发光二极管的驱动系统及控制模块的制作方法

文档序号:10627591阅读:522来源:国知局
发光二极管的驱动系统及控制模块的制作方法
【专利摘要】一种发光二极管的驱动系统包含一个升压电路及一个控制模块。该升压电路根据一个控制信号选择性将一个直流的电源电压转换成一个大于该电源电压且直流的输出电压,并提供一个输出电流以驱动一个发光二极管发光。该控制模块根据一个相关于该电源电压的输入电压,产生该脉宽调变的控制信号。该控制信号的占空比随着该输入电压的变大而单调改变。当该电源电压越小时,该控制信号的占空比越小,使该升压电路所提供的该输出电压及该输出电流越小,进而使提供该电源电压的电池的使用时间能够延长。
【专利说明】
发光二极管的驱动系统及控制模块
技术领域
[0001] 本发明涉及一种驱动系统及控制模块,特别是涉及一种发光二极管的驱动系统及 控制模块。
【背景技术】
[0002] 以往应用在发光二极管(LED)手电筒的驱动系统往往仅通过一直流电压转换电 路,将电池的直流电压转换为一电压值较高的输出电压,并提供一输出电流以驱动手电筒 的发光二极管发光。然而,该以往的驱动系统都采用恒定的输出电流的设计,当该手电筒的 使用时间增加时,该电池的内阻也逐渐增加,导致该电池的直流电压及该输出电压都渐渐 下降,但却仍然提供恒定的输出电流,而使得该电池的能量消耗更快,因此,如何延长手电 筒的电池的使用时间就成为一个重要的课题。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于提供一种电池使用时间较长的发光二极管的驱动系统及控制 丰旲块。
[0004] 本发明的发光二极管的驱动系统适用于驱动一发光二极管发光,并包含一升压电 路及一控制模块。
[0005] 该升压电路接收一直流的电源电压,及一控制信号,并根据该控制信号选择性将 该电源电压转换成一直流的输出电压,且提供一输出电流以驱动该发光二极管发光,该输 出电压大于该电源电压。
[0006] 该控制模块接收一相关于该电源电压的第一输入电压,并根据该第一输入电压, 产生该脉宽调变的控制信号,且该控制信号的占空比随着该第一输入电压的变大而单调改 变。当该电源电压越小时,该控制信号的占空比越小,使该升压电路所提供的该输出电流越 小。
[0007] 较佳的是:该升压电路包括一第一二极管、一电感、及一晶体管。该第一二极管包 含一阳极端及一电连接该发光二极管,且输出该输出电压并提供该输出电流的阴极端。该 电感具有一接收该电源电压的第一端,及一电连接到该第一二极管的阳极端的第二端。该 晶体管电连接于该第一二极管的阳极端及一接地点间,并接收来自该控制模块的控制信 号,且受该控制信号控制于导通与不导通间切换。该发光二极管的驱动系统还包含一开关, 该开关电连接于该升压电路的第一二极管的阴极端及该发光二极管间,且接收一开关信 号,及来自该升压电路的该输出电流,并受该开关信号控制于导通与不导通间切换,该开关 于导通时,使该接收到的输出电流传送至该发光二极管,以驱动该发光二极管发光。该控制 模块还接收一选择信号,并根据该选择信号,产生该开关信号。
[0008] 更佳的是:本发明的发光二极管的驱动系统的该控制模块包括一第一参考电路、 一第二参考电路、一振荡电路、及一脉宽调变电路。该第一参考电路产生一第一参考电压。 该第二参考电路接收该第一输入电压及该第一参考电压,并据以产生一第二参考电压,当 该第一输入电压小于一最小预定值时,该第二参考电压等于该最小预定值,当该第一输入 电压大于一最大预定值时,该第二参考电压等于该最大预定值。该振荡电路产生一具有固 定频率且呈三角波的振荡信号。该脉宽调变电路接收该第二参考电压及该振荡信号,并据 以产生该脉宽调变的控制信号,且该振荡信号决定该控制信号的频率,该第二参考电压及 该振荡信号决定该控制信号的占空比。该最小预定值是0. 2伏特,该最大预定值是1伏特, 该第一输入电压及该控制信号的占空比具有下列的关系,
[0009]
,当 1>V1>0. 2,
[0010] D = 0.8,iVl>l,
[0011] D = 0· 05,当 V1〈0. 2,
[0012] D为该控制信号的占空比,VI为该第一输入电压的大小。
[0013] 而本发明发光二极管的控制模块适用于控制一升压电路选择性将一电源电压升 压转换成一输出电压,以提供一输出电流驱动一发光二极管发光,并包含一第一参考电路、 一第二参考电路、一振荡电路、及一脉宽调变电路。
[0014] 该第一参考电路产生一第一参考电压。该第二参考电路接收一相关于该电源电压 的第一输入电压及该第一参考电压,并据以产生一第二参考电压。当该第一输入电压小于 一最小预定值时,该第二参考电压等于该最小预定值,当该第一输入电压大于一最大预定 值时,该第二参考电压等于该最大预定值。该振荡电路产生一具有固定频率且呈三角波的 振荡信号。
[0015] 该脉宽调变电路接收该第二参考电压及该振荡信号,并据以产生一脉宽调变的控 制信号来控制该升压电路,且该振荡信号决定该控制信号的频率,该第二参考电压及该振 荡信号决定该控制信号的占空比。且该控制信号的占空比随着该第一输入电压的变大而单 调改变,当该电源电压越小时,该控制信号的占空比越小,使该升压电路所提供的该输出电 流越小。
[0016] 较佳的是:该最小预定值是0. 2伏特,该最大预定值是1伏特,该第一输入电压及 该控制信号的占空比具有下列的关系,
[0017]
,当 DVD0.2,
[0018] D = 0.8,iVl>l,
[0019] D = 0· 05,当 V1〈0. 2,
[0020] D为该控制信号的占空比,VI为该第一输入电压的大小。
[0021] 本发明的有益效果是利用控制模块根据相关于该电源电压的该输入电压,产生该 脉宽调变的控制信号,进而控制该升压电路在该电源电压越低时,提供较小的输出电流,以 使提供该电源电压的电池的使用时间能够延长。
【附图说明】
[0022] 本发明的其他的特征及功效,将于参照图式的实施方式中清楚地呈现,其中:
[0023] 图1是一电路图,说明本发明发光二极管的驱动系统的一实施例。
【具体实施方式】
[0024] 参阅图1,本发明发光二极管的驱动系统的实施例适用于驱动一发光二极管D1发 光,并包含一升压电路1、一开关SW1、及一控制模块2。该发光二极管D1具有一阳极端及一 阴极端。
[0025] 该升压电路1接收一直流的电源电压及一控制信号,并根据该控制信号选择性将 该电源电压转换成一直流的输出电压,且提供一输出电流以驱动该发光二极管D1发光,其 中,该输出电压大于该电源电压。在本实施例中,该电源电压由两个串联的三号电池提供, 且其大小为3伏特,为求方便起见,图1中仅以一个电池符号VCC表示。而在其他实施例中, 该电源电压也可以由一个或多个电池提供。
[0026] 该升压电路1包括一第一二极管D2、一电感L1、及一晶体管Ml。该第一二极管D2 包含一阳极端,及一输出该输出电压并提供该输出电流的阴极端。该电感L1具有一接收该 电源电压的第一端,及一电连接到该第一二极管D2的阳极端的第二端。该晶体管Ml电连 接于该第一二极管D2的阳极端及一接地点间,并接收该控制信号,且受该控制信号控制于 导通与不导通间切换。当该晶体管Ml导通时,该电源电压不被转换成该输出电压,而当该 晶体管Ml不导通时,该电源电压被转换成该输出电压。此外,在本实施例中,该晶体管Ml 是一 N型晶体管。在其他实施例中,该晶体管Ml也可以是其他种类的晶体管。
[0027] 该开关SW1电连接于该升压电路1的第一二极管D2的阴极端及该发光二极管D1 的阳极端间,且接收来自该升压电路1的该输出电压及该输出电流,及一开关信号,并受该 开关信号控制于导通与不导通间切换。该开关SW1于导通时,使该接收到的输出电压及该 输出电流传送至该发光二极管D1,以驱动该发光二极管D1发光。在本实施例中,该开关SW1 是一 P型晶体管,在其他实施例中,该开关SW1也可以是其他种类的晶体管。
[0028] 该控制模块2包括一第一参考电路21、一第二参考电路22、一振荡电路23、一脉宽 调变电路24、及一数位逻辑电路25,并接收一相关于该电源电压的第一输入电压VI,且根 据该第一输入电压VI,产生该脉宽调变的控制信号。该控制信号的占空比随着该第一输入 电压VI的变大而单调改变,当该电源电压越小时,该控制信号的占空比越小,使该升压电 路1所提供的该输出电流越小。
[0029] 该数位逻辑电路25接收一来自外部的选择信号及一时钟信号。该数位逻辑电路 25基于该时钟信号来运作,并根据该选择信号,产生该开关信号、及一待命信号。当该选择 信号指示该控制模块2运作时,该待命信号为逻辑0,当该选择信号指示该控制模块2不运 作时,该待命信号为逻辑1。当该选择信号指示该控制模块2运作且该发光二极管D1以一 预定频率闪烁时,该开关信号能以该预定频率控制该开关SW1于导通及不导通间切换,以 达成闪烁的效果。
[0030] 该第一参考电路21产生该第一参考电压V2。该振荡电路23产生一具有固定频率 且呈三角波的振荡信号及该时钟信号。
[0031] 该第二参考电路22接收该第一输入电压VI及该第一参考电压V2,并据以产生一 第二参考电压V3。当该第一输入电压VI小于一最小预定值时,该第二参考电压V3等于该 最小预定值,当该第一输入电压VI大于一最大预定值时,该第二参考电压V3等于该最大预 定值。在本实施例中,该驱动系统还包含一电阻值为l〇〇k欧姆的第一电阻R1及一电阻值 为22k欧姆的第二电阻R2,该第一电阻R1具有一接收该电源电压的第一端及一输出该第一 输入电压VI的第二端,该第二电阻R2具有一电连接该第一电阻R1的第二端的第一端及一 接收该待命信号的第二端。当该待命信号的电压为零,即逻辑〇时,该第一输入电压VI的 大小为该电源电压的分压,也就是正比于该电源电压。在其他实施例中,该第一电阻R1及 第二电阻R2的电阻值可能会因为该电池 VCC的内阻不同,例如不同种类的电池 VCC或不同 数量的电池 VCC,及因为该电池 VCC与该控制模块2间的导线电阻的大小,而选用不同的电 阻值。
[0032] 该脉宽调变电路24接收该第二参考电压V3及该振荡信号,并据以产生该脉宽调 变的控制信号。该脉宽调变电路24将该第二参考电压V3及该振荡信号作比较,当该振荡 信号大于该第二参考电压V3时,产生该控制信号为逻辑0,当该振荡信号小于该第二参考 电压V3时,产生该控制信号为逻辑1。
[0033] 在本实施例中,该最小预定值是0. 2伏特,该最大预定值是1伏特,该控制信号的 占空比D随着该第一输入电压VI的变大而单调改变,且在本实施例中具有下列的关系:
[0034]
U>Vl>〇. 2,
[0035] D = 0.8,iVl>l,
[0036] D = 0· 05,当 V1〈0. 2,
[0037] 随着使用时间的增加,该电池 VCC的内阻也逐渐增加,使得该电池 VCC的电源电压 及该第一输入电压VI都渐渐下降,此时,该第二参考电压V3也会随着该第一输入电压VI 渐渐下降,进而使得该控制信号的占空比渐渐变小,导致该升压电路1所产生的该输出电 压及所提供的该输出电流渐渐变小,而能延长该电池 VCC的使用时间。
[0038] 特别值得一提的是:在本实施例中,该驱动系统包含该开关SW1,在其他实施例 中,该驱动系统也可以不包含该开关SW1,而该升压电路1的第一二极管D2的阴极端直接电 连接该发光二极管D1的阳极端。
[0039] 综上所述,通过该控制模块2根据相关于该电源电压的第一输入电压VI,产生该 脉宽调变的控制信号,进而控制该升压电路在该电源电压越低时,提供较小的输出电流,以 使提供该电源电压的电池 VCC的使用时间能够延长,故确实能达成本发明的目的。
[0040] 以上所述者,仅为本发明的实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,即凡 依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆仍属本发明的范围。
【主权项】
1. 一种发光二极管的驱动系统,适用于驱动一个发光二极管发光,其特征在于:并包 含: 一个升压电路,接收一个直流的电源电压,及一个控制信号,并根据该控制信号选择 性将该电源电压转换成一个直流的输出电压,且提供一个输出电流W驱动该发光二极管发 光,该输出电压大于该电源电压;及 一个控制模块,接收一个相关于该电源电压的第一输入电压,并根据该第一输入电压, 产生该脉宽调变的控制信号,且该控制信号的占空比随着该第一输入电压的变大而单调改 变,当该电源电压越小时,该控制信号的占空比越小,使该升压电路所提供的该输出电流越 小。2. 根据权利要求1所述的发光二极管的驱动系统,其特征在于:该升压电路包括: 一个第一二极管,包含一个阳极端及一个电连接该发光二极管,且输出该输出电压并 提供该输出电流的阴极端; 一个电感,具有一个接收该电源电压的第一端,及一个电连接到该第一二极管的阳极 端的第二端;及 一个晶体管,电连接于该第一二极管的阳极端及一个接地点间,并接收来自该控制模 块的控制信号,且受该控制信号控制于导通与不导通间切换。3. 根据权利要求2所述的发光二极管的驱动系统,其特征在于:还包含一个开关,该开 关电连接于该升压电路的第一二极管的阴极端及该发光二极管间,且接收一个开关信号, 及来自该升压电路的该输出电流,并受该开关信号控制于导通与不导通间切换,该开关于 导通时,使该接收到的输出电流传送至该发光二极管,W驱动该发光二极管发光。4. 根据权利要求3所述的发光二极管的驱动系统,其特征在于:该控制模块还接收一 个选择信号,并根据该选择信号,产生该开关信号。5. 根据权利要求1所述的发光二极管的驱动系统,其特征在于:该控制模块包括: 一个第一参考电路,产生一个第一参考电压; 一个第二参考电路,接收该第一输入电压及该第一参考电压,并据W产生一个第二参 考电压,当该第一输入电压小于一个最小预定值时,该第二参考电压等于该最小预定值,当 该第一输入电压大于一个最大预定值时,该第二参考电压等于该最大预定值; 一个振荡电路,产生一个具有固定频率且呈=角波的振荡信号;及 一个脉宽调变电路,接收该第二参考电压及该振荡信号,并据W产生该脉宽调变的控 制信号,且该振荡信号决定该控制信号的频率,该第二参考电压及该振荡信号决定该控制 信号的占空比。6. 根据权利要求5所述的发光二极管的驱动系统,其特征在于:该最小预定值是0. 2 伏特,该最大预定值是1伏特,该第一输入电压及该控制信号的占空比具有下列的关系,当 1〉V1〉0. 2, D = 0. 8,当 Vl〉l, D = 0. 05,当 VK0. 2, D为该控制信号的占空比,Vl为该第一输入电压的大小。7. -种发光二极管的控制模块,适用于控制一个升压电路选择性将一个电源电压升 压转换成一个输出电压,W提供一个输出电流驱动一个发光二极管发光,其特征在于:并包 含: 一个第一参考电路,产生一个第一参考电压; 一个第二参考电路,接收一个相关于该电源电压的第一输入电压及该第一参考电压, 并据W产生一个第二参考电压,当该第一输入电压小于一个最小预定值时,该第二参考电 压等于该最小预定值,当该第一输入电压大于一个最大预定值时,该第二参考电压等于该 最大预定值; 一个振荡电路,产生一个具有固定频率且呈=角波的振荡信号;及 一个脉宽调变电路,接收该第二参考电压及该振荡信号,并据W产生一个脉宽调变的 控制信号来控制该升压电路,且该振荡信号决定该控制信号的频率,该第二参考电压及该 振荡信号决定该控制信号的占空比, 该控制信号的占空比随着该第一输入电压的变大而单调改变,当该电源电压越小时, 该控制信号的占空比越小,使该升压电路所提供的该输出电流越小。8.根据权利要求7所述的发光二极管的控制模块,其特征在于:该最小预定值是0. 2 伏特,该景大预吿估是1化据,该第一输入电压及该控制信号的占空比具有下列的关系,当 1〉V1〉0. 2, D = 0. 8,当 Vl〉l, D = 0. 05,当 VK0. 2, D为该控制信号的占空比,Vl为该第一输入电压的大小。
【文档编号】H05B37/02GK105992428SQ201510054515
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】萧文钦
【申请人】萧文钦
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