相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年12月15日提交的韓國專利申請no.2015-0179502的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用被整體并入本文。

本公開涉及用于發(fā)光二極管(led)的功率器件，并且更加具體地，涉及用于led的功率器件以及控制功率器件的輸出電流的方法。

背景技術(shù)：

在室內(nèi)和室外照明設(shè)備中使用熒光燈、白熾燈、發(fā)光二極管(led)等等。在這些當中，與使用熒光燈的照明設(shè)備相比較，使用led的照明設(shè)備具有功耗低和半永久性壽命的優(yōu)點。

使用led的照明設(shè)備要求用于供應(yīng)電壓的功率器件。用于led的功率器件轉(zhuǎn)換輸入電壓，將被轉(zhuǎn)換的電壓供應(yīng)到包括多個led的led陣列，并且然后操作led陣列。

同時，使用led的照明設(shè)備可以被不同地應(yīng)用于家庭、建筑、街燈、演藝廳等等，并且根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域或者消費者的趨勢照明設(shè)備的要求輸出電流可以是不同的。

然而，因為使用led的照明設(shè)備的輸出電壓被事先固定，所以存在照明設(shè)備的輸出電流不容易被調(diào)節(jié)的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本公開的目的是提供一種用于發(fā)光二極管(led)的功率器件和用于控制功率器件的輸出電流的方法。

根據(jù)一個實施例的功率器件包括：轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器被配置成轉(zhuǎn)換輸入電壓并且操作發(fā)光二極管(led)陣列；電流檢測器，該電流檢測器被配置成檢測流經(jīng)led陣列的輸出電流；以及控制器，該控制器被配置成將輸出電流與基準值進行比較并且控制輸出電流，其中控制器包括基準值變化電路，該基準值變化電路被配置成變化基準值。

轉(zhuǎn)換器可以包括開關(guān)，并且控制器可以控制開關(guān)的接通操作和關(guān)斷操作。

可以通過開關(guān)的接通時間和關(guān)斷時間來控制輸出電流。

可以通過基準值來變化開關(guān)的接通時間和關(guān)斷時間。

控制器可以進一步包括：運算放大器，該運算放大器被配置成對輸出電流和基準值執(zhí)行運算放大；以及比較器，該比較器被配置成將運算放大器的輸出值與斜坡發(fā)生器的值進行比較，其中根據(jù)比較器的輸出值可以控制開關(guān)的接通操作和關(guān)斷操作。

基準值變化電路可以包括可變電阻器。

基準值變化電路可以根據(jù)通過可變電阻器劃分的電壓來變化基準值。

基準值變化電路可以進一步包括晶體管。

基準值變化電路可以借助于可變電阻器來變化晶體管的放大值以變化基準值。

晶體管可以是雙極結(jié)型晶體管(bjt)或者場效應(yīng)晶體管(fet)。

可變電阻器的一端可以被連接到bjt的基極或者fet的柵極。

可以通過占空比(d)來控制輸出電流，占空比(d)是相對于一個時間段(t)的開關(guān)的接通時間(ton)。

根據(jù)本公開的一個實施例的用于控制功率器件的輸出電流的方法，包括：轉(zhuǎn)換輸入電壓并且操作led陣列；檢測流經(jīng)led陣列的輸出電流；以及將輸出電流與基準值進行比較并且控制輸出電流，其中通過基準值變化電路來變化基準值。

操作可以包括當開關(guān)被接通時通過電容器和電感器轉(zhuǎn)換輸入電壓并且操作led陣列；以及當開關(guān)被關(guān)斷時循環(huán)被存儲在電感器中的能量以操作led陣列。

控制可以使用比較結(jié)果來控制開關(guān)的接通操作和關(guān)斷操作。

附圖說明

通過參考附圖詳細地描述其示例性實施例，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本公開的以上和其他目的、特征以及優(yōu)點將會變得更加顯然。其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于發(fā)光二極管(led)的功率器件的圖；

圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于控制用于led的功率器件的輸出電流的方法的圖；

圖3是圖示根據(jù)開關(guān)q201的接通操作和關(guān)斷操作在電感器l201中的能量變化的曲線圖；

圖4是圖示根據(jù)占空比(d)流經(jīng)led陣列200的輸出電流的圖；

圖5是根據(jù)本公開的一個實施例的變化基準值的基準值變化電路的一個示例；

圖6是根據(jù)本公開的另一實施例的變化基準值的基準值變化電路的另一示例；

圖7是晶體管qa的i-v特性曲線圖；

圖8至圖14是圖示基準值變化電路的各種實施例的圖；

圖15是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的基準值變化電路被應(yīng)用到的用于led的功率器件的圖；

圖16是圖示當在圖15中例示的基準值變化電路的可變電阻值被增大時基準值被降低的事實的曲線圖；

圖17是圖示根據(jù)本公開的另一實施例的基準值變化電路被應(yīng)用到的用于led的功率器件的圖；以及

圖18是圖示當通過增大在圖17中例示的基準值變化電路的可變電阻值來降低晶體管qa的vbe時vce增大的曲線圖。

具體實施方式

本公開可以以各種形式被修改并且可以具有各種實施例，并且因此，在附圖中將會圖示具體實施例并且在下面的詳細描述中將會描述其描述。然而，下面將會公開的實施例不應(yīng)被理解成將本公開限于特定實施例，并且這些實施例應(yīng)被解釋為包括落入本公開的精神和技術(shù)范圍內(nèi)的修改、等效物或者替代。

包括諸如第二、第一等的序數(shù)詞的術(shù)語可以被用于描述各種實施例，但是術(shù)語不限制這些構(gòu)件。這些術(shù)語僅被用于區(qū)分一個構(gòu)件與另一構(gòu)件的目的。例如，第二構(gòu)件可以被稱為第一構(gòu)件，并且類似地，在沒有脫離本公開的范圍的情況下第一構(gòu)件也可以被稱為第二構(gòu)件。術(shù)語“和/或”包括與其有關(guān)的多個描述的項目的組合或者在與其有關(guān)的多個描述的項目中的任何一個項目。

當構(gòu)件被描述為被“聯(lián)接”或者“連接”到另一構(gòu)件時，構(gòu)件能夠被直接地聯(lián)接或者連接到另一個構(gòu)件，但是應(yīng)理解在其間可存在另外的構(gòu)件。另一方面，當構(gòu)件被公開為“被直接地聯(lián)接”或者“被直接地連接”到另一構(gòu)件時，構(gòu)件能夠被直接地聯(lián)接或者連接到另一個元件，但是應(yīng)理解在其間可存在另外的構(gòu)件。

在此使用的術(shù)語不應(yīng)被理解成限制本公開的技術(shù)概念，而是作為其解釋。單數(shù)形式的表達應(yīng)被理解為包括復(fù)數(shù)形式，除非在上下文中另有特定定義。貫穿本公開，術(shù)語“包括”和/或“具有”指定特性、數(shù)字、步驟、操作、構(gòu)件、部件或者其組合的存在，但是不排除特性、數(shù)字、步驟、操作、構(gòu)件、部件或者其組合中的一個或者多個的存在或者添加。

除非另有定義，在此使用的包括技術(shù)或者科學(xué)術(shù)語的所有術(shù)語具有與本公開屬于的本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同的意義。在字典中定義的通用術(shù)語應(yīng)被解釋為具有在有關(guān)技術(shù)的上下文中一致的意義，并且不應(yīng)被解釋為具有理想的或者過分形式化的意義，除非在本申請中另外清楚地定義。

在下文中，將會參考附圖詳細地描述根據(jù)本公開的實施例，并且相同的附圖標記將會被給予相同或者相對應(yīng)的構(gòu)件，不論其附圖標記如何，并且將會省略其重復(fù)的描述。

圖1是根據(jù)本公開的一個實施例的用于發(fā)光二極管(led)的功率器件的圖，并且圖2是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的用于控制用于led的功率器件的輸出電流的方法的圖。

參考圖1和圖2，用于led的功率器件100包括轉(zhuǎn)換器110、電流檢測器120以及控制器130。

在操作s110中轉(zhuǎn)換器110轉(zhuǎn)換輸入電壓vin，并且操作led陣列200。在操作s120中電流檢測器120檢測流經(jīng)led陣列200的輸出電流。此外，在操作s130中控制器130將通過電流檢測器120檢測到的值與基準值進行比較并且控制輸出電流。

在此，電流檢測器120可以被連接在led陣列200、轉(zhuǎn)換器110以及控制器130之間。

為了方便描述，將會描述轉(zhuǎn)換器110是降壓轉(zhuǎn)換器的示例，但是本公開不限于此。

轉(zhuǎn)換器110包括開關(guān)q201、電感器l201以及電容器c201。電感器l201和電容器c201是起低通濾波器的功能的電感器-電容器(lc)濾波器并且用于將直流(dc)供應(yīng)到led陣列200。同時，當開關(guān)q201被接通時，通過轉(zhuǎn)換器110轉(zhuǎn)換輸入電壓并且將其施加到led陣列200。結(jié)果，電流沿著路徑p1流經(jīng)led陣列200和電流檢測器120并且然后被存儲在電感器l201中。

此外，當開關(guān)q201被關(guān)斷時，被存儲在電感器l201中的能量被排出并且然后沿著路徑p2通過循環(huán)二極管d201被供應(yīng)到led陣列200。

圖3是圖示根據(jù)開關(guān)q201的接通操作和關(guān)斷操作電感器l201中的能量變化的曲線圖。

參考圖3，當開關(guān)q201被接通時，在橫跨電感器l201的兩端的電勢差與通過從輸入電壓vin減去被施加到led陣列200的電壓vled獲得的值相同。此外，當開關(guān)q201被關(guān)斷時，在橫跨電感器l201的兩端的電勢差與被施加到led陣列200的電壓vled相同。因為當開關(guān)q201被接通時被存儲在電感器l201中的能量的數(shù)量與當開關(guān)q201被關(guān)斷時從電感器l201排出的能量的數(shù)量相同，所以等式1可以被如下地表示。

[等式1]

(vin-vled)ton＝vled×toff

在此，vin是輸入電壓，vled是在led陣列200的兩端之間施加的電壓，ton是開關(guān)q201被接通期間的時間，并且toff是開關(guān)q201被關(guān)斷期間的時間。

等式1可以被表示為等式2。

[等式2]

vinton-vledton＝vled(t-ton)

在此，t表示一個時間段ton+toff。

此外，等式2可以被表示為等式3。

[等式3]

vled＝vind

在此，d表示ton/t，即，占空比。

因此，在led陣列200的兩端之間施加的電壓，即，輸出電壓，可以根據(jù)占空比d而變化。這是因為流經(jīng)led陣列200的輸出電流根據(jù)占空比(d)而變化。

圖4是圖示根據(jù)占空比(d)流經(jīng)led陣列的輸出電流的圖。

參考圖4，能夠看到輸出電流根據(jù)占空比(d)變化。

例如，能夠看到，隨著開關(guān)q201被接通期間的時間被延長，與一個時間段t相比較增大了輸出電流，然而隨著開關(guān)q201被接通期間的時間被縮短，與一個時間段(t)相比較減小了輸出電流。

這能夠通過等式4看出。

[等式4]

在此，vl是在電感器l201的兩端之間施加的電壓，并且l是電感器l201的電感。等式4可以被導(dǎo)出為等式5。

[等式5]

從上面的等式，能夠看到通過等式6表示在被接通的條件下在電感器l201處流動的電流ip，并且通過等式7表示在被關(guān)斷的條件下在電感器l201處流動的電流ip。

[等式6]

[等式7]

因為在被接通和關(guān)斷的條件下在電感器l201處流動的電流與通過led陣列200流動的輸出電流之間存在相關(guān)性，所以占空比(d)可以被調(diào)節(jié)以控制流經(jīng)led陣列200的輸出電流。

如上所述，根據(jù)本公開的一個實施例，通過控制占空比(d)控制流經(jīng)led陣列200的輸出電流。

為此，根據(jù)本公開的一個實施例的功率器件100的控制器130控制開關(guān)q201的接通操作和關(guān)斷操作。當控制器130控制開關(guān)q201的接通時間和關(guān)斷時間時，占空比(d)可以變化并且流經(jīng)led陣列200的輸出電流可以被控制。

再次參考圖1，控制器130可以包括：基準值變化電路132，該基準值變化電路132被配置成變化基準值；運算放大器134，該運算放大器134被配置成對通過電流檢測器120檢測到的輸出電流和通過基準值變化電路132控制的基準值執(zhí)行運算放大；以及比較器136，該比較器136被配置成將運算放大器134的輸出值f/b與斜坡發(fā)生器的值進行比較。此外，可以根據(jù)比較器136的輸出值gate控制開關(guān)q201的接通操作和關(guān)斷操作。

圖5是根據(jù)本公開的一個實施例的變化基準值的基準值變化電路的一個示例，并且圖6是根據(jù)本公開的另一實施例的變化基準值的基準值變化電路的另一示例。

參考圖5和圖6，基準值變化電路132包括可變電阻器ra。

參考圖5，基準值變化電路132可以根據(jù)通過可變電阻器ra劃分的電壓來變化基準值。即，當可變電阻器ra的值被改變時，基準值也可以根據(jù)分壓原理而被變化。

參考圖6，基準值變化電路132可以進一步包括晶體管qa。通過可變電阻器ra可以改變晶體管qa的放大值使得可以變化基準值。為此，可變電阻器ra的一端可以被連接到晶體管qa的基極。將會參考在圖7中示出的晶體管qa的i-v特性曲線圖詳細地對此進行描述。參考圖7，當晶體管qa的基極電流被變化時，晶體管qa的vce可以被變化。例如，當基極電流從0.6ma增大到0.8ma時，集電極電流ic可以被增大，并且vce可以被減小。此外，當基極電流從0.6ma減小到0.4ma時，集電極電流ic可以被減小并且vce可以被增大。如上所述，隨著晶體管qa的vce被改變，基準值可以被改變。同時，通過可變電阻器ra可以變化晶體管qa的基極電流。在這一點上，電阻器rc可以被用作電流限制電阻器。在此，僅雙極結(jié)型晶體管(bjt)被例示并且描述，但是本公開不限于此。被應(yīng)用于基準值變化電路132的晶體管可以是場效應(yīng)晶體管(fet)。

根據(jù)本公開的一個實施例的基準值變化電路可以被不同地修改。圖8至圖14示出基準值變化電路的各種實施例。

參考圖8至圖14，基準值變化電路132可以包括可變電阻器ra，并且可以使用通過可變電阻器ra劃分的電壓、或者通過可變電阻器ra變化晶體管的基極電流或者柵極電流來變化基準值。

特別地，如在圖8和圖9中所示，可變電阻器ra被串聯(lián)地連接基準值電源vdd，并且可變電阻器ra的一端被連接到電阻器q的柵極。因此，在晶體管q的漏極和其源極端子之間施加的電壓，即，基準值，可以變化。

此外，參考圖10至圖12，可變電阻器ra被串聯(lián)地連接基準值電源vdd，并且可變電阻器ra的一端被連接到晶體管qa的基極。因此，在晶體管qa的發(fā)射極和其集電極之間施加的電壓vce，即，基準值，可以變化。

另外，參考圖13，可變電阻器ra的一端被連接到基準值電源vdd，并且電阻器rb和齊納二極管被并聯(lián)地連接可變電阻器ra的另一端。因此，基準值可以被變化。

此外，參考圖14，可變電阻器ra以及電阻器rb和rc被連接到基準值電源vdd。根據(jù)通過可變電阻器ra劃分的電壓可以變化基準值。

圖15是圖示根據(jù)本公開的一個實施例的基準值變化電路被應(yīng)用到的用于led的功率器件的圖。

參考圖15，當開關(guān)q201被接通時，通過電容器c201和電感器l201轉(zhuǎn)換輸入電壓并且然后輸入電壓操作led陣列200。此外，當開關(guān)q201被關(guān)斷時，被存儲在電感器l201中的能量通過循環(huán)二極管d201操作led陣列200。

同時，電流檢測器r206(還有120)檢測在led陣列200處流動的輸出電流。

通過電流檢測器206(還有120)檢測的輸出電流被輸入到控制器130的運算放大器ic201(還有134)。此外，基準值電源vdd可以經(jīng)由基準值變化電路132被輸入到運算放大器ic201(還有134)。

在此，基準值變化電路132可以包括被串聯(lián)地連接的電阻器r226和可變電阻器vr201，并且可以根據(jù)分壓原理通過電阻器r226和可變電阻器vr201來變化被輸入到運算放大器ic201(還有134)的基準值。圖16是圖示當在圖15中例示的基準值變化電路的可變電阻值大時降低基準值的事實的曲線圖。

通過運算放大器ic201(還有134)的輸出值f/b可以輸出值gate使得可以通過值gate控制開關(guān)q201的接通操作和關(guān)斷操作。

此外，根據(jù)開關(guān)q201的接通時間和關(guān)斷時間可以變化在led陣列200的多個led處流動的輸出電流。

圖17是圖示根據(jù)本公開的另一實施例的基準值變化電路被應(yīng)用到的用于led的功率器件100的圖。

參考圖17，當開關(guān)q201被接通時，通過電容器c201和電感器l201轉(zhuǎn)換輸入電壓以操作led陣列200。此外，當開關(guān)q201被關(guān)斷時，被存儲在電感器l201中的能量通過循環(huán)二極管d201操作led陣列200。

同時，電流檢測器r206(還有120)檢測在led陣列200處流動的輸出電流。

通過電流檢測器r206(還有120)檢測到的輸出電流被輸入到控制器130的運算放大器ic201(還有134)。此外，基準值電源vdd可以經(jīng)由基準值變化電路132被輸入到運算放大器ic201(即，134)。

在此，基準值變化電路132包括電阻器r226、可變電阻器vr201以及晶體管qa。在這一點上，可變電阻器vr201可以被連接到晶體管qa的基極。當通過可變電阻器vr201變化晶體管qa的基極電流時，可以變化被輸入到運算放大器ic201(還有134)的基準值。圖18是圖示通過增大在圖17中例示的基準值變化電路132的可變電阻值來降低晶體管qa的vbe時增大vce的曲線圖。

可以通過運算放大器134的輸出值f/b輸出值gate，使得可以通過值gate控制開關(guān)q201的接通操作和關(guān)斷操作。

此外，根據(jù)開關(guān)q201的接通時間和關(guān)斷時間可以變化在led陣列200的多個led處流動的輸出電流。

如上所述，根據(jù)本公開的實施例，被輸入到控制器130的基準值被變化使得開關(guān)q201可以被控制成接通或者關(guān)斷功率器件100。結(jié)果，在led陣列200處流動的輸出電流可以被控制。

根據(jù)本公開的實施例的用于led的功率器件可以控制被施加到led陣列的輸出電流。因此，使用led的照明設(shè)備的功率效率可以被增大，并且消費者的各種需求可以被滿足。

雖然參考優(yōu)選實施例已經(jīng)描述本公開，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解在沒有脫離通過隨附的權(quán)利要求定義的本公開的精神和范圍的情況下能夠必定想到各種替換和修改。