专利名称：发光二极管的驱动电路与使用其的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种发光二极管的驱动电路，且特别是有关于一种可降低发光二 极管闪烁现象的驱动电路。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)的体积小、省电且耐用，而且随着制程 的成熟，价格下降，近来以发光二极管做为光源的产品越来越普遍。而且随着在节能减碳的 科技趋势下，发光二极管逐渐成为新一代的光源。发光二极管工作电压低、能主动发光且有 一定亮度，亮度可用电压或电流调节，同时具备耐冲击、抗振动、寿命长(10万小时)的特 点。所以发光二极管在各种终端设备中被广泛使用，从汽车前照灯、交通信号灯、文字显示 器、看板及大屏幕视频显示器，到普通级建筑照明和IXD背光等领域。传统的灯具可利用调光器(Triac)来进行调光，在居家内部的调光器可与灯具分 开设置，例如设置在墙上，让使用者可以方便调整灯光强度。由于调光器仅适合用来调整电 阻式的灯泡，并不适合直接用于调整LED的亮度。因此利用LED灯具直接取代传统灯具时 会因为传统灯具与LED灯具的驱动方式不同而产生闪烁的情况。
发明内容
本发明提供一种发光二极管的驱动电路与照明装置，其中利用三角波与调光器 所输出波形做比对以推知调光器的导通条件(即延迟角度)，然后选择对应的脉波调制 (pulse width modulation,PWM)信号来驱动电压转换电路以驱动发光二极管。借此，可精 准调整LED端电压，进而控制LED端电流，而LED亮度是由电流所控制，故转换后的PWM信 号可改善传统模拟电路无法精准调整LED电流的问题。承上述，本发明提出一种发光二极管的驱动电路，适用于接收经由一调光器调整 后的一交流电源以驱动一发光二极管单元。驱动电路包括一整流电路、一隔离元件、一处理 单元以及一电压转换电路。整流电路用以整流交流电源以输出一第一工作电压，隔离元件 耦接整流电路，用以接收第一工作电压以输出一第二工作电压。处理单元耦接于整流电路， 根据第一工作电压的电压波形检测调光器的一导通条件并根据该导通条件输出一脉波宽 度调制信号。电压转换电路耦接于隔离元件与处理单元，根据脉波宽度调制信号将第二工 作电压转换为一驱动电压以驱动发光二极管单元。在本发明一实施例中，隔离元件为一二极管，二极管的正极端耦接于整流电路，二 极管的负极端耦接于该电压转换电路。其中，隔离元件亦可以直流变压器取代。驱动电路 更包括一电容，耦接于隔离元件与电压转换电路的共用接点与一接地端之间。在本发明一实施例中，该处理单元包括一比较、一判断单元以及一脉波宽度调制 器。比较器的正输入端耦接第一工作电压，比较器的负输入端耦接一信号源。判断单元耦 接比较器的输出，并根据比较器的输出判断调光器的一导通条件。脉波宽度调制器耦接于 判断单元，用以输出脉波宽度调制信号，判断单元根据导通条件与一查找表调整脉波宽度调制信号的有效周期。其中，查找表具有调光器的导通条件与脉波宽度调制信号的有效周 期的对应关系。上述信号源例如为一三角波信号源或一直流参考电压。在本发明一实施例中，上沭整流单元为一桥式整流器，上沭处理单元可以特定应 用集成电路实现。上述调光器为一三极交流开关(Tri-electrode ACswitch, TRIAC)。上 述电压转换电路例如为一降压电路(Buck circuit).本发明另提出一种照明装置，适用于接收经由一调光器调整后的一交流电源以进 行照明，照明装置包括一发光二极管单元与一驱动电路。驱动电路耦接于调光器与发光二 极管单元，其包括一整流电路、一隔离元件、一处理单元以及一电压转换电路。整流电路用 以整流交流电源以输出一第一工作电压，隔离元件耦接整流电路，用以接收第一工作电压 以输出一第二工作电压。处理单元耦接于整流电路，处理单元根据第一工作电压的电压波 形检测调光器的一导通条件并根据导通条件输出一脉波宽度调制信号。电压转换电路耦接 于隔离元件与处理单元，根据脉波宽度调制信号将第二工作电压转换为一驱动电压以驱动 发光二极管单元。基于上述，本发明利用调光器所输出的电压波形来检测调光器的延迟角度，并据 此调整调整LED亮度的脉波宽度调制信号，让LED可以获得稳定的脉波宽度调制信号，避免 闪烁的问题产生。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明，其中图1绘示本发明一实施例的照明装置的电路示意图。图2绘示处理单元130的内部电路图。图3绘示本发明一实施例的第一工作电压FV与交流电源AC的对应波形图。图4绘示脉波宽度调制信号CS与第一工作电压FV的信号波形。主要元件符号说明
100照明装置
102驱动电路
110调光器
120整流单元
122隔离元件
125二极管
130处理单元
140电压转换电路
150发光二极管单元
210信号源
232比较器
234判断单元
236脉波宽度调制器
310、320,410,420 信号波形CN 102123541 A
说明书
3/5页312:区域FV:第一工作电压SV:第二工作电压DV:驱动电压PWM 脉波宽度调制信号TS 三角波信号GND 接地端Cl 电容AC:交流电源ACl 交流电源
具体实施例方式请参照图1，图1绘示本发明一实施例的照明装置的电路示意图。照明装置100包 括驱动电路102与发光二极管单元150。其中驱动电路102耦接于调光器110与发光二极 管单元150，接收经由调光器110调整后的交流电源AC以驱动发光二极管单元150。调光 器110例如为一三极交流开关(Tri-electrodeAC switch，TRIAC)，可根据使用者所设定的 导通条件(conducting condition)来限制交流电源AC的波形以产生交流电源ACl，驱动电 路102根据交流电源ACl调整发光二极管单元150的亮度。驱动电路102主要包括整流单元120、隔离元件122、处理单元130与电压转换电 路140。整流单元120耦接于调光器110、隔离元件122与处理单元130。电压转换电路140 耦接于隔离元件122、输出与处理单元130与发光二极管单元150。整流单元120例如是桥 式整流器，用来整流交流电源AC1，然后输出第一工作电压FV至隔离元件122与处理单元 130。隔离元件122例如是二极管125，其正极端耦接于整流单元120，其负极端耦接于电压 转换单元140。第一工作电压FV经过二极管125后会产生第二工作电压SV至电压转换单 元140与处理单元130，以作为电压转换单元140与处理单元130的工作电源使用。电容 Cl耦接于隔离元件122的输出端与接地端GND之间，具有稳压的效果。在本发明另一实施 例中，上述隔离元件122也可以利用直流变压器取代。处理单元130根据第一工作电压FV的电压波形判断调光器110所设定的导通条 件(即延迟角度，其中延迟角度愈大，表示调光器110关闭时间愈长)以推知使用者所需的 光线亮度。然后，处理单元130会根据所检测到的导通条件来调整脉波宽度调制信号PWM 的有效周期(duty cycle) 0电压转换单元140根据脉波宽度调制信号PWM的有效周期调整 驱动电压DV的电压与电流以调整发光二极管单元150的亮度。发光二极管单元150可为 一个或多个发光二极管串联或并联组成，本实施例并不受限。调光器110亦可依据设计需 求选择不同种类的调光元件，例如双向晶闸管或场控晶闸管。处理单元130内部可设置一查找表，用以储存脉波宽度调制信号PWM的有效周期 与不同导通条件之间的对应关系，处理单元130可直接根据调光器120的导通条件调整脉 波宽度调制信号PWM的有效周期来控制发光二极管单元150的亮度。查找表的范例如下
权利要求
1.一种发光二极管的驱动电路，适用于接收经由一调光器调整后的一交流电源以驱动 一发光二极管单元，该驱动电路包括一整流电路，用以整流该交流电源以输出一第一工作电压；一隔离元件，耦接该整流电路，用以接收该第一工作电压以输出一第二工作电压；一处理单元，耦接于该整流电路，该处理单元根据该第一工作电压的电压波形检测该 调光器的一导通条件并根据该导通条件输出一脉波宽度调制信号；以及一电压转换电路，耦接于该隔离元件与该处理单元，根据该脉波宽度调制信号将该第 二工作电压转换为一驱动电压以驱动该发光二极管单元。
2.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该隔离元件为一二极管， 该二极管的正极端耦接于该整流电路，该二极管的负极端耦接于该电压转换电路。
3.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该隔离元件为一直流变 压器，该直流变压器的一端耦接于该整流电路，该直流变压器的另一端耦接于电压转换电 路。
4.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该处理单元包括一比较器，该比较器的正输入端耦接该第一工作电压，该比较器的负输入端耦接一信 号源；一判断单元，耦接该比较器的输出，并根据该比较器的输出判断该调光器的该导通条 件；以及一脉波宽度调制器，耦接于该判断单元，用以输出该脉波宽度调制信号，该判断单元根 据该导通条件与一查找表调整该脉波宽度调制信号的有效周期；其中，该查找表具有该调光器的该导通条件与该脉波宽度调制信号的有效周期的对应 关系。
5.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该信号源为一三角波信 号源。
6.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该信号源输出一直流参 考电压。
7.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该整流单元为一桥式整流器。
8.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，更包括一电容，耦接于该隔离元件与该电压转换电路的共用接点与一接地端之间。
9.如权利要求1所沭的发光二极管的驱动电路,其特征在于，该处理单元为一特定应 用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)。
10.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该调光器包括一三极交 流开关(Tri-electrode AC switch, TRIAC)。
11.如权利要求1所述的发光二极管的驱动电路，其特征在于，该电压转换电路为一降 压电路(Buck circuit).
12.一种照明装置，适用于接收经由一调光器调整后的一交流电源以进行照明，该照明 装置包括一发光二极管单元；以及一驱动电路，耦接于该调光器与该发光二极管单元，该驱动电路包括一整流电路，用以整流该交流电源以输出一第一工作电压；一隔离元件，耦接该整流电路，用以接收该第一工作电压以输出一第二工作电压；一处理单元，耦接于该整流电路，该处理单元根据该第一工作电压的电压波形检测该 调光器的一导通条件并根据该导通条件输出一脉波宽度调制信号；以及一电压转换电路，耦接于该隔离元件与该处理单元，根据该脉波宽度调制信号将该第 二工作电压转换为一驱动电压以驱动该发光二极管单元。
13.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该隔离元件为一二极管，该二极管的 正极端耦接于该整流电路，该二极管的负极端耦接于该电压转换电路。
14.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该隔离元件为一直流变压器，该直流 变压器的一端耦接于该整流电路，该直流变压器的另一端耦接于电压转换电路。
15.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该处理单元包括一比较器，该比较器的正输入端耦接该第一工作电压，该比较器的负输入端耦接一信 号源；一判断单元，耦接该比较器的输出，并根据该比较器的输出判断该调光器的该导通条 件；以及一脉波宽度调制器，耦接于该判断单元，用以输出该脉波宽度调制信号，该判断单元根 据该导通条件与一查找表调整该脉波宽度调制信号的有效周期；其中，该查找表具有该调光器的该导通条件与该脉波宽度调制信号的有效周期的对应 关系。
16.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该信号源为一三角波信号源。
17.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该信号源输出一直流参考电压。
18.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该整流单元为一桥式整流器。
19.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，更包括一电容，耦接于该隔离元件与该电压转换电路的共用接点与一接地端之间。
20.如权利要求12所沭的照明装置，其特征在于，该处理单元为一特定应用集成电路。
21.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该调光器为一三极交流开关。
22.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于，该电压转换电路为一降压电路。
全文摘要
本发明提出一种发光二极管的驱动电路与使用其的照明装置，其驱动电路包括一整流电路、一隔离元件、一处理单元以及一电压转换电路。整流电路耦接于一调光器并输出一第一工作电压。处理单元根据第一工作电压的电压波形检测调光器的一导通条件并根据导通条件输出一脉波宽度调制信号以驱动发光二极管。借此，避免发光二极管因工作电压变化而产生闪烁的问题。
文档编号H05B37/02GK102123541SQ20101000358
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者李静如, 王濠源 申请人:泰金宝电通股份有限公司