TWM457371U - 發光二極體的調光控制裝置 - Google Patents

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發光二極體的調光控制裝置
本創作係與發光二極體的調光裝置有關，特別是，一種具有反馳式架構的功率因數修正模組的發光二極體的調光控制裝置。
隨著發光二極體的發展，及發光二極體具有壽命長、反應快速及節能省電的優勢，使得發光二極體的照明產品逐漸被應用至日常生活的照明。特別地，由於發光二極體相較於傳統光源(例如：白熾燈及日光燈)的反應快速，所以，發光二極體更適合用來調光，以豐富空間的情趣及變化。
台灣第201044919號申請案係揭露一種用以降低輸出漣波電流之可調光之發光二極體裝置及其驅動電路，其係利用以單級高功因返馳變換器(Single stage PFC-Flyback converter)電路為基礎而製成的發光二極體調光驅動器。
此外，常用的技術還有利用高功因反馳式變換器結合脈波寬度調變(pulse-width-modulation,PWM)來達調光的目的，但該技術往往使得高功因反馳式變換器內的變壓器在工作時，產生噪音。
本創作提供一種發光二極體的調光控制裝置，其包括一發光二極體模組、一反馳式功率因數修正模組、一換流模組及一調光模組。該反馳式功率因數修正模組係用以提供一輸入電源。該換流模組係連接該發光二極體模組及該反馳式功率因數修正模組，且用以接收該輸入電源來產生一驅動電流及一回授信號。該驅動電流係用以驅動該發光二極體模組。該換流模組具有一電子開關。該調光模組係電連接該換流模組，且用以接收一控制信號及該換流模組的回授信號，來控制該電子開關的導通比，以 使該驅動電流的峰值追隨該控制信號的峰值準位。其中，該控制信號係連續的直流訊號。
本創作還提供另一種發光二極體的調光控制裝置，用以對一發光二極體模組調光，且包括一整流器、一反馳式功率因數修正模組、一換流模組及一調光模組。該整流器係用以電連接一市電，且將該市電的交流電壓源整流成一直流電壓源。該反馳式功率因數修正模組係電連接該整流器，且用以將該直流電壓源處理成一輸入電源。該換流模組係電連接該發光二極體模組及該反馳式功率因數修正模組，且用以接收該輸入電源來產生一驅動電流及一回授信號。該驅動電流係用以驅動該發光二極體模組。該換流模組具有一電子開關。該調光模組係電連接該換流模組，且用以接收一控制信號及該換流模組的回授信號，來控制該電子開關的導通比，以使該驅動電流的峰值追隨該控制信號的準位調整。其中，該控制信號係連續的直流訊號。
相較於先前技術，由於本創作的發光二極體的調光控制裝置係利用該控制信號及該回授信號來達到控制該換流模組的導通比，且該控制信號係連續的直流訊號，因此，該反馳式功率因數修正模組的變壓器就不會有低頻脈動輸出電流，而產生噪音。
10‧‧‧發光二極體的調光控制裝置
12‧‧‧發光二極體模組
14‧‧‧反馳式功率因數修正模組
16、16b、16c‧‧‧換流模組
161‧‧‧電子開關
163‧‧‧電感
165‧‧‧二極體
18‧‧‧調光模組
181‧‧‧感測器
183‧‧‧峰值電流控制器
30‧‧‧整流器
50‧‧‧市電
SDC ‧‧‧直流電壓源
SIN ‧‧‧輸入電源
SL ‧‧‧驅動電流
SF ‧‧‧回授信號
SC ‧‧‧控制信號
SS ‧‧‧補償信號
第一圖係繪示本創作的一較佳具體實施例的發光二極體的調光控制裝置的方塊圖。
第二圖係繪示第一圖中信號的時序圖。
第三圖係繪示第一圖中發光二極體模組、換流模組及調光模組的電路圖。
第四圖係繪示第三圖中信號的時序圖。
第五及六圖係分別繪示第一圖中發光二極體模組、換流模組及調光模組的電路圖。
如第一及二圖所示，本創作的發光二極體的調光控制裝置10係用以電連接一整流器30。其中，該整流器30係電連接一市電50，且 用以將該市電30的交流電壓源整流成一直流電壓源SDC ，該直流電壓源SDC 的波形係高壓弦波脈動。該發光二極體的調光控制裝置10包括一發光二極體模組12、一反馳式(flyback)功率因數修正模組14、一換流(converter)模組16、及一調光模組18。
該發光二極體模組12具有多個發光二極體，該些發光二極體可以被排成矩陣式、輻射式、或其他特定的圖案，且該發光二極體也可以僅使用一個，所以，發光二極體的數量可以是一個或兩個以上。
該反馳式功率因數修正模組14係電連接該整流器30，且用以接收該直流電壓源SDC ，並將該直流電壓源SDC 處理成一輸入電源SIN 。其中，該輸入信號SIN 的電壓準位相較於該直流電壓源SDC 的電壓準位低。由於該反馳式功率因數修正模組14為習知技術，且已被廣泛應用於發光二極體的驅動電路中，所以，於此不再贅述該反馳式功率因數修正模組14。
該換流模組16係電連接該發光二極體模組12及該反馳式功率因數修正模組14，且用以接收該輸入電源SIN 來產生一驅動電流SL 及一回授信號SF 。該換流模組16具有一電子開關161。該驅動電流SL 係用以驅動該發光二極體模組12，以使該發光二極體12產生光線。
該調光模組18係電連接該換流模組16，且用以接收一控制信號SC 及該換流模組16的回授信號SF ，來控制該電子開關161，以使該驅動電流SL 的峰值追隨該控制信號SC 的準位調整。
如第二圖所示，該控制信號SC 係連續的直流訊號，該控制信號SC 可由一直流電源供應器提供，或是由其他供應裝置提供，但提供的裝置必須要提供連續的直流。需要注意的是，於此實施例中，該換流模組16係以定頻(constant on time)模式為例，表示，該換流模組16的電子開關161係在固定的切換週期T161 內切換，以使該換流模組16產生穩定的電壓(即該回授信號SF 及該驅動電流SL )。如此，本創作的發光二極體的調光控制電路10就可藉由控制該控制信號SC 的準位，該控制信號SC 的準位可往上或往下調整，來控制該電子開關161的導通比(duty ratio)，使該換流模組16輸出不同準位的驅動電流SL ，而對該發光二極體模組12進行調光。其中，該導通比係在切換週期T161 內該電子開關161導通時間所占的比例。
相較於先前技術，本創作的發光二極體的調光控制電路10係藉由該調光模組18接收該控制信號SC 及該換流模組16的回授信號SF ，且該控制信號SC 是連續的信號，所以，該反馳式功率因數修正模組14的變壓器，就不會因為週期性或非週期性的輸入電源變化而產生噪音。
如第三圖所示，第三圖係繪示第一圖中換流模組、調光模組及發光二極體模組的電路圖，且省略第一圖中的整流器、市電及反馳式功率因數修正模組。於此實施例中，該換流模組16係以一降壓轉換器(buck converter)為例，且具有一電感163及一二極體165。該電子開關161較佳係選用金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，且具有一源極S、一閘極G及一汲極D。該源極S係電連接該二極體165及該電感163。該閘極G及該汲極D係電連接該調光模組18。該發光二極體模組12係電連接該換流模組16的二極體165及電感163。
該調光模組18具有一感測器181及一峰值電流控制器(peak current mode controller)183。該感測器181係一電阻，且用以感測該電感163的電流峰值，實際上，該感測器181也可以選用其他電流感測器，例如比流器，所以，該感測器181不以此所述電阻為限。其中，該回授信號SF 係該電感163的電流。該峰值電流控制器183係用以使該回授信號SF 的峰值追隨該控制信號SC ，即該電感163的電流的峰值追隨該控制信號SC 。再者，流過該電感163的電流可被視為可控制的電流源，所以，可藉由控制流過該電感163的電流來控制流至該發光二極體模組12的驅動電流SL 的大小，進而達到調光的目的。
特別地，該電感163的電流為三角波。該峰值電流控制器183還用以接收一補償信號SS ，該補償信號SS 為鋸齒波，且用以補償該回授信號SF ，以提高該換流模組16的電子開關161的導通比。其中，該鋸齒波的斜率係依該電子開關的導通比大小，而產生不同斜率的補償信號SS ，且該補償信號SS 可以由鋸齒波產生電路提供。如此，若要改變該電子開關161的最大導通比，即可藉由適當的斜率的鋸齒波來達成。該換流模組16的電子開關161的導通比就可以超過0.5，來擴大調光的範圍。
實務中，若可接受較小範圍的調光，也可以省略掉該補償信 號SS ，所以，本創作的發光二極體的調光控制裝置係可以選擇性的設置該補償信號SS 。
如第五及六圖所示，第五圖中該換流模組16b係以一升壓轉換器(boost converter)為例，第六圖中該換流模組16c係以一降-升壓轉換器(buck-boost converter)為例。第五及六圖中的電路均能達成本創作的調光目的，且該反馳式功率因數修正模組的變壓器也不會產生噪音，於此不再贅述該調光模組的運作。換言之，該本創作的發光二極體的調光控制裝置的換流模組不以降壓轉換器為限，也可以是升壓轉換器、降-升壓轉換器或單端初級電感轉換器(single ended primary inductor converter,SEPIC)。
特別地，本創作的發光二極體的調光控制模組的峰值電流控制器也可以操作在變頻(constant off time)模式。相較於定頻模式操作，在變頻模式操作時，若該換流模組要達成穩壓輸出的目的，則需要控制該電子開關的導通時間。因此，在不同的電路架構下，本創作的發光二極體的調光控制模組係可以在定頻或變頻模式操作。
綜上所述，由於，該發光二極體模組沒有固定的形態，所以，本創作的發光二極體的調光控制裝置可應用於各式發光二極體模組。再者，本創作的發光二極體的調光控制裝置係具有高功率因數、提供大範圍的調光、及該反馳式功率因數修正模組不會產生噪音的優點。
10‧‧‧發光二極體的調光控制裝置
12‧‧‧發光二極體模組
14‧‧‧反馳式功率因數修正模組
16‧‧‧換流模組
161‧‧‧電子開關
18‧‧‧調光模組
30‧‧‧整流器
50‧‧‧市電
SDC ‧‧‧直流電壓源
SIN ‧‧‧輸入電源
SL ‧‧‧驅動電流
SF ‧‧‧回授信號
SC ‧‧‧控制信號

Claims (8)

  1. 一種發光二極體的調光控制裝置，包括：一發光二極體模組；一反馳式功率因數修正模組，係用以提供一輸入電源一換流模組，係電連接該發光二極體模組及該反馳式功率因數修正模組，且用以接收該輸入電源來產生一驅動電流及一回授信號，該驅動電流係用以驅動該發光二極體模組，該換流模組具有一電子開關；及一調光模組，係電連接該換流模組，且用以接收一控制信號及該換流模組的回授信號，來控制該電子開關的導通比，以使該驅動電流的峰值追隨該控制信號的準位調整，其中，該控制信號係連續的直流訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體的調光控制裝置，其中，該調光模組具有一感測器及一峰值電流控制器，該感測器係用以感測該回授信號，該峰值電流控制器係用以使該回授信號追隨該控制信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體的調光控制裝置，其中，該峰值電流控制器還用以接收一補償信號，該補償信號的波形係一鋸齒波，可使該換流模組的電子開關的導通比大於0.5，該鋸齒波的斜率係用以改變該電子開關的導通比。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之發光二極體的調光控制裝置，其中，該換流模組還具一電感，該調光模組具有一感測器，用以感應該電感的電流，其中，通過該電感的電流係該回授信號。
  5. 一種發光二極體的調光控制裝置，用以對一發光二極體模組調光，且包括：一整流器，係用以電連接一市電，且將該市電的交流電壓源整流成一直流電壓源；一反馳式功率因數修正模組，係電連接該整流器，且用以將該直流電壓源處理成一輸入電源； 一換流模組，係電連接該發光二極體模組及該反馳式功率因數修正模組，且用以接收該輸入電源來產生一驅動電流及一回授信號，該驅動電流係用以驅動該發光二極體模組，該換流模組具有一電子開關；及一調光模組，係電連接該換流模組，且用以接收一控制信號及該換流模組的回授信號，來控制該電子開關的導通比，以使該驅動電流的峰值追隨該控制信號的準位調整，其中，該控制信號係連續的直流信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體的調光控制裝置，其中，該調光模組具有一感測器及一峰值電流控制器，該感測器係用以感測該回授信號，該峰值電流控制器係用以使該回授信號追隨該控制信號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體的調光控制裝置，其中，該峰值電流控制器還用以接收一補償信號，該補償信號的波形係鋸齒波，可使該換流模組的電子開關的導通比大於0.5，該鋸齒波的斜率用以改變該電子開關的導通比。
  8. 如申請專利範圍第5、6或7項所述之發光二極體的調光控制裝置，其中，該換流模組還具一電感，該調光模組具有一感測器，用以感應該電感的電流，其中，通過該電感的電流係該回授信號。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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