CN1512472A - 发光二极管驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管驱动装置，其包括至少一发光二极管、一调整电压源、一锯齿波发生器、一比较器、一场效应晶体管、一辅助电源、一限流电阻及一电阻。锯齿波发生器产生的锯齿波与调整电压源输出的调整电压输入至比较器的输入端，比较器的输出端连接至场效应晶体管的栅极，辅助电源接限流电阻后连接至场效应晶体管的源极，场效应晶体管的漏极通过电阻输出驱动电流至发光二极管。

Description

发光二极管驱动装置
【技术领域】
本发明涉及一种发光二极管驱动装置，特别指一种脉宽调制式发光二极管驱动装置。
【背景技术】
现有技术中，发光二极管的驱动是以一电压源串联一限流电阻后直接驱动发光二极管，由于发光二极管是顺向偏压驱动，其跨压会因驱动电流而不同，因此当线性调整驱动电压大小时，驱动电流的改变会影响发光二极管的跨压，使得驱动电流不会随同电压源作线性变化。甚至当电压源变化太大时，由于顺向偏压过大，会烧毁发光二极管。
参阅图1，是现有技术中一种发光二极管驱动装置，其中电压源10通过限流电阻20施加电压于发光二极管阵列30上，该发光二极管阵列30包括m行n列个发光二极管31，该限流电阻20的电阻为R，电压源10的电压为U，干路电流为I，单个发光二极管31的等效电阻为RS。
请一起参阅图2，是发光二极管31的正向伏安特性图，其伏安特性的模型可用下式表示：
VF＝Von+RS IF+(ΔVF/ΔT)(T-25℃)
其中，Von是发光二极管31的启动电压，RS为发光二极管31的等效电阻，T是环境温度，ΔVF/ΔT是发光二极管正向电压的温度系数，对于多数发光二极管而言典型值为-2V/℃。在环境温度不变的情况下，模型简化为：
VF＝Von+RS IF
所以图1所示的现有发光二极管驱动装置的伏安特性可用下式表示：
U-m*Von＝I(R+RS(m/n))
此式简化为：
U-VX＝I(R+RX)其中，VX＝m*Von，RX＝RS(m/n)
可知由于发光二极管31的启动电压Von的存在，电流I并不随电压U的改变而线性变化，如当电压U变为原来的二倍时，电流I变化小于原来的二倍。因此即使驱动固定的发光二极管阵列，亦不能在驱动电压变化时线性改变驱动电流而使发光二极管的光输出作相应线性的变化。故难以完成对发光二极管的光输出的精确控制。
而当驱动的发光二极管阵列并非固定不变时，即其阵列形式或发光二极管个数变化时，即VX及RX发生改变时，为满足适宜的发光二极管电气工作环境，常需对驱动电压U及限流电阻R作调整，同样亦无法在驱动电压变化时使发光二极管的光输出作相应线性的变化。在用于负载变化的应用时有很多不便，同样也难以完成对发光二极管的光输出的精确控制。
【发明内容】
为克服现有技术中难以精确控制发光二极管的光输出的缺陷，本发明提供一种可简单并精确控制发光二极管的光输出的发光二极管驱动装置。
本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种发光二极管驱动装置，其包括至少一发光二极管、一调整电压源、一锯齿波发生器、一比较器、一场效应晶体管、一辅助电源、一限流电阻及一电阻。锯齿波发生器产生的锯齿波与调整电压源输出的调整电压输入至比较器的输入端，比较器的输出端连接至场效应晶体管的栅极，辅助电源接限流电阻后连接至场效应晶体管的源极，场效应晶体管的漏极通过电阻输出驱动电流至发光二极管。
和现有技术相比较，本发明的发光二极管驱动装置的优点在于其采用脉宽调制方式驱动发光二极管，可线性调整发光二极管的驱动电流而精确控制发光二极管的光输出，并在用于负载变化的应用时，也可以线性调整发光二极管的驱动电流而精确控制发光二极管的光输出。
【附图说明】
图1是现有技术中发光二极管驱动装置的示意图。
图2是发光二极管的伏安特性图。
图3是本发明发光二极管驱动装置的示意图。
图4是本发明发光二极管驱动装置的波形图。
图5是本发明发光二极管驱动装置中的比较器的波形图。
【具体实施方式】
请参阅图3，本发明发光二极管驱动装置包括一锯齿波发生器1、一调整电压源6、一比较器2、一N沟道增强型场效应晶体管3、一辅助电源7、一限流电阻4及一电阻5。锯齿波发生器1的输出端连接至比较器2的一输入端，比较器2的另一输入端连接至调整电压源6，比较器2的输出端连接至场效应晶体管3的栅极，限流电阻4两端分别连接于辅助电源7及场效应晶体管3的源极，场效应晶体管3的漏极接电阻5后驱动发光二极管阵列8。
请一起参阅图4，Vi1为调整电压，Vr1为锯齿波信号，Vo1为N沟道增强型场效应晶体管3栅极电压，Io1为N沟道增强型场效应晶体管3漏极的输出电流。锯齿波发生器1产生的锯齿波信号Vr1与调整电压源6输出的调整电压Vi1通过比较器2进行比较，当调整电压Vi1大于锯齿波信号Vr1瞬间电压时，比较器2输出为正；当调整电压Vi1小于锯齿波信号Vr1瞬间电压时，比较器2输出为零。此输出Vo1自N沟道增强型场效应晶体管3栅极输入，辅助电源7接限流电阻4后施加电压于N沟道增强型场效应晶体管3的源极，N沟道增强型场效应晶体管3的漏极通过所接的电阻5输出驱动电流Io1至发光二极管阵列8。
请参阅图5，在不同调整电压下比较器的输出波形，Vi1为一调整电压信号，Vi2为另一调整电压信号，Vr1为锯齿波信号，Vo为比较器输出高电平的电压，t1为调整电压信号为Vi1时的比较器输出高电平宽度，t2为调整电压信号为Vi2时的比较器输出高电平宽度，T为锯齿波周期。因锯齿波信号的斜率为一定值，故显见当Vi2＝K Vi1时，t2＝K t1，(K为调整电压变化的比例)。即比较器2输出信号为一占空比随调整电压线性变化的方波信号，其施加于N沟道增强型场效应晶体管3栅极之上，则N沟道增强型场效应晶体管3的漏极于栅极电压为高电平时输出一固定电流，此为ON状态；于栅极电压为零时无输出电流，此为OFF状态，Io1即此二状态的反复发生。其ON-OFF的频率即为锯齿波频率，当频率大到超过系统所能响应的频率的10倍以上时，其效果为发光二极管阵列8接受一定电流的驱动，此电流大小与比较器2输出方波信号的占空比呈线性关系，而此方波信号的占空比又与调整电压呈线性关系，故可通过改变调整电压达成发光二极管线性可调的马区动目的。
若调整电压大于锯齿波信号的最大值或小于锯齿波信号的最小值，则根据电路要求的不同，或者仍然与比较器比较并输出信号，或者增加辅助电路作其他的动作。这种情形的处理，根据需要的不同而作相应的变化。
上述的N沟道增强型场效应晶体管可被P沟道增强型场效应晶体管、N沟道空乏型场效应晶体管、P沟道空乏型场效应晶体管代替。
本发明发光二极管驱动装置和它所驱动的发光二极管阵列构成的光源可作为显示器及其它如车辆、船舶、及航空器等用的显示装置的光源。

Claims (9)

1.一种发光二极管驱动装置，包括至少一发光二极管，其特征在于：还包括一调整电压源、一锯齿波发生器、一比较器、一场效应晶体管、一辅助电源、一限流电阻及另一电阻，其中，锯齿波发生器产生的锯齿波与调整电压源输出的调整电压输入至比较器的输入端，比较器的输出端连接至场效应晶体管的栅极，辅助电源接限流电阻后连接至场效应晶体管的源极，场效应晶体管的漏极接另一电阻并输出驱动电流至发光二极管。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该锯齿波发生器、比较器及调整电压源构成一占空比随调整电压源输出的调整电压线性变化的方波信号发生器。
3.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该至少一发光二极管为一发光二极管阵列。
4.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该场效应晶体管为增强型场效应晶体管。
5.如权利要求4所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该增强型场效应晶体管为N沟道型。
6.如权利要求4所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该增强型场效应晶体管为P沟道型。
7.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该场效应晶体管为空乏型场效应晶体管。
8.如权利要求7所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该空乏型场效应晶体管为N沟道型。
9.如权利要求7所述的发光二极管驱动装置，其特征在于该空乏型场效应晶体管为P沟道型。
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