包括发光二极管的发光器件及其驱动方法_2

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10的数目不局限于此。
[0039]DC-DC转换器810连接到每个LED串910的阳极端子。DC-DC转换器810接收输入电压Vin、生成发光二极管驱动电压VLED、并且向每个LED串910的阳极端子输入生成的发光二极管驱动电压VLED。
[0040]每个LED串910的阴极端子处的电压VA被反馈到DC-DC转换器810、并且DC-DC转换器810基于反馈的电压VA来生成发光二极管驱动电压VLED。在每个LED串910中消耗的功率可以与另一LED串910中消耗的功率稍有不同,并且每个LED串910的阴极端子处的电压VA(称为“净空电压”)可以不同于另一 LED串910的阴极端子处的电压VA。DC-DC转换器810可以基于最低的净空电压VA来控制发光二极管驱动电压VLED,并且这种控制被称为净空控制。
[0041]DC-DC转换器810的输出端子可以连接到电容器Cl。
[0042]恒定电流控制器820可以包括每个连接到每个LED串910的阴极端子的晶体管Ql、运算放大器OAl、开关单元SW和感测电阻器RF。
[0043]晶体管Ql是包括基极、集电极和发射极的三端子晶体管,基极连接到运算放大器OAl的输出端子,集电极连接到LED串910的阴极端子,并且发射极连接到运算放大器OAl的反相端子和感测电阻器RF。
[0044]根据本发明示例性实施例的晶体管Ql可以是双极结晶体管(下文中,称为“BJT”)和金氧半导体场效应晶体管(下文中,称为“MOSFET”),如图2和图3中所示。晶体管Ql在线性范围中被驱动并且控制集电极和发射极之间的阻抗,从而恒定地保持LED串910的驱动电流ILED1、ILED2、ILED3、和ILED4。根据本发明示例性实施例的晶体管Ql是NPN类型,其具有P型基极以及N型发射极和集电极,但是不局限于此。
[0045]运算放大器OAl可以是差动放大器,并且运算放大器OAl可以放大参考电压Vref和晶体管Ql的发射极处的电压VB之间的差。运算放大器OAl包括非反相端子(+)、反相端子㈠以及输出端子。参考电压Vref可以输入到运算放大器OAl的非反相端子⑴中,而晶体管Ql的发射极处的电压VB可以输入到运算放大器OAl的反相端子(_)中。运算放大器OAl的输出端子连接到晶体管Ql的基极。
[0046]运算放大器OAl通过基于参考电压Vref和晶体管Ql的发射极处的电压VB来调整施加于晶体管Ql的基极的电流IB、均匀地控制LED串910的驱动电流ILEDl、ILED2、ILED3和ILED4以调整晶体管Ql的集电极和发射极之间的阻抗,例如,晶体管Ql的集电极_发射极电压。
[0047]电阻器和电容器可以彼此并联连接在运算放大器OAl和晶体管Ql之间,并且电阻器和电容器可以分别是寄生电容器和寄生电阻器。可以省略连接在运算放大器OAl和晶体管Ql之间的电阻器和电容器。
[0048]施加于运算放大器OAl的非反相端子(+)的参考电压Vref可以恒定或可以变化。
[0049]开关单元SW连接到晶体管Ql的发射极和感测电阻器RF。开关单元SW可以根据开关控制信号在晶体管Ql的发射极和感测电阻器RF之间连接和断开,如图2和图3中所示。例如,开关单元SW连接到晶体管Ql的发射极和感测电阻器RF并且使电流能流经感测电阻器RF或停止流经感测电阻器RF。
[0050]感测电阻器RF在开关单元SW和诸如地电压的参考电压之间连接。感测电阻器RF可以确定晶体管Ql中流动的电流,例如,LED串910的驱动电流ILED1、ILED2、ILED3或ILED4,的幅值。
[0051]如图2中所示,当开关单元SW将晶体管Ql的发射极与感测电阻器RF连接时(下文中,称为“恒定电流控制时段”),流过晶体管Ql的驱动电流ILEDl、ILED2、ILED3或ILED4流向感测电阻器RF,发热并消耗电力。
[0052]如图3中所示,当开关单元SW将晶体管Ql的发射极从感测电阻器RF断开并且将晶体管Ql的发射极与地电压端子连接时(下文中,称为“恒定电流非控制时段”),驱动电流ILED1、ILED3、ILED3或ILED4不流向感测电阻器RF,而是流向地电压端子,从而在感测电阻器RF中不产生热,并且不消耗电力。在恒定电流非控制时段,在先前的恒定电流控制时段中控制的、LED串910的阴极端子处的电压VA可以基本上被保持,并且因此,驱动电流ILEDU ILED2、ILED3 或 ILED4 可以恒定地流过 LED 串 910。
[0053]根据本发明示例性实施例的DC-DC转换器810和恒定电流控制器820可以包括在一个IC芯片中。
[0054]图4是根据本发明示例性实施例的、发光二极管驱动器的调光信号以及每个发光~■极管串的驱动电流的时序图。
[0055]根据本发明示例性实施例的发光二极管驱动器800可以根据调光信号操作以控制发光二极管901的亮度。调光信号包括周期性重复的接通时段和关断时段,并且通/断占空比可以根据目标亮度被控制。当调光信号接通时,驱动电流ILED1、ILED2、ILED3和ILED4流过发光二极管901,造成发光二极管901发光。
[0056]驱动电流ILEDl、ILED2、ILED3和ILED4流过发光二极管901以发光的发光时段包括至少一个恒定电流控制时段Pl和恒定电流非控制时段P2。如图4中所示,恒定电流控制时段Pl位于每个发光时段的初始阶段,而恒定电流非控制时段P2位于恒定电流控制时段Pl之后。然而,本发明的示例性实施例不局限于此。可替换地,恒定电流控制时段Pl可以位于发光时段的中部。根据本发明的示例性实施例,彼此时间上间隔开的多个恒定电流控制时段Pl可以位于一个发光时段中,而多个恒定电流非控制时段P2可以位于多个恒定电流控制时段Pl之间。
[0057]因为运算放大器OAl在恒定电流控制时段Pl中执行恒定电流控制操作,所以流过LED串910的驱动电流ILEDl、ILED2、ILED3和ILED4可以被恒定地控制。在恒定电流非控制时段P2,在先前的恒定电流控制时段Pl中控制的、LED串910的阴极端子处的电压VA被保持,并且因此,驱动电流ILEDl、ILED2、ILED3和ILED4可以基本上恒定地流过LED串910。
[0058]恒定电流非控制时段P2中的驱动电流ILED1、ILED2、ILED3和ILED4分别与恒定电流控制时段Pl中的驱动电流ILED1、ILED2、ILED3和ILED4基本相同或稍有不同。然而,恒定电流控制时段Pl和恒定电流非控制时段P2的持续时间和比率可以被控制,使得恒定电流非控制时段P2中驱动电流ILEDl、ILED2、ILED3和ILED4的改变对观察者来说是不显著的。
[0059]不同于诸如冷阴极荧光灯(CCFL)的其他光源,发光二极管901经历微小的电压改变,从而,尽管恒定电流控制时段Pl是间歇性的,但是发光二极管901的亮度改变对观察者来说可能并不显著。
[0060]恒定电流控制时段Pl的持续时间可以恒定或实时改变。恒定电流控制时段Pl的持续时间可以短于恒定电流非控制时段P2的持续时间。
[0061]根据本发明的示例性实施例,因为仅对于预定时间执行恒定电流控制,所以电流不总是流过感测电阻器RF。因此,在感测电阻器RF中产生的热可以被降低,并且可以避免不必要的电力消耗。为了提高效率并降低发光二极管驱动器800中产生的热,可以控制以最大限度地缩短恒定电流控制时段Pl的持续时间。
[0062]在避免在感测电阻器RF中产生热
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