CN101572978B - 发光二极管驱动模块 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管驱动模块，适于驱动并列的多数条发光二极管串。此发光二极管驱动模块包括电压转换装置、导通电压检测装置、参考电压产生装置以及电流调整装置。电压转换装置依据导通电压产生驱动电压。导通电压检测装置检测发光二极管串的导通状态，藉以产生导通电压以及致能信号。参考电压产生装置则依据致能信号产生第一参考电压。而电流调整装置则依据第一参考电压产生多个驱动电流，这些驱动电流分别流经这些发光二极管串。

Description

发光二极管驱动模块

技术领域

本发明涉及一种发光二极管模块，特别是涉及一种用以驱动发光二极管的驱动模块。

背景技术

由于发光二极管(light emitting diode，LED)的低功率消耗以及高亮度的实现，使其在多个方面的都被有效的应用，例如照明用灯、电子公布栏以及红绿灯。而另外光二极管在美国国家电视标准委员会(National TelevisionStandard Committee，NTSC)所制定的色域中，有着很优良的色域表现，因此也已逐渐取代的前用来作为显示器面板背光模块的冷阴极管(cold cathodefluorescent lamps，CCFL)。

然而，现今以发光二极管在作为显示器面板背光模块时，却面临了两个最严重的问题。其中之一是如何使得背光模块中的多条发光二极管串能够表现出均匀的亮度，使显示器面板可以有更佳的显示效果。由于发光二极管串的亮度是依据流经该发光二极管串的电流来控制的，若是单纯的利用一个固定电压来驱动不同的发光二极管串，会因为每一个发光二极管串的特性有所差异，而导致整体亮度上的不均匀。

为了解决上述的问题，多种不同的现有技术被提出。其中之一种是利用多组的电压转电流的转换器，来针对多条的发光二极管串来调整亮度。这种方法因为可以单独针对每一条发光二极管串各别调整，因此可以有效消除各发光二极管串间的特性差别。但是此种现有的技术需要很多的电压转电流的转换器，并不是一种经济的方法。另外，还有利用时分多址的方式，来针对不同的发光二极管串调整亮度以期达到亮度的均衡。而这种时分多址的现有技术，则需要一个较高频率的频率，以及依据这个频率产生的多个切换信号来切换多个开关。这些开关的切换操作，往往会产生许多的涌入电流(inrush current)，造成严重的电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)。

发明内容

本发明提供一种发光二极管驱动模块，用以动态调整提供给所驱动的发光二极管串的驱动电压以及驱动电流，进而提高发光二极管串的发光效率以及发光均匀度。

本发明提供一种发光二极管驱动模块，适于驱动并列的多数条发光二极管串。其中所述的发光二极管串各具有第一端以及第二端。而发光二极管驱动模块包括电压转换装置、导通电压检测装置、参考电压产生装置以及电流调整装置。电压转换装置是依据导通电压在各发光二极管串的第一端产生驱动电压。而导通电压检测装置则耦接至各发光二极管串的第二端，依据检测发光二极管串的导通状态，来产生上述的导通电压以及多个致能信号。参考电压产生装置依据上述的多个致能信号，来产生第一参考电压。此外，电流调整装置依据第一参考电压产生多个驱动电流，这些驱动电流分别流经发光二极管串。

在本发明的一实施例中，上述的导通电压检测装置包括多个导通电压检测器以及电压比较器。其中，导通电压检测器分别耦接至各个发光二极管串的第二端。导通电压检测器依据发光二极管串的导通状态，分别产生多个检测电压。而电压比较器则比较这些检测电压，并选择这些检测电压中的最小电压为导通电压。

在本发明的一实施例中，上述的各个导通电压检测器包括第一非门、第二非门、第一晶体管以及第一传输门。第一非门的输入端耦接至各发光二极管串的第二端，其输出端并且产生上述的多个致能信号的其中之一。第二非门的输入端耦接至第一非门的输出端。第一晶体管的栅极耦接至第二非门的输出端，其第一源/漏极耦接至系统电压。第一传输门则具有第一致能端、第二致能端、第一数据端以及第二数据端。其中，其第一致能端耦接至第一非门的输出端，其第二致能端耦接至第二非门的输出端，其第一数据端耦接至其第一非门的输入端，而其第二数据端耦接第一晶体管的第二源/漏极。第一传输门的第二数据端传输上述的检测电压的其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的电压比较器包括比较电路以及选择电路。比较电路接收检测电压，并藉由比较这些检测电压的大小，产生选择信号。而选择电路则依据上述的选择信号，选择检测电压中电压最小的作为导通电压。

在本发明的一实施例中，上述的参考电压产生装置包括多个电流源、多个开关以及第一电阻。其中的多个电流源共同耦接至第一电压，而多个开关分别与各电流源串接，各开关的致能端则耦接至各个致能信号。第一电阻的第一端与各个开关的第二端共同耦接，而其第二端耦接至接地电压。其中的致能信号藉由禁/致能对应的电流源，来调整流经第一电阻的电流，并且进而调整第一参考电压。

在本发明的一实施例中，上述的电流调整装置还包括第一脉冲宽度调制器以及第一脉冲宽度基本电路。第一脉冲宽度调制器在第二传输门的第一致能端上产生第一脉冲宽度调制信号。而第一脉冲宽度基本电路串接在第一放大器的输出端与第一驱动电流源的控制端间，依据第一脉冲宽度调制信号来禁/致能这些第一驱动电流源。

在本发明的一实施例中，上述的第一脉冲宽度基本电路包括第二传输门、第三非门以及第二晶体管。第二传输门具有输入端、输出端、第一致能端以及第二致能端，其输入端耦接至第一放大器的输出端，其输出端耦接至第一驱动电流源的控制端，用以控制这些驱动电流的电流值。而第三非门的输入端接收第一脉冲宽度调制信号，而其输出端耦接至第二传输门的第二致能端。此外，第二晶体管的栅极耦接至第三非门的输出端，其第一源/漏极耦接至第二传输门的输出端，其第二源/漏极耦接至接地电压。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管驱动模块，其中还包括多个第二电阻，串接在第一脉冲宽度基本电路与第一驱动电流源的连接路径上，用以延迟第一驱动电流源的禁/致能时间。

在本发明的一实施例中，上述的电流调整装置还包括第二脉冲宽度调制器以及多个第二脉冲宽度基本电路。其中的第二脉冲宽度调制器产生多个第二脉冲宽度调制信号。多个第二脉冲宽度基本电路，分别串接在该第一放大器的输出端与各该第一驱动电流源的控制端间，并分别依据这些第二脉冲宽度调制信号，禁/致能这些第一驱动电流源。

在本发明的一实施例中，上述的各第二脉冲宽度基本电路包括第三传输门、第四非门以及第三晶体管。第三传输门具有输入端、输出端、第一致能端以及第二致能端，其第一致能端接收上述的第二脉冲宽度调制信号的其中之一，其输入端耦接至第一放大器的输出端，其输出端耦接至各第一驱动电流源的控制端来控制这些驱动电流的电流值。第四非门的输入端耦接至第三传输门的第一致能端，其输出端耦接至第三传输门的第二致能端。第三晶体管则具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至第四非门的输出端，其第一源/漏极耦接至第三传输门的输出端，其第二源/漏极耦接至接地电压。

在本发明的一实施例中，上述的各第二脉冲宽度基本电路还包括与门，串接在第三传输门的第一致能端接收第二脉冲宽度调制信号的其中之一的路径间。此与门具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其第一输入端接收第二脉冲宽度调制信号的其中之一，其第二输入端接收启动信号，其输出端与第三传输门的第一致能端耦接。

在本发明的一实施例中，上述的电流调整装置还包括电流放大器，串接在第一放大器与第一驱动电流源的连接路径间。此电流放大器具有输出端，并依据第一放大器的输出端的电压产生基本电流，并放大该基本电流而在其输出端产生放大电流。

在本发明的一实施例中，上述的电流放大器包括第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管以及调整电阻。其中的第四晶体管的第一源/漏极耦接至系统电压，而其栅极与其第二源/漏极相耦接。第五晶体管的栅极耦接至第四晶体管的栅极，其第一源/漏极耦接至系统电压。第六晶体管的栅极耦接至第一放大器的输出端，其第一源/漏极耦接至第四晶体管的第二源/漏极，其第二源/漏极耦接至第一放大器的第二输入端。第七晶体管的栅极、第一源/漏极与第五晶体管的第二源/漏极耦接，而其第二源/漏极耦接至接地电压。另外，调整电阻则串接在第六晶体管的第二源/漏极与接地电压间。

在本发明的一实施例中，上述的发光二极管驱动模块还包括电流平衡装置，串接在驱动电流的流通路径间，用以接收并平衡这些驱动电流，进而降低驱动电流间的差异。

在本发明的一实施例中，上述的电流平衡装置包括第二放大器、多个第八晶体管以及多个回授电阻。第二放大器具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其第一输入端接收第二参考电压。各第八晶体管的栅极耦接至第二放大器的输出端，其第一源/漏极接收驱动电流的其中之一。回授电阻则分别串接在第四晶体管的第二源/漏极与第二放大器的第二输入端间。

本发明因采用导通电压检测装置检测发光二极管串所需的最低电压，并藉以提供最有效的驱动电压。同时还利用电流调整装置动态调整提供给发光二极管串的驱动电流，以稳定多个发光二极管串的整体亮度。并且，本发明更采用电流平衡装置以降低各发光二极管串间的驱动电流差异，进而保证多个发光二极管串的亮度均匀度。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1示出了本发明的第一实施例的发光二极管驱动模块示意图。

图2示出了本发明的第一实施例的导通电压检测装置的一实施方法示意图。

图3示出了本发明的第一实施例的电压比较器240的一实施方式。

图4示出了本发明的第一实施例的参考电压产生装置的示意图。

图5A示出了本发明的第一实施例的电流调整装置的一实施方法示意图。

图5B示出了本发明的第一实施例的脉冲宽度基本电路的实施方法的示意图。

图5C示出了本发明的第一实施例的电流调整装置的另一实施方法示意图。

图6示出了本发明的第二实施例的发光二极管驱动模块示意图。

附图符号说明

110：发光二极管驱动模块

111：电压转换装置

112：导通电压检测装置

113：参考电压产生装置

114、614：电流调整装置

120、620：发光二极管串组

121-123：发光二极管串

210-230：导通电压检测器

240：电压比较器

211-212、570、580：非门

213、570：传输门

310：比较电路

320：选择电路

510-530、616-619：驱动电流源

540、640、631：放大器

550：脉冲宽度调制器

560：脉冲宽度基本电路

630：电流平衡装置

616：电流放大器

V_drv：驱动电压

V_t：导通电压

S1-S3：第二端

EN、EN1-EN3：致能信号

V_ref：参考电压

M1、M2、MB1-MB3：晶体管

VDD：系统电压

GND：接地电压

V_det：检测电压

I1-I3：电流源

SW1-SW3：开关

R1、R_f1-R_f3、R31-R33、R2、R_ext：电阻

A1、A2：输出端

V_fb：拉回的电压

AN1-AN3：与门

NO：启动信号

具体实施方式

以下将针对本发明提出多个实施例及对应的多个实施方法，并且结合附图详细说明本发明。

第一实施例：

首先请参照图1，图1示出了本发明的第一实施例的发光二极管驱动模块示意图。其中的发光二极管驱动模块110是用来驱动并列的发光二极管串120。发光二极管驱动模块110包括电压转换装置111、导通电压检测装置112、参考电压产生装置113以及电流调整装置114。

电压转换装置111是用来产生驱动由发光二极管串121-123所组成的发光二极管串组120的驱动电压V_drv，通常电压转换装置111可以用升压(voltage boost)型的直流直流转换器(DC to DC converter)来实现，当然也可以使用电荷泵浦(charge pump)电路来实现。而不论是利用哪一种电路，电压转换装置111都必须依据回授电压V_t来作为升压依据的参考电压，并且驱动电压V_drv为回授电压V_t的倍数(不限制是整数倍)。关于这个回授电压V_t的产生则将在以下的导通电压检测装置112来进一步说明。

在本第一实施例中，导通电压检测装置112耦接到发光二极管串121-123的第二端S1-S3，藉以量测这些第二端S1-S3的电压值。导通电压检测装置112利用其所接收到的发光二极管串121-123的第二端S1-S3上的电压，来检测出形成开路的发光二极管串(这些发光二极管串开路的产生可能是因为被烧毁或是被移除)。接着，导通电压检测装置112还选择出已形成开路的发光二极管串以外的发光二极管串的第二端S1-S3的电压的最小值，来输出成为回授电压V_t。

而依据上述说明可以得知，驱动电压V_drv为回授电压V_t的倍数，因此，此时电压转换装置111所产生的驱动电压V_drv将会是最小必要电压。也就是说，电压转换装置111将提供一个最有效率的驱动电压V_drv。

另外，导通电压检测装置112还会将各发光二极管串121-123的导通情形以致能信号EN的方式传送到参考电压产生装置113，而参考电压产生装置113的功能及操作方式则将在以下的说明中描述。

参考电压产生装置113利用其所接收到的致能信号EN，便可以得知目前的发光二极管串组120中还形成通路的发光二极管串的数量。参考电压产生装置113还依据上述的这个数量来产生一个参考电压V_ref。这个操作的主要原因是在于越多的发光二极管串形成导通，则应该需要越大的驱动电流，因此对应调高参考电压V_ref。相反的，越多的发光二极管串形成开路，则应该需要越小的驱动电流，也因此对应调低参考电压V_ref。

电流调整装置114则依据这个参考电压V_ref来输出对应的驱动电流。如此一来，电流调整装置114所输出的驱动电流就不会因为一直是固定，而在有发光二极管串有形成开路的情形下，导致流经其它的发光二极管串的电流增大而造成亮度改变，并造成的不必要的功率消耗。

以下将提出本第一实施例中的导通电压检测装置112的一个实施方法，来说明导通电压检测装置112的操作细节。

请参照图2，图2示出了本发明的第一实施例的导通电压检测装置的一实施方法示意图。导通电压检测装置112包括导通电压检测器210-230以及电压比较器240。其中的导通电压检测器210-230分别耦接到发光二极管串121-123的第二端S1-S3。

导通电压检测器210包括非门211-212、传输门213以及晶体管M1，其中非门211的输入端耦接至发光二极管串121的第二端S1，并在其输出端产生致能信号EN1。而非门212的输入端耦接至非门211的输出端，非门211的输出端耦接至晶体管M1的栅极。而晶体管M1的第一源/漏极耦接至系统电压VDD，且其第二源/漏极产生检测电压V_det。另外，传输门的两个致能端分别耦接到非门212的输入端及输出端，而其两个数据端分别耦接至非门211的输入端及晶体管M1的第二源/漏极。

在当发光二极管串形成开路时(在此举例发光二极管串121形成开路)，其第二端S1的电压将会趋近于接地电压(通成为0伏特(volt，V))。因此，非门211将会输出逻辑高电平电压(也就是致能信号EN1)，而非门212将会输出逻辑低电平电压。由于本实施方式中的晶体管M1是一个P型的金属氧化物半导体晶体管(P-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，PMOS)，因此，晶体管M1被导通，而其第二源/漏极则产生检测电压V_det几乎等于系统电压VDD。

相反的，若发光二极管串121并没有形成开路，非门211将会输出致能信号EN1为逻辑低电平电压，而非门212将会输出逻辑高电平电压。此时晶体管M1被关闭，而其第二源/漏极则产生的检测电压V_det几乎等于发光二极管串121的第二端S1的电压。综合上述的说明可以得知，当发光二极管串为开路时，其对应的导通电压检测器所输出的检测电压V_det必定高于未形成开路的发光二极管串所对应的导通电压检测器输出的检测电压V_det。

此外，关于导通电压检测器220-230的耦接以及操作方式都与导通电压检测器210相同，此处不再赘述。

此时，电压比较器240便可以比较导通电压检测器210-230所产生的检测电压，并选出其中电压最小的检测电压来成为导通电压V_t，提供给电压转换装置111使用。

另外，上述说明中的电压比较器240可以参照图3，图3示出了本发明的第一实施例的电压比较器240的一实施方式。其中的电压比较器240包括比较电路310以及选择电路320。比较电路310比较其所接收的检测电压V_det的电压大小，来使选择电路320选择出其中最小的电压，并产生导通电压V_t。

接着请参照图4，图4示出了本发明的第一实施例的参考电压产生装置的示意图。参考电压产生装置113包括电流源I1-I3、开关SW1-SW3以及电阻R1。电流源I1-I3共同耦接到第一电压V1，而电流源I1-I3的另一端则分别耦接到开关。开关SW1-SW3分别受控于致能信号EN1-EN3，而开关SW1-SW3的另一端与电阻R1共同耦接，电阻R1的另一端则耦接到接地电压GND。

当发光二极管串导通时，其所对应的导通电压检测器所产生的致能信号将会致能对应的开关，而使与该开关串接的电流源流过电阻R1。因此，越多的发光二极管串被导通，也就表示有越多的电流将会流经电阻R1。更由于参考电压V_ref是等于电阻R1上的跨压，因此越多的发光二极管串被导通，将会产生越大的参考电压V_ref。

换个角度来看，就是当有发光二极管串形成开路时，实际上流到发光二极管串组120的驱动电流总数就应该减小。举例来说，若发光二极管串组120有8组发光二极管串，每一组发光二极管串所需要的电流均为I_d时，发光二极管串组120需要的最大驱动电流就等于8×I_d。若是有一组发光二极管串烧毁而导致开路，此时发光二极管串组120需要驱动电流就改变成为7×I_d。因此，动态的调整产生驱动电流依据的参考电压V_ref，来进一步的调整驱动电流。

接下来将针对本发明的第一实施例中进行电流调整操作的电流调整装置提出多个实施方法，藉以更清楚说明驱动电流的调整方法。

请先参照图5A，图5A示出了本发明的第一实施例的电流调整装置的一实施方法示意图。其中的电流调整装置114包括驱动电流源510-530、电阻R2、放大器540、脉冲宽度调制器550以及脉冲宽度基本电路560。此外，在脉冲宽度基本电路560与各驱动电流源510-530间还分别包括串接电阻R31-R33。

其中，放大器540比较参考电压V_ref与由电阻R2的一端拉回的电压V_fb相比较，并在其输出端A1产生一个用来控制驱动电流源510-530的控制电压。而为了使发光二极管串还可以呈现灰阶的效果，本实施方法还加入了脉冲宽度调制器550及脉冲宽度基本电路560来调整放大器540的输出端A1的电压转变成为一个周期信号。而这个周期信号的正脉宽占所有周期的比值，就是所驱动的发光二极管串的灰阶值。

在此请特别注意，为了上述的灰阶呈现，驱动电流源510-530会处于连续切换的状态，进而产生电磁干扰。因此，在本实施方法中，更在脉冲宽度基本电路560的输出端点A2与各驱动电流源510-530分别串接电阻R31-R33。其中电阻R31-R33分别具有不同的电阻值，这样就可以有效的使每一个驱动电流源的禁/致能的时间点产生延迟，有效的降低其所产生的电磁干扰。

而脉冲宽度基本电路560的实施方法则请参照图5B，图5B示出了本发明的第一实施例的脉冲宽度基本电路的实施方法的示意图。脉冲宽度基本电路560包括传输门570、非门580以及晶体管M2。传输门570的输入端耦接至放大器至540的输出端A1，传输门570的输出端耦接到脉冲宽度基本电路560的输出端A2。并且传输门570受控于脉冲宽度调制器550所产生的脉宽调制信号。当传输门570依据脉宽调制信号而导通时，放大器540的输出端A1的电压可以顺利的致能驱动电流源510-530，并点亮发光二极管串组120。

相反的，当传输门570依据脉宽调制信号而关闭时，放大器540的输出端A1的电压无法顺利的传输到驱动电流源510-530，而传输门570的输出端因为晶体管M2的导通而输出接地电压。进而使得驱动电流源510-530被禁能，停止点亮发光二极管串组120。综上所述，脉冲宽度调制器550便可以利用所产生的脉宽调制信号的占空度(duty cycle)来控制发光二极管串组120的灰阶值。

再请参照图5C，图5C示出了本发明的第一实施例的电流调整装置的另一实施方法示意图。与上一实施方法不同的是，本实施方法利用多组的脉冲宽度基本电路550来分别控制发光二极管串121-123的灰阶，可以应用在显示面板上的不同需求上。

第二实施例：

以下将针对本发明提出第二实施例，以另一个方式来实施本发明，期使本领域的技术人员更能了解本发明的精神。

请参照图6，图6示出了本发明的第二实施例的发光二极管驱动模块示意图。与第一实施例所不同的是，本第二实施例除了改变电流调整装置614的实施方法外，还加入了一个电流平衡装置630。

首先说明本发明第二实施例的电流调整装置614的实施方法。为了不要使发光二极管串组620的驱动电流源直接输出很大的驱动电流，本实施方法采用了逐级放大电流的方法，先利用电流放大器616依据放大器640的输出端的电压产生基本电流，这个基本电流的大小，还可以经由调整电阻R_ext来完成。电流放大器616放大基本电流并在其输出端产生放大电流。而驱动电流源616-619则藉由镜射这个放大电流，来产生驱动电流。

另外，在电流调整装置614中的脉宽调制基本电路615中增加了与门AN1-AN3，这些与门共同接收启动信号NO，提供完全关闭发光二极管串组620的路径(当启动信号NO为逻辑电压低电平)。

更重要的是，电流平衡装置630串接在驱动电流的流通路径间，用以平衡驱动电流降低这些驱动电流间的差异。这个电流平衡装置630包括放大器631、晶体管MB1-MB3以及回授电阻R_f1-R_f3。当发光二极管串组620在受到使用时间以及温度变化的影响，而在不同的光二极管串的第二端S1-S3产生了电压差V。这个电压差V所造成的驱动电流的误差则在以下说明。

首先假设晶体管MB1以及晶体管MB2间的漏极电压变动如式(1)所示：

$V_{D,\mathrm{MB}1}^{\′}=V_{D,\mathrm{MB}1}+\frac{\mathrm{\ΔV}}{2}$

$V_{D,\mathrm{MB}2}^{\′}=V_{D,\mathrm{MB}2}+\frac{\mathrm{\ΔV}}{2}---\left(1\right)$

其中V_D，MB1、V_D，MB2分别为晶体管MB1、MB2发生变动前的漏极电压，而V_D，MB1′、V_D，MB2′分别为晶体管MB1、MB2发生变动后的漏极电压。

另外，假设在晶体管MB1以及晶体管MB2的源极端因为有微量的电流IR流过回授电阻R_f1与电阻R_f2，且回授电阻R_f1与回授电阻R_f2的电阻值相等均为R。并且依此列中式(2)：

V_S，MB1′＝V_S，MB1+I_R+R及V_S，MB2′＝V_S，MB2-IR×R(^*)  (2)

其中V_S，MB1、V_S，MB2分别为晶体管MB1、MB2发生变动前的源极电压，而V_S，MB1′、V_S，MB2′分别为晶体管MB1、MB2发生变动后的源极电压。

再列出晶体管MB1、MB2工作在饱和区时产生电流的程序如式(3)所示：

$I_{\mathrm{LED}1}=k{[V_G-(V_{\mathrm{REF}2}+I_{R}R)-V_{\mathrm{to}}]}^2\{1+\mathrm{\λ}[V_{D,\mathrm{MB}1}+\frac{\mathrm{\ΔV}}{2}-(V_{\mathrm{REF}2}+I_{R}R)\left]\right\}$

$=I_{\sin k1}+I_R$

$I_{\mathrm{LED}2}=k{[V_G-(V_{\mathrm{REF}2}+I_{R}R)-V_{\mathrm{to}}]}^2\{1+\mathrm{\λ}[V_{D,\mathrm{MB}2}+\frac{\mathrm{\ΔV}}{2}-(V_{\mathrm{REF}2}+I_{R}R)\left]\right\}$

$=I_{\sin k2}-I_R---\left(3\right)$

其中I_LED1、I_LED2分别为流经发光二极管电阻串的电流，V_G为放大器631输出端的电压，V_REF2为放大器631接收的参考电压，V_TO为晶体管MB1、MB2的导通电压，I_sink1与I_sink2为驱动电流源617、618产生的驱动电流，k与λ为常数。

因此，流经发光二极管电阻串的电流差与平均值，可以分别表示成如式(4)、式(5)所示：

I_LED1-I_LED2＝k(V_GS-V_TO)²λ(2I_RR)+2I_R    (4)

(I_LED1+I_LED2)/2＝k(V_GS-V_TO)²(1+λV_REF2)(^***)  (5)

其中的V_GS为驱动电流源617、617栅极与源极的电压差，V_REF为“同先前提到的第二参考电压“。

将式(4)除以式(5)，可得到两发光二极管串间的电流变异如式(6)所示；

δ＝2λI_RR    (^**)(6)

由于回授电阻R_f1、R_f2在负回授的路径上，且其中一端是接在放大器631的高阻抗的输入端，因此只有很小的电流(微安培μA)的电流通过，而其两端的电压差也受限于负回授的特性。其所造成的电压降也大约只有几个毫伏(mV)的等级。另外常数是通道调制效应(channel length modulation)参数，大约等于10mV，所以由式(6)可以计算出这种架构下的发光二极管串间的电流误差约为10^-2％

综上所述，本发明利用导通电压检测装置，检测出发光二极管串中形成开路的数目，并藉以调整驱动电压以及驱动电流，以减少不必要的功率消耗。本发明并且利用电流平衡装置，使各发光二极管串间的电流误差有效的减小，使发光二极管串组具有良好的发光均匀度。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (16)

1.一种发光二极管驱动模块，适于驱动并列的多数条发光二极管串，各该发光二极管串具有第一端以及第二端，包括；

一电压转换装置，依据一导通电压在各该发光二极管串的第一端产生一驱动电压；

一导通电压检测装置，耦接至各该发光二极管串的第二端，检测这些发光二极管串的导通状态，产生该导通电压以及多个致能信号；

一参考电压产生装置，依据这些致能信号产生一第一参考电压；

一电流调整装置，依据该第一参考电压产生多个驱动电流，这些驱动电流分别流经这些发光二极管串；以及

一电流平衡装置，串接在这些驱动电流的流通路径间，用以接收这些驱动电流，并平衡这些驱动电流，降低这些驱动电流间的差异。

2.如权利要求1所述的发光二极管驱动模块，其中该导通电压检测装置包括：

多个导通电压检测器，分别耦接至各该发光二极管串的第二端，依据这些发光二极管串的导通状态，分别产生多个检测电压；以及

一电压放大器，比较这些检测电压，并选择这些检测电压中的最小电压为该导通电压。

3.如权利要求2所述的发光二极管驱动模块，其中各该导通电压检测器包括：

一第一非门，其输入端耦接至各该发光二极管串的第二端，并在其输出端产生这些致能信号的其中之一；

一第二非门，其输入端耦接至该第一非门的输出端；

一第一晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至该第二非门的输出端，其第一源/漏极耦接至系统电压；以及

一第一传输门，具有第一致能端、第二致能端、第一数据端以及第二数据端，其第一致能端耦接至该第一非门的输出端，其第二致能端耦接至该第二非门的输出端，其第一数据端耦接至其该第一非门的输入端，其第二数据端耦接该第一晶体管的第二源/漏极，其中该第一传输门的第二数据端传输这些检测电压的其中之一。

4.如权利要求2所述的发光二极管驱动模块，其中该电压放大器包括：

一比较电路，接收这些检测电压，并藉由比较这些检测电压的大小，产生一选择信号；以及

一选择电路，依据该选择信号，选择这些检测电压中电压最小的为该导通电压。

5.如权利要求1所述的发光二极管驱动模块，其中该参考电压产生装置包括：

多个电流源，共同耦接至一第一电压；

多个开关，各该开关具有第一端、第二端以及致能端，其第一端分别与各该电流源串接，各该开关的致能端耦接至各该致能信号；以及

一第一电阻，其第一端与各该开关的第二端共同耦接，其第二端耦接至接地电压；

其中这些致能信号藉由禁/致能这些电流源，来调整流经该第一电阻的电流，进而调整该第一参考电压。

6.如权利要求3所述的发光二极管驱动模块，其中该电流调整装置包括：

多个第一驱动电流源，各该第一驱动电流源具有第一端、第二端以及控制端，这些第一驱动电流源的第一端分别耦接至这些发光二极管串的第二端，用以产生这些驱动电流；

一第二电阻，其一端耦接至接地电压，其另一端与各该第一驱动电流源的第二端共同耦接；以及

一第一放大器，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其第一输入端接收该第一参考电压，其第二输入端与这些第一驱动电流源的第二端共同耦接，其输出端共同耦接至这些第一驱动电流源的控制端，用以控制这些驱动电流的电流值。

7.如权利要求6所述的发光二极管驱动模块，其中该电流调整装置还包括：

一第一脉冲宽度调制器，产生一第一脉冲宽度调制信号；以及

一第一脉冲宽度基本电路，串接在该第一放大器的输出端与这些第一驱动电流源的控制端间，依据该第一脉冲宽度调制信号禁/致能这些第一驱动电流源。

8.如权利要求7所述的发光二极管驱动模块，其中该第一脉冲宽度基本电路包括：

一第二传输门，具有输入端、输出端、第一致能端以及第二致能端，其输入端耦接至该第一放大器的输出端，其输出端耦接至这些第一驱动电流源的控制端，用以控制这些驱动电流的电流值；

一第三非门，其输入端接收该第一脉冲宽度调制信号，其输出端耦接至该第二传输门的第二致能端；以及

一第二晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至该第三非门的输出端，其第一源/漏极耦接至该第二传输门的输出端，其第二源/漏极耦接至接地电压。

9.如权利要求7所述的发光二极管驱动模块，其中还包括多个第二电阻，串接在该第一脉冲宽度基本电路与这些第一驱动电流源的连接路径上，用以延迟这些第一驱动电流源的禁/致能时间。

10.如权利要求6所述的发光二极管驱动模块，其中该电流调整装置还包括：

一第二脉冲宽度调制器，产生多个第二脉冲宽度调制信号；以及

多个第二脉冲宽度基本电路，分别串接在该第一放大器的输出端与各该第一驱动电流源的控制端间，并分别依据这些第二脉冲宽度调制信号，禁/致能这些第一驱动电流源。

11.如权利要求10所述的发光二极管驱动模块，其中各该第二脉冲宽度基本电路包括：

一第三传输门，具有输入端、输出端、第一致能端以及第二致能端，其第一致能端接收这些第二脉冲宽度调制信号的其中之一，其输入端耦接至该第一放大器的输出端，其输出端耦接至各该第一驱动电流源的控制端，用以控制这些驱动电流的电流值；

一第四非门，其输入端耦接至该第三传输门的第一致能端，其输出端耦接至该第三传输门的第二致能端；以及

一第三晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至该第四非门的输出端，其第一源/漏极耦接至该第三传输门的输出端，其第二源/漏极耦接至接地电压。

12.如权利要求11所述的发光二极管驱动模块，其中各该第二脉冲宽度基本电路还包括：

一与门，串接在该第三传输门的第一致能端接收这些第二脉冲宽度调制信号的其中之一的路径间，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其第一输入端接收这些第二脉冲宽度调制信号的其中之一，其第二输入端接收一启动信号，其输出端与该第三传输门的第一致能端耦接。

13.如权利要求10所述的发光二极管驱动模块，其中还包括多个第三电阻，串接在这些第二脉冲宽度基本电路与这些第二驱动电流源的连接路径间，用以延迟这些第二驱动电流源的禁/致能时间。

14.如权利要求6所述的发光二极管驱动模块，其中该电流调整装置还包括：

一电流放大器，串接在该第一放大器与这些第一驱动电流源的连接路径间，具有输出端，该电流放大器依据该第一放大器的输出端的电压产生一基本电流，并放大该基本电流而在其输出端产生一放大电流。

15.如权利要求14所述的发光二极管驱动模块，其中该电流放大器包括：

一第四晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其第一源/漏极耦接至系统电压，而其栅极与其第二源/漏极耦接；

一第五晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至该第四晶体管的栅极，其第一源/漏极耦接至系统电压；

一第六晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至该第一放大器的输出端，其第一源/漏极耦接至该第四晶体管的第二源/漏极，其第二源/漏极耦接至该第一放大器的第二输入端；

一第七晶体管，具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极、其第一源/漏极与该第五晶体管的第二源/漏极耦接，其第二源/漏极耦接至接地电压；以及

一调整电阻，串接在该第六晶体管的第二源/漏极与接地电压间。

16.如权利要求15所述的发光二极管驱动模块，其中该电流平衡装置包括：

一第二放大器，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其第一输入端接收一第二参考电压；

多个第八晶体管，各该第八晶体管具有栅极、第一源/漏极以及第二源/漏极，其栅极耦接至该第二放大器的输出端，其第一源/漏极接收这些驱动电流的其中之一；以及

多个回授电阻，分别串接在这些第四晶体管的第二源/漏极与该第二放大器的第二输入端间。

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