發光二極體的驅動電路、調光器及調光的方法
2023-04-23 01:32:36
專利名稱：發光二極體的驅動電路、調光器及調光的方法
技術領域：
本發明為有關於一種可精準調光的發光二極體的驅動電路、可精準調光的調光器及調光的方法，尤指一種通過調整發光二極體的驅動電流的工作周期，以精準調光的發光二極體的驅動電路、精準調光的調光器及調光的方法。
背景技術：
一般來說，發光二極體背光源調光的方式可分為突發模式(burst mode)與連續模式(continuous mode) 二種。其中連續模式的調光方式為調整發光二極體電流的峰值。但因為連續模式的調光方式會影響顯示屏的光學特性，故一般發光二極體的調光方式以突發模式為主。突發模式的調光方式主要是根據脈衝寬度調變調光(PWM dimming)信號，控制驅動發光二極體的驅動電流的開啟與關閉，然後根據驅動電流的平均值，控制發光二極體的亮度。由於發光二極體的亮度與驅動電流的平均值成正比，故理想上調整脈衝寬度調變調光信號的工作周期(duty cycle)，即可線性調整發光二極體的亮度。但由於電路的先天條件與電磁幹擾的設計考慮，當驅動電流開啟與關閉時，驅動電流會經歷一段上升時間 (rising time)與下降時間(falling time)才達到穩定狀態。請參照圖1，圖1為說明由於驅動電流的上升時間與下降時間，造成驅動電流的實際平均值不等於理想電流的平均值的示意圖。如圖1所示，因為驅動電流的實際平均值不等於理想電流的平均值，所以驅動電流的實際平均值與脈衝寬度調變的調光信號的工作周期為非線性關係，導致於發光二極體的亮度與脈衝寬度調變的調光信號的工作周期為非線性關係。因此，在現有技術中，發光二極體的亮度是無法精準控制，且顯示器的畫面質量較差。
發明內容
本發明的目的在於提供一種發光二極體的驅動電路，旨在解決現有技術中存在的發光二極體的亮度是無法精準控制，且顯示器的畫面質量較差的問題。本發明是這樣實現的，一種發光二極體的驅動電路，該驅動電路包括一電能供應單元、一串發光二極體、一電流槽及一調光單元；該電能供應單元具有一輸入端，用於接收一交流電壓/或一直流電壓，一輸出端，用於提供一直流電壓及一驅動電流；該一串發光二極體包括至少一串聯的發光二極體，具有一第一端耦接該電能供應單元的輸出端，用於接收該直流電壓及該驅動電流，及一第二端；該電流槽耦接於該一串發光二極體的第二端，具有一調光控制端，用於接收一調光信號；及該調光單元用於根據該驅動電流及一理想電流調整一原始調光信號的工作周期以產生該調光信號，該調光單元具有一第一輸入端，耦接於該一串發光二極體的第二端，用於感測該驅動電流，一第二輸入端，用於接收該原始調光信號，一第三輸入端，耦接該電流槽，用於感測該理想電流，及一輸出端，用於輸出該調光信號。本發明的另一目的在於提供一種發光二極體的驅動電路，該驅動電路包括一電能供應單元、多串發光二極體、一電流槽及一調光單元；該一電能供應單元具有一輸入端，用於接收一交流電壓/或一直流電壓，一輸出端，用於提供一直流電壓及一驅動電流；該多串發光二極體中的每一串發光二極體包括至少一串聯的發光二極體，其中該每一串發光二極體具有一第一端耦接該電能供應單元的輸出端，用於接收該直流電壓及該驅動電流，及一第二端；該電流槽耦接於該每一串發光二極體的第二端，具有一調光控制端，用於接收一調光信號；及該調光單元用於根據該驅動電流及一理想電流調整一原始調光信號的工作周期以產生該調光信號，該調光單元具有一第一輸入端，耦接於一串發光二極體的第二端，用於感測該驅動電流，一第二輸入端，用於接收該原始調光信號，一第三輸入端，耦接該電流槽， 用於感測該理想電流，及一輸出端，用於輸出該調光信號。本發明的另一目的在於提供一種調光器，該調光器包括一第一感測電路、一第二感測電路、一加法器、一調光補償器及一脈衝寬度調光信號產生器；該第一感測電路用於根據一驅動電流，產生一實際電壓平均值；該第二感測電路用於根據一理想電流及一原始調光信號，產生一理想電壓平均值；該加法器耦接於該第一感測電路與該二感測電路，用於產生該理想電壓平均值與該實際電壓平均值之間的差值；該調光補償器耦接於該加法器，用於根據該差值，產生一直流補償值；及該脈衝寬度調光信號產生器耦接於該調光補償器及該電流槽，用於根據該直流補償值，產生一調光信號。本發明的另一目的在於提供一種調光的方法，該方法包括以下步驟根據一驅動電流，產生一實際電壓平均值；根據一理想電流及一原始調光信號，產生一理想電壓平均值；根據該理想電壓平均值與該實際電壓平均值，產生該理想電壓平均值與該實際電壓平均值之間的差值；根據該差值後，產生一直流補償值；根據該直流補償值後，產生一調光信號；及根據該調光信號，調整該驅動電流的工作周期；其中該驅動電流為用於驅動一串發光二極體。本發明所提供的一種可精準調光的發光二極體的驅動電路、可精準調光的調光器及調光的方法，根據一串發光二極體的驅動電流及一理想電流，調整一原始調光信號的工作周期以產生一調光信號。然後，一電流槽的開關可根據該調光信號，調整該驅動電流的工作周期。因此，本發明提供的可精準調光的發光二極體的驅動電路、可精準調光的調光器及調光的方法可通過調整該驅動電流的工作周期，精準控制至少一串發光二極體的亮度，提升顯示器的畫面質量。
圖1是現有技術為說明由於驅動電流的上升時間與下降時間，造成驅動電流的實際平均值不等於理想電流的平均值的示意圖。圖2為本發明的一實施例說明可精準調光的發光二極體的驅動電路的示意圖。圖3A和圖IBB為說明當驅動電流的平均值小於理想電流的平均值時，增加驅動電流的工作周期的示意圖。圖4A和圖4B為說明當驅動電流的平均值大於理想電流的平均值時，減少驅動電流的工作周期的示意圖。圖5為本發明的另一實施例說明可精準調光的發光二極體的驅動電路的示意圖。圖6為本發明的另一實施例說明可精準調光的調光器的示意圖。
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圖7為本發明的另一實施例說明可精準調光的方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。請參照圖2，圖2為本發明的一實施例說明可精準調光的發光二極體的驅動電路200的示意圖。驅動電路200包括一電能供應單元202、一串發光二極體204、一電流槽 (current sink) 206及一調光單元208。電能供應單元202具有一輸入端是用於接收一交流電壓Vac或一直流電壓VDC，一輸出端是用於提供一驅動電壓V。及一驅動電流Imi ；—串發光二極體204包括至少一串聯的發光二極體，發光二極體204具有一第一端耦接於電能供應單元202的輸出端，是用於接收直流電壓V。及一驅動電流Imi ；電流槽206耦接於發光二極體204的第二端，電流槽206具有一調光控制端是用於接收一調光信號Dmi，另外，電流槽 206包括一參考電壓V,ef與一設定電阻2062，電流槽206可根據參考電壓V,ef與設定電阻 2062，產生一理想電流Iideal。調光單元208是用於根據驅動電流Imi及理想電流Iideal調整一原始調光信號0D·的工作周期(duty ratio)以產生調光信號D·。調光單元208具有一第一輸入端是耦接於發光二極體204的第二端，用於感測驅動電流1_，一第二輸入端是用於接收原始調光信號0D·，一第三輸入端耦接電流槽206，用於感測理想電流Iideal，及一輸出端用於輸出調光信號D·，其中調光信號D·與原始調光信號0D·為脈衝寬度調變信號，以及驅動電流為一脈衝寬度調變電流。調光單元208包括一第一感測電路2082、一第二感測電路2084、一加法器2086、一調光補償器2088及一脈衝寬度調光信號產生器2090。第一感測電路2082包括一第一電阻 20822及一第一平均電路20824，其中第一平均電路208M耦接第一電阻20822。第一感測電路2082通過調光單元208的第一輸入端感測驅動電流I·後，第一電阻20822根據驅動電流1_，產生一實際電壓Vmi(脈衝寬度調變電壓)，以及第一平均電路20擬4根據實際電壓V·，產生一實際電壓平均值t。第二感測電路2084包括一第二電阻20842、一乘法器 20844及一第二平均電路20846，其中乘法器20844耦接於第二電阻20842，第二平均電路 20846耦接乘法器20844。第二感測電路2084通過調光單元208的第三輸入端感測理想電流Iideal後，第二電阻20842根據理想電流Iideal，產生一理想電壓Videal ；乘法器20844通過調光單元208的第二輸入端接收原始調光信號0D·，並根據理想電壓Videal調變(modulate) 原始調光信號0D·，以產生一理想調光信號；第二平均電路20846耦接於乘法器20844，根據理想調光信號，產生理想電壓平均值G。加法器2086耦接於第一感測電路2082與第二感測電路2084，用於產生理想電壓平均值^:與實際電壓平均值 之間的差值diff ；調光補償器2088耦接於加法器2086， 用於根據差值diff產生一直流補償值Cpwm;脈衝寬度調光信號產生器2090耦接於調光補償器2088及電流槽206，用於根據直流補償值CPWM，產生調光信號D_。電流槽206的調光控制端耦接於調光單元208的輸出端，用於接收調光信號D·，電流槽206還包括一開關2064， 用於根據調光信號Dmi，調整驅動電流I·的工作周期。
請參照圖3A和圖3B，圖3A為說明驅動電流Imi調整前的工作周期和理想電流 Iideal的工作周期的示意圖，圖3B為說明驅動電流I·調整後的工作周期和理想電流Iideal 的工作周期的示意圖。如圖3A所示，電流槽206還未根據調光信號Dmi，調整驅動電流I· 的工作周期時，因為驅動電流的非理想性(具有上升時間和下降時間)，所以造成理想電流的平均值匸和驅動電流的平均值G不同。如圖3B所示，電流槽206根據調光信號 D·調整驅動電流Imi的工作周期，使得調整過後的驅動電流的平均值和理想電流的平均值G相同。在圖3A和圖;3B中，驅動電流的平均值 ^小於理想電流的平均值 ^ ,所以增加驅動電流I·的工作周期。請參照圖4Α和圖4Β，圖4Α和圖4Β為說明當驅動電流的平均值 G大於理想電流的平均值G時，減少驅動電流Imi的工作周期的示意圖。因此，通過增加或是減少驅動電流Imi的工作周期，可以使得驅動電流的平均值和理想電流的平均值相同， 達到高線性度精準調光的目的。請參照圖5，圖5為本發明的另一實施例說明可精準調光的發光二極體的驅動電路500的示意圖。驅動電路500包括一電能供應單元502、多串發光二極體504、一電流槽 (current sink) 506及一調光單元508。電流槽506包括一參考電壓Vref、一設定電阻5062 及多個開關5064。調光單元508包括一第一感測電路5082、一第二感測電路5084、一加法器5086、一調光補償器5088及一脈衝寬度調光信號產生器5090。第一感測電路5082包括一第一電阻50822及一第一平均電路50824 ；第二感測電路5084包括一第二電阻50842、一乘法器50844及一第二平均電路50846。驅動電路500和驅動電路200的差別在於驅動電路500具有多串發光二極體504，每一串發光二極體504對應一個開關5064。因為多串發光二極體504的材質、大小相同，因此每一串發光二極體504的驅動電流的上升時間和下降時間約略一樣。所以，調光單元508的第一輸入端僅耦接於一串發光二極體504的第二端， 用於感測驅動電流1_，而輸出的調光信號Dmi卻是傳送至電流槽506的多個開關5064中的每一個開關5064。多個開關5064則根據調光信號D·，調整每一串發光二極體504的驅動電流的工作周期。另外，驅動電路500的其餘操作原理皆和驅動電路200相同，在此不再贅述。請參照圖6，圖6為本發明的另一實施例說明可精準調光的調光器600的示意圖。 調光器600包括一第一感測電路602、一第二感測電路604、一加法器606、一調光補償器 608及一脈衝寬度調光信號產生器610。第一感測電路602包括一第一電阻6022及一第一平均電路60M ；第二感測電路604包括一第二電阻6042、一乘法器6044及一第二平均電路 6046。調光器600的操作原理和調光單元208、508皆相同，在此不再贅述。請參照圖7，圖7為本發明的另一實施例說明可精準調光的方法的流程圖。圖7的方法為利用圖2的驅動電路200說明，詳細步驟如下步驟70:開始；步驟72 第一感測電路2082根據驅動電流Imi，產生實際電壓平均值；步驟74 第二感測電路2084根據理想電流Iideal及原始調光信號0D-，產生理想電壓平均值G；
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步驟76 加法器2086根據理想電壓平均值Videal與實際電壓平均值Vujd ,產生理想電壓平均值^；與實際電壓平均值之間的差值diff ；步驟78 調光補償器2088根據差值diff，產生直流補償值Cpwm ；步驟80 脈衝寬度調光信號產生器2090根據直流補償值CPWM，產生調光信號D·；步驟82 電流槽206的開關2064根據調光信號D·，調整驅動電流Ι ΕΙ)的工作周期；步驟84:結束。其中驅動電流Imi用於驅動一串發光二極體204。另外，在步驟72中，還包括第一電阻20822根據驅動電流1_，產生實際電壓Vmi(脈衝寬度調變電壓)，以及第一平均電路 20擬4根據實際電壓V_，產生實際電壓平均值 :。在步驟74中，還包括第二電阻20842根據理想電流Iideal,產生理想電壓Videal ；乘法器20844通過調光單元208的第二輸入端接收原始調光信號ODmi，並根據理想電壓Videal調變(modulate)原始調光信號0D_，以產生理想調光信號；第二平均電路20846根據理想調光信號，產生理想電壓平均值 。綜上所述，本發明提供的可精準調光的發光二極體的驅動電路、可精準調光的調光器及調光的方法，根據發光二極體的驅動電流及一理想電流，調整一原始調光信號的工作周期(duty ratio)以產生調光信號。然後，電流槽的開關可根據調光信號，調整驅動電流的工作周期。如此，本發明提供的可精準調光的發光二極體的驅動電路、可精準調光的調光器及調光的方法可通過調整驅動電流的工作周期，精準控制發光二極體的亮度，改善現有技術中，無法精準控制發光二極體的亮度，且顯示器的畫面質量較差的缺點。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
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權利要求
1.一種發光二極體的驅動電路，其特徵在於，所述驅動電路包括一電能供應單元，具有一輸入端，用於接收一交流電壓/或一直流電壓，一輸出端，用於提供一直流電壓及一驅動電流；一串發光二極體，包括至少一串聯的發光二極體，具有一第一端耦接所述電能供應單元的輸出端，用於接收所述直流電壓及所述驅動電流，及一第二端；一電流槽，耦接於所述一串發光二極體的第二端，具有一調光控制端，用於接收一調光信號 』及一調光單元，用於根據所述驅動電流及一理想電流調整一原始調光信號的工作周期以產生所述調光信號，所述調光單元具有一第一輸入端，耦接於所述一串發光二極體的第二端，用於感測所述驅動電流，一第二輸入端，用於接收所述原始調光信號，一第三輸入端，耦接所述電流槽，用於感測所述理想電流，及一輸出端，用於輸出所述調光信號。
2.如權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述調光單元包括 一第一感測電路，用於根據所述驅動電流，產生一實際電壓平均值；一第二感測電路，用於根據所述理想電流及所述原始調光信號，產生一理想電壓平均值；一加法器，耦接於所述第一感測電路與所述第二感測電路，用於產生所述理想電壓平均值與所述實際電壓平均值之間的差值；一調光補償器，耦接於所述加法器，用於根據所述差值產生一直流補償值；及一脈衝寬度調光信號產生器，耦接於所述調光補償器及所述電流槽，用於根據所述直流補償值產生所述調光信號。
3.如權利要求2所述的驅動電路，其特徵在於，所述第一感測電路包括 一第一電阻，用於根據所述驅動電流，產生一實際電壓；及一第一平均電路，耦接所述第一電阻，用於根據所述實際電壓，產生所述實際電壓平均值；所述第二感測電路包括一第二電阻，用於根據所述理想電流，產生一理想電壓；一乘法器，耦接於所述第二電阻，用於根據所述理想電壓調變所述原始調光信號，以產生一理想調光信號；及一第二平均電路，耦接所述乘法器，用於根據所述理想調光信號，產生所述理想電壓平均值。
4.如權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述調光信號與所述原始調光信號為脈衝寬度調變信號；所述驅動電流為一脈衝寬度調變電流。
5.如權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述電流槽還包括一參考電壓與一設定電阻，用於根據所述參考電壓與所述設定電阻，產生所述理想電流；或者，所述電流槽還包括一開關，用於根據所述調光信號，調整所述驅動電流的工作周期。
6.一種發光二極體的驅動電路，其特徵在於，所述驅動電路包括一電能供應單元，具有一輸入端，用於接收一交流電壓/或一直流電壓，一輸出端，用於提供一直流電壓及一驅動電流；多串發光二極體，每一串發光二極體包括至少一串聯的發光二極體，所述每一串發光二極體具有一第一端耦接所述電能供應單元的輸出端，用於接收所述直流電壓及所述驅動電流，及一第二端；一電流槽，耦接於所述每一串發光二極體的第二端，具有一調光控制端，用於接收一調光信號；及一調光單元，用於根據所述驅動電流及一理想電流調整一原始調光信號的工作周期以產生所述調光信號，所述調光單元具有一第一輸入端，耦接於一串發光二極體的第二端，用於感測所述驅動電流，一第二輸入端，用於接收所述原始調光信號，一第三輸入端，耦接所述電流槽，用於感測所述理想電流，及一輸出端，用於輸出所述調光信號。
7.如權利要求6所述的驅動電路，其特徵在於，所述調光單元包括 一第一感測電路，用於根據所述驅動電流，產生一實際電壓平均值；一第二感測電路，用於根據所述理想電流及所述原始調光信號，產生一理想電壓平均值；一加法器，耦接於所述第一感測電路與所述第二感測電路，用於產生所述理想電壓平均值與所述實際電壓平均值之間的差值；一調光補償器，耦接於所述加法器，用於根據所述差值，產生一直流補償值；及一脈衝寬度調光信號產生器，耦接於所述調光補償器及所述電流槽，用於根據所述直流補償值，產生所述調光信號。
8.如權利要求7所述的驅動電路，其特徵在於，所述第一感測電路包括 一第一電阻，用於根據所述驅動電流，產生一實際電壓；及一第一平均電路，耦接所述第一電阻，用於根據所述實際電壓，產生所述實際電壓平均值；所述第二感測電路包括一第二電阻，用於根據所述理想電流，產生一理想電壓；一乘法器，耦接於所述第二電阻，用於根據所述理想電壓調變所述原始調光信號，以產生一理想調光信號；及一第二平均電路，用於根據所述理想調光信號，產生所述理想電壓平均值。
9.如權利要求6所述的驅動電路，其特徵在於，所述調光信號與所述原始調光信號為脈衝寬度調變信號；所述驅動電流為一脈衝寬度調變電流。
10.如權利要求6所述的驅動電路，其特徵在於，所述電流槽還包括一參考電壓與一設定電阻，用於根據所述參考電壓與所述設定電阻，產生所述理想電流；或者，所述電流槽還包括一開關，用於根據所述調光信號，調整所述驅動電流的工作周期。
11.一種調光器，其特徵在於，所述調光器包括一第一感測電路，用於根據一驅動電流，產生一實際電壓平均值； 一第二感測電路，用於根據一理想電流及一原始調光信號，產生一理想電壓平均值； 一加法器，耦接於所述第一感測電路與所述二感測電路，用於產生所述理想電壓平均值與所述實際電壓平均值之間的差值；一調光補償器，耦接於所述加法器，用於根據所述差值，產生一直流補償值；及一脈衝寬度調光信號產生器，耦接於所述調光補償器及所述電流槽，用於根據所述直流補償值，產生一調光信號。
12.如權利要求11所述的調光器，其特徵在於，所述第一感測電路包括 一第一電阻，用於根據所述驅動電流，產生一實際電壓；及一第一平均電路，耦接所述第一電阻，用於根據所述實際電壓，產生所述實際電壓平均值；所述第二感測電路包括一第二電阻，用於根據所述理想電流，產生一理想電壓；一乘法器，耦接於所述第二電阻，用於根據所述理想電壓調變所述原始調光信號，以產生一理想調光信號；及一第二平均電路，用於根據所述理想調光信號，產生所述理想電壓平均值。
13.如權利要求11所述的調光器，其特徵在於，所述調光信號與所述原始調光信號為脈衝寬度調變信號；所述驅動電流為一脈衝寬度調變電流；所述調光信號傳送至一電流槽的開關，所述開關根據所述調光信號，調整用於驅動一串發光二極體的所述驅動電流的工作周期。
14.一種調光的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟 根據一驅動電流，產生一實際電壓平均值；根據一理想電流及一原始調光信號，產生一理想電壓平均值； 根據所述理想電壓平均值與所述實際電壓平均值，產生所述理想電壓平均值與所述實際電壓平均值之間的差值；根據所述差值後，產生一直流補償值； 根據所述直流補償值後，產生一調光信號；及根據所述調光信號，調整所述驅動電流的工作周期； 所述驅動電流用於驅動一串發光二極體。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 根據所述驅動電流，產生一實際電壓；根據所述實際電壓，產生所述實際電壓平均值； 根據所述理想電流，產生一理想電壓；根據所述理想電壓，調變所述原始調光信號，以產生一理想調光信號；及根據所述理想調光信號，產生所述理想電壓平均值。
全文摘要
本發明提供了一種發光二極體的驅動電路、調光器及調光的方法。所述驅動電路包括一電能供應單元提供一電壓及一驅動電流給一串發光二極體；一調光單元根據該驅動電流及一理想電流調整一原始調光信號的工作周期以產生一調光信號；一電流槽耦接於該串發光二極體，根據該調光信號，調整該驅動電流的工作周期。本發明可通過調整驅動電流的工作周期，精準控制發光二極體的亮度，改善現有技術中，無法精準控制發光二極體的亮度，且顯示器的畫面質量較差的缺點。
文檔編號H05B37/02GK102348303SQ20101024219
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者林明璋, 藍東鑫, 謝博坤, 陳建仰 申請人:中華映管股份有限公司, 深圳華映顯示科技有限公司