專利名稱：發(fā)光二極管驅(qū)動裝置及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源驅(qū)動裝置，特別指一種發(fā)光二極管驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中是利用一電壓源串聯(lián)一限流電阻后直接驅(qū)動發(fā)光二極管，由于發(fā)光二極管是順向偏壓驅(qū)動，其跨壓會因驅(qū)動電流變化而改變，因此當(dāng)線性調(diào)整驅(qū)動電壓大小時(shí)，驅(qū)動電流的改變會影響發(fā)光二極管的跨壓，使得驅(qū)動電流不會隨同電壓源作線性變化。甚至當(dāng)電壓源變化太大時(shí)，順向偏壓過大，以致燒毀發(fā)光二極管。
一種現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置如圖1所示，其中電壓源10通過限流電阻11施加電壓在發(fā)光二極管陣列12上，該發(fā)光二極管陣列12包括m行n列個(gè)發(fā)光二極管121，該限流電阻11的電阻為R，電壓源10的電壓為U，干路電流為I，單個(gè)發(fā)光二極管121的等效電阻為RS。
請參照圖2，是發(fā)光二極管121的正向伏安特性圖，其伏安特性的模型可用下式表示VF＝Von+RSIF+(ΔVF/ΔT)(T-25℃)其中，Von是發(fā)光二極管121的啟動電壓，RS是發(fā)光二極管121的等效電阻，T是環(huán)境溫度，ΔVF/ΔT是發(fā)光二極管正向電壓的溫度系數(shù)，對于多數(shù)發(fā)光二極管而言，其典型值為-2V/℃。在環(huán)境溫度不變的情況下，模型簡化為VF＝Von+RSIF所以圖1所示的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置的伏安特性可以用下式表示U-m*Von＝I(R+RS(m/n))此式簡化為U-VX＝I(R+RX)其中，VX＝m*Von，RX＝RS(m/n)可知由于發(fā)光二極管121的啟動電壓Von的存在，電流I并不隨電壓U的改變而線性變化，如果當(dāng)電壓U變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r(shí)，電流I變化會小于原來的兩倍。因此即使驅(qū)動固定的發(fā)光二極管陣列，也不能在驅(qū)動電壓變化時(shí)線性改變驅(qū)動電流而使發(fā)光二極管的光輸出作相應(yīng)線性的變化。所以難以完成發(fā)光二極管的光輸出的精確控制。
而當(dāng)驅(qū)動的發(fā)光二極管陣列非固定時(shí)，即其陣列形式或發(fā)光二極管個(gè)數(shù)變化時(shí)，即VX和RX發(fā)生改變時(shí)，為滿足適宜的發(fā)光二極管電氣工作環(huán)境，常需對驅(qū)動電壓U和限流電阻R作調(diào)整。所以其在需要負(fù)載變化的應(yīng)用時(shí)有較多的不便，也難以對發(fā)光二極管的光輸出進(jìn)行精確控制。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中難以精確控制發(fā)光二極管驅(qū)動電流的缺陷，本發(fā)明提供一種可簡單且能精確控制發(fā)光二極管的驅(qū)動電流的驅(qū)動裝置。
本發(fā)明解決的另一技術(shù)問題在于提供一種可調(diào)發(fā)光二極管的驅(qū)動方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置，其用于驅(qū)動發(fā)光二極管，該驅(qū)動裝置包括一場效應(yīng)晶體管、一反饋控制電路和一限流電阻，其中，該場效應(yīng)晶體管的漏極連接至該限流電阻，用來驅(qū)動該發(fā)光二極管，該反饋控制電路包括一第一差動放大電路、一第二差動放大電路、一積分電路和一可調(diào)參考電壓源，該第一差動放大電路的兩輸入端分別連接至該限流電阻的兩端，該第一差動放大電路的輸出端和該可調(diào)參考電壓源分別連接至該第二差動放大電路的兩輸入端，該第二差動放大電路的輸出端連接至該積分電路，該積分電路的輸出端連接至該場效應(yīng)晶體管的柵極。
本發(fā)明還提供一種可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動方法，該驅(qū)動方法包括通過一第一差動放大電路檢取和發(fā)光二極管串連的限流電阻兩端的電壓差，通過一第二差動放大電路將該第一差動放大電路的輸出與一可調(diào)參考電壓相比較并輸出一比較值，通過一積分電路將該比較值對時(shí)間積分并由該積分電路的輸出控制場效應(yīng)晶體管的柵極電壓，進(jìn)而控制場效應(yīng)晶體管的漏極電流，該漏極電流輸出至該限流電阻，該漏極電流即是發(fā)光二極管的驅(qū)動電流。
和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置和驅(qū)動方法的優(yōu)點(diǎn)在于其采用場效應(yīng)晶體管驅(qū)動發(fā)光二極管，并通過反饋控制電路中的可調(diào)參考電壓源精確控制場效應(yīng)晶體管的輸出電流，其可線性調(diào)整發(fā)光二極管的驅(qū)動電流，且當(dāng)可調(diào)參考電壓值固定時(shí)，該場效應(yīng)晶體管輸出的驅(qū)動電流不隨發(fā)光二極管電阻值變化而改變。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置的示意圖。
圖2是發(fā)光二極管的伏安特性圖。
圖3是本發(fā)明可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式

請參考圖3，本發(fā)明可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置2包括一電壓源21、一場效應(yīng)晶體管22、一反饋控制電路23、一限流電阻24和發(fā)光二極管25，其中，該電壓源21連接至該場效應(yīng)晶體管22的源極，該場效應(yīng)晶體管22的漏極連接至該限流電阻24，用于驅(qū)動該發(fā)光二極管25，該反饋控制電路23包括一第一差動放大電路231、一第二差動放大電路232、一積分電路233和一可調(diào)參考電壓源234，該第一差動放大電路231的二輸入端分別連接至該限流電阻24的兩端，該第一差動放大電路231的輸出端與該可調(diào)參考電壓源234分別連接至該第二差動放大電路232的二輸入端，該第二差動放大電路232的輸出端連接至該積分電路233，該積分電路233的輸出端連接至該場效應(yīng)晶體管22的柵極。
其中，電壓源21的工作電壓為VDD，限流電阻24兩端的跨壓為VR1，第一差動放大電路231的輸出電壓為V0，第二差動放大電路232的輸出電壓為V1，可調(diào)參考電壓源234的參考電壓為VREF，積分電路233的輸出電壓為VG，亦即場效應(yīng)晶體管22的柵極電壓，場效應(yīng)晶體管22的漏極電流為iD，即流經(jīng)限流電阻24和發(fā)光二極管25的電流，限流電阻24的電阻值為R1，反饋控制電路23內(nèi)各電阻(未標(biāo)示)的電阻值分別為R2～R12，積分電路233內(nèi)電容(未標(biāo)示)的電容值為C1。
本發(fā)明的目的是保證發(fā)光二極管25的工作電流恒定，若檢測得限流電阻24兩端的電壓VR1恒定，則流經(jīng)發(fā)光二極管25的電流iD即為定值。
為此，將限流電阻24兩端的電壓VR1作為第一差動放大電路231的輸入電壓，當(dāng)滿足R12/R3＝R5/R2時(shí)(為計(jì)算方便，對電阻值進(jìn)行限定)，則由差動放大電路電壓關(guān)系可知，該第一差動放大電路231的輸出電壓V0＝-R5VR1/R2(1)第一差動放大電路231的輸出電壓V0和可調(diào)參考電壓源234的參考電壓VREF作為第二差動放大電路232的輸入端，當(dāng)滿足R11/R10＝R8/R9時(shí)，得第二差動放大電路232的輸出電壓V1＝-(R8/R9)(-R5VR1/R2-VREF)＝(R8/R9)(R5VR1/R2+VREF)(2)該第二差動放大電路232的輸出電壓V1輸入至積分電路233，由積分電路特性和(2)式可知，該積分電路233的輸出電壓，即場效應(yīng)晶體管22的柵極電壓VG＝-(1/RC1)∫V1d t＝-(1/RC1)∫(R8/R9)(R5VR1/R2+VREF)dt(3)若各電阻阻值相等，則(3)式簡化為VG＝-(1/RC1)∫(VR1+VREF)dt(4)由于VG近似iD的線性函數(shù)，可表成VG＝KiD，其中K為常數(shù)，且VR1＝iDR1，同時(shí)代入(4)式，得KiD＝-(1/RC1)∫(iDR1+VREF)dt (5)(5)式二邊同時(shí)對時(shí)間微分，得Ki’D＝-(1/RC1)(iDR1+VREF)(6)將(6)式改寫成下式i’D＝-AiD+BVREF(7)其中A＝(1/RC1)R1/K，B＝(1/RC1)/K解(7)式一次微分方程式，得iD＝(BVREF/A)(1-Exp(-At)) (8)當(dāng)時(shí)間t遞增時(shí)，因?yàn)镋xp(-At)趨近于0，所以由(8)式可知iD＝BVREF/A＝VREF/R1即iDR1＝VREF(9)由(9)式可知，當(dāng)本發(fā)明的可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置2工作時(shí)，隨著時(shí)間t的遞增，場效應(yīng)晶體管22的漏極輸出電流iD與限流電阻24的電阻值R1的乘積最終等于可調(diào)參考電壓源234的參考電壓值VREF，當(dāng)參考電壓值VREF不發(fā)生改變時(shí)，該漏極輸出電流iD值等于參考電壓值VREF除以限流電阻24的電阻值R1，即iD＝VREF/R1。該漏極輸出電流iD與參考電壓值VREF是線性關(guān)系，通過調(diào)整VREF值即可線性精確控制漏極輸出電流iD，進(jìn)而控制發(fā)光二極管25的光輸出亮度。
此時(shí)，根據(jù)(4)式，場效應(yīng)晶體管22的柵極電壓值VG趨向一定值(不一定為0的定值)，如此時(shí)iD因某原因而變化，造成iDR1不等于VRFF，則VG會跟著改變，直到將iDR1再度調(diào)整到等于VREF時(shí)，才不再變化。
本發(fā)明的原理計(jì)算中，設(shè)定各電阻阻值相等，如電阻值不同，則僅會使(9)式的表達(dá)形式變成iDR1KR＝VREF，其中，KR為一常數(shù)，其值與電路中各電阻阻值有關(guān)。此表達(dá)形式并不影響漏極輸出電流iD與參考電壓值VREF為線性關(guān)系的結(jié)果。
本發(fā)明發(fā)光二極管驅(qū)動裝置2對比現(xiàn)有技術(shù)有下列優(yōu)點(diǎn)第一，可線性調(diào)整發(fā)光二極管25的驅(qū)動電流而精確控制發(fā)光二極管25的光輸出；第二，在需要改變發(fā)光二極管25的個(gè)數(shù)和型號應(yīng)用時(shí)，也可線性調(diào)整發(fā)光二極管25的驅(qū)動電流而精確控制發(fā)光二極管的光輸出。
本發(fā)明發(fā)光二極管驅(qū)動裝置和其所驅(qū)動的發(fā)光二極管陣列構(gòu)成的光源可作為顯示器和其它如車輛、船舶、和航空器等用的顯示裝置的光源。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置，其用于驅(qū)動發(fā)光二極管，該驅(qū)動裝置包括一場效應(yīng)晶體管、一反饋控制電路和一限流電阻，其中，該場效應(yīng)晶體管的漏極連接至該限流電阻，該發(fā)光二極管與該限流電阻串連，該反饋控制電路包括一第一差動放大電路、一第二差動放大電路、一積分電路和一可調(diào)參考電壓源，該第一差動放大電路的兩輸入端分別連接至該限流電阻的兩端，該第一差動放大電路的輸出端和該可調(diào)參考電壓源分別連接至該第二差動放大電路的兩輸入端，該第二差動放大電路的輸出端連接至該積分電路，該積分電路的輸出端連接至該場效應(yīng)晶體管的柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置，其特征在于該發(fā)光二極管是單個(gè)發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置，其特征在于該發(fā)光二極管是發(fā)光二極管陣列。
4.一種可調(diào)發(fā)光二極管的驅(qū)動方法，該驅(qū)動方法包括通過一第一差動放大電路檢取和發(fā)光二極管串連的限流電阻兩端的電壓差；通過一第二差動放大電路將該第一差動放大電路的輸出與一可調(diào)參考電壓相比較并輸出一比較值；通過一積分電路將該比較值對時(shí)間積分并由該積分電路的輸出控制場效應(yīng)晶體管的柵極電壓，進(jìn)而控制場效應(yīng)晶體管的漏極電流，該漏極電流輸出至該限流電阻，該漏極電流即是發(fā)光二極管的驅(qū)動電流。
全文摘要
一種可調(diào)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置，其用于驅(qū)動發(fā)光二極管，該驅(qū)動裝置包括一場效應(yīng)晶體管、一反饋控制電路和一限流電阻，其中，該場效應(yīng)晶體管的漏極連接至該限流電阻，用來驅(qū)動該發(fā)光二極管，該反饋控制電路包括一第一差動放大電路、一第二差動放大電路、一積分電路和一可調(diào)參考電壓源，該第一差動放大電路的兩輸入端分別連接至該限流電阻的兩端，該第一差動放大電路的輸出端和該可調(diào)參考電壓源分別連接至該第二差動放大電路的兩輸入端，該第二差動放大電路的輸出端連接至該積分電路，該積分電路的輸出端連接至該場效應(yīng)晶體管的柵極。
文檔編號G09G3/32GK1531383SQ031139
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月15日
發(fā)明者林志泉, 李青諺 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司