可调节功耗的led驱动器及利用该驱动器的led照明装置制造方法
【专利摘要】一LED驱动器，具有一端以与一LED模块耦接以及另一端以耦接至一参考地，依该LED驱动器的一跨压产生一任务电流及一能率，其方式为：当所述的跨压超过一第一邻界值时，所述的任务电流会变大且所述的能率会变小，以及当所述的跨压低于一第二邻界值时，所述的任务电流会变小且所述的能率会变大。
【专利说明】可调节功耗的LED驱动器及利用该驱动器的LED照明装置
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种LED(light emitting d1de一发光二极管)驱动器,特别是关于一种可在驱动一 LED模块时调节其自身功耗的LED驱动器。
【背景技术】
[0002]就一般具有一 LED驱动器的LED照明装置而言，由于LED的寿命相当长一通常比该驱动器的寿命长，LED照明装置的工作寿命乃由该LED驱动器决定而非由LED决定。换言之，若该LED驱动器的功耗没有控制好，LED照明装置的工作寿命可能会远短于预期。
[0003]请参照图1，其绘示一公知LED照明装置的电路图。如图1所示，该公知LED照明装置包括一 LED模块100及一驱动电路110。
[0004]LED模块100具有一第一端以与一线电压(line voltage) Vin-经由对一交流电源处理而得，可为一直流电压或一全波整流电压-耦接，以及一第二端以与驱动电路110耦接。
[0005]驱动电路110具有一第三端以与所述的第二端耦接，一第四端以与一参考电压Vkef耦接，以及一第五端以耦接至一参考地(ground)。驱动电路110包括一放大器111、一NMOS (N type metal oxide semiconductor-N型金属氧化层半导体)晶体管112、以及一电阻 113。
[0006]放大器111具有一正输入端、一负输入端、以及一输出端，该正输入端与所述第四端耦接。?OS晶体管112具有一漏极、一栅极、和一源极，该漏极与所述第三端耦接，该栅极与放大器111的所述输出端耦接，且该源极与放大器111的所述负输入端耦接。电阻113的一端耦接所述的源极，另一端耦接所述的第五端。
[0007]于操作时,LED模块100在所述第一端和第二端之间具有一第一电压V1,而驱动电路110在所述第三端和第五端之间具有一第二电压V2，其中Vin=VJV2,且驱动电路110会驱使在放大器111的所述负输入端的电压跟随参考电SVkef,以产生一定电流Icj=VkefA电阻113的电阻值)。然而，当Vin因交流电源变动而变大，或V1因温度上升而变小时，V2会变大且驱动电路110的功耗会因而增加一此状况可使驱动电路110产生过热(overheat)现象且驱动电路110可能因而损坏。
[0008]为解决前述问题，人们亟需一新颖的LED驱动器。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种可调节功耗的LED驱动器。
[0010]本发明的又一目的在于提供一种LED照明装置。
[0011]为实现上述目的，本发明提供可调节功耗的LED驱动器，其包括:
[0012]一可变参考电压产生器，用以依一第一数字控制信号和一第二数字控制信号的控制产生一可变参考电压，其方式为:当所述第一数字控制信号处于一高准位且所述第二数字控制信号处于一低准位时，所述的可变参考电压会变大；而当所述第二数字控制信号处于一高准位且所述第一数字控制信号处于一低准位时，所述的可变参考电压会变小；
[0013]一可变能率(variable duty)产生器，用以依所述第一数字控制信号和所述第二数字控制信号的控制产生一第一切换信号和一第二切换信号，其方式为:所述第二切换信号是与所述第一切换信号互补，且当所述第一数字控制信号处于一高准位且所述第二数字控制信号处于一低准位时，所述第一切换信号的一能率(duty)会变大；而当所述第二数字控制信号处于一高准位且所述第一数字控制信号处于一低准位时，所述的能率会变小；
[0014]—放大器,具有一正输入端、一负输入端、以及一输出端，所述正输入端与所述的可变参考电压耦接；
[0015]—第一开关,具有一第一通道端、一第二通道端、以及一第一控制端，该第一通道端与该放大器的所述输出端耦接，且该第一控制端与所述的第一切换信号耦接，其中，当所述的第一切换信号处于一高准位时，该第一通道端会与该第二通道端电气耦接；
[0016]一第二开关，具有一第三通道端、一第四通道端、以及一第二控制端，该第三通道端是与该第一开关的所述第二通道端耦接，该第四通道端耦接至一参考地，且该第二控制端与所述的第二切换信号耦接，其中，当所述的第二切换信号处于一高准位时，该第三通道端会与该第四通道端电气耦接；
[0017]— NMOS晶体管,具有一漏极、一栅极、和一源极,该漏极与一 LED模块的一端f禹接，该栅极与该第一开关的所述第二通道端耦接，且该源极与该放大器的所述负输入端耦接，其中该LED模块的另一端与一线电压耦接；
[0018]一电阻，其一端与该NMOS晶体管的所述源极耦接，而另一端则耦接至所述的参考地；
[0019]—第一比较器,具有一第一正输入端、一第一负输入端、和一第一输出端，该第一正输入端与该NMOS晶体管的所述漏极耦接，该第一负输入端与一第一临界电压耦接，且该第一输出端提供所述的第一数字控制信号；以及
[0020]—第二比较器,具有一第二正输入端、一第二负输入端、和一第二输出端，该第二正输入端与一第二临界电压耦接，该第二负输入端与该NMOS晶体管的所述漏极耦接，且该第二输出端提供所述的第二数字控制信号。
[0021]本发明的LED驱动器，可在驱动一 LED模块时调节其自身的功耗。
[0022]本发明的LED驱动器，可在驱动一 LED模块时避免其自身产生过热现象。
[0023]本发明的LED驱动器，可使一 LED照明装置具有一较长的工作寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1绘示一公知LED照明装置的电路图。
[0025]图2绘示一 LED照明装置的电路图，其包含本发明可调节功耗的LED驱动器的一较佳实施例。
[0026]图3绘示采用本发明的一定电流设计的一 LED照明装置其一输出电流在二不同环境下的二波形图。
【具体实施方式】
[0027]为能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，结合附图及较佳具体实施例作详细说明。
[0028]本发明的主旨在于揭示一 LED驱动器，其与一 LED模块串接而可依跨在该LED驱动器的一跨压(dropout voltage)产生一任务电流(duty current)及一能率(duty),其方式为:当所述的跨压超过一第一邻界值时，所述的任务电流会变大且所述的能率会变小，以及当所述的跨压低于一第二邻界值时，所述的任务电流会变小且所述的能率会变大，其中所述任务电流和所述能率的乘积等于该LED模块的平均电流，且该第一临界值高于该第二临界值。
[0029]请参照图2，其绘示一 LED照明装置的电路图，其包含本发明可调节功耗的LED驱动器的一较佳实施例。如图2所示，该LED照明装置包括一 LED模块200及一 LED驱动器210，且LED驱动器210与LED模块200串接。
[0030]LED模块200包含至少一 LED且具有一第一端以与一线电压Vin顆接，以及一第二端以与LED驱动器210耦接，其中，线电压Vin是一 DC电压或一 AC电源的一半波整流电压或一全波整流电压。
[0031]LED驱动器210包括一可变参考电压产生器211、一可变能率产生器212、一放大器213、一第一开关214、一第二开关215、一 NMOS晶体管216、一电阻217、一第一比较器218、以及一第二比较器219。
[0032]可变参考电压产生器211是用以依一第一数字控制信号Va和一第二数字控制信号\2的控制产生一可变参考电压VKEF，其方式为:当Va处于一高准位且\2处于一低准位时，Veef会变大；而当\2处于一高准位且Va处于一低准位时，Veef会变小。根据所述的原理，可变参考电压产生器211可以一数字电路实现，该数字电路可包括，例如一上数/下数计数器以及一数字至模拟转换器(未示于图中)，其中该上数/下数计数器在Va处于一高准位且Vc2处于一低准位时会向上计数以提高可变参考电压Vkef的电压，而在Vc2处于一高准位且Va处于一低准位时会向下计数以降低可变参考电压Vkef的电压。可变参考电压产生器211亦可以一模拟电路实现，该模拟电路可包括，例如一电流源、一电容、以及一开关电路(未示于图中)，其中该开关电路在Va处于一高准位且Vk处于一低准位时，会使该电流源对该电容充电以提高可变参考电压Vkef的电压；而在Vc2处于一高准位且Va处于一低准位时，会使一放电路径与该电容稱接以对该电容放电，从而降低可变参考电压Vkef的电压。
[0033]可变能率产生器212是用以依第一数字控制信号Va和第二数字控制信号\2的控制产生一第一切换信号Vswl和一第二切换信号Vsk，其方式为:第二切换信号是与第一切换信号Vswi互补,且当Va处于一高准位且Ve2处于一低准位时,第一切换信号Vswi的一能率(duty)-高准位时间占每周期的比率-会变大；而当Vc2处于一高准位且Va处于一低准位时，所述的能率会变小。根据所述的原理，可变能率产生器212可由，例如但不限于一振荡器(未示于图中)实现，其中该振荡器提供第一切换信号Vswi和第二切换信号Vsw2，而该些信号的能率则由Va和Ve2控制。
[0034]放大器213具有一正输入端、一负输入端、和一输出端,该正输入端与可变参考电压Vkef耦接。
[0035]第一开关214具有一第一通道端、一第二通道端、以及一第一控制端,该第一通道端与放大器213的所述输出端耦接，且该第一控制端与第一切换信号Vswi耦接，其中，当Vswi处于一高准位时，该第一通道端会与该第二通道端电气耦接而使放大器213驱动NMOS晶体管 216。
[0036]第二开关215具有一第三通道端、一第四通道端、以及一第二控制端，该第三通道端与第一开关214的所述第二通道端耦接，该第四通道端耦接至一参考地，且该第二控制端与第二切换信号Vsw2耦接，其中，当Vsw2处于一高准位时，该第三通道端会与该第四通道端电气耦接而使NMOS晶体管216被关断。
[0037]NMOS晶体管216具有一漏极、一栅极、和一源极,该漏极与LED模块200的所述第二端耦接，该栅极与第一开关214的所述第二通道端耦接，且该源极与放大器213的所述负输入端f禹接。
[0038]电阻217，其一端与NMOS晶体管216的所述源极耦接而另一端则耦接至所述的参考地，用以设定流过LED模块200的一任务电流I。，其中Iq=Vkef/ (电阻217的电阻值)。
[0039]第一比较器218具有一第一正输入端、一第一负输入端、和一第一输出端,该第一正输入端与NMOS晶体管216的所述漏极稱接,该第一负输入端与一第一临界电压Vh f禹接，且该第一输出端提供第一数字控制信号να。
[0040]第二比较器219具有一第二正输入端、一第二负输入端、和一第二输出端,该第二正输入端与一第二临界电压\耦接，该第二负输入端与NMOS晶体管216的所述漏极耦接，且该第二输出端提供第二数字控制信号\2。
[0041]于操作时，不管Vin因AC电源变动而产生变动，或LED模块200的跨压因温度变化而产生变动，LED驱动器210的一跨压Vd会被调控在Vh和\之间，其原理如下:
[0042]当Vd高过Vh时，Vci会处于一高准位且\2会处于一低准位以提高可变参考电压Veef的电压及降低Vswi的能率，此时任务电流Itj会变大而LED模块200的跨压会随之增加，以将Vd拉低。
[0043]当Vd低于\时，Vci会处于一低准位且\2会处于一高准位以降低可变参考电压Veef的电压及提高Vswi的能率，此时任务电流Itj会变小而LED模块200的跨压会随之降低，以将Vd拉高。
[0044]在Vd被调控于一安全的电压范围内，且任务电流It^PVswi的能率互以反方向变动以将LED驱动器210的功耗限制在一范围内的情形下，LED驱动器210的功耗将会处在一安全的范围内而可避免LED驱动器210产生过热现象，该LED照明装置的工作寿命乃可因而延长。
[0045]另外，若需提供一固定的平均输出电流给LED模块200，则可采用一定电流设计-其使Vkef的电压值和Vswi的能率的乘积等于一常数。请参照图3，其绘示采用本发明的所述定电流设计的一 LED照明装置其一输出电流在二不同环境下的二波形图。如图3所示，当Iq2因Vin的上升或LED模块200的跨压变小而变为1.25*101时，所述的能率会从Dl=100%降至D2=80%，以产生相同的平均电流。
[0046]根据以上所述的原理,放大器213、NMOS晶体管216、和电阻217亦可以一电流镜电路取代，其中该电流镜电路是依Vkef产生所述的任务电流。由于电流镜电路已广为周知，故在此不拟赘述其工作原理。
[0047]由以上的说明可知，本发明具有以下的优点:
[0048]1、本发明的LED驱动器可在驱动一 LED模块时调节其自身的功耗。
[0049]2、本发明的LED驱动器可在驱动一 LED模块时避免其自身产生过热现象。
[0050]3、本发明的LED驱动器可使一 LED照明装置具有一较长的工作寿命。
[0051]本发明以上所揭示的乃较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为本领域技术人员所易于推知的，例如，以一双极性晶体管取代NMOS晶体管216，俱不脱本发明的权利要求范畴。
【权利要求】
1.一种可调节功耗的LED驱动器，其具有: 一可变参考电压产生器，用以依一第一数字控制信号和一第二数字控制信号的控制产生一可变参考电压，其方式为:当所述第一数字控制信号处于一高准位且所述第二数字控制信号处于一低准位时，所述的可变参考电压会变大；而当所述第二数字控制信号处于一高准位且所述第一数字控制信号处于一低准位时，所述的可变参考电压会变小； 一可变能率产生器，用以依所述第一数字控制信号和所述第二数字控制信号的控制产生一第一切换信号和一第二切换信号，其方式为:所述第二切换信号是与所述第一切换信号互补，且当所述第一数字控制信号处于一高准位且所述第二数字控制信号处于一低准位时，所述第一切换信号的一能率会变大；而当所述第二数字控制信号处于一高准位且所述第一数字控制信号处于一低准位时，所述的能率会变小； 一放大器，具有一正输入端、一负输入端以及一输出端，所述正输入端是与所述的可变参考电压耦接； 一第一开关，具有一第一通道端、一第二通道端以及一第一控制端，该第一通道端与该放大器的所述输出端耦接，且该第一控制端与所述的第一切换信号耦接，其中，当所述的第一切换信号处于一高准位时，该第一通道端会与该第二通道端电气耦接； 一第二开关，具有一第三通道端、一第四通道端以及一第二控制端，该第三通道端与该第一开关的所述第二通道端耦接，该第四通道端耦接至一参考地，且该第二控制端与所述的第二切换信号耦接，其中，当所述的第二切换信号处于一高准位时，该第三通道端会与该第四通道端电气耦接； 一 NMOS晶体管,具有一漏极、一栅极和一源极，该漏极与一 LED模块的一端稱接,该栅极与该第一开关的所述第二通道端耦接，且该源极与该放大器的所述负输入端耦接，其中该LED模块的另一端与一线电压耦接； 一电阻，其一端与该NMOS晶体管的所述源极耦接，而另一端则耦接至所述的参考地；一第一比较器，具有一第一正输入端、一第一负输入端和一第一输出端，该第一正输入端与该NMOS晶体管的所述漏极稱接,该第一负输入端与一第一临界电压稱接，且该第一输出端提供所述的第一数字控制信号；以及 一第二比较器，具有一第二正输入端、一第二负输入端和一第二输出端，该第二正输入端与一第二临界电压耦接，该第二负输入端与该NMOS晶体管的所述漏极耦接，且该第二输出端提供所述的第二数字控制信号。
2.如权利要求1所述可调节功耗的LED驱动器，其中，该线电压是由一直流电压、一半波整流电压和一全波整流电压所组成的群组所选择的一种电压。
3.如权利要求1所述可调节功耗的LED驱动器，其中，该可变参考电压产生器包括一上数/下数计数器及一数字至模拟转换器，且该上数/下数计数器在该第一数字控制信号处于一高准位且该第二数字控制信号处于一低准位时会向上计数，而在该第二数字控制信号处于一高准位且该第一数字控制信号处于一低准位时会向下计数。
4.如权利要求1所述可调节功耗的LED驱动器，其中，该可变参考电压产生器包括一电流源、一电容以及一开关电路，其中该开关电路在该第一数字控制信号处于一高准位且该第二数字控制信号处于一低准位时，会使该电流源对该电容充电；而在该第二数字控制信号处于一高准位且该第一数字控制信号处于一低准位时，会使一放电路径与该电容耦接以对该电容放电。
5.如权利要求1所述可调节功耗的LED驱动器，其中，该可变能率产生器具有一振荡器以提供该第一切换信号和该第二切换信号，而该第一切换信号和该第二切换信号的能率则由该第一数字控制信号和该第二数字控制信号控制。
6.一种LED照明装置，其具有: 一 LED模块,包含至少一 LED且具有一第一端及一第二端,该第一端与一线电压f禹接，且该线电压是经由对一交流电源处理而得的一电压； 一可变参考电压产生器，用以依一第一数字控制信号和一第二数字控制信号的控制产生一可变参考电压，其方式为:当所述第一数字控制信号处于一高准位且所述第二数字控制信号处于一低准位时，所述的可变参考电压会变大；而当所述第二数字控制信号处于一高准位且所述第一数字控制信号处于一低准位时，所述的可变参考电压会变小； 一可变能率产生器，用以依所述第一数字控制信号和所述第二数字控制信号的控制产生一第一切换信号和一第二切换信号，其方式为:所述第二切换信号是与所述第一切换信号互补，且当所述第一数字控制信号处于一高准位且所述第二数字控制信号处于一低准位时，所述第一切换信号的一能率会变大；而当所述第二数字控制信号处于一高准位且所述第一数字控制信号处于一低准位时，所述的能率会变小； 一放大器，具有一正输入端、一负输入端以及一输出端，所述正输入端与所述的可变参考电压耦接； 一第一开关，具有一第一通道端、一第二通道端以及一第一控制端，该第一通道端与该放大器的所述输出端耦接，且该第一控制端与所述的第一切换信号耦接，其中，当所述的第一切换信号处于一高准位时，该第一通道端会与该第二通道端电气耦接； 一第二开关，具有一第三通道端、一第四通道端以及一第二控制端，该第三通道端与该第一开关的所述第二通道端耦接，该第四通道端耦接至一参考地，且该第二控制端与所述的第二切换信号耦接，其中，当所述的第二切换信号处于一高准位时，该第三通道端会与该第四通道端电气耦接； 一 NMOS晶体管，具有一漏极、一栅极和一源极，该漏极与该LED模块的所述第二端耦接，该栅极与该第一开关的所述第二通道端耦接，且该源极与该放大器的所述负输入端耦接; 一电阻，其一端与该NMOS晶体管的所述源极耦接，而另一端则耦接至所述的参考地；一第一比较器，具有一第一正输入端、一第一负输入端、和一第一输出端，该第一正输入端与该NMOS晶体管的所述漏极耦接，该第一负输入端与一第一临界电压耦接，且该第一输出端提供所述的第一数字控制信号；以及 一第二比较器，具有一第二正输入端、一第二负输入端和一第二输出端，该第二正输入端与一第二临界电压耦接，该第二负输入端与该NMOS晶体管的所述漏极耦接，且该第二输出端提供所述的第二数字控制信号。
7.如权利要求6所述的LED照明装置，其中，该线电压是由一直流电压、一半波整流电压和一全波整流电压所组成的群组所选择的一种电压。
8.如权利要求6所述的LED照明装置，其中，该可变参考电压产生器包括一上数/下数计数器及一数字至模拟转换器，且该上数/下数计数器在该第一数字控制信号处于一高准位且该第二数字控制信号处于一低准位时会向上计数，而在该第二数字控制信号处于一高准位且该第一数字控制信号处于一低准位时会向下计数。
9.如权利要求6所述的LED照明装置，其中，该可变参考电压产生器包括一电流源、一电容以及一开关电路，其中该开关电路在该第一数字控制信号处于一高准位且该第二数字控制信号处于一低准位时，会使该电流源对该电容充电；而在该第二数字控制信号处于一高准位且该第一数字控制信号处于一低准位时，会使一放电路径与该电容耦接以对该电容放电。
10.如权利要求6所述的LED照明装置，其中，该可变能率产生器具有一振荡器以提供该第一切换信号和该第二切换信号，而该第一切换信号和该第二切换信号的能率则由该第一数字控制信号和该第二数字控制信号控制。
11.一种LED照明装置，其具有: 一 LED模块,包含至少一 LED且具有一第一端及一第二端,该第一端与一线电压f禹接，且该线电压是由一直流电压和经由对一交流电源处理而得的一电压所组成的群组所选择的一种电压；以及 一 LED驱动器，具有一端以与该LED模块的所述第二端耦接以及另一端以耦接至一参考地，依该LED驱动器的一跨压产生一任务电流及一能率，其方式为:当所述的跨压超过一第一邻界值时，所述的任务电流会变大且所述的能率会变小，以及当所述的跨压低于一第二邻界值时，所述的任务电流会变小且所述的能率会变大，其中所述任务电流和所述能率的乘积等于该LED模块的平均电流，且该第一临界值高于该第二临界值。
【文档编号】H05B37/02GK104302038SQ201310467234
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年7月15日
【发明者】王世宇, 蔡辉腾, 篮茂峰, 李天宝 申请人:恒耀电子股份有限公司