CN101730342A - 用于驱动发光器件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于驱动发光器件的装置。根据本发明的一方面，该装置可包括：DC/DC转换器单元，基于输入电压产生驱动功率并将产生的驱动功率提供到包括多个发光器件的发光单元的阳极；电流源，进行控制以使流经发光单元的电流保持恒定；反馈电路单元，检测发光单元的阴极处的电压；反馈耦合电路单元，连接反馈电路单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入端，以根据反馈电路单元检测的电压和DC/DC转换器单元的输出电压来提供DC/DC转换器单元的输入电压。

Description

用于驱动发光器件的装置
本申请要求于2008年10月28日在韩国知识产权局提交的第10-2008-0106187号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及用于驱动发光器件的装置，更具体地讲，涉及一种用于驱动发光器件的装置，其中，该发光器件将反馈电路与DC/DC转换器(converter)相互连接，以使DC/DC转换最优化并提高DC/DC转换器的驱动效率。
背景技术
通常，已经将发光二极管(LED)应用于很多领域中的各种物体，如发光装置和背光单元，并且将来还会应用于更多的领域。驱动LED的方法包括利用开关模式DC/DC转换器的方法和利用线性电流源的方法。
在现有技术中，利用电流源驱动LED的装置包括对LED提供驱动功率的DC/DC转换器和控制流经由该驱动功率驱动的LED的电流的电流源。
然而，在根据现有技术的用于驱动LED的装置中，LED可以是开路的。当添加检测LED是否为开路的检测电路时，需要添加控制单元，以根据检测电路提供的检测信号来控制驱动操作。此外，驱动装置的构造变得复杂，即，需要实现额外的软件或硬件构造，使得控制单元根据检测信号执行控制操作。这样导致了制造成本增加，从而降低了最终产品的竞争性。
发明内容
本发明的方面提供了一种用于驱动发光器件的装置，该发光器件将反馈电路和DC/DC转换器相互连接，以使DC/DC转换最优化并提高DC/DC转换器的驱动效率。
根据本发明的方面，提供了一种用于驱动发光器件的装置，该装置包括：DC/DC转换器单元，基于输入电压产生驱动功率并将产生的驱动功率提供给包括多个发光器件的发光单元的阳极；电流源，进行控制以使流经发光单元的电流保持恒定；反馈电路单元，检测发光单元的阴极处的电压；反馈耦合电路单元，连接反馈电路单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入端，以根据反馈电路单元检测的电压和DC/DC转换器单元的输出电压来提供DC/DC转换器单元的输入电压。
该放光单元可包括发光二极管(LED)作为多个发光器件。
反馈耦合电路单元可包括：第一电阻器，连接在DC/DC转换器单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入节点之间；第二电阻器，连接在所述输入节点和地之间；第三电阻器，连接在反馈电路单元的输出端和所述输入节点之间。
电流源可包括：第一晶体管，具有连接到发光单元的阴极的集电极、经发射极电阻器连接到地的发射极以及基极；第一比较器，具有连接到第一晶体管的发射极的非倒相输入端、接收模拟调光电压的倒相输入端和连接到第一晶体管的基极的输出端，第一比较器将模拟调光电压与发射极电阻器两端的电压进行比较并将根据比较结果的电压提供给第一晶体管的基极。
反馈电路单元可包括：V/I放大器，输出误差电流，所述误差电流与发光单元的阴极处的检测电压与预定的基准电压之间的差分电压对应；电容器，根据来自V/I放大器的误差电流存储电荷以将误差电压提供给反馈耦合电路单元。
可通过将模拟调光电压与第一晶体管的集电极和发射极之间的电压相加来获得基准电压。
反馈耦合电路单元可包括：缓冲放大器，缓冲来自反馈电路单元的误差电压；第一电阻器，连接在DC/DC转换器单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入节点之间；第二电阻器，连接在所述输入节点和地之间；第三电阻器，连接在缓冲放大器的输出端和所述输入节点之间。
电流源可包括：第一晶体管，具有连接到发光单元的阴极的集电极、经发射极电阻器连接到地的发射极以及基极；第一比较器，具有连接到第一晶体管的发射极的倒相输入端、接收模拟调光电压的非倒相输入端和连接到第一晶体管的基极的输出端，第一比较器将模拟调光电压与发射极电阻器两端的电压进行比较并将根据比较结果的电压提供给第一晶体管的基极。
反馈电路单元可包括：V/I放大器，输出误差电流，所述误差电流与发光单元的阴极处的检测电压与预定的基准电压之间的差分电压对应；电容器，根据来自V/I放大器的误差电流存储电荷以将误差电压提供给反馈耦合电路单元。
可通过将模拟调光电压与第一晶体管的集电极和发射极之间的电压相加来获得基准电压。
缓冲放大器可包括具有非倒相输入端、倒相输入端和输出端的第一运算放大器，第一运算放大器的非倒相输入端连接到反馈电路单元的输出端，第一运算放大器的倒相输入端连接到第一运算放大器的输出端。
缓冲放大器可包括具有集电极、发射极和基极的第二晶体管，第二晶体管的集电极连接到操作电源端，第二晶体管的发射极经第四电阻器连接到地，第二晶体管的基极连接到反馈电路单元的输出端。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他方面、特征和其他优点将会被更清楚地理解，其中：
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的用于驱动发光器件的装置的构造的方框图；
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的反馈电路单元的内部电路图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的反馈耦合电路单元500的第一示例的视图；
图4是示出了根据本发明的示例性实施例的反馈耦合电路单元500的第二示例的视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式来实施，并不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相同的标号将始终用于表示相同或相似的组件。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的用于驱动发光器件的装置的构造的方框图。参照图1，根据该实施例的用于驱动发光器件的装置包括DC/DC转换器单元100、电流源300、反馈电路单元400和反馈耦合电路单元500。DC/DC转换器单元100基于输入电压产生驱动功率并将产生的驱动功率提供给发光单元200的阳极NA，其中，发光单元200包括多个发光器件。电流源300控制电流水平，以使流经发光单元200的电流保持恒定。反馈电路单元400检测发光单元200的阴极NC处的电压。反馈耦合电路单元500连接反馈电路单元400的输出端和DC/DC转换器单元100的输入端，以根据反馈电路单元400检测的电压和DC/DC转换器单元100的输出电压VLED来提供DC/DC转换器单元100的输入电压。
这里，发光单元200可包括发光二极管(LED)作为多个发光器件。例如，发光单元200可包括相互串联的多个LED。
反馈耦合电路单元500可包括第一电阻器R11、第二电阻器R12和第三电阻器R13。第一电阻器R11连接在DC/DC转换器单元100的输出端和DC/DC转换器单元100的输入节点NIN之间。第二电阻器R12连接在输入节点NIN和地之间。第三电阻器R13连接在反馈电路单元400的输出端和输入节点NIN之间。
电流源300包括第一晶体管Q10和第一比较器310。第一晶体管Q10包括：集电极，连接到发光单元200的阴极NC；发射极，经发射极电阻器RE连接到地；和基极。第一比较器310包括：倒相输入端，连接到第一晶体管Q10的发射极；非倒相输入端，接收模拟调光电压Vadim；和输出端，连接到第一晶体管Q10的基极。第一比较器310将模拟调光电压Vadim与施加到发射极电阻器RE的电压进行比较，并将根据比较结果的电压提供给第一晶体管Q10的基极。
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的反馈电路单元的内部电路图。参照图2，反馈电路单元400包括V/I放大器410和电容器C10。V/I放大器410输出误差电流Ie，该误差电流Ie对应于来自发光单元200的阴极NC的检测电压Vd与预定的基准电压Vref之间的差分电压。电容器C10根据从V/I放大器410输出的误差电流Ie存储电荷，以将误差电压Ve提供给反馈耦合电路单元500。
这里，基准电压Vref与通过将模拟调光电压Vadim和第一晶体管Q10的集电极-发射极电压VQ10ce相加而获得的电压对应。
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的反馈耦合电路单元500的第一示例的视图。图4示出了根据本发明的示例性实施例的反馈耦合电路单元500的第二示例的视图。
参照图3和图4，反馈耦合电路单元500包括缓冲放大器510、第一电阻器R11、第二电阻器R12和第三电阻器R13。缓冲放大器510缓冲从反馈电路单元400提供的误差电压Ve。第一电阻器R11连接在DC/DC转换器单元100的输出端和DC/DC转换器单元100的输入节点NIN之间。第二电阻器R12连接在输入节点NIN和地之间。第三电阻器R13连接在缓冲放大器510的输出端和输入节点NIN之间。
参照图3，缓冲放大器510可包括第一运算放大器OP10，该第一运算放大器OP10包括非倒相输入端、倒相输入端和输出端。这里，缓冲放大器510的非倒相输入端可连接到反馈电路单元400的输出端，并且缓冲放大器510的倒相输入端可连接到缓冲放大器510的输出端。
参照图4，缓冲放大器510可包括第二晶体管Q20，该第二晶体管Q20包括集电极、发射极和基极。第二晶体管Q20的集电极可连接到操作电源Vdd端，第二晶体管Q20的发射极可通过第四电阻器R14连接到地，并且第二晶体管Q20的基极可连接到反馈电路单元400的输出端。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的操作和效果。
将参照图1至图4来描述根据本发明的示例性实施例的用于驱动发光器件的装置。在图1中，根据本实施例的用于驱动发光器件的装置包括DC/DC转换器单元100、电流源300、反馈电路单元400和反馈耦合电路单元500，从而有效地驱动发光器件。
DC/DC转换器单元100基于输入电压产生驱动功率，并将产生的驱动功率提供到发光单元200的阳极NA，其中，发光单元200包括多个发光器件。
电流源300将流经发光单元200的电流控制成预定的恒定电流，以安全地驱动发光单元200。
反馈电路单元400检测发光单元200的阴极NC处的电压，并将检测的电压提供给反馈耦合电路单元500。
反馈耦合电路单元500连接反馈电路单元400的输出端和DC/DC转换器单元100的输入端，并根据反馈电路单元400检测的电压和DC/DC转换器单元100的输出电压VLED来提供DC/DC转换器单元100的输入电压。
这里，发光单元200可包括LED作为多个发光器件。例如，发光单元200可包括多个LED相互串联连接的LED阵列或LED阵列相互并联连接的多个LED阵列。
具体地讲，将参照图1描述反馈耦合电路单元500。当反馈耦合电路单元500包括第一电阻器R11、第二电阻器R12和第三电阻器R13时，DC/DC转换器单元100的输出电压VLED被第一电阻器R11和第二电阻器R12分压，并被提供到DC/DC转换器单元100，该分压电压出现在与第一电阻器R11和第二电阻器R12之间的中间节点对应的输入节点NIN。
这里，要确定的是，在正常状态下，反馈电路单元400的误差电压Ve与输入节点NIN处的电压是同一电压。
因此，在正常状态下，由第一电阻器R11和第二电阻器R12分压的电压被提供到DC/DC转换器单元100。
为了使流经发光单元200的电流保持恒定，当电流源300包括第一晶体管Q10和第一比较器310时，第一晶体管Q10根据第一比较器310的输出电压执行其操作，以控制流经发光单元200的电流。
这里，第一比较器310将预定的模拟调光电压Vadim与发射极电阻器RE两端的电压进行比较，将根据比较结果的电压的差提供给第一晶体管Q10的基极，使得可以控制流经第一晶体管Q10的电流，从而控制流经发光单元200的电流。
参照图2，为了检测发光单元200的多个LED是否开路，当反馈电路单元400包括V/I放大器410和电容器C10时，V/I放大器410输出误差电流Ie，该误差电流Ie与由发光单元200的阴极NC处的检测电压Vd和预定的基准电压Vref之间的差确定的差分电压对应。
这里，根据来自V/I放大器410的误差电流Ie的电荷被存储在电容器C10中，从而误差电压Ve可被提供给反馈耦合电路单元500。
这里，使用基准电压Vref来确定施加在发光单元200和地之间的电压是否为正常电压。通过将模拟调光电压Vadim和第一晶体管Q10的集电极-发射极电压VQ10ce相加来确定基准电压Vref。
按照这种方式，反馈电路单元400可以正常地检测流经发光单元200的电流。
将参照图3和图4详细描述反馈耦合电路单元500的示例。
首次，当发光单元200执行正常操作时，如果DC/DC转换器单元100具有2.5V的输入电压，反馈电路单元400具有2.5V的误差电压，并且第一电阻器R11和第二电阻器R12具有相同的值，则输出电压VLED被第一电阻器R11和第二电阻器R12分压，并且2.5V的电压被施加到DC/DC转换器单元100的输入节点NIN。来自反馈电路单元400的2.5V的误差电压经缓冲放大器510输出。这里，反馈耦合电路单元500进行操作使得从缓冲放大器510输出的误差电压Ve(2.5V)和施加到输入节点NIN的2.5V的电压彼此相同。结果，DC/DC转换器单元100输出5V的输出电压VLED。
另一方面，如图1和图4所示，当发光单元200执行异常操作时，即，当LED开路时，如果DC/DC转换器单元100具有2.5V的输入电压并且第一电阻器R11、第二电阻器R12和第三电阻器R13具有相同的值时，输出电压VLED被第一电阻器R11和第二电阻器R12分压，2.5V的电压被施加到DC/DC转换器单元100的输入节点NIN。
其间，由于来自反馈电路单元400的误差电压Ve变成零电压，所以反馈耦合电路单元500进行操作使得2.5V的电压通过包括第二电阻器R12和第三电阻器R13的并联电阻(R12//R13)与第一电阻器R11被施加到输入节点NIN的两端。结果，DC/DC转换器单元100具有大约7.5V的输出电压VLED。
如上所述，即使当发光单元200的LED开路时，包括第二电阻器R12和第三电阻器R13的并联电阻(R12//R13)两端的电压被施加到DC/DC转换器单元100。由于DC/DC转换器单元100的输出电压VLED可增大至最大电压，所以可以保护DC/DC转换器单元100和发光单元200。
在根据本实施例的用于驱动发光器件的装置中，DC/DC转换器可为利用变压器的隔离式DC/DC转换器或者利用误差放大器和光电耦合器的非隔离式DC/DC转换器。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，由于反馈电路和DC/DC转换器可被简单地相互连接，所以可将DC/DC转换最优化，并且可以提高DC/DC转换器的驱动效率。
尽管已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和变形。

Claims (12)

1.一种用于驱动发光器件的装置，所述装置包括：
DC/DC转换器单元，基于输入电压产生驱动功率并将产生的驱动功率提供到包括多个发光器件的发光单元的阳极；
电流源，控制电流水平以使流经发光单元的电流保持恒定；
反馈电路单元，检测发光单元的阴极处的电压；
反馈耦合电路单元，连接反馈电路单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入端，以根据反馈电路单元检测的电压和DC/DC转换器单元的输出电压来提供DC/DC转换器单元的输入电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，发光单元包括发光二极管作为多个发光器件。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，反馈耦合电路单元包括：
第一电阻器，连接在DC/DC转换器单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入节点之间；
第二电阻器，连接在所述输入节点和地之间；
第三电阻器，连接在反馈电路单元的输出端和所述输入节点之间。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，电流源包括：
第一晶体管，具有连接到发光单元的阴极的集电极、经发射极电阻器连接到地的发射极以及基极；
第一比较器，具有连接到第一晶体管的发射极的非倒相输入端、接收模拟调光电压的倒相输入端和连接到第一晶体管的基极的输出端，第一比较器将模拟调光电压与发射极电阻器两端的电压进行比较并将根据比较结果的差分电压提供给第一晶体管的基极。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，反馈电路单元包括：
V/I放大器，输出误差电流，所述误差电流与发光单元的阴极处的检测电压与预定的基准电压之间的差分电压对应；
电容器，根据来自V/I放大器的误差电流存储电荷以将误差电压提供给反馈耦合电路单元。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，通过将模拟调光电压与第一晶体管的集电极和发射极之间的电压相加来获得基准电压。
7.根据权利要求2所述的装置，其中，反馈耦合电路单元包括：
缓冲放大器，缓冲来自反馈电路单元的误差电压；
第一电阻器，连接在DC/DC转换器单元的输出端和DC/DC转换器单元的输入节点之间；
第二电阻器，连接在所述输入节点和地之间；
第三电阻器，连接在缓冲放大器的输出端和所述输入节点之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，电流源包括：
第一晶体管，具有连接到发光单元的阴极的集电极、经发射极电阻器连接到地的发射极以及基极；
第一比较器，具有连接到第一晶体管的发射极的倒相输入端、接收模拟调光电压的非倒相输入端和连接到第一晶体管的基极的输出端，第一比较器将模拟调光电压与发射极电阻器两端的电压进行比较并将根据比较结果的电压提供给第一晶体管的基极。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，反馈电路单元包括：
V/I放大器，输出误差电流，所述误差电流与发光单元的阴极处的检测电压与预定的基准电压之间的差分电压对应；
电容器，根据来自V/I放大器的误差电流存储电荷以将误差电压提供给反馈耦合电路单元。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，通过将模拟调光电压与第一晶体管的集电极和发射极之间的电压相加来获得基准电压。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，缓冲放大器包括第一运算放大器，第一运算放大器具有非倒相输入端、倒相输入端和输出端，
第一运算放大器的非倒相输入端连接到反馈电路单元的输出端，第一运算放大器的倒相输入端连接到第一运算放大器的输出端。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，缓冲放大器包括具有集电极、发射极和基极的第二晶体管，
第二晶体管的集电极连接到操作电源端，第二晶体管的发射极经第四电阻器连接到地，第二晶体管的基极连接到反馈电路单元的输出端。
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