CN106804081A - 调光电路与调光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调光电路与调光控制方法，调光电路用以调整至少一个发光元件的亮度，且调光电路包含驱动电晶体、放大器以及控制电路。驱动电晶体耦接至至少一个发光元件。放大器包含第一输入端与输出端，其输出端耦接至驱动电晶体的闸极端。控制电路耦接至放大器，并控制电路用以根据第一模拟信号产生第二模拟信号至放大器的第一输入端，其中第二模拟信号的回转率低于第一模拟信号的回转率，并且放大器依据第二模拟信号来控制驱动电晶体以调整流经至少一个发光元件的驱动电流。借此，本发明的调光电路，发光二极管的亮度瞬间跳动幅度不会过大，以改善使用者感受到荧光屏闪烁的现象。

Description

调光电路与调光控制方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置，且特别涉及一种电子装置中的调光电路与调光控制方法。

背景技术

目前一般的消费性电子产品大多具有荧光屏组件，以提供使用者多样化的人机互动方式，例如，智能型手机、平板电脑等等。

在一些应用中，消费性电子产品都具有荧光屏自动调光的功能，以适应在操作环境的实际亮度。然而，在目前的一些技术中，荧光屏的背光源的亮度为阶层式的改变。若当亮度差异过大，荧光屏在自动调光时会让使用者容易感受到荧光屏闪烁的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调光电路与调光控制方法，发光二极管的亮度瞬间跳动幅度不会过大，以改善使用者感受到荧光屏闪烁的现象。

本发明的调光电路用以调整至少一个发光元件的亮度。调光电路包含驱动电晶体耦接至至少一个发光元件；放大器包含第一输入端与输出端，输出端耦接至驱动电晶体的闸极端；以及控制电路耦接至放大器，控制电路用以根据第一模拟信号产生第二模拟信号至放大器的第一输入端，其中第二模拟信号的回转率低于第一模拟信号的回转率。

本发明的调光电路用以调整至少一个发光元件的亮度，调光电路包含：驱动电晶体，其耦接至至少一个发光元件；放大器，其包含输出端；以及控制电路，其耦接于放大器的输出端以及驱动电晶体的闸极端之间，其中，放大器的输出端产生第一调光控制信号，控制电路用以降低第一调光控制信号的回转率并输出第二调光控制信号至驱动电晶体的闸极端。

本发明的一种调光控制方法，用于调光电路，其中调光电路具有控制电路以及驱动电晶体，调光控制方法包含经由控制电路降低第一模拟信号的回转率以产生第二模拟信号；以及根据第二模拟信号来控制驱动电晶体以调整流经至少一个发光元件的驱动电流。

综上所述，本发明内容提供的调光电路与调光控制方法能够根据当前的亮度值与所接收的调光信号相应调整发光二极管的亮度改变时间。如此一来，发光二极管的亮度瞬间跳动幅度不会过大，以改善使用者感受到荧光屏闪烁的现象。

附图说明

为让本发明内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1为根据本发明的一些实施例所绘示的一种调光电路的示意图；

图2A为根据本发明的一些实施例所绘示的一种控制电路的示意图；

图2B为根据本发明的一些实施例所绘示的一种控制电路的示意图；

图3为根据本发明内容的一些实施例所绘示的一种调光控制方法的流程图；

图4A为根据未对模拟信号的回转率进行调整的一些技术中发光二极管的亮度变化的示意图；

图4B为根据本发明内容中的一些实施例中发光二极管的亮度变化的示意图；以及

图5为根据本发明的一些实施例所绘示的一种调光电路的示意图。

具体实施方式

下文是举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。

图1为根据本发明的一些实施例所绘示的一种调光电路的示意图。如图1所示，调光电路100用以调整至少一个发光元件的亮度。在各个实施例中，该发光元件可以是发光二极管LED，或是可使用在各种电子装置的荧光屏的背光源。

在一实施例中，调光电路100包含数字模拟转换器120、控制电路140以及驱动电路160。数字模拟转换器120用以接收调光信号VDIMM，并根据调光信号VDIMM对应产生第一模拟信号VA1。控制电路140耦接于数字模拟转换器120与驱动电路160之间，用以调整模拟信号VA1的回转率(slew rate)，并输出调整后的第一模拟信号VA1(下称第二模拟信号VA2)。

在一实施例中，调光信号VDIMM可为脉波宽度调变(PWM)信号。在此例中，调光信号VDIMM可直接输入至驱动电路160进行调光。或者，在另一实施例中，调光信号VDIMM可为由内部整合电路(Inter-integrated circuit,I2C)介面所传送的数字控制信号。此时，调光信号VDIMM设置以经由数字模拟转换器120转换为第一模拟信号VA1，再传送至驱动电路160进行调光，其中第一模拟信号VA1具有多个连续变化的步阶(step)电压。通过控制电路140调整模拟信号VA1的回转率，可让步阶电压的斜率较为平滑。如此，驱动电路160可渐进式地调整发光元件的亮度。因此，发光元件100A的亮度可较均匀地被调整，而降低实际使用时荧光屏闪烁的现象。

在一实施例中，发光元件100A可包含一个或多个的发光二极管。驱动电路160耦接至发光元件100A，以控制流经发光元件100A的电流ILED，进而达到调整亮度的操作。驱动电路160包含放大器162、开关Q1以及电阻R1。放大器162用以根据第二模拟信号VA2与回授信号FB产生第一调光控制信号DC。在一些实施例中，开关Q1为驱动电晶体，用以根据其闸极端所接收的第一调光控制信号DC决定其导通程度，以决定流经至少一个发光元件100A的电流ILED。电阻R1用以根据电流ILED产生回授信号FB。如此，电流ILED会随着调光信号VDIMM改变，使得发光元件100A的亮度能够因此被调整。

放大器162的第一输入端耦接至控制电路140，以接收第二模拟信号VA2，放大器162的第二输入端用以接收回授信号FB，且放大器162的输出端用以输出第一调光控制信号DC。开关Q1的第一端耦接于至少一个发光元件，开关Q1的第二端耦接于电阻R1的第一端，且开关Q1的控制端耦接至放大器162的输出端，以接收第二模拟信号VA2。电阻R1的第一端耦接至放大器162的第二输入端，并用以产生回授信号FB，且电阻R1的第二端耦接至地。

图2A为根据本发明的一些实施例所绘示的一种控制电路的示意图。在一些实施例中，随着调光信号DIMM的变化量过大，电子装置的荧光屏亮度将随之变化过大。在一些实施例中，电子装置的荧光屏亮度强度以百分比的形式表示。例如，随着荧光屏亮度的不同，将使调光信号DIMM或第一模拟信号VA1调整至不同准位。电子装置的最大荧光屏亮度对应表示为100％，并对应至调光信号DIMM或第一模拟信号VA1的准位。另一方面，电子装置的最小荧光屏亮度对应表示为0％，且调光信号DIMM或第一模拟信号VA1中所对应的准位将随之不同。在此例中，控制电路140可进一步地根据调光信号VDIMM或第一模拟信号VA1决定亮度差异值L％，并将亮度差异值L％分别与临界值m％、临界值n％、…、以及临界值p％比较，以调整第一模拟信号VA1的转态时间，并据以输出对应的第二模拟信号VA2。其中，亮度差异值L％为欲调整的亮度与当前荧光屏亮度的差值，且m、n、p以及N为任意正数。借由此设置方式，控制电路140可随着荧光屏亮度的变化而采用不同的转态时间来适应性地调整第一模拟信号VA1的回转率，而非采用固定的转态时间进行调整。

如图2A所示，相较于图1的控制电路140，控制电路140包含回转率选择电路142与调整电路144。回转率选择电路142用以比较亮度差异值L％与临界值m％并据以产生控制信号VC1，并在亮度差异值L％小于临界值m％时，接续比较亮度差异值L％与临界值n％以产生控制信号VC2。依此类推，回转率选择电路142可依序将亮度差异值L％分别与临界值m％、临界值n％、…、以及临界值p％比较，以输出对应的多个控制信号VC1～VCN。其中，临界值m％大于临界值n％，且临界值n％大于临界值p％。

调整电路144可根据多个控制信号VC1～VCN决定第一模拟信号VA1欲被调整的转态时间，并据此调整第一模拟信号VA1以输出第二模拟信号VA2。在一些实施例中，回转率选择电路142可直接根据外部装置(例如为I2C介面)所传送的调光信号VDIMM决定亮度差异值L％。或者，在另一些实施例中，回转率选择电路142可根据第一模拟信号VA1计算亮度差异值L％。例如，在一些实施例中，回转率选择电路142包含多个比较器CP1～CPN与多个反相器INV1～INVN-1。比较器CP1用以根据初始致能信号EN1启动而比较亮度差异值L％以及临界值m％，以产生控制信号VC1。反相器INV1耦接于比较器CP1的输出端，以根据控制信号VC1产生致能信号EN2。也即，控制信号VC1的状态与致能信号EN2的状态彼此相反。

比较器CP2根据致能信号EN2启动而比较亮度差异值L％以及临界值n％，以产生控制信号VC2。反相器INV2耦接于比较器CP2的输出端，以根据控制信号VC2产生致能信号EN3，其中控制信号VC2的状态与致能信号EN1的状态彼此相反。依此类推，多个反相器INV1～INM将依序根据多个控制信号VC1～VCN产生多个致能信号EN2～ENN，以依序启动多个比较器CP2～CPN。借由此种设置方式，每一级比较器CP1～CPN将根据前级比较器所比较的结果而选择性地启动，而比较亮度差异值L％与对应的临界值。此外，在一些实施例中，调光电路100会在调光信号VDIMM出现变化时才传送初始致能信号EN1，以启动第一级比较器CP1。

再者，调整电路144包含多个开关SW1～SWN、多个限流元件CL1～CLN以及电容C。多个开关SW1～SWN分别耦接至多个比较器CP1～CPN中的对应者，并根据多个控制信号VC1～VCN中的对应者导通而将数字模拟转换器120所产生的第一模拟信号VA1传送至多个限流元件CL1～CLN的对应者的第一端。多个限流元件CL1～CLN的第二端耦接至电容C的第一端，并用以输出第二模拟信号VA2，且电容C的第二端耦接至地。

例如，以开关SW1与限流元件CL1为例说明，开关SW1的第一端耦接至数字模拟转换器120的输出端，以接收第一模拟信号VA1，开关SW1的第二端耦接至限流元件CL1的第一端，且开关SW1的控制端耦接至比较器CP1的输出端与反相器INV1的输入端，以接收控制信号VC1。

在一些实施例中，多个限流元件CL1～CLN可为电阻R1～RN。以电阻R1为例说明，电阻R1的第一端耦接至开关SW1的第二端，以接收第一模拟信号VA1，且电阻R1的第二端耦接至电容C的第二端，以输出控制信号VC1。电阻R2～RN的设置方式可参照电阻R1。

在一些实施例中，电阻R1～RN的阻值逐渐递减。换句话说，各个电阻R1～RN与电容C对应了多个不同的转态时间，其中由于电阻R1具有最大的阻值，故电阻R1与电容C对应最大的转态时间。因此，当亮度差异过大时(例如亮度差异值L％大于m％时)，开关SW1被导通而使得第一模拟信号VA1经由电阻R1与电容C调整其回转率。如此，第一模拟信号VA1中的步阶电压的转态时间能够经由具有最大转态时间的调整路径(即电阻R1与电容C)进行调整。

图2B为根据本发明的一些实施例所绘示的一种控制电路的示意图。如图2B所示，在一些实施例中，多个限流元件CL1～CLN可为电感L1～LN。以电感L1为例说明，电感L1的第一端耦接至开关SW1的第二端，以接收第一模拟信号VA1，且电感L1的第二端耦接至电容C的第二端，以输出控制信号VC1。电感L2～LN的设置方式与电感L1类似。

上述控制电路140与限流元件142的实施方式仅为示例，本发明内容并不以上述示例为限。各种可实现相同调整回转率的功能的各类型电路也应涵盖于本发明内容的范围内。

图3为根据本发明内容的一些实施例所绘示的一种调光控制方法的流程图。请一并参照图1、图2A与图3，调光电路100与其控制电路140的操作将搭配调光控制方法300一并说明。为方便说明，下列操作仅以具有两级比较器CP1～CP2与两级限流元件CL1～CL2的控制电路140为例说明，但本发明内容并不以此示例为限。本领域具有通常知识者应当可根据下述说明相应推广至具有多级比较器CP1～CPN与多级限流元件CL1～CLN的控制电路140。

如图3所示，调光控制方法300包含步骤S310、步骤S320、步骤S330、步骤S340与步骤S350。在步骤S310中，比较器CP1比较亮度差异值L％是否大于临界值m％。若是，则执行步骤S320。反之，则执行步骤S330。

在步骤S320中，开关SW1被导通而传送第一模拟信号VA1至电阻R1与电容C，以产生第二模拟信号VA2，且驱动电路160据此根据第二模拟信号VA2进行调光。举例而言，亮度差异值L％为50％，且临界值m％设置为30％。由于亮度差异值L％大于临界值m％，比较器CP1比较亮度差异值L％与临界值m％后，会输出具有高准位的控制信号VC1而导通开关SW1。相应地，开关SW1会被导通，以让电阻R1与电容C调整第一模拟信号VA1而输出第二模拟信号VA2，进而让驱动电路160根据第二模拟信号VA2对至少一个发光元件100A进行调光。同时，反相器INV1会据此输出具有低准位的致能信号EN2，以关闭比较器CP2。如此，可确保后续的多级比较器CP2～CPN以及开关SW2～SWN不动作。

在步骤S330中，比较器CP2被致能信号EN2启动，以比较亮度差异值L％是否大于临界值n％。若是，则执行步骤S340。反之，则执行步骤S350。

在步骤S340中，开关SW2被导通而传送第一模拟信号VA1至电阻R2与电容C，以产生第二模拟信号VA2，且驱动电路160据此根据第二模拟信号VA2进行调光。举例而言，亮度差异值L％为25％，临界值m％设置为30％，且临界值n％设置为20％。由于亮度差异值L％小于临界值m％，比较器CP1比较亮度差异值L％与临界值m％后，会输出具有低准位的控制信号VC1而关断开关SW1。相应地，反相器INV1会据此输出具有高准位的致能信号EN2，而启动比较器CP2。由于亮度差异值L％大于临界值n％，比较器CP2比较亮度差异值L％与临界值n％后会输出具有高准位的控制信号VC2而导通开关SW2，以让电阻R2与电容C调整模拟信号VA1而输出模拟信号VA2，进而让驱动电路160根据第二模拟信号VA2对至少一个发光元件100A进行调光。

在步骤S350中，控制电路140以固定转态时间调整第一模拟信号VA1的回转率，以输出第二模拟信号VA2，且驱动电路160据此根据第二模拟信号VA2进行调光。在多个比较器CP1～CPN比较完后，若亮度差异值L％并未大于任何的临界值，表示调光信号VDIMM欲调整的亮度值与目前的亮度值差异不大，故控制电路140可仅以固定转态时间调整第一模拟信号VA1的回转率。

图4A为根据未对模拟信号的回转率进行调整的一些技术中发光元件的亮度变化的示意图。图4B为根据本发明内容中的一些实施例中发光元件的亮度变化的示意图。

如图4A所示，一般，当欲从目前的亮度Y％提升至X％时，发光元件100A的亮度将直接由亮度Y％直接拉升至亮度X％。如此，由于荧光屏亮度改变过大，容易感受到荧光屏闪烁。相对地，如图4B所示，借由前述的控制电路140或控制电路140，可让第一模拟信号VA1逐渐地变化，而让开关Q1逐渐地调整电流ILED。如此，发光元件100A的亮度将由亮度Y％逐渐地上升至亮度X％。因此，荧光屏的亮度会逐渐地改变，故可降低荧光屏闪烁的现象。

在上述各实施例中，控制电路140或140设置以调整第一模拟信号VA1的回转率，但本发明内容并不以此为限。各种可相应减缓电流ILED的变化时间的控制电路140皆应视为本发明内容所涵盖的范围。

图5为根据本发明的一些实施例所绘示的一种调光电路的示意图。举例而言，相较于图1所示的调光电路100，调光电路500中的控制电路140设置于放大器162的输出端与开关Q1的控制端之间，以降低第一调光控制信号DC的回转率，并据此输出第二调光控制信号DC2。换句话说，在此例中，开关Q1根据第二调光控制信号DC2调整电流ILED。在此例中，放大器162设置以根据第一模拟信号VA1与回授信号FB产生第一调光控制信号DC至控制电路140。

在此实施例中，图2A中的开关SW1～SWN的多个第一端为耦接至放大器162的输出端，以接收第一调光控制信号DC，且限流元件CL1～CLN的第二端会输出第二调光控制信号DC2。控制电路140的其他设置方式与其相关操作在前述各实施例类似，故于此不再重复赘述。

换言之，本发明的控制电路140可选择性地调整模拟信号VA1或第一调光控制信号DC中的一个的回转率，以减缓发光元件100A的亮度瞬间被调光信号VDIMM瞬间改变的现象。

综上所述，本发明内容提供的调光电路与其调光控制方法能够根据当前的亮度值与所接收的调光信号相应调整发光二极管的亮度改变时间。如此一来，发光二极管的亮度瞬间跳动幅度不会过大，以改善使用者感受到荧光屏闪烁的现象。

虽然本发明已经以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种调光电路，用以调整至少一个发光元件的亮度，其特征在于，所述调光电路包含：

驱动电晶体，其耦接至所述至少一个发光元件；

放大器，其包含第一输入端与输出端，所述输出端耦接至所述驱动电晶体的闸极端；以及

控制电路，其耦接至所述放大器，所述控制电路用以根据第一模拟信号产生第二模拟信号至所述放大器的所述第一输入端，其中所述第二模拟信号的回转率低于所述第一模拟信号的回转率，并且所述放大器依据所述第二模拟信号来控制所述驱动电晶体，以调整流经所述至少一个发光元件的驱动电流。

2.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述调光电路还包含：

数字模拟转换器，其用以接收调光信号，并输出所述第一模拟信号至所述控制电路。

3.如权利要求2所述的调光电路，其特征在于，所述控制电路包含：

第一比较器，包含：

第一输入端，其用以接收所述第一模拟信号或所述调光信号；

第二输入端，其用以接收第一临界值；以及

输出端，其用以输出第一控制信号；以及

第二比较器，包含：

第一输入端，其用以接收所述第一模拟信号或所述调光信号；

第二输入端，其用以接收第二临界值；以及

输出端，其用以输出第二控制信号。

4.如权利要求3所述的调光电路，其中所述第一比较器还根据初始致能信号启动，以输出所述第一控制信号，其特征在于，所述控制电路还包含:

反相器，包含：

输入端，其耦接至所述第一比较器的所述输出端，以接收所述第二控制信号；以及

输出端，其用以输出致能信号至所述第二比较器，以启动所述第二比较器输出所述第二控制信号。

5.如权利要求3所述的调光电路，其特征在于，所述控制电路还包含：

第一开关，其中所述第一开关的控制端耦接至所述第一比较器的所述输出端，以接收所述第一控制信号，且所述第一开关的所述第一端耦接至所述数字模拟转换器，以接收所述第一模拟信号；

第二开关，其中所述第二开关的控制端耦接至所述第二比较器的所述输出端，以接收所述第二控制信号，且所述第二开关的所述第一端耦接至所述数字模拟转换器，以接收所述第一模拟信号；

第一限流元件，其中所述第一限流元件的第一端耦接至所述第一开关的第二端；

第二限流元件，其中所述第二限流元件的第一端耦接至所述第二开关的第二端；以及

电容，所述电容的一端耦接至所述第一限流元件的第二端以及所述第二限流元件的第二端，以输出所述第二模拟信号至所述放大器的所述第一输入端。

6.如权利要求5所述的调光电路，其特征在于，所述限流元件包含至少一个电阻或至少一个电感。

7.如权利要求1所述的调光电路，其特征在于，所述放大器还包含第二输入端，所述调光电路还包含：

电阻，其耦接所述驱动电晶体与地之间，并根据所述驱动电流产生回授信号至所述放大器的所述第二输入端。

8.一种调光电路，其用以调整至少一个发光元件的亮度，其特征在于，所述调光电路包含：

驱动电晶体，其耦接至所述至少一个发光元件；

放大器，其包含输出端；以及

控制电路，其耦接于所述放大器的所述输出端以及所述驱动电晶体的闸极端之间，

其中，所述放大器的所述输出端产生第一调光控制信号，所述控制电路用以降低所述第一调光控制信号的回转率并输出第二调光控制信号至所述驱动电晶体的所述闸极端。

9.如权利要求8所述的调光电路，其特征在于，所述控制电路包含：

第一比较器，其包含：

第一输入端，其用以接收所述第一调光控制信号；

第二输入端，其用以接收第一临界值；以及

输出端，其用以输出第一控制信号；以及

第二比较器，其包含：

第一输入端，其用以接收所述第一调光控制信号；

第二输入端，其用以接收第二临界值；以及

输出端，其用以输出第二控制信号。

10.如权利要求9所述的调光电路，其中所述第一比较器还根据初始致能信号启动，以输出所述第一控制信号，其特征在于，所述控制电路还包含:

反相器，其包含：

输入端，其耦接至所述第一比较器的所述输出端，以接收所述第二控制信号；以及

输出端，其用以输出致能信号至所述第二比较器，以启动所述第二比较器输出所述第二控制信号。

11.如权利要求9所述的调光电路，其特征在于，所述控制电路还包含：

第一开关，其中所述第一开关的控制端耦接至所述第一比较器的所述输出端，以接收所述第一控制信号，且所述第一开关的所述第一端耦接至所述放大器的所述输出端，以接收所述第一模拟信号；

第二开关，其中所述第二开关的控制端耦接至所述第二比较器的所述输出端，以接收所述第二控制信号，且所述第二开关的所述第一端耦接至所述放大器的所述输出端，以接收所述第一模拟信号；

第一限流元件，其中所述第一限流元件的第一端耦接至所述第一开关的第二端；

第二限流元件，其中所述第二限流元件的第一端耦接至所述第二开关的第二端；以及

电容，所述电容耦接至所述第一限流元件的第二端以及所述第二限流元件的第二端，以输出所述第二调光控制信号至所述驱动电晶体的所述闸极端。

12.一种调光控制方法，用于调光电路，其中所述调光电路具有控制电路以及驱动电晶体，其特征在于，所述调光控制方法包含：

经由控制电路降低第一模拟信号的回转率以产生第二模拟信号；以及

根据所述第二模拟信号来控制所述驱动电晶体，以调整流经所述至少一个发光元件的驱动电流。

13.如权利要求12所述的调光控制方法，其特征在于，所述调光控制方法还包含：

借由所述控制电路根据所述第一模拟信号决定亮度差异值；以及

当所述亮度差异值大于第一临界值时，使所述第一模拟信号的回转率降低第一转态时间以产生所述第二模拟信号。

14.如权利要求13所述的调光控制方法，其特征在于，所述调光控制方法还包含：

当所述亮度差异值小于所述第一临界值时，比较所述亮度差异值与第二临界值；

当所述亮度差异值大于所述第二临界值时，使所述第一模拟信号的回转率降低第二转态时间以产生所述第二模拟信号；以及

当所述亮度差异值小于所述第二临界值时，使所述第一模拟信号的回转率降低固定转态时间以产生所述第二模拟信号。