專利名稱：照明用發(fā)光二極管電流自動辨識方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光二極管驅動領域，具體的講，涉及一種發(fā)光二極管的電流辨識方法。
背景技術：
發(fā)光二管從發(fā)明至現今的廣泛應用已有40多年歷史，由于以往發(fā)光二極管主要用于顯示用途，電源利用效率相對次要、甚至有時被視為不考慮的因素，基于以上原因，發(fā)光二極管驅動電流控制一般十分簡單，如一般產品只使用固定電壓源供電輔以串接電阻限流，而有的低端應用例甚至不加入任何限流措施，只利用電源或控制器件內阻達到限流目的，這類形的電路設計在日常低功率、低成本應用無疑是足夠的，但從電源效率、可靠性及穩(wěn)定性角度看，還是差強人意。
受益于新材料及制造工藝的高速發(fā)展，發(fā)光二極管在亮度表現較過去己有大幅改進，由于發(fā)光二極管屬于固態(tài)器件，機械強度高，體積小巧，有利于高效光學設計，損壞機理速度緩慢，能提供過十萬小時以上使用壽命，不含有害重金屬汞，最近成為一個十分具吸引力照明用光源。
照明用發(fā)光二極管與一般發(fā)光二極管比較，在應用上有很多需要注意的地方首先，其驅動電流較大，功耗較高，其次，發(fā)光二極管原本不利并聯連接，近期發(fā)光二極管生產技術己有效掌握比較統一電氣參數，容許多個發(fā)光二極管并聯連接。再次，電流需要控制于合理范圍內，以避免在一定散熱條件下溫升 過高，影響發(fā)光效率及壽命。
現時所有成熟電力光源都幾乎清一色使用電壓源供電，例如普通燈泡、霓 虹燈等，光源負載數量變化在固定供電電壓下只影響負載電流，電源電壓無需 根據光源負載數量作出調節(jié)。發(fā)光二極管供電源需求為直流電流源，與一般直 流電源并不直接兼容，原因是發(fā)光二極管的等效電路為一個二極管壓降加一個 串接動態(tài)電阻，發(fā)光二極管在固定電壓供電條件下因為參數的變化，如出廠參 數偏差、溫度、導線電阻等，而不能達致穩(wěn)定負載電流。
在實際應用中，當發(fā)光二極管負載數量改變，供電電流需要作出適當調節(jié)， 在供電電流改變后系統電壓會隨著改變，并不是一個恒定數值。
現有技術中的并聯連接發(fā)光二極管供電系統一般包括以下幾類-
固定輸出電壓電源，通過發(fā)光二極管內阻及系統接線電阻限流，因參數變 化甚多，這種方案很難對負載電流作準確調控， 一般只用于低要求產品。
固定輸出電壓電源，在每個發(fā)光二極管單元加上限流電路達到穩(wěn)流目的， 能有效準確控制電流，但系統元件數量較多，不利降低成本及提高可靠性。
可調電流源供電，需要根據系統內已知發(fā)光二極管數量在安裝時對電源輸 出電流作適當調整配合，對不熟識發(fā)光二極管光源電氣特性安裝人員容易造成 錯誤設置，影響系統壽命，甚至造成安全問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種照明用發(fā)光二極管電流自動辨識方法，當發(fā)光二極管并聯網絡中的某些發(fā)光二極管參數發(fā)生變化，或發(fā)光二極管并聯網 絡中加入新的支路時，自動辨識負載的電流要求，并適當的對輸出電流作出調 節(jié)。
為實現上述目的，本發(fā)明所提供的照明用發(fā)光二極管網絡電流自動辨識方 法，用以辨識一個發(fā)光二極管網絡所需的供電電流，該發(fā)光二極管網絡包括并 至少兩條并聯的支路，且每條支路上串聯至少一個發(fā)光二極管，該方法包括以 下步驟-
a) 在每條支路內提供一個與所在支路電流需求成反比的辨識電阻，使得每 條支路中的辨識電阻與支路電流需求的乘積均相等；
b) 在這些辨識電阻兩端施加一小于所在支路的發(fā)光二極管導通電壓的檢測 電壓，從而得到一個參考電流；
c) 根據該參考電流確定所有支路總的驅動電流。
優(yōu)選的，所述參考電流通過一個電流電壓轉換電流轉換為參考電壓供給驅
動該發(fā)光二極管網絡的控制電源。
優(yōu)選的是，所述等效電阻與支路電流需求的乘積為具有第一值的常數。 優(yōu)選的是，所述驅動電流與參考電流的比值為具有第二值的常數。 優(yōu)選的是，所述設置于支路內的辨識電阻的一端連接一個辨識端子，另一
端連接控制電源的負極輸出。
優(yōu)選的是，所述設置于支路內的辨識電阻的一端連接一個辨識端子，另一
端連接控制電源的負極輸出。
優(yōu)選的是，所述設置于支路內的辨識電阻的兩端分別連接發(fā)光二極管網絡的正極輸入和負極輸入。
優(yōu)選的是，如果所述支路內的辨識電阻的兩端分別連接發(fā)光二極管網絡的正極輸入和負極輸入，則還可以為每個電阻串接一個開關，以至于在辨識過程中，該開關閉合，在便是過程完畢后，該開關打開。
優(yōu)選的，上述所有辨識電阻由電流源代替。-本發(fā)明的這些或其他特征和優(yōu)點的一個或部分將通過下面的說明書對本技術領域內的技術人員變得顯而易見，在說明書中，通過描述實施發(fā)明的最適當的方式，給出并闡述了本發(fā)明的一種具體實施方式
。正如其將被認識到的，本發(fā)明可有不同的實施方式，且在不背離本發(fā)明的情況下，其一些細節(jié)也可有多種變體。據此，附圖及說明書僅應被看作是描述性的而非限制性的。
圖1 一種發(fā)光二極管網絡的結構圖。
圖2是根據本發(fā)明的一種辨識方法所基于的電路的電路圖。
圖3是一種改進的辨識方法所基于的電路的電路圖。
圖4為增加了辨識端子的辨識方法所基于的電路的電路圖。
圖5為增加了辨識端子以及辨識回路端子的辨識方法所基于的電路的電路圖。
圖6為將辨識電流轉換為辨識電壓的電路的電路圖。、圖7為用電流源替換辨識電阻后的結構圖。
具體實施例方式
以下結合附圖詳細說明本發(fā)明的各種具體實施方式
。
圖1示出了應用本發(fā)明的電流量自動判別方法的發(fā)光二極管網絡的結構。
其為由第一支路B1、第二支路B2、第三支路B3、第四支路B4和第五支路B5并聯組成；其中，第一支路B1、第二支路B2、第三支路B3、第四支路B4和第五支路B5分別包括多個串聯的發(fā)光二極管。該模塊可以由有控制電源供電，其正負極分別連接正供電端+Ve和負供電端Rtn。
作為本發(fā)明的第一種具體實施方式
，如需判別對圖1中的發(fā)光二極管網絡的供電電流，則需要進行以下步驟的操作
首先在第一支路B1、第二支路B2、第三支路B3、第四支路B4和第五支路B5分別并聯辨識電阻R1、 R2、 R3、 R4和R5，如圖2所示，即辨識電阻R1并聯于第一支路，辨識電阻R2并聯于第二支路，辨識電阻R3并聯于第三支路，辨識電阻R4并聯于第四支路，辨識電阻R5并聯于第五支路。
照明發(fā)光二極管一般具有3.5至4.5V的正向導通電壓，當施加于正供電端+Ve和負供電端Rta之間的電壓低于一條支路的發(fā)光二極管總串聯電壓時，發(fā)光二極管不導通，此時電路呈現高阻狀態(tài)，正供電端+Ve和負供電端Rtn間的等效電阻為Rl與R2至R5并聯的總電阻值Rtot。
Rtot的檢測通過以下步驟實現
a) 由發(fā)光二極管驅動電源輸出一個低于發(fā)光二極管導通電平的檢測電壓Vdet。
b) 通過相應測量電路或測量用微型計算機，測量等效電阻值，測量方法如下
首先，設定每條支路的電流需求，例如1.4A。
其次，選定一個流經并聯的辨識電阻R1、 R2、 R3、 R4以及R5的參考電流Iref來表示流經第一支路、第二支路、第三支路、第四支路以及第五支路的總的電流值，即電源的輸出電流Iout，其中，參考電流Iref與電源輸出電流Itot為等比例輸出的。參考電流的選定需要滿足以下原則，首先，電流不能過小，如果電流過小則會使電路容易受到環(huán)境電氣噪音干擾；其次，電流不能過大，如果電流過大會造成不必要的功耗并會導致成本及體積增加。例如，可以選擇用Iref為10uA表示Itot為1A，在這種情況下，參考電流至輸出電流的變換常數，艮卩輸出電流與草烤電流之比K1為1/1000000，還可以選擇用Iref為10mA表示Itot為1A，在這種情況下，參考電流至輸出電流的變換常數K1為1/100。上述兩種選擇均是可行的。
在正供電端+Ve與負供電端Rtn之間接入檢測電壓Vdet，該檢測電壓的選擇原則是， 一定要小于各條支路上所需的最大導通電壓，但也不能過小，過小的檢測電壓會使電路容易受參數變動及電氣噪音的影響；且不能過大，過大的檢測電壓會招致不必要的損耗、以及產品成本和體積增大等問題。在這樣的約束下，設計者會選用Vdet等于如IV、 2.5V、 5V或10V。例如，在選定Vdet等于1V時，同時選定參考電流至輸出電流的變換常數K1為1/100，則代表1A的LED電流使用的電阻為1K歐姆，2A的LED電流的電阻是500歐姆。
確定了上述辨識電阻的總電阻值后，可以按平均分配的方法分配至各條支路中，也可以采用優(yōu)先的方法分配，即參數變化可能性較大的支路放入較大的電阻值，這樣參數的變化容易通過電阻的變化體現出來。
事實上，大部分的電路實施例都使用電壓代表輸出電源電流量，圖6示出
了這樣的一種電路，可將檢出的參考電流Iref轉換為參考電壓Vref。圖中，R6 遠小于R1至R5并聯的等效電阻Rtot，這樣可以減小檢測誤差，運算放大器U1B 使R5上的壓降等于R6上的壓降，三極管Ql集電極電流與Iref成反比，電阻 R8上壓降V_Iref與Iref成正比，電源通過V一Iref建立發(fā)光二極管驅動電流。
電阻Rl-R5若由電流源代替可直接測量辨識電流量然後轉換成電源輸出電 流量，如圖7所示。
c)發(fā)光二極管驅動電源把輸出電壓提升至正常工作電壓，進入穩(wěn)流工作模 態(tài)，電流量由測量到的Rtot決定。
上述實施方式中的辨識電阻雖然可以達到自動辨識電流需求的功能，但是 將辨識電阻一直連接于發(fā)光二極管網絡中勢必導致不必要的功耗。因此，作為 以上具體實施方式
的改進，在本發(fā)明的第二種具體實施方式
中，參照圖3，在辨 識電阻所在的回路上分別增加了控制開關，即將控制開關S1串聯入辨識電阻 Rl的回路，將控制開關S2串聯入辨識電阻R2的回路，將控制開關S3串聯入 辨識電阻R3的回路，將控制開關S4串聯入辨識電阻R4的回路，將控制開關 S5串聯入辨識電阻R5的回路。這樣，通過在低電源電壓時使控制開關S1至S5 閉合，并對Rtot按上述步驟進行測量，以及通過在正常電壓工作時，將控制開 關S1至S5斷開，可以有效的減小功耗。
在本發(fā)明的第三種實施方式中，可以通過增加辨識端實現電流的辨識。具 體說明如下增加辨識端ID，在辨識端ID與負供電端Rta之間分別為第一支路、
10第二支路、第三支路、第四支路以及第五支路并聯辨識電阻R1、 R2、 R3、 R4 和R5。增加后的結構如圖4所示，電阻R1連接于第一支路的一端與辨識端ID 之間，電阻R2連接于第二支路的一端與辨識端ID之間，電阻R3連接于第三支 路的一端與辨識端ID之間，電阻R4連接于第四支路的一端與辨識端ID之間， 電阻R5連接于第五支路的一端與辨識端ID之間。其中，辨識電阻R1可隨第一 支路的參數的變化而等比例變化，辨識電阻R2可隨第二支路的參數的變化而等 比例變化，辨識電阻R3可隨第三支路的參數的變化而等比例變化，辨識電阻 R4可隨第四支路的參數的變化而等比例變化，辨識電阻R5可隨第五支路的參 數的變化而等比例變化。
當二極管網絡中的發(fā)光二極管數量較多時，負供電端Rtn回線上的電壓將 會增加到一個足以影響辨識端ID的電壓的值，如果發(fā)生了這種情況，則可以增 加辨識回路端IDrtn，并把辨識電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5分別從第一支路、第 二支路、第三支路、第四支路和第五支路斷開，并將其與辨識回路端IDrtn相連 接，如圖5所示。這樣，辨識電阻就由辨識端ID和辨識回路端IDrtn并聯起來， 同時，正供電端+Ve和負供電端Rto將第一支路、第二支路至第五支路并聯起來。
在這種情況下，仍采用與上述方法相同的方法確定辨識電阻總的電阻值， 并將其分配給辨識電阻Rl至R5，再在辨識端ID和辨識回路端IDrtn施加偏壓， 即辨識電壓Vdet，從而得到參考電流Iref，再通過圖3中的電路將其轉化為控制 電壓信號，通過該控制電壓信號可以控制電源的輸出。
本領域內的技術人員應該知道，以上在說明書及附圖描述的本發(fā)明的具體 實施方式僅是示例性的而非限制性的。
ii前述對本發(fā)明具體實施方式
的說明僅以示例和描述為目的。其并非意于窮 盡各實施方式或將發(fā)明局限于已揭示的實施方式或某一定式。據此，上述描述 應被看作是示例性的而非局限性的。顯而易見是，很多修改及變體對本領域內 的技術人員來說的可見的。選定并描述了各具體實施方式
是為了最清楚的解釋 本發(fā)明的原理以及最佳的實際應用方式，以令本領域內的技術人員了解本發(fā)明 的適合于預期的特殊用途或實現的各種實施例及各種變體。意欲由后續(xù)的權利 要求及其等效變化限定本發(fā)明的范圍，在權利要求中，除非另行指出，所有術 語都應解釋為其最廣的含義。應該意識到，本領域內的一般技術人員可以在不 脫離由下面的權利要求定義的本發(fā)明的范圍的情況下，在具體實施方式
中作出 變化。此外，無論下述的權利要求是否明確描述了某些要素及組件，均不意在 將現有公開中的這些要素及組件獻于公知領域。
權利要求
1. 一種照明用發(fā)光二極管電流自動辨識方法，用以辨識一個發(fā)光二極管網絡所需的供電電流，該發(fā)光二極管網絡包括并至少兩條并聯的支路，且每條支路上串聯至少一個發(fā)光二極管，該方法包括以下步驟a)在每條支路內提供一個與所在支路電流需求成反比的辨識電阻，使得每條支路中的辨識電阻與支路電流需求的乘積均相等；b)在這些辨識電阻兩端施加一小于所在支路的發(fā)光二極管導通電壓的檢測電壓，從而得到一個參考電流；c)根據該參考電流確定所有支路總的驅動電流。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述參考電流通過一個電流電壓轉換 電流轉換為參考電壓供給驅動該發(fā)光二極管網絡的控制電源。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述等效電阻與支路電流需求的乘積 為具有第一值的常數。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中，優(yōu)選的是，所述驅動電流與參考電流 的比值為具有第二值的常數。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述設置于支路內的辨識電阻的一端 連接一個辨識端子，另一端連接控制電源的負極輸出。
6. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述設置于支路內的辨識電阻的一端 連接一個辨識端子，另一端連接控制電源的負極輸出。
7. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述設置于支路內的辨識電阻的兩端 分別連接發(fā)光二極管網絡的正極輸入和負極輸入。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，還可以為每個電阻串接一個開關，以 至于在辨識過程中，該開關閉合，在便是過程完畢后，該開關打開。
9. 根據以上權利要求中任意一項所述的方法，其中，上述所有辨識電阻由電 流源代替。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種照明用發(fā)光二極管電流自動辨識方法，用以辨識一個發(fā)光二極管網絡所需的供電電流，該發(fā)光二極管網絡包括并至少兩條并聯的支路，且每條支路上串聯至少一個發(fā)光二極管，該方法包括以下步驟a)在每條支路內提供一個與所在支路電流需求成反比的辨識電阻，使每條支路中的辨識電阻與支路電流需求的乘積均相等；b)在這些辨識電阻兩端施加一小于所在支路的發(fā)光二極管導通電壓的檢測電壓，從而得到一個參考電流；c)根據該參考電流確定所有支路總的驅動電流。本發(fā)明可以當發(fā)光二極管并聯網絡中的某些發(fā)光二極管參數發(fā)生變化，或發(fā)光二極管并聯網絡中加入新的支路時，自動辨識負載的電流要求，并適當的對輸出電流作出調節(jié)。
文檔編號H05B37/02GK101483953SQ200910008659
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權日2009年2月10日
發(fā)明者黃華南 申請人:黃華南