CN101646281A - Led驱动装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种LED驱动装置，用以驱动LED光源，包括一调节器，一电流源和一控制电路，所述调节器，提供一输出电压给所述LED光源；所述电流源，控制通过所述LED光源的电流；所述控制电路，检测所述电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。本发明的LED驱动装置及方法具有大大地减少功率消耗和减少总输入功率需求的优点。

Description

LED驱动装置及方法

技术领域

本发明涉及一种LED驱动装置及方法，具体地说，是一种改善功率效率并减少功率消耗的LED驱动装置及方法。

背景技术

近来，在各种应用中经常使用发光二极管(Light Emitting Diode；LED)作为光源，由于LED的亮度与通过所述LED的电流成正比，因此LED驱动装置必需控制通过LED的电流的大小，然而高功率消耗及温度问题影响LED的寿命、效能及应用。图1为已知的LED驱动装置10示意图，其包括电压源Vboost连接LED光源12，LED光源12包括多个串联的LED，晶体管T11连接在LED光源12及电阻Rref1之间，用以控制通过LED光源12的电流I1，电流I1通过电阻Rref1产生电压Vsen1，藉由检测电压Vsen1可以得知电流I1的大小。由图1可知，晶体管T11及电阻Rref1都会消耗功率，因而使LED驱动装置10的效能下降，为了降低因电阻Rref1而造成的功率消耗，电阻Rref1的阻值必需很小，然而，以现有的技术来说，要精确的控制小电阻的阻值是相当困难的。

图2为另一已知的LED驱动装置20示意图，其中LED光源22连接在电压Vboost及电流感测电路24之间，所述LED光源22包括多个串联的LED，电流感测电路24根据通过LED光源22的电流I2产生一与电流I2具有比例关系的电流I3，电流I3通过电阻Rref2产生电压Vsen2，LED驱动装置20藉由所述电压Vsen2调节电压Vboost。在LED驱动装置20中，利用电流感测电路24提供较小的电流I3给电阻Rref2，因此能降低电阻Rref2所消耗的功率，提高LED驱动装置20的效能。

图3为又一已知的LED驱动装置30示意图，其包括调节器32提供固定的电压Vs给红色LED光源34、绿色LED光源36及蓝色LED光源38，电阻R1连接在红色LED光源34及电流源CS1之间，电阻R2连接在绿色LED光源及电流源CS2之间，电阻R3连接在蓝光LED光源及电流源CS3之间，电流源CS1、CS2及CS3分别用来控制通过红色LED光源34、绿色LED光源36及蓝色LED光源38的电流，而电阻R1、R2及R3则是用来分担电流源CS1、CS2及CS3的功率消耗以减少散热问题(thermalissue)。LED驱动装置30的优点在于能非常精准的控制通过红色LED光源34、绿色LED光源36及蓝色LED光源38的电流，然而LED光源34、36及38以及电阻R1、R2及R3所造成的功率消耗却增加。

图4为图3中LED驱动装置30的测试数据，其中字段R表示电阻R1、R2及R3的阻值，字段Vr表示电阻R1、R2及R3上的跨压，字段Vcs表示电流源CS1、CS2及CS3的跨压，字段Vf表示LED光源34、36及38的跨压，字段lled表示通过LED光源34、36及38的电流。参照图3及图4，以红色LED光源34为例，调节器32所提供的电压Vs为5V，而红色LED光源34的跨压为2.1V，又电流源CS1提供18mA的电流，因此阻值为50奥姆的电阻R1的跨压为0.9V，而电流源CS1的跨压为2V，由此可知，红色LED光源34的功率效率只有42％。由图4的表格可知，另二个LED光源36及38的功率效率也分别只有84％及64％。

因此已知的LED驱动装置存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种能提供适当电压给LED的LED驱动装置及方法。

本发明的另一目的，在于提出一种改善功率效率的LED驱动装置及方法。

本发明的又一目的，在于提出一种减少功率消耗以改善散热问题的LED驱动装置及方法。

本发明的再一目的，在于提出一种能非常精确控制LED上电流的LED驱动装置及方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种LED驱动装置，用以驱动LED光源，包括一调节器，一电流源和一控制电路，其中，

所述调节器，提供一输出电压给所述LED光源；

所述电流源，控制通过所述LED光源的电流；

所述控制电路，检测所述电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。

本发明的LED驱动装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的LED驱动装置，其中在所述LED光源与所述电流源的串联路径上不包含电阻。

一种LED驱动装置，用以驱动多组LED光源，包括一调节器，多个电流源和一控制电路，其中，

所述调节器，提供一输出电压给所述多组LED光源；

所述多个电流源，每一所述电流源控制通过所述多组LED光源其中一组的电流；

所述控制电路，检测所述多个电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。

本发明的LED驱动装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的LED驱动装置，其中所述控制电路根据所述多个电流源的跨压中的最小值决定所述控制信号。

前述的LED驱动装置，其中所述控制电路包括：

一最小电压检测器，检测所述多个电流源的跨压，并输出所述多个电流源的跨压中的最小值；

一差动放大器，比较所述最小电压检测器的输出及一参考电压产生所述控制信号。

前述的LED驱动装置，其中在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

一种LED驱动装置，用以驱动多组LED光源，包括一调节器，多个电流源和一控制电路，其中，

所述调节器，提供多个输出电压，每一所述输出电压供应给其中一组LED光源；

所述多个电流源，每一所述电流源控制其中一组LED光源上的电流；

所述控制电路，检测所述多个电流源的跨压，产生控制信号至所述调节器以调节所述多个输出电压；

其中，每一个电流源的跨压用以调节供应给所述电流源所连接的LED光源的输出电压。

前述的LED驱动装置，其中在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

一种LED驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：提供一输出电压给LED光源；

第二步骤：利用一电流源控制通过所述LED光源的电流；

第三步骤：检测所述电流源的跨压，产生一控制信号用以调节所述输出电压。

本发明的LED驱动方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的LED驱动方法，其中在所述LED光源与所述电流源的串联路径上不包含电阻。

一种LED驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：提供一输出电压给多组LED光源；

第二步骤：利用多个电流源分别控制所述多组LED光源上的电流；

第三步骤：检测所述多个电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。

前述的LED驱动方法，其中所述检测所述多个电流源的跨压，产生一控制信号的步骤包括根据所述多个电流源的跨压中的最小值决定所述控制信号。

前述的LED驱动方法，其中所述检测所述多个电流源的跨压产生一控制信号的步骤包括：

第一步骤：从所述多个电流源的跨压中选取一最小值；

第二步骤：比较所述最小值及一参考电压产生所述控制信号。

前述的LED驱动方法，其中在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

一种LED驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：提供多个输出电压分别供应给多组LED光源；

第二步骤：利用多个电流源分别控制所述多组LED光源上的电流；

第三步骤：检测所述多个电流源的跨压，产生控制信号至所述调节器以调节所述多个输出电压，其中每一个电流源的跨压用以调节供应给所述电流源所连接的LED光源的输出电压。

前述的LED驱动方法，其中在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

采用上述技术方案后，本发明的LED驱动装置及方法具有以下优点：

1.改善功率效率。

2.大大地减少功率消耗。

3.减少总输入功率的需求。

4.改善散热问题。

5.降低调节器功率容量。

附图说明

图1为已知的LED驱动装置示意图；

图2为另一已知的LED驱动装置示意图；

图3为又一已知的LED驱动装置示意图；

图4为图3中LED驱动装置的测试数据；

图5为本发明的第一实施例示意图；

图6为本发明的第二实施例示意图；

图7为图6中控制电路的实施例示意图；

图8为本发明的第三实施例示意图；

图9为图8中LED驱动装置的测试数据。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。

现请参阅图5，图5为本发明的第一实施例示意图。如图所示，所述调节器42提供输出电压Vout给LED光源46，电流源CS1控制LED光源46上的电流I1，电流源CS1能精确的控制电流I1的大小，控制电路44检测电流源CS1上的跨压Vsen1以产生控制信号Sc，调节器42根据控制信号Sc调节输出电压Vout，进而让电流源CS1上的跨压Vsen1维持在较低的准位。其中，调节器42可以是降压式切换式转换器、升压式切换式转换器或升降压式切换式转换器。在LED驱动装置40中，电流源CS1的跨压Vsen1控制在可以让电流源CS1工作的最小电压，例如0.2V，控制电路44则根据所检测到的电压Vsen1控制调节器42调节输出电压Vout，以使输出电压Vout维持在适当的准位，例如，当LED光源46需要3.2V的电压时，输出电压Vout将被控制在3.4V，因此功率效率约为94％，由于在电流源及LED光源的串联路径上没有电阻，故电压几乎都供应给LED光源46，因此功率消耗可以大大地减少，散热问题也因而获得改善，另一方面，由于功率消耗降低，因此总输入功率的需求也减少，故调节器42的功率容量(power capacity)也可以降低。

图6为本发明的第二实施例示意图，在所述LED驱动装置50中，调节器52提供一输出电压Vout给红色LED光源56、绿色LED光源58及蓝色LED光源60，电流源CS1、CS2及CS3分别控制LED光源56、58及60上的电流I1、I2及I3，电流源CS1、CS2及CS3可以精确的控制电流I1、I2及I3的大小，控制电路54检测电流源CS1、CS2及CS3上的跨压Vsen1、Vsen2及Vsen3产生控制信号Sc，调节器54根据控制信号Sc调节输出电压Vout，进而使电流源CS1、CS2及CS3的跨压维持在较低的准位。其中，调节器52可以是降压式切换式转换器、升压式切换式转换器或升降压式切换式转换器。图7为图6中控制电路54的实施例示意图，其包括一最小电压检测器62检测电压Vsen1、Vsen2及Vsen3中最小的电压，并据以产生信号Vsen，差动放大器64比较信号Vsen及参考电压Vref产生控制信号Sc。在所述LED驱动装置50中，电流源CS1、CS2及CS3的跨压Vsen1、Vsen2及Vsen3控制在可以让电流源CS1、CS2及CS3工作的最小电压，控制电路54则根据所检测到的最小电压控制调节器52调节输出电压Vout，以使输出电压Vout维持在适当的准位，进而改善功率效率，由于在电流源及LED光源的串联路径上没有电阻，故电压几乎都供应给LED光源56、58及60，因此功率消耗可以大大地减少，散热问题也因而获得改善，另一方面，由于功率消耗降低，因此总输入功率的需求也减少，故调节器52的功率容量也可以降低。

图8为本发明的第三实施例示意图，在所述LED驱动装置70中，调节器72提供输出电压Vout1、Vout2及Vout3分别给红色LED光源76、绿色LED光源78及蓝色LED光源80，电流源CS1控制LED光源76上的电流I1，电流源CS2控制LED光源78上的电流I2，电流源CS3控制LED光源80上的电流I3，电流源CS1、CS2及CS3可以精确的控制电流I1、I2及I3的大小，控制电路74检测电流源CS1、CS2及CS3上的跨压Vsen1、Vsen2及Vsen3以产生控制信号Sc，调节器72根据控制信号Sc调节输出电压Vout1、Vout2及Vout3，进而使电流源CS1、CS2及CS3的跨压Vsen1、Vsen2及Vsen3维持在可以让电流源CS1、CS2及CS3工作的最小电压，其中输出电压Vout1系根据电压Vsen1来调节，输出电压Vout2系根据电压Vsen2来调节，输出电压Vout3系根据电压Vsen3来调节。其中，调节器72可以是降压式切换式转换器、升压式切换式转换器或升降压式切换式转换器。

图9为图8中LED驱动装置70的测试数据，其中字段Vs表示调节器72所提供的输出电压Vout1、Vout2及Vout3，字段Vcs表示电流源CS1、CS2及CS3的跨压，字段Vf表示LED光源76、78及80的跨压，字段lled表示通过LED光源34、36及38的电流I1、I2及I3。请参照图8及图9，其中红色LED光源76的跨压为2.1V，电流源CS1的跨压为0.2V，因此输出电压Vout1为2.3V，故红色LED光源76的功率效率约为91.3％。绿色LED光源78的跨压为4.2V，电流源CS2的跨压为0.2V，因此输出电压Vout2为4.4V，故绿色LED光源78的功率效率约为95.5％。蓝色LED光源80跨压为3.2V，电流源CS3的跨压为0.2V，因此输出电压Vout3为3.4V，故蓝色LED光源80的功率效率约为94％。比较图4及图9，很明显的，LED驱动装置70在功率效率上有很大的提升，而且由于在电流源及LED光源的串联路径上没有电阻，故电压几乎都供应给LED光源76、78及80，因此功率消耗可以大大地减少，散热问题也因而获得改善，另一方面，由于功率消耗降低，因此总输入功率的需求也减少，故调节器72的功率容量也可以降低。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

组件符号说明

10  LED驱动装置

12  LED光源

20  LED驱动装置

22  LED光源

24  电流感测电路

30  LED驱动电路

32  调节器

34  LED光源

36  LED光源

38  LED光源

40  LED驱动装置

42  调节器

44  控制电路

46  LED光源

50  LED驱动装置

52  调节器

54  控制电路

56  LED光源

58  LED光源

60  LED光源

62  最小电压检测器

64  差动放大器

70  LED驱动装置

72  调节器

74  控制电路

76  LED光源

78  LED光源

80  LED光源。

Claims (16)

1.一种LED驱动装置，用以驱动LED光源，包括一调节器，一电流源和一控制电路，其特征在于：

所述调节器，提供一输出电压给所述LED光源；

所述电流源，控制通过所述LED光源的电流；

所述控制电路，检测所述电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。

2.如权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，在所述LED光源与所述电流源的串联路径上不包含电阻。

3.一种LED驱动装置，用以驱动多组LED光源，包括一调节器，多个电流源和一控制电路，其特征在于：

所述调节器，提供一输出电压给所述多组LED光源；

所述多个电流源，每一所述电流源控制通过所述多组LED光源其中一组的电流；

所述控制电路，检测所述多个电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。

4.如权利要求3所述的LED驱动装置，其特征在于，所述控制电路根据所述多个电流源的跨压中的最小值决定所述控制信号。

5.如权利要求3所述的LED驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括：

一最小电压检测器，检测所述多个电流源的跨压，并输出所述多个电流源的跨压中的最小值；

一差动放大器，比较所述最小电压检测器的输出及一参考电压产生所述控制信号。

6.如权利要求3所述的LED驱动装置，其特征在于，在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

7.一种LED驱动装置，用以驱动多组LED光源，包括一调节器，多个电流源和一控制电路，其特征在于，

所述调节器，提供多个输出电压，每一所述输出电压供应给其中一组LED光源；

所述多个电流源，每一所述电流源控制其中一组LED光源上的电流；

所述控制电路，检测所述多个电流源的跨压，产生控制信号至所述调节器以调节所述多个输出电压；

其中，每一个电流源的跨压用以调节供应给所述电流源所连接的LED光源的输出电压。

8.如权利要求7所述的LED驱动装置，其特征在于，在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

9.一种LED驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：提供一输出电压给LED光源；

第二步骤：利用一电流源控制通过所述LED光源的电流；第三步骤：检测所述电流源的跨压，产生一控制信号用以调节所述输出电压。

10.如权利要求9所述的LED驱动方法，其特征在于，在所述LED光源与所述电流源的串联路径上不包含电阻。

11.一种LED驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：提供一输出电压给多组LED光源；

第二步骤：利用多个电流源分别控制所述多组LED光源上的电流；

第三步骤：检测所述多个电流源的跨压，产生一控制信号至所述调节器以调节所述输出电压。

12.如权利要求11所述的LED驱动方法，其特征在于，所述检测所述多个电流源的跨压，产生一控制信号的步骤包括根据所述多个电流源的跨压中的最小值决定所述控制信号。

13.如权利要求11所述的LED驱动方法，其特征在于，所述检测所述多个电流源的跨压产生一控制信号的步骤包括：

第一步骤：从所述多个电流源的跨压中选取一最小值；

第二步骤：比较所述最小值及一参考电压产生所述控制信号。

14.如权利要求11所述的LED驱动方法，其特征在于，在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

15.一种LED驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：提供多个输出电压分别供应给多组LED光源；

第二步骤：利用多个电流源分别控制所述多组LED光源上的电流；

第三步骤：检测所述多个电流源的跨压，产生控制信号至所述调节器以调节所述多个输出电压，其中每一个电流源的跨压用以调节供应给所述电流源所连接的LED光源的输出电压。

16.如权利要求15所述的LED驱动方法，其特征在于在每一所述电流源与LED光源的串联路径上不包含电阻。

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