CN102238775B - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光二极管驱动电路，包含一直流电源、二个开关元件、一第一比较单元、一第二比较单元以及一控制单元。该直流电源电连接至多个发光二极管，这些开关元件分别电连接于这些发光二极管，这些比较单元分别电连接于这些开关元件，该控制单元电连接于这些比较单元。通过输入该第一比较单元一略小于这些发光二极管驱动电压的第一电压，以及输入一大于这些发光二极管驱动电压的第二电压，并利用该控制单元交替地切换该第一比较单元与第二比较单元的导通或截止，以驱动这些发光二极管产生明暗变化。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域

本发明涉及一种发光二极管驱动电路，尤指一种可快速切换发光二极管于亮暗不同状态的发光二极管驱动电路。

背景技术

配合参阅图3，为公知的发光二极管驱动电路的电路图。该发光二极管驱动电路包含一直流电源10、多个发光二极管20、一场效应晶体管30、一电阻器40及一运算放大器50。

该运算放大器50包含有一反向输入端、一非反向输入端及一输出端；该非反向输入端连接至一控制端A，该反向输入端连接于该场效应晶体管30的与该电阻器40之间，该输出端则连接至该场效应晶体管30的栅极。

当该控制端A入一参考电压，该运算放大器50可根据流经该电阻器40所产生的压降与该参考电压的差别而调整通过该场效应晶体管30的电流，以维持通过这些发光二极管20的电流稳定于一定值，使得这些发光二极管20持续且稳定的发光。

为控制这些发光二极管20的亮暗变化，可由控制端A输入一接地电位，使该场效应晶体管30断路，由于原先运作于这些发光二极管20的压降消失，造成电路上的电流为零，使这些发光二极管20暂时停止发光。

上述的发光二极管驱动电路将这些发光二极管20操作于零电流与稳定电流间，使得这些发光二极管20的产生亮暗变化。然而由于发光二极管本身的亮度(光通量)随着流过发光二极管的电流而有所改变，而流经该发光二极管的电流随着电压的逐渐增加而上升，且为使得发光二极管发光，必须施加一大于驱动电压的电压值于发光二极管两端。因此，当这些发光二极管20切换于零电压与一大于驱动电压的电压值时，流过这些发光二极管20的电流逐渐的由零电流变动至一导通电流，使得电流变动与电压变动出现时间落差，进而导致这些发光二极管20的出现发光亮度不稳定的现象。

发明内容

鉴于现有技术所述，本发明的一目的，在于提供一种发光二极管驱动电路，该发光二极管驱动电路包含一直流电源，多个发光二极管、一第一开关元件、一第二开关元件、一第一比较单元、一第二比较电路以及一控制单元。

这些发光二极管电连接于该直流电源，该第一开关元件的漏极电连接于这些发光二极管，该第二开关元件的漏极电连接于这些发光二极管；该第一比较单元包含有二输入端与一输出端，其中的一输入端供一第一电压输入，另一输入端电连接于该第一比较单元的源极，且该输出端电连接于该第一开关元件，第一电压小于这些发光二极管的驱动电压；该第二比较单元包含有二输入端与以及一输出端，其中的一输入端供一第二电压输入，另一输入端电连接于该第二开关元件的源极，且该输出端电连接于该第二开关元件，第二电压大于这些发光二极管的驱动电压；一控制单元，电连接于该第一比较单元与该第二比较单元；其中，利用该控制单元交替地切换该第一比较单元与第二比较单元的导通或截止，以驱动这些发光二极管产生明暗变化。

本发明通过降低该第一电压与第二电压间的压差，并利用该控制单元交替地切换这些比较单元的导通或截止，使流过这些发光二极管的电流可以快速地提升，使这些发光二极管可于极短时间内达到最佳亮度。

附图说明

图1为本发明的发光二极管驱动电路的电路图；

图2为发光二极管的电流-电压特性曲线图；

图3为公知的发光二极管驱动电路的电路图。

其中，附图标记

10直流电源         20发光二极管

30场效应晶体管     40电阻器

50运算放大器       A控制端

100发光二极管      200控制电路

300反向器          Imax最大额定电流

I1第一电流         I2第二电流

Q1第一开关元件     Q2第二开关元件

R1第一电阻器       R2第二电阻器

U1第一比较单元     U2第二比较单元

VDD直流电源        Vf驱动电压

V1第一电压         V2第二电压

具体实施方式

配合参阅图1，为本发明的发光二极管驱动电路的电路图。该发光二极管驱动电路用以驱动多个发光二极管100，且包含有一直流电源VDD、一第一比较单元U1、一第二比较单元U2、一第一开关元件Q1、一第二开关元件Q2、一第一电阻R1、一第二电阻R2以及一控制单元200。

该直流电源VDD由一直流-直流转换器提供，用以作为整体发光二极管驱动电路的一电力供应。

这些发光二极管100电连接于该直流电源VDD，且各该发光二极管100具有一驱动电压Vf，当跨接于这些发光二极管100两端的电压等于甚至大于该驱动电压Vf时，这些发光二极管100始得导通。

该第一开关元件Q1与该第二开关元件Q2分别电连接于这些发光二极管100，在本实施例中，该第一开关元件Q1与该第二开关元件Q2皆为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。该金属氧化物半导体场效应晶体管的三个接脚分别为栅极(gateelectrode)、漏极(drain electrode)以及源极(source electrode)，而这些发光二极管100电连接于该第一开关元件Q1与该第二开关元件Q2的漏极；此外，这些开关元件(Q1、Q2)可为双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)、可关断晶闸管(Gate Turn-off Thysistor,GTO)、绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT)或其他可切换于两种不同稳定状态的半导体元件。

该第一比较单元U1包含有二输入端与一输出端，其中的一输入端供一第一电压V1输入，另一输入端电连接于该第一开关元件Q1的源极，并经该第一电阻器R1接地。该输出端电连接于该第一开关元件Q1的栅极，其中该第一比较单元U1为一运算放大器(operational amplifier)。

该第二比较单元U2包含二输入端与一输出端，其中的一输入端供一第二电压V2输入，另一输入端电连接于该第二开关元件Q2的源极，并经该第二电阻器R2接地；该输出端电连接于该第二开关元件Q2的栅极，其中该第二比较单元U2为一运算放大器。

该控制单元200电连接于该第一比较单元U1与该第二比较单元U2，用以提供一控制信号以控制该第一比较单元U1与该第二比较单元U2的导通或截止，其中该控制信号可为一脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation,PWM)信号。

此外，该控制单元200与该第二比较电路U2含有一反向器(inverter)300，用以反置由该控制单元200所提供的一控制信号，以交错的控制该第一比较单元U1与该第二比较单元U2的导通或截止。

配合参阅图2，为发光二极管的电流-电压特性曲线。当施加于发光二极管两端的电压超过驱动电压Vf时，发光二极管才会导通。当发光二极管略小于驱动电压Vf时，该发光二极管不导通，但有一微小电流流经该发光二极管。当施加于发光二极管两端的电压逐渐增加并大于该驱动电压Vf时，通过该发光二极管的电流开始快速上升，直至达到一最大额定电流Imax。由于发光二极管的光通量随着流过发光二极管的电流增加而增加，因此在正常的操作情况下，发光二极管多工作于一个发光效率较高的电流值下，如:Imax。

复参阅图1，当该控制单元200提供一控制信号以控制该第一比较单元U1导通，该第二比较单元U2截止，并且输入一略小于这些发光二极管100驱动电压Vf的第一电压V1在该第一比较单元U1的该未连接至第一开关元件Q1的输入端。该第一比较单元U1的输出端输出一信号以导通该第一开关元件Q1，由于该第一电压V1小于这些发光二极管100的驱动电压Vf，因此流过这些发光二极管100不导通，但有一微小的第一电流I1电流流过这些发光二极管100。

当该控制单元200提供一控制信号以控制该第一比较单元U1截止，该第二比较单元U2导通，并且输入一大于这些发光二极管100驱动电压Vf的第二电压V2于该第二比较单元U2的未连接至第二开关元件Q2的输入端。该第二比较单元U2的输出端输出一信号以导通该第二开关元件Q2，加上该第二电压V2大于这些发光二极管100的驱动电压Vf，因此导通这些发光二极管，并有一第二电流I2流过这些发光二极管100。

当输入于该第二比较单元U2的电压等于这些发光二极管100工作于最大额定电流Iamx时的电压值，则流过这些发光二极管100的第二电流I2等于最大额定电流Imax，使得这些发光二极管100产生最大光通量，亦即亮度最亮。

通过调变由该控制单元200输出脉冲的脉冲宽度，可控制该第一比较单元U1与第二比较单元U2的导通与截止时间比，如此以有效地控制这些发光二极管100的亮暗速度。

综合以上所述，本发明通过输入一略小于这些发光二极管100驱动电压Vf的第一电压V1于该第一比较单元U1，以及一大于这些发光二极管100导通电压的第二电压V2于第二比较单元U2，通过降低该第一电压V1与第二电压V2间的压差，使流过这些发光二极管100的电流可以快速的提升，亦即这些发光二极管100可于极短时间内达到最佳亮度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种发光二极管驱动电路，用以驱动多个发光二极管，其特征在于，包含:

一直流电源，电连接于这些多个发光二极管；

一第一开关元件，该第一开关元件的漏极电连接于这些发光二极管；

一第二开关元件，该第二开关元件的漏极电连接于这些发光二极管；

一第一比较单元，包含有二个输入端与一输出端，其中的一输入端供一第一电压输入，另一输入端电连接于该第一开关元件的源极，该输出端电连接于该第一开关元件的栅极，该第一电压小于这些发光二极管的驱动电压；

一第二比较单元，包含有二个输入端与一输出端，其中的一输入端供一第二电压输入，另一输入端电连接于该第二开关元件的源极，该输出端电连接于该第二开关元件的栅极，该第二电压大于这些发光二极管的驱动电压；以及

一控制单元，电连接于该第一比较单元与该第二比较单元；

其中，该控制单元交替地切换该第一比较单元与第二比较单元的导通或截止，以驱动这些发光二极管产生明暗变化。

2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，更包含有一第一电阻器及一第二电阻器，该第一电阻器电连接于该第一开关元件的源极，该第二电阻器电连接于该第二开关元件的源极。

3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，更包含一反向器，电连接于其中的一比较器单元与该第二比较电路之间。

4.根据权利要求2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管。

5.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该直流电源为一直流-直流转换器。

6.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该比较单元为一运算放大器。

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