CN102137532A - 一种led驱动控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED驱动控制装置及其控制方法，用以控制驱动发光二极管所组成的光源，除光源外尚包含开关检测控制模块与电力供应装置；开关检测控制模块与光源耦合连接，包含亮度/闪烁控制单元及LED驱动单元，可以根据电力供应装置所提供的切换信息，控制光源；电力供应装置，用以输出电力至光源及开关检测控制模块，并提供不同的切换信息，使开关检测控制模块中的LED驱动单元接受亮度/闪烁控制单元所产生的亮度/闪烁控制信号的控制，输出适当的电力至光源；更包含使用电源开关，而可根据用户所输入的切换动作，使电力供应装置输出相对应的切换信息至开关检测控制模块，进而达到用户仅需简易切换电源开关，即可切换发光二极管的复数种的亮度或闪烁状态的目的。

Description

一种LED驱动控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种LED驱动控制装置及其控制方法，特别是一种包含可控制驱动至少由一发光二极管所组成的光源的亮度或闪烁状态的LED驱动控制装置及其控制方法。

背景技术

自远古时代原始人用火产生第一道光芒开始，直到目前人类为了抵抗夜晚的黑暗，仍不断在追求光芒，除了由火燃烧的煤气灯，在1879年10月，爱迪生发明了使用电这种新能源来发光的方法，进而促成了水银电灯泡的诞生。随着科技的进步，LED(Light EmittingDiode，发光二极管)灯的发明更是使人类生活更为便利，同时可以减少许多煤气灯所引发的空气污染与水银电灯泡造成的重金属污染，对于温室效应的防止与地球环境的维护大有贡献。

LED是一种特殊的二极管，当施加一正向偏压，由于外加电场所造成的电位差，使得电子与空穴在半导体薄膜移动，进而在发光层中产生覆合(recombination)，此时部分因电子与空穴结合所释放的能量，可将发光层中的发光分子激发成为激发态，当发光分子自激发态衰变至基态时，其中一定比例的能量会以光的形式放出。

随着时代的进步，具有各种光的颜色(波长)的LED，目前皆可制造，发展初期常见的材料为砷化镓(GaAs)、铝砷化镓(AlGaAs)的LED可发出红外线或红光。其他还有，发出绿光的铝磷化镓(AlGaP)、氮化镓(GaN)、发出蓝光的硒化锌(ZnSe)、碳化硅(SiC)等材料所制成的LED。

LED的发光强度(亮度)，主要是由流经LED电流的大小所决定，其亮度与电流成正比关系，亦即，高电流流过LED时，将会获得高亮度，反之，当低电流流过时则亮度将相对的减弱。但如持续提供高电流以达到高亮度的需求，则会有发光二极管使用寿命降低或浪费电等问题需要解决。

为解决上述问题，现有技术有如图1所示，在台湾专利公告号I277225号所公开的一种发光二极管亮度控制电路100，可适用于控制液晶显示器中作为光源的多组发光二极管130的发光亮度。此发光二极管控制电路包括亮度控制脉波产生单元110和多数个发光二极管直流电流供应器单元121。其中，亮度控制脉波产生单元110用以接收一亮度调整信号，并依据此亮度调整信号来产生多组频率相同但相位不同的亮度控制脉波信号，而此亮度控制脉波信号的工作周期系依据亮度调整信号而在一默认范围内变化。而发光二极管直流电流供应器则耦合连接亮度控制脉波产生单元110，以依据亮度控制脉波信号来驱动对应的发光二极管130。

但现有技术仍具有下列问题，急待克服：

(1)需额外增加亮度或闪烁状态控制电路，使成本增加，对室内照明而言，因价格昂贵较不适合。

(2)缺少本发明的开关检侧电路，无法根据用户的开关操作电源，而可使驱动电路主动改变光源亮度，因此使用上较不具便利性。

发明内容

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的就是提供一种LED驱动控制装置，以整合功率切换，以达到可依用户所需，适切调整LED的亮度或闪烁状态或其组合的目的。

本发明的LED驱动控制装置包含光源、开关检测控制模块及电力供应装置。其中，光源至少由一发光二极管所组成，此光源具有可切换的多种亮度或多种闪烁状态。开关检测控制模块，与上述光源耦合连接，包含亮度/闪烁控制单元与LED驱动单元。亮度/闪烁控制单元可根据切换信息，产生亮度/闪烁控制信号，以控制光源中多种发光二极管的亮度或闪烁状态其中之一或其组合。LED驱动单元则用以提供光源中的发光二极管相对应一驱动电力强度。电力供应装置用以供应交换式电力至光源及开关检测控制模块，以提供各种不同切换信息至开关检测控制模块。

此外，本发明更可包含使用电源开关，以可根据用户所输入的切换动作，使电力供应装置可以输出与用户所输入的切换动作相对应的切换信息，以控制光源中的发光二极管。

此外，本发明开关检测控制模块与光源间设置电力转换装置，用以接收电力供应装置所输出相对应于驱动电力强度的驱动电力，此驱动电力为交换式电力。此电力转换装置可以包含变压器、整流器与反馈装置，其中，变压器用以变换驱动电力中的电压值大小；整流器则用以将驱动电力变换为直流；反馈装置则用以提供一转换增益值以控制驱动电流。

此外，本发明更可包含亮度记忆单元与亮度脉波单元。其中，亮度记忆单元，其与开关检测控制模块耦合连接，提供开关检测控制模块维持电流，使开关检测控制模块可记忆与亮度相对应的功率值。亮度脉波单元，则是根据切换信息，提供亮度脉波信号，使开关检测控制模块，可加载与上述亮度相对应的功率值。上述的亮度记忆装置可以是电容电路、RC电路、二极管开关电路或一晶体管开关电路的其中之一或其组合。而亮度控制信号可以是电流控制信号，发光二极管的亮度可以与电流控制信号呈多段式递增或者是多段式递减的关系。

此外，本发明更可包含闪烁状态记忆单元与闪烁状态脉波单元。其中，闪烁状态记忆单元，其与开关检测控制模块耦合连接，提供开关检测控制模块维持电力，使开关检测控制模块可记忆与闪烁状态相对应的闪烁状态值。闪烁状态脉波单元，则是根据切换信息，提供闪烁状态脉波信号，使开关检测控制模块，加载与上述闪烁状态相对应的闪烁状态值。上述的闪烁状态记忆单元可以是电容电路、RC电路、二极管开关电路或一晶体管开关电路的其中之一或其组合。而闪烁控制信号可以是开关频率信号，并可提供输出入信号与前后级LED驱动控制装置相串接，发光二极管的亮度可以与开关频率信号呈正比或反比的关系。

此外，除上述分别用以控制亮度及闪烁状态的亮度控制信号与闪烁控制信号外，本发明更包含使用脉波宽度调制信号作为亮度/闪烁控制信号，其中，发光二极管的亮度除了使用固定电流方式亦可与脉波宽度调制信号的振幅呈多段式递增或多段式递减的关系；而发光二极管的闪烁周期则可与闪烁控制信号及记忆的闪烁状态相关。

根据本发明的目的，还提出一种LED驱动控制装置的控制方法。此LED驱动控制装置的控制方法，包含下列步骤：

提供具有多种亮度或多种闪烁状态的光源；

提供光源所需电力；以及

根据电力的切换信息，控制光源的各种亮度或各种闪烁状态其中之一或其组合。

在上述LED驱动控制装置的控制方法中更可包含，根据用户输入的切换动作，选择性执行多种切换模式其中之一，以达到变换切换信息，使光源可依照用户期望呈现不同亮度或不同闪烁状态。

上述LED驱动控制装置的控制方法更包含，根据用户对电源开关输入的一切换动作变换切换信息，选择性执行多种切换模式其中之一，以控制光源的各种亮度或各种闪烁状态其中之一或其组合。

上述LED驱动控制装置的控制方法更包含，根据亮度控制信号，此亮度控制信号可以是电流控制信号，以执行光源的各种亮度其中之一或其组合，另光源的各种亮度可以与电流控制信号呈多段式递增或多段式递减关系。

上述LED驱动控制装置的控制方法更包含，根据闪烁控制信号，此闪烁控制信号可以是开关频率信号，以执行光源的各种闪烁状态其中之一或其组合，另光源的各种闪烁状态可以与开关频率信号呈正比或反比。

上述LED驱动控制装置的控制方法更包含，使用脉波宽度调制信号作为亮度/闪烁控制信号。其中，脉波宽度调制信号的振幅可用以控制光源的各种亮度，呈多段式递增或多段式递减关系；脉波宽度调制信号的频率可用以控制光源的闪烁状态，亦可呈多段式递增或多段式递减关系。

通过以上技术方案，本发明的具有开关检测控制模块、电力供应装置、电源开关的LED驱动控制装置及其控制方法，其可具有一或多个下述优点：

(1)本发明的LED驱动控制装置及其控制方法，可由多种切换模式来调整亮度或闪烁状态，达到可以有效利用电力，降低所需功率消耗。

(2)本发明的LED驱动控制装置及其控制方法，可由半导体制程与传统LED驱动IC整合，即可达成亮度或闪烁状态的控制，可以有效减缩所需零件数目，进而降低成本。

(3)本发明的LED驱动控制装置及其控制方法，所使用的亮度记忆单元或闪烁状态记忆单元仅需维持2-5秒的记忆电流，具有省电的优点。

附图说明

图1为现有技术中的LED亮度控制电路图；

图2为本发明的LED驱动控制装置框图；

图3为本发明一实施例的LED驱动控制装置框图；

图4为本发明的亮度/闪烁控制单元框图；

图5为本发明另一实施例的LED驱动控制装置框图；

图6为本发明再一实施例的LED驱动控制装置框图；以及

图7为本发明一实施例的LED驱动控制装置的控制方法流程示意图。

图号：

100：亮度控制电路；

110：亮度控制脉波产生单元；

121：发光二极管直流电流供应器单元；

130：发光二极管；

200、300、500、600：LED驱动控制装置；

210：光源；

220：电力供应装置；

230：开关检测控制模块；

232：亮度/闪烁控制单元；

234：LED驱动单元；

240：电源开关；

310：电力转换装置；

312：变压器；

314：整流器；

316：反馈装置；

410：电源供应部；

420：频率整波器；

430：亮度/闪烁控制部；

440：信号输出部；

510：亮度记忆单元；

520：亮度脉波单元；

610：闪烁状态记忆单元；

620：闪烁状态脉波单元；以及

S710、S720、S730：各流程步骤。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明本发明的LED驱动控制装置及其控制方法，为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。

如图2所示，为本发明的LED驱动控制装置框图。图中，LED驱动控制装置200包含光源210、电力供应装置220、开关检测控制模块230及电源开关240。光源210至少由一发光二极管所组成，亦可具有多个发光二极管，此光源210具有与多种切换模式相互对应的多种亮度或多种闪烁状态。开关检测控制模块230，与上述光源210耦合连接，包含亮度/闪烁控制单元232与LED驱动单元234。亮度/闪烁控制单元232可根据切换信息，产生亮度/闪烁控制信号，以控制光源210中多个发光二极管的多种亮度或多种闪烁状态其中之一或其组合。此处的切换信息可包括电源开关的切换次数或开关时间的长度等，由开关检测控制模块230中所设定的与上述相对应的输出信号的准位(Level)或输出信号的时间长度等，而产生相对应的亮度/闪烁控制信号。

LED驱动单元234则用以提供光源210中的发光二极管相对应一驱动电力强度。电力供应装置220可供应交换式电力至光源210、开关检测控制模块230及其他整个电路，并可提供相异的切换信息至开关检测控制模块230。电源开关240，则可根据用户所输入的切换动作，使电力供应装置220可以输出与用户所输入的切换动作相对应的切换信息，以控制光源中的发光二极管。

如图3所示，其为本发明一实施例的LED驱动控制装置框图。图中，与图2相同组件以相同符号表示，以下仅就相异之处进行说明，本发明的开关检测控制模块230与光源210间可设置电力转换装置310，用以接收电力供应装置220所输出相对应于驱动电力强度的驱动电力，此驱动电力为交换式电力。此电力转换装置220可以包含变压器312、整流器314与反馈装置316，其中，变压器312用以变换驱动电流中的电压值大小；整流器314则用以变换驱动电力的电流状态为直流；反馈装置316用以转换驱动电力的增益值大小。反馈装置316可以是电流反馈装置，可以使用电阻或光耦合器等来加以实现。在其他实施例中，可省略电力转换装置310，仅利用LED驱动单元234来直接驱动光源210。

如图4所示，为本发明的亮度/闪烁控制单元框图。图中，亮度/闪烁控制单元232可包含电源供应部410、频率整波器420、亮度/闪烁控制部430及信号输出部440。其中，电源供应部410从电力供应装置接收电流后，可以自行内部整流以及用以提供维持可记忆上次光源210所显示的亮度或闪烁状态的暂存电力。频率整波器420具有可对频率信号进行调整波形、去除跳动、准位调节或提供延迟等机能。亮度/闪烁控制部430用以选择或产生适当的亮度状态或适当的闪烁状态。信号输出部440，用以转换亮度/闪烁控制部430所输出的亮度状态或闪烁状态，生成一亮度/闪烁控制信号输出。

如图5所示，为本发明另一实施例的LED驱动控制装置框图。图中，与图3相同组件以相同符号表示，以下仅就相异之处进行说明，其表示除可使用图4所示的结构来产生亮度/闪烁控制信号外，亦可在本发明的开关检测控制模块230外，连接亮度记忆单元510与亮度脉波单元520，其中，亮度记忆单元510，与开关检测控制模块230耦合连接，用以提供开关检测控制模块230一维持电力，使得开关检测控制模块230可记忆与亮度相对应的功率值。例如，可以储存上一次光源中的发光二极管所显示的亮度的功率值。亮度脉波单元，则是根据切换信息，提供亮度脉波信号，使开关检测控制模块230，可依据此亮度脉波信号，适当地加载与上述亮度相对应的功率值，而输出亮度控制信号，用以控制光源中发光二极管的亮度，此处亮度控制信号可以是与上一次所显示的亮度的功率值不同，但亦可相同。具体举例来说，当下一次频率信号输入的间隔小于2秒时，亮度控制信号切换至下一阶段；当下一次频率信号输入的间隔大于2秒时，则亮度控制信号回到初始值，但不以此为限。此处所指的下一阶段，具体而言，当亮度状态可分为，黑暗、昏暗、正常、明亮及光亮时，当上一次显示之亮度为正常亮度时，下一阶段可以是明亮，但不以此为限，例如下一阶段也可以是昏暗。

当具体实施上述实施例时，上述的亮度记忆单元可以是电容电路、RC电路、二极管开关电路或一晶体管开关电路的其中之一或其组合，但不以此为限。亮度控制信号可以是电流控制信号，而发光二极管的亮度可依照不同的电路设计与电流控制信号呈多段式递增或是多段式递减的关系。

如图6所示，为本发明再一实施例的LED驱动控制装置框图。图中，与图3相同组件以相同符号表示，以下仅就相异之处进行说明，其表示可于本发明的开关检测控制模块230外，连接闪烁状态记忆单元610与闪烁状态脉波单元620，其中，闪烁状态记忆单元610，与开关检测控制模块230耦合连接，提供开关检测控制模块230一维持电流，使开关检测控制模块230可记忆与闪烁状态相对应的闪烁状态值。例如，可以储存上一次光源中的发光二极管所显示的闪烁状态的闪烁状态值。闪烁状态脉波单元620，则是根据切换信息，提供闪烁状态脉波信号，使得开关检测控制模块230，可依据此闪烁状态脉波信号，适当地加载与上述闪烁状态相对应的闪烁状态值，而输出闪烁控制信号，用以控制光源中发光二极管的闪烁状态，此处闪烁控制信号可以是与上一次所显示的闪烁状态的闪烁状态值不同，但亦可相同。具体举例来说，可以是当下一次频率信号输入的间隔小于2秒时，闪烁控制信号切换至下一阶段；当下一次频率信号输入的间隔大于2秒时，则闪烁控制信号回到初始值，但不以此为限。此处所指的下一阶段，具体而言，当使用两个电容并联电路来实现闪烁状态记忆单元610，闪烁状态可依电压高低共分为，LL(00)、LH(01)、HL(10)及HH(11)时，当上一次显示的为LH(01)的闪烁状态时，下一阶段可以是进入HL(10)的闪烁状态，但不以此为限，例如下一阶段进入HH(11)的闪烁状态，但不以此为限，例如也可以再行增加另一电容电路，以将闪烁状态可设计为LLL(000)、LLH(001)、LHL(010)、LHH(011)、HLL(100)、HLH(101)、HHL(110)、HHH(111)等8种闪烁状态。

当具体实施上述实施例时，上述的闪烁状态记忆单元可以是电容电路、RC电路、二极管开关电路或一晶体管开关电路的其中之一或其组合，但不以此为限。亮度控制信号可以是电流控制信号，而发光二极管的闪烁状态可依照不同的电路设计与开关频率信号呈多段式递增或者式多段式递减的关系。

此外，除以电流控制信号作为亮度控制信号；以开关频率信号作为闪烁控制信号外，本发明更包含使用脉波宽度调制信号作为亮度/闪烁控制信号，其中，发光二极管的亮度可以与脉波宽度调制信号的振幅呈多段式递增或多段式递减的关系；而发光二极管的闪烁状态则可与脉波宽度调制信号的频率呈多段式递增或多段式递减的关系。

如图7所示，为本发明一实施例的LED驱动控制装置的控制方法流程示意图。包含下列步骤：

S710：提供具有多种亮度或多种闪烁状态的光源210；

S720：提供光源210所需电力；以及

S730：根据电力的切换信息，控制光源210的各种亮度或各种闪烁状态其中之一或其组合。

此外，在上述LED驱动控制装置的控制方法中还可包含，根据用户输入的切换动作变换切换信息，选择性执行多种切换模式其中之一，以控制光源的亮度或闪烁状态其中之一或其组合。

此外，在上述LED驱动控制装置的控制方法中还包含，根据亮度控制信号，以执行光源的各种亮度状态其中之一或其组合。其中，亮度控制信号为电流控制信号，以控制光源的亮度与电流控制信号呈多段式递增或多段式递减。

此外，在上述LED驱动控制装置的控制方法中还包含，根据闪烁控制信号，以执行光源的各种闪烁状态其中之一或其组合。其中，闪烁控制信号为开关频率信号，以控制光源的闪烁状态与开关频率信号呈正比或反比。

此外，亮度/闪烁控制信号可为脉波宽度调制信号，以控制光源的亮度与脉波宽度调制信号的振幅呈多段式递增或多段式递减，并控制光源的闪烁状态与脉波宽度调制信号的频率呈多段式递增或多段式递减。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims (18)

1.一种LED驱动控制装置，其特征在于：包含：

一光源，其包含至少一发光二极管，该光源具有多种亮度或多种闪烁状态；

一开关检测控制模块，与所述光源耦合连接，其包含：

一亮度/闪烁控制单元，根据一切换信息，产生一亮度/闪烁控制信号，控制所述光源中的所述发光二极管的所述亮度或所述闪烁状态其中之一或其组合；及

一LED驱动单元，其提供所述光源中的所述发光二极管相对应的一驱动电力强度；以及

一电力供应装置，其输出一电力至所述光源及所述开关检测控制模块，以提供所述切换信息至开关检测控制模块。

2.如权利要求1所述的LED驱动控制装置，其特征在于：还包含一电源开关，其根据一用户所输入的一切换动作，使所述电力供应装置输出相对应的所述切换信息。

3.如权利要求1所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述开关检测控制模块与所述光源间更包含一电力转换装置，该电力转换装置接收所述电力供应装置所输出相对应于所述驱动电流强度的一驱动电力，包含：

一变压器，以变换所述驱动电力的电压值；

一整流器，以变换所述驱动电力的电流状态；以及

一反馈装置，以转换所述驱动电力的增益值。

4.如权利要求1所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述电力供应装置提供一交换式电力。

5.如权利要求1所述的LED驱动控制装置，其特征在于：更包含：

一亮度记忆单元，其与所述开关检测控制模块耦合连接，提供所述开关检测控制模块一维持电力，使所述开关检测控制模块记忆与所述亮度相对应的一功率值；以及

一亮度脉波单元，根据所述切换信息，提供一亮度脉波信号，使该开关检测控制模块，加载与所述亮度相对应的所述功率值。

6.如权利要求5所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述亮度记忆单元为一电容电路、一RC电路、一二极管开关电路或一晶体管开关电路的其中之一或其组合。

7.如权利要求5所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述亮度控制信号为一电流控制信号，所述至少一发光二极管的亮度与该电流控制信号呈多段式递增或多段式递减。

8.如权利要求1所述的LED驱动控制装置，其特征在于：还包含：

一闪烁状态记忆单元，其与所述开关检测控制模块耦合连接，提供所述开关检测控制模块一维持电力，使所述开关检测控制模块记忆与所述闪烁状态相对应的一闪烁状态值；以及

一闪烁状态脉波单元，根据该切换信息，提供一闪烁状态脉波信号，使该开关检测控制模块，加载与所述闪烁状态相对应的所述闪烁状态值。

9.如权利要求8所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述闪烁状态记忆单元为一电容电路、一RC电路、一二极管开关电路或一晶体管开关电路的其中之一或其组合。

10.如权利要求8所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述闪烁控制信号为一开关频率信号，所述至少一发光二极管的所述亮度与该开关频率信号呈正比或反比。

11.如权利要求1所述的LED驱动控制装置，其特征在于：所述亮度/闪烁控制信号为一脉波宽度调制信号，其中，所述至少一发光二极管的亮度与该脉波宽度调制信号的振幅呈多段式递增或多段式递减；以及

所述至少一发光二极管的所述闪烁状态与该脉波宽度调制信号的频率呈多段式递增或多段式递减。

12.一种LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：包含：

提供一具有多种亮度或多种闪烁状态的一光源；

提供所述光源所需的一电力；以及

根据所述电力的一切换信息，控制所述光源的所述亮度或所述闪烁状态其中之一或其组合。

13.如权利要求12所述的LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：还包含：根据用户输入的一切换动作切换所述切换信息，选择性执行多种切换模式其中之一，以控制所述光源的所述亮度或所述闪烁状态其中之一或其组合。

14.如权利要求12所述的LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：还包含：根据一亮度控制信号，以执行所述光源的所述亮度其中之一或其组合。

15.如权利要求14所述的LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：所述亮度控制信号为一电流控制信号，以控制所述光源的所述亮度与该电流控制信号呈多段式递增或多段式递减。

16.如权利要求12所述的LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：还包含：根据一闪烁控制信号，以执行所述光源的所述闪烁状态。

17.如权利要求16所述的LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：所述闪烁控制信号为一开关频率信号，以控制所述光源的所述闪烁状态与该开关频率信号呈正比或反比。

18.如权利要求12所述的LED驱动控制装置的控制方法，其特征在于：所述亮度/闪烁控制信号为一脉波宽度调制信号，以控制所述光源的所述亮度与该脉波宽度调制信号的振幅呈多段式递增或多段式递减，并控制所述光源的所述闪烁状态与该脉波宽度调制信号的频率呈多段式递增或多段式递减。

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