發光二極體單元的驅動迴路的製作方法

2023-09-20 06:44:05

專利名稱：發光二極體單元的驅動迴路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光單元的驅動迴路，特別是涉及一種發光二極體單 元的驅動回if各。
背景技術：
由於發光二極體(light-emitting diode, LED)與一般的光源(例如燈 泡或燈管)比較之下，其具有壽命長、耗電量少、體積小等優點，且由於發 光二極體的技術也越來越成熟，目前在指示燈、背光模組甚至照明設備上， 皆逐漸出現了發光二極體的應用。
一般發光二極體所使用的電源架構為了要兼顧驅動特性需求以及符合 電氣安全規範，其電路架構區分為前級的交流/直流轉換迴路和後級的發光 二極體驅動迴路。請參閱圖1，以一發光二極體背光模組l為例，其包括一 具隔離功能的交流/直流轉換器11、多個直流/直流轉換器12a - 12n以及多 個組發光二^l管單元13a - 13n。其中，各直流/直流轉換器12a - 12n分別 與相對應的發光二極體單元13a - 13n電性連接。
交流/直流轉換器11是將交流電源(市電)10轉換成一直流電源輸出， 再由各直流/直流轉換器12a-12n依據直流電源分別將其轉換成驅動信號 以驅動相對應的發光二極體單元13a - 13n。
承上所述，因為發出不同顏色光線的發光二極體所需要的驅動信號大 小不同，所以不同的發光二極體單元需要^f吏用不同的直流/直流轉換器來驅 動，故其成本較高且線路複雜度也會提高。另外，由於使用交流/直流轉換 器以及直流/直流轉換器兩級式的電路架構，所以電能轉換效率也將會因為 每一級的損耗而降低。
因此，如何提供一種發光二極體單元的驅動迴路，使其能夠同時驅動 多組的發光二極體單元，並能使電能轉換效率提高，實屬當前重要課題之
有鑑於上述現有的驅動迴路存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品 設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以 研究創新，以期創設一種新型結構的發光二極體單元的驅動迴路，能夠改 進一般現有的驅動迴路，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，並 經過反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。

發明內容
本發明的主要目的在於，克服現有的驅動迴路存在的缺陷，而提供一 種新型結構的發光二極體單元的驅動迴路，所要解決的技術問題是使其能 夠同時驅動多組的發光二極體單元且能提高電能轉換效率，從而更加適於 實用。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據
本發明提出的一種發光二極體單元的驅動迴路，包括 一隔離型電源轉換 單元，接收一交流電源並具有多個輸出端，其中各輸出端輸出一驅動信號； 以及多個發光二極體單元，分別與各輸出端電性連接，並依據該驅動信號 而動作。於此，所謂的動作是指發光二極體單元發光或停止發光的動作。 本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。 前述的驅動迴路，其中所述的隔離型電源轉換單元包括 一隔離型變壓器，具有一次側及二次側，其中所述輸出端設置於該二 次側，而該二次側具有多個繞組，各繞組分別對應各輸出端；以及
一整流器，與該隔離型變壓器的該一次側電性連接，並依據該交流電 源輸出 一功率信號至該隔離型變壓器。
前述的驅動迴路，其中所述的整流器為一半橋式整流器或一全橋式整 流器。
前述的驅動迴路，其中所述的功率信號為 一直流電源信號。 前述的驅動迴路，其中各發光二極體單元包括至少 一發光二極體。 前述的驅動迴路，其中所述的發光二極體單元包括一紅色發光二極體
單元、 一綠色發光二極體單元、 一藍色發光二極體單元或一白色發光二極
管單元。
前述的驅動迴路，其中所述的發光二極體單元為一光棒型式的發光二 極管單元。
前述的驅動迴路，其更包括
一能量調節單元，具有多個開關元件，各開關元件與各發光二極體單 元電性連接；
一控制單元，分別與該能量調節單元及該隔離型電源轉換單元電性連 接，該控制單元產生至少一能量調節信號至該能量調節單元；以及
一回授控制單元，分別與該能量調節單元及該控制單元電性連接，並 依據該能量調節信號產生一回授信號，以將其輸出至該控制單元。
前述的驅動迴路，其中所述的控制單元包括
一混光控制器，與該能量調節單元電性連接，並產生該能量調節信號 至該能量調節單元；
一開關元件，與該隔離型電源轉換單元電性連接；以及
一脈寬調變信號產生器，產生至少一脈寬調變信號以控制該開關元件。 前述的驅動迴路，其中各發光二極體單元的發光起始時間和/或發光結 束時間相異。
前述的驅動迴路，其更包括一功率因數修正單元，其與隔離型電源轉 換單元電性連接，並依據一交流電訊而輸出一功率信號至該隔離型電源轉 換單元。
藉由上述技術方案，本發明發光二極體單元的驅動迴路至少具有下列
優點本發明的發光二極體單元的驅動迴路，其利用具有多個輸出端的隔 離型電源轉換單元來驅動發光二極體單元。以此單級式的架構將能夠降低 功率消耗以提升驅動迴路的工作效率，並進而可減少熱量的產生。
綜上所述，本發明新穎的發光二極體單元的驅動迴路，能夠同時驅動 多組的發光二極體單元且能提高電能轉換效率。本發明具有上述諸多優點 及實用價值，其不論在結構或功能上皆有較大的改進，在技術上有顯著的 進步，並產生了好用及實用的效果，且較現有的驅動迴路具有增進的功效， 從而更加適於實用，並具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實 用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的 技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和 其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附 圖，詳細說明如下。


圖1為現有的一種發光二極體背光模組的一系統方塊圖。 圖2為本發明較佳實施例的一種發光二極體單元的驅動迴路的一架構 方塊圖。
圖3為本發明較佳實施例的一種發光二極體單元的驅動迴路的另一架 構方塊圖。
圖4為本發明較佳實施例的一種發光二極體單元的驅動迴路的一電路 示意圖。
圖5為本發明較佳實施例的一種發光二極體單元的驅動迴路，其中控 制發光二極體單元的能量示意圖。 '
圖6為本發明另一較佳實施例的一種發光二極體單元的驅動迴路的一 架構方塊圖。
1:背光模組 10、 20:交流電源
11:交流/直流轉換器 12a-12n:直流/直流轉換器
13a-13n、 22廣22"發光二極體單元2:發光二極體單元的驅動迴路
21:隔離型電源轉換單元
212:整流器
24:控制單元
242:脈寬調變信號產生器
25:回授控制單元
211:隔離型變壓器 23:能量調節單元
241、 Q-QN:開關元件
243:混光控制器
26:功率因數修正單元
O,-(k輸出端
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功 效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的發光二極體單元的驅 動迴路其具體實施方式
、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖2，本發明較佳實施例的發光二極體單元的驅動迴路2包括一 隔離型電源轉換單元21及多個發光二極體單元22, - 22N。
隔離型電源轉換單元21具有多個輸出端O,-On，且所述輸出端0!-0n 分別電性連接相對應的發光二極體單元22,- 22N。且隔離型電源轉換單元 21接收一交流電源20,並由各輸出端Or ON輸出一驅動信號以驅動發光二 極管單元22-22w發光。於本實施例中，隔離型電源轉換單元21的架構可 為返馳式(Flyback)、順向式(Forward)、半橋式(Half Bridge)、全橋式(Full Bridge)或推挽式(Push-Pul 1)等可應用於交流/直流轉換器的任何架構。另 外，所述發光二極體單元22,- 22N可為紅色、綠色、藍色或白色的發光二極 管單元22, - 22N，且各發光二極體單元22, - 22w可具有至少一發光二極體。 而當發光二極體單元具有多個發光二極體時，其可為光棒(light bar)型式 的發光二極體單元。
請再參閱圖3，隔離型電源轉換單元21包括一隔離型變壓器211以及 一整流器212。整流器212可為半橋式整流器或全橋式整流器，其依據交流 電源(市電)20而輸出一功率信號(直流電源)至隔離型變壓器211。隔離型 變壓器211具有一次側(primary side)及二次側(secondary side)，且於 二次側具有多個繞組(coi 1),而所述繞組分別對應各輸出端0, - 0N。
於本實施例中，由於不同顏色的發光二極體單元所需要的驅動信號大 小不盡相同，因此所述繞組可具有不同的匝數，以將功率信號轉換成所需 要的驅動信號來驅動發光二極體單元22, - 22w發光。
請再參閱圖4,本實施例的驅動迴路2更包括一能量調節單元23、 一 控制單元24以及一回授控制單元25。其中，能量調節單元23具有多個開 關元件- QN，各開關元件Qi - QN是分別和
22N電性連接，藉由開關元件Q！ _ QN的導通(turn on)與關閉(turn off)並搭 配驅動信號來控制各發光二極體單元22, - 22w的發光亮度。
控制單元24是分別與能量調節單元23以及隔離型電源轉換單元21電 性連接，且該控制單元24包括一開關元件241、 一脈寬調變信號產生器242 以及一混光控制器243。開關元件241是分別與脈寬調變信號產生器242以 及隔離型變壓器211的一次側電性連接。
脈寬調變信號產生器242是產生一脈寬調變信號以控制開關元件241, 藉此調整隔離型變壓器211 二次側所輸出的驅動信號的總能量。混光控制 器243是依時序而產生至少一能量調節信號至能量調節單元23的各開關元 件Q-QN。其中能量調節信號可為一脈寬調變(pulse width modulation, PWM) 信號，而藉由控制脈寬調變信號的責任周期，即可控制發光二極體單元22, -22N的發光亮度。
回授控制單元25是分別與能量調節單元23以及控制單元24電性連接， 並依據能量調節信號而產生一回授信號，並將其輸出至控制單元24。控制 單元24則可依據回授信號來控制脈寬調變信號的責任周期或振幅來調整驅 動信號的總能量。然而，由於回授控制的方法有許多種，例如最大電流回 授控制、平均電流回授控制等，其皆有不同的設計方式，於此僅為舉例而 非用以限制回授控制的狀態。
需注意，在本實施例中，在隔離型變壓器211的二次側與發光二極體 單元22,-22w之間，亦可存在例如濾波電路或防逆流保護電路等電路(圖中 未示)，其視需求而可自由的設計於驅動迴路之中。
另外，請參閱圖5，在本實施例中，當發光二極體單元分別為紅色、綠 色及藍色發光二極體單元，為達到混光的效果，混光控制器243會控制開 關元件Q:-QN的導通時間以控制各顏色的發光時間。在某些應用中，各發光 二極體單元22i-22w的發光起始時間可相同，然而，如此一來將有可能造成 漣波(ripple)電流過大。因此，混光控制器243可以設計為以中心點同步 的方式來控制開關元件Qi-Q"意即紅色、綠色及藍色發光二極體單元的發 光起始時間相異，且發光結束時間也相異。如圖5所示，例如tl-t6是紅 色發光二極體單元的發光時間，t2 - t5是綠色發光二極體單元的發光時間， 而t3-t4是藍色發光二極體單元的發光時間。如此，控制紅色、綠色及藍 色發光二極體單元的開關單元在不同時間切入，即可降低漣波電流。
再如圖6所示，除上述架構之外，另一種驅動迴路2，可包括一功率因 數》務正(power factor correction, PFC)單元26，其電性連接於交流電源 20與隔離型電源轉換單元21之間，以修正驅動迴路2，中的功率因數，使 其具有較佳的功率因數。
綜上所述，因依據本發明的發光二極體單元的驅動迴路，其利用具有
多個輸出端的隔離型電源轉換單元來驅動發光二極體單元。以此單級式的 架構將能夠降低功率消耗以提升驅動迴路的工作效率，並進而可減少熱量 的產生。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式 上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發 明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利 用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍 內。
權利要求
1、一種發光二極體單元的驅動迴路，其特徵在於包括一隔離型電源轉換單元，接收一交流電源並具有多個輸出端，其中各輸出端輸出一驅動信號；以及多個發光二極體單元，分別與各輸出端電性連接，並依據該驅動信號而動作。
2、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其中所述的隔離型電 源轉換單元包括一隔離型變壓器，具有一次側及二次側，其中所述輸出端設置於該二 次側，而該二次側具有多個繞組，各繞組分別對應各輸出端；以及一整流器，與該隔離型變壓器的該一次側電性連接，並依據該交流電 源輸出一功率信號至該隔離型變壓器。.
3、 根據權利要求2所述的驅動迴路，其特徵在於其中所述的整流器為一半橋式整流器或一全橋式整流器。
4、 根據權利要求2所述的驅動迴路，其特徵在於其中所述的功率信號為一直流電源信號。
5、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其中各發光二極體單 元包括至少 一發光二極體。
6、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其中所述的發光二極 管單元包括一紅色發光二極體單元、 一綠色發光二極體單元、 一藍色發光 二極體單元或一白色發光二極體單元。
7、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其中所述的發光二極 管單元為一光棒型式的發光二極體單元。
8、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其更包括 一能量調節單元，具有多個開關元件，各開關元件與各發光二極體單元電性連4妻；一控制單元，分別與該能量調節單元及該隔離型電源轉換單元電性連 接，該控制單元產生至少一能量調節信號至該能量調節單元；以及一回授控制單元，分別與該能量調節單元及該控制單元電性連接，並 依據該能量調節信號產生一回授信號，以將其輸出至該控制單元。
9、 根據權利要求8所述的驅動迴路，其特徵在於其中所述的控制單元 包括一混光控制器，與該能量調節單元電性連接，並產生該能量調節信號 至該能量調節單元；一開關元件，與該隔離型電源轉換單元電性連接；以及一脈寬調變信號產生器，產生至少一脈寬調變信號以控制該開關元件。
10、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其中各發光二極體單元的發光起始時間和/或發光結束時間相異。
11、 根據權利要求1所述的驅動迴路，其特徵在於其更包括一功率因 數修正單元，其與隔離型電源轉換單元電性連接，並依據一交流電訊而輸 出 一功率信號至該隔離型電源轉換單元。
全文摘要
一種發光二極體單元的驅動迴路，包括一隔離型電源轉換單元以及多個發光二極體單元。隔離型電源轉換單元具有多個輸出端，且接收一交流電源，並由各輸出端輸出一驅動信號。發光二極體單元分別與各輸出端電性連接，並依據驅動信號而動作。本發明能夠同時驅動多組的發光二極體單元且能提高電能轉換效率。
文檔編號H05B37/02GK101360374SQ200710138028
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月2日 優先權日2007年8月2日
發明者林崇智 申請人:宇威光電股份有限公司