TWI437917B - 發光二極體控制電路 - Google Patents

Description

發光二極體控制電路

本發明涉及一種發光二極體控制電路。

目前，愈來愈多的發光二極體應用在照明設備上。然，一般的發光二極體燈管的產品設計上大多為單一亮度，並沒有辦法依據使用者的需求調整不同的亮度。

鑒於以上內容，有必要提供一種可調整亮度的發光二極體控制電路。

一種發光二極體控制電路，用於調整一發光二極體燈管的亮度，該發光二極體燈管包括N組依次串接的發光二極體，該發光二極體控制電路包括一開關、一控制訊號產生電路、一電壓轉換單元以及N個開關電路，該開關的第一端與一直流電源相連，第二端與該控制訊號產生電路的輸入端相連，該N個開關電路的第一端均與該直流電源相連，第二端與該控制訊號產生電路的N個輸出端中的一個對應相連，該N個開關電路的第三端均接地，第一開關電路至第(N-1)開關電路的第四端對應與N組發光二極體中兩串接的發光二極體組之間的節點相連，第N開關電路的第四端與第N組發光二極體未與第(N-1)組發光二極體相連的一端相連，該電壓轉換單元與該開關的第二端相連，用於將該直流電源的電 壓轉換為該控制訊號產生電路的工作電壓，該控制訊號產生電路根據該開關的動作於其輸出端輸出不同的控制訊號，以對應控制N個開關電路導通或斷開，使得該直流電源供電給對應的發光二極體組，其中N為大於1的整數。

一種發光二極體控制電路，用於調整一發光二極體燈管的亮度，該發光二極體燈管包括N組依次串接的發光二極體，該發光二極體控制電路包括一開關、一交流-直流轉換器、一控制訊號產生電路、一電壓轉換單元以及N個開關電路，該開關的第一端與一交流電源相連，第二端與該交流-直流轉換器的輸入端相連，該交流-直流轉換器用於將交流電源轉換為直流電源，該交流-直流轉換器的輸出端與該控制訊號產生電路的輸入端相連，該N個開關電路的第一端均與該直流電源相連，第二端與該控制訊號產生電路的N個輸出端中的一個對應相連，該N個開關電路的第三端均接地，第一開關電路至第(N-1)開關電路的第四端對應與N組發光二極體中兩串接的發光二極體組之間的節點相連，第N開關電路的第四端與第N組發光二極體未與第(N-1)組發光二極體相連的一端相連，該電壓轉換單元與該開關的第二端相連，用於將該直流電源的電壓轉換為該控制訊號產生電路的工作電壓，該控制訊號產生電路根據該開關的動作於其輸出端輸出不同的控制訊號，以對應控制N個開關電路導通或斷開，使得該直流電源供電給對應的發光二極體組，其中N為大於1的整數。

上述發光二極體控制電路使得當開關每合上一次時將四個開關電路對應導通或斷開，從而改變了得電的發光二極體的個數，即使得發光二極體燈管的亮度得以調節。

20‧‧‧交流電

SW1‧‧‧開關

10‧‧‧轉換器

11‧‧‧低壓差線性穩壓器

12‧‧‧控制訊號產生電路

13a、13b、13c、13d‧‧‧開關電路

15‧‧‧電流偵測電路

V0、Vcc‧‧‧直流電

30、32、35、36、L1-L8‧‧‧發光二極體

R1-R8‧‧‧電阻

C1‧‧‧電容

J1、J2‧‧‧JK觸發器

T1-T5‧‧‧場效應電晶體

U1a、U1b‧‧‧反閘

U2a-U2d‧‧‧及閘

J、K‧‧‧輸入端

CLK‧‧‧觸發端

Q、、S1-S4‧‧‧輸出端

圖1為本發明發光二極體控制電路的較佳實施方式的方框圖。

圖2為圖1中發明發光二極體控制電路的較佳實施方式的電路圖。

請一並參閱圖1及圖2，本發明發光二極體控制電路可用於調節一發光二極體燈管的亮度，其較佳實施方式包括一開關SW1、一交流(Alternating Current，AC)-直流(Direct current，DC)轉換器(A/D轉換器)10、一低壓差線性穩壓器(low dropout regulator，LDO)11、一控制訊號產生電路12、第一至第四開關電路13a-13d以及一電流偵測電路15。本實施方式中，該LED燈管包括八個串聯連接的發光二極體L1-L8，其中發光二極體L1及L2為第一組發光二極體30，發光二極體L3及L4為第二組發光二極體32，發光二極體L5及L6為第三組發光二極體35，發光二極體L7及L8為第四組發光二極體36，且發光二極體L1的陽極透過一電阻R8與電流偵測電路15的第一端相連，發光二極體L1的陰極與發光二極體L2的陽極相連，發光二極體L2的陰極與第一開關電路13a以及發光二極體L3的陽極相連，發光二極體L3的陰極與發光二極體L4的陽極相連，發光二極體L4的陰極與第二開關電路13b以及發光二極體L5的陽極相連，發光二極體L5的陰極與發光二極體L6的陽極相連，發光二極體L6的陰極與第三開關電路13c以及發光二極體L7的陽極相連，發光二極體L7的陰極與發光二極體L8的陽極相連，發光二極體L8的陰極與第四開關電路13d相連。其它實施方式中，該LED燈管亦可包括其他數量及組數的發光二極體以及其他數量的開關電路，其組數與開關電路的數量以及控制訊號產生電路12的輸出端的數量相同。

該開關SW1連接於一交流電20與A/D轉換器10之間，該A/D轉換器10用於將交流電20轉換為直流電V0。該控制訊號產生電路12的輸入端連接於A/D轉換器10，該控制訊號產生電路12根據A/D轉換器10的輸出產生控制訊號。

該LDO 11與該A/D轉換器10相連，用於將A/D轉換器10所輸出的直流電V0轉換為具有另一電壓的直流電Vcc，以為控制訊號產生電路12提供工作電壓。其他實施方式中，該LDO 10亦可用其他電壓轉換單元替代。

該控制訊號產生電路12的輸出端對應與第一至第四開關電路13a、13b、13c以及13d的控制端相連，其中第一開關電路13a的第一端與第一組發光二極體30和第二組發光二極體32之間的節點(即發光二極體L2及L3之間的節點)相連，第二端接收直流電V0，第三端接地；第二開關電路13b的第一端與第二組發光二極體32和第三組發光二極體35之間的節點(即發光二極體L4及L5之間的節點)相連，第二端接收直流電V0，第三端接地；第三開關電路13c的第一端與第三組發光二極體35和第四組發光二極體36之間的節點(即發光二極體L6及L7之間的節點)相連，該第三開關電路13c的第二端接收直流電V0，第三端接地；第四開關電路13d的第一端與發光二極體L8的陰極相連，第二端接收直流電V0，第三端接地。該第一至第四開關電路13a、13b、13c以及13d根據控制訊號產生電路12所輸出的控制訊號對應導通或斷開，從而控制是否給對應的發光二極體提供直流電V0。比如當第一開關電路13a導通、第二開關電路13b、第三開關電路13c及第四開關電路13d均斷開時，僅有第一組發光二極體30(即發光二極體L1及L2)工作，其 他發光二極體L3-L8均不工作；當第二開關電路13b導通、第一開關電路13a、第三開關電路13c及第四開關電路13d均斷開時，則第一組發光二極體30(即發光二極體L1及L2)以及第二組發光二極體32(即發光二極體L3及L4)均工作，發光二極體L5-L8則不工作；當第三開關電路13c導通、第一開關電路13a、第二開關電路13b及第四開關電路13d均斷開時，第一組發光二極體30(即發光二極體L1及L2)、第二組發光二極體32(即發光二極體L3及L4)及第三組發光二極體35(即發光二極體L5及L6)工作，第四組發光二極體36(即發光二極體L7及L8)則不工作；當第四開關電路13d導通、第一開關電路13a、第二開關電路13b及第三開關電路13c均斷開時，第一組至第四組發光二極體30、32、35及36(即發光二極體L1-L8)全部工作，此時，該發光二極體燈管的亮度最大。

該電流偵測電路15的第二端連接於該A/D轉換器10，用於偵測流經複數發光二極體的電流值，並根據偵測到的電流值對應進行調整，以使得複數發光二極體的電流值與預設值相同。

該控制訊號產生電路12包括一場效應電晶體T1、兩JK觸發器J1、J2、兩反閘U1a、U1b以及四個及閘U2a-U2d。

該JK觸發器J1的輸入端J及K均接收該電壓Vcc，觸發端CLK與該場效應電晶體T1的汲極相連，輸出端空置，接地端接地，電源端接收電壓Vcc。該場效應電晶體T1的汲極還透過一電阻R1接收電壓Vcc，源極接地，閘極透過一電阻R2接地，還透過另一電阻R3與該A/D轉換器10相連。

該JK觸發器J2的輸入端J及K均接收該電壓Vcc，觸發端CLK與該JK 觸發器J1的另一輸出端Q相連，該JK觸發器J2的輸出端空置， 接地端接地，電源端接收電壓Vcc。

該反閘U1a的輸入端與該JK觸發器J2的觸發端CLK相連，輸出端與該及閘U2a的第一輸入端相連。該反閘U1b的輸入端與JK觸發器J2的輸出端Q相連，輸出端與及閘U2a的第二輸入端相連。該及閘U2b的第一輸入端與該反閘U1a的輸入端相連，第二輸入端與反閘U1a的輸出端相連。該及閘U2c的第一輸入端與該反閘U1b的輸出端相連，第二輸入端與該JK觸發器J2的輸出端Q相連。該及閘U2d的第一輸入端與該反閘U1a的輸入端相連，第二輸入端與該JK觸發器J2的輸出端Q相連。該及閘U2a-U2d的輸出端分別作為該控制訊號產生電路12的四個輸出端S1-S4與該四個開關電路13a-13d相連。

該第一開關電路13a包括一場效應電晶體T2，該場效應電晶體T2的閘極與該控制訊號產生電路12的輸出端S1相連，汲極透過一電阻R4接收直流電V0，還直接連接於該發光二極體LED2和LED3之間的節點，源極接地。

該第二開關電路13b包括一場效應電晶體T3，該場效應電晶體T3的閘極與該控制訊號產生電路12的輸出端S2相連，汲極透過一電阻R5接收直流電V0，還直接連接於該發光二極體LED4和LED5之間的節點，源極接地。

該第三開關電路13c包括一場效應電晶體T4，該場效應電晶體T4的閘極與該控制訊號產生電路12的輸出端S3相連，汲極透過一電阻R6接收直流電V0，還直接連接於該發光二極體LED6和LED7之間 的節點，源極接地。

該第四開關電路13d包括一場效應電晶體T5，該場效應電晶體T5的閘極與該控制訊號產生電路12的輸出端S4相連，汲極透過一電阻R7接收直流電V0，還直接連接於該發光二極體LED8的陰極，源極接地。

下面將對本發明發光二極體控制電路的工作原理進行說明：當該開關SW1第一次合上時，交流電20經由開關SW1被AC-DC轉換器10被轉換為直流電V0，該直流電V0被輸出至電流偵測電路15以及場效應電晶體T1的閘極，還透過該LDO 11被轉換為具有另一電壓的直流電Vcc，並同時對電容C1進行充電。此時，該控制訊號產生電路12得電開始工作。該場效應電晶體T1導通，使得該JK觸發器J1的觸發端CLK接收低電平觸發訊號。當然，若直接以一直流電而非交流電20對該發光二極體燈管供電時，則不再需要該A/D轉換器10，該開關SW1直接與該直流電相連即可。

當該開關SW1斷開時，電容C1則繼續為控制訊號產生電路12提供工作電壓。同時，由於電容C1的電壓不足以使得該場效應電晶體T1持續導通，從而使得該JK觸發器J1的觸發端CLK接收高電平觸發訊號。當該開關SW1再次合上時，該場效應電晶體T1再次導通，使得該JK觸發器J1的觸發端CLK接收低電平觸發訊號。該電容C1則在開關SW1斷開時繼續為控制訊號產生電路12提供工作電壓。

根據兩JK觸發器J1及J2的連接關係可知，該兩JK觸發器J1及J2組成一加法計數器，其兩輸出端Q(分別記為Q0及Q1)的輸出在每 次觸發端CLK接收到上升沿的觸發訊號時，其輸出即加1，具體如表1所示：

該兩個反閘U1a、U1b以及四個及閘U2a-U2d組成一二位-四位解碼器，其可將兩位元二進位編碼轉換為四位元二進位編碼。

該加法計數器的兩輸出端Q0及Q1輸出給該二位-四位解碼器，以得到四位元二進位編碼。比如，當加法計數器的輸出Q0及Q1輸出“00”時(即第一次將開關SW1合上時)，該二位-四位解碼器則輸出“1000”。此時，該場效應電晶體T2導通、場效應電晶體T3-T5斷開，以使得發光二極體L1及L2得電發光，其他發光二極體L3-L8則不得電。該JK觸發器J1的觸發端CLK、加法計數器的輸出端Q0及Q1、二位-四位解碼器的輸出端S1-S4以及場效應電晶體T2-T5的關係如表2所示： 表2

從表2可以看出，當開關SW1第一次合上時，該JK觸發器J1的觸發端CLK接收到低電平訊號，此時，該第一開關電路13a導通、第二至第四開關電路13b-13d均斷開，使得發光二極體L1及L2發光。當開關SW1斷開之後再次合上，即第二次合上時，該JK觸發器J1的觸發端CLK接收到上升沿的電平訊號，此時，該第二開關電路13b導通、第一、第三及第四開關電路13a、13c及13d均斷開，使得發光二極體L1-L4發光。當開關SW1斷開之後再次合上，即第三次合上時，該JK觸發器J1的觸發端CLK仍然接收到上升沿的電平訊號，此時，該第三開關電路13b導通、第一、第二及第四開關電路13a、13b及13d均斷開，使得發光二極體L1-L6發光。當開關SW1斷開之後再次合上，即第四次合上時，該JK觸發器J1的觸發端CLK仍然接收到上升沿的電平訊號，此時，該第四開關電路13d導通、第一至第三開關電路13a-13c均斷開，使得發光二極體L1-L8全部發光。

上述發光二極體控制電路透過兩JK觸發器組成加法計數器，使得當開關SW1每合上一次即使的其輸出加1，從而使得二位-四位解碼器的輸出對應改變，以將四個開關電路對應導通或斷開，從而改變了得電的發光二極體的個數，即使得發光二極體燈管的亮度得以調節。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

20‧‧‧交流電

SW1‧‧‧開關

10‧‧‧轉換器

11‧‧‧低壓差線性穩壓器

12‧‧‧控制訊號產生電路

13a、13b、13c、13d‧‧‧開關電路

15‧‧‧電流偵測電路

V0、Vcc‧‧‧直流電

30、32、35、36‧‧‧發光二極體

Claims (10)

1. 一種發光二極體控制電路，用於調整一發光二極體燈管的亮度，該發光二極體燈管包括N組依次串接的發光二極體，該發光二極體控制電路包括一開關、一控制訊號產生電路、一電壓轉換單元以及N個開關電路，該開關的第一端與一直流電源相連，第二端與該控制訊號產生電路的輸入端相連，該N個開關電路的第一端均與該直流電源相連，第二端與該控制訊號產生電路的N個輸出端中的一個對應相連，該N個開關電路的第三端均接地，第一開關電路至第(N-1)開關電路的第四端對應與N組發光二極體中兩串接的發光二極體組之間的節點相連，第N開關電路的第四端與第N組發光二極體未與第(N-1)組發光二極體相連的一端相連，該電壓轉換單元與該開關的第二端相連，用於將該直流電源的電壓轉換為該控制訊號產生電路的工作電壓，該控制訊號產生電路根據該開關的動作於其輸出端輸出不同的控制訊號，以對應控制N個開關電路導通或斷開，使得該直流電源供電給對應的發光二極體組，其中N為大於1的整數，該控制訊號產生電路包括一第一場效應電晶體、一加法計數器及一二位-N位解碼器，該第一場效應電晶體的閘極透過一第一電阻接地，還透過一第二電阻與該開關的第二端相連，源極接地，汲極用於透過一第三電阻接收該工作電壓，還直接與該加法計數器的輸入端相連，以為該加法計數器提供觸發訊號，該加法計數器的兩輸出端分別與二位-N位解碼器的兩輸入端相連，該二位-N位解碼器的N個輸出端作為該控制訊號產生電路的N個輸出端對應與該N個開關電路相連，該加法計數器的輸入端每接收一上升沿的觸發訊號時，其兩輸出端所輸出的數值加一，該二位-N位解碼器用於將加法計數器所輸出的兩位數值轉換為四位數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體控制電路，還包括一電流偵測電路，該電流偵測電路的第一端連接於第一組發光二極體未與第二組發光二極體相連的一端，該電流偵測電路的第二端與該開關的第二端相連，該電流偵測電路用於偵測流經發光二極體的電流值，並根據偵測到的電流值對應進行調整，以使得流經發光二極體的電流值與一預設值相同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體控制電路，其中該加法計數器包括一第一觸發器及一第二觸發器，該第一觸發器的兩輸入端均接收該工作電壓，觸發端與該第一場效應電晶體的汲極相連，輸出端與該第二觸發器的第一輸入端相連，還作為該加法計數器的第一輸出端與該二位-N位解碼器相連，該第二觸發器的兩輸入端均接收該工作電壓，輸出端作為該加法計數器的第二輸出端與該二位-N位解碼器相連。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體控制電路，其中該N個開關電路包括四個開關電路，該二位-N位解碼器為一二位-四位解碼器，其包括第一至第二反閘及第一至第四及閘，該第一反閘的輸入端與該加法計數器的第一輸出端相連，該第一反閘的輸出端與該第一及閘的第一輸入端相連，第二反閘的輸入端與該加法計數器的第二輸出端相連，該第二反閘的輸出端與該第一及閘的第二輸入端相連，該第二及閘的第一輸入端與該加法計數器的第一輸出端相連，該第二及閘的第二輸入端與該第一反閘的輸出端相連，該第三及閘的第一輸入端與第二反閘的輸出端相連，該第三及閘的第二輸入端與該加法計數器的第二輸出端相連，該第四及閘的第一輸入端與該加法計數器的第一輸出端相連，該第四及閘的第二輸入端與該加法計數器的第二輸出端相連，該第一至第四及閘的輸出端作為該二位-四位解碼器的四個輸出端對應與四個開關電路相連。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體控制電路，其中每一開關電路包括一第二場效應電晶體，該第二場效應電晶體的閘極對應與該二位-N為 解碼器的一輸出端相連，源極接地，汲極透過一第五電阻接收該工作電壓，其中第一至第(N-1)開關電路中的第二場效應電晶體的汲極還直接與相鄰兩組發光二極體之間的節點相連，第N開關電路中的第二場效應電晶體的汲極則連接於第N組發光二極體未與第(N-1)組發光二極體未相連的一端。
6. 一種發光二極體控制電路，用於調整一發光二極體燈管的亮度，該發光二極體燈管包括N組依次串接的發光二極體，該發光二極體控制電路包括一開關、一交流-直流轉換器、一控制訊號產生電路、一電壓轉換單元以及N個開關電路，該開關的第一端與一交流電源相連，第二端與該交流-直流轉換器的輸入端相連，該交流-直流轉換器用於將交流電源轉換為直流電源，該交流-直流轉換器的輸出端與該控制訊號產生電路的輸入端相連，該N個開關電路的第一端均與該直流電源相連，第二端與該控制訊號產生電路的N個輸出端中的一個對應相連，該N個開關電路的第三端均接地，第一開關電路至第(N-1)開關電路的第四端對應與N組發光二極體中兩串接的發光二極體組之間的節點相連，第N開關電路的第四端與第N組發光二極體未與第(N-1)組發光二極體相連的一端相連，該電壓轉換單元與該開關的第二端相連，用於將該直流電源的電壓轉換為該控制訊號產生電路的工作電壓，該控制訊號產生電路根據該開關的動作於其輸出端輸出不同的控制訊號，以對應控制N個開關電路導通或斷開，使得該直流電源供電給對應的發光二極體組，其中N為大於1的整數，該控制訊號產生電路包括一第一場效應電晶體、一加法計數器及一二位-N位解碼器，該第一場效應電晶體的閘極透過一第一電阻接地，還透過一第二電阻與該開關的第二端相連，源極接地，汲極用於透過一第三電阻接收該工作電壓，還直接與該加法計數器的輸入端相連，以為該加法計數器提供觸發訊號，該加法計數器的兩輸出端分別與二位-N位解碼器的兩輸入 端相連，該二位-N位解碼器的N個輸出端作為該控制訊號產生電路的N個輸出端對應與該N個開關電路相連，該加法計數器的輸入端每接收一上升沿的觸發訊號時，其兩輸出端所輸出的數值加一，該二位-N位解碼器用於將加法計數器所輸出的兩位數值轉換為四位數值。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體控制電路，還包括一電流偵測電路，該電流偵測電路的第一端連接於第一組發光二極體未與第二組發光二極體相連的一端，該電流偵測電路的第二端與該開關的第二端相連，該電流偵測電路用於偵測流經發光二極體的電流值，並根據偵測到的電流值對應進行調整，以使得流經發光二極體的電流值與一預設值相同。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體控制電路，其中該加法計數器包括一第一觸發器及一第二觸發器，該第一觸發器的兩輸入端均接收該工作電壓，觸發端與該第一場效應電晶體的汲極相連，輸出端與該第二觸發器的第一輸入端相連，還作為該加法計數器的第一輸出端與該二位-N位解碼器相連，該第二觸發器的兩輸入端均接收該工作電壓，輸出端作為該加法計數器的第二輸出端與該二位-N位解碼器相連。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體控制電路，其中該N個開關電路包括四個開關電路，該二位-N位解碼器為一二位-四位解碼器，其包括第一至第二反閘及第一至第四及閘，該第一反閘的輸入端與該加法計數器的第一輸出端相連，該第一反閘的輸出端與該第一及閘的第一輸入端相連，第二反閘的輸入端與該加法計數器的第二輸出端相連，該第二反閘的輸出端與該第一及閘的第二輸入端相連，該第二及閘的第一輸入端與該加法計數器的第一輸出端相連，該第二及閘的第二輸入端與該第一反閘的輸出端相連，該第三及閘的第一輸入端與第二反閘的輸出端相連，該第三及閘的第二輸入端與該加法計數器的第二輸出端相連，該第四及閘的第一輸入端與該加法計數器的第一輸出端相連，該第四及閘的第二 輸入端與該加法計數器的第二輸出端相連，該第一至第四及閘的輸出端作為該二位-四位解碼器的四個輸出端對應與四個開關電路相連。
10. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體控制電路，其中每一開關電路包括一第二場效應電晶體，該第二場效應電晶體的閘極對應與該二位-N為解碼器的一輸出端相連，源極接地，汲極透過一第五電阻接收該工作電壓，其中第一至第(N-1)開關電路中的第二場效應電晶體的汲極還直接與相鄰兩組發光二極體之間的節點相連，第N開關電路中的第二場效應電晶體的汲極則連接於第N組發光二極體未與第(N-1)組發光二極體未相連的一端。