TW201342989A - 發光二極體驅動電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種發光二極體驅動電路，包括一控制器、一開關器、一電容器及至少一發光二極體，控制器用以偵測一輸入電壓，當輸入電壓大於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器關閉，輸入電壓驅動發光二極體發光及對於電容器充電，當輸入電壓小於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器導通，以使電容器放電驅動發光二極體發光，藉此，利用開關控制方式，以在輸入電壓較低時才令電容器放電至發光二極體，如此只需使用一容量較小、成本較低之電容器即可有效增加發光二極體之發光時間，藉以降低驅動電路之電路成本。

Description

發光二極體驅動電路
本發明有關於一種發光二極體驅動電路，尤指一種可利用開關控制方式控制電容器充放電之發光二極體驅動電路。
發光二極體(Light Emitting Diode)為一種經由半導體材料所製作而成的發光元件，透過發光二極體之材料特性以將電能順利地轉換為光能。由於發光二極體具有體積小、使用壽命長、驅動電壓低、反應速度快等等特點，其容易與生活週遭的各類型產品進行結合，而作為照明或顯示之用途。
傳統簡要的發光二極體驅動電路之電路結構示意圖係可參閱於第1圖所示。發光二極體驅動電路100包括一輸入電壓(VIN)11及至少一發光二極體13。輸入電壓11用以提供發光二極體13驅動所需之電源，其可為一脈動的直流電壓。
配合參閱第2圖所示，輸入電壓11之電位值大小會隨著時間進行週期性變化。當輸入電壓11之電位處在高於發光二極體13之順向偏壓(VF)的時間，將可順利驅動各發光二極體13發光，如S=1。反之，當輸入電壓11之電位處在低於發光二極體13之順向偏壓(VF)的時間，將無法驅動發光二極體13發光，如S=0。
再者，為了有效延長發光二極體13之發光時間，驅動電路100亦可進一步加入一電容器15，以充電儲存能量VC。則，如第3圖所示，輸入電壓11與儲存電能VC所總加的漣波電壓(VIN+VC)將可以供電於發光二極體13，以使發光二極體13總是維持在發光狀態，如S=1。
習用發光二極體驅動電路100加入電容器15之後，雖可使得發光二極體13總是操作在發光狀態。然，如此電路設計，輸入電壓11處在較高電位時(如輸入電壓11高於發光二極體13之順向偏壓VF)，電容器15仍會繼續放電而造成能量無形的浪費。
再者，為了一直提供發光二極體13足夠的驅動電源，漣波電壓(VIN+VC)必須長時間維持在較高電位，因此需要一較大容量之電容器15進行儲能。然而，大容量之電容器15一般只能選用電解電容進行。但，電解電容具有容易損壞之缺點，致使發光二極體驅動電路100之使用品質將會連帶受到影響。
本發明之一目的，在於提供一種發光二極體驅動電路，其利用開關控制方式，以在輸入電壓較低時才控制電容器放電至發光二極體，如此只需使用一容量較小、成本較低之電容器即可有效增加發光二極體之發光時間，藉以降低驅動電路之電路成本。
本發明之一目的，在於提供一種發光二極體驅動電路，其可藉由偵測輸入電壓之方式或偵測發光二極體所流過的負載電流之方式來判斷驅動電源是否充足，進而控制開關器之開關動作來決定電容器之充放電程序。
為達成上述目的，本發明提供一種發光二極體驅動電路，包括：一控制器，連接一輸入電壓，用以偵測輸入電壓；一開關器，其輸入端及輸出端分別連接輸入電壓，控制端連接控制器；一電容器，其一端連接開關器之輸入端，另一端接地；及至少一發光二極體，其正極端連接開關器之輸出端及接收輸入電壓，負極端連接電容器之另一端；其中，當輸入電壓大於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器關閉，當輸入電壓小於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器導通。
本發明一實施例中，開關器之輸入端及輸出端分別透過一第一二極體及一第二二極體連接輸入電壓。
本發明又提供一種發光二極體驅動電路，包括：一限流單元，接收一輸入電壓，用以產生一負載電流；一控制器，連接限流單元，用以偵測負載電流，且設定有一電流額定值；一開關器，其輸入端連接輸入電壓，控制端連接控制器，輸出端連接限流單元；一電容器，其一端連接開關器之輸入端，另一端接地；及至少一發光二極體，其正極端連接開關器之輸出端與限流單元間之連接點，負極端連接電容器之另一端；其中，當負載電流大於電流額定值時，控制器控制開關器關閉，當負載電流小於電流額定值時，控制器控制開關器導通。
本發明一實施例中，限流單元為一限流開關或一電阻器。
本發明一實施例中，開關器之輸入端及限流單元分別透過一第一二極體及一第二二極體接收輸入電壓。
本發明又提供一種發光二極體驅動電路，包括：一控制器，連接一輸入電壓，用以偵測輸入電壓；至少一發光二極體，其正極端接收輸入電壓；一電容器，其一端連接發光二極體之正極端，另一端接地；及一開關器，其輸入端連接發光二極體之負極端，控制端連接控制器，輸出端連接電容器之另一端；其中，當輸入電壓大於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器關閉，當輸入電壓小於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器導通。
本發明一實施例中，發光二極體之負極端透過一第三二極體接地，而電容器之另一端透過一第四二極體接地。
本發明又提供一種發光二極體驅動電路，包括：至少一發光二極體，其正極端接收一輸入電壓；一限流單元，設置於發光二極體之負極端與接地之間，限流單元產生一負載電流；一控制器，連接限流單元，用以偵測負載電流，且設定有一電流額定值；一電容器，其一端連接發光二極體之正極端，另一端接地；及一開關器，其輸入端連接發光二極體之負極端，控制端連接控制器，輸出端連接電容器之另一端；其中，當負載電流大於電流額定值時，控制器控制開關器關閉，當負載電流小於電流額定值時，控制器控制開關器導通。
本發明一實施例中，限流單元透過一第三二極體接地，而該電容器之另一端透過一第四二極體接地。
請參閱第4圖，為本發明發光二極體驅動電路一較佳實施例之電路結構示意圖。如圖所示，本實施例發光二極體驅動電路200包括有一輸入電壓(VIN)21、一控制器23、一開關器24、至少一發光二極體27及一電容器29。
其中，輸入電壓21為一脈動的直流電壓。控制器23連接輸入電壓21，其用以偵測輸入電壓21之電壓值。開關器24為一金氧半場效電晶體或一雙載子接面電晶體，其輸入端(如汲極端或集極端)及輸出端(如源極端或射極端)連接輸入電壓21，而控制端(如閘極端或基極端)連接至控制器23。電容器29之一端連接開關器24之輸入端，另一端接地。發光二極體27之正極端連接開關器24之輸出端以及接收輸入電壓21，而負極端連接電容器29之另一端。此外，本實施例之開關器24之輸入端及輸出端亦可分別透過一第一二極體221及一第二二極體222連接輸入電壓21。
當輸入電壓21之電壓值大於發光二極體27之順向偏壓(VF)時，控制器23控制開關器24操作於關閉狀態(OFF)。此時，輸入電壓21驅動發光二極體27發光且同時對於電容器29進行充電。
反之，當輸入電壓21之電壓值小於發光二極體27之順向偏壓(VF)時，控制器23控制開關器24操作於導通狀態(ON)。則，電容器29之一端將可以透過導通的開關器24電性連接至發光二極體27之正極端，以使電容器29、開關器24與發光二極體27之間形成一電流迴路，而令電容器29所儲存的能量(Vc)可以放電至發光二極體27，進而驅動發光二極體27發光。
藉此，本發明驅動電路200利用開關控制方式，當輸入電壓21較低時才控制電容器29放電至發光二極體27。則，只需使用一容量較小、成本較低之電容器29(例如：固態電容)即可保持發光二極體27的驅動電源(Vin/Vc)長時間高於發光二極體27之順向偏壓(VF)之上。如此據以實施，不僅有效增加發光二極體27之發光時間，且可以降低驅動電路200之電路成本。
請參閱第5圖，為本發明發光二極體驅動電路又一實施例之電路結構示意圖。相較於上述第4圖實施例，本實施例發光二極體驅動電路201尚包括有一限流單元26。該限流單元26為一限流開關或一電阻器，其設置於第二二極體222與開關器24之輸出端之間。限流單元26接收一輸入電壓21，用以產生一負載電流IL。
又，本實施例控制器23設定有一電流額定值ITH，該電流額定值ITH為一可驅動發光二極體27之最低限度電流值。再者，控制器23連接限流單元26用以偵測負載電流IL，並將負載電流IL比較於電流額定值ITH以決定開關器24的導通與否。
當負載電流IL大於電流額定值ITH時，其表示目前對應的輸入電壓21足夠於驅動發光二極體27發光，控制器23控制開關器24關閉(OFF)，輸入電壓21驅動發光二極體27發光，且對於電容器29進行充電。
反之，當負載電流IL小於電流額定值ITH時，其表示目前對應的輸入電壓21不足夠於驅動發光二極體27發光，則控制器23將會控制開關器24導通(ON)，則電容器29之一端將可以透過導通的開關器24電性連接至發光二極體27之正極端，以使電容器29、開關器24與發光二極體27之間形成一電流迴路，而令電容器29所儲存的能量(Vc)可以放電至發光二極體27，進而驅動發光二極體27發光。
藉此，本實施例驅動電路201藉由偵測負載電流IL之方式來判斷驅動電源(如輸入電壓21)是否充足，進而控制開關器24之開關動作來決定電容器29之充放電程序。
請參閱第6圖，為本發明發光二極體驅動電路又一實施例之電路結構示意圖。如圖所示，本實施例發光二極體驅動電路202包括有一輸入電壓(VIN)21、一控制器23、一開關器25、至少一發光二極體27及一電容器29。
其中，控制器23連接輸入電壓21，其用以偵測輸入電壓21之電壓值。發光二極體27之正極端接收輸入電壓21。電容器29之一端連接發光二極體27之正極端，另一端接地。開關器25之輸入端連接發光二極體27之負極端，控制端連接控制器23，而輸出端連接電容器29之另一端。此外，發光二極體27之正極端透過一第一二極體221或並聯的一第一二極體221及一第二二極體222接收輸入電壓21，發光二極體27之負極端透過一第三二極體223接地，而電容器29之另一端透過一第四二極體224接地。
當控制器23偵測出輸入電壓21之電壓值大於發光二極體27之順向偏壓(VF)時，將控制開關器25操作於關閉狀態(OFF)。此時，輸入電壓21驅動發光二極體27發光並同時對於電容器29進行充電。
反之，當輸入電壓21之電壓值小於發光二極體27之順向偏壓(VF)時，控制器23控制開關器25操作於導通狀態(ON)。則，電容器29之另一端將可以透過導通的開關器25電性連接至發光二極體27之負極端，以使電容器29、發光二極體27與開關器25之間形成一電流迴路，而令電容器29所儲存的能量(Vc)可以放電至發光二極體27，進而驅動發光二極體27發光。
請參閱第7圖，為本發明發光二極體驅動電路又一實施例之電路結構示意圖。相較於上述第6圖實施例，本實施例之驅動電路203尚包括一限流單元26，該限流單元26為一限流開關或一電阻器。該限流單元26設置在設置於發光二極體27之負極端與接地之間，限流單元26產生一負載電流IL。此外，限流單元26亦可透過第三二極體223接地。
又，本實施例控制器23設定有一電流額定值ITH，該電流額定值ITH為一可驅動發光二極體27之最低限度電流值。再者，控制器23連接限流單元26用以偵測負載電流IL，並將負載電流IL比較於電流額定值ITH以決定開關器25的導通與否。
當負載電流IL大於電流額定值ITH時，其表示目前對應的輸入電壓21足夠於驅動發光二極體27發光，控制器23控制開關器25關閉(OFF)，輸入電壓21驅動發光二極體27發光且對於電容器29進行充電。
反之，當負載電流IL小於電流額定值ITH時，其表示目前對應的輸入電壓21不足以驅動發光二極體27發光，則控制器23將會控制開關器25導通(ON)，則電容器29之另一端將可以透過導通的開關器25電性連接至發光二極體27之負極端，以使電容器29、發光二極體27與開關器25之間形成一電流迴路，而令電容器29所儲存的能量(Vc)可以放電至發光二極體27，進而驅動發光二極體27發光。
在此，藉由偵測輸入電壓21(如第6圖所示)或偵測負載電流IL(如第7圖所示)之方式以判斷發光二極體27之驅動電源是否充足，進而控制開關器25之開關動作來決定電容器29之充放電程序。
綜合上述，本發明驅動電路200/201/202/203僅在輸入電壓21處在較低電位時才命令電容器29放電至發光二極體27。則，只需使用一容量較小、成本較低之電容器29，即可保持發光二極體27的驅動電源(Vin/Vc)長時間高於發光二極體27之順向偏壓(VF)之上。藉此，不僅有效增加發光二極體27之發光時間，且可以因此降低驅動電路200/201/202/203之電路成本。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
100．．．發光二極體驅動電路
11．．．輸入電壓
13．．．發光二極體
15．．．電容器
200．．．發光二極體驅動電路
201．．．發光二極體驅動電路
202．．．發光二極體驅動電路
203．．．發光二極體驅動電路
21．．．輸入電壓
221．．．第一二極體
222．．．第二二極體
223．．．第三二極體
224．．．第四二極體
23．．．控制器
24．．．開關器
25．．．開關器
26．．．限流單元
27．．．發光二極體
29．．．電容器
第1圖：習用發光二極體驅動電路之電路結構示意圖。
第2圖：習用輸入電壓之波形圖及其對應的發光二極體之時態示意圖。
第3圖：習用漣波電壓之波形圖及其對應的發光二極體之時態示意圖。
第4圖：本發明發光二極體驅動電路一較佳實施例之電路結構示意圖。
第5圖：本發明發光二極體驅動電路又一實施例之電路結構示意圖。
第6圖：本發明發光二極體驅動電路又一實施例之電路結構示意圖。
第7圖：本發明發光二極體驅動電路又一實施例之電路結構示意圖。
200．．．發光二極體驅動電路
21．．．輸入電壓
221．．．第一二極體
222．．．第二二極體
23．．．控制器
24．．．開關器
27．．．發光二極體
29．．．電容器

Claims (10)

  1. 一種發光二極體驅動電路，包括：一控制器，連接一輸入電壓，用以偵測輸入電壓；一開關器，其輸入端及輸出端分別連接輸入電壓，控制端連接控制器；一電容器，其一端連接開關器之輸入端，另一端接地；及至少一發光二極體，其正極端連接開關器之輸出端及接收輸入電壓，負極端連接電容器之另一端；其中，當輸入電壓大於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器關閉，當輸入電壓小於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器導通。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該開關器之輸入端及輸出端分別透過一第一二極體及一第二二極體連接該輸入電壓。
  3. 一種發光二極體驅動電路，包括：一限流單元，接收一輸入電壓，用以產生一負載電流；一控制器，連接限流單元，用以偵測負載電流，且設定有一電流額定值；一開關器，其輸入端連接輸入電壓，控制端連接控制器，輸出端連接限流單元；一電容器，其一端連接開關器之輸入端，另一端接地；及至少一發光二極體，其正極端連接開關器之輸出端與限流單元間之連接點，負極端連接電容器之另一端；其中，當負載電流大於電流額定值時，控制器控制開關器關閉，當負載電流小於電流額定值時，控制器控制開關器導通。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體驅動電路，其中該限流單元為一限流開關或一電阻器。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體驅動電路，其中該開關器之輸入端及該限流單元分別透過一第一二極體及一第二二極體接收該輸入電壓。
  6. 一種發光二極體驅動電路，包括：一控制器，連接一輸入電壓，用以偵測輸入電壓；至少一發光二極體，其正極端接收輸入電壓；一電容器，其一端連接發光二極體之正極端，另一端接地；及一開關器，其輸入端連接發光二極體之負極端，控制端連接控制器，輸出端連接電容器之另一端；其中，當輸入電壓大於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器關閉，當輸入電壓小於發光二極體之順向偏壓時，控制器控制開關器導通。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體驅動電路，其中該發光二極體之負極端透過一第三二極體接地，而該電容器之另一端透過一第四二極體接地。
  8. 一種發光二極體驅動電路，包括：至少一發光二極體，其正極端接收一輸入電壓；一限流單元，設置於發光二極體之負極端與接地之間，限流單元產生一負載電流；一控制器，連接限流單元，用以偵測負載電流，且設定有一電流額定值；一電容器，其一端連接發光二極體之正極端，另一端接地；及一開關器，其輸入端連接發光二極體之負極端，控制端連接控制器，輸出端連接電容器之另一端；其中，當負載電流大於電流額定值時，控制器控制開關器關閉，當負載電流小於電流額定值時，控制器控制開關器導通。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體驅動電路，其中該限流單元為一限流開關或一電阻器。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體驅動電路，其中該限流單元透過一第三二極體接地，而該電容器之另一端透過一第四二極體接地。
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