CN104684191A

CN104684191A - 一种led恒流驱动电路、背光驱动装置及背光照明系统

Info

Publication number: CN104684191A
Application number: CN201310643157.1A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 刘百顺
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-03

Abstract

本发明适用于照明领域，提供了一种LED恒流驱动电路、背光驱动装置及照明系统，该电路包括：储能单元，用于利用电源电压进行充电，并输出高于所述电源电压的第一电压，所述第一电压值为所述电源电压值与所述储能单元的充电电压值之和；调光控制单元，用于根据用户指令生成调光控制信号；电流调整单元，用于在所述第一电压的供电下，根据所述调光控制信号输出驱动电流，以驱动LED。本发明利用电荷泵的原理对储能单元充电，在电源电压降低时，仍能输出较高的供电电压，以保证驱动电流的稳定输出，进而维持了LED的亮度稳定，避免了由于电源电压降低导致LED变暗的现象，该电路结构简单、成本低廉，体积小。

Description

一种LED恒流驱动电路、背光驱动装置及背光照明系统

技术领域

本发明属于照明领域，尤其涉及一种LED恒流驱动电路、背光驱动装置及照明系统。

背景技术

目前，背光照明广泛应用于广告牌、提示牌以及手电筒等产品中，然而，由于自然条件或使用条件的限制，例如，采用背光照明的手电筒需要移动使用，因此一般对于背光产品的大多采用电池供电，而电池在使用的过程中随着电量的消耗，电压会逐渐降低，从而导致背光照明产品亮度逐渐降低，影响照明效果。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种LED恒流驱动电路，旨在解决目前采用电池供电的背光照明产品亮度受电池电压影响，照明亮度不稳定的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种LED恒流驱动电路，连接于电源与LED之间，所述电路包括：

储能单元，用于利用电源电压进行充电，并输出高于所述电源电压的第一电压，所述第一电压值为所述电源电压值与所述储能单元的充电电压值之和，所述储能单元的输入端与所述电源连接；

调光控制单元，用于根据用户指令生成调光控制信号，所述调光控制单元的输入端与所述电源连接，所述调光控制单元的一个或多个控制端与外部控制电路连接；

电流调整单元，用于在所述第一电压的供电下，根据所述调光控制信号输出驱动电流，以驱动LED，所述电流调整单元的供电端与所述储能单元的输出端连接，所述电流调整单元的一个或多个控制端与所述调光控制单元的一个或多个输出端连接，所述电流调整单元的输出端与LED连接。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述LED恒流驱动电路的背光驱动装置。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述背光驱动装置的照明系统。

本发明实施例利用电荷泵的原理对储能单元充电，在电源电压降低时，仍能输出较高的供电电压，以保证驱动电流的稳定输出，进而维持了LED的亮度稳定，避免了由于电源电压降低导致LED变暗的现象，该电路结构简单、成本低廉，体积小。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LED恒流驱动电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的可三极调光的LED恒流驱动电路的优选示例电路图；

图3为本发明实施例提供的可无极调光的LED恒流驱动电路的优选示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例利用电荷泵的原理对储能单元充电，在电源电压降低时，仍能输出较高的供电电压，以保证驱动电流的稳定输出，进而维持了LED的亮度稳定。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的LED恒流驱动电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该LED恒流驱动电路可以应用于各种背光驱动装置以及照明系统中。

该LED恒流驱动电路1连接于电源与LED之间，包括：

储能单元11，用于利用电源电压进行充电，并输出高于电源电压的第一电压，该第一电压值为电源电压值与储能单元11的充电电压值之和，储能单元11的输入端与电源连接；

调光控制单元12，用于根据用户指令生成调光控制信号，该调光控制单元12的输入端与电源连接，调光控制单元12的一个或多个控制端与外部控制电路2连接；

在本发明实施例中，该调光控制信号可以根据用户需求进行设定，例如，将输出100%驱动电流对应的调光控制信号设置为11，将输出33%驱动电流对应的调光控制信号设置为10，将输出20%驱动电流对应的调光控制信号设置为01，将停止输出驱动电流对应的调光控制信号设置为00，当然，也可以通过PWM进行无极调光控制。

电流调整单元13，用于在第一电压的供电下，根据调光控制信号输出驱动电流，以驱动LED，电流调整单元13的供电端与储能单元11的输出端连接，电流调整单元13的控制端与调光控制单元12的输出端连接，电流调整单元13的输出端与LED连接。

在本发明实施例中，通过电源电压对储能单元进行充电，储能单元在该LED恒流驱动电路中相当于电荷泵的功能，并在充电后将充电电压和电源电压之和作为LED恒流驱动电路的供电电压输出，因此，在电源电压降低时，只要还电源（电池）还可以对储能单元充电，储能单元就可以输出较高的供电电压，使LED恒流驱动电路仍能够保持输出足够的驱动电流，不会影响LED的亮度。

图2示出了本发明实施例提供的可三级调光的LED恒流驱动电路的优选示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，储能单元11可以采用电容C1实现，该电容C1的一端同时为储能单元11输入端和输出端，电容C1的另一端接地。

在本发明实施例中，电源电压在2.7V-5.5V的宽范围内波动，驱动电流均可以保持最大输出。

作为本发明一实施例，调光控制单元12包括：

第一开关K1、第二开关K2、电阻R2、电阻R3以及电阻R4；

电阻R2的一端为调光控制单元12的输入端，电阻R2的另一端同时与第一开关K1的一导通端和第二开关K2的一导通端连接，第一开关K1的另一导通端为调光控制单元12的第一输出端通过电阻R4接地，第二开关K2的另一导通端为调光控制单元12的第二输出端通过电阻R3接地，第一开关K1和第二开关K2的控制端分别为调光控制单元12的第一控制端和第二控制端。

作为本发明一优选实施例，第一开关K1和第二开关K2可以采用按键开关实现，也可以采用半导体开关管实现，当采用半导体开关管实现时，该半导体开关管的控制端为第一开关K1或第二开关K2的控制端，半导体开关管的电流输入端为第一开关K1或第二开关K2的一导通端，半导体开关管的电流输出端为第一开关K1或第二开关K2的另一导通端，例如，当采用N型MOS管作为第一开关K1时，N型MOS管的栅极为第一开关K1的控制端，N型MOS管的漏极为第一开关K1的一导通端，N型MOS管的源极为第一开关K1的另一导通端。

本发明实施例为固定三级调光，分别为最高亮度（100%电流），最高亮度的33%（330%电流），最高亮度的20%（20%电流），参见表1。

ＥＮ1	ＥＮ2	调光	Vout-Vcs
				0	0	关断	－
0	1	20%电流	60mV
				1	0	33%电流	100mV
1	1	100%电流	300mV

表一

具体可以通过控制第一开关K1、第二开关K2的通断组合实现，该第一开关K1、第二开关K2的控制端分别具有一自锁按钮，第一开关K1、第二开关K2的一端通过电阻R2接在电源上，这样，在按下第一开关K1和第二开关K2的自销开关时，调光控制单元12向电流调整单元13输出两个高电平的控制信号，在第一开关K1和第二开关K2的自销开关没有按下时，输出两个低电平的控制信号。当然，也可以通过外部控制电路2向第一开关K1、第二开关K2的控制端输出具有高低电平的控制信号实现对第一开关K1、第二开关K2的通断控制。

此处，第一开关K1和第二开关K2可以具体采用高速开关，其体积小，关断速度快，可以大大提高驱动效率，以及缩小电路体积，例如，当采用1MHz的高速开关时，该LED恒流驱动电路的效率可以达到92%。

作为本发明一实施例，电流调整单元13包括：

电阻R1、电容C2、电容C3、第一处理模块U1；

第一处理模块U1的输入端IN为电流调整单元13的供电端，第一处理模块U1的第一使能端EN1和第二使能端EN2分别为电流调整单元13的第一控制端和第二控制端，第一处理模块U1的传输电容正极CP和传输电容负极CN之间通过电容C3连接，第一处理模块U1的输出端OUT通过电容C2接地，第一处理模块U1的输出端OUT还与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端为电流调整单元13的输出端与第一处理模块U1的检测端CS连接。

作为本发明一优选实施例，该第一处理模块U1可以通过分立元件搭建构成，但出于体积考虑，本发明实施例采用集成电路实现，例如MAX1577型单片机，当然此处并不限定处理芯片的类型，只要能够实现驱动控制的驱动芯片均可。

在本发明实施例中，可以通过电阻R1计算驱动电流Iout，公式如下：Rcs=(Vout-Vcs)/Iout。其中Rcs=R1，Iout为驱动电流，（Vout-Vcs）为电流检测阈值，通过调光控制信号控制，参见表1。

通过检测电阻R1上的电压阈值实现调光，例如，第一使能端EN1、第二使能端EN2上的电平分别为0、1时，既20%电流的调光时，测检电阻R1上的电压是否达到60mV，若没有达到60mV，则控制第一处理模块U1增大输出电流，若超过60mV，则控制第一处理模块U1减小输出电流。

图3示出了本发明实施例提供的可无极调光的LED恒流驱动电路的优选示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，调光控制单元12包括：

电阻R2、电阻RA1、电阻RB1、电容C4以及第二处理模块U2；

所述电阻R2的一端为所述调光控制单元12的供电端与所述第二处理模块U2的电源端V+连接，所述电阻R2的另一端为所述调光控制单元12的第一输出端，所述第二处理模块U2的输出端OUTPUT为所述调光控制单元12的第二输出端，所述第二处理模块U2的触发端TRIG通过所述电容C4接地，所述第二处理模块U2的接地端GND接地，所述第二处理模块U2的触发端TRIG还与所述第二处理模块U2的阈值检测端TH连接，所述第二处理模块U2的阈值检测端TH通过所述电阻RB1与所述第二处理模块U2的充电端DIS连接，所述第二处理模块U2的DIS端还通过所述电阻RA1与所述第二处理模块U2的电源端V+连接。

作为本发明一优选实施例，该第二处理模块U2可以通过功能电路实现，也可以采用集成芯片实现，例如ICM7555型单片机。

本发明实施例可以实现无极调光，其LED亮度可以从20%一直调节到100%，具体为：

第一处理模块U1的第一使能端EN1通过电阻R2与电源连接，即调光控制单元12的第一控制端始终接高电平，调光控制单元12的第二控制端通过第二处理模块U2的输出端接收PWM调光控制信号，该PWM调光控制信号可以由ICM7555型单片机及其外围电路产生。由于PWM信号的生成原理及其实现方式为本领域的技术人员所熟知，此处不再赘述。

PWM调光控制信号频率由下面的公式计算：f=1.46/(RA1+2RB1)·C4；

PWM调光控制信号占空比计算公式为：D=RB1/(RA1+2RB1)。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED恒流驱动电路，连接于电源与LED之间，其特征在于，所述电路包括：

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述储能单元为电容C1，所述电容C1的一端同时为所述储能单元的输入端和输出端，所述电容C1的另一端接地。

3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述调光控制单元包括：

第一开关、第二开关、电阻R2、电阻R3以及电阻R4；

所述电阻R2的一端为所述调光控制单元的输入端，所述电阻R2的另一端同时与所述第一开关的一导通端和所述第二开关的一导通端连接，所述第一开关的另一导通端为所述调光控制单元的第一输出端通过所述电阻R4接地，所述第二开关的另一导通端为所述调光控制单元的第二输出端通过所述电阻R3接地，所述第一开关和所述第二开关的控制端分别为所述调光控制单元的第一控制端和第二控制端。

4.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述调光控制单元包括：

电阻R2、电阻RA1、电阻RB1、电容C4以及第二处理模块；

所述电阻R2的一端为所述调光控制单元的供电端与所述第二处理模块的电源端连接，所述电阻R2的另一端为所述调光控制单元的第一输出端，所述第二处理模块的输出端为所述调光控制单元的第二输出端，所述第二处理模块U2的触发端通过所述电容C4接地，所述第二处理模块的接地端接地，所述第二处理模块的触发端还与所述第二处理模块的阈值检测端连接，所述第二处理模块的阈值检测端TH通过所述电阻RB1与所述第二处理模块的充电端连接，所述第二处理模块的DIS端还通过所述电阻RA1与所述第二处理模块的电源端连接。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第二处理模块为ICM7555型单片机。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流调整单元包括：

电阻R1、电容C2、电容C3、第一处理模块；

所述第一处理模块的输入端为所述电流调整单元的供电端，所述第一处理模块的第一使能端和第二使能端分别为所述电流调整单元的第一控制端和第二控制端，所述第一处理模块的传输电容正极和传输电容负极之间通过所述电容C3连接，所述第一处理模块的输出端通过所述电容C2接地，所述第一处理模块的输出端还与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为所述电流调整单元的输出端与所述第一处理模块的检测端连接。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一处理模块为MAX1577型单片机。

8.一种背光驱动装置，其特征在于，所述背光驱动装置包括如权利要求1至7任一项所述的LED恒流驱动电路。

9.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括如权利要求8所述的背光驱动装置。