專利名稱：雙向定電流裝置以及使用該雙向定電流裝置的led燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED燈，特別是關于一種用于LED燈的雙向定電流裝置。
背景技術：
直流LED燈需要整流電路或電源轉換器將交流電源轉換為直流電源施加在LED 上，由于整流電路和電源轉換器都需要大電容及較大的印刷電路板，因此直流LED燈的體 積較大，成本也較高。交流LED燈是將電阻串聯(lián)在交流電源和兩相反方向配置的LED之間， 在交流電源的正半周期點亮一個方向上的LED，在負半周期點亮另一個方向上的LED。由于 只需要一個電阻，因此交流LED燈的體積和成本都小于直流LED燈。然而，交流LED燈是將 交流電源直接施加在LED上，因此交流電源的突波可能燒毀LED。尤其市售的交流電源在供 壓不穩(wěn)定時，例如斷電后回復供電或瞬間壓降后回復正常電壓時，會有瞬間的高壓產(chǎn)生，很 容易燒毀LED。目前唯一的解決方案是采用高阻值的串聯(lián)電阻來限制LED電流的最大值。 這種方式除了浪費很高比例的功率在電阻上，而且會產(chǎn)生大量的熱。又因為LED的亮度取 決于其驅動電流，所以有無法克服的難題。使用較高阻值的串聯(lián)電阻雖然可以提供較高的 保護，卻會導致較低的LED電流，因此LED燈的效率較低。反之，使用較低阻值的串聯(lián)電阻 可以提高LED電流，但是LED比較容易燒毀。此外，串聯(lián)電阻缺乏適應性，LED電流的大小會 因為電源電壓的大小和LED的電氣特性而改變，所以電阻的阻值很難選擇。另一方面，LED 電流的大小隨著電源電壓的變化而改變，因此LED燈的亮度無法控制。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的的一，在于提出一種用于LED燈的雙向定電流裝置。本發(fā)明的目的的一，在于提出一種LED燈。根據(jù)本發(fā)明，一種LED燈包括第一及第二電源輸入端供連接電源、LED負載以及雙 向定電流裝置與該LED負載串聯(lián)在該第一及第二電源輸入端之間。該雙向定電流裝置在第 一狀態(tài)下提供第一方向的電流給該LED負載，在第二狀態(tài)下提供第二方向的電流給該LED 負載。該雙向定電流裝置包括第一及第二連接端、第一及第二電流源串聯(lián)在該第一及第二 連接端之間、第一保護組件與該第一電流源并聯(lián)以及第二保護組件，與該第二電流源并聯(lián)， 其中，在第一狀態(tài)下，該第一電流源及該第二保護組件建立起從該第一連接端流向該第二 連接端的第一電流，以供應該LED負載；在第二狀態(tài)下，該第二電流源及該第一保護組件建 立起從該第二連接端流向該第一連接端的第二電流，以供應該LED負載。本發(fā)明的雙向定電流裝置可以提供穩(wěn)定的雙向電流點亮LED，故能控制LED的亮 度，以及防止LED燒毀，而且本發(fā)明的雙向定電流裝置可以整合在雙接腳的集成電路中，故 能大大的減少占用的空間。
圖1顯示應用本發(fā)明雙向定電流裝置的LED燈；
圖2顯示圖1中雙向定電流裝置的第一實施例；圖3顯示圖2中雙向定電流裝置的輸入端連接正電壓時的操作；圖4顯示圖2中雙向定電流裝置的輸入端連接負電壓時的操作；圖5顯示圖1中雙向定電流裝置的第二實施例；圖6顯示圖5中雙向定電流裝置的輸入端連接正電壓時的操作；圖7顯示圖5中雙向定電流裝置的輸入端連接負電壓時的操作；圖8顯示以二極管作為圖2中保護組件的實施例；圖9顯示圖8中雙向定電流裝置的輸入端連接正電壓時的操作；圖10顯示圖8中雙向定電流裝置的輸入端連接負電壓時的操作；圖11顯示以二極管作為圖5中保護組件的實施例；圖12顯示圖11中雙向定電流裝置的輸入端連接正電壓時的操作；圖13顯示圖11中雙向定電流裝置的輸入端連接負電壓時的操作；圖14顯示圖2至圖13中定電流源的實施例；圖15顯示雙向定電流裝置的電流電壓曲線；圖16顯示圖1中LED負載的實施例；圖17顯示照明用的LED燈泡；圖18顯示圖17中LED負載的實施例；以及圖19顯示圖17中LED負載的實施例。
具體實施例下面結合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細描述。圖1顯示應用本發(fā)明雙向定電流裝置14的交流LED燈10，交流LED燈10具有電 源輸入端11及12連接交流電源13，交流LED燈10中的雙向定電流裝置14根據(jù)交流電源 13所提供的交流電壓VAC產(chǎn)生正向電流IP及負向電流IN給LED負載16，其中LED負載16 包括多個LED。圖2顯示圖1中雙向定電流裝置14的第一實施例，其包括定電流源24及26以反 接方式串聯(lián)在雙向定電流裝置14的第一連接端20及第二連接端22之間，保護組件28與 定電流源24并聯(lián)以保護定電流源24，保護組件30與定電流源26并聯(lián)以保護定電流源26。 定電流源24及26以及保護組件28及30可以整合在雙接腳的集成電路中，因此在交流LED 燈10中，雙向定電流裝置14占的空間非常小。圖3及圖4顯示圖2中雙向定電流裝置14 的操作。參照圖3，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為正電壓時，定電流源24處于逆向偏壓而電 流IP則由保護組件28流向定電流源26，保護組件30則形成斷路，因此定電流源26與保護 組件28建立起從第一連接端20流向第二連接端22的電流IP。參照圖4，當?shù)谝贿B接端20 上的電壓為負電壓時，定電流源26處于逆向偏壓而電流IN則由保護組件30流向定電流源 24，保護組件28則形成斷路，因此定電流源24與保護組件30建立起從第二連接端22流向 第一連接端20的電流IN。圖5顯示圖1中雙向定電流裝置14的第二實施例，其包括定電流源24及26以及 分別保護定電流源24及26的保護組件28及30，其中定電流源24及26以對接方式串聯(lián)在 雙向定電流裝置14的第一連接端20及第二連接端22之間。圖6及圖7顯示圖5中雙向定電流裝置14的操作。參照圖6，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為正電壓時，定電流源26處于 逆向偏壓而電流IP由定電流源24經(jīng)由保護組件30流向第二連接端22，保護組件28形成 斷路，定電流源24與保護組件30建立起從第一連接端20流向第二連接端22的電流IP。 參照圖7，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為負電壓時，定電流源24處于逆向偏壓而電流IN由定 電流源26經(jīng)由保護組件28流向第一連接端20，保護組件30形成斷路，而定電流源26與保 護組件28建立起從第二連接端22流向第一連接端20的電流IN。圖8顯示以二極管作為圖2中保護組件的實施例，其中作為保護組件的二極管32 的陽極及陰極分別連接定電流源24的輸出端及輸入端，作為保護組件的二極管34的陽極 及陰極分別連接定電流源26的輸出端及輸入端。圖9及圖10顯示圖8中雙向定電流裝置 14的操作。參照圖9，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為正電壓時，定電流源24處于逆向偏壓故 關閉，二極管34處于逆偏狀態(tài)，因此等同斷路，而二極管32則處于順偏狀態(tài)，故形成通路， 因此定電流源26與二極管32建立起從第一連接端20流向第二連接端22的電流IP。參照 圖10，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為負電壓時，定電流源26處于逆向偏壓故關閉，二極管32 處于逆偏狀態(tài)，因此等同斷路，而二極管34處于順偏狀態(tài)，故形成通路，因此定電流源24與 二極管34建立起從第二連接端22流向第一連接端20的電流IN。圖11顯示以二極管作為圖5中保護組件的實施例，其中作為保護組件的二極管 32的陽極及陰極分別連接定電流源24的輸出端及輸入端，作為保護組件的二極管34的陽 極及陰極分別連接定電流源26的輸出端及輸入端。圖12及圖13顯示圖11中雙向定電流 裝置14的操作。參照圖12，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為正電壓時，定電流源26處于逆向 偏壓故關閉，二極管32處逆偏狀態(tài)，因此等同斷路，而二極管34則處于順偏狀態(tài)，故形成通 路，因此定電流源24與二極管34建立起由第一連接端20流向第二連接端22的電流IP。 參照圖13，當?shù)谝贿B接端20上的電壓為負電壓時，定電流源24處于逆向偏壓故關閉，二極 管34處于逆偏狀態(tài)，故等同斷路，而二極管32處于順偏狀態(tài)，故形成通路，因此定電流源26 與二極管32建立起從第二連接端22流向第一連接端20的電流IN。實現(xiàn)圖2及圖5中保護組件28及30的方式很多，除了使用二極管之外，也可以使 用MOS晶體管、BJT晶體管或其它只允許單方向電流通過的組件及電路。本發(fā)明的雙向定 電流裝置14也可以應用在直流LED燈中，由于在直流LED燈中只提供直流電壓給雙向定電 流裝置14，因此雙向定電流裝置14只提供正向電流IP或負向電流IN給LED負載。圖14顯示圖2至圖13中定電流源的實施例，其中晶體管Ml及M2也串聯(lián)在正壓 端42及負壓端44之間，電阻Rl連接在正壓端42及晶體管Ml的閘極46之間，稽納二極管 (Zener diode)Dl連接在晶體管Ml的閘極及負壓端44之間，控制回路40連接晶體管M2 的閘極以鎖住晶體管M2閘極上的電壓，其中控制回路40為現(xiàn)有技術，故其內部結構不再贅 述。當正壓端42上的電壓上升時，晶體管Ml的閘極46上的電壓VA也開始上升，由于稽納 二極管Dl的關系，電壓VA最后將被限制在某一準位，例如8. 2V，晶體管Ml在電壓VA高于 一臨界值時被打開(turn off)，因此產(chǎn)生電流I由正壓端經(jīng)晶體管Ml及M2流向負壓端，又 控制回路40提供定電壓至晶體管M2的閘極，因此電流I為定電流。圖15顯示雙向定電流裝置14的電流電壓曲線。參照圖2，提供交流電壓VAC至雙 向定電流裝置14的第一連接端20，在交流電壓VAC的正半周期期間，電流源26提供穩(wěn)定的 正向電流IP 如第一象限的曲線50，在交流電壓VAC的負半周期期間，電流源24提供穩(wěn)定的負向電流IN，如第三象限的曲線51。圖16顯示圖1中負載16的實施例，其包括多對LED串聯(lián)在第一連接端64及第二 連接端66之間，每一對LED包括LED 60以及配置方向與LED 60相反的LED 62，其中每一 個LED 60與一個LED 62并聯(lián)。在交流電壓VAC的正半周期期間，雙向定電流裝置14提供 正向電流IP點亮LED 62，在交流電壓VAC的負半周期期間，雙向定電流裝置14提供負向電 流IN點亮LED 60。由于雙向定電流裝置14提供穩(wěn)定的正向電流IP及負向電流IN，故能 使LED 60及62的亮度穩(wěn)定。當要提高LED 60及62的亮度時，可以再并聯(lián)一個雙向定電 流裝置18，如圖16中的虛線部分18，假設每一個雙向定電流裝置14提供20mA的電流，因 此并聯(lián)二個雙向定電流裝置14及18可提供40mA的電流給LED 60及62。本發(fā)明的雙向定電流裝置14可以應用在各種LED燈中，例如裝飾燈、指示燈以及 照明用的LED燈。圖17顯示照明用的LED燈泡，其包括燈殼72固定在燈頭70上，在LED燈 泡中，LED負載16與雙向定電流裝置14串聯(lián)在電極74及76之間，LED負載16具有接腳78 及80分別連接電極74及雙向定電流裝置14，當燈頭70連接交流電源時，雙向定電流裝置 14提供雙向定電流IP及IN點亮LED負載16。圖18顯示圖17中LED負載16的實施例， 其包括多個串聯(lián)的LED 60及多個串聯(lián)的LED 62，LED 60與LED 62的配置方向相反，電流 IP通過多個LED 60以點亮多個LED 60，而與電流IP反向的電流IN通過多個LED 62以點 亮多個LED 62。圖19顯示圖17中LED負載16的實施例，其中LEDs 60、62及68組成一 LED橋，電流IP通過LED 60及多個串聯(lián)的LED 68以點亮LED 60及68，與電流IP反向的 電流IN通過通過LED 62及多個串聯(lián)的LED 68以點亮LED 62及68。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本 技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在 本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
一種雙向定電流裝置，用以提供電流給負載，其特征在于，包括第一及第二連接端；第一及第二電流源，串聯(lián)在該第一及第二連接端之間；第一保護組件，與該第一電流源并聯(lián)；以及第二保護組件，與該第二電流源并聯(lián)；其中，在第一狀態(tài)下，該第一電流源及該第二保護組件建立起從該第一連接端流向該第二連接端的第一電流，以供應該負載；以及在第二狀態(tài)下，該第二電流源及該第一保護組件建立起從該第二連接端流向該第一連接端的第二電流，以供應該負載。
2.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一及第二電流源以反接方 式串聯(lián)。
3.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一及第二電流源以對接方 式串聯(lián)。
4.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一電流源在該第二狀態(tài)下 關閉。
5.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第二電流源在該第一狀態(tài)下 關閉。
6.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一保護組件在該第一狀態(tài) 下為斷路。
7.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第二保護組件在該第二狀態(tài) 下為斷路。
8.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一保護組件在該第二狀態(tài) 下旁通該第一電流源。
9.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第二保護組件在該第一狀態(tài) 下旁通該第二電流源。
10.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一保護組件包括二極管。
11.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第二保護組件包括二極管。
12.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一及第二電流的大小相寸。
13.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一及第二電流的大小不相寸。
14.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第一電流源包括 正壓端及負壓端；第一及第二晶體管串聯(lián)在該正壓端及負壓端之間； 電阻連接在該正壓端及該第一晶體管的控制電極之間； 稽納二極管連接在該第一晶體管的控制電極及該負壓端之間；以及 控制回路，連接該第二晶體管的控制電極。
15.如權利要求1所述的雙向定電流裝置，其特征在于，該第二電流源包括 正壓端及負壓端；第一及第二晶體管串聯(lián)在該正壓端及負壓端之間；電阻連接在該正壓端及該第一晶體管的控制電極之間； 稽納二極管連接在該第一晶體管的控制電極及該負壓端之間；以及 控制回路，連接該第二晶體管的控制電極。
16.一種LED燈，其特征在于，包括 第一及第二電源輸入端，供連接電源； LED負載；以及雙向定電流裝置，與該LED負載串聯(lián)在該第一及第二電源輸入端之間，在第一狀態(tài)下 提供第一方向的電流給該LED負載，以及在第二狀態(tài)下提供第二方向的電流給該LED負載。
17.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該雙向定電流裝置包括 第一及第二電流源串聯(lián)在一起；第一保護組件，與該第一電流源并聯(lián)；以及 第二保護組件，與該第二電流源并聯(lián)；其中，在該第一狀態(tài)下，該第一電流源及該第二保護組件建立起該第一方向的電流；以 及在該第二狀態(tài)下，該第二電流源及該第一保護組件建立起該第二方向的電流。
18.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一及第二電流源以反接方式串聯(lián)。
19.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一及第二電流源以對接方式串聯(lián)。
20.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一電流源在該第二狀態(tài)下關閉。
21.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第二電流源在該第一狀態(tài)下關閉。
22.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一保護組件在該第一狀態(tài)下為斷路。
23.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第二保護組件在該第二狀態(tài)下為斷路。
24.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一保護組件在該第二狀態(tài)下旁通該第一電流源。
25.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第二保護組件在該第一狀態(tài)下旁通該第二電流源。
26.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一保護組件包括二極管。
27.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第二保護組件包括二極管。
28.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一及第二電流的大小相等。
29.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一及第二電流的大小不相等。
30.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第一電流源包括 正壓端及負壓端；第一及第二晶體管串聯(lián)在該正壓端及負壓端之間； 電阻連接在該正壓端及該第一晶體管的控制電極之間； 稽納二極管連接在該第一晶體管的控制電極及該負壓端之間；以及 控制回路，連接該第二晶體管的控制電極。
31.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該第二電流源包括 正壓端及負壓端；第一及第二晶體管串聯(lián)在該正壓端及負壓端之間；電阻連接在該正壓端及該第一晶體管的控制電極之間； 稽納二極管連接在該第一晶體管的控制電極及該負壓端之間；以及 控制回路，連接該第二晶體管的控制電極。
32.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該LED負載包括 第一及第二連接端；以及多對LED串聯(lián)在該第一及第二連接端之間，每一對LED含有該第一方向配置的LED及 該第二方向配置的LED。
33.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該LED負載包括第一及第二連接端；該第一方向配置的第一串LED，連接在該第一及第二連接端之間；以及 該第二方向配置的第二串LED，連接在該第一及第二連接端之間。
34.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該LED負載包括 第一及第二連接端；以及LED橋，連接在該第一及第二連接端之間，其中的多個第一 LED為該第一方向配置，多 個第二 LED為該第二方向配置。
35.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，該LED負載包括交流LED芯片。
36.如權利要求16所述的LED燈，其特征在于，更包括燈頭具有兩電極分別連接該第一 及第二電源輸入端。
37.如權利要求36所述的LED燈，其特征在于，更包括燈殼固接該燈頭。
全文摘要
本發(fā)明公開一種LED燈，包括雙向定電流裝置連接在電源及LED之間，用以供應穩(wěn)定的正、負向電流給LED。該雙向定電流裝置包含一對以對接方式或反接方式串聯(lián)的電流源連接在電源與LED之間，以及兩保護組件分別并聯(lián)該對電流源。
文檔編號H05B37/02GK101980584SQ20101012518
公開日2011年2月23日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權日2009年5月7日
發(fā)明者曹永銘, 黃禮宣 申請人:亮芯科技股份有限公司