專利名稱：離線發(fā)光二極管照明電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明電路，特別是涉及一種發(fā)光二極管(LightEmitting Diode，LED)照明電路。

背景技術(shù)：
近來，由于發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)具有較長的使用壽命、較高的發(fā)光效率以及較小的外型，使得LED逐漸取代了傳統(tǒng)白熾與熒光發(fā)光裝置，已成為許多應(yīng)用(例如汽車與家用設(shè)備)上的發(fā)光源。
傳統(tǒng)的LED調(diào)光控制通常是藉由調(diào)整流經(jīng)LED的正向電流來實現(xiàn)。以白光LED為例，當(dāng)流經(jīng)白光LED的正向電流變?yōu)樾∮谄錁?biāo)準(zhǔn)正向電流時，其色溫將變?yōu)檩^低。此色溫的差異為制造業(yè)者所不樂見。因此，需要提出一種具有穩(wěn)定色溫性能的LED調(diào)光控制技術(shù)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種離線發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)照明電路，其包括控制器以及調(diào)光電路?？刂破鳟a(chǎn)生一切換信號來切換一變壓器，以在離線LED照明電路的輸出端產(chǎn)生一輸出電壓與一輸出電流來驅(qū)動多個LED。調(diào)光電路耦接控制器，用以根據(jù)一調(diào)光信號來調(diào)制切換信號?？刂破鞯囊坏谝粎⒖茧妷号c一第二參考電壓根據(jù)調(diào)光信號而產(chǎn)生。切換信號由第一參考電壓與第二參考電壓來調(diào)制。根據(jù)第一參考電壓與第二參考電壓，控制器調(diào)節(jié)輸出電壓處于一第一輸出電平與一第二輸出電平。第二輸出電平低于第一輸出電平。
控制器包括一軟啟動電路，用以根據(jù)調(diào)光信號來調(diào)制切換信號。當(dāng)輸出電壓由第二輸出電平變?yōu)榈谝惠敵鲭娖綍r，切換信號以一軟啟動方式而產(chǎn)生。調(diào)光電路還包括一光耦合器，耦接控制器?？刂破靼ㄒ浑妷悍答伝芈芬哉{(diào)節(jié)輸出電壓，且包括一電流反饋回路以調(diào)節(jié)輸出電流。輸出電壓根據(jù)調(diào)光信號而交替地在第一輸出電平與第二輸出電平間調(diào)節(jié)。輸出電流根據(jù)調(diào)光信號而交替地在一第一電流電平與一第二電流電平間調(diào)節(jié)。第一電流電平為零或是維持一極低亮度的電流電平。第二電流電平被設(shè)定以所欲的色溫來驅(qū)動多個LED。



圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的離線LED照明電路； 圖2表示本發(fā)明實施例中離線LED照明電路的控制器； 圖3表示本發(fā)明實施例中控制器的初級側(cè)調(diào)節(jié)電路； 圖4表示本發(fā)明實施例中控制器的調(diào)光調(diào)節(jié)器； 圖5表示本發(fā)明實施例中調(diào)光調(diào)節(jié)器的延遲電路；以及 圖6表示本發(fā)明實施例中主要信號的波形。
附圖符號說明 圖1 10～變壓器；11、12～電阻器； 13～整流器；15～晶體管； 14～電容器；17～電阻器； 20～整流器；25～電容器； 27...29～LED； 32～電阻器； 35～光耦合器； 50～控制器； 55～調(diào)光電路； 101～離線LED照明電路； IO～輸出電流； VCC～供應(yīng)電壓源； VCS～電流感測信號； VDIM～調(diào)整信號； VDET～檢測信號；VO～輸出電壓； VPWM～切換信號；SDIM～調(diào)光信號； 圖2 41～電阻器； 70～初級側(cè)調(diào)節(jié)電路； 700～調(diào)光調(diào)節(jié)器；VREF1～第一參考電壓； VREF2～第二參考電壓；PLS～脈沖信號； VR～參考電壓； 圖3 71、72～運算放大器； 73、74、75～比較器； 79～與非門； 100～電壓波形檢測器； 200～振蕩器(OSC)； 300～電流波形檢測器； 400～積分器； 500～PWM電路(PWM)； 600～加法器； CLR～清除信號； RMP～斜坡信號；RET～重置信號； SDS～放電時間信號；VI～電流反饋信號； VREF3～參考電壓； VSLP～斜率信號； VV～電壓反饋信號； VW～電流波形信號； 圖4 701～電壓多工器；702～軟啟動電路； 710～延遲電路； 715～與非門； 716～反相器；720、721～電阻器； 730、735～開關(guān)； 740～與非門； 745～與門； 750～計數(shù)器； 770～數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器； MOD～軟啟動信號；Nn...N0～數(shù)字信號； 圖5 810～反相器；820～晶體管； 830～電容器；840～電流源； 850～與門； 圖6 IO1～輸出電流IO的第一電流電平； IO2～輸出電壓IO的第二電流電平； VO1～輸出電壓VO的第一輸出電平； VO2～輸出電壓VO的第二輸出電平； TSS～期間。

具體實施例方式 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并結(jié)合附圖詳細說明如下。
本發(fā)明提供一種具有調(diào)光控制的離線發(fā)光二極管(Light EmittingDiode，LED)照明電路。圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的離線LED照明電路101。離線LED照明電路101包括初級側(cè)調(diào)節(jié)器以及調(diào)光電路55。初級側(cè)調(diào)節(jié)器包括控制器50、變壓器10、晶體管15、整流器13與20、電容器14與25、以及電阻器11、12與17。調(diào)光電路55包括電阻器32以及光耦合器35。調(diào)光信號SDIM通過電阻器32控制光耦合器35的輸入。離線LED照明電路101用來驅(qū)動彼此串聯(lián)的LED 27-29?？刂破?0產(chǎn)生切換信號VPWM以通過晶體管15來切換變壓器10。控制器50控制初級側(cè)調(diào)節(jié)器，以在離線LED照明電路101的輸出端上提供輸出電壓VO與輸出電流IO。更多關(guān)于初級側(cè)調(diào)節(jié)器的詳細操作敘述請參見題為“Close-loop PWM Controller forPrimary-side Controlled Power Converters”且編號為7,016,204的美國專利、題為“Causal Sampling Circuit for Measuring Reflected Voltageand Demagnetizing Time of Transformer”且編號為7,349,229的美國專利以及題為“Linear-predict Sampling for Measuring DemagnetizedVoltage of Transformer”且編號為7,486,528的美國專利。調(diào)光電路55的輸出耦接控制器50的調(diào)整端DIM。于控制器50的調(diào)整端DIM上獲得調(diào)整信號VDIM。調(diào)整信號VDIM與調(diào)光信號SDIM的相位互補。切換信號VPWM的工作周期因此根據(jù)調(diào)光信號SDIM來改變。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明實施例的控制器50?？刂破?0包括初級側(cè)調(diào)節(jié)電路70、調(diào)光調(diào)節(jié)器700、以及電阻器41。初級側(cè)調(diào)節(jié)電路70用來接收檢測信號VDET、電流感測信號VCS、第一參考電壓VREF1、以及第二參考電壓VREF2，以產(chǎn)生切換信號VPWM?？刂破?0的第一參考電壓VREF1與第二參考電壓VREF2根據(jù)調(diào)整信號VDIM而產(chǎn)生，其中調(diào)整信號VDIM與調(diào)光信號SDIM相位互補。初級側(cè)調(diào)節(jié)電路70還產(chǎn)生一脈沖信號PLS。電阻器41耦接一供應(yīng)電壓源VCC，以上拉調(diào)整端DIM上的調(diào)整信號VDIM。調(diào)光調(diào)節(jié)器700接收調(diào)整信號VDIM、脈沖信號PLS、以及參考電壓VR，以產(chǎn)生第一參考電壓VREF1與第二參考電壓VREF2。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明實施例的初級側(cè)調(diào)節(jié)電路70?？刂破?0的初級側(cè)調(diào)節(jié)電路70包括一電壓反饋回路以及一電流反饋回路。電壓反饋回路包括第一參考電壓VREF1，以調(diào)節(jié)輸出電壓VO。電流反饋回路包括第二參考電壓VREF2，以調(diào)節(jié)輸出電流IO。第二參考電壓VREF2也用以調(diào)節(jié)輸出電壓VO。初級側(cè)調(diào)節(jié)電路70的詳細原理與電路操作也可參見題為“Close-loop PWMcontroller for primary-side controlled power converters”且編號為7,016,204的美國專利，而將于本文中省略。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明實施例的調(diào)光調(diào)節(jié)器700。調(diào)光調(diào)節(jié)器700包括電壓多工器(voltage-multiplexer)701以及軟啟動電路702。電壓多工器701包括延遲電路710、與非門715、反相器716、開關(guān)730與735以及分壓器。與非門715的第一輸入端接收調(diào)整信號VDIM。與非門715的第二輸入端通過延遲電路710接收調(diào)整信號VDIM。與非門715的輸出端產(chǎn)生軟啟動信號MOD。分壓器由電阻器720與電阻器721串聯(lián)而形成。參考電壓VR被提供至開關(guān)730的第一端以及電阻器720的第一端。電阻器720的第二端耦接電阻器721的第一端。電阻器721的第二端耦接初級側(cè)參考接地。電阻器720的第二端也耦接開關(guān)735的第一端。開關(guān)730的控制端接收軟啟動信號MOD。開關(guān)735的控制端通過反相器716接收軟啟動信號MOD，延遲電路710以及與非門715提供了防止誤動作(de-bounce operation)，以根據(jù)調(diào)整信號VDIM來產(chǎn)生軟啟動信號MOD。開關(guān)730的第二端與開關(guān)735的第二端彼此耦接以產(chǎn)生第一參考電壓VREF1。第一參考電壓VREF1隨著軟啟動信號MOD的狀態(tài)而改變。
當(dāng)調(diào)整信號VDIM變?yōu)檫壿嫷碗娖綍r，軟啟動信號MOD將很快地變?yōu)檫壿嫺唠娖?。開關(guān)730導(dǎo)通，且第一參考電壓VREF1因此可由以下式子來表示 VREF1＝Vr------------------------------(1) 其中，Vr表示在控制器50中參考電壓VR的值。
當(dāng)調(diào)整信號VDIM變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r，軟啟動信號MOD將在延遲電路710所提供的一延遲時間之后變?yōu)檫壿嫷碗娖?。開關(guān)735導(dǎo)通，且第一參考電壓VREF1因此可由以下式子來表示 其中，R720與R721分別表示電阻器720與721的電阻值。
軟啟動電路702包括包括與非門740、與門745、計數(shù)器750以及數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器770。計數(shù)器750根據(jù)脈沖信號PLS來產(chǎn)生數(shù)字信號Nn...N2。數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器770具有多個數(shù)字輸入端，用以接收數(shù)字信號Nn...N2。數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器770還具有多個輸入端，用以接收數(shù)字信號N1及N0，其中數(shù)字信號N1及N0耦接供應(yīng)電壓源VCC(邏輯高電平)。數(shù)字信號Nn為最高有效位，而數(shù)字信號N0為最低有效位。由數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器770所產(chǎn)生的第二參考電壓VREF2的值由數(shù)字信號Nn...N0所轉(zhuǎn)換而獲得。與非門740具有多個輸入端，其接收數(shù)字信號Nn...N2。與非門740的輸出端耦接與門745的第一輸入端。與門745的第二輸入端接收脈沖信號PLS。軟啟動信號MOD被提供至計數(shù)器750的重置輸入端。當(dāng)軟啟動信號MOD變?yōu)檫壿嫷碗娖綍r，計數(shù)器750的輸出被清除。第二參考電壓VREF2將維持在最小值，而此最小值是由提供至數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器770的數(shù)字信號N1與N0所決定。當(dāng)軟啟動信號MOD變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r，計數(shù)器750將根據(jù)脈沖信號PLS而開始向上計數(shù)。計數(shù)器750的輸出將持續(xù)向上計數(shù)，直到其每一輸出變?yōu)檫壿嫺唠娖?。在這期間內(nèi)，第二參考電壓VREF2逐漸地由最小值增加至最大值。當(dāng)數(shù)字信號Nn...N2全部為邏輯高電平時，則獲得第二參考電壓VREF2的最大值。
因此，軟啟動電路702將根據(jù)第二參考電壓VREF2來調(diào)制切換信號VPWM。在調(diào)整信號VDIM由邏輯高電平狀態(tài)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)的瞬間，切換信號VPWM的工作周期將開始以軟啟動方式來擴展。當(dāng)輸出電壓VO由一第二輸出電平VO2變?yōu)橐坏谝惠敵鲭娖絍O1時，切換信號VPWM與輸出電流IO將以軟啟動方式產(chǎn)生。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明實施例的延遲電路710。延遲電路710包括電流源840、反相器810、晶體管820、電容器830以及與門850。延遲電路710的輸入端耦接反相器810的輸入端以及與門850的第一輸入端。反相器810的輸出端耦接晶體管820的柵極。晶體管820的漏極耦接與門850的第二輸入端。電流源840耦接于供應(yīng)電壓源VCC與晶體管820的漏極之間。晶體管820的源極耦接初級側(cè)參考接地。電容器830耦接于晶體管820的漏極與初級側(cè)參考接地之間。與門850的輸出端耦接延遲電路710的輸出端，以產(chǎn)生延遲信號。因此，延遲電路710接收輸入信號，以在一延遲時間后產(chǎn)生該延遲信號。延遲電路710的延遲時間由電流源840的電流值與電容器830的電容值來決定。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明實施例中主要信號的波形。參見圖1及圖6，當(dāng)調(diào)光信號SDIM變?yōu)檫壿嫷碗娖綍r，調(diào)整信號VDIM將根據(jù)調(diào)光信號SDIM而變?yōu)檫壿嫺唠娖?。根?jù)調(diào)整信號VDIM的邏輯高電平狀態(tài)，輸出電壓VO將調(diào)節(jié)為處于第二輸出電平V02。輸出電壓VO的第二輸出電平VO2預(yù)設(shè)為低于串聯(lián)LED 27-29的總正向電壓的一電平。當(dāng)輸出電壓VO的第二輸出電平VO2產(chǎn)生于離線LED照明電路101的輸出端時，LED 27-29將被斷開。第二輸出電平VO2可由以下式子表示 其中，R11、R12、R720、以及R721分別表示電阻器11、12、720、及721的電阻值。Vr表示在控制器50內(nèi)參考信號VR的值。n表示變壓器10的匝數(shù)比。
當(dāng)調(diào)光信號SDIM變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r，調(diào)整信號VDIM將根據(jù)調(diào)光信號SDIM而變?yōu)檫壿嫷碗娖?。根?jù)調(diào)整信號VDIM的邏輯低電平狀態(tài)，輸出電壓VO將調(diào)節(jié)為處于第一輸出電平VO1。輸出電壓VO的第一輸出電平VO1預(yù)設(shè)為高于串聯(lián)LED 27-29的總正向電壓的一電平。當(dāng)輸出電壓VO的第一輸出電平VO1產(chǎn)生于離線LED照明電路101的輸出端時，LED 27-29將被接通。第一輸出電平VO1可由以下式子表示 第一輸出電平VO1高于第二輸出電平VO2。輸出電壓VO根據(jù)調(diào)光信號SDIM而交替地在第一輸出電平VO1與第二輸出電平VO2間切換。輸出電流IO也根據(jù)調(diào)光信號SDIM而交替地在第一電流電平IO1與第二電流電平IO2間切換。第一電流電平IO1可以是零或是維持一極低亮度的電流電平。第二電流電平IO2被設(shè)定以所欲色溫來驅(qū)動多個LED?？刂破?0根據(jù)第一參考電壓VREF1與第二參考電壓VREF2來調(diào)節(jié)輸出電壓VO處于第一輸出電平VO1與第二輸出電平VO2。輸出電壓VO由第二輸出電平VO2上升至第一輸出電平VO1的期間，等于輸出電流IO由第一電流電平IO1上升至第二輸出電平IO2的期間。依據(jù)調(diào)整信號VDIM，調(diào)光調(diào)節(jié)器700在上述期間(在圖6中以TSS所標(biāo)示的期間)內(nèi)令輸出電流IO以軟啟動方式增加。
如上述實施例，本發(fā)明的離線LED照明電路利用一PWM調(diào)制調(diào)光信號以在兩輸出電平間交替地調(diào)節(jié)輸出電壓VO，且在兩電流電平間交替地調(diào)節(jié)輸出電流IO，以達到具有穩(wěn)定色溫效能的LED調(diào)光控制。
本發(fā)明雖以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可做若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種離線發(fā)光二極管照明電路，包括
控制器，用以產(chǎn)生切換信號來切換變壓器，以在所述離線LED照明電路的輸出端產(chǎn)生輸出電壓與輸出電流來驅(qū)動多個LED；以及
調(diào)光電路，耦接所述控制器，用以根據(jù)調(diào)光信號來調(diào)制所述切換信號；
其中，所述控制器的第一參考電壓與第二參考電壓根據(jù)所述調(diào)光信號而產(chǎn)生，且所述切換信號由所述第一參考電壓與所述第二參考電壓來調(diào)制；以及
其中，根據(jù)所述第一參考電壓與所述第二參考電壓，所述控制器調(diào)節(jié)所述輸出電壓處于第一輸出電平與第二輸出電平。
2.如權(quán)利要求1所述的離線LED照明電路，其中，所述第二輸出電平低于所述第一輸出電平。
3.如權(quán)利要求1所述的離線LED照明電路，其中，所述控制器包括軟啟動電路，用以根據(jù)所述調(diào)光信號來調(diào)制所述切換信號，且當(dāng)所述輸出電壓由所述第二輸出電平變?yōu)樗龅谝惠敵鲭娖綍r，所述切換信號以軟啟動方式而產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所述的離線LED照明電路，其中，所述調(diào)光電路還包括光耦合器，耦接所述控制器。
5.如權(quán)利要求1所述的離線LED照明電路，其中，所述控制器包括電壓反饋回路以調(diào)節(jié)所述輸出電壓，所述控制器還包括電流反饋回路以調(diào)節(jié)所述輸出電流。
6.如權(quán)利要求1所述的離線LED照明電路，其中，所述輸出電壓根據(jù)所述調(diào)光信號而交替地在所述第一輸出電平與所述第二輸出電平間調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求1所述的離線LED照明電路，其中，所述輸出電流根據(jù)所述調(diào)光信號而交替地在第一電流電平與第二電流電平間調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的離線LED照明電路，其中，所述第一電流電平為零。
9.如權(quán)利要求7所述的離線LED照明電路，其中，所述第一電流電平為維持極低亮度的電流電平。
10.如權(quán)利要求7所述的離線LED照明電路，其中，所述第二電流電平被設(shè)定以所欲色溫來驅(qū)動所述多個LED。
全文摘要
一種離線發(fā)光二極管(LED)照明電路，其包括控制器以及調(diào)光電路?？刂破鳟a(chǎn)生一切換信號來切換一變壓器，以在離線LED照明電路的輸出端產(chǎn)生一輸出電壓與一輸出電流來驅(qū)動多個LED。調(diào)光電路耦接控制器，用以根據(jù)一調(diào)光信號來調(diào)制切換信號?？刂破鞯囊坏谝粎⒖茧妷号c一第二參考電壓根據(jù)調(diào)光信號而產(chǎn)生。切換信號由第一參考電壓與第二參考電壓來調(diào)制。根據(jù)第一參考電壓與第二參考電壓，控制器調(diào)節(jié)輸出電壓處于一第一輸出電平與一第二輸出電平。第二輸出電平低于第一輸出電平。本發(fā)明的離線LED照明電路利用一PWM調(diào)制調(diào)光信號以在兩輸出電平間交替地調(diào)節(jié)輸出電壓，且在兩電流電平間交替地調(diào)節(jié)輸出電流，以達到具有穩(wěn)定色溫效能的LED調(diào)光控制。
文檔編號H05B37/02GK101815387SQ20101017240
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者楊大勇, 林乾元, 藍建銅 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司