CN102223742B - Led调光电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED调光电路及方法，根据功能IC提供的调光信号供应输出电压给LED，以避免LED遭受剧烈的电压变化。该LED调光电路包括：选择器连接该功能IC，根据该调光信号从第一电压设定信号及第二电压设定信号选取一个输出；以及电源供应器连接该功能IC及选择器，根据该选择器的输出提供第一驱动电压或第二驱动电压作为该输出电压，并供应给该功能IC。其调光方法包括：提供第一电压设定信号及第二电压设定信号；根据该调光信号从第一电压设定信号及第二电压设定信号选取一个；以及根据选取结果提供第一驱动电压或第二驱动电压作为该输出电压，并供应给该功能IC。

Description

LED调光电路及方法

技术领域

本发明涉及一种调光(dimming)电路及方法，特别是关于一种发光二极管(LED)的调光电路及方法。

背景技术

如图1所示，现有的LED调光电路包括升压集成电路(IC)10将电池电压Vbat转换为驱动电压Vo给LED及功能IC12，功能IC12提供调光信号Dpwm切换与LED串联的开关M以调节通过LED的电流Iled的平均值，达到明亮(bright)、微暗(dim)及闪烁(flashing)等调光控制。升压IC10及功能IC12的电路及操作都是很成熟的技术，不再赘述。当功能IC12切断开关M而中断电流Iled时，由于没有接地路径供释放电容Cout的电荷，因此驱动电压Vo将持续上升，一旦驱动电压Vo大于临界值，升压IC10便进入过电压保护模式。其后，在功能IC12打开(turnon)开关M时，储存在电容Cout的电荷将涌入LED，因此LED承受很大的电压直到驱动电压Vo降回原来的准位，这可能导致LED的寿命缩短。虽然此电路让功能IC12在LED关闭时仍能继续工作，但升压IC10及功能IC12都要承受很高的电压，又功能IC12易受其电源的影响，故此电路在调光周期期间可能出错。

图2是另一现有的LED调光电路，其中功能IC12的电源是由独立的电池Vbat2供应，且提供的调光信号Dpwm是致能(enable)及禁能(disable)升压IC10以达到调光控制。在LED为亮的期间，功能IC12致能升压IC10使其提供等于LED正常顺向偏压的驱动电压Vo。在LED为暗的期间，功能IC12禁能升压IC10，因此驱动电压Vo不会上升导致升压IC12进入过电压保护模式，整个系统比较安全，也不会造成LED的寿命缩短。然而，对大部分的功能IC12而言，当电池电压Vbat2低于0.9V时将无法工作，但电池电压Vbat2低于0.9V时，升压IC10也许仍能正常操作，因此该电路无法有效利用电池的能量。此外，假设在LED被点亮时，驱动电压Vo为LED的正常顺向偏压，例如3.6V，在LED变暗时，驱动电压Vo＝Vbat1-VD，因此，当LED由亮变暗或由暗变亮时，其上的电压将剧烈变化，若Vbat1＝1.5V，而VD＝0.7V，则LED上的电压变化量约2.8V。随着电池电压Vbat1的下降，此电压变化量会跟着上升，剧烈的电压变化会使LED的寿命缩短。

因此，还有待于创造一种延长LED寿命的调光电路及方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种LED调光电路及方法，以避免LED遭受剧烈的电压变化。

为达上述目的，本发明提供一种根据本发明的LED调光电路，根据功能IC提供的调光信号供应输出电压给LED，该调光电路包括：

选择器连接该功能IC，根据该调光信号从第一电压设定信号及第二电压设定信号选取一个输出；以及

电源供应器连接该功能IC及选择器，根据该选择器的输出提供第一驱动电压或第二驱动电压作为该输出电压，并供应给该功能IC。

为达上述目的，本发明还提供一种LED调光方法，根据功能IC提供的调光信号供应输出电压给LED，该调光方法包括：

(A)提供第一电压设定信号及第二电压设定信号；

(B)根据该调光信号从第一电压设定信号及第二电压设定信号选取一个；以及

(C)根据步骤B的选择提供第一驱动电压或第二驱动电压作为该输出电压，并供应给该功能IC。

本发明所提供的LED调光电路及方法，根据功能IC提供的调光信号选择第一电压设定信号或第二电压设定信号，进而决定供应给LED的输出电压为第一驱动电压或第二驱动电压。该输出电压也供应给该功能IC，且不论是该第一驱动电压或第二驱动电压，其大小都足以驱动该功能IC。因为控制该第一及第二驱动电压的大小，所以避免LED在由亮变暗或由暗变亮时遭受剧烈的电压变化，因而延长该LED的寿命。

附图说明

图1是现有的LED调光电路；

图2是另一现有的LED调光电路；

图3是本发明的第一实施例；

图4是图3中的选择器、电压设定电路及电源供应器的实施例；

图5是本发明的第二实施例；以及

图6是图5中的选择器、电源供应器及自动电压侦测器的实施例。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。

本发明的调光方法是基于控制致能及禁能LED的驱动电压，以避免LED在变亮及变暗时遭受剧烈的电压变化，例如从接地电压至顺向偏压。「禁能」一词是指在人眼中LED不亮。以顺向偏压为3.6V、功率为3W的LED为例，当电压为2.5V时，该LED的电流Iled完全截止，故可设定2.5V为使该LED变暗的驱动电压，而3.6V为使该LED变亮的驱动电压。此外，供给LED的驱动电压也可供给功能IC及其它电路。由于在LED变暗时，该驱动电压仍有2.5V，因此功能IC及其它电路在LED变暗时仍可正常工作。

如图3所示，根据本发明的LED调光电路包括功能IC12提供调光信号Dpwm，电压设定电路22提供两电压设定信号EA1及EA2，选择器20根据调光信号Dpwm从电压设定信号EA1及EA2选取其中之一给电源供应器24，电源供应器24根据选择器20的输出决定其输出电压为驱动电压Vo1或Vo2供给LED及功能IC12。不论是驱动电压Vo1或Vo2，其大小都足以驱动功能IC12。当调光信号Dpwm为高准位时，选择器20送出电压设定信号EA1，因此电源供应器24的输出电压为致能LED的驱动电压Vo1。当调光信号Dpwm为低准位时，选择器20送出电压设定信号EA2，因此电源供应器24的输出电压为禁能LED的驱动电压Vo2。驱动电压Vo2可以以提供给电压设定电路22的设定信号Sset来设定，设定信号Sset可由外部或内部提供。电源供应器24可以是任何可供应电源的电路，例如降压式电源供应器、升压式电源供应器或线性电源供应器，而且电源供应器24也不一定是连接在LED的阳极，也可以连接在LED的阴极。

图4是图3中的选择器20、电压设定电路22及电源供应器24的实施例。在此实施例中，电源供应器24为异步升压式电源供应器，其包括脉宽调变(PWM)比较器28比较锯齿波Sramp及来自选择器20的信号产生脉宽调变信号Spwm，正反器26根据脉宽调变信号Spwm及时钟CLK切换晶体管M而产生驱动电压Vo1或Vo2。电压设定电路22包括误差放大器30放大驱动电压Vo1或Vo2与参考电压Vref2之间的差值产生电压设定信号EA2，其中参考电压Vref2可以因应设定信号Sset而调整，感测电阻Rfb与LED串联以感测通过LED的电流Iled而产生回授信号Vfb，误差放大器32放大回授信号Vfb及参考电压Vref1之间的差值产生电压设定信号EA1。选择器20包括开关SW1，当调光信号Dpwm为高准位时，开关SW将电压设定信号EA1传送至PWM比较器28，使电源供应器24的输出电压为驱动电压Vo1，进而让电流Iled稳定在Vref1/Rfb；当调光信号Dpwm为低准位时，开关SW1将电压设定信号EA2传送至PWM比较器28，使电源供应器24的输出电压稳定在预设的低电压Vo2＝Vref2。

图5是根据本发明的第二实施例，此LED调光电路与图3的电路同样包括功能IC12、选择器20及电源供应器24，此外还包括电流箝制电路40及自动电压侦测器42。此LED调光电路在启动时，电流箝制电路40先使其进入短暂的第一阶段，在第一阶段期间，电流箝制电路40控制电源供应器24提供小电流给LED，例如低于100μA的小电流，同时令自动电压侦测器42侦测及储存此时LED的电压以得到电压设定信号Vp。在第一阶段结束后，电流箝制电路40使LED调光电路进入正常操作的第二阶段，在第二阶段期间，自动电压侦测器42不再侦测LED的电压，而电源供应器24也停止供应该预设的小电流，由选择器20根据调光信号Dpwm从电压设定信号Vref及Vp之间选择一个给电源供应器24，使电源供应器24的输出电压为驱动电压Vo1或Vo2，供给LED及功能IC12。不论是驱动电压Vo1或Vo2，其大小都足以驱动功能IC12。

图6是图5中的选择器20、电源供应器24及自动电压侦测器42的实施例。在此实施例中，电源供应器24为线性电源供应器，其包括误差放大器44、晶体管M、电流源Is、开关SW3及开关SW4。误差放大器44根据其两输入之间的差值控制晶体管M以调节通过晶体管M的电流Io。开关SW3连接在晶体管M及LED之间，受控于来自电流箝制电路40的信号φ2，开关SW4连接在电流源Is及LED之间，受控于来自电流箝制电路40的信号φ1。自动电压侦测器42包括由电容Cs及开关SW2组成的取样及维持电路，开关SW2受控于信号φ1。选择器20包括开关SW1根据调光信号Dpwm将电压设定信号Vp或Vref传送给误差放大器44。在第一阶段期间，信号φ1打开(turnon)开关SW2及SW4，信号φ2关闭(turnoff)开关SW3，由电流源Is供应约10μA的电流给LED，LED因而产生电压Vp储存到电容Cs。在第二阶段期间，信号φ1关闭开关SW2及SW4，信号φ2打开开关SW3，因此停止电流源Is供应电流给LED，自动电压侦测器42也停止对LED的电压取样，开关SW1根据调光信号Dpwm将电压设定信号Vref或Vp传送给误差放大器44，误差放大器44根据LED的电压及电压设定信号Vref或Vp之间的差值调节电流Io，因此电源供应器24的输出电压为驱动电压Vo1或Vo2，供给LED。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种发光二极管调光电路，用于根据功能集成电路提供的调光信号供应输出电压给发光二极管，其特征在于，所述发光二极管调光电路包括：

电压设定电路，提供第一电压设定信号及第二电压设定信号；

开关，连接所述功能集成电路及所述电压设定电路，所述开关从所述电压设定电路接收所述第一电压设定信号及所述第二电压设定信号，并受所述调光信号切换而从所述第一电压设定信号及所述第二电压设定信号当中选取一个输出；以及

电源供应器，连接所述功能集成电路及所述开关，根据所述开关的输出为所述第一电压设定信号或所述第二电压设定信号而提供第一驱动电压或第二驱动电压作为所述输出电压，并供应给所述功能集成电路；

其中，所述电压设定电路包括：

感测电阻，感测所述发光二极管的电流产生回授信号；

第一误差放大器，放大所述回授信号及第一参考电压之间的差值产生所述第一电压设定信号；以及

第二误差放大器，放大所述输出电压及第二参考电压之间的差值产生所述第二电压设定信号，所述第二参考电压受控于一个与所述调光信号不同的电压调整信号。

2.一种发光二极管调光电路，用于根据功能集成电路提供的调光信号供应输出电压给发光二极管，其特征在于，所述发光二极管调光电路包括：

电压源，提供第一电压设定信号；

自动电压侦测器，连接所述发光二极管，在预设时间内侦测及储存所述发光二极管的电压作为第二电压设定信号；

开关，连接所述功能集成电路、所述电压源及所述自动电压侦测器，所述开关分别从所述电压源及所述自动电压侦测器接收所述第一电压设定信号及所述第二电压设定信号，并受所述调光信号切换而从所述第一电压设定信号及所述第二电压设定信号当中选取一个输出；以及

电源供应器，连接所述功能集成电路及所述开关，根据所述开关的输出为所述第一电压设定信号或所述第二电压设定信号而提供第一驱动电压或第二驱动电压作为所述输出电压，并供应给所述功能集成电路，而且所述电源供应器在所述预设时间内提供预设电流给所述发光二极管。

3.如权利要求2所述的发光二极管调光电路，其特征在于，所述自动电压侦测器包括：

电容，连接所述开关，储存及供应所述第二电压设定信号；以及

另一开关，连接在所述发光二极管及所述电容之间，在所述预设时间内导通而将所述发光二极管连接到所述电容。

4.一种发光二极管调光方法，用于根据功能集成电路提供的调光信号供应输出电压给发光二极管，其特征在于，所述发光二极管调光方法包括下列步骤：

步骤A：提供第一电压设定信号及第二电压设定信号给一个开关；

步骤B：以所述调光信号切换所述开关，使得所述开关输出所述第一电压设定信号或所述第二电压设定信号；以及

步骤C：根据所述开关的输出为所述第一电压设定信号或所述第二电压设定信号而提供第一驱动电压或第二驱动电压作为所述输出电压，并供应给所述功能集成电路；

其中，所述步骤A包括下列步骤：

感测所述发光二极管的电流产生回授信号；

放大所述回授信号及第一参考电压之间的差值产生所述第一电压设定信号；

放大所述输出电压及第二参考电压之间的差值产生所述第二电压设定信号；以及

使用一个与所述调光信号不同的电压调整信号调整所述第二参考电压，以改变所述第二电压设定信号。

5.一种发光二极管调光方法，用于根据功能集成电路提供的调光信号供应输出电压给发光二极管，其特征在于，所述发光二极管调光方法包括下列步骤：

步骤A：提供第一电压设定信号及第二电压设定信号给一个开关；

步骤B：在预设时间内，提供预设电流给所述发光二极管，并侦测及储存所述发光二极管的电压作为所述第二电压设定信号；

步骤C：以所述调光信号切换所述开关，使得所述开关输出所述第一电压设定信号或所述第二电压设定信号；以及

步骤D：根据所述开关的输出为所述第一电压设定信号或所述第二电压设定信号提供第一驱动电压或第二驱动电压作为所述输出电压，并供应给所述功能集成电路。

6.如权利要求5所述的发光二极管调光方法，其特征在于，所述步骤B包括在所述预设时间内将所述发光二极管连接到电容，从而将所述发光二极管的电压储存到所述电容。