低闪烁和高功率因素的发光二极管的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关基于发光二极管(LED)的照明装置，尤其是一种具有低灯光闪烁及高功率因子的基于发光二极管的照明设备的驱动装置。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源,经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器，应用发光二极管在各种照明装置也已越来越普遍。例如，高明亮度的发光二极管已被广泛用于交通信号灯、车辆指示灯、以及刹车灯。近年来，使用高电压的发光二极管串的照明设备也被开发来取代传统的白热灯泡和荧光灯泡。
[0003]为了提高基于发光二极管的照明装置的亮度，通常是将多个发光二极管串联在一起，形成一个基于发光二极管的照明单元，而且多个基于发光二极管的照明单元可以更进一步串联在一起，形成一个照明装置。每个照明装置所需要的工作电压，通常是取决于照明单元里的发光二极管的正向电压，每个照明单元里有多少个发光二极管，每个照明单元是如何相互连接的，以及每个照明单元在照明装置里是如何接收来自电源的电压。
[0004]图1显示一传统的具有线性驱动电路102的基于发光二极管的照明单元。该基于发光二极管的照明单元包含多个串联的发光二极管段110、120，受控于该线性驱动电路102。为了简明，图1只显示两个发光二极管段110、120。每一个发光二极管段包含一或多个串联的发光二极管103，一整流的交流电源101供给电力给该基于发光二极管的照明单
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[0005]图2显示该基于发光二极管照明单元的输入交流电压值以及照明亮度，线性驱动电路102根据输入的整流的交流电压，而控制被导通的发光二极管段数。因此，基于发光二极管照明单元的照明亮度与整流的交流电源输出的整流电压值成比例。从图2可看出，基于发光二极管照明单元的照明亮度，随着输入交流电压的变化而变动，因为照明亮度从零到最高值间巨大的变化，造成高度的亮度变化和灯光闪烁。因为整流的交流电压输出未经调节，线性驱动电路102简单而且价廉。
[0006]为了降低照明亮度的变化，如图3所示，基于发光二极管的照明单元可加入一储存电容器301，来调节整流的交流电压输出，以形成变动较少的直流电压。图3也显示出输入交流电压值和调节后的直流电压值，以及基于发光二极管照明单元的照明亮度。基于发光二极管照明单元的最低亮度显著的增加，照明亮度的变化也大大的减低了。
[0007]在图3显示的传统基于发光二极管的照明单元，其中最大的交流电流并不是发生在输入的交流电压达到最高值的时候。图4显示出输入交流电压值和交流电流值，图中可看出交流电流突然增高以开始储存电容器的充电阶段，然后再线性的降低到储存电容器的放电阶段。
[0008]在充电阶段中，交流电流驱动发光二极管，也对储存电容器充电。在放电阶段中，储存电容器则供给发光二极管的电流。从交流电流的波形可看出，因为交流电流的急剧增加和线性降低，波形中含有高度的谐波失真，也造成发光二极管照明单元的低功率因子。
【发明内容】
[0009]本发明提供一低灯光闪烁及高功率因素的基于发光二极管的照明装置，因此本发明的照明装置，是由整流的交流电源供给电力，并配合照明装置中至少一个介于一发光二极管和储存电容器间的充电路径，来降低照明亮度的变化以及减少功率耗损。
[0010]本发明的一优选实施例中，基于发光二极管的照明装置，包含一整流的交流电源，其整流输出经由一开关元件连接到一储存电容器，一线性驱动电路控制下的多个发光二极管段，以及至少一个介于发光二极管段和储存电容器间的充电路径。
[0011]为了在降低灯光闪烁和提高功率因素间达成平衡，本发明可在储存电容器并联至少一可控制的线性发光二极管驱动单元，来改良上述优选实施例。当以线性驱动电路控制的发光二极管段产生的瞬间亮度不足时，可控制的线性发光二极管驱动单元可被导通来增加照明装置的亮度和降低灯光闪烁。
[0012]根据本发明，每一个充电路径可以连接在发光二极管段里的一发光二极管的正端或负端。每一个充电路径可以由一可变电流源来形成，也可由一电流控制器串联一开关来形成。多个充电路径可以一共享的电流控制器连接多个并联的开关，再各别连接到发光二极管段里的发光二极管的正端或负端。
【附图说明】
[0013]图1显示一传统的具有线性驱动电路的基于发光二极管的照明单元；
[0014]图2显示图1中的传统照明单元的输入交流电压值以及照明亮度；
[0015]图3显示加入一储存电容器的传统式基于发光二极管的照明单元，以及其输入交流电压值，调节后的直流电压值，和照明亮度；
[0016]图4显示出图3的传统照明单元的输入交流电压值和交流电流值；
[0017]图5显示由整流的交流电源供给电力的本发明的基于发光二极管的照明装置的充电，维持及放电阶段；
[0018]图6显示根据本发明的一优选实施例，具有低灯光闪烁及高功率因素的基于发光二极管的照明装置的方块图；
[0019]图7显示将图6中的照明装置的储存电容器并联至少一个可控制的线性发光二极管驱动单元，来平衡降低灯光闪烁和增加功率因素；
[0020]图8 (A)、图8⑶显示了两种线性发光二极管驱动单元的实例；
[0021]图9显示根据图6显示的本发明的优选实施例而演变，具有低灯光闪烁及高功率因素的基于发光二极管的照明装置的方块图；
[0022]图10显示将图9中的照明装置的储存电容器并联至少一个可控制的线性发光二极管驱动单元，来平衡降低灯光闪烁和增加功率因素。
[0023]其中，附图标记说明如下:
[0024]101、601整流的交流电源
[0025]102、602线性驱动电路
[0026]103,603 发光二极管
[0027]110、120、610、620 发光二极管段
[0028]301、606储存电容器
[0029]604 二极管
[0030]605可变电流源
[0031]607控制器
[0032]706、1006线性发光二极管驱动单元
[0033]707、1007 开关
[0034]801,811 发光二极管
[0035]802,812 开关
[0036]803、813电流控制器
[0037]905 开关
[0038]908电流控制器
【具体实施方式】
[0039]本说明书提供附图，使本发明更能进一步的被理解，同时附图也构成本说明书的一部分。该附图显示出了本发明的实施例，并与说明书一起，用来解释本发明的原理。
[0040]为了提供基于发光二极管的照明装置的高功率因素，本发明提出一可在输入交流电源的电压接近尖峰值时为储存电容器充电的电路。图5显示一由整流的交流电源供给电力的基于发光二极管的照明装置的充电、维持及放电阶段。
[0041]如图5所显示，充电阶段发生在输入的交流电压有较高的电压时，可以控制储存电容器的充电电流以减少谐波失真。在充电阶段时，交流电流驱动发光二极管并为储存电容器充电。在放电阶段时，储存电容器供给发光二极管电流。在维持阶段时，储存电容器既不充电也不放电。维持阶段是为了更有效的控制功率因素，也是可有可无的。
[0042]图6显示根据本发明的一优选实施例，具有低灯光闪烁及高功率因素的基于发光二极管的照明装置的方块图。在此实施例中，本装置包含以一线性驱动