本發(fā)明是有關(guān)于一種發(fā)光二極管，尤指一種發(fā)光二極管的控制電路及一種主動式泄放電路。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(light-emittingdiode，led)燈泡已廣泛用于各種電子產(chǎn)品，其因為具有許多顯著的優(yōu)點，例如壽命長、體積小以及高效率。一般而言，發(fā)光二極管系統(tǒng)通常包含有一調(diào)光器(dimmer)，例如三端雙向交流開關(guān)(triac)調(diào)光器，其用于調(diào)整發(fā)光二極管燈泡的亮度。triac調(diào)光器被驅(qū)動于交流循環(huán)的每一半周，當(dāng)triac調(diào)光器被驅(qū)動時，流過triac調(diào)光器的電流應(yīng)該要保持高于一門坎電流，以為了于此半周的剩余時間仍可讓triac調(diào)光器保持導(dǎo)通，此門坎電流稱為保持電流。因此，本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管的控制電路及一種主動式泄放電路，而可汲取一泄放電流，以保持流過調(diào)光器的電流高于保持電流。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的，在于提供一種發(fā)光二極管的控制電路及其主動式泄放電路，以依據(jù)相關(guān)于一發(fā)光二極管電流的一電流偵測訊號汲取一泄放電流，如此可保持流過調(diào)光器的電流高于保持電流。

本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的控制電路，其包含一發(fā)光二極管驅(qū)動器與一主動式泄放電路。發(fā)光二極管驅(qū)動器驅(qū)動至少一發(fā)光二極管且產(chǎn)生一電流偵測訊號，電流偵測訊號相關(guān)于一發(fā)光極體電流。主動式泄放電路耦接于發(fā)光二極管驅(qū)動器而接收電流偵測訊號，并依據(jù)電流偵測訊號汲取一泄放電流。

本發(fā)明提供一種主動式泄放電路，其包含一泄放電路，泄放電路耦接于發(fā)光二極管驅(qū)動器，而接收電流偵測訊號，并依據(jù)電流偵測訊號汲取泄放電流，此電流偵測訊號相關(guān)于發(fā)光二極管電流。

附圖說明

圖1：其為本發(fā)明的發(fā)光二極管系統(tǒng)的一實施例的電路圖。

圖2：其為本發(fā)明的控制電路的第一實施例的電路圖。

圖3：其為本發(fā)明的控制電路的第二實施例的電路圖。

圖4：其為本發(fā)明的控制電路的第三實施例的電路圖。

圖5：其為本發(fā)明的發(fā)光二極管系統(tǒng)的另一實施例的電路圖。

圖中：

10交流電源

20調(diào)光器

21三端雙向交流開關(guān)

23兩端雙向交流開關(guān)

25電阻器

27電容器

30橋式整流器

40發(fā)光二極管

41第一發(fā)光二極管

42第二發(fā)光二極管

50發(fā)光二極管驅(qū)動器

51第一晶體管

53第一運算放大器

55第二晶體管

57第二運算放大器

60泄放電路

61運算放大器

63晶體管

67緩沖器

68運算單元

70發(fā)光二極管驅(qū)動器

72變壓器

74功率開關(guān)

76脈波寬度調(diào)變控制器

78整流器

ibld泄放電流

id電流

iin輸入電流

iled發(fā)光二極管電流

ip切換電流

np一次側(cè)繞組

ns二次側(cè)繞組

rcs_bld電阻器

rcs_drv電流偵測元件

v1第一參考訊號

v2第二參考訊號

vcs'緩沖訊號

vcs_drv電流偵測訊號

vin輸入電壓

vpwm切換訊號

vref_bld泄放參考訊號

具體實施方式

為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，特用較佳的實施例及配合詳細(xì)的說明，說明如下：

請參閱圖1，其為本發(fā)明的發(fā)光二極管系統(tǒng)的一實施例的電路圖。如圖1所示，本發(fā)明的發(fā)光二極管系統(tǒng)包含一交流電源10、一調(diào)光器20、一橋式整流器30、復(fù)數(shù)發(fā)光二極管40與一控制電路?？刂齐娐钒话l(fā)光二極管驅(qū)動器50與一主動式泄放電路，而主動式泄放電路則包含一泄放電路60。調(diào)光器20耦接于交流電源10與橋式整流器30間。交流電源10經(jīng)由調(diào)光器20供應(yīng)交流電至橋式整流器30。于本發(fā)明的一實施例中，調(diào)光器20可為一三端雙向交流(triac)開關(guān)調(diào)光器。

調(diào)光器20包含一三極交流開關(guān)(tri-electrodeacswitch)、一二極交流開關(guān)(di-electrodeacswitch)、一電阻器25與一電容器27。于本發(fā)明的一實施例中，三極交流開關(guān)例如為三端雙向交流(triac)開關(guān)21，二極交流開關(guān)例如為兩端雙向交流(diac)開關(guān)23。triac開關(guān)21的第一端耦接交流電源10，triac開關(guān)21的第二端則耦接橋式整流器30，diac開關(guān)23的第一端耦接triac開關(guān)21的控制端。電阻器25的第一端耦接交流電源10與triac開關(guān)21的第一端，電阻器25的第二端則耦接diac開關(guān)23的第二端與電容器27的第二端，電容器27的第一端耦接triac開關(guān)21的第二端與橋式整流器30。

橋式整流器30整流該交流電而提供一輸入電源，此輸入電源供應(yīng)一輸入電壓vin與一輸入電流iin，輸入電流iin則提供一發(fā)光二極管電流iled，以驅(qū)動發(fā)光二極管40。發(fā)光二極管驅(qū)動器50耦接發(fā)光二極管40以驅(qū)動發(fā)光二極管40。發(fā)光二極管驅(qū)動器50包含一電流偵測元件rcs_drv，電流偵測元件rcs_drv耦接發(fā)光二極管電流iled，以偵測發(fā)光二極管電流iled且產(chǎn)生一電流偵測訊號vcs_drv。泄放電路60耦接發(fā)光二極管驅(qū)動器50而接收電流偵測訊號vcs_drv，且依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv而從輸入電流iin汲取一泄放電流ibld，其表示泄放電路60從橋式整流器30所供應(yīng)的輸入電源汲取泄放電流ibld。因此，泄放電路60從交流電源10汲取泄放電流ibld，而增加流過調(diào)光器20的一電流id的強度，以維持電流id高于保持電流，如此即可讓調(diào)光器20保持處于導(dǎo)通狀態(tài)。

請參閱圖2，其為本發(fā)明的控制電路的第一實施例的電路圖。如圖2所示，發(fā)光二極管驅(qū)動器50包含復(fù)數(shù)驅(qū)動單元與電流偵測元件rcs_drv。每一驅(qū)動單元包含一晶體管與一運算放大器。驅(qū)動單元相當(dāng)于電流調(diào)整器。依據(jù)此實施例，發(fā)光二極管驅(qū)動器50包含一第一驅(qū)動單元與一第二驅(qū)動單元而分別對應(yīng)于兩發(fā)光二極管41和42，發(fā)光二極管41和42相互串聯(lián)。

第一驅(qū)動單元包含一第一晶體管51與一第一運算放大器53。第二驅(qū)動單元包含一第二晶體管55與一第二運算放大器57。第一晶體管51耦接于第一發(fā)光二極管41的陰極與接地端間，第二晶體管55耦接于第二發(fā)光二極管42的陰極與接地端間。電流偵測元件rcs_drv的第一端耦接第一晶體管51與第二晶體管55的第二端(源極端)，電流偵測元件rcs_drv的第二端則耦接于接地端。電流偵測元件rcs_drv用于偵測流過發(fā)光二極管41和42的發(fā)光二極管電流iled，并產(chǎn)生電流偵測訊號vcs_drv，因此電流偵測訊號vcs_drv表示發(fā)光二極管電流iled。

運算放大器53與57的負(fù)輸入端耦接電流偵測元件rcs_drv的第一端而接收電流偵測訊號vcs_drv。一第一參考訊號v1供應(yīng)至第一運算放大器53的正輸入端，第一運算放大器53的輸出端耦接第一晶體管51的閘極端，第一運算放大器53依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv與第一參考訊號v1控制第一晶體管51，而調(diào)整發(fā)光二極管電流iled，以驅(qū)動第一發(fā)光二極管41。一第二參考訊號v2供應(yīng)至第二運算放大器57的正輸入端，第二運算放大器57的輸出端耦接第二晶體管55的閘極端，第二運算放大器57依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv與第二參考訊號v2控制第二晶體管55，而調(diào)整發(fā)光二極管電流iled，以驅(qū)動發(fā)光二極管41與42。發(fā)光二極管電流iled決定于第一參考訊號v1、第二參考訊號v2與電流偵測訊號vcs_drv。

一旦輸入電壓vin高于第一發(fā)光二極管41的順向電壓且低于發(fā)光二極管41與42的順向電壓的總合值時，第一發(fā)光二極管41即被驅(qū)動，且發(fā)光二極管電流iled會流過第一發(fā)光二極管41、第一晶體管51和電流偵測元件rcs_drv，而第二發(fā)光二極管42則不會被驅(qū)動。因此，發(fā)光二極管電流iled不會流過第二發(fā)光二極管42，發(fā)光二極管電流iled可表示為如下：

一旦輸入電壓vin高于發(fā)光二極管41與42的順向電壓的總合值時，發(fā)光二極管41與42即被驅(qū)動，且發(fā)光二極管電流iled會流過發(fā)光二極管41與42、第二晶體管55和電流偵測元件rcs_drv。發(fā)光二極管電流iled可表示為如下：

第一驅(qū)動單元(包括第一晶體管51與第一運算放大器53)與第二驅(qū)動單元(包括第二晶體管55與第二運算放大器57)相當(dāng)于電流調(diào)整器，以調(diào)整發(fā)光二極管電流iled。由于第二參考訊號v2大于第一參考訊號v1，所以當(dāng)?shù)诙娏髡{(diào)整器(下游電流調(diào)整器)調(diào)整發(fā)光二極管電流iled時，第一電流調(diào)整器(上游電流調(diào)整器)將會自動被禁能。

泄放電路60包含一電流汲取電路與一緩沖器67。于本發(fā)明的一實施例中，電流汲取電路可藉由電壓-電流轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)，但并不限定于此。電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包含一運算放大器61、一晶體管63與一電阻器rcs_bld，晶體管63的第一端(汲極端)耦接橋式整流器30的輸出端而接收輸入電源，而晶體管63的第二端(源極端)耦接運算放大器61的負(fù)輸入端與電阻器rcs_bld的第一端。一泄放參考訊號vref_bld供應(yīng)至運算放大器61的正輸入端，運算放大器61的輸出端則耦接晶體管63的閘極端。電阻器rcs_bld的第二端耦接緩沖器67的輸出端，緩沖器67的正輸入端耦接發(fā)光二極管驅(qū)動器50的電流偵測元件rcs_drv而接收電流偵測訊號vcs_drv，緩沖器67的負(fù)輸入端則耦接緩沖器67的輸出端，緩沖器67更耦接于接地端，緩沖器67用于緩沖電流偵測訊號vcs_drv而產(chǎn)生一緩沖訊號vcs'。于本發(fā)明的一實施例中，緩沖器67為單位增益緩沖器(unitygainbuffer)。

泄放電路60的電流汲取電路耦接輸入電源與緩沖器67的輸出(緩沖訊號vcs')，以依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv與泄放參考訊號vref_bld而從輸入電源汲取泄放電流ibld，泄放電流ibld可表示為如下：

由于緩沖訊號vcs'相關(guān)聯(lián)于電流偵測訊號vcs_drv，所以依據(jù)方程式(3)可知，泄放電流ibld會依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv而調(diào)整。當(dāng)發(fā)光二極管電流iled為低時，緩沖訊號vcs'亦會為低，此時泄放電流ibld將會被增加，即其電流強度會被提高，以讓流過調(diào)光器20的電流id保持高于保持電流。當(dāng)發(fā)光二極管電流iled轉(zhuǎn)變?yōu)楦邥r，泄放電流ibld將會被降低，即其電流強度會被降低。一旦發(fā)光二極管電流iled高于保持電流時，泄放電流ibld可降低至零。由此可知，泄放電路60相當(dāng)于一電流調(diào)整器，且發(fā)光二極管電流iled不會流過泄放電路60，而是電流偵測訊號vcs_drv傳輸至泄放電路60。

當(dāng)電流偵測元件rcs_drv的電阻值同于電阻器rcs_bld的電阻值且發(fā)光二極管電流iled的電流值小于泄放參考訊號vref_bld的強度值除以電阻器rcs_bld的電阻值時，輸入電流iin可表示為如下：

依據(jù)方程式(4)可知，泄放電流ibld可讓輸入電流iin高于保持電流，其表示流過調(diào)光器20的電流id可被維持高于保持電流。

請參閱圖3，其為本發(fā)明的控制電路的第二實施例的電路圖。如圖3所示，此實施例的泄放電路60不需要如圖2所示的緩沖器67。此實施例的泄放電路60包含電壓-電流轉(zhuǎn)換電路(電流汲取電路)與一運算單元68。電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包含運算放大器61、晶體管63與電阻器rcs_bld。

電阻器rcs_bld的第一端耦接運算放大器61的負(fù)輸入端與晶體管63的第二端(源極端)，電阻器rcs_bld的第二端則耦接于接地端。運算單元68耦接發(fā)光二極管驅(qū)動器50的電流偵測元件rcs_drv而接收電流偵測訊號vcs_drv。泄放參考訊號vref_bld供應(yīng)至運算單元68，運算單元68依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv與泄放參考訊號vref_bld產(chǎn)生一輸出訊號，運算單元68相減電流偵測訊號vcs_drv的準(zhǔn)位與泄放參考訊號vref_bld的準(zhǔn)位而產(chǎn)生輸出訊號，運算單元68相當(dāng)于一減法器。運算單元68的輸出端耦接運算放大器61的正輸入端，所以運算單元68的輸出訊號供應(yīng)至運算放大器61的正輸入端。由上述可知，此實施例的電流汲取電路依據(jù)運算單元68的輸出訊號而從輸入電源汲取泄放電流ibld。泄放電流ibld可表示為如下：

依據(jù)方程式(5)，泄放電流ibld可依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv而被調(diào)整。當(dāng)發(fā)光二極管電流iled為低時，電流偵測訊號vcs_drv也會為低，所以輸出訊號(vref_bld-vcs_drv)將會增加，其表示泄放電流ibld的強度將會被增加，以讓流過調(diào)光器20的電流id保持高于保持電流。當(dāng)發(fā)光二極管電流iled轉(zhuǎn)變?yōu)楦邥r，輸出訊號(vref_bld-vcs_drv)將會降低，因而泄放電流ibld的強度也會降低。

當(dāng)電流偵測元件rcs_drv的電阻值同于電阻器rcs_bld的電阻值且發(fā)光二極管電流iled的電流值小于泄放參考訊號vref_bld的強度值除以電阻器rcs_bld的電阻值時，輸入電流iin可表示為如下：

依據(jù)方程式(6)可知，泄放電流ibld可讓輸入電流iin的強度保持高于保持電流，其表示電流id可被維持高于保持電流。

請參閱圖4，其為本發(fā)明的控制電路的第三實施例的電路圖。如圖4所示，此實施例的泄放電路60不需要如圖3所示的運算放大器61。此實施例的泄放電路60包含晶體管63、運算單元68與電阻器rcs_bld。運算單元68依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv與泄放參考訊號vref_bld產(chǎn)生輸出訊號，運算單元68可為減法器。運算單元68的輸出端耦接晶體管63的閘極端，因此運算單元68的輸出訊號耦接至晶體管63的閘極端，以控制晶體管63。

此實施例可藉由晶體管63的特性調(diào)整泄放電流ibld的強度。當(dāng)晶體管63的源極電壓低于其閘極電壓減去其門坎電壓時，晶體管63即會被導(dǎo)通。反的，當(dāng)晶體管63的源極電壓高于其閘極電壓減去其門坎電壓時，晶體管63即會被截止。因此，泄放電流ibld的強度即可被調(diào)整。泄放電流ibld可表示為如下：

vg表示晶體管63的閘極電壓，而vth則表示晶體管63的門坎電壓。運算單元68的輸出訊號的強度即為晶體管63的閘極電壓，所以運算單元68的輸出訊號即可控制晶體管63，以依據(jù)輸出訊號而從輸入電源汲取泄放電流ibld。晶體管63的閘極電壓受控于泄放參考訊號vref_bld的強度與電流偵測訊號vcs_drv的強度，當(dāng)發(fā)光二極管電流iled為低時，泄放電流ibld將會增加。

請參閱圖5，其為本發(fā)明的發(fā)光二極管系統(tǒng)的另一實施例的電路圖。前述圖2至圖4的實施例的發(fā)光二極管驅(qū)動器皆為漸進(jìn)式順向偏壓線性發(fā)光二極管驅(qū)動器。然而，本發(fā)明的發(fā)光二極管驅(qū)動器并非僅限制用于此。發(fā)光二極管驅(qū)動器可為一切換式調(diào)整器。

如圖5所示，發(fā)光二極管驅(qū)動器70包含一變壓器72、一功率開關(guān)74、一脈波寬度調(diào)變(pulsewidthmodulation，pwm)控制器76與電流偵測元件rcs_drv。變壓器70具有一一次側(cè)繞組np與一二次側(cè)繞組ns，二次側(cè)繞組ns經(jīng)由一整流器78而產(chǎn)生發(fā)光二極管電流iled。整流器78的第一端耦接二次側(cè)繞組ns的第一端，發(fā)光二極管40耦接于整流器78的第二端與二次側(cè)繞組ns的第二端間。

一次側(cè)繞組np的第一端耦接橋式整流器30而接收輸入電壓vin，功率開關(guān)74的第一端耦接一次側(cè)繞組np的第二端，電流偵測元件rcs_drv耦接于接地端與功率開關(guān)74的第二端間，以產(chǎn)生電流偵測訊號vcs_drv。脈波寬度調(diào)變控制器76耦接電流偵測元件rcs_drv的第一端而接收電流偵測訊號vcs_drv。脈波寬度調(diào)變控制器76依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv產(chǎn)生一切換訊號vpwm，而切換功率開關(guān)74，以調(diào)整發(fā)光二極管電流iled。當(dāng)功率開關(guān)74導(dǎo)通時，一切換電流ip會流過功率開關(guān)74，此切換電流ip與發(fā)光二極管電流iled成比例。電流偵測元件rcs_drv用于偵測切換電流ip，以產(chǎn)生電流偵測訊號vcs_drv。其表示電流偵測元件rcs_drv用于偵測發(fā)光二極管電流iled，且電流偵測訊號vcs_drv相關(guān)于發(fā)光二極管電流iled。

泄放電路60耦接電流偵測元件rcs_drv而接收電流偵測訊號vcs_drv，以依據(jù)電流偵測訊號vcs_drv汲取泄放電流ibld，如此可讓流過調(diào)光器20的電流id保持高于保持電流，而讓調(diào)光器20保持于導(dǎo)通狀態(tài)。

上文僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。