TW201338618A - 一種ｌｅｄ驅動裝置及其控制方法 - Google Patents

一種ｌｅｄ驅動裝置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種LED驅動裝置及其控制方法，所述驅動裝置包括電源轉換單元、微處理控制器和LED電路，其中，所述電源轉換單元包括脈衝變壓器和開關控制電路，所述脈衝變壓器輸入側的初級繞組通過開關控制電路和整流濾波電路相連，輸出側的次級繞組和輔助繞組通過恒壓控制電路和微處理控制器的電源端相連，所述微處理控制器的輸出端和LED電路相連。本發明提供的LED驅動裝置及其控制方法，利用開關控制電路採集機械式燈具開關的開關信號，通過微處理控制器驅動LED電路進行調光，從而改善散熱效果，減少功耗並提高亮度，從而改善散熱效果，減少功耗並提高亮度。

Description

一種LED驅動裝置及其控制方法
本發明涉及一種驅動電路及其控制方法，尤其涉及一種LED驅動裝置及其控制方法。
LED(Light Emitting Diode)，發光二極體，是一種固態的半導體元件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它裏面空穴(電洞)占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結(接面)。當電流通過導線作用於於這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區裏電子跟空穴(電洞)複合，然後就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(接面)的材料决定的。
目前市場上的LED驅動裝置，大部分存在著亮度不够，功率太高，散熱效果差，光衰减快，成本高等問題。因此，有必要改進LED驅動裝置及其控制方法，减少功耗並提高亮度。
本發明所要解决的技術問題是提供一種LED驅動裝置及其控制方法，能移改善散熱效果，减少功耗並提高亮度。
本發明為解决上述技術問題而採用的技術方案是提供一種LED驅動裝置，包括電源轉換單元、微處理控制器和LED電路，其中，所述電源轉換單元包括脈衝變壓器和開關控制電路，所述脈衝變壓器輸入側的初級繞組通過開關控制電路和整流濾波電路相連，輸出側的次級繞組和輔助繞組通過恒壓控制電路和微處理控制器的電源端相連，所述微處理控制器的輸出端和LED電路相連。
上述的LED驅動裝置，其中，所述整流濾波電路包括前級電容CX1、整流橋BD1和初級π形濾電路，所述初級π形濾電路由電容C1、電容C2和 電感L1組成。
上述的LED驅動裝置，其中，所述開關控制電路包括主控開關頻率晶片，所述主控開關頻率晶片的漏極端D和突波吸收電路相連，所述突波吸收電路由電容C3，電阻R4和二極體D4組成，所述突波吸收電路的兩端和脈衝變壓器的初級繞組的兩端相連。
上述的LED驅動裝置，其中，所述恒壓控制電路包括穩壓輸出電路和輔助電壓控制電路；所述穩壓輸出電路的正極端Vo+通過電感L3、二極體D6和脈衝變壓器的次級繞組的一端相連，負極端Vo-和脈衝變壓器的次級繞組的另一端相連，所述二極體D6兩端並聯有由電阻R6和電容C8組成的濾波電路，電感L3的兩端通過輸出濾波電容C6,C7和次級繞組的另一端相連；二極體D6的輸出端通過恒壓穩壓管VR2，檢測電阻R7和光電耦合器U2的輸出端相連，所述光電耦合器U2的輸入端和主控開關頻率晶片的輸出端FB相連；所述輔助電壓控制電路由二極體D5，電容C4和電阻R5組成，所述二極體D5，電容C4和脈衝變壓器的輔助繞組的兩端相連形成閉合回路，所述電容C4的一端通過電阻R5和主控開關頻率晶片的旁路端BP相連，另一端接地；所述主控開關頻率晶片的旁路端BP通過電容C5接地。
上述的LED驅動裝置，其中，所述微處理控制器的電源端Vcc通過三端穩壓器和穩壓輸出電路的正極端Vo+相連，允許使能端K通過脈衝電平判斷電路和穩壓輸出電路相連，所述脈衝電平判斷電路由二極體D1，電阻R1和R2組成，所述二極體D1和電阻R2並聯後再與電阻R1串聯。
上述的LED驅動裝置，其中，所述微處理控制器的輸出端通過多組由雙三極管組成的恒流控制電路和LED電路相連，每組恒流控制電路驅動一路LED電路。
上述的LED驅動裝置，其中，所述LED電路包括CL1、CL2、CL3三路LED燈串，每路LED燈串由多個LED串並聯而成。
本發明為解决上述技術問題還提供一種上述LED驅動裝置的控制方法，包括如下步驟：a)電源轉換單元採集機械式開關控制燈具的開關信號；b)微處理控制器接受來自電源轉換單元的開關信號，並輸出控制信號對LED電路進行通或斷的控制。
上述的LED驅動裝置的控制方法，其中，所述開關信號一次通斷時間 間隔為0.1~6秒，所述微處理控制器通過脈衝電平判斷電路接受來自電源轉換單元的開關信號，所述脈衝電平判斷電路由二極體D1，電阻R1和R2組成，所述二極體D1和電阻R2並聯後再與電阻R1串聯。
本發明對比現有技術有如下的有益效果：本發明提供的LED驅動裝置及其控制方法，利用開關控制電路採集機械式燈具的開關信號，通過微處理控制器驅動LED電路進行調光，從而改善散熱效果，减少功耗並提高亮度。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
圖1為本發明LED驅動裝置電路方塊示意圖；圖2為本發明LED驅動裝置中電源轉換單元電路示意圖。
請參見圖1和圖2，本發明提供的LED驅動裝置包括電源轉換單元、微處理控制器5和LED電路6，其中，微處理控制器5的電源端和電源轉換單元相連，輸出端和LED電路6相連，所述電源轉換單元包括脈衝變壓器3和開關控制電路2，脈衝變壓器3輸入側的初級繞組通過開關控制電路2和整流濾波電路1相連，輸出側的次級繞組和輔助繞組通過恒壓控制電路4和LED電路6相連。電源轉換單元輸入220V交流市電，通過變壓器轉化輸出4~20V直流電壓，轉為LED電路6和微控制處理器5工作所需要的電壓及電流。高頻開關控制電路2可以和微控制處理器5相連實現整燈斷電--通電控制(一次通斷時間在5秒以內)，改變LED發光亮度，微控制處理器5可以設定為一段調光或N(整燈發光亮度的分段數字)段調光。
開關控制電路2中的主控開關頻率晶片可以選用PI公司的TNY系列晶片，比如TNY278PN、TNY279PN。該晶片包括源極端S、使能端EN、旁路端BP和漏極端D，如圖2所示；主控開關頻率晶片的漏極端D和突波吸收電路相連，所述突波吸收電路由電容C3，電阻R4和二極體D4組成，所述突波吸收電路的兩端和脈衝變壓器的初級繞組的兩端相連。
圖3為本發明LED驅動裝置中微處理控制器電路示意圖。
請繼續參見圖3，微控制處理器5選用的主晶片型號為LB308NJ，主晶片的允許使能端K(2脚)外接脈衝電平判斷電路，所述脈衝電平判斷電路由二極體D1，電阻R1和R2組成，所述二極體D1和電阻R2並聯後再與電 阻R1串聯。主晶片的電源端Vcc通過光電耦合器U2和穩壓輸出電路的正極端Vo+相連，U2為5V的三端穩壓器，將驅動電源產生的電壓轉變為控制IC正常工作所需要的5V電壓，並在IC的電壓輸入端VCC外接了一個1000uF的電解電容C3來給晶片做一個持續行的供電，AC1、AC2是電源控制器的交流接入端(220V AC開關信號)。當開關斷掉後，AC1、AC2沒有交流輸入，常規情况是整個電路沒有電流了；圖3中的電阻R1、R2、二極體D1組成的電路會產生一個低電平記錄進晶片，電解電容C3可以給晶片持續供電幾秒鐘。當驅動電源因為傳統式機械開關的一次動作由開-關-開，主晶片的K脚會接收到來自電平判斷電路所捕捉到的電平變化信號，從而做出一次記錄，並會對輸出的三個引脚CL1/CL2/CL3進行通或是斷的控制。三組由雙三極管搭建起來的恒流電路分別控制著三路LED輸出，如圖4所示。從而形成，在傳統式機械開關動作的次數不一樣的情况下，會出現一路或者是多路LED發光的效果；最終形成了LED球泡燈可以通過傳統機械式開關來完成不同亮度的照明效果。
綜上所述，本發明提供的LED驅動裝置及其控制方法，可以通過使用固有的機械式燈具開關對新型的LED燈亮度處理，通過開關的關斷與開通來决定一次亮度的控制。對於人們在固定場所的不同時段對照明有著不同的需求，比如工作需要較明亮的光線、娛樂時需要相對適中的光線、休息前需要的是比較弱的照明。同樣的一顆LED節能燈，可以在不同需求的時候表現出不同的光通量，同時功率也會不同(強光對應相對較高功率消耗、弱光對應相對較低功率消耗)，從而避免了電能的多餘消耗，利於節能環保。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範圍當以申請專利範圍所界定的為準。
1‧‧‧整流濾波電路
2‧‧‧開關控制電路
3‧‧‧脈衝變壓器
4‧‧‧恒壓控制電路
5‧‧‧微處理控制器
6‧‧‧LED電路
41‧‧‧穩壓輸出電路
42‧‧‧輔助電壓控制電路
AC1、AC2‧‧‧交流接入端
BD1‧‧‧整流橋
BP‧‧‧旁路端
C‧‧‧電容
CL1、CL2、CL3‧‧‧三路LED燈串接線端
CX1‧‧‧前級電容
D‧‧‧漏極端
D1~D19‧‧‧二極體
EN‧‧‧使能端
FB‧‧‧輸出端
K‧‧‧使能端
L‧‧‧電感
R‧‧‧電阻
S‧‧‧源極端
T1‧‧‧脈衝變壓器
U1‧‧‧主控開關頻率晶片
U2‧‧‧光電耦合器
Vcc‧‧‧電源端
圖1為本發明LED驅動裝置電路方塊示意圖；圖2為本發明LED驅動裝置中電源轉換單元電路示意圖；圖3為本發明LED驅動裝置中微處理控制器電路示意圖；圖4為本發明LED驅動裝置中LED電路示意圖。
下文中，係以字母C代表電容，以字母L代表電感，以字母R代表電阻，且各例中都跟著一個數字。同時以下說明普遍地以相同的符號標示各解釋用實施例中相同以及具有相同效應的元件。
【主要元件符號說明】
1‧‧‧整流濾波電路
2‧‧‧開關控制電路
3‧‧‧脈衝變壓器
4‧‧‧恒壓控制電路
5‧‧‧微處理控制器
6‧‧‧LED電路
41‧‧‧穩壓輸出電路
42‧‧‧輔助電壓控制電路
T1‧‧‧脈衝變壓器

Claims (9)

  1. 一種LED驅動裝置，包括電源轉換單元、微處理控制器和LED電路，其特徵在於，所述電源轉換單元包括脈衝變壓器和開關控制電路，所述脈衝變壓器輸入側的初級繞組通過開關控制電路和整流濾波電路相連，輸出側的次級繞組和輔助繞組通過恒壓控制電路和微處理控制器的電源端相連，所述微處理控制器的輸出端和LED電路相連。
  2. 如請求項1所述的LED驅動裝置，在其中，所述整流濾波電路包括前級電容(CX1)、整流橋(BD1)和初級π形濾電路，所述初級π形濾電路由電容(C1、C2)和電感(L1)組成。
  3. 如請求項1所述的LED驅動裝置，在其中，所述開關控制電路包括主控開關頻率晶片，所述主控開關頻率晶片的漏極端(D)和突波吸收電路相連，所述突波吸收電路由電容(C3)，電阻(R4)和二極體(D4)組成，所述突波吸收電路的兩端和脈衝變壓器的初級繞組的兩端相連。
  4. 如請求項1所述的LED驅動裝置，在其中，所述恒壓控制電路包括穩壓輸出電路和輔助電壓控制電路；所述穩壓輸出電路的正極端(Vo+)通過電感(L3)、二極體(D6)和脈衝變壓器的次級繞組的一端相連，負極端(Vo-)和脈衝變壓器的次級繞組的另一端相連，所述二極體(D6)兩端並聯有由電阻(R6)和電容(C8)組成的濾波電路，電感(L3)的兩端通過輸出濾波電容(C6,C7)和次級繞組的另一端相連；二極體(D6)的輸出端通過恒壓穩壓管(VR2)，檢測電阻(R7)和光電耦合器(U2)的輸出端相連，所述光電耦合器(U2)的輸入端和主控開關頻率晶片的輸出端(FB)相連；所述輔助電壓控制電路由二極體(D5)，電容(C4)和電阻(R5)組成，所述二極體(D5)，電容(C4)和脈衝變壓器的輔助繞組的兩端相連形成閉合回路，所述電容(C4)的一端通過電阻(R5)和主控開關頻率晶片的旁路端(BP)相連，另一端接地；所述主控開關頻率晶片的旁路端(BP)通過電容(C5)接地。
  5. 如請求項4所述的LED驅動裝置，在其中，所述微處理控制器的電源端(Vcc)通過三端穩壓器和穩壓輸出電路的正極端(Vo+)相連，允許使能端(K)通過脈衝電平判斷電路和穩壓輸出電路相連，所述脈衝電平判斷電路由二極體(D1)，電阻(R1)和(R2)組成，所述二極體(D1)和電阻(R2)並聯後再與電阻(R1)串聯。
  6. 如請求項1所述的LED驅動裝置，在其中，所述微處理控制器的輸出端通過多組由雙三極管組成的恒流控制電路和LED電路相連，每組恒流控制電路驅動一路LED電路。
  7. 如請求項6所述的LED驅動裝置，在其中，所述LED電路包括CL1、CL2、CL3三路LED燈串，每路LED燈串由多個LED串並聯而成。
  8. 一種如請求項1所述的LED驅動裝置的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟：a)電源轉換單元採集機械式開關控制燈具的開關信號；b)微處理控制器接受來自電源轉換單元的開關信號，並輸出控制信號對LED電路進行通或斷的控制。
  9. 如請求項8所述的LED驅動裝置的控制方法，在其中，所述開關信號一次通斷時間間隔為0.1~6秒，所述微處理控制器通過脈衝電平判斷電路接受來自電源轉換單元的開關信號，所述脈衝電平判斷電路由二極體(D1)及電阻(R1和R2)組成，所述二極體(D1)和電阻(R2)並聯後再與電阻(R1)串聯。
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