[發明專利]雙端電流控制器及相關發光二極管照明裝置

有效

• 申請號: 201010622861.5
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102563400A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 江永欣;李怡玫
• 申請（專利權）人: 安恩國際公司
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V23/02;F21V23/04;H05B37/02;F21Y101/02
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本發明涉及一種雙端電流控制器及相關發光二極管照明裝置，尤指一種可提高功率因素的雙端電流控制器及相關發光二極管照明裝置。

背景技術

相較于傳統的白熾燈泡，發光二極管(light?emitting?diode，LED)具有耗電量低、組件壽命長、體積小、無須暖燈時間和反應速度快等優點，并可配合應用需求而制成極小或數組式的組件。除了戶外顯示器、交通標志燈之外、各種消費性電子產品，例如行動電話、筆記型計算機或電視的液晶顯示屏幕背光源之外，發光二極管亦廣泛地被應用于各種室內室外照明裝置，以取代日光燈管或白熾燈泡等。

請參考圖1，圖1為一發光二極管的電壓-電流特性圖。當發光二極管的順向偏壓(forward-bias?voltage)小于其隔離電壓(barrier?voltage)Vb時，流經發光二極管的電流極小，此時可視為開路；當發光二極管的順向偏壓大于其隔離電壓Vb時，流經發光二極管的電流會隨著其順向偏壓呈指數型的增加，此時可視為短路。隔離電壓Vb的值相關于發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。由于針對大多數的電流值，發光二極管的亮度和電流呈正比，因此一般會使用電流源來驅動發光二極管，讓不同的發光二極管皆能達到一致的發光亮度。

請參考圖2，圖2為現有技術中一發光二極管照明裝置600的示意圖。發光二極管照明裝置600包含一電源供應電路110，一電阻R，和一發光裝置10。電源供應電路110可接收一具正負周期的交流電壓VS，并利用一橋式整流器112來轉換交流電壓VS在負周期內的輸出電壓，因此可提供一整流交流電壓V_AC以驅動發光裝置10。電阻R串聯于發光裝置10，用來限定流經發光裝置10的電流I_LED。在照明應用中，往往需要使用許多發光二極管來提供足夠光源，由于發光二極管為一電流驅動組件，其發光亮度與驅動電流的大小成正比，為了達到高亮度和亮度均勻的要求，發光裝置10一般會包含復數個串聯的發光二極管D₁-D_n。假設發光二極管D₁-D_n的隔離電壓皆為理想值Vb，而整流交流電壓V_AC的值隨著時間而在0和V_MAX之間呈周期性變化，則開啟發光裝置10所需的驅動電壓其值需大于n*Vb，亦即0＜V_AC＜n*Vb間的能量并無法利用。串聯發光二極管的數量越多，導通發光裝置10所需的順向偏壓越高，若發光二極管數量太少，則會使得發光二極管在V_AC＝V_MAX時驅動電流過大，進而影響發光二極管的可靠度。因此，現有技術的發光二極管照明裝置600僅能在可操作電壓范圍與發光二極管可靠度之間作一取舍。另一方面，具限流作用的電阻R亦會消耗額外能量，進而降低系統效率。

請參考圖3，圖3為現有技術中另一發光二極管照明裝置700的示意圖。發光二極管照明裝置700包含一電源供應電路110，一電感L，一電容C，一開關SW，和一發光裝置10。電源供應電路110可接收一具正負周期的交流電壓VS，并利用一橋式整流器112來轉換交流電壓VS在負周期內的輸出電壓，因此可提供一整流交流電壓V_AC以驅動發光裝置10。電感L和開關SW串聯于發光裝置10，用來限定流經發光裝置10的電流I_LED。電容C并聯于發光裝置10，用來吸收電源供應電路110的電壓漣波(voltage?ripple)。相較于發光二極管照明裝置600的電阻R，電感L在限流時消耗的能量較少，但具限流作用的電感L和具穩壓作用的電容C會大幅降低發光二極管照明裝置700的功率因素(power?factor)，讓能量利用率變低。同時，在照明應用中，現有技術的發光二極管照明裝置700僅能在可操作電壓范圍與亮度之間作一取舍。

發明內容