DE102011115661A1

DE102011115661A1 - Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode

Info

Publication number: DE102011115661A1
Application number: DE102011115661A
Authority: DE
Inventors: Yung-Chen Lu
Original assignee: Excelliance Mos Corp
Current assignee: Excelliance Mos Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: DE102011115661B4

Abstract

Es wird eine Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED) umfassend eine AC-Quelle, einen Gleichrichter, einen Stromumwandler, einen Wellenformabtaster und eine Steuerschaltung bereitgestellt. Die AC-Quelle stellt ein AC-Signal bereit. Der Gleichrichter ist mit der AC-Quelle gekoppelt und gibt ein Ansteuersignal aus. Der Stromumwandler ist mit dem Gleichrichter gekoppelt. Der Stromumwandler umfasst eine LED und gibt ein erstes Signal aus, das positiv mit einem Strom, der durch die LED fließt, korreliert. Der Wellenformabtaster ist zwischen der AC-Quelle und dem Gleichrichter gekoppelt und gibt ein zweites Signal aus, das direkt proportional zu dem AC-Signal ist. Die Steuerschaltung ist zwischen dem Wellenformabtaster und dem Stromumwandler gekoppelt und gibt ein Steuersignal an den Stromumwandler aus, gemäß einem Vergleichsergebnis zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED).
Da eine Licht emittierende Diode (LED) ein kleines Volumen und einen niedrigen Energieverbrauch hat, werden Produkte, die die LEDs als Lichtquelle verwenden, beliebt während Verarbeitungstechniken allmählich ausgereift werden. Da eine winzige Änderung der Vorspannung eine deutliche Änderung eines Betriebsstroms innerhalb eines Betriebsbereichs der LED verursachen kann, muss die LED durch einen festen Strom angesteuert, bzw. angetrieben werden; ansonsten wird die LED wahrscheinlich beschädigt, wenn der Strom einen Nennwert übersteigt.
1 ist ein schematisches Diagramm einer konventionellen Ansteuerschaltung einer LED. Bezogen auf 1 umfasst die Ansteuerschaltung 100 eine Wechselstrom(AC)-Spannungsquelle 101, einen Brückengleichrichter 102 und einen Abwärtsregler 110. Die AC-Spannungsquelle 101 steuert eine LED 103 durch den Brückengleichrichter 102 an, wobei die LED 103, ein Induktor 104 und eine Diode 105 in einer Schleife gekoppelt sind. Ein Taktgenerator 106 stellt ein Taktsignal an einen Set-Anschluss S eines SR-Flipflop 108 bereit, um den Set-Anschluss S des SR-Flipflops für jeden Taktpuls anzusteuern, um so einen Schalter Qm einzuschalten. Wenn der Schalter Qm eingeschaltet ist, erhöht sich ein Strom allmählich, der durch die LED 103 und den Induktor 104 fließt. Jetzt ist die Diode 105 in Sperrrichtung vorgespannt ist nicht leitend, bzw. leitend geschaltet. Daher ist ein Strom Isw, der durch einen Widerstand Rsen fließt, äquivalent zu dem Strom, der durch die LED 103 fließt. Wenn der Strom der LED 103 erhöht wird, um zu verursachen, dass eine Querspannung des Widerstands Rsen größer ist als eine Referenzspannung Vref (zum Beispiel, 0,5 V), steuert ein Komparator 107 einen Reset-Anschluss R des SP-Flipflop 108 an, um den Schalter Qm auszuschalten. Wenn der Schalter Qm ausgeschaltet ist, wird der Strom der LED 103 in die Schleife gesteuert, die von der LED 103, dem Induktor 104 und der Diode 105 gebildet wird, und der Strom wird allmählich zusammen mit der Verlustleistung der LED 103 verringert, bis ein nächster Taktpuls erzeugt wird. Daher weist der Strom der LED 103 eine periodische Sägezahnwellenform auf und hat näherungsweise einen stabilen Wert.
Andererseits ist üblicherweise ein großer Kondensator Cin (der, z. B., 47 μF hat) zwischen dem Brückengleichrichter 102 und dem Abwärtsregler 110 gekoppelt, um die Stetigkeit des Stroms der LED 103 sicherzustellen. Der Kondensator Cin wird verwendet, um eine Input-Gleichstrom(DC)-Spannung Vcin aufrechtzuerhalten, so dass die DC-Spannung Vcin aufrechterhalten wird, um höher als eine Leitungsspannung, bzw. Leiterspannung Vf der LED 103. Jedoch kann der übermäßig große Kondensator Cin zu einem engen Leitungsphasenwinkel oder einem schwachen Inputleistungsfaktor führen.
Um den Leistungsfaktor der konventionellen Ansteuerschaltung der LED zu erhöhen, ist ein Verfahren eine Leistungsfaktorkorrektur(PFC)-Front-Stage-Schaltung, bzw. PFC-Vorderstufenschaltung zu verwenden. Bezogen auf 2 umfasst eine Ansteuerschaltung 100' der LED aus 2 eine Boost-PFC-Steuerungsschaltung 120, um den Leistungsfaktor zu erhöhen. Jedoch ist es, wie in 2 gezeigt, komplizierter und nimmt mehr Platz ein verglichen mit der Ansteuerschaltung aus 1, obwohl die Ansteuerschaltung aus 2 einen höheren Leistungsfaktor hat. Außerdem haben viele kleinräumige LED-Beleuchtungsvorrichtungen nicht den Raum die zusätzlichen Schaltungsvorrichtungen aus 2 unterzubringen.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend bezieht sich die Erfindung auf eine Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED), die einen guten Leistungsfaktor hat.
Die Erfindung stellt eine Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED) bereit, die eine Wechselstrom(AC)-Leistung, bzw. Wechselstrom(AC)-Quelle, einen Gleichrichter, einen Spannungsumformer, einen Wellenformsampler, bzw. Wellenformabtaster und eine Steuerungsschaltung. Die AC-Quelle hat ein erstes Ende und ein zweites Ende und ein AC-Signal durch das erste Ende und das zweite Ende bereit. Der Gleichrichter hat ein drittes Ende, ein viertes Ende und ein fünftes Ende. Das dritte Ende und das vierte Ende sind jeweils mit dem ersten Ende und dem zweiten Ende gekoppelt und der Gleichrichter gibt ein Ansteuerungssignal durch das fünfte Ende aus. Der Stromumwandler hat ein sechstes Ende und das sechste Ende ist mit dem fünften Ende gekoppelt. Der Stromumwandler umfasst eine LED und gibt ein erstes Signal, das positiv mit dem Strom, der durch die LED passiert, korreliert, durch ein siebtes Ende aus. Der Wellenformabtaster hat ein achtes Ende und ein neuntes Ende. Das achte Ende ist zwischen der AC-Spannung und dem Gleichrichter gekoppelt und der Wellenformabtaster gibt ein zweites Signal aus, das direkt proportional zu dem AC-Signal durch das neunte Ende ist. Die Steuerschaltung hat ein zehntes Ende und ist zwischen dem neunten Ende des Wellenformabtasters und dem siebten Ende des Spannungsumwandlers gekoppelt und gibt ein Steuerungssignal an den Stromumwandler durch das zehnte Ende aus.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst der Wellenformabtaster einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand. Ein Ende des ersten Widerstands ist mit der AC-Quelle gekoppelt und ein anderes Ende davon ist mit dem neunten Ende des Wellenformabtasters gekoppelt. Ein Ende des zweiten Widerstands ist mit dem ersten Widerstand und dem neunten Ende des Wellenformabtasters gekoppelt und ein anderes Ende davon ist mit Masse gekoppelt.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst die Ansteuerschaltung der LED weiter einen dritten Widerstand und einen vierten Widerstand. Ein Ende des dritten Widerstands ist mit dem ersten Ende der AC-Quelle gekoppelt und das andere Ende davon ist mit dem ersten Widerstand gekoppelt. Ein Ende des vierten Widerstands ist mit dem dritten Widerstand gekoppelt und ein anderes Ende davon ist mit dem zweiten Ende der AC-Quelle gekoppelt.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst die Ansteuerschaltung der LED weiter einen Kondensator, der zwischen dem fünften Ende des Gleichrichters und Masse gekoppelt ist.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst der Stromumwandler weiter einen Schalter und einen Stromsensor. Der Schalter ist mit der LED gekoppelt. Der Stromsensor ist mit dem Schalter und Masse gekoppelt und der Stromsensor gibt ein erstes Signal durch das siebte Ende aus.
In einer Ausführung der Erfindung ist das erste Signal ein Spannungssignal.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst der Stromsensor einen fünften Widerstand. Der fünfte Widerstand ist mit der LED in Reihe gekoppelt.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Stromumwandler ein Abwärtsregler.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Stromumwandler ein Sperrwandler.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Stromumwandler ein Flusswandler.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst die Steuerungsschaltung einen Taktgenerator, ein SR-Flipflop und einen Komparator. Das SR-Flipflop ist zwischen dem Taktgenerator und dem Stromumwandler gekoppelt und umfasst einen Set-Anschluss und einen Reset-Anschluss und erhält ein Taktsignal durch den Set-Anschluss. Der Komparator hat ein positives Ende, ein negatives Ende und ein Ausgabeende. Das positive Ende ist mit dem siebten Ende des Stromumwandlers gekoppelt, das negative Ende ist mit dem neunten Ende des Wellenformabtasters gekoppelt und das Ausgabeende ist mit dem Reset-Anschluss des SR-Flipflops gekoppelt.
In einer Ausführung der Erfindung ist der Gleichrichter ein Brückengleichrichter.
Gemäß der obigen Beschreibungen kann in der Erfindung durch direktes koppeln des Wellenformabtasters mit der AC-Quelle, um das zweite Signal zu erfassen, das erfasste zweite Signal sehr nahe an dem AC-Signal sein und wird weniger durch Nachendlast-Vorrichtungen, bzw. „post-end”-Vorrichtungen beeinflusst, so dass ein höherer Leistungsfaktor bereitgestellt werden kann.
Um die zuvor genannten und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung verständlich zu machen, werden unten einige exemplarische Ausführungen begleitet von Figuren detailliert beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen sind umfasst, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen und sind eingearbeitet in und stellen einen Teil dieser Spezifikation. Die Zeichnungen zeigen Ausführungen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien dieser Erfindung.
1 ist ein schematisches Diagramm einer konventionellen Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED).
2 ist ein schematisches Diagramm einer konventionellen Ansteuerschaltung einer LED.
3 ist ein schematisches Diagramm einer Ansteuerschaltung einer LED gemäß der ersten Ausführung dieser Erfindung.
4A ist ein schematisches Diagramm, das den Stromweg der Ansteuerschaltung einer LED aus 3 zeigt, wenn eine AC-Quelle eine positive Spannung bereitstellt.
4B ist ein schematisches Diagramm, das den Stromweg der Ansteuerschaltung einer LED aus 3 zeigt, wenn eine AC-Quelle eine negative Spannung bereitstellt.
5 ist ein Wellenformdiagramm eines AC-Signals Vac und einem Signal V2 der Ansteuerschaltung einer LED aus 3.
6 ist ein schematisches Diagramm einer Ansteuerschaltung einer LED gemäß der zweiten Ausführung dieser Erfindung.
7 ist ein schematisches Diagramm einer Ansteuerschaltung einer LED gemäß der dritten Ausführung dieser Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der offenbarten Ausführungen Erste Ausführung
3 ist ein schematisches Diagramm einer Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED) gemäß der ersten Ausführung dieser Erfindung. Bezogen auf 3 umfasst die Ansteuerschaltung 300 einer LED eine Wechselstrom(AC)-Leistung 310, einen Gleichrichter 320, einen Spannungsumformer 330, einen Wellenformabtaster 340 und eine Steuerungsschaltung 350. Die AC-Quelle 310 hat ein erstes Ende E1 und ein zweites Ende E2 und stellt ein AC-Signal Vac durch das erste Ende E1 und das zweite Ende E2 bereit, um die LED anzusteuern, wobei das AC-Signal der vorliegenden Ausführung zum Beispiel eine AC-Spannung ist.
Wie in 3 gezeigt, ist der Gleichrichter 320, zum Beispiel, ein Brückengleichrichter. Im Einzelnen hat der Gleichrichter 320 ein drittes Ende E3, ein viertes Ende E4 und ein fünftes Ende E5, wobei das dritte Ende E3 und das vierte Ende E4 jeweils mit dem ersten Ende E1 und dem zweiten Ende E2 der AC-Quelle gekoppelt. Außerdem gibt der Gleichrichter 320 ein Ansteuerungssignal Idr durch das fünfte Ende E5 aus, wobei das Ansteuerungssignal, zum Beispiel, ein Ansteuerungsstrom ist. Außerdem ist es ein besonders herausragendes Merkmal der Ausführung, dass das AC-Signal Vac direkt zur Signalsteuerung verwendet wird und ein Wert eines Kondensators C1 der Ansteuerschaltung 300 sehr klein sein kann (was etwa 0,1 μF sind), wobei der Kondensator C1 als ein Hochfrequenzfilterkondensator verwendet wird. Jedoch ist es erforderlich, falls ein Gleichstrom(DC)-Leistungssignal des Gleichrichters 320 zur Signalsteuerung verwendet wird, dass der Wert des Kondensators C1 der Ansteuerschaltung 300 etwa 1 μF ist, um das DC-Leistungssignal zu stabilisieren und Signalverzerrung Aufgrund eines Ladungseffekts zu verhindern, um so eine Reduktion des Leistungsfaktors zu verhindern.
Bezogen auf 3 hat der Stromumwandler 330 ein sechstes Ende E6 und das sechste Ende E6 ist mit dem fünften Ende E5 des Gleichrichters 320 gekoppelt. Außerdem umfasst der Stromumwandler 330 LEDs 332 (drei LEDs sind schematisch dargestellt) und gibt ein Signal V1 durch ein siebtes Ende E7 aus, wobei das Signal V1 positiv mit einem Strom I1, der durch die LEDs 332 passiert, korreliert. Und zwar, je höher der Strom I1, der durch die LEDs 332 fließt, ist, desto größer ist das Signal V1 und in der vorliegenden Ausführung ist das Signal V1, zum Beispiel, ein Spannungssignal. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführung der Stromumwandler 330, zum Beispiel, ein Abwärtsregler. Im Einzelnen umfasst der Stromumwandler 330, neben den LEDs 332, weiter eine Diode D1, einen Induktor L1, einen Schalter Q1 und einen Stromsensor 334. Der Stromsensor 334 ist mit dem Schalter Q1 und Masse gekoppelt und gibt das Signal V1 durch das siebte Ende E7 aus. Außerdem umfasst der Stromsensor 334 einen Widerstand Rcs und der Widerstand Rcs ist mit den LEDs 332 in Serie gekoppelt. Eine Größe des Signals V1 ist äquivalent zu einer Querspannung des Widerstands Rcs. Anders gesagt, der Widerstand Rcs ist angeordnet, um den Strom I1, der durch die LEDs 332 fließt, in ein Spannungssignal (d. h. das Signal V1) umzuwandeln und stellt das Spannungssignal V1 an einem Ende (entsprechend dem siebten Ende E7) des Widerstands Res bereit.
Andererseits hat der Wellenformabtaster 340 ein achtes Ende E8 und ein neuntes Ende E9. Das achte Ende E8 ist zwischen der AC-Quelle 310 und dem Gleichrichter 320 gekoppelt und der Wellenformabtaster 340 gibt ein Signal V2, das direkt proportional zu dem AC-Signal Vac ist, durch das neunte Ende E9 aus. Das AC-Signal V2 ist, zum Beispiel, ein Spannungssignal und ist eine geteilte Spannung des AC-Signals Vac. Wie in 3 gezeigt, umfasst der Wellenformabtaster 340 einen Widerstand R1 und einen Widerstand R2. Insbesondere ist ein Ende des Widerstands R1 mit der AC-Queue 310 gekoppelt und ein anderes Ende des Widerstands R1 ist mit dem neunten Ende E9 des Wellenformabtasters 340 gekoppelt. Ein Ende des Widerstands R2 ist mit dem Widerstand R1 und dem neunten Ende E9 des Wellenformsamples 340 gekoppelt und ein anderes Ende des Widerstands R2 ist mit Masse gekoppelt. Andererseits umfasst die Ansteuerschaltung 300 einer LED weiter Widerstände R3 und R4. Ein Ende des Widerstands R3 ist mit dem ersten Ende E1 der AC-Quelle 310 gekoppelt und ein anderes Ende des Widerstands R3 ist mit dem Widerstand R1 gekoppelt. Ein Ende des Widerstands R4 ist mit dem Widerstand R3 gekoppelt und ein anderes Ende des Widerstands R4 ist mit dem zweiten Ende E2 der AC-Quelle 310 gekoppelt. Gemäß der obigen Beschreibung bilden die Widerstände R1–R4 eine spannungsteilende Schaltung, so dass das Signal V2 direkt proportional zu dem AC-Signal Vac ist, das von der AC-Quelle 310 ausgegeben wird. Es sei angemerkt, dass, da der Wellenformabtaster 340 direkt mit der AC-Quelle 310 gekoppelt anders als indirekt mit der AC-Quelle 310 durch den Gleichrichter 320 gekoppelt ist, das spannungsgeteilte Signal V2 weniger durch Nachendlast-Vorrichtungen (zum Beispiel den Gleichrichter 320 oder den Kondensator C1 oder anderen elektronischen Vorrichtungen) beeinflusst ist, so dass eine Wellenform des Signals V2 sehr nahe an der Wellenform des AC-Signals Vac sein kann.
Bezogen auf 3 ist die Steuerschaltung 350 zwischen dem neunten Ende E9 des Wellenformabtasters 340 und dem siebten Ende E7 des Stromumwandlers 330 gekoppelt und gibt ein Steuerungssignal Sctl an den Stromumwandler 330 durch ein zehntes Ende E10 aus. Die Steuerschaltung 350 wird verwendet, um den Schalter Q1 an/aus zu schalten gemäß einem Vergleichsergebnis der Signale V1 und V2, um so den Abwärtswandler 330 zu aktivieren/deaktivieren. Insbesondere gibt die Steuerschaltung 350 das Steuerungssignal Sctl an den Stromumwandler 330 über das zehnte Ende E10 aus, um so den Stromumwandler 330 zu aktivieren/deaktivieren. Wie in 3 gezeigt umfasst die Steuerungsschaltung 350 einen Taktgenerator 352, ein SR-Flipflop 354 und einen Komparator 356. Das SR-Flipflop 354 ist zwischen dem Taktgenerator 352 und dem Stromumwandler 330 gekoppelt. Das SR-Flipflop hat einen Set-Anschluss S, einen Reset-Anschluss R und einen Ausgabeanschluss Q. Der Taktgenerator 352 ist mit dem Set-Anschluss S des SR-Flipflops 354 gekoppelt und das SR-Flipflop 354 erhält ein Taktsignal Sctl durch den Set-Anschluss S. Der Ausgabeanschluss Q des SR-Flipflops 354 ist mit dem Schalter Q1 gekoppelt und das SR-Flipflop 354 gibt das Steuerungssignal Sctl durch den Ausgabeanschluss Q aus, um den Stromumwandler 330 zu aktivieren/deaktivieren. Der Komparator 356 hat ein positives Ende EP, ein negatives Ende EN und ein Ausgabeende OP1. Das positive Ende EP ist mit dem siebten Ende E7 des Stromumwandlers 330 gekoppelt, um das Signal V1 zu erhalten, das negative Ende EN ist mit dem neunten Ende E9 des Wellenformabtasters 340 gekoppelt, um das Signal V2 zu erhalten. Das Ausgabeende OP1 ist mit dem Reset-Anschluss R des SR-Flipflops 354 gekoppelt. Wenn ein Spannungslevel des Signals V1 höher ist als ein Spannungslevel des Signals V2 steuert der Ausgabeanschluss OP1 des Komparators 356 den Reset-Anschluss R des SR-Flipflops 354 an.
Im Einzelnen gibt der Taktgenerator 354 das Taktsignal Sclk an den Set-Anschluss S des Sk-Flipflops 354 aus. Wenn jeder Taktpuls erzeugt wird, wird der Set-Anschluss S angesteuert, um die Ausgabe des SR-Flipflops 354 zu ermöglichen, um den Schalter Q1 einzuschalten. Wenn der Schalter Q1 eingeschaltet wird, ist der Strom 11 der LEDs 332 äquivalent zu dem Strom des Flusses durch den Schalter Q1 und den Stromsensor 334, d. h. einem Strom Ics. Jetzt ist die Diode D1 in Sperrrichtung vorgespannt und ist nicht leitend. Der Strom I1, der durch die LEDs 332 und den Induktor L1 fließt wird allmählich erhöht während sich die Spannung Vsw des sechsten Endes E6 erhöht bis das Signal V1 höher Ist als das Signal V2 und dann steuert der Ausgabeanschluss PO1 des Komparators 356 den Reset-Anschluss R des SR-Flipflops 354 an und der Ausgabeanschluss Q des SR-Flipflops 354 gibt das Steuersignal Sctl aus, um den Schalter Q1 auszuschalten. Wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet wird, wird der Strom I1 auf null verringert. Jetzt fließt der Strom I1 der LEDs 332 in einer Schleife, die durch die LEDs 332, den Induktor L1 und die Diode D1 gebildet wird und der Strom II verringert sich allmählich zusammen mit der Energiezerstreuung der LEDs 332 bis ein nächster Taktpuls durch den Taktgenerator 352 erzeugt wird.
4A ist ein schematisches Diagramm, das einen Stromweg der Ansteuerschaltung 300 einer LED aus 3 zeigt, wenn die AC-Quelle 310 eine positive Spannung Vac+ bereitstellt. Wie in 4A gezeigt, wenn die AC-Quelle 310 eine positive Spannung Vac+ bereitstellt, ist ein Weg P1 eines Teils des Stroms Iac1 der Reihe nach das erste Ende E1, der Widerstand R3, der Wellenformabtaster 340, der Masseanschluss, die Diode D2 und das zweite Ende E2. Wenn der Strom Iac1 durch den Widerstand R2 des Wellenformabtasters 340 fließt, wird das Signal V2, entsprechend zu der positiven Spannung Vac+, an dem negative Ende EN des Komparators 356 erzeugt und das Signal V2 wird dem Komparator 356 zum vergleichen bereitgestellt, um so den Spannungswandler 330 einzuschalten oder auszuschalten. Es sei angemerkt, dass da der Wellenformabtaster 340 der Ausführung direkt mit der AC-Quelle 310 gekoppelt ist, anders als indirekt gekoppelt mit der AC-Quelle 310 durch den Gleichrichter 320 oder den Kondensator C1, d. h. der Gleichrichter 320 und der Kondensator C1 sind nicht zwischen dem Wellenformabtaster 340 und der AC-Quelle 310 gekoppelt, wird eine Größe des Stroms Iac1 weniger durch andere Ladungen, wie etwa den Kondensator C1 und den Gleichrichter 320 etc. beeinflusst und das Signal V2, das von dem Wellenformabtaster 340 ausgegeben wird, ist näher an der positiven Spannung Vac+. Da das zu erfassende Signal V2 näher an der Quelle (d. h. der positiven Spannung Vac+) ist, ist die Stromwellenform des Stroms Ics näher an einer Spannungswellenform der positiven Spannung Vac+ und Wellenformen des Ansteuerstroms Idr und dem Strom Iac1 sind näher an der Wellenform der positiven Spannung Vac+, um so einen höheren Leistungsfaktor zu erreichen. Andererseits kann der Strom Isw aus 1 nicht der Wellenform der positiven Spannung Vac+ folgen, um einen besseren Leistungsfaktor zu erreichen, verglichen mit der konventionellen Schaltung aus 1, da der Komparator 107 aus 1 eine feste Referenzspannung Vref erhält. In der vorliegenden Ausführung kann, da der Wellenformabtaster 340 direkt mit der Quelle gekoppelt ist, das Signal, das von dem Komparator 356 erhalten wurde, zusammen mit der positiven Spannung Vac+ variiert werden und die Stromwellenform des Stroms Ics ist näher an der Wellenform der positiven Spannung Vac+, so dass die Wellenform des Stroms Iac1 naher an der Wellenform der positiven Spannung Vac+ ist, um so einen besseren Leistungsfaktor zu erreichen.
4B ist ein schematisches Diagramm, das einen Stromweg der Ansteuerschaltung 300 einer LED aus 3 zeigt, wenn die AC-Quelle 310 eine negative Spannung Vac- bereitstellt. Wie in 4A gezeigt, wenn die AC-Quelle 310 eine negative Spannung Vac- bereitstellt, ist der Weg P2 eines Teils des Stroms Iac2 der Reihe nach das zweite Ende E2, der Widerstand R4, der Wellenformabtaster 340, der Masseanschluss, die Diode D3 und das erste Ende E1. Wenn der Strom Iac2 durch den Widerstand R2 des Wellenformabtasters 340 fließt, wird das Signal V2, entsprechend zu der negativen Spannung Vac-, an dem negative Ende EN des Komparators 356 erzeugt und das Signal V2 wird dem Komparator 356 zum vergleichen bereitgestellt, um so den Spannungswandler 330 einzuschalten oder auszuschalten. Auf ähnliche Weise ist, da der Wellenformabtaster 340 direkt mit der AC-Quelle 310 gekoppelt ist, das zu erfassende Signal V2 näher an der Quelle (d. h. an der negative Spannung Vac-) und das bereitgestellte Signal V2 kann zusammen mit der negativen Spannung Vac- variiert werden, so dass die Stromwellenform des Stroms Ics näher an der Spannungswellenform der negativen Spannung Vac- ist und schließlich eine Wellenform des Stroms Iac2 näher an der Wellenform der negativen Spannung Vac- ist, um so einen höheren Leistungsfaktor zu erreichen. Verglichen mit der konventionellen Schaltung aus 1 kann der Strom Isw aus 1 nicht der Wellenform der negativen Spannung Vacfolgen, um einen besseren Leistungsfaktor zu erreichen, da der Komparator 107 aus 1 eine feste Referenzspannung Vref erhält. In der vorliegenden Ausführung kann, da der Wellenformabtaster 340 direkt mit der Quelle gekoppelt ist, das bereitgestellte Signal V2, das von dem Komparator 356 erhalten wurde, zusammen mit der negativen Spannung Vacvariiert werden und die Stromwellenform des Stroms Ics ist näher an der Wellenform der negativen Spannung Vac-, so dass die Wellenform des Stroms Iac2 näher an der Wellenform der negativen Spannung Vac- ist, um so einen besseren Leistungsfaktor zu erreichen. 5 ist ein Wellenformdiagramm des AC-Signals Vac und des Signals V2 der Ansteuerschaltung 300 einer LED aus 3. Gemäß 5 in der vorliegenden Ausführung kann die Ansteuerschaltung 300 einer LED tatsächlich einen besseren Leistungsfaktor bereitstellen, da das Signal V2, das von dem Wellenformabtaster 340 erfasst wurde, sehr nah an dem AC-Signal ist, das von der AC-Quelle 310 bereitgestellt wurde. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführung ungeachtet der positiven Spannung Vac+ oder der negativen Spannung Vac- die Signale V2, die von dem Wellenformabtaster 340 erfasst wurden, alle DC-Spannungen sind und, zum Beispiel, positiv sind. Anders gesagt, in der Ausführung, bevor das Signal V2 erfasst wird, ist es unnötig einen Gleichrichter zum gleichrichten des Ac-Signals zu konfigurieren, um ein DC-Signal V2 zum Vergleich zu erhalten, so dass ein Konfigurationsraum der Schaltung gespart wird.
Zweite Ausführung
6 ist ein schematisches Diagramm einer Ansteuerschaltung einer LED zu der zweiten Ausführung der Erfindung. Die Ansteuerschaltung 400 ist ähnlich zu der Ansteuerschaltung 300 aus 3 und ein Hauptunterschied zwischen diesen ist, dass ein Stromumwandler 430 der vorliegenden Ausführung ein Sperrwandler ist. Wie in 6 gezeigt umfasst der Stromumwandler 430 einen Transformator 432, wobei sich der Schalter Q1 und der Stromsensor 334 an einer primäre Seite des Transformators 432 befinden und die LEDs 332, der Kondensator C2 und die Diode D4 befinden sich an einer sekundären Seite des Transformators 432. Im Einzelnen ist die Diode D4 mit dem Kondensator C2 und den LEDs 332 gekoppelt und der Kondensator C2 ist parallel mit den LEDs 332 gekoppelt. Die primäre Seite des Transformators 432 stellt eine feste Leistung (Vsw·Itr) bereit und transferiert die feste Leistung (Vsw·Itr) auf die zweite Seite, um eine Leistung (Vled·I2) zu bilden, die der Leistung der primären Seite gleicht, um so den LEDs 332 einen Strom 12 bereitzustellen, um die LEDs 332 zu beleuchten, wobei Vled eine Querspannung der drei LEDs 332 ist. Außerdem, wenn der Schalter Q1 angeschaltet wird, wird die Diode D4 in Sperrrichtung vorgespannt und ist nicht leitend, und wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet ist, wird die Diode D4 in Durchlassrichtung vorgespannt und ist leitend. Die verwandten Vorgangsprinzipien können auf verwandte Beschreibungen der ersten Ausführung bezogen werden und detaillierte Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.
Dritte Ausführung
7 ist ein schematisches Diagramm einer Ansteuerschaltung einer LED gemäß der dritten Ausführung der Erfindung. Die Ansteuerschaltung 500 ist ähnlich zu der Ansteuerschaltung 400 aus 6 und ein Hauptunterschied zwischen diesen ist, dass ein Stromumwandler 530 der vorliegenden Erfindung ein Flusswandler ist. Wie in 7 gezeigt umfasst der Stromumwandler 530 einen Transformator 532, wobei sich der Schalter Q1 und der Stromsensor 334 an einer primäre Seite des Transformators 532 befinden und die LEDs 332 und die Dioden D5–D6 befinden sich an einer sekundären Seite des Transformators 532. Wie in 7 gezeigt ist die Diode D5 mit der Diode D6 und einem Induktor L3, der Induktor L3 ist mit den LEDs gekoppelt und die Diode D6, der Induktor L3 und die LEDs 332 bilden eine Schleife. Die primäre Seite des Transformators 532 stellt eine feste Leistung (Vsw·Itr) bereit und transferiert die feste Leistung (Vsw·Itr) auf die zweite Seite, um eine Leistung (Vled·I3) zu bilden, die der Leistung der primären Seite gleicht, um so den LEDs 332 einen Strom 13 bereitzustellen, um die LEDs 332 zu beleuchten, wobei Vled eine Querspannung der drei LEDs 332 ist. Außerdem, wenn der Schalter Q1 angeschaltet wird, wird die Diode D5 in Durchlassrichtung vorgespannt und ist leitend, und wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet ist, wird die Diode D5 in Sperrrichtung vorgespannt und ist nicht leitend. Die verwandten Vorgangsprinzipien können auf verwandte Beschreibungen der ersten Ausführung bezogen werden und detaillierte Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.
Zusammenfassend ist in der Erfindung durch direktes koppeln des Wellenformabtasters mit der AC-Quelle, um ein spannungsgeteiltes Signal zu erfassen, das spannungsgeteilte Signal sehr nah an das AC-Signal und ist weniger durch Nachendlastvorrichtungen beeinflusst. Auf diese Weise kann der Inputstrom (zum Beispiel der Strom Iac1 oder Iac2) näher an dem AC-Signal sein, um so einen höheren Leistungsfaktor bereitzustellen. Außerdem kann ein Volumen der Schaltungsstruktur reduziert werden, da das Schaltungsdesign nicht kompliziert ist und eine Größe des Kondensators stark reduziert ist.
Es wird den Fachleuten ersichtlich sein, dass verschiedene Abänderungen und Variationen an der Struktur der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne den Schutzumfang oder das Wesen der Erfindung zu verlassen. In Anbetracht des Vorhergehenden ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Abänderungen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie fallen unter den Schutzumfang der folgenden Ansprüche und deren Entsprechungen.

Claims

Ansteuerschaltung einer Licht emittierenden Diode (LED), umfassend: eine Wechselstrom(AC)-Leistung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei die AC-Quelle durch das erste Ende und das zweite Ende ein AC-Signal bereitstellt; einen Gleichrichter mit einem dritten Ende, einem vierten Ende und einem fünften Ende, wobei das dritte Ende und das vierte Ende jeweils mit dem ersten Ende und dem zweiten Ende gekoppelt sind und der Gleichrichter ein Ansteuersignal durch das fünfte Ende ausgibt; einen Stromumwandler mit einem sechsten Ende, das and das fünfte Ende gekoppelt ist, wobei der Stromumwandler eine LED umfasst und ein erstes Signal, das positiv mit einem Strom korreliert, der durch die LED fließt, über das siebte Ende ausgibt; einen Wellenformabtaster mit einem achten Ende und einem neunten Ende, wobei das achte Ende zwischen die AC-Quelle und den Gleichrichter gekoppelt ist und wobei der Wellenformabtaster ein zweites Signal, das direkt proportional zu dem AC-Signal ist, durch das neunte Ende ausgibt; und eine Steuerschaltung mit einem zehnten Ende, die zwischen dem neunten Ende des Wellenformabtasters und dem siebten Ende des Stromumwandlers gekoppelt ist und ein Steuersignal an den Stromumwandler durch das zehnte Ende ausgibt.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 1, wobei der Wellenformabtaster umfasst: einen ersten Widerstand mit einem Ende gekoppelt an die AC-Quelle und einem anderen Ende gekoppelt an das neunte Ende des Wellenformabtasters; und einen zweiten Widerstand mit einem Ende gekoppelt an den ersten Widerstand und an das neunte Ende des Wellenformabtasters und einem anderen Ende gekoppelt an Masse.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 2, weiter umfassend: einen dritten Widerstand mit einem Ende gekoppelt an das erste Ende der AC-Quelle und einem anderen Ende gekoppelt an den ersten Widerstand; und einen vierten Widerstand mit einem Ende gekoppelt an den dritten Widerstand und einem anderen Ende gekoppelt an das zweite Ende der AC-Quelle.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Kondensator, der zwischen dem fünften Ende des Gleichrichters und Masse gekoppelt ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 1, wobei der Stromumwandler weiter umfasst: einen Schalter, der an die LED gekoppelt ist; und einen Stromsensor, der an den Schalter und Masse gekoppelt ist und das erste Signal durch das siebte Ende ausgibt.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 5, wobei das erste Signal ein Spannungssignal ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 6, wobei der Stromsensor einen fünften Widerstand umfasst und der fünfte Widerstand mit der LED in Reihe gekoppelt ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 5, wobei der Stromumwandler ein Abwärtswandler ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 5, wobei der Stromumwandler ein Sperrwandler ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 5, wobei der Stromumwandler ein Flusswandler ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung umfasst: einen Taktgenerator; ein SR-Flipflop, das zwischen dem Taktgenerator und dem Stromumwandler gekoppelt ist, mit einem Set-Anschluss und einem Reset-Anschluss, wobei das SR-Flipflop ein Taktsignal durch den Set-Anschluss erhält; und einen Komparator mit einem positiven Ende, einem negativen Ende und einem Ausgabeende, wobei das positive Ende mit dem siebten Ende des Stromumwandlers gekoppelt ist, das negative Ende mit dem neunten Ende des Wellenformabtasters gekoppelt ist und das Ausgabeende mit dem Reset-Anschluss des SR-Flipflops gekoppelt ist.
Ansteuerschaltung einer LED gemäß Anspruch 1, wobei der Gleichrichter ein Brückengleichrichter ist.