發光二極管驅動裝置及其信號調整模塊的制作方法

本發明關于驅動裝置其信號調整模塊，且特別是有關于用以驅動發光二極管燈串產生光色變化的驅動裝置及其信號調整模塊。

背景技術：

發光二極管(lightemittingdiode；簡稱led)為一種半導體組件，主要通過半導體化合物將電能轉換為光能以達到發光效果，因此具有壽命長、穩定性高及低耗電量等優點，而廣泛地應用于室內外照明、裝飾照明及廣告照明。

一般來說，以發光二極管作為光源的燈具(以下簡稱發光二極管燈具)可包含一驅動電路及至少一發光二極管燈串，驅動電路電連接于發光二極管燈串，并提供包含高電壓及低電壓的驅動信號來驅動發光二極管燈串；發光二極管燈串包含串聯連接的多個發光二極管。在發光二極管燈串中，串接的發光二極管愈多，用以連接發光二極管的連接線越粗及長，這使得發光二極管燈串的寄生容抗增加，增加了錯誤解讀發光信號的機會；若要有效地避免發光二極管燈串錯誤解讀發光控制信號，就必須放慢發光控制信號在高電壓及低電壓轉換的速度(即延長發光控制信號的在高電壓或低電壓的寬度)；然而如此卻導致發光二極管燈串能夠推動的燈數較少或光色變化速度變慢，也因而增加了成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決發光二極管驅動裝置的發光控制信號無法很快轉換的問題，提供一種發光二極體驅動裝置及其信號調整模塊。

本發明的一目的在于提供一種信號調整模塊，其應用于一發光二極管驅動裝置中，用以調整一發光控制信號的一信號轉換時間；信號調整模塊包含一輸入端點、一輸出端點、一開關控制單元及一開關。開關控制單元電連接于輸入端點并接收發光控制信號；其中發光控制信號為具有一上限位準及一下限位準的一脈沖寬度調變信號。開關電連接于輸入端點及輸出端點之間并電連接于該開關控制單元；開關控制單元于發光控制信號的位準達到一第一臨界位準時驅使開關導通，并于發光控制信號的位準達到一第二臨界位準時驅使開關截止，以降低發光控制信號由該上限位準轉換至該下限位準的一信號轉換時間，第一臨界位準大于第二臨界位準。

本發明還提供一種發光二極管驅動裝置，其接收一發光控制信號以控制多個發光二極管燈串的光色變化，發光控制信號為具有一上限位準及一下限位準的一脈沖寬度調變信號；發光二極管驅動裝置包含所述的信號調整模塊、穩壓器及驅動模塊；穩壓器電連接于輸入端點及輸出端點之間，驅動模塊電連接于信號調整模塊及發光二極管燈串。

通過本發明的技術方案，可以有效地縮減發光控制信號由上限位準轉換至下限位準的信號轉換時間，進而可加快發光控制信號在高電壓及低電壓轉換的速度。

附圖說明

圖1繪示依照本發明第一實施方式的發光二極管燈具的電路方塊圖；

圖2繪示依照本發明第一實施方式的發光二極管驅動裝置的電路方塊圖；

圖3繪示依照本發明第一實施方式的位準比較單元的電路圖；

圖4a繪示發光控制信號、第一信號、第二信號及開關驅動信號的波形圖；

圖4b繪示發光控制信號的波形圖；

圖5繪示依照本發明第二實施方式的發光二極管驅動裝置的電路方塊圖；

圖6繪示依照本發明第三實施方式的發光二極管驅動裝置的電路方塊圖；

圖7a繪示發光控制信號、第一信號、第二信號及開關驅動信號的波形圖；以及

圖7b繪示發光控制信號的波形圖。

圖中：

1…發光二極管燈具；

10…電源轉換電路；

12…控制電路；

14…發光系統；

16…發光二極管燈串；

18…發光二極管驅動裝置；

180…穩壓器；

181…信號調整模塊；

182…定電壓產生器；

183…減法器；

184…位準比較單元；

1840、1842…緩沖器；

186…開關驅動單元；

187…開關控制單元；

188…開關；

189…驅動模塊；

190…振蕩器；

3…計算機；

b、g、r…輸出端點；

c…電容器；

d…二極管；

dch…開關驅動信號；

in…輸入端點；

op1…第一運算放大器；

op2…第二運算放大器；

out…輸出端點；

r1…第一電阻器；

r2…第二電阻器；

vac…交流電源；

vh…第一臨界電壓；

vhp…第一信號；

vlp…第二信號；

vl…第二臨界電壓。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。

請參見圖1，其繪示依照本發明第一實施方式的發光二極管燈具的電路方塊圖。發光二極管燈具1電連接于一交流電源vac，并包含一電源轉換電路10、一控制電路12及多個發光系統14；每個發光系統14包含至少一發光二極管燈串16及一發光二極管驅動裝置18。用戶可通過計算機3將用以控制發光系統14的控制數據輸入控制電路12，來控制發光系統14的光色變化。

電源轉換電路10電連接于交流電源vac，其接收交流電源vac并將其轉換成一直流電源；直流電源供給控制電路12及發光系統14。控制電路12可將計算機3提供的控制數據轉換為一發光控制信號，以利傳送；其中，發光控制信號為一脈波寬度調變信號，且直流電源及發光控制信號通過相同的傳輸線傳送至發光系統14。

請參見圖2，其繪示依照本發明第一實施方式的發光二極管驅動裝置的電路方塊圖。在圖2中，發光二極管驅動裝置18具有輸入端點in及輸出端點out；輸入端點in為可接收來自于前級電路的直流電源及發光控制信號的端點，輸出端點out為輸出直流電源及發光控制信號的端點。更具體言之，對圖1所示的第一個發光系統14來說(即連接于控制電路的發光系統14)，輸入端點in可接收來自于控制電路12的直流電源及發光控制信號；對于第二個發光系統14來說，輸入端點in可接收來自前一個發光系統14的直流電源及發光控制信號，以此類推。輸出端點out表示傳送電力及發光控制信號至下一個發光系統14的端點。

請再次參見圖2；發光二極管驅動裝置18包含一穩壓器180、一信號調整模塊181、一驅動模塊189及一振蕩器190。輸入端點in通過穩壓器180電連接至輸出端點out。直流電源由輸入端點in傳遞至穩壓器180，穩壓器180據此以提供發光二極管驅動裝置18中各模塊及構件一直流電壓。

信號調整模塊181包含一定電壓產生器182、一位準比較單元184、一開關驅動單元186及一開關188；其中，定電壓產生器182、位準比較單元184及開關驅動單元186還配合形成一開關控制單元(未另標號)以控制開關188的狀態(即閉合或開啟)。定電壓產生器182電連接于穩壓器180；定電壓產生器182接收穩壓器180提供的直流電壓并產生一第一臨界電壓vh及一第二臨界電壓vl；其中，第一臨界電壓vh的位準(以下稱第一臨界位準)高于第二臨界電壓vl的位準(以下稱第二臨界位準)。

位準比較單元184電連接于輸入端點in、穩壓器180及定電壓產生器182，位準比較單元184將發光控制信號與第一臨界電壓vh、第二臨界電壓vl進行比較，并于發光控制信號的位準達到第一臨界位準時產生一第一信號，于發光控制信號的位準達到第二臨界位準時產生一第二信號。

請參見圖3，其繪示依照本發明第一實施方式的位準比較單元的電路圖。為了方便說明，圖3中同時繪示出輸入端點in、定電壓產生器182、開關驅動單元186及開關188。位準比較單元184包含一第一電阻器r1、一第二電阻器r2、一第一運算放大器op1及一第二運算放大器op2；第一運算放大器op1及第二運算放大器op2的反向輸入端除了通過一第一電阻器r1電連接至輸入端in以接收發光控制信號之外，還通過第二電阻器r2電連接至地端；第一運算放大器op1及第二運算放大器op2的輸出端均連接至開關驅動單元186，開關驅動單元186電連接于開關188。第一運算放大器op1的非反向輸入端電連接于定電壓產生器182，以接收定電壓產生器182輸出的第一臨界電壓vh；第二運算放大器op2的非反向輸入端電連接于定電壓產生器182，以接收定電壓產生器182輸出的第二臨界電壓vl。開關188為一n通道晶體管開關。

請參見圖4a，其繪示一發光控制信號的波形圖。由圖4a可知，發光控制信號為具有一上限位準及一下限位準的脈沖寬度調變信號；在單一周期中，脈沖寬度調變信號始于上限位準轉換為下限位準的時序，終于下限位準轉換為上限位準的時序。此外，在圖4a中，發光控制信號的下限位準非為零位準。在過去，當發光二極管燈串16具有大量串接的發光二極管時，發光二極管的容抗會延長發光控制信號由上限位準轉換至下限位準的時間；為了解決前述問題，本發明于輸入端點in及輸出端點out之間加入開關控制單元及開關188，且開關控制單元在發光控制信號界于第一臨界位準及第二臨界位準之間時，驅使開關188導通，以增加發光控制信號的位準的下降速度(即使發光控置信號快速放電)，借此有效地降低發光控制信號由上限位準轉換至下限位準的信號轉換時間。

更具體言之，圖3所繪示的第一運算放大器op1比較發光控制信號的位準及第一臨界位準，并于發光控制信號的位準達到第一臨界位準時產生一第一信號vhp，如圖4a中t1點所示；開關驅動單元186接收第一信號vhp并產生呈高位準的開關驅動信號dch來驅使開關188導通；如此一來，發光控制信號的位準會快速地降低。

第二運算放大器op1比較發光控制信號的位準及第二臨界位準，并于發光控制信號的位準達到第二臨界位準時產生一第二信號vlp，如圖4a中t2點所示。開關驅動單元186接收第二信號vlp并產生呈低位準的開關驅動信號dch(如圖4a時間點t2所示)以驅使開關188截止，停止發光控制信號快速放電，進而節省耗電。

總言之，在圖4a所示t1~t2之間，由輸入端點in進入發光二極管驅動裝置18的發光控制信號的位準因開關188導通而快速地降低(如圖4b所示)，可有效地縮減發光控制信號由上限位準轉換為下限位準的信號轉換時間；如此一來，也可以縮減發光控制信號在上限位準及下限位轉間的轉換速度。

復參閱圖2；驅動模塊189電連接于信號調整模塊181及振蕩器190，接收信號調整模塊181輸出的發光控制信號，并據此以驅使連接于輸出端點r、g、b的發光二極管燈串16產生光色變化；振蕩器190更電連接于穩壓器180及開關驅動單元186。

請參見圖5，其繪示依照本發明第二實施方式的發光二極管驅動裝置的電路方塊圖。發光二極管驅動裝置18包含一穩壓器180、一信號調整模塊181、一驅動模塊189及一振蕩器190；信號調整模塊181包含一電壓減法器183、復數緩沖器1840和1842、一開關驅動單元186及一開關188。電壓減法器183電連接于輸入端點in及穩壓器180；電壓減法器183接收發光控制信號及穩壓器180提供的一直流電壓，并產生一第一臨界電壓vh及一第二臨界電壓vl。緩沖器1840和1842設置在電壓減法器183及開關驅動單元186之間，并電連接在電壓減法器183及開關驅動單元186，以個別地將第一臨界電壓vh及第二臨界電壓vl傳遞至開關驅動單元186。

電壓減法器183可于發光控制信號的位準達到第一臨界電壓vh的位準時輸出如圖4a所示的第一信號vhp予開關驅動單元186，使開關驅動單元186輸出高位準的開關驅動信號dch來驅使開關188導通，使發光控制信號加快放電。之后，當發光控制信號的位準達到第二臨界電壓vl的位準時，電壓減法器185可輸出如圖4a所示的第二信號vlp予開關驅動單元186，以讓開關驅動單元186輸出低位準的開關驅動信號dch來讓開關188截止，以停止讓發光控制信號加快放電，達到省電的效果；其中第一臨界電壓vh的位準大于第二臨界電壓vl的位準。借此，可以有效地縮減發光控制信號由上限位準轉換為下限位準的信號轉換時間。

圖5所繪示的穩壓器180、驅動模塊189及振蕩器190的功能及連接方式皆與圖2相同，在此不予墜述；圖5所繪示的發光二極管驅動裝置18至少可以達到如圖2所示的發光二極管驅動裝置18相同的功能。

請參見圖6，其繪示依照本發明第三實施方式的發光二極管驅動裝置的電路方塊圖。在圖6中，發光二極管驅動裝置18包含一輸入端點in、一輸出端點out、一穩壓器180、一信號調整模塊181、一驅動模塊189及振蕩器190。輸入端點in通過一二極管d及穩壓器180電連接至輸出端點out。一電容器c的一端通過二極管d電連接于輸入端點in，另一端連接于輸出端點out。二極管d的陽極連接于輸入端點in，陰極連接于穩壓器180及電容器c。振蕩器190連接于二極管d的陰極。

信號調整模塊181包含一開關控制單元187及一開關188，開關188電連接于輸入端點in、輸出端點out及開關控制單元187。開關控制單元187從輸入端點in接收一發光控制信號，并進一步調整該發光控制信號的波形；發光控制信號為具有一上限位準及一下限位準的一脈沖寬度調變信號，發光控制信號的下限位準可如圖7a所示為零位準。

于發光控制信號的位準達到如圖7a所示的一第一臨界電壓vh的位準時，開關控制單元187輸出高位準的開關驅動信號dch(如圖7a中t1點所示)來驅使開關188導通；之后，當發光控制信號的位準達到第二臨界電壓vl的位準時，開關控制單元187輸出低位準的開關驅動信號dch(如圖7a中t2點所示)來讓開關188截止；其中，第一臨界電壓vh的位準大于第二臨界電壓vl的位準。借此，可以有效地縮減發光控制信號由上限位準轉換為下限位準的信號轉換時間。圖6所繪示的穩壓器180、驅動模塊189及振蕩器190的功能及連接方式皆與圖2相同，在此不予墜述；圖6所繪示的發光二極管驅動裝置18至少可以達到如圖2所示的發光二極管驅動裝置18相同的功能。

于本說明書中所描述的模塊一詞，可為單純的模擬電路(analogcircuit)所組成的組件或者為集成電路(integratedcircuit)中的內部設計單元，于本說明書中并不予以特別限制。

以上所述實施例僅是為充分說明本發明而所舉的較佳的實施例，本發明的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本發明基礎上所作的等同替代或變換，均在本發明的保護范圍之內。本發明的保護范圍以權利要求書為準。