CN104254172A - 发光二极管电力供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光二极管电力供应装置，该装置能够限制供应至发光二极管的电力的电压电平的升高，即使在发光二极管的驱动被停止了很长时间的情况下。该发光二极管电力供应装置包括：电力供应单元，其在控制下供应驱动电力至发光二极管；以及控制单元，其选择通过检测流入发光二极管的电流而获得的电压与根据发光二极管的操作状态提供的电压两者中的一个，以控制电力供应单元的电力供应操作。

Description

发光二极管电力供应装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年6月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0076009号的优先权，将其全部内容结合于此以供参考。

技术领域

本发明涉及一种能够稳定地为发光二极管供应电力的发光二极管电力供应装置。

背景技术

通常，为了驱动家用、商用、工业用等方面的电子设备，将商业用电转化为适合于电子设备的驱动电力并且供应转换后的驱动电力的电力供应装置被用于电子设备的内部或外部。

也可使用该电力供应装置来驱动发光二极管。

最近，对发光二极管（LED）的关注和需求已经增加。

使用发光二极管的设备可被制造成紧凑的，从而被用于难以安装现有的电子产品的位置中。此外，在发光二极管被用作照明装置的情况下，容易实现各种颜色的灯光并且控制其照明，从而使发光二极管可被用作适合作诸如观看电影、阅读、开会等情形的系统照明装置。

此外，发光二极管消耗与由白炽灯消耗的电力的1/8对应的电力，拥有五万到十万小时的使用寿命，是白炽灯的使用寿命的5到10倍，并且作为无汞光源，其是环保的并且可被多样化地设计。

由于这些特性，在诸如美国、日本、澳大利亚以及朝鲜的许多国家中，发光二极管照明项目已经被提升为国家项目。

如上所述，发光二极管需要供应用于驱动发光二极管的如下面的相关技术文献所公开的发光二极管电力供应装置。

同时，发光二极管可被用于尺寸增大的平板显示器装置。用于显示装置的发光二极管电力供应装置根据脉冲宽度调制（PWM）信号进行切换，以供应电力。在长时间不产生PWM信号的情况下，供应至发光二极管的电压可能继续升高，使供应至发光二极管的电力的电流调节不稳定，从而使发光二极管可能无法被正常地驱动。

【相关技术文献】

（专利文献1）韩国专利特开公开号10-2012-0031215

发明内容

本发明的一个方面提供一种发光二极管电力供应装置，该装置能够限制供应至发光二极管的电力的电压电平的升高，即使在发光二极管的驱动被停止了很长时间的情况下。

根据本发明的一个方面，提供了发光二极管电力供应装置，该装置包括：电力供应单元，将在控制下设置的驱动电力供应至发光二极管；以及控制单元，选择通过检测流入发光二极管的电流而获得的检测电压与根据发光二极管的操作状态提供的电压两者中的一个，以控制电力供应单元的电力供应操作。

发光二极管电力供应装置还可包括反馈电压形成单元，其检测电力供应单元的驱动电力以形成反馈电压。

上述提供的电压可以是反馈电压形成单元的反馈电压和具有预设的电压电平的固定电压两者中的一个。

控制单元可以在发光二极管被操作期间，基于检测电压控制电力供应单元的电力供应操作，并且当发光二极管的操作停止预设的时间时，基于反馈电压和固定电压两者中的一个来控制电力供应单元的电力供应操作。

控制单元可包括：第一比较器，将检测电压与调光信号的电压彼此比较；第二比较器，将反馈电压与预设的参考电压彼此比较；电流镜，反射（mirroring；映射）根据第一比较器或者第二比较器的比较结果的电流以控制电力供应单元的电力供应操作需要的参考频率信号的频率；第三比较器，其将预设的操作电力与第一比较器或第二比较器的比较结果彼此比较以控制电流镜的电流反射；以及缓冲器，其缓冲输入到其中的比较结果。

控制单元还可包括：第一开关，其根据预设的脉冲宽度调制（PWM）复位信号切换第一比较器的比较结果的输出；以及第二开关，其根据预设的复位信号切换第二比较器的比较结果的输出。

控制单元还可包括：设置器，其设置第一比较器与第二比较器的比较结果的输出条件；以及多路复用器，其根据由设置器设置的输出条件输出第一比较器或第二比较器的比较结果。

控制单元还可包括：第一多路复用器，其根据预设的非正常操作条件选择并输出第一比较器的比较结果与预设的固定电压两者中的一个；以及第二多路复用器，其根据反馈电压的电压电平，选择第一多路复用器的输出与第二比较器的比较结果两者中一个提供至缓冲器。

控制单元还可包括选择器，其在预设的非正常操作条件被满足的情况下，选择并输出在第一比较器与第二比较器的比较结果中具有较低的电压电平的比较结果。

控制单元可包括：第一比较器，其将检测电压与调光信号的电压彼此比较；第一开关，其根据预设的PWM复位信号切换第一比较器的比较结果的输出；设置器，设置输出条件；多路复用器，其根据由设置器设置的输出条件输出第一比较器的比较结果或预设的固定电压；电流镜，其反射根据多路复用器的输出信号的电流以控制电力供应单元的电力供应操作需要的参考频率信号的频率；第三比较器，其将预设的操作电力与多路复用器的输出信号彼此比较以控制电流镜的电流映射；以及缓冲器，其缓冲多路复用器的输出信号。

发光二极管电力供应还可包括传输单元，其被电绝缘以将控制单元的控制信号传输到电力供应单元。

根据本发明的另一方面，提供了发光二极管电力供应装置，该装置包括：电力供应单元，其切换输入电力以将驱动电力提供至发光二极管；以及控制单元，其选择通过检测流入发光二极管的电流而获得的检测电压和根据发光二极管的操作状态提供的电压两者中的一个，来控制电力供应单元的电力供应操作。

电力供应单元可包括：切换单元，其在控制单元的控制下切换输入电力；转换单元，其转换由切换单元切换的电力；以及第一输出单元，其稳定由转换单元转换的电力以输出驱动电力。

转换单元可包括：接收切换后的电力的初级绕组；第一次级绕组，其磁耦合至初级绕组以根据预设的匝数比转换切换后的电力并将转换后的电力传输到第一输出单元；以及第二次级绕组，其磁耦合至初级绕组以根据预设的匝数比转换切换后的电力。

电力供应单元还可包括第二输出单元，其稳定来自第二次级绕组的电力以输出预设的电力。

转换单元还可包括电感-电感-电容（LLC）谐振槽路。

电力供应单元还可包括：滤波器单元，其去除交流（AC）电中的电磁干扰；以及功率系数校正单元，其校正由滤波器单元滤波的电力的功率系数，并且将功率系数被校正后的电力传输至切换单元。

附图说明

根据下面结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征以及其他优点，其中：

图1是根据本发明的实施方式的发光二极管电力供应装置的示意性电路图；

图2到图6是示意性地示出根据本发明的实施方式的用于发光二极管电力供应装置的控制单元的各种实例的电路图；以及

图7是示出根据本发明的实施方式的发光二极管电力供应装置的电气特性的曲线图。

具体实施方式

在下文中，将详细地描述本发明的实施方式。然而，本发明可以多种不同的形式来体现并且不应被解释为局限于本文中阐明的实施方式中。实际上，提供这些实施方式是为了使本公开彻底而完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。全部附图中，相同或相似的附图标记将被用于指定相同或相似的元件。

图1是根据本发明的实施方式的发光二极管电力供应装置的示意性电路图；

参照图1，根据本发明的实施方式的发光二极管电力供应装置100可包括电力供应单元110、控制单元120、传输单元130以及反馈电压形成单元140。

电力供应单元110可包括滤波器单元111、功率系数校正单元112、切换单元113、转换单元114、第一输出单元115以及第二输出单元116。

滤波器单元111可过滤交流（AC）电的电磁干扰，并且功率系数校正单元112可调整在已过滤的电力中的电压与电流之间的相位差以校正功率系数。

切换单元113可在控制单元120的控制下切换功率系数被校正后的电力。为此，切换单元113可包括半桥式开关（包括两个开关M1与M2）。上述的切换单元113可以以电感-电感-电容（LLC）谐振方案来切换功率系数被校正后的电力，并且转换单元114可具有LLC谐振槽路Lr、Lm以及Cr并且包括具有预设的匝数比（Np：Ns）的变压器。变压器可包括接收由切换单元113切换后的电力的初级绕组；以及磁耦合至初级绕组以形成匝数比并根据匝数比相应地转换并且输出切换后的电力的第一次级绕组和第二次级绕组。

第一输出单元115可稳定来自初级绕组的电力以将驱动电力供应至发光二极管LED，并且第二输出单元116可稳定来自第二次级绕组的电力以输出预设的电力。来自第二输出单元116的电力可被用于驱动发光二极管LED。

控制单元120可控制切换单元113的电力的切换和发光二极管LED的驱动。

为此，控制单元120可基于通过检测流入发光二极管LED的电流获得的检测电压fdbk1控制切换单元113的电力的切换。为此，控制单元120可将控制信号GDA与GDB提供至切换单元113的开关M1与M2。由于控制单元120可形成在次级侧而切换单元113可形成在与次级侧电绝缘的初级侧，因此控制单元120的控制信号GDA与GDB可通过初级侧与次级侧彼此电绝缘的传输单元130被传输至切换单元113的开关M1与M2。

此外，控制单元120可控制开关M的切换以调整流入发光二极管LED的电流并且在某些情况下长时间地停止发光二极管LED的驱动。在这种情况下，检测电压fdbk1变为‘0’并且切换单元113的LLC增益增加，从而使供应至发光二极管LED的驱动电力的电压电平可能继续升高。

为了解决这个问题，反馈电压形成单元140可与发光二极管LED并联连接。

反馈电压形成单元140可检测供应至发光二极管LED的驱动电力，并且将反馈电压fdbk2提供至控制单元120，并且控制单元120可基于反馈电压fdbk2控制切换单元113的切换操作以限制供应至发光二极管LED的驱动电力的电压电平的升高。

下面参考图2到图6将提供其更加详细的描述。

图2到图6是示意性地示出根据本发明的实施方式的用于发光二极管电力供应装置的控制单元的各种实例的电路图。

首先参考图2，根据本发明的实施方式的用于发光二极管电力供应装置的控制单元120可包括第一比较器op1、第二比较器op2、缓冲器b、第三比较器op3、开关Q以及电流镜Mir。

第一比较器op1可将控制发光二极管LED亮度的调光信号ADIM与检测电压fdbk1彼此比较以输出比较结果，第二比较器op2可将预设的参考电压Vref与反馈电压fdbk2彼此比较以输出比较结果。第一比较器op1与第二比较器op2的比较结果可以相应地由补偿器电压补偿或者电流补偿，并且通过一种反向连接，在第一比较器与第二比较器op1与op2中具有低电压电平的比较结果可被传输至缓冲器b，在该反向连接中，第一比较器与第二比较器的每个输出端被连接到二极管的阴极并且缓冲器b被连接到二极管的阳极。缓冲器b可缓冲并输出接收到的比较结果，第三比较器op3可将通过检测由缓冲器b产生的电流而获得的电压与参考电压（例如，5V）比较，并且根据比较结果切换开关Q，并且由开关Q的切换操作产生的Imin和Imax可由电流镜Mir反射，以控制频率信号Isoc的频率，Isoc控制控制信号GDA与GDB的频率，GDA与GDB控制切换单元113的切换操作。

因此，第一比较器op1可以是用于电流环路控制操作的部件，第二比较器op2可以是用于电压环路控制操作的部件，电流环路可以主要在正常操作的时候被操作，从而平稳地控制切换单元113的切换操作，并且电压循环可以在发光二极管LED的操作被停止预设的时间的情况下被操作，从而限制供应至发光二极管LED的驱动电力的电压电平升高到预定的电压或更高。在此，预设的时间可以是，例如，10毫秒或更多（持续零调光或无负载的情况），并且被不同地设置。

参考图3，根据本发明的实施方式的用于发光二极管电力供应装置的控制单元120可包括第一比较器op1、缓冲器b、第三比较器op3、开关Q、电流镜Mir、设置器121以及多路复用器122。

在下文中，将省略与图2的部件相同的部件的详细描述。

设置器121可设置多路复用器122的输出条件。在此，输出条件的实例可包括零调光或无负载的情况持续10毫秒或更多的情况。在这种情况下，多路复用器122可输出预设的固定电压Ex_ero。因此，可输出预设的固定电压Ex_ero以确保切换频率的极限，从而解决了以下这种问题：在零调光持续几秒的情况下，切换频率变快而减少了开关占空比，从而无法维持第二输出单元的电力的调节。可以经由第一开关通过脉冲宽度调制（PWM）复位信号切换输出路径来阻止第一比较器op1的比较结果。

参考图4，在零调光或无负载的情况持续10毫秒或更多的情况下，设置器121可允许多路复用器122输出第二比较器op2的比较结果以执行电压环路控制操作，从而解决以下这种问题：在零调光持续几秒的情况下，转换频率变快而减少开关占空比，因此无法维持第二输出单元116的电力的调节。

参考图5，根据本发明的实施方式的用于发光二极管电力供应装置的控制单元120可包括第一与第二多路复用器124与125，其中，在零调光或无负载的情况持续10毫秒或更多的情况下或在驱动电力的电压电平处于预设的非正常操作状态的情况下，第一多路复用器124可选择并输出预设的固定电压（例如，2.5V），并且在驱动电力的电压电平是预设的电压电平或更多的情况下，第二多路复用器125可选择第二比较器op2的比较结果并且将所选择的比较结果传输至缓冲器b。

可以分别通过第一与第二开关的切换操作阻止第一比较器op1与第二比较器op2的比较结果的输出，其中，第一开关可通过预设的PWM复位信号进行切换操作并且第二开关可通过预设的复位信号进行切换操作。

偏移校正器123可校正提供至第一比较器op1的调光信号ADIM的偏移。

参考图6，根据本发明的实施方式的用于发光二极管电力供应装置的控制单元120可包括选择器126。在此，在零调光或无负载情况持续10毫秒或更多的情况下或在驱动电力的电压电平处于预设的非正常操作状态的情况下，调光信号ADIM降低到低电平并且检测电压FB1变为‘0’，从而使补偿器COMP1可作用于（be charged with；负责）第一比较器op1的比较结果。因此，切换单元113的LLC增益增加，从而可使驱动电力的电压电平升高。因此，随着反馈电压FB3增加，补偿器COMP3不作用于（discharge；释放）第二比较器op2的比较结果，从而使第一比较器op1的比较结果的电压电平可变得高于第二比较器op2的比较结果的电压电平，并且选择器126可选择并输出具有较低电压电平的比较结果，从而允许执行电压环路控制操作。

图7是示出根据本发明的实施方式的发光二极管电力供应装置的电气特性的曲线图。

参考图7，可以看出，根据本发明的实施方式，供应至发光二极管电力供应装置的发光二极管LED的驱动电力V_master的电压电平被限制为电压环路调节电平或更少。优选地，电压环路调节电平可被设置为过压保护电平或更少。

如上所述，根据本发明的实施方式，即使在发光二极管的驱动被停止了很长时间的情况下，接收单独的反馈信号以限制供应至发光二极管的电力的电压电平的升高，因此即使在发光二极管的驱动被停止了很长时间之后驱动发光二极管的情况下，仍维持电流调节，从而可稳定地驱动发光二极管。

尽管已经结合实施方式示出并描述了本发明，对于本领域技术人员显而易见的是，在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可进行修改和变形。

Claims (27)

1.一种发光二极管电力供应装置，包括：

电力供应单元，将在控制下设置的驱动电力供应至发光二极管；以及

控制单元，选择通过检测流入所述发光二极管的电流而获得的检测电压与根据所述发光二极管的操作状态提供的电压两者中的一个，以控制所述电力供应单元的电力供应操作。

2.根据权利要求1所述的发光二极管电力供应装置，还包括检测所述电力供应单元的所述驱动电力以形成反馈电压的反馈电压形成单元。

3.根据权利要求2所述的发光二极管电力供应装置，其中，所提供的电压是所述反馈电压形成单元的所述反馈电压与具有预设的电压电平的固定电压两者中的一个。

4.根据权利要求3所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元在所述发光二极管被操作期间，基于所述检测电压控制所述电力供应单元的电力供应操作，并且当所述发光二极管的操作停止预设的时间时，基于所述反馈电压和所述固定电压两者中的一个控制所述电力供应单元的电力供应操作。

5.根据权利要求4所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元包括：

第一比较器，将所述检测电压与调光信号的电压彼此比较；

第二比较器，将所述反馈电压与预设的参考电压彼此比较；

电流镜，反射根据所述第一比较器或所述第二比较器的比较结果的电流，以控制所述电力供应单元的电力供应操作需要的参考频率信号的频率；

第三比较器，将预设的操作电力与所述第一比较器或所述第二比较器的比较结果的电压彼此比较以控制所述电流镜的所述电流反射；以及

缓冲器，缓冲输入其中的所述比较结果。

6.根据权利要求5所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括：

第一开关，根据预设的脉冲宽度调制（PWM）复位信号切换所述第一比较器的比较结果的输出；以及

第二开关，根据预设的复位信号切换所述第二比较器的比较结果的输出。

7.根据权利要求6所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括：

设置器，设置所述第一比较器与所述第二比较器的比较结果的输出条件；以及

多路复用器，根据由所述设置器设置的所述输出条件输出所述第一比较器或所述第二比较器的比较结果。

8.根据权利要求6所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括：

第一多路复用器，根据预设的非正常操作条件，选择并输出所述第一比较器的比较结果与预设的固定电压两者中的一个；以及

第二多路复用器，根据所述反馈电压的电压电平，选择所述第一多路复用器的输出与所述第二比较器的比较结果两者中的一个提供至所述缓冲器。

9.根据权利要求6所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括选择器，所述选择器在预设的非正常操作条件被满足的情况下，选择并输出在所述第一比较器与所述第二比较器的所述比较结果中具有较低的电压电平的比较结果。

10.根据权利要求4所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元包括：

第一比较器，将所述检测电压与调光信号的电压彼此比较；

第一开关，根据预设的脉冲宽度调制（PWM）复位信号切换所述第一比较器的比较结果的输出；

设置器，设置输出条件；

多路复用器，根据由所述设置器设置的输出条件输出所述第一比较器的比较结果或预设的固定电压。

电流镜，反射根据所述多路复用器的所述输出信号的电流以控制所述电力供应单元的电力供应操作需要的参考频率信号的频率；

第三比较器，将预设的操作电力与所述多路复用器的输出信号彼此比较以控制所述电流镜的电流反射；以及

缓冲器，缓冲所述多路复用器的所述输出信号。

11.根据权利要求1所述的发光二极管电力供应装置，还包括传输单元，所述传输单元被电绝缘以将所述控制单元的控制信号传输至所述电力供应单元。

12.一种发光二极管电力供应装置包括：

电力供应单元，切换输入电力以将驱动电力供应至发光二极管；以及

控制单元，选择通过检测流入所述发光二极管的电流而获得的检测电压与根据所述发光二极管的操作状态提供的电压两者中的一个，以控制所述电力供应单元的电力供应操作。

13.根据权利要求12所述的发光二极管电力供应装置，还包括检测所述电力供应单元的所述驱动电力以形成反馈电压的反馈电压形成单元。

14.根据权利要求13所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述所提供的电压是所述反馈电压形成单元的反馈电压和具有预设的电压电平的固定电压两者中的一个。

15.根据权利要求14所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元在所述发光二极管被操作的期间，基于所述检测电压控制所述电力供应单元的所述电力供应操作，并且当所述发光二极管的操作停止预设的时间时，基于所述反馈电压和所述固定电压两者中的一个控制所述电力供应单元的电力供应操作。

16.根据权利要求15所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元包括：

第一比较器，将所述检测电压与调光信号的电压彼此比较；

第二比较器，将所述反馈电压与预设的参考电压彼此比较；

电流镜，反射根据所述第一比较器与所述第二比较器的比较结果的电流以控制所述电力供应单元的电力供应操作需要的参考频率信号的频率；

第三比较器，将预设的操作电力与所述第一比较器或所述第二比较器的比较结果彼此比较以控制所述电流镜的电流反射；以及

缓冲器，缓冲输入其中的所述比较结果。

17.根据权利要求16所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元进一步包括：

第一开关，根据预设的脉冲宽度调制（PWM）复位信号切换所述第一比较器的比较结果的输出；以及

第二开关，根据预设的复位信号切换所述第二比较器的比较结果的输出。

18.根据权利要求17所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括：

设置器，设置所述第一比较器与所述第二比较器的比较结果的输出条件；以及

多路复用器，根据由所述设置器设置的所述输出条件输出所述第一比较器或所述第二比较器的比较结果。

19.根据权利要求17所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括：

第一多路复用器，根据预设的非正常操作条件选择并输出所述第一比较器的比较结果与预设的固定电压两者中的一个；以及

第二多路复用器，选择根据所述反馈电压的电压电平在所述第一多路复用器的输出与所述第二比较器的比较结果两者中的一个提供至所述缓冲器。

20.根据权利要求17所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元还包括选择器，所述选择器在预设的非正常操作条件被满足的情况下，选择并输出在所述第一比较器与所述第二比较器的比较结果中具有较低的电压电平的比较结果。

21.根据权利要求15所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述控制单元包括：

第一比较器，将所述检测电压与调光信号的电压彼此比较；

第一开关，根据预设的脉冲宽度调制（PWM）复位信号切换所述第一比较器的比较结果的输出；

设置器，设置输出条件；

多路复用器，根据由所述设置器设置的所述输出条件输出所述第一比较器的比较结果或预设的固定电压；

电流镜，反射根据所述多路复用器的输出信号的电流以控制所述电力供应单元的电力供应操作需要的参考频率信号的频率；

第三比较器，将预设的操作电力与所述多路复用器的输出信号彼此比较以控制所述电流镜的电流反射；以及

缓冲器，缓冲所述多路复用器的输出信号。

22.根据权利要求12所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述电力供应单元包括：

切换单元，在所述控制单元的控制下切换所述输入电力；

转换单元，转换由所述切换单元切换的所述电力；以及

第一输出单元，稳定由所述转换单元转换的所述电力以输出所述驱动电力。

23.根据权利要求22所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述转换单元包括：初级绕组，接收所切换后的电力；第一次级绕组，磁耦合至所述初级绕组以根据预设的匝数比转换所切换后的电力并且将所转换后的电力传输至所述第一输出单元；以及第二次级绕组，磁耦合至所述初级绕组以根据预设的匝数比转换所切换后的电力。

24.根据权利要求23所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述电力供应单元还包括第二输出单元，稳定来自所述第二次级绕组的电力以输出预设的电力。

25.根据权利要求23所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述转换单元还包括电感-电感-电容（LLC）谐振槽路。

26.根据权利要求12所述的发光二极管电力供应装置，其中，所述电力供应单元还包括：

滤波器单元，去除交流（AC）电中的电磁干扰；以及

功率系数校正单元，校正由所述滤波器单元滤波的所述电力的功率系数，并且将所述功率系数被校正的所述电力传输至所述切换单元。

27.根据权利要求12所述的发光二极管电力供应装置，还包括传输单元，所述传输单元被电绝缘以将所述控制单元的控制信号传输到所述电力供应单元。