[發(fā)明專利]雙端電流控制器及相關(guān)發(fā)光二極管照明裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010169285.3
• 申請(qǐng)日: 2010-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102235601A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江永欣;李怡玫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣鵬科技股份有限公司
• 主分類號(hào): F21S2/00
• 分類號(hào): F21S2/00;F21V23/00;H05B37/02;F21Y101/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 史新宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙端電流控制器及相關(guān)發(fā)光二極管照明裝置，特別是涉及一種可提高功率因素的雙端電流控制器及相關(guān)發(fā)光二極管照明裝置。

背景技術(shù)

相較于傳統(tǒng)的白熾燈泡，發(fā)光二極管(light?emitting?diode，LED)具有耗電量低、組件壽命長(zhǎng)、體積小、無(wú)須暖燈時(shí)間和反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并可配合應(yīng)用需求而制成極小或陣列式的組件。除了戶外顯示器、交通號(hào)志燈之外、各種便攜式消費(fèi)性電子產(chǎn)品，例如移動(dòng)電話、筆記型計(jì)算機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理(personal?digital?assistant，PDA)的液晶顯示屏幕背光源之外，發(fā)光二極管亦廣泛地被應(yīng)用于各種室內(nèi)室外照明裝置，以取代日光燈管、白熾燈泡等等。

請(qǐng)參考圖1，圖1為一發(fā)光二極管的電壓-電流特性圖。當(dāng)發(fā)光二極管的順向偏壓(forward-bias?voltage)小于其隔離電壓(barrier?voltage)Vb時(shí)，流經(jīng)發(fā)光二極管的電流極小，此時(shí)可視為開(kāi)路；當(dāng)發(fā)光二極管的順向偏壓大于其隔離電壓Vb時(shí)，流經(jīng)發(fā)光二極管的電流會(huì)隨著其順向偏壓呈指數(shù)型的增加，此時(shí)可視為短路。隔離電壓Vb的值相關(guān)于發(fā)光二極管的材料和摻雜濃度，通常介于1.5和3.5伏特之間。由于針對(duì)大多數(shù)的電流值，發(fā)光二極管的亮度和電流呈正比，因此一般會(huì)使用電流源來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，讓不同的發(fā)光二極管皆能達(dá)到一致的發(fā)光亮度。

請(qǐng)參考圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一發(fā)光二極管照明裝置500的示意圖。發(fā)光二極管照明裝置500包含一電源供應(yīng)電路110、一電阻R，和一發(fā)光裝置10。電源供應(yīng)電路110可接收一具有正負(fù)周期的交流電壓VS，并利用一橋式整流器112來(lái)轉(zhuǎn)換交流電壓VS在負(fù)周期內(nèi)的輸出電壓，因此可提供一整流交流電壓V_AC以驅(qū)動(dòng)發(fā)光裝置10，其中整流交流電壓V_AC的值隨著時(shí)間而有周期性變化。電阻R串聯(lián)于發(fā)光裝置10，用來(lái)限定流經(jīng)發(fā)光裝置10的電流I_LED。在照明應(yīng)用中，往往需要使用許多發(fā)光二極管來(lái)提供足夠光源，由于發(fā)光二極管為一電流驅(qū)動(dòng)組件，其發(fā)光亮度與驅(qū)動(dòng)電流的大小成正比，為了達(dá)到高亮度和亮度均勻的要求，發(fā)光裝置10一般會(huì)包含多個(gè)串接的發(fā)光二極管D₁～D_n。假設(shè)發(fā)光二極管D₁～D_n的隔離電壓皆為理想值Vb，而整流交流電壓V_AC的值隨著時(shí)間而在0和V_MAX之間呈周期性變化，則開(kāi)啟發(fā)光裝置10所需的驅(qū)動(dòng)電壓其值需大于n*Vb，亦即0＜V_AC＜n*Vb間的能量并無(wú)法利用。串聯(lián)發(fā)光二極管的數(shù)量越多，導(dǎo)通發(fā)光裝置10所需的順向偏壓越高，若發(fā)光二極管數(shù)量太少，則會(huì)使得發(fā)光二極管在V_AC＝V_MAX時(shí)驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大，進(jìn)而影響發(fā)光二極管的可靠度。因此，現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管照明裝置500僅能在可操作電壓范圍與發(fā)光二極管可靠度之間作一取舍。另一方面，具有限流作用的電阻R亦會(huì)消耗額外能量，進(jìn)而降低系統(tǒng)效率。

請(qǐng)參考圖3，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中另一發(fā)光二極管照明裝置600的示意圖。發(fā)光二極管照明裝置600包含一電源供應(yīng)電路110、一電感L、一電容C、一開(kāi)關(guān)SW，和一發(fā)光裝置10。電源供應(yīng)電路110可接收一具正負(fù)周期的交流電壓VS，并利用一橋式整流器112來(lái)轉(zhuǎn)換交流電壓VS在負(fù)周期內(nèi)的輸出電壓，因此可提供一整流交流電壓V_AC以驅(qū)動(dòng)發(fā)光裝置10，其中整流交流電壓V_AC的值隨著時(shí)間而有周期性變化。電感L和開(kāi)關(guān)SW串聯(lián)于發(fā)光裝置10，用來(lái)限定流經(jīng)發(fā)光裝置10的電流I_LED。電容C并聯(lián)于發(fā)光裝置10，用來(lái)吸收電源供應(yīng)電路110的電壓漣波(voltage?ripple)。相較于發(fā)光二極管照明裝置500的電阻R，電感L在限流時(shí)消耗的能量較少，但具有限流作用的電感L和具有穩(wěn)壓作用的電容C會(huì)大幅降低發(fā)光二極管照明裝置600的功率因素(power?factor)，讓能量利用率變低。同時(shí)，在照明應(yīng)用中，現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管照明裝置600僅能在可操作電壓范圍與亮度之間作一取舍。

發(fā)明內(nèi)容