一種自激振蕩led驅動系統及半導體照明裝置製造方法

2023-05-05 05:28:21

一種自激振蕩led驅動系統及半導體照明裝置製造方法
【專利摘要】一種自激振蕩LED驅動系統及半導體照明裝置。所述驅動系統，包括：整流裝置，用於連接外部電源，進行整流和濾波；啟動裝置，連接整流裝置；供電裝置，與啟動裝置連接，供電裝置包括供電控制單元對負載進行供電控制；開關單元對供電控制單元進行控制；信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制，本發明提供了一種結構簡單、成本低的半導體光源驅動系統及半導體照明裝置。
【專利說明】—種自激振蕩LED驅動系統及半導體照明裝置
[0001]【技術領域】
本發明涉及一種半導體光源的驅動系統，且更具體來說，涉及一種自激振蕩LED驅動系統及半導體照明裝置。
[0002]【背景技術】
半導體光源(LED)是第三代半導體材料製作的光源和顯示器件，具有耗電量少、壽命長、無汙染、色彩豐富、可控性強等特點，是照明光源及光產業的一次革命。隨著LED的發展，越來越多的LED照明產品湧入市場。LED的電子驅動部分是LED照明產品中一個不可缺少的組成部分。
[0003]目前LED市場，LED照明終端售價仍高於傳統燈泡與節能燈，降價已成為擴大市場接受度的關鍵。隨著LED顆粒價格的不斷下降，電子驅動部分的價格比例越顯重要，目前市場上所普及使用的LED驅動線路大都採用IC控制，其主要缺點就是價格成本較高。
[0004]因此，如何提供一種結構簡單、成本低的半導體光源驅動系統成為半導體領域發展的突出問題。針對現有技術中存在的問題，本方案提出一種自激振蕩LED驅動系統及半導體照明裝置是半導體光源驅動系統【技術領域】目前急待解決的問題之一。
[0005]
【發明內容】

本發明的目的是提供一種結構簡單，應用範圍非常寬，成本低廉的主要針對LED照明產品中的電子驅動線路。本發明使用較少元器件實現LED的電子驅動部分，大大減少了元器件數量和成本，使電子驅動部分佔LED照明系統中的比例大幅度縮小，並具結構簡單、成本低、效率損失減少的特點。
[0006]本發明實施例提供了一種自激振蕩LED驅動系統，所述驅動系統包括:整流裝置，用於連接外部電源，進行整流和濾波；啟動裝置，連接整流裝置；供電裝置，與啟動裝置連接，供電裝置包括供電控制單元對負載進行供電控制；開關單元對供電控制單元進行控制；信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制。
[0007]根據本發明實施例，所述信號控制單元由感性元件(202)的副繞(201)串聯容性元件(203)和阻性元件(204)構成自激振蕩對開關單元(300)進行控制。
[0008]根據本發明實施例，所述開關單元(300)的第一端(301)與信號控制單元之阻性元件(204)的第二端連接。
[0009]根據本發明實施例，所述信號控制單元由感性元件(202)、二極體(401)和容性元件(402)構成，其中，二極體(401)的第一端和容性元件(402)的第一端連接，容性元件(402)的第二端與感性元件(202)的第一端連接，而感性元件(202)的第二端、二極體(401)的第二端連接於開關元件(300)的第二端(302)。
[0010]根據本發明實施例，所述啟動裝置包含阻性元件(101)、二極體(102)，其中，阻性元件(101)的第一端連接於整流裝置，阻性元件(101)的第二端連接於二極體(102)的第一端，而二極體(102)的第二端接地。
[0011]一種半導體照明裝置，包括: 半導體光源負載；
整流裝置，用於連接外部電源，進行整流和濾波；
啟動裝置，連接整流裝置；
供電裝置，與啟動裝置連接，供電裝置包括供電控制單元對負載進行供電控制； 開關單元對供電控制單元進行控制；
信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制。
[0012]根據本發明實施例，所述負載為單個或多個LED組。
[0013]根據本發明實施例，所述LED組的構成方式包括但不限於串聯連接或並聯連接或串並聯連接的混合型連接結構來電連接。
[0014]根據以下參考附圖對本發明的描述，本發明的其他目標和效用將變得顯而易見，並且讀者可全面了解本發明。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是LED驅動系統模塊結構連接示意圖；
圖2是根據本發明實施例的LED驅動系統電路圖；
圖3是根據本發明實施例的LED驅動系統之供電裝置結構示意圖；
圖4是根據本發明實施例的LED驅動系統啟動階段工作示意圖；
圖5是根據本發明實施例的LED驅動系統第一儲能階段工作示意圖；
圖6是根據本發明實施例的LED驅動系統釋能階段工作示意圖；
圖7是根據本發明實施例的LED驅動系統第二儲能階段工作示意圖。
[0016]在上述附圖中,相同附圖標記指示相同、相似或相應的元件或功能。
[0017]【具體實施方式】
下文將參照圖式通過實施例來詳細描述本發明的具體實施例。
[0018]本發明使用較少元器件實現LED的電子驅動部分，大大減少了元器件數量和成本，使電子驅動部分佔LED照明系統中的比例大幅度縮小。
[0019]圖1是本發明所述自激振蕩LED驅動系統模塊結構連接示意圖。
[0020]整流裝置，用於連接外部電源，進行整流和濾波；
啟動裝置，連接整流裝置；
供電裝置，與啟動裝置連接，供電裝置包括供電控制單元對負載進行供電控制； 開關單元對供電控制單元進行控制；
信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制。
[0021 ] 圖2是根據本發明實施例的LED驅動系統電路圖。
[0022]具體而言，在本發明實施例中，整流裝置10，其一端連接至由外部提供的包含有保險絲11的交流(AC)電源，而另一端(輸出端)13連接至負載裝置40 ；
啟動裝置20，用於連接整流裝置10 ；
供電裝置30，與啟動裝置20連接，通過感性元件202經由副繞201連接阻性元件204及容性元件203，作為開關元件300的控制部分，對供電裝置30連接的負載裝置40進行供電控制，用於當驅動系統連接有負載裝置40時，配合整流裝置10對負載裝置40進行供電，且供電裝置30的第一輸出端31和第二端輸出端32連接至負載裝置40。
[0023]在圖2中，外部交流(AC)電源(例如，120VAC)可以為商業AC線路電壓，並且當如圖2中所示的將橋式二極體12 (包含四個單極管D1、D2、D3、D4)應用於整流裝置10時，可以將輸入的AC電壓輸出為全波整流電壓，並將合適的電流提供給負載裝置40。
[0024]在本文中，外部提供的包含有保險絲11的交流(AC)電源，其輸入電壓範圍為交流(AC)電源120V/50? 60Hz?240V/50? 60Hz，輸入電壓範圍為直流(DC)電源12V?400V。
[0025]如圖2所示，在本方案中，使用少量元器件組合形成自激振蕩線路，結合降壓線路，構成一個LED電子驅動器。即在一個感性元件上使用副繞作為一個開關元件的控制信號輸入，中間串聯一個阻性元件和一個容性元件作為控制信號輸入的大小及時間，使用一個二極體作為容性元件的充放電控制，使用該感性元件連接一個二極體和一個容性元件產生直流輸出。
[0026]具體而言，在本實施例中，啟動裝置20包含阻性元件101、二極體102，其中，阻性元件101的第一端連接於整流裝置10的一端，阻性元件101的第二端連接於二極體102的第一端，而二極體102的第二端接地。
[0027]供電裝置30包含感性元件201和202、容性元件203、阻性元件204、開關元件300、二極體401以及容性元件402，其中，二極體401的第一端與啟動裝置20之阻性元件101的第一端與連接，阻性元件101的第二端分別與阻性元件204的第二端以及開關元件300的第一端301連接，啟動裝置20之二極體102的第二端與開關元件300的第三端303連接並接地，容性元件203的第一端與感性元件201第一端連接，感性元件201第二端則接地，容性元件203的第二端與阻性元件204的第一端連接，感性元件202的第一端與容性元件402的第二端連接，感性元件202的第二端與二極體401的第二端以及開關元件300的第二端302連接。
[0028]負載裝置40包含及負載單元501，其中，供電裝置30的容性元件402與負載單元501並聯連接。
[0029]如圖2所示，在本方案中，使用少量元器件組合形成自激振蕩線路，結合降壓線路，構成一個LED電子驅動器。即在一個感性元件202上使用副繞201，即感性元件201作為一個開關元件300的控制信號輸入，中間串聯一個阻性元件204和一個容性元件203作為控制信號輸入的大小及時間，使用一個二極體401作為容性元件402的充電及放電控制，使用該感性元件202接一個二極體401和一個容性元件402產生直流輸出。
[0030]故，進一步的，如圖3所示，在本方案中供電裝置30可包括信號控制單元、開關單元以及供電控制單元，通過信號控制單元控制信號輸入的大小及時間，並依據開關單元對負載裝置進行供電控制。其中，信號控制單元包含副繞201、容性元件203和阻性元件204，由感性元件202的副繞201串聯容性元件203和阻性元件204構成自激振蕩對開關單元300進行控制，其中，二極體401的第一端和容性元件402的第一端連接，容性元件402的第二端與感性元件202的第一端連接，而感性元件202的第二端、二極體401的第二端連接於開關元件300的第二端302。
[0031]此外，開關單元，包括一開關元件300，連接於啟動裝置20以及供電裝置30的供電控制單元，其中，開關元件300的第一端301與信號控制單元之阻性元件204的第二端連接；供電控制單元，包括一感性元件202、二極體401和容性元件402，連接於上述開關單元和負載裝置40，用於依據開關單元對負載裝置40進行供電控制。
[0032]其中，供電控制單元對負載進行供電控制；
開關單元對供電控制單元進行控制；
信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制。
[0033]因此，在本發明實施例中，通過使用感性元件副繞連接一個阻性元件和一個容性元件作為一個開關元件的控制部分，形成一個自激振蕩線路，並且該感性元件和開關元件與負載(LED)串聯，並將該感性元件和開關元件連接處作為正電壓輸出段，該輸出端還串聯
有一個二極體。
[0034]進一步的，在本發明中，供電裝置30的輸出電流範圍20mA?300mA，輸出電壓範圍 12疒300V。
[0035]在圖2中，具體而言在本方案中，負載裝置40為單個或多個LED組。負載裝置40可以是包括至少一個LED的光源501，並且可以包括具有各種電連接關係的多個LED。在圖2中，構成負載裝置40的多個LED以串聯連接的狀態示出，但負載裝置40中所包括的多個LED也可以根據應用LED的應用系統而以串聯連接或並聯連接或串並聯連接的混合型連接結構來電連接。
[0036]進一步的，在本發明實施例中，所述啟動裝置20用於在啟動時(S卩，在輸入電壓Vin初始施加時)使供電裝置30中的開關元件300處於導通狀態。所述供電控制裝置30包括信號控制單元、供電控制單元、信號發生單元及開關單元，所述供電控制單元中的感性元件202用於接收輸入電壓並且在所述開關單元的控制下進行儲能和釋能。所述信號發生單元受所述供電控制單元中的感性元件的感應產生感應信號，用於控制所述開關單元的導通和截止。所述供電控制單元中的二極體401用於根據所述供電控制單元中的感性元件的儲能和釋能不同地向所述負載裝置(半導體光源)供電。
[0037]啟動階段:如圖4所示，當本發明所述的半導體光源驅動系統連接到直流輸入電壓Vin後，Vin通過阻性元件101和開關元件300的基極301以及發射極303進行放電產生電流II，使開關元件300的集電極302和發射極303導通。Vin通過容性元件402和負載單元501，感性元件202和開關元件300的集電極302和發射極303進行放電產生電流12。此後，本發明所述的半導體光源驅動系統進入第一儲能階段。
[0038]第一儲能階段:如圖5所示，12通過容性元件402，容性元件402開始充電，同時12通過負載，半導體光源負載開始發光，12再通過感性元件202，感性元件202儲能並在其兩端產生電壓V2，同時信號發生單元201受感性元件202感應產生感應電動勢VI，Vl通過容性元件203、阻性元件204和開關元件300的基極301及發射極303進行放電產生電流13。13對容性元件203進行充電。容性元件203兩端產生圖示方向電壓V3。隨著V3的上升，13下降，並且隨之使得關元件300截止。然而，由於流過感性元件202的電流不能突變，因此該電流通過二極體401流動到半導體光源負載單元501和容性元件402，並且使感性元件202兩端電壓V2反向。此後，本發明所述的半導體光源驅動系統進入釋能階段。
[0039]釋能階段:如圖6所示,信號發生單元201受感性元件202感應產生的感應電動勢Vl同樣反向。Vl通過二極體102、阻性元件204、容性元件203進行放電產生電流14。開關元件300截止。感性元件202兩端電壓V2通過二極體401與容性元件402和半導體光源負載單元501進行放電，感性元件202釋能，同時為容性元件402充電產生電壓V5。電流14對容性元件203反向充電產生反向電壓V4。在感性元件202兩端電壓V2下降至低於容性元件402兩端電壓V5時，停止釋能。此後，本發明所述的半導體光源驅動系統進入第二儲能階段。該第二儲能階段與所述第一儲能階段有所不同，在該第二儲能階段中，所述半導體光源負載V發光。
[0040]第二儲能階段:如圖7所示，容性元件402兩端電壓V5通過半導體光源負載單元501放電，容性元件203兩端電壓V4通過阻性元件204、開關元件300的基極301和發射極303和信號發生單元的感性元件201進行放電，產生電流15，使開關元件300的集電極302和發射極303導通。Vin通過感性元件202和開關元件300的集電極302和發射極303進行放電產生電流12。感性元件202儲能，在其兩端產生電壓V2。接下來，參考第一儲能階段圖中的供電控制單元和開關單元來繼續描述。信號發生單元的感性元件201受感性元件202感應產生感應電動勢VI，Vl通過容性元件203、阻性元件204和開關元件300的基極301及發射極303進行放電產生電流13。13對容性元件203進行充電。容性元件203兩端產生圖示方向電壓V3。隨著V3的上升，13下降，並且隨之使得開關元件300截止。然而由於流過感性元件202的電流不能突變，因此該電流通過二極體401流動到半導體光源負載單元501，並且使感性元件202兩端電壓V2反向。此後，本發明所述的半導體光源驅動系統再次進入釋能階段。
[0041]然後，本發明所述的半導體光源驅動系統從釋能階段再次進入第二儲能階段，如此循環。
[0042]上述實施例只是例示性的，並且不希望它們限制本發明的技術方法。雖然已參照優選實施例詳細描述了本發明，但所屬領域的技術人員將了解，可在不偏離本發明技術方法的精神和範疇的情況下修改或等同替換本發明的技術方法，這些修改和等同替換也屬於本發明權利要求書的保護範疇。
【權利要求】
1.一種自激振蕩LED驅動系統,包括: 整流裝置，用於連接外部電源，進行整流和濾波； 啟動裝置，連接整流裝置； 供電裝置，與啟動裝置連接，供電裝置包括供電控制單元對負載進行供電控制； 開關單元對供電控制單元進行控制； 信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制。
2.如權利要求1所述的驅動系統，所述信號控制單元由感性元件(202)的副繞(201)串聯容性元件(203 )和阻性元件(204 )構成自激振蕩對開關單元(300 )進行控制。
3.如權利要求1所述的驅動系統，所述開關單元(300)的第一端(301)與信號控制單元之阻性元件(204)的第二端連接。
4.如權利要求1所述的驅動系統，所述信號控制單元由感性元件(202)、二極體(401)和容性元件(402)構成，其中，二極體(401)的第一端和容性元件(402)的第一端連接，容性元件(402)的第二端與感性元件(202)的第一端連接，而感性元件(202)的第二端、二極體(401)的第二端連接於開關元件(300)的第二端(302)。
5.如權利要求1所述的驅動系統，所述啟動裝置包含阻性元件(101)、二極體(102)，其中，阻性元件(101)的第一端連接於整流裝置，阻性元件(101)的第二端連接於二極體(102)的第一端，而二極體(102)的第二端接地。
6.一種半導體照明裝置，包括: 半導體光源負載； 整流裝置，用於連接外部電源，進行整流和濾波； 啟動裝置，連接整流裝置； 供電裝置，與啟動裝置連接，供電裝置包括供電控制單元對負載進行供電控制； 開關單元對供電控制單元進行控制； 信號控制單元，由感性元件的副繞連接阻性及容性元件構成自激振蕩對開關單元進行控制。
7.如權利要求6所述的半導體照明裝置，所述負載為單個或多個LED組。
8.如權利要求6所述的半導體照明裝置，所述LED組的構成方式包括但不限於串聯連接或並聯連接或串並聯連接的混合型連接結構來電連接。
【文檔編號】H05B37/02GK103813577SQ201210459804
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優先權日:2012年11月15日
【發明者】王耀海 申請人:歐普照明股份有限公司