CN101765264A - 发光二极管光源驱动电路与其自动亮度补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管光源驱动电路与其自动亮度补偿方法。此方法包含：提供目标值；检测LED光源驱动电路所输出脉冲的工作周期，其中所述脉冲用以使LED光源发光；根据所述目标值与所述工作周期，决定波峰值；以及依据所述波峰值设定所述脉冲的波峰电平。此LED光源驱动电路与其自动亮度补偿方法能提供出稳定的平均电流/电压给LED光源，避免光源亮度的改变。

Description

发光二极管光源驱动电路与其自动亮度补偿方法

技术领域

本发明是有关于一种光源调整技术，且特别是有关于一种发光二极管(LED)光源驱动电路与其自动亮度补偿方法。

背景技术

图1绘示了传统的LED光源装置的方块图。请参照图1，LED光源装置10包含有电子式变压器100、整流电路110、输入电容Cin、驱动电路120、LED光源130。首先，传统的交流对交流转换的电子式变压器100的输出是一种具有高频率的交流电压VAC2。例如运用低频率的60赫兹(Hz)的交流电压VAC1，交流电压VAC1经由电子式变压器100转换后成为高频率的25千赫兹～100千赫兹(KHz)的交流电压VAC2，其中的交流电压VAC1、VAC2的有效值电压(Vrms)大小分别为110伏(Volt)、12伏(Volt)。接着，将电子式变压器100所输出的交流电压VAC2连接至整流电路110及输入电容Cin。整流电路110及输入电容Cin会对交流电压VAC2产生一个具有涟波(ripple)成分的直流电压VDC。之后，驱动电路120的电源输入端VI N接收直流电压VDC来使LED光源130发光。

请参照图2，图2绘示图1的直流电压VDC含有电压涟波成分。驱动电路120使用具有涟波成分的直流电压VDC来当作输入电源使用时会发生下列状况：

(1)直流电压VDC的电压涟波的大小会使得驱动电路120的启动时间与停止时间有周期性操作，因而影响驱动电路120的操作稳定度；

(2)直流电压VDC的电压涟波的大小会影响连接至驱动电路120输出端的LED光源130，而此电压涟波造成LED光源130的平均电流或平均电压的改变，也造成LED光源亮度的改变。

于已知技术的驱动电路120中，由于直流电压VDC含有涟波电压的影响，因此无法稳定地控制流过LED光源130的平均电流或电压；亦即LED光源130的发光亮度会有不一样的现象，进而造成使用上的不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法。此方法根据目标值与LED光源驱动电路所输出脉冲的工作周期来决定波峰值，接着依据波峰值设定脉冲的波峰电平，以达到驱动LED光源的平均电流或电压值的稳定。

本发明的另一目的是提供一种LED光源驱动电路。LED光源驱动电路包括驱动单元以及自动亮度补偿电路。利用自动亮度补偿电路检测驱动单元的输出，根据目标值与驱动单元所输出脉冲的工作周期来决定波峰值，接着依据波峰值控制驱动单元以设定脉冲的波峰电平，进而达到驱动LED光源的稳定。

本发明提供一种LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法。此方法包含：提供目标值；检测LED光源驱动电路所输出脉冲的工作周期，其中所述脉冲用以使LED光源发光；根据目标值与工作周期，决定波峰值；以及依据此波峰值设定所述脉冲的波峰电平。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法，其中检测LED光源驱动电路所输出脉冲的工作周期的步骤包括：计数脉冲的导通时间与截止时间；以及根据所述导通时间与所述截止时间来计算出所述工作周期。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法，其中所述目标值为驱动LED光源的平均电流或平均电压的设定值。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法，其中依据波峰值设定脉冲的波峰电平的步骤包括：依据波峰值产生控制信号，用以设定所述脉冲的波峰电平。

本发明提供一种LED光源驱动电路。此LED光源驱动电路包含驱动单元以及自动亮度补偿电路。驱动单元用以输出脉冲以驱动LED光源。自动亮度补偿电路耦接至驱动单元，用以检测所述脉冲的工作周期，根据目标值与所述工作周期决定波峰值，并依据此波峰值控制驱动单元，以依据此波峰值设定所述脉冲的波峰电平。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路，其中自动亮度补偿电路包含导通计数器、截止计数器、以及计算工作周期电路。导通计数器用以计数所述脉冲的导通时间。截止计数器用以计数所述脉冲的截止时间。计算工作周期电路根据所述导通时间与所述截止时间来计算出所述工作周期。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路，其中此自动亮度补偿电路包含平均负载设定电路以及反馈补偿设定电路。平均负载设定电路用以设定目标值来作为驱动LED光源的平均电流或平均电压的设定值。反馈补偿设定电路根据所述目标值与所述工作周期来产生用于设定所述波峰值的控制信号。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路，其中LED光源为MR16型的灯具。

在本发明的一实施例中，上述的LED光源驱动电路，其中所述驱动单元为下列其中一种型式的单元：降压式(buck)驱动单元、升压式(boost)驱动单元、降-升压式(buck-boost)驱动单元。

本发明通过检测LED光源驱动电路所输出的脉冲的工作周期，以便获取用于反馈补偿的控制信号给驱动单元，藉以来控制LED光源的发光亮度。如此一来，能够产生一个自动补偿的反馈机制而进能提供出稳定的平均电流/电压给LED光源，避免LED光源亮度的改变。

本发明还提供一种灯具，其包含有：发光二极管光源；驱动单元，耦接至该发光二极管光源，用以输出脉冲以驱动该发光二极管光源；以及自动亮度补偿电路，耦接至该驱动单元，用以检测该脉冲的工作周期，根据目标值与该工作周期决定波峰值，并依据该波峰值控制该驱动单元，以依据该波峰值设定该脉冲的波峰电平。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为传统的LED光源装置的方块图。

图2绘示图1的直流电压VDC含有电压涟波成分。

图3及图4绘示未补偿前的(负载)电流或电压的波形图。

图5绘示本发明一实施例的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法的流程图。

图6绘示本发明另一实施例的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法的流程图。

图7绘示本发明一实施例的LED光源装置的方块图。

图8绘示本发明一实施例经补偿后的(负载)电流或电压的波形图。

图9绘示本发明另一实施例的LED光源装置的方块图。

图10绘示驱动单元720所输出的脉冲示意图。

图11绘示自动亮度补偿电路的另一实施例。

[主要元件标号说明]

10：传统的LED光源装置

100：电子式变压器

110：整流电路

120：驱动电路

130：LED光源

700：LED光源装置

710：LED光源驱动电路

720：驱动单元

730：LED光源

740：自动亮度补偿电路

900：自动亮度补偿电路

910：导通计数器

920：截止计数器

930：计算工作周期电路

940：平均负载设定电路

950：可变电阻

960：反馈补偿设定电路

AVG1：平均电流或平均电压(目标值)

AVG2、AVG3：平均电流或平均电压

Cin：输入电容

D1、D2、D3：(负载)电流或电压工作周期

I：稳定的平均电流

P1：未补偿前的波峰值

P2：经补偿后的波峰值

Ref：控制信号

S510、S520、S530、S540：流程图的步骤

S522、S524、S532：流程图的步骤

SW1、SW2：开关

VAC1：低频率的交流电压

VAC2：高频率的交流电压

VDC：直流电压

VIN：电源输入端

具体实施方式

本发明的后续描述通常是参照特定的结构性实施例和方法。应当理解的是其并不意图将本发明局限于具体公开的实施例和方法，而是本发明可使用其它特征、元件、方法和实施例实现。描述优选实施例是为了说明本发明，并非限制其范围，其范围由申请专利范围定义。本领域技术人员将意识到后续描述的各种等同变化。各实施例中相似的元件统一地用相似的标号来表示。

图3与图4绘示了未补偿前的(负载)电流或电压的波形图。请参照图3及图4。因为输入电容Cin会影响到直流电压VDC，使得直流电压VDC含有涟波成分而造成电压涟波变化，进而使得负载上的平均电流或电压有所改变。如图3所示脉冲的负载电流或电压的工作周期为D1、平均负载电流或电压为AVG1、脉冲的最大波峰值为P1，而变动之后的脉冲波形如图4所示。图4所示脉冲的(负载)电流或电压工作周期被改变成D2或是改变成D3。其中可能的情形如下之一：D2＝D1-D3或D2＝D1+D3，但此时最大波峰值没有改变，而此时的平均(负载)电流/电压的数值改变为AVG2，因此有可能得到AVG2＜AVG1或AVG2＞AVG1的情况，所以平均电流或电压的数值将被改变。

图5绘示本发明一实施例的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法的流程图。请参考图5，此自动亮度补偿方法可以运用于光源装置的LED光源驱动电路上，用来解决输入电压涟波造成光源装置的不稳定度与光源亮度的改变。自动亮度补偿方法包含下列的步骤。首先，开始进行步骤S510，提供目标值，此目标值可以为所欲驱动LED光源的平均电流或平均电压的设定值。接着进行步骤S520，检测LED光源驱动电路所输出的脉冲的工作周期，其中所输出的脉冲用以使LED光源发光。接着进行步骤S530，根据目标值与工作周期而决定波峰值。然后，进行步骤S540，依据波峰值设定前述脉冲的波峰电平。

图6绘示图5的另一实施例的LED光源驱动电路的自动亮度补偿方法的流程图。请参考图6。前述的图5的自动亮度补偿方法在进行到步骤S520时，可以包含下列的步骤：步骤S522，计数LED光源驱动电路所输出的脉冲的导通时间与截止时间；接着进行步骤S524，根据导通时间与截止时间来计算出工作周期。接着，前述的图5的自动亮度补偿方法在进行到步骤S530时，可以进行步骤S532，依据波峰值产生控制信号，来设定LED光源驱动电路所输出的脉冲的波峰电平。

图7绘示本发明一实施例的LED光源装置的方块图。请参照图7，此LED光源装置700可以包含有电子式变压器100、整流电路110、输入电容Cin、LED光源驱动电路710、以及LED光源730。本实施例的LED光源驱动电路710可以包含有驱动单元720以及自动亮度补偿电路740。其中的驱动单元720的电源输入端VIN接收具有涟波成分的直流电压VDC，用以输出脉冲以驱动LED光源730。自动亮度补偿电路740耦接至驱动单元720，自动亮度补偿电路740用以检测前述脉冲的工作周期，接着根据目标值与工作周期来决定波峰值，并依据此波峰值控制驱动单元720。驱动单元720依据波峰值设定所输出的脉冲的波峰电平。

为了使LED光源730的平均电流或平均电压能够维持稳定，自动亮度补偿电路740的作用是产生反馈补偿的控制信号Ref给驱动单元720，进而驱动单元720依据控制信号Ref使LED光源730上的平均电流或平均电压的值维持稳定。图8绘示了经补偿后的(负载)电流或电压的波形图。请配合图3、图4及图8一起参照。自动亮度补偿电路740的工作原理：未补偿前，驱动单元720的输出脉冲如图4所示，脉冲的工作周期D2；经补偿后，不改变驱动单元720的输出脉冲的工作周期，同样地LED光源730上的负载电流或负载电压工作周期D2的数值不变化，而是将驱动单元720的输出脉冲的波峰值设为P2以作为补偿结果，使得P2＞P1或是P2＜P1的情况，其中P2的一种实施方式可以如下，例如平均电流的目标值为AVG1，则P2等于AVG1除以D2；最终，驱动单元720的输出脉冲的平均电流或平均电压值AVG3等于目标值AVG1，即保持LED光源730的平均负载电流或平均负载电压值不变，因此可以达到LED光源的自动亮度补偿的功能，而使LED光源有稳定的且均匀的发光亮度。

图9绘示本发明另一实施例的LED光源装置的方块图。请参照图9，驱动单元720的电源输入端VI N接收如同图7的直流电压VDC，自动亮度补偿电路900耦接至驱动单元720以及LED光源730。其中的自动亮度补偿电路900可以包含有导通计数器910、截止计数器920、计算工作周期电路930、平均负载设定电路940、以及反馈补偿设定电路960。

图10绘示驱动单元720所输出的脉冲示意图。请参照图10，驱动单元720所输出的脉冲类似方波，每一工作周期的脉冲的导通时间为T1，截止时间为T2。请再参看图9。导通计数器910主要目的为计数驱动单元720所输出脉冲的导通时间T1，截止计数器920用以计数驱动单元720所输出脉冲的截止时间T2。当然类似方式也可以导通计数器910计数LED光源730上电流或电压的导通时间T1，截止计数器920计数LED光源730上电流或电压的截止时间T2。接着，计算工作周期电路930用以将导通计数器910与截止计数器920的计数结果来产生当前的工作周期D2，其中工作周期D2＝导通时间T1/(导通时间T1+截止时间T2)。平均负载设定电路940连接至计算工作周期电路930的输出端，并可以与可变电阻950组成一个设定驱动单元720所输出的平均电流或平均电压的目标值AVG1，或者是一个设定通过LED光源730的平均电流或平均电压的目标值AVG1。反馈补偿设定电路960连接至平均负载设定电路940的输出端，以获得设定LED光源的平均电流或平均电压的目标值AVG1及其工作周期D2。第一次补偿前如前述的图3、图4所示，然后经过反馈补偿设定电路960的处理，此处理方式采取对负载电流或负载电压的工作周期D2的数值不变化，将输出脉冲的波峰值设为P2，也可以将负载电流或负载电压的最大波峰值设为P2，以作为补偿结果，使得P2＞P1也可能是P2＜P1的情况。前述的反馈补偿设定电路960的一种实施方式可以如下，例如平均电流的目标值为AVG1，则P2等于AVG1除以D2。反馈补偿设定电路960处理后产生一个反馈补偿的控制信号Ref。此控制信号Ref传送至驱动单元720。驱动单元720根据控制信号Ref来补偿LED光源730的平均电流或平均电压。本实施例利用检测工作周期变化补偿平均电流或平均电压的数值，使得平均值维持一样，因而可以达到LED光源的自动亮度补偿的功效。

图11绘示自动亮度补偿电路900的另一实施例。请参照图11，平均负载设定电路940的实施方式可以运用模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)来完成。反馈补偿设定电路960的实施方式则可以运用算术逻辑单元(Arithmetic logic unit，ALU)来完成，其中的算术逻辑单元接收目标值AVG1以及工作周期D2，经P2等于AVG1除以D2的运算后来产生用于反馈补偿的控制信号Ref。

在此请注意，于前述的实施例中，光源装置700可为MR16型，当然亦可为E26型或E27型的灯具。

本领域技术人员应当了解，本发明的实施并不限于上述方式，可以依设计需求来做多种改变，只要实施方式是利用检测LED光源驱动电路所输出的脉冲的工作周期，并利用工作周期与目标值来设定脉冲的波峰电平者皆属于本发明精神的范畴。

综上所述，本发明的实施例至少具有下列优点：

1.具有自动补偿的机制而能提供出稳定的平均电流/电压给LED光源(负载)，避免光源亮度的改变；

2.可以运用于需要稳定的平均电流/电压的LED光源(负载)，来使发光亮度一致而提升使用上的舒适，例如LED光源可应用于MR16型、E26型或E27型的灯具。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种发光二极管光源驱动电路的自动亮度补偿方法，包括：

提供目标值；

检测发光二极管光源驱动电路所输出脉冲的工作周期，其中该脉冲用以使发光二极管光源发光；

根据该目标值与该工作周期，决定波峰值；以及

依据该波峰值设定该脉冲的波峰电平。

2.根据权利要求1所述的发光二极管光源驱动电路的自动亮度补偿方法，其中检测该发光二极管光源驱动电路所输出该脉冲的该工作周期的步骤包括：

计数该脉冲的导通时间与截止时间；以及

根据该导通时间与该截止时间，计算该工作周期。

3.根据权利要求1所述的发光二极管光源驱动电路的自动亮度补偿方法，其中该目标值为驱动该发光二极管光源的平均电流或平均电压的设定值。

4.根据权利要求1所述的发光二极管光源驱动电路的自动亮度补偿方法，其中依据该波峰值设定该脉冲的波峰电平的步骤包括：

依据该波峰值产生控制信号，以设定该脉冲的波峰电平。

5.一种发光二极管光源驱动电路，包括：

驱动单元，用以输出脉冲以驱动发光二极管光源；以及

自动亮度补偿电路，耦接至该驱动单元，用以检测该脉冲的工作周期，根据目标值与该工作周期决定波峰值，并依据该波峰值控制该驱动单元，以依据该波峰值设定该脉冲的波峰电平。

6.根据权利要求5所述的发光二极管光源驱动电路，其中该自动亮度补偿电路包括：

导通计数器，计数该脉冲的导通时间；

截止计数器，计数该脉冲的截止时间；以及

计算工作周期电路，根据该导通时间与该截止时间来计算出该工作周期。

7.根据权利要求5所述的发光二极管光源驱动电路，其中该自动亮度补偿电路包括：

平均负载设定电路，用以设定该目标值来作为驱动该发光二极管光源的平均电流或平均电压的设定值；以及

反馈补偿设定电路，根据该目标值与该工作周期来产生用于设定该波峰值的控制信号。

8.根据权利要求5所述的发光二极管光源驱动电路，其中该发光二极管光源是应用于MR16型、E26型或E27型灯具。

9.一种灯具，其包含有：

发光二极管光源；

驱动单元，耦接至该发光二极管光源，用以输出脉冲以驱动该发光二极管光源；以及

自动亮度补偿电路，耦接至该驱动单元，用以检测该脉冲的工作周期，根据目标值与该工作周期决定波峰值，并依据该波峰值控制该驱动单元，以依据该波峰值设定该脉冲的波峰电平。

10.根据权利要求9所述的灯具，其中该自动亮度补偿电路包括：

导通计数器，计数该脉冲的导通时间；

截止计数器，计数该脉冲的截止时间；以及

计算工作周期电路，根据该导通时间与该截止时间来计算出该工作周期。

11.根据权利要求9所述的灯具，其中该自动亮度补偿电路包括：

平均负载设定电路，用以设定该目标值来作为驱动该发光二极管光源的平均电流或平均电压的设定值；以及

反馈补偿设定电路，根据该目标值与该工作周期来产生用于设定该波峰值的控制信号。

12.根据权利要求9所述的灯具，其为MR16型、E26型或E27型灯具。

Images