TWI387395B - Light emitting diode drive architecture - Google Patents

Description

發光二極體驅動架構

一種發光二極體驅動架構，係一變壓單元配合一推挽式驅動電路產生驅動電力，進而驅動一發光二極體群之電路架構。

發光二極體具有發光效率高、壽命長、體積小以及耗電量小等許多優點，在研發多種不同顏色之發光二極體後大量的替代現有的光源，而普遍使用在各類照明、顯示技術上，並且成為許多半導體廠極力發展之重點；而發光二極體在電路特性上類似一般的二極體，同樣可分為電流可輕易通過之正向偏壓以及幾乎沒有電流通過之反向偏壓，而只有正向偏壓時可令發光二極體射出光線，因此以交流電僅能利用電流之正半週讓發光二極體工作，且一般發光二極體額定的反向擊穿電壓值一般比較低，交流電之負半週極易擊穿該發光二極體造成永久性的損壞，因而需要特殊之驅動電路對發光二極體供電，且較佳的方式是定電流驅動發光二極體；而基本的驅動電路如中華民國專利證書第M298538號之「發光二極體車燈控制裝置」，該先前創作中提供一升壓整流電路、一驅動IC以及具有複數發光二極體之一燈串，該升壓整流電路受該驅動IC控制，而決定導通至該燈串之電流大小，然而該創作中揭露之燈串為複數同一方向之串聯發光二極體，並利用一驅動IC提供控制脈波令該升壓整流電路執行切換式之升壓，該升壓整流電路所提供之電流為具有波動之電流，使電流具有較高點與較低點，因而電流在到達較高點之前會產生一段不足使發光二極體導通之臨界導通時間，再者該驅動電路亦需另一電路產生驅動所需之定電壓，又該驅動IC使成本提升，因此該創作所具有的問題有成本高且驅動效果有待加強的缺失；另一同類型之創作為中華民國專利證書第I273536號之「光源電路、變壓器電路、發光面板以及平衡電流方法」，其中該創作之圖式中可見該創作透過一平衡變壓器電路中之多組平衡變壓器提供多個平衡之交流電力，並經過全波整流電路將該交流電力轉換為波動之直流電力以驅動多組發光二極體串，然而此創作中因利用全波整流以及利用至少一個變壓器而具有「非定電流」以及「成本較高」之缺點；綜上所述，驅動 發光二極體之電路仍須改善「非定電流(波動電流)」以及「成本高」之缺失。

有鑑於上述習知仍具有不同之缺失，本案之目的在於提供一種利用較少元件達到成本較低且具有定電流工作特性之發光二極體驅動電路。

本發明為一種發光二極體驅動架構，係取得一輸入電力而轉換為定電流之驅動電力而驅動複數發光二極體，包括並聯之複數二極體群以及連接該二極體群兩端之一第一壓電轉換單元以及一第二壓電轉換單元，其中該第一壓電轉換單元與第二壓電轉換單元取得該輸入電力後以相反之時序轉換該輸入電力形成驅動電力輸出流經該二極體群，而上述之複數二極體群中至少一二極體群係由複數發光二極體所組成，且該第一壓電轉換單元以及第二壓電轉換單元皆具有一壓電轉換器，利用壓電效應可輕易達到阻抗匹配與定電流工作之優點，可產生定電流之驅動電力通過該二極體群使其中之發光二極體發光，且上述之架構供應至該二極體群之功率為該第一壓電轉換單元與第二壓電轉換單元之輸出總和，可利用兩個成本較低之小功率轉換器替代較大型之單一轉換器，以達成節省成本之功效。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請參閱圖1，該圖為本發明之基本架構方塊圖，本發明為一種發光二極體驅動架構，係自一電力來源1取得一輸入電力而產生定電流之驅動電力以驅動複數發光二極體41(示於圖2至圖4)，其中該驅動架構包括並聯之複數二極體群4，以及連接於該二極體群4兩端之一第一壓電轉換單元2與第二壓電轉換單元3，且該第一壓電轉換單元2與第二壓電轉換單元3皆具有至少一壓電轉換器，利用壓電效應所具有之優點以提供定電流之驅動電力，上述之複數二極體群4中至少一二極體群4係由複數發光二極體41組成，而該第一壓電轉換單元2與第二壓電轉換單元3連接一控制單元5，該控制單元5分別產生相位相反之兩控制訊號以驅動該第一壓電轉換單元2、第二壓電轉換單元3，令該第一壓電轉換單元2與第二壓電轉換單元3取得該輸入電力後以相反之時序運作而轉換該輸入電力形成 驅動電力輸出驅動該二極體群4，由於該第一壓電轉換單元2與該第二壓電轉換單元3恰好以相反之相位運作而形成推挽式電路架構，使該第一壓電轉換單元2與該第二壓電轉換單元3之間的驅動電力功率為該第一壓電轉換單元2及該第二壓電轉換單元3之輸出功率總和，因此當該第一壓電轉換單元2與該第二壓電轉換單元3具有相同輸出規格之壓電轉換器時，該驅動電力之功率為單一第一壓電轉換單元2(或第二壓電轉換單元3)之兩倍，因此可使用兩個成本較低之壓電轉換器替代單一變壓器而節省成本，並且利用壓電效應可使本發明所揭露之架構具有效率高、電磁噪音小、產生廢熱少等優點。

請參閱圖2，上述之第一壓電轉換單元2與第二壓電轉換單元3係以相反之時序提供直流驅動電力以驅動複數二極體群4，且該驅動電力係於同一週期中具有正負半週之直流電流以驅動並聯且方向相反之複數二極體群4，而圖2之實施例中每一二極體群4為複數串聯之發光二極體41，該實施例中兩二極體群4中有一二極體群4係方向相反的與另一二極體群4並聯，因而該驅動電力之正半週與負半週則令兩二極體群4交錯導通，然而驅動電力之頻率高於人眼之視覺暫留即可令人感受到兩二極體群4同時發亮之效果；請參閱圖3，上述之複數二極體群4亦可為多個導通方向相同之發光二極體41，以及並聯於上述發光二極體41而導通方向相反之二極體42，而該實施例中之發光二極體41並不限於彼此串聯，亦可為多個導通方向相同之發光二極體41串並聯之組合；再請參閱圖4，該二極體群4更可為多個並聯之二極體42與發光二極體41之串聯組合，亦即每一發光二極體41旁皆並聯一二極體42，且該二極體42與該發光二極體41之導通方向相反，每一二極體群4可具有多個發光二極體41串聯；藉由上述之多個實施例可提供二極體群4以發光二極體41或二極體42之多種串並聯組合，並且藉由導通方向相反之發光二極體41或二極體42可使驅動電力之正負半週皆可順利通過而避免損壞該二極體群4。

請參閱圖5，該圖所示為本發明較佳之實施架構方塊圖，圖中所示之基本架構與圖1相同，惟圖5所示之控制單元5得連接一跨接於該二極體群4兩端之熱保護單元6，該熱保護單元6得依據該二極體群4之溫度而 決定一過熱保護訊號令該控制單元5停止運作，達到過熱保護之效果；再者，如圖5所示，該二極體群4得串連一電感器7以修飾該驅動電力之波形，令該驅動電力之波形更接近一方波以提升驅動該二極體群4之效率，並且減少電流之浮動而縮短該二極體群4之臨界導通時間。

上述之該第一壓電轉換單元2與第二壓電轉換單元3亦可利用以相同之時序運作，而將該第一壓電轉換單元2與該第二壓電轉換單元3以相反之極性連接該二極體群4，以形成相反之輸出時序輸出驅動該二極體群4。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明中，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

綜上所述，本發明較習知之電路增進上述功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定創新專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

1‧‧‧電力來源

2‧‧‧第一壓電轉換單元

3‧‧‧第二壓電轉換單元

4‧‧‧二極體群

41‧‧‧發光二極體

42‧‧‧二極體

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧熱保護單元

7‧‧‧電感器

圖1為本發明之基本架構方塊圖。

圖2為本發明之二極體群實施例圖(一)。

圖3為本發明之二極體群實施例圖(二)。

圖4為本發明之二極體群實施例圖(三)。

圖5為本發明較佳之實施架構方塊圖。

1‧‧‧電力來源

2‧‧‧第一壓電轉換單元

3‧‧‧第二壓電轉換單元

4‧‧‧二極體群

5‧‧‧控制單元

6‧‧‧熱保護單元

7‧‧‧電感器

Claims (10)

1. 一種發光二極體驅動架構，係取得一輸入電力而產生定電流之驅動電力而驅動複數發光二極體，該驅動架構包括：並聯之複數二極體群，其中至少一二極體群係由複數發光二極體組成；連接該二極體群兩端之一第一壓電轉換單元以及一第二壓電轉換單元，該第一壓電轉換單元與該第二壓電轉換單元皆取得該輸入電力，並以相反之時序轉換該輸入電力形成驅動電力輸出流經該二極體群。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動架構，其中該第一壓電轉換單元與該第二壓電轉換單元皆具有至少一壓電轉換器以提供定電流之驅動電力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動架構，其中複數二極體群為至少二導通方向相反且相互並聯二極體群。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體驅動架構，其中每一二極體群為複數串聯之發光二極體。
5. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體驅動架構，其中每一二極體群係多個並聯之二極體與發光二極體之串聯組合，且該二極體與該發光二極體之導通方向相反。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動架構，其中複數二極體群可為多個導通方向相同之發光二極體，以及並聯於上述發光二極體而導通方向相反之二極體。
7. 如申請專利範圍第4、5或6項所述之發光二極體驅動架構，其中該二極體群得串連一電感器以修飾該驅動電力之波形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動架構，其中該驅動架構更包括一控制單元產生相位相反之控制訊號以驅動該第一壓電轉換單元、第二壓電轉換單元以相反之工作時序運作。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動架構，其中該驅動架構更包括一控制單元產生一控制訊號以驅動該第一壓電轉換單元、第二壓電轉換單元，且該第一壓電轉換單元與該第二壓電轉換單元與該二極體群 連接之極性相反，以產生輸出時序相反之驅動電力。
10. 如申請專利範圍第8或第9項所述之發光二極體驅動架構，其中該控制單元得連接一跨接於該二極體群兩端之熱保護單元，該熱保護單元得依據該二極體群之溫度而決定一過熱保護訊號令該控制單元停止運作。