開(kāi)關(guān)led驅(qū)動(dòng)電路及l(fā)ed照明系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種LED驅(qū)動(dòng)電路及照明系統(tǒng)，所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括電壓采樣電路、開(kāi)關(guān)組合和開(kāi)關(guān)控制電路。所述電壓采樣電路采樣輸入電壓得到反映所述輸入電壓的采樣電壓。所述開(kāi)關(guān)組合包括若干個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的LED，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，該開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓所驅(qū)動(dòng)。所述開(kāi)關(guān)控制電路根據(jù)所述采樣電壓確定所述開(kāi)關(guān)組合中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。根據(jù)輸入電壓的變化來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，從而可以不需要設(shè)置電容或電感等儲(chǔ)能元件。此外，也可以使得輸出電流追蹤輸入電壓的波形變化軌跡，從而使輸出電流和輸入電壓保持同相位，獲得較高的功率因數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)LED驅(qū)動(dòng)電路及LED照明系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域,尤其開(kāi)關(guān)LED(light emitting diode,簡(jiǎn)稱LED)驅(qū)動(dòng)電路及LED照明系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在LED照明應(yīng)用中，LED驅(qū)動(dòng)電路直接影響到LED燈具的壽命和可靠性。目前常用的驅(qū)動(dòng)電路包括有開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)的恒流LED驅(qū)動(dòng)電路，其效率較高，可以達(dá)到90%以上。然而，這種開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)的恒流LED驅(qū)動(dòng)電路有功率因數(shù)(Power factor)低，高頻電磁干擾(EMI)大,需要用到較大的電容、電感等儲(chǔ)能元件等缺點(diǎn)。
[0003]因此，有必要提出一種改進(jìn)的LED驅(qū)動(dòng)電路及照明系統(tǒng)來(lái)克服上述缺點(diǎn)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一在于提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其可以不需要電容或電感等儲(chǔ)能元件或者僅需要較小的電容或電感等儲(chǔ)能元件，且可以具有較高的功率因數(shù)。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二在于提供一種具有LED驅(qū)動(dòng)電路的LED照明系統(tǒng)，所述LED驅(qū)動(dòng)電路可以不需要電容或電感等儲(chǔ)能元件或者僅需要較小的電容或電感等儲(chǔ)能元件，且可以具有較高的功率因數(shù)。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其包括:電壓采樣電路，采樣輸入電壓得到反映所述輸入電壓的采樣電壓；開(kāi)關(guān)組合，包括若干個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)或多`個(gè)串聯(lián)的LED，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，該開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓所驅(qū)動(dòng)；開(kāi)關(guān)控制電路，根據(jù)所述采樣電壓確定所述開(kāi)關(guān)組合中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
[0007]進(jìn)一步的，每個(gè)開(kāi)關(guān)與對(duì)應(yīng)的LED并聯(lián)，所有LED相互串聯(lián)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，該關(guān)斷的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓驅(qū)動(dòng)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，該導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED不被所述輸入電壓驅(qū)動(dòng)。
[0008]更進(jìn)一步的，與每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED的個(gè)數(shù)為2X，X大于等于O的整數(shù)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的一個(gè)不同的X值，各個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的X值是相鄰的。
[0009]更進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)控制電路根據(jù)采樣電壓的值得到當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，并根據(jù)當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)，以使得驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流追蹤輸入電壓的波形變化軌跡。
[0010]再進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)控制電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述采樣電壓的值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述控制電路內(nèi)存儲(chǔ)有輸入電壓和其所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述控制電路根據(jù)數(shù)字的采樣電壓的當(dāng)前值以及所述對(duì)應(yīng)關(guān)系確定當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，并根據(jù)當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種LED照明系統(tǒng)，其包括有若干個(gè)LED和LED驅(qū)動(dòng)電路。所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括:電壓采樣電路，采樣輸入電壓得到反映所述輸入電壓的采樣電壓；開(kāi)關(guān)組合，包括若干個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的LED，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，該開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓所驅(qū)動(dòng)；開(kāi)關(guān)控制電路，根據(jù)所述采樣電壓確定所述開(kāi)關(guān)組合中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中根據(jù)輸入電壓的變化來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，從而可以不需要設(shè)置電容或電感等儲(chǔ)能元件，或者僅需要較小的電容或電感等儲(chǔ)能元件。此外，也可以使得輸出電流(流過(guò)被驅(qū)動(dòng)的LED的電流)追蹤輸入電壓的波形變化軌跡，從而使輸出電流和輸入電壓保持同相位，獲得較高的功率因數(shù)。
[0013]關(guān)于本發(fā)明的其他目的，特征以及優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖在【具體實(shí)施方式】中詳細(xì)描述。
【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0014]結(jié)合參考附圖及接下來(lái)的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中:
[0015]圖1為本發(fā)明 中的LED驅(qū)動(dòng)電路在一個(gè)實(shí)施例中的電路示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中的LED驅(qū)動(dòng)電路在另一個(gè)實(shí)施例中的電路示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0017]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]此處所稱的“ 一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指與所述實(shí)施例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性至少可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非必須都指同一個(gè)實(shí)施例，也不必須是與其他實(shí)施例互相排斥的單獨(dú)或選擇實(shí)施例。在本發(fā)明中的“連接”、“接”、“相接”等表示電性連接的詞均表示直接或間接的電性連接，“若干”和“多個(gè)”均表示兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0019]本發(fā)明提出一種開(kāi)關(guān)LED驅(qū)動(dòng)電路，其可以根據(jù)輸入電壓的變化來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，從而可以在不需要設(shè)置電容或電感等儲(chǔ)能元件的情況下，使得LED上流過(guò)的電流(也可稱為輸出電流)可以追蹤輸入電壓的波形變化軌跡，從而可以使輸出電流和輸入電壓保持同相位，獲得較高的功率因數(shù)。
[0020]圖1為本發(fā)明中的LED驅(qū)動(dòng)電路在一個(gè)實(shí)施例中的電路示意圖。所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括電壓采樣電路110、開(kāi)關(guān)控制電路120和開(kāi)關(guān)組合130。
[0021 ] 所述LED驅(qū)動(dòng)電路可以驅(qū)動(dòng)若干個(gè)LED，所述LED可以組成一個(gè)LED負(fù)載陣列，輸入電壓Vin連接所述LED負(fù)載陣列的一端。
[0022]電壓采樣電路110采樣所述輸入電壓Vin得到反映所述輸入電壓Vin的采樣電壓VD。在一個(gè)實(shí)施例中，所述分壓電路110包括串聯(lián)在輸入電壓Vin和地之間電阻Rl和電阻R2，兩個(gè)電阻的中間節(jié)點(diǎn)提供的電壓為所述采樣電壓VD。
[0023]所述開(kāi)關(guān)組合130包括η個(gè)開(kāi)關(guān)S1、S2、Sn-1和Sn，每個(gè)開(kāi)關(guān)與一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的LED并聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，作為負(fù)載的LED相互串聯(lián)，共2η-1個(gè)，它們串聯(lián)在輸入電壓Vin和電阻R3之間，電阻R3的另一端接地，開(kāi)關(guān)SI與I個(gè)LED (圖示中的LED1)并聯(lián)，開(kāi)關(guān)S2與2個(gè)串聯(lián)的LED (圖示中的LED2、LED3)并聯(lián)，開(kāi)關(guān)Sn-1與2n_2個(gè)串聯(lián)的LED (圖示中的LED2n' LED2n_1-l)并聯(lián)，開(kāi)關(guān)Sn與21"1個(gè)串聯(lián)的LED (圖示中的LED2n' LED2n_l)并聯(lián)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED可以被稱為一組。其中η為大于等于I的自然數(shù)。在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，與該開(kāi)關(guān)并聯(lián)的LED由于被短路而熄滅，在一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，與該開(kāi)關(guān)并聯(lián)的LED被作為驅(qū)動(dòng)的LED而點(diǎn)亮。
[0024]所述開(kāi)關(guān)控制電路120根據(jù)采樣電壓Vd的值確定所述開(kāi)關(guān)組合130中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)，以使得被驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流可以追蹤輸入電壓的波形變化軌跡，進(jìn)而可以使得輸出電流和輸入電壓保持同相位，獲得較高的功率因數(shù)。所述輸入電壓Vin —般是周期性波動(dòng)的電壓，比如從OV到220* √2V(約310V)的頻率為100ΗΖ的電壓。由于所述采樣電壓Vd反映所述輸入電壓Vin的大小，根據(jù)采樣電壓Vd的實(shí)時(shí)值就可以得到所述輸入電壓Vin的實(shí)時(shí)值。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在開(kāi)關(guān)控制電路120上設(shè)置輸入電壓Vin和其所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即各個(gè)輸入電壓Vin值都需要驅(qū)動(dòng)多少個(gè)LED，而在按照上述對(duì)應(yīng)關(guān)系驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，被驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流可以追蹤輸入電壓的波形變化軌跡。上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得到，舉例來(lái)講，比如300V對(duì)應(yīng)100，200V對(duì)應(yīng)74，100V對(duì)應(yīng)42，50V對(duì)應(yīng)22，當(dāng)然還可以對(duì)個(gè)數(shù)進(jìn)行一些微調(diào)。只要能夠使得驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流與輸入電壓的波形相一致即可，即輸入電壓越大，驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流越大，輸入電壓越小，驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流越小。之后，可以根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)，比如m=l (m為需要驅(qū)動(dòng)的LED個(gè)數(shù))，那么則控制開(kāi)關(guān)SI斷開(kāi)，其余開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這樣只有LEDl點(diǎn)亮，再比如m=3，那么則控制開(kāi)關(guān)SI和S2斷開(kāi)，其余開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這樣LEDl至LED3點(diǎn)亮，再比如m=9，那么則控制開(kāi)關(guān)S1、S4 (S4未圖示，其對(duì)應(yīng)8個(gè)串聯(lián)的LED)斷開(kāi)，其余開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這樣共有9個(gè)LED點(diǎn)亮。
[0025]所述開(kāi)關(guān)控制電路120包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器121和控制電路122，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器121將所述采樣電壓Vd的值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。所述控制電路122內(nèi)存儲(chǔ)有輸入電壓Vin和其所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述控制電路122根據(jù)數(shù)字的采樣電壓Vd以及其內(nèi)存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定當(dāng)前的輸入電壓Vin所需要驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，并根據(jù)所需要驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)控制所述開(kāi)關(guān)組合130中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
[0026]這種根據(jù)輸入電壓Vin的變化來(lái)調(diào)整驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)的方案，可以使得整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路不需要設(shè)置電容或電感等儲(chǔ)能元件，或者僅需要較小的電容或電感等儲(chǔ)能元件就可以滿足需求。同時(shí)，也可以使得被驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流可以追蹤輸入電壓的波形變化軌跡，進(jìn)而可以使得輸出電流和輸入電壓保持同相位，這樣可以使LED驅(qū)動(dòng)電路整體呈純電阻性。采用這種結(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動(dòng)電路，功率因數(shù)可以高達(dá)95%或以上，極大的提高了效率，同時(shí)可以降低電流的畸變，防止電磁干擾等。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)可以為MOS晶體管，比如PMOS或如I所示NMOS，其柵極作為開(kāi)關(guān)控制端。
[0028]圖1中的所述LED驅(qū)動(dòng)電路與其驅(qū)動(dòng)的發(fā)光二極管LEDl至LED2n_l —起形成本發(fā)明中的LED照明系統(tǒng)。[0029]在一個(gè)改變的實(shí)施例中，各個(gè)開(kāi)關(guān)可以與對(duì)應(yīng)的各組LED串聯(lián)，而各組LED之間互相并聯(lián)，并且并聯(lián)在輸入電壓Vin和電阻R3之間，各組LED之間的數(shù)目可以相差1，比如第一組為I個(gè)，第二組為2個(gè)LED串聯(lián)，第三組為3個(gè)LED串聯(lián)，第四組為4個(gè)LED串聯(lián)，第五組為5個(gè)LED串聯(lián)，以此類(lèi)推。此時(shí)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，該開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓Vin所驅(qū)動(dòng)，而在一個(gè)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，該開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED將不被所述輸入電壓Vin所驅(qū)動(dòng)。這樣，所述開(kāi)關(guān)控制電路120可以根據(jù)所述輸入電壓Vin所需要驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)來(lái)選擇導(dǎo)通對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)。
[0030]圖2為本發(fā)明中的LED驅(qū)動(dòng)電路在另一個(gè)實(shí)施例中的電路示意圖。在此實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)組合120包括的開(kāi)關(guān)的個(gè)數(shù)η等于4，串聯(lián)的LED的個(gè)數(shù)為24_1 = 15，各個(gè)開(kāi)關(guān)是PMOS晶體管。
[0031]上述說(shuō)明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述【具體實(shí)施方式】。
【權(quán)利要求】
1.一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，其包括: 電壓采樣電路，采樣輸入電壓得到反映所述輸入電壓的采樣電壓； 開(kāi)關(guān)組合，包括若干個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的LED，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，該開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓所驅(qū)動(dòng)； 開(kāi)關(guān)控制電路，根據(jù)所述采樣電壓確定所述開(kāi)關(guān)組合中的各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，每個(gè)開(kāi)關(guān)與對(duì)應(yīng)的LED并聯(lián)，所有LED相互串聯(lián)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，該關(guān)斷的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED被所述輸入電壓驅(qū)動(dòng)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，該導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED不被所述輸入電壓驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，與每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的LED的個(gè)數(shù)為2X，X大于等于O的整數(shù)，每個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的一個(gè)不同的X值，各個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的X值是相鄰的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)控制電路根據(jù)采樣電壓的值得到當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，并根據(jù)當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)，以使得驅(qū)動(dòng)的LED上流過(guò)的電流追蹤輸入電壓的波形變化軌跡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)控制電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述采樣電壓的值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述控制電路內(nèi)存儲(chǔ)有輸入電壓和其所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述控制電路根據(jù)數(shù)字的采樣電壓的當(dāng)前值以及所述對(duì)應(yīng)關(guān)系確定當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)，并根據(jù)當(dāng)前的輸入電壓所需驅(qū)動(dòng)的LED的個(gè)數(shù)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)。
6.一種LED照明系統(tǒng)，其包括有若干個(gè)LED，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1_5任一所述的LED驅(qū)動(dòng)電路。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103458551SQ201210170641
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月28日
【發(fā)明者】馮向光, 孫海, 顧奇龍, 樓建宇 申請(qǐng)人:馮向光