专利名称：发光二极管驱动装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管驱动装置与方法，特别是一种以交流信号驱动的发光 二极管驱动装置与方法。
背景技术：
日光灯管可以说是室内照明非常重要的发明。现在全世界的夜间室内照明，绝大 多数都是采用日光灯管；但日光灯管的缺点为非常消耗电力及需要产生高电压操作。此外， 日光灯管中的汞，对于地球环境的污染一直被人所诟病。因此，寻求新的照明设备引起了科 学家和企业界极大的兴趣。二十世纪后期开始发展的白光发光二极管，带来照明的一线曙 光。1996年，日本日亚化学(Nichia)公司在GaN蓝光发光二极管的基础上，开发出以蓝光 发光二极管激发钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)荧光粉而产生黄色荧光。所 产生的黄色荧光进而 与蓝光混合产生白光(蓝光发光二极管配合YAG荧光粉)，开启发光二 极管迈入照明市场的序幕。白光发光二极管比起传统的日光灯管来有许多的优点，如体积小(多颗、多种组 合)、发热量低(热辐射少)、耗电量低(低电压、低电流起动)、寿命长(10万小时以上)、 反应速度快(可高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收、无污染)、可平面封 装和易开发成轻薄短小的产品等优点。曾经有人统计，若把全台湾的日光灯管替换成白光 发光二极管装置，一年可能省下相当一座核能发电厂的电量。加上发光二极管使用固态的 无机物质与无机的荧光粉体，更解决了以往日光灯管汞污染的问题。因此白光发光二极管 是人类未来照明设备的最佳选择，也是目前世界各先进国家所共同努力开发的目标。请参考图5，其为公知发光二极管驱动装置电路方块图。一交流电源10为市电110 伏特或220伏特交流电，经过一整流器单元20进行整流的动作。接着再经过一第一电解电 容30进行滤波；至此已将交流电转换为直流电。一发光二极管控制器40发出脉宽调制信 号(PWM)控制一开关单元50，在一变压器60的二次侧感应生成驱动一发光二极管80的驱 动电压。一第二电解电容70在此具有将残留的交流信号滤除的功能。上述该第一电解电容30及该第二电解电容70为电解电容。电解电容的缺点为成 本高、占电路空间且寿命短。往往发光二极管驱动装置的高成本、大体积与容易损坏问题， 均为电解电容所造成。
发明内容
为改善上述公知技术的缺点，本发明的一目的在于提供一种不须电解质电容的发
光二极管驱动装置。为改善上述公知技术的缺点，本发明的又一目的在于提供一种不须电解质电容的 发光二极管驱动方法。为实现上述本发明的一目的，本发明的发光二极管驱动装置应用于至少一发光二 极管。该装置包含一发光二极管控制器；一开关单元，电连接至该发光二极管控制器 ’及一变压器单元，包含一一次侧与一二次侧。该变压器单元的该一次侧电连接至该开关单元， 该二次侧电连接至该发光二极管。其中，该发光二极管控制器传送一脉宽调制信号至该开 关单元。该开关单元依该脉宽调制信号而开启及关闭。该变压器单元的该一次侧接收一交 流信号。该变压器的该二次侧因该开关单元的开启及关闭而对该交流信号感应产生一感应 交流信号。最后，该发光二极管接收该感应交流信号，该感应交流信号驱动该发光二极管。为实现上述本发明的又一目的，本发明的发光二极管驱动方法，应用于一开关单 元、一变压器单元及至少一发光二极管。该变压器单元包含一一次侧与一二次侧。该变压器 单元的该一次侧电连接至该开关单元。该发光二极管电连接至该变压器单元的该二次侧。 该方法包含传送一脉宽调制信号至该开关单元。该开关单元依该脉宽调制信号而开启及 关闭。该变压器单元的该一次侧接 收一交流信号。该变压器的该二次侧因该开关单元的开 启及关闭而对该交流信号感应产生一感应交流信号。最后，该发光二极管接收该感应交流 信号，该感应交流信号驱动该发光二极管。
图1为本发明的发光二极管驱动装置电路方块图；图2为本发明的发光二极管驱动方法流程图；图3为波形示意图；图4为本发明的发光二极管驱动装置与方法配合调光器波形图；图5为公知发光二极管驱动装置电路方块图。其中，附图标记发光二极管驱动装置200交流电源100发光二极管300a 300η整流器单元204第一电阻206发光二极管控制器208第一电容210第一二极管212第二变压器214变压器单元216开关单元218第二电阻220第二二极管222隔离反馈单元224一次侧 216a二次侧 216b。调光器202步骤SlO S50交流电源10
整流器单元20第一电解电容30发光二极管控制器40开关 单元5O变压器6O第二电解电容70发光二极管80
具体实施例方式请参考图1，其为本发明的发光二极管驱动装置电路方块图。本发明的发光二极 管驱动装置200应用于一交流电源100及至少一发光二极管300a 300η (以下将以300a 代表)。该发光二极管驱动装置200包含一整流器单元204、一第一电阻206、一发光二极 管控制器208、一第一电容210、一第一二极管212、一第二变压器214、一变压器单元216、 一开关单元218、一第二电阻220、一第二二极管222及一隔离反馈单元224。其中，该变压 器单元216更包含一一次侧216a及一二次侧216b。该整流器单元204可为一桥式整流器 (bridgerectifier) 0该开关单元218可为一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。 该交流电源可为市电110伏特或220伏特交流电。该隔离反馈单元224为执行控制上的需 求，例如将所述发光二极管300a 300η的额定电压降低，或是电流降低，或是当有控制条 件时，可利用反馈达成，例如调光。该第一电阻206的一侧电连接至该整流器单元204、该变压器单元216的该一次 侧216a ；该第一电阻206的另一侧电连接至该发光二极管控制器208。该发光二极管控制 器208电连接至该开关单元218、该第一电容210的一侧、该第一二极管212的一侧及该隔 离反馈单元224。该第一电容210的另一侧接地。该第一二极管212的另一侧电连接至该 第二变压器214。该第二电阻220的一侧电连接至该开关单元218;另一侧接地。该第二二 极管222的一侧电连接至该变压器单元216的该二次侧216b ；另一侧电连接至该隔离反馈 单元224及该发光二极管300a。请参考图2，其为本发明的发光二极管驱动方法流程图。首先步骤SlO 该发光二 极管控制器208传送一脉宽调制信号(PWM)至该开关单元218。接着步骤S20 该开关单元 218依该脉宽调制信号而开启及关闭。继之步骤S30 该变压器单元216的该一次侧216a 接收一交流信号。然后步骤S40 该变压器216的该二次侧216b因该开关单元218的开启 及关闭而对该交流信号感应产生一感应交流信号。最后步骤S50 该发光二极管300a接收 该感应交流信号，该感应交流信号驱动该发光二极管300a。请参考图3，其为波形示意图。图3的左边所示为一市电110伏特或220伏特，经 过该整流器单元204 (假设为一桥式整流器)后的波形图(即为上述该交流信号)。右边所 示为经过本发明的发光二极管驱动装置与方法后所产生的波形(即为上述该感应交流信 号)。本发明的发光二极管驱动装置与方法更可加入应用于一调光器202。该调光器 202电连接至该发光二极管控制器208。其流程与上述图2的流程雷同，仅需将该交流信号 改为一调光交流信号，故于此不再赘述。其种类及输入输出波形如图4所示。该调光器202的种类可包含SCR (硅控整流器)、SCR+Bridge (硅控整流器+桥式)、TRIAC (三极管流开 关)及TRIAC+DIAC(三极管流开关+ 二端交流开关)等等...。CCFL (冷阴极灯管)的驱动由直流-交流逆变器来将直流电源电压变成40kHz至 80kHz的交流波形，工作电压通常在500VRMS至1000VRMS。发光二极管驱动不需要很高的 交流电压，因此也就不需要逆变器，所以与CCFL驱动方式完全不同。另外CCFL无法接受调 光器TRIC/DIAC等调光波形，与发光二极管驱动电路不同。本发明的发光二极管驱动装置与方法以市电交流电直接驱动发光二极管发光，不 似公知技术将交流电转换成直流电后再驱动发光二极管。因为直接以交流电驱动发光二极 管发光，因此减少了体积庞大、价格昂贵且容易损坏的电解电容。因此本发明的发光二极 管驱动装置与方法优点为减少零件与成本、缩小电路空间、提高电路工作反应、增加电路寿 命、缩小变压器等等.· ·，且可接受传统调光器的控制。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种发光二极管驱动装置，应用于至少一发光二极管，其特征在于，该装置包含一发光二极管控制器；一开关单元，电连接至该发光二极管控制器；及一变压器单元，包含一一次侧与一二次侧，该变压器单元的该一次侧电连接至该开关单元，该二次侧电连接至该发光二极管；其中，该发光二极管控制器传送一脉宽调制信号至该开关单元；该开关单元依该脉宽调制信号而开启及关闭；该变压器单元的该一次侧接收一交流信号；该变压器的该二次侧因该开关单元的开启及关闭而对该交流信号感应产生一感应交流信号；及该发光二极管接收该感应交流信号，该感应交流信号驱动该发光二极管。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，更包含一隔离反馈单元， 该隔离反馈单元电连接至该发光二极管及该发光二极管控制器。
3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，更包含一调光器电连接 至该发光二极管控制器。
4.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该开关单元为一金属氧 化物半导体场效应晶体管。
5.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，更包含 一第一电阻，电连接至该发光二极管控制器；一第一电容，电连接至该发光二极管控制器； 一第一二极管，电连接至该发光二极管控制器； 一第二变压器，电连接至该第一二极管； 一第二电阻，电连接至该开关单元；及 一第二二极管，电连接至该变压器单元的该二次侧。
6.一种发光二极管驱动方法，应用于一开关单元、一变压器单元及至少一发光二极管， 该变压器单元包含一一次侧与一二次侧，该变压器单元的该一次侧电连接至该开关单元， 该发光二极管电连接至该变压器单元的该二次侧，其特征在于，该方法包含A.传送一脉宽调制信号至该开关单元；B.该开关单元依该脉宽调制信号而开启及关闭；C.该变压器单元的该一次侧接收一交流信号；D.该变压器的该二次侧因该开关单元的开启及关闭而对该交流信号感应产生一感应 交流信号；及E.该发光二极管接收该感应交流信号，该感应交流信号驱动该发光二极管。
7.根据权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该开关单元为一金属氧 化物半导体场效应晶体管。
8.根据权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，所述方法中由一发光二 极管控制器传送该脉宽调制信号。
9.根据权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该交流信号为一调光交 流信号。
10.根据权利要求9所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，所述方法中由一调光器 产生该调光交流信号。
全文摘要
本发明公开一种发光二极管驱动装置与方法，应用于一开关单元、一变压器单元及至少一发光二极管。该变压器单元包含一一次侧与一二次侧。该变压器单元的该一次侧电连接至该开关单元。该发光二极管电连接至该变压器单元的该二次侧。该方法包含传送一脉宽调制信号至该开关单元。该开关单元依该脉宽调制信号而开启及关闭。该变压器单元的该一次侧接收一交流信号。该变压器的该二次侧因该开关单元的开启及关闭而对该交流信号感应产生一感应交流信号。最后，该发光二极管接收该感应交流信号，该感应交流信号驱动该发光二极管。
文档编号H05B37/02GK101873737SQ20091013524
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月21日 优先权日2009年4月21日
发明者吴泰峰 申请人:晶宏半导体股份有限公司