CN112533320A - 发光二极管控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光二极管控制装置,包含电压转换单元连接发光二极管单元,以转换输入电压给发光二极管单元。压差检测单元检测发光二极管单元的输出电压,压差检测单元包含第一电阻连接发光二极管单元的正端,晶体管连接第一电阻、第二电阻及发光二极管单元的负端。控制单元连接压差检测单元及迟滞驱动单元,且控制单元与压差检测单元协同提供一默认电压。开关单元连接迟滞驱动单元及电压转换单元。当输出电压大于等于默认电压时,控制单元通知迟滞驱动单元控制开关单元开路,使电压转换单元持续转换输入电压。当输出电压小于默认电压时,控制单元通知迟滞驱动单元控制开关单元短路,使电压转换单元停止转换输入电压,令发光二极管单元全部熄灭。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制电路,特别涉及一种发光二极管控制装置。
背景技术
随着发光二极管(LED)技术的进步,LED应用也日渐多元化,已经从单纯的指示用途转变为可作为灯源的照明功能,且由于LED的亮度及效率有效的提升,使得LED应用于灯具也相当普及。
以发光二极管作为车灯为例,主要包含有一条或多条发光二极管串列,每一发光二极管串列由多个发光二极管组成,且发光二极管串列连接到一降压升压式(Buck-Boost)电压转换器的输出端,以利用降压升压式电压转换器提供发光二极管串列作动时所需的电源。当有发光二极管因损坏而短路时,损坏的发光二极管会熄灭,其余的发光二极管则会继续发亮,但若有部分发光二极管损坏而造成只有部分发光二极管点亮时,将使得车灯的整体造型变得不美观,甚至会造成车灯亮度不足而影响到行车安全。
发明内容
本发明提出一种发光二极管控制装置包含一发光二极管单元、一电压转换单元、一压差检测单元、一控制单元、一迟滞驱动单元以及一开关单元。电压转换单元电性连接发光二极管单元,以转换一输入电压给发光二极管单元。压差检测单元电性连接发光二极管单元,用以检测发光二极管单元的输出电压,压差检测单元包含一第一电阻、一第二电阻及一晶体管,第一电阻电性连接发光二极管单元的正端,晶体管分别电性连接第一电阻、第二电阻以及发光二极管单元的负端。控制单元电性连接压差检测单元及迟滞驱动单元,且控制单元与压差检测单元协同提供一默认电压。开关单元电性连接迟滞驱动单元及电压转换单元。其中,当输出电压大于等于默认电压时,控制单元通知迟滞驱动单元控制开关单元开路,使电压转换单元持续转换输入电压;当输出电压小于默认电压时,控制单元通知迟滞驱动单元控制开关单元短路,使电压转换单元停止转换输入电压。
在一些实施例中,压差检测单元还包括一第一电容并联第二电阻。
在一些实施例中,控制单元包含一比较元件,比较元件电性连接至晶体管及第二电阻之间,当输出电压大于等于默认电压时,比较元件短路,当输出电压小于默认电压时,比较元件开路。
在一些实施例中,迟滞驱动单元包含一第三电阻及一第四电阻,第三电阻、第四电阻、比较元件及开关单元连接于一节点,当比较元件短路时,节点具有一第一电压,当比较元件开路时,节点具有一第二电压。
在一些实施例中,迟滞驱动单元还包含一第二电容,第二电容电性连接节点且并联第四电阻,以延迟开关单元的作动。
在一些实施例中,控制单元还包括一第五电阻电性连接于比较元件及节点之间。
在一些实施例中,开关单元包含一开关元件,开关元件接收到第一电压时为开路,开关元件接收到第二电压时为短路。
在一些实施例中,当开关元件开路时,开关元件输出一致能讯号至电压转换单元;当开关元件短路时,开关元件输出一禁能讯号至电压转换单元。
在一些实施例中,电压转换单元还包含一控制器,当控制器接收到致能讯号时,使电压转换单元持续转换输入电压。当控制器接收到禁能讯号时,使电压转换单元停止转换输入电压。
因此,本发明在发光二极管单元中有发光二极管损坏而导致输出电压产生变化时,可控制电压转换单元停止转换输入电压给发光二极管单元,使发光二极管全部熄灭。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的发光二极管控制装置的方块示意图。
图2为根据本发明一实施例的发光二极管控制装置的电路示意图。
图3为根据本发明另一实施例的发光二极管控制装置的电路示意图。
图4为根据本发明再一实施例的发光二极管控制装置的电路示意图。
10 发光二极管控制装置 12 发光二极管单元
122 发光二极管 14 电压转换单元
142 控制器 16 压差检测单元
162 晶体管 18 控制单元
182 比较元件 20 迟滞驱动单元
22 开关单元 222 开关元件
C1 第一电容 C2 第二电容
GND 接地端 M、N 节点
R1 第一电阻 R2 第二电阻
R3 第三电阻 R4 第四电阻
R5 第五电阻 Vo 输出电压
B 基极 C 集电极
E 发射极 A 阳极
K 阴极 R 参考端
D 漏极 G 栅极
S 源极 Vin 输入电压
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的发光二极管控制装置的方块示意图。请参阅图1所示,发光二极管控制装置10包含一发光二极管单元12、一电压转换单元14、一压差检测单元16、一控制单元18、一迟滞驱动单元20以及一开关单元22。
电压转换单元14电性连接发光二极管单元12,以转换一输入电压Vin给发光二极管单元12,使发光二极管单元12得以正常运作而点亮。在一实施例中,发光二极管单元12包含一条或多条发光二极管串列,每一发光二极管串列由多个发光二极管组成,在此以一条发光二极管串列为例,但不限于此,因此发光二极管单元12包括多个发光二极管122依序串联在一起,并具有一正端以及一负端。
压差检测单元16电性连接至发光二极管单元12的正端及负端,用以检测发光二极管单元12的输出电压Vo。控制单元18电性连接压差检测单元16,且迟滞驱动单元20电性连接控制单元18,控制单元18与压差检测单元16协同提供一默认电压,控制单元18依据压差检测单元16的检测结果来判断发光二极管单元12中发光二极管122的状态,开关单元22则电性连接迟滞驱动单元20及电压转换单元14。当输出电压Vo大于等于默认电压时,表示发光二极管单元12正常点亮,控制单元18会通知迟滞驱动单元20控制开关单元22开路(不导通),令电压转换单元14持续转换输入电压Vin给发光二极管单元12,使发光二极管单元12继续维持点亮状态。当输出电压Vo小于默认电压时,表示有至少一个发光二极管122损坏,控制单元18会通知迟滞驱动单元20控制开关单元22短路(导通),令电压转换单元14停止转换输入电压Vin给发光二极管单元12,使所有发光二极管122全部一起熄灭。
图2为根据本发明一实施例的发光二极管控制装置的电路示意图。请参阅图2所示,在此发光二极管控制装置10中,电压转换单元14使用但不限于降压升压式(Buck-Boost)电压转换器,且其具有输出接地不与输入接地相连(不共地)的特性,此电压转换单元14包含一控制器142。
在一实施例中,压差检测单元16包含一第一电阻R1、一第二电阻R2、一晶体管162以及一第一电容C1。第一电阻R1的一端电性连接发光二极管单元12的正端,第一电阻R1的另一端则电性连接至晶体管162的发射极E,晶体管162的基极B电性连接至发光二极管单元12的负端,且晶体管162的发射极E和基极B之间存在一个发射极-基极电压VEB,晶体管162的集电极C电性连接至第二电阻R2的一端的节点M,而第二电阻R2的另一端则连接至接地端GND。并且,第一电容C1并联第二电阻R2,也就是第一电容C1一端连接节点M,另一端则连接至接地端GND。其中,晶体管162可以是但不限于双极性接面晶体管(BJT),例如PNP型双极性接面晶体管。
在一实施例中,控制单元18包含一比较元件182及一第五电阻R5,其中比较元件182可以是但不限于TL431元件。比较元件182的参考端R电性连接至晶体管162与第二电阻R2之间的节点M,比较元件182的阳极A电性连接接地端GND,比较元件182的阴极K电性连接第五电阻R5的一端,第五电阻R5的另一端则电性连接至节点N。通过控制单元18的比较元件182与压差检测单元16的晶体管162的协同作用产生默认电压,由于比较元件182具有一个内建参考电压Vref,因此,默认电压可以表示为当发光二极管单元12的输出电压Vo大于等于默认电压时,即节点M的电压大于内建参考电压Vref,使比较元件182短路,也就是比较元件182的阴极K及阳极A为导通状态;当发光二极管单元12的输出电压Vo小于默认电压时,即节点M的电压小于内建参考电压Vref,使比较元件182开路,也就是比较元件182的阴极K及阳极A为不导通状态。
在一实施例中,迟滞驱动单元20包含一第三电阻R3、一第四电阻R4以及一第二电容C2。第三电阻R3的一端电性连接至发光二极管单元12的负端,第三电阻R3的另一端则电性连接至节点N,此时第三电阻R3接收到的电压为输入电压Vin。第四电阻R4的一端也电性连接至节点N,第四电阻R4的另一端电性连接至接地端GND。第二电容C2的两端分别电性连接节点N及接地端GND,使第二电容C2并联第四电阻R4。由于第三电阻R3、第四电阻R4及比较元件182都连接于节点N,当比较元件182为短路时,节点N具有一第一电压;当比较元件182为开路时,则节点N具有一第二电压。
在一实施例中,第五电阻R5的电阻值远小于第三电阻R3及第四电阻R4的电阻值。例如,当第三电阻R3及第四电阻R4的电阻值为100KΩ时,第五电阻R5的电阻值则为1KΩ。
在一实施例中,开关单元22包含一开关元件222,此开关元件222可以是但不限于金属氧化半导体(MOS)开关,例如N型金属氧化半导体(NMOS)开关。开关元件222的栅极G电性连接至节点N,开关元件222的漏极D电性连接至控制器142,以传送致能讯号或禁能讯号给控制器142,开关元件222的源极S则电性连接至接地端GND。当节点N具有第一电压时,开关元件222接收到第一电压时开路,开关元件222会输出致能讯号至电压转换单元14的控制器142,当控制器142接收到此致能讯号时,使电压转换单元14持续转换输入电压Vin给发光二极管单元12。当节点N具有第二电压时,开关元件222接收到第二电压时短路,开关元件222会输出禁能讯号至电压转换单元14的控制器142,控制器142接收到此禁能讯号时,使电压转换单元14停止转换输入电压Vin给发光二极管单元12。
其中,在迟滞驱动单元20中,利用第二电容C2充放电的作用,可以达到迟滞的效果,也就是利用第二电容C2来延迟开关元件222的作动,以避免开机时开关元件222立即短路而造成电压转换单元14停止操作,且第二电容C2也可以避免因噪声产生的误动作。此外,在控制单元18中,第五电阻R5除了可以改变分压之外,也作为一个限流电阻,用以避免第二电容C2放电时产生的大电流造成比较元件182损坏。
在运作时,请参阅图2所示,电压转换单元14会转换输入电压Vin给发光二极管单元12,以点亮发光二极管122,如果发光二极管单元12的输出电压Vo大于或等于默认电压时,即表示发光二极管122无损坏,此时控制单元18中的比较元件182的阴极K及阳极A会短路而呈现导通状态,由于第四电阻R4及第五电阻R5为并联,并且与第三电阻R3串接于节点N,使节点N的分压太低(此时节点N具有第一电压),无法顺偏开关元件222的栅极G和源极S,使开关元件222的漏极D和源极S间仍维持开路状态(不导通)并产生致能讯号给电压转换单元14,使其维持正常操作,仍持续转换输入电压Vin给发光二极管单元12,所有发光二极管122正常点亮。
如果发光二极管单元12的输出电压Vo小于默认电压时,即表示发光二极管122有部分损坏,此时控制单元18中的比较元件182的阴极K及阳极A会开路而呈现不导通状态,由于第三电阻R3与第四电阻R4串接于节点N,使节点N的分压(此时节点N具有第二电压)足够顺偏开关元件222的栅极G和源极S,进而使开关元件222的漏极D和源极S间变为短路状态(导通)并产生禁能讯号给电压转换单元14,使其停止操作,所有发光二极管122会全部熄灭。
于电压转换单元14刚开机时,因发光二极管单元12的输出电压Vo尚未建立,所以比较元件182的阴极K及阳极A会开路,节点N的分压因为第二电容C2需要时间充电,因而暂时无法顺偏栅极G和源极S而使开关元件222为开路,此时电压转换单元14正常操作,转换输入电压Vin给发光二极管单元12。于电压转换单元14稳定地转换输入电压Vin后,则可依据输出电压Vo与默认电压之间的关系来判断发光二极管122是否有损坏,此部分的相关技术内容请参考前述说明,于此不再赘述。
图3为根据本发明另一实施例的发光二极管控制装置的电路示意图。请参阅图3所示,在此发光二极管控制装置10中,电压转换单元14使用但不限于降压式(Buck)电压转换器,且其也具有输出接地不与输入接地相连(不共地)的特性。电压转换单元14的两端电性连接发光二极管单元12,以转换一输入电压Vin给发光二极管单元12,且第三电阻R3的一端连接至发光二极管单元12的负端,此时第三电阻R3接收到的电压为输入电压Vin减去输出电压Vo(Vin-Vo)。此电压转换单元14包含一控制器142,使控制器142可根据开关元件222传送的致能讯号或禁能讯号来控制电压转换单元14是否要转换输入电压Vin给发光二极管单元12。其中,图3所示的发光二极管控制装置10除了使用不同的电压转换单元14之外,其余结构、连接关系及运作皆与图2所示的实施例相同,故可参考前述说明,于此不再赘述。
图4为根据本发明再一实施例的发光二极管控制装置的电路示意图。请参阅图4所示,在此发光二极管控制装置10中,电压转换单元14使用但不限于降压式(Buck)电压转换器,且其也具有输出接地不与输入接地相连(不共地)的特性。电压转换单元14的两端电性连接发光二极管单元12,以转换一输入电压Vin给发光二极管单元12,且第三电阻R3的一端连接至发光二极管单元12的正端,另一端则连接到节点N,此时第三电阻R3接收到的电压为输入电压Vin。此电压转换单元14包含一控制器142,使控制器142可根据开关元件222传送的致能讯号或禁能讯号来控制电压转换单元14是否要转换输入电压Vin给发光二极管单元12。其中,图4所示的发光二极管控制装置10除了使用不同的电压转换单元14及第三电阻R3的连接关系不同之外,其余结构、连接关系及运作皆与图2所示的实施例相同,故可参考前述说明,于此不再赘述。
综上所述,本发明能够在发光二极管单元中有发光二极管损坏而导致输出电压产生变化时,控制电压转换单元停止转换输入电压给发光二极管单元,使发光二极管得以全部熄灭。当本发明的发光二极管控制装置应用于车灯时,得以在至少一个发光二极管损坏时会熄灭所有发光二极管,以避免车灯的整体造型变得不美观,还可有效避免造成车灯因亮度不足而影响到行车安全的问题。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点,其目的在使熟悉此项技术者能够了解本发明的内容并据以实施,当不能以之限定本发明的专利范围,即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰,仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种发光二极管控制装置,其特征在于,包含:
一发光二极管单元;
一电压转换单元,电性连接该发光二极管单元,以转换一输入电压给该发光二极管单元;
一压差检测单元,电性连接该发光二极管单元,用以检测该发光二极管单元的一输出电压,该压差检测单元包含:
一第一电阻,电性连接该发光二极管单元的正端;
一第二电阻;及
一晶体管,分别电性连接该第一电阻、该第二电阻以及该发光二极管单元的负端;
一控制单元,电性连接该压差检测单元,该控制单元与该压差检测单元协同提供一默认电压;
一迟滞驱动单元,电性连接该控制单元;以及
一开关单元,电性连接该迟滞驱动单元及该电压转换单元;
其中,该控制单元根据该输出电压大于等于该默认电压时,通知该迟滞驱动单元控制该开关单元开路,使该电压转换单元持续转换该输入电压;该控制单元根据该输出电压小于该默认电压时,通知该迟滞驱动单元控制该开关单元短路,使该电压转换单元停止转换该输入电压。
2.如权利要求1所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该压差检测单元还包括一第一电容,并联该第二电阻。
3.如权利要求1所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该控制单元包含一比较元件,电性连接至该晶体管及该第二电阻之间,当该输出电压大于等于该默认电压时,该比较元件短路;及当该输出电压小于该默认电压时,该比较元件开路。
5.如权利要求3所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该迟滞驱动单元包含一第三电阻及一第四电阻,该第三电阻、该第四电阻、该比较元件及该开关单元连接于一节点,当该比较元件短路时,该节点具有一第一电压;及当该比较元件开路时,该节点具有一第二电压。
6.如权利要求5所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该迟滞驱动单元还包含一第二电容,该第二电容电性连接该节点且并联该第四电阻,以延迟该开关单元的作动。
7.如权利要求5所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该控制单元还包括一第五电阻,电性连接于该比较元件及该节点之间。
8.如权利要求5所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该开关单元包含一开关元件,该开关元件接收到该第一电压时开路;及该开关元件接收到该第二电压时短路。
9.如权利要求8所述的发光二极管控制装置,其特征在于,当该开关元件开路时,该开关元件输出一致能讯号至该电压转换单元;及当该开关元件短路时,该开关元件输出一禁能讯号至该电压转换单元。
10.如权利要求9所述的发光二极管控制装置,其特征在于,该电压转换单元还包含一控制器,该控制器接收到该致能讯号时,使该电压转换单元持续转换该输入电压;及该控制器接收到该禁能讯号时,使该电压转换单元停止转换该输入电压。
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