CN214315686U - 驱动芯片、led灯具以及led装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种驱动芯片、LED灯具以及LED装置，通过IIC数据输入模块转接外部输入的上一级IIC数据帧至数据处理模块，数据处理模块根据上一级IIC数据帧生成N个驱动信号并输出至恒流驱动模块，恒流驱动模块根据N个驱动信号分别对应输出N个恒定电流至对应的LED灯，以驱动LED灯根据恒定电流进行点亮，增加了N个LED灯的显示组合色彩，且驱动芯片输出下一级IIC数据帧至下一级驱动芯片，因此本级驱动芯片仅需通过上一级驱动芯片获取上一级IIC数据帧，相对于传统的N个驱动芯片均需与控制器连接的并联连接方式，本实施例的驱动芯片能够降低布线的难度和降低布线排版的成本。

Description

驱动芯片、LED灯具以及LED装置

技术领域

本申请属于LED灯控制技术领域，尤其涉及一种驱动芯片、LED灯具以及LED装置。

背景技术

传统的线性恒流的LED驱动方式通过集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，IIC)实现，控制器发送IIC通讯数据到具有IIC接口的恒流驱动芯片内部，恒流驱动芯片对IIC通讯数据进行解析后输出对应的调光信号。采用这种IIC信号驱动单颗恒流芯片(Integrated Circuit Chip，IC)的方式，适用于小功率的LED光源板或灯具。当需要制作大功率的LED光源或灯具时，传统的恒流驱动芯片需要并联使用，恒流驱动芯片并联使用时，控制器的IIC接口线要分别连接到每一个恒流驱动芯片，造成IIC接口的恒流驱动芯片在PCB板上布局布线困难，增加跳线等物料成本，且并联的恒流驱动IC显示的效果为统一的IIC数据上的内容，LED色彩显示单一。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种驱动芯片，旨在解决传统的驱动芯片需要并联连接导致的布线困难、成本增加以及显示效果差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种驱动芯片，用于驱动与其连接的N个LED灯，包括：

IIC数据输入模块，配置为转接上一级IIC数据帧；

数据处理模块，与所述IIC数据输入模块连接，配置为根据所述上一级IIC数据帧生成N个驱动信号且生成下一级IIC数据帧；

恒流驱动模块，分别与所述数据处理模块和所述N个LED灯连接，配置为根据所述N个驱动信号分别输出N个恒定电流至所述N个LED灯；以及

IIC数据输出模块，与所述数据处理模块连接，配置为转接并输出所述下一级IIC数据帧；

其中，N为大于等于1的整数。

其中一实施例中，上一级IIC数据帧包括第一时钟信号和第一数据信号；

所述IIC数据输入模块包括时钟信号输入端子和数据信号输入端子；

所述时钟信号输入端子用于转接第一时钟信号，所述数据信号输入端子用于转接第一数据信号。

其中一实施例中，下一级IIC数据帧包括第二时钟信号和第二数据信号；

所述IIC数据输出模块包括时钟信号输出端子和数据信号输出端子；

所述时钟信号输出端子用于输出第二时钟信号，所述数据信号输出端子用于输出第二数据信号。

其中一实施例中，所述数据处理模块包括数据截取组件以及整形再生组件；

所述数据截取组件，配置为根据所述上一级IIC数据帧生成N个驱动信号；

所述整形再生组件，配置为根据所述上一级IIC数据帧生成所述下一级IIC数据帧。

其中一实施例中，所述恒流驱动模块包括第一镜像电流组件、第二镜像电流组件以及N个恒流驱动组件；

所述第一镜像电流组件，配置为根据输入电压输出第一电流；

所述第二镜像电流组件，与所述第一镜像电流组件连接，配置为根据所述第一电流输出第二电流；

第M恒流驱动组件，与所述第二镜像电流组件连接，配置为根据第M驱动信号和所述第二电流输出第M恒定电流至第M个LED灯；

其中，M为小于等于N的正整数。

其中一实施例中，所述第一镜像电流组件包括第一电阻、第一场效应管以及第二场效应管；

所述第一电阻的第一端连接至所述第一镜像电流组件的输入电压输入端，所述第一电阻的第二端、所述第一场效应管的源极、所述第一场效应管的栅极以及所述第二场效应管的栅极共接，所述第二场效应管的源极连接至所述第一镜像电流组件的第一电流输出端，所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极均与电源地连接。

其中一实施例中，所述第二镜像电流组件包括第三场效应管和第四场效应管；

所述第三场效应管的漏极、所述第三场效应管的栅极以及所述第四场效应管的栅极共接且连接至所述第二镜像电流组件的第一电流输入端，所述第四场效应管的漏极连接至所述第二镜像电流组件的第二电流输出端，所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极均与内部电源连接。

其中一实施例中，所述第M恒流驱动组件包括运算放大器、第二电阻、可调电阻以及第五场效应管；

所述运算放大器的反相输入端与所述第二电阻的第一端连接且连接至所述第M恒流驱动组件的第二电流输入端，所述运算放大器的正相输入端与参考电压源连接，所述运算放大器的输出端与所述第五场效应管的栅极连接，所述第五场效应管的漏极、所述第二电阻的第二端以及所述可调电阻的第一端共接，所述可调电阻的控制端连接至所述第M恒流驱动组件的第M驱动信号输入端，所述第五场效应管的源极连接至所述第M恒流驱动组件的第M恒定电流输出端，所述可调电阻的第二端与电源地连接。

本申请实施例的第二方面提供了一种LED灯具，包括N个LED灯和如第一方面任一项所述的驱动芯片；

所述驱动芯片分别与所述N个LED灯连接。

本申请实施例的第三方面提供了一种LED装置，包括多个如第二方面所述的LED灯具；

本级LED灯具的IIC数据输入模块与上一级LED灯具的IIC数据输出模块连接，本级LED灯具的IIC数据输出模块与下一级LED灯具的IIC数据输入模块连接。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过IIC数据输入模块转接外部输入的上一级IIC数据帧至数据处理模块，数据处理模块根据上一级IIC数据帧生成N个驱动信号并输出至恒流驱动模块，恒流驱动模块根据N个驱动信号分别对应输出N个恒定电流至N个LED灯，以驱动LED灯根据恒定电流进行点亮，增加了N个LED灯的显示组合色彩，且驱动芯片输出下一级IIC数据帧至下一级驱动芯片，因此本级驱动芯片仅需通过上一级驱动芯片获取上一级IIC数据帧，相对于传统的N个驱动芯片均需与控制器连接的并联连接方式，本实施例的驱动芯片能够降低布线的难度和降低布线排版的成本。

附图说明

图1为本申请实施例提供的驱动芯片的第一示例原理框图；

图2为本申请实施例提供的驱动芯片的第二示例原理框图；

图3为本申请实施例提供的驱动芯片的部分示例原理电路图；

图4为本申请实施例提供的驱动芯片的第三示例原理框图；

图5为本申请实施例提供的驱动芯片的第四示例原理框图；

图6为本申请实施例提供的IIC数据帧的示例构成原理图；

图7为图6中的转发指令的示例构成原理图；

图8为本申请实施例提供的驱动芯片的示例封装结构示意图；

图9为本申请实施例提供的LED装置的示例原理图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种驱动芯片。驱动芯片用于驱动与其连接的N个LED灯。驱动芯片包括IIC数据输入模块100、数据处理模块200、恒流驱动模块300以及IIC数据输出模块400。

IIC数据输入模块100，配置为转接上一级IIC数据帧。

数据处理模块200，与IIC数据输入模块100连接，配置为根据上一级IIC数据帧生成N个驱动信号且生成下一级IIC数据帧。

恒流驱动模块300，分别与数据处理模块200和N个LED灯连接，配置为根据N个驱动信号分别输出N个恒定电流至对应的LED灯(图中用501…50M…50N表示)。

IIC数据输出模块400，与数据处理模块200连接，配置为转接并输出下一级IIC数据帧。

其中，N为大于等于1的整数，M为小于等于N的正整数。

在本实施例中，IIC数据输入模块100转接外部输入的上一级IIC数据帧至数据处理模块200。数据处理模块200根据上一级IIC数据帧生成N个驱动信号并输出至恒流驱动模块300。恒流驱动模块300根据N个驱动信号分别对应输出N个恒定电流至N个LED灯，以驱动LED灯根据恒定电流进行点亮。因为N个LED灯分别根据N个恒流电流进行相应点亮，因此可以通过控制N个恒定电流的电流大小来分别控制N个LED灯的电量程度，从而使得N个LED灯的亮灯状态有多种组合，增加了N个LED灯的显示组合色彩。

数据处理模块200还根据上一级IIC数据帧生成下一级IIC数据帧并输出至IIC数据输出模块400，以使IIC数据输出模块400转接并输出下一级IIC数据帧至串联连接的下一级驱动芯片。对于下一级驱动芯片来说，上一级驱动芯片输出的下一级IIC数据帧即为下一级驱动芯片的上一级IIC数据帧。

当驱动若干组N个LED灯时，需要用到若干个驱动芯片，其中第一个驱动芯片的IIC数据输入模块100用于输入控制器输出的IIC数据帧，第M个驱动芯片的IIC数据输出模块400与第M+1个驱动芯片的IIC数据输入模块100连接，即第M+1个驱动芯片的IIC数据输入模块100用于输入上一级的第M个驱动芯片输出的下一级IIC数据帧。因此驱动芯片仅需通过上一级驱动芯片获取上一级IIC数据帧，即N个驱动芯片之间的连接方式为串联连接，相对于传统的N个驱动芯片均需与控制器连接的并联连接方式，本实施例的驱动芯片能够降低布线的难度和降低布线排版的成本。

其中，单个LED灯可由单个发光二极管或多个发光二极管构成；不同LED灯的发光颜色可以相同也可以不同。

请参阅图2，其中一实施例中，恒流驱动模块300包括第一镜像电流组件310、第二镜像电流组件320以及N个恒流驱动组件(图中用301…30M…30N表示)。

第一镜像电流组件310，配置为根据输入电压输出第一电流。

第二镜像电流组件320，与第一镜像电流组件310连接，配置为根据第一电流输出第二电流。

第M恒流驱动组件30M，与第二镜像电流组件320连接，配置为根据第M驱动信号和第二电流输出第M恒定电流至第M个LED灯。

在本实施例中，第一镜像电流组件310根据输入电压输出第一电流至第二镜像电流组件320，第二镜像电流组件320根据第一电流输出第二电流至N个恒流驱动组件。第M恒流驱动组件30M根据第M驱动信号将第二电流转换成第M恒定电流并输出至第M个LED灯，以驱动第M个LED灯点亮。通过第一镜像电流组件310和第二镜像电流组件320先将输入电压转换成第一电流，再将第一电流转换成第二电流，提高了输出至第M恒流驱动组件30M的第二电流的精度。

请参阅图3，其中一实施例中，第一镜像电流组件310包括第一电阻R1、第一场效应管M1以及第二场效应管M2。

第一电阻R1的第一端连接至第一镜像电流组件310的输入电压输入端，第一电阻R1的第二端、第一场效应管M1的源极、第一场效应管M1的栅极以及第二场效应管M2的栅极共接，第二场效应管M2的源极连接至第一镜像电流组件310的第一电流输出端，第一场效应管M1的漏极和第二场效应管M2的漏极均与电源地连接。

请参阅图3，其中一实施例中，第二镜像电流组件320包括第三场效应管M3和第四场效应管M4。

第三场效应管M3的漏极、第三场效应管M3的栅极以及第四场效应管M4的栅极共接且连接至第二镜像电流组件320的第一电流输入端，第四场效应管M4的漏极连接至第二镜像电流组件320的第二电流输出端，第三场效应管M3的源极和第四场效应管M4的源极均与内部电源连接。

请参阅图3，其中一实施例中，第M恒流驱动组件30M包括运算放大器INV1、第二电阻R2、可调电阻Rrext以及第五场效应管M5。

运算放大器INV1的反相输入端与第二电阻R2的第一端连接且连接至第M恒流驱动组件30M的第二电流输入端，运算放大器INV1的正相输入端与参考电压源连接，运算放大器INV1的输出端与第五场效应管M5的栅极连接，第五场效应管M5的漏极、第二电阻R2的第二端以及可调电阻Rrext的第一端共接，可调电阻Rrext的控制端连接至第M恒流驱动组件30M的第M驱动信号输入端，第五场效应管M5的源极连接至第M恒流驱动组件30M的第M恒定电流输出端，可调电阻Rrext的第二端与电源地连接。

请继续参阅图3，其中一实施例中，上一级IIC数据帧包括第一时钟信号和第一数据信号。

IIC数据输入模块100包括时钟信号输入端子110和数据信号输入端子120；

时钟信号输入端子110用于转接第一时钟信号，数据信号输入端子120用于转接第一数据信号。

请继续参阅图3，其中一实施例中，下一级IIC数据帧包括第二时钟信号和第二数据信号；

IIC数据输出模块400包括时钟信号输出端子410和数据信号输出端子420；

时钟信号输出端子410用于输出第二时钟信号，数据信号输出端子420用于输出第二数据信号。

下面结合工作原理对图3所示的驱动芯片进行说明：

时钟信号输入端子110和数据信号输入端子120分别将上一级IIC数据帧的第一时钟信号和第一数据信号转接至数据处理模块200。当本级的驱动芯片为第一级驱动芯片时，则上一级IIC数据帧来自发出控制数据帧的控制器；当本级的驱动芯片为非第一级驱动芯片时，则上一级IIC数据帧来自与本级驱动芯片串联连接的上一级驱动芯片。数据处理模块200根据第一时钟信号和第一数据信号生成N个驱动信号且生成第二时钟信号和第二数据信号。第二时钟信号和第二数据信号分别通过时钟信号输出端子410和数据信号输出端子420输出至下一级的驱动芯片。N个驱动信号分别作用在N个恒流驱动组件的可调电阻Rrext，第M个驱动信号决定第M个可调电阻Rrext的电阻值。输入电压在第一电阻R1、第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3以及第四场效应管M4的作用下产生第二电流I1。

I1＝(Vin-Vth)/R1*K1*K2

其中Vin为输入电压的大小，Vth为第一场效应管M1的源极电压，K1为第一场效应管M1和第二场效应管M2的镜像电流比值，K2为第三场效应管M3和第四场效应管M4的镜像电流比值，R1为第一电阻R1的阻值。

第二电流在运算放大器INV1、第二电阻R2、第五场效应管M5和可变电阻作用下生成第M恒定电流IoutM，第M恒定电流作用在第M个LED灯，以使第M个LED灯被第M恒定电流驱动点亮。

其中，Vref1为参考电压源的电压值，R2为第二电阻R2的阻值，Rrext为可调电阻Rrext的阻值。

IoutM＝(Vref1-I1*R2)/Rrext

因为第M恒定电流的大小与可变电阻的阻值相关，因此通过调节可变电阻的阻值可以达到调节第M恒定电流的大小，从而调节第M个LED灯的亮度的效果。

请参阅图4和图5，数据处理模块200包括数据截取组件210以及整形再生组件220。

数据截取组件210，配置为根据上一级IIC数据帧生成N个驱动信号。

整形再生组件220，配置为根据上一级IIC数据帧生成下一级IIC数据帧。

其中数据截取组件210可以将上一级IIC数据帧转接至整形再生组件220。整形再生组件220可以将本级所需的IIC数据帧剔除然后生成下一级IIC数据帧。

如图6和图7所示，示例性的，IIC数据帧至少包含一组完整信号，一组完整的信号包括开头码、控制指令、电流档位指令、灰度指令、转发指令、结束码。数据截取组件210根据电流档位指令和灰度指令输出相应的驱动信号从而控制对应的LED灯的亮度；当转发指令对应的转发码不为“1100,0011”时，整形再生组件220根据转发码后续的数据生成下一级IIC数据帧并输出至下一级驱动芯片；当转发指令对应的转发码不为“1100,0011”时，则整形再生组件220停止输出下一级IIC数据帧，一般此时的驱动芯片对应最后一级的驱动芯片。其中，上述转发指令对应的转发码“1100，0011”仅为示例说明，转发指令对应的转发码的具体设置为本领域技术人员根据实际需要进行对应的设计。

请参阅图8，其中一实施例中，驱动芯片制作在一小块或几小块半导体晶片或截止基片上，然后封装在一个管壳内。图8示出了驱动芯片的示例封装结构示意图，包括两种ESOP16封装的芯片示意图、ESOP10封装的芯片示意图以及ESOP8封装的芯片示意图。其中，两种ESOP16封装的芯片和ESOP10封装的芯片均包括输入电压引脚VT、N个恒定电流输出引脚(图中用OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5表示)、时钟信号输入引脚CLK、数据信号输入引脚DATA、时钟信号输出引脚CLK_O以及数据信号输出引脚DATA_O。ESOP8包括输入电压引脚VT、N个恒定电流输出引脚、时钟信号输入引脚CLK、数据信号输入引脚DATA，ESOP8封装的芯片一般应用在最后一级驱动芯片，因此无需时钟信号输出引脚CLK_O以及数据信号输出引脚DATA_O。可以理解的是，图8中示出的仅是驱动芯片的部分具体封装结构示意图，驱动芯片的实际封装结构示意图并不局限于图8所示的种类；任何包括输入电压引脚VT、N个恒定电流输出引脚(图中用OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5表示)、时钟信号输入引脚CLK、数据信号输入引脚DATA、时钟信号输出引脚CLK_O以及数据信号输出引脚DATA_O的驱动芯片封装结构均应认定为本申请的驱动芯片所囊括的范围内。

本申请实施例还提供一种LED灯具，包括N个LED灯和如上述任一实施例的驱动芯片，驱动芯片分别与N个LED灯连接。因为本申请的实施例的LED灯具包含上述任一实施例的驱动芯片，因此本申请的实施例的LED灯具至少包含上述任一实施例的驱动芯片对应的有益效果。

本申请实施例还提供一种LED装置，包括多个如上述实施例的LED灯具700。

本级LED灯具的IIC数据输入模块100与上一级LED灯具的IIC数据输出模块400连接，本级LED灯具的IIC数据输出模块400与下一级LED灯具700的IIC数据输入模块100连接。

请参阅图9，LED装置的应用如图9所示，供电单元800用于给多个LED灯具700进行供电，控制器900用于输出初始的IIC数据帧至第一级LED灯具700的驱动芯片。其中，最后一级LED灯具700的驱动芯片可以不输出下一级IIC数据帧。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动芯片，用于驱动与其连接的N个LED灯，其特征在于，包括：

IIC数据输入模块，配置为转接上一级IIC数据帧；

数据处理模块，与所述IIC数据输入模块连接，配置为根据所述上一级IIC数据帧生成N个驱动信号且生成下一级IIC数据帧；

恒流驱动模块，分别与所述数据处理模块和所述N个LED灯连接，配置为根据所述N个驱动信号分别输出N个恒定电流至对应的所述LED灯；以及

IIC数据输出模块，与所述数据处理模块连接，配置为转接并输出所述下一级IIC数据帧；

其中，N为大于等于1的整数。

2.如权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，上一级IIC数据帧包括第一时钟信号和第一数据信号；

所述IIC数据输入模块包括时钟信号输入端子和数据信号输入端子；

所述时钟信号输入端子用于转接第一时钟信号，所述数据信号输入端子用于转接第一数据信号。

3.如权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，下一级IIC数据帧包括第二时钟信号和第二数据信号；

所述IIC数据输出模块包括时钟信号输出端子和数据信号输出端子；

所述时钟信号输出端子用于输出第二时钟信号，所述数据信号输出端子用于输出第二数据信号。

4.如权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，所述数据处理模块包括数据截取组件以及整形再生组件；

所述数据截取组件，配置为根据所述上一级IIC数据帧生成N个驱动信号；

所述整形再生组件，配置为根据所述上一级IIC数据帧生成所述下一级IIC数据帧。

5.如权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，所述恒流驱动模块包括第一镜像电流组件、第二镜像电流组件以及N个恒流驱动组件；

所述第一镜像电流组件，配置为根据输入电压输出第一电流；

所述第二镜像电流组件，与所述第一镜像电流组件连接，配置为根据所述第一电流输出第二电流；

第M恒流驱动组件，与所述第二镜像电流组件连接，配置为根据第M驱动信号和所述第二电流输出第M恒定电流至第M个LED灯；

其中，M为小于等于N的正整数。

6.如权利要求5所述的驱动芯片，其特征在于，所述第一镜像电流组件包括第一电阻、第一场效应管以及第二场效应管；

所述第一电阻的第一端连接至所述第一镜像电流组件的输入电压输入端，所述第一电阻的第二端、所述第一场效应管的源极、所述第一场效应管的栅极以及所述第二场效应管的栅极共接，所述第二场效应管的源极连接至所述第一镜像电流组件的第一电流输出端，所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极均与电源地连接。

7.如权利要求5所述的驱动芯片，其特征在于，所述第二镜像电流组件包括第三场效应管和第四场效应管；

所述第三场效应管的漏极、所述第三场效应管的栅极以及所述第四场效应管的栅极共接且连接至所述第二镜像电流组件的第一电流输入端，所述第四场效应管的漏极连接至所述第二镜像电流组件的第二电流输出端，所述第三场效应管的源极和所述第四场效应管的源极均与内部电源连接。

8.如权利要求5所述的驱动芯片，其特征在于，所述第M恒流驱动组件包括运算放大器、第二电阻、可调电阻以及第五场效应管；

所述运算放大器的反相输入端与所述第二电阻的第一端连接且连接至所述第M恒流驱动组件的第二电流输入端，所述运算放大器的正相输入端与参考电压源连接，所述运算放大器的输出端与所述第五场效应管的栅极连接，所述第五场效应管的漏极、所述第二电阻的第二端以及所述可调电阻的第一端共接，所述可调电阻的控制端连接至所述第M恒流驱动组件的第M驱动信号输入端，所述第五场效应管的源极连接至所述第M恒流驱动组件的第M恒定电流输出端，所述可调电阻的第二端与电源地连接。

9.一种LED灯具，其特征在于，包括N个LED灯和如权利要求1至8任一项所述的驱动芯片；

所述驱动芯片分别与所述N个LED灯连接。

10.一种LED装置，其特征在于，包括多个如权利要求9所述的LED灯具；

本级LED灯具的IIC数据输入模块与上一级LED灯具的IIC数据输出模块连接，本级LED灯具的IIC数据输出模块与下一级LED灯具的IIC数据输入模块连接。

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