高功因无闪频led驱动电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种高功因无闪频LED驱动电路，其包含有一连接交流电源的整流单元、一串接该整流单元的LED单元、一串接该LED单元的定电流器、一串接该整流单元的储能电容及一串接该储能电容的压控晶体管；其中该定电流器令流经该LED单元的电流固定为一定值，且该压控晶体管是用以将流经该储能电容上的电流限制在一最大限流值以下；由于该压控晶体管将流经该储能电容上的电流限制在一最大限流值以下，使得流经该储能电容上的电流不会在瞬间被拉到极高；是以本发明藉此缩少电压波形与电流波形之间的差异，藉此达到提高功率因数的目的。
【专利说明】高功因无闪频LED驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明为一种交流LED驱动电路，尤指一种高功因无闪频LED驱动电路。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)为目前市面上常见的照明用具，相较于传统白炽灯泡更具有高发光效率及省电的特性；然而由于发光二极管本身仅能单向导通，故难予使用于传统交流电插座，为此业界便研发出一种交流LED驱动电路；请参照图7所示，既有的交流LED驱动电路包含有:
[0003]一整流单元20，连接一交流电源AC，并将上述交流电源AC转换为一脉冲直流电源；
[0004]一 LED单元21，包含有多个LED光源，并串接该整流单元20 ；
[0005]一定电流器22，串接该LED单元21，并与该LED单元21构成第一电源回路；其中该定电流器22令流经该LED单元21的电流固定为一定值；及
[0006]一储能电容23，连接该整流单元20，并构成第二电源回路；其中该第二电源回路与上述第一电源回路并联。
[0007]由上述结构可知，既有的交流LED驱动电路是以其整流单元20将上述交流电源AC转换为脉冲直流电源，并通过该定电流器22固定流经该LED单元21的电流I.，以达到稳定该LED单元21亮度的效果；再者，为了避免该LED单元21因该脉冲直流电源的电压Vd。的不稳定而发生有闪频的现象；因此便利用该储能电容23充放电的特性，达到消除闪频现象的发生。
[0008]请配合参照图8A及图SB所示，当该整流单元20所输出的脉冲直流电源的电压Vdc大于该储能电容23的电压\时，该脉冲直流电源以其电流Id。对该LED单元21进行供电并且一并对该储能电容23进行充电；又当该整流单元20所输出的脉冲直流电源的电压Vdc小于该储能电容的电压V。，加上该储能电容23电压V。大于该LED单元21的接面电压Vm时，该储能电容23对该LED单元21进行放电，即该储能电容23是以其反向放电电流Ic对该LED单元21进行供电；是以，该储能电容23藉此有效提供稳定的电流给予该LED单元21，并且有效消除闪频现象的发生。
[0009]由上述说明可知，当该脉冲直流电源的电压Vd。大于上述储能电容23的电压Vc时，该脉冲直流电源是对该储能电容23进行充电，并且需令该储能电容23内所储存电荷量多到足以在下一次充电之前能提供稳定的放电电流Ic给予该LED单元21 ;是故上述脉冲直流电源的电流Id。是在对该储能电容23进行充电的时间内会瞬间升高；同理，当该脉冲直流电源的电压Vd。小于上述储能电容23的电压V。时，该脉冲直流电源即停止对该LED单元21供电及对该储能电容23充电；故，上述脉冲直流电源的电流Id。的数值又在该储能电容23放电时瞬间降至O安培；因此，通过上述说明可知该脉冲直流电源的电流Id。是形成高振幅的尖峰脉冲波形，并构成严重的波形失真。
[0010]再者，通过傅立叶进行分析可取得，上述脉冲直流电源其电流Id。的基波与其电压vd。的基波之间的位移角Ψ，以及该脉冲直流电源的电流Id。于频域下的总谐波失真(度)THD ;并且经由下列公式计算，可以确定:
COS 汐
[0011]PF = —j=
Vl + THD1
[0012]一旦，上述的脉冲直流电源的 电流Id。因谐波失真而使波形严重变形时，该脉冲直流电源的功率因数(PF)必然降低；因此，有必要针对此一情形提出更好的解决方案。
【发明内容】
[0013]有鉴于上述既有的交流LED驱动电路有其功率因数过低的问题；故本发明主要目的提供一种高功因无闪频LED驱动电路。
[0014]欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该高功因无闪频LED驱动电路，包含有:
[0015]一整流单元，连接一交流电源，并将上述交流电源转换为一脉冲直流电源；
[0016]一 LED单元，连接至该整流单元，并包含有多个LED光源；
[0017]一定电流器，串接该LED单元，以与该LED单元及该整流单元构成一第一电源回路；其中该定电流器令流经该LED单元的电流为定值；
[0018]一储能电容，连接至该整流单元；及
[0019]一压控晶体管，串接该储能电容，以与该储能电容及整流单元构成一第二电源回路；其中该压控晶体管限制流经该储能电容上的电流在一最大限流值以下。
[0020]由上述结构可知，本发明主要以压控晶体管限制流经该储能电容上的电流在一最大限流值以下，而使得流经该储能电容上的电流不会在瞬间升高，进而避免形成高振幅的尖峰脉冲波形；因此，本发明的脉冲直流电源其电压vd。与其电流Id。之间的波形，相较于现有的交流LED驱动电路较为接近，意即该脉冲直流电源的电流Id。的谐波失真(度)被降低；是以，藉此达到提高功率因数的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明闻功因无闪频LED驱动电路的电路图；
[0022]图2A为本发明各元件节点上的电压波形图；
[0023]图2B为本发明流经各元件上的电流波形图；
[0024]图3为本发明相较于既有交流LED驱动电路且无储能电容的效率比较图；
[0025]图4为本发明相较于既有交流LED驱动电路且无储能电容的功率因数比较图；
[0026]图5为本发明第二实施例的电路图；
[0027]图6为本发明第三实施例的电路图；
[0028]图7为现有的交流LED驱动电路的电路图；
[0029]图8A为现有的交流LED驱动电路各元件节点上的电压波形图；
[0030]图SB为现有的交流LED驱动电路流经各元件上的电流波形图。
[0031]附图标记
[0032]10整流单元IlLED单元[0033]12定电流器13储能电容
[0034]14压控晶体管15回路控制器
[0035]16电压检测单元17回授控制器
[0036]18涟波检测单元19检流电阻
[0037]20整流单元2ILED单元
[0038]22定电流器23储能电容
【具体实施方式】
[0039]请参照图1所示，为本发明高功因无闪频LED驱动电路，其包含有:
[0040]一整流单元10，连接一交流电源AC，并将上述交流电源AC转换为一脉冲直流电源；于本实施例中，该整流单元10为全波整流器；
[0041]一 LED单元11，连接至该整流单元10，并包含有多个LED光源；于本实施例中，该多个LED光源彼此之间可相互串联、并联、或串并联；
[0042]一定电流器12，串接该LED单元11，以与该LED单元11及该整流单元10构成一第一电源回路；其中该定电流器12令流经该LED单元11的电流为定值；于本实施例中，该定电流器12为一通过晶体管单元、电流检测单元以及稳流控制单元回授控制的定电流回路；
[0043]一储能电容13，连接至该整流单元10 ;于本实施例中该储能电容13为陶瓷电容或电解电容；及
[0044]—压控晶体管14，串接该储能电容13，以与该储能电容13及整流单元10构成一第二电源回路；其中该压控 晶体管14限制流经该储能电容13上的电流在一最大限流值以下；又该第二电源回路是与上述第一电源回路并联；于本实施例中该压控晶体管14为金属氧化物半导体场效应晶体管或双极结型晶体管。
[0045]请参照图2A及图2B所示，当该整流单元10所输出的脉冲直流电源的电压Vdc大于该储能电容13的电压Vc加上该压控晶体管14的电压Vm时，该脉冲直流电源是通过其电流Id。对该LED单元11进行供电并且同时对该储能电容13进行充电；其中流入该储能电容13的电流Ic是被限制在某一最大限流值以下；又当该整流单元10所输出的脉冲直流电源的电压vd。小于该储能电容13的电压\加上该压控晶体管14的电压Vm时，该储能电容13是通过其电流Ic对该LED单元11进行供电。
[0046]由于本发明是将流入该储能电容13上的电流I。限制在一最大限流值以下，使得流经该储能电容13上的电流I。不会在瞬间被拉到极高，进而避免该储能电容13的电流Ic形成高振幅的尖峰脉冲波形；是以，藉此降低该脉冲直流电源其电压Vd。与其电流Id。之间的谐波失真(度)。
[0047]请参照图3及图4所示，为本发明与现有的交流LED驱动电路以及未包含有储能电容13的现有的交流LED驱动电路三者之间的效率(η)比较图与功率因数(PF)比较图；由上述两图可知，本发明在效率(η)以及功率因数(PF)的表现上明显较既有的交流LED驱动电路好上了许多。
[0048]再者，请回头参照图1及图2Β，由于本发明是通过该压控晶体管14延长该储能电容13充电的时间，藉以达到降低谐波失真(度)THD，进而改善功率因数(PF)的目的；因此，该压控晶体管14的最大限流值是如何被控制以及设定为相当重要；倘若令该压控晶体管14的最大限流值为无限大时(意即令该压控晶体管14为导通状态)则该整流单元10所输出的脉冲直流电源其电压Vd。与其电流Id。表现出的波形同于现有的交流LED驱动电路；又倘若令该压控晶体管14的最大限流值为O时(意即令该压控晶体管14为截止状态)则该整流单元10所输出的脉冲直流电源其电压Vd。与其电流Id。表现出的波形同于未包含有储能电容13的现有的交流LED驱动电路；因此，以下是针对上述压控晶体管14的最大限流值的控制方法做进一步的说明以及阐述。
[0049]请参照图5所示，为本发明第二实施例；其中上述压控晶体管14包含有一控制端，且本发明高功因无闪频LED驱动电路，进一步包含有:
[0050]—电压检测单兀16,包含有一输入端及一输出端；其中上述输入端电连接至该LED单元11与该定电流器12之间的串联节点；又，该电压检测单元16是用以检测该定电流器12上最低电压的平均值；及
[0051]—回路控制器15,包含有第一输入端、第二输入端及一输出端；其中上述第一输入端电连接该电压检测单元16的输出端，而该第二输入端电连接一参考电压VMf，又该输出端电连接至该压控晶体管14的控制端；其中该回路控制器15依据该第一输入端与该第二输入端之间的电压差控制该压控晶体管14的最大限流值；又于本实施例中该回路控制器15为一运算放大器。
[0052]依据电容器上的电量守恒定律可知:“在一个稳态的系统中，流入该电容器上的电荷量会等于流出该电容器上的电荷量”；因此，通过观察图2B不难发现，本发明需令流入该储能电容13上的电荷量(即该储能电容13的充电电流Ic(t)乘以充电时间t)等于流出该储能电容13的电荷量(即该储能电容13的放电电流IC(T —t)乘以放电时间(T - t))才能有效的达到消除闪频现象的发生；又通过观察本发明的电路结构可知，一旦该储能电容13因流出的电荷量大于流入的电荷量，而于放电时令该储能电容13的电流I。为O安培时，则该定电流器12上的电压会落在O伏特；因此，为了避免此状况，故本发明第二实施例遂在该LED单元11与该定电流器12上连接一电压检测单元16，用以量测该定电流器12上的最低电压值，并且通过该回路控制器15调整流经该压控晶体管14的电流的最大限流值。
[0053]当该电压检测单元16所检测出来最低平均电压小于该参考电压Vref时，则该回路控制器15立即提高该压控晶体管14的最大限流值，且通过提高该储能电容13的充电电流Ic(t)，进而提高流入该储能电容13上的电荷量，以避免闪频现象的发生；又当该电压检测单元16所检测出来最低平均电压大于该参考电压Vref时，则该回路控制器15立即降低该压控晶体管14的最大限流值，且通过降低该储能电容13的充电电流Ic(t)，进而延长该储能电容13充电的时间，藉以达到降低谐波失真(度)，进而改善功率因数的目的。
[0054]此外，请参照图6所示，本发明除了可通过该电压检测单元16检测该定电流器12上的电压，藉以得知该储能电容13于放电时其电容电流I。是否为O安培之外；还可进一步通过一检流电阻19直接检知上述的电容电流Ic ;于本发明第三实施例中，本发明高功因无闪频LED驱动电路，进一步包含有:
[0055]一检流电阻19，串接于上述定电流器12 ;且用以检出流经该第一电源回路上的电流；
[0056]一涟波检测单元18，连接至该定电流器12与该检流电阻19之间的串联节点；并通过该检流电阻19检出流经该第一电源回路上的电流的涟波因数；及[0057]—回授控制器17,包含有一输入端及一输出端,且内建有一链波基准；而该输入端连接至该涟波检测单元18，且该输出端连接至该压控晶体管14的控制端；其中当该回授控制器17依据涟波检测单元18所检出的涟波因数与内建的涟波基准进一步控制该压控晶体管14的最大限流值；又于本实施例中该回授控制器17为一运算放大器。
[0058]由于上述的涟波因数会随着流经该第一电源回路上的电流的降低而增大，故当该涟波检测单元18所检测出来涟波因数大于上述涟波基准时，该回授控制器17立即提高该压控晶体管14的最大限流值，且通过提高该充电电容电流Ic(t)，以避免该储能电容13于放电时使其电容电流Ic接近O安培，进而避免了闪频现象的发生。
[0059]综合以上所述，本发明可确实通过限制流经该压控晶体管14上的电流，进一步在避免闪频现象的前提之下提高了功率因数(PF)。
【权利要求】
1.一种高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述高功因无闪频LED驱动电路包含有: 一整流单元，连接一交流电源，并将所述交流电源转换为一脉冲直流电源； 一 LED单元，连接至所述整流单元，并包含有多个LED光源； 一定电流器，串接所述LED单元，以与所述LED单元及所述整流单元构成一第一电源回路；其中所述定电流器令流经所述LED单元的电流为定值； 一储能电容，连接至所述整流单元；及 一压控晶体管，串接所述储能电容，以与所述储能电容及整流单元构成一第二电源回路；其中所述压控晶体管限制流经所述储能电容上的电流在一最大限流值以下。
2.根据权利要求1所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管包含有一控制端； 又所述高功因无闪频LED驱动电路，进一步包含有: 一电压检测单元，包含有一输入端及一输出端；其中所述输入端电连接至所述LED单元与所述定电流器之间的串联节点 ；又，所述电压检测单元是用以检测所述定电流器上最低电压的平均值；及 一回路控制器，包含有第一输入端、第二输入端及一输出端；其中所述第一输入端电连接所述电压检测单元的输出端，而所述第二输入端电连接一参考电压，又所述输出端电连接至所述压控晶体管的控制端；其中所述回路控制器依据所述第一输入端与所述第二输入端之间的电压差进一步控制所述压控晶体管的最大限流值。
3.根据权利要求1所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管包含有一控制端； 又所述高功因无闪频LED驱动电路，进一步包含有: 一检流电阻，串接于所述定电流器；且用以检出流经所述第一电源回路上的电流； 一涟波检测单元，连接至所述定电流器与所述检流电阻之间的串联节点；并通过所述检流电阻检出流经所述第一电源回路上的电流的涟波因数；及 一回授控制器，包含有一输入端及一输出端，且内建有一链波基准；而所述输入端连接至所述涟波检测单元，且所述输出端连接至所述压控晶体管的控制端；其中当所述回授控制器依据涟波检测单元所检出的涟波因数与内建的涟波基准进一步控制所述压控晶体管的最大限流值。
4.根据权利要求2所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述回路控制器为一运算放大器。
5.根据权利要求3所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述回授控制器为一运算放大器。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述整流单元为全波整流器。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管为金属氧化物半导体场效应晶体管。
8.根据权利要求6所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管为金属氧化物半导体场效应晶体管。
9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管为双极结型晶体管。
10.根据权利要求6所述的高功因无闪频LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管为双极结型 晶体管。
【文档编号】H05B37/02GK103428960SQ201310189175
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2012年5月23日
【发明者】潘政宏, 喻鹏飞 申请人:朗捷科技股份有限公司