CN104883796A - 一种led驱动器及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED驱动器及其驱动方法，该LED驱动器适于驱动多个并联连接的LED回路，每个LED回路包括串联连接的灯串及反馈支路。该驱动方法包括：检测每个LED回路中的节点电位；将节点电位与一预设的电压阈值进行比较；当节点电位高于电压阈值时，设置反馈支路中的反馈电阻接入数量N，其中N为不小于2的自然数；以及对应调整流经每个反馈电阻的电流值。相比于现有技术，本发明采用两个或两个以上的反馈电阻并联连接再串接至LED灯串，从而可突破LED灯串的最小LED数目限制，降低成本。此外，并联的各个反馈电阻可分担流经LED灯串的电流，从而降低LED驱动器的工作温度，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯串的驱动技术，尤其涉及一种用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器及其驱动方法。
背景技术
近年来，由于LED制造技术不断取得突破，使得LED的发光亮度与发光效率大幅提升，已逐渐取代传统的灯管而成为新的照明组件，并广泛应用于例如家用照明装置、汽车照明装置、手持照明装置、液晶面板背光源、交通标志指示灯、指示广告牌等各种场合。
一般来说，为了增加LED使用时的亮度，通常会将至少两个LED彼此串接而形成一照明组件(也可称为LED灯串)。以液晶屏B116XAN04.0为例，系统的输入电压范围大致为12V～22.5V，典型输入电压为21V，这将限制LED灯串中的LED数量，例如，必须7个LED串接形成一LED灯串，然后将3个相同的LED灯串并联连接。在此情形下，如果将LED负载电路调整为8个LED串接形成LED灯串，并使用3个LED灯串并联，虽然可透过增加LED的数量来调节亮度，但是LED增加也带来了成本上升(大约0.15美元)。此外，当液晶屏B116XAN04.0采用7串3并架构且输入电压为21V，一旦LED升压电路失效，每个LED灯串与LED驱动器的端子连接处的反馈电位上升会超过1.05V，造成LED驱动器的表面温度急剧上升，电流精准度下降，影响其使用寿命。
有鉴于此，如何设计一种用于驱动多个并联LED回路的驱动方案，以消除现有技术中的上述缺陷或不足，实属业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的LED驱动器所存在的上述缺陷，本发明提供一种新颖的、可用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器及其驱动方法。
依据本发明的一个方面，提供一种用于LED驱动器的驱动方法，所述LED驱动器适于驱动多个并联连接的LED回路，每个LED回路包括串联连接的一灯串以及一反馈支路，该驱动方法包括以下步骤：
检测每个LED回路中的节点电位，该节点为该LED回路中的灯串与反馈支路的连接点；
将所述节点电位与一预设的电压阈值进行比较；
当所述节点电位高于所述电压阈值时，设置所述反馈支路中的反馈电阻接入数量N，其中N为大于或等于2的自然数；以及
对应调整流经每个反馈电阻的电流值。
在其中的一实施例，任意相邻的两个反馈电阻间设有一开关，藉由所述开关的闭合操作来增加反馈电阻接入数量。
在其中的一实施例，所述开关为晶体管或场效应管。
在其中的一实施例，该驱动方法还包括：提供一方波控制信号；以及将所述方波控制信号同时输出至任一反馈支路中的对应开关的控制端，以同步闭合所述开关。
在其中的一实施例，所述LED驱动器的工作温度与所述反馈支路中的反馈电阻接入数量呈现负相关。
依据本发明的另一个方面，提供了一种用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器，每个LED回路包括串联连接的多个LED所构成的一灯串，其特征在于，该LED驱动器还包括：
多个反馈支路，与所述多个LED回路一一对应，每个反馈支路至少包括一第一反馈电阻、一开关以及一第二反馈电阻，其中，所述第一反馈电阻的第一端电性耦接至所述灯串的一端和所述开关的第一端，所述第二反馈电阻的第一端电性耦接至所述开关的第二端，所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻各自的第二端电性耦接至一接地端；
一检测单元，用于检测每个LED回路中的节点电位，该节点为所述灯串的一端与所述第一反馈电阻的第一端的连接点；
一比较单元，用于将所述节点电位与一预设的电压阈值进行比较；以及
一控制单元，用于当所述节点电位高于所述电压阈值时，闭合所述开关使得所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻并联形成所述反馈支路。
在其中的一实施例，所述开关为晶体管或场效应管。
在其中的一实施例，该控制单元还用于提供一方波控制信号至每个反馈支路中的所述开关的控制端，以同步闭合所述开关。
在其中的一实施例，所述LED驱动器为一数字集成电路。
在其中的一实施例，所述LED驱动器的工作温度与所述反馈支路中的反馈电阻数量呈现负相关。
采用本发明的LED驱动器及其驱动方法，检测每个LED回路中的节点电位，并将该节点电位与一预设的电压阈值进行比较，当节点电位高于电压阈值时，设置反馈支路中的反馈电阻接入数量N(N不小于2)，进而对应调整流经每个反馈电阻的电流值。相比于现有技术，本发明采用两个或两个以上的反馈电阻并联连接再串接至LED灯串，从而可突破LED灯串的最小LED数目限制，降低成本。此外，并联的各个反馈电阻可分担流经LED灯串的电流，从而降低LED驱动器的工作温度，延长其使用寿命。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出现有技术中的一种采用LED驱动器来驱动多个并联LED回路的电路示意图；
图2示出图1的LED驱动器中的反馈支路与LED灯串电性串接的状态示意图；
图3示出依据本发明的一实施方式，用来驱动多个并联LED回路的LED驱动器的结构示意图；
图4示出在图3的LED驱动器中，每一反馈支路与对应的LED灯串电性串接的状态示意图；
图5示出在相同输入电压条件下，采用图2的LED驱动器的反馈支路与采用图4的LED驱动器的反馈支路时，LED驱动器的工作温度的比较示意图；
图6示出图3的LED驱动器的一具体实施例；以及
图7示出依据本发明的另一实施方式，用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器的驱动方法流程框图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出现有技术中的一种采用LED驱动器来驱动多个并联LED回路的电路示意图。参照图1，LED驱动器包括多个I/O端子，诸如输入端子FB1、输入端子FB2、输入端子FB3、……输入端子FBn。多个LED串联连接形成一LED灯串，并且多个LED灯串彼此并联。每个LED灯串中的首个LED电性耦接至升压电路的输出端，且最后一个LED电性耦接至LED驱动器中的输入端子FBn，从而形成一电流回路，使得灯串中的每个LED点亮发光。
如前文所述，当液晶屏B116XAN04.0采用图1所示的电路作为背光驱动电路时，若系统的输入电压Vin为21V，将LED负载电路从“8串3并”(8个LED串接形成LED灯串，相同的3个LED灯串并联)调整为“7串3并”(7个LED串接形成LED灯串，相同的3个LED灯串并联)时，一旦LED升压电路失效，则输入电压等于输出电压且加载于每一LED回路。由于LED灯串中的LED数量减少，LED灯串的承载电压降低，使得输入端子FB1、FB2和FB3的电位上升并会超过1.05V，导致LED驱动器的表面温度急剧上升，电流精准度下降。
图2示出图1的LED驱动器中的反馈支路与LED灯串电性串接的状态示意图。
参照图2，第一LED回路包括串联连接的第一LED灯串和一反馈电阻，流经反馈电阻的电流以IL表示。第一LED灯串包括七个串联连接的LED，诸如D11～D17。类似地，第二LED回路包括串联连接的第二LED灯串和一反馈电阻，第二LED灯串包括七个串联连接的LED，诸如D21～D27。第三LED回路包括串联连接的第三LED灯串和一反馈电阻，第三LED灯串包括七个串联连接的LED，诸如D31～D37。由于每个LED回路中的LED数量和反馈电阻均相同，因此流经每个反馈电阻的电流值也相等，均为IL。由图1可知，此时，流入LED驱动器的输入端子FB1、FB2和FB3的电位上升并会超过1.05V，这将造成其表面温度急剧上升，电流精准度下降。
为了解决现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器及其驱动方法。图3示出依据本发明的一实施方式，用来驱动多个并联LED回路的LED驱动器的结构示意图。图4示出在图3的LED驱动器中，每一反馈支路与对应的LED灯串电性串接的状态示意图。
参照图3和图4，在该实施方式中，本发明的LED驱动器至少包括多个反馈支路10、一检测单元12、一比较单元14和一控制单元16。在此，LED驱动器可为一数字集成电路。
详细而言，反馈支路10与LED灯串电性串接，其至少包括一第一反馈电阻、一开关以及一第二反馈电阻。较佳地，该开关为有源开关(activeswitch)，诸如晶体管或场效应管。其中，第一反馈电阻的第一端电性耦接至LED灯串的一端和开关的第一端，第二反馈电阻的第一端电性耦接至开关的第二端，第一反馈电阻和第二反馈电阻各自的第二端电性耦接至一接地端。举例来说，第一LED回路所对应的反馈支路10包括电阻R11、开关K1和电阻R12，开关K1的左右两个端子分别电性耦接至电阻R11和电阻R12的各自一端，电阻R11和电阻R12各自的另一端连接至接地电压。第二LED回路所对应的反馈支路10包括电阻R21、开关K2和电阻R22。第三LED回路所对应的反馈支路10包括电阻R31、开关K3和电阻R32。
不难看出，当开关K1断开时，只有电阻R11与LED灯串电性串接，流经LED灯串的电流IL等于流经电阻R11的电流IL(如同上述图2所描述的情形)；当开关K1闭合时，电阻R11和电阻R12同时接入回路并共同构成反馈支路。若电阻R11和电阻R12的阻值相等，则流经LED灯串的电流IL将会平均分成两等份，即，流经电阻R11的电流值为IL/2，流经电阻R12的电流值也为IL/2。
检测单元12用于检测每个LED回路中的节点电位，例如，LED灯串尾端的发光二极管D17的阴极与反馈电阻R11的第一端的公共连接点FB1的电压电位。比较单元14与检测单元12相连，用于将所检测的节点电位与一预设的电压阈值进行比较。控制单元16用于当节点电位高于电压阈值时，闭合开关K1使得第一反馈电阻R11和第二反馈电阻R12并联形成该反馈支路。
在一具体实施例，该控制单元16还用于提供一方波控制信号至每个反馈支路中的开关(K1、K2和K3)的控制端，以同步闭合这些开关。如此一来，采用本发明的LED驱动器之后，每个LED回路所对应的的反馈支路至少包括两个并联的反馈电阻，从而使现有技术中的单个反馈电阻的电流值从IL下降为并联连接的两个反馈电阻各自的电流值IL/2。
在一具体实施例，反馈支路还可包括三个反馈电阻以及两个开关。每个开关设置在相邻的两个反馈电阻之间，当开关均闭合时，反馈支路由三个反馈电阻彼此并联连接构成，此时，流经每个反馈电阻的电流值为IL/3，且流经三个反馈电阻的电流值之和等于流经LED灯串的电流值IL。当然，在此情形下，控制单元16还可控制两个开关中的前一开关闭合且后一开关断开，使得三个反馈电阻中仅有两个反馈电阻并联接入以作为反馈支路。
相比于现有技术，本发明采用两个或两个以上的反馈电阻并联连接再串接至LED灯串，从而可突破LED灯串的最小LED数目限制，降低成本。此外，并联的各个反馈电阻可分担流经LED灯串的电流，从而降低LED驱动器的工作温度，延长其使用寿命。
图5示出在相同输入电压条件下，采用图2的LED驱动器的反馈支路与采用图4的LED驱动器的反馈支路时，LED驱动器的工作温度的比较示意图。
如图5所示，其中，白色柱状图为单个反馈电阻作为反馈支路时的温度数值，带灰色阴影的柱状图为两个反馈电阻并联作为反馈支路时的温度数值。由图5可知，在相同的输入电压条件下，单个反馈电阻作为反馈支路时的驱动器表面温度明显要高于两个反馈电阻并联作为反馈支路时的驱动器表面温度。也就是说，LED驱动器的工作温度与反馈支路中的反馈电阻数量呈现负相关。
图6示出图3的LED驱动器的一具体实施例。参照图6，在该实施例中，LED驱动器采用数字集成芯片予以实现。具体而言，该数字集成芯片包括多个反馈端子，即，CH1、CH2、…、CH6，这些端子分别电性耦接至LED回路的LED灯串的尾端。透过芯片中的驱动电流控制单元自动检测CH1～CH6各自的电压电位，并将电压电位与预设的电压阈值进行比较。如前所述，当检测的电压电位高于该电压阈值时，该驱动电流控制单元控制开关K1～K3闭合，以便自动启动反馈支路的并联机制。诸如，反馈支路包括1路反馈电阻与另1路反馈电阻并联；或者，反馈支路包括1路反馈电阻与另两路反馈电阻并联，对应地，驱动电流控制单元将这些反馈电阻的电流值修改为1/2*IL、1/3*IL(IL为流经LED灯串的电流值)。
图7示出依据本发明的另一实施方式，用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器的驱动方法流程框图。
参照图7并结合图3，在该驱动方法中，首先执行步骤S1，检测单元12检测每个LED回路中的节点电位，该节点例如为该LED回路中的灯串与反馈支路的连接点FB1。然后执行步骤S3，比较单元14将所检测的节点电位与一预设的电压阈值进行比较。接着在步骤S5中，控制单元16用于当节点电位高于电压阈值时，透过诸如闭合开关来设置反馈支路中的反馈电阻接入数量N，其中N为大于或等于2的自然数。最后执行步骤S7，对应调整流经每个反馈电阻的电流值，以重新校正电流精准度。
采用本发明的LED驱动器及其驱动方法，检测每个LED回路中的节点电位，并将该节点电位与一预设的电压阈值进行比较，当节点电位高于电压阈值时，设置反馈支路中的反馈电阻接入数量N(N不小于2)，进而对应调整流经每个反馈电阻的电流值。相比于现有技术，本发明采用两个或两个以上的反馈电阻并联连接再串接至LED灯串，从而可突破LED灯串的最小LED数目限制，降低成本。此外，并联的各个反馈电阻可分担流经LED灯串的电流，从而降低LED驱动器的工作温度，延长其使用寿命。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种用于LED驱动器的驱动方法，所述LED驱动器适于驱动多个并联连接的LED回路，每个LED回路包括串联连接的一灯串以及一反馈支路，其特征在于，该驱动方法包括以下步骤：
检测每个LED回路中的节点电位，该节点为该LED回路中的灯串与反馈支路的连接点；
将所述节点电位与一预设的电压阈值进行比较；
当所述节点电位高于所述电压阈值时，设置所述反馈支路中的反馈电阻接入数量N，其中N为大于或等于2的自然数；以及
对应调整流经每个反馈电阻的电流值。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，任意相邻的两个反馈电阻间设有一开关，藉由所述开关的闭合操作来增加反馈电阻接入数量。
3.根据权利要求2所述的驱动方法，其特征在于，所述开关为晶体管或场效应管。
4.根据权利要求2或3所述的驱动方法，其特征在于，该驱动方法还包括：
提供一方波控制信号；以及
将所述方波控制信号同时输出至任一反馈支路中的对应开关的控制端，以同步闭合所述开关。
5.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述LED驱动器的工作温度与所述反馈支路中的反馈电阻接入数量呈现负相关。
6.一种用于驱动多个并联LED回路的LED驱动器，每个LED回路包括串联连接的多个LED所构成的一灯串，其特征在于，该LED驱动器还包括：
多个反馈支路，与所述多个LED回路一一对应，每个反馈支路至少包括一第一反馈电阻、一开关以及一第二反馈电阻，其中，所述第一反馈电阻的第一端电性耦接至所述灯串的一端和所述开关的第一端，所述第二反馈电阻的第一端电性耦接至所述开关的第二端，所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻各自的第二端电性耦接至一接地端；
一检测单元，用于检测每个LED回路中的节点电位，该节点为所述灯串的一端与所述第一反馈电阻的第一端的连接点；
一比较单元，用于将所述节点电位与一预设的电压阈值进行比较；以及
一控制单元，用于当所述节点电位高于所述电压阈值时，闭合所述开关使得所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻并联形成所述反馈支路。
7.根据权利要求6所述的LED驱动器，其特征在于，所述开关为晶体管或场效应管。
8.根据权利要求6或7所述的LED驱动器，其特征在于，该控制单元还用于提供一方波控制信号至每个反馈支路中的所述开关的控制端，以同步闭合所述开关。
9.根据权利要求6所述的LED驱动器，其特征在于，所述LED驱动器为一数字集成电路。
10.根据权利要求6所述的LED驱动器，其特征在于，所述LED驱动器的工作温度与所述反馈支路中的反馈电阻数量呈现负相关。
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