TWM514174U - 發光驅動電路及發光裝置 - Google Patents

Description

發光驅動電路及發光裝置

本創作係關於一種發光驅動電路及發光裝置，特別關於一種主動自我調節電流之發光驅動電路及發光裝置。

傳統燈具與發光二極體燈具通常使用三端雙向交流元件(Triode for Alternating Current,TRIAC)作為調光器，而三端雙向交流元件(TRIAC)係在單一矽控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)的基礎上發展而成，它不僅結合了兩只正反器並聯的矽控整流器(SCR)，而且僅需一個觸發電路(即其閘極端)，是相當理想的交流開關元件。

傳統燈具所使用之白熾燈是純電阻性負載，一般功率範圍在25W到100W，很容易就能滿足三端雙向交流元件(TRIAC)的工作條件，所以不會遇到三端雙向交流元件(TRIAC)之維持電流不夠的問題，然而發光二極體燈具之驅動電路功率一般都小於20W，且驅動電路中有電容和電感儲能元件，在整個工作週期內，不會持續消耗輸入能量，這雖是發光二極體燈具的驅動電路高效率的原因，但卻會造成三端雙向交流元件(TRIAC)的維持電流不夠，而導致發光二極體燈具中的發光二極體發生閃爍的情況。

目前業界通常使用相移電路(RC)充放電的特性，在整個工作周期皆會產生維持電流，然而卻會造成發光二極體燈具之驅動電路效率降低，且影響燈具的使用壽命。

因此，如何提供一種可主動調節電流之發光驅動電路及發光裝置，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本創作之目的為提供一種發光驅動電路，其適用於一發光裝置，發光裝置具有至少一發光單元和一電源供應電路，電源供應電路係從一輸出端送出一系統電流來驅動發光單元，而發光驅動電路包括一開關單元和一比較器。開關單元係配置於一輸出電流路徑和一迴授電流路徑之間，輸出電流路徑係電性連接電源供應電路的輸出端，而迴授電流路徑上的電流係反饋回電源供應電路，且輸出電流路徑不經過發光單元。比較器係電性連接開關單元，並比較一系統電流相關電壓和一參考電壓而輸出一控制訊號來控制開關單元，系統電流相關電壓的電位係依據系統電流之電流值大小而決定，其中比較器在系統電流的電流值小於一臨界值時會輸出具有一第一狀態的開關訊號使開關單元實質短路，並在系統電流的電流值大於臨界值時輸出具有一第二狀態的開關訊號使開關單元實質斷路。

在一實施例中，其中開關單元和比較器係配置於一積體電路內，積體電路具有一第一接腳和一第二接腳，分別電性連接輸出電流路徑和迴授電流路徑，且開關單元係分別電性連接第一接腳和第二接腳；一第三接腳，電性連接至迴授電流路徑上的一負壓節點；以及一第四接腳，電性連接發光單元，而流過發光單元的系統電流從第四接腳流入積體電路，並從第二接腳流至迴授電流路徑。

在一實施例中，發光驅動電路，更包括一偵測電阻，其配置於迴授電流路徑上，偵測電阻具有一第一端，係電性連接第二接腳，且偵測電阻具有一第二端，係電性連接負壓節點。

在一實施例中，積體電路中還包括一參考電壓源，電性連接至比較器的一第一輸入端，以提供參考電壓；一參考電流源，電性連接至比較器的一第二輸入端，並提供一參考電流：以及一內部電阻，具有一第一端和一第二端，分別電性連接第三接腳和比較器的第二輸入端，其中參考電流流過內部電阻，而在比較器的第二輸入端產生系統電流相關電壓。

在一實施例中，發光驅動電路，更包括一保護二極體，保護二極體具有一陽極端和一陰極端，分別電性連接至電源供應電路和發光單元，其中系統電流係經過保護二極體而流至發光單元。

為達上述目的，本創作提供一種發光裝置，其包括一電源供應電路，電性連接至一工作電源，並從一輸出端提供一系統電流；一發光單元，電性連接電源供應電路，以接收系統電流，並依據系統電流而被驅動，且系統電流通過發光單元後會透過一迴授電流路徑反饋回電源供應電路；一開關單元，配置於一輸出電流路徑和迴授電流路徑之間，而輸出電流路徑係電性連接電源供應電路的輸出端，且輸出電流路徑不經過發光單元；以及一比較器，電性連接開關單元，並比較一系統電流相關電壓和一參考電壓而輸出一控制訊號來控制開關單元，系統電流相關電壓的電位係依據系統電流之電流值大小而決定，其中比較器在系統電流的電流值小於一臨界值時會輸出具有一第一狀態的開關訊號使開關單元實質短路，並在系統電流的電流值大於臨界值時輸出具有一第二狀態的開關訊號使開關單元實質斷路。

在一實施例中，電源供應電路包括一三端雙向交流元件，具有一第一陽極和一第二陽極，第一陽極電性連接工作電源；以及一整流器，具有一輸出端和一輸入端，分別電性連接輸出電流路徑和迴授電流路徑，且整流器還包括一第一電源端和一第二電源端，分別電性連接三端雙向交流元件的第二陽極端和工作電源，其中臨界值係三端雙向交流元件的最低維持電流值。

在一實施例中，發光單元具有多個發光二極體，各發光二極體的陰極端電性連接至下一個發光二極體的陽極端，其中第一個發光二極體的陽極端係電性連接電源供應電路的輸出端，以接收系統電流。

在一實施例中，開關單元和比較器係配置於一積體電路內，積體電路具有：一第一接腳和一第二接腳，分別電性連接輸出電流路徑和迴授電流路徑，且開關單元係分別電性連接第一接腳和第二接腳；一第三接腳，電性連接至迴授電流路徑上的一負壓節點；以及一第四接腳，電性連接發光二極體之最後一個發光二極體的陰極端，以使流過發光單元的系統電流從第四接腳流入積體電路，並從第二接腳流至迴授電流路徑。

在一實施例中，發光裝置，更包括一偵測電阻，配置於迴授電流路徑上，偵測電阻具有一第一端，係電性連接第二接腳，且偵測電 阻具有一第二端，係電性連接負壓節點。

在一實施例中，積體電路中還包括：一參考電壓源，電性連接至比較器的一第一輸入端，以提供參考電壓；一參考電流源，電性連接至比較器的一第二輸入端，並提供一參考電流：以及一內部電阻，具有一第一端和一第二端，分別電性連接第三接腳和比較器的第二輸入端，其中參考電流流過內部電阻，而在比較器的第二輸入端產生系統電流相關電壓。

在一實施例中，發光裝置更包括：一第一電路基板，而發光單元和積體電路皆配置於第一電路基板；一第二電路基板，電性連接第一電路基板，且電源供應電路配置於第二電路基板；以及一散熱模組，配置於第一電路基板。

在一實施例中，發光裝置更包括：一保護二極體，具有一陽極端和一陰極端，分別電性連接至電源供應電路和發光二極體之第一個發光二極體的陽極端。

綜上所述，本創作之發光裝置及發光驅動電路，係依據系統電流的大小，而決定是否從工作電源抽取補充電流，以主動調節系統電流。因此，本創作至少具有下列優點：一、由於本創作可以調節系統電流，因而避免發光二極體於調光時所產生閃爍的現象，因此本創作可以適用於具有三端雙向交流元件的發光裝置上；二、由於發光驅動電路與電源供應電路位於不同的電路基板上，並且發光驅動電路的基板上因為配置有用來調節發光單元的散熱模組，因此發光驅動電路也可以避免因為過熱(當上述的開關單元導通時，由於電流量大，因此整顆積體電路可能會過熱)而損毀；三、由於上述的開關單元和比較器等皆設置在積體電路之中，因此可共用積體電路內部的保護電路，不但可以保護發光驅動電路，並且也可降低電路設計成本。

1‧‧‧發光裝置

11‧‧‧工作電源

12‧‧‧電源供應電路

13‧‧‧發光驅動電路

15‧‧‧發光單元

121‧‧‧三端雙向交流元件

122‧‧‧整流器

121A‧‧‧第一陽極端

121B‧‧‧第二陽極端

122A‧‧‧第一電源端

122B‧‧‧第二電源端

122C、423‧‧‧輸出端

122D、421、422‧‧‧輸入端

132‧‧‧積體電路

21‧‧‧主系統路徑

22‧‧‧輸出電流路徑

23‧‧‧迴授電流路徑

32‧‧‧保護二極體

322‧‧‧第一電路基板

324‧‧‧第二電路基板

326‧‧‧散熱模組

33‧‧‧電容

34‧‧‧偵測電阻

41‧‧‧開關單元

42‧‧‧比較器

43‧‧‧參考電流源

44‧‧‧參考電壓源

45‧‧‧內部電阻

51、52、53‧‧‧發光二極體

N‧‧‧節點

P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧接腳

V_led ‧‧‧發光控制訊號

V_det ‧‧‧系統電流相關電壓

V-‧‧‧負電壓

V_ref ‧‧‧參考電壓

V_c ‧‧‧控制訊號

I_ref ‧‧‧參考電流

I_a ‧‧‧補充電流

I_sys ‧‧‧系統電流

圖1繪示為依照本創作之一較佳實施例的一種發光裝置之電路示意圖。

圖2繪示為圖1之積體電路的內部電路圖。

圖3繪示為依照本創作之一較佳實施例的一種發光裝置的系統配置示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本創作較佳實施例之一種發光裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1繪示為依照本創作之一較佳實施例的一種發光裝置之電路示意圖。請參照圖1，發光裝置1包括一電源供應電路12、一發光驅動電路13、和至少一發光單元15。電源供應電路12係電性連接一工作電源11，並且電性連接發光驅動電路13和發光單元15。

在本實施例中，發光單元15具有多個發光二極體，例如發光二極體51、52和53。另外，在一些實施例中，工作電源11係一交流電。

請繼續參照圖1，電源供應電路12具有一輸出端122C，係透過主系統路徑21電性連接至發光單元15。如此一來，電源供應電路12就可以從輸出端122C輸出一系統電流I_sys ，並且此系統電流I_sys 會透過主系統路徑21傳輸至並且驅動發光單元15。在本實施例中，主系統路徑21上配置一保護二極體32。其中，保護二極體32的陽極端電性連接電源供應電路12的輸出端122C，而保護二極體32的陰極端則透過主系統路徑21電性連接至發光單元15。如此一來，當系統電流過低時，保護二極體32就可以阻隔從發光單元15來的逆電流。此外，電源供應電路12還透過輸出電流路徑22和迴授電流路徑23電性連接至發光驅動電路13。特別的是，輸出電流路22徑不會經過發光單元15。

電源供應電路12包括一三端雙向交流元件121和一整流器122。三端雙向交流元件121具有一第一陽極端121A和一第二陽極端121B，其中第一陽極端121A電性連接工作電源11。另外，在本實施例中，整流器122可以利用橋式整流電路來實現。整流器122具有輸出端(也就是電源供應電路12的輸出端122C和輸入端122D)，其中輸入端122D係電性連接迴授電流路徑23。此外，整流器122還包括第一電源端122A和第 二電源端122B，係分別電性連接三端雙向交流元件121的第二陽極端121B和工作電源11。

請繼續參照圖1，發光驅動電路13包括一控制單元，例如是一積體電路132(以下稱積體電路132)。積體電路132包括接腳P1、P2、P3、P4和P5。接腳P1電性連接至輸出電流路徑22；接腳P4電性連接至發光單元15；接腳P2和P3則電性連接至節點N，並且節點N則透過迴授電流路徑23電性連接至電源供應電路12：另外接腳P5則電性連接發光單元15，以便積體電路132透過接腳P5傳送發光控制訊號V_led 給發光單元15，以控制發光單元15的狀態。

圖2繪示為圖1之積體電路132的內部電路圖。請合併參照圖1和圖2，積體電路132包括一開關單元41和一比較器42。開關單元41配置於輸出電流路徑22和迴授電流路徑23之間。在本實施例中，開關單元41可以利用MOS電晶體來實現。另外，比較器42的輸出端423電性連接開關單元41，並且比較器的輸入端421和422分別電性連接一參考電壓源44和一系統電流相關電壓V_det 。藉此，比較器42就可以將一參考電壓V_ref 和系統電流相關電壓V_det 進行比較，並且依據比較結果而輸出一控制訊號V_c 來控制開關單元41。在本實施例中，系統電流相關電壓V_det 的電位係依據系統電流I_sys 之電流值大小而決定。

此外，在本實施例中，接腳P4係實質上電性連接至接腳P2。在此，所謂的“實質上電性連接”，指的是流入接腳P4的電流也會流到接腳P2，然而在接腳P2和P4之間，還配置有其它的元件，本實施例就不再一一贅述。

更詳細地來看，積體電路132更包括一參考電流源43和一內部阻抗元件，例如內部電阻45，並且參考電流源43和內部電阻45分別電性連接至比較器42的輸入端422。

此外，發光驅動電路13除了積體電路132之外，還包括偵測電阻34和電容33。偵測電阻34係配置於接腳P2和節點N之間，而電容33的兩端則分別電性連接接腳P3和保護二極體32的陰極端。當系統電流I_sys 從發光單元15流過之後，會從接腳P4流進積體電路132，並且從接 腳P2流到偵測電阻34。當系統電流I_sys 流過偵測電阻34時，節點N會產生一負電壓V-。另一方面，積體電路132中的參考電流I_ref 流過內部電阻45時，也會產生內部電阻45的跨壓。此時，負電壓V-加上內部電阻45的跨壓就等於系統電流相關電壓V_det 。

當電源供應電路12從輸出端122C輸出系統電流I_sys 時，此系統電流I_sys 會循著主系統路徑21流至發光單元15。另外，系統電流I_sys 還會對電容33充電。當系統電流I_sys 的電流值高於一臨界值(也就是三端雙向交流元件121的最低維持電流值)時，系統電流相關電壓V_det 係一低電壓值。此時，比較器42會依據系統電流相關電壓V_det 和參考電壓V_ref 的比較結果輸出具有一第一狀態的控制訊號V_c 到開關單元41，而使得開關單元41呈現實質斷路的狀態。由於系統電流I_sys 在臨界值之上，因此三端雙向交流元件121會維持導通的狀態。

相對地，當發光單元15被調暗時，系統電流I_sys 的電流值可能會低於上述的臨界值。因此，上述的系統電流相關電壓V_det 就會是一高電壓值，並且比較器42會輸出具有第二狀態的控制訊號V_c 到開關單元41，而使得開關單元41導通。此時，接腳P1和P2之間就會實質短路，這就使得積體電路132會從工作電源11抽取補充電流I_a 。此補充電流I_a 係循著輸出電流路徑22從接腳P1流進積體電路132，並且此補充電流I_a 會與系統電流I_sys 一同從接腳P2循著迴授電流路徑23流回電源供應電路12。由於流回電源供應電路12的電流是系統電流I_sys 加上補充電流I_a ，因此流回電源供應電路12的電流仍舊會維持在臨界值之上，而使得三端雙向交流元件121持續導通。如此一來，發光單元15就不會有閃爍的現象產生。

圖3繪示為依照本創作之一較佳實施例的一種發光裝置的系統配置示意圖。請參照圖3，在較佳的實施例中，電源供應電路12係配置在第一電路基板322上，而發光驅動電路13則與發光單元15一起配置於第二電路基板324上。另外，第二電路基板324還配置有散熱模組326，例如是鋁基板的散熱片，因此發光驅動電路13不會因為過熱而損壞。

綜上所述，本創作之發光裝置及發光驅動電路，係依據系統電流的大小，而決定是否從工作電源抽取補充電流，以主動調節系統電流。 因此，本創作至少具有下列優點：一、由於本創作可以調節系統電流，因而避免發光二極體於調光時所產生閃爍的現象，因此本創作可以適用於具有三端雙向交流元件的發光裝置上；二、由於發光驅動電路與電源供應電路位於不同的電路基板上，並且發光驅動電路的基板上因為配置有用來調節發光單元的散熱模組，因此發光驅動電路也可以避免因為過熱(當上述的開關單元導通時，由於電流量大，因此整顆積體電路可能會過熱)而損毀；三、由於上述的開關單元和比較器等皆設置在積體電路之中，因此可共用積體電路內部的保護電路，不但可以保護發光驅動電路，並且也可降低電路設計成本。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧發光裝置

11‧‧‧工作電源

12‧‧‧電源供應電路

121‧‧‧三端雙向交流元件

122‧‧‧整流器

121A‧‧‧第一陽極端

121B‧‧‧第二陽極端

122A‧‧‧第一電源端

122B‧‧‧第二電源端

122C‧‧‧輸出端

122D‧‧‧輸入端

13‧‧‧發光驅動電路

132‧‧‧積體電路

15‧‧‧發光單元

21‧‧‧主系統路徑

22‧‧‧輸出電流路徑

23‧‧‧迴授電流路徑

32‧‧‧保護二極體

33‧‧‧電容

34‧‧‧偵測電阻

51、52、53‧‧‧發光二極體

N‧‧‧節點

P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧接腳

V_led ‧‧‧發光控制訊號

V-‧‧‧負電壓

I_sys ‧‧‧系統電流

Claims (13)

1. 一種發光驅動電路，適用於一發光裝置，該發光裝置具有至少一發光單元和一電源供應電路，該電源供應電路係從一輸出端送出一系統電流來驅動該發光單元，而該發光驅動電路包括：一開關單元，配置於一輸出電流路徑和一迴授電流路徑之間，該輸出電流路徑係電性連接該電源供應電路的輸出端，而該迴授電流路徑上的電流係反饋回該電源供應電路，且該輸出電流路徑不經過該發光單元；以及一比較器，電性連接該開關單元，並比較一系統電流相關電壓和一參考電壓而輸出一控制訊號來控制該開關單元，該系統電流相關電壓的電位係依據該系統電流之電流值大小而決定，其中該比較器在該系統電流的電流值小於一臨界值時會輸出具有一第一狀態的開關訊號使該開關單元實質短路，並在該系統電流的電流值大於該臨界值時輸出具有一第二狀態的開關訊號使該開關單元實質斷路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光驅動電路，其中該開關單元和該比較器係配置於一積體電路內，該積體電路具有：一第一接腳和一第二接腳，分別電性連接該輸出電流路徑和該迴授電流路徑，且該開關單元係分別電性連接該第一接腳和該第二接腳；一第三接腳，電性連接至該迴授電流路徑上的一負壓節點；以及一第四接腳，電性連接該發光單元，而流過該發光單元的該系統電流從該第四接腳流入該積體電路，並從該第二接腳流至該迴授電流路徑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光驅動電路，更包括：一偵測電阻，配置於該迴授電流路徑上，該偵測電阻具有一第一端，係電性連接該第二接腳，且該偵測電阻具有一第二端，係電性連接該負壓節點。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發光驅動電路，其中該積體電路中還包括：一參考電壓源，電性連接至該比較器的一第一輸入端，以提供該參考電壓； 一參考電流源，電性連接至該比較器的一第二輸入端，並提供一參考電流：以及一內部電阻，具有一第一端和一第二端，分別電性連接該第三接腳和該比較器的該第二輸入端，其中該參考電流流過該內部電阻，而在該比較器的該第二輸入端產生該系統電流相關電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光驅動電路，更包括：一保護二極體，具有一陽極端和一陰極端，分別電性連接至該電源供應電路和該發光單元，其中該系統電流係經過該保護二極體而流至該發光單元。
6. 一種發光裝置，包括：一電源供應電路，電性連接至一工作電源，並從一輸出端提供一系統電流；一發光單元，電性連接該電源供應電路，以接收該系統電流，並依據該系統電流而被驅動，且該系統電流通過該發光單元後會透過一迴授電流路徑反饋回該電源供應電路；一開關單元，配置於一輸出電流路徑和該迴授電流路徑之間，而該輸出電流路徑係電性連接該電源供應電路的輸出端，且該輸出電流路徑不經過該發光單元；以及一比較器，電性連接該開關單元，並比較一系統電流相關電壓和一參考電壓而輸出一控制訊號來控制該開關單元，該系統電流相關電壓的電位係依據該系統電流之電流值大小而決定，其中該比較器在該系統電流的電流值小於一臨界值時會輸出具有一第一狀態的開關訊號使該開關單元實質短路，並在該系統電流的電流值大於該臨界值時輸出具有一第二狀態的開關訊號使該開關單元實質斷路。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該電源供應電路包括：一三端雙向交流元件，具有一第一陽極和一第二陽極，該第一陽極電性連接該工作電源；以及 一整流器，具有一輸出端和一輸入端，分別電性連接該輸出電流路徑和該迴授電流路徑，且該整流器還包括一第一電源端和一第二電源端，分別電性連接該三端雙向交流元件的該第二陽極端和該工作電源，其中該臨界值係該三端雙向交流元件的最低維持電流值。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該發光單元具有多個發光二極體，各該發光二極體的陰極端電性連接至下一個發光二極體的陽極端，其中第一個發光二極體的陽極端係電性連接該電源供應電路的該輸出端，以接收該系統電流。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中該開關單元和該比較器係配置於一積體電路內，該積體電路具有：一第一接腳和一第二接腳，分別電性連接該輸出電流路徑和該迴授電流路徑，且該開關單元係分別電性連接該第一接腳和該第二接腳；以及一第三接腳，電性連接至該迴授電流路徑上的一負壓節點；以及一第四接腳，電性連接該些發光二極體之最後一個發光二極體的陰極端，以使流過該發光單元的該系統電流從該第四接腳流入該積體電路，並從該第二接腳流至該迴授電流路徑。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，更包括：一偵測電阻，配置於該迴授電流路徑上，該偵測電阻具有一第一端，係電性連接該第二接腳，且該偵測電阻具有一第二端，係電性連接該負壓節點。
11. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該積體電路中還包括：一參考電壓源，電性連接至該比較器的一第一輸入端，以提供該參考電壓；一參考電流源，電性連接至該比較器的一第二輸入端，並提供一參考電流：以及一內部電阻，具有一第一端和一第二端，分別電性連接該第三接腳和該比較器的該第二輸入端，其中該參考電流流過該內部電阻，而在該比較器的該第二輸入端產生該系統電流相關電壓。
12. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，更包括：一第一電路基板，而該發光單元和該積體電路皆配置於該第一電路基板；一第二電路基板，電性連接該第一電路基板，且該電源供應電路配置於該第二電路基板；以及一散熱模組，配置於該第一電路基板。
13. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，更包括：一保護二極體，具有一陽極端和一陰極端，分別電性連接至該調光器的該輸出端和該些發光二極體之第一個發光二極體的陽極端。