发光二极体驱动装置

摘要

本发明公开一种发光二极体驱动装置，藉由调光电路对发光二极体模组调光。该发光二极体驱动装置包含整流电路、变压电路、第一控制电路以及稳定电路。当整流电路输出的电压小于特定值时，稳定电路非致能第一控制电路；当整流电路的电压大于或等于该特定值时，稳定电路致能第一控制电路。第一控制电路致能时根据整流电路的输出来调整变压电路的输出以驱动发光二极体模组。稳定电路仅在整流电路输出的电压足以同时持续驱动第一控制电路及发光二极体模组时致能第一控制电路。如此，可避免因发光二极体模组在低导通角时因调光电路或控制电路的维持电流不足而导致闪烁的情况。

权利要求

1.一种发光二极体驱动装置，其藉由调光电路进行调光，其特征在于该发光二极体驱动装置包含：整流电路，耦接于该调光电路及交流电源，该整流电路根据该交流电源所提供的交流电压以产生高压直流电源；

变压电路，耦接于该整流电路，将该高压直流电源转换为低压直流电源，该低压直流电源用以驱动发光二极体模组；

第一控制电路，耦接于该变压电路，该第一控制电路根据该整流电路的输出来调整该变压电路的输出；以及稳定电路，具有侦测电路及第二控制电路，该侦测电路耦接该整流电路，该第二控制电路耦接该第一控制电路，该第二控制电路可选择性地致能或非致能该第一控制电路；

当该整流电路输出的电压小于特定值时，该第二控制电路非致能该第一控制电路，当该整流电路输出的电压大于或等于特定值时，该第二控制电路致能该第一控制电路。

2.如权利要求1所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该第二控制电路包含第一开关，该第一开关与该第一控制电路共同耦接一端点，该端点耦接该整流电路，并具有一特定电压，当整流电路输出的电压小于特定值时，该第一开关导通，使该端点接地，用以非致能该第一控制电路。

3.如权利要求2所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该稳定电路更包括：稳定电路的第一端，耦接于该整流电路及该变压电路，以接收该高压直流电源；以及第二开关，耦接该侦测电路及该第一开关；

其中该侦测电路耦接于该稳定电路的第一端，用以将该高压直流电源分压；

其中当第一开关导通时，该第二开关关闭，当第一开关关闭时，该第二开关导通。

4.如权利要求3所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该稳定电路更包括：二极体，包含耦接于该端点的阳极，以及阴极；

第一电阻，包含耦接于该二极体之阳极的第一端，以及耦接于该第一开关之第一端的第二端；

第二电阻，包含耦接于该二极体之阴极的第一端，以及耦接于该第二开关之第一端的第二端；以及电容，包含耦接于该第二电阻之第一端的第一端，以及耦接于接地端的第二端；

其中该第二电阻的阻值大于该第一电阻。

5.如权利要求3所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该侦测电路包含二个串联的齐纳二极体，该二个齐纳二极体相互耦接的端点耦接于该第二开关的控制端，该二个齐纳二极体的其中之一的阴极耦接于该稳定电路的第一端，该二个齐纳二极体的其中另一的阳极耦接于接地端。

6.如权利要求5所述的发光二极体驱动装置，其特征在于更包括：二极体，该二极体包含阳极以及阴极，该阳极耦接于该端点，该阴极耦接于该变压电路，该二极体用来防止电流回流至该整流电路。

7.如权利要求6所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该端点耦接于该二极体的阳极，而该稳定电路的第一端耦接于该二极体的阴极。

8.如权利要求1所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该调光电路为双向交流触发三极体。

9.如权利要求1所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该第一控制电路为脉波宽度调变电路或变频调变电路。

10.如权利要求1所述的发光二极体驱动装置，其特征在于该变压电路为降压器。

说明书

发光二极体驱动装置

技术领域

[0001] 本发明有关于一种发光二极体驱动装置，更明确地说，有关于一种包含稳定电路的发光二极体驱动装置，以避免因发光二极体模组在低导通角时因维持电流不足，而导致闪烁情况。

背景技术

[0002] 于先前技术中，当使用交流电源来作为发光负载的电源时，发光驱动电路通常需要透过调光电路来调整发光负载发光的亮度。发光负载，举例来说，可为包含复数个串接的发光二极体(Light Emitting Diode，LED)的发光二极体模组。

[0003] 在调光电路的设计中，皆会设置双向交流触发三极体(TRIAC)。请参考图1，图1为说明一双向交流触发三极体的电流-电压特性的示意图。在图1中，Id代表双向交流触发三极体的电流、Vd代表双向交流触发三极体的电压。因此，由图1可看出，双向交流触发三极体的特性是在于导通之后需要持续被供给一维持电流(holding current)以维持该双向交流触发三极体的状态。换句话说，调光电路需要持续被供给维持电流，以维持运作。

[0004] 一般来说，调光电路是设计给传统白炽灯使用。相较于传统白炽灯，发光二极体本身具备V-I特性曲线的特性，顺偏方向和一般二极体相似，至膝点以前即使输入电压亦无电流流动。一旦输入电压超越膝点，发光二极体呈欧姆的导通特性。利用调光电路来调整发光负载发光的亮度时，会因为发光负载的负载线(load line)在低导通角时超过发光二极体的膝点电压而造成调光电路的维持电流不足，产生闪烁情况。

发明内容

[0005] 针对上述技术问题，本发明揭露一种发光二极体驱动装置，其藉由调光电路进行调光。该发光二极体驱动装置包含整流电路、变压电路、第一控制电路以及稳定电路。该整流电路耦接于该调光电路及交流电源。该整流电路根据该交流电源所提供的电压以产生高压直流电源。该变压电路耦接于该整流电路，以将该高压直流电源转换为低压直流电源。该低压直流电源用以驱动发光二极体模组。该第一控制电路耦接于该变压电路。该第一控制电路根据该整流电路的输出来调整该变压电路的输出。该稳定电路具有侦测电路及第二控制电路。该侦测电路耦接该整流电路。该第二控制电路耦接该第一控制电路，该第二控制电路可选择性地致能或非致能该第一控制电路。当该整流电路输出的高压直流电源小于特定值时，该第二控制电路非致能该第一控制电路，当该整流电路输出的电压大于或等于特定值时，该第二控制电路致能该第一控制电路。

[0006] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，第二控制电路包含第一开关，第一开关与第一控制电路共同耦接一端点，该端点耦接整流电路，并具有一特定电压，当整流电路输出的电压小于特定值时，第一开关导通，使该端点接地，用以非致能第一控制电路。进一步地，稳定电路更包括第一端以及第二开关。稳定电路的第一端，耦接于整流电路及变压电路，以接收高压直流电源。第二开关耦接侦测电路及第一开关。其中侦测电路耦接于稳定电路的第一端，用以将高压直流电源分压。当第一开关导通时，第二开关关闭，当第一开关关闭时，第二开关导通。

[0007] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，稳定电路更包括二极体、第一电阻、第二电阻以及电容。二极体包含耦接于该端点的阳极，以及阴极。第一电阻包含耦接于二极体之阳极的第一端，以及耦接于第一开关之第一端的第二端。第二电阻包含耦接于二极体之阴极的第一端，以及耦接于该第二开关之第一端的第二端。电容包含耦接于第二电阻之第一端的第一端，以及耦接于接地端的第二端。其中第二电阻的阻值大于第一电阻。

[0008] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，侦测电路包含二个串联的齐纳二极体，该二个齐纳二极体相互耦接的端点耦接于第二开关的控制端，该二个齐纳二极体的其中之一的阴极耦接于该稳定电路的第一端，该二个齐纳二极体的其中另一的阳极耦接于接地端。进一步地，发光二极体驱动装置更包括二极体，该二极体包含阳极以及阴极，阳极耦接于该端点，阴极耦接于变压电路，该二极体用来防止电流回流至整流电路。

[0009] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，该端点耦接于二极体的阳极，而稳定电路的第一端耦接于二极体的阴极。

[0010] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，调光电路为双向交流触发三极体(TRIAC)。

[0011] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，第一控制电路为脉波宽度调变电路或变频调变电路。

[0012] 根据本发明所述的发光二极体驱动装置，变压电路为降压器。

[0013] 本发明的稳定电路仅在整流电路输出的电压足以同时持续驱动第一控制电路及发光二极体模组时致能第一控制电路，可因此避免发光二极体模组在低导通角时因维持电流不足而产生的闪烁情况。

附图说明

[0014] 图1为说明一双向交流触发三极体的电流-电压特性的示意图。

[0015] 图2为说明本发明的发光二极体驱动装置的一实施例的示意图。

[0016] 图3为说明本发明的发光二极体驱动装置的另一实施例的示意图。

具体实施方式

[0017] 为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

[0018] 请参考图2。图2为说明本发明的发光二极体驱动装置200的一实施例的示意图。如图2所示，交流电源110包含二输出端O1与O2，以输出交流电压Vac。发光二极体驱动装置200藉由调光电路130进行调光。发光二极体驱动装置200透过调光电路130，接收交流电源110所提供的交流电压Vac，以驱动发光二极体模组600。举例来说，交流电源110提供交流电压Vac给调光电路130；调光电路130调整交流电压Vac输入至发光二极体驱动装置200的平均电压值，以据以调整发光二极体模组600的亮度。调光电路130包含双向交流触发三极体(TRIAC)，调光电路130的结构与工作原理为业界所习知的技术，于此不赘述。发光二极体模组600可由复数个串接的发光二极体所实现。

[0019] 发光二极体驱动装置200包含整流电路206、变压电路208、第一控制电路210以及稳定电路212。

[0020] 整流电路206用来整流交流电源110所提供的交流电压Vac，以产生高压直流电源Vdc_h。整流电路206包含输入端I1与I2，以及输出端O3与O4。整流电路206的输入端I1与I2分别耦接于调光电路130及交流电源110，以接收交流电源110所提供的交流电压Vac。整流电路206的输出端O3产生高压直流电源Vdc_h，而输出端O4耦接于接地端。整流电路206的结构与工作原理为业界所习知的技术，在图2中，以二极体D1、D2、D3与D4所实施的全桥式整流电路(full bridge rectifying circuit)仅为整流电路206的一实施例，并非限定本发明的保护范围，且本发明中的整流电路206也不限定为全桥式整流电路。

[0021] 变压电路208耦接于整流电路206与发光二极体模组600之间，用来将高压直流电源Vdc_h转换为较适合发光二极体模组600所使用的范围。举例来说，变压电路208可为降压电路或升压电路，而变压电路208与第一控制电路210构成定电流电路。于本实施例中，变压电路208将高压直流电源Vdc_h转换为低压直流电源Vdc_l至发光二极体模组600，以驱动发光二极体模组600。

[0022] 发光二极体驱动装置200另包含二极体Da，耦接于整流电路206及变压电路208之间，用来防止电流回流至第一控制电路210。二极体Da的阳极耦接于第一控制电路210，而二极体Da的阴极耦接于变压电路208。于本实施例中，二极体Da的阴极另耦接于滤波电容Ce的第一端，而滤波电容Ce的第二端耦接于接地端。

[0023] 第一控制电路210耦接于二极体Da的阳极以及变压电路208。第一控制电路210根据整流电路206输出的高压直流电源Vdc_h来调整变压电路208的输出，并据以驱动发光二极体模组600发光。于本实施例中，第一控制电路210包含脉波宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)电路或变频调变电路，但不限于此；当第一控制电路210为脉波宽度调变电路时，整流电路206输出的电压增加时，第一控制电路210的工作周期(duty cycle)对应增加。举例来说，第一控制电路210可包含型号NS LM3445的商用集成电路。当第一控制电路210为变频调变调变电路时，整流电路206输出的电压增加时，第一控制电路210的频率降低。

[0024] 稳定电路212的第一端E1耦接于二极体Da的阴极，以接收高压直流电源Vdc_h。稳定电路212包含侦测电路212a以及第二控制电路212b。第二控制电路212b耦接于第一控制电路210，用以选择性地致能或非致能第一控制电路210。第二控制电路212b包含第一开关SW1，第一开关SW1与第一控制电路210共同耦接于端点P，而端点P具有特定电压。

[0025] 稳定电路212另包含第二开关SW2、二极体Db、第一电阻R1、第二电阻R2、电容C及二分压电阻R3、R4。第一开关SW1及第二开关SW2可由N型金氧半场效电晶体(N-type Metal Oxide Semiconductor，NMOS)所实现，举例来说，第一开关SW1及第二开关SW2的控制端即为N型金氧半场效电晶体的闸极。稳定电路212中各元件的耦接关如图2所示；二极体Db的阳极耦接于端点P。第一电阻R1的第一端耦接于二极体Db的阳极，而第一电阻R1的第二端耦接于第一开关SW1的第一端。第二电阻R2的第一端耦接于二极体Db的阴极，而第二电阻R2的第二端耦接于第二开关SW2的第一端以及第一开关SW1的控制端。电容C的第一端耦接于第二电阻R2的第一端，而电容C的第二端耦接于接地端。第一开关SW1及第二开关SW2的第二端接耦接于接地端。于本实施例中，第二电阻R2具有高阻值(例如12x103欧姆)，第二电阻R2仅作驱动第一开关SW1用，且第二电阻R2的阻值大于第一电阻R1的阻值，第一电阻R1可将端点P电位接地。

[0026] 侦测电路212a耦接于整流电路206；更明确的说，侦测电路212a经由稳定电路212的第一端E1耦接于二极体Da的阴极，以接收高压直流电源Vdc_h。侦测电路包含二串联的齐纳二极体(zener diodes)Z1、Z2，齐纳二极体Z1、Z2相互耦接的端点耦接于第二开关SW2的控制端(闸极)。于本实施例中，当整流电路206所输出的电压大于或等于特定值Vb时，侦测电路212a的齐纳二极体Z1、Z2崩溃，以对整流电路206所输出的电压即高压直流电源Vdc_h进行分压并导通第二开关SW2。

[0027] 本发明的稳定电路212的精神在以确保整流电路206所输出的电压足以让第一控制电路210具有足够维持电流，并能同时持续驱动发光二极体模组600的情况下，致能第一控制电路210以调整变压电路208的输出。以下将说明本发明的稳定电路212的工作原理。

[0028] 当整流电路206所输出的电压小于特定值Vb时，也就是未达侦测电路212a的齐纳二极体Z1、Z2的崩溃电压时，侦测电路212a并不会对整流电路206所输出的高压直流电源Vdc_h进行分压，第二开关SW2并未导通。整流电路206所输出的电压经由端点P及二极体Db对电容C充能，且整流电路206所输出的电压同时经由端点P、二极体Db及第二电阻R2传输至第一开关SW1的控制端，以导通第一开关SW1。由于第二电阻R2的阻值大于第一电阻R1的阻值，因此第一开关SW1导通后，整流电路206所输出的电流并不会流经第二电阻R2，而是经由第一开关SW1流至接地端。另外，当第一开关SW1导通后，整流电路206所输出的电压不再经由第二电阻R2导通第一开关SW1，此时已充能的电容C由于二极体Db的阻隔使电流不会流向第一电阻R1的路径，因此第一开关SW1会持续导通。换言之，当整流电路206所输出的电压小于特定值Vb时，第一开关SW1导通而第二开关SW2关闭，整流电路206输出的电经由端点P、第一电阻R1及第一开关SW1流至接地端，因此端点P的电位接地，第一控制电路210并不会被致能。

[0029] 当整流电路206所输出的电压等于或大于特定值Vb时，侦测电路212a的齐纳二极体Z1、Z2对整流电路206所输出的高压直流电源Vdc_h进行分压，并据以导通第二开关SW2。当第二开关SW2导通时，所有流经第二电阻R2的电流皆会经由第二开关SW2流至接地端，因此第一开关SW1并不会被致能。换言之，当整流电路206所输出的电压等于或大于特定值Vb时，第二开关SW2导通而第一开关SW1关闭，整流电路206所输出的电流经由端点P传输至第一控制电路210，以致能第一控制电路210。如此，第一控制电路210致能后根据整流电路206的输出来调整变压电路208的输出，以驱动发光二极体模组600。

[0030] 如此，若整流电路206所输出的电压并不足以同时持续驱动第一控制电路210及发光二极体模组600，也就是整流电路206所输出的电压小于特定值Vb时，就算整流电路206输出的电压足以驱动第一控制电路210或发光二极体模组600，稳定电路212并不会致能第一控制电路210。只有在整流电路206所输出的电压足以同时持续驱动第一控制电路
210及发光二极体模组600时，也就是整流电路206所输出的电压大于或等于特定值Vb时，稳定电路212才致能第一控制电路210。

[0031] 请参考图3，图3为说明本发明的发光二极体驱动装置300的一实施例的示意图。发光二极体驱动装置300相似于图2的发光二极体驱动装置200，不同的是，发光二极体驱动装置300另包含滤波电路204，耦接于调光电路130及整流电路206之间，用以消除调光电路130输出的交流电压Vac的电磁干扰。如图3所示，滤波电路204包含第一电容Ca及第二电容Cb。第一电容Ca的第一、第二端分别耦接于第二电容Cb的第一、第二端。第一电容Ca及第二电容Cb的第一端耦接于调光电路130及整流电路206的输入端I1，而第一电容Ca及第二电容Cb的第二端耦接于交流电源110的输出端O2以及整流电路206的输入端I2。滤波电路204的结构与工作原理为业界所熟悉的技术，在图3中，以第一电容Ca及第二电容Cb所实施的滤波电路204仅为一实施例，并非限定本发明的保护范围。

[0032] 综上所述，藉由本发明所提供的发光驱动电路的稳定电路，可根据整流电路输出的电压，选择性地致能或非致能第一控制电路，以驱动发光二极体模组。本发明的稳定电路仅在整流电路输出的电压足以同时持续驱动第一控制电路及发光二极体模组时致能第一控制电路。如此，可避免因发光二极体模组在低导通角时因调光电路或控制电路的维持电流不足，而产生的闪烁情况。

[0033] 本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。