专利名称：光源驱动电路及控制光源的电能的控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种光源驱动电路及控制光源的电能的控制电路。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)用于例如普通照明的许多领域。相比于荧光灯和白炽灯等传统光源，LED具有多个优势。例如，LED具有相当低的功耗。例如白炽灯的传统光源将大部分的电能用于加热金属灯丝以达到足够高的温度使之发光。与之不同，LED几乎不产生热量，仅消耗很少一部分的能量就可以产生与白炽灯相同亮度的光。例 如，在一个灯泡应用中，白炽灯光源消耗大约60瓦的功率所产生的亮度，LED光源只要消耗不超过7瓦的功率即可产生相同的亮度。此外，LED的使用寿命可以超过50000小时，其使用寿命远远超过白炽灯的平均寿命(如5000小时)和荧光灯的平均寿命(如15000小时)。另外，LED不包含水银等有害物质，且不像白炽灯和荧光灯那样产生紫外线(Ultra Violet，UV)辐射。采用LED能保护环境并节约能源。传统方法利用交流/直流转换器将交流电压转换成直流电压以为LED供电。图I所示为现有技术中的驱动电路100的示意图。驱动电路100驱动例如LED阵列108的光源。驱动电路100包括桥式整流器104，用于对交流电压进行整流。驱动电路100还包括耦合至桥式整流器104的电解电容Cbim，用于对整流电压进行滤波，以提供大致稳定的直流电压VIN0电解电容Cbuu5具有相对较大的尺寸。驱动电路100还包括开关模式的直流/直流转换器122，将直流电压VIN转换成电容116两端的直流电压V0UT，以为LED阵列108供电。控制器118产生导通/关断(0N/OFF)信号来交替闭合和断开开关106，从而控制对LED阵列108的供电。然而，开关106的交替闭合和断开会产生电磁干扰(electromagnetic interference, EMI)噪声，因此需要使用EMI过滤器130来滤除供电线上的噪声。另外，开关模式的直流/直流转换器122通常包括例如电感112和电容116等用于储能和/或滤波的元件。这些元件同样具有较大的尺寸，因而很难置入现有的商业用途的照明灯具中，如E12、E14、E17等型号的LED灯泡或T-5、T-8等型号的灯管。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种光源驱动电路及控制光源的电能的控制电路，以缩小电路的体积、降低成本，并且提高光源驱动电路的功率效率和功率因数。为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制光源的电能的控制电路。所述光源包括第一多个发光二极管和第二多个发光二极管。所述光源接收整流电压，当所述整流电压在第一预设范围内，所述控制电路调节流过所述第一多个发光二极管的电流至第一预设值。当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述第二多个发光二极管保持关断。
本发明还提供了一种光源驱动电路。所述光源包括第一多个发光二极管和第二多个发光二极管，所述光源驱动电路包括整流器、第一电流调节器、第二电流调节器及控制器。整流器接收交流电压并提供整流电压至所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管；第一电流调节器耦合至所述第一多个发光二极管；第二电流调节器耦合至所述第二多个发光二极管；控制器耦合至所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管；当所述整流电压在第一预设范围内，所述第一电流调节器调节流过所述第一多个发光二极管的电流至第一预设值；当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述第二多个发光二极管保持关断。本发明提供的光源驱动电路通过整流电压驱动光源，而无需庞大的储能元件，例如电解电容或电感，且不产生EMI噪声，因而无需EMI滤波器，故缩小了电路的体积、降低了成本；并且光源驱动电路无需额外的功率因数纠正电路就可实现较高的功率因数，同时具有较高的功率效率。
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。图I所示为现有技术中的光源驱动电路的示意图；图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路的电路图；图3所示为根据本发明一个实施例的整流电压Vkk的波形图；图4所示为根据本发明一个实施例的系统功率效率和导通角之间的曲线图；图5所示为根据本发明一个实施例的系统功率因数和导通角之间的曲线图；图6所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的电路图；图7所示为根据本发明另一个实施例的整流电压Vkeq和整流电压Vkec2的波形图；图8所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的电路图；图8A所示为根据本发明一个实施例的图8中的光源驱动电路的信号的波形图；图9所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路的电路图；图10所示为根据本发明另一个实施例的整流电压和整流电流的波形图；图11所示为根据本发明另一个实施例的驱动电路的电路图；图12所示为根据本发明另一个实施例的驱动电路的电路图；图13A至图13F所示为图11和图12中的三端双向交流开关调光器的电路图；及图14所示为根据本发明一个实施例的图11和图12中整流电压和整流电流的波形图。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路200的示意图。在图2所示的实施例中，驱动电路200包括交流/直流线性转换器240，用于接收交流电压并控制流过光源的电流。为方便说明，图2中的光源为具有多个LED串的LED阵列210。在其他例子中可以采用其他类型的光源。在图2所示的实施例中，交流/直流线性转换器240包括整流器(如，桥式整流器204)、与LED阵列串联耦合的开关Q1、控制电路(如，运算放大器206)以及电流感应器(如，感应电阻RsetX整流器204用于将输入交流电压Va。转换为整流电压VKEC。控制电路206用于根据预设的电流参考值来线性地控制开关Q1，以控制流过LED阵列210的电流。电流感应器用于感应流过光源的电流，并为控制电路206提供感应信号220。在一个实施例中，开关Ql为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor, MOSFET)。图3所示为输入交流电压Vac在0至2 的期间内所对应的整流电压Vkec的波形、图。图3将结合图2进行描述。在一个实施例中，整流电压V■为周期电压信号。整流电压Vkec具有峰值VP。LED阵列210的正向电压N0与整流电压Vkec相交。当LED阵列210两端的电压大于LED阵列210的正向电压V0时，LED阵列210将被点亮。更具体地说，在图3的实施例中，当整流电压Vkec大于LED阵列210的正向电压\时，光源驱动电路200点亮并调节LED阵列210。在一个实施例中，感应电阻Rset两端的电压降相对较小，可忽略。因此，驱动电路200是否点亮并调节LED阵列210取决于整流电压Vkk的电压值。例如，当整流电压Vkk大于LED阵列210的正向电压\时，驱动电路200点亮LED阵列210，控制电路通过将感应信号220和参考信号ADJ进行比较来线性控制开关Ql。感应信号220指示流过LED阵列210的电流。参考信号ADJ指示预设的电流参考值。因此流过LED阵列的电流被调节至预设的电流参考值。举例说明，运算放大器206比较感应信号220和参考信号ADJ，并据此产生误差信号来线性控制开关Ql。电流感应器(如感应电阻Rset)与LED阵列210串联耦合，用于提供感应信号220。在图3的实施例中，整流电压V■为半波正弦电压信号。然而，整流电压V■并不限于图3所示的实施例，假设感应电阻Rset两端的电压降可忽略，只要例如LED阵列210的光源的正向电压\与整流电压Vkec相交，整流电压V■可以是其他类型的周期信号。因此，整流电压Vkec具有大于光源正向电压\的峰值电压VP，且具有小于光源正向电压\的谷值电压。在一个实施例中，流过LED阵列210的电流I。可由式(I)表示I0=VADJ/Rset (I)其中，VADJ表示参考信号ADJ的电压值，Rset表示感应电阻Rset的电阻值。LED阵列210的正向电压V。可由式(2)表不V0 = VpXSin 0 (2)其中，Vp表示整流电压Vkec的峰值电压，0表示整流电压Vkk大致等于LED阵列210的正向电压Vo时所对应的导通角。在一个实施例中，“大致等于”表不在导通角0时，整流电压Vkec和LED阵列210的正向电压N0理论上相等，然而在实际应用中，由于开关Ql和感应电阻Rset两端的电压降或实际应用中电路部件的非理想因素而造成整流电压Vkec与正向电压Vtj的细微的差别。
因此,在0至JI期间,平均输入功率Pin可由式(3)表示 [0039
权利要求
1.一种用于控制光源的电能的控制电路，其特征在于，所述光源包括第一多个发光二极管和第二多个发光二极管，所述光源接收整流电压，当所述整流电压在第一预设范围内，所述控制电路调节流过所述第一多个发光二极管的电流至第一预设值，当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述第二多个发光二极管保持关断。
2.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，当所述整流电压在第二预设范围内，所述控制电路调节流过所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管的电流至第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管串联耦合，其中，所述第二预设范围在所述第一预设范围之外。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述第一多个发光二极管与第一开关串联耦合，当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述控制电路线性控制所述第一开 关，以调节流过所述第一多个发光二极管的所述电流至所述第一预设值；当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制电路断开所述第一开关。
4.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述第二多个发光二极管与第二开关串联耦合，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制电路线性控制所述第二开关，以调节流过所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管的所述电流至所述第二预设值。
5.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制电路调节流过所述第二多个发光二极管的电流至第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制电路关断所述第一多个发光二极管，其中，所述第二预设范围在所述第一预设范围之外。
6.根据权利要求5所述的控制电路,其特征在于，所述第一多个发光二极管与第一开关串联耦合，当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述控制电路线性控制所述第一开关，以调节流过所述第一多个发光二极管的所述电流至所述第一预设值；当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制电路断开所述第一开关。
7.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述第二多个发光二极管与第二开关串联耦合，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制电路线性控制所述第二开关，以调节流过所述第二多个发光二极管的所述电流至所述第二预设值。
8.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述第二多个发光二极管中发光二极管的数目大于所述第一多个发光二极管中发光二极管的数目。
9.根据权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述整流电压由三端双向交流开关调光器产生。
10.一种光源驱动电路，其特征在于，所述光源包括第一多个发光二极管和第二多个发光二极管，所述光源驱动电路包括 整流器，该整流器接收交流电压并提供整流电压至所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管； 第一电流调节器，耦合至所述第一多个发光二极管； 第二电流调节器，耦合至所述第二多个发光二极管；及 控制器，耦合至所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管；当所述整流电压在第一预设范围内，所述第一电流调节器调节流过所述第一多个发光二极管的电流至第一预设值；当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述第二多个发光二极管保持关断。
11.根据权利要求10所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述整流电压在第二预设范围内，所述第二电流调节器调节流过所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管的电流至第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管串联耦合，其中，所述第二预设范围在所述第一预设范围之外。
12.根据权利要求11所述的光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路还包括 第一开关，串联耦合至所述第一多个发光二极管， 其中，当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述第一电流调节器线性控制所述第一开关，以调节流过所述第一多个发光二极管的所述电流至所述第一预设值；当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制器断开所述第一开关。
13.根据权利要求11所述的光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路还包括 第二开关，串联耦合至所述第二多个发光二极管， 其中，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述第二电流调节器线性控制所述第二开关，以调节流过所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管的所述电流至所述第二预设值。
14.根据权利要求10所述的光源驱动电路，其特征在于，当所述整流电压在第二预设范围内，所述第二电流调节器调节流过所述第二多个发光二极管的电流至第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制器关断所述第一多个发光二极管，其中，所述第二预设范围在所述第一预设范围之外。
15.根据权利要求14所述的光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路还包括 第一开关，串联耦合至所述第一多个发光二极管， 其中，当所述整流电压在所述第一预设范围内，所述第一电流调节器线性控制所述第一开关，以调节流过所述第一多个发光二极管的所述电流至所述第一预设值；当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述控制器断开所述第一开关。
16.根据权利要求14所述的光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路还包括 第二开关，串联耦合至所述第二多个发光二极管， 其中，当所述整流电压在所述第二预设范围内，所述第二电流调节器线性控制所述第二开关，以调节流过所述第二多个发光二极管的所述电流至所述第二预设值。
17.根据权利要求14所述的光源驱动电路，其特征在于，所述第二多个发光二极管中发光二极管的数目大于所述第一多个发光二极管中发光二极管的数目。
18.根据权利要求10所述的光源驱动电路，其特征在于，所述整流电压由三端双向交流开关调光器产生，所述三端双向交流开关调光器耦合在所述整流器和交流电源之间。
19.根据权利要求10所述的光源驱动电路，其特征在于，所述第一电流调节器感应流过所述第一多个发光二极管的电流，并线性控制串联耦合至所述第一多个发光二极管的开关。
20.根据权利要求10所述的光源驱动电路，其特征在于，所述第二电流调节器感应流过所述第二多 个发光二极管的电流，并线性控制串联耦合至所述第二多个发光二极管的开关。
全文摘要
本发明公开了一种光源驱动电路和控制光源的电能的控制电路。光源包括第一多个发光二极管和第二多个发光二极管。光源驱动电路包括整流器、第一电流调节器、第二电流调节器及控制器。整流器接收交流电压并提供整流电压至第一多个发光二极管和第二多个发光二极管。控制器耦合至所述第一多个发光二极管和所述第二多个发光二极管。当整流电压在第一预设范围内，第一电流调节器调节流过第一多个发光二极管的电流至第一预设值，此时，第二多个发光二极管保持关断。通过整流电压驱动光源，而无需庞大的储能元件，故缩小了电路的体积、降低了成本，并且实现了较高的功率因数和较高的功率效率。
文档编号H05B37/02GK102740557SQ20121014802
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年3月19日
发明者林永霖, 郭清泉 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司