CN111182678A - 一种led驱动方法、led驱动电路及应用其的led照明灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种LED驱动方法和LED驱动电路，以及应用其的LED照明灯具，所述的LED驱动电路包括失效判断电路和电流控制电流，失效判断电路与n路LED灯串连接，以产生表征失效的LED灯串的个数的判断信号；电流控制电路与失效判断电路连接，以接收所述判断信号；当n路LED灯串均有效时，电流控制电路根据LED灯串的期望驱动电流，使得驱动电流维持为第一电流，第一电流的数值为期望驱动电流的数值的n倍；当m个LED灯串失效时，驱动电流为第二电流，第二电流的数值与第一电流的数值的比值为(n‑m)/n，本发明保证了LED灯串所承受的电流与其所需求的期望驱动电流一致，不会使其工作电流过大，而影响其使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种LED驱动方法和LED驱动电路，以及采用了所述LED驱动方法或LED驱动电路的LED照明灯具。
背景技术
随着照明行业的不断创新和迅速发展，加之节能和环保日益重要，LED照明作为一种革命性的节能照明技术正在飞速发展。LED照明产品主要由LED光源、LED驱动电路和散热机构三部分组成。其中，LED光源的组合方式可以有多种形式，例如，多颗LED灯珠依次串联组成单串式结构，或者多颗LED灯珠串联连接组成一LED灯串，然后多个LED灯串相互并联连接组成矩阵式结构。
参考图2，10颗LED灯珠依次串联连接组成单串式LED光源，LED灯串两端的电压接近于LED驱动电路的输入电压，因此，LED驱动电路的转换效率很高。但是，采用这种方式，如果其中1颗灯珠失效，则整个LED光源将不再工作。参考图3，5颗LED灯珠依次串联连接组成一LED灯串，两个LED灯串相互并联连接。但是，采用这种方式，当其中一路LED灯串中的一个或者多个LED灯珠失效时，LED驱动电路的输出电流仍然维持为正常工作时的电流，即剩余的一路LED灯串的驱动电流将增加一倍，严重缩短了LED光源的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED驱动电路，解决现有技术中LED光源使用寿命短的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种LED驱动电路，用以接收输入电压以产生一定的输出电流来驱动n路LED灯串，其中n为不小于2的正整数；所述的n路LED灯串并联连接在一输出电压与地电位之间，所述的LED驱动电路包括：
失效判断电路，其分别与所述的n路LED灯串连接，以产生表征失效的LED灯串的个数的判断信号；
电流控制电路，其与所述的失效判断电路连接，以接收所述判断信号；
其中，当所述n路LED灯串均有效时，所述的电流控制电路根据所述LED灯串的期望驱动电流，使得所述驱动电流维持为第一电流，所述第一电流的数值为所述期望驱动电流的数值的n倍；
当m个LED灯串失效时，所述驱动电流为第二电流，所述第二电流的数值与所述第一电流的数值的比值为(n-m)/n，其中，m为小于或等于n的正整数。
优选的，所述的失效判断电路包括n个比较电路和计算电路，其中，
所述的比较电路用以比较所述LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压和基准电压，并产生n个比较信号，所述的基准电压大于零值；
当对应LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压大于其基准电压时，则该LED灯串为有效；当对应LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压小于其基准电压时，则该LED灯串为无效；
所述的计算电路n个比较电路连接，用以接收所述的n个比较信号，并计算(n-m)/n的数值，其中，m为n路LED灯串中失效的LED灯串的数目。
优选的，所述的比较电路中包括一比较器，所述比较器的两个输入端分别接收所述阳极电压和所述基准电压，输出端的输出信号作为所述比较信号；
当所述阳极电压大于所述基准电压时，所述比较信号为低电平；当所述阳极电压小于所述基准电压时，所述比较信号为高电平。
优选的，所述的电流控制电路中包含一PWM控制电路，所述的PWM控制电路根据当前输出电流的数值和期望输出电流之间的误差产生相应的控制信号，控制所述LED驱动电路中的功率级电路中的功率器件的开关状态，以维持所述驱动电流与所述期望输出电流一致；
其中，所述期望输出电流的数值为所述期望驱动电流与(n-m)的乘积。
本发明还提供了一种LED驱动方法，用以产生驱动电流来驱动n路LED灯串，n为不小于2的正整数，所述n路LED灯串并联连接在一输出电压和地电位之间，所述的LED驱动方法包括以下步骤：
判断所述n路LED灯串中是否有LED灯串失效，当所述n路LED灯串均有效时，所述驱动电流为第一电流，所述第一电流为所有LED灯串的期望驱动电流的总和；
当m个LED灯串失效时，所述驱动电流为第二电流，所述第二电流的数值与所述第一电流的数值的比值为(n-m)/n；其中，m为小于或等于n的正整数。
优选的，判断LED灯串失效的方法包括以下步骤：
检测每一路LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压，以获得n个检测电压；
比较每一路LED灯串的阳极电压和第一基准电压，第一基准电压的数值大于零；当阳极电压大于第一基准电压时，该LED灯串为有效，处于正常工作状态；当阳极电压小于第一基准电压时，该LED灯串为失效。
本发明还提供了一种LED照明灯具，所述的LED照明灯具具有如上所述的LED驱动电路，还包括由不小于2路的LED灯串组成的矩阵式结构的LED光源；其中，所述LED驱动电路的输入电压由直流电源提供，或者由交流电源经整流电路整流获得。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的LED驱动电路，LED驱动方法以及应用其的LED照明灯具，当多路LED灯串中的部分灯串失效时，LED驱动电路的输出电流根据当前LED光源的有效的LED灯串所实际需要的驱动电流的大小来调节输出电流，从而保证LED灯串所承受的电流与其所需求的期望驱动电流一致，不会使其工作电流过大，而影响其使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
图1为本发明提供的一种LED驱动电路的原理框图；
图2为现有技术中的具有单串式结构的LED光源的LED照明灯具的电路图；
图3为现有技术中的具有矩阵式结构的LED光源的LED照明灯具的电路图；
图4为本发明提供的另一种LED驱动电路的原理框图；
图5为本发明提供的LED驱动方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
参考图1，所示为依据本发明一实施例的LED驱动电路的原理框图。LED驱动电路200接收输入电压VIN以产生一定的输出电流IOUT来驱动由3路LED灯串组成的LED光源204，3路LED灯串并联连接在LED驱动电路200的输出电压VOUT和地电位之间。
这里，LED驱动电路200包括失效判断电路201，电流控制电路202和包括主功率器件的功率级电路203。其中，
LED光源204连接在功率级电路203的输出端和地电位之间；
功率级电路203接收输入电压VIN，并在输出端产生一定的输出电流IOUT和输出电压VOUT，LED光源204接收输出电流IOUT以维持LED灯珠的亮度。
正常工作时，LED光源204的各LED灯串204-1，204-2和204-3平均分配输出电流IOUT。流过LED灯串204-1，204-2和204-3的驱动电流均为输出电流IOUT的1/3。
失效判断电路201分别与3路LED灯串204-1，204-2和204-3连接，以产生表征失效的LED灯串的个数的判断信号SE。
电流控制电路202与失效判断电路201连接，用以接收判断信号SE，以及表征当前功率级电路203的输出电流的电流检测信号VI，以产生相应的控制信号Vctrl。
功率级电路203分别与电流控制电路202和LED光源204连接，用以接收控制信号Vctrl。控制信号Vctrl用以控制主功率器件的开关状态。主功率器件根据控制信号Vctrl周期性的导通和断开，从而在功率级电路203的输出端产生匹配的输出电流IOUT来驱动LED光源204。
LED光源的亮度由流过其的驱动电流进行控制。LED光源的亮度对应一期望驱动电流，为了维持LED光源的亮度，驱动电流必须维持为与期望驱动电流一致。
假设，LED光源204的3路LED灯串204-1，204-2和204-3的亮度对应的期望驱动电流为期望驱动电流IREF。
当所有3路LED灯串204-1，204-2和204-3均有效时，电流控制电路202产生的控制信号Vctrl通过对主功率器件的开关状态的控制，使得功率级电路203的输出电流维持为期望驱动电流IREF的3倍。
当部分LED灯串失效时，例如当LED灯串204-3失效，LED灯串204-1和204-2维持为有效时，如果输出电流IOUT仍然维持为期望驱动电流IREF的3倍，则流过LED灯串204-1和204-2的驱动电流将增大为期望驱动电流IREF的1.5倍，过大的电流将严重影响LED灯珠的性能，使得LED光源的使用寿命大大减小。
因此，在依据本发明的该实施例中，电流控制电路202产生的控制信号Vctrl通过对主功率器件的开关状态的控制，使得功率级电路203的输出电流变为期望驱动电流IREF的2倍，从而流过LED灯串204-1和204-2的驱动电流仍然维持为期望驱动电流IREF，LED灯串204-1和204-2承受的驱动电流维持为正常数值。
参考图4，所示为依据本发明另一实施例的LED驱动电路的原理框图。在该实施例中，列举了电流控制电路的一种具体实现方式。
失效判断电路301包括3个比较器302-1，302-2和302-3，以及计算电路303。
比较器302-1的两个输入端分别接收LED灯串204-1的最末一颗LED灯珠304的阳极电压V1和第一基准电压VREF1；相应的，比较器302-2的两个输入端分别接收LED灯串204-2的最末一颗LED灯珠305的阳极电压V2和第一基准电压VREF1；比较器302-3的两个输入端分别接收LED灯串204-3的最末一颗LED灯珠306的阳极电压V3和第一基准电压VREF1。
当LED灯串处于正常工作状态时，阳极电压V1，V2和V3的数值约在(1.5V-5.0V)之间。而当LED灯串失效时，阳极电压V1，V2和V3的数值接近于0V。因此，可以设置第一基准电压VREF1的数值为略大于零值，例如0.5V。
比较器的同相输入端接收第一基准电压，反相输入端接收相应的阳极电压。如果当前LED灯串的阳极电压大于第一基准电压时，比较器302-1，302-2和302-3输出端的输出信号为低电平，此时LED灯串有效，处于正常工作状态；而如果当前LED灯串的阳极电压小于第一基准电压时，比较器302-1，302-2和302-3输出端的输出信号为高电平，此时该LED灯串无效，部分LED灯珠损坏。
计算电路303与3个比较器连接，以接收比较器302-1，302-2和302-3输出端的输出信号，并根据输出信号获得失效的LED灯串的个数，以及有效的LED灯串的数目占所有LED灯串的总量的比值。计算电路303的输出信号作为判断信号SE。
电流控制电路307包括一PWM控制电路。具体的，PWM控制电路包括误差放大器308和控制信号发生电路310。
误差放大器308的一输入端接收表征功率级电路的当前输出电流的电流检测信号VI，另一输入端接收表征当前处于有效的LED灯串所需的期望驱动电流总和(即功率级电路的期望输出电流)的第一基准信号REF1，从而在输出端产生表征当前输出电流和期望输出电流之间的误差信息的误差信号Verror。
其中，基准信号REF可以通过基准信号发生电路309来产生。具体的，基准信号发生电路309与计算电路303连接，以接收判断信号SE，以及表征所有LED灯串的期望驱动电流总和的基准信号REF，从而在输出端产生第一基准信号REF1。
控制信号发生电路310根据误差信号Verror产生相应的控制信号Vctrl，以来控制所述LED驱动电路中的功率级电路中的主功率器件的开关状态。通过根据误差信号Verror对主功率器件的导通占空比D的调整，使得功率级电路的输出电流与期望输出电流维持一致。
依据本发明的实施例还提供了一种LED照明灯具。该LED照明灯具包括由不小于2路的LED灯串组成的矩阵式结构的LED光源以及包括功率级电路和电流控制电路的LED驱动电路。其中，LED驱动电路的输入电压可以由直流电源提供，或者由交流电源经整流电路整流获得。
参考图5，所示为依据本发明一实施例的LED驱动方法，用以产生驱动电流来驱动n路LED灯串，n为不小于2的正整数，n路LED灯串并联连接在一输出电压和地电位之间。
该LED驱动方法可以包括以下步骤：
步骤401：判断n路LED灯串中是否有LED灯串失效；
步骤402：当n路LED灯串均有效，处于正常工作状态时，驱动电流维持为第一电流；所述第一电流为所有LED灯串的期望驱动电流的总和；
步骤403：当其中有m个LED灯串失效，有LED灯珠发生损坏时，m为不小于1并且不大于n的正整数，驱动电流变为第二电流，第二电流的数值与第一电流的数值的比值为(n-m)/n。
其中，步骤401中的判断LED灯串失效的方法可以包括以下步骤：
步骤1：检测每一路LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压，以获得n个检测电压；
步骤2：比较阳极电压和第一基准电压；第一基准电压的数值略大于零；
步骤3：当阳极电压大于第一基准电压时，该LED灯串为有效，处于正常工作状态；
步骤4：当阳极电压小于第一基准电压时，该LED灯串为失效。
当n个检测电压均大于第一基准电压时，驱动电流维持为第一电流；
当有m个检测电压小于第一基准电压时，m为不小于1并且不大于n的正整数，驱动电流为第二电流，第二电流的数值与所述第一电流的数值的比值为(n-m)/n。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种LED驱动电路，用以接收输入电压以产生一定的输出电流来驱动n路LED灯串，其中n为不小于2的正整数；所述的n路LED灯串并联连接在一输出电压与地电位之间，其特征在于，所述的LED驱动电路包括：
失效判断电路，其分别与所述的n路LED灯串连接，以产生表征失效的LED灯串的个数的判断信号；
电流控制电路，其与所述的失效判断电路连接，以接收所述判断信号；
其中，当所述n路LED灯串均有效时，所述的电流控制电路根据所述LED灯串的期望驱动电流，使得所述驱动电流维持为第一电流，所述第一电流的数值为所述期望驱动电流的数值的n倍；
当m个LED灯串失效时，所述驱动电流为第二电流，所述第二电流的数值与所述第一电流的数值的比值为(n-m)/n，其中，m为小于或等于n的正整数。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述的失效判断电路包括n个比较电路和计算电路，其中，
所述的比较电路用以比较所述LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压和基准电压，并产生n个比较信号，所述的基准电压大于零值；
当对应LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压大于其基准电压时，则该LED灯串为有效；当对应LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压小于其基准电压时，则该LED灯串为无效；
所述的计算电路n个比较电路连接，用以接收所述的n个比较信号，并计算(n-m)/n的数值，其中，m为n路LED灯串中失效的LED灯串的数目。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述的比较电路中包括一比较器，所述比较器的两个输入端分别接收所述阳极电压和所述基准电压，输出端的输出信号作为所述比较信号；
当所述阳极电压大于所述基准电压时，所述比较信号为低电平；当所述阳极电压小于所述基准电压时，所述比较信号为高电平。
4.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述的电流控制电路中包含一PWM控制电路，所述的PWM控制电路根据当前输出电流的数值和期望输出电流之间的误差产生相应的控制信号，控制所述LED驱动电路中的功率级电路中的功率器件的开关状态，以维持所述驱动电流与所述期望输出电流一致；
其中，所述期望输出电流的数值为所述期望驱动电流与(n-m)的乘积。
5.一种LED驱动方法，用以产生驱动电流来驱动n路LED灯串，n为不小于2的正整数，所述n路LED灯串并联连接在一输出电压和地电位之间，其特征在于，所述的LED驱动方法包括以下步骤：
判断所述n路LED灯串中是否有LED灯串失效，当所述n路LED灯串均有效时，所述驱动电流为第一电流，所述第一电流为所有LED灯串的期望驱动电流的总和；
当m个LED灯串失效时，所述驱动电流为第二电流，所述第二电流的数值与所述第一电流的数值的比值为(n-m)/n；其中，m为小于或等于n的正整数。
6.根据权利要求5所述的LED驱动方法，其特征在于，判断LED灯串失效的方法包括以下步骤：
检测每一路LED灯串的最末一颗LED灯珠的阳极电压，以获得n个检测电压；
比较每一路LED灯串的阳极电压和第一基准电压，第一基准电压的数值大于零；当阳极电压大于第一基准电压时，该LED灯串为有效，处于正常工作状态；当阳极电压小于第一基准电压时，该LED灯串为失效。
7.一种LED照明灯具，其特征在于，所述的LED照明灯具具有如权利要求1-4任一LED驱动电路，还包括由不小于2路的LED灯串组成的矩阵式结构的LED光源；
其中，所述LED驱动电路的输入电压由直流电源提供，或者由交流电源经整流电路整流获得。
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| CN113727496B (zh) * | 2020-10-22 | 2023-06-23 | 杰华特微电子股份有限公司 | 多路led驱动方法及驱动电路 |
| CN114449699A (zh) * | 2020-11-03 | 2022-05-06 | 西安钛铂锶电子科技有限公司 | 显示驱动芯片和led灯板 |
| CN114449699B (zh) * | 2020-11-03 | 2024-06-07 | 西安钛铂锶电子科技有限公司 | 显示驱动芯片和led灯板 |
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Address after: 237300 Standardized Workshop B-8 of Jinwutong Pioneer Park, Jinzhai Modern Industrial Park, Luan City, Anhui Province Applicant after: Anhui Letu Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 237300 Standardized Workshop B-8 of Jinwutong Pioneer Park, Jinzhai Modern Industrial Park, Luan City, Anhui Province Applicant before: Anhui Letu Electronic Technology Co.,Ltd. |
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Application publication date: 20200519 |
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