TWI410177B - 旁路保護電路及使用其的發光二極體驅動裝置 - Google Patents

Description

旁路保護電路及使用其的發光二極體驅動裝置

本發明涉及一種旁路保護電路及使用其的發光二極體驅動裝置。

由於具有低能耗、高光效、使用壽命長等諸多優點，發光二極體（Light Emitting Diode，LED）光源正逐漸取代傳統光源而被照明燈具、背光源所使用。

通常，LED背光源具有複數LED燈串，且每個LED燈串具有複數LED燈串聯在一起，同時作用照亮面板。但是串聯在一起的LED燈存在如下缺點：當其中一個LED燈發生損壞而斷開時，與之串聯的其他LED燈也將隨著熄滅，這就降低LED光源的工作可靠度。

有鑒於此，需提供一種旁路保護電路，為發光二極體提供旁路支路，使其具有較高的可靠性。

還需提供一種使用旁路保護電路的發光二極體驅動裝置，為發光二極體提供旁路支路，具有較高的可靠性。

本發明具體實施方式中的一種旁路保護電路，與發光二極體（Light Emitting Diode，LED）燈組並行連接，該LED燈組包括複數同向串聯的LED燈，且該等同向串聯的LED燈兩端具有公共陽極與公共陰極。其中，開關電路包括複數開關元件、異常偵測模組及開關控制模組。每個開關元件對應與一個LED燈並聯，當異常偵測模組偵測到某一LED燈斷路時輸出異常訊號，開關控制模組根據該異常訊號控制與斷路並聯的開關元件開啟，從而提供旁路保護。電容與上述LED燈並行連接，當LED燈於正常工作模式與脈衝調光模式第一狀態時，其驅動電訊號對電容進行充電，且給開關電路提供工作電源；當LED燈於脈衝調光模式第二狀態時，電容放電用以維持開關電路的工作電源。

本發明具體實施方式中的一種發光二極體驅動裝置，用於驅動複數LED燈串，每個LED燈串可分為複數LED燈組，且，每個LED燈組由複數LED燈同向串聯形成，該發光二極體驅動裝置包括電源轉換電路與至少一個旁路保護電路。電源轉換電路用於將外部電源轉換為可驅動LED燈的電訊號。每一旁路保護電路對應與一個LED燈組並聯，用於當任意一個LED燈斷路時進行旁路保護，其包括開關電路及電容。其中，開關電路包括複數開關元件、異常偵測模組及開關控制模組。每個開關元件對應與一個LED燈並聯，當異常偵測模組偵測到某一LED燈斷路時輸出異常訊號，開關控制模組根據該異常訊號控制與斷路並聯的開關元件開啟，從而提供旁路保護。電容與上述LED燈並行連接，當LED燈於正常工作模式與脈衝調光模式第一狀態時，其驅動電訊號對電容進行充電，且給開關電路提供工作電源；當LED燈於脈衝調光模式第二狀態時，電容放電用以維持開關電路的工作電源。

本發明中，每個LED燈串具有至少一個旁路保護電路，當某個LED燈發生斷路時，旁路保護電路可為其提供旁路支路，使得整個LED燈串仍然可以正常工作，具有較高的可靠性。

圖1所示為本發明發光二極體（Light Emitting Diode，LED）驅動裝置，用於驅動複數LED燈串30點亮，包括電源轉換電路10與複數旁路保護電路20。其中，電源轉換電路10用於將外部電源Vin轉換為可驅動上述LED燈串30的電訊號，該電訊號具有正電壓輸入端與負電壓輸入端。每個LED燈串30可分為複數LED燈組301，每個LED燈組301包括複數同向串聯的LED燈，且工作於正常工作模式或脈衝調光模式（burst dimming mode）。本實施方式中，每個LED燈組301兩端具有公共陽極與公共陰極，且，所述公共陽極與上述驅動LED燈串30電訊號的正電壓輸入端相連，所述公共陰極與上述LED燈串30電訊號的負電壓輸入端相連。同時，每個LED燈組301與一個旁路保護電路20相並聯，用於當任意一個LED燈斷路時進行旁路保護，從而使得整個LED燈串30還可以正常發光。本實施方式中，每個LED燈組301包括四個相互串聯的LED燈。其他實施方式中，LED燈組301中的LED燈也可為其他數目。

圖2為本發明一實施方式中旁路保護電路20的具體電路圖。旁路保護電路20並行連接於LED燈組301，該LED燈組301具有相互串聯的LED燈D1、D2、D3、D4，當任意一個LED燈斷路時，旁路保護電路20可以提供旁路支路。

旁路保護電路20包括開關電路200以及電容C1。本實施方式中，開關電路200係一個積體電路，其包括複數開關元件Q1、Q2、Q3、Q4、開關控制模組201、異常偵測模組202以及單向導通元件D5。本實施方式中，開關元件Q1、Q2、Q3、Q4的數量與LED燈組301中的LED燈D1、D2、D3、D4的數量相同，二者一一對應，且分別並行連接。具體而言，開關元件Q1與LED燈D1相並聯，開關元件Q2與LED燈D2相並聯，開關元件Q3與LED燈D3相並聯，開關元件Q4與LED燈D1相並聯。

異常偵測模組202與LED燈組301相連，用於分別偵測LED燈D1、D2、D3、D4的電壓是否正常，從而判斷某一LED燈是否斷路，並輸出異常訊號。

開關控制模組201與開關元件Q1、Q2、Q3、Q4及異常偵測模組202相連，用於根據上述異常訊號控制相應的開關元件開啟，從而提供旁路支路。例如，當異常偵測模組202偵測到LED燈D1發生斷路時，輸出異常訊號至開關控制模組201，從而開關控制模組201控制開關元件Q1導通，為LED燈D1提供旁路支路，則整個LED燈組301仍然保持通路；以此類推，當任意一個LED燈發生斷路時，旁路保護電路20均可提供旁路支路給斷路的LED燈，使其不會影響整個LED燈組301的工作。

電容C1與LED燈組301並行連接，用於根據驅動LED燈組301的電訊號進行充放電，並給開關電路200提供正常工作電源。通常，每個積體電路均需要電源來使其正常工作，該電源可以是外部提供，也可以是內部電路轉換得到。

在脈衝調光模式下，LED燈組301的驅動電訊號為脈衝寬度調變（PWM）訊號，脈衝調光是通過改變PWM訊號的佔空比（duty cycle）來改變流經LED燈的電流大小，從而調整LED背光源的亮度。通常，PWM訊號是一個高/低電平週期訊號，本實施方式中，高電平是指有LED驅動電訊號輸出至LED燈組301，該種狀態被定義為脈衝調光模式的第一狀態；低電平是指無LED驅動電訊號輸出至LED燈組301，該種狀態被定義為脈衝調光模式的第二狀態。可見，在LED燈脈衝調光模式第二狀態時，無電流流經LED燈組301，相應地也就無電訊號給開關電路200提供工作電源。那麼，此時電容C1放電給開關電路200，使開關電路200仍然可以正常使用。

因此，當LED燈組301於正常工作模式與脈衝調光模式第一狀態時，驅動LED燈組301的電訊號給開關電路200提供工作電源，同時對電容C1進行充電；當LED燈組301於脈衝調光模式第二狀態時，電容C1放電用以維持開關電路200的工作電源。

本實施方式中，單向導通元件D5為二極體，其陽極與LED燈組301的陽極相連，其陰極與電容C1相連，可以使LED燈組301驅動電訊號順向對電容C1充電，同時也可避免在脈衝調光模式下，電容C1對LED燈組301進行放電。

圖3所示為本發明另一實施方式中旁路保護電路20的具體電路圖，其與圖2大體相同，區別在於：單向導通元件D5放置於積體電路200外部，同樣連接於LED燈組301的陽極與電容C1之間，用於避免電容C1對LED燈組301放電。

本發明中，每個LED燈串30具有至少一個旁路保護電路20，當某個LED燈發生斷路時，旁路保護電路20可為其提供旁路支路，使得整個LED燈串30仍然可以正常工作，具有較高的可靠性。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧電源轉換電路

　　　　　　　　　　

20‧‧‧旁路保護電路

　　　　　　　　　　

200‧‧‧開關電路

　　　　　　　　　　

201‧‧‧開關控制模組

　　　　　　　　　　

202‧‧‧異常偵測模組

　　　　　　　　　　

Q1、Q2、Q3、Q4‧‧‧開關元件

C1‧‧‧電容

　　　　　　　　　　　　　　

D5‧‧‧單向導通元件

　　　　　　　　　

30‧‧‧LED燈串

　　　　　　　　　　　　

301‧‧‧LED燈組

　　　　　　　　　　　　

D1、D2、D3、D4‧‧‧LED燈

　　　　　　　　　　　　　

圖1所示為本發明發光二極體驅動裝置。

圖2所示為本發明一實施方式中旁路保護電路的具體電路圖。

圖3所示為本發明另一實施方式中旁路保護電路的具體電路圖。

20‧‧‧旁路保護電路

200‧‧‧開關電路

201‧‧‧開關控制模組

202‧‧‧異常偵測模組

Q1、Q2、Q3、Q4‧‧‧開關元件

C1‧‧‧電容

D5‧‧‧單向導通元件

301‧‧‧LED燈組

D1、D2、D3、D4‧‧‧LED燈

Claims (12)

1. 一種旁路保護電路，與發光二極體燈組並行連接，該發光二極體燈組包括複數同向串聯的發光二極體，該等同向串聯的發光二極體之兩端形成公共陽極與公共陰極，該旁路保護電路包括：
   開關電路，包括：
   複數開關元件，每個開關元件與該發光二極體燈組之複數發光二極體之一者並行連接，其中，當任意一個發光二極體斷路時，與該斷路的發光二極體並連的開關元件開啟，從而提供旁路保護；
   異常偵測模組，用於分別偵測每個發光二極體的電壓，並當有發光二極體斷路時輸出異常訊號；以及
   開關控制模組，與該等開關元件及該異常偵測模組相連，用於根據該異常訊號控制相應的開關元件開啟，從而旁通該斷路的發光二極體；以及
   電容，連接於該發光二極體燈組的公共陽極與公共陰極之間，當該等發光二極體工作於正常工作模式或脈衝調光模式第一狀態時，該等發光二極體的驅動電訊號對該電容進行充電，且給該開關電路提供工作電源；當該等發光二極體工作於脈衝調光模式第二狀態時，該電容放電用以維持該開關電路的工作電源。
2. 如申請專利範圍第1項所述的旁路保護電路，其中該等發光二極體的驅動電訊號具有正電壓輸入端與負電壓輸入端，該正電壓輸入端與該等串聯的發光二極體的公共陽極相連，該負電壓輸入端與該等串聯的發光二極體的公共陰極相連。
3. 如申請專利範圍第1項所述的旁路保護電路，其中於該脈衝調光模式下，該等發光二極體的驅動電訊號為脈衝寬度調變訊號，其中，該脈衝調光模式第一狀態係該脈衝寬度調變訊號為高電平，該脈衝調光模式第二狀態係該脈衝寬度調變訊號為低電平。
4. 如申請專利範圍第1項所述的旁路保護電路，其中更包括單向導通元件，連接於該等發光二極體的公共陽極與該電容之間，用於避免於脈衝調光模式下該電容對該等發光二極體進行放電。
5. 如申請專利範圍第1項所述的旁路保護電路，其中該開關電路係積體電路。
6. 如申請專利範圍第5項所述的旁路保護電路，其中該積體電路包括單向導通元件，連接於該等發光二極體的陽極與該電容之間，用於避免於脈衝調光模式下該電容對該等發光二極體進行放電。
7. 一種發光二極體驅動裝置，用於驅動複數發光二極體燈串，每個發光二極體燈串分為複數發光二極體燈組，每個發光二極體燈組包括複數同向串聯的發光二極體，該等同向串聯的發光二極體之兩端形成公共陽極與公共陰極，該發光二極體驅動裝置包括：
   電源轉換電路，用於將外部電源轉換為驅動該等發光二極體燈串的電訊號；及
   複數旁路保護電路，分別與發光二極體燈組相並聯，包括：
   開關電路，包括：
   複數開關元件，每個開關元件與該發光二極體燈組之複數發光二極體之一者並行連接，其中，當任意一個發光二極體斷路時，與該斷路的發光二極體並連的開關元件開啟，從而提供旁路保護；
   異常偵測模組，用於分別偵測每個發光二極體的電壓，並當有發光二極體斷路時輸出異常訊號；以及
   開關控制模組，與該等開關元件及該異常偵測模組相連，用於根據該異常訊號控制相應的開關元件開啟，從而旁通該斷路的發光二極體；以及
   電容，連接於該發光二極體燈組的公共陽極與公共陰極之間，當該等發光二極體工作於正常工作模式或脈衝調光模式第一狀態時，該等發光二極體的驅動電訊號對該電容進行充電，且給該開關電路提供工作電源；當該等發光二極體工作於脈衝調光模式第二狀態時，該電容放電用以維持該開關電路的工作電源。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體驅動裝置，其中該等發光二極體的驅動電訊號具有正電壓輸入端與負電壓輸入端，該正電壓輸入端與該等串聯的發光二極體的公共陽極相連，該負電壓輸入端與該等串聯的發光二極體的公共陰極相連。
9. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體驅動裝置，其中於該脈衝調光模式下，該等發光二極體的驅動電訊號為脈衝寬度調變訊號，其中，該脈衝調光模式第一狀態係該脈衝寬度調變訊號為高電平，該脈衝調光模式第二狀態係該脈衝寬度調變訊號為低電平。
10. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體驅動裝置，其中更包括單向導通元件，連接於該等發光二極體的陽極與該電容之間，用於避免於脈衝調光模式下該電容對該等發光二極體進行放電。
11. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體驅動裝置，其中該開關電路係積體電路。
12. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體驅動裝置，其中該積體電路包括單向導通元件，連接於該等發光二極體的陽極與該電容之間，用於避免於脈衝調光模式下該電容對該等發光二極體進行放電。