具暗区填补的led驱动电路结构的制作方法
【专利摘要】本发明为一种具暗区填补的LED驱动电路结构，其包括一整流单元，一暗区填补单元，及一LED多阶电压恒流驱动单元。其主要是应用在多阶线性驱动的LED照明灯具，且具有整流单元及LED多阶电压恒流驱动单元的驱动电路中加入一个暗区填补单元。本发明的实施可使照明LED的发光稳定，不产生因供应电压准位变化的影响产生暗区效应而导致的闪烁，使LED照明的发光效率提高，及其应用能达到更完美的发光效果。
【专利说明】具暗区填补的LED驱动电路结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具暗区填补的LED驱动电路结构，特别是涉及一种多阶电压线性恒流驱动，并具暗区填补的LED驱动电路结构。
【背景技术】
[0002]如图1所示，为现有习知的多阶电压LED线性恒流驱动电路结构，其主要是由图示中的RG对输入的AC交流电(AC+，AC-)做整流，由整流后的输入电压(Vin)及输入电流(Iin)形成供应电压及电流源，再借由驱动芯片Ul控制各个LED(LED1-LED3)的发光。驱动芯片Ul中并具有由电压控制导通与否的定电流源以使流经每一颗LED的点亮电流为一固定值。另外，图中的PSl为电阻或电容所组成的被动元件单元。
[0003]如图1所示的现有的多阶电压LED线性恒流驱动方式，其最大缺点在于输入电压(Vin)每一周期皆有一特定区域的电压值会降低至无法驱动LED，在此时间内没有任何一颗LED可以被点亮。以交流电60Hz供电为例(台湾即是)，Vin的频率为120Hz，也就是每1/120秒即会有一次暗区出现。当一多阶电压驱动的LED照明装置有暗区出现时，其表现在实际状况则为照明灯光的闪烁，而照明灯光的闪烁在生活上经常是被要求改善的一大困扰。因此，考虑实际生活应用上的改良及LED照明装置本身发光效率的增加，暗区填补技术的发明与改良将成为本阶段LED照明发展的一个重点项目。
【发明内容】
[0004]本发明为一种具暗区填补的LED驱动电路结构，其包括一整流单元，一暗区填补单元，及一 LED多阶电压恒流驱动单元。借由本发明的实施可使照明LED的发光稳定，不产生因供应电压准位变化的影响产生暗区效应而导致的闪烁，使LED照明的发光效率提升，其应用能达到更完美的发光功效。
[0005]为达上述功效，本发明提供一种具暗区填补的LED驱动电路结构用以驱动至少两组串接的LED单元，此具暗区填补的LED驱动电路结构包括:一整流单元；一暗区填补单元，其输出端用以提供LED单元的总压降，暗区填补单元又包括有一第一电容、一第一二极管、一第二二极管、一第二电容、及一第三二极管；以及一 LED多阶电压恒流驱动单元，电性连接于暗区填补单元的输出端且输出至少两组的箝制电压分别至不同的LED。
[0006]借由本发明的实施，至少可达到下列进步功效:
[0007]1、照明LED的发光可以不受供应电压源在低电压暗区的影响，达到无闪烁的更完美发光功效。
[0008]2、不但有保护使用者眼睛的功能，更可增加照明LED灯具的发光效率。
[0009]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征以及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为现有习知的一种照明LED驱动电路图。
[0011]图2为本发明的一种具暗区填补的LED驱动电路结构实施例图。
[0012]图3为本发明的一种LED驱动电路的暗区填补单元实施例图。
[0013]图4为本发明的一种暗区填补单元的充电状态实施例图。
[0014]图5为本发明的一种暗区填补单元的放电状态实施例图。
[0015]图6A为现有习知的照明LED驱动电路产生暗区电压波形图。
[0016]图6B为图6A的对应各时区LED1-LED3明暗表。
[0017]图7A为本发明的一种具暗区填补的LED驱动电路结构暗区填补电压波形实施例图。
[0018]图7B为图7A的对应各时区LED1-LED3明暗表。
[0019]【主要元件符号说明】
[0020]100现有习知照明LED 驱动电路结构
[0021]200具暗区填补的LED驱动电路结构
[0022]10 整流单元20暗区填补单元
[0023]Cl 第一电容C2第二电容
[0024]Dl 第一二极管D2第二二极管
[0025]D3 第三二极管21第一端部
[0026]22 第二端部23第三端部
[0027]24 第四端部
[0028]30 LED多阶电压恒流驱动单元
[0029]Vin输入电压Iin输入电流
[0030]PSl被动元件Icl_Ic3 定电流源
[0031]SW1-SW3 切换开关
【具体实施方式】
[0032]图1为现有习知的一种照明LED驱动电路图。图2为本发明的一种具暗区填补的LED驱动电路结构实施例图。图3为本发明的一种LED驱动电路的暗区填补单元实施例图。图4为暗区填补单元的充电状态实施例图。图5为暗区填补单元的放电状态实施例图。图6A为现有习知的照明LED驱动电路产生暗区电压波形图。图6B为图6A的对应各时区LED1-LED3明暗表。图7A为本发明的一种具暗区填补的LED驱动电路结构暗区填补电压波形实施例图。图7B为图7A的对应各时区LED1-LED3明暗表。
[0033]如图2所示，为本发明的一种具暗区填补的LED驱动电路结构200，其包括:一整流单元10、一暗区填补单元20、一 LED多阶电压恒流驱动单元30。暗区填补单元20又包括有:一第一电容Cl、一第二电容C2、一第一二极管D1、一第二二极管D2、及一第三二极管D3。图2所示为三个串接照明LED的实施例，但照明LED的数量并不以此为限。
[0034]整流单元10，其可为一桥式全波整流器，整流单元10在本电路结构的功能为将交流电源整流为直流电源以做为供应整体电路结构及照明LED的总电压源。
[0035]如图2中的Icl_Ic3分别为LED多阶电压恒流驱动单元30中的三个定电流源，其固定电流值为点亮LED的设定电流值，并分别由SW1-SW3三个切换开关所控制。在同一导通时间中，Icl-1c3中仅有一个会经由SWl或SW2或SW3导通。其动作方式为--仅LEDl导通发亮时只有Icl经由SWl导通，其中SWl是由50V电压控制接通；LED1及LED2导通发亮时只有Ic2经由SW2导通，其中SW2是由IOOV电压控制接通；LED1及LED2及LED3导通发亮时只有Ic3经由SW3导通，其中SW3是由140V电压控制接通；如此可确保不管导通几颗LED，经过所有导通的LED的电流皆为相同大小的定电流。
[0036]如图3所示，为本发明的一种暗区填补单元20，其直接与照明LED并联使用，并在输入电压Vin过低时，用以提供LED单元的第一阶LED点亮的最低电压，以使照明LED不发生闪烁，暗区填补单元20包括有一第一电容Cl，一第一二极管Dl，一第二二极管D2，一第二电容C2，及一第三二极管D3。
[0037]第一电容Cl,其具有一第一端部21及一第二端部22,第一端部21电性连接于该整流单兀10的输出端,第一电容Cl做为一储存电能的兀件，由第一端部21的输入电压Vin及输入电流Iin输入电荷并储存于第一电容Cl内，而在第一端部21的输入电压Vin不足以驱动一颗照明LED时，由第一电容Cl输出电压供给电能。
[0038]第一二极管D1，其负极端电性连接于该第二端部22，其正极端接地；当第一端部21的输入电压Vin对第一电容Cl充电时,第一二极管Dl为逆向，不导通。
[0039]第二二极管D2，其负极端电性连接于第一端部21，第一端部21用以提供至少两阶照明LED单兀的总电压；当第一端部21的输入电压Vin于供电并对第一电容Cl充电时，第二二极管D2亦为逆向，不导通。
[0040]第二电容C2，其具有一第三端部23及一第四端部24，第三端部23电性连接于第二二极管D2的正极端，第四端 部24则接地；第二电容C2亦做为一储存电能的元件，由第一端部21的输入电压Vin及输入电流I in输入电荷并储存于第二电容C2内，而在第一端部21的输入电压Vin不足以驱动一颗照明LED时，第二电容C2与第一电容Cl输出电压供给电能。其中第一电容Cl及第二电容C2的储存电压皆可选定在70V(伏特)。
[0041]第三二极管D3，其正极端电性连接于第二端部22，其负极端电性连接于第三端部23 ;当第一端部21的输入电压Vin于供电并对第一电容Cl充电时第三二极管D3形成导通状态，充电电能便可流入第二电容C2对第二电容C2充电。
[0042]LED多阶电压恒流驱动单元30，电性连接于暗区填补单元20的输出端且输出至少两组的箝制电压分别至一 LED的负极端；以图2中具三个照明LED的实施例为说明，此LED多阶电压恒流驱动单元30将LED1、LED2、LED3的点亮电压分别箝制在50V、50V、40V，并且将流过串接的所有LED的电流固定在一特定电流值；亦即点亮LEDl需50V电压，要点亮LED1+LED2 需 100V 电压，要点亮 LED1+LED2+LED3 需 140V 电压。
[0043]如图4所示，为本发明的一种暗区填补单元20的充电状态实施例，暗区填补单元20在第一端部21的输入电压Vin高于第一电容Cl与第二电容C2的储存电压时第一二极管Dl及第二二极管D2逆向不导通，而第三二极管D3顺向导通，第一端部21的输入电压Vin便可对第一电容Cl与第二电容C2充电。
[0044]如图5所示，为本发明的一种暗区填补单元20的放电状态实施例，暗区填补单元20在第一端部21的输入电压Vin低于第一电容Cl与第二电容C2的储存电压时第一二极管Dl及第二二极管D2顺向导通，而第三二极管D3逆向不导通，此时第一电容Cl与第二电容C2便释放电能，供应70V-50V的电压，点亮LEDI。
[0045]如图6A所示,为现有习知的照明LED驱动电路产生暗区示意图，图中所示为桥式全波整流后第一端部21的输入电压Vin曲线，其为直流电压并介于O到155V之间随时间以120Hz的频率变化(以台湾为例)。又如图6A所示，可将点亮一个LED(LEDl)、两个LED (LED1+LED2)、三个 LED (LED1+LED2+LED3)的电压准位 50V、100V、140V 分别画出，并依此将输入电压Vin区分为7个区域(①-⑦)。由图6A可以看出，输入电压Vi η在①区及⑦区的电压值皆小于50V，在此两区的电压值已经不足以点亮LED1，因此更无法点亮2个或3个LED，此时3个LED全不点亮，形成暗区，为造成照明闪烁的原因。
[0046]如图6B所示，为现有习知的照明LED驱动电路各LED依据输入电压Vin曲线产生的亮(ON)或暗(OFF)的表格显示。参照图6A及图6B所示的表格更可以清楚看出在①区及⑦区内LED1、LED2、LED3皆不发亮，明显形成照明暗区。
[0047]如图7A所示，为加入本发明的一种暗区填补单元20后第一端部21的输入电压Vin曲线，当输入电压Vin大于第一电容Cl加上第二电容C2的储存电压电总和时(70V+70V=140V)，输入电压Vin开始对第一电容Cl与第二电容C2充电，充电路径如图4所示，此时输入电压Vin足够点亮一至三个LED，无暗区出现。而当第一端部21的输入电压Vin小于70V时，第一电容Cl及第二电容C2便开始放电，放电路径如图5所示，经由选定一电容值便可决定放电速度的电容特性，第一电容Cl及第二电容C2的放电时间自输入电压Vin的电压曲线向下穿越70V开始至下一周期输入电压Vin的电压曲线向上穿越70V为止第一电容Cl及第二电容C2持续放电并维持电压在50V以上，在这段电容放电时间内由第一电容Cl及第二电容C2储存的电能点亮LEDl，而在输入电压Vin高于70V以上时，则再由输入电压 Vin 陆续点亮 LED1、LED1+LED2、及 LED1+LED2+LED3。
[0048]由图7A可以看出输入电压Vin的电压准位会一直维持在50V以上，因此，所有串接的LED在所有时间内最少会亮一颗LED1，输入电压Vin在①区及⑦区的电压值皆已不小于50V，暗区因而消除，照明LED不再有闪烁现象发生。
[0049]再如图7B所示，为加入本发明的一种暗区填补单元20后各LED依据输入电压Vin曲线产生的亮(ON)或暗(OFF)的表格显示。参照图7A及图7B所示的表格又可以清楚看出在①区及⑦区内LEDl已经发亮，明显填补了照明暗区。亦即，在加入本发明的一种暗区填补单元20后，无论输入电压Vin是否已低于50V，最少都有一颗LED会发亮，暗区获得填补，LED照明亦不会再因暗区产生闪烁现象。
[0050]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种具暗区填补的LED驱动电路结构，用以驱动至少两组LED单元，其特征在于，该LED驱动电路结构包括: 一整流单元； 一暗区填补单元，其输出端用以提供上述LED单元的第一阶LED点亮的最低电压，该暗区填补单元又包括: 一第一电容，其具有一第一端部及一第二端部，该第一端部电性连接于该整流单元的输出端； 一第一二极管，其负极端电性连接于该第二端部，其正极端接地； 一第二二极管，其负极端电性连接于该第一端部； 一第二电容，其具有一第三端部及一第四端部，该第三端部电性连接于该第二二极管的正极端，该第四端部接地；及 一第三二极管，其正极端电性连接于该第二端部，其负极端电性连接于该第三端部；以及 一 LED多阶电压恒流驱动单元，电性连接于该暗区填补单元的输出端且输出至少两组的箝制电压分别至上述LED的负极端。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路结构，其特征在于其中该整流单元为一桥式全波整流器。
3.—种LED驱动电路的暗区填补单元，其特征在于其包括: 一第一电容，其具有一第一端部及一第二端部，该第一端部电性连接于一整流单元的输出端； 一第一二极管，其负极端电性连接于该第二端部，其正极端接地； 一第二二极管，其负极端电性连接于该第一端部，又该负极端用以提供一至少两阶照明LED单元的总电压； 一第二电容，其具有一第三端部及一第四端部，该第三端部电性连接于该第二二极管的正极端，该第四端部接地；以及 一第三二极管，其正极端电性连接于该第二端部，其负极端电性连接于该第三端部。
【文档编号】H05B37/02GK103634974SQ201210308745
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】谢嘉德, 陈明鸿 申请人:海立尔股份有限公司