專利名稱：光電管控制的led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光電管控制的LED驅(qū)動電路
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動電路，尤其是涉及包含基于環(huán)境光線感應(yīng)自動控制開關(guān)功能的LED驅(qū)動電路。在應(yīng)急備用照明、夜間安全照明或建筑照明應(yīng)用中，通過環(huán)境光線感應(yīng)自動控制開燈和關(guān)燈可提供所需要的照明設(shè)備開關(guān)功能。在照明驅(qū)動電路的一種現(xiàn)有技術(shù)中，包含了用于提供所需照明電源信號的驅(qū)動集成電路，用于提供控制邏輯的微控制器及驅(qū)動燈具所需的其他功能。微控制器的輸入/輸出端口與一個光強監(jiān)測電路相稱合，其組成包括一個鎘傳感器、一個光電二極管，或一個光電晶體管，可根據(jù)光線監(jiān)測電路監(jiān)測到的環(huán)境光強，控制開燈和關(guān)燈。一種LED照明驅(qū)動電路采用了功率因子校正(PFE)控制器，例如，一個工作于臨界 模式下的電流式PFC控制器，和一個向LED燈提供隔離的、低成本、低元器件數(shù)電壓的反激變換器。此類PFC控制器為集成電路方式，可以包含一個用來監(jiān)測和提供保護(hù)功能的監(jiān)視/禁用輸入，例如，可保護(hù)電路，防止因PFC預(yù)調(diào)壓器及/或反饋電路故障產(chǎn)生的高壓而造成損壞。同時，通過一個范例型的監(jiān)視/禁用輸入來監(jiān)視輸出電壓，并可在電壓降至特定閾值以下時，將控制器禁用，以通過電壓控制信號，提供開關(guān)控制所需的電勢。宜于采用PFC控制器通過監(jiān)測環(huán)境光線來控制LED驅(qū)動電路的開關(guān)，同時又不需要增加集成電路的部件數(shù)及實施已有技術(shù)中所披露的典型控制方案所需費用，例如通過加入一個可提供I/o端口及邏輯單元，以支持此類開關(guān)控制功能的微處理器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明可包含所附權(quán)利要求中所論述的一項或多項功能特性、和/或包含以下所列功能特性中的一種或多種及這些功能特性的一種或多種組合。本發(fā)揭示了一種LED驅(qū)動電路，其通過一個帶有環(huán)境光線感應(yīng)元件的光線感應(yīng)電路實現(xiàn)自動開關(guān)功能。電路中使用了反激變換器和一個功率因子校正(PFC)控制器。通過將光感電路輸出端口與一個PFC控制器監(jiān)視/禁用輸入端口耦合，來提供光感應(yīng)功能，以此輕易地實施對LED控制器的開關(guān)控制，進(jìn)而控制LED驅(qū)動電路的輸出。例如，可在分壓器中使用一個光感兀件，以提供一個隨環(huán)境光線變化的電壓輸出信號，該光感兀件可以是一個光電管，其電阻可隨環(huán)境光線變化(如一個光敏電阻或光敏電阻器(LDR))。雖然LED—般是指發(fā)光二極管，不過在這里L(fēng)ED的含意更為廣泛，指發(fā)光半導(dǎo)體裝置，例如，其包括但不限于發(fā)光二極管和激光二極管。—個具有根據(jù)環(huán)境光線自動控制開關(guān)功能的LED驅(qū)動電路，包括一個功率因子校正控制器，該控制器帶有一個可禁用的輸入，能夠啟用和禁用LED驅(qū)動電路的輸出；所述LED驅(qū)動電路還包括一個帶光感元件的光傳感電路，光感電路的輸出可根據(jù)感光元件對環(huán)境光線變化的響應(yīng)發(fā)生變化；光傳感電路的輸出與控制器的禁用輸入相耦合，這樣，可根據(jù)環(huán)境光線強度，啟用和禁用LED驅(qū)動電路的輸出。光感兀件可以是,例如,一個光電管。所述的LED驅(qū)動電路可進(jìn)一步包含一個反激變換器，LED驅(qū)動電路的輸出由反激變換器提供。[0008]在所述LED驅(qū)動電路的第一種實施例中，光傳感電路進(jìn)一步包括一個并聯(lián)的電阻 I和電容I，二者形成節(jié)點I和節(jié)點2，光感元件與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3， 節(jié)點2接地，節(jié)點3接電壓電源，節(jié)點I構(gòu)成光傳感電路的輸出端。[0009]在所述LED驅(qū)動電路的第二種實施例中，光傳感電路進(jìn)一步包括一個電阻I和一個電阻2、一個電容I、一個晶體管1，電阻I和電容I并聯(lián)，形成節(jié)點I和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，晶體管帶有基極、發(fā)射集和集電極，基集與節(jié)點I耦合，發(fā)射極與節(jié)點2耦合，集電極形成節(jié)點4，電阻2耦合于節(jié)點4和節(jié)點3之間，節(jié)點2接地，節(jié)點3接電壓電源，節(jié)點4形成光傳感電路的輸出端。[0010]在所述LED驅(qū)動電路的第三種實施例中，光傳感電路進(jìn)一步包括一個電阻I、一個電阻2、一個電阻3、一個電容I、和一個運算放大器I,電阻I和電容I并聯(lián)，并形成節(jié)點I 和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，運算放大器帶有一個輸出端、一個反向輸入端和一個非反向輸出端，反向輸入端與節(jié)點11禹合，非反向輸入端形成節(jié)點4，電阻2耦合于節(jié)點4和節(jié)點3之間，電阻3耦合于節(jié)點4和節(jié)點2之間，節(jié)點2接地， 節(jié)點3接電壓電源，運算放大器的輸出端構(gòu)成了光傳感電路的輸出端。[0011]在所述LED驅(qū)動電路的第四種實施例中，光傳感電路帶包括一個電阻I、一個電阻2、一個電阻3、一個電阻4、一個電容I、和一個運算放大器1，電阻I和電容I并聯(lián)，并形成節(jié)點I和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與電阻4并聯(lián)，并與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，運算放大器帶有一個輸出端、一個反向輸入端和一個非反向輸出端，反向輸入端與節(jié)點11禹合， 非反向輸入端形成節(jié)點4，電阻2耦合于節(jié)點4和節(jié)點3之間，電阻3耦合于節(jié)點4與節(jié)點 2之間，節(jié)點2接地，節(jié)點3接電壓電源，運算放大器的輸出端構(gòu)成了光傳感電路的輸出端。[0012]通過以下對所述實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明所揭示的其它特點將會對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見。


[0013]本發(fā)明的詳細(xì)說明特別參照附圖，其中[0014]圖I為本發(fā)明所述LED驅(qū)動電路的示意圖；[0015]圖2為同圖I中所述LED驅(qū)動電路一起使用的第一種光傳感電路[0016]圖3為同圖I中所述LED驅(qū)動電路一起使用的第二種光傳感電路[0017]圖4為同圖I中所述LED驅(qū)動電路一起使用的第三種光傳感電路[0018]圖5為同圖I中所述LED驅(qū)動電路一起使用的第四種光傳感電路。
具體實施方式
[0019]為了闡述和理解本發(fā)明的原理，下文中將參照附圖中所示的一個或多個示范性實施例并用專用語言來說明本發(fā)明。[0020]一個所示LED驅(qū)動電路20具有自動開關(guān)控制功能，其包括有光傳感電路30a、30b、 30c或30d，帶有對環(huán)境光線強度有反應(yīng)的光感應(yīng)元件PC。該電路采用了反激變換器23和功率因子校正(PFC)控制器U1。通過將光傳感電路30a-30d的輸出38與PFC控制器監(jiān)視 /禁用輸出端口 21相耦合，提供光感應(yīng)功能，以輕松地實現(xiàn)對控制器Ul的開關(guān)控制，進(jìn)而控制LED驅(qū)動電路的輸出26和28。例如，可在分壓器中使用一個光感元件PC，該光感元件可以是一個光電管，其電阻可隨環(huán)境光線變化(如一個光敏電阻或光敏電阻器(LDR)，以提供一個隨環(huán)境光線變化的電壓輸出信號38。還可使用該技術(shù)領(lǐng)域中已知的其他光感元件，例如，通過改變電阻、電壓或電流來對環(huán)境光線變化做出響應(yīng)的光感元件(例如光電晶體管)。通用型電源線路LED驅(qū)動電路如圖I所示的一個電源線路LED驅(qū)動電路20，該電路采用了典型的反激變換器結(jié)構(gòu)23及功率因子校正(PFC)電路，該電路用于帶有PFC控制器的實施例中，其中PFC控制器可米用位于德克薩斯州科佩爾市的STMicroelectronics公司生產(chǎn)的IC L6564芯片。圖I所示的LED驅(qū)動電路為通用類型，在該電路中，節(jié)點22和24之間的電源輸入可為120V至277V的交流線電壓輸入，或者是直流電源輸入。光耦合器U2會提供有一個LED輸出反饋信號，該信號可為電壓或電流反饋信號并被傳送至PFC控制器Ul。電源U3為FPC控制器Ul的15V直流電源。 在圖示實施例中，PFC控制器Ul采用了 L6564芯片，該芯片共有十個引腳，弓I腳功能與此類控制器相同的還有芯片L6561和L6562，各引腳依次為引腳I (INV)、引腳2 (COMP)、引腳(MULT)、引腳 4 (CS)、引腳 7 (ZCD)、引腳 8 (GND)、引腳 9 (⑶)和引腳 10 (Vcc)。PFC控制器Ul的引腳5 (VFF)可用作掉電(交流干線欠壓)保護(hù)功能。PFC控制器Ul的引腳6(PFC_0K)帶有參考編號21，可用于輸出電壓監(jiān)視。PFC控制器Ul的引腳6有兩個控制電位約2. 4V的控制電位及約O. 25V的控制電位。例如，當(dāng)引腳6的電位超過2. 5V或低于
O.23V時，PFC控制器Ul將被禁用。因此，這兩個控制電位均可用于對LED驅(qū)動電路20的輸出電源26和28進(jìn)行開關(guān)控制。在圖示實施例中，選用了 O. 25V的電位對光傳感電路30a、30b、30c或30d進(jìn)行開關(guān)控制，光傳感電路32的輸出端在節(jié)點21處通過電阻R9與Ul的引腳6耦合。若節(jié)點21上的電壓低于O. 23V，PFC控制器Ul的輸出將被禁用。若要重啟PFC控制器Ul和重新啟用輸出，進(jìn)而啟動LED的電源輸出26和28，節(jié)點21 (Ul的引腳6)上的電壓必須要高于
O.27V。為了保證安全控制，可將圖示的光傳感電路30a設(shè)計為帶有一個低于O. 20V的低壓信號(關(guān)閉控制)，及一個低于2. OV高于O. 30V的高壓控制信號(打開控制)。光傳感回路有多種環(huán)境光線傳感器可用作光感應(yīng)元件PC(圖2-5)。在圖示實施例中，采用了經(jīng)濟(jì)的光敏變阻器，如光敏電阻(LDR)，以使得光傳感電路30a-30d能夠在節(jié)點38上提供一個隨環(huán)境光線強度變化的控制信號。若Rp表示光電管PC的電阻，則Rp = f (光線)。當(dāng)白天光線直接照射至光電管PC上時，Rp可低于Ik歐姆。相比之下，當(dāng)夜間僅有少量、或沒有光線照射至光電管上時，Rp可超過IM歐姆?？梢罁?jù)電阻值隨光強的變化響應(yīng)在節(jié)點38上生成用于控制LED驅(qū)動電路20的開關(guān)控制信號。圖2顯示了與圖I中所述LED驅(qū)動電路20 —起使用的第一種光傳感電路30a。光傳感電路30a的優(yōu)點在于簡單，僅包含少量元器件且價格經(jīng)濟(jì)，其通過光電管PC對感應(yīng)環(huán)境光線的感應(yīng)，將控制信號發(fā)送給LED驅(qū)動電路20，電路中采用了一個簡單的分壓器，光電管PC在節(jié)點36的一個基準(zhǔn)/電源電壓Vcc和在節(jié)點32的一個V (控制)信號之間耦合，節(jié)點32的V(控制)信號與基準(zhǔn)地34之間并聯(lián)有電容Cll和固定電阻R21。光傳感電路30a中各部件的參數(shù)值及功能特性、基準(zhǔn)電壓Vcc、電阻器R21和電容Cll可根據(jù)特定用途選擇。例如，若PFC控制器Ul的引腳6(節(jié)點21)采用2. 5V的電壓作為開關(guān)信號控制電位，則若選擇Vcc =+5V，電阻R21 = 100k ohm，則V (控制)38在白天將會高于4. 5V,在夜間將會低于O. 5V。電容Cll用于限制控制信號輸出的噪聲。對于一秒鐘時間常量，=R21*C11，C11 = t/R21 = l/100k = IOuF。選擇性地，PFC控制器Ul的引腳還可使用O. 25V的電位作為開關(guān)信號控制電位，電阻R21可為470歐姆。這種配置可提供一個正向控制邏輯，即當(dāng)白天環(huán)境光照較強時，V(控制)38的值較高，而當(dāng)夜間環(huán)境光照較差時，V (控制)38的值較低。[0030]圖3顯示了與圖I中所述LED驅(qū)動電路20 —起使用的第二種光傳感電路30b。圖 3中所示的光傳感電路可提供一個反向控制邏輯，即當(dāng)白天光照較強時，電壓水平，即V(控制)38較低；而當(dāng)夜間光照較弱時，V(控制)38較高。光電管PC耦合于位于節(jié)點36的基準(zhǔn)/電源電壓Vcc和位于節(jié)點32的晶體管Q2的基極之間，電容Cll和固定電阻R21耦合于位于節(jié)點32的晶體管Q2的基極和基準(zhǔn)地34之間，晶體管Q2的發(fā)射極接基準(zhǔn)地，電阻R22 耦合于位于節(jié)點36的電源電壓Vcc和晶體管Q2的集電極之間。[0031]通過光傳感電路30b的這種結(jié)構(gòu)，晶體管Q2可在PFC控制器的引腳6 (節(jié)點21) 上提供一個約2. 5V的信號控制電平；不過，由于晶體管Q2帶有一個飽和電壓，若PFC控制器引腳6 (節(jié)點21)上選擇采用低壓控制信號(即信號控制電平約為O. 25V或更小時)，則不宜采用圖2中所示光傳感電路30b。[0032]圖4顯示了與圖I中所述LED驅(qū)動電路20 —起使用的第三種光傳感電路30c。在圖4所示的電路30c中，使用了一·個運算放大器U4。此電路可在PFC控制器Ul的引腳6 (節(jié)點21)上提供一個帶正向或反向控制邏輯的2. 5V或O. 25V的信號控制電平。電阻R22和 R223提供了一個分壓電路和輸出對比電壓。[0033]具體地說，在光傳感電路30c中，光電管PC耦合于位于節(jié)點36的基準(zhǔn)/電源電壓 Vcc和位于節(jié)點32的運算放大器U4的反相輸入之間，電容Cll和固定電阻R21并聯(lián)耦合于位于節(jié)點32的晶體管Q2的基極和基準(zhǔn)地34之間，晶體管Q2的發(fā)射極接基準(zhǔn)地，電阻R22 耦合于位于節(jié)點36的電源電壓Vcc和晶體管Q2的集電極之間。[0034]無光電管的控制[0035]圖5顯示了與圖I中所述LED驅(qū)動電路20 —起使用的第四種光傳感電路30d。光傳感電路30d與圖4中所示電路及前面所述結(jié)構(gòu)類似，不過在節(jié)點32和36之間添加了一個電阻值為IM歐姆的電阻R24，該電阻與光電管PC并聯(lián)。在此實施例中，LED驅(qū)動電路20 可不需要光電管PC而正常運行，因為電阻R24替代了光電管的位置。電路30d中使用光電管PC的目的是與光傳感電路30c相比，可保證電阻器R24不會影響到控制功能。[0036]光傳感電路的電源Vcc[0037]光傳感電路30a_30d僅從LED驅(qū)動電路20中占用非常少量的電流。例如，用于在節(jié)點36處提供控制電路Vcc的電源(圖中未顯示)僅需采用單個整流二極管再加上一個濾波電容即可。電路還可通過其他直流電源供電，如電源U3。Vcc的典型電壓值為3.3V至15V。[0038]雖然本發(fā)明是按上述附圖和說明來示例和闡述的，但這些附圖和說明僅是示意性的，不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。應(yīng)理解的是，其中所示和所述的實施例僅是示意性的，在本發(fā)明的原理和范圍之內(nèi)所做的所有變化和修改應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和發(fā)明內(nèi)容限定的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種能夠根據(jù)環(huán)境光線強度自動執(zhí)行開關(guān)控制的LED驅(qū)動電路，包括一個功率因子校正控制器，控制器包括一個監(jiān)視輸入，可用于啟用和禁用LED驅(qū)動電路的輸出；及一個光傳感電路，包括一個光感應(yīng)元件、一個依據(jù)光感應(yīng)元件對環(huán)境光線強度的變化的響應(yīng)而變化的光傳感電路輸出端，光傳感電路的輸出端與控制器的禁用輸入端相I禹合； 并且可根據(jù)環(huán)境光線強度的變化，啟用或禁用LED驅(qū)動電路的輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其中光感應(yīng)元件包括一個光電管。
3.如權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其進(jìn)一步包括一個反激變換器，LED驅(qū)動電路的輸出由反激變換器提供。
4.如權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其進(jìn)一步包括一個并聯(lián)的電阻I和電容I，二者形成節(jié)點I和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，節(jié)點2接地， 節(jié)點3接電壓電源，節(jié)點I構(gòu)成了光線感應(yīng)電路的輸出端。
5.如權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其進(jìn)一步包括一個電阻I和一個電阻2，一個電容1，和一個晶體管1，電阻I和電容I并聯(lián)，確定了節(jié)點I和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，晶體管帶有基極、發(fā)射集和集電極，基集與節(jié)點I耦合，發(fā)射極與節(jié)點2耦合，集電極形成節(jié)點4，電阻2耦合于節(jié)點4與節(jié)點3之間，節(jié)點2接地，節(jié)點3接電壓電源，節(jié)點4形成光線感應(yīng)電路的輸出端。
6.如權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其進(jìn)一步包括一個電阻I、一個電阻2、一個電阻3、一個電容I、和一個運算放大器1，電阻I和電容I并聯(lián)，并形成節(jié)點I和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，運算放大器帶有一個輸出端、一個反向輸入端和一個非反向輸出端，反向輸入端與節(jié)點I耦合，非反向輸入端形成節(jié)點4，電阻2連接于節(jié)點4與節(jié)點3之間，電阻3耦合于節(jié)點4與節(jié)點2之間，節(jié)點2接地，節(jié)點3接電壓電源，運算放大器的輸出端構(gòu)成光傳感電路的輸出端。
7.如權(quán)利要求I所述的LED驅(qū)動電路，其進(jìn)一步包括一個電阻I、一個電阻2、一個電阻3、一個電阻4、一個電容1，和一個運算放大器1，電阻I和電容I并聯(lián)，并形成節(jié)點I和節(jié)點2，光感應(yīng)元件與電阻4并聯(lián)，并與節(jié)點I耦合，相對接線端形成一個節(jié)點3，運算放大器帶有一個輸出端、一個反向輸入端和一個非反向輸出端，反向輸入端與節(jié)點11禹合，非反向輸入端形成節(jié)點4，電阻2耦合于節(jié)點4與節(jié)點3之間，電阻3耦合于節(jié)點4與節(jié)點2之間，節(jié)點2接地，節(jié)點3接電壓電源，運算放大器的輸出端構(gòu)成了光傳感電路的輸出端。
專利摘要一種LED驅(qū)動電路，其通過一個帶有環(huán)境光線感應(yīng)元件的光傳感電路來實現(xiàn)自動開關(guān)功能。電路中采用了反激變換器和功率因子校正(PFC)控制器。通過將光傳感電路耦合至PFC控制器監(jiān)視/禁用輸出端口來提供光感應(yīng)功能，以此通過使用光電管等光感應(yīng)元件，實現(xiàn)對LED驅(qū)動電路的自動開關(guān)控制。
文檔編號H05B37/02GK202750279SQ20122029293
公開日2013年2月20日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者吳銘良 申請人:Rab照明設(shè)備公司