CN103917004A - 一种三端led及其驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三端LED及其驱动电路，所述三端LED具有阳极、阴极和门极，包括至少一个LED串联而成的LED组、一个门极电路，门极电路第一端子与LED组的阳极、门极电路的第二端子与LED组的阴极、门极电路的第三端子分别连接三端LED的阳极、阴极、门极；所述驱动电路包括直流电压源和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少一个三端LED、一个电流检测器和一个模拟控制器，模拟控制器接收电流检测器输出的电流信号，控制三端LED的门极。本发明能灵活控制LED的工作状态，应用范围广，驱动电路结构非常简单，效率非常高，线性工作，无EMI问题，体积小，可靠性非常高。

Description

一种三端LED及其驱动电路

技术领域

本发明及LED以及LED的驱动，尤其是指一种三端LED及其驱动电路。

背景技术

LED作为一种新型光源，具有发光效率高、寿命长等显著优点。通常，LED只具有阳(Anode)、阴(Cathode)两个电极，如图1所示，应用不够灵活。比如很难直接采用直流电源给若干串联的LED供电：电压过高，流过LED的电流会过大而损坏LED；电压过低，流过LED的电流又会太小而不能正常驱动。当LED串联使用时，可靠性也较差，如果某一个LED损坏开路后，整串LED都不能正常工作。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种三端LED，所述三端LED具有阳极(Anode)、阴极(Cathode)和门极(Gate)，包括至少一个LED串联而成的LED组、一个门极电路，门极电路的第一端子与LED组的阳极连接所述三端LED阳极，门极电路的第二端子与LED组的阴极连接所述三端LED的阴极，门极电路的第三端子连接所述三端LED的门极。

在门极控制下，三端LED的门极电路有三种工作区域(状态)，分别是截止区、完全导通区、线性区：对于驱动电流经过三端LED的阳极流向阴极，门极电路工作在截止区时，驱动电流流过三端LED内的LED组；门极电路工作在完全导通区时，三端LED的阳极、阴极间电压降最小，三端LED内的LED组被短路；门极电路工作在线性区时，三端LED的阳极、阴极间等效为一个可变电阻，三端LED的阳极、阴极间电压降可变，三端LED内的LED组被短路。

作为一种优选方案，门极电路基于N型场效应管实现，称为N型三端LED。在门极相对阴极的不同电压控制下，N型三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。

作为一种优选方案，门极电路基于P型场效应管实现，称为P型三端LED。在门极相对阳极的不同电压控制下，P型三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。

作为一种优选方案，至少两个N型三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极连接在一起，形成一种复合N型三端LED。

作为一种优选方案，至少两个P型三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极连接在一起，形成一种复合P型三端LED。

作为一种优选方案，至少两个复合N型三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极通过二极管顺序连接在一起，形成一种复合高压N型三端LED。

作为一种优选方案，至少两个复合P型三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极通过二极管顺序连接在一起，形成一种复合高压P型三端LED。

作为一种优选方案，复合N型三端LED与至少一个LED串联，形成一种混合N型三端LED。

作为一种优选方案，复合P型三端LED与至少一个LED串联，形成一种混合P型三端LED。

作为一种优选方案，复合高压N型三端LED与至少一个LED串联，形成一种混合高压N型三端LED。

作为一种优选方案，复合高压P型三端LED与至少一个LED串联，形成一种混合高压P型三端LED。

作为一种优选方案，N型三端LED的门极电路包括N型场效应管Q20、二极管D20和电阻R20，N型场效应管Q20的漏极连接门极电路的第一端子，N型场效应管Q20源极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阳极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阴极连接N型场效应管Q20的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阴极，电阻R20的另一端连接N型场效应管Q20的源极。

作为一种优选方案，N型三端LED的门极电路包括N型场效应管Q20、二极管D20、二极管D21、电阻R20和稳压管Z20，N型场效应管Q20的漏极连接门极电路的第一端子，N型场效应管Q20的源极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阳极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阴极连接N型场效应管Q20的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阴极，电阻R20的另一端连接N型场效应管Q20的源极，二极管D21的阳极连接稳压管Z20的阳极，稳压管Z20的阴极连接N型场效应管Q20的漏极，二极管D21的阴极连接N型场效应管Q20的栅极。

作为一种优选方案，P型三端LED的门极电路包括P型场效应管Q22、二极管D20和电阻R20，P型场效应管Q22的源极连接门极电路的第一端子，P型场效应管Q22漏极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阴极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阳极连接P型场效应管Q22的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阳极，电阻R20的另一端连接P型场效应管Q22的源极。

作为一种优选方案，P型三端LED的门极电路包括P型场效应管Q22、二极管D20、二极管D21、电阻R20和稳压管Z20，P型场效应管Q22的源极连接门极电路的第一端子，P型场效应管Q22的漏极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阴极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阳极连接P型场效应管Q22的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阳极，电阻R20的另一端连接P型场效应管Q22的源极，二极管D21的阴极连接稳压管Z20的阴极，稳压管Z20的阳极连接P型场效应管Q22的漏极，二极管D21的阳极连接P型场效应管Q22的栅极。

本发明还提供了三端LED的驱动电路和驱动方法，其特征在于，检测流过三端LED阳极、阴极的电流，根据电流大小，调整三端LED的门极电平流过三端LED阳极、阴极的电流得到调整。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路，包括直流电压源、一个数字控制器和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个N型或P型三端LED、一个电流检测器，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与电流检测器串联形成支路，数字控制器接收各支路中电流检测器输出的电流信号，数字控制器还提供与三端LED数量相等的I/O口，各I/O口分别连接三端LED的门极。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路，包括直流电压源和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个N型或者一个N型复合或N型复合高压或N型混合三端LED、一个电流检测器，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与电流检测器串联形成支路，支路中还包括一个模拟控制器，模拟控制器接收电流检测器输出的电流信号，模拟控制器提供还提供一个控制端，该控制端连接所有三端LED的门极。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路，包括直流电压源和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个P型或者一个P型复合或P型复合高压或P型混合三端LED、一个电流检测器，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与电流检测器串联形成支路，支路中还包括一个模拟控制器，模拟控制器接收电流检测器输出的电流信号，模拟控制器提供还提供一个控制端，该控制端连接所有三端LED的门极。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路，包括直流电压源和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个N型或者一个N型复合或N型复合高压或N型混合三端LED、一个恒流源，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与恒流源串联形成支路，恒流源还提供一个控制端，该控制端连接所有三端LED的门极。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路，包括直流电压源和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个P型或者一个P型复合或P型复合高压或P型混合三端LED、一个恒流源，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与恒流源串联形成支路，恒流源还提供一个控制端，该控制端连接所有三端LED的门极。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路中，所述直流电压源是交流电源经过整流桥整流并滤波，或交流电源经过整流桥整流再串联填谷电路后输出的电源，并且整流桥前还有浪涌抑制电路。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路中，所述直流电压源可以是太阳能电池。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路中，所述模拟控制器包括NPN三极管Q81、二极管D80、电容C80、电阻R81、电阻R82、N型效应管Q82和P型效应管Q83，电流检测器(R80)的信号送至三极管Q81的基极、发射极，三极管Q81的集电极连接电阻R81的一端，电阻R81的另一端连接直流输入电源的正端，N型效应管Q82和P型效应管Q83构成图腾柱接法，N型效应管Q82的门极和P型效应管Q83的门极共同连接至三极管Q81的集电极，N型效应管Q82的漏极连接直流输入源的正端，P型效应管Q83的漏集连接三极管Q81的发射极，N型效应管Q82的源极和P型效应管Q83的源极共同连接模拟控制器的控制端Ctrl，二极管D80与并联的R82和C80串联再与三级管Q81的集电极与发射极并联。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路中，所述模拟控制器包括PNP三极管Q84、二极管D80、电容C80、电阻R81、电阻R82、N型效应管Q82和P型效应管Q83，电流检测器(R80)的信号送至三极管Q84的基极、发射极，三极管Q84的集电极连接电阻R81的一端，电阻R81的另一端连接直流输入电源的负端，N型效应管Q82和P型效应管Q83构成图腾柱接法，N型效应管Q82的门极和P型效应管Q83的门极共同连接至三极管Q84的集电极，N型效应管Q82的漏极连接三极管Q84的发射极，P型效应管Q83的漏集连接直流输入源的负端，N型效应管Q82的源极和P型效应管Q83的源极共同连接模拟控制器的控制端Ctrl，二极管D80与并联的R82和C80串联再与三级管Q81的集电极与发射极并联。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路中，所述恒流源包括N型场效应管Q90、NPN三极管Q91、二极管D90、电容C90、电阻R90、电阻R91、电阻R92、N型场效应管Q92和P型场效应管Q93，电阻R90为电流检测电阻，电阻R90的一端连接场效应管Q90的源极，电阻R90的另一端连接恒流源电路的输出端，场效应管Q90的源极还连接三极管Q91的基极，三极管Q91的发射极连接恒流源电路的输出端，三极管Q91的集电极连接电阻R91的一端，电阻R91的另一端连接直流输入电源的正端，N型场效应管Q92和P型场效应管Q93构成图腾柱接法，N型场效应管Q92的门极和P型场效应管Q93的门极共同连接至三极管Q91的集电极，N型场效应管Q92的漏极连接直流输入源的正端，P型场效应管Q93的漏极连接恒流源电路的输出端，N型场效应管Q92的源极和P型场效应管Q93的源极共同连接恒流源电路的驱动端，场效应管Q90的漏极连接恒流源电路的输入端，场效应管Q90的栅极连接恒流源电路的驱动端，二极管D90与并联的R92和C90串联再与三级管Q91的集电极与发射极并联。

作为一种优选方案，本发明的驱动电路中，所述恒流源包括P型场效应管Q95、PNP三极管Q94、二极管D90、电容C90、电阻R90、电阻R91、电阻R92、N型场效应管Q92和P型场效应管Q93，电阻R90为电流检测电阻，电阻R90的一端连接场效应管Q95的源极，电阻R90的另一端连接恒流源电路的输入端，场效应管Q95的源极还连接三极管Q94的基极，三极管Q94的发射极连接恒流源电路的输入端，三极管Q94的集电极连接电阻R91的一端，电阻R91的另一端连接直流输入电源的负端，N型场效应管Q92和P型场效应管Q93构成图腾柱接法，N型场效应管Q92的门极和P型场效应管Q93的门极共同连接至三极管Q94的集电极，N型场效应管Q92的漏极连接直流输入源的正端，P型场效应管Q93的漏极连接直流输入源的负端，N型场效应管Q92的源极和P型场效应管Q93的源极共同连接恒流源电路的驱动端，场效应管Q95的源极连接恒流源电路的输出端，场效应管Q95的栅极连接恒流源电路的驱动端，二极管D90与并联的R92和C90串联再与三级管Q94的集电极与发射极并联。

本发明的有益效果是，可以灵活控制所述三端LED的工作状态，使得三端LED工作在内部LED组被短路，内部LED组正常发光或内部LED组开路后稳压等状态。驱动电路结构非常简单，效率非常高，线性工作，无EMI问题，体积小，可靠性非常高。

附图说明

图1是现有技术的LED；

图2是本发明三端LED原理示意图；

图3是本发明所述三端LED内部电路原理连接图；

图3是本发明N型三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图3(A)原理示意图，图3(B)是内部电路原理连接图；

图4是本发明P型三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图4(A)原理示意图，图4(B)是内部电路原理连接图；

图5是本发明复合N型三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图5(A)原理示意图，图5(B)是内部电路原理连接图；

图6是本发明复合P型三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图6(A)原理示意图，图6(B)是内部电路原理连接图；

图7是本发明复合N型高压三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图7(A)原理示意图，图7(B)是内部电路原理连接图；

图8是本发明复合P型高压三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图8(A)原理示意图，图8(B)是内部电路原理连接图；

图9是本发明混合N型三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图9(A)原理示意图，图9(B)是内部电路的一种原理连接图；

图10是本发明混合N型高压三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图10(A)原理示意图，图10(B)是内部电路的一种原理连接图；

图11是本发明混合P型三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图11(A)原理示意图，图11(B)是内部电路的一种原理连接图；

图12是本发明混合P型高压三端LED原理图示意图和内部电路原理连接图，其中图12(A)原理示意图，图12(B)是内部电路的一种原理连接图；

图13是本发明N型三端LED内门极电路的第一种电路图；

图14是本发明N型三端LED内门极电路的第二种电路图；

图15是本发明P型三端LED内门极电路的第一种电路图；

图16是本发明P型三端LED内门极电路的第二种电路图；

图17是本发明的第一种驱动电路的原理连接图；

图18是本发明的第二种驱动电路的原理连接图；

图19是本发明的第三种驱动电路的原理连接图；

图20是本发明的第四种驱动电路的原理连接图；

图21是本发明的第五种驱动电路的原理连接图；

图22是本发明的驱动电路有两个支路的电路原理连接图。

图23是本发明第二种驱动电路中模拟控制器的一种电路图；

图24是本发明第三种驱动电路中模拟控制器的一种电路图；

图25是本发明第四种驱动电路中恒流源的一种电路图；

图26是本发明第五种驱动电路中恒流源的一种电路图；

图27是本发明驱动电路中的直流电源的电路图；

其中：1、三端LED；2、门极电路；21、门极电路的第一端子；21、门极电路的第二端子；21、门极电路的第三端子；3、LED组；1-1、N型三端LED；1-2、P型三端LED；1-3、复合N型三端LED；1-4、复合P型三端LED；1-5、复合N型高压三端LED；1-6、复合P型高压三端LED；1-7、混合N型三端LED；1-8、混合N型高压三端LED；1-9、混合P型三端LED；1-10、混合P型高压三端LED；6、数字控制器；7、电流检测器；8-1、一种模拟控制器；8-2、另一种模拟控制器；9-1、一种恒流源；9-2、另一种恒流源；10、二极管；Anode、门极；Cathode、阴极；Gate、门极；Vin+、直流电压的正端；Vin-、直流电压的负端；Digital Controller、数字控制器；Current Sensor、电流检测器；AnalogController、模拟控制器；Current Source、电流源；Surge Suppressors、浪涌抑制器；Rectifier、整流器；filter、滤波器；AC、交流电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

三端LED实施例1：一种三端LED，其原理示意图如图3(A)所示，电路原理连接图如图3(B)所示，包括至少一个LED串联而成的LED组3、门极电路2，门极电路的第一端子21与LED组的阳极连接所述三端LED的阳极Anode，门极电路的第二端子22与LED组的阴极连接所述三端LED的阴极Cathode，门极电路的第三端子23连接所述三端LED的门极Gate。门极电路如图11所示，门极电路基于N型场效应管实现，称为N型三端LED。门极电路包括N型场效应管Q20、二极管D20和电阻R20，N型场效应管Q20的漏极连接门极电路的第一端子，N型场效应管Q20源极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阳极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阴极连接N型场效应管Q20的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阴极，电阻R20的另一端连接N型场效应管Q20的源极。

对于驱动电流经过三端LED的阳极流向阴极，在门极相对阴极的不同电压控制下，三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。电路门极电路工作在截止区时，驱动电流流过三端LED内的LED组；门极电路工作在完全导通区时，三端LED的阳极、阴极间电压降最小，三端LED内的LED组被短路；门极电路工作在线性区时，三端LED的阳极、阴极间等效为一个可变电阻，三端LED的阳极、阴极间电压降可变，三端LED内的LED组被短路。电阻R20和二极管D20，被用来保护场效应管Q20，防止场效应管Q20的栅极、源极被反电压击穿。

三端LED实施例2：一种三端LED，其门极电路如图12所示，门极电路基于N型场效应管实现，称为N型三端LED。门极电路包括N型场效应管Q20、二极管D20、二极管D21、电阻R20和稳压管Z20，N型场效应管Q20的漏极连接门极电路的第一端子，N型场效应管Q20的源极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阳极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阴极连接N型场效应管Q20的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阴极，电阻R20的另一端连接N型场效应管Q20的源极，二极管D21的阳极连接稳压管Z20的阳极，稳压管Z20的阴极连接N型场效应管Q20的漏极，二极管D21的阴极连接N型场效应管Q20的栅极。二极管D21、稳压管Z20提供过压保护：当LED组的某一个LED开路时，场效应管Q20的漏极、源极间电压升高，稳压管Z20被击穿，二级管D21导通，场效应管Q20的栅极相对源极电压升高，场效应管Q20将工作在限电压的线性区，提高驱动电路的可靠性，通过稳压管Z20的击穿电压与场效应管Q20开通门槛来提高或调整设定限压值。如果只需场效应管Q20工作在最小稳压值，则可以省略稳压管Z20，这时，二极管D21的阳极直接连接到N型场效应管Q20的漏极。其他的电路结构和原理与实施例1相同。

三端LED实施例3：一种三端LED，其原理示意图如图4(A)所示，电路原理连接图如图4(B)所示，包括至少一个LED串联而成的LED组3、门极电路2，门极电路的第一端子21与LED组的阳极连接所述三端LED的阳极Anode，门极电路的第二端子22与LED组的阴极连接所述三端LED的阴极Cathode，门极电路的第三端子23连接所述三端LED的门极Gate。其门极电路如图13所示，门极电路基于P型场效应管实现，称为P型三端LED。门极电路包括P型场效应管Q22、二极管D20和电阻R20，P型场效应管Q22的源极连接门极电路的第一端子，P型场效应管Q22漏极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阴极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阳极连接P型场效应管Q22的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阳极，电阻R20的另一端连接P型场效应管Q22的源极。

对于驱动电流经过三端LED的阳极流向阴极，在门极相对阳极的不同电压控制下，三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。

三端LED实施例4：一种三端LED，其门极电路如图14所示，门极电路基于P型场效应管实现，称为P型三端LED。门极电路包括P型场效应管Q22、二极管D20、二极管D21、电阻R20和稳压管Z20，P型场效应管Q22的源极连接门极电路的第一端子，P型场效应管Q22的漏极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阴极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阳极连接P型场效应管Q22的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阳极，电阻R20的另一端连接P型场效应管Q22的源极，二极管D21的阴极连接稳压管Z20的阴极，稳压管Z20的阳极连接P型场效应管Q22的漏极，二极管D21的阳极连接P型场效应管Q22的栅极。对于驱动电流经过三端LED的阳极流向阴极，在门极相对阳极的不同电压控制下，三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。二极管D21、稳压管Z20提供过压保护。其他的电路结构和原理与实施例4相同。

三端LED实施例5：一种三端LED，其原理示意图如图5(A)所示，电路原理连接图如图5(B)所示，包括至少两个如实施例1-2所述N型三端LED，三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极连接在一起，形成复合N型三端LED。

三端LED实施例6：一种三端LED，其原理示意图如图6(A)所示，电路原理连接图如图6(B)所示，包括至少两个如实施例3-4所述P型三端LED，三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极连接在一起，形成复合P型三端LED。

三端LED实施例7：一种三端LED，其原理示意图如图7(A)所示，电路原理连接图如图7(B)所示，包括至少两个如实施例5所述N型复合三端LED以及比N型复合三端LED数量少一个的二极管，三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极通过二极管顺序连接在一起，形成复合N型高压三端LED。通过二极管的顺序连接，可以提高阳极、门极间电压等极。

三端LED实施例8：一种三端LED，其原理示意图如图8(A)所示，电路原理连接图如图8(B)所示，包括至少两个如实施例6所述P型复合三端LED以及比P型复合三端LED数量少一个的二极管，三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极通过二极管顺序连接在一起，形成复合P型高压三端LED。通过二极管的顺序连接，可以提高门极、阴极间电压等极。

三端LED实施例9：一种三端LED，其原理示意图如图9(A)所示，电路原理连接图如图9(B)所示，包括至少一个如实施例5所述N型复合三端LED与至少一个LED串联，形成混合N型三端LED。

三端LED实施例10：一种三端LED，其原理示意图如图10(A)所示，电路原理连接图如图10(B)所示，包括至少一个如实施例7所述N型复合高压三端LED与至少一个LED串联，形成另一种混合N型高压三端LED。

三端LED实施例11：一种三端LED，其原理示意图如图11(A)所示，电路原理连接图如图11(B)所示，包括至少一个如实施例6所述P型复合三端LED与至少一个LED串联，形成混合P型三端LED。

三端LED实施例12：一种三端LED，其原理示意图如图12(A)所示，电路原理连接图如图12(B)所示，包括至少一个如实施例8所述P型复合高压三端LED与至少一个LED串联，形成另一种混合P型三端高压LED。

驱动电路实施例1：三端LED的驱动电路，其电路原理连接图如图17所示，包括直流电压源、一个数字控制器和一个支路，支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少2个如三端LED实施例1所述的N型三端LED、一个电流检测器，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与电流检测器串联形成支路，数字控制器接收支路中电流检测器输出的电流信号，数字控制器还提供与三端LED数量相等的I/O口，各I/O口分别连接三端LED的门极。电流检测器Current sensor由一个电流采样电阻构成。数字控制器是一个微处理器MCU。

上电启动过程：数字控制器先将所有控制三端LED的门极的I/O口均设置为低电平输出，这时串联回路电流最小，然后检测电流采样电阻输出的电流信号，小于设定的电流范围，则从I/O0向I/On方向，将I/O口逐个设置为高电平，使得对应的三端LED内部的LED组被短路，串联回路电流增加，直到串联回路电流达到到设定电流范围。

正常工作时，当电流小于设定范围，则从I/O0向I/On方向增加一个I/O口被设置为高电平，对应的三端LED内部的LED组被短路，串联回路电流增加；当电流大于设定范围，则从I/On向I/O0方向减少一个I/O口被设置为高电平，即将该I/O口设置为低电平，对应的三端LED内部的LED组正常工作发光，串联回路电流减小。

驱动电路实施例2：三端LED的驱动电路，其电路原理连接图如图18所示，包括直流电压源和一个支路，支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括一个如三端LED实施例10所述的混合N型高压三端LED、一个电流检测器，所述三端LED与电流检测器串联形成支路，支路中还包括一个模拟控制器8-1，模拟控制器接收电流检测器输出的电流信号，模拟控制器提供还提供一个控制端Ctrl，该控制端Ctrl连接所有三端LED的门极。电流检测器由一个电流采样电阻构成。模拟控制器的电路如图23所示，包括NPN三极管Q81、二极管D80、电容C80、电阻R81、电阻R82、N型效应管Q82和P型效应管Q83，电流检测器(R80)的信号送至三极管Q81的基极、发射极，三极管Q81的集电极连接电阻R81的一端，电阻R81的另一端连接直流输入电源的正端，N型效应管Q82和P型效应管Q83构成图腾柱接法，N型效应管Q82的门极和P型效应管Q83的门极共同连接至三极管Q81的集电极，N型效应管Q82的漏极连接直流输入源的正端，P型效应管Q83的漏集连接三极管Q81的发射极，N型效应管Q82的源极和P型效应管Q83的源极共同连接模拟控制器的控制端Ctrl，二极管D80与并联的R82和C80串联再与三级管Q81的集电极与发射极并联。

上电启动过程：Vin+通过R81和D80对C80充电，控制端Ctrl电平缓慢升高，串联回路电流缓慢增加，直到恒流，恒流值由电流检测R80大小与三级管Q81的基极与发射极间的电压(Vbe)决定，通常调整电流检测R80的电阻值来设定。

正常工作时，当电流小于设定值，则控制器的控制端Ctrl的电平升高，使得某个工作在线性区的三端LED的阳极、阴极间电压降低，或更多数量的三端LED工作在内部LED被短路状态，串联回路电流增加；当电流大于设定值，则控制器的控制端Ctrl的电平降低，使得某个工作在线性区的三端LED的阳极、阴极间电压增加，或减少工作在内部LED被短路状态的三端LED的数量，串联回路电流减小。

驱动电路实施例3：三端LED的驱动电路，其电路原理连接图如图19所示，包括直流电压源和一个支路，支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括一个如三端LED实施例12所述的混合P型高压三端LED、一个电流检测器，所述三端LED与电流检测器串联形成支路，支路中还包括一个模拟控制器8-2，模拟控制器接收电流检测器输出的电流信号，模拟控制器提供还提供一个控制端Ctrl，该控制端Ctrl连接所有三端LED的门极。

驱动电路实施例4：三端LED的驱动电路，其电路原理连接图如图20所示，包括直流电压源和一个支路，支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括一个如三端LED实施例10所述的混合N高压型三端LED、一个恒流源9-1，所述三端LED与恒流源形成支路。恒流源电路如图25所示。当直流电压源超过所有三端LED内部LED导通的正向压降后，恒流源将承受超出部分的电压。

驱动电路实施例5：三端LED的驱动电路，其电路原理连接图如图21所示，包括直流电压源和一个支路，支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括一个如三端LED实施例12所述的混合P型高压三端LED、一个恒流源9-2，所述三端LED与恒流源形成支路。恒流源电路如图26所示。当直流电压源超过所有三端LED内部LED导通的正向压降后，恒流源将承受超出部分的电压。

驱动电路实施例6：三端LED的驱动电路，其电路原理连接图如图22所示，驱动电路有两个支路，两个支路共用一个直流输入电源。

驱动电路实施例7：三端LED的驱动电路，其直流电源部分如图27所示，交流电AC为市电比如220V或110V交流电，依次通过浪涌抑制电路、整流桥、滤波电路后得到直流电源，AC回路还可以连接保险丝。其他的电路结构和原理与驱动电路实施例1相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，比如：简单的用三级管、场效应管互相替代；采用其它电流检测方法；改变驱动电流的设定，实现调光功能；添加过温保护功能；利用温度改变驱动电流；等等，均应被视为属于本发明的保护范围。

尽管本文较多地使用了线性区、短路、开路、串联、并联等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (15)

1.一种三端LED，其特征是，具有阳极(Anode)、阴极(Cathode)和门极(Gate)，包括由至少一个LED串联而成的LED组、一个门极电路，门极电路的第一端子与LED组的阳极连接所述三端LED阳极，门极电路的第二端子与LED组的阴极连接所述三端LED的阴极，门极电路的第三端子连接所述三端LED的门极；在门极控制下，三端LED的门极电路有三种工作区域(状态)，分别是截止区、完全导通区、线性区；对于驱动电流经过三端LED的阳极流向阴极；电路门极电路工作在截止区时，驱动电流流过三端LED内的LED组；门极电路工作在完全导通区时，三端LED的阳极、阴极间电压降最小，三端LED内的LED组被短路；门极电路工作在线性区时，三端LED的阳极、阴极间等效为一个可变电阻，三端LED的阳极、阴极间电压降可变，三端LED内的LED组被短路。

2.根据权利要求1所述的一种三端LED，其特征是，门极电路基于N型场效应管实现，在门极相对阴极的不同电压控制下，三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。

3.根据权利要求1所述的一种三端LED，其特征是，门极电路基于P型场效应管实现，在门极相对阳极的不同电压控制下，三端LED的门极电路分别工作在截止区、完全导通区、线性区。

4.一种三端LED，其特征是，包括至少两个如权利要求2或者权利要求3所述三端LED，三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极连接在一起。

5.一种三端LED，其特征是，包括至少两个如权利要求2-4所述的三端LED，三端LED的阳极、阴极顺序串联，所有门极通过二极管顺序连接，所有门极连接在一起。

6.一种三端LED，其特征是，包括至少1个如权利要求4-5所述的三端LED，所述三端LED的阳极、阴极顺序串联，再与至少一个LED串联。

7.根据权利要求2所述的一种三端LED，其特征是，门极电路包括N型场效应管Q20、二极管D20和电阻R20，N型场效应管Q20的漏极连接门极电路的第一端子，N型场效应管Q20源极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阳极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阴极连接N型场效应管Q20的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阴极，电阻R20的另一端连接N型场效应管Q20的源极。

8.根据权利要求2所述的一种三端LED，其特征是，门极电路包括N型场效应管Q20、二极管D20、二极管D21、电阻R20和稳压管Z20，N型场效应管Q20的漏极连接门极电路的第一端子，N型场效应管Q20的源极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阳极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阴极连接N型场效应管Q20的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阴极，电阻R20的另一端连接N型场效应管Q20的源极，二极管D21的阳极连接稳压管Z20的阳极，稳压管Z20的阴极连接N型场效应管Q20的漏极，二极管D21的阴极连接N型场效应管Q20的栅极。

9.根据权利要求3所述的一种三端LED，其特征是，门极电路包括P型场效应管Q22、二极管D20、二极管D21、电阻R20和稳压管Z20，P型场效应管Q22的源极连接门极电路的第一端子，P型场效应管Q22的漏极连接门极电路的第二端子，二极管D20的阴极连接门极电路的第三端子，二极管D20的阳极连接P型场效应管Q22的栅极，电阻R20的一端连接二极管D20的阳极，电阻R20的另一端连接P型场效应管Q22的源极，二极管D21的阴极连接稳压管Z20的阴极，稳压管Z20的阳极连接P型场效应管Q22的漏极，二极管D21的阳极连接P型场效应管Q22的栅极。

10.一种三端LED的驱动方法，其特征是：

检测流过三端LED阳极、阴极的电流；

根据电流大小，调整三端LED的门极电平；

流过三端LED阳极、阴极的电流得到调整。

11.一种三端LED驱动电路，其特征是，包括直流电压源、一个数字控制器和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个如权利要求1所述的三端LED、一个电流检测器，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与电流检测器串联形成支路，数字控制器接收各支路中电流检测器输出的电流信号，数字控制器还提供与三端LED数量相等的I/O口，各I/O口分别连接三端LED的门极。

12.一种三端LED驱动电路，其特征是，包括直流电压源和至少一个支路，所有支路连接在直流输入电源正端与负端之间，其中支路包括至少两个如权利要求2或权利要求3所述的三端LED或者一个如权利要求4-6所述的三端LED、一个电流检测器，所述三端LED的阳极、阴极顺序连接，并与电流检测器串联形成支路，支路中还包括一个模拟控制器，模拟控制器接收电流检测器输出的电流信号，模拟控制器提供还提供一个控制端，该控制端连接所有三端LED的门极。

13.如权利要求12所述的三端LED驱动电路，其特征是所述模拟控制器包括NPN三极管Q81、二极管D80、电容C80、电阻R81、电阻R82、N型效应管Q82和P型效应管Q83，电流检测器(R80)的信号送至三极管Q81的基极、发射极，三极管Q81的集电极连接电阻R81的一端，电阻R81的另一端连接直流输入电源的正端，N型效应管Q82和P型效应管Q83构成图腾柱接法，N型效应管Q82的门极和P型效应管Q83的门极共同连接至三极管Q81的集电极，N型效应管Q82的漏极连接直流输入源的正端，P型效应管Q83的漏集连接三极管Q81的发射极，N型效应管Q82的源极和P型效应管Q83的源极共同连接模拟控制器的控制端Ctrl，二极管D80与并联的R82和C80串联再与三级管Q81的集电极与发射极并联。

14.如权利要求12所述的三端LED驱动电路，其特征是所述模拟控制器包括PNP三极管Q84、二极管D80、电容C80、电阻R81、电阻R82、N型效应管Q82和P型效应管Q83，电流检测器(R80)的信号送至三极管Q84的基极、发射极，三极管Q84的集电极连接电阻R81的一端，电阻R81的另一端连接直流输入电源的负端，N型效应管Q82和P型效应管Q83构成图腾柱接法，N型效应管Q82的门极和P型效应管Q83的门极共同连接至三极管Q84的集电极，N型效应管Q82的漏极连接三极管Q84的发射极，P型效应管Q83的漏集连接直流输入源的负端，N型效应管Q82的源极和P型效应管Q83的源极共同连接模拟控制器的控制端，二极管D80与并联的R82和C80串联再与三级管Q84的集电极与发射极并联。

15.如权利要求11至14所述的三端LED驱动电路，其特征是所述直流电压源是交流电源经过整流桥整流并滤波，并且整流桥前还有防雷击电路。