本实用新型涉及LED技术领域，尤其涉及一种LED恒流驱动电路。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)以其高效率、高集成度和高寿命在新型节能光源领域得到广泛应用。在正向电压小于阈值时，电流极小，LED不发光；当电压超过阈值后，正向电流随电压迅速增加，LED发光。
常见的LED组件包括限流电阻、三极管开关以及LED。由于LED是恒流元件，在现有的LED驱动方式中，通常是以恒流源向LED组件供电，并且恒流源的驱动电压通常要求大于三极管开关基射极电压阈值(例如0.7V)与LED电压阈值(例如1.8V)之和。
然而，由于电源的输出通常不是固定的电压值，而是具有最高输出电压值和最低输出电压值的输出电压范围(例如2～5V)，现有的驱动过程中，会出现电源提供的最低电压接近或小于LED组件要求电压(0.7+1.8＝2.5V)的问题，LED的电流对电压变化十分敏感，由此很容易导致LED亮度不稳定或下降。
技术实现要素：
本实用新型提供一种LED恒流驱动电路，向LED提供恒流恒压供电，使LED稳定发光。
根据本实用新型的第一方面，提供一种LED恒流驱动电路，包括：恒流控制模块、恒压控制模块、第一限流电路、三极管开关以及发光二极管LED模块；
所述恒压控制模块的输出端连接所述恒流控制模块的恒流控制端，输入端连接所述恒流控制模块的输入端，所述恒流控制模块的输入端还连接电源，所述恒流控制模块的输出端连接低电位点，所述恒压控制模块用于在两端电流不变时保持两端电压值恒定；
所述第一限流电路、三极管开关以及LED模块依次串联，且所述三极管开关的集电极连接所述LED模块的正极，发射极连接所述第一限流电路的输出端，基极连接所述恒流控制模块的恒流控制端，所述第一限流电路的输入端连接所述恒流控制模块的输入端，所述LED模块的负极连接低电位点；第一限流电路用于在两端电压不变时保持两端电流恒定；所述三极管开关工作在饱和区或放大区使得所述LED模块点亮。
作为一种实现方式，所述恒流控制模块包括：负载电路、第一限压三极管、第二限压三极管以及第二限流电路；
所述第一限压三极管的发射极为所述恒流控制模块的输出端，集电极连接所述负载电路的输出端，基极连接所述第二限流电路的输入端；
所述负载电路的输入端为所述恒流控制模块的输入端，所述负载电路的输出端还连接所述第二限压三极管的基极，所述第二限压三极管的发射极连接所述第一限压三极管的基极，所述第二限压三极管的集电极为所述恒流控制模块的恒流控制端；
所述第二限流电路的输出端连接所述第一限压三极管的发射极，所述第二限流电路用于在两端电压不变时保持两端电流恒定；
所述第一限压三极管工作在放大区，第二限压三极管工作在饱和区或放大区，使所述恒流控制端的电流恒定。
作为一种实现方式，所述第一限压三极管和所述第二限压三极管均为NPN型三极管。
作为一种实现方式，所述三极管开关为PNP型三极管。
作为一种实现方式，所述负载电路为由至少一个电阻构成的电阻电路。
作为一种实现方式，所述第二限流电路为由至少一个电阻构成的电阻电路。
作为一种实现方式，所述第一限流电路为由至少一个电阻构成的电阻电路；所述恒压控制模块为由至少一个电阻构成的电阻电路。
作为一种实现方式，所述恒压控制模块为稳压管。
作为一种实现方式，所述LED模块包括一个LED，或者依次串联的至少2个LED。
本实用新型提供了一种LED恒流驱动电路，包括：恒流控制模块、恒压控制模块、第一限流电路、三极管开关以及发光二极管LED模块；恒压控制模块的输出端连接恒流控制模块的恒流控制端，输入端连接恒流控制模块的输入端，恒流控制模块的输入端还连接电源，恒流控制模块的输出端连接低电位点，恒压控制模块用于在两端电流不变时保持两端电压值恒定；第一限流电路、三极管开关以及LED模块依次串联，且三极管开关的集电极连接LED模块的正极，发射极连接第一限流电路的输出端，基极连接恒流控制模块的恒流控制端，第一限流电路的输入端连接恒流控制模块的输入端，LED模块的负极接低电位点；第一限流电路用于在两端电压不变时保持两端电流恒定；三极管开关工作在饱和区或放大区时LED模块点亮，以实现在电源电压变化时保持LED的驱动电流恒定。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种LED恒流驱动电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种恒流控制模块结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的包含图2所示恒流控制模块的LED恒流驱动电路结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的再一种LED恒流驱动电路结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的又一种LED恒流驱动电路结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的又一种LED恒流驱动电路结构示意图。
图中：
1-恒流控制模块；
2-恒压控制模块；
3-第一限流电路；
4-LED模块；
11-负载电路；
12-第二限流电路；
Q1-第一限压三极管；
Q2-第二限压三极管；
Q3-三极管开关。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
应当理解，在本申请中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，在本申请中，三极管的AB极压降或AB极电压，是指三极管的A极与B极之间的压降。例如，基射极压降或基射极电压，是指三极管的基极与发射极之间的压降；集射极压降或集射极电压，指三极管的集电极与发射极之间的压降；集基极压降或集基极电压，指三极管的集电极与基极之间的压降。
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
需要说明的是，本实用新型实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
由于LED普遍具有驱动电压小、抗冲击和抗震性能好、可靠性高、寿命长等特点，LED的应用领域不断扩展。从较低光通量的指示灯到显示屏,再从室外显示屏到中等光通量功率信号灯和特殊照明的白光光源,最后发展到高光通量通用照明光源。在很多LED的应用领域中，都无法同时保证对LED的恒流恒压驱动，而在电压电流不稳定时，很可能导致LED发光不稳定或者熄灭。本实用新型实施例提供了一种LED恒流驱动电路，通过恒流控制模块和恒压控制模块的共同作用，在LED模块所在线路上提供恒定电流。
图1为本实用新型实施例提供的一种LED恒流驱动电路结构示意图。
图1所示的电路结构可以是单独的电路，也可以是集成于电子显示器件或者照明器件中的内置模块。电子显示器件例如可以是带有显示屏的设备，或者是带有信号指示灯的设备，还可以是光电检测装置中的发光端设备。
如图1所示的LED恒流驱动电路，可以至少包括：恒流控制模块1、恒压控制模块2、第一限流电路3、三极管开关Q3以及发光二极管LED模块4。在图1中，恒流控制模块1设置有输入端、恒流控制端和输出端。恒流控制模块1的输入端与高电位相连，恒流控制模块1用于控制恒流控制端的电流恒定或减缓恒流控制端的电流变化，恒流控制模块1的输出端用于与低电位相连。
继续参见图1所示的LED恒流驱动电路，恒压控制模块2的输出端连接恒流控制模块1的恒流控制端，输入端连接恒流控制模块1的输入端，恒压控制模块2用于在两端电流不变时保持两端电压值恒定。恒流控制模块1的恒流控制端与恒压控制模块2相连的线路上电流恒定。恒流控制模块1的输入端还连接电源，恒流控制模块1的输出端连接低电位点。低电位点可以理解为接地端，则恒流控制模块1的输出端可以是直接接地。直接与恒流控制模块1的输入端连接的电源可以理解为是直流电源，例如干电池电源、锂锰纽扣电池(最低2V)或者是蓄电池电源。
继续参见图1所示的LED恒流驱动电路，第一限流电路3、三极管开关Q3以及LED模块4依次串联，且三极管开关Q3的集电极连接LED模块4的正极，发射极连接第一限流电路3的输出端，基极连接恒流控制模块1的恒流控制端，第一限流电路3的输入端连接恒流控制模块1的输入端，LED模块4的负极接低电位点，第一限流电路3用于在两端电压不变时保持两端电流恒定；三极管开关Q3工作在饱和区或放大区使得LED模块4点亮。
在图1所示的LED恒流驱动电路中，I3＝I1+I2，I1为恒压控制模块2的输出电流，I2为三极管开关Q3的基极电流，I3为恒流控制模块1的恒流控制端的电流。由于恒流控制模块1用于使得I3恒定，而三极管的基极电流十分微弱，在本实施例中可以忽略，因此可以理解为三极管开关Q3的基极电流I2为0。由此可知在电源电压发生变化时，I3＝I1，恒压控制模块2所在支路的电流恒定。而恒压控制模块2用于在两端电流不变时保持两端电压值恒定，因此在电源电压发生变化时恒压控制模块2两端的电压值为定值。
从图1可以看出，恒压控制模块2的输入端与第一限流电路3的输入端都与A点等电势，恒压控制模块2的输出端与三极管开关Q3的基极都与B点等电势。因此，第一限流电路3上的压降与三极管开关Q3的基射极上的压降之和，与恒压控制模块2上的压降相等，都等于A点至B点的电势差。因此在电源电压发生变化时，第一限流电路3上的压降与三极管开关Q3的基射极上的压降之和恒定。
由于三极管的特性，基射极两端的电压基本不变，即在电源电压发生变化时三极管开关Q3的基射极上的压降恒定。进而可以确定在电源电压发生变化时，第一限流电路3上的压降恒定。
第一限流电路3用于在其两端电压不变时保持两端电流恒定。因此第一限流电路3的电流恒定，从而确定三极管开关Q3的发射极电流恒定。而由三极管的特性可知，在三极管工作在饱和区或放大区时，在设置好初始的偏置电流的情况下，三极管发射极电流约等于集电极电流。因此，三极管开关Q3集电极以恒定电流驱动与其串联的LED模块4工作。驱动电流恒定，使得LED模块4在发光过程中可以保持亮度稳定。
请参见图1、图2，第一限压三极管Q1、第二限压三极管Q2、三极管开关Q3基射极间导通压降阈值分别为Vbe1、Vbe2、Veb3(对于三极管开关Q3，其Veb3＝-Vbe3>0)。第一限压三极管Q1工作在放大区，则C点电压大于Vbe1；第二限压三极管Q2工作在饱和区或放大区，则D点电压大于Vbe1+Vbe2，B点电压大于Vbe1(即大于C点电压，同时在饱和区可以小于D点电压)；三极管开关Q3工作在饱和区或放大区，则三极管开关Q3发射极电压大于Vbe1(即大于B点电压)。例如，常规Vbe1一般在0.7V左右，故各三极管在工作时要求Q3发射极电压大于0.7V即可；常规单个LED压降大于1.8V，故工作时要求三极管开关Q3发射极电压大于1.8V，这种情况下同时满足了大于0.7V的要求从而使各三极管进入可正常工作的状态。综上描述，三极管开关Q3发射极电压大于LED模块压降(如1.8V)即可，而第一限流电路3两端压降可以自行设定为V1(如0.2V)，这样电源电压只需比LED模块压降大V1(例如电源电压为1.8V+0.2V)，整个电路即可进入恒流驱动。电源电压最低为2V时，三极管开关Q3射集极电压极小可以忽略不计，随着电压增大，例如电源电压增大至3V，则三极管开关Q3射集极电压增大至1V。在电源电压从最低电压(例如2V)逐渐增大的过程中，LED模块的驱动电流不变，在电源电压范围内都能保持恒流驱动。值得注意的是，初始时通过选择各器件参数设定的V1越大，LED电流越稳定。
第一限流电路3、三极管开关Q3以及LED模块4依次串联的这条支路上，电流被限定不变，第一限流电路3上的压降与三极管开关Q3的基射极上的压降之和被限定不变。在电源电压发生改变时，三极管开关Q3的集射极的压降被改变。三极管开关Q3的集射极的压降变化量与电源的电压变化量相等，电流不变，因此LED模块4的压降保持不变。
本实用新型提供了一种LED恒流驱动电路，包括：恒流控制模块、恒压控制模块、第一限流电路、三极管开关以及发光二极管LED模块；恒压控制模块的输出端连接恒流控制模块的恒流控制端，输入端连接恒流控制模块的输入端，恒流控制模块的输入端还连接电源，恒流控制模块的输出端连接低电位点，恒压控制模块用于在两端电流不变时保持两端电压值恒定；第一限流电路、三极管开关以及LED模块依次串联，且三极管开关的集电极连接LED模块的正极，发射极连接第一限流电路的输出端，基极连接恒流控制模块的恒流控制端，第一限流电路的输入端连接恒流控制模块的输入端，LED模块的负极连接低电位点；第一限流电路用于在两端电压不变时保持两端电流恒定；三极管开关工作在饱和区或放大区时LED模块点亮，以实现在电源电压变化时保持LED的驱动电流恒定。
图2为本实用新型实施例提供的一种恒流控制模块结构示意图。
图3为本实用新型实施例提供的包含图2所示恒流控制模块的LED恒流驱动电路结构示意图。
在图1所示实施例的基础上，图2所示恒流控制模块1包括：负载电路11、第一限压三极管Q1、第二限压三极管Q2以及第二限流电路12。
其中，第一限压三极管Q1的发射极为恒流控制模块1的输出端，集电极连接负载电路11的输出端，基极连接第二限流电路12的输入端。负载电路11作为第一限压三极管Q1的负载，且负载电路11的压降变化量等于电源电压变化量，从而对负载电路11与第一限压三极管Q1所在支路起到最大电流限制作用。
继续参考图2所示的恒流控制模块1，负载电路11的输入端为恒流控制模块1的输入端，负载电路11的输出端还连接第二限压三极管Q2的基极，第二限压三极管Q2的发射极连接第一限压三极管Q1的基极，第二限压三极管Q2的集电极为恒流控制模块1的恒流控制端。第二限流电路12的输出端连接第一限压三极管Q1的发射极，第二限流电路12用于在两端电压不变时保持两端电流恒定。第一限压三极管Q1工作在放大区，第二限压三极管Q2工作在饱和区或放大区，使恒流控制端的电流恒定。
根据三极管基射极电压基本不变的特性，可知第二限流电路12两端的电压被第一限压三极管Q1的基射极电压钳位。例如第一限压三极管Q1的基射极压降恒定在0.7V，则第二限流电路12的压降也恒定在0.7V。由于第二限流电路12用于在两端电压不变时保持两端电流恒定，同时第一限压三极管Q1工作在放大区时其基极电流极小，第二限流电路12的电流恒定不变。
由于三极管的基极电流几乎可以忽略，因此本实施例中第二限流电路12的电流等于第二限压三极管Q2的发射极电流。第二限压三极管Q2的集电极电流对第二限压三极管Q2的基射极压降形成负反馈，以使得第二限压三极管Q2的集电极电流稳定。根据三极管工作在所述电路中发射极电流约等于集电极电流，本实施例中第二限压三极管Q2的集电极电流等于第二限流电路12的电流，且恒定不变，由此实现对恒流控制模块1的控制端电流的恒定控制。
参见图2和图3，第一限压三极管Q1的基射极压降与第二限流电路12的压降，都等于输出端至C点的压降。第一限压三极管Q1的集基极压降与第二限压三极管Q2的基射极压降都等于D点至C点的压降。所述电路的第一限压三极管Q1和第二限压三极管Q2，基射极压降都基本不变。所以，若恒流控制模块1的输出端连接的低电位为地，D点的电压为第一限压三极管Q1基射极压降的2倍。例如，第一限压三极管Q1和第二限压三极管Q2的基射极压降都为0.7V，则D点的电压为1.4V。在电源电压变化时，D点的电压不发生变化。
继续参见图3，在负载电路11与第一限压三极管Q1所在的支路上，负载电路11的压降变化量等于电源的电压变化量。在恒压控制模块2、第二限压三极管Q2以及第二限流电路12所在的支路上，第二限压三极管Q2的集射极压降变化量等于电源的电压变化量。
本实用新型实施例提供了一种恒流控制模块，主要包括：负载电路、第一限压三极管、第二限压三极管以及第二限流电路。第一限压三极管的发射极为恒流控制模块的输出端，集电极连接负载电路的输出端，基极连接第二限流电路的输入端。负载电路的输入端为恒流控制模块的输入端，负载电路的输出端还连接第二限压三极管的基极，第二限压三极管的发射极连接第一限压三极管的基极，第二限压三极管的集电极为恒流控制模块的恒流控制端。第二限流电路的输出端连接第一限压三极管的发射极，第二限流电路用于在两端电压不变时保持两端电流恒定。第一限压三极管工作在放大区，第二限压三极管工作在饱和区或放大区，使恒流控制端的电流恒定。本实施例通过第一限压三极管的基射极电压对第二限流电路的电压进行钳位，以使得第二限流电路的电流恒定，第二限压三极管的集电极电流等于第二限流电路的电流，且恒定不变，由此实现对恒流控制模块的恒流控制端电流的恒定控制。本实施例通过第一限压三极管、第二限压三极管以及第二限流电路的连接关系获得恒定的恒流控制端电流。
在上述实施例的基础上，继续参见图2和图3，第一限压三极管Q1和第二限压三极管Q2可以均为NPN型三极管。在上述实施例的基础上，继续参见图3，三极管开关Q3可以为PNP型三极管。图4为本实用新型实施例提供的再一种LED恒流驱动电路结构示意图。
如图4所示，负载电路11为由至少一个电阻构成的电阻电路。
负载电路11可以是如图4所示的一个电阻，也可以是多个电阻相互串联或者并联，以形成预设的负载阻值，从而对第一限压三极管Q1上的集电极电流和发射极电流进行限定。
图5为本实用新型实施例提供的又一种LED恒流驱动电路结构示意图。
如图5所示，第二限流电路12为由至少一个电阻构成的电阻电路。
第二限流电路12可以是如图5所示的一个电阻，也可以是多个电阻相互串联或者并联，以形成预设的第二限流阻值，从而确定第二限压三极管Q2上的集电极电流和发射极的恒定电流。
图6为本实用新型实施例提供的又一种LED恒流驱动电路结构示意图。
如图6所示，第一限流电路3为由至少一个电阻构成的电阻电路。恒压控制模块2为由至少一个电阻构成的电阻电路。第一限流电路3和恒压控制模块2分别都可以是如图6所示的一个电阻，也可以是多个电阻相互串联或者并联。
在上述实施例的基础上，一种可选的实现方式中，恒压控制模块2可以为稳压管。通过设置稳压管，将A点和B点之间的电压稳定，从而得到三极管开关集电极电流的恒定，进而实现对LED的恒流驱动。
在上述实施例的基础上，一种可选的实现方式中，LED模块可以是一个LED，也可以是依次串联的至少2个LED。依次串联的至少2个LED例如可以是多个指示灯或者是显示单元。
上述实用新型各实施例可以满足更低的电压输入。在恒流驱动的前提下，驱动电压可以低至接近LED电压降(例如，只比LED电压降大200mV),满足电压源在最低工作电压下也能实现对LED的恒流驱动，适用于常规锂锰纽扣电池(最低2.0V)的指示灯驱动。上述实用新型各实施例结构和原理简单，无须使用太多元器件(如MCU和PWM控制电路等)，降低成本和复杂性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。