專利名稱：Led調(diào)光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)控制信號(hào)對(duì)通過交流電源而點(diǎn)亮的LED進(jìn)行調(diào)光的LED調(diào)光電路。
背景技術(shù)：
以前，在照明燈的亮度調(diào)整中使用雙向可控硅調(diào)光器。該雙向可控硅調(diào)光器按照與從開關(guān)等輸入的控制信號(hào)相應(yīng)的比例對(duì)來自一般的100V等的商用交流電源的交流波形進(jìn)行選通，輸出部分波形缺失的雙向可控硅脈沖。因此，通過向電燈等直接施加該雙向可控硅脈沖，能夠?qū)㈦姛舻牧炼瓤刂茷榕c控制信號(hào)相應(yīng)的亮度。
這樣的雙向可控硅調(diào)光器能夠以比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)光，因此，廣泛普及。另一方面，在照明中漸漸利用LED(發(fā)光二極管)，在對(duì)該LED的調(diào)光中也使用雙向可控硅調(diào)光器。另外，代替雙向可控硅調(diào)光器，還已知對(duì)LED進(jìn)行PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制。專利文獻(xiàn)I :日本特開2010-198943號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問題在此，與電燈等相比，LED對(duì)電流的靈敏度高。因此，在來自雙向可控硅調(diào)光器的雙向可控硅脈沖不穩(wěn)定的情況(例如在針對(duì)交流(AC)的每半個(gè)周期的脈沖電壓不同的情況等)下，LED會(huì)產(chǎn)生閃爍。特別在雙向可控硅脈沖的導(dǎo)通角窄的情況下，容易產(chǎn)生該閃爍。另外，在PWM控制的情況下，如果PWM頻率慢，則產(chǎn)生閃爍。用于解決問題的方案本發(fā)明的特征在于，具備雙向可控硅調(diào)光器，其按照與控制信號(hào)相應(yīng)的比例對(duì)來自交流電源的交流波形進(jìn)行選通，輸出部分波形缺失的雙向可控硅脈沖；全波整流電路，其對(duì)來自上述雙向可控硅調(diào)光器的雙向可控硅脈沖進(jìn)行全波整流；電流檢測(cè)電路，其被施加上述全波整流電路的輸出并檢測(cè)流過LED的驅(qū)動(dòng)電流；控制晶體管，其使上述驅(qū)動(dòng)電流接通或斷開；比較電路，其對(duì)上述由電流檢測(cè)電路檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電流值與規(guī)定值進(jìn)行比較；控制電路，其在根據(jù)該比較電路的比較結(jié)果而確定上述驅(qū)動(dòng)電流值較大時(shí)使上述控制晶體管截止，在被施加了觸發(fā)脈沖的情況下使上述控制晶體管導(dǎo)通；變換電路，其將上述雙向可控硅脈沖變換為DC電壓信號(hào)；變更單元，其與上述DC電壓信號(hào)相應(yīng)地，對(duì)輸入到上述比較電路的上述驅(qū)動(dòng)電流值或上述規(guī)定值進(jìn)行變更。另外，本發(fā)明的特征在于，具備全波整流電路，其對(duì)來自交流電源的交流波形進(jìn)行全波整流；電流檢測(cè)電路，其被施加上述全波整流電路的輸出并檢測(cè)流過LED的驅(qū)動(dòng)電流；控制晶體管，其使上述驅(qū)動(dòng)電流接通或斷開；控制電路，其在將由上述電流檢測(cè)電路檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電流值與規(guī)定值進(jìn)行比較且驅(qū)動(dòng)電流值超過規(guī)定值時(shí)使上述控制晶體管截止，在上述驅(qū)動(dòng)電流值小于上述規(guī)定值時(shí)使上述控制晶體管導(dǎo)通；變換電路，其將從外部輸入的表示調(diào)光程度的PWM信號(hào)變換為DC電壓信號(hào)；變更單元，其與上述DC電壓信號(hào)相應(yīng)地，對(duì)上述驅(qū)動(dòng)電流值或上述規(guī)定值進(jìn)行變更。根據(jù)本發(fā)明，將用于調(diào)光控制的脈沖暫時(shí)變換為DC(直流)電壓，根據(jù)該DC電壓對(duì)控制晶體管的導(dǎo)通和截止進(jìn)行控制，因此，能夠在脈沖不穩(wěn)定的情況下抑制LED閃爍的產(chǎn)生。


圖I是表示實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示其它實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表不另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。附圖標(biāo)記說明10 :交流電源；12 :雙向可控硅調(diào)光器；14 :全波整流器；16 =LED列；18 :線圈；20 控制晶體管；22 電流檢測(cè)電阻；24 :二極管；26、32 比較器；28 :觸發(fā)器；30 :分壓電阻；34 :放大器；36 :電阻；38 :電容器；40 :反相器。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖I是表示一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。交流電源10例如是從家庭的插座等引出的能夠利用的100V、50Hz (或60V)的商用電源。來自該交流電源10的交流電力被提供給雙向可控硅調(diào)光器12。雙向可控硅調(diào)光器12根據(jù)另外提供的針對(duì)提供功率的控制信號(hào)來截掉來自交流電源10的交流電流的波形的一部分，而生成雙向可控硅脈沖。例如，如果是使功率成為50%的控制信號(hào)，則截掉一個(gè)周期的交流波形的50%。在該情況下，通過截掉交流波形的一個(gè)周期中的1° 90°、180° 270°來使功率成為50%。能夠通過選通電路等容易地進(jìn)行該動(dòng)作。來自雙向可控硅調(diào)光器12的雙向可控硅脈沖被提供給全波整流器14。該全波整流器14利用二極管等整流元件，將正弦波波形變換為使負(fù)側(cè)反轉(zhuǎn)為正側(cè)的波形。該全波整流器14的順方向輸出端與由一個(gè)以上的規(guī)定數(shù)量的LED串聯(lián)連接構(gòu)成的LED列16的正極側(cè)端連接。在該LED列16的負(fù)極端上連接有線圈18的一端，該線圈18的另一端經(jīng)由控制晶體管20、電流檢測(cè)電阻22而接地。另外，在線圈18與控制晶體管20的連接點(diǎn)上連接有二極管24的正極，該二極管24的負(fù)極連接在LED列16與全波整流器14的順方向輸出端的連接點(diǎn)上。電流檢測(cè)電阻22與控制晶體管20的連接點(diǎn)的電壓CS被輸入到比較器26的正輸入端。對(duì)該比較器26的第一負(fù)輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref，比較器26在電流檢測(cè)點(diǎn)的電壓高于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)輸出H電平。比較器26的輸出被輸入到觸發(fā)器28的復(fù)位端。向該觸發(fā)器28的預(yù)置端提供與雙向可控硅脈沖相比頻率充分高的觸發(fā)脈沖。并且，觸發(fā)器28的Q輸出與控制晶體管20的柵極連接。因此，當(dāng)施加觸發(fā)脈沖時(shí)控制晶體管20成為導(dǎo)通狀態(tài)。
在控制晶體管20導(dǎo)通的狀態(tài)下，來自全波整流器14的輸出經(jīng)由LED列16施加到線圈18，在經(jīng)由該線圈18流向接地的電流檢測(cè)端的電壓CS高于基準(zhǔn)電壓Vref的時(shí)刻，使控制晶體管20截止。另外，這時(shí)，由于蓄積在線圈18中的能量，電流經(jīng)由二極管24繼續(xù)流向LED列16。這種動(dòng)作以雙向可控硅脈沖的每半個(gè)周期循環(huán)進(jìn)行，通過雙向可控硅脈沖的導(dǎo)通角(占空比)來控制LED列16的發(fā)光量。在這種電路中，在來自雙向可控硅調(diào)光器12的雙向可控硅脈沖不穩(wěn)定，例如在每半個(gè)周期中的脈沖電壓不同的情況下，控制晶體管20截止的時(shí)刻在每半個(gè)周期中不同，LED列16的發(fā)光量變化而產(chǎn)生閃爍。因此，在本實(shí)施方式中，在比較器26中設(shè)置第二負(fù)輸入端子，向其輸入成為第二基準(zhǔn)電壓的電壓SMT。說明該電壓SMT。
通過分壓電阻30、30將全波整流器14的輸出調(diào)整為規(guī)定的電壓，并輸入到比較器32的正輸入端。對(duì)比較器32的負(fù)輸入端輸入規(guī)定的基準(zhǔn)電壓，比較器32在全波整流器14的輸出為規(guī)定值以上的情況下，輸出H電平。在通過放大器34對(duì)比較器32的輸出進(jìn)行規(guī)定的DC偏移后，經(jīng)由電阻36對(duì)電容器38進(jìn)行充電。即，放大器34的輸出經(jīng)由電阻36提供給電容器38的一端，電容器38的另一端與全波整流器14的逆方向輸出端連接。另外，分壓電阻的下側(cè)端也與全波整流器14的逆方向輸出端連接，輸入到比較器32的負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電壓也以全波整流器14的逆方向輸出端的電壓(接地電壓)為基準(zhǔn)來形成。另外，電阻36與電容器38的連接端的電壓作為電壓SMT提供給比較器26的第二負(fù)輸入端。對(duì)于該電壓SMT,由于與雙向可控娃脈沖的導(dǎo)通角對(duì)應(yīng)的電壓值由分壓電阻30、30的電阻值、輸入到比較器32的負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電壓值、放大器34中的DC偏移量來決定，時(shí)間常數(shù)根據(jù)電阻36的電阻值和電容器38的電容值而發(fā)生變化，通過由電阻36和電容器38構(gòu)成的積分電路將雙向可控硅脈沖轉(zhuǎn)換為DC電壓，因此成為與每半個(gè)周期的電壓變化無關(guān)的電壓。因此，能夠使每次的LED列16的點(diǎn)亮均勻，能夠抑制閃爍的產(chǎn)生。另外，在雙向可控硅的導(dǎo)通角窄的情況下，電壓SMT也小，使控制晶體管20在比較早的時(shí)刻截止，能夠適當(dāng)?shù)叵騆ED列16提供電流。進(jìn)一步，向比較器26的第一負(fù)輸入端輸入基準(zhǔn)電壓Vref，在電壓SMT比基準(zhǔn)電壓Vref高的情況下，在電壓CS比基準(zhǔn)電壓Vref高的時(shí)刻使控制晶體管20截止。另外，如果省略比較器32，則偏移量發(fā)生變化，在該情況下，只要調(diào)整放大器34中的偏移量即可。在圖2中，示出其他實(shí)施方式。在該結(jié)構(gòu)中，分壓電阻30、30的輸出電壓在反相器40中被反轉(zhuǎn)并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)定偏移量，之后經(jīng)由電阻36提供給電容器38。S卩，電容器38的充電電壓與雙向可控硅的導(dǎo)通角相應(yīng)地變動(dòng)，并與檢測(cè)電壓CS疊加。因此，進(jìn)行以下控制，即，在雙向可控硅的導(dǎo)通角窄時(shí)使CS電壓上升，在導(dǎo)通角寬時(shí)使CS電壓降低。因此，在導(dǎo)通角窄時(shí)，能夠提高CS電壓而使其立刻達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vref，能夠減少流過LED列16的電流。另外，相反地，在導(dǎo)通角寬時(shí)，能夠降低CS電壓而緩慢達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vref，能夠使流過LED列16的電流充分。這樣，將雙向可控硅脈沖變換為直流電壓，并將該電壓加到CS電壓上，由此能夠避免每次的雙向可控娃脈沖的偏差成為閃爍的原因。圖3進(jìn)一步示出其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。在該例子中，不使用雙向可控硅調(diào)光器12而使用從外部輸入的PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)光。S卩，將來自交流電源10的交流電力直接提供給全波整流器14，進(jìn)行全波整流后施加到LED列16。另外，控制晶體管20根據(jù)觸發(fā)器28的輸出而導(dǎo)通或截止。在這種結(jié)構(gòu)中，可以考慮將觸發(fā)器28的輸出輸入到與門，并向該與門輸入PWM脈沖。由此，在PWM脈沖為L(zhǎng)電平的期間，觸發(fā)器28的輸出斷開，在該期間使控制晶體管20截止，從而能夠進(jìn)行調(diào)光。但是，在該情況下，如果PWM脈沖的頻率下降到大致接近交流電壓的頻率，則會(huì)看到閃爍。 在本實(shí)施方式中，利用使PWM脈沖成為直流電壓而得到的電壓SMT，來與圖I的例子同樣地，對(duì)控制管晶體管20的開關(guān)進(jìn)行控制。S卩，將從外部輸入的PWM脈沖輸入到放大器34，將在此進(jìn)行規(guī)定的偏移而得到的輸出經(jīng)由電阻36提供給電容器38。然后，將所得到的直流電壓SMT輸入到比較器26的第二負(fù)輸入端。根據(jù)該結(jié)構(gòu)也能夠與圖I的實(shí)施方式同樣地，利用電壓SMT對(duì)控制晶體管20的開關(guān)進(jìn)行控制。另外，通過將PWM脈沖信號(hào)的占空比設(shè)為與調(diào)光程度相應(yīng)的占空比，能夠與圖I的結(jié)構(gòu)大致同樣地進(jìn)行動(dòng)作。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，即使PWM頻率下降到大致接近交流電壓的頻率，也將PWM脈沖的占空比變換為直流電壓，因此即使頻率下降，也能夠不產(chǎn)生閃爍地進(jìn)行調(diào)光。圖4進(jìn)一步示出其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。在該例中，與圖3同樣地，使PWM脈沖成為直流電壓，并使其與檢測(cè)電壓CS疊加，由此與圖2的例同樣地對(duì)控制晶體管20的開關(guān)進(jìn)行控制。S卩，將從外部輸入的PWM脈沖輸入到能夠?qū)ζ齐妷哼M(jìn)行調(diào)整的反相器40，在此進(jìn)行規(guī)定的偏移并且反轉(zhuǎn)而得到的輸出經(jīng)由電阻36提供給電容器38。并且，與所得到的檢測(cè)電壓CS疊加。通過該結(jié)構(gòu)，PWM控制的外部輸入脈沖的占空比越大，在電容器38中得到的充電電壓越小。因此，與圖2的實(shí)施方式同樣地，進(jìn)行控制使得外部輸入脈沖的占空比越大，在比較器26中輸出越慢成為H電平，因而控制晶體管20截止時(shí)刻變晚。另外，通過將外部輸入信號(hào)設(shè)為占空比與從雙向可控娃調(diào)光器12輸出的雙向可控娃的導(dǎo)通角對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)，能夠與圖2的結(jié)構(gòu)大致同樣地進(jìn)行動(dòng)作。另外，如果是在PWM脈沖為H電平的情況下使開關(guān)斷開，則可以代替反相器40而使用簡(jiǎn)單的放大器。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，即使PWM頻率下降到大致接近交流電壓的頻率，也能夠不產(chǎn)生閃爍地進(jìn)行調(diào)光。在圖5中，進(jìn)一步示出其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。在該例中，利用變壓器50使LED列16的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與連接于交流電源10的系統(tǒng)絕緣。即，全波整流器14的順方向輸出端與變壓器50的初級(jí)側(cè)線圈的一端連接，該變壓器50的初級(jí)側(cè)線圈的另一端經(jīng)由控制晶體管20、電流檢測(cè)電阻22接地。即，在該路徑中沒有設(shè)置LED列16。因此，通過控制晶體管20的導(dǎo)通截止，在變壓器50的初級(jí)側(cè)線圈中流過頻率與全波整流器14的輸出相應(yīng)的交流電流，在變壓器50的次級(jí)側(cè)線圈中流過與在初級(jí)側(cè)線圈中流過的電流相應(yīng)的交流電流。在變壓器50的次級(jí)側(cè)線圈的一端經(jīng)由二極管24連接LED列16的正極，在次級(jí)側(cè)線圈的另一端連接有LED列16的負(fù)極，并且以連接有與該LED列16并聯(lián)的電容器52。
因此，流過變壓器50的次級(jí)側(cè)線圈的電流被整流，電流經(jīng)由二極管24流至LED列16，LED列16的LED發(fā)光。另外，通過與LED列16并聯(lián)連接的電容器52使流過LED列16的電流平滑。另外，使控制晶體管20導(dǎo)通截止的結(jié)構(gòu)與圖3相同。根據(jù)這樣的圖5的結(jié)構(gòu)，LED列16與電源系統(tǒng)分離，因此，即使人接觸LED也是安全的。特別在使用200V系統(tǒng)作為交流電源10的情況下，優(yōu)選將這種電源系統(tǒng)與LED的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分離。另外，在該例中，電源系統(tǒng)中的變壓器50的初級(jí)側(cè)線圈的電流控制系統(tǒng)為圖3的結(jié)構(gòu)，但也能夠同樣適用于圖1、2、4的結(jié)構(gòu)。另外，在使用這種變壓器50的情況下，也能夠通過將控制信號(hào)變換為直流電壓來防止LED發(fā)光時(shí)的閃爍。
電流檢測(cè)電阻22相當(dāng)于電流檢測(cè)電路，比較器26相當(dāng)于比較電路，從比較器26到控制晶體管20的柵極的電路相當(dāng)于控制電路。
權(quán)利要求
1.ー種LED調(diào)光電路，其特征在于，具備 雙向可控硅調(diào)光器，其按照與控制信號(hào)相應(yīng)的比例對(duì)來自交流電源的交流波形進(jìn)行選通，輸出部分波形缺失的雙向可控硅脈沖； 全波整流電路，其對(duì)來自上述雙向可控硅調(diào)光器的雙向可控硅脈沖進(jìn)行全波整流； 電流檢測(cè)電路，其被施加上述全波整流電路的輸出并檢測(cè)流過LED的驅(qū)動(dòng)電流； 控制晶體管，其使上述驅(qū)動(dòng)電流接通或斷開； 比較電路，其對(duì)上述由電流檢測(cè)電路檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電流值與規(guī)定值進(jìn)行比較； 控制電路，其在根據(jù)該比較電路的比較結(jié)果而確定上述驅(qū)動(dòng)電流值較大時(shí)使上述控制晶體管截止，在被施加了觸發(fā)脈沖的情況下使上述控制晶體管導(dǎo)通； 變換電路，其將上述雙向可控硅脈沖變換為DC電壓信號(hào)； 變更單元，其與上述DC電壓信號(hào)相應(yīng)地，對(duì)輸入到上述比較電路的上述驅(qū)動(dòng)電流值或上述規(guī)定值進(jìn)行變更。
2.—種LED調(diào)光電路，其特征在于，具備 全波整流電路，其對(duì)來自交流電源的交流波形進(jìn)行全波整流； 電流檢測(cè)電路，其被施加上述全波整流電路的輸出并檢測(cè)流過LED的驅(qū)動(dòng)電流； 控制晶體管，其使上述驅(qū)動(dòng)電流接通或斷開； 控制電路，其在將由上述電流檢測(cè)電路檢測(cè)出的驅(qū)動(dòng)電流值與規(guī)定值進(jìn)行比較且驅(qū)動(dòng)電流值超過規(guī)定值時(shí)，使上述控制晶體管截止，在被施加了觸發(fā)脈沖的情況下使上述控制晶體管導(dǎo)通； 變換電路，其將從外部輸入的表示調(diào)光程度的PWM信號(hào)變換為DC電壓信號(hào)； 變更單元，其與上述DC電壓信號(hào)相應(yīng)地，對(duì)上述驅(qū)動(dòng)電流值或上述規(guī)定值進(jìn)行變更。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抑制LED的閃爍的LED調(diào)光電路。雙向可控硅調(diào)光器(12)按照與控制信號(hào)相應(yīng)的比例對(duì)來自交流電源的交流波形進(jìn)行選通，輸出部分波形缺失的雙向可控硅脈沖。將雙向可控硅脈沖施加到全波整流LED列(16)，通過電流檢測(cè)電阻(22)來檢測(cè)流過LED列(16)的驅(qū)動(dòng)電流。通過比較器(26)對(duì)驅(qū)動(dòng)電流值和規(guī)定值進(jìn)行比較，并與其比較結(jié)果相應(yīng)地使上述控制晶體管截止。另外，將雙向可控硅脈沖變換為DC電壓信號(hào)，與所得到的DC電壓信號(hào)相應(yīng)地，對(duì)輸入到上述比較器(26)的上述驅(qū)動(dòng)電流值或上述規(guī)定值進(jìn)行變更。另外，還能夠利用從外部提供的PWM脈沖來代替雙向可控硅脈沖。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102740549SQ20121008943
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者后藤智行, 徐峰, 河井周平 申請(qǐng)人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司