TW201110821A - Drive apparatus and lighting apparatus - Google Patents

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201110821 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 • 本發明涉及電子技術領域’特別涉及一種驅動裝置及照明| ， 置。 【先前技術】 可控碎調光器(TRIAC，Triode Alternating Current)在交流電源 的正半週期及負半週期均能導通，其被應用于發光元件，例如發 φ 光二极體（LED，Light Emitting Diode)的驅動電路中，以調節 LED的發光亮度。 TRIAC正常使用的方法係藉由觸發電路在其閘極施加控制訊 號，以控制其導通及戴止。當交流電源分別處於正半週期及負半 週期時’觸發電路分別給TRIAC的閘極施加正向觸發訊號及負向 觸發訊號。當TRIAC未被激發時，負載LED的電壓為零，此段 時間稱α為激發角。當TRIAC被激發時，負載LED的電壓迅速 升高，此段時間稱Θ為導通角，在正負半周各有一個激發角α及 _導通角Θ，且α+θ=180度。在操作使用時，只要改變激發角α，即 可控制TRIAC導通時所送至負載的平均功率。 然而，上述TRIAC應用於LED驅動電路中，由kTRIAC在處 於激發角α的時間段時負載LED的電壓為零，TRIAC在處於導通角 Θ的時間段時負載LED的電壓迅速升高，目而會造成的問燦， 且該LED的閃爍頻率未超過人眼能夠識別的閃燦頻率5〇Hz，因此 用戶會感覺LED發光不夠穩定。 【發明内容】 繁於此，有必要提供一種使私氺；姓 裡仗土九7〇件發光穩定的驅動裝置。 201110821 還有必要提供—種使發光树發光穩定的照明裝置。 一種驅動H其包括調光單元、整流濾波單元、電壓變換 _單兀u壓單錢鶴單元。賴光單元祕對交流電源提 ，供的輸入交流電進行調制變換，以產生調變交流電，該整流滤波 單元用於對爾交流電進行整献濾波，以產生她直流電。該 整流分鮮元用於對該調變交流電進行整流及分壓，以產生偵測 電壓’該驅動單元用於接收初級直流電以上電工作，並產生占空 藝比隨偵測電壓改變的脈衝電壓，該電壓變換單元用於根據脈衝電 壓將初級直流電變縣驅動碰，娜動紐被提供給發光元件。 一種照明裝置，其包括驅動裝置及發光元件，該驅動裝置用 於將交流電源提供的輸入交流電變換為驅動電壓，以驅動發光元 件發光。該驅動裝置包括調光單元、整流濾波單元、電壓變換單 元、整流分壓單元及驅動單元。該調光單元用於對該輸入交流電 進行調制變換，以產生調變交流電。該整流濾波單元用於對調變 .父流電進行整流及遽波，以產生初級直流電。該整流分塵單元用 於對該調變交流電進行整流及分壓，以產生偵測電壓，該驅動單 元用於接收初級直流電以上電工作，並產生占空比隨偵測電壓改 變的脈衝電壓，該電壓變換單元用於根據脈衝電壓將初級直流電 變換為驅動電壓，該驅動電壓被提供給發光元件。 上述驅動裝置及照明裝置，藉由設置整流分壓單元及驅動單 元’將調光單元對發光元件的亮度的調節，轉換成藉由驅動單元 產生占空比可調的脈衝電壓來實現對發光元件的亮度的調節，且 201110821 該脈衝電壓的頻率遠遠大於人眼能夠識別的頻率％他，因而發光 元件的嶋鮮將會超過人眼能觸別的醉，人眼將感覺 . 不出發光元件的閃爍。 ， 【實施方式】 如圖1所示’―較佳實施方式的照明錢⑽包括驅動裝置 300及發光元件400。驅動裝置300用於將交流電源2〇〇提供的輸 入交流電變換為驅動電壓，該驅動電壓被提供給發光元件4〇〇以 發光。 时驅動裝置包括調光單元12、整域波單元14、整流分壓 單元16、驅動單元20及電壓變換單元以。調光單元12用於對交 流電源200提供的輸入交流電進行調制變換以產生調變交流電。 具體地，調光單元12包括可控石夕調光器（triac)及觸發電路， TRIAC包括陽極、陰極及閘極’陽極連接交流電源施，陰極分 別連接整流遽波單元14及整流分壓單元16。觸發電路用於分別給 TRIAC的_施加正向觸發訊號及負向觸發職，以分別控制 # TRIAC在輸入交流電的正半週期及負半週期導通。藉由改變激發 角《 ’可控制TRIAC導通時所送至負_平均功率，即藉由改變 激發角α，可調節發光元件4〇〇的發光亮度，以適應不同的需求。 整流遽波單兀14用於對調光單元12提供的調變交流電進行 整流及舰，以產生初級直流電。本實施方式中，當triac未被 激發時，即處於激發角α的時間段時，初級直流電為零。 整流分壓單元16祕_光單元12提供_變交流電進行 整流及分壓，以產生偵測電壓。 驅動單it 20分舰浦流齡單元w、整流分壓單元16及 201110821 電壓變換單元24。驅動單元20用於接收整流濾波單元14產生的 初級直流電以上電工作，並產生占空比隨偵測電壓改變的脈衝電 . 壓。 . 電壓變換單元24用於根據脈衝電壓對整流濾波單元14輸出 的初級直流電進行變換，以產生驅動電壓。該驅動電壓被提供給 發光元件400以發光。 請參閱圖2，調光單元12包括觸發電路12〇及TRIAC 124。 φ TRIAC 124包括陽極、陰極及閘極。TRIAC 124的陽極連接交流 電壓源200，陰極分別連接整流濾波單元14及整流分壓單元16， 閘極連接觸發電路120。 整流分壓單元16包括第一整流二极體D1、第二整流二极體 D2、第一分壓電阻R1及第二分壓電阻R2。第一整流二极體 的陽極與TRIAC 124的陰極相連’第一整流二极體D1的陰極與 第一整流二极體D2的陰極相連，第二整流二极體D2的陽極與交 流電壓源200相連。第-分壓電阻R1的一端連接於第一整流二极 鲁體的陰極與第二整流二极體D2的陰極之間，另一端藉由第二 分壓電阻R2接地。 驅動單元20包括基準電壓單元2〇2、第一運算放大器A1、第 一運算放大器A2、電子開關204及脈寬調變單元205。第一運算 f大為A1構成第—比較單元，第二運算放大器A2構成第二比較 單元基準電壓單元2〇2用於提供第一基準電壓ν·及第二基準 電壓eVRef2。第一基準電壓VRefl的電壓值小於第二基準電壓VRef2 的電壓值。第一運算放大器A1包括同相輸入端邓、反相輸入端 32及輸出端34。同相輸入端3〇連接於第一分壓電阻R1與第二分 201110821 壓電阻R2之間。反相輪入端32連接基準電壓單元2〇2，其用於 接收第-基準電壓VRefl。輸出端34連接電子開關2〇4。 第一運算放大器A2包括第一同相輸入端4〇、第二同相輪入 端42、反相輸入端44及輸出端45。第一同相輸入端4〇與輪出端 45相連。第二同相輸入端42與基準電壓單元2〇2相連，其用於接 收第二基準電壓v臓。反相輸入端44與第一運算放大器ai的同 相輸入端30相連。電子開關2〇4連接於第二運算放大器Μ的輸 出端45與脈寬調制單元2〇5的控制端215之間，用於導通或切斷 第二運算放大器Α2的輸出端45與脈寬調制單元2〇5的控制端犯 之間的電性連接。 脈寬調制單元205還包括工作電壓端綱及脈寬電壓端 245。工作電壓端24〇〇連接整流滤波單元14，脈寬電壓端2 接電壓變換單元24。 發光元件400的一端連接電壓變換單元％，另一端接地。在 本實她方式中’發光兀件4〇〇包括複數串聯連接的發光二极體

Ldl、Ld2、…Ldn。 驅動裝置300的工作原理如下： 麵Γΐ流二极體D1及第二整流二极體D2對調光單元調 L的父流電進行整流，以產生制直流電。第—分歷電阻以 第刀[電阻R2對谓測直流電進行分屢，以產生摘測電屋 VAcin ° 儲放大器則同相輸入端30接收偵測電壓V-，以 ==，_^進行比較，在制電厂堅U 小於第—基準電壓VRefl時輪㈣—電平訊號給電子_ ，並 201110821 在偵測電壓vAdn大於第-基準電壓VRefi時輸㈣二電平訊號給 電子開關204。在本實施方式中，第一電平訊號為低電平電壓訊 號’第二電平訊號為高電平電壓訊號。 電子開關204根據第-電伟號切斷第二運算故大器μ的輸 出端45與脈寬調變單元205的控制端215之間的電性連接，並根 ，第二電平訊號導通第二運算放大器Α2的輪出端45與脈寬調變 單元205的控制端215之間的電性連接。 第二運算放大器Α2的反相輸入端44接收偵測電壓，並 將細電壓vAc』第二基準電壓v驗進行比較，在偵測電壓ν_ 小於第二基準賴V題時產生電壓倾_電壓線性增大的控制 電壓，脈寬調變單元2〇5用於接收初級直流電以上電工作，並在 電子開關204導通時接收控制電壓以產生占空比隨控制電壓線性 增大的脈衝電壓。第二運算放大器Λ2還在偵測電獻於第二基準 ，_輸出該制電壓’脈寬調變單元2〇5在電子開關綱導通 a卞接收该偵測電壓以產生占空比恒定的脈衝電壓。 電壓變換單元24在接收到占空比隨控魏塵線性增大的脈衝 電壓時，根據該脈衝電壓對初級直流電進行變換，以產生電壓值 線性增大_動雜，因此發光元件猶的亮度會增大。由於脈 寬調變單it 205的工作鮮為2咖〜通咖，其產生的脈衝電 壓的頻率遠遠大於人眼能夠識別的頻率5〇Kz。本實施方式中，藉 由將，光單元12對發光元件的亮度的爾，雛成藉由^ 調變單元2〇5產生占空比可調的脈衝電壓來實現對發光元件4⑻ 的亮度_節，由於脈衝電__遠遠大於人眼能夠識別的頻 率5〇Hz因而發光元件4〇〇的閃燦頻率將會超過人眼能夠識別的 201110821 頻率50Hz，人眼將感覺不出發光元件4〇〇的閃爍。 電壓變換單元24在接㈣纟空比恒定的脈衝電壓時，根據該 脈衝私壓對初級直流電進行變換，以產生電壓值恒定的驅動電 壓，因此發光元件4〇〇的亮度會維持穩定。

=上所述，本發明符合發明專利要件，妥依法提出專 利2凊。惟，以上所述僅為本發明之較佳實施方式，舉凡 熟悉本案技藝之人士’在援依本案創作精神所作之等效修 飾或變化’皆應包含於以下之中請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 囷1為較佳實施方式的照明裝置之功能模組圖。

圖2為圖1所示照明裝置之具體電路圖。 【主要元件符號說明 驅動裝置 300 整流濾波單元 14 驅動早元 20 發光元件 4〇〇 觸發電路 120 二极體 電壓 Dl、D2 VAcin、VRefl ^Ref2 調光單元 12 整流分壓單元 16 電壓變換單元 24 父流電源 200 TRIAC 124 分壓電阻 Rl、R2 、運算放大器 Al. A2 同相輪入端 輪出端 電子開關 控制端 40、 42、 30 34、45 204 215 反相輸入端 基準電壓單元 脈寬調變單元 1作電壓端 32、44 202 205 2400 201110821 脈衝電壓端 245 LED Ldl、Ld2、…Ldn 照明裝置 100

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Claims (1)

1. 201110821 七、申請專利範圍： 1. -種驅練置’其包括調光單元、整流顧單元及電壓變 *換單元光單㈣交流電源提供的輸人交流電進行調^ .變換，以產生調變交流電，該整流濾波單元用於對調變交流電進 行整流及濾波，以產生初級直流電，其改良在於：該驅動裴置還 包括整流分壓單元及驅動單元，該整流分壓單元用於對該調變交 流電進行整流及分壓，以產生偵測電壓，該驅動單元用於接收初 籲級直流電以上電工作’並產生占空比隨偵測電壓改變的脈衝電 壓，該電壓變換單元麟根據脈衝電壓將初級直流電變換為驅動 電壓，該驅動電壓被提供給發光元件。 2. 如申請專利範㈣"所述之驅絲置，其中該驅動單 元的工作頻率為20KHz〜300KHz。 3. 如申請專利範圍第i項所述之驅動裝置，其中該調光單 元包括可控_絲及觸發電路，該可鮮調光器包括與觸發電 路相連的.、與交流電壓馳連的陽極及與整域波單元及整 φ流分壓單元相連的陰極，該觸發電路用於分別給可控石夕調光器的 ，極％力σ正向觸發sf(t號及負向觸發訊號’以分別控制可控石夕調光 器，輸入交流電的科職及貞半聊導通，藉纽變可控石夕調 光器的激發角的方式，來實現對發光元件發光亮度的調節。 —4·如申叫專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中該驅動單 疋包括脈寬調變單元、用於提供第-基準電壓及第二基準電壓的 基準電壓單元、第一比較單元、第二比較單元及連接於第二比較 單元與脈寬_單元之_電子關，該第-基準電壓的電壓值 小於第二基準電壓的電壓值，該第一比較單元用於將_電壓與 12 201110821 第基準電塵進行比較，在伯測電麼小於第一基準電麼時產生第 電平況號，亚在谓測電壓大於第一基準電屡時蓋生第二電平訊 ..號^該電子開關基於第一電平訊號及第二電平訊號分別切斷及導 .通第二比較單元與脈寬綱單元之_電性連接，該第二比較單 元用於將谓測電顯第二基準電壓進行比較，在_電麼小於第 二基準電M時產生電壓值隨偵測賴線性增大的㈣祕，該脈 寬調變單元用於接收初級直流電以上電工作，並在電子開關導通 #時接收控制電壓以產生占空比隨控制電觀性增大的脈衝電壓。 5.如申請專利範圍第4項所述之驅動裝置，其中該第二比 較單元還用於在债測電壓大於第二基準電壓時輸出該债測電壓， 該脈寬調變單元在電子_導稱接_姻龍喊生占空比 恒定不變的脈衝電壓。 .如申請專利範圍第5項所述之驅動裝置，其中該第一比 ，早'包括第-運算放大器，該第二比較單元包括第二運算放大 =該運算放大器的反相輸人端用於接收第—基準電壓，該 第-運算放大器的同相輸人端用於接收該偵測電壓，該第一運= =器的輸出端與電子開_連，該第二運算放A|§包括第； :二:第第二同相輸入端、反相輸入端及輸出端’該第-同相 接收第放大器的輸出端相連，該第二同相輸入端用於 =收第-基準電壓，該第二運算放大器的反相輸人雜第—運管 輸=rT入端相連，該電子開關連接於第二運算放大器: 輸出触與脈寬調變單元之間。 壓單7元：專:Γ:'Γ:Τ置’其中該整流分 乐m板體、第—整流二极體、第—分壓電阻及 13 201110821 第二分壓電阻’該第-整流二极體的陽極與調料元相連，該第 -整流二极體的陰極與第二整流二极體的陰極相連，該第二整流 -二极體的陽極與交流電源相連，該第—分壓電阻的—端連接於第 ，:整流二极體的陰極與第二整流二极體的陰極之間，另—端藉由 第-刀[電阻接地，該第二分壓電阻兩端的電壓為偵測電壓。 8. 如申凊專職圍第！項所述之驅動裝置，其中該發光元 件的-端連接電壓變換單元，另一端接地，該發光元件包括複數 鲁串聯連接的發光二极體。 9. -種照明裂置，其包括驅動裳置及發光元件，該驅動裝置 用於將交流電源提供的輸人交流電變換為驅動賴，·動發光 ^牛發光，細練置包括調光單元、整域波單元及電壓變換 單凡’棚光單兀用於對該輸入交流電進行調制變換，以產生調 ，變父流電，該整流濾波單元用於對調變交流電進行整流及遽波， 以產生减直流電’其改良在於1鶴裝魏包括整流分壓單 疋及驅解元，該整流分料元用於對該調變交流電進行整流及 籲刀壓’以產生镇測電壓’該驅動單元用於接收初級直流電以上電 作並產生占二比h偵測電壓改變的脈衝電壓，該電壓變換單 元用於根據脈衝電壓將初級直流電變換為驅動電壓，該驅動電壓 被提供給發光元件。 10·如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該驅動單 元的工作頻率為20KHz〜300KHz。 11.如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該調光單 元包括可控矽調光器及觸發電路，該可控石夕調光器包括與觸發電 路相連的閘極、與交流電壓源相連的陽極及與整流濾波單元及整 201110821 ^分壓單元树崎極，賴發鎌分聽可妙 ^輸入m的轉聊及負半週解通，融改變可 裔的激發角的方式，來實珊發光元件發移度的·。°。 元包利範圍第9項所述之晴置，其中該驅動單 和早π、驗提供第—基準電壓及第二基準電壓的 元、第二比較單元及連接於第二比較 :脈=期早電子關，該第—鲜龍的電壓值 第二：:_b電壓值’該第一比較單元用於將伽議與 f鮮紐進魏較，在侧電壓小於第—鱗電壓時產生第 電平職，並在_電壓A於第—基準電壓時產生第二電平訊 、=該電子_基於第—電平赠及第二電平職分胸斷及導 U-比較早讀脈寬調鮮元之間的電性連接，該第二比較單 調於將_電壓與第二基準電壓進行比較，在_小於第 二基準，壓時產生賴值隨侧電壓雜增大的控繼壓，該脈 2變於接收初級直流電以上電工作，並在電子開關導通 時接收控制電壓以產生占空比隨控制電壓線性增大的脈衝賴。 13·如申請專利範圍第12項所述之照明裝置，其中該第二 =較單元還用於在_電壓大於第二基準電壓時輸出該偵測電 塗’該脈_變單元在電子關導稱魏該個碰以產生占 空比恒定不變的脈衝電壓。 14.如申明專利範圍第13項所述之照明裝置，其中該第一 單元匕括第運异放大器該第二比較單元包括第二運算放 大器’該第一運算放大器的反相輸入端用於接收第一基準電壓， 15 201110821 f第運异放大器0同相輸入端用於接收該偵測電麼，該第-運 斤放大益的輸出端與電子開關相連，該第二運算放大器包括第一 -同相輸入端、第二同相輸入端、反相輸入端及輸出端，該第一同 •相輸人端與第二運算放大器的輸出端相連，該第二同相輸入端用 =接收第二基準麵，該第二運算放大器的反相輸人端與第-運 外放大器的同相輪人端相連’該電子關連接於第二運算放大器 的輸出端與脈寬調變單元之間。 •颅时15^如申請專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該整流分 篇早=括第—整流二极體、第二整流二极體、第—分壓電阻及 -敕:^電阻，料―整流二极體的陽極與調光單元相連，該第 二的陰極與第二整流二极體的陰極相連，該第二整流 -整、、“/與交流電源相連，該第—分壓電阻的—端連接於第 第二Γ:雷體的陰極與第二整流二极體的陰極之間’另-端藉由 刀。阻接地，該第二分壓電阻兩端的電壓為偵測電壓。 •件的專利範圍第9項所述之照明裝置，其中該發光元 » W 連接電壓變換單元 串聯連接的發光二极體。 ^接地該發先轉包括複數 16