高效率交流led驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種高效率交流LED驅(qū)動電路，通過一包含有多個LED單元的LED燈串及多個壓控晶體管所構(gòu)成的多分流回路，且由一電源效率控制單元控制流經(jīng)各LED單元的電流；因此，當(dāng)所輸入的交流電壓因電壓升高而導(dǎo)致效率下降時，該電源效率控制單元通過分流方式進一步使原本耗損在壓控晶體管上的功率轉(zhuǎn)交由各LED單元分擔(dān)，進而使該耗損功率轉(zhuǎn)換為輸出功率；藉此，有效的提高本發(fā)明的效率。
【專利說明】高效率交流LED驅(qū)動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種交流LED驅(qū)動電路，尤指一種高效率交流LED驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]交流電為目前市面上常見的電力輸配方式，其原因在于通過交流方式傳輸電力遠比通過直流傳輸電力來得更有效率；而目前電力公司送進各個家庭的交流電源的電壓其標準為110伏特或是220伏特，但事實上使用者所接收到的交流電源的電壓并非如上述般地理想，反倒是會有些許誤差范圍；一般來說，上述誤差范圍大致落在+ — 10%的范圍；舉例來說，若交流電源的電壓的有效值為110伏特的話，則99伏特至122伏特的交流電源的電壓皆為可容許的誤差范圍。
[0003]發(fā)光二極管(LED)為目前市面上常見的照明用具，相較于傳統(tǒng)白熾燈泡更具有高發(fā)光效率及省電的特性；然而由于發(fā)光二極管本身僅能單向?qū)?，因此難予使用在目前被廣泛使用的交流電；為此，業(yè)界便研發(fā)出一種交流LED驅(qū)動電路；請參照圖5所示，該交流LED驅(qū)動電路包含有:
[0004]一整流單元60，其輸入端電連接一交流電源AC/IN，并將該交流電源AC/IN轉(zhuǎn)換為一脈動直流電源，且由輸出端輸出；
[0005]一 LED單元61，包含有多個LED光源，并電連接至該整流單元60的輸出端，使其構(gòu)成一電源回路；
[0006]一壓控晶體管62，串接于該電源回路中，并控制流經(jīng)該電源回路的回路電流；且包含有一控制端；
[0007]一電流檢測單元63，串接于上述電源回路中；并檢測該電源回路的回路電流值；及
[0008]一控制單元64，通過一低頻濾波器電連接該電流檢測單元63，以取得該回路電流值；并又電連接于該壓控晶體管62的控制端；且又內(nèi)建有一參考電流值；其中該控制單元64將上述回路電流值與該參考電流值進行比較，并依據(jù)其比較的結(jié)果通過該壓控晶體管62進一步反饋控制流經(jīng)該電源回路的回路電流。
[0009]由上述說明可知，使用者只要通過設(shè)定或調(diào)整該控制單元64的參考電流值即可控制流經(jīng)該LED單元61上的回路電流；且通過控制流經(jīng)該LED單元61的回路電流即可調(diào)整該LED單元61的輸出功率以及其亮度。
[0010]但是，由于目前電力公司所給予的交流電源AC/IN的電壓并非相當(dāng)穩(wěn)定，而為了能讓使用者得到穩(wěn)定亮度的光源，使其不因為上述交流電源AC/IN的電壓的不穩(wěn)定或是具有誤差范圍，進而導(dǎo)致相同產(chǎn)品有著不同亮度；因此，既有的交流LED驅(qū)動電路大多采用穩(wěn)定回路電流的做法；舉例來說，假設(shè)該LED單元61其兩端上的切入電壓為80伏特，且需要
12.8瓦特的功率才能達到使用者預(yù)期的亮度的話，只要設(shè)定該參考電流值為160m安培即可使該回路電流固定為160m安培，進而達到使該LED單元61輸出功率穩(wěn)定的維持在12.8瓦特的要求。[0011 ] 請參照圖6所述，然而，目前既有的交流LED驅(qū)動電路穩(wěn)定回路電流的做法雖可以穩(wěn)定的將該LED單元61保持在特定功率，但是其效率卻會隨著交流電源AC/IN的電壓的提高而降低；舉上述例子來說，假使該交流電源AC/IN的電壓為99伏特，且回路電流為160m安培時，則其輸入功率為15.84瓦特，并且通過與上述LED單元61的輸出功率(12.8瓦特)的比較可以得出其效率為80.81% ;又假使該交流電源AC/IN的電壓提高至122伏特時，則其輸入功率為19.52瓦特，但其效率卻驟降至65.57% ;因此，由上述說明可知，既有的交流LED驅(qū)動電路其效率會隨著交流電源AC/IN的電壓提高而隨之降低。
[0012]深究其原因，且依據(jù)功率等式(輸入功率Pin=輸出功率Pout+消耗功率Plose)以及效率公式(效率Π =輸出功率Pout/輸入功率Pin)的推導(dǎo)分析得知，不難發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致既有的交流LED驅(qū)動電路效率降低的主因乃是由于該LED單元62的輸出功率不隨著輸入功率Pin提升而隨之提升所致；換句話說即代表該壓控晶體管62的耗損功率隨輸入功率Pin的提升而隨之提升；因此，有必要針對此種現(xiàn)象進一步提出較佳的改善方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]有鑒于上述既有的交流LED驅(qū)動電路的效率會隨著交流電源的電壓提升而下降的缺失；故本發(fā)明主要目的提供一種高效率交流LED驅(qū)動電路。
[0014]欲達上述目的，本發(fā)明公開了一種高效率交流LED驅(qū)動電路，包含有:
[0015]一整流單元，其輸入端電連接一交流電源，并將該交流電源轉(zhuǎn)換為一脈動直流電源，且由輸出端輸出；
[0016]一 LED燈串，電連接至該整流單元，并包含有多個串聯(lián)的LED單元；其中各LED單元均具有一陽極端及一陰極端；
[0017]多個壓控晶體管，分別電連接至各LED單元的陰極端，并構(gòu)成多階層式分流回路；又各壓控晶體管具有一控制端；
[0018]一電流檢測單元，電連接于上述多個壓控晶體管，并與該整流單元、該LED燈串以及各壓控晶體管構(gòu)成一電源回路；其中該電流檢測單元用以檢測流經(jīng)該電源回路的電流；又流經(jīng)該電源回路的電流為流經(jīng)各分流回路電流的總合；及
[0019]一電源效率控制單元，與該電流檢測單元電連接；并又電連接于多LED單元之間的串聯(lián)節(jié)點；且與各壓控晶體管的控制端電連接；其中該電源效率控制單元自各串聯(lián)節(jié)點取得各LED單元上的壓降，依各LED單元壓降調(diào)整流經(jīng)其分流回路中的電流大小。
[0020]當(dāng)上述交流電源的電壓提高時，該電源效率控制單元通過各壓控晶體管調(diào)整各分流回路的電流，進一步將因交流電源的電壓提高而隨之提高的各壓控晶體管的耗損功率Pl0ss轉(zhuǎn)交由各LED單元分擔(dān)，進而使該耗損功率Ploss轉(zhuǎn)換為輸出功率Pout ;如此，以降低各壓控晶體管的耗損功率Ploss并提高各LED單元的輸出功率Pout，使得整體的效率能夠達到提升的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明高效率交流LED驅(qū)動電路的電路圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的效率與電壓的關(guān)系曲線圖。
[0023]圖3A為本發(fā)明較佳實施例第一種的狀態(tài)示意圖。[0024]圖3B為本發(fā)明較佳實施例第二種的狀態(tài)示意圖。
[0025]圖3C為本發(fā)明較佳實施例第三種的狀態(tài)示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明另一種實施例的電路圖。
[0027]圖5為既有的交流LED驅(qū)動電路的電路圖。
[0028]圖6為既有的交流LED驅(qū)動電路效率與電壓的關(guān)系曲線圖。
[0029]其中，附圖標記:
[0030]10整流單元20 LED燈串
[0031]21 LED單元30壓控晶體管
[0032]40電流檢測單元 41分流檢測單元
[0033]50電源效率控制單元51低頻濾波器
[0034]60整流單元61 LED單元
[0035]62壓控晶體管63電流檢測單元
[0036]64控制單元
【具體實施方式】
[0037]請參照圖1所示，為本發(fā)明高效率交流LED驅(qū)動電路，其包含有:
[0038]一整流單元10，其輸入端電連接一交流電源AC/IN，并將該交流電源AC/IN轉(zhuǎn)換為一脈動直流電源，且由輸出端輸出；于本實施例中，該整流單元10可為一全波整流電路或一半波整流電路；
[0039]一 LED燈串20，電連接至該整流單元，并包含有多個串聯(lián)的LED單元21 ;其中各LED單元21均具有一陽極端及一陰極端；于本實施例中，各LED單元包含有多個LED光源，各LED光源可相互并聯(lián)或串聯(lián)或并串聯(lián)；
[0040]多個壓控晶體管30，分別電連接至各LED單元的陰極端，并構(gòu)成多個階層式分流回路；又各壓控晶體管30具有一控制端；于本實施例中，各壓控晶體管30可為金氧半場效晶體管、接面場效晶體管或或雙極結(jié)型晶體管；且其柵極為上述的控制端；
[0041]一電流檢測單元40，電連接于上述多個壓控晶體管30，并與該整流單元10、該LED燈串20以及各壓控晶體管30構(gòu)成一電源回路；其中該電流檢測單元40用以檢測流經(jīng)該電源回路的電流；又流經(jīng)該電源回路的電流為流經(jīng)各分流回路電流的總合；于本實施例中，該電流檢測單元40為一檢測電阻；及
[0042]一電源效率控制單元50，與該電流檢測單元40電連接；并又電連接于多個LED單元21之間的串聯(lián)節(jié)點；且與各壓控晶體管30的控制端電連接；其中該電源效率控制單元50自各串聯(lián)節(jié)點取得各LED單元上的壓降，依各LED單元壓降調(diào)整流經(jīng)其分流回路中的電流大??；于本實施例中，該電源效率控制單元50通過一低頻濾波器51電連接于該電流檢測單元40 ;且該低頻濾波器可以為一模擬濾波器、一數(shù)字濾波器；又該數(shù)字濾波器可以為一降頻濾波器(Down-sampling Filter)。
[0043]本發(fā)明 于使用時，先令該電源效率控制單元50最上階的分流回路導(dǎo)通，且當(dāng)各LED單元21之間的壓降因交流電源AC/IN的升高而隨之升高時，逐漸減少流經(jīng)最上階分流回路上的電流，且使逐漸增加流經(jīng)其下一階分流回路上的電流；接著若該交流電源AC/IN的電壓下降而使各LED單元21之間的壓降的降低時，逐漸減少流經(jīng)下一階分流回路上的電流，且逐漸增加流經(jīng)其上一階分流回路的電流。
[0044]請合并參照圖2所示，若令該LED燈串包含有三LED單元，且其切入電壓依其分流回路的階梯順序分別為80伏特、10伏特及10伏特；且又令該功率控制單元50令該回路電流維持在160m安培；則當(dāng)該交流電源AC/IN低于110伏特以下時，請一并參照圖3A所示，該功率控制單元50令最上階的分流回路導(dǎo)通，且令其余的分流回路均截止，此時該回路電流僅流經(jīng)第一 LED單元21 ;因此當(dāng)交流電源AC/IN從100伏特上升至109伏特，本發(fā)明的效率跟著從80%下降至73.39% ;又當(dāng)該交流電源AC/IN介于110至119伏特時，請一并參照圖3B所示，該功率控制單元50令流經(jīng)最上階分流回路上的電流為O安培，且調(diào)整第二階的分流回路使流經(jīng)該第二分流回路上的電流為160m安培；此時該回路電流流經(jīng)該第一 LED單元以及第二 LED單元；而效率隨著第二 LED燈的開啟瞬間提升至81.81%并逐漸下降至75.63% ;最后當(dāng)該交流電源AC/IN位于120以上時，請一并參照圖3C所示，該功率控制單元50令流經(jīng)第二階的分流回路上的電流為O安培，且調(diào)整第三階的分流回路使流經(jīng)該第三階分流回路上的電流為160m安培；此時上述的回路電流流經(jīng)所有的LED單元21 ;而效率提升至83.33%并逐漸下降。
[0045]因此，當(dāng)上述交流電源AC/IN的電壓提高時，該電源效率控制單元50通過各壓控晶體管30調(diào)整各分流回路的電流,進一步將因交流電源AC/IN的電壓提聞而隨之提聞的各壓控晶體管30的耗損功率Ploss轉(zhuǎn)交由各LED單元21分擔(dān)，進而使該耗損功率Ploss轉(zhuǎn)換為輸出功率Pout ;如此，以降低各壓控晶體管30的耗損功率Ploss并提高各LED單元21的輸出功率Pout，使得整體的效率能夠達到提升的效果。
[0046]此外，請參照圖4所示，為本發(fā)明第二實施例，其主要電路結(jié)構(gòu)大致與前述實施例相同，惟其不同處在于該第二實施例，令上述二相鄰LED單元21之間分別串接有一分流檢測單元41,該分流檢測單元41連接至該電源效率控制單元50,以檢測流經(jīng)其對應(yīng)LED單元21的電流，且由該電源效率控制單元50將各LED單元21壓降與電流相乘，以獲得各LED單元21功率，以依據(jù)各LED單元21功率調(diào)整流經(jīng)其分流回路中的電流大小。
[0047]由上述說明可知，當(dāng)該多個LED單元21的功率隨著交流電源AC/IN的電壓升高而隨之升高時，該電源效率控制單元50逐漸通過各壓控晶體管30調(diào)整各分流回路的電流大小，進而降低回路電流，使該輸入功率Pin保持在與該交流電源AC/IN的電壓尚未升高時相同，亦使該輸出功率Pout保持相同。
[0048]因此，當(dāng)該交流電源AC/IN提高而導(dǎo)致輸入功率Pin暫時上升時，本實施例降低該回路電流使該輸入功率Pin保持相同，且通過進一步調(diào)整流經(jīng)各分流回路的電流使輸出功率Pout亦保持相同；一但輸出功率Pout與輸入功率Pin均固定不變時，其效率必然維持固定。
[0049]因此，綜合以上所述，本發(fā)明可有效解決效率下降的缺失，且進一步將效率維持在聞點O
【權(quán)利要求】
1.一種高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，包含有: 一整流單元，其輸入端電連接一交流電源，并將該交流電源轉(zhuǎn)換為一脈動直流電源，且由輸出端輸出； 一 LED燈串，電連接至該整流單元，并包含有多個串聯(lián)的LED單元；其中各LED單元均具有一陽極端及一陰極端； 多個壓控晶體管，分別電連接至各LED單元的陰極端，并構(gòu)成多階層式分流回路；又各壓控晶體管具有一控制端； 一電流檢測單元，電連接于上述多壓控晶體管，并與該整流單元、該LED燈串以及各壓控晶體管構(gòu)成一電源回路；其中該電流檢測單元用以檢測流經(jīng)該電源回路的電流；又流經(jīng)該電源回路的電流為流經(jīng)各分流回路電流的總合；及 一電源效率控制單元，與該電流檢測單元電連接；并又電連接于多LED單元之間的串聯(lián)節(jié)點；且與各壓控晶體管的控制端電連接；其中該電源效率控制單元自各串聯(lián)節(jié)點取得各LED單元上的壓降，依各LED單元壓降調(diào)整流經(jīng)其分流回路中的電流大小。
2.如權(quán)利要求1所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述二相鄰LED單元之間分別串接有一分流檢測單元，該分流檢測單元連接至該電源效率控制單元，以檢測流經(jīng)其對應(yīng)LED單元的電流，由該電源效率控制單元將各LED單元壓降與電流相乘，獲得各LED單元功率，以依據(jù)各LED單元功率調(diào)整流經(jīng)其分流回路中的電流大小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，該電源效率控制單元通過一低頻濾波器電連接于該電流檢測單元。
4.如權(quán)利要求3所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述低頻濾波器為一模擬濾波器。
5.如權(quán)利要求3所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述低頻濾波器為一數(shù)字濾波器。
6.如權(quán)利要求5所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述該數(shù)字濾波器為一降頻濾波器。
7.如權(quán)利要求5所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述該壓控晶體管為一金氧半場效晶體管。
8.如權(quán)利要求5所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述該壓控晶體管為一接面場效晶體管。
9.如權(quán)利要求5所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述該壓控晶體管為一雙極結(jié)型晶體管。
10.如權(quán)利要求5所述的高效率交流LED驅(qū)動電路，其特征在于，上述該整流單元為一全波整流器。
【文檔編號】H05B37/02GK103582242SQ201310219066
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】潘政宏, 喻鵬飛 申請人:朗捷科技股份有限公司