CN102511200A

CN102511200A - 发光二极管阵列驱动电路

Info

Publication number: CN102511200A
Application number: CN2010800015666A
Authority: CN
Inventors: 梁吉模; 金男奎; 金志范
Original assignee: 智能逻辑技术有限公司
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: WO2012023653A1; KR100995793B1; JP4848537B1; CN102511200B; JP2012043784A

Abstract

本发明涉及一种发光二极管阵列驱动电路，在大范围的输入电压范围内，确保各组LED阵列恒定维持平均电力，并且根据点亮顺序依次熄灭，并分配各组LED阵列的点亮时间，使LED受到的负荷均等，从而保证LED驱动领域的稳定化，延长LED寿命。本发明中的发光二极管阵列驱动电路结构包括：通过桥二极管控制被全波整流的电源的输入电压升高及降低的电压控制部；复数LED器件串联为一个组，同时2个以上的n个所述各组LED阵列串联，相邻的各组LED分别属于各个不同组的各组LED阵列；随着所述电压控制部的电压升高，为了使各组LED阵列按照连接顺序的点亮，分别与各组LED阵列串联的开放式开关；随着所述电压控制部的电压降低，为了使各组LED阵列按照点亮顺序熄灭，分别与各组LED阵列并联的封闭式开关；n-1个开放式开关和n-1个封闭式开关及电压控制部各自相连，随着所述电压控制部的电压升降而控制开关开闭动作的开关控制部。

Description

发光二极管阵列驱动电路

技术领域

本发明涉及一种发光二极管阵列驱动电路。在使用发光二极管驱动电路的照明装置中按顺序控制串联组合的LED的点亮/熄灭驱动的发光二极管阵列驱动电路。

背景技术

电流流入LED并发光的过程中，LED的驱动方式有多种。如：通过电压或电流驱动的方式、与交换(SWITCHING)与否相关的线性(LINEAR)或交换(SWITCHING)方式等。

通常用的方式是利用串联电阻的LED驱动方式。流向LED的电流受所连接电压(Vi)，及与LED串联连接的电阻(R)值影响的电压驱动方式。

上述方式的结构最简单，是最常用的结构。电路虽然简单，但无法根据输入电压的变化而控制电流，所以具有电力效率低的缺点。

利用有源器件的LED驱动方式是为了控制LED器件中的电流而使用可变电压源或电流源的方式。其基本原理与利用串联电阻的LED驱动方式相似，但是利用线性方式或交换方式来调整电压或电流。

另一种方式如图1所示，是利用串联电压控制调节器(Regulator)的电流控制型LED驱动方式。

是通过晶体管(TR)和运算放大器调整LED电流的结构。通过反馈感知电阻(RSENSE)中的电压来调整LED中的电流。

具有线路结构比较简单，可较为稳定地调整通过LED的电流的优点。但是，为了控制通过LED的电流，而降低晶体管(TR)的集电极和发射极之间的电压时，电气效率降低，这是其缺点。

此外还有如图2所示的，利用开关设备的电流控制型LED驱动方式。

根据交流输入电压的增加及减少，以标准电压为准，各个LED组通过交换部有效地控制峰值电流(Peak Current)的方式。优点是在大范围的输入电压范围内具有高效率、高功率因素、低谐波失真等特点。

上述驱动方式在串联的LED阵列组G1、G2、G3、G4中，随着交流输入电压的升高，G1、G2、G3、G4依次点亮；随着交流输入电压的降低，G4、G3、G2、G1依次熄灭，随之，G1的LED所受到的负荷升高，以电应力(electrical stress)起作用。

因此，需要一种通过分配各组LED阵列的点亮时间，分散LED所受负荷的LED驱动方式。

发明内容

发明需要解决的课题

本发明针对上述存在问题而提出，本发明提供一种发光二极管阵列驱动线路。采用根据输入的电压而改变LED电路连接的驱动方式，通过电压/电流监视部，各组的LED阵列按点亮的顺序依次熄灭的发光二极管阵列驱动线路。

课题解决方法

为了达到上述目的的本发明涉及一种发光二极管阵列驱动电路。它包括通过桥二极管，控制被全波整流(full-wave rectification)的电源输入电压升降的电压控制部；复数LED器件串联为一个组，2个以上的N个上述各组LED阵列又串联，形成相邻的各组LED属于各自组的各组LED阵列；随着所述电压控制部的电压升高，使各组LED阵列按照连接的顺序依次点亮的，与各组LED阵列串联的开放式开关；随着所述电压控制部的电压降低，使各组LED阵列按照点亮的顺序依次熄灭的，与各组LED阵列并联的封闭式开关；分别与上述n-1个的开放式开关和n-1个的封闭式开关及电压控制部连接，根据所述电压控制部的电压升降来控制这些开关的开启、关闭动作的开关控制部。

在本发明中，所述开放式开关由n-1个开放式开关构成，第一组到第n-1组分别与各组LED阵列串联。连接电压，第一组的LED阵列点亮的状态下，听从开关控制部根据电压供应部的电压升高来发出的控制命令，从第一开放式开关到第m开放式开关-m是2以上，n-1以下-按顺序依次熄灭，相应所述第m开放式开关的第m+1组的LED阵列依次点亮。

在本发明中，所述封闭式开关由n-1个封闭式开关构成，第一组到第n-1组分别与各组LED阵列串联，所述第一组到第m组的LED阵列点亮的状态下，听从开关控制部根据电压供应部的电压降低来发出的控制命令，从第一封闭式开关到第一封闭式开关-1是2以上，m以下-按顺序依次ON，相应所述第一封闭式开关的第一组的LED阵列熄灭。

本发明中的所述开放式开关及封闭式开关由晶体管构成，所述开关控制部与晶体管基极(Transistor Base)连接，根据开关控制部供应的电压来导通及绝缘所述晶体管。

发明效果

按照上述课题解决方法发明的发光二极管阵列驱动电路，在大范围的输入电压范围内，确保各组LED阵列恒定维持平均电力，并且根据点亮顺序依次熄灭，并分配各组LED阵列的点亮时间，使LED受到的负荷均等，从而保证LED驱动领域的稳定化，延长LED寿命。

附图简要说明

图1表示利用现有串联电压控制调节器的电流控制型LED驱动电路图；

图2表示利用现有交换设备的电流控制型LED驱动电路图；

图3表示发光二极管阵列驱动电路的第一实施例整体电路图；

图4表示发光二极管阵列驱动电路的第二实施例整体电路图。

附图符号说明如下：

10、110：桥二极管(Bridge Diode)；20、120：电流限制部；30、130：电压控制部；40、140：开关控制部；50、150：各组LED阵列；51、151：第一组；52、152：第二组；53、153：第三组；60：开放式开关；61：第一开放式开关；62：第二开放式开关；70：封闭式开关；71：第一封闭式开关；72：第二封闭式开关；160：开环晶体管；161：第一开环晶体管；162：第二开环晶体管；170：闭环晶体管；171：第一闭环晶体管；172：第二闭环晶体管。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明相关本发明的发光二极管阵列驱动电路的实施例。

图3表示发光二极管阵列驱动电路的第一实施例整体电路图。

如图3所示，本发明由电源11、桥二极管10、各组LED阵列50、开放式开关60、封闭式开关70、开关控制部40、电流限制部20、电压控制部30构成。

所述桥二极管10在AC电源11供应到电路时，使电源被全波整流。

所述电压控制部30是控制交流输入电压的升高及降低的模块，将电压值传输到下面将说明的开关控制部40。所述电流限制部20是确保输入电流和输出电流恒定的模块。

所述各组LED阵列50是将复数LED器件串联为一个组，并重新串联所述各组LED阵列50，相邻的各组LED分别属于各个组。

图3所示的举例电路图中，各组LED阵列50以第一组51、第二组52、第三组53三组连接而成，但根据本发明的实施例，各组LED阵列50可以由2组以上连接。

即，本发明中LED阵列组个数最低为2个以上，若组个数为n个，组的点亮个数可能是n个中的m个，点亮的m个组是1以上，n以下。

相关的开放式开关和封闭式开关分别为n-1个。根据第m开放式开关的Off状态，到第m+1组的LED阵列点亮，在整个n组中，到第m组点亮的状态下，根据第一封闭式开关的On状态，到第一组的LED阵列熄灭。

所述开放式开关60是按连接顺序点亮串联的各组LED阵列50的开关。包括在第一组51的LED阵列点亮的状态下，点亮第二组52LED阵列的第一开放式开关61；在第一组51和第二组52的LED阵列点亮的状态下，点亮第三组53LED阵列的第二开放式开关62。

所述开放式开关60分别与各组LED阵列50和开关控制部40串联。具体来说，所述第一开放式开关61分别与所述第一组51和所述开关控制部40串联，第一开放式开关61的ON，只有第一组LED阵列点亮的状态下，随着第一开放式开关61的OFF，第一组51和第二组52LED阵列将点亮。

同样，所述第二开放式开关62分别与所述第二组52和所述开关控制部40串联，第二开放式开关62的ON，只有第一组51和第二组52LED阵列点亮的状态下，随着第二开放式开关62的OFF，将有电流通过，点亮第一组51和第二组52、第三组53 LED阵列。

所述封闭式开关70是按点亮的顺序熄灭串联连接的各组LED阵列50的开关。包括在所有各组LED阵列50点亮的状态下，熄灭第一组51 LED阵列的第一封闭式开关71；在第二组52和第三组53 LED阵列点亮的状态下，熄灭第二组52 LED阵列的第二封闭式开关72。

为此，所述封闭式开关70分别与各组LED阵列50并联，分别与所述开关控制部40串联。

具体地说，所述第一封闭式开关71与所述第一组51并联，同时与所述开关控制部40串联。在包括所有各组LED阵列50在内的第二组LED阵列以上被点亮的状态下，随着第一封闭式开关71的ON，第一组51 LED阵列将熄灭。

同样，所述第二封闭式开关72与所述第二组52并联，同时与所述开关控制部40串联。所述第一封闭式开关71的ON，只有所述第一组51 LED阵列熄灭的状态下，随着第二封闭式开关72的ON，第二组52 LED阵列将熄灭。

所述开关控制部40分别与所述开放式开关60和封闭式开关70串联，随着所述电压控制部30的电压升降，将控制各个开关动作的开闭命令传输到所述开放式开关60和封闭式开关70。

随之，根据所述电路结构，电源11连到电路时，所述电源在通过桥二极管10时被全波整流，并传输到电流限制部20。

所述电流限制部20保持在所述电压控制部30的作用下电压升降时的输入电流和输出电流一致。

所述电压控制部30向开关控制部40传输相应电压值，根据初始的低电压，所述开关控制部40将开启第一开放式开关61。

此时，所述封闭式开关70全部为关闭状态。

所述电压传输到第一组51 LED阵列时，所述第一组51发光，通过ON状态的第一开放式开关61传输到开关控制部40。

这种状态下，在电压控制部30的作用下电压升高时，所述开关控制部40将关闭第一开放式开关61，打开第二开放式开关62。

所述电压传输到第一组51 LED阵列时，由于所述第一开放式开关61为关闭状态，电压无法传输到第一开放式开关61，继所述第一组51之后，第二组52发光，通过开启状态的第二开放式开关62传输到开关控制部40。

在电压控制部30的作用下电压升高时，所述开关控制部40将关闭第一开放式开关61和第二开放式开关62。

所述电压传输到第一组51 LED阵列时，由于所述第一开放式开关61和第二开放式开关62关闭，电压无法传输到第二开放式开关61，继所述第一组51之后，第二组52、第三组53依次发光。

同上，按照各组LED阵列50的连接顺序，所有发光二极管被点亮的状态下，在电压控制部30的作用下电压降低时，所述开关控制部40将打开第一封闭式开关71，熄灭最初点亮的第一组51。

在所述第一开放式开关61关闭的状态下，所述电压无法通过所述第一组51，而是通过ON状态的第一封闭式开关71，流向第二组52以上的LED阵列和开关控制部40。

这种状态下，所述电压控制部30进一步降低电压时，所述开关控制部40将打开所述第二封闭式开关72，继第一组51之后，熄灭第二组52。

由此，在所述第一开放式开关61和第二开放式开关62被关闭的状态下，所述电压无法通过所述第一组51和第二组52，而是通过ON状态的第一封闭式开关71和第二封闭式开关72，流向第三组53LED阵列和开关控制部40。

图4表示关于发光二极管阵列驱动电路的第二实施例整体电路图。

如图所示，本发明包括电源111、桥二极管110、各组LED阵列150、开环晶体管160、闭环晶体管170、晶体管控制部140、电流限制部120、电压控制部130。

所述桥二极管110在AC电源111供应到电路时，使电源被全波整流。

所述电压控制部130是控制交流输入电压的升高及降低的模块，将电压值传输至下述晶体管控制部140；所述电流限制部120是保持输入电流和输出电流恒定值的模块。

所述各组LED阵列150是将复数LED器件串联为一个组，并重新串联所述各组LED阵列150，相邻的各组LED分别属于各个组。

图4所示的举例电路图中，各组LED阵列150与第一组151、第二组152、第三组153三个组连接，但根据本发明的实施例，各组LED阵列150可以与2组以上连接。

所述开环晶体管160是按照连接的顺序点亮串联连接的各组LED阵列150的PNP晶体管。包括在第一组151的LED阵列点亮的状态下，点亮第二组152 LED阵列的第一开环晶体管161；在第一组151和第二组152LED阵列点亮的状态下，点亮第三组153 LED阵列的第二开环晶体管162。

所述开环晶体管160分别与各组LED阵列150和晶体管控制部140串联。更具体来说，所述第一开环晶体管161与所述第一组151和发射极串联，同时与所述晶体管控制部140的基极(Base)串联，将电压连接到第一开环晶体管161的基极而导通时，只点亮第一组151 LED阵列；不将电压连接到第一开环晶体管161基极，不能导通时，点亮第一组151和第二组152 LED阵列。

同样，所述第二开环晶体管162分别与所述第二组152和所述晶体管控制部140串联，第二开环晶体管162被导通，只有第一组151和第二组152 LED阵列点亮的状态下，为了使第二开环晶体管162不被导通而没有将电压连接到基极时，第一组151、第二组152和第三组153的LED阵列被点亮。

所述闭环晶体管170是按照点亮的顺序熄灭串联连接的各组LED阵列150的PNP晶体管。包括在所有各组LED阵列150被点亮的状态下，熄灭第一组151 LED阵列的第一闭环晶体管171；在第二组152和第三组153 LED阵列被点亮的状态下，熄灭第二组152 LED阵列的第二闭环晶体管172。

为此，所述闭环晶体管170分别与各组LED阵列150并联，并与所述晶体管控制部140串联。

具体地说，所述第一闭环晶体管171与所述第一组151和发射极并联，所述晶体管控制部140和基极串联，所述第一闭环晶体管171和集电极串联。

由此，包括所有各组LED阵列150被点亮的状态在内的第二组LED阵列以上被点亮的状态下，电压供应到第一闭环晶体管171的发射极而被导通时，第一组151 LED阵列将熄灭，从第二组152以上的LED阵列开始保持点亮状态。

同样，所述第二闭环晶体管172与所述第二组152和发射极并联，所述晶体管控制部140和基极串联，所述第二闭环晶体管172和集电极(Collector)串联。

所述第一闭环晶体管171被导通，只有所述第一组151 LED阵列被熄灭的状态下，第二闭环晶体管172以相同的原理被导通，第二组152 LED阵列将被熄灭。

所述晶体管控制部140分别与所述开环晶体管160和闭环晶体管170串联，所以随着所述电压控制部130的电压升降，向所述开环晶体管160和闭环晶体管170供应或切断电压，从而控制各个晶体管的导通与否。

在所述的电路结构中，将电源111连接到电路时，在所述电源通过桥二极管110时被全波整流并传输到电流限制部120。

所述电流限制部120保持在所述电压控制部130的作用下电压升降时的输入电流和输出电流一致。

所述电压控制部130向晶体管控制部140传输相应电压值，根据初始低电压，所述晶体管控制部140向第一开环晶体管161基极供应电压并实现导通。

此时，所述闭环晶体管170都是绝缘状态。

所述电压传输到第一组151 LED阵列时，所述第一组151将发光，通过导通状态的第一开环晶体管161，电压传输到晶体管控制部140。

这种状态下，在电压控制部130的作用下电压升高时，所述晶体管控制部140将隔离第一开环晶体管161，导通第二开环晶体管162。

所述电压传输到第一组151 LED阵列时，由于所述第一开环晶体管161为绝缘状态，电压无法传输到第一开环晶体管161，继所述第一组151之后，第二组152发光，通过导通状态的第二开环晶体管162传输到晶体管控制部140。

在电压控制部130的作用下电压升高时，所述晶体管控制部140将导通第一开环晶体管161和第二开环晶体管162。

所述电压传输到第一组151 LED阵列时，由于所述第一开环晶体管161和第二开环晶体管162为绝缘状态，电压无法传输到第二开环晶体管161，继所述第一组151之后，第二组152、第三组153被导通而发光。

同上，按照各组LED阵列150的连接顺序，所有发光二极管被点亮的状态下，在电压控制部130的作用下电压降低时，所述晶体管控制部140向第一闭环晶体管171的发射极供应电压实现导通，熄灭最初点亮的第一组151。

所述第一开环晶体管161在被导通的状态下，所述电压无法通过所述第一组151，而是通过导通状态的第一闭环晶体管171，流向第二组152以上的LED阵列和晶体管控制部140。

这种状态下，所述电压控制部130进一步降低电压时，所述晶体管控制部140将向所述第二闭环晶体管172发射极供应电压并实现导通，继第一组151之后，熄灭第二组152。

由此，在所述第一开环晶体管161和第二开环晶体管162为绝缘的状态状态下，所述电压无法通过所述第一组151和第二组152，而是通过导通状态的第一闭环晶体管171和第二闭环晶体管172，流向第三组153 LED阵列和晶体管控制部140。

Claims

1.一种发光二极管阵列驱动电路，所述发光二极管阵列驱动电路包括：

通过桥二极管控制被全波整流的电源的输入电压升高及降低的电压控制部；复数LED器件串联为一个组，同时2个以上的n个各组LED阵列串联，使相邻的各组LED分别属于各个不同组的各组LED阵列；随着所述电压控制部的电压升高，使各组LED阵列按照连接的顺序依次点亮的，分别与各组LED阵列串联的开放式开关；随着所述电压控制部的电压降低，使各组LED阵列按照点亮顺序依次熄灭的，分别与各组LED阵列并联的封闭式开关；n-1个开放式开关和n-1个封闭式开关及电压控制部各自相连，随着所述电压控制部的电压升降而控制开关开闭动作的开关控制部。

2.根据权利要求1所述的发光二极管阵列驱动电路，其中，所述开放式开关由n-1个开放式开关构成，第一组到第n-1组分别与各组LED阵列串联；连接电压，第一组的LED阵列点亮的状态下，听从开关控制部根据电压供应部的电压升高来发出的控制命令，从第一开放式开关到第m开放式开关-m是2以上，n-1以下-按顺序依次熄灭，相应所述第m开放式开关的第m+1组的LED阵列依次点亮。

3.根据权利要求2所述的发光二极管阵列驱动电路，其中，所述封闭式开关由n-1个封闭式开关构成，第一组到第n-1组分别与各组LED阵列串联，所述第一组到第m组的LED阵列点亮的状态下，听从开关控制部根据电压供应部的电压降低来发出的控制命令，从第一封闭式开关到第一封闭式开关-1是2以上，m以下-按顺序依次点亮，相应所述第一封闭式开关的第一组的LED阵列熄灭。

4.根据权利要求1所述的发光二极管阵列驱动电路，其中，所述开放式开关及封闭式开关由晶体管构成，所述开关控制部与所述晶体管基极连接，根据开关控制部供应的电压来导通及绝缘所述晶体管。