CN1790127A - 发光二极管驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管驱动装置，其包括直流－直流转换器、第一、二发光二极管串列、第一、二定电流电路与反馈电路。直流－直流转换器依据反馈电压以输出直流电压至第一、二发光二极管串列的一端，以分别在第一、二发光二极管串列的另一端产生第一电位与第二电位。第一、二定电流电路分别耦接至第一、二发光二极管串列的另一端，并分别依据对应的第一控制信号与第二控制信号输出第一电流与第二电流。第一、二电流分别用于驱动第一、二发光二极管串列。反馈电路用于将第一电位或第二电位二者之中电位较低者，作为反馈电压。

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，且特别涉及一种具有定电流电路的发光二极管驱动装置。

背景技术

液晶显示器使用背光模块来提供液晶面板所需的光源，其光源可以藉由发光二极管(Light emitted diode)来产生。发光二极管依据导通时所流过的电流大小产生对应的发光亮度。故，发光二极管的发光亮度与所流过的电流大小成正比。

为了达到所需的亮度，背光模块需由多个发光二极管组成以产生足够的亮度。参照图1，其为传统发光二极管驱动装置。从图1可知，直流-直流转换器102输出一直流电压DC以驱动两发光二极管串列S1、S2，并反馈发光二极管串列S1上的反馈电压Vf。直流-直流转换器102便依据反馈电压Vf调整直流电压DC的大小，以达到使发光二极管串列S1、S2产生所需的亮度。

然而，每个发光二极管的切入电压(cut-in voltage)都有差异，故并联的两发光二极管串列S1、S2的电流Ia、Ib便不相同，使得每串发光二极管串列S1、S2的发光亮度均不相同，整个背光模块产生的亮度变得很不均匀。且由于每个发光二极管的切入电压不相同，也造成每串发光二极管串列S1、S2导通时所产生的电压降便不相同，使直流-直流转换器102无法依据反馈电压Vf精确地控制每串发光二极管串列S1、S2产生相同的亮度。

因此，如何控制每串发光二极管串列产生的亮度更为平均，乃业界极需解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种发光二极管驱动装置，藉由让每串发光二极管串列各自由一定电流电路所驱动，使每串发光二极管串列都具有相同的电流大小以产生相同的发光亮度。

根据本发明的目的，提出一种发光二极管驱动装置，其包括直流-直流转换器、第一发光二极管串列、第二发光二极管串列、第一定电流电路、第二定电流电路与反馈电路。直流-直流转换器具有一反馈端及一输出端，其依据反馈端所接收的反馈电压在输出端输出直流电压。第一发光二极管串列具有第一端与第二端。第一端用于接收直流电压，以在第二端产生第一电位。第二发光二极管串列具有第三端与第四端。第三端用于接收直流电压，以在第四端产生第二电位。第一定电流电路耦接至第二端，并与第一发光二极管串列串联。第一定电流电路依据第一控制信号输出第一电流。第一电流用于驱动第一发光二极管串列。第二定电流电路耦接至第四端，并与第二发光二极管串列串联。第二定电流电路依据第二控制信号输出第二电流。第二电流用于驱动第二发光二极管串列。

反馈电路用于将第一电位或第二电位二者之中电位较低者，作为反馈电压。反馈电路包括第一二极管、第二二极管与阻抗。第一二极管的正极与反馈端电连接，其负极与第二端电连接。第二二极管的正极与反馈端电连接，其负极与第四端电连接。阻抗的一端与反馈端电连接，阻抗的另一端接收一参考电压。

根据本发明的另一目的，提出一种发光二极管驱动装置，其用于驱动N组发光二极管串列，N为正整数。N组发光二极管串列各具有一个发光二极管输入端与一个发光二极管输出端。发光二极管驱动装置包括直流-直流转换器、N个定电流电路与反馈电路。直流-直流转换器具有反馈端及输出端。直流-直流转换器依据反馈端的反馈电压在输出端输出直流电压至N个发光二极管输入端，以在N个发光二极管输出端产生一电位。

N个定电流电路分别藕接至N个发光二极管输出端，并与N组发光二极管串列串联。N个定电流电路分别依据对应的N个控制信号输出N个电流。N个电流分别用于驱动对应的N组发光二极管串列。反馈电路用于将N个电位中电位较低者，作为该反馈电压。反馈电路包括N个二极管与一阻抗。N个二极管的正极与反馈端电连接，其负极分别与对应的N发光二极管输出端电连接。阻抗的一端与反馈端电连接，其另一端接收一参考电压。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为传统发光二极管驱动装置。

图2为依照本发明一优选实施例的一种发光二极管驱动装置的电路图。

图3A为以第一定电流电路206(1)为例的电路图。

图3B为以第二定电流电路206(2)为例的电路图。

【主要组件符号说明】

100、200：发光二极体驱动装置

102、202：直流-直流转换电路

S1、S2、204(1)、204(2)：发光二极体串列

206(1)、206(2)：定电流电路

208：回授电路

R1、R2、R1’、R2’、Rr：电阻

DE1、DE2：二极体

具体实施方式

本发明所要达到的目的是让每一串发光二极管串列产生相同的亮度。也就是让流经每一串发光二极管串列的电流都相同。故，藉由每一串发光二极管串列各自由一个定电流电路所驱动，如第一发光二极管串列由第一定电流电路所驱动，而第二发光二极管串列由第二定电流电路所驱动，藉由使第一定电流电路及第二定电流电路输出相同大小的电流，以达到使每一串发光二极管串列的电流都会相同。

参照图2，其示出依照本发明一优选实施例的一种发光二极管驱动装置的电路图。发光二极管驱动装置200包括直流-直流转换器202、N组发光二极管串列204、N个定电流电路206与反馈电路208，N为正整数。N组发光二极管串列各具有一个发光二极管输入端与一个发光二极管输出端。以N＝2，即以两发光二极管串列与两定电流电路为例说明。两发光二极管串列分别为第一发光二极管串列204(1)、第二发光二极管串列204(2)。对应两发光二极管串列204(1)、204(2)，两定电流电路分别为第一定电流电路206(1)与第二定电流电路206(2)。直流-直流转换器202具有反馈端VN及输出端OUT。直流-直流转换器202依据反馈端VN所接收的反馈电压Vf’在输出端OUT输出直流电压DC’。第一发光二极管串列204(1)具有第一端X1与第二端X2，第二发光二极管串列204(2)具有第三端X3与第四端X4。第一端X1与第三端X3即为发光二极管输入端，而第二端X2与第四端X4即为发光二极管输出端。第一发光二极管串列204(1)的第一端X1用于接收直流电压DC’，以在第一发光二极管串列204(1)的第二端X2产生第一电位V1。第二发光二极管串列204(2)的第三端X3用于接收直流电压DC’，以在第二发光二极管串列204(2)的第四端X4产生第二电位V2。

第一定电流电路206(1)耦接至第二端X2，并与第一发光二极管串列204(1)串联。第一定电流电路206(1)依据第一控制信号Ctrl1输出第一电流I1。第一电流I1用于驱动第一发光二极管串列204(1)。第二定电流电路206(2)耦接至第四端X4，并与第二发光二极管串列204(2)串联。第二定电流电路206(2)依据第二控制信号Ctrl2输出第二电流I2。第二电流I2用于驱动第二发光二极管串列204(2)。

反馈电路208用于将第一电位V1或第二电位V2二者之中电位较低者，作为反馈电压Vf’。反馈电路208包括第一二极管DE1、第二二极管DE2与阻抗Rr。第一二极管DE1的正极与反馈端VN电连接，其负极与第二端X2电连接。第二二极管DE2的正极与反馈端VN电连接，其负极与第四端X4电连接。阻抗例如电阻Rr，电阻Rr的一端与反馈端VN电连接，电阻Rr的另一端接收参考电压VR。

参照图3A，其为以第一定电流电路206(1)为例的电路图。第一定电流电路206(1)包括第一运算放大器208(1)、第一晶体管Q1与第一电阻R1’。第一晶体管Q1例如为NMOS，其第一晶体管端D1为漏极，第二晶体管端S1为源极，及其第一晶体管控制端G1为栅极。第一运算放大器208(1)具有第一正输入端IN+、第一负输入端IN-与运算放大器输出端OUT1。运算放大器208(1)的第一正输入端IN+接收第一控制信号Ctrl1，其第一负输入端IN-与第一晶体管Q1的源极S1一起经第一电阻R1’耦接至固定电压，固定电压例如为地电压。晶体管Q1的栅极G1与运算放大器输出端OUT1电连接。第一定电流电路206(1)依据第一控制信号Ctrl1的电压大小以调整所输出的第一电流I1的电流大小，以改变第一发光二极管串列204(1)的发光亮度。

进一步来说，以第一电流I1需要20mA为例说明定电流电路206(1)的操作原理及其控制发光亮度的方法。第一定电流电路206(1)输出第一电流I1以驱动第一发光二极管串列204(1)产生对应的发光亮度，而第一电流I1根据电压Vx与电阻R1’决定，即I1＝Vx/R1’。当第一电流I1需要20mA时，第一控制信号Ctrl的电压为0.2V，故R1’需为0.2V/20mA＝10ohm，才能产生20mA的第一电流I1。晶体管Q1导通时的通道电阻例如为5ohm，其导通需流过第一电流I1＝20mA，故晶体管Q1的D1与S1间的电压V_DS＝5ohm×20mA＝0.1V。所以第一定电流电路206(1)中，晶体管Q1的漏极D1的电位至少需要0.3V才能工作，以使第一电流I1为20mA。也就是说，藉由运算放大器208(1)的特性，使得源极S1的电压为第一控制信号Ctrl1的电压大小，即为电压Vx，以产生固定的第一电流I1。

参照图3B，其为以第二定电流电路206(2)为例的电路图。第二定电流电路206(2)与第一定电流电路206(1)亦具有相同的结构，其亦包括第二晶体管Q2、第二运算放大器208(2)与第二电阻R2’，与此便不再多叙述其操作原理。

第一、第二发光二极管串列204(1)、204(2)分别藉由第一定电流电路206(1)与第二定电流电路206(2)产生固定的电流大小，即第一电流I1与第二电流I2，使其产生相同的发光亮度。

此外藉由调整两控制信号Ctrl1、Ctrl2的电压大小，即可调整第一电流I1与第二电流I2的电流大小，以改变第一发光二极管串例204(1)与第二发光二极管串列204(2)的发光亮度。例如藉由调整第一控制信号Ctrl1的电压大小，以使电压Vx改变，而第一电流I1为Vx/R5。故，进而改变了第一电流I1的电流大小，达到调整第一发光二极管串列204(1)的发光亮度的目的。而调整控制信号Ctrl1、Ctrl2的电压大小的方法有很多种，例如控制信号Ctrl1、Ctrl2为可变电压，藉由调整其电压大小，即可调整发光二极管串列204(1)、204(2)的发光亮度。

控制信号Ctrl1、Ctrl2亦可为一PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，藉由改变其占空比(duty cycle)，可以改变第一电流I1与第二电流I2的电流平均值，以调整发光二极管串列204(1)、204(2)的发光亮度。此外两控制信号Ctrl1、Ctrl2的相位除了可以具有相同的相位外，亦可依据发光二极管串列的组数，例如两组发光二极管串列204(1)、204(2)，控制信号Ctrl1与Ctrl2的相位可相差180度，也就是如果有N组发光二极管串列204，则具有N个定电流电路206及其N个控制信号Ctrl，而N个控制信号Ctrl的相位各差360/N度。同样地，藉由改变控制信号Ctrl的占空比以调整控制信号Ctrl的电压大小。如此，N个控制信号Ctrl的相位各差360/N度，将使得直流-直流转换器202所输出的电流较为平均。

此外在反馈方面，对应两发光二极管串列204(1)、204(2)，反馈电路208具有2个发光二极管DE1、DE2。藉由此发光二极管DE1、DE2将第二端X2的第一电位V1与第四端X4的第二电位V2二者之中电位较低者，作为反馈电压Vf’。也就是说，当第一发光二极管串列204(1)上所造成的电压降VRF1较大，故第二端X2的第一电位V1的电压较低，而第二发光二极管串列204(2)上所造成的电压降VRF2低于VRF1，故第四端X4的第二电位V2的电压相对较高，如此反馈电路208将第一电位V1作为反馈电压Vf’。若反馈电压Vf’比直流-直流转换器202的内部参考电压低的话，直流-直流转换器202将调高所输出的直流电压DC以使第一电位V1的电压上升，第一电位V1的电压上升至反馈电压Vf’为内部参考电压为止。对于发光二极管串列204(2)及定电流电路206(2)而言，当第一电位V1上升之后，增加的电压量将仅使得定电流电路206(1)的晶体管Q1的漏极与源极间的跨压增加，并不会影响到定电流电路206(2)的所输出的第二电流I2的大小。

而反馈电路208，除了用于作为反馈外，亦用于确保定电流电路206(1)、206(2)能工作在输出定电流的状态，其藉由参考电压VR使定电流电路206(1)、206(2)能工作在输出定电流的状态。

本发明上述实施例所公开的发光二极管的驱动装置，藉由让每串发光二极管串列各自由一定电流电路所驱动，使每串发光二极管串列都具有相同的电流大小以产生相同的发光亮度，并藉由调整控制信号的电压大小以改变定电流电路所输出的电流大小，以调整每串发光二极管串列的发光亮度。以及藉由反馈电路将每串发光二极管串列的输出端上的电位，取电位最低者作为反馈电压，以使每串发光二极管串列的所需电压都足够让每串发光二极管串列上的发光二极管导通。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本技术领域人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变化与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所限定的为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管驱动装置，包括：

一直流-直流转换器，具有一反馈端及一输出端，该直流-直流转换器依据该反馈端所接收的一反馈电压在该输出端输出一直流电压；

一第一发光二极管串列，具有一第一端与一第二端，该第一端用于接收该直流电压，以在该第二端产生一第一电位；

一第二发光二极管串列，具有一第三端与一第四端，该第三端用于接收该直流电压，以在该第四端产生一第二电位；

一第一定电流电路，耦接至该第二端，并与该第一发光二极管串列串联，该第一定电流电路依据一第一控制信号输出一第一电流，该第一电流用于驱动该第一发光二极管串列；

一第二定电流电路，耦接至该第四端，并与该第二发光二极管串列串联，该第一定电流电路依据一第二控制信号输出一第二电流，该第二电流用于驱动该第二发光二极管串列；以及

一反馈电路，用于将该第一电位或该第二电位二者之中电位较低者，作为该反馈电压，该反馈电路包括：

一第一二极管，该第一二极管的正极与该反馈端电连接，该第一二极管的负极与该第二端电连接；

一第二二极管，该第二二极管的正极与该反馈端电连接，该第二二极管的负极与该第四端电连接；及

一阻抗，该阻抗的一端与该反馈端电连接，该阻抗的另一端接收一参考电压。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其中，该第一定电流电路包括：

一第一电阻；

一第一晶体管，具有一第一晶体管端、一第二晶体管端与一第一晶体管控制端，该第一晶体管端与该第二端电连接，该第二晶体管端经由该第一电阻耦接至一固定电压；以及

一第一运算放大器，具有一第一正输入端、一第一负输入端与一第一运算放大器输出端，该第一正输入端接收该第一控制信号，该第一负输入端与该第二晶体管端电连接，该第一运算放大器输出端与该第一晶体管控制端电连接。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其中，该第二定电流电路包括：

一第二电阻；

一第二晶体管，具有一第三晶体管端、一第四晶体管端与一第二晶体管控制端，该第三晶体管端与该四端电连接，该第四晶体管端经由该第二电阻耦接至一固定电压；

一第二运算放大器，具有一第二正输入端、一第二负输入端与一第二运算放大器输出端，该第二正输入端接收该第二控制信号，该第二负输入端与该第四晶体管端电连接，该第二运算放大器输出端与该第二晶体管控制端电连接。

4.如权利要求3所述的驱动装置，其中，该第一控制信号的电压与该第二控制信号的电压可调，藉由分别调整该第一控制信号与该第二控制信号的电压大小以改变该第一发光二极管串列与该第二发光二极管串列的发光亮度。

5.如权利要求3所述的驱动装置，其中，该第一控制信号与该第二控制信号为一脉冲宽度调制信号，藉由分别调整该第一控制信号与该第二控制信号的占空比以改变该第一发光二极管串列与该第二发光二极管串列的发光亮度。

6.如权利要求3所述的驱动装置，其中，该第一控制信号的相位与该第二控制信号的相位相差180度。

7.一种发光二极管驱动装置，用于驱动N组发光二极管串列，N为正整数，该N组发光二极管串列各具有一发光二极管输入端与一发光二极管输出端，该发光二极管驱动装置包括：

一直流-直流转换器，具有一反馈端及一输出端，该直流-直流转换器依据该反馈端的一反馈电压在该输出端输出一直流电压至该N个发光二极管输入端，以在该N个发光二极管输出端产生一电位；

N个定电流电路，分别耦接至该N个发光二极管输出端，并与该N组发光二极管串列串联，该N个定电流电路分别依据N个控制信号输出N个电流，该N个电流分别用于驱动对应的该N组发光二极管串列；以及

一反馈电路，用于将该N个电位中电位较低者，作为该反馈电压，该反馈电路包括：

N个二极管，该N个二极管的正极与该反馈端电连接，该N个二极管的负极分别与对应的该N个发光二极管输出端电连接；

一阻抗，该阻抗的一端与该反馈端电连接，该阻抗的另一端接收一参考电压。

8.如权利要求7所述的驱动装置，其中，该N个控制信号的电压可调，藉由分别调整该N个控制信号的电压大小以改变对应的该N组发光二极管串列的发光亮度。

9.如权利要求7所述的驱动装置，其中，该N个控制信号为脉冲宽度调制信号，藉由分别调整该N个控制信号的占空比，以改变对应的该N个发光二极管串列的亮度。

10.如权利要求9所述的驱动装置，其中，该N个控制信号的相位各相差360/N度。

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