有旁路電路的發光二極體的驅動電路及其驅動的方法
2023-07-26 12:13:06
專利名稱：有旁路電路的發光二極體的驅動電路及其驅動的方法
技術領域：
本發明是有關於發光二極體的驅動電路及其驅動的方法，尤指一種具有旁路電路的發光二極體的驅動電路及其驅動的方法。
背景技術：
在照明電路應用中，通常電源供應電路所供應的驅動電壓趨近於一串發光二極體的跨壓，以減少照明電路的損耗。但當發光二極體運作在低溫環境時，因為發光二極體的順向跨壓和溫度成反比，所以可能發生電源供應電路所供應的驅動電壓小於一串發光二極體的跨壓，導致照明電路無法正常運作。請參照圖1，圖I是為說明發光二極體的順向跨壓和溫度成反比的示意圖。如圖I 所示，發光二極體的順向跨壓隨著溫度上升而降低。例如，在環境溫度為_25°C時，發光二極體的順向跨壓是為3. 6V，而在環境溫度為75。°〇時，發光二極體的順向跨壓是為3. 3V。請參照圖2，圖2是為現有技術說明發光二極體的驅動電路200的示意圖。驅動電路200包括電源供應電路202和7顆串聯的發光二極體204。電源供應電路202是用以驅動7顆串聯的發光二極體204。在環境溫度為75°C時，7顆串聯發光二極體的順向跨壓是為23. IV(7*3. 3V = 23. IV)。但當在環境溫度為_25°C時，7顆串聯發光二極體的順向跨壓是為25. 2V(7*3. 6V = 25. 2V)。此時，由於電源供應電路202所供應的驅動電壓Vo為24V，所以驅動電路200無法正常運作，造成7顆串聯的發光二極體204無法正常發光。在現有技術中，通常是減少一串發光二極體的串聯數目，來降低一串發光二極體的順向跨壓以避免驅動電路無法在低溫運作。但減少一串發光二極體的串聯數目的方式會降低驅動電路在常溫時的運作效率。另外，亦可利用前一級轉換電路調整電源供應電路所供應的驅動電壓，以使電源供應電路所供應的驅動電壓總是大於一串發光二極體的順向跨壓。但利用前一級轉換電路調整電源供應電路所供應的驅動電壓會造成前一級轉換電路的效能下降。因此，對於電路設計者而言，減少一串發光二極體的串聯數目以及利用前一級轉換電路調整電源供應電路所供應的驅動電壓的方式，都不是最好的選擇。
發明內容
本發明的一實施例提供一種具有旁路電路的發光二極體的驅動電路。該驅動電路包括電源供應電路、至少一旁路電路及溫度監控電路。該電源供應電路是用以提供驅動電壓給至少一串發光二極體；該至少一旁路電路中的每一旁路電路是用以於環境溫度低於預定溫度時開啟；及該溫度監控電路是耦接於該至少一旁路電路，用以偵測該環境溫度，當該環境溫度低於該預定溫度時，送出控制信號至該至少一旁路電路。本發明的還一實施例提供一種控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法。該方法包括偵測一串發光二極體的環境溫度；判斷該環境溫度是否低於預定溫度；如果該環境溫度低於該預定溫度時，送出控制信號；及根據該控制信號，開啟至少一旁路電路，以使該串發光二極體的至少一發光二極體的二端短路。
本發明的還一實施例提供一種具有旁路電路的發光二極體的驅動電路。該驅動電路包括電源供應電路、至少一旁路電路及定時器。該電源供應電路是用以提供驅動電壓給至少一串發光二極體；該至少一旁路電路中的每一旁路電路是用以於該電源供應電路開機後預定時間關閉；及該定時器是用以於該電源供應電路開機後該預定時間，送出控制信號至該至少一旁路電路，以關閉該至少一旁路電路。本發明的還一實施例提供一種控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法。該方法包括提供驅動電壓給一串發光二極體；提供該驅動電壓給該串發光二極體後預定時間，送出控制信號至至少一旁路電路；及根據該控制信號，關閉至少一旁路電路。本發明所提供的一種具有旁路電路的發光二極體的驅動電路及其驅動的方法，是利用溫度監控電路或定時器發出控制信號，以開啟或關閉至少一旁路電路，導致一串發光二極體中至少有一發光二極體被關閉或被開啟。因此，當環境溫度低於預定溫度時，該電源供應電路所供應的驅動電壓仍可驅動該串發光二極體。
圖I是為說明發光二極體的順向跨壓和溫度成反比的示意圖。圖2是為現有技術說明發光二極體的驅動電路的示意圖。圖3是為本發明的一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路的示意圖。圖4是為本發明的還一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路的示意圖。圖5是為本發明的還一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路的示意圖。圖6是為本發明的還一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路的示意圖。圖7是為本發明的還一實施例說明控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法的流程圖。圖8是為本發明的還一實施例說明控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法的流程圖。其中，附圖標記說明如下200、300、400、500、600驅動電路202、302、402、502、602電源供應電路304>404>504>604旁路電路306、406、506溫度監控電路204、308、408、508、608 —串發光二極體606定時器3062、5062分壓電阻3064、5064熱敏電阻3066、4062比較器3082、4082、5082、6082 發光二極體
4022電感40222直流阻抗4064控制單元VDD第一電壓GND地端Vl電位CS控制信號 Vo驅動電壓ES致能信號700-708、800-808步驟
具體實施例方式請參照圖3，圖3是為本發明的一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路300的示意圖。驅動電路300包括電源供應電路302、旁路電路304及溫度監控電路306。電源供應電路302是用以提供驅動電壓Vo給一串發光二極體308，其中一串發光二極體308包括多個串聯的發光二極體，而電源供應電路302為降壓型轉換器，例如buck轉換器，或電源供應電路302可為升/降壓型轉換器，例如Buck-Boost轉換器、Cuk轉換器、Sepic轉換器、Zeta轉換器、返馳式轉換器(Flyback)、Forward轉換器、推挽式轉換器(Push-Pull)、半橋轉換器(Half-Bridge)或全橋轉換器(Full-Bridge)。但本發明並不受限於驅動電壓Vo僅供給一串發光二極體308，且不受限於一串發光二極體308僅並聯旁路電路304。旁路電路304是用以於環境溫度ET低於預定溫度T時開啟，其中旁路電路304是為N型金屬氧化物半導體電晶體、P型金屬氧化物半導體電晶體或傳輸閘。另外，本發明並不受限於旁路電路304的兩端之間僅包括發光二極體3082。溫度監控電路306是耦接於旁路電路304，用以偵測環境溫度ET，當環境溫度ET低於預定溫度T時，送出控制信號CS至旁路電路304。溫度監控電路306包括分壓電阻3062、熱敏電阻3064及比較器3066。分壓電阻3062具有第一端，用以接收第一電壓VDD，及第二端；熱敏電阻3064具有第一端，耦接於分壓電阻3062的第二端，及第二端，耦接於地端GND;比較器3066具有第一輸入端，耦接於分壓電阻3062的第二端，第二輸入端，用以接收參考電壓VREF，及輸出端，用以輸出控制信號CS。當環境溫度ET為25°C時，熱敏電阻3064具有較小的電阻值，所以比較器3066的第一輸入端的電位Vl小於參考電壓VREF。此時，根據控制信號CS，旁路電路304是為關閉，且一串發光二極體308上的所有發光二極體皆開啟。當環境溫度ET為_40°C時，熱敏電阻3064具有較大的電阻值，所以電位Vl大於參考電壓VREF。此時，根據控制信號CS，旁路電路304是為開啟。因此，驅動電壓Vo仍然會使沒有與旁路電路304並聯的多個發光二極體維持在開啟狀態，而只會使與旁路電路304並聯的發光二極體3082關閉。另外，在開啟旁路電路304後，環境溫度ET會因為一串發光二極體308的開啟而逐漸提升，導致電位Vl降至小於參考電壓VREF。此時，根據控制信號CS，旁路電路304被關閉。但本發明並不受限於當比較器3066的第一輸入端的電位Vl小於參考電壓VREF時,根據控制信號CS,關閉旁路電路304,以及比較器3066的第一輸入端的電位Vl大於參考電壓VREF時,根據控制信號CS,開啟旁路電路304，亦即本發明可當比較器3066的第一輸入端的電位Vl大於參考電壓VREF時，根據控制信號CS,開啟旁路電路304,以及比較器3066的第一輸入端的電位Vl小於參考電壓VREF時，根據控制信號CS，關閉旁路電路304。所以，只要當環境溫度ET低於預定溫度T時，開啟旁路電路304，以及當環境溫度ET高於預定溫度T時，關閉旁路電路304即屬於本發明的範疇。另外，本發明亦不受限於環境溫度ET為25°C和-40°C。請參照圖4，圖4是為本發明的還一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路400的示意圖。驅動電路400包括電源供應電路402、旁路電路404及溫度監控電路406。溫度監控電路406包括比較器4062及控制單元4064。比較器4062是用以偵測電源供應電路402內的電感4022的直流阻抗40222所產生的跨壓VD0比較器4062根據跨壓VD和預定值，輸出致能信號ES。控制單元4064是用以於接收致能信號ES時，且根據致能信號ES，輸出控制信號CS以開啟旁路電路404。另外，本發明並不受限於旁路電路404的兩端之間僅包括發光二極體4082。當環境溫度ET為25°C時，電感4022的直流阻抗40222所產生的跨壓VD大於該預定值，所以比較器4062不會輸出致能信號ES至控制單元4064。此時，旁路電路404是為關閉且一串發光二極體408上的所有發光二極體皆開啟。當環境溫 度ET為-40°C時，電感4022的直流阻抗40222所產生的跨壓VD小於該預定值，所以比較器4062輸出致能信號ES至控制單元4064，導致旁路電路404被開啟。此時，驅動電壓Vo仍然大於一串發光二極體408的跨壓,且一串發光二極體408中的發光二極體4082被關閉。但本發明並不受限於當跨壓VD大於該預定值時，比較器4062不輸出致能信號ES，以及當跨壓VD小於該預定值時，比較器4062輸出致能信號ES，也就是說本發明亦可於當跨壓VD大於該預定值時，比較器4062輸出致能信號ES，以及當跨壓VD小於該預定值時，比較器4062不輸出致能信號ES。所以，只要當環境溫度ET低於預定溫度T時，開啟旁路電路404，以及當環境溫度ET高於預定溫度T時，關閉旁路電路404即屬於本發明的範疇。另外，電源供應電路402、旁路電路404及一串發光二極體408的操作原理和電源供應電路302、旁路電路304及一串發光二極體308的操作原理皆相同，在此不再贅述。此外，本發明並不受限於一串發光二極體408僅並聯旁路電路404，且亦不受限於環境溫度ET為25°C和_40°C。請參照圖5，圖5是為本發明的還一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路500的示意圖。驅動電路500包括電源供應電路502、旁路電路504及溫度監控電路506。溫度監控電路506包括分壓電阻5062及熱敏電阻5064，其中控制信號CS是為熱敏電阻5064的第一端的電壓。分壓電阻5062具有第一端，用以接收驅動電壓Vo，及第二端；熱敏電阻5064具有第一端，耦接於分壓電阻5062的第二端，及第二端。旁路電路504是為娃控整流器(silicon-controlled rectifier, SCR),旁路電路504具有第一端,f禹接於分壓電阻5062的第二端，第二端，耦接於熱敏電阻5064的第二端，及第三端。另外，本發明並不受限於旁路電路504的兩端之間僅包括發光二極體5082。當環境溫度ET為25°C時，熱敏電阻5064的電阻值較小，所以熱敏電阻5064的第一端的電壓較小，導致旁路電路504關閉。此時，一串發光二極體508上的所有發光二極體皆開啟。當環境溫度ET為-40°C時，熱敏電阻5064的電阻值較大,所以熱敏電阻5064的第一端的電壓較大,導致旁路電路504被開啟。此時，一串發光二極體508中的發光二極體5082被關閉，因此，驅動電壓Vo仍然大於一串發光二極體508的跨壓。但本發明並不受限於旁路電路504的兩端之間僅包括發光二極體5082。另外，電源供應電路502及一串發光二極體508和電源供應電路302及一串發光二極體308的操作原理相同，在此不再贅述。此外，本發明並不受限於一串發光二極體508儀並聯旁路電路504，且亦不受限於環境溫度ET為25°C和_40°C。請參照圖6，圖6是為本發明的還一實施例說明具有旁路電路的發光二極體的驅動電路600的示意圖。驅動電路600包括電源供應電路602、旁路電路604及定時器606。旁路電路604是用以於電源供應電路602開機後預定時間PT關閉。定時器606是用以於電源供應電路602開機後預定時間PT，送出控制信號CS至旁路電路604，以關閉旁路電路604，導致一串發光二極體608中的所有發光二極體皆開啟。但本發明並不受限於旁路電路604的兩端之間僅包括發光二極體6082，亦不受限於一串發光二極體608僅並聯旁路電路604。另外，電源供應電路602、旁路電路604及一串發光二極體608的操作原理皆和電源供應電路302、旁路電路304及一串發光二極體308的操作原理相同，在此不再贅述。請參照圖7，圖7是為本發明的還一實施例說明控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法的流程圖。圖7的方法是利用圖3的驅動電路300說明，詳細步驟如下
步驟700:開始；步驟702 :溫度監控電路306偵測一串發光二極體308的環境溫度ET ；步驟704 :溫度監控電路306判斷環境溫度ET是否低於預定溫度T，如果是，進行步驟706 ;如果否，跳回步驟702 ；步驟706 :溫度監控電路306送出控制信號CS至旁路電路304 ；步驟708 :根據控制信號CS，開啟旁路電路304，以使與旁路電路304並聯的發光二極體3082的二端短路，跳回步驟702。在步驟706中，溫度監控電路306並不受限於當環境溫度ET低於預定溫度T時，送出控制信號CS至旁路電路304。只要當環境溫度ET低於預定溫度T時，開啟旁路電路304，以及當環境溫度ET高於預定溫度T時，關閉旁路電路304即可。但本發明並不受限於一串發光二極體308僅並聯旁路電路304。在步驟708中，根據控制信號CS，開啟旁路電路304，因此，發光二極體3082的二端短路，導致發光二極體3082被關閉。但本發明並不受限於旁路電路304的兩端之間僅包括發光二極體3082。請參照圖8，圖8是為本發明的還丨實施例說明控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法的流程圖。圖8的方法是利用圖6的驅動電路600說明，詳細步驟如下步驟800:開始；步驟802 :電源供應電路602開啟旁路電路604，並提供驅動電壓Vo給一串發光二極體608 ；步驟804 :提供驅動電壓Vo給一串發光二極體608後預定時間PT，定時器606送出控制信號CS至旁路電路604 ；步驟806 :根據控制信號CS，關閉旁路電路604 ；步驟808:結束。在步驟802中，當電源供應電路602 —開始提供驅動電壓Vo給一串發光二極體608時，旁路電路604是為開啟。在步驟806中，提供驅動電壓Vo給一串發光二極體608後預定時間PT，根據定時器606發出的控制信號CS，關閉旁路電路604即可。此時，一串發光二極體608的發光二極體6082的二端短路，導致發光二極體6082被關閉。但本發明並不受限於一串發光二極體608僅並聯旁路電路604，亦不受限於旁路電路604的兩端之間僅包括發光二極體6082。綜上所述，本發明所提供的具有旁路電路的發光二極體的驅動電路及其驅動的方法，是利用溫度監控電路或定時器發出控制信號，以開啟或關閉至少一旁路電路，導致一串發光二極體中至少有一發光二極體被關閉或被開啟。因此，當環境溫度低於預定溫度時，電源供應電路所供應的驅動電壓仍可驅動一串發光二極體。以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依 本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種具有旁路電路的發光二極體的驅動電路，包括 電源供應電路，用以提供驅動電壓給至少一串發光二極體； 該驅動電路的特徵在於還包括 至少一旁路電路，該至少一旁路電路中的每一旁路電路是用以於環境溫度低於預定溫度時開啟；及 溫度監控電路，耦接於該至少一旁路電路，用以偵測該環境溫度，當該環境溫度低於該預定溫度時，送出控制信號至該至少一旁路電路。
2.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該電源供應電路是為降壓型轉換器。
3.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該電源供應電路是為升/降壓型轉換器。
4.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該旁路電路是為N型金屬氧化物半導體電晶體。
5.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該旁路電路是為P型金屬氧化物半導體電晶體。
6.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該旁路電路是為傳輸閘。
7.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該溫度監控電路包括 分壓電阻，具有第一端，用以接收第一電壓，及第二端； 熱敏電阻，具有第一端，耦接於該分壓電阻的第二端，及第二端，耦接於地端；及比較器，具有第一輸入端，耦接於該分壓電阻的第二端，第二輸入端，用以接收參考電壓，及輸出端，用以輸出該控制信號，其中該比較器是根據該該比較器的第一輸入端的電壓和該參考電壓時，輸出該控制信號。
8.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該溫度監控電路包括 比較器，用以偵測該電源供應電路內的電感的直流阻抗所產生的跨壓，並根據該跨壓和預定值，輸出致能信號；及 控制單元，用以於接收該致能信號時，輸出該控制信號。
9.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該溫度監控電路包括 分壓電阻，具有第一端，用以接收該驅動電壓，及第二端 '及 熱敏電阻，具有第一端，耦接於該分壓電阻的第二端，及第二端； 其中該控制信號是為該熱敏電阻的第一端的電壓。
10.如權利要求9所述的驅動電路，其特徵在於，該旁路電路是為矽控整流器，該矽控整流器具有第一端，耦接於該分壓電阻的第二端，第二端，耦接於該熱敏電阻的第二端，及第三端，其中該矽控整流器的第二端與第三端之間包括至少一發光二極體。
11.一種控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法，包括 偵測一串發光二極體的環境溫度； 判斷該環境溫度是否低於預定溫度； 該方法的特徵在於還包括 如果該環境溫度低於該預定溫度時，送出控制信號；及 根據該控制信號，開啟至少一旁路電路，以使該串發光二極體的至少一發光二極體的二端短路。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，還包括 如果該環境溫度高於該預定溫度時，關閉該至少一旁路電路。
13.一種具有旁路電路的發光二極體的驅動電路，包括 電源供應電路，用以提供驅動電壓給至少一串發光二極體； 該驅動電路的特徵在於還包括 至少一旁路電路，該至少一旁路電路中的每一旁路電路是用以於該電源供應電路開機後預定時間關閉；及 定時器，用以於該電源供應電路開機後該預定時間，送出控制信號至該至少一旁路電路，以關閉該至少一旁路電路。
14.如權利要求I或13的驅動電路，其特徵在於，每一串發光二極體並聯至少一旁路電路。
15.—種控制發光二極體的驅動電路的旁路電路的方法，包括 提供驅動電壓給一串發光二極體； 該方法的特徵在於還包括 提供該驅動電壓給該串發光二極體後預定時間，送出控制信號至至少一旁路電路；及 根據該控制信號，關閉至少一旁路電路。
全文摘要
本發明公開了一種發光二極體的驅動電路及其驅動的方法。該驅動電路包括電源供應電路、至少一旁路電路及溫度監控電路。該電源供應電路是用以提供驅動電壓給至少一串發光二極體；該至少一旁路電路中的每一旁路電路是用以於環境溫度低於預定溫度時開啟；及該溫度控制電路是耦接於該至少一旁路電路，用以偵測該環境溫度，當該環境溫度低於該預定溫度時，送出控制信號至該至少一旁路電路。因此，本發明在該環境溫度低於該預定溫度時，該驅動電壓仍可驅動該至少一串發光二極體。
文檔編號H05B37/02GK102740544SQ20121004638
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月27日 優先權日2011年4月13日
發明者呂俊弦, 呂保儒, 李正人, 王偉政 申請人:乾坤科技股份有限公司