CN100403358C - 发光二极管控制装置及其方法 - Google Patents

发光二极管控制装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED控制装置及其方法，可产生一控制讯号，以驱动一LED，并藉由感测该LED的一光强度值，据以选择性地调整该控制讯号，进而动态调整该LED的光强度。另外，本发明可利用简易的驱动电路设计，达到动态调整流经LED的电流的功效。

Description

发光二极管控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管(LED)，尤其是一种LED的控制装置及其方法。
背景技术
近年来，随着发光二极管(LED)技术的快速发展，LED的发光效能越来越好，制造成本也逐渐降低，所以其应用范围也日益广泛。不过，LED会因长时间操作造成老化现象，而降低亮度，这在某些应用上，如以LED作为光源的投影机，还会造成色彩饱和度不佳。此时，可能就需要动态调整流经LED的电流，以改变其亮度。
另外，在以不同颜色LED混色的应用中，例如以红、绿、蓝三色LED混色而成的白光LED，可能会由于其中某色LED老化或其它操作时的变异因素，而导致最后混色的结果失衡，而偏离原本所要混合的颜色。此时，若能根据实际混色的结果，判断其偏离的程度，进而动态调整各色LED的电流，以改变各色的混合比例，就可使最后的混色结果趋于理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管(LED)控制装置及其方法，可依据LED实际显示的光强度，动态调整流经LED的电流，以改变LED的光强度。
本发明的另一目的是提供一种LED控制装置及其方法，可藉由动态调整流经LED的电流，调整各色LED的混合比例，使最后混色结果达至预先设定的理想情形。
本发明的再一目的是提供一种LED驱动装置，可利用简易的电路设计，达到动态调整LED电流的功效。
为达前述目的，本发明提供一种发光二极管控制装置，包括：
一感测单元，感测一LED的光强度，并输出一对应的感测讯号；
一控制单元，耦接至该感测单元，依据该感测讯号输出一控制讯号；以及
一驱动单元，耦接至该控制单元，依据该控制讯号驱动所述的LED
其中，所述的控制单元是通过比较所述的控制讯号与所述的感测单
元后续所输出的所述的感测讯号，判断所述的LED是否老化；
其中，若所述的LED已老化，则所述的感测单元在经过一第一时间后再感测所述的LED的光强度；若所述的LED未老化，则所述的感测单元在经过一第二时间后再感测所述的LED的光强度，其中，所述的第一时间是短于所述的第二时间。
另一方面，本发明提供一种发光二极管LED控制方法，其包含：
步骤a：产生一控制讯号，以驱动一LED；
步骤b：感测该LED的一光强度值；以及
步骤c：依据该光强度值，选择性地调整该控制讯号，判断该光强度值是否符合一设定值；以及
当该光强度值不符合该设定值时，调整该控制讯号；
当该光强度值符合该设定值时，比较所产生的所述的控制讯号与所感测到的光强值，进而判断该LED是否老化；
当该LED已老化，则经过一第一时间后重复执行上述步骤b与步骤c；以及
当该LED未老化，则经过一第二时间后重复执行上述步骤b与步骤c；
其中，该第一时间系短于该第二时间。
另一方面，本发明提供一种发光二极管LED驱动装置，包括：
一LED单元，依据一驱动讯号，发出一对应的光强度；以及
一第一调整单元，耦接至该LED单元，依据一脉宽调制PWM讯号，输出一调整讯号至该LED单元，以调整该LED单元的光强度，其特征在于：该第一调整单元包括：
一运算放大器，具有一正相输入端、一负相输入端及一输出端，其中该负相输入端用以接收该PWM讯号，该正相输入端接地；
一电阻Rd，跨接于该运算放大器的该负相输入端及该输出端；以及
一电阻Rs，耦接于该输出端与该LED单元之间。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的LED控制装置的一较佳实施例的方块图；
图2是图1的控制单元的一较佳实施例的方块图；
图3是图1的驱动单元的一较佳实施例的方块图；
图4是图3的驱动单元实施例的细部电路图；
图5是本发明的LED控制方法的一较佳实施例的流程图。
附图标记说明：10LED控制装置；11感测单元；12控制单元；121模拟至数字转换器；122微处理器；123存储器；13驱动单元；131LED单元；132第一调整单元；133第二调整单元；51～57LED控制方法的一较佳实施例的流程。
具体实施方式
图1是本发明的LED控制装置的一较佳实施例的方块图。如图1所示，LED控制装置10包含一感测单元11、一控制单元12及一驱动单元13。感测单元11用以检测一LED(位于驱动单元13内，图1未显示)的光强度，并输出一对应的感测讯号。在一实施例中，感测单元11利用一光电二极管(photodiode)(未显示)来检测该LED的光强度。
控制单元12耦接至感测单元11，可依据感测单元11所输出的感测讯号，判断该LED的光强度是否符合一设定值，以产生一控制讯号，送至驱动单元13。当光强度符合设定值时，控制单元12维持输出原本的控制讯号，使驱动单元13维持符合设定值的光强度。然而，当光强度不符合设定值时，控制单元12会调整控制讯号，使驱动单元13可据以改变LED的光强度(后文会再详述)。在一实施例中，该LED颜色红色、绿色及蓝色三者其中之一，且该LED用来混合出白色光。前述设定值依据国际照明协会(Commission Internationalde L′Eclairage，CIE)所提出的色度坐标(colorimetry)来决定。在CIE色度坐标中，白色可表示为红、绿、蓝三色的线性组合，因此，各色所占的比例即可用来决定此处的设定值。
在将光强度调整至符合设定值后，控制单元12还可进一步藉由比较所输出的控制讯号与后续所测得的感测讯号，来判断该LED是否老化。亦即，控制单元12可将控制讯号值与所对应的感测讯号理想值记录于一表格中，而当感测讯号实际值低于理想值某一预设程度以上，表示LED的发光强度未达预期，此时即可判定LED已产生老化。若判断结果为老化，表示该LED后续比较容易出现偏离设定值的状况，因此控制单元12会要求感测单元11在一较短的时间后，必须再度进行检测。若判断结果为尚未老化，则表示该LED后续较不会出现偏离设定值的状况，因此控制单元12可要求感测单元11在一较长的时间后，才需再度进行检测。
图2是图1的控制单元12的一较佳实施例的方块图。在图2中，控制单元12包含一模拟至数字转换器(analog-to-digital converter，ADC)121、一微处理器(microprocessor)122及一存储器123。模拟至数字转换器121可将前述模拟的感测讯号转换为一数字的光强度响应值。存储器123可记录控制讯号值与理想的光强度响应值的对应关系，作为判断LED老化与否之用。微处理器122则耦接至模拟至数字转换器121与存储器123，可依据模拟至数字转换器121所提供的实际光强度响应值，执行相关的运算，以判断该LED的光强度是否符合设定值。另外，微处理器122还会访问存储器123，以计算实际光强度响应值与理想值的差距，藉以判断LED是否产生老化。
驱动单元13耦接至控制单元12，可依据控制单元12所提供的控制讯号，驱动内部的该LED(图1未显示)。图3是图1的驱动单元13的一较佳实施例的方块图。如图3所示，驱动单元13包含一LED单元131、一第一调整单元132及一第二调整单元133。在此实施例中，控制单元12所提供的控制讯号包含一驱动讯号、一脉宽调制(PWM)讯号及一切换讯号。LED单元131包含前述的LED及控制电路，可依据该切换讯号，在发光与不发光两种状态间做切换。并且，还接收该驱动讯号，以驱动该LED，发出一对应的光强度。
第一调整单元132可接收PWM讯号，产生一调整讯号，送入LED单元131，以调整该LED的光强度。藉由改变PWM讯号的脉宽，可对应产生不同的调整讯号，而以不同程度调整光强度。第二调整单元133用以产生一回馈讯号，送至控制单元12，而控制单元12则依据该回馈讯号，产生对应的该驱动讯号。所以，藉由调整该回馈讯号，亦可改变驱动讯号，进而调整LED的光强度。另外，第二调整单元133还可依据该切换讯号，在LED单元131从发光状态切换至不发光状态时，提供加速LED放电的功能，使其能切换得更为快速和准确。
图4是图3的驱动单元1 3实施例的细部电路图。如图4所示，LED单元131包含：一LED，接收前述的驱动讯号；一N沟道金属氧化物半导体(N-channel metal oxide semiconductor，NMOS)Q1，耦接于该LED，可作为一开关；以及一电阻R1，其一端接地，另一端则耦接至NMOS Q1的漏极(drain)。第一调整单元132包含：一运算放大器OP1，具有一正相输入端、一负相输入端及一输出端，其中该负相输入端用以接收前述的PWM讯号，该正相输入端则接地；一电阻Rd，跨接于运算放大器OP1的负相输入端及输出端；以及一电阻Rs，耦接于该输出端与LED单元131之间。第二调整单元133则包含：一电源Vcc；一电阻R2，耦接至电源Vcc；一P信道金氧半导体(PMOS)Q2，可作为一开关；一可变电阻R3，耦接至电源Vcc与PMOS Q2的源极(source)之间；以及一电阻R4，跨接于NMOS Q1与PMOS Q2的源极之间。
如图4所示，切换讯号施加于Q1与Q2的栅极(gate)，可使得Q1与Q2不同时导通。当Q1导通时，Q2不导通。此时，藉由驱动电压Vi(即前述的驱动讯号)，可产生一电流流经LED，使LED发光。第一调整单元132则利用OP1，将控制单元12提供的PWM讯号转换成对应的调整电流送入LED单元131，如此可对流经LED的电流产生微调效果。另外，第二调整单元133藉由调整R3的阻值，可回馈一电压值Vf(即前述的回馈讯号)至控制单元12，以产生对应的驱动电压Vi。相对于第一调整单元132，第二调整单元133可达到粗调LED电流的功效。另一方面，当Q2导通时，Q1不导通。此时，导通的Q2可提供一放电的路径，加速LED的放电，以达到前述快速切换的功效。
图5是本发明的LED控制方法的一较佳实施例的流程图。如图5所示，此流程包含下列步骤：
51  产生一控制讯号，以驱动一LED；
52  感测该LED的一光强度值；
53  判断该光强度值是否符合一设定值，若是则跳至步骤55，若否则继续下列步骤；
54  调整该控制讯号，并跳回步骤52；
55  判断该LED是否老化，若否则跳至步骤57，若是则继续下列步骤；
56  等待一第一时间后，跳回步骤52；以及
57  等待一第二时间后，跳回步骤52，其中，该第一时间系短于该第二时间。
若步骤53判断该光强度值未符合设定值，则重复执行步骤52至54，直至该光强度值符合设定值。在一实施例中，该LED颜色系红色、绿色及蓝色三者其中之一，而步骤53中，该设定值依据前述的CIE色度坐标决定。
另外，若该光强度值符合设定值，则在步骤55中，进一步判断LED是否老化。此处系藉由所产生的控制讯号与后续所测得的光强度值，来进行判断。若判断结果为是，则继续进行步骤56，经过较短的第一时间后，再回到步骤52重新进行检测。若判断结果为否，则经过较长的第二时间后，才回到步骤52进行检测。
以上利用较佳实施例详细说明了本发明，但不是限制本发明的范围。因此，凡本领域普通技术人员皆能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围的，都应当视为本发明的进一步实施。

Claims (11)

1.一种发光二极管控制装置，包括：
一感测单元，感测一LED的光强度，并输出一对应的感测讯号；
一控制单元，耦接至该感测单元，依据该感测讯号输出一控制讯号；以及
一驱动单元，耦接至该控制单元，依据该控制讯号驱动所述的LED，
其特征在于：所述的控制单元是通过比较所述的控制讯号与所述的感测单元后续所输出的所述的感测讯号，判断所述的LED是否老化；
其中，若所述的LED已老化，则所述的感测单元在经过一第一时间后再感测所述的LED的光强度；若所述的LED未老化，则所述的感测单元在经过一第二时间后再感测所述的LED的光强度，其中，所述的第一时间是短于所述的第二时间。
2.如权利要求1所述的发光二极管控制装置，其特征在于：该控制单元依据该感测讯号，判断该LED的光强度是否符合一设定值。
3.如权利要求2所述的发光二极管控制装置，其特征在于：该控制单元包含：
一模/数转换器，将该感测讯号转换为一数字的光强度响应值；以及
一微处理器，耦接至该模/数转换器，依据该光强度响应值，判断该LED的光强度是否符合该设定值。
4.如权利要求1所述的发光二极管控制装置，其特征在于：该控制讯号包含一脉宽调制讯号，该驱动单元包含一第一调整单元，用以依据脉宽调制讯号调整该LED的光强度。
5.如权利要求1所述的发光二极管控制装置，其特征在于：该驱动单元包含一第二调整单元，用以产生一回馈讯号，该控制单元依据回馈讯号，输出一驱动讯号，以驱动LED。
6.一种发光二极管LED控制方法，其特征在于：其包含：
步骤a：产生一控制讯号，以驱动一LED；
步骤b：感测该LED的一光强度值；以及
步骤c：依据该光强度值，选择性地调整该控制讯号，判断该光强度值是否符合一设定值；以及
当该光强度值不符合该设定值时，调整该控制讯号；
当该光强度值符合该设定值时，比较所产生的所述的控制讯号与所感测到的光强值，进而判断该LED是否老化；
当该LED已老化，则经过一第一时间后重复执行上述步骤b与步骤c；以及
当该LED未老化，则经过一第二时间后重复执行上述步骤b与步骤c；
其中，该第一时间系短于该第二时间。
7.如权利要求6所述的发光二极管LED控制方法，其特征在于：还包含：
重复执行上述步骤b与步骤c，直至该光强度值符合该设定值。
8.一种发光二极管LED驱动装置，包括：
一LED单元，依据一驱动讯号，发出一对应的光强度；以及
一第一调整单元，耦接至该LED单元，依据一脉宽调制PWM讯号，输出一调整讯号至该LED单元，以调整该LED单元的光强度，其特征在于：该第一调整单元包括：
一运算放大器，具有一正相输入端、一负相输入端及一输出端，其中该负相输入端用以接收该PWM讯号，该正相输入端接地；
一电阻Rd，跨接于该运算放大器的该负相输入端及该输出端；以及
一电阻Rs，耦接于该输出端与该LED单元之间。
9.如权利要求8所述的发光二极管LED驱动装置，其特征在于：所述的LED单元包含：
一LED，接收该驱动讯号；
一第一开关，耦接于该LED，依据一切换讯号决定导通与否；以及
一第一电阻，一端接地，另一端则耦接至该第一开关。
10.如权利要求9所述的发光二极管LED驱动装置，其特征在于：还包括：
一第二调整单元，用以输出一回馈讯号，其中该回馈讯号用以决定该驱动讯号。
11.如权利要求10所述的发光二极管LED驱动装置，其特征在于：该第二调整单元包括：
一电源；
一可变电阻，耦接至该电源，用以提供该回馈讯号；
一第二电阻，耦接至该电源；
一第二开关，耦接至该第二电阻，依据该切换讯号决定导通与否，其中该第一与该第二开关不同时导通；以及
一第四电阻，耦接于该第二开关与该第一开关间。
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