专利名称：光电管控制的led驱动电路的制作方法
技术领域：
光电管控制的LED驱动电路
背景技术：
本发明涉及LED驱动电路，尤其是涉及包含基于环境光线感应自动控制开关功能的LED驱动电路。在应急备用照明、夜间安全照明或建筑照明应用中，通过环境光线感应自动控制开灯和关灯可提供所需要的照明设备开关功能。在照明驱动电路的一种现有技术中，包含了用于提供所需照明电源信号的驱动集成电路，用于提供控制逻辑的微控制器及驱动灯具所需的其他功能。微控制器的输入/输出端口与一个光强监测电路相稱合，其组成包括一个镉传感器、一个光电二极管，或一个光电晶体管，可根据光线监测电路监测到的环境光强，控制开灯和关灯。一种LED照明驱动电路采用了功率因子校正(PFE)控制器，例如，一个工作于临界 模式下的电流式PFC控制器，和一个向LED灯提供隔离的、低成本、低元器件数电压的反激变换器。此类PFC控制器为集成电路方式，可以包含一个用来监测和提供保护功能的监视/禁用输入，例如，可保护电路，防止因PFC预调压器及/或反馈电路故障产生的高压而造成损坏。同时，通过一个范例型的监视/禁用输入来监视输出电压，并可在电压降至特定阈值以下时，将控制器禁用，以通过电压控制信号，提供开关控制所需的电势。宜于采用PFC控制器通过监测环境光线来控制LED驱动电路的开关，同时又不需要增加集成电路的部件数及实施已有技术中所披露的典型控制方案所需费用，例如通过加入一个可提供I/o端口及逻辑单元，以支持此类开关控制功能的微处理器。
发明内容本发明可包含所附权利要求中所论述的一项或多项功能特性、和/或包含以下所列功能特性中的一种或多种及这些功能特性的一种或多种组合。本发揭示了一种LED驱动电路，其通过一个带有环境光线感应元件的光线感应电路实现自动开关功能。电路中使用了反激变换器和一个功率因子校正(PFC)控制器。通过将光感电路输出端口与一个PFC控制器监视/禁用输入端口耦合，来提供光感应功能，以此轻易地实施对LED控制器的开关控制，进而控制LED驱动电路的输出。例如，可在分压器中使用一个光感兀件，以提供一个随环境光线变化的电压输出信号，该光感兀件可以是一个光电管，其电阻可随环境光线变化(如一个光敏电阻或光敏电阻器(LDR))。虽然LED—般是指发光二极管，不过在这里LED的含意更为广泛，指发光半导体装置，例如，其包括但不限于发光二极管和激光二极管。—个具有根据环境光线自动控制开关功能的LED驱动电路，包括一个功率因子校正控制器，该控制器带有一个可禁用的输入，能够启用和禁用LED驱动电路的输出；所述LED驱动电路还包括一个带光感元件的光传感电路，光感电路的输出可根据感光元件对环境光线变化的响应发生变化；光传感电路的输出与控制器的禁用输入相耦合，这样，可根据环境光线强度，启用和禁用LED驱动电路的输出。光感兀件可以是,例如,一个光电管。所述的LED驱动电路可进一步包含一个反激变换器，LED驱动电路的输出由反激变换器提供。[0008]在所述LED驱动电路的第一种实施例中，光传感电路进一步包括一个并联的电阻 I和电容I，二者形成节点I和节点2，光感元件与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3， 节点2接地，节点3接电压电源，节点I构成光传感电路的输出端。[0009]在所述LED驱动电路的第二种实施例中，光传感电路进一步包括一个电阻I和一个电阻2、一个电容I、一个晶体管1，电阻I和电容I并联，形成节点I和节点2，光感应元件与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，晶体管带有基极、发射集和集电极，基集与节点I耦合，发射极与节点2耦合，集电极形成节点4，电阻2耦合于节点4和节点3之间，节点2接地，节点3接电压电源，节点4形成光传感电路的输出端。[0010]在所述LED驱动电路的第三种实施例中，光传感电路进一步包括一个电阻I、一个电阻2、一个电阻3、一个电容I、和一个运算放大器I,电阻I和电容I并联，并形成节点I 和节点2，光感应元件与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，运算放大器带有一个输出端、一个反向输入端和一个非反向输出端，反向输入端与节点11禹合，非反向输入端形成节点4，电阻2耦合于节点4和节点3之间，电阻3耦合于节点4和节点2之间，节点2接地， 节点3接电压电源，运算放大器的输出端构成了光传感电路的输出端。[0011]在所述LED驱动电路的第四种实施例中，光传感电路带包括一个电阻I、一个电阻2、一个电阻3、一个电阻4、一个电容I、和一个运算放大器1，电阻I和电容I并联，并形成节点I和节点2，光感应元件与电阻4并联，并与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，运算放大器带有一个输出端、一个反向输入端和一个非反向输出端，反向输入端与节点11禹合， 非反向输入端形成节点4，电阻2耦合于节点4和节点3之间，电阻3耦合于节点4与节点 2之间，节点2接地，节点3接电压电源，运算放大器的输出端构成了光传感电路的输出端。[0012]通过以下对所述实施例的详细描述，本发明所揭示的其它特点将会对本领域的技术人员显而易见。
[0013]本发明的详细说明特别参照附图，其中[0014]图I为本发明所述LED驱动电路的示意图；[0015]图2为同图I中所述LED驱动电路一起使用的第一种光传感电路[0016]图3为同图I中所述LED驱动电路一起使用的第二种光传感电路[0017]图4为同图I中所述LED驱动电路一起使用的第三种光传感电路[0018]图5为同图I中所述LED驱动电路一起使用的第四种光传感电路。
具体实施方式
[0019]为了阐述和理解本发明的原理，下文中将参照附图中所示的一个或多个示范性实施例并用专用语言来说明本发明。[0020]一个所示LED驱动电路20具有自动开关控制功能，其包括有光传感电路30a、30b、 30c或30d，带有对环境光线强度有反应的光感应元件PC。该电路采用了反激变换器23和功率因子校正(PFC)控制器U1。通过将光传感电路30a-30d的输出38与PFC控制器监视 /禁用输出端口 21相耦合，提供光感应功能，以轻松地实现对控制器Ul的开关控制，进而控制LED驱动电路的输出26和28。例如，可在分压器中使用一个光感元件PC，该光感元件可以是一个光电管，其电阻可随环境光线变化(如一个光敏电阻或光敏电阻器(LDR)，以提供一个随环境光线变化的电压输出信号38。还可使用该技术领域中已知的其他光感元件，例如，通过改变电阻、电压或电流来对环境光线变化做出响应的光感元件(例如光电晶体管)。通用型电源线路LED驱动电路如图I所示的一个电源线路LED驱动电路20，该电路采用了典型的反激变换器结构23及功率因子校正(PFC)电路，该电路用于带有PFC控制器的实施例中，其中PFC控制器可米用位于德克萨斯州科佩尔市的STMicroelectronics公司生产的IC L6564芯片。图I所示的LED驱动电路为通用类型，在该电路中，节点22和24之间的电源输入可为120V至277V的交流线电压输入，或者是直流电源输入。光耦合器U2会提供有一个LED输出反馈信号，该信号可为电压或电流反馈信号并被传送至PFC控制器Ul。电源U3为FPC控制器Ul的15V直流电源。 在图示实施例中，PFC控制器Ul采用了 L6564芯片，该芯片共有十个引脚，弓I脚功能与此类控制器相同的还有芯片L6561和L6562，各引脚依次为引脚I (INV)、引脚2 (COMP)、引脚(MULT)、引脚 4 (CS)、引脚 7 (ZCD)、引脚 8 (GND)、引脚 9 (⑶)和引脚 10 (Vcc)。PFC控制器Ul的引脚5 (VFF)可用作掉电(交流干线欠压)保护功能。PFC控制器Ul的引脚6(PFC_0K)带有参考编号21，可用于输出电压监视。PFC控制器Ul的引脚6有两个控制电位约2. 4V的控制电位及约O. 25V的控制电位。例如，当引脚6的电位超过2. 5V或低于
O.23V时，PFC控制器Ul将被禁用。因此，这两个控制电位均可用于对LED驱动电路20的输出电源26和28进行开关控制。在图示实施例中，选用了 O. 25V的电位对光传感电路30a、30b、30c或30d进行开关控制，光传感电路32的输出端在节点21处通过电阻R9与Ul的引脚6耦合。若节点21上的电压低于O. 23V，PFC控制器Ul的输出将被禁用。若要重启PFC控制器Ul和重新启用输出，进而启动LED的电源输出26和28，节点21 (Ul的引脚6)上的电压必须要高于
O.27V。为了保证安全控制，可将图示的光传感电路30a设计为带有一个低于O. 20V的低压信号(关闭控制)，及一个低于2. OV高于O. 30V的高压控制信号(打开控制)。光传感回路有多种环境光线传感器可用作光感应元件PC(图2-5)。在图示实施例中，采用了经济的光敏变阻器，如光敏电阻(LDR)，以使得光传感电路30a-30d能够在节点38上提供一个随环境光线强度变化的控制信号。若Rp表示光电管PC的电阻，则Rp = f (光线)。当白天光线直接照射至光电管PC上时，Rp可低于Ik欧姆。相比之下，当夜间仅有少量、或没有光线照射至光电管上时，Rp可超过IM欧姆。可依据电阻值随光强的变化响应在节点38上生成用于控制LED驱动电路20的开关控制信号。图2显示了与图I中所述LED驱动电路20 —起使用的第一种光传感电路30a。光传感电路30a的优点在于简单，仅包含少量元器件且价格经济，其通过光电管PC对感应环境光线的感应，将控制信号发送给LED驱动电路20，电路中采用了一个简单的分压器，光电管PC在节点36的一个基准/电源电压Vcc和在节点32的一个V (控制)信号之间耦合，节点32的V(控制)信号与基准地34之间并联有电容Cll和固定电阻R21。光传感电路30a中各部件的参数值及功能特性、基准电压Vcc、电阻器R21和电容Cll可根据特定用途选择。例如，若PFC控制器Ul的引脚6(节点21)采用2. 5V的电压作为开关信号控制电位，则若选择Vcc =+5V，电阻R21 = 100k ohm，则V (控制)38在白天将会高于4. 5V,在夜间将会低于O. 5V。电容Cll用于限制控制信号输出的噪声。对于一秒钟时间常量，=R21*C11，C11 = t/R21 = l/100k = IOuF。选择性地，PFC控制器Ul的引脚还可使用O. 25V的电位作为开关信号控制电位，电阻R21可为470欧姆。这种配置可提供一个正向控制逻辑，即当白天环境光照较强时，V(控制)38的值较高，而当夜间环境光照较差时，V (控制)38的值较低。[0030]图3显示了与图I中所述LED驱动电路20 —起使用的第二种光传感电路30b。图 3中所示的光传感电路可提供一个反向控制逻辑，即当白天光照较强时，电压水平，即V(控制)38较低；而当夜间光照较弱时，V(控制)38较高。光电管PC耦合于位于节点36的基准/电源电压Vcc和位于节点32的晶体管Q2的基极之间，电容Cll和固定电阻R21耦合于位于节点32的晶体管Q2的基极和基准地34之间，晶体管Q2的发射极接基准地，电阻R22 耦合于位于节点36的电源电压Vcc和晶体管Q2的集电极之间。[0031]通过光传感电路30b的这种结构，晶体管Q2可在PFC控制器的引脚6 (节点21) 上提供一个约2. 5V的信号控制电平；不过，由于晶体管Q2带有一个饱和电压，若PFC控制器引脚6 (节点21)上选择采用低压控制信号(即信号控制电平约为O. 25V或更小时)，则不宜采用图2中所示光传感电路30b。[0032]图4显示了与图I中所述LED驱动电路20 —起使用的第三种光传感电路30c。在图4所示的电路30c中，使用了一·个运算放大器U4。此电路可在PFC控制器Ul的引脚6 (节点21)上提供一个带正向或反向控制逻辑的2. 5V或O. 25V的信号控制电平。电阻R22和 R223提供了一个分压电路和输出对比电压。[0033]具体地说，在光传感电路30c中，光电管PC耦合于位于节点36的基准/电源电压 Vcc和位于节点32的运算放大器U4的反相输入之间，电容Cll和固定电阻R21并联耦合于位于节点32的晶体管Q2的基极和基准地34之间，晶体管Q2的发射极接基准地，电阻R22 耦合于位于节点36的电源电压Vcc和晶体管Q2的集电极之间。[0034]无光电管的控制[0035]图5显示了与图I中所述LED驱动电路20 —起使用的第四种光传感电路30d。光传感电路30d与图4中所示电路及前面所述结构类似，不过在节点32和36之间添加了一个电阻值为IM欧姆的电阻R24，该电阻与光电管PC并联。在此实施例中，LED驱动电路20 可不需要光电管PC而正常运行，因为电阻R24替代了光电管的位置。电路30d中使用光电管PC的目的是与光传感电路30c相比，可保证电阻器R24不会影响到控制功能。[0036]光传感电路的电源Vcc[0037]光传感电路30a_30d仅从LED驱动电路20中占用非常少量的电流。例如，用于在节点36处提供控制电路Vcc的电源(图中未显示)仅需采用单个整流二极管再加上一个滤波电容即可。电路还可通过其他直流电源供电，如电源U3。Vcc的典型电压值为3.3V至15V。[0038]虽然本发明是按上述附图和说明来示例和阐述的，但这些附图和说明仅是示意性的，不应视为对本发明的限制。应理解的是，其中所示和所述的实施例仅是示意性的，在本发明的原理和范围之内所做的所有变化和修改应属于本发明的权利要求和发明内容限定的保护范围。
权利要求1.一种能够根据环境光线强度自动执行开关控制的LED驱动电路，包括一个功率因子校正控制器，控制器包括一个监视输入，可用于启用和禁用LED驱动电路的输出；及一个光传感电路，包括一个光感应元件、一个依据光感应元件对环境光线强度的变化的响应而变化的光传感电路输出端，光传感电路的输出端与控制器的禁用输入端相I禹合； 并且可根据环境光线强度的变化，启用或禁用LED驱动电路的输出。
2.如权利要求I所述的LED驱动电路，其中光感应元件包括一个光电管。
3.如权利要求I所述的LED驱动电路，其进一步包括一个反激变换器，LED驱动电路的输出由反激变换器提供。
4.如权利要求I所述的LED驱动电路，其进一步包括一个并联的电阻I和电容I，二者形成节点I和节点2，光感应元件与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，节点2接地， 节点3接电压电源，节点I构成了光线感应电路的输出端。
5.如权利要求I所述的LED驱动电路，其进一步包括一个电阻I和一个电阻2，一个电容1，和一个晶体管1，电阻I和电容I并联，确定了节点I和节点2，光感应元件与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，晶体管带有基极、发射集和集电极，基集与节点I耦合，发射极与节点2耦合，集电极形成节点4，电阻2耦合于节点4与节点3之间，节点2接地，节点3接电压电源，节点4形成光线感应电路的输出端。
6.如权利要求I所述的LED驱动电路，其进一步包括一个电阻I、一个电阻2、一个电阻3、一个电容I、和一个运算放大器1，电阻I和电容I并联，并形成节点I和节点2，光感应元件与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，运算放大器带有一个输出端、一个反向输入端和一个非反向输出端，反向输入端与节点I耦合，非反向输入端形成节点4，电阻2连接于节点4与节点3之间，电阻3耦合于节点4与节点2之间，节点2接地，节点3接电压电源，运算放大器的输出端构成光传感电路的输出端。
7.如权利要求I所述的LED驱动电路，其进一步包括一个电阻I、一个电阻2、一个电阻3、一个电阻4、一个电容1，和一个运算放大器1，电阻I和电容I并联，并形成节点I和节点2，光感应元件与电阻4并联，并与节点I耦合，相对接线端形成一个节点3，运算放大器带有一个输出端、一个反向输入端和一个非反向输出端，反向输入端与节点11禹合，非反向输入端形成节点4，电阻2耦合于节点4与节点3之间，电阻3耦合于节点4与节点2之间，节点2接地，节点3接电压电源，运算放大器的输出端构成了光传感电路的输出端。
专利摘要一种LED驱动电路，其通过一个带有环境光线感应元件的光传感电路来实现自动开关功能。电路中采用了反激变换器和功率因子校正(PFC)控制器。通过将光传感电路耦合至PFC控制器监视/禁用输出端口来提供光感应功能，以此通过使用光电管等光感应元件，实现对LED驱动电路的自动开关控制。
文档编号H05B37/02GK202750279SQ20122029293
公开日2013年2月20日 申请日期2012年6月18日 优先权日2011年6月17日
发明者吴铭良 申请人:Rab照明设备公司