CN108076559B - 发光二极管驱动装置及其运作方法 - Google Patents

发光二极管驱动装置及其运作方法 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管驱动装置及其运作方法，其中，发光二极管驱动装置包含电源转换器、判断模块及控制模块。电源转换器及判断模块分别耦接至少一发光二极管。控制模块耦接判断模块。控制模块包含电流源及互导放大器。电流源耦接互导放大器的输出端。电源转换器将输入电压转换为输出电压后输出至该至少一发光二极管。判断模块判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从第一发光二极管电流值转换至第二发光二极管电流值。若判断模块的判断结果为是，判断模块发出判断信号。当控制模块接收到判断信号时，控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值。

Description

发光二极管驱动装置及其运作方法
技术领域
本发明是与发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)的驱动有关，尤其是关于一种发光二极管驱动装置及其运作方法。
背景技术
一般而言，由于传统的发光二极管驱动器通常会操作于固定耗电与固定频宽的模式下，因此，当发光二极管需进行不同发光亮度的变换，尤其是将其发光亮度从最低亮度变换为最高亮度时，就需耗费一段较长的转换时间才能完成。
由于发光二极管的发光亮度与发光二极管电流相关，当发光二极管电流愈大时，发光二极管的发光亮度亦愈高。举例而言，当发光二极管的发光亮度欲从最低亮度变换为最高亮度时，如图1所示，发光二极管电流ILED需相对应地从最低的电流值I1变换为最高的电流值I3。
然而，在实际应用中，发光二极管电流ILED无法如同虚线所示的理想状态于第一时间T1马上就从最低的电流值I1上升至最高的电流值I3，而需经过一段较长的预设时间△T后才能在第二时间T2时顺利上升至最高的电流值I3，因而导致发光二极管的发光亮度变换速度不佳，亟待克服。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种发光二极管驱动装置及其运作方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述种种问题。
根据本发明的一具体实施例为一种发光二极管驱动装置。于此实施例中，发光二极管驱动装置是用以驱动至少一发光二极管。发光二极管驱动装置包含电源转换器、判断模块及控制模块。电源转换器及判断模块分别耦接至少一发光二极管。控制模块耦接判断模块。控制模块包含电流源及互导放大器(Transconductance amplifier)。电流源耦接互导放大器的输出端。电源转换器将输入电压转换为输出电压后输出至该至少一发光二极管。判断模块判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从第一发光二极管电流值转换至第二发光二极管电流值。若判断模块的判断结果为是，判断模块发出判断信号。当控制模块接收到判断信号时，控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值(Transconductance)。
于一实施例中，当控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值时，控制模块是将电流源的电流值由原本的第一电流值改变为第二电流值并将互导放大器的互导值由原本的第一互导值改变为第二互导值。
于一实施例中，第二电流值的大于第一电流值且第二互导值是大于第一互导值。
于一实施例中，当电流源的电流值变为第二电流值且互导放大器的互导值变为第二互导值时，控制模块会将电流源的电流值维持于第二电流值以及将互导放大器的互导值维持于第二互导值一段预设时间后，再将电流源的电流值改变回原本的第一电流值以及将互导放大器的互导值改变回原本的第一互导值。
于一实施例中，控制模块还包含查找表。查找表储存有发光二极管电流从第一发光二极管电流值转换至第二发光二极管电流值所相对应的第二电流值、第二互导值及该段预设时间。
于一实施例中，互导放大器还包含第一输入端及至少一第二输入端，第一输入端耦接参考电压(VREF)且该至少一第二输入端分别耦接该至少一发光二极管的发光二极管电压。
于一实施例中，第二发光二极管电流值是大于第一发光二极管电流值，并且第一发光二极管电流值与第二发光二极管电流值之间的差值是大于预设电流差值。
于一实施例中，若判断模块判定该至少一发光二极管的发光二极管电流是要从第一发光二极管电流值转换至第三发光二极管电流值，并且第一发光二极管电流值与第三发光二极管电流值之间的差值是小于预设电流差值，则判断模块不会发出判断信号至控制模块。
于一实施例中，至少一发光二极管的发光二极管电流是与输出电压有关，当控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值时，输出电压与发光二极管电流的变换速度亦随之增加。
于一实施例中，控制模块还包含补偿单元，且补偿单元耦接至电流源与互导放大器之间。
根据本发明的另一具体实施例为一种发光二极管驱动装置运作方法。于此实施例中，该方法用以运作发光二极管驱动装置驱动至少一发光二极管。发光二极管驱动装置包含电源转换器、判断模块及控制模块。电源转换器耦接该至少一发光二极管。判断模块耦接该至少一发光二极管。控制模块耦接判断模块。控制模块包含电流源及互导放大器。电流源耦接互导放大器的输出端。发光二极管驱动装置运作方法包含下列步骤：
电源转换器将输入电压(VIN)转换为输出电压并将输出电压(VOUT)输出至该至少一发光二极管；
判断模块判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从第一发光二极管电流值转换至第二发光二极管电流值；
若判断模块的判断结果为是，判断模块发出判断信号；以及
当控制模块接收到判断信号时，控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值。
于一实施例中，当控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值时，控制模块是将电流源的电流值由原本的第一电流值改变为第二电流值并将互导放大器的互导值由原本的第一互导值改变为第二互导值。
于一实施例中，第二电流值的大于第一电流值且第二互导值是大于第一互导值。
于一实施例中，当电流源的电流值变为第二电流值且互导放大器的互导值变为第二互导值时，控制模块会将电流源的电流值维持于第二电流值以及将互导放大器的互导值维持于第二互导值一段预设时间后，再将电流源的电流值改变回原本的第一电流值以及将互导放大器的互导值改变回原本的第一互导值。
于一实施例中，控制模块还包含查找表。查找表储存有发光二极管电流从第一发光二极管电流值转换至第二发光二极管电流值所相对应的第二电流值、第二互导值及该段预设时间。
于一实施例中，互导放大器还包含第一输入端及至少一第二输入端，第一输入端耦接参考电压(VREF)且该至少一第二输入端分别耦接该至少一发光二极管的发光二极管电压。
于一实施例中，第二发光二极管电流值是大于第一发光二极管电流值，并且第一发光二极管电流值与第二发光二极管电流值之间的差值是大于预设电流差值。
于一实施例中，若判断模块判定该至少一发光二极管的发光二极管电流是要从第一发光二极管电流值转换至第三发光二极管电流值，并且第一发光二极管电流值与第三发光二极管电流值之间的差值是小于预设电流差值，则判断模块不会发出判断信号至控制模块。
于一实施例中，至少一发光二极管的发光二极管电流是与输出电压有关，当控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值时，输出电压与发光二极管电流的变换速度亦随之增加。
于一实施例中，控制模块还包含补偿单元，且补偿单元耦接至电流源与互导放大器之间。
相较于现有技术，当发光二极管进行不同发光亮度的变换，尤其是将其发光亮度从最低亮度变换为最高亮度时，本发明的发光二极管驱动装置及其运作方法可相对应增大控制模块中的电流源的电流值与互导放大器的互导值并维持一段时间，由以大幅缩短发光二极管电流上升至目标电流值所需的转换时间，故能有效提升发光二极管的发光亮度变换速度。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为现有技术中的发光二极管电流的时序图。
图2为本发明的一较佳具体实施例中的发光二极管驱动装置的示意图。
图3为本发明的发光二极管驱动装置中的控制模块的示意图。
图4为本发明的输出电压、发光二极管电流、电流源的电流值与互导放大器的互导值的时序图。
图5为本发明的另一较佳具体实施例中的发光二极管驱动装置运作方法的流程图。
主要元件符号说明：
ILED：发光二极管电流
I1～I3：电流值
T1～T2：第一时间～第二时间
△T：预设时间
2：发光二极管驱动装置
20：电源转换器
22：判断模块
24：控制模块
LED：发光二极管
C：电容
VIN：输入电压
VOUT：输出电压
JS：判断信号
VE1～VE3：发光二极管电压
IS：电流源
GM：互导放大器
N：增益接点
CP：补偿单元
VREF：参考电压
+：第一输入端
－：第二输入端
IL1～IL3：第一发光二极管电流值～第三发光二极管电流值
IS1～IS2：第一电流值～第二电流值
GM1～GM2：第一互导值～第二互导值
S10～S16：步骤
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例为一种发光二极管驱动装置。于此实施例中，发光二极管驱动装置是用以驱动至少一发光二极管，并且该至少一发光二极管可设置于显示装置中，但不以此为限。
请参照图2及图3，图2为此实施例中的发光二极管驱动装置的示意图；图3为发光二极管驱动装置中的控制模块的示意图。
如图2所示，发光二极管驱动装置2包含电源转换器20、判断模块22及控制模块24。电源转换器20及判断模块22分别耦接发光二极管LED。控制模块24分别耦接判断模块22及电源转换器20。需说明的是，此实施例中的发光二极管LED是排列成彼此并联的三个发光二极管串，均具有发光二极管电流ILED并分别具有发光二极管电压VE1～VE3，但不以此为限。
电源转换器20是用以将输入电压VIN转换为输出电压VOUT并将输出电压VOUT输出至发光二极管LED。判断模块22是用以接收发光二极管LED的发光二极管电流ILED并判断发光二极管电流ILED是否要从第一发光二极管电流值IL1转换至第二发光二极管电流值IL2。
于此实施例中，假设第二发光二极管电流值IL2大于第一发光二极管电流值IL1，且第一发光二极管电流值IL1与第二发光二极管电流值IL2之间的差值大于预设电流差值；此时，发光二极管LED的发光二极管电流ILED不仅会增加，而且其增加的幅度还会相当大。
需说明的是，由于发光二极管LED的发光亮度与发光二极管电流ILED相关，因此，当发光二极管电流ILED大幅增加时，发光二极管LED的发光亮度亦会相对应地大幅增强，例如可对应于发光二极管LED的发光亮度从最暗切换至最亮的情况。
若判断模块22的判断结果为是，亦即判断模块22判定发光二极管电流ILED正要从第一发光二极管电流值IL1转换至第二发光二极管电流值IL2，此时，判断模块22会发出判断信号JS至控制模块24，由以提醒控制模块24此时可能会出现如同现有技术中的转换时间过长的情况。
如图3所示，控制模块24可包含电流源IS、互导放大器GM及补偿单元CP。其中，电流源IS与互导放大器GM的输出端耦接于增益接点N，且增益接点N可耦接至电源转换器20；补偿单元CP耦接至电流源IS与互导放大器GM之间；互导放大器GM还包含第一输入端+及至少一第二输入端－，其中第一输入端+耦接参考电压VREF且三个第二输入端－分别耦接三个发光二极管串的发光二极管电压VE1～VE3。
为了避免现有技术的缺点，当控制模块24接收到判断模块22所发出的判断信号JS时，控制模块24即会根据判断信号JS改变电流源IS是电流值与互导放大器GM的互导值。由于发光二极管电流ILED是与输出电压VOUT有关，因此，当控制模块24根据判断信号JS改变电流源IS的电流值与互导放大器GM的互导值时，输出电压VOUT与发光二极管电流ILED的变换速度亦会随之增加。
举例而言，如图4所示，于第一时间T1下，当控制模块24接收到判断模块22所发出的判断信号JS时，控制模块24即会将电流源IS的电流值由原本的第一电流值IS1改变为第二电流值IS2并将互导放大器GM的互导值由原本的第一互导值GM1改变为第二互导值GM2。
需说明的是，为了有效提高增益，第二电流值IS2是大于第一电流值IS1且第二互导值GM2是大于第一互导值GM1；也就是说，控制模块24于第一时间T1同时增加电流源IS的电流值与互导放大器GM的互导值，并且控制模块24会将电流源IS的电流值维持于第二电流值IS2以及将互导放大器GM的互导值维持于第二互导值GM2至少一段预设时间△T，直至第二时间T2，控制模块24才会再将电流源IS的电流值改变回原本的第一电流值IS1以及将互导放大器GM的互导值改变回原本的第一互导值GM1。
由于电流源IS的电流值维持于较高的第二电流值IS2且互导放大器GM的互导值维持于较高的第二互导值GM2，使得位于电流源IS与互导放大器GM之间的增益接点N可提供较大的增益值给电源转换器20，致使电源转换器20的输出电压VOUT上升速度变快，连带造成发光二极管电流ILED上升速度亦随之变快，故相较于现有技术，本发明可大幅缩短发光二极管电流ILED从第一发光二极管电流值IL1上升至第二发光二极管电流值IL2所需的预设时间△T，也就是说，本发明的发光二极管LED从最低亮度变换为最高亮度所需的预设时间△T可较现有技术大幅缩短，使得本发明的发光二极管LED的发光亮度变换速度可获得显著提升，以有效解决现有技术所遭遇到的发光亮度变换速度不佳的问题。
于实际应用中，控制模块24还可包含查找表(图未示)。查找表可用以储存发光二极管电流ILED从第一发光二极管电流值IL1转换至第二发光二极管电流值IL2所相对应的电流源IS的第二电流值IS2、互导放大器GM的第二互导值GM2及该段预设时间△T的长度等资讯，以供查找使用。
需说明的是，若判断模块22判定发光二极管电流ILED是从第一发光二极管电流值IL1转换至第三发光二极管电流值IL3，并且第一发光二极管电流值IL1与第三发光二极管电流值IL3之间的差值是小于预设电流差值，代表发光二极管电流ILED虽有变化，但其变化幅度不大，故判断模块22将不会发出判断信号JS至控制模块24，当然控制模块24亦不会改变电流源IS的电流值与互导放大器GM的互导值，而是维持原本电流源IS的电流值与互导放大器GM的互导值不变。
根据本发明的另一具体实施例为一种发光二极管驱动装置运作方法。于此实施例中，该方法用以运作发光二极管驱动装置驱动至少一发光二极管。发光二极管驱动装置包含电源转换器、判断模块及控制模块。电源转换器耦接该至少一发光二极管。判断模块耦接该至少一发光二极管。控制模块耦接判断模块。控制模块包含电流源及互导放大器。电流源耦接互导放大器的输出端。
请参照图5，图5为此实施例中的发光二极管驱动装置运作方法的流程图。如图5所示，发光二极管驱动装置运作方法可包含下列步骤：
步骤S10：电源转换器将输入电压转换为输出电压并将输出电压输出至该至少一发光二极管；
步骤S12：判断模块判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从第一发光二极管电流值转换至第二发光二极管电流值；
步骤S14：若步骤S12中的判断模块的判断结果为是，判断模块发出判断信号；以及
步骤S16：当控制模块接收到判断信号时，控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值。
需说明的是，由于发光二极管的发光二极管电流会与电源转换器的输出电压有关，因此，当控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值时，输出电压与发光二极管电流的变换速度亦会随之增加。
于一实施例中，当控制模块根据判断信号改变电流源的电流值与互导放大器的互导值时，控制模块可将电流源的电流值由原本的第一电流值改变为第二电流值并将互导放大器的互导值由原本的第一互导值改变为第二互导值，其中第二电流值可大于第一电流值且第二互导值可大于第一互导值。
此外，于另一实施例中，当电流源的电流值变为第二电流值且互导放大器的互导值变为第二互导值时，控制模块可将电流源的电流值维持于第二电流值并可将互导放大器的互导值维持于第二互导值一段预设时间后，再将电流源的电流值改变回原本的第一电流值以及将互导放大器的互导值改变回原本的第一互导值。
相较于现有技术，当发光二极管进行不同发光亮度的变换，尤其是将其发光亮度从最低亮度变换为最高亮度时，本发明的发光二极管驱动装置及其运作方法可相对应增大控制模块中的电流源的电流值与互导放大器的互导值并维持一段时间，由以大幅缩短发光二极管电流上升至目标电流值所需的转换时间，故能有效提升发光二极管的发光亮度变换速度。
由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明权利要求的范畴内。

Claims (14)

1.一种发光二极管驱动装置，用以驱动至少一发光二极管，其特征在于，该发光二极管驱动装置包含：
一电源转换器，耦接该至少一发光二极管，用以将一输入电压转换为一输出电压并将该输出电压输出至该至少一发光二极管；
一判断模块，耦接该至少一发光二极管并判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从一第一发光二极管电流值转换至一第二发光二极管电流值，若该判断模块的判断结果为是，该判断模块发出一判断信号；以及
一控制模块，耦接该判断模块，该控制模块包含一电流源及一互导放大器，该电流源耦接该互导放大器的一输出端，当该控制模块接收到该判断信号时，该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值；
其中，当该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值时，该控制模块是将该电流源的电流值由原本的一第一电流值改变为一第二电流值并将该互导放大器的互导值由原本的一第一互导值改变为一第二互导值；当该电流源的电流值变为该第二电流值且该互导放大器的互导值变为该第二互导值时，该控制模块会将该电流源的电流值维持于该第二电流值以及将该互导放大器的互导值维持于该第二互导值一段预设时间后，再将该电流源的电流值改变回原本的该第一电流值以及将该互导放大器的互导值改变回原本的该第一互导值。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该第二电流值是大于该第一电流值且该第二互导值是大于该第一互导值。
3.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该控制模块还包含一查找表，该查找表储存有该发光二极管电流从该第一发光二极管电流值转换至该第二发光二极管电流值所相对应的该第二电流值、该第二互导值及该段预设时间。
4.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该互导放大器还包含一第一输入端及至少一第二输入端，该第一输入端耦接一参考电压且该至少一第二输入端分别耦接该至少一发光二极管的发光二极管电压。
5.一种发光二极管驱动装置，用以驱动至少一发光二极管，其特征在于，该发光二极管驱动装置包含：
一电源转换器，耦接该至少一发光二极管，用以将一输入电压转换为一输出电压并将该输出电压输出至该至少一发光二极管；
一判断模块，耦接该至少一发光二极管并判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从一第一发光二极管电流值转换至一第二发光二极管电流值，若该判断模块的判断结果为是，该判断模块发出一判断信号；以及
一控制模块，耦接该判断模块，该控制模块包含一电流源及一互导放大器，该电流源耦接该互导放大器的一输出端，当该控制模块接收到该判断信号时，该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值；
其中，该第二发光二极管电流值是大于该第一发光二极管电流值，并且该第一发光二极管电流值与该第二发光二极管电流值之间的差值是大于一预设电流差值；若该判断模块判定该至少一发光二极管的该发光二极管电流是要从该第一发光二极管电流值转换至一第三发光二极管电流值，并且该第一发光二极管电流值与该第三发光二极管电流值之间的差值是小于该预设电流差值，则该判断模块不会发出该判断信号至该控制模块。
6.如权利要求5所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该至少一发光二极管的该发光二极管电流是与该输出电压有关，当该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值时，该输出电压与该发光二极管电流的变换速度亦随之增加。
7.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该控制模块还包含一补偿单元，且该补偿单元耦接至该电流源与该互导放大器之间。
8.一种发光二极管驱动装置运作方法，用以运作一发光二极管驱动装置驱动至少一发光二极管，其特征在于，该发光二极管驱动装置包含一电源转换器、一判断模块及一控制模块，该电源转换器耦接该至少一发光二极管，该判断模块耦接该至少一发光二极管，该控制模块耦接该判断模块，该控制模块包含一电流源及一互导放大器，该电流源耦接该互导放大器的一输出端，该发光二极管驱动装置运作方法包含下列步骤：
该电源转换器将一输入电压转换为一输出电压并将该输出电压输出至该至少一发光二极管；
该判断模块判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从一第一发光二极管电流值转换至一第二发光二极管电流值；
若该判断模块的判断结果为是，该判断模块发出一判断信号；以及
当该控制模块接收到该判断信号时，该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值；
其中，当该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值时，该控制模块是将该电流源的电流值由原本的一第一电流值改变为一第二电流值并将该互导放大器的互导值由原本的一第一互导值改变为一第二互导值；当该电流源的电流值变为该第二电流值且该互导放大器的互导值变为该第二互导值时，该控制模块会将该电流源的电流值维持于该第二电流值以及将该互导放大器的互导值维持于该第二互导值一段预设时间后，再将该电流源的电流值改变回原本的该第一电流值以及将该互导放大器的互导值改变回原本的该第一互导值。
9.如权利要求8所述的发光二极管驱动装置运作方法，其特征在于，该第二电流值是大于该第一电流值且该第二互导值是大于该第一互导值。
10.如权利要求8所述的发光二极管驱动装置运作方法，其特征在于，该控制模块还包含一查找表，该查找表储存有该发光二极管电流从该第一发光二极管电流值转换至该第二发光二极管电流值所相对应的该第二电流值、该第二互导值及该段预设时间。
11.如权利要求8所述的发光二极管驱动装置运作方法，其特征在于，该互导放大器还包含一第一输入端及至少一第二输入端，该第一输入端耦接一参考电压且该至少一第二输入端分别耦接该至少一发光二极管的发光二极管电压。
12.一种发光二极管驱动装置运作方法，用以运作一发光二极管驱动装置驱动至少一发光二极管，其特征在于，该发光二极管驱动装置包含一电源转换器、一判断模块及一控制模块，该电源转换器耦接该至少一发光二极管，该判断模块耦接该至少一发光二极管，该控制模块耦接该判断模块，该控制模块包含一电流源及一互导放大器，该电流源耦接该互导放大器的一输出端，该发光二极管驱动装置运作方法包含下列步骤：
该电源转换器将一输入电压转换为一输出电压并将该输出电压输出至该至少一发光二极管；
该判断模块判断该至少一发光二极管的发光二极管电流是否要从一第一发光二极管电流值转换至一第二发光二极管电流值；
若该判断模块的判断结果为是，该判断模块发出一判断信号；以及
当该控制模块接收到该判断信号时，该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值；
其中，该第二发光二极管电流值是大于该第一发光二极管电流值，并且该第一发光二极管电流值与该第二发光二极管电流值之间的差值是大于一预设电流差值；若该判断模块判定该至少一发光二极管的该发光二极管电流是要从该第一发光二极管电流值转换至一第三发光二极管电流值，并且该第一发光二极管电流值与该第三发光二极管电流值之间的差值是小于该预设电流差值，则该判断模块不会发出该判断信号至该控制模块。
13.如权利要求12所述的发光二极管驱动装置运作方法，其特征在于，通过该至少一发光二极管的该发光二极管电流是与该输出电压有关，当该控制模块根据该判断信号改变该电流源的电流值与该互导放大器的互导值时，该输出电压与该发光二极管电流的变换速度亦随之增加。
14.如权利要求12所述的发光二极管驱动装置运作方法，其特征在于，该控制模块还包含一补偿单元，且该补偿单元耦接至该电流源与该互导放大器之间。
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