发光二极管调光电路及其负载放电电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种发光二极管调光电路及其负载放电电路。该发光二极管调光电路，包括发光二极管驱动电路、交流硅控闸流体(TRIAC)调光器、整流电路以及负载放电电路。整流电路电性连接交流硅控闸流体调光器，整流电路与发光二极管驱动电路电性连接以提供整流后的调光信号。负载放电电路电性连接于整流电路与发光二极管驱动电路，负载放电电路包括串联电阻电容、有源泄放电阻、晶体管开关、延时电路以及偏压二极管。可增加交流硅控闸流体导通时所需要的维持电流，因此可解决发光二极管连接交流硅控闸流体调光器时造成发光二极管调光闪烁的问题。
【专利说明】发光二极管调光电路及其负载放电电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发光二极管(LED)调光电路，且特别是一种用于维持交流硅控闸流体(TRIAC)导通电流的发光二极管调光电路。
【背景技术】
[0002]目前发光二极管(LED)灯具调光方式为交流硅控闸流体(TRIAC)居多，其工作原理是通过交流硅控闸流体对正弦交流电进行斩波调制，按斩波位置可分前沿斩波或后沿斩波。这种调光器有种特点，在使用发光二极管上所出现维持电流这个参数。也就是说，交流硅控闸流体在导通后需要有一定电流维持硅控闸导通才能持续稳定工作。早期，交流硅控闸流体调光器大部分使用在白炽灯，由于白炽灯功率瓦数较大，又属纯电阻态特性，不会有维持电流不足情况发生，但发光二极管驱动电源属电容性负载，只在交流周期的波峰位置吸收电流，加上驱动电源有顾虑电磁干扰(EMI)问题，一般都会加上LC滤波器，造成调光时LC电流震荡导致交流硅控闸流体导通电流(IH)瞬间下降为零而关闭动作。由于交流硅控闸流体关断后，调光电路的电阻对双向二极管闸流体(DIAC)重新充电至击穿阀值触发电压使交流硅控闸流体导通，又因电流不足而再次关闭，此反复动作就造成所谓发光二极管出现闪烁的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型实例提供一种发光二极管调光电路及其负载放电电路，可解决发光二极管连接交流硅控闸流体(TRIAC)调光器时造成发光二极管调光闪烁的问题。
[0004]本实用新型实施例提供一种发光二极管调光电路，包括发光二极管驱动电路、交流硅控闸流体(TRIAC)调光器、整流电路以及负载放电电路。发光二极管驱动电路用来驱动发光二极管负载。交流硅控闸流体调光器产生调光信号。整流电路电性连接交流硅控闸流体调光器，整流电路具有第一端与第二端，整流电路的第一端与第二端与发光二极管驱动电路电性连接以提供整流后的调光信号。负载放电电路电性连接于整流电路与发光二极管驱动电路，负载放电电路包括串联电阻电容、有源泄放电阻、晶体管开关、延时电路以及偏压二极管。串联电阻电容之第一端电性连接于整流电路的第一端，串联电阻电容以至少一第一电容与至少一第一电阻串联而成。有源泄放电阻电性连接于整流电路之第二端与串联电阻电容之第二端之间。晶体管开关通过晶体管开关之第一端以及第二端而与有源泄放电阻电性并联。延时电路具有彼此串联的第二电阻与第二电容，彼此串联的第二电阻与第二电容电性并联有源泄放电阻，彼此串联的第二电阻与第二电容之间的连接端点电性连接于晶体管开关之控制端。偏压二极管具有阳极与阴极，且通过阳极与阴极电性并联延时电路的第二电阻，其中偏压二极管的阳极电性连接于彼此串联的第二电阻与第二电容之间的连接端点。
[0005]在一实施例中，延时电路之第二电容被充电至栅极电压时，晶体管开关被导通，且有源泄放电阻的跨压为晶体管开关的阀值电压。
[0006]在一实施例中，晶体管开关导通时，偏压二极管、有源泄放电阻与延时电路的第二电容形成一放电路径。
[0007]在一实施例中，第二电阻的第一端电性连接晶体管开关的第一端，第二电阻的第二端电性连接晶体管开关的控制端与第二电容的第一端，第二电容的第二端电性连接晶体管开关的第二端。
[0008]在一实施例中，第二电阻的第一端电性连接晶体管开关的第二端，第二电阻的第二端电性连接晶体管开关的控制端与第二电容的第一端，第二电容的第二端电性连接晶体管开关的第一端。
[0009]在一实施例中，该发光二极管驱动电路包括:降压输出电路、恒流模式电路以及脉冲宽度调制电路。降压输出电路电性连接于整流电路之第一端与发光二极管负载之第一端之间。恒流模式电路电性连接于发光二极管负载之第二端。脉冲宽度调制电路电性连接整流电路之第一端与恒流模式电路。
[0010]本实用新型实施例提供一种负载放电电路，用于电性连接于一整流电路与一发光二极管驱动电路，整流电路的第一端与第二端与发光二极管驱动电路电性连接以提供整流后的调光信号。负载放电电路包括串联电阻电容、有源泄放电阻、晶体管开关、延时电路以及偏压二极管。串联电阻电容之第一端电性连接于整流电路的第一端，串联电阻电容以至少一第一电容与至少一第一电阻串联而成。有源泄放电阻电性连接于整流电路之第二端与串联电阻电容之第二端之间。晶体管开关通过晶体管开关之第一端以及第二端而与有源泄放电阻电性并联。延时电路具有彼此串联的第二电阻与第二电容，彼此串联的第二电阻与第二电容电性并联有源泄放电阻，彼此串联的第二电阻与第二电容之间的连接端点电性连接于晶体管开关之控制端。偏压二极管具有阳极与阴极，且通过阳极与阴极电性并联延时电路的第二电阻，其中偏压二极管的阳极电性连接于彼此串联的第二电阻与第二电容之间的连接端点。
[0011 ] 在一实施例中，延时电路之第二电容被充电至栅极电压时，晶体管开关被导通，且有源泄放电阻的跨压为晶体管开关的阀值电压，偏压二极管、有源泄放电阻与延时电路的第二电容形成一放电路径。
[0012]在一实施例中，第二电阻的第一端电性连接晶体管开关的第一端，第二电阻的第二端电性连接晶体管开关的控制端与第二电容的第一端，第二电容的第二端电性连接晶体管开关的第二端。
[0013]在一实施例中，第二电阻的第一端电性连接晶体管开关的第二端，第二电阻的第二端电性连接晶体管开关的控制端与第二电容的第一端，第二电容的第二端电性连接晶体管开关的第一端。
[0014]综上所述，本实用新型实施例提供一种发光二极管调光电路及其负载放电电路，当交流电源与交流硅控闸流体调光器连接时，经过整流电路与负载放电电路相连接，且可利用脉冲宽度调制(PWM)电路进行降压转换后，提供一个稳定恒流电路供发光二极管使用。
[0015]为使能更进一步了解本实用新型之特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型之详细说明与附图，但是此等说明与所附附图仅系用来说明本实用新型，而非对本实用新型的权利范围作任何的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例提供的发光二极调光电路的电路方块图。
[0017]图2是本实用新型实施例提供的负载放电电路的电路图。
[0018]图3是本实用新型实施例提供的发光二极管调光电路的细部电路图。
【具体实施方式】
[0019]〔发光二极管调光电路及其负载放电电路之实施例〕
[0020]本实施例的电路提供发光二极管连接交流硅控闸流体(TRIAC)调光器时造成发光二极管调光闪烁问题，当交流电源与交流硅控闸流体调光器连接时，经过整流电路与负载放电电路(如图1的负载放电电路14)相连接，且经过脉冲宽度调制电路(如PWM IC)降压转换后提供一个稳定恒流电路供发光二极管使用。本实施例的电路经过实验证实，即使在小功率发光二极管灯具使用也可以有效维持交流硅控闸流体导通电流，以达到交流硅控闸流体调光器应用于发光二极管灯具做稳定调光。
[0021]请参照图1，图1是本实用新型实施例提供的发光二极调光电路的电路方块图。发光二极管调光电路I包括发光二极管驱动电路11、交流硅控闸流体调光器12、整流电路13以及负载放电电路14。发光二极管驱动电路I用以驱动一发光二极管负载15。交流硅控闸流体调光器12产生一调光信号，所述调光信号是交流硅控闸流体12对正弦交流电进行斩波调制后的信号，所属【技术领域】的技术人员容易了解交流硅控闸流体对正弦交流电进行斩波的工作原理，不再赘述。整流电路13电性连接交流硅控闸流体调光器12，整流电路13具有第一端al与第二端a2，整流电路13的第一端al与第二端a2与发光二极管驱动电路11电性连接以提供整流后的调光信号。负载放电电路14电性连接于整流电路13与发光二极管驱动电路11。如图1所示，整流电路13的第一端al连接发光二极管驱动电路11，整流电路13的第二端a2则通过负载放电电路14电性连接发光二极管驱动电路11，如此构成回路以对发光二极管驱动电路11提供整流后的调光信号。
[0022]一般而言，发光二极管调光电路包括脉冲宽度调制电路、恒流模式电路与降压输出电路。如图1所示，降压输出电路111电性连接于整流电路13之第一端al与发光二极管负载15之第一端LED+之间。恒流模式电路112电性连接于发光二极管负载15之第二端LED-。脉冲宽度调制电路113电性连接整流电路13之第一端al与恒流模式电路112。关于本实用新型实施例的负载放电电路14，请参照图2的进一步说明。
[0023]请参照图2，图2是本实用新型实施例提供的负载放电电路的电路图。图1中的负载放电电路14的其中一个实施例如图2的负载放电电路24所示。整流电路13通过端点L、N接收调光信号。依照图1的电路架构，整流电路13的第一端al连接发光二极管驱动电路11，整流电路13的第二端a2则通过负载放电电路24电性连接发光二极管驱动电路11，如此构成回路以对发光二极管驱动电路11提供整流后的调光信号。发光二极管驱动电路11例如是单级降压且具脉冲宽度调制的调光电路芯片，通常以集成电路(IC)形式实现。关于图2的负载放电电路24，负载放电电路24电性连接于整流电路13与发光二极管驱动电路11，负载放电电路24包括串联电阻电容241、有源泄放电阻RS、晶体管开关Q1、延时电路242以及偏压二极管D1。串联电阻电容241之第一端a3电性连接于整流电路13的第一端al,串联电阻电容241以至少一第一电容CA与至少一第一电阻RA串联而成，在图2中仅绘示彼此串连的一个第一电容CA与一个第一电阻RA，但实际实施时第一电容CA与一个第一电阻RA分别可以为多个，图2的串联电阻电容241仅是以等效电路表示，本实用新型并不限定串联电阻电容241中的电容与电阻的数目。有源泄放电阻RS电性连接于整流电路13之第二端a2与串联电阻电容241之第二端a4之间。晶体管开关Ql例如示金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，晶体管开关Ql通过晶体管开关Ql之第一端以及第二端而与有源泄放电阻RS电性并联。延时电路242具有彼此串联的第二电阻RB与第二电容CB，彼此串联的第二电阻RB与第二电容CB电性并联有源泄放电阻RS。彼此串联的第二电阻RB与第二电容CB之间的连接端点a7电性连接于晶体管开关Ql之控制端。偏压二极管Dl具有阳极与阴极，且通过阳极与阴极电性并联延时电路242的第二电阻RB，其中偏压二极管Dl的阳极电性连接于彼此串联的第二电阻RB与第二电容CB之间的连接端点a7。
[0024]详细的说，在图2中，第二电阻RB连接晶体管开关Ql的第一端a5，而第二电容CB连接晶体管开关Ql的第二端a6，偏压二极管Dl的阴极电性连接晶体管开关Ql的第一端a5,亦即该第二电阻RB的第一端电性连接晶体管开关QI的第一端a5,第二电阻的第二端电性连接晶体管开关Ql的控制端与第二电容CB的第一端(等同于连接端点a7)，第二电容CB的第二端电性连接晶体管开关Ql的第二端a6，然而实用新型并不因此限定，图2的电路组件连接方式仅是其中一种实施例。在其他实施例中，第二电阻RB与第二电容CB的连接位置可以互换，如图3所示，但此同时，偏压二极管Dl的阴极则改为电性连接有源泄放电阻RS的第二端a6。后续图3将进一步说明。
[0025]关于负载放电电路14的工作原理，叙述如后。晶体管开关Ql是有源泄放电阻RS的放电组件，用以降低有源泄放电阻RS的功耗，第二电阻RB和第二电容CB为延时电路组件，偏压二极管Dl用于泄放第二电容CB的电压。当交流硅控闸流体调光器关断时，晶体管开关Ql关断。当交流硅控闸流体调光器触发时，所出现的尖峰电流在延时电路242(包括彼此串联的第二电阻RB与第二电容CB)的作用下，第二电容CB被充电，第二电容CB的栅极电压Vmte逐渐增加。当第二电容CB被充电至足够大的栅极电压Vmte时，晶体管开关Ql被导通，晶体管开关Ql的漏源极两端电压(Vds)被调节为晶体管Ql的阀值电压Vth，且有源泄放电阻RS的跨压为晶体管开关Ql的阀值电压Vth。接着，在晶体管开关Dl的作用下，晶体管开关Dl导通，第二电容CB放电使栅极电压Vmte得到复位，为下一个电源周期做好准备。晶体管开关Ql导通时，偏压二极管D1、有源泄放电阻RS与延时电路242的第二电容CB形成一放电路径。接着，再利用串联电阻电容241来增加交流硅控闸流体导通时所需要的维持电流，以达到调光稳定，无闪烁，且节约耗能。
[0026]接着请参照图3，图3是本实用新型实施例提供的发光二极管调光电路的细部电路图。基于前述的负载放电电路24的架构(参照图2的负载放电电路24)，可知第二电阻RB、第二电容CB、晶体管开关Ql是与有源泄放电阻RS并联，而偏压二极管Dl的连接方式是依据第二电阻RB、第二电容CB与晶体管开关Ql连接方式而决定，由此可知延时电路24与晶体管开关Ql可以同时以相异于图2的相反方向而并联有源泄放电阻RS，如图3的负载放电电路34。换句话说，第二电阻RB的第一端电性连接晶体管开关Ql的第二端a6，第二电阻RB的第二端电性连接晶体管开关Ql的控制端(等同于连接端点a7)与第二电容CB的第一端，第二电容CB的第二端电性连接晶体管开关Ql的第一端a5。简单的说，在图2和图3中，第二电阻RB、第二电容CB、晶体管开关Ql的连接关系刚好左右相反，但图3的负载放电电路34与图2的负载放电电路34实际上达到相同的功能。
[0027]更进一步，当输入调光信号(经过调光器斩波后的电压)，经过电阻F1、R9(电路301)抑制瞬间产生的较大峰值电流，再经过整流电路33后，由于发光二极管驱动电路31的电感L2与电容C9构成滤波电路会使交流硅控闸流体工作时因受到LC电流震荡导致交流硅控闸流体无法维持工作时所需保持电流而关闭。本实施例的负载放电电路34的第二电阻RB、第二电容CB、晶体管开关Ql与偏压二极管Dl可有效抑制第一电容Cl与第一电阻Rl所产生的LC震荡电流，由此构成被动衰减放大器，其能有效提高交流硅控闸流体工作时所需要的维持电流(Hold Current),由于所述被动衰减器提高维持电流，以图3的电路为例，利用集成电路312的脚位Pl经过分压电路311的电阻R6、R14、R7产生的分压，以达成内部限电压而达到有效降低交流硅控闸流体导通电流不足的情况发生。
[0028]〔实施例的可能效果〕
[0029]综上所述，本实用新型实施例所提供的一种发光二极管调光电路及其负载放电电路，提供一种动态放电回路，以抑制交流娃控闸流体调光时导致LC电流震荡而关闭交流娃控闸流体工作的现象发生，从而可解决发光二极管连接交流硅控闸流体(TRIAC)调光器时造成发光二极管调光闪烁的问题。增加交流硅控闸流体导通时所需要的维持电流，可达到调光稳定，无闪烁，且节约耗能。
[0030]以上所述仅为本实用新型之实施例，其并非用以局限本实用新型之专利范围。
[0031]【符号说明】
[0032]1:发光二极管调光电路
[0033]11、31:发光二极管驱动电路
[0034]12:交流硅控闸流体调光器
[0035]13、33:整流电路
[0036]14、24、34:负载放电电路
[0037]111:降压输出电路
[0038]112:恒流模式电路
[0039]113:脉冲宽度调制电路
[0040]15:发光二极管负载
[0041]LED+:第一端
[0042]LED-:第二端
[0043]L、N:端点
[0044]al:整流电路的第一端
[0045]a2:整流电路的第二端
[0046]241、341:串联电阻电容
[0047]a3:串联电阻电容之第一端
[0048]a4:串联电阻电容之第二端
[0049]a7:第二电阻与第二电容之间的连接端点
[0050]a5:晶体管开关的第一端
[0051]a6:晶体管开关的第二端
[0052]RS:有源泄放电阻
[0053]Ql:晶体管开关
[0054]Dl:偏压二极管
[0055]242、342:延时电路
[0056]RA:第一电阻
[0057]CA:第一电容
[0058]RB:第二电阻
[0059]CB:第二电容
[0060]301:电路
[0061]F1、R9、R6、R14、R7:电阻
[0062]L2:电感
[0063]C9:电容
[0064]312:集成电路
[0065]Pl:脚位
[0066]311:分压电路。
【权利要求】
1.一种发光二极管调光电路，其特征在于，包括: 一发光二极管驱动电路，用以驱动一发光二极管负载； 一交流硅控闸流体调光器，产生一调光信号； 一整流电路，电性连接该交流硅控闸流体调光器，该整流电路具有一第一端与一第二端，该整流电路的该第一端与该第二端与该发光二极管驱动电路电性连接以提供整流后的该调光信号；以及 一负载放电电路，电性连接于该整流电路与该发光二极管驱动电路，该负载放电电路包括: 一串联电阻电容，该串联电阻电容之一第一端电性连接于该整流电路的该第一端，该串联电阻电容以至少一第一电容与至少一第一电阻串联而成； 一有源泄放电阻，电性连接于整流电路之该第二端与该串联电阻电容之一第二端之间； 一晶体管开关，该晶体管开关通过该晶体管开关之一第一端以及一第二端而与该有源泄放电阻电性并联； 一延时电路，具有彼此串联的一第二电阻与一第二电容，彼此串联的该第二电阻与该第二电容电性并联该有源泄放电阻，彼此串联的该第二电阻与该第二电容之间的连接端点电性连接于该晶体管开关之一控制端；以及 一偏压二极管，具有一阳极与一阴极，且通过该阳极与该阴极电性并联该延时电路的该第二电阻，其中该偏压二极管的该阳极电性连接于彼此串联的该第二电阻与该第二电容之间的连接端点。
2.根据权利要求1所述的发光二极管调光电路，其中该延时电路之该第二电容被充电至一栅极电压时，该晶体管开关被导通，且该有源泄放电阻的跨压为该晶体管开关的一阀值电压。
3.根据权利要求1所述的发光二极管调光电路，其中该晶体管开关导通时，该偏压二极管、该有源泄放电阻与该延时电路的该第二电容形成一放电路径。
4.根据权利要求1所述的发光二极管调光电路，其中该第二电阻的一第一端电性连接该晶体管开关的该第一端，该第二电阻的一第二端电性连接该晶体管开关的该控制端与该第二电容的一第一端，该第二电容的该第二端电性连接该晶体管开关的该第二端。
5.根据权利要求1所述的发光二极管调光电路，其中该第二电阻的一第一端电性连接该晶体管开关的该第二端，该第二电阻的一第二端电性连接该晶体管开关的该控制端与该第二电容的一第一端，该第二电容的该第二端电性连接该晶体管开关的该第一端。
6.根据权利要求1所述的发光二极管调光电路，其中该发光二极管驱动电路包括: 一降压输出电路，电性连接于该整流电路之该第一端与该发光二极管负载之一第一端之间； 一恒流模式电路，电性连接于该发光二极管负载之一第二端；以及 一脉冲宽度调制电路，电性连接该整流电路之该第一端与该恒流模式电路。
7.一种负载放电电路，其特征在于，用于电性连接于一整流电路与一发光二极管驱动电路，该整流电路的一第一端与一第二端与该发光二极管驱动电路电性连接以提供整流后一调光信号，该负载放电电路包括: 一串联电阻电容，该串联电阻电容之一第一端电性连接于该整流电路的该第一端，该串联电阻电容以至少一第一电容与至少一第一电阻串联而成； 一有源泄放电阻，电性连接于整流电路之该第二端与该串联电阻电容之一第二端之间； 一晶体管开关，该晶体管开关通过该晶体管开关之一第一端以及一第二端而与该有源泄放电阻电性并联； 一延时电路，具有彼此串联的一第二电阻与一第二电容，彼此串联的该第二电阻与该第二电容电性并联该有源泄放电阻，彼此串联的该第二电阻与该第二电容之间的连接端点电性连接于该晶体管开关之一控制端；以及 一偏压二极管，具有一阳极与一阴极，且通过该阳极与该阴极电性并联该延时电路的该第二电阻，其中该偏压二极管的该阳极电性连接于彼此串联的该第二电阻与该第二电容之间的连接端点。
8.根据权利要求7所述的负载放电电路，其中该延时电路之该第二电容被充电至一栅极电压时，该晶体管开关被导通，且该有源泄放电阻的跨压为该晶体管开关的一阀值电压，该偏压二极管、该有源泄放电阻与该延时电路的该第二电容形成一放电路径。
9.根据权利要求8所述的负载放电电路，其中该第二电阻的一第一端电性连接该晶体管开关的该第一端，该第二电阻的一第二端电性连接该晶体管开关的该控制端与该第二电容的一第一端，该第二电容的该第二端电性连接该晶体管开关的该第二端。
10.根据权利要求9所述的负载放电电路，其中该第二电阻的一第一端电性连接该晶体管开关的该第二端，该第二电阻的一第二端电性连接该晶体管开关的该控制端与该第二电容的一第一端，该第二电容的该第二端电性连接该晶体管开关的该第一端。
【文档编号】H05B37/02GK204206545SQ201420604263
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】汪清汾, 许峻豪 申请人:汪清汾