CN102781137B

CN102781137B - 发光元件电流调节电路及其控制方法

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Publication number: CN102781137B
Application number: CN201210116690.8A
Authority: CN
Inventors: 刘景萌
Original assignee: Richtek Technology Corp
Current assignee: Richtek Technology Corp
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: TWI469686B; CN102781137A; US20170257920A1; US10187941B2; US20120286679A1; US9686829B2; TW201247027A

Abstract

本发明提出一种发光元件电流调节电路及其控制方法。发光元件电流调节电路用以调节流经发光元件电路的发光元件电流。其中，发光元件电路具有第一端及第二端，第一端与电源供应电路耦接，发光元件电流调节电路包含：内部电压产生电路，与该第二端耦接，根据第二端电压产生内部电压，以供应电力予该发光元件电流调节电路，其中该内部电压产生电路包括一电荷储存装置，其利用该第二端电压而储存电荷，以产生该内部电压；以及电流控制电路，与该第二端耦接，根据一控制讯号，以调节该发光元件电流，其中该控制讯号至少间歇性地使通过发光元件的电流为低电流或零电流，以抬升该第二端电压。

Description

发光元件电流调节电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种发光元件电流调节电路及其控制方法，特别是指一种简化绕线并降低电能损耗的发光元件电流调节电路及其控制方法。

背景技术

传统平板显示器100如图1所示，包含平板显示模块150，用以显示画面；电源供应电路130，根据回授讯号，将输入电压Vin，转换为输出电压Vout；以及多个发光元件串110，用以照亮平板显示模块150。其中，每一发光元件串110包含多个串联的发光元件，且每一发光元件串110的一端耦接于输出电压Vout，以供应电源予多发光元件110；另一端分别与电源供应电路130耦接，以调整发光元件串110的电流，并产生回授讯号。在某些应用中发光元件的亮度可调整，此情况下电源供应电路130另外接收调光讯号Dim，并根据调光讯号Dim，调整发光元件串110的亮度。

电源供应电路130接收多个电流感测讯号，例如为图1现有技术所示的12个电流感测讯号CS1、CS2、CS3至CS12，并根据此12个电流感测讯号CS1、CS2、CS3至CS12，控制各发光元件串110电流。

以上所述的传统平板显示器100，每一发光元件串110都需要分别电连接至电源供应电路130，当平板显示器100的尺寸越大，所需要的发光元件串110越多，其所需要的电线数量与长度都需要增加，这也意味着复杂的绕线与空间需求。例如，如图1所示，12个发光元件串110即需要安排12+1条绕线。另外，由越多发光元件所组成的发光元件串110需要越高的操作电压，而导致电源供应电路130所需要的制造成本较高以及安全的顾虑也较多。此外，当平板显示器的发光元件串110数量或单一发光元件串110中的发光元件数目改变时，电源供应电路130或/及电线的绕线与空间需求也需要跟着重新设计，使制造的成本增加。

图2显示本案申请人稍早所提出的一种能简化绕线并解决以上问题的发光元件控制电路200示意电路，其细节请参阅TW专利申请案第100112698号。如图所示，电源供应电路270，根据回授讯号FB，将输入电压Vin，转换为输出电压Vout；以及多个发光元件串210。发光元件串210包含至少一个而宜为多个串联的发光元件，且发光元件串210具有第一端E1及第二端E2，其中，第一端E1耦接于输出电压Vout，以供应电源予多个发光元件；以及多个发光元件电流调节电路230，其具有接点Vcc、接点CS、接点LFB、以及接点GND，其中接点Vcc用以接收电源提供给发光元件电流调节电路230的内部电路(以下简称此Vcc为内部电压)，此内部电压Vcc来自输出电压Vout，或来自其它合适的电源，例如输入电压Vin或其它直流电压等。发光元件电流调节电路230的接点CS与发光元件串210第二端E2耦接，以调整发光元件串210的电流。发光元件电流调节电路230在接点LFB处产生区域回授讯号LFB，各发光元件电流调节电路230产生的区域回授讯号LFB与电源供应电路270的回授讯号接点FB耦接，以提供回授讯号FB，其中，回授讯号FB由所有区域回授讯号LFB中的最低值所决定。发光元件控制电路200需要具备调光功能时，发光元件电流调节电路230另具有接点Dim，且各发光元件电流调节电路230接收同一调光讯号Dim，以根据调光讯号Dim而对应地调整各发光元件串230的电流。

对照图2与图1的现有技术可以看出，由于设置多个发光元件电流调节电路230、其与发光元件串210可以共享平板显示器中的绕线，且绕线数目缩减为共享的固定四条，分别用以传送Vout、FB(LFB)、GND、以及Dim。相对地，在图1的现有技术中，若有N条发光元件串，便需要N+1条绕线，对照之下，显然图2所显示的电路可更有效地节省空间。此外，在图1的现有技术中，为适应不同数目的发光元件串，电源供应电路130的内部电路与接点数目必须做不同的设计，而在图2所显示的电路中，不论发光元件串数目为何，只要总功率不超出额定上限，都可使用相同的电源供应电路270，其内部电路与接点数目并不需要改变，因此，图2所示电路显然比图1所示现有技术在应用上更为便利。

然而，图2所示的电路虽可改善图1所示的绕线问题与简化设计，但是仍须提供内部电压Vcc至各发光元件电流调节电路230，其绕线与电力损耗仍有改善空间。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种能更简化绕线并解决以上问题的发光元件电流调节电路及其控制方法。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种发光元件电流调节电路。

本发明的另一目的在于，提出一种发光元件电流调节电路控制方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种发光元件电流调节电路，用以调节流经一发光元件电路的一发光元件电流，其中，该发光元件电路具有第一端及第二端，该第一端与一电源供应电路耦接，该发光元件电流调节电路包含：一内部电压产生电路，与该第二端耦接，根据第二端电压产生一内部电压，以供应电力予该发光元件电流调节电路，其中该内部电压产生电路包括一电荷储存装置，其利用该第二端电压而储存电荷，以产生该内部电压；以及一电流控制电路，与该第二端耦接，根据一控制讯号，以调节该发光元件电流，其中该控制讯号至少间歇性地使通过发光元件的电流为低电流或零电流，以抬升该第二端电压。

上述发光元件电流调节电路宜更包含一判断电路，其根据该内部电压的位准，判断后产生该控制讯号；或根据一调光讯号与该内部电压的位准，经综合判断后产生该控制讯号；或根据一计时讯号而产生该控制讯号；或根据一调光讯号与一计时讯号，经综合判断后产生该控制讯号。或是，上述方法还可作各种交集或联集组合，例如根据一调光讯号与该内部电压的位准与一计时讯号，经综合判断后产生该控制讯号。

上述发光元件电流调节电路中，该内部电压产生电路宜包括一取样保持(sample-and-hold)电路或一整流(rectifier)电路。

上述发光元件电流调节电路中，该取样保持电路可包括：一开关电路，与该第二端耦接，根据该控制讯号操作其中一开关元件；以及该电荷储存装置，与该开关电路耦接，根据该开关元件操作，以产生该内部电压。

在其中一种实施型态中，该整流电路可包括：一二极管元件，具有一顺向端与一逆向端，其中该顺向端与该第二端耦接；以及该电荷储存装置，与该逆向端耦接，以产生该内部电压。

在另一种实施型态中，该判断电路可包括：一内部电压位准信息取得电路，例如一分压电路或一压降电路或一连接线电路，根据该内部电压，产生一内部电压位准信息讯号；以及一设定电路，根据该内部电压位准信息讯号，以产生该控制讯号。

上述发光元件电流调节电路中，该设定电路可具有一比较电路，根据该分压讯号与至少一预设位准的比较，以产生一判断讯号，进而产生该控制讯号。

上述发光元件电流调节电路中，可更包含一逻辑电路，根据该判断讯号与该调光讯号，以产生该控制讯号。

上述发光元件电流调节电路中，该设定电路可更包括一单脉冲产生电路，与该比较电路耦接，根据该判断讯号，以产生一单脉冲讯号，进而产生该控制讯号。

在另一种实施型态中，该判断电路可包括：一计时电路，产生一计时讯号；以及一单脉冲产生电路，根据该计时讯号，以产生该控制讯号。

在另一种实施型态中，该判断电路可包括：一计时电路，根据该调光讯号，计时一段预设时间后，产生一计时讯号；以及一单脉冲产生电路，根据该计时讯号，以产生该控制讯号。

在另一种实施型态中，该判断电路可包括：一计时电路，根据该调光讯号，计时一段预设时间后，产生一计时讯号；一单脉冲产生电路，根据该计时讯号，以产生该判断讯号；以及一第一逻辑电路，根据该调光讯号与该判断讯号，产生该控制讯号。

上述发光元件电流调节电路中，该计时电路可根据该调光讯号而重置，或根据该调光讯号与该判断讯号而重置。

就另一个观点言，本发明提供了一种发光元件电流调节电路控制方法，该发光元件电流调节电路，用以调节流经一发光元件电路的一发光元件电流，其中，该发光元件电路具有第一端及第二端，该第一端与一电源供应电路耦接，该发光元件电流调节电路控制方法包含：利用该第二端的电压而储存电荷于一电荷储存装置，以产生一内部电压，进而供应电力予该发光元件电流调节电路；以及根据一控制讯号，以调节该发光元件电流，其中该控制讯号至少间歇性地使通过发光元件的电流为低电流或零电流，以抬升该第二端的电压。

上述发光元件电流调节电路控制方法中，该控制讯号可根据一调光讯号而产生；或根据该内部电压的位准而产生；或根据一计时讯号而产生；或根据以上的组合而产生。例如，该内部电压的位准变化可产生一单脉冲，或该计时讯号可产生一单脉冲，并根据该单脉冲、或与该调光讯号组合，而产生该控制讯号。

在其中一种实施型态中，上述产生该内部电压的步骤，宜包括：根据该控制讯号以决定是否耦接该第二端电压与该电荷储存装置，以储存电荷于该电荷储存装置而产生该内部电压。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示传统平板显示器的示意图；

图2显示一种能简化绕线并解决以上问题的发光元件控制电路200示意电路；

图3显示本发明的架构实施例；

图4A-4F分别显示本发明的数个电路实施例；

图5显示图4A-4F实施例中各讯号波形图；

图6A-6C分别显示本发明内部电压产生电路的数个实施例；

图7、8、9分别显示本发明判断电路的几个实施例；

图10-12显示本发明判断电路的另外几个实施例；

图13A-13B以讯号波形来说明图11-12电路的操作。

图中符号说明

100 平板显示器

110,210,310 发光元件串

130,270,370 电源供应电路

150 平板显示模块

200,300 发光元件控制电路

230,330 发光元件电流调节电路

231,331 电压随耦器

333 内部电压产生电路

335 电流控制电路

3351 误差放大器

337,437,537,637,737,837 判断电路

3371,4371,5371,6371 内部电压位准信息取得电路

3372 设定电路

3373,4373,5373,6373 磁滞触发电路

3374,5374,7374,8374 逻辑电路

4375,5375,6375,7375,8375 单脉冲产生电路

7376,8376 计时电路

C2 电容

CS 电流感测接点

CS1-CS12 电流感测讯号

CTL 控制讯号

Dim 调光讯号

D1 二极管元件

E1 第一端

E2 第二端

FB 回授讯号

GND 接点

G1 非逻辑电路

LFB 区域回授讯号

M1,M2,M3 晶体管

Q1,Q2 开关电路

R 电阻

Reset 重置输入

TO,TO1,TO2 计时讯号

Vc 接点

Vcc 内部电压

Vcs 第二端电压

Vd 分压讯号（内部电压位准信息讯号）

Vdd 电压

Vdet,Vdet1,Vdet2 判断讯号

ViH 预设高位准

ViL 预设低位准

Vin 输入电压

Vos 偏移电压

Vout 输出电压

Vtrip 预设位准

具体实施方式

请参阅图3，显示本发明的架构实施例。如图3所示，发光元件控制电路300包含电源供应电路370、多个发光元件电流调节电路330、与多个发光元件串310。电源供应电路370，根据回授讯号FB，将输入电压Vin，转换为输出电压Vout。发光元件串310包含至少一个而宜为多个串联的发光元件，且发光元件串310具有第一端E1及第二端E2，其中，第一端E1耦接于输出电压Vout，以供应电源予多个发光元件。发光元件电流调节电路330具有接点Vc、接点CS、接点LFB、以及接点GND，其中当发光元件电流调节电路330制作成集成电路时，接点Vc和接点CS可以共享接脚，容后说明。发光元件电流调节电路330的接点CS与发光元件串310第二端E2耦接，以调整发光元件串310的电流。发光元件电流调节电路330在接点LFB处产生区域回授讯号LFB，各发光元件电流调节电路330产生的区域回授讯号LFB与电源供应电路370的回授讯号接点FB耦接，以提供回授讯号FB，其中，回授讯号FB由所有区域回授讯号LFB中的最低值所决定。在本实施例中，当发光元件串310需要具备调光功能时，发光元件电流调节电路330另具有接点Dim，且各发光元件电流调节电路330接收同一调光讯号Dim，以根据调光讯号Dim而对应地调整各发光元件串310的电流。若不需要调光功能，则发光元件电流调节电路330可不需具备接点Dim。与图2所示的现有技术不同的是，发光元件电流调节电路330的内部电压Vcc并非来自输出电压Vout，或来自输入电压Vin等，而是经由接点Vc与发光元件串310第二端E2耦接，根据第二端E2电压，产生内部电压Vcc，以供应电力予发光元件电流调节电路330。需说明的是，为了易于理解，图3显示接点Vc由发光元件电流调节电路330外部通过绕线连接至第二端E2，为其中一种实施方式，实际上亦可省略外部绕线，利用发光元件电流调节电路330内部(例如整合为集成电路)的导线，完成耦接即可，亦即当发光元件电流调节电路330制作成集成电路时，接点Vc和接点CS可以共享接脚。

对照图3与图2可以看出，在本发明实施例中，由于不需要由外部取得内部电压Vcc之故，各发光元件电流调节电路330可以减少绕线长度，对照之下，显然本发明可更有效地节省空间。此外，一般发光元件串的应用中(例如平板显示器)，每一发光元件串往往包含10到100个串联的发光元件，因此供应发光元件串310所需的电压，即前述输出电压Vout往往相当高，此时若发光元件电流调节电路的内部电压Vcc需要耦接至输出电压Vout，则发光元件电流调节电路需要高耐压的规格，以承受此高电压，其制造成本相对提高。而本发明利用发光元件串310第二端E2电压，将其调节为足以供应发光元件电流调节电路330的内部电压Vcc，因此与现有技术相比，本发明的发光元件电流调节电路330不需要耦接至高电压节点，可降低制造成本与损坏风险。另外，本发明的发光元件电流调节电路，在利用发光元件串第二端电压（下称Vcs）产生内部电压Vcc的架构下，仍然可以保持低压降(low-dropout)的操作特性，更降低电路消耗的功率。

请参阅图4A，说明本发明如何能根据发光元件串第二端电压Vcs（接点Vc的电压），产生内部电压Vcc。为控制发光元件串310的电流，发光元件串310的第二端通常耦接于一电流控制电路335。若电流控制电路335的上端电压，也就是发光元件的第二端电压Vcs不足，则电流控制电路335无法正常工作，因此，第二端电压Vcs必须维持在正常工作所需的最低值之上。但于发光元件全亮时，第二端电压Vcs也不能过高，否则将无谓地浪费能量。因此，发光元件全亮时，第二端电压Vcs一般是控制在1V(伏特)以下，例如0.3～0.6V，一般的做法是经由回授电压FB或LFB控制输出电压Vout的位准来达成对第二端电压Vcs位准的控制。但集成电路内部所需的电压，通常大于1V，因此第二端电压Vcs并不足以供应内部电压Vcc。如何解决此问题，以第二端电压Vcs来供应内部电压Vcc呢？本发明的方法如下。

每一发光元件上的压降会随电流而变化，其数字视元件的不同而有所变异，以LED为例，当通过发光元件的电流为零电流或低电流(如正常操作电流的10%以下)时，和通过发光元件的电流为正常操作电流时，两者之间发光元件上的压降差异可达数百毫伏特(mV)。假设发光元件正常操作时，第二端电压Vcs为0.3V，则根据本发明，可间歇性地控制使通过发光元件的电流为零电流或低电流(发光元件的电流为零电流或低电流的时间宜小于人眼视觉暂留的时间，使人眼无法察觉发光元件有闪烁)，如此，在每一发光元件上即可产生数百mV的压差。由于发光元件串第一端E1连接于输出电压Vout，因此第二端电压Vcs等于［（输出电压Vout）减去（发光元件串上的总压降）］。当每一发光元件上产生数百mV的压差时，第二端电压Vcs即可上升［（数百mV）乘以（发光元件数目）］的电压值，例如假设发光元件串上有10颗发光元件，而每颗发光元件上产生0.4V的压差，则当发光元件为低电流状态时，第二端电压Vcs就可从0.3V跳升到4.3V=（0.3+(0.4*10)）。如适当利用此电压来储存电荷，就可产生足够的内部电压Vcc。输出电压Vout虽然通常由回授电压FB或LFB控制，但其变化速度相对缓慢，而发光元件串的两端压差(=Vout-Vcs)的变化速度相对快很多，因此第二端电压Vcs有足够的时间跳升，而该电荷储存装置可以在第二端电压Vcs跳升的时间内储存电荷，就可产生足够的内部电压Vcc。

请继续参阅图4A，根据本发明的第一个电路实施例，发光元件电流调节电路330中包含内部电压产生电路333、电流控制电路335与判断电路337。电流控制电路335控制发光元件串310的电流。判断电路337判断内部电压Vcc的位准是否过低，若是，则发出控制讯号CTL控制电流控制电路335，暂时降低发光元件串310的电流，以将第二端电压Vcs向上抬升。在第二端电压Vcs高于内部电压Vcc时，与第二端E2耦接的内部电压产生电路333即根据第二端电压Vcs产生内部电压Vcc。亦即，内部电压产生电路333的作用是在第二端电压Vcs高于内部电压Vcc时，根据第二端电压Vcs产生内部电压Vcc，其更详细的实施例将于后文中举例说明。

由以上说明可知，如果发光元件控制电路300（见图3）具有数字调光功能，亦即发光元件电流调节电路330是根据数字调光讯号Dim来调整发光元件串310的电流，则由于数字调光讯号Dim会以数字方式间歇性地关闭发光元件串310的电流，因此判断电路337宜将此情况考虑在内，综合判断后再产生控制讯号CTL来控制电流控制电路335，如图4B所示，通常当数字调光讯号Dim的工作比不是100%时，则判断电路337直接根据数字调光讯号Dim来控制电流控制电路335即可。（如果可以确定数字调光讯号Dim的工作比必然不会是100%，则判断电路337直接根据数字调光讯号Dim来控制电流控制电路335即可，而不必与内部电压产生电路333耦接；此也等同于省略判断电路337。但图4B实施例可以兼顾数字调光讯号Dim的工作比可能为100%的情况。）

又，如果发光元件控制电路300所接收的是模拟调光讯号Dim，则由于模拟调光讯号Dim是调整发光元件串310电流的模拟值、而非间歇性地关闭发光元件串310，因此判断电路337可以直接根据其判断来控制电流控制电路335，如图4C所示。

请参阅图4D与4E，分别显示数字和模拟调光时，控制讯号CTL如何控制电流控制电路335。图中，Vdd为任何适当的电压位准，例如可以是内部电压Vcc，且Vdd高于参考电压REF、也高于模拟调光讯号Dim。

图4D中，当控制讯号CTL使晶体管M2导通、M3关闭时，误差放大器3351、晶体管M1、电阻R构成电流源电路，通过晶体管M1的电流受控为(REF/R)，而发光元件产生对应的亮度。当控制讯号CTL使晶体管M2关闭、M3导通时，因Vdd高于参考电压REF，晶体管M1关闭而没有电流通过，发光元件便不发光。图4D的电路，可用于图4A或4B的电路中。

图4E中，当控制讯号CTL使晶体管M2导通、M3关闭时，误差放大器3351、晶体管M1、电阻R构成电流源电路，通过晶体管M1的电流受控为(Dim/R)，而发光元件产生对应的亮度。当控制讯号CTL使晶体管M2关闭、M3导通时，因Vdd高于参考电压REF，晶体管M1关闭而没有电流通过，发光元件便不发光。图4E的电路，可用于图4C的电路中。

图4F举例显示电发光元件流调节电路330的具体电路结构的一例。如图4F所示，请同时参阅图3，发光元件电流调节电路330包含唯汲电电压随耦器(sink-only voltage follower)331、内部电压产生电路333、电流控制电路335与判断电路337。电流控制电路335接收调光讯号Dim，并经由接点CS，控制发光元件串310的电流，以控制发光元件串310的亮度。如前所述，若电流控制电路335的上端电压，也就是第二端电压Vcs不足，则电流控制电路335无法正常工作，因此，第二端电压Vcs必须维持在正常工作所需的最低值之上。唯汲电电压随耦器331的一输入端接收接点CS处的第二端电压Vcs，其另一输入端经直流偏压Vos而与输出端耦接，换言之，其输出端的电压将保持在Vcs+Vos。

由于同一输出电压Vout供应给所有发光元件串310，但由于制造上的变异，各发光元件串310的压降未必均一相同，对于较大压降的发光元件串310，对应的发光元件电流调节电路330在接点CS处的电压相对较低，而若接点CS处的电压过低，发光元件电流调节电路330将无法正常控制对应发光元件串310的电流，故必须确保输出电压Vout够高，能使所有发光元件电流调节电路330的接点CS处的电压都足够。各发光元件电流调节电路330的接点CS处的电压，其信息将反映于区域回授讯号LFB，换言之，如欲使所有发光元件串310都正常工作，必须根据区域回授讯号LFB中的最低值，来对应产生适当的回授讯号FB，并进而控制输出电压Vout。因此，区域回授讯号LFB耦接至电源供应电路370的回授讯号FB输入接点，如图3所示。

此外，内部电压产生电路333与第二端E2耦接，根据第二端电压产生内部电压Vcc，以供应电力予发光元件电流调节电路330。判断电路337根据调光讯号Dim与内部电压Vcc，产生控制讯号CTL，以控制电流控制电路335调节发光元件电流。控制讯号CTL除输入电流控制电路335，以调节发光元件电流外，如有需要，亦可输入内部电压产生电路333，以控制内部电压Vcc的产生（容后参照图6A-6C作说明）。

本实施例中也举例显示判断电路337的具体电路结构的一例。如图所示，判断电路337包括内部电压位准信息取得电路3371与设定电路3372。内部电压位准信息取得电路3371取得有关内部电压位准的信息，例如，可以是分压电路、压降电路或单纯为连接线电路。在本实施例中，内部电压位准信息取得电路3371举例为分压电路，根据内部电压Vcc，通过分压电阻上的分压，产生分压讯号Vd，作为代表内部电压位准信息的讯号。设定电路3372中，例如但不限于由磁滞触发电路3373接收分压讯号Vd，以产生判断讯号Vdet。当分压讯号Vd超过预设高位准ViH时，判断讯号Vdet由低位准改变为高位准；而当分压讯号Vd低于预设低位准ViL时，判断讯号Vdet由高位准改变为低位准；判断讯号Vdet由图中迟滞曲线所示意。判断讯号Vdet输入及逻辑电路3374，与调光讯号Dim作及逻辑运算后，产生控制讯号CTL。需说明的是，以上电路仅为举例，判断电路337的实施方式并不限于此。例如，如果不需要考虑到调光讯号Dim，则判断讯号Vdet可以直接作为控制讯号CTL。再例如，磁滞触发电路3373不必须采用磁滞电路，而可以是无磁滞的单纯触发电路。又例如，磁滞触发电路3373的目的是区分分压讯号Vd的位准，如改以磁滞或非磁滞比较器将分压讯号Vd与预设位准相比较，根据比较结果产生判断讯号Vdet，也能达同样的目的，故磁滞触发电路3373（或非磁滞触发电路）与磁滞或非磁滞比较器皆可视为比较电路的一种形式。再例如，如改将内部电压Vcc直接与预设位准相比较，则内部电压位准信息取得电路3371就可以只是单纯的连接线，而内部电压Vcc本身就是“内部电压位准信息讯号”；又，如将本实施例中的分压电路改为包含二极管或其它形式的压降电路，亦属可行。又例如，视讯号高低位准所代表的意义而定，逻辑电路3374不必然是图标的与门。

图5显示前述实施例中各讯号的波形图。如图所示，当第一种情况Condition A发生时，也就是调光讯号Dim的工作比低于100%时，此时第二端电压Vcs会在高低位准间变换，内部电压产生电路333利用电荷储存装置于第二端电压Vcs在高位准时存入电荷，以提供内部电压Vcc。此时，如图所示意，内部电压Vcc及其分压讯号Vd会维持在高位准。另一方面，当第二种情况Condition B发生时，也就是调光讯号Dim的工作比维持在100%时，此时第二端电压Vcs会维持在低位准，内部电压产生电路333无法自然利用电荷储存装置于第二端电压Vcs在高位准时存入电荷，因此，如图所示，Vcc及其分压讯号Vd由高位准逐渐降低。当分压讯号Vd低于预设低位准ViL时，判断讯号Vdet由高位准改变为低位准，请参阅图4F，逻辑电路3374根据低位准的判断讯号Vdet与高位准的调光讯号Dim，经过及逻辑运算，产生低位准控制讯号CTL，此低位准控制讯号CTL会关闭或调降发光元件串的电流，将导致第二端电压Vcs升高，此时连接于节点E2和电荷储存装置之间的电流路径会导通，使得内部电压产生电路333能利用电荷储存装置存入电荷，进而提升内部电压Vcc，直到分压讯号Vd超过预设高位准ViH时，判断讯号Vdet由低位准改变为高位准，使发光元件串的电流恢复正常，第二端电压Vcs会变回低位准，此时连接于节点E2和电荷储存装置之间的电流路径会被切断，使内部电压Vcc不会被第二端电压Vcs拉低。需注意的是，预设低位准ViL的设定选择，宜使内部电压Vcc高于电路所需的最低可容忍值。第二种情况Condition B也适用于说明在模拟调光应用中的行为模式，在模拟调光情况下调光讯号Dim并非在高低位准间变换的脉宽调变讯号，而是一个直流位准。

图6A-6C分别举例显示内部电压产生电路的几个较具体的实施例。在图6A与6B的实施例中，内部电压产生电路包括取样保持电路。如图6A所示，取样保持电路包括开关电路Q1，例如但不限于为P型场效晶体管(PFET)，其与第二端E2耦接，根据控制讯号CTL操作开关电路Q1；以及电容C1，与开关电路Q1耦接，根据开关元件Q1操作，以产生内部电压Vcc。图6A中的开关电路亦可以改换为N型场效晶体管(NFET)，只要对控制讯号CTL作相应的调整即可。例如图6B所示，取样保持电路包括开关电路Q2，例如但不限于为NFET，其与第二端E2耦接，根据控制讯号CTL操作开关电路Q2；电容C2，与开关电路Q2耦接，根据开关元件Q2操作，以产生内部电压Vcc；以及非逻辑电路(NOT gate)G1，对控制讯号CTL作非逻辑运算，以产生适当的讯号控制开关元件Q2的栅极。总之，在图6A-6B的实施例中，可根据控制讯号CTL以决定是否耦接该第二端电压与该电荷储存装置（或是以其它方式控制连接该第二端电压与该电荷储存装置之间的电流路径，也属等效），以储存电荷于该电荷储存装置而产生该内部电压。

图6C的实施例中，内部电压产生电路包括整流电路。如图6C所示，整流电路包括二极管元件D1，具有顺向端与逆向端，其顺向端与第二端E2耦接；以及电容C3，与二极管元件D1逆向端耦接，以产生内部电压Vcc。

由以上图6A-6C的实施例对照图4F的实施例可知，如果内部电压产生电路333采用图6A-6B的电路，则控制讯号CTL亦须输入内部电压产生电路333；如果内部电压产生电路333采用图6C的电路，则就不需要将控制讯号CTL输入内部电压产生电路333。

图7、8、9分别显示判断电路的另外几个实施例。如图7所示，判断电路437包括内部电压位准信息取得电路4371（本实施例中为分压电路，但如前述可以为其它形式的内部电压位准信息取得电路，例如压降电路或连接线电路）、磁滞触发电路4373（或其它形式的比较电路，例如非磁滞触发电路或磁滞或非磁滞比较器）、与单脉冲产生电路4375。内部电压位准信息取得电路4371根据内部电压Vcc、通过分压电阻上的分压产生分压讯号Vd（或以其它形式产生内部电压位准信息讯号）。设定电路3372中，例如但不限于由磁滞触发电路4373接收分压讯号Vd，以产生判断讯号Vdet。与图4F实施例中的判断电路337不同的是，而当分压讯号Vd低于预设低位准ViL时，判断讯号Vdet由高位准改变为低位准，此一下降缘触发单脉冲产生电路4375，以单脉冲讯号的形式，产生控制讯号CTL(如图所示，为便于后续讯号处理，控制讯号CTL可为低位准的脉冲，但当然不限于此)。图标的控制讯号CTL对应于图4A或4C的控制讯号CTL，如欲产生图4B的控制讯号CTL，则可将图7的控制讯号CTL与调光讯号Dim作逻辑运算后，产生图4B的控制讯号CTL，以下实施例皆可依此方式应用，不重复赘述。

图8显示判断电路537包括内部电压位准信息取得电路5371（本实施例中为分压电路，但如前述可以为其它形式的内部电压位准信息取得电路）、磁滞触发电路5373（或其它形式的比较电路）、单脉冲产生电路5375、与逻辑电路5374。与图7所示实施例不同的是，判断电路537包含逻辑电路5374，其例如但不限于为一及逻辑电路，用以对判断讯号Vdet与单脉冲产生电路5375所产生的单脉冲讯号作及逻辑运算后，产生控制讯号CTL。这样安排的作用是使判断讯号Vdet与单脉冲讯号中，低位准持续较长的讯号决定控制讯号CTL，亦即决定内部电压产生电路333中，电容存入电荷的时间。

图9显示判断电路637包括内部电压位准信息取得电路6371（本实施例中为分压电路，但如前述可以为其它形式的内部电压位准信息取得电路）、触发放大电路6373（或其它形式的比较电路）、与单脉冲产生电路6375。与图7、8所示实施例不同的是，判断电路537包含非磁滞触发电路6373，而不是磁滞触发电路4373与5373，显示本发明对分压讯号Vd（或其它形式的内部电压位准信息讯号）的判断，不必须由两个位准来设定，亦可以单边设定。非磁滞触发电路6373例如但不限于可根据分压讯号Vd与预设位准Vtrip的比较，当分压讯号Vd低于该预设位准时，产生触发讯号，并触发单脉冲产生电路6375，以单脉冲讯号的形式，产生控制讯号CTL。

第10图显示本发明的另一个实施例。本实施例显示判断电路737包括计时电路7376与单脉冲产生电路7375。计时电路7376每经过一段预设时间后，便产生计时讯号TO，触发单脉冲产生电路7375，根据计时讯号TO产生控制讯号CTL，而计时电路7376可自行归零或继续往前计时到计时电路的最大值后自然归零。本实施例在说明，本发明不必须根据内部电压Vcc或其分压讯号Vd来触发电荷储存装置的充电机制，亦可以利用计时电路7376，每一段预设时间后，触发产生内部电压Vcc的充电机制。也就是说本发明只要间歇性地将发光元件电路不导通(或低电流导通)一段短暂的时间，就可以使得第二端电压Vcs上升，以对内部电压产生电路中的电荷储存装置充电，以维持内部电压Vcc的位准。

计时电路7376可以是数字或模拟计时电路，数字计时电路例如但不限于可以是计数器；模拟计时电路例如但不限于可以是包含电容的充（及／或）放电电路。

图11显示本发明的另一个实施例。本实施例显示判断电路737还可将调光讯号Dim考虑在内。计时电路7376具有重置输入端Reset，当调光讯号Dim为低位准时，即重置计时电路7376归零。如果调光讯号Dim一直保持在高位准而不重置计时电路7376，则计时电路7376经过一段预设时间后，会产生计时讯号TO1，触发单脉冲产生电路7375，根据计时讯号TO1产生判断讯号Vdet1，并自行重置归零或继续往前计时到计时电路的最大值后自然归零。本实施例中，逻辑电路7374根据判断讯号Vdet1与调光讯号Dim，而产生控制讯号CTL。

图中，计时电路7376如为模拟计时电路，例如为包含电容的充（及／或）放电电路，则重置输入端Reset可以是控制电容两端跨压的控制讯号接收端。

图12显示本发明的另一个实施例。本实施例显示判断电路837除包括计时电路8376、单脉冲产生电路8375、逻辑电路7374之外，更包括逻辑电路8374。逻辑电路8374对调光讯号Dim与控制讯号CTL作逻辑运算后，以其结果决定是否重置计时电路8376归零。计时电路8376经过一段预设时间后，产生计时讯号TO2。单脉冲产生电路8375根据计时讯号TO2产生判断讯号Vdet2，经逻辑电路7374对判断讯号Vdet2和调光讯号Dim作逻辑运算后，产生控制讯号CTL。本实施例旨在举例说明，调光讯号Dim或判断讯号Vdet2皆可以用来重置计时程序。

图13A-13B的讯号波形显示图11与图12实施例的讯号波形图。如图所示，如前述第一种情况Condition A发生时，也就是调光讯号Dim的工作比低于100%时，此时不需要触发单脉冲产生电路7375与8375，调光讯号Dim本身就会间歇地将第二端电压Vcs抬升到高位准，使内部电压产生电路得以产生内部电压Vcc。因此，如图所示，计时讯号TO1、TO2与判断讯号Vdet1、Vdet2维持在高位准。另一方面，当前述第二种情况Condition B发生时，也就是调光讯号Dim的工作比为100%时，此时第二端电压Vcs会在维持在低位准，内部电压产生电路无法自然存入电荷，而根据计时电路7376与8376的计时，在经过预设时间后，产生判断讯号Vdet1或Vdet2。第二种情况Condition B也适用于说明在模拟调光应用中的行为模式。

图13A的波形图描述图10及图11的一种典型工作模式，其中计时电路7376并不自行归零而是继续往前计时到计时电路的最大值后自然归零。若计时电路7376为数字计时电路时，TO或TO1(T1/T2)的波形图则可代表计时电路7376的最大位(MSB)的输出波形。若计时电路7376为模拟计时电路时，例如可为充（及）放电电路，如此则充电时间和放电时间可以不同，计时讯号TO与TO1可以有两不同的预设时间T1和T2。计时讯号TO与TO1可以其中一缘（例如下降缘）触发产生控制讯号CTL或判断讯号Vdet1，或以其任一上升或下降缘都产生控制讯号CTL或判断讯号Vdet1。第13B图的波形图描述图12的典型工作模式，或图10及图11中计时电路7376有执行自行归零的工作模式。显示计时电路7376与8376计时至预设时间T1（或预设时间T1＋T2）时触发产生控制讯号CTL或判断讯号Vdet1或Vdet2，并同时将计时电路7376与8376重置归零。又，以上实施例中的“重置”以“归零”作为举例说明，但“重置”不限于必须“归零”，亦可为重置到一默认值。

以上所述图4F与7-9的实施例、和图10-12的实施例，并不互相排斥；亦即，根据本发明，亦可将位准判断和计时两种方式合并使用。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，各实施例中图标直接连接的两电路或元件间，可插置不影响主要功能的其它电路或元件；发光元件不限于各实施例所示的发光二极管，亦可扩及所有以电流驱动的发光元件；数字讯号高低位准所代表的意义可以互换，仅需对应修改电路对讯号的处理方式；等等。因此，本发明的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。

Claims

1.一种发光元件电流调节电路，用以调节流经一发光元件电路的一发光元件电流，其中，该发光元件电路具有第一端及第二端，该第一端与一电源供应电路耦接，其特征在于，该发光元件电流调节电路包含：

一内部电压产生电路，与该第二端耦接，根据第二端电压产生一内部电压，以供应电力予该发光元件电流调节电路，其中该内部电压产生电路包括一电荷储存装置，其利用该第二端电压而储存电荷，以产生该内部电压；以及

一电流控制电路，与该第二端耦接，根据一控制讯号，以调节该发光元件电流，其中该控制讯号至少间歇性地使通过发光元件的电流为正常操作电流的10％以下的低电流或零电流，以抬升该第二端电压。

2.如权利要求1所述的发光元件电流调节电路，其中，还包含一判断电路，用以产生该控制讯号，该判断电路根据该内部电压的位准，判断后产生该控制讯号。

3.如权利要求1所述的发光元件电流调节电路，其中，还包含一判断电路，用以产生该控制讯号，该判断电路根据一调光讯号与该内部电压的位准，经综合判断后产生该控制讯号。

4.如权利要求1所述的发光元件电流调节电路，其中，还包含一判断电路，用以产生该控制讯号，该判断电路根据一计时讯号而产生该控制讯号。

5.如权利要求1所述的发光元件电流调节电路，其中，还包含一判断电路，用以产生该控制讯号，该判断电路根据一调光讯号与一计时讯号，经综合判断后产生该控制讯号。

6.如权利要求2或3所述的发光元件电流调节电路，其中，该判断电路包括：

一内部电压位准信息取得电路，根据该内部电压，产生一内部电压位准信息讯号；以及

一设定电路，根据该内部电压位准信息讯号，以产生该控制讯号。

7.如权利要求6所述的发光元件电流调节电路，其中，该设定电路具有一比较电路，根据该内部电压位准信息讯号与至少一预设位准的比较，以产生一判断讯号，进而产生该控制讯号。

8.如权利要求7所述的发光元件电流调节电路，其中，该设定电路还包括一单脉冲产生电路，与该比较电路耦接，根据该判断讯号，以产生一单脉冲讯号，进而产生该控制讯号。

9.如权利要求3所述的发光元件电流调节电路，其中，该判断电路包括：

一内部电压位准信息取得电路，根据该内部电压，产生一内部电压位准信息讯号；

一设定电路，根据该内部电压位准信息讯号，产生一判断讯号；以及

一逻辑电路，根据该判断讯号与该调光讯号，以产生该控制讯号。

10.如权利要求4或5所述的发光元件电流调节电路，其中，该判断电路包括：

一计时电路，计时一段预设时间后，产生该计时讯号；以及

一单脉冲产生电路，根据该计时讯号，以产生该控制讯号。

11.如权利要求5所述的发光元件电流调节电路，其中，该判断电路包括：

一计时电路，计时一段预设时间后，产生该计时讯号；

一单脉冲产生电路，根据该计时讯号，产生一判断讯号；以及

一第一逻辑电路，根据该调光讯号与该判断讯号，产生该控制讯号。

12.如权利要求11所述的发光元件电流调节电路，其中，该计时电路根据该调光讯号而重置。

13.如权利要求11所述的发光元件电流调节电路，其中，该判断电路还包括一第二逻辑电路，根据该调光讯号与该判断讯号，以重置该计时电路。

14.如权利要求1所述的发光元件电流调节电路，其中，该内部电压产生电路包括一取样保持电路或一整流电路。

15.如权利要求14所述的发光元件电流调节电路，其中，该取样保持电路包括：

一开关电路，与该第二端耦接，根据该控制讯号操作其中一开关元件；以及

该电荷储存装置，与该开关电路耦接，根据该开关元件操作，以产生该内部电压。

16.如权利要求14所述的发光元件电流调节电路，其中，该整流电路包括：

一二极管元件，具有一顺向端与一逆向端，其中该顺向端与该第二端耦接；以及

该电荷储存装置，与该逆向端耦接，以产生该内部电压。

17.一种发光元件电流调节电路控制方法，该发光元件电流调节电路，用以调节流经一发光元件电路的一发光元件电流，其中，该发光元件电路具有第一端及第二端，该第一端与一电源供应电路耦接，其特征在于，该发光元件电流调节电路控制方法包含：

利用该第二端的电压而储存电荷于一电荷储存装置，以产生一内部电压，进而供应电力予该发光元件电流调节电路；以及

根据一控制讯号，以调节该发光元件电流，其中该控制讯号至少间歇性地使通过发光元件的电流为正常操作电流的10％以下的低电流或零电流，以抬升该第二端的电压。

18.如权利要求17所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，还包含根据一调光讯号产生该控制讯号。

19.如权利要求17所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，还包含根据该内部电压的位准产生该控制讯号。

20.如权利要求17所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，还包含根据一调光讯号与该内部电压的位准，经综合判断后产生该控制讯号。

21.如权利要求17所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，还包含根据一计时讯号而产生该控制讯号。

22.如权利要求17所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，还包含根据一调光讯号与一计时讯号，经综合判断后产生该控制讯号。

23.如权利要求19或20所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，该根据该内部电压的位准产生该控制讯号的步骤包括：根据该内部电压的位准变化而触发一单脉冲，进而产生该控制讯号。

24.如权利要求21或22所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，该根据该计时讯号产生该控制讯号的步骤包括：根据该计时讯号而触发一单脉冲，进而产生该控制讯号。

25.如权利要求20所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，该根据该内部电压的位准产生该控制讯号的步骤包括：

根据该内部电压的位准变化而触发一单脉冲；以及

根据该调光讯号与该单脉冲，产生该控制讯号。

26.如权利要求22所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，该根据该内部电压的位准产生该控制讯号的步骤包括：

根据该计时讯号而触发一单脉冲；以及

根据该调光讯号与该单脉冲，产生该控制讯号。

27.如权利要求17所述的发光元件电流调节电路控制方法，其中，该产生该内部电压的步骤包括：根据该控制讯号以决定是否耦接该第二端电压与该电荷储存装置，以储存电荷于该电荷储存装置而产生该内部电压。