TWI450631B - 具補償電容組之發光二極體驅動電路 - Google Patents

Description

具補償電容組之發光二極體驅動電路

本發明涉及一種被動式發光二極體驅動電路(passive LED driver)，尤指一種具有一補償電容組(compensation capacitor set)之發光二極體驅動電路。

發光二極體相對於傳統照明燈具，例如：白熾燈泡而言，具有較省電以及使用壽命較長之優點；因此，發光二極體被日益廣泛地使用為照明燈具等用途。一傳統之具濾波電路的發光二極體驅動電路之電路圖如第一圖所示。在第一圖中，該驅動電路包括一交流輸入電源AC、一具有整流二極體D1-D4之橋式整流電路、一具有一電感L1與一電容C1之濾波電路以及一發光二極體模組。

如第一圖所示之傳統的具濾波電路之發光二極體驅動電路具有相對較低之功率因數(power factor，PF)、相對較大之總諧波失真(total harmonic distortion，THD)與相對較低之效率。因此，如何改善傳統的發光二極體驅動電路，使其具有相對較高之功率因數、相對較低之總諧波失真與相對較高之效率，以進一步的節約能源與發揮最大之效益，值得進一步的研究改進。

職是之故，發明人鑒於習知技術之缺失，乃思及改良發明之意念，終能發明出本案之「具補償電容組之發光二 極體驅動電路」。

本案之主要目的在於提出一種具有高功率因數、低總電流諧波失真與高效率之二極體驅動電路，其為一被動式的發光二極體驅動電路，利用補償電容組使得發光二極體在輸入電壓之一瞬時電壓值低於一發光二極體之導通電壓時亦可導通，具有架構簡單、使用壽命長與可靠度高等優點。

本案之又一主要目的在於提供一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一第一與一第二發光二極體模組，且包含一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體模組導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該第一及該第二發光二極體模組，使該第一及該第二發光二極體模組仍可導通，一過壓保護能量回收電路，包括一能量回收電路，包括一第三電容，具一第一端與一第二端，以及一第一二極體，具一陽極與一陰極，其中該第一二極體之該陽極電連於該第三電容之該第一端，該第三電容之該第二端接地，且該第一二極體之該陰極電連接於該第一及該第二發光二極體模組，當該第三電容之該第一端與該第二端間之一跨壓大於該補償電 容組之一跨壓時，則將該第三電容之一儲存能量釋放至該第一及該第二發光二極體模組，以及一分段限流電路，包括一第一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點，一第一限流電路，包括一第二二極體，具一陽極與一陰極，一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一電阻之該第一端電連接於該第二二極體之該陽極，且該第一電阻之該第二端接地，一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第一電晶體之該第二端電連接於該第一電阻之該第一端，且該第一電晶體之該控制端電連接於該第一分壓電路之該第一中點，以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端，該第二電晶體之該第二端接地，且該第二電晶體之該控制端電連接於該第二二極體之該陰極，以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該補償電容組，且包括電連接於該第二電晶體之該控制端之一第二中點，其中該第二中點之一電壓值用於決定是否切換進入該驅動電路之一分段導通模式。

本案之下一主要目的在於提供一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一第一與一第二發光二極體模組，且包含一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一 與一第二電容，其中該第一電容電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體模組導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該第一及該第二發光二極體模組，使該第一及該第二發光二極體模組仍可導通，以及一分段限流電路，包括一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點，一限流電路，包括一第一二極體，具一陽極與一陰極，以及一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一電阻之該第一端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一電阻之該第二端接地，一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第一電晶體之該第二端電連接於該第一電阻之該第一端，且該第一電晶體之該控制端電連接於該分壓電路之該第一中點，以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端，該第二電晶體之該第二端接地，且該第二電晶體之該控制端電連接於該第一二極體之該陰極，以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該補償電容組，且包括一第二中點，其中該第二中點電連接於該第二電晶體之該控制端，且該第二中點之一電壓值用於決定是否切換進入該驅動電路之一過壓保護模式。

本案之另一主要目的在於提供一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通，以及一過壓保護能量回收電路，包括一能量回收電路，包括一第三電容，具一第一端與一第二端，以及一第一二極體，具一陽極與一陰極，其中該第一二極體之該陽極電連於該第三電容之該第一端，該第三電容之該第二端接地，且該第一二極體之該陰極電連接於該發光二極體，當該第三電容之該第一端與該第二端間之一跨壓大於該補償電容組之一跨壓時，則將該第三電容之一儲存能量釋放給該發光二極體，一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點，一過壓保護電路，包括一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該發光二極體，該第一電晶體之該第二端接地，以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該控制端與該第一中點，且該第二電晶體之該第二端接地，以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該分壓電路，且包括電連接於該第二電晶體 之該控制端之一第二中點。

本案之再一主要目的在於提供一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通，以及一限流電路，包括一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點，一過溫保護電路，包括一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該發光二極體，一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該控制端與該第一中點，以及一限流電阻，具一第一與一第二端，其中該限流電阻之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端與該第二電晶體之該控制端，且該限流電阻之該第二端接地。

本案之又一主要目的在於提供一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電 壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通。

為了讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明提出一被動式的發光二極體驅動電路，其不需使用主動元件即可達到具有高功率因數、低總諧波失真及高效率的特性。第二圖為一依據本發明構想之第一較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖。在第二圖中，其包含一交流電源AC、一具有整流二極體D1-D4之橋式整流電路、一包括複數個發光二極體之發光二極體模組、一補償電容組Ca+Cb及一濾波電感L1，其中Ca及Cb各為一補償電容。本發明利用該補償電容組Ca+Cb使得該發光二極體模組中之各該發光二極體在輸入電壓之一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時亦可導通，進而提高系統功率因數，並降低總電流諧波失真，且利用一濾波電感L1以濾除高次諧波，俾提高功率因數。而使用本發明相關技術，可大幅減少電感及電容的使用。

第三圖(a)與第三圖(b)分別顯示如第一圖所示之傳統的具濾波電路之發光二極體驅動電路的輸入電壓vin(伏特)與輸入電流iin(安培)相對於時間(秒)之波形圖以及流經該 發光二極體模組的電流iled(安培)相對於時間(秒)之波形圖。第四圖(a)與第四圖(b)則分別顯示如第二圖所示的依據本發明構想之第一較佳實施例的具有一補償電容組Ca+Cb之發光二極體驅動電路的輸入電壓vin(伏特)與輸入電流iin(安培)相對於時間(秒)之波形圖以及流經該發光二極體模組的電流iled(安培)相對於時間(秒)之波形圖。在第四圖(a)與第四圖(b)中之圈示處，為補償電容Ca/Cb進行波形修補的區域。在同樣的電感值及電容值之下，如第二圖所示的依據本發明構想之第一較佳實施例的具有一補償電容組Ca+Cb之發光二極體驅動電路的總諧波失真，相較於如第一圖所示的傳統之具濾波電路的發光二極體驅動電路的總諧波失真可減少10%以上，功率因數則可提升10%以上。例如：以同樣的電感L1=0.4 H，C1=Ca+Cb=1 uF來進行測試，第二圖的THD為20%、PF=0.96，而第一圖的THD=30%、PF=0.82。因為濾波電路均操作在低頻(市電)，所以相對體積均較為龐大且昂貴，如果可以利用如第二圖所示之依據本發明構想之第一較佳實施例的具有一補償電容組Ca+Cb之發光二極體驅動電路，則其具有相對較小的電感值及電容值就能達到更好的效果，且其在所使用電感與電容之體積及價格上將會有極大的競爭優勢。

第五圖為一依據本發明構想之第二較佳實施例的具有 一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖，其為可用於三極管交流開關(TRIAC)調光電路之架構，並且包含一過溫保護功能。在第五圖中，其包含一交流電源AC、一具有整流二極體D1’-D4’之橋式整流電路、一包括複數個發光二極體之發光二極體模組、一補償電容組Ca’+Cb’及一濾波電感L1’，其中Ca’及Cb’各為一補償電容。而電阻R5’是為了避免該調光電路使用TRIAC調光時在電容調光上產生突波電流，電阻Ra’及Rb’不僅可當作驅動開關Q1’用的分壓電阻，亦可當作一假性負載來維持TRIAC的維持電流(holding current)。電阻Ra’、電阻Rb'、開關Q1’、開關Q2’、電阻R1’、電阻R2’及電阻R3’組成一限流單元。在輸入電流未達設定準位時，Q1’操作於線性區可視同短路；而當輸入電流達到一設定電流準位時，跨於R1’及R2’上之電壓使得Q2’進入飽和區，進而使得Q1’的閘極電壓下降而進入飽和區，達到限流功能。其中R2’為一限流電阻，其為一熱敏電阻，當系統溫度過高時，R2’之電阻值增加，進而降低限流準位，以降低整體系統之功率。

第六圖為一依據本發明構想之第三較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖。在第六圖中，其包含一交流電源AC、一具有整流二極體D1-D4之橋式整流電路、一包括複數個發光二極體之發光二極體模 組、一補償電容組Ca+Cb及一濾波電感L1，其中Ca及Cb各為一補償電容。如第六圖所示，其更包含一過壓保護能量回收電路。該過壓保護能量回收電路包括一能量回收電路、一分壓電路、一過壓保護電路與一輸入電壓偵測電路，且該過壓保護電路由電阻Ra1、電阻Ra2、電阻Rb1、電阻Rb2、電阻Rb3、開關Q1、開關Q2、二極體D5、二極體D6及電容C組成。其中，該能量回收電路由電容C與二極體D6所組成；該分壓電路由電阻Ra1、電阻Ra2與一第一中點A組成；該過壓保護電路由開關Q1、開關Q2與二極體D5組成；該輸入電壓偵測電路由電阻Rb1、電阻Rb2、電阻Rb3與一第二中點B組成。當輸入電壓未超過一設定準位時，Ra2、Rb2及Rb3的分壓驅動Q1，此時Q1可視同短路，經橋式整流後之電壓直接跨接於該發光二極體模組，當輸入電壓超過該設定準位時，Ra1及Rb1使Q2導通，則Q1閘極訊號被拉至低準位而使得Q1關閉，此時輸入電壓跨接於該發光二極體模組、D5及C，因C為一大阻抗，因此可達成限流效果，而在輸入電壓降至低準位時，該電容C上儲存之能量再經由二極體D6及Q1釋放於該發光二極體模組上。在第六圖中，該第一中點A連接於Q2之一控制端，且該第二中點B連接於Q1之一控制端與Q2之一第一端。

如第二圖至第六圖中之電感L1/L1’及補償電容組Ca+Cb/Ca’+Cb’主要用來降低THD及提高PF以符合一些電氣規範如IEC61000-3-2，而在小功率例如燭光燈(小於五瓦)時，基本上並沒有規範上的要求，因此在體積及成本的考量上可以不用加裝L1/L1’及Ca+Cb/Ca’+Cb’。

第七圖為一依據本發明構想之第四較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖。在第七圖中，其包含一交流電源AC、一具有整流二極體D1-D4之橋式整流電路、分別包括複數個發光二極體之一第一與一第二發光二極體模組、一補償電容組Ca+Cb，其中Ca及Cb各為一補償電容，一分段限流電路，其具有一包括電阻R1與R2，且具一第一中點A之分壓電路、一包括電阻R3與R4，且具一第二中點B之輸入電壓偵測電路、一限流電路與一限流電阻R6。該限流電路包括開關Q1與Q2、二極體D5及電阻R5，其中該開關Q1之一控制端與Q2之一第一端共同電連接於該第一中點A，且該開關Q2之一控制端與該二極體D5之一陰極共同電連接於該第二中點B。

習知有分段電路及限流電路，習知之分段電路可依序分段導通電路以提高LED利用率並降低THD及提高功率因數，但當輸入電壓過高則會有過電流之問題產生。而習知之限流電路則可避免流經LED的電流過高，目前尚無習 知技藝將兩者結合，再者將兩者結合將會產生電路過於複雜之情形。而本發明將分段電路與限流電路兩者之特性整合於一如第七圖所示電路之中，並利用二極體D5以產生先限流再分段的功能。如第七圖所示電路，其動作原理簡述如下：當輸入電壓漸漸上升，使得A點電壓上升而使Q1導通，此時如果輸入電壓大於該第一發光二極體模組的導通電壓則電流開始流通，其電流路徑為輸入電壓=>橋式整流=>第一發光二極體模組=>Q1=>R5，而當流經R5的電流隨輸入電壓增加而增加時，B點的電壓亦漸漸上升，當B點的電壓上升到使Q2進入飽和區時(此時Q2不再是開路狀態而類似一可變電阻)，A點的電壓會往下掉，而使得Q1也進入飽和區，因此會將流經Q1的電流箝位住而達到限流的效果，而當輸入電壓繼續上升，而使得B點電壓高於R5的跨壓減掉D5的跨壓時，此時B點的電壓由輸入電壓偵測電路之分壓電阻R3及R4主導，並且隨輸入電壓上升而上升，進而使得Q2導通而將A點電壓拉至低準位，使得Q1截止，此時進入分段導通狀態，該第一發光二極體模組將與該第二發光二極體模組串聯導通，此時電流路徑為輸入電壓=>橋式整流=>第一發光二極體模組=>第二發光二極體模組，而隨輸入電壓下降，則Q1又會進入飽和區使得該第一發光二極體模組及該第二發光二極體模組解除串聯導通，而進入單獨限流，當輸入電壓繼續下降則 會解除限流，如此周而復始。

第八圖顯示如第七圖所示的依據本發明構想之第四較佳實施例的具有一補償電容組Ca+Cb之發光二極體驅動電路的流經該第一發光二極體模組之電流iled1(安培)、流經該第二發光二極體模組的電流iled2(安培)與輸入電壓vin(伏特)相對於時間(秒)之波形圖。

第九圖為一依據本發明構想之第五較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖。在第九圖中，其包含一交流電源AC、一具有整流二極體D1-D4之橋式整流電路、分別包括複數個發光二極體之一第一與一第二發光二極體模組、一補償電容組C1+C2(其中C1及C2各為一補償電容)、一過壓保護能量回收電路與一分段限流電路。該過壓保護能量回收電路包括一能量回收電路與一過壓保護電路。該分段限流電路包括一第一分壓電路、一第一限流電路以及一輸入電壓偵測電路，其中該第一分壓電路包括電阻R1與R2，且具一第一中點A，該第一限流電路包括開關Q1與Q2、二極體D5與電阻R8，該輸入電壓偵測電路包括電阻R5、R6與R7，且具一第三中點C與一第四中點D，其中該開關Q1之一控制端與Q2之一第一端共同電連接於該第一中點A，且該開關Q2之一控制端與該二極體D5之一陰極共同電連接於該第三中點 C。該能量回收電路具有一電容C3以及一二極體D8，該過壓保護電路包括一第二分壓電路與一第二限流電路。該第二分壓電路包括電阻R3與R4，且具一第二中點B。該第二限流電路包括開關Q3與Q4、二極體D6與電阻R9，而該開關Q3之一控制端與Q4之一第一端共同電連接於該第二中點B，且該開關Q4之一控制端與該二極體D6之一陰極共同電連接於該第四中點D。該第一中點A的電壓決定Q1何時導通，該第二中點B電壓決定Q3時導通，該第三中點C電壓決定何時切換至該分段限流電路，該第四中點D的電壓決定何時切換至該過壓保護電路。

如第九圖所示電路，其動作原理基本上為：該第一發光二極體模組導通、該第二發光二極體模組不導通=>該第一發光二極體模組限流、該第二發光二極體模組不導通=>該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組串聯導通=>該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組串聯導通並且限流。而如果輸入電壓過高時動作變成：該第一發光二極體模組導通、該第二發光二極體模組不通=>該第一發光二極體模組限流、該第二發光二極體模組不導通=>該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組串聯導通=>該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組串聯導通並且限流=>該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組經由D7與C3串聯導通達成再進一步的限流限瓦數。而 C3儲存的能量會在下一周期開始經由D8釋放回給LED。

第十圖(a)與第十圖(b)則分別顯示當輸入電壓正常時與當輸入電壓過高時如第九圖所示的依據本發明構想之第四較佳實施例的具有一補償電容組C1+C2之發光二極體驅動電路的輸入電流iin(安培)與輸入電壓vin(伏特)相對於時間(秒)之波形圖。在第十圖(a)的波形圖中可發現有兩個限流平台。而在第十圖(b)的波形圖中，當輸入電壓過高時，則啟動過壓保護功能在峰值電壓時限制電流大小。

實施例：

1.一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一第一與一第二發光二極體模組，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體模組導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該第一及該第二發光二極體模組，使該第一及該第二發光二極體模組仍可導通；一過壓保護能量回收電路，包括：一能量回收電路，包括：一第三電容，具一第一端與一第二端；以及一第一二極體，具一陽極與一陰極，其中該第一二極體之該陽極電連於該第三電容之該第一端，該第三電 容之該第二端接地，且該第一二極體之該陰極電連接於該第一及該第二發光二極體模組，當該第三電容之該第一端與該第二端間之一跨壓大於該補償電容組之一跨壓時，則將該第三電容之一儲存能量釋放至該第一及該第二發光二極體模組；以及一分段限流電路，包括：一第一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一第一限流電路，包括：一第二二極體，具一陽極與一陰極；一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一電阻之該第一端電連接於該第二二極體之該陽極，且該第一電阻之該第二端接地；一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第一電晶體之該第二端電連接於該第一電阻之該第一端，且該第一電晶體之該控制端電連接於該第一分壓電路之該第一中點；以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端，該第二電晶體之該第二端接地，且該第二電晶體之該控制端電連接於該第二二極體之該陰極；以及 一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該補償電容組，且包括電連接於該第二電晶體之該控制端之一第二中點，其中該第二中點之一電壓值用於決定是否切換進入該驅動電路之一分段導通模式。

2.根據實施例1所述之驅動電路，其中該過壓保護能量回收電路更包括一過壓保護電路，包括：一第二分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第三中點；以及一第二限流電路，包括：一第三二極體，具一陽極與一陰極；一第二電阻，具一第一端與一第二端，其中該第二電阻之該第一端電連接於該第三二極體之該陽極，該第二電阻之該第二端接地；一第三電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第三電晶體之該第一端電連接於該第二發光二極體模組，該第三電晶體之該第二端電連接於該第二電阻之該第一端，且該第三電晶體之該控制端電連接於該第二分壓電路之該第三中點；一第四電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該輸入電壓偵測電路更包括一第四中點，該第四電晶體之該第一端電連接於該第三電晶體之該控制端，該第四電晶體之該第二端接地，且該第四電晶體之該控制端 電連接於該第三二極體之該陰極與該輸入電壓偵測電路之該第四中點，其中該第四中點之一電壓值，用於決定是否切換進入該驅動電路之一過壓保護模式；以及一第四二極體，具一陽極與一陰極，其中該第四二極體之該陽極耦合於該第三電晶體之該第一端，且該第四二極體之該陰極耦合於該第三電容器之該第一端。

3.根據實施例1或2所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該整流電路電連接該交流輸入電源於該第一與該第二輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接於該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端，該第一分壓電路更包括一第三與一第四電阻電連接於該第一中點，該第二分壓電路更包括一第五與一第六電阻電連接於該第三中點，該輸入電壓偵測電路更包括一第七至一第九電阻，該第七與該第八電阻電連接於該第二中點，該第八與該第九電阻電連接於該第四中點，當該輸入電壓或該第二中點之一電壓值小於或等於一預定值時，該驅動電路進入該分段導通模式，而如果該輸入電壓或該第四中點之一電壓值大於該預定值時，則該驅動電路進入該 過壓保護模式，而當該第三電容之該跨壓大於該補償電容組之該跨壓時，使該第三電容之儲存能量經由該第三二極體釋放至該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組。

4.一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一第一與一第二發光二極體模組，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體模組導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該第一及該第二發光二極體模組，使該第一及該第二發光二極體模組仍可導通；以及一分段限流電路，包括：一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一限流電路，包括：一第一二極體，具一陽極與一陰極；以及一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一電阻之該第一端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一電阻之該第二端接地；一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該第一與該第 二發光二極體模組，該第一電晶體之該第二端電連接於該第一電阻之該第一端，且該第一電晶體之該控制端電連接於該分壓電路之該第一中點；以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端，該第二電晶體之該第二端接地，且該第二電晶體之該控制端電連接於該第一二極體之該陰極；以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該補償電容組，且包括一第二中點，其中該第二中點電連接於該第二電晶體之該控制端，且該第二中點之一電壓值用於決定是否切換進入該驅動電路之一過壓保護模式。

5.根據實施例4所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該整流電路電連接該交流輸入電源於該第一與該第二輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接該第一電容之該第一端，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端，該分壓電路更包括一第二與一第三電阻，彼此串聯電連接於該第一中點，該輸入電壓偵測電路更包括一第四與一第五電阻，彼此串聯電連接於該第二中點。

6.一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通；以及一過壓保護能量回收電路，包括：一能量回收電路，包括：一第三電容，具一第一端與一第二端；以及一第一二極體，具一陽極與一陰極，其中該第一二極體之該陽極電連於該第三電容之該第一端，該第三電容之該第二端接地，且該第一二極體之該陰極電連接於該發光二極體，當該第三電容之該第一端與該第二端間之一跨壓大於該補償電容組之一跨壓時，則將該第三電容之一儲存能量釋放給該發光二極體；一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一過壓保護電路，包括：一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該發光二極體，該第一電晶體之該第二端接地；以及 一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該控制端與該第一中點，且該第二電晶體之該第二端接地；以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該分壓電路，且包括電連接於該第二電晶體之該控制端之一第二中點。

7.根據實施例6所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源、具一第一與一第二端之一電感與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該發光二極體包括一陽極與一陰極，該過壓保護電路更包括一具一陽極與一陰極之第二二極體，該第二二極體之該陽極電連接於該第一電晶體之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第三電容之該第一端，該分壓電路更包括各具一第一與一第二端之一第一至一第三電阻，該第一電阻之該第一端電連接於該發光二極體之該陽極，該第二電阻之該第一端電連接於該第一電阻之該第二端與該第三電阻之該第一端，該第二電阻之該第二端接地，該第三電阻之該第二端電連接於該第一中點，該輸入電壓偵測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第四與一第五電阻，該第四電阻之該第二端電連接該第五電阻之該第一端於該第二中點，該第五電阻之該第二端接地，該交流輸入電源電連接於該電感之該第一端與該整流電路之該第二輸入端，該 電感之該第二端電連接於該整流電路之該第一輸入端，該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該整流電路之該第二輸入端電連接該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端和該第一與該第四電阻之各該第一端，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端。

8.一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通；以及一限流電路，包括：一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一過溫保護電路，包括：一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該發光二極體；一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制 端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該控制端與該第一中點；以及一限流電阻，具一第一與一第二端，其中該限流電阻之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端與該第二電晶體之該控制端，且該限流電阻之該第二端接地。

9.根據實施例8所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源、具一第一與一第二端之一電感與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該發光二極體包括一陽極與一陰極，該過溫保護電路更包括各具一第一端與一第二端之一第一與一第二電阻，該第一電阻之該第一端電連接該限流電阻之該第一端，該第一電阻之該第二端接地，該第二電阻之該第一端電連接該第二電晶體之該第二端，該第二電阻之該第二端接地，該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該分壓電路更包括各具一第一端與一第二端之一第三與一第四電阻，該補償電容組更包括具一第一端與一第二端之一第五電阻，該第三電阻之該第一端電連接該發光二極體之該陽極與該第一電容之該第一端，該發光二極體之該陰極電連接該第一電晶體之該第一端，該第三電阻之該第二端電連接該第四電阻之該第一端，該第四電阻之該第二端接地，該交流輸入電源電連接於該電感之該第一端與該整流電路之該第二輸入端，該電感之該第二端電連接於該整流電路之該第一輸 入端，該整流電路之該第二輸入端電連接於該第五電阻之該第一端，該第五電阻之該第二端電連接於該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端。

10.一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通。

11.根據實施例10所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源、具一第一與一第二端之一電感與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該發光二極體包括一陽極與一陰極，該交流輸入電源電連接於該電感之該第一端與該整流電路之該第二輸入端，該電感之該第二端電連接於該整流電路之該第一輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接於該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端與該發光二極體之該陽極，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二 端與該發光二極體之該陰極。

綜上所述，本發明在於提供一種具有高功率因數、低總電流諧波失真與高效率之二極體驅動電路，其為一被動式的發光二極體驅動電路，利用補償電容使得發光二極體在輸入電壓之一瞬時電壓值低於一發光二極體之導通電壓時亦可導通，具有架構簡單、使用壽命長與可靠度高等優點，故其確實具有進步性與新穎性。

是以，縱使本案已由上述之實施例所詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

Ca+Cb，Ca’+Cb’，C1+C2‧‧‧補償電容組

第一圖：其係顯示一傳統之具濾波電路的發光二極體驅動電路之電路圖；第二圖：其係顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖；第三圖(a)-(b)：其係分別顯示如第一圖所示之傳統的具濾波電路之發光二極體驅動電路的輸入電壓與輸入電流相對於時間之波形圖以及流經該發光二極體模組的電流相對於時間之波形圖；第四圖(a)-(b)：其係分別顯示如第二圖所示的依據本發明構想之第一較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的輸入電壓與輸入電流相對於時間之波形圖以及 流經該發光二極體模組的電流相對於時間之波形圖；第五圖：其係顯示一依據本發明構想之第二較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖；第六圖：其係顯示一依據本發明構想之第三較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖；第七圖：其係顯示一依據本發明構想之第四較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖；第八圖：其係顯示如第七圖所示的依據本發明構想之第四較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的流經該第一發光二極體模組之電流、流經該第二發光二極體模組的電流與輸入電壓相對於時間之波形圖；第九圖：其係顯示一依據本發明構想之第五較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的電路圖；以及第十圖(a)-(b)：其係分別顯示當輸入電壓正常時與當輸入電壓過高時如第九圖所示的依據本發明構想之第四較佳實施例的具有一補償電容組之發光二極體驅動電路的輸入電流與輸入電壓相對於時間之波形圖。

Ca+Cb‧‧‧補償電容組

Claims (11)

1. 一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一第一與一第二發光二極體模組，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體模組導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該第一及該第二發光二極體模組，使該第一及該第二發光二極體模組仍可導通；一過壓保護能量回收電路，包括：一能量回收電路，包括：一第三電容，具一第一端與一第二端；以及一第一二極體，具一陽極與一陰極，其中該第一二極體之該陽極電連於該第三電容之該第一端，該第三電容之該第二端接地，且該第一二極體之該陰極電連接於該第一及該第二發光二極體模組，當該第三電容之該第一端與該第二端間之一跨壓大於該補償電容組之一跨壓時，則將該第三電容之一儲存能量釋放至該第一及該第二發光二極體模組；以及一分段限流電路，包括：一第一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一第一限流電路，包括：一第二二極體，具一陽極與一陰極； 一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一電阻之該第一端電連接於該第二二極體之該陽極，且該第一電阻之該第二端接地；一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第一電晶體之該第二端電連接於該第一電阻之該第一端，且該第一電晶體之該控制端電連接於該第一分壓電路之該第一中點；以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端，該第二電晶體之該第二端接地，且該第二電晶體之該控制端電連接於該第二二極體之該陰極；以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該補償電容組，且包括電連接於該第二電晶體之該控制端之一第二中點，其中該第二中點之一電壓值用於決定是否切換進入該驅動電路之一分段導通模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該過壓保護能量回收電路更包括一過壓保護電路，包括：一第二分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第三中點；以及一第二限流電路，包括：一第三二極體，具一陽極與一陰極；一第二電阻，具一第一端與一第二端，其中該第二電阻之該第一端電連接於該第三二極體之該陽極，該第 二電阻之該第二端接地；一第三電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第三電晶體之該第一端電連接於該第二發光二極體模組，該第三電晶體之該第二端電連接於該第二電阻之該第一端，且該第三電晶體之該控制端電連接於該第二分壓電路之該第三中點；一第四電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該輸入電壓偵測電路更包括一第四中點，該第四電晶體之該第一端電連接於該第三電晶體之該控制端，該第四電晶體之該第二端接地，且該第四電晶體之該控制端電連接於該第三二極體之該陰極與該輸入電壓偵測電路之該第四中點，其中該第四中點之一電壓值，用於決定是否切換進入該驅動電路之一過壓保護模式；以及一第四二極體，具一陽極與一陰極，其中該第四二極體之該陽極耦合於該第三電晶體之該第一端，且該第四二極體之該陰極耦合於該第三電容器之該第一端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該整流電路電連接該交流輸入電源於該第一與該第二輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接於該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該 第二端，該第一分壓電路更包括一第三與一第四電阻電連接於該第一中點，該第二分壓電路更包括一第五與一第六電阻電連接於該第三中點，該輸入電壓偵測電路更包括一第七至一第九電阻，該第七與該第八電阻電連接於該第二中點，該第八與該第九電阻電連接於該第四中點，當該輸入電壓或該第二中點之一電壓值小於或等於一預定值時，該驅動電路進入該分段導通模式，而如果該輸入電壓或該第四中點之一電壓值大於該預定值時，則該驅動電路進入該過壓保護模式，而當該第三電容之該跨壓大於該補償電容組之該跨壓時，使該第三電容之儲存能量經由該第三二極體釋放至該第一發光二極體模組與該第二發光二極體模組。
4. 一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一第一與一第二發光二極體模組，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體模組導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該第一及該第二發光二極體模組，使該第一及該第二發光二極體模組仍可導通；以及一分段限流電路，包括：一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一限流電路，包括： 一第一二極體，具一陽極與一陰極；以及一第一電阻，具一第一端與一第二端，其中該第一電阻之該第一端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一電阻之該第二端接地；一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該第一與該第二發光二極體模組，該第一電晶體之該第二端電連接於該第一電阻之該第一端，且該第一電晶體之該控制端電連接於該分壓電路之該第一中點；以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端，該第二電晶體之該第二端接地，且該第二電晶體之該控制端電連接於該第一二極體之該陰極；以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該補償電容組，且包括一第二中點，其中該第二中點電連接於該第二電晶體之該控制端，且該第二中點之一電壓值用於決定是否切換進入該驅動電路之一過壓保護模式。
5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該整流電路電連接該交流輸入電源於該第一與該第二輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接該第一電容之該第一端，該整 流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端，該分壓電路更包括一第二與一第三電阻，彼此串聯電連接於該第一中點，該輸入電壓偵測電路更包括一第四與一第五電阻，彼此串聯電連接於該第二中點。
6. 一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通；以及一過壓保護能量回收電路，包括：一能量回收電路，包括：一第三電容，具一第一端與一第二端；以及一第一二極體，具一陽極與一陰極，其中該第一二極體之該陽極電連於該第三電容之該第一端，該第三電容之該第二端接地，且該第一二極體之該陰極電連接於該發光二極體，當該第三電容之該第一端與該第二端間之一跨壓大於該補償電容組之一跨壓時，則將該第三電容之一儲存能量釋放給該發光二極體；一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一過壓保護電路，包括：一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制 端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該發光二極體，該第一電晶體之該第二端接地；以及一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該控制端與該第一中點，且該第二電晶體之該第二端接地；以及一輸入電壓偵測電路，並聯電連接於該分壓電路，且包括電連接於該第二電晶體之該控制端之一第二中點。
7. 如申請專利範圍第6項所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源、具一第一與一第二端之一電感與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該發光二極體包括一陽極與一陰極，該過壓保護電路更包括一具一陽極與一陰極之第二二極體，該第二二極體之該陽極電連接於該第一電晶體之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第三電容之該第一端，該分壓電路更包括各具一第一與一第二端之一第一至一第三電阻，該第一電阻之該第一端電連接於該發光二極體之該陽極，該第二電阻之該第一端電連接於該第一電阻之該第二端與該第三電阻之該第一端，該第二電阻之該第二端接地，該第三電阻之該第二端電連接於該第一中點，該輸入電壓偵測電路更包括各具一第一端與一第二端之一第四與一第五電阻，該第四電阻之該第二端電連接該第五電阻之該第一端於該第二中點，該第五電阻之該第二端接地，該交流輸入電源電連接於該電感之該第一端與該整流電路之該第二輸 入端，該電感之該第二端電連接於該整流電路之該第一輸入端，該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該整流電路之該第二輸入端電連接該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端和該第一與該第四電阻之各該第一端，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端。
8. 一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通；以及一限流電路，包括：一分壓電路，並聯電連接於該補償電容組，且具一第一中點；一過溫保護電路，包括：一第一電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第一電晶體之該第一端電連接於該發光二極體；一第二電晶體，具一第一端、一第二端與一控制端，其中該第二電晶體之該第一端電連接於該第一電晶體之該控制端與該第一中點；以及 一限流電阻，具一第一與一第二端，其中該限流電阻之該第一端電連接於該第一電晶體之該第二端與該第二電晶體之該控制端，且該限流電阻之該第二端接地。
9. 如申請專利範圍第8項所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源、具一第一與一第二端之一電感與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該發光二極體包括一陽極與一陰極，該過溫保護電路更包括各具一第一端與一第二端之一第一與一第二電阻，該第一電阻之該第一端電連接該限流電阻之該第一端，該第一電阻之該第二端接地，該第二電阻之該第一端電連接該第二電晶體之該第二端，該第二電阻之該第二端接地，該第一與該第二電容各具一第一端與一第二端，該分壓電路更包括各具一第一端與一第二端之一第三與一第四電阻，該補償電容組更包括具一第一端與一第二端之一第五電阻，該第三電阻之該第一端電連接該發光二極體之該陽極與該第一電容之該第一端，該發光二極體之該陰極電連接該第一電晶體之該第一端，該第三電阻之該第二端電連接該第四電阻之該第一端，該第四電阻之該第二端接地，該交流輸入電源電連接於該電感之該第一端與該整流電路之該第二輸入端，該電感之該第二端電連接於該整流電路之該第一輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接於該第五電阻之該第一端，該第五電阻之該第二端電連接於該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端，該整流 電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端。
10. 一種發光二極體驅動電路，接收一輸入電壓，驅動一發光二極體，且包含：一補償電容組，包括彼此串聯電連接之一第一與一第二電容，其中該第一電容電連接於該發光二極體，該第二電容接地，且當該輸入電壓的一瞬時電壓值低於一發光二極體導通電壓時，該補償電容組提供一補償電壓至該發光二極體，使該發光二極體仍可導通。
11. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，更包括一交流輸入電源、具一第一與一第二端之一電感與具有一第一與一第二輸入端與一第一與一第二輸出端之一整流電路，其中該發光二極體包括一陽極與一陰極，該交流輸入電源電連接於該電感之該第一端與該整流電路之該第二輸入端，該電感之該第二端電連接於該整流電路之該第一輸入端，該整流電路之該第二輸入端電連接於該第一電容之該第二端與該第二電容之該第一端，該整流電路之該第一輸出端電連接於該第一電容之該第一端與該發光二極體之該陽極，該整流電路之該第二輸出端接地且電連接該第二電容之該第二端與該發光二極體之該陰極。