可加速發光二極體點亮/關閉的電路及方法
2023-06-12 04:57:26 3
專利名稱：可加速發光二極體點亮/關閉的電路及方法
技術領域：
本發明涉及一種加速發光二極體點亮/關閉的電路及方法，尤指一種在不變動發光二極體原驅動電路前提之下，通過本發明的加速電路控制發光二極體的導通/截止動作。
背景技術：
隨著組件製程技術的提升，高速發光二極體是已問世並應用於信號傳輸，例如光信號傳輸通信。然而，對於要求更高速傳輸的影音裝置，該等LED組件仍是無法符合其所需條件。
如圖7所示，為一發光二極體(50)的控制電路圖，該電路上各點的對應控制波形圖如同圖8所繪。此控制電路利用一組驅動電晶體(51)(52)共同控制該發光二極體(50)的導通/截止動作，供應予兩驅動電晶體(51)(52)的驅動信號，是為互補的波形A1、A2，而流經該發光二極體(50)的順向電流則是IF。根據所述波形圖所示，無論是驅動信號或是電流的上升時間(rising time)可稱得上是極為快速。但檢視該發光二極體(50)的發光功率PO(optical power)時卻仍是呈現緩慢的上升/下降曲線，即發光二極體表現在外的發光亮度是漸漸增強後又逐漸減弱，前述現象主要是受發光二極體(50)本身的特性所致而造成發光功率不佳。
由此看來，縱使該控制電路所供應的驅動信號足以提供高速工作所需，但受限於發光二極體自身特質所限制，仍無法快速的點亮或關閉該組件，故顯然有更進一步的改善空間。
發明內容
本發明的一目的在於提供一種加速發光二極體點亮/關閉的電路及方法，在保有原發光二極體驅動電路的前提之下，以該加速電路控制發光二極體的導通/截止動作，並對應驅動信號能作出快速的點亮/關閉動作，同時維持於一穩定的發光功率。
為達成所述目的，本發明的主要技術手段是因應發光二極體的導通/截止信號產生順向/逆向脈衝電流，以該順向/逆向脈衝電流施加於發光二極體，令該發光二極體能對應該導通/截止信號快速地點亮/關閉。
以所述手段，本發明利用發光二極體在接受一較強電流時能快速點亮並發出理想亮度的特性，提供一脈衝電流予該發光二極體，故可於短時間內快速導通點亮或是截止關閉。
再者，具體實施所述方法的加速電路是包含有一組串接的開關單元，在該組開關單元兩端分別供應有第一偏壓源及第二偏壓源，所述兩開關單元串接的節點連接至發光二極體的陰極端；一脈衝產生器，兩輸入端是接受一組驅動信號，據其輸出時序相異的脈衝信號，以分別控制所述開關單元的導通/截止。
所述加速電路可還包含有一緩衝器，該緩衝器的兩輸入端連接該組驅動信號，而其兩輸出端是分別連接控制發光二極體的原驅動電路，以延遲該驅動信號。
圖1是本發明一實施例的電路方塊圖。
圖2是圖1電路的波形示意圖。
圖3是本發明開關單元的一實施例。
圖4是本發明開關單元的另一實施例。
圖5是本發明另一實施例的電路方塊6是圖5電路的波形示意圖。
圖7是常用一發光二極體的驅動電路圖。
圖8是圖7驅動電路的波形示意圖。
符號說明(10)加速電路 (11)(12)開關單元(21)第一偏壓源 (22)第二偏壓源
(30)脈衝產生器 (40)緩衝器(46)(48)開關單元 (50)發光二極體(51)(52)驅動電晶體具體實施方式
請參閱圖1所示，為本發明一實施例的方塊電路圖，於圖面左方是為發光二極體(50)的原驅動電路，並無任何變動，也包含有一組作為驅動開關的電晶體(51)(52)，該發光二極體(50)即串接於一電源端VCC及其中一驅動電晶體(51)之間。
而圖面右的加速電路(10)即為本發明的主要技術，同時參見圖2所示的波形圖，該加速電路(10)是包含有一組串接的開關單元(11)(12)，於該組開關單元(11)(12)兩端分別供應有第一偏壓源(21)及第二偏壓源(22)，其中兩開關單元(11)(12)串接的節點連接至發光二極體(50)的陰極端；一脈衝產生器(30)，其兩輸入端是分別連接一組互補的驅動信號A1、A2，基於兩驅動信號A1、A2的上升/下降沿，脈衝產生器(30)的兩輸出端是各別送出時序相異的第一脈衝信號A3及第二脈衝信號A4，以分別控制所述開關單元(11)(12)的導通/截止；一緩衝器(40)，其輸入端連接驅動信號A1、A2，而輸出端連接於驅動電晶體(51)(52)，令兩驅動信號A1、A2延遲一段時間。但該緩衝器(40)非屬必要組件，端視控制信號其時序差異是否重要而決定應否設置，其設置條件稍後再述。
所述第一偏壓源(21)可為一電壓源或是一電流源，而第二偏壓源(22)也可為一電壓源、電流源或接地；兩者可適當搭配，以於開關單元(11)(12)擇一導通時產生一脈衝電流IBC1、IBC2。
請參見圖2所示，所述加速電路(10)的動作原理如下以點亮發光二極體(50)的動作為例，該脈衝產生器(30)根據驅動信號A1的上升沿(或A2的下降沿)產生一脈衝信號A3，當脈衝信號A3令開關單元(12)導通後，是由第二偏壓源(22)提供一順向脈衝電流IBC2予該發光二極體(50)，此時驅動電晶體(51)受延遲後的驅動信號B1所觸發，故產生一順向電流IF，須特別注意的一點是該順向電流IF前端包含有脈衝電流IBC2成份，故發光二極體(50)一開始即是由較高的電流所驅動，其發光功率PO於極短時間內便能上升至所需的準位(即到達所需的亮度)。在該發光二極體(50)點亮後，順向電流IF便恢復至較低的正常值，令發光功率維持於一穩定狀態。
另一方面，若是欲關閉該發光二極體(50)，則脈衝產生器(30)是根據驅動信號A2的上升沿(或A1的下降沿)產生一負脈衝信號A4，當負脈衝信號A4令開關單元(11)導通後，由第一偏壓源(21)提供一逆向脈衝電流IBC1予該發光二極體(50)，此時驅動電晶體(51)已截止，而發光二極體(50)受此脈衝電流IBC1所影響，其發光功率PO於極短時間內也恢復為零(即快速熄滅)。
在所述電路動作中，緩衝器(40)所扮演的角色即是負責延遲原驅動信號A1、A2成為B1、B2。因原驅動信號A1、A2尚須經過脈衝產生器(30)方能產生對應的脈衝信號A3、A4，此過程會有微些的延遲。為了使脈衝信號A3、A4能與驅動信號儘可能同步，故以緩衝器(40)輸出延遲過的驅動信號B1、B2。故驅動電晶體(51)在受到信號B1控制而導通/截止時，順向電流IF可幾乎同步獲取脈衝電流IBC2/IBC1。但緩衝器(40)是針對高同步時序要求的電路而加以添置，若是無此高同步要求者也可加以省略，特予陳明。
請參見圖3所示，舉例來說，兩開關單元(11)(12)可利用一P型及一N型的MOS電晶體組成，或是如圖4所示以PNP與NPN型的BJT電晶體構成，其餘型態的開關組件也仍可適用。
圖5所示電路是本發明的另一實施例，在圖面左方發光二極體(50)的驅動電路中，包含有一組作為驅動開關的電晶體(51)(52)，該發光二極體(50)即串接於一電源端VCC及其中一驅動電晶體(51)之間，兩電晶體的驅動信號如同圖6的B與B』所示的互補信號。
於圖面右方是為本發明的加速電路，於第一偏壓源(21)與第二偏壓源(22)之間是串接有兩開關單元(46)(48)；其中，各個開關單元(46)均是由兩個串接的開關單元組成，兩開關單元分別接受互補的驅動信號B及B』。本實施例的第一開關單元(46)是由兩顆P型的MOS電晶體構成，至於第二開關單元(48)則是以兩N型的MOS電晶體。
搭配驅動信號控制兩開關單元(46)(48)，本實例也可產生脈衝電流IBC2與IBC1，該脈衝電流同樣施加在發光二極體(50)上以獲得與第一實施例相同的效果；從圖5的電路架構中不難發現，該電路較圖1更為簡單，所用的組件數量更少，其成本自然更能有效降低。
通過以上的詳細說明，本發明的主要技術特徵即是利用發光二極體在接受到一較強電流時能快速點亮而發揮出理想的亮度，另一方面又進一步考慮到該理想亮度必須維持於一穩定狀態，故以不變更原驅動電路的前提之下，通過一附加的加速電路提供一脈衝電流予該發光二極體，令其短時間內快速導通點亮；同理，該加速電路也是對應關閉用的驅動信號產生另一脈衝電流予發光二極體，使其得以快速完全熄滅。
因此本發明相較於公知單純的驅動電路，更能滿足發光二極體於高速應用，具有顯著功效進步，已符合發明專利申請條件依法提出申請。
權利要求
1.一種可加速發光二極體點亮/關閉的方法，是對於發光二極體的導通/截止信號產生順向/逆向脈衝電流，以該順向/逆向脈衝電流施加於發光二極體，令發光二極體能對應該導通/截止信號快速地點亮/關閉。
2.如權利要求1所述可加速發光二極體點亮/關閉的方法，其特徵在於該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
3.如權利要求1或2所述可加速發光二極體點亮/關閉的方法，其特徵在於該發光二極體是受經延遲作用的導通/截止信號加以點亮/關閉。
4.如權利要求1所述可加速發光二極體點亮/關閉的方法，其特徵在於該順向/逆向脈衝電流是施加於一流經該發光二極體的順向/逆向電流。
5.一種可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於是控制一連接發光二極體的驅動電路，該驅動電路由兩驅動電晶體構成，其中該加速電路包含一組串接的開關單元，於該組開關單元兩端分別供應有第一偏壓源及第二偏壓源，前述兩開關單元串接的節點連接至發光二極體的陰極端；一脈衝產生器，兩輸入端是接受一組驅動信號，據其輸出時序相異的脈衝信號，以分別控制前述開關單元的導通/截止；其中，當開關單元導通時，兩偏壓源可產生順向脈衝電流/逆向脈衝電流，以該順向脈衝電流/逆向脈衝電流施加於發光二極體，令其快速點亮/關閉。
6.如權利要求5可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於還包含有一緩衝器，其兩輸入端連接該組驅動信號，而其兩輸出端是分別連接前述兩驅動電晶體，以延遲該驅動信號。
7.如權利要求5或6所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該第一偏壓源可為一電壓源、電流源或接地。
8.如權利要求5或6所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該第二偏壓源可為一電壓源、電流源或接地。
9.如權利要求7所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
10.如權利要求8所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
11.如權利要求5或6所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於兩開關單元是以串接的P型MOS及N型MOS電晶體組成。
12.如權利要求5或6所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於兩開關單元是以串接的PNP型及NPN型電晶體組成。
13.一種可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於是控制一連接發光二極體的驅動電路，該驅動電路提供一組呈互補的驅動信號，並分別輸入至兩驅動電晶體，該加速電路包含一組串接的開關單元，是串接於第一偏壓源與第二偏壓源之間，前述兩開關單元串接的節點連接至發光二極體的陰極端；前述各開關單元均同時接受驅動電路的互補的驅動信號，藉此，兩偏壓源是可產生順向脈衝電流/逆向脈衝電流，以該順向脈衝電流/逆向脈衝電流施加於發光二極體，令其快速點亮/關閉。
14.如權利要求13所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於所述各開關單元是以兩串接的開關組件組成。
15.如權利要求13或14所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該第一偏壓源可為一電壓源、電流源或接地。
16.如權利要求13或14所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該第二偏壓源可為一電壓源、電流源或接地。
17.如權利要求14所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於第一開關單元是以兩串接的P型MOS電晶體組成，第二開關單元是以兩串接的N型MOS電晶體組成。
18.如權利要求14所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於第一開關單元是以兩串接的PNP型電晶體組成，第二開關單元是以兩串接的NPN型電晶體組成。
19.如權利要求15所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
20.如權利要求16所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
21.如權利要求17所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，其特徵在於該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
22.如權利要求18所述可加速發光二極體點亮/關閉的電路，該順向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的上升沿或截止信號的下降沿而產生；該逆向脈衝電流的建立，是鄰近導通信號的下降沿或截止信號的上升沿而產生。
全文摘要
本發明是一種可加速發光二極體點亮/關閉的電路及方法，是根據發光二極體的導通/截止的驅動信號而產生順向/逆向脈衝電流，並施加於該發光二極體上，令發光二極體能快速點亮/關閉；該加速電路是包含一脈衝產生器，其輸入端是接受前述驅動信號，根據該組驅動信號輸出時序相異的第一脈衝信號及第二脈衝信號，以分別控制兩串接的開關單元，於該組開關單元兩端分設有第一偏壓源及第二偏壓源，當開關單元導通時，便可產生順向脈衝電流/逆向脈衝電流，以施加於發光二極體，令其快速點亮/關閉。
文檔編號H03K17/00GK1863422SQ200510069280
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月13日 優先權日2005年5月13日
發明者蔡國振 申請人:點晶科技股份有限公司