發光二極體的開關控制電路的製作方法
2023-10-10 20:14:29 2
專利名稱：發光二極體的開關控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發光二極體的開關控制電路，尤指一種採用多段式開關機制控制發光二極體發光的開關控制電路。
背景技術：
近年來發光二極體(Light Emitting Diode)的製造技術發展快速，使得發光二極體的發光效率及發光亮度均大幅提升，且其具有使用壽命長、功率消耗低等特點。因此，發光二極體已經逐漸地取代一般燈管而成為一般照明元件的趨勢。一般常用發光二極體的驅動電路如圖1所示，驅動電路100是以一交流電源\c作為工作電源，該交流電源Vac可為一市電交流電源。一整流器11連接該交流電源VAC，將交流電源Vac進行整流而轉換出一脈動的直流電源VDC，並且該整流器11可為一橋式整流器。另外，一電容器13、至少一發光二極體15及一電阻17作為直流電源Vdc的負載，且電容器13 與串接的發光二極體15及電阻17進行並聯。通過上述驅動電路100的電路設計，可驅動發光二極體15進行發光，然而，在實際驅動發光二極體15的時候，仍存在以下的問題由於設置電容器13的主要目的是用來作為直流電源Vdc的穩壓，以使發光二極體15可接收穩定的電流而進行發光，因此，需採用耐壓較高的電容器13，但，耐壓較高的電容器13往往價格昂貴，因而將增加驅動電路100不少的電路成本。又，若為了降低驅動電路100的電路成本，目前會在發光二極體的驅動電路100 的輸入側加入一降壓式的變壓器(未顯示)，以對交流電源\c進行降壓，如此，即可採用低價格的耐壓值較低的電容器13，然而因設置變壓器的緣故，驅動電路100又會衍生出電能轉換效率不佳、產生不必要的電磁輻射以及電路設置面積較大等缺點。
實用新型內容本實用新型的一目的在於提供一種發光二極體的開關控制電路，其採用多段式開關機制驅動發光二極體發光。本實用新型的又一目的在於提供一種發光二極體的開關控制電路，其電路中設置一耐壓較低的電容器，用以儲存直流電源供電時的多餘能量，避免能量的浪費，且後續也可將儲存的能量供電至發光二極體驅動其發光。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種發光二極體的開關控制電路，其特徵在於它包括有一整流器，連接一交流電源，用以轉換出一直流電源；至少一第一發光二極體，連接該整流器，用以接收所述直流電源；至少一第一開關單元，與所述第一發光二極體連接於一第一端點，並設定有一第一額定電壓值，當該第一端點的端點電壓小於或等於該第一額定電壓值時導通該第一開關單元；一第二發光二極體，經由一第一二極體連接至所述第一端點；一第二開關單元，與所述第二發光二極體連接於一第二端點，並設定有一第二額定電壓值，當該第二端點的端點電壓小於或等於該第二額定電壓值時導通該第二開關單元；及一電容器，經由一第二二極體連接至所述第二端點，同時該電容器還分別連接所述第一發光二極體及所述第二發光二極體的正極端。進一步地在所述第一發光二極體、所述第一開關單元、所述第二發光二極體、所述第二開關單元及/或所述電容器之間形成有一偏壓電流。所述第一開關單元導通時，所述偏壓電流流經所述第一發光二極體與所述第一開關單元之間。所述第一開關單元關閉而所述第二開關單元導通時，所述偏壓電流流經所述第一發光二極體、所述第一二極體、所述第二發光二極體與所述第二開關單元之間。所述第一開關單元與所述第二開關單元關閉時，所述偏壓電流流經所述第一發光二極體、所述第一二極體、所述第二發光二極體、所述第二二極體與所述電容器之間。該開關控制電路還包括有一第三發光二極體，其連接在所述整流器與所述第一發光二極體之間，在該第三發光二極體、所述第一發光二極體、所述第一開關單元、所述第二發光二極體、所述第二開關單元及/或所述電容器之間形成所述偏壓電流的電流路徑。所述電容器分別通過一第三二極體及一第四二極體連接至所述第一發光二極體及所述第二發光二極體的正極端，並在所述第三二極體及/或所述第四二極體順嚮導通時放電至所述第一發光二極體及/或所述第二發光二極體。所述第一開關單元包括有一第一開關器及一第一電阻，所述第二開關單元包括有一第二開關器及一第二電阻，所述第一開關器的一端連接所述第一端點，另一端通過所述第一電阻接地，所述第二開關器的一端連接所述第二端點，另一端通過所述第二電阻接地， 且所述第一開關器及所述第二開關器為一金氧半場效應電晶體或一雙載子接面電晶體。所述電容器通過一負載電阻接地。所述整流器為一橋式整流器。本實用新型的有益之處在於1、採用多段式開關機制驅動發光二極體發光。2、無需設置高成本的耐壓電容或是降壓式變壓器即可提供穩定的電流，而且多餘的電能存儲於電容器內即可以避免電能耗費又可以在電源電壓不足時利用存儲的電能驅動發光二極體發光。
圖1為常用發光二極體的驅動電路的電路結構示意圖；圖2為本實用新型發光二極體的開關控制電路一較佳實施例的電路結構示意圖；圖3為本實用新型直流電源一實施例的波形圖；圖4為本實用新型發光二極體的開關控制電路的部分電路結構示意圖；圖5為本實用新型發光二極體的開關控制電路的又一實施例的電路結構示意圖。
具體實施方式
圖2為本實用新型發光二極體的開關控制電路一較佳實施例的電路結構示意圖， 其以兩段式開關機制為例。如圖所示，本實用新型開關控制電路200包括有一整流器21、至少一第一發光二極體221、至少一第一開關單元23、一第二發光二極體223、一第二開關單元25及一電容器27。其中，整流器21為一橋式整流器其連接一市電的交流電源Vac，對交流電源Vac進行全波整流而轉換出一脈動的直流電源VDC。此外，整流器21所轉換出的直流電源Vdc將產生一偏壓電流Ibias流經第一發光二極體221、第一開關單元23、第二發光二極體223、第二開關單元25及/或電容器27之間，形成該偏壓電流Ibias的電流路徑。第一發光二極體221連接整流器21，用以接收直流電源VDC。第一開關單元23與第一發光二極體221連接於一第一端點230，而第二發光二極體223經由一第一二極體222 連接至第一端點230。第二開關單元25與第二發光二極體223連接於一第二端點250，而電容器27經由一第二二極體2 連接至第二端點250。又，電容器27的一端通過一第三二極體271及一第四二極體272連接第一發光二極體221及第二發光二極體223的正極端， 另一端通過一負載電阻270接地。第一開關單元23包括有一第一開關器231及一第一電阻233，而第二開關單元25 包括有一第二開關器251及一第二電阻253。第一開關器231 —端連接第一端點230另一端通過第一電阻233接地，而第二開關器251 —端連接第二端點250另一端通過第二電阻 253接地。第一開關器231及第二開關器251可為一金氧半場效應電晶體或一雙載子接面電晶體，此時，第一開關器231及第二開關器251可利用漏極端或集電極端連接第一端點 230及第二端點250以及利用源極端或發射極端連接第一電阻233及第二電阻253，而柵極端或基極端可接收一固定電壓值的驅動訊號。在此，第一端點230上的端點電壓Vl也可作為第一開關器231的漏極端電壓或集電極端電壓，而第二端點250的端點電壓V2也可作為第二開關器251的漏極端電壓或集電極端電壓。本實用新型所述的第一開關單元23設定有一第一額定電壓值Vthi，而第二開關單元25設定有一第二額定電壓值VTH2。當第一端點230的端點電壓V1小於或等於第一額定電壓值Vthi時，第一開關單元23的第一開關器231才會導通(turn on)；當第二端點250的端點電壓V2小於或等於第二額定電壓值Vth2時，第二開關單元25的第二開關器251才會導通(turn on)0結合圖3直流電源的波形圖，進一步詳細說明第一開關器231與第二開關器251 的開關動作及其開關控制電路200中偏壓電流Ibias的流向，其如下所述當直流電源Vdc的電壓值大小隨著時間變化而落在較低電位的第I區域時，第一端點230上所產生的端點電壓V1將小於第一額定電壓值Vthi，第二端點250上所產生的端點電壓V2也會小於第二額定電壓值Vth2，第一開關器231及第二開關器251將處在導通狀態 (turn on)。此時，直流電源VD。的電壓值若高於第一發光二極體221的順向偏壓，將順嚮導通第一發光二極體221，此時偏壓電流Ibias流經第一發光二極體221及第一開關單元23之間而形成一電流路徑，並驅使第一發光二極體221發光。又，當直流電源Vdc的電壓值大小隨著時間變化而落在較高電位的第II區域時，第一端點230上所產生的端點電壓V1將大於第一額定電壓值Vthi，第二端點250上所產生的端點電壓V2仍小於第二額定電壓值Vth2，第一開關器231將會切換為關閉(turn off)狀態而第二開關器251處在導通(turn on)狀態。此時，直流電源Vdc的電壓值若高於第一發光二極體221、第一二極體222及第二發光二極體223之間所加總的順向偏壓，將順嚮導通第一發光二極體221、第一二極體222及第二發光二極體223，此時偏壓電流Ibias流經第一發
5光二極體221、第一二極體222、第二發光二極體223及第二開關單元25之間而形成另一電流路徑，並驅使第一發光二極體221及第二發光二極體223發光。或者，當直流電源Vdc的電壓值大小隨著時間變化而落在更高電位的第III區域時，第一端點230上所產生的端點電壓Vl將大於第一額定電壓值Vthi，第二端點250上所產生的端點電壓V2也會大於第二額定電壓值Vth2，第一開關器231及第二開關器251都會切換為關閉(turn off)狀態。此時，直流電源VD。的電壓值若高於第一發光二極體221、第一二極體222、第二發光二極體223及第二二極體2M之間所加總的順向偏壓時，將順嚮導通第一發光二極體221、第一二極體222、第二發光二極體223及第二二極體224，此時偏壓電流Ibias流經第一發光二極體221、第一二極體222、第二發光二極體223、第二二極體2M 及電容器27之間而形成又一電流路徑，並驅使第一發光二極體221及第二發光二極體223 發光，且同時對於電容器27進行充電程序，以將該更高電位的直流電源VD。所具有的多餘能量儲存於電容器27中。再度回到直流電源Vdc的電壓值落在較高電位的第II區域的時間。相對的，在此第II區域中，假如直流電源VD。的電壓能量只能順嚮導通第一發光二極體221及/或第一二極體222而無法進一步驅動第二發光二極體223順嚮導通時，電容器27所儲存的電能也可驅使第四二極體272順嚮導通，則電容器所產生的一放電電流12將會經由第四二極體272 流向第二發光二極體223及第二開關單元25而形成一放電的電流路徑，以供給第二發光二極體223發光所需的能量。同理，直流電源Vdc的電壓值落在較低電位的第I區域的時間，假如直流電源Vdc的電壓能量無法推動第一發光二極體221順嚮導通，電容器27所儲存的電能除驅使第四二極體272順嚮導通外同時驅使第三二極體271順嚮導通，則電容器所產生的另一放電電流Il 將會經由第三二極體271流向第一發光二極體221及第一開關單元23而形成另一放電的電流路徑，以供給第一發光二極體221發光所需的能量。於開關控制電路200中設置一耐壓較低的電容器27，用以儲存直流電源Vrc在高電位時所擁有的多餘能量，避免能量直接被負載(例如負載電阻270)消耗掉而造成能量的浪費，且後續也可在直流電源Vdc的電壓能量不足以驅動第一發光二極體221及/或第二發光二極體223發光時，改由電容器27提供能量，以令第一發光二極體221及/或第二發光二極體223持續維持發光的狀態。在此，本實用新型的開關控制電路200是採用兩段式開關機制驅動發光二極體 221/223的發光，無需設置高成本的耐壓電容或降壓式變壓器即可提供穩定的偏壓電流 Ibias驅動發光二極體221/223發光。當然，在本實用新型開關控制電路200中，除採用兩段式開關機制外，也可選擇設置兩段以上的開關機制，其設置方式也可參照圖4。如圖4所示，於開關控制電路200中進一步增設至少一個數量的第一發光二極體2211、一個數量的第一二極體2221及一個數量的第一開關單元2301。各第一發光二極體2211與各第一二極體2221依序串聯於上一個第一二極體222與下一個第二發光二極體223之間，且第一開關單元2301、第一發光二極體 2211與第一二極體2221共連接於另一第一端點2303。此外，電容器27經由另一第三二極體2711連接至第一發光二極體2211的正極端，而第一開關單元2301設定有一第一額定電壓值 Vth1-! ο[0040]同於上述其他開關單元23/25的開關切換條件，當第一端點2303上所產生的端點電壓AV1小於或等於所設定的第一額定電壓值Vti^1時，第一開關單元2301將處在導通 (turn on)狀態，反之，則切換為關閉(turn off)狀態。如此據以實施，即可在開關控制電路200設置更多段的開關機制，並利用更多段的開關控制偏壓電流Ibias的電流流向，以提供更穩定的能量驅動發光二極體221/2211/223發光。又，如圖5所示，本實用新型另一實施例的開關控制電路201，為了提高直流電源 Vdc的能量轉換效率，也可選擇在第一發光二極體221及整流器21之間增設一第三發光二極體220，而直流電源Vdc將產生偏壓電流Ibias流經第三發光二極體220、第一發光二極體 221、第一開關單元23、第二發光二極體223、第二開關單元25及/或電容器27之間，而形成該偏壓電流Ibias的電流路徑。在能量供給方面，由於第三發光二極體220並未連接電容器27，只能從直流電源VD。得到發光所需的能量。若直流電源VD。處在較低電位(例如圖 3的第I區域)而無足夠的能量驅動第三發光二極體220導通，則第三發光二極體220將會停止發光。再者，本實施例的開關控制電路201的電路運作方式相似於圖2開關控制電路 200，其差異處在於本實施例中需進一步考量第三發光二極體220的順向偏壓，而第一開關器231與第二開關器251的開關動作及其控制偏壓電流Ibias的流向與圖2實施例完全相同，在此不再重複闡述。以上所述者，僅為本實用新型的一較佳實施例而已，並非用來限定本實用新型實施的範圍，即凡依本實用新型權利要求所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種發光二極體的開關控制電路，其特徵在於它包括有一整流器，連接一交流電源，用以轉換出一直流電源；至少一第一發光二極體，連接該整流器，用以接收所述直流電源；至少一第一開關單元，與所述第一發光二極體連接於一第一端點，並設定有一第一額定電壓值，當該第一端點的端點電壓小於或等於該第一額定電壓值時導通該第一開關單元；一第二發光二極體，經由一第一二極體連接至所述第一端點；一第二開關單元，與所述第二發光二極體連接於一第二端點，並設定有一第二額定電壓值，當該第二端點的端點電壓小於或等於該第二額定電壓值時導通該第二開關單元；及一電容器，經由一第二二極體連接至所述第二端點，同時該電容器還分別連接所述第一發光二極體及所述第二發光二極體的正極端。
2.如權利要求1所述的開關控制電路，其特徵在於，在所述第一發光二極體、所述第一開關單元、所述第二發光二極體、所述第二開關單元及/或所述電容器之間形成有一偏壓電流。
3.如權利要求2所述的開關控制電路，其特徵在於，所述第一開關單元導通時，所述偏壓電流流經所述第一發光二極體與所述第一開關單元之間。
4.如權利要求2所述的開關控制電路，其特徵在於，所述第一開關單元關閉而所述第二開關單元導通時，所述偏壓電流流經所述第一發光二極體、所述第一二極體、所述第二發光二極體與所述第二開關單元之間。
5.如權利要求2所述的開關控制電路，其特徵在於，所述第一開關單元與所述第二開關單元關閉時，所述偏壓電流流經所述第一發光二極體、所述第一二極體、所述第二發光二極體、所述第二二極體與所述電容器之間。
6.如權利要求2所述的開關控制電路，其特徵在於，還包括有一第三發光二極體，其連接在所述整流器與所述第一發光二極體之間，在該第三發光二極體、所述第一發光二極體、 所述第一開關單元、所述第二發光二極體、所述第二開關單元及/或所述電容器之間形成所述偏壓電流的電流路徑。
7.如權利要求1所述的開關控制電路，其特徵在於，所述電容器分別通過一第三二極體及一第四二極體連接至所述第一發光二極體及所述第二發光二極體的正極端，並在所述第三二極體及/或所述第四二極體順嚮導通時放電至所述第一發光二極體及/或所述第二發光二極體。
8.如權利要求1所述的開關控制電路，其特徵在於，所述第一開關單元包括有一第一開關器及一第一電阻，所述第二開關單元包括有一第二開關器及一第二電阻，所述第一開關器的一端連接所述第一端點，另一端通過所述第一電阻接地，所述第二開關器的一端連接所述第二端點，另一端通過所述第二電阻接地，且所述第一開關器及所述第二開關器為一金氧半場效應電晶體或一雙載子接面電晶體。
9.如權利要求1所述的開關控制電路，其特徵在於，所述電容器通過一負載電阻接地。
10.如權利要求1所述的開關控制電路，其特徵在於，所述整流器為一橋式整流器。
專利摘要本實用新型提供一種發光二極體的開關控制電路，包括一用以將交流電源轉換為直流電源的整流器，直流電源產生一偏壓電流流經至少一第一發光二極體、至少一第一開關單元、一第二發光二極體、一第二開關單元及/或一電容器。第一開關單元與第一發光二極體連接於一第一端點、第二開關單元與第二發光二極體連接於一第二端點，根據第一端點及第二端點的端點電壓決定第一開關單元及第二開關單元是否導通，以控制偏壓電流的電流流向，通過採用多段式開關機制控制發光二極體發光，且利用電容器儲存多餘能量以待後續驅動發光二極體發光。
文檔編號H05B37/02GK202197438SQ20112030502
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者侯福星, 梁偉成 申請人:芯巧科技股份有限公司