专利名称：发光二极管的驱动方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一种驱动方法，尤指一种驱动发光二极管的驱动方法，达到充份利用电源功率，以提高功率因子，并减少电磁干扰的驱动装置。
背景技术：
由于天然能源逐渐枯竭，新的替代能源在开发速度及使用效率上尚未能立即满足需要的状况下，节约能源是现阶段可行且必要的措施。在节约能源的具体对策上，首当其冲的是各种电器设备用电效率的再检讨，以现代人生活中不可或缺的照明器材为例，传统钨丝灯泡只用5%的电力转换成光能，其余95%的电力则转换成热能，其不仅用电效率极低，且产生的热能通常造成其它的用电需求(例如空调、散热)。由于传统灯具工作效率低，复以集成电路产业的发达与技术的快速创新，工作寿命长、低耗电的发光二极管备受瞩目，且被大量地使用在照明用途上。如前揭所述，发光二极管最为人称道的优点为长寿命、低耗电及低废热等，此亦即业界积极开发发光二极管照明设备的主要原因；由于发光二极管需要直流电源来驱动，因此当发光二极管应用于接收交流电源，例如市电的装置中时，则需要一发光二极管驱动电路来将交流电源转换为脉动直流电源，以驱动发光二极管发光。习有发光二极管驱动电路，如图4A所示，该发光二极管驱动电路100与至少一发光二极管101连接，且接收一交流电源VAC，该发光二极管驱动电路100主要包含一桥式整流器110以及一电容C，其中桥式整流器110将交流电源VAC整流成一脉动的直流电源，而电容C则对该脉动直流电源进行稳压，使发光二极管101可接收稳定的电流并发光；为了能让导通电流值固定，一般会再加上定电流源电路，以确保发光二极管的亮度及颜色均能保持一致则导通电流如图4B所示。在电路中如果有电容或电感等感抗组件的存在，电压和电流就不会同步，两者会有显著相位差(Θ)的存在，如图4C所示，此时，由于电压和电流并异步，因此功率会因电压电流瞬时间乘积不一定为正值而较电压电流同步时的功率为小，而当功率因子较小时相对造成功率损耗。
发明内容
有鉴于此，本发明以直接利用交流市电，在未作切换式变频的前提下提供一种驱动方法，尤指一种驱动发光二极管的驱动方法及其装置，达到充份利用电源功率，以提高功率因子，减少功率损耗，及减少电磁干扰。为达上述目的，本发明的驱动方法利用复数电流流向控制电路来驱动复数发光二极管模组，该电流流向控制电路由至少二电晶体形成至少二开关回路，并依供应电压源提供正向部份的不同电压准位，形成不同开关回路，使下一发光二极管模组导通点亮或不导通，可依照不同电压来点亮最多的发光二极管模组，达到充分利用电源功率，减少功率损耗的目的。
图1为本发明中驱动装置的结构示意图。图2为本发明中驱动装置的部分放大示意图。图3A为本发明中脉动直流电压源与脉动直流电流源相位关图。图;3B为本发明中一个交流半波周期中各发光二极管模组的亮灭关图。图4A为习有驱动装置的结构示意图。图4B为习有驱动装置加设一滤波电路后的导通电流图。图4C为电流落后电压关图。图号说明驱动电路100 ；发光二极管101 ；桥式整流器110 ；基极B ；集极C ；电容 Cl ；射极E ；发光二极管L ；交流电源VAC ；供应电压源Vs ；第一发光二极管模组11 ；第二发光二极管模组12 ；第三发光二极管模组13 ；第四发光二极管模组14 ；第五发光二极管模组 15 ；第一电流流向控制电路21 ；第二电流流向控制电路22 ；第三电流流向控制电路23 ；第四电流流向控制电路M ；第一电晶体251 ；第二电晶体252 ；第一电阻253 ；第二电阻254 ； 第一输入端255 ；第二输入端256 ；第一输出端257 ；第二输出端258 ；第三电阻259 ；第四电阻250 ；电流源电路30 ；整流电路40。
具体实施例方式本发明主要提供一种发光二极管的驱动方法，利用复数电流流向控制电路来驱动复数发光二极管模组，该电流流向控制电路由至少二电晶体形成至少二开关回路，并依供应电压源提供正向部份的不同电压准位，形成不同开关回路，使受控制的发光二极管模组导通点亮或不导通；其具体实施时，该驱动装置如图1所示，其至少包含有一供应电压源 Vs。
至少三个发光二极管模组，如图所示的实施例中，可设有第一 第五发光二极管模组 11、12、13、14、15，各发光二极管模组1广15由复数发光二极管L以串联、并联或串并联方式组成，而各发光二极管模组1广15中发光二极管L的数量可渐增后再渐减方式安排。以及至少一电流流向控制电路，其连接各发光二极管模组之间，如图所示的实施例中，可设有第一 第四电流流向控制电路21、22、23、24，各电流流向控制电路2114设有第一、第二电晶体251、252、第一、第二、第三、第四电阻253、254、259、250、第一、第二输入端255、256以及、第一、第二输出端257、258。该第一、第二电晶体251、252分别设有第一端、第二端以及控制端。在此实施例中，该第一、第二电晶体251、252可以为NPN型双极接面电晶体(Bipolar Junction Transistor, BJT)，该第一端为射极E (Emitter)，该第二端为集极C (Collector)，该控制端为基极B (Base)。请同时参阅图2所示，该第一输入端255与其中一发光二极管模组12、13、14、15 的正极并联连接并串联于上一发光二极管模组11、12、13、14的负极，该第二输入端256则与供应电压源Vs连接，而该第一输入端255连接至该第一电晶体251第一端的射极E，而该第一电晶体251控制端的基极B则连接至该第一电阻253 —端，该第一电阻253另端则与该第二电晶体252第一端的集极C共线连接至该第二输出端256，该第二输出端256处并设有一第三电阻259，该第二电晶体252控制端的基极B则连接至该第二电阻2M —端，该第二电阻254另端则与该第一电晶体251第二端的射极E共线连接至该第一输出端257， 该第一输出端257则连接于其中一发光二极管模组12、13、14、15的负极，而该第二电晶体 252第二端的射极E连接至该第二输出端258，而该第二输出端258则连接于下一发光二极管模组13、14、15的正极，且该第二电晶体252控制端的基极B与第二端的射极E间并连接有一第四电阻250。一整流电路40，该整流电路40可以为桥式整流器，将供应电压源Vs所接收的交流电源转换成脉动直流电压源，请同时参阅图3A所示。一电流源电路30，该电流源电路30设于该整流电路40与各发光二极管模组 1广15之间，用以将该脉动直流电压源转换为同相位的脉动直流电流源，供应各发光二极管模组1广15 —回路电流，以维持较佳的功率因子。整体动作方式，请同时参阅图IBB所示，其为一个交流半波周期中各发光二极管模组的亮灭关系图，刚开始第一发光二极管模组11在电源电压达到Vsl即可得到足够电流而先行导通点亮，而在电源电压(低于Vd)未达到第二发光二极管模组的导通电压之前，第一电流流向控制电路的第二电晶体252因对应的电流源电流在其基极B与射极E间的第四电阻250产生的电压不足使其导通而作用于截止区而处于关闭状态，使第二输出端258断路，而该第一电晶体251则由第二输入端256透过第三电阻259得到外来电压，可作用于饱和区处于导通状态，使电流路径经由该第一电晶体251的射极E、集极C流入下一发光二极管模组及下一电流流向控制电路。而下一电流流向控制电路同样因为电源电压(低于Vs2)较小，不足以使该第二电晶体得到偏压导通，而其开启第一电晶体为导通状态，使电流路径由该第一电晶体流入下一发光二极管模组及下一电流流向控制电路。若当电源电压继续上升到Vs2且高过第二发光二极管模组的导通电压时，因对应的电流源电流足以使该第一电流流向控制电路21的第四电阻250产生偏压，使该第二电晶体252形成顺向偏压作用于饱和区，使第二电晶体252的射极E、集极C导通，而此时该第一电晶体251因偏压不足而作用于截止区处于关闭状态，使第一输入端255断路，让电流路径由该第二发光二极管模组12的正极端流入而由该第二发光二极管模组12的负极端流出而形成导通回路，使该第一、第二发光二极管模组11、12分别点亮，而其它电流流向控制电路则因为电压准位不足，而使电流路径经由该第一电晶体流入下一发光二极管模组及下一电流流向控制电路；如图3B中的时间t2至t3，该电源电压(Vs2至Vs!3)高过第二发光二极管模组的导通电压时，仅能点亮该第一发光二极管模组11 (亦即图中所示的区域1)及第二发光二极管模组12 (亦即图中所示的区域2、，当供应电源的电压继续上升时，状况依此类推。而本发明制作时，各电流流向控制电路可设置于一电路板上，再与各发光二极管模组形成电性连接；或者各发光二极管模组与各电流流向控制电路可以一体封装于一集成电路中。故本发明利用至少二电晶体形成至少二开关回路作为电流流向控制电路来驱动复数发光二极管模组，并依供应电压源利用一整流电路用以提供脉动直流电压源，以及藉由一电流源电路提供对应正向部份的不同电压准位的回路电流，透过在不同电压准位形成的不同开关回路，各发光二极管模组在交流市电周期内导通电压的高低，可由控制其电流流向控制电路中的第四电阻来控制设定，使受控发光二极管模组在交流市电周期内依设定的导通电压导通点亮或不导通，而可依照不同电源电压来点亮最多的发光二极管模组，达到充分利用电源功率，减少功率损耗的目的。
权利要求
1.一种发光二极管的驱动方法，其特征在于，利用复数电流流向控制电路来驱动复数发光二极管模组，该电流流向控制电路由至少二电晶体形成至少二开关回路，并依供应电压源利用一整流电路用以提供脉动直流电压源，以及藉由一电流源电路提供对应正向部份的不同电压准位的回路电流，透过在不同电压准位形成的不同开关回路，使受控制发光二极管模组在交流市电周期内依设定的导通电压导通点亮或不导通。
2.如权利要求1所述发光二极管的驱动方法，其特征在于，该电流源电路将该脉动直流电压源转换为同相位的脉动直流电流源，以供应各发光二极管模组一回路电流。
3.一种发光二极管的驱动装置，其特征在于，其至少包含有一供应电压源，供应发光二极管所需电源；一整流电路，将供应电压源转换成脉动直流电压源；一电流源电路，设于该整流电路与各发光二极管模组之间，用以将该脉动直流电压源转换为同相位的脉动直流电流源，供应各发光二极管模组一回路电流；至少三个发光二极管模组，各发光二极管模组由复数发光二极管以串联、并联或串并联方式组成；至少二电流流向控制电路，其连接各发光二极管模组之间，该电流流向控制电路设有第一、第二电晶体、第一、第二、第三、第四电阻、第一、第二输入端以及第一、第二输出端，该第一输入端与其中一发光二极管模组的正极并联连接并串联于上一发光二极管模组的负极，该第二输入端则与供应电压源透过该第三电阻连接，该第一输出端则连接于受控制发光二极管模组的负极，而该第二输出端则连接于下一发光二极管模组的正极。
4.如权利要求3所述发光二极管的驱动装置，其特征在于，该第一、第二电晶体分别设有第一端、第二端以及控制端，该第一输入端连接至该第一电晶体的第一端，而该第一电晶体的控制端则连接至该第一电阻一端，该第一电阻另端则与该第二电晶体的第一端共线连接至该第二输出端，该第二电晶体的控制端则连接至该第二电阻一端，该第二电阻另端则与该第一电晶体的第二端共线连接至该第一输出端，而该第二电晶体的第二端连接至该第二输出端，且该第四电阻连接于该第二电晶体的控制端与第二端之间。
5.如权利要求4所述发光二极管的驱动装置，其特征在于，该第一、第二电晶体为NPN 型双极接面电晶体(Bipolar Junction Transistor, BJT)，该第一端为射极(Emitter)，该第二端为集极(Collector)，该控制端为基极(Base)。
6.如权利要求3、4或5所述发光二极管的驱动装置，其特征在于，各发光二极管模组中发光二极管的数量渐增后再渐减。
7.如权利要求6所述发光二极管的驱动装置，其特征在于，各电流流向控制电路设置于一电路板上，再与各发光二极管模组形成电性连接。
8.如权利要求6所述发光二极管的驱动装置，其特征在于，各发光二极管模组与各电流流向控制电路一体封装于一集成电路中。
全文摘要
本发明关于发光二极管的驱动方法及其装置，驱动方法利用复数电流流向控制电路来驱动复数发光二极管模组，该电流流向控制电路由至少二电晶体形成至少二开关回路，并依供应电压源藉由整流电路及电流源电路提供正向部份的不同电压准位，形成不同开关回路，使受控制的发光二极管模组导通点亮或不导通，可依照不同电压来点亮最多的发光二极管模组，达到充分利用电源功率，减少功率损耗的目的。
文档编号H05B37/02GK102480825SQ20101056549
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者李建国 申请人:亚德光机股份有限公司