CN201854475U - 发光二极管驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于具有高功率因数的发光二极管驱动装置包含第一整流电路、切换电路、变压器、第二整流电路及二极管，以同时驱动固态风扇及发光二极管模组。该第一整流电路耦接于该调光电路。该切换电路耦接于该第一整流电路。该变压器，包含：一次侧，耦接于该切换电路；第一二次侧；以及第二二次侧。该第二整流电路耦接于该变压器的该第一二次侧。该二极管耦接于该变压器的该第二二次侧。本实用新型发光二极管驱动装置根据发光二极管模组的亮度相对所产生的热能来对应调整固态风扇产生的风速。发光二极管驱动装置不需输入电容来提供稳定的直流电源，故可避免输入电容所造成的突波电流，进而实现高功率因数。

Description

发光二极管驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管驱动装置，尤指一种具高功率因数，并可同时驱动固态风扇及发光二极管模组的发光二极管驱动装置。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)具有省电、寿命长、反应速度快的优点，再加上其体积小、耐震动、适合量产的特性，故已逐渐地取代钨丝灯、荧光灯等传统光源，成为主要的照明设备。由于发光二极管的应用越来越广泛，如何设计稳定及高效率的发光二极管驱动电路亦为一重要课题。

通常发光二极管的驱动方式是直接使用低电压的直流电源，但若使用交流电源如家用插座所提供的市电，则需要经过电力转换电路才能使发光二极管正常运作。目前广泛应用的发光二极管驱动电路之一为交换式电源供应器(Switching Mode Power Supply，SMPS)。一般而言，交换式电源供应器的输入端使用桥式整流和大电容量的输入电容。由于该输入电容仅在输入电源的电压接近输入电源的峰值电压或大于该输入电容的电压时才会被充电，因此该输入电容可被充电的时间非常短暂。也就是说，在该输入电容可被充电的短暂时间内，输入电源必须相对应地提供脉冲电流以充饱该输入电容，造成巨大突波电流(inrush current)，故导致交换式电源供应器的电源功率因数降低，造成不必要的电能浪费。

另一方面，由于发光二极管为电流驱动元件，其亮度和输入功率大约成正比关系。发光二极管发光时所产生的热能对发光二极管的发光效率及寿命有直接影响。发光二极管的发光效率会随着使用时间及次数而降低，而过高的接面温度则会造成发光二极管的发光效率加速衰减，并降低发光二极管的使用寿命。尤其是随着输入功率的增加，虽可提升发光二极管的亮度，其产生的热能亦急遽增加。若发光二极管产生的热能无法有效散出，将会严重降低发光二极管的发光效率及使用寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种发光二极管驱动装置，其藉由调光电路进行调光，该驱动装置包含第一整流电路、切换电路、变压器、第二整流电路及二极管。该用来转换该调光电路输出的交流电源以输出高电位直流电源的第一整流电路，耦接于该调光电路。该用来切换该高电位直流电源以产生高电位交流电源的切换电路，耦接于该第一整流电路。该变压器，包含：用来接收该高电位交流电源的一次侧，耦接于该切换电路；用以根据该变压器的该一次侧的高电位交流电源产生超高电位交流电源的第一二次侧；以及用以根据该变压器的该一次侧的高电位交流电源产生低电位交流电源的第二二次侧。用来将该超高电位交流电源转换为超高电位直流电源，以将该超高电位直流电源供应至固态风扇的第二整流电路，耦接于该变压器的该第一二次侧。该用来将该低电位交流电源转换为低电位直流电源，以将该低电位直流电源供应至发光二极管模组的二极管，耦接于该变压器的该第二二次侧。

根据所述的发光二极管驱动装置，该发光二极管驱动装置还包含：用以将该发光二极管模组的电流资讯回授至该切换电路的回授电路，耦接于该切换电路及该发光二极管模组之间。

根据所述的发光二极管驱动装置，该发光二极管驱动装置还包含用来监视该调光电路流向该第一整流电路的电流的监视单元，耦接于该第一整流电路；以及用来当该监视单元监视到该调光电路流向该第一整流电路的电流小于第一预定值时，降低该驱动装置的阻抗的电流维持电路，耦接于该监视单元。

根据所述的发光二极管驱动装置，该变压器为反驰式变压器。

根据所述的发光二极管驱动装置，该调光电路为双向硅控整流器。

根据所述的发光二极管驱动装置，该发光二极管驱动装置还包含：用以消除该调光电路输出的交流电源的电磁干扰的滤波器，耦接于该调光电路与该第一整流电路之间。

根据所述的发光二极管驱动装置，该第一整流电路为桥式整流电路。

根据所述的发光二极管驱动装置，该切换电路为半桥切换电路。

本实用新型的发光二极管驱动装置可同时驱动固态风扇及发光二极管模组，并根据发光二极管模组所产生的热能来对应调整固态风扇产生的风速，故可有效将发光二极管模组散热并避免消耗不必要的电能。本实用新型的发光二极管驱动装置不需要输入电容来提供稳定的直流电源，并可避免输入电容所造成的突波电流。因此本实用新型的发光二极管驱动装置具有高功率因数，可减少不必要的电能消耗。另外，当利用调光电路来控制发光二极管模组所发出的光线明暗时，本实用新型的发光二极管驱动装置可侦测调光电路所接收的电流是否小于调光电路所需的维持电流，并在调光电路所接收的电流小于其所需的维持电流时，对调光电路进行电流补偿的动作，以确保调光电路的正常运作。

于本实用新型的优点与精神可以由以下的附图说明及具体实施方式详述得到进一步的了解。

附图说明

图1为本实用新型的发光二极管驱动装置的一实施例的方块功能图。

图2为本实用新型图1的发光二极管驱动装置运作时不同元件所产生的波形图。

图3为本实用新型的发光二极管驱动装置的另一实施例的方块功能图。

具体实施方式

请参考图1。图1为本实用新型的发光二极管驱动装置100的一实施例的方块功能图。如图1所示，调光电路500藉由发光二极管驱动装置100驱动发光二极管模组700，换言之，调光电路500经由发光二极管驱动装置100调整发光二极管模组700以控制发光二极管模组700所发出的光线的明暗。发光二极管驱动装置100包含第一整流电路102、切换电路104、变压器106、第二整流电路108及二极管110。第一整流电路102耦接于调光电路500，用来转换调光电路500所输出的交流电源P_AC以输出高电位直流电源P_{DC_H}。切换电路104耦接于第一整流电路102，用来切换高电位直流电源P_{DC_H}，以产生高电位交流电源P_{AC_H}。变压器106耦接于切换电路104。变压器106包含一次侧106a、第一二次侧106b1及第二二次侧106b2。变压器106的一次侧106a耦接于切换电路104，用来接收高电位交流电源P_{AC_H}；变压器106的第一二次侧106b1根据一次侧106a的高电位交流电源P_{AC_H}产生超高电位交流电源P_{AC_UH}；变压器106的第二二次侧106b2根据一次侧106a的高电位交流电源P_{AC_H}产生低电位交流电源P_{AC_L}。第二整流电路108耦接于变压器106的第一二次侧106b1，用来将超高电位交流电源P_{AC_UH}转换为超高电位直流电源P_{DC_UH}，并将超高电位直流电源P_{DC_UH}供应至固态风扇600。二极管110耦接于变压器106的第二二次侧106b2，用来将低电位交流电源P_{AC_L}转换为低电位直流电源P_{DC_L}，以将低电位直流电源P_{DC_L}供应至发光二极管模组700。

于本实用新型的一实施例中，调光电路500可包含双向硅控整流器(TRIAC)，切换电路104可包含半桥(half bridge)切换电路、全桥(full bridge)切换电路或反驰式(flyback)切换电路，变压器106可包含反驰式变压器，第一整流电路102可包含桥式整流电路。第二整流电路108可包含兼具整流及滤波功能的倍压器(voltage multiplier)；倍压器能将输出的电压提高至输入的峰值电压的倍数。举例来说，第二整流电路108可为二倍压器、三倍压器、或者是四倍压器等，但不以此为限，举凡任何能把变压器106的输出的电压(如超高电位交流电源P_{AC_UH}的电压)提升至其输入的峰值电压(如高电位交流电源P_{AC_H}的峰值电压)的某一倍数的电路皆可用以实施第二整流电路108。

请参考图2。图2为本实用新型的发光二极管驱动装置100运作时不同元件所产生的波形图。发光二极管驱动装置100经由调光电路500接收交流电源P_s(如家用插头所提供的市电)，而调光电路500可改变输入至发光二极管驱动装置100的交流电源P_s的导通角(fire angle)，以产生交流电源P_AC至第一整流电路102。第一整流电路102将交流电源P_AC的波形转为同一极性，以输出高电位直流电源P_{DC_H}至切换电路104。切换电路104透过对高电位直流电源P_{DC_H}重复进行正向与反向之间的开/关切换(switching)动作，以输出高频的高电位交流电源P_{AC_H}至变压器106的一次侧106a。切换电路104进行开/关动作的切换频率为预设，举例来说，切换频率可为1kHz。变压器106经由其第一二次侧106b1将一次侧106a的高频的高电位交流电源P_{AC_H}升压为高频的超高电位交流电源P_{AC_UH}，同时经由其第二二次侧106b2将一次侧106a的高频的高电位交流电源P_AC降压为高频的低电位交流电源P_{AC_L}。第二整流电路108将超高电位交流电源P_{AC_UH}转换为超高电位直流电源P_{DC_UH}，并供应至固态风扇600。二极管110将低电位交流电源P_{AC_L}转换为低电位直流电源P_{DC_L}，并供应至发光二极管模组700。

本实用新型的发光二极管驱动装置100藉由变压器106同时驱动固态风扇600及发光二极管模组700。固态风扇600用来帮助发光二极管模组700散热。固态风扇600具有省电、安静、体积小等多项特色。另外，固态风扇600并无可动的元件，因此固态风扇600易于维护。由于变压器106同时提供发光二极管模组700及固态风扇600的电源，因此调光电路500经由发光二极管驱动装置100调整发光二极管模组700的亮度时，固态风扇600产生的风速亦随之调整。举例来说，当调光电路500经由发光二极管驱动装置100调整发光二极管模组700的亮度发亮时，发光二极管模组700产生较多热能，固态风扇600产生的风速对应增加；当调光电路500经由发光二极管驱动装置100调整发光二极管模组700的亮度变暗时，发光二极管模组700产生较少热能，固态风扇600产生的风速对应减弱。如此，固态风扇600产生的风速及发光二极管模组700的亮度对应产生的热能约可成正比关系，可避免发光二极管模组700发亮产生较多热能时固态风扇600产生的风速不足，或发光二极管模组700变暗产生较少热能时固态风扇600产生的风速过大等情况，亦即本实用新型的发光二极管驱动装置100可根据发光二极管模组700产生的热能来对应调整固态风扇600产生的风速，有效将发光二极管模组700散热以提升其发光效率及使用寿命，并可避免消耗不必要的电能。

当调光电路500所接收的电流小于调光电路500所需的维持电流(holdingcurrent)时，调光电路500无法正常运作，因此，本实用新型的发光二极管驱动装置100亦可提供电流补偿机制，以确保调光电路500的运作。如图1所示，发光二极管驱动装置100另包含监视单元121及电流维持电路122。监视单元121耦接于第一整流电路102，用来监视调光电路500流向第一整流电路102的电流。电流维持电路122，耦接于监视单元121，用来当监视单元121监视到调光电路500流向第一整流电路102的电流小于预定值(如小于调光电路500所需的维持电流)时，对调光电路500进行电流补偿。于本实用新型的一实施例中，当流向第一整流电路102的电流大于或等于调光电路500所需的维持电流时，监视单元121控制电流维持电路122为关闭状态；当监视单元121监视到调光电路500流向第一整流电路102的电流小于调光电路500所需的维持电流时，监视单元121控制电流维持电路122为导通状态。当电流维持电路122为关闭时，电流维持电路122是不会对发光二极管驱动装置100有任何影响或作用。当电流维持电路122为导通时，电流维持电路122实质上与第一整流电路102产生并联关系，故发光二极管驱动装置100的阻抗下降，也就是说，电流维持电路122导通时的发光二极管驱动装置100的阻抗会小于电流维持电路122关闭时的发光二极管驱动装置100的阻抗。根据欧姆定理(Ohm’s Law)，当电压为固定时，电阻变小则导致电流会变大；因此，当电流维持电路122为导通时，发光二极管驱动装置100的阻抗下降而高电位直流电源PDC_H对应增加，以使调光电路500维持在正常开启/运作的状态。

请参考图3。图3为本实用新型的发光二极管驱动装置200的另一实施例的方块功能图。发光二极管驱动装置200相似于发光二极管驱动装置100，不同的是，发光二极管驱动装置200另包含滤波器202及回授电路204。发光二极管驱动装置200的其它元件及运作方式相似于发光二极管驱动装置100，于此不赘述。滤波器202可为电磁干扰(Electromagnetic Disturbance，EMI)滤波器，且耦接于调光电路500与第一整流电路102之间，用以消除调光电路500输出的交流电源P-AC的电磁干扰。回授电路204耦接于切换电路104及发光二极管模组700之间，用以将发光二极管模组700的电流资讯回授至切换电路104，使发光二极管驱动装置200能对应地控制发光二极管模组700的电流。举例来说，当发光二极管模组700老化时其阻抗变小，故流至发光二极管模组700的电流对应增加，因而加速发光二极管模组700的老化速度。在这种情况下，回授电路202可将发光二极管模组700的电流资讯回授至切换电路104，以使发光二极管驱动装置200对应控制发光二极管模组700的电流使其不至增加，以减缓发光二极管模组700的老化速度。

综上所述，本实用新型的发光二极管驱动装置可同时驱动固态风扇及发光二极管模组，并根据发光二极管模组所产生的热能来对应调整固态风扇产生的风速，故可有效将发光二极管模组散热并避免消耗不必要的电能。本实用新型的发光二极管驱动装置不需要输入电容来提供稳定的直流电源，并可避免输入电容所造成的突波电流。因此本实用新型的发光二极管驱动装置具有高功率因数，可减少不必要的电能消耗。另外，当利用调光电路来控制发光二极管模组所发出的光线明暗时，本实用新型的发光二极管驱动装置可侦测调光电路所接收的电流是否小于调光电路所需的维持电流，并在调光电路所接收的电流小于其所需的维持电流时，对调光电路进行电流补偿的动作，以确保调光电路的正常运作。

根据以上具体实施方式的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施方式来对本实用新型加以限制。

Claims (8)

1.一种发光二极管驱动装置，其藉由调光电路进行调光，其特征在于该驱动装置包含：

用来转换该调光电路输出的交流电源以输出高电位直流电源的第一整流电路，耦接于该调光电路；

用来切换该高电位直流电源以产生高电位交流电源的切换电路，耦接于该第一整流电路；

变压器，包含：

用来接收该高电位交流电源的一次侧，耦接于该切换电路；

用以根据该变压器的该一次侧的高电位交流电源产生超高电位交流电源的第一二次侧；以及

用以根据该变压器的该一次侧的高电位交流电源产生低电位交流电源的第二二次侧；

用来将该超高电位交流电源转换为超高电位直流电源，以将该超高电位直流电源供应至固态风扇的第二整流电路，耦接于该变压器的该第一二次侧；以及

用来将该低电位交流电源转换为低电位直流电源，以将该低电位直流电源供应至发光二极管模组的二极管，耦接于该变压器的该第二二次侧。

2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该发光二极管驱动装置还包含：用以将该发光二极管模组的电流资讯回授至该切换电路的回授电路，耦接于该切换电路及该发光二极管模组之间。

3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于：该发光二极管驱动装置还包含

用来监视该调光电路流向该第一整流电路的电流的监视单元，耦接于该第一整流电路；以及

用来当该监视单元监视到该调光电路流向该第一整流电路的电流小于第一预定值时，降低该驱动装置的阻抗的电流维持电路，耦接于该监视单元。

4.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于：该变压器为反驰式变压器。

5.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于：该调光电路为双向硅控整流器。

6.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该发光二极管驱动装置还包含：用以消除该调光电路输出的交流电源的电磁干扰的滤波器，耦接于该调光电路与该第一整流电路之间。

7.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于：该第一整流电路为桥式整流电路。

8.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于：该切换电路为半桥切换电路。

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