CN101610621A - 切换式发光二极管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种切换式发光二极管驱动电路，该电路包括脉宽调变产生器、两个或两个以上调光式定电流源和两个或两个以上发光二极管(LED)；主要由脉宽调变(PWM)产生器输出n组独立的周期性脉宽调变信号，每一组PWM信号的周期T及工作周期d均相同，但其脉冲部分在时间上依序接续，即d＝1/n，每一组PWM信号输出至调光式定电流源，以分别输出与所输入PWM信号相同时序的定电流驱动电力至LED阵列，使两个或两个以上LED阵列产生高频循序点灭，每LED阵列的点亮频率为1/T Hz，整体点灭频率为n/T Hz，因LED非连续点亮，因此可提高驱动电流以提高亮度，并借由肉眼的视觉暂留效应而产生连续性高亮度视觉效果。
Description
技术领域
本发明有关于发光二极管，特别有关于驱动两个或两个以上发光二极管的电路。
背景技术
近年来，发光二极管(LED)的制造及应用技术已有长足的进步，LED以其耐用性及省电性的优点，已逐渐取代传统光源，例如日光灯(FluorescentLamp)、白炽灯泡(Incandescent Lamp)、卤素灯泡(Halogen Bulb)、交通信号灯(Traffic Light)以及液晶面板(LCD Panel)的背光源等等不再例举。LED灯具近来大部分朝向组成LED阵列的方式发展，以提高其亮度。
LED为一种具有PN结的半导体组件，在正向电流(Forward Current)通过时，可发出光线；LED具有一个重要特性，即其发光强度(Luminous Intensity)与正向电流成正比关系，也就是正向电流愈大，则发光强度愈高；但较大的正向电流也会伴随产生较高的热量，热量过高极可能对LED造成永久性的损害或寿命的大幅缩短。因此LED制造厂商均会对其所制造的每一规格的LED定出适用于连续使用的平均正向电流Iavg(Average Forward Current)，以及另一个适用于瞬间使用的峰值正向电流Ipeak(Peak Pulse Forward Current)，后者必高于前者；当LED以高频点灭时，可施加较高的峰值正向电流以产生较高的瞬时发光强度(Instantaneous Luminous Intensity)；而当LED连续点亮时，则仅能施加较低的平均正向电流，其所产生的发光强度为连续并且一致的，但必低于上述以峰值正向电流所产生的瞬时发光强度。
公知的LED灯具均采用连续点亮的操作模式，因此仅能施加较低的平均正向电流，若需提高发光强度时，仅能以更换更高功率的LED来加以解决，但毫无疑问的，此举必会耗费相当的购置成本，且其散热问题也势必更难解决；另一方面，LED产品的发展并非一蹴而就，每一时期均有其发展上的限制，在市场上不可能有完全符合使用需求的产品，例如目前10W以上的单个LED在市场上已经不容易见到。因此若能将现有LED产品提高其发光强度又不致造成发热量增加及寿命缩短等问题，必有其需求存在。
发明内容
本鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种切换式发光二极管驱动电路，该发光二极管驱动电路可节省使用更高功率LED所需的购置成本，并可避免随之而生的散热问题。
为达上述目的，本发明提供一种切换式发光二极管驱动电路，该发光二极管具有平均正向电流及峰值正向电流，该发光二极管驱动电路包括：
脉宽调变产生器，输出n组独立的周期性脉宽调变信号，n为自然数，并且n≥2，且该周期及工作周期均相同，工作周期为n的倒数，且其脉冲部分在时间上依序接续；
两个或两个以上调光式定电流源，分别具有脉宽调变信号输入端，分别连接至该脉宽调变产生器，接收该脉宽调变信号；该调光式定电流源所输出的定电流受该脉宽调变信号的控制而同步断续，且所述定电流的输出大于所述平均正向电流，并小于或等于所述峰值正向电流；
两个或两个以上发光二极管，分别连接至所述调光式定电流源，并且受调光式定电流源所输出的断续定电流驱动而闪烁点灭。
由以上技术方案可以看出，本发明提供一种切换式发光二极管驱动电路，对两个或两个以上LED或LED阵列施加高频切换的不连续电流，并使其循序点灭，且该电流可高于平均正向电流，甚至可达到峰值正向电流的上限，借此以提高LED的发光强度，且不致增加LED的发热量，可节省使用更高功率LED所需的购置成本，并可避免随之而生的散热问题。
附图说明
图1为本发明切换式发光二极管驱动电路的电路方框图；
图2为本发明切换式发光二极管驱动电路的脉宽调变(PWM)信号时序图。
附图标记说明
脉宽调变产生器 1
调光式定电流源 2a～2f
LED阵列 3a～3f
具体实施方式
人眼具有视觉暂留的特性，对于高频闪烁的发光体会产生连续发光的错觉，例如一般荧光灯管(日光灯)若以变压器式安定器驱动，则必会产生交流式电频率两倍的闪烁频率(因在一个弦波周期中有两个零值交换点)，即60Hz市电将产生120Hz的闪烁频率，这种闪烁频率人眼仍可察觉，甚至对人眼有不利的影响，故有较高阶的灯具采用电子式安定器，将电源频率转换至约10～30kHz的高频范围，使闪烁频率升高至20～60kHz，此高频闪烁已超出人眼所能察觉的范围，而产生一种连续发光的视觉效果，换而言之，对LED而言，其闪烁点灭发光，但对人眼而言，则为连续发光。
请参阅图1，其为本发明切换式发光二极管驱动电路的电路方框图，主要由脉宽调变(PWM)产生器1、两个或两个以上调光式定电流源(Dimming ConstantCurrent Source)2a～2f及两个或两个以上LED阵列3a～3f组成，其中调光式定电流源2a～2f与LED阵列3a～3f为相同数量，并为一对一配置，图1中所示以六组配置为例，当然也可为除一以外的任何数量组，另一方面，该处说明以六个LED阵列3a～3f组成一个更大的阵列，举例而言，若每一个LED阵列3a～3f由10个LED所组成，则六个LED阵列3a～3f将组成一个具有60个LED的更大阵列，当然该单一的LED阵列3a～3f也可由单一的LED组成，而图1以六个LED组成一个LED阵列为例。另外所谓的调光式定电流源2a～2f，指一种具有PWM信号输入端的直流定电流源，该定电流源的定电流输出可受PWM信号的控制而产生同步中断，如聚积公司(Macroblock)所生产的MBI6650型号的直流转直流转换器(DC/DCConverter)集成电路，该直流转直流转换器集成电路第二脚的调光控制端(DIM，Dimming Control Terminal)即可作为PWM信号输入端。
该调光式定电流源2a～2f的PWM信号输入端分别连接至PWM产生器1的PWM信号输出端，且调光式定电流源2a～2f所输出的定电流受该PWM信号的控制而同步断续，且定电流的输出大于发光二极管的平均正向电流，并小于或等于发光二极管的峰值正向电流；该PWM产生器1可产生与调光式定电流源相同数量的PWM信号，PWM产生器1输出n组独立的周期性PWM信号，n为自然数，并且n≥2，并分别输出该PWM信号至调光式定电流源，该PWM信号的时序绘示在图2中；每一组PWM信号均为周期性信号，且其周期T及工作周期d均相同，也即每一个PWM信号的脉冲期间τ均相同。假设所驱动的LED阵列3a～3f数量为n，则工作周期d为n的倒数，即d＝1/n，且该LED阵列的脉冲部分在时间上依序接续，即LED阵列1接收的第一PWM信号的脉冲与LED阵列2接收的第二PWM信号的脉冲所紧密跟随，第一PWM信号的脉冲结束的同时，第二PWM信号的脉冲即发生，如图2所示，其余LED阵列3至LED阵列6均依次类推；假设脉冲期间τ＝1ms，且n＝6，则每一组PWM信号的周期T即等于6ms，工作周期d＝1/6≈16.67％。
每一组PWM信号输出至对应的调光式定电流源2a～2f，使该调光式定电流源2a～2f分别输出与所输入PWM信号相同时序的定电流驱动电力至每一个LED阵列3a～3f，使该LED阵列3a～3f产生与图2相同的高频循序点灭，也即每一个单一LED阵列3a～3f的点灭频率为1/THz，全部LED阵列3a～3f的整体点灭频率为n/THz，如上述所例示的数字并结合图2，若τ＝1ms，n＝6，T＝6ms，则每一个单一LED阵列3a～3f的点灭频率为166.7Hz，整体点灭频率为1kHz，若将每一个PWM信号的脉冲期间τ设为0.1ms，整体点灭频率即上升为10kHz；若τ＝0.05ms，则整体点灭频率将上升至20kHz；若τ＝0.0286ms，则整体点灭频率将上升至35kHz。
本发明将两个或两个以上LED阵列3a～3f以高频循环点灭，并施加高于LED额定平均正向电流的驱动电流，使其瞬时发光强度增加，再借由人眼的视觉暂留特性，使得上述的瞬时发光强度形成相当于连续发光强度的视觉效果，也即实现整体亮度提高的功效。
以上说明仅为本发明的较佳实施例的具体例示，并非用以局限本发明的专利范围，其他熟悉该项技艺的人所完成的等效变换，均应涵盖在权利要求书范围之内。
Claims (2)
1、一种切换式发光二极管驱动电路，其特征在于，该发光二极管具有平均正向电流及峰值正向电流，该发光二极管驱动电路包括：
脉宽调变产生器，输出n组独立的周期性脉宽调变信号，n为自然数，并且n≥2，且其周期及工作周期均相同，工作周期为n的倒数，且其脉冲部分在时间上依序接续；
两个或两个以上调光式定电流源，分别具有脉宽调变信号输入端，分别连接至该脉宽调变产生器，接收该脉宽调变信号；该调光式定电流源所输出的定电流受该脉宽调变信号的控制而同步断续，且所述定电流的输出大于所述平均正向电流，并小于或等于所述峰值正向电流；
两个或两个以上发光二极管，分别连接至所述调光式定电流源，并且受调光式定电流源所输出的断续定电流驱动而闪烁点灭。
2、如权利要求1所述的切换式发光二极管驱动电路，其特征在于，所述发光二极管组成发光二极管阵列。
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