具功率因数校正优化的发光二极管电路系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电路系统，特别是指一种用于驱动发光二极管运作的电路系统。
【背景技术】
[0002]发光二极管是目前常见的半导体照明组件，由直流电源驱动并具有二极管组件的光电特性，因此其驱动电路的电路组件组成及电路运作模式均不同于现有照明设备的驱动电路。
[0003]就现有的发光二极管驱动电路来说，常会将功率因数校正电路(power factorcorrect1n,简称为PFC)及脉冲宽度调变(pulse width modulat1n,简称为PWM)电路配合使用，以期提升发光二极管驱动电路的功率因数而增进能源使用效率，并通过脉冲宽度调变技术设定通过发光二极管的电流责任周期(duty cycle)及电流值，以控制发光二极管的亮度。但此种驱动电路的常见问题在于，功率因数校正电路与脉冲宽度调变电路的运作不同，不易谐调两者之间的协同运作。此外，若上述功率因数校正电路、脉冲宽度调变电路配合一调光电路使用，因调光电路需要的最小运作电流(minimum holding current)及功率相角特性，使得驱动电路不易维持稳定的电流输出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能稳定维持电源输出性能及功率因数性能的发光二极管的电路系统，该电路系统包含可调光及非调光的应用。
[0005]本发明电路系统，电连接于一外部电源及一发光二极管组，接收该外部电源提供的电力并于转换后供给于该发光二极管组，该电路系统包含一功率因数校正电路、一直流转换电路、一电流脉冲宽度调变电路及一控制电路。该功率因数校正电路电连接于该外部电源且接收该外部电源提供的一交流电源，并将该交流电源转换为一直流的转换电源而输出于外，并且控制其接收的该交流电源的电流相位与电压相位趋于一致。该直流转换电路电连接于该功率因数校正电路及该发光二极管组，接收该转换电源后转换为一直流的输出电源，且主要依据一特定的责任周期设定值而输出该输出电源为一具有特定责任周期及特定电流值的脉冲电源予该发光二极管组。该电流脉冲宽度调变电路电连接于该直流转换电路，受控输出一关于该责任周期设定值的脉冲控制信号至该直流转换电路，以控制该直流转换电路依据该责任周期设定值输出该输出电源。该控制电路电连接于该功率因数校正电路与该电流脉冲宽度调变电路，受控发出一关于该责任周期设定值的第一控制信号至该电流脉冲宽度调变电路，以控制该电流脉冲宽度调变电路依据该第一控制信号发出该脉冲控制信号，该控制电路还受控发出一关于该转换电源功率的充放电系数设定值的第二控制信号至该功率因数校正电路，以控制该转换电源的电压或功率正相关于该输出电源的责任周期。
[0006]较佳地，该直流转换电路是一直流对直流转换器，该功率因数校正电路输出的该转换电源具有一特定的电压输出值，且该直流转换电路控制该输出电源的责任周期或电流值正相关于该转换电源的电压输出值。
[0007]较佳地，该直流转换电路是一内含晶体管的电流开关，并于接收该功率因数校正电路输出的该转换电源后，依据该责任周期设定值将该转换电源切换输出为该具有特定责任周期的输出电源。
[0008]较佳地，该电路系统还包含一调光电路，该调光电路电连接于该功率因数校正电路及该控制电路，其受控设定该功率因数校正电路接收的该交流电源的功率比例，并发出一关于功率比例的功率设定信号至该控制电路，而令该控制电路根据一关于该功率比例的功率设定信号发出该第一控制信号与该第二控制信号，使该交流电源的功率比例、该转换电源的电压或功率以及该输出电源的责任周期成正相关。
[0009]更佳地，该控制电路是一内存至少一查询表的处理器，该查询表具有多笔关于该交流电源的功率比例的功率比例查询值以及多笔对应于该功率比例查询值的责任周期设定值及充放电系数设定值，该控制电路依据该交流电源的功率比例指定该查询表中的一功率比例查询值，并根据对应于该被指定的功率比例查询值的一责任周期设定值而发出该第一控制信号，且根据对应于该被指定的功率比例查询值的一充放电系数设定值而发出该第二控制信号。
[0010]本发明的有益效果在于:该控制电路控制该交流电源的功率比例、该转换电源的功率与该输出电源的责任周期或电流值成正相关，使得调光电路控制外部电源于不同功率比例切换时，均能由控制电路统筹控制功率因数校正电路输出的电力与直流转换电路输出的电力相互对应，而能提升输出电源的供应稳定性，并保持整体电路的高功率因数。
【附图说明】
[0011]图1是电路方块图，说明本发明发光二极管的电路系统的较佳实施例；及
[0012]图2是该电路系统提供一输出电源予一发光二极管组的电流波型图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0014]参阅图1，为本发明电路系统I的较佳实施例。电路系统I电连接于一外部电源2及一发光二极管组3，可将外部电源2提供的一交流电源转换为一输出电源供发光二极管组3运作使用。此处，交流电源可以是一般的市电(例如110V/60HZ的交流电)，但不以此为限。发光二极管组3可作为照明设备使用，由多个通过串联、并联或串并联等方式形成电连接的发光二极管(图中未绘制)组成，且其内含的发光二极管的数量与电连接方式不以特定型态为限。
[0015]详细来说，本发明电路系统I包含一功率因数校正电路11、一直流转换电路12、一电流脉冲宽度调变电路13、一控制电路14及一调光电路15。
[0016]电路系统I的功率因数校正电路11电连接于外部电源2且接收外部电源2提供的交流电源，将该交流电源转换为一直流的转换电源而输出至直流转换电路12，并控制其接收的该交流电源的电流相位与电压相位趋于一致，而提供功率因数校正功能。此外，功率因数校正电路11还受控将其输出的转换电源的电压或功率设定为与直流转换电路12输出的输出电源的责任周期(duty cycle)呈正相关，以提升电路系统I的功率因数性能并维持输出电源的稳定输出，此部分技术内容将说明于后。
[0017]电路系统I的直流转换电路12电连接于功率因数校正电路11及发光二极管组3，其接收功率因数校正电路11输出的转换电源，并将该转换电源转换为一直流的输出电源，且依据一特定的责任周期设定值而输出该输出电源为一具有特定责任周期及特定电流值的脉冲电源予发光二极管组3。据此，直流转换电路12可控制发光二极管组3接收的电流的责任周期，以控制发光二极管组3的整体亮度。
[0018]电路系统I的电流脉冲宽度调变电路13电连接于直流转换电路12与控制电路14，其受控于控制电路14而输出一关于该责任周期设定值的脉冲控制信号至直流转换电路12，以控制直流转换电路12依据该脉冲控制信号输出该输出电源。举例来说，本实施例的电流脉冲宽度调变电路13可内含一亮度调变电路及一电流调变电路(未图标)，其可控制输出电源的责任周期设定。
[0019]参阅图2，为直流转换电路12输出至发光二极管组3的输出电源的电流波型示意图。其中，该输出电源的责任周期可分为亮度调控责任周期与电流调控责任周期两部分。亮度调控责任周期可由前述的亮度调变电路控制，其为在一调光周期时间(Td)中具有电流输出的时间比例，需与人眼视觉暂留的反应时间相对应，具体来说是调光作动时间(activetime, Ton)对调光周期时间Td的比值,也就是说亮度调控责任周期等于Ton/Td。电流调控责任周期可由前述电流调变电路控制，其为每一组脉冲电流的电流周期时间(Ts)中产生电流输出的时间比例，具体来说为电流作动时间(T1)对电流周期时间(Ts)的比值，也就是说电流调控责任周期等于T/Ts。据此，电流脉冲宽度调变电路13可分别通过亮度调变电路及电流调变电路对应控制直流转换电路12输出的输出电源的亮度调控责任周期与电流调控责任周期，而达成控制发光二极管组3发光亮度的功效。
[0020]电路系统I的控制电路14电连接于功率因数校正电路11与电流脉冲宽度调变电路13,其可以是微控制器(micro control unit,简称为MCU)等类型的处理器,并受控发出一关于该责任周期设定值的第一控制信号至电流脉冲宽度调变电路13，以控制电流脉冲宽度调变电路13依据该第一控制信号发出该脉冲控制信号。此外，控制电路14还受控发出一关于该功率因数校正电路11的一充放电系数设定值的第二控制信号至功率因数校正电路11，以控制该功率因数校正电路11根据该第二控制信号设定其充放电系数设定值，而使该功率因数校正电路11输出的转换电源的电压功率正相关于直流转换电路12输出的输出电源的责任周期。因此，根据控制电路14发出的第一控制信号与第二控制信号，可使功率因数校正电路11输出的转换电源在不同电压(或功率)的情况下，维持其输出的转换电源与输出电源的同步性，而保持电路系统I的高功率因数及稳定输出电源。以输出端来看，若要使发光二极管组3发出较亮的光线，则电路系统I必须提供较多的电力予发光二极管组3，此时控制电路14会控制功率因数校正电路11提升其输出的转换电源的电压(或功率)