TWI432093B - Led照明電路 - Google Patents

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Description

LED照明電路
本發明涉及一種LED照明電路，尤其涉及一種在其中一個LED因斷路而失效後整個照明電路仍然可以正常工作的LED照明電路。
如今，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)已經廣泛應用於液晶顯示器中，如作為液晶顯示器的背光源。由於LED具有耗電少，發光效率高，且廢棄後無污染等優點，係目前較為理想的液晶顯示器的背光源材料。
LED背光源一般採用直下式結構，由多個LED光源串聯或並聯組成。對於串聯式的LED背光源來說，由於每個LED光源都串在同一條線路上，如果其中有一個LED光源發生異常而斷路，那麼整條線路上的LED將不能夠正常工作。從而影響了液晶顯示器的正常工作。
有鑒於此，有必要提供一種在其中一個LED斷路後整個電路仍然可以保持導通的的LED照明電路。
一種LED照明電路，其包括LED光源及斷路保護電路。斷路保護電路與LED光源並聯連接。該斷路保護電路包括一個判斷電路及一個旁通電路，判斷電路用於判斷LED光源是否處於斷路狀態，旁通電路與LED光源並聯連接。藉由判斷電路來控制旁通電路的導通與截止。
相較於先前技術，本發明利用判斷電路將LED光源在斷路狀態時其某項參數與其正常工作狀態時的該項參數進行比較，判斷LED光源是否處於斷路狀態。如果LED光源處於正常工作狀態，該判斷電路將控制旁通電路，使其截止。如果某一LED光源斷路，其參數狀態將發生變化，此時利用判斷電路控制旁通電路導通，而使電流從旁通電路中流過，使到整個LED光源所串聯而成的電路仍然能夠 正常工作。
請參見圖1，為本發明第一實施例的LED照明電路10的電路結構圖。
LED照明電路10包括六個LED光源11、12、13、14、15、16，斷路保護電路17及斷路保護電路18。
六個LED光源11、12、13、14、15、16首尾相接串聯在電壓端V+與地之間，LED光源11的正極接於供電電路的高電壓一端V+，LED光源16的負極接於供電電路的接地端。每個LED光源的正極與其上一個LED光源的負極相連接，其負極與其下一個LED光源的正極相連接。
斷路保護電路17與LED光源11並聯。斷路保護電路17包括一個運算放大器171與一個MOS場效應電晶體172。MOS場效應電晶體172為n通道加強式MOS場效應電晶體，即閘極電壓為低電壓時，MOS場效應電晶體172截止，即源極與汲極之間呈現出高阻狀態。閘極電壓為高電壓時，MOS場效應電晶體172，源極與汲極之間阻值變得很小。MOS場效應電晶體172的汲極與LED光源11的正極相連接，MOS場效應電晶體172的源極與LED光源11的負極相連接。運算放大器171的非反相輸入端與一恒定參考電壓Verf1相連接，其反相輸入端與LED光源11的負極相連接，其輸出端與MOS場效應電晶體172的閘極相連接。
LED照明電路在正常工作時，在六個LED光源11、12、13、14、15、16所組成串聯電路兩端施加一恒定電壓，LED光源11將會有電流流過而發光。此時，在LED光源11的負極一端將具有一定的電壓。將運算放大器171的非反相輸入端連接的恒定參考電壓Verf1設置成比LED光源11在正常工作時其負極一端的電壓要小，同時該恒定參考電壓Verf1要大於接地端的電壓0V。那麼在LED光源11 在正常工作時，由於運算放大器171的非反相輸入端的電壓要比反相輸入端的電壓要小。因此在運算放大器171的輸出端將會產生低電平，使MOS場效應電晶體172處於截止狀態。整個斷路保護電路17不導通，即電流從LED光源11中流過，使LED光源11正常發光。
當該LED光源11因意外而斷路時，會導致LED光源11所組成串聯電路中沒有電流流過，使運算放大器171的非反相輸入端經由LED光源11所組成串聯電路接地而呈現為0V。此時，運算放大器171的非反相輸入端連接的恒定參考電壓Verf1大於0V，因此在運算放大器171的輸出端將會產生高電壓，使到MOS場效應電晶體172導通。電流將會從MOS場效應電晶體172中流過，使除了損壞的LED光源11以外的其他LED光源12、13、14、15、16所組成的電路重新導通。使到整個的背光源電路不會受到影響。
根據需要，該斷路保護電路17可以並聯在中間的LED光源12、13、14、15的一個或多個上，使到這些LED光源在斷路後，斷路保護電路17導通而使其他LED光源繼續工作。
對於LED光源16，由於其負極接地，無論該LED光源16處於正常工作狀態還是斷路狀態，其負極一端的電壓都維持不變。因此，要對該LED光源16進行保護，需要對上述的斷路保護電路進行改進。
斷路保護電路18與LED光源16並聯連接。斷路保護電路18的結構與斷路保護電路17相類似，其包括一個運算放大器181與一個MOS場效應電晶體182。MOS場效應電晶體182為n通道加強式MOS場效應電晶體。MOS場效應電晶體182的汲極與LED光源16的正極相連接，MOS場效應電晶體182的源極與LED光源16的負極相連接。運算放大器181的反相輸入端與一恒定參考電壓Verf2相連 接，其非反相輸入端與LED光源16的正極相連接，其輸出端與MOS場效應電晶體182的閘極相連接。
LED照明電路在正常工作時，LED光源16正極的電壓將等於該LED光源16的工作電壓。將運算放大器181的反相輸入端與一恒定參考電壓Verf2相連接，該恒定參考電壓Verf2設置成比LED光源16的正極的電壓要大，但比供電電路的輸入電壓V+要小。由於運算放大器181的反相輸入端的電壓要比非反相輸入端的電壓要大。因此在運算放大器181的輸出端將會產生低電壓，使MOS場效應電晶體182處於截止狀態。整個斷路保護電路18不導通，即電流僅從LED光源16中流過。
當LED光源16因為意外情況而斷路時，LED光源11、12、13、14、15沒有電流流過，使運算放大器181的非反相輸入端的電壓上升到V+，此時，運算放大器181的非反相輸入端的電壓V+要比反相輸入端連接的恒定參考電壓Verf2要大，因此在運算放大器181的輸出端將會產生高電壓，使到MOS場效應電晶體182導通。電流將會從MOS場效應電晶體182中流過，使除了LED光源16以外的其他LED光源11、12、13、14、15所組成的電路重新導通，使到整個的背光源電路不會受到影響。
當MOS場效應電晶體172重新導通後，由於電路被重新接通，使到斷路的LED光源11負極的電壓重新升高。由於電路被接通後，其電壓恢復到斷路的LED光源在正常工作時其負極電壓的水準。即，LED光源11負極的電壓大於非反相輸入端的電壓Verf1，運算放大器171的輸出端將會產生低電平，使MOS場效應電晶體172截止。MOS場效應電晶體172截止後，斷路的LED光源11負極的電壓降低，如前所述，MOS場效應電晶體172將會重新導通，從而使電路繼續正常工作。因此，當其中一個LED光源11斷路時，由於斷路保護電路17的存在，使整條由多個LED 光源11所組成的串聯電路能夠繼續工作，不過其工作的時候將會出現亮-暗-亮-暗的重複迴圈的變化，其閃爍的頻率較高，由於人的眼睛有一定的延遲時間，所觀察到的情況將係LED光源11一直在發光。
根據需要，可在LED光源11與運算放大器171之間串聯一個延遲電路173。該延遲電路173可避免在電源開啟的同時因運算放大器171的誤判斷而使到MOS場效應電晶體172導通。
為了使LED照明電路產生更加理想的效果，可以對上述的實施例進行改進。
如圖2所示，LED照明電路20包括六個LED光源21、22、23、24、25、26及斷路保護電路27。斷路保護電路27與LED光源21並聯連接。
六個LED光源21、22、23、24、25、26首尾相接串聯在一起，每個LED光源的正極與其上一個LED光源的負極相連接，其負極與其下一個LED光源的正極相連接。LED光源21的正極接在供電電路的高電壓一端V+，LED光源26的負極接在供電電路的接地端。
斷路保護電路27包括一個運算放大器271，一個MOS場效應電晶體272與一個電阻273。MOS場效應電晶體272為n通道空乏式MOS場效應電晶體，當其閘極不施加電壓時，MOS場效應電晶體272處於導通狀態，其源極與汲極之間的電阻值很小。當在閘極施加正電壓時，MOS場效應電晶體272處於截止狀態，其源極與汲極之間的電阻值很大。電阻273串聯在LED光源21與LED光源22之間。MOS場效應電晶體272的汲極與LED光源21的正極相連接，MOS場效應電晶體272的源極與LED光源22的正極相連接。運算放大器271的非反相輸入端與反相輸入端接在電阻273的兩端。在本實施例中，運算放大器271的反相輸入端連接電阻273與LED光源21負極之間的一電路 節點，運算放大器271的非反相輸入端連接電阻273與LED光源22正極之間的一電路節點。運算放大器271的輸出端與MOS場效應電晶體272的閘極相連接。
在正常工作時，對整個由LED光源21所組成的串聯電路施加一個工作電壓V+，LED光源21將會有電流流過而發光。流過LED光源21的電流在電阻273上形成一定的壓降，使到運算放大器271的反相輸入端的電壓要大於運算放大器271的非反相輸入端的電壓。因此運算放大器271的輸出端將輸出高電壓，使MOS場效應電晶體272截止。
若LED光源21發生意外而斷路，將不會有電流流過電阻273，即在電阻273兩端的壓降為0V。使到運算放大器271的非反相輸入端的電壓與反相輸入端的電壓相同。此時，運算放大器271輸出端為0V。此時，MOS場效應電晶體272將由截止狀態改變為導通狀態，使電流從MOS場效應電晶體272中流過，而使到其他未損壞的LED光源導通。
在MOS場效應電晶體272導通後，由於運算放大器271的輸入阻抗較大，電阻273兩端將沒有電流流過，使到電阻273兩端的壓降繼續保持為0V，從而使到MOS場效應電晶體272繼續保持導通狀態。
為了防止斷路保護電路27在開機時候的誤操作，斷路保護電路27還可以進一步包括一個延遲電路274，該延遲電路274可以與運算放大器271串聯，亦可以與MOS場效應電晶體272串聯。在本實施例中，延遲電路274與MOS場效應電晶體272串聯連接，然後再接到LED光源21與電阻273所組成的串聯電路的兩端。
在本實施例中，斷路保護電路27設置於LED電源21的兩端。事實上，該斷路保護電路27同樣可以設置於LED光源22、23、24、25、26的兩端，用於實現保護作用。
可以理解地，在本發明的實施例中，MOS場效應電晶體並不限於n通道MOS場效應電晶體，其亦可以係p通道MOS場效應電晶體，此時只要根據MOS場效應電晶體的特性，對運算放大器的非反相輸入端與反相輸入端所接的位置進行調整即可實現本發明的斷電保護電路的功能。
根據需要，整個LED光源所組成的串聯電路亦可以採用恒流源供電，使到無論在正常工作狀態或者在其中一個或者多個LED光源發生故障的時候，LED光源所流過的電流保持一致。
另外，本發明的斷路保護電路並不限於一個，其亦可以在每個LED光源上都設置斷路保護電路，使到其中無論哪個LED光源斷路整個電路仍然能繼續工作。同樣，一個斷路保護電路亦可以同時保護兩個以上的LED光源。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，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方式，本發明之範圍並不以上述實施例為限，該舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10、20‧‧‧LED照明電路
11、12、13、14、15、16 21、22、23、24、25、26‧‧‧LED光源
17、18、27‧‧‧斷路保護電路
171、181、271‧‧‧運算放大器
172、182、272‧‧‧MOS場效應電晶體
173、274‧‧‧延遲電路
273‧‧‧電阻
圖1係本發明第一實施例的LED照明電路的電路結構圖。
圖2係本發明第二實施例的LED照明電路的電路結構圖。
10‧‧‧LED照明電路
11、12、13、14、15、16‧‧‧LED光源
17、18‧‧‧斷路保護電路
171、181‧‧‧運算放大器
172、182‧‧‧MOS場效應電晶體
173‧‧‧延遲電路

Claims (11)

  1. 一種LED照明電路，包括LED光源及斷路保護電路，斷路保護電路與LED光源並聯，其改良在於：該斷路保護電路包括一個判斷電路及一個旁通電路，該判斷電路用於判斷該LED光源是否處於斷路狀態，該旁通電路與該LED光源並聯連接，藉由判斷電路來控制該旁通電路的導通與截止，其中，該判斷電路為一個運算放大器，旁通電路為一個MOS場效應電晶體，MOS場效應電晶體與LED光源並聯連接，該運算放大器的非反相輸入端與一恒定參考電壓相連接，該運算放大器的反相輸入端與LED光源的負極相連接，該運算放大器的輸出端與MOS場效應電晶體的閘極相連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的LED照明電路，其中，該LED照明電路進一步包括一個延遲電路，該延遲電路串聯在運算放大器與LED光源的負極之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的LED照明電路，其中，該LED照明電路進一步包括一個延遲電路，該延遲電路串聯到MOS場效應電晶體的汲極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的LED照明電路，其中，該MOS場效應電晶體為n通道加強式MOS場效應電晶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的LED照明電路，其中，該恒定參考電壓的取值小於LED光源在正常工作時之負極電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的LED照明電路，其中，該LED照明電路進一步包括一個恒流源，該恒流源與LED光源串聯連接，為LED光源供電。
  7. 一種LED照明電路，包括LED光源及斷路保護電路，斷路保護電路與LED光源並聯，其改良在於：該斷路保護電路包括一個判斷電路及一個旁通電路，該判斷電路用於判斷該LED光源是否處於斷路狀態，該旁通電路與該LED 光源並聯連接，藉由判斷電路來控制該旁通電路的導通與截止，其中，該判斷電路為一個運算放大器及一個電阻，旁通電路為一個MOS場效應電晶體，所述電阻與LED光源串聯連接，MOS場效應電晶體與電阻與LED光源所形成的導電通路並聯連接，運算放大器的非反相輸入端與反相輸入端分別接在電阻的兩端，該運算放大器的輸出端與MOS場效應電晶體的閘極相連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的LED照明電路，其中，該LED照明電路進一步包括一個延遲電路，該延遲電路串聯在運算放大器與LED光源的負極之間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的LED照明電路，其中，該LED照明電路進一步包括一個延遲電路，該延遲電路串聯到MOS場效應電晶體的汲極。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的LED照明電路，其中，該MOS場效應電晶體為n通道空乏式MOS場效應電晶體。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的LED照明電路，其中，該LED照明電路進一步包括一個恒流源，該恒流源與LED光源串聯連接，為LED光源供電。
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