TWI434599B - A light-emitting element driving circuit - Google Patents
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Description
本發明係一種發光元件驅動電路,特別係有關於一種包含逆電壓提供單元之發光元件驅動電路,藉由逆電壓提供單元所提供之反向電壓,可以降低發光元件之總操作電壓,藉此方式達到提高發光元件效率並提高其功率因數。
習知LED驅動電路通常為了提高效率而將LED串的操作電壓提高,然因交流電之電壓係以弦波的方式存在,提高LED串的操作電壓則該驅動電路的功率因數反而會因此降低,一旦功率因數降低,表示發電廠大部分的電力都浪費掉,不符合現在提倡節能的概念。
此外,若以降低LED串操作電壓的方式提高功率因數,由於市電與LED串之間的電壓落差加大,因此反而造成整體電路的效率降低。
故本發明之發明人有鑑於習知LED驅動方式之缺失,乃亟思發明一種發光元件驅動電路。
本發明之一目的係提供一種發光元件驅動電路,用以達成具有高效率、高功率因素與穩定的發光元件驅動電路。
為達到上述目的,本發明主要提供一種發光元件驅動電路,其包括一整流單元、一限電流單元以及一負載。此負載包含依序串接之一第一發光元件、一逆電壓提供單元與一第二發光元件。整流單元可接收一外部電源所提供之一交流電壓,並整流此交流電壓為一直流電壓。限電流單元連接整流單元,並根據直流電壓產生一直流電流。負載則連接於限電流單元與整流單元間。其中,當直流電流通過第一發光元件或第二發光元件時,第一發光元件或第二發光元件之兩端點上產生一電位降,而逆電壓提供單元則可提供一反向電壓,且反向電壓之極性與電位降之極性相反。如此可以降低各發光元件之總操作電壓,藉此方式達到提高發光元件效率並提高其功率因數。
為使熟悉該項技藝人士了解本發明之目的、特徵及功效,茲藉由下述具體實施例,並配合圖式,對本發明詳加說明如後。
參考第一圖所示,其係顯示本發明一種發光元件驅動電路之一具體實施例之元件關聯圖。本發明係有關於一種發光元件驅動電路,且其係將包括一整流單元(2)、一限電流單元(3)、與一負載。此負載包含依序串接之第一發光元件(4)、逆電壓提供單元(6)以及第二發光元件(5)。其中各元件的電性連結關係如第一圖中所示,就不在此贅述。
該整流單元(2)可接收一外部電源(1)所提供之一交流電壓,並整流該交流電壓為一直流電壓。該限電流單元(3)係連接該整流單元(2),並根據該直流電壓產生一直流電流,並以此直流電流驅動第一發光元件(4)與第二發光元件(5)。此第一發光元件(4)與第二發光元件(5)較佳為有機發光二極體、發光二極體或電致發光元件,在本實施例中以發光二極體(LED)來表示。
當直流電流通過第一發光元件(4)或第二發光元件(5)時,會在第一發光元件(4)或第二發光元件(5)之兩端點上產生一電位降,而逆電壓提供單元(6)主要的設置目的就是提供一反向電壓,且反向電壓之極性與該電位降之極性相反。其中,此逆電壓提供單元(6)較佳為一次電池。
透過該整流單元(2)整流後之直流電源經該限電流單元(3)將電流限制於額定電流來提供該第一發光元件(4)與該第二發光元件(5)發光,而該逆電壓提供單元(6)由於提供一反偏壓,依據LED效率=輸出功率/輸入功率=(輸出電壓*輸出電流)/(輸入電壓*輸入電流),由於輸出電流與輸入電流相同,輸出電壓即為跨壓在第一發光元件(4)、該逆電壓提供單元(6)與該第二發光元件(5)之壓降的總和,所以透過該逆電壓提供單元(6)所提供的反偏壓,可以提高LED效率並提高其功率因數。
參考第二圖所示,其係顯示本發明一種發光元件驅動電路之另一具體實施例之元件關聯圖。其係包括一整流單元(2)、一限電流單元(3)、一第一發光元件(41)、一一次電池(61)以及一第二發光元件(51),該整流單元(2)與該限電流單元(3)有一電氣連結,該限電流單元(3)另一端與該第一發光元件(41)連接,該一次電池(61)兩端分別與該第一發光元件(41)和第二發光元件(51)連接,該第二發光元件(51)再與該整流單元(2)有電氣連接。交流電源(1)透過該整流單元(2)整流後之直流電源經該限電流單元(3)將電流限制於額定電流來提供該第一發光元件(41)與該第二發光元件(51)發光,而該一次電池(61)由於提供一反偏壓,可降低整體負載的跨壓,藉此可以提高LED效率並提高其功率因數。
參考第三圖所示,其係顯示本發明一種發光元件驅動電路之再一具體實施例之元件關聯圖,其係包括一整流單元(2)、一限電流單元(3)、一第一發光元件(41)、一第二發光元件(51)、一電容(62)、一二極體(63)、一控制單元(7)、一第一開關(71)與一第二開關(72),其中該整流單元(2)本實施例以一橋式整流電路(21)來表示,而該控制單元(7)其係用以偵測該橋式整流單元(21)之電壓大小並控制該第一開關(71)與第二開關(72)的作動。
該橋式整流電路(21)與該限電流單元(3)有一電氣連結,該限電流單元(3)另一端與該第一發光元件(41)和該第一開關(71)電氣連接,該第一發光元件(41)與該電容(62)、該二極體(63)與該第二開關(72)有電氣連接於一第一節點;該第二發光元件(51)之一端與電容(62)之另一端、該二極體(63)另一端與該第一開關(71)之另一端電氣連接於一第二節點;該第二發光元件(51)之另一端再與該橋式整流電路(21)有電氣連接,該控制單元(7)電氣連接於該橋式整流電路(21)並分別與該第一開關(71)與該第二開關(72)有電氣連接,用以感測該橋式整流電路(21)所輸出的直流電壓值,並根據此直流電壓值對應控制該第一開關(71)與該第二開關(72)的開關作動。
交流電的電壓係可由一弦波方式提供,當交流電透過該橋式整流電路(21)供電時,該控制單元(7)偵測到該橋式整流電路(21)提供之電壓值V小於預設之額定電壓值Vs時(V<Vs),該控制單元(7)會發出訊號關閉該第一開關(71)與該第二開關(72)使其導通,此時大部分的電流會流至該電容(62),該電容(62)便會儲存電能;當該橋式整流電路(21)提供之電壓值V大於預設電壓值Vs(V>Vs)時,該控制單元(7)會發出訊號打開該第一開關(71)與該第二開關(72)使其開路,此時大部分電流會通過該第一發光元件(41)與該第二發光元件(51)。然因該電容(62)有儲存電能,因此會提供整體負載一反向偏壓,而降低整體負載的跨壓,藉此可以提高LED效率並提高其功率因數。
上述的第一開關(71)與第二開關(72)可為MOSFET、Relay或BJT等,在本實施例中則以使用MOSFET為例。控制單元(7)可根據所偵測的直流電壓大小對應改變MOSFET的閘極電壓值,藉此可控制MOSFET的導通或截止狀態。
參考第四圖所示,其係顯示本發明一種發光元件驅動電路之再一具體實施例之元件關聯圖,其係包括一整流單元(2)、一限電流單元(3)、一第一發光元件(41)、一第二發光元件(51)、一二次電池(64)、一二極體(63)、一控制單元(7)、一第一開關(71)與一第二開關(72),其中該控制單元(7)其係用以偵測該整流單元(2)之電壓大小並對應控制該第一開關(71)與第二開關(72)的作動。
該整流單元(2)與該限電流單元(3)有一電氣連結,該限電流單元(3)另一端與該第一發光元件(41)和該第一開關(71)電氣連接,該第一發光元件(41)與該二次電池(64)、該二極體(63)與該第二開關(72)有電氣連接,該第二發光元件(51)之一端與該二次電池(64)之另一端、該二極體(63)另一端與該第一開關(71)之另一端皆有連接關係,該第二發光元件(51)之另一端再與該整流單元(2)有電氣連接,該控制單元(7)電氣連接於該整流單元(2)並分別與該第一開關(71)與第二開關(72)有電氣連接,用以感測該整流單元(2)之輸出電壓並控制該第一開關(71)與該第二開關(72)的開關作動。
交流電的電壓係以弦波方式提供,當交流電透過該整流單元(2)供電時,該控制單元(7)偵測到該整流單元(2)提供之電壓值V小於預設之額定電壓值Vs時(V<Vs),該控制單元(7)會發出訊號關閉該第一開關(71)與該第二開關(72)使其導通,此時大部分的電流會流至該二次電池(64),該二次電池(64)便會儲存電能,當該整流單元(2)提供之電壓值V大於預設電壓值Vs(V>Vs)時,該控制單元(7)會發出訊號打開該第一開關(71)與該第二開關(72)使其開路,此時大部分電流會通過該第一發光元件(41)與該第二發光元件(51),然因該二次電池(64)有儲存電能,因此會提供整體負載一反向偏壓,而降低整體負載的跨壓,藉此可以提高發光元件效率並提高其功率因數。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例,並非企圖據以對本發明作任何形式上之限制,是以,凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更,皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
(1)...交流電源
(2)...整流單元
(21)...橋式整流電路
(3)...限電流單元
(4)...第一發光元件
(41)...第一發光元件
(5)...第二發光元件
(51)...第二發光元件
(6)...逆電壓提供單元
(61)...一次電池
(62)...電容
(63)...二極體
(64)...二次電池
(7)...控制單元
(71)...第一開關元件
(72)...第二開關元件
第一圖係顯示本發明之發光元件驅動電路之一具體實施例之元件關聯圖;
第二圖係顯示本發明之發光元件驅動電路之另一具體實施例之元件關聯圖;
第三圖係顯示本發明之發光元件驅動電路之再一具體實施例之元件關聯圖;以及
第四圖係顯示本發明之發光元件驅動電路之再一具體實施例之元件關聯圖。
(1)...交流電源
(2)...整流單元
(3)...限電流單元
(4)...第一發光元件
(5)...第二發光元件
(6)...逆電壓提供單元
Claims (10)
- 一種發光元件驅動電路,其包括:一整流單元,係接收一外部電源所提供之一交流電壓,並整流該交流電壓為一直流電壓;一限電流單元,係連接該整流單元,並根據該直流電壓產生一直流電流;一負載,係連接於該限電流單元與該整流單元間,該負載包含依序串接之一第一發光元件、一逆電壓提供單元與一第二發光元件,該第一發光元件與該逆電壓提供單元相接於一第一節點,該逆電壓提供單元與該第二發光元件相接於一第二節點;一第一開關元件,係連接於該限電流單元與該第二節點間;一第二開關元件,係連接於該整流單元與該第一節點間;以及一控制單元,係連接於該整流單元,以感測該直流電壓之電壓值,並根據該直流電壓之電壓值對應控制該第一開關元件與該第二開關元件之開啟或關閉;其中,當該直流電流通過該第一發光元件或該第二發光元件時,該第一發光元件或該第二發光元件之兩端點上產生一電位降,而該逆電壓提供單元係提供一反向電壓,且該反向電壓之極性與該電位降之極性相反。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,其中當控制單元偵測到該整流單元提供該直流電壓之電壓值小於一 預設的額定電壓值,該控制單元發出訊號關閉該第一開關以及導通該第二開關,對該逆電壓提供單元儲存電能,當控制單元偵測到該整流單元提供該直流電壓之電壓值大於一預設的額定電壓值,該控制單元發出訊號導通該第一開關以及關閉該第二開關,該逆電壓提供單元對該負載提供一反向偏壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,其中當控制單元偵測到該整流單元提供該直流電壓之電壓值小於一預設的額定電壓值,該控制單元發出訊號關閉該第一開關以及導通該第二開關,對該逆電壓提供單元儲存電能,當控制單元偵測到該整流單元提供該直流電壓之電壓值大於一預設的額定電壓值,該控制單元發出訊號導通該第一開關以及關閉該第二開關,在該第一節點,該逆電壓提供單元提供一反向偏壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,其中該整流單元可以係一橋式整流電路。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光元件驅動電路,其中該整流單元可以係一橋式整流電路。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光元件驅動電路,其中該整流單元可以係一橋式整流電路。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,其中該發光元件可以係一有機發光二極體、發光二極體或電致發光元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,其中該 第一開關元件與該第二開關元件係為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、繼電器(Relay)或雙載體接面電晶體(BJT)。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,其中該逆電壓提供單元係為二次電池或電容。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路,該發光元件驅動電路更包含一二極體,該二極體係連接於該第一節點與該第二節點之間。
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