TWI555435B - LED driver circuit and LED lighting - Google Patents
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Description
本發明屬於電子照明領域，尤其涉及一種LED驅動電路以及LED燈具。
目前，LED燈具作為一種常用的燈具，已經普遍應用在人們的日常生活當中。諸如聲光控感應開關、觸摸延時開關的各種開關也廣泛應用於樓道、建築走廊，洗漱室，廁所，廠房庭院等場所，它們是一種現代的新穎的節能照明開關。最初設計這種開關是配合白熾燈負載，它可以節約用電，還能幫助延長白熾燈泡的使用壽命。但是，隨著在材料領域的技術進步以及生產工藝上的改進，LED光源由於它的高發光效率，長工作壽命，逼真的顏色，環保等優勢，正在逐漸替代傳統的白熾燈在照明中的應用。
但是由於聲光控感應開關以及觸摸延時開關等最初設計時主要是為白熾燈負載而設計的，在連接LED燈工作的時候，常常會引起LED燈負載出現閃爍的問題，從而使得高效節能的LED燈無法應用於上述節能開關。
出現閃爍原因是：聲光控感應開關以及觸摸延時開關的內部的開關元件通常都是一個單向或雙向可控矽元件，可控矽開關在受控觸發導通時它的負載電流需要大於點火電流，觸發導通後負載電流需要大於維持電流，這樣可控矽元件才能正常工作。而LED燈由於光效高，同樣光流明輸出的情況下，功率一般比原有白熾燈小很多，因此需要的輸入電流一般較小，LED燈的輸入電流可能會小於可控矽的點火電流，這會使可控矽元件無法可靠導通，從而造成輸入給LED燈的市電電壓不穩定，產生LED燈閃爍。
因此需要一種簡潔的應用電路來解決聲光控感應開關及觸摸延時開關配合LED燈工作時的相容性問題。
根據本發明的一方面，提供了一種LED驅動電路。所述LED驅動電路包括整流電路和能量轉換電路，其中，整流電路用於對輸入交流電進行整流以向能量轉換電路輸出脈動直流電，能量轉換電路對從整流電路輸入的直流電進行能量轉換從而向LED顆粒提供需要的電流和電壓，其中，所述LED驅動電路還包括由電阻和電容串聯形成的泄放電路以向與包括所述LED驅動電路的LED燈具串聯連接的開關提供額外的負載電流，從而保證該開關的正常導通。
根據本發明的另一方面，所述泄放電路可連接在所述LED驅動電路的交流電輸入兩端。
根據本發明的另一方面，所述泄放電路可連接在所述整流電路的直流電輸出兩端。
根據本發明的另一方面，所述LED驅動電路還包括電磁干擾抑制電路，其中，所述整流電路對經過電磁干擾抑制電路進行電磁干擾抑制的輸入交流電進行整流。
根據本發明的另一方面，所述泄放電路可連接在所述電磁干擾抑制電路之後的整流電路的交流電輸入兩端。
根據本發明的另一方面，所述LED驅動電路還可包括電磁干擾抑制電路，所述電磁干擾抑制電路用於對整流電路輸出的直流電進行電磁干擾抑制，並將經過電磁干擾抑制的直流電輸入所述能量轉換電路進行能量轉換。
根據本發明的另一方面，所述泄放電路可連接在所述電磁干擾抑制電路的輸出端。
根據本發明的另一方面，提供了一種包括如上所述LED驅動電路的LED燈具。
根據本發明所示的實施例，可以讓各種常見的牆上市電開
關，例如聲光控感應開關，觸摸延時開關等，在帶LED燈具負載的時候，不會引起LED燈具出現閃爍等工作異常的現象，從而解決市電開關帶LED燈負載時的相容性問題，並且成本很低。
210,310‧‧‧電磁干擾(EMI)抑制電路
220,320‧‧‧整流電路
230,330‧‧‧能量轉換電路
Cx1,CX,C2‧‧‧電容
Cin‧‧‧輸入電容
Co‧‧‧輸出電容
D1‧‧‧二極體
D2‧‧‧整流二極體
L1,L2‧‧‧電感
M1‧‧‧開關
Np‧‧‧繞組
NAUX‧‧‧輔助繞組
Ns‧‧‧輸出繞組
Rx1,R1,R2‧‧‧電阻
T1‧‧‧變壓器
1,2‧‧‧供電輸入端
第1圖是現有技術中常用的LED燈具的結構示意圖。
第2圖示出了根據本發明示例性實施例的LED驅動電路的示意框圖。
第3圖示出了根據本發明示例性實施例的泄放電路與現有技術中的LED驅動電路相連接的一個示例。
下面將詳細描述本發明各個方面的特徵和示例性實施例。下面的描述涵蓋了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明更清楚的理解。本發明不限於下面所提出的任何具體配置，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了相關元素或部件的任何修改、替換和改進。
第1圖是現有技術中常用的LED燈具的結構示意框圖。如第1圖所示，所述LED燈具包括LED驅動電路和LED顆粒。所述LED燈具可以與所述聲光控感應開關或觸摸延時開關等串聯連接在供電電路中。LED驅動電路用於為LED顆粒提供所需的電流和電壓。
第2圖示出了根據本發明示例性實施例的LED驅動電路的示意框圖。通常來講，現有技術的LED驅動電路包含電磁干擾(ElectroMagnetic Interference,EMI)抑制電路210、整流電路220和能量轉換電路230。其中，EMI抑制電路210可用於對電路中的電磁干擾進行抑制。整流電路220用於對經由EMI抑制電路210輸入的輸入交流電進行整流以向能量轉換電路230輸
出脈動直流電。能量轉換電路230用於向LED顆粒提供所需要的電流和電壓。
與LED燈具串聯連接在電路中的開關(比如聲光控感應開關、觸摸延時開關，在圖中未示出)內部的可控矽元件在觸發導通的時候需要大於點火電流的負載電流，並且在導通狀態時需要大於維持電流的負載電流。如果不滿足這兩個條件，開關中的可控矽元件無法維持正常的工作。點火電流和維持電流的範圍隨可控矽的型號有所不同，例如，對於用於燈具照明的牆上市電開關內部用的雙向可控矽，一般它的電流有效值在1A左右，例如意法半導體生產的型號Z00607，是一款電流有效值0.8A的標準可控矽，廣泛應用於做燈具或小家電的市電開關。它的維持電流通常在5mA。它的點火電流通常在20mA。對於一個輸出功率為3W的LED燈，在220V市電下，輸入電流的有效值大約只有20mA左右，因此如果作為這樣的牆上市電開關的負載的話，很有可能因為負載電流小於內部雙向可控矽的點火電流而導致整個系統的工作異常。
根據本發明示例性實施例，提供了一種解決現有技術中所存在的問題的一種方案，就是在現有的用於LED燈具的LED驅動電路中增加泄放電路，該泄放電路由電阻和電容串聯組成。
該泄放電路可以連接在現有技術中的LED燈具所包含的LED驅動電路的交流電輸入的兩端(如第2圖的位置1)、所述LED驅動電路中所包含的EMI抑制電路210之後的整流電路220的交流電輸入兩端(如第2圖的位置2)或者所述LED驅動電路的整流電路220後的直流電輸出兩端(如第2圖的位置3)。
另外，作為另一示例，第2圖中示出的電磁干擾EMI抑制電路210可以位於整流電路220之後，以對整流電路220輸出的直流電進行電磁干擾抑制，並將經過電磁干擾抑制的直流電輸入所述能量轉換電路230進行能量轉換。在這種情況下，所述泄放電路可連接在能量轉換電路230前面的電磁干擾抑制電路210的輸出端。
第2圖示出的只是作為示例，在現有技術中，為了節省成本，有些LED驅動電路並不包括EMI抑制電路。在這種情況下，可將泄放電路連
接於整流電路的交流電輸入兩端(也即不包括EMI抑制電路的LED驅動電路的交流電輸入的兩端)或者整流電路的直流電輸出兩端。作為示例，電容的容值通常是幾百nF，該泄放電路中的電容用於向與現有技術中的LED燈具串聯連接的開關(比如觸摸延時開關或者聲光控感應開關)提供額外的負載電流，來使流過該開關的總的負載電流大於該開關的可控矽的點火電流和維持電流，從而保證該開關的正常導通，這裡，總的負載電流等於泄放電路的電流和原LED驅動電路(也即現有技術中的LED驅動電路)的輸入電流之和。泄放電路的電阻的作用是用於消除或抑制上述電容引起的電壓和電流尖峰。
第3圖示出了根據本發明示例性實施例的泄放電路與現有技術中的一個LED驅動電路相連接的示例。本領域技術人員應該理解，在下文中所描述的電磁干擾(EMI)抑制電路310、整流電路320以及能量轉換電路330的具體構造只是為了方便本領域技術人員的理解而給出的示意性的示例，其並不作為對本發明的限制，本發明中所述的泄放電路可以結合與第3圖所示的EMI抑制電路310、整流電路320以及能量轉換電路330具有相似或相同功能的電路結構從而提供額外的負載電流，以解決現有技術中的開關與LED燈不能相容的問題。
如第3圖所示，根據本發明示例性實施例的LED驅動電路包括兩個電源輸入端(該兩個電源輸入端與交流電源(Alternating Current,AC)連接)和兩個驅動輸出端(該驅動輸出端輸出提供給LED顆粒的恆流)。這裡，EMI抑制電路310的輸入端連接有電阻Rx1和電容Cx1串聯形成的泄放電路。作為示例，EMI抑制電路310可以由電感L1,L2、電阻R1,R2以及電容CX所構成，整流電路320由四個二極體構成，EMI抑制電路310的一側經過泄放電路與交流電源連接，另一側與整流電路320的輸入端連接。整流電路320的直流電輸出輸入至能量轉換電路330進行能量轉換以輸出LED顆粒所需要的電流和電壓。能量轉換電路330包括LED驅動控制器、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)開關M1、變壓器以及週邊的若干電阻、電容、二極體等元件所構成的電路。作為示例，可使用昂寶公司的OB3637晶片作為LED驅動控制器，該晶片是一款帶功率因數校正功能的
准諧振模式的恆流控制器。這裡示出的能量轉換電路330採用的是返馳式架構，主要的功率轉換元件由輸入電容Cin、開關M1、變壓器T1、輸出整流二極體D2、輸出電容Co等組成。LED驅動控制器的閘極(GATE)腳輸出相對於其內部MOSFET的汲極(SW)腳的輸出是一定頻率範圍的、脈寬可調的脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)信號，該脈寬調變信號通過控制開關M1開通和關斷實現能量從輸入到輸出的轉換。當開關M1開通時，輸入電流流過變壓器T1的繞組Np和開關M1到地，輸入的能量被儲存在變壓器T1的磁芯裡；當輸入電流達到OB3637晶片的設定值，開關M1關斷，此時變壓器T1一方面通過輔助繞組NAUX經過二極體D1把之前儲存在磁芯中的能量傳遞給電容C2並給OB3637晶片供電；另一方面通過輸出繞組Ns，經過整流二極體D2，輸出能量給輸出電容Co，從而點亮LED燈。
下表為這個示例中所用的晶片OB3637的引腳的說明。
本領域技術人員應該理解，第3圖中所示的EMI抑制電路310、整流電路320以及能量轉換電路330的具體結構只是示例，本發明中提到的LED驅動電路並不局限於這裡示出的EMI抑制電路310、整流電路320以及能量轉換電路330的具體結構。
根據本發明示例性實施例，由電阻和電容串聯形成的泄放電
路除了可以連接在LED驅動電路的交流電輸入埠的兩端(如第3圖的位置1)外，還可以連接在整流電路320的交流電輸入兩端(如第3圖的位置2)或者整流電路320後的直流電輸出兩端(如第3圖的位置3)。
另外，本領域技術人員應該理解，第3圖中示出的電磁干擾(EMI)抑制電路310可以位於整流電路320之後，以對整流電路320輸出的直流電進行電磁干擾抑制，並將經過電磁干擾抑制的直流電輸入所述能量轉換電路330進行能量轉換。在這種情況下，所述泄放電路可連接在能量轉換電路330前面的電磁干擾抑制電路310的輸出端。
當然，在為了節省成本而不在LED驅動電路中包括EMI抑制電路的情況下，泄放電路可連接於整流電路的交流電輸入兩端(也即不包括EMI抑制電路的LED驅動電路的交流電輸入的兩端)或者整流電路的直流電輸出兩端。泄放電路用於向與LED串聯連接在電路中的開關提供額外的負載電流，從而使流過開關的總的負載電流(其中，總的負載電流等於泄放電路的電流和現有技術中的LED驅動電路的輸入電流之和)大於開關中的可控矽的點火電流和維持電流，從而保證開關的正常導通，從而解決了與諸如聲光控感應開關及觸摸延時開關配合LED燈工作時的相容性問題。
儘管已描述了本發明的特定實例，然而本領域技術人員應該明白，存在與所描述實例等同的其它實例。因此，本領域技術人員應該明白，本發明不局限於所示出的特定實例，而是僅由申請專利範圍的範疇來限定。
210‧‧‧電磁干擾(EMI)抑制電路
220‧‧‧整流電路
230‧‧‧能量轉換電路
1,2‧‧‧供電輸入端
Claims (3)
- 一種LED驅動電路，包括整流電路和能量轉換電路，其中，整流電路用於對輸入交流電進行整流以向能量轉換電路輸出脈動直流電，能量轉換電路對從整流電路輸入的直流電進行能量轉換從而向LED顆粒提供需要的電流和電壓；其中，所述LED驅動電路還包括由電阻和電容串聯形成的泄放電路以向與包括所述LED驅動電路的LED燈具串聯連接的開關提供額外的負載電流，從而保證該開關的正常導通；其中，所述泄放電路連接在所述LED驅動電路的交流電輸入兩端。
- 一種LED驅動電路，包括電磁干擾抑制電路、整流電路和能量轉換電路，其中，所述整流電路對經過所述電磁干擾抑制電路進行電磁干擾抑制的輸入交流電進行整流以向能量轉換電路輸出脈動直流電，能量轉換電路對從整流電路輸入的所述脈動直流電進行能量轉換從而向LED顆粒提供需要的電流和電壓；其中，所述LED驅動電路還包括由電阻和電容串聯形成的泄放電路以向與包括所述LED驅動電路的LED燈具串聯連接的開關提供額外的負載電流，從而保證該開關的正常導通；其中，所述泄放電路連接在所述電磁干擾抑制電路之後的整流電路的交流電輸入兩端。
- 一種LED驅動電路，包括整流電路、電磁干擾抑制電路和能量轉換電路，其中，所述電磁干擾抑制電路用於對整流電路輸出的直流電進行電磁干擾抑制，並將經過電磁干擾抑制的直流電輸入所述能量轉換電路進行能量轉換從而向LED顆粒提供需要的電流和電壓；其中，所述LED驅動電路還包括由電阻和電容串聯形成的泄放電路以向與包括所述LED驅動電路的LED燈具串聯連接的開關提供額外的負載電流，從而保證該開關的正常導通；其中，所述泄放電路連接在所述電磁干擾抑制電路的輸出兩端。
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