CN100553393C

CN100553393C - 发光二极管的调光方法

Info

Publication number: CN100553393C
Application number: CNB2006101528867A
Authority: CN
Inventors: 余建朋; 王一诚; 颜业烜
Original assignee: Advanced Analog Technology Inc
Current assignee: Advanced Analog Technology Inc
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2026-11-06
Also published as: CN101179883A

Abstract

本发明揭示一种发光二极管的调光方法。所述发光二极管的调光方法应用于一脉宽调制升压系统，其包含以下步骤：(a)将一周期均分成复数个区间；(b)提供复数个具有所述周期且具有一脉冲持续时间的控制信号，其中各控制信号的脉冲持续时间依序产生于所述周期内；以及(c)利用所述复数个控制信号控制复数个相应的开关，以对于连接于各开关的发光二极管进行调光。

Description

发光二极管的调光方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的调光方法，尤其涉及一种应用于一脉宽调制升压系统(pulse width modulation boost circuit)的发光二极管的调光方法。

背景技术

图1为常规的一发光二极管调光系统10的电路示意图。其包含一升压电路11、一脉宽调制控制器12、一比较器13、一反馈信号选择器14、一DPWM信号产生器15、一包含6个发光二极管LED1～LED6的发光二极管群组17、一包含6个开关T1～T6的开关群组18及一包含6个电流源I_S1～I_S6的电流源群组19。所述升压电路11含一电压源V_IN、一输入电容C1、一输出电容C2、一二极管D、一升压电感L、一电阻R及一开关。所述升压电路11接受来自所述脉宽调制控制器12的脉宽调制信号S_G(具有一可变的工作周期(duty cycle))以控制输出电压V_OUT。而所述脉宽调制控制器12则根据电流反馈信号I_SEN及所述比较器13的输出信号以适时地调整所述脉宽调制信号S_G的工作周期。所述DPWM信号产生器15产生的控制信号DS_G则传送至所述开关群组18中的各开关T1～T6，以同时控制所述开关T1～T6的导通或关闭。一般来说，白光发光二极管的顺向电压及工作电流分别为3.6V及20mA。而为了避免违反白光发光二极管的最大电流规格而牺牲其可靠度(进而加速白光发光二极管老化)及取得可预测且相互匹配的亮度与色度，一般白光发光二极管均使用定电流源的方式来驱动。因此，所述电流源群组19中的电流源I_S1～I_S6分别经由开关T1～T6而连接所述发光二极管群组17中的发光二极管LED1～LED6，以控制流经发光二极管LED1～LED6的电流。所述反馈信号选择器14接收与发光二极管LED1～LED6相关的反馈信号FB1～FB6，并自反馈信号FB1～FB6中选择其中之一(例如具有最小电压的)作为输出信号FB0，再传送至所述比较器13与一参考电压V_REF比较，进而控制所述脉宽调制信号SG的工作周期。所述发光二极管LED1～LED6的亮度(brightness)则由控制信号DS_G所控制。

图2显示控制信号DS_G、所述升压电路11的输出电流I_OUT及输出电压V_OUT的时序图。其中控制信号DS_G具有一周期T及一脉冲持续时间P(即处于逻辑高电平的时间)，所述脉冲持续时间P用以同时导通开关T1～T6使各发光二极管LED1～LED6均流过一工作电流(例如：20mA)而发光，此时所述升压电路11的输出电流I_OUT为120mA(即20mA×6)。而利用调整控制信号DS_G的工作周期(即调整其脉冲持续时间P的长短)，则可调整所述发光二极管LED1～LED6的亮度。

然应用于常规发光二极管调光系统10的调光方法却有以下的缺点：(1)因为对所述升压电路11的输出电容C2充电及放电，以致产生过大的纹波电压(ripple voltage)，因而降低了电源的使用效率；(2)所述升压电路11的调光方法是以其输出电流I_OUT在全开(电流值120mA)或全关(电流值为零)两种状态下切换并根据所述控制信号DS_G的工作周期(即P/T的比值)来调整全部开关T1～T6导通或关闭的时间，而非操作在连续导通模式(continuousconduction mode；CCM)。如此的操作方法也降低了电源的使用效率。

发明内容

本发明一方面提供一种发光二极管的调光方法，其应用于一脉宽调制升压电路，通过复数个依序产生的控制信号独立地控制其相应的发光二极管，以降低所述脉宽调制升压电路的输出电压的纹波电压，并改善所述脉宽调制升压电路的电源使用效率。

本发明另一方面提供一发光二极管的调光方法，其应用于一脉宽调制升压电路，通过复数个依序产生的控制信号独立地控制其相应的发光二极管，使得所述脉宽调制升压电路操作在连续导通模式，以改善所述脉宽调制升压电路的电源使用效率。

本发明揭示一种发光二极管的调光方法，应用在一脉宽调制升压电路，所述调光方法包含以下步骤：(a)将一周期均分成复数个区间；(b)提供复数个具有所述周期且具有一脉冲持续时间的控制信号，其中各控制信号的脉冲持续时间依序产生于所述周期内；以及(c)利用所述复数个控制信号控制复数个相应的开关，以对于连接于各开关的发光二极管进行调光。

附图说明

图1为常规的一发光二极管调光系统电路示意图；

图2为与图1相关的信号时序图；

图3为本发明一实施例的发光二极管调光系统的电路示意图；

图4为与图3相关的控制信号时序图；以及

图5(a)～5(c)为在不同控制信号工作周期下与图3相关的信号时序图。

具体实施方式

图3为本发明发光二极管调光方法一实施例的发光二极管调光系统20的电路示意图。所述调光系统20包含：一升压电路21、一脉宽调制控制器22、一比较器23、一反馈信号选择器24、一DPWM信号产生器25、一包含6个发光二极管(图未示)的发光二极管群组27、一包含6个开关T1～T6(在本实施例中以MOS晶体管作为开关)的开关群组28及一包含6个电流源(图未示)的电流源群组29。所述调光系统20的操作原理叙述如下。所述升压电路21接受来自所述脉宽调制控制器22的脉宽调制信号S′_G(具有一可变的工作周期)以控制输出电压V′_OUT。而所述脉宽调制控制器22则根据电流反馈信号I′_SEN及所述比较器23的输出信号以适时地调整所述脉宽调制信号S′_G的工作周期。所述DPWM信号产生器25产生的6个控制信号DP1～DP6分别传送至所述开关群组28中的各开关T1～T6的栅极g1～g6，以依序控制所述开关T1～T6的导通或关闭。所述电流源群组29中的6个电流源分别经由开关T1～T6而连接所述发光二极管群组27中的6个发光二极管(其连接方式与图1相同)，以控制流经所述6个发光二极管的电流。所述反馈信号选择器24接收与所述6个发光二极管相关的反馈信号FB1′～FB6′，并自反馈信号FB1′～FB6′中选择其中之一(例如具有最小电压的)作为输出信号FB0′，再传送至所述比较器23与一参考电压V′_REF比较，进而控制所述脉宽调制信号S′_G的工作周期。所述6个发光二极管的亮度则由控制信号DP1～DP6所控制。

图4为本发明发光二极管的调光方法一实施例的控制信号DP1～DP6时序图。首先提供-具有一周期T′的时脉信号。接着将所述周期T′均分成6个区间Ph1～Ph6。之后，由所述DPWM信号产生器25提供6个控制信号DP1～DP6，其均具有相同的所述周期T′且各具有一脉冲持续时间P1～P6(在本实施例中，所述6个脉冲持续时间P1～P6均相等)。所述6个脉冲持续时间P1～P6依序发生于所述周期T′内且分别传送至所述6个开关T1～T6的栅极g1～g6。因此所述6个脉冲持续时间P1～P6即相对应于流经所述6个发光二极管的工作电流I1～I6。此外，所述6个控制信号DP1～DP6可通过所述时脉信号(周期为T′)及一时间延迟电路(time-delay circuit)产生。注意，在本实施例中，所述6个控制信号DP1～DP6均具有相同的工作周期，即P1/T′，以下称控制信号工作周期。

图5(a)～5(c)为在不同的控制信号工作周期下的工作电流I1～I6、所述升压电路21的输出电流I′_OUT及输出电压V′_OUT的时序图。参考图5(a)，其中控制信号工作周期小于1/6(约1/2)。各工作电流I1～I6依序发生在所述周期T′内，且大小均等于各自的工作电流(即20mA)。图5(a)情况下的所述升压电路21虽操作于非连续导通模式(discontinuous conductionmode；DCM)，然而通过增加输出电流I′_OUT的频率，可以使得输出电压V′_OUT的纹波电压降低，以减少因对所述输出电容C2(参图1)充放电而损耗的能量。比较图5(a)及图2，可知图5(a)中输出电压V′_OUT的纹波电压明显小于图2中输出电压V′_OUT的纹波电压，且前者的频率为后者的6倍。在相同的工作周期(例如：10％)下，图5(a)所示的平均输出电流(6×10％×20mA)与图2所示平均输出电流相等(10％×120mA)，然而，如上文所述，因图5(a)的输出电压具有较小的纹波电压，所以可改善所述升压电路21的电源使用效率。

参考图5(b)，其中控制信号工作周期等于1/6。各工作电流I1～I6依序发生在所述周期T′内，且大小均等于各自的工作电流(即20mA)。图5(b)情况下的所述升压电路21操作于连续导通模式，且其输出电流I′OUT为连续输出，大小为20mA。

图5(c)则为控制信号工作周期大于1/6(约为1/3)的情形。各工作电流I1～I6依序发生在所述周期T′内，且大小均等于各自的工作电流(即20mA)。图5(c)情况下的所述升压电路21操作于连续导通模式，且其输出电流I′_OUT为连续输出，大小为40mA；换句话说，当控制信号工作周期大于1/6时，则输出电流I′_OUT将大于发光二极管的工作电流(即20mA)。在图5(b)及5(c)的情况下，输出电压V′_OUT明显地无纹波电压产生且均等于发光二极管的顺向电压(例如：3.6V)

上述的实施例是以6个发光二极管为例说明，然而本发明的发光二极管调光方法并不受限于发光二极管的数目也能实施。与图2的常规调光方法相比较，本发明将一时脉信号的周期均分成复数个区间，并于相应所述复数个区间提供复数个控制信号，使得每所述控制信号的脉冲持续时间发生于至少一所述复数个区间，即使得在每个区间中均有输出电流产生，以减少输出电压的纹波电压或使升压电路操作于连续导通模式下，所以本发明的发光二极管调光方法确实可改善脉宽调制升压电路的电源使用效率。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不脱离本发明精神的替换及修改。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不脱离本发明的替换及修改，并为所附的权利要求书所涵盖。

Claims

1.一种发光二极管的调光方法，应用于一脉宽调制升压电路，其特征在于所述调光方法包含以下步骤：

将一周期均分成复数个区间；

提供复数个具有所述周期且具有一脉冲持续时间的控制信号，其中各控制信号的脉冲持续时间依序产生于所述周期内；以及

利用所述复数个控制信号分别控制与其相应的开关，以对于连接于各开关的发光二极管进行调光。

2.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述脉宽调制升压电路操作于一非连续导通模式。

3.如权利要求2所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述持续脉冲时间小于所述区间。

4.如权利要求3所述的发光二极管的调光方法，其特征在于电流流经各发光二极管的时间小于所述区间。

5.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述脉宽调制升压电路操作于一连续导通模式。

6.如权利要求5所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述持续脉冲时间大于等于所述区间。

7.如权利要求5所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述脉宽调制升压电路的输出电压无纹波电压产生。

8.如权利要求6所述的发光二极管的调光方法，其特征在于当所述持续脉冲时间大于所述区间时，所述脉宽调制升压电路的输出电流在所述周期中大于所述发光二极管的工作电流。

9.如权利要求5所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述脉宽调制升压电路的输出电压在所述周期中等于所述发光二极管的顺向电压。

10.如权利要求5所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述脉宽调制升压电路在每所述复数个区间均输出电流。

11.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于每所述脉冲持续时间均相等。

12.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述复数个控制信号通过一具有所述周期的时脉信号而产生。

13.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述复数个控制信号利用一时间延迟电路而产生。

14.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述脉宽调制升压电路为一电流模式脉宽调制升压电路。

15.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述区间的个数等于所述控制信号的个数。

16.如权利要求1所述的发光二极管的调光方法，其特征在于所述开关为一MOS晶体管。