 的直流電壓； 一儲能元件，電連接於該發光二極體串列； 一轉換模組，電連接於該整流濾波模組及該儲能元件；以 及 一開關元件，電連接於該轉換模組。 2 .如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該整流濾波模組包含一全波整流單元及一濾波單元。 3.如申請專利範圍第2項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該全波整流單元為橋式整流器，該濾波單元為7Γ型濾 波器。 4 .如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該轉換模組包含： 一電力擷取單元，電連接於該整流濾波模組； 一控制單元，電連接於該電力擷取單元；以及 一昇壓轉換單元，電連接於該控制單元及該開關元件。 5 .如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該儲能元件為電容器。 6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該開關元件為二極體。 7. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該昇壓轉換單元包含一第二電感器、一第二二極體、 100223480 表單編號 A0101 第 12 頁/共 17 頁 1002077555-0 M437006 一第三電容器及一切換元件，該第二電感器電連接於該儲 能元件、該切換元件及該第二二極體，該第二二極體電連 接於該第三電容器，該切換元件電連接於該控制單元並依 據該控制單元輸出之一脈波寬度調變信號而於導通和截止 之間切換。 8 .如申請專利範圍第7項所述之發光二極體電源轉換裝置， 其中該昇壓轉換單元更包含一LC濾波器，跨接於該第三電 容器。

   100223480 表單編號A0101 第13頁/共17頁 1002077555-0