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CN101730344B - 发光组件的驱动电路 - Google Patents

发光组件的驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光组件的驱动电路，具有：串联连接部，由发光组件与直接连接在发光组件的电流限制用电感器串联而成；再生用二极管，并联连接于串联连接部，且再生蓄积在电流限制用电感器的能量；晶体管，控制流通在发光组件与电流限制用电感器的电流；及控制部，控制晶体管的动作；且控制部对应施加于发光组件的电源的电压值来控制开关组件。

Description

发光组件的驱动电路
技术领域
本发明涉及发光组件的驱动电路。
背景技术
伴随发光二极管等发光组件的开发，巳研创出用以驱动串联连接多个发光组件而使其发光的光源的驱动电路。
如图8所示，习知的发光组件的驱动电路100构成为包括有：整流电桥(rectifierbridge)10、控制部12、电流限制用电感器14、晶体管16及再生用二极管18。
电流限制用电感器14串联连接在成为驱动对象的多个发光组件的串联连接体102。当发光组件为发光二极管(LED)时，各个发光二极管以彼此使顺方向相同的方式串联连接。再生用二极管18与电流限制用电感器14及发光组件的串联连接体102并联连接。再者，晶体管16与电流限制用电感器14及发光组件的串联连接体102串联连接，以便控制流通在LED连接部102中所含的发光组件及电感器的电流。
于发光组件的串联连接体102与电流限制用电感器14施加有来自整流电桥10的电源电压。当控制部12使晶体管16的栅极电压成为高电平时，晶体管16就成为导通(ON)状态。此时，如图9所示，晶体管16的漏极-源极间的电压Vds会下降，且由于电流限制用电感器14的电流限制作用，流通在发光组件的串联连接体102与电流限制用电感器14的电流ID会缓慢地增加。控制部12在电流ID超过各发光组件的额定值之前，将晶体管16的栅极电压切换成低电平。晶体管16因而成为关断(OFF)状态，且晶体管16的漏极-源极间电压Vds成为电源电压Vdc，电流ID下降。再者，在关断状态时蓄积在电流限制用电感器14的能量藉再生电流Ioff经由再生用二极管18再生至电源。如此，通过控制部12控制晶体管16的开关(switching)，利用电流限制用电感器14的作用即能将各发光组件维持在额定值以下，并使其发光。
然而，在习知的驱动电路100中，从整流电桥10供给经全波整流的电源电压。此时，如图10A所示，会有晶体管16的开关在电源电压为低领域A时出现异常振荡之虞。
因此，如图11所示，可采取将用以平滑化电源电压的电容器C连接到整流电桥10的输出侧，以如图10B所示地使电源电压平滑化的对策。不过，由于电容器C的设置又会产生驱动电路100的功率因数下降的新问题。
再者，于习知的驱动电路100中，在控制部12使晶体管16从关断状态变成导通状态时，施加在发光组件的串联连接体102、电流限制用电感器14及晶体管16的电压会急遽地变化。因此，如图12所示，在电流ID的上升部分会有出现尖波(spike)状噪声的情况。
更且，在习知的驱动电路100中，从整流电桥10经由限流电阻器Rstart对控制部12供给电源。在如此的驱动电路100的构成中，即使发光组件的串联连接数增加、电源电压Vdc变高，供给至控制部12的电源电压也维持在较低的状态，而使在限流电阻器Rstart所消耗的电力变大，整体电路的效率下降。
例如，在通过整流电桥10整流100V商用AC电源而供给120V左右的电源电压Vdc时，在发光组件的连接数增加而为了要驱动从数10W至数100W的发光组件时，在控制部12必须具有100mA左右的电流容量以驱动晶体管16。在此种状态下，于限流电阻器Rstart会消耗10W左右的电力，整体驱动电路100的电力效率会变差。
发明内容
本发明的发光组件的驱动电路的一态样为具有：串联连接部，由发光组件与直接连接于所述发光组件的电流限制用电感器串联而成；再生部，并联连接于所述串联连接部，并再生蓄积在所述电流限制用电感器的能量；开关组件，控制流通在所述发光组件及所述电流限制用电感器的电流；控制部，控制所述开关组件的动作；分压电路，包含串联连接的第一电阻器和第二电阻器，以对整流电桥输出的经整流后的电压进行分压；以及比较器，比较所述分压电压与基准电压；并且所述控制部接收来自所述比较器的输出信号，因应施加在所述发光组件的电源电压的时间性的变化来控制所述开关组件；透过使所述基准电压变化而调整所述发光组件的发光。
本发明的发光组件的驱动电路的一态样中，所述控制部在所述电压值成为既定的临限值以下时，使所述开关组件的开关停止。
附图说明
图1为显示第1实施形态的发光组件的驱动电路的构成图。
图2为显示第1实施形态的发光组件的驱动电路的动作的时序图。
图3为显示第2实施形态的发光组件的驱动电路的构成图。
图4为显示第2实施形态的控制部的构成例图。
图5为显示第2实施形态的发光组件的驱动电路的动作图。
图6为显示第3实施形态的发光组件的驱动电路的构成图。
图7为显示第4实施形态的发光组件的驱动电路的构成图。
图8为显示现有技术的发光组件的驱动电路的构成图。
图9为显示现有技术的发光组件的驱动电路的动作图。
图10A为显示电源电压的时间性变化的图。
图10B为显示电源电压的时间性变化的图。
图11为显示抑制异常振荡的习知发光组件的驱动电路的构成图。
图12为显示现有技术的发光组件的驱动电路的动作图。
主要组件符号说明
10、20 整流电桥 12、22 控制部
14、24 电流限制用电感器
16、26、Q0、Q1、Q2 晶体管
18、28 再生用二极管 30 振荡防止电路
40 时序用电感器 42 时序检测电路
50 时钟产生器 52、COMP 比较器
54 触发器 56 NOT组件
60、66 电源用电感器 62、68 整流用二极管
64、70 平滑用电容器
100、200、204、206、208 驱动电路
102、202 发光组件的串联连接体
C1、C2 电容器 D 二极管
ID 电流 Ioff 再生电流
R、R1、R2、R3 电阻器 Rstart 限制电阻
具体实施方式
(第1实施形态)
如图1所示，第1实施形态的驱动电路200构成为包括：整流电桥20、控制部22、电流限制用电感器24、晶体管26、再生用二极管28及振荡防止电路30。
整流电桥20为将整流用二极管连接成桥状的电路，将被输入的交流电源电压Vac予以全波整流并作为直流电源电压Vdc输出。在整流电桥20也可设置用以将经全波整流的电源电压予以平滑化的平滑化电路。
成为驱动电路200的驱动对象的发光组件可设为发光二极管(LED)、雷射二极管(LD)等组件。也可将串联连接有多个发光组件的串联连接体202当作驱动对象。于为发光二极管的情形中，在构成发光组件的串联连接体202时，各个发光二极管以使彼此的顺方向相同的方式串联连接。更且，也可并联连接串联连接体202。
电流限制用电感器24串联连接于成为驱动对象的多个发光组件的串联连接体202。再生用二极管28并联连接于电流限制用电感器24与发光组件的串联连接体202。
晶体管26为由控制部22控制导通状态及关断状态的开关组件。晶体管26为串联连接于电流限制用电感器24与发光组件的串联连接体202。电源电压Vdc为从整流电桥20经由晶体管26的漏极-源极间施加于发光组件的串联连接体202与电流限制用电感器24。于晶体管26的栅极连接有控制部22。控制部22以既定的时序控制晶体管26的导通/关断，由此断续地供给电力至发光组件，以使其发光。
晶体管26被控制成导通状态时，电流经由漏极-源极间流通于电流限制用电感器24与串联连接体202。此时，由于电流限制用电感器24的作用，流通于发光组件的电流被限制成缓缓地增加。又于晶体管26被控制成关断状态时，漏极-源极间成为切断状态，蓄积在电流限制用电感器24的电磁性能量经由再生用二极管28再生至电源。
此时，在控制部22控制晶体管26的开关周期或脉冲宽度，以便通过电流限制用电感器24的作用将各发光组件的动作限定在额定值以下。由此，可使发光组件适当地发光。
于本实施形态的驱动电路200设有振荡防止电路30。振荡防止电路30为恒常地检测整流后的电源电压Vdc，并对应电源电压Vdc而控制由控制部22所执行的晶体管26的开关。即，于电源电压Vdc低时，停止晶体管26的开关。
如图1所示，振荡防止电路30可通过电阻器R1，R2，R3、电容器C1，C2及比较器COMP来构成。电阻器R1，R2为串联连接，且并联连接于整流电桥20的输出端间。电阻器R1及R2的连接点与比较器COMP的反转输入端子(一)连接。电阻器R1及R2的连接点经由电容器C1接地。比较器COMP的输出端经由电阻器R3及电容器C2的串联连接而接地。再者，于比较器COMP的非反转输入端子(+)施加有基准电压Vref。
整流电桥20的输出通过电阻器R1，R2分压。当整流电桥20输出的电源电压Vdc下降时，电阻器R2的电压会下降。如图2所示，当输入于比较器COMP的反转输入端子(一)的电压比基准电压Vref小时，比较器COMP输出端的电压成为低电平。控制部22接受此比较器COMP的输出而使晶体管26的开关停止。
另一方面，当电源电压Vdc增加时，电阻器R2的电压也增加。如图2所示，当输入于比较器COMP的反转输入端子(一)的电压为基准电压Vref以上时，比较器COMP输出端的电压成为高电平。控制部22接受此比较器COMP的输出而使晶体管26的开关重开。
如此，通过在电源电压Vdc低的领域使晶体管26的开关停止，可抑制异常振荡。再者，不需要设置使电源电压Vdc平滑化用的大容量电容器，可防止整体驱动电路200的功率因数的下降。
此外，通过意图性地使基准电压Vref变化，而以同步于商用频率的频率，使LED发光的时间或电流产生变化，因此，其结果光量会产生变化。利用此情形，可将其利用在LED的调光。
(第2实施形态)
如图3所示，第2实施形态的驱动电路204构成为包括：整流电桥20、控制部22、电流限制用电感器24、晶体管26、再生用二极管28、时序用电感器40及时序检测电路42。
对于与第1实施形态的驱动电路200相同的构成要素赋予相同符号，并省略说明。
在本实施形态的驱动电路204中，时序用电感器40与电流限制用电感器24电磁性地耦合。时序用电感器40的一端经由时序检测电路42连接于控制部22，另一端接地。
时序检测电路42为用以检测来自时序用电感器40的信号的电路。在此次的电路例中，由时序检测电路42担负起传送下降电压的任务。以具体例而言，构成为包括晶体管Q0、电阻器R及二极管D。透过时序检测电路42检测从时序用电感器40输出的振动电压的极小点。控制部22以时序检测电路42的输出信号作为触发信号(trigger)而输出将晶体管26从关断状态切换成导通状态的控制信号(栅极电压)。
如图4所示，控制部22例如可构成为包括时钟产生器50、比较器52、触发器(flip-flop)54、NOT、(反)组件56及晶体管Q1，Q2。
时钟产生器50为当从时序检测电路42输入触发信号时，输出脉冲信号。从时钟产生器50所输出的脉冲信号被输入到触发器54的设定端子。触发器54于输入脉冲信号时即被设定，使触发器的反转输出成为低电平。由此晶体管Q1成为导通状态，晶体管Q2成为关断状态，而使从控制部22的输出端子OUT输出到晶体管26栅极的栅极电压成为高电平。由此，晶体管26成为导通状态。
此时，如图5所示，晶体管26的漏极-源极间电压Vds下降，流通于发光组件的串联连接体202与电流限制用电感器24的电流ID因电流限制用电感器24的电流限制作用而缓缓地增加。由此，发光组件会发光。
再者，当晶体管26成为导通状态时，伴随电流ID的增加，电流检测电阻器Rsw的端子电压Vsw也缓缓地增加。端子电压Vsw在比较器52中与基准电压Vref进行比较，当端子电压Vsw变成在基准电压Vref以上时，触发器54的重设端子成为高电平。由此，触发器54被重设，且其反转输出成为高电平。由此，晶体管Q1成为关断状态，而晶体管Q2成为导通状态，从控制部22的输出端子OUT输出到晶体管26栅极的栅极电压成为低电平，晶体管26即成关断状态。
如此一来，控制部22在电流ID超过各发光组件的额定值之前，将晶体管26的栅极电压切换成低电平。如此，通过控制部22控制晶体管26的开关，由此，即可藉电流限制用电感器24的作用维持各发光组件的电流在额定值以下，并使其发光。
再者，如图5所示，通过利用时序用电感器40及时序检测电路42可检测晶体管26从导通状态变成关断状态时的电源电压Vds的减幅振荡(ringing)极小值，并可将其作为触发信号使晶体管26再度成为导通状态。通过在减幅振荡成为极小值的时序将晶体管26设成导通状态，可抑制电流ID上升时尖波状噪声的重叠。
(第3实施形态)
第3实施形态的驱动电路206如图6所示，构成为包括整流电桥20、控制部22、电流限制用电感器24、晶体管26、再生用二极管28、电源用电感器60、整流用二极管62及平滑用电容器64。
对与第1实施形态的驱动电路200相同的构成要素赋予相同符号，并省略说明。
在本实施形态的驱动电路206中，于再生时经由电源用电感器60将电源电力供给至控制部22。电源用电感器60与电流限制用电感器24电磁性地耦合。电源用电感器60的一端与整流用二极管62的阳极连接，另一端则接地。整流用二极管62的阴极与控制部22的电源端子连接。在此，为了使供给至控制部22的电源稳定化，也可使整流用二极管62的阴极经由平滑用电容器64接地。
通过作成所述构成，可于晶体管26呈导通状态使发光组件发光时，将电磁性能量蓄积在电流限制用电感器24，并于晶体管26处于关断状态时，将该电磁性能量作为控制部22的电源从电流限制用电感器24经由电源用电感器60进行供给。
由此，可抑制电阻Rstart所造成的消耗电力，并可使整个驱动电路206的电力效率提升。
(第4实施形态)
在第3实施形态中，通过设置电源用电感器60、整流用二极管62及平滑用电容器64来将再生时的电力用作为控制部22的电源电力。在第4实施形态的驱动电路208中，复设置电源用电感器66、整流用二极管68以及平滑用电容器70来用作为供给至控制部22以外的电路的电源。
在驱动电路208中，电源用电感器66与电流限制用电感器24电磁性耦合。电源用电感器66的一端与整流用二极管68的阳极连接，另一端接地。整流用二极管68的阴极设作供给至外部电路的电源供给端子。在此为了使供给至外部电路的电源稳定化，也可将整流用二极管68的阴极经由平滑用电容器70接地。
通过作成所述构成，可于将晶体管26设为导通状态而使发光组件发光时，将电磁性能量蓄积在电流限制用电感器24，并于晶体管26处于关断状态时，将该电磁性能量从电流限制用电感器24经由电源用电感器66供给至外部电路。
由此，可将蓄积在驱动电路208的电流限制用电感器24的电磁性能量利用在外部电路，并可使整个驱动电路206的电力效率提升。

Claims (2)

1.一种发光组件的驱动电路，其特征在于，具备：
串联连接部，由发光组件与直接连接于所述发光组件的电流限制用电感器串联而成；
再生部，并联连接于所述串联连接部，且再生蓄积在所述电流限制用电感器的能量；
开关组件，控制流通在所述发光组件及所述电流限制用电感器的电流；
控制部，控制所述开关组件的动作；
分压电路，包含串联连接的第一电阻器和第二电阻器，以对整流电桥输出的经整流后的电压进行分压；以及
比较器，比较所述分压电压与基准电压；并且
所述控制部接收来自所述比较器的输出信号，因应施加在所述发光组件的电源电压的时间性的变化来控制所述开关组件；
通过使所述基准电压变化而调整所述发光组件的发光。
2.根据权利要求1所述的发光组件的驱动电路，其特征在于，所述控制部在施加在所述发光组件的电源电压值成为既定的临限值以下时，使所述开关组件的开关停止。
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