LED背光源.pdf

本发明公开了一种LED背光源，所述LED背光源包括恒流驱动电路、电源和多个LED灯，多个所述LED灯形成为交叉阵列形式的结构，所述电源连接于多个所述LED灯，且所述LED灯连接于所述恒流驱动电路。该种LED背光源亮度稳定且可靠性高。

1.  一种LED背光源，其特征在于，所述LED背光源包括恒流驱动电路、电源和多个LED灯，多个所述LED灯形成为交叉阵列形式的结构，所述电源连接于多个所述LED灯，且所述LED灯连接于所述恒流驱动电路。

2.  根据权利要求1所述的LED背光源，其特征在于，所述恒流驱动电路包括放大器(U1)、感应电阻(Rs)和多个相并联的MOS管，所述放大器(U1)的正向输入端输入预设电压(Vref)，所述放大器(U1)的反向输入端通过感应电阻(Rs)接地，所述放大器(U1)的输出端连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极连接于所述放大器(U1)的反向输入端，所述MOS管的漏极连接于所述LED灯。

3.  根据权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述LED灯与所述MOS管的漏极之间还设置有电阻。

4.  根据权利要求3所述的LED背光源，其特征在于，所述放大器(U1)的输出端通过相并联的第一电阻(R1)和第一电容(C1)连接于所述MOS管的栅极，以使得所述MOS管能够得到稳定的电压。

5.  根据权利要求2所述的LED背光源，其特征在于，所述恒流驱动电路中还设置有三极管(V1)，且所述三极管(V1)的集电极连接于所述MOS管的栅极，所述三极管(V1)的发射极接地，所述三极管(V1)的基极通过第三电阻(R3)连接PWM信号控制器。

6.  根据权利要求5所述的LED背光源，所述恒流驱动电路还包括第四电阻(R4)，且所述第四电阻(R4)的一端连接于所述MOS管的栅极，另 一端通过所述三极管(V1)的发射极接地。

7.  根据权利要求5所述的LED背光源，所述恒流驱动电路还包括用于给所述放大器(U1)供电的供电电源，所述供电电源通过第二电阻(R2)连接于所述第三电阻(R3)。

LED背光源
技术领域
本发明涉及航空、航天背光电源，具体地，涉及一种LED背光源。
背景技术
随着航空、航天领域对LED背光源的要求提高，对于传统的设计已经不能满足使用要求，现有的背光源一般有两种连接方式，即LED灯组并联或串联。在并联方式中，虽然可以避免一颗LED灯烧坏后会导致整个灯组熄灭的现象，但不可避免地，每颗LED灯的参数存在一定差异，这样就会导致流过每颗LED灯的电流不一致，由于LED灯的发光强度与工作电流成正比关系，所以流过LED灯的电流不一致会直接导致LED灯的发光亮度不一致；在串联方式中，虽然能够保证流过每颗LED灯的电流一致，即每颗LED灯的亮度将会一致，但是LED灯串联存在驱动输出电压较大的问题，并且当其中一颗LED灯因品质不良断路后，将会导致整个LED灯组不亮。综合上述两点，LED灯组采用串联或并联方式连接存在背光源亮度不稳定，可靠性不高的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够解决多个LED灯串联或并联在一起亮度不稳定的LED背光源，该种LED背光源的亮度稳定且可靠性高。
为了实现上述目的，本发明提供了一种LED背光源，所述LED背光源包括恒流驱动电路、电源和多个LED灯，多个所述LED灯形成为交叉阵列形式的结构，所述电源连接于多个所述LED灯，且所述LED灯连接于所述恒流驱动电路。
优选地，所述恒流驱动电路包括放大器、感应电阻和多个相并联的MOS管，所述放大器的正向输入端输入预设电压，所述放大器的反向输入端通过感应电阻接地，所述放大器的输出端连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极连接于所述放大器的反向输入端，所述MOS管的漏极连接于所述LED灯。
进一步优选地，所述LED灯与所述MOS管的漏极之间还设置有电阻。
更进一步优选地，所述放大器的输出端通过相并联的第一电阻和第一电容连接于所述MOS管的栅极，以使得所述MOS管能够得到稳定的电压。
更进一步优选地，所述恒流驱动电路中还设置有三极管，且所述三极管的集电极连接于所述MOS管的栅极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极通过第三电阻连接PWM信号控制器。
再更进一步优选地，所述恒流驱动电路还包括第四电阻，且所述第四电阻的一端连接于所述MOS管的栅极，另一端通过所述三极管的发射极接地。
再更进一步优选地，所述恒流驱动电路还包括用于给所述放大器供电的供电电源，所述供电电源通过第二电阻连接于所述第三电阻。
根据上述技术方案，本发明通过将多个LED灯设置成交叉阵列形式的结构，交叉阵列形式的结构一方面能够解决串联电路中而存在驱动输出电压太大的问题，另一方面能够解决并联电路中存在的因难以保证流经每一颗LED灯的电流一致而导致的每颗LED灯亮度不一致的情况。另外，因LED灯的发光强度与工作电流成正比关系，所以只要保证流经每个LED灯的电流相同就能够保证每个LED灯的亮度一致，在本发明中，将LED灯连接于恒流驱动电路，这样当有LED灯出现短路或断路的情况时，恒流驱动电路上输出的电流仍然和原始设定的电流相同，即保证了流过每个LED灯的电流是相同的，从而保证整个LED背光源电路中每个LED灯的亮度一致。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的交叉阵列形式的结构的多个LED灯的组合图；以及
图2是根据本发明的优选实施方式的恒流驱动电路的电路原理图。
附图标记说明
U1、放大器         Rs、感应电阻
Vref、预设电压    R1、第一电阻
C1、第一电容      V1、三极管
R3、第三电阻      R4、第四电阻
R2、第二电阻。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、左、右、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
本发明提供一种LED背光源，所述LED背光源包括恒流驱动电路、电源和多个LED灯，多个所述LED灯形成为交叉阵列形式的结构，所述电源(图1中所示的“LED+”和“LED-”，图2中所示的“LED-”和图1中的 “LED-”为同一端，两根导线互连，为附图清楚，所以使用图1和图2分别显示，以下不再叙述)连接于多个所述LED灯，且所述LED灯连接于所述恒流驱动电路。该种LED背光源包括由多个LED灯和恒流驱动电路以及电源，多个LED灯形成为交叉阵列形式的结构，本领域人员应该理解的是，如图1所示，这里的交叉阵列结构是这样的，将多个LED灯分成数量相同的若干组，数量相同的若干组中的每一组作为一个单元，将若干单元依次串联，再将每个单元中的多个LED灯依次并联，这样即形成一个交叉阵列形式的结构的LED背光源，为方便以下说明，将若干组中的每一组称之为LED灯组。恒流驱动电路连接与LED灯组，这里所说的连接方式为串联，即恒流驱动电路串联与所述LED灯组，在恒流驱动电路中，在设定的范围内，无论输入电压怎么变化，输出的电流和原始设定的电流都是相同的，在串联电路中，LED灯组和恒流驱动电路中的电流是相同的，LED灯组与LED灯组之间也是串联的，即流过每个LED灯组的电流都是相同的，另外在每个LED灯组中，多个LED灯之间是并联的，所以流过每个LED灯的电流也是相同的。在这里需要说明的是，尽管将每个LED灯的参数都设定成相同的，但在实际电路中，很难保证每个LED灯的参数都完全相同，即每个LED灯的参数都存在一定差异，采用交叉阵列形式的结构能够减少这种差异，LED灯组中的LED灯数量越多，则并联的多个LED灯组的差异误差就越小，在本发明中，由于在LED背光源中，每个LED灯组中的LED灯的数量都有很多，在一定程度上已经将这种差异缩减到很小，所以可以认为LED灯组中的每个LED灯的电流都是相同的。另外，连接于LED灯的电源我们设定为能够给多个LED灯提供稳定的电压，防止因电压变化导致不易控制整个LED背光源的亮度，这种提供稳定电压的方式有很多种，这应是本领域人员所能理解的，例如是用直流电供电等，这里不再赘述。
在本发明中，所述恒流驱动电路包括放大器U1、感应电阻Rs和多个相 并联的MOS管，所述放大器U1的正向输入端输入预设电压Vref，所述放大器U1的反向输入端通过感应电阻Rs接地，所述放大器U1的输出端连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极连接于所述放大器U1的反向输入端，所述MOS管的漏极连接于所述LED灯。因为MOS管是电压控制器件，而且具有比三极管V1更小更省电的特性，此处从成本的角度来考虑，采用MOS管来控制电流。另外，因为放大器U1具有输入阻抗很高，输出阻抗很低，从而使得具有带负载能力强的特点。放大器U1的正相输入端输入一个预设电压Vref，这个预设电压Vref大小和给多个LED灯提供的稳定的电压相关联，放大器U1的反相输入端通过感应电阻Rs接地，感应电阻Rs即为本领域人员所说的平衡电阻，为了使正相输入端和反相输入端具有对称性，消除偏置电流和温漂的影响。另外，放大器U1的输出端连接MOS管的栅极，用于给多个MOS管提供电压。需要说明的是，这里采用多个MOS管相并联的方式，在实际应用过程中，单个的MOS管往往达不到所需要的电流，将多个MOS管并联使用，可以将电流分担给多个MOS管承担，降低MOS管本身导通电阻由于发热引起的损耗，这样可以起到了保护MOS管的作用。
另外，在本发明中，所述LED灯与所述MOS管的漏极之间还设置有电阻。这样一方面为了进一步的减小多个LED灯参数的差异，另一方面可以理解为有镇流的作用，防止因LED灯短路或断路电压突然升高损坏LED背光源。这里将多个相并联的MOS管称之为MOS管组，如图1所示，电阻设置在LED灯组和MOS管组之间，具体是这样设置的，在与MOS管组相邻连接的LED灯组，其中这个LED灯组中的每个LED灯都串联一个电阻，即电阻的数量和多个LED灯组中的LED灯的数量是相同的。
为了让MOS管组能够得到稳定的电压，所述放大器U1的输出端通过相并联的第一电阻R1和第一电容C1连接于所述MOS管的栅极，以使得所 述MOS管能够得到稳定的电压。第一电阻R1和第一电容C1组成一个谐振电路，这样放大器U1输出端的电压即能够被缓冲，进而MOS管组得到的电压就能够趋于稳定。
在本发明中，所述恒流驱动电路中还设置有三极管V1，且所述三极管V1的集电极连接于所述MOS管的栅极，所述三极管V1的发射极接地，所述三极管V1的基极通过第三电阻R3连接PWM信号控制器。三极管V1主要是起放大电流的作用，PWM信号控制器用于发出PWM波形，能够调节LED灯的亮暗程度，第三电阻R3用于分压，保护三极管V1不被击穿。
另外，为了防止静电或电磁干扰，所述恒流驱动电路还包括第四电阻R4，且所述第四电阻R4的一端连接于所述MOS管的栅极，另一端通过所述三极管V1的发射极接地。此外，第四电阻R4也起到分压的作用。
另外，所述恒流驱动电路还包括用于给所述放大器U1供电的供电电源(图2中所示的VCC，以下不做说明)，所述供电电源通过第二电阻R2连接于所述第三电阻R3。供电电源用于给放大器U1供电，具体电压大小和正相输入端的预设电压Vref值向关联。第二电阻R2防止PWM信号控制器直接和电源连接，产生短路。
为进一步清楚的说明，以下就一组数据来说明：
将提供给多个LED灯的电源总电压值设定为28V，通过每个LED灯的电流都等于15mA，则和每个LED灯组串联的多个电阻和恒流驱动电路上的电流都为8×15mA＝120mA，假设有8个LED灯组(以下分别称之为D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和D8)，每个LED灯组中有8个LED灯，则流过每个LED灯组的总电流为8×15mA＝120mA。高温时，每颗LED灯的正向电压等于3.0V，常温时，每颗LED灯的正向电压等于3.3V，低温时，每颗LED灯的正向电压等于3.4V，则在不同温度状态下加在每个LED灯组上的电压分别为3.0V、3.3V和3.4V，则不同温度状态下，流经8个LED灯 组上的总电压分别为：8×3.0V＝24V、8×3.3V＝26.4V和8×3.4V＝27.2V，由于驱动方式为恒流驱动方式，则加在恒流驱动电路和镇流电阻上的总电压分别为28V-24V＝4V、28V-26.4V＝1.6V和28V-27.2V＝0.8V。当D1断路处于高温状态时，则加在D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8上的总电压为7×3.0V＝21.0V；当D1断路处于常温状态时，则加在D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8上的总电压为7×3.3V＝23.1V，当D1断路处于低温状态时，则加在D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8上的总电压为7×3.4V＝23.8V，则加在恒流驱动电路和镇流电阻上的总电压为分别为28V-21V＝7V、28V-23.1V＝4.9V和28V-23.8V＝4.2V。在给放大器U1输入预设电压Vref时，需要保证MOS管组处于恒流区，让MOS管组处于恒流区需要加的电压大小应是本领域人员所能理解和计算的，所以当MOS管组的电压在规定范围内发生变化时，电流不发生变化，仍然是120mA，则流过LED灯的电流仍然是15mA，即每个LED灯的亮度不受影响，只是增加了恒流驱动电路和镇流电阻上损耗。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。