CN108235497B - 光源装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种光源装置及控制方法。光源装置包含有多个发光二极管灯条；一电压转换器，耦接于该多个发光二极管灯条，用来根据一电压控制信号，将一输入电压转换成一输出电压；一开关模块，耦接于该多个发光二极管灯条，用来根据一扫描控制信号按序导通该多个发光二极管灯条；以及一控制单元，用来根据该扫描控制信号判断出欲导通的发光二极管灯条以及取得相应于欲导通的发光二极管灯条的一预设驱动电压值，并据以产生相应于欲导通的发光二极管灯条的该电压控制信号至该电压转换器，以提供该电压转换器进行电压转换。本发明能有效避免因各发光二极管灯条的总顺向电压的差异所造成额外功率损耗与元件发生过热的问题。

Description

光源装置及控制方法
技术领域
本发明是指一种光源装置及控制方法，特别涉及一种可实时动态地调整输出电压的光源装置及控制方法。
背景技术
相较于传统所使用的光源，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)由于具有节能省电、元件寿命长、无汞、色域丰富、无须暖灯时间以及反应速度快等优势，因此发光二极管目前已被广泛应用于显示与照明用的光源。例如，传统液晶显示面板的背光模块是以冷阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)作为光源。如今，随着发光二极管的发光效率不断提升且成本日益降低，发光二极管有逐渐取代冷阴极萤光灯管来做为背光模块光源的趋势。
请参考图1，图1为传统使用发光二极管的一光源装置10的示意图。光源装置10包含有一电压转换器102、发光二极管灯条104_1～104_n。以及开关单元106_1～106_n。电压转换器102提供单一固定驱动电压VD至发光二极管灯条104_1～104_n。然而，由于制程上的非理想因素或材料纯度的影响，使得每一发光二极管所需的顺向电压(forward voltage)不完全相同。因而，在每一发光二极管灯条都具有相同数量的发光二极管的情况下，每一发光二极管灯条上所有发光二极管的总顺向电压也就会不同。在此情况下，对于各发光二极管灯条而言，若电压转换器102所提供的驱动电压VD大于个别发光二极管灯条的总顺向电压时，则该个别发光二极管灯条的相应开关单元上便会有额外的跨压，如此一来，将会增加额外的功率损耗而降低电压转换的效率，并且可能导致开关单元发生过热的问题。因此，如何能有效解决前述问题，便成为此一技术领域的重要课题。
发明内容
因此，本发明的主要目的之一即在于提供一种可实时动态地调整输出电压的光源装置及控制方法，以解决前述问题。
本发明公开一种光源装置，包含有：多个发光二极管灯条；一电压转换器，耦接于该多个发光二极管灯条，用来根据一电压控制信号，将一输入电压转换成一输出电压；一开关模块，耦接于该多个发光二极管灯条，用来根据一扫描控制信号按序导通该多个发光二极管灯条；以及一控制单元，耦接于该多个发光二极管灯条与该电压转换器，用来根据该扫描控制信号判断出欲导通的发光二极管灯条以及取得相应于欲导通的发光二极管灯条的一预设驱动电压值，并据以产生相应于欲导通的发光二极管灯条的该电压控制信号至该电压转换器，以提供该电压转换器进行电压转换。
本发明另公开一种控制方法，用于一光源装置，该光源装置包含有多个发光二极管灯条，该控制方法包含有：根据一扫描控制信号判断出欲导通的发光二极管灯条并取得相应于欲导通的发光二极管灯条的一预设驱动电压值；以及根据该预设驱动电压值产生相应于欲导通的发光二极管灯条的一电压控制信号至一电压转换器，以提供该电压转换器进行电压转换。
附图说明
图1为传统使用发光二极管的一光源装置的示意图。
图2为本发明实施例的一光源装置的示意图。
图3为图2中的控制单元的一实施例示意图。
图4为图3中的储存单元的一实施例示意图。
图5为图4中的光源装置的信号时序图。
附图标记说明：
10、20 光源装置
102、202 电压转换器
104_1～104_n、204_1～204_n 发光二极管灯条
106_1～106_n、2062_1～2062_n 开关单元
206 开关模块
2064_1～2064_n 负载单元
208 控制单元
302 电压检测单元
304 储存单元
306 解码单元
308 多工单元
310 运算单元
402_1～402_n 暂存器
PWM_1～PWM_n 脉波宽度调制信号
SC 扫描控制信号
T0～T4 周期
VC 电压控制信号
VD 驱动电压
VI 输入电压
VO 输出电压
具体实施方式
请参考图2，图2为本发明实施例的一光源装置20的示意图。光源装置20可适用于任何种类的光源。光源装置20包含有一电压转换器202、发光二极管灯条204_1～204_n、一开关模块206以及一控制单元208。每一发光二极管灯条包含有多个串接的发光二极管。例如，光源装置20中的每一发光二极管灯条具有m个发光二极管，但不以此为限。
电压转换器202用来根据一电压控制信号VC将一输入电压VI转换成一输出电压VO，以提供至发光二极管灯条204_1～204_n。开关模块206耦接于发光二极管灯条204_1～204_n，用来依据一扫描控制信号SC按序导通发光二极管灯条204_1～204_n。较佳地，扫描控制信号SC涉及发光二极管灯条204_1～204_n的导通顺序与导通时间当中的至少一者。此外，扫描控制信号SC可由一影像处理芯片或是其他外部装置所提供，但不以此为限。进一步地，如图2所示，开关模块206包含有开关单元2062_1～2062_n以及负载单元2064_1～2064_n。每一开关单元耦接于一相应发光二极管灯条。每一开关单元可根据扫描控制信号SC来导通或关闭相应发光二极管灯条。更具体而言，每一开关单元可依据扫描控制信号SC导通或关闭所耦接的发光二极管灯条与相应负载单元间的耦接关系，以控制电流路径。
控制单元208耦接于发光二极管灯条204_1～204_n与电压转换器202，用来根据扫描控制信号SC及相应于发光二极管灯条204_1～204_n的多个预设驱动电压值产生电压控制信号VC，以提供电压转换器202进行电压转换。如此一来，电压转换器202将可提供相应的输出电压来驱动欲导通的发光二极管灯条。较佳地，每一预设驱动电压值涉及发光二极管灯条204_1～204_n中的一个别发光二极管灯条的总顺向电压值。
举例来说，控制单元208根据扫描控制信号SC判断出目前欲导通的发光二极管灯条，并依据相应于欲导通的发光二极管灯条的预设驱动电压值产生相应于欲导通的发光二极管灯条的电压控制信号VC至电压转换器202。如此一来，当接收到控制单元208所产生的相应于欲导通的发光二极管灯条的电压控制信号VC后，电压转换器202便据以产生相应输出电压VO以提供通至欲导通的发光二极管灯条。其中，输出电压VO是相应于欲导通的发光二极管灯条的预设驱动电压值。在此情况下，由于电压转换器202可根据相应于欲导通的发光二极管灯条的电压控制信号VC产生相应于欲导通的发光二极管灯条的输出电压VO来驱动欲导通的发光二极管灯条。同时，相应的开关单元也会依据扫描控制信号SC来导通欲导通的发光二极管灯条与相应负载单元间的耦接关系。如此一来，欲导通的发光二极管灯条将会被驱动导通而使电流流过欲导通的发光二极管灯条，以产生光源照明。
简言之，依据导通的时序与控制单元208所产生的电压控制信号，电压转换器202将可针对不同发光二极管灯条提供相应的输出电压来驱动各发光二极管灯条。因此，本发明可实时动态地调整电压转换器所提供的输出电压，以提供适当的输出电压至欲导通的发光二极管灯条来实现光源照明，而能有效避免因各发光二极管灯条的总顺向电压的差异所造成额外功率损耗与元件发生过热的问题。
请参考图3，图3为图2中的控制单元208的一实施例示意图。控制单元208包含有一电压检测单元302、一储存单元304、一解码单元306、一多工单元308以及一运算单元310。电压检测单元302用来检测出相应于发光二极管灯条204_1～204_n的预设驱动电压值VF_1～VF_n并将之储存至储存单元304。其中每一预设驱动电压值涉及发光二极管灯条204_1～204_n中的一个别发光二极管灯条的总顺向电压值。例如，电压检测单元302分别检测出发光二极管灯条204_1～204_n的总顺向电压值并将之储存成相应预设驱动电压值。即，发光二极管灯条204_1的总顺向电压值被储存为相应于发光二极管灯条204_1的预设驱动电压值VF_1，发光二极管灯条204_1的总顺向电压值被储存为相应于发光二极管灯条204_2的预设驱动电压值VF_2，依此类推。其中，各发光二极管灯条的总顺向电压值为各发光二极管灯条中的所有发光二极管的顺向电压的总和。此外，电压检测单元302可以电压感测方式、电流感测方式或是其他感测方式来检测各发光二极管灯条的总顺向电压值。简言之，电压检测单元302可事先检测出相应于发光二极管灯条的预设驱动电压值并储存至储存单元304，以供后续操作运用。
进一步地，储存单元304用来储存相应于发光二极管灯条204_1～204_n的预设驱动电压值VF_1～VF_n。解码单元306用来根据扫描控制信号SC产生相应于欲导通的发光二极管灯条的解码信号，以指示出欲导通的发光二极管灯条。多工单元308用来根据解码信号判断出欲导通的发光二极管灯条的信息，并自储存单元304取得相应于欲导通的发光二极管灯条的预设驱动电压值，进而将相应于欲导通的发光二极管灯条的预设驱动电压值提供至运算单元310。运算单元310用来根据相应于欲导通的发光二极管灯条的预设驱动电压值产生相应于欲导通的发光二极管灯条的电压控制信号VC至电压转换器202，来指示电压转换器202调整输出电压VO的大小。
另一方面，扫描控制信号SC可为脉波宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。如图3所示，信号扫描控制信号SC包含有脉波宽度调制信号PWM_1～PWM_n，每一脉波宽度调制信号是对应于一个别发光二极管灯条。此外，如图3所示，开关单元2062_1～2062_n可利用开关晶体管来实现，但不以此为限。负载单元2064_1～2064_n为电阻负载，但不以此为限。
请参考图4，图4为图3中的储存单元304的一实施例示意图。如图4所示，储存单元304包含有暂存器402_1～402_n。暂存器402_1～402_n分别用来储存相应于发光二极管灯条204_1～204_n的预设驱动电压值VF_1～VF_n。例如于电压检测单元302检测出相应于发光二极管灯条204_1的预设驱动电压值VF_1后，预设驱动电压值VF_1被储存至暂存器402_1。电压检测单元302检测出相应于发光二极管灯条204_2的预设驱动电压值VF_2后，预设驱动电压值VF_2被储存至暂存器402_2。依此类推，电压检测单元302检测出相应于发光二极管灯条204_n的预设驱动电压值VF_n后，预设驱动电压值VF_n被储存至暂存器402_n。也就是说，相应于发光二极管灯条204_1～204_n的预设驱动电压值VF_1～VF_n分别储存至暂存器402_1～402_n。
请继续参考图4，若扫描控制信号SC指示于欲导通的发光二极管灯条为发光二极管灯条204_1，解码单元306根据扫描控制信号SC产生相应于发光二极管灯条204_1的解码信号，以指示出欲导通的发光二极管灯条为发光二极管灯条204_1。在此情况下，多工单元308可根据相应发光二极管灯条204_1的解码信号读取暂存器402_1所储存的相应于发光二极管灯条204_1的预设驱动电压值VF_1，并将预设驱动电压值VF_1提供至运算单元310。运算单元310根据相应于欲导通的发光二极管灯条204_1的预设驱动电压值VF_1产生相应电压控制信号VC至电压转换器202，来指示电压转换器202调整输出电压VO的大小。因此，电压转换器202便可依据电压控制信号VC来调整适当的输出电压VO大小来驱动发光二极管灯条204_1。例如，电压控制信号VC可指示预设驱动电压值VF_1与目前输出电压VO的电压值间的一差值。若发光二极管灯条204_1的预设驱动电压值VF_1为31伏特，且目前输出电压VO的电压电平为34伏特，则电压控制信号VC可指示预设驱动电压值VF_1与目前输出电压VO的电压值间的差值为-3伏特。在此情况下，电压转换器202可依据电压控制信号VC来降低输出电压VO，以产生电压值为31伏特的输出电压VO，以驱动发光二极管灯条204_1。同时，开关单元2062_1也会依据扫描控制信号SC导通发光二极管灯条204_1与负载单元2064_1间的耦接关系，以导通电流路径。发光二极管灯条204_1即被点亮来提供光源照明。简言之，根据扫描控制信号SC所指示的欲导通的发光二极管灯条，控制单元208可实时动态地控制电压转换器202来调整输出适当的输出电压VO以驱动欲导通的发光二极管灯条。在此情况下，开关单元2062_1便不会有额外跨压存在，因而不会产生外功率损耗与发生过热的问题。
举例来说，请参考图5，图5为图4中的光源装置20的信号时序图。假设扫描控制信号SC包含有脉波宽度调制信号PWM_1～PWM_n，每一脉波宽度调制信号是对应于一个别发光二极管灯条。为便于说明，在此实施例中仅说明示出的扫描控制信号SC的部分操作周期(即周期T0～T4中脉波宽度调制信号PWM_1～PWM_4的信号时序)。如图5所示，脉波宽度调制信号PWM_1指示于周期T1期间发光二极管灯条204_1被导通，脉波宽度调制信号PWM_2指示于周期T2期间发光二极管灯条204_2被导通，脉波宽度调制信号PWM_3指示于周期T3期间发光二极管灯条204_3被导通，以及脉波宽度调制信号PWM_4指示于周期T4期间发光二极管灯条204_4被导通。电压检测单元302可事先检测出发光二极管灯条204_1～204_4的总顺向电压值分别为31伏特、32伏特、33伏特、34伏特，并将之储存成相应预设驱动电压值，即暂存器402_1中的预设驱动电压值VF_1为31伏特，暂存器402_2中的预设驱动电压值VF_2为32伏特，暂存器402_3中的预设驱动电压值VF_3为33伏特，暂存器402_4中的预设驱动电压值VF_4为34伏特。
于周期T1开始前(例如于周期T0期间)，控制单元208的解码单元306根据扫描控制信号SC的脉波宽度调制信号PWM_1产生解码信号，以指示出于周期T1期间欲导通发光二极管灯条204_1。多工单元308根据解码信号选定暂存器402_1并读取暂存器402_1中的预设驱动电压值VF_1，以提供至运算单元310。运算单元310计算出预设驱动电压值VF_1与周期T0期间的输出电压VO的电压值的差值为0伏特(即31伏特-31伏特＝0伏特)。运算单元310输出电压控制信号VC以指示预设驱动电压值与目前输出电压VO的电压值间的差值为0伏特。接着，于周期T1期间，电压转换器202维持输出电压值为31伏特的输出电压VO，并提供至发光二极管灯条204_1。同时，于周期T1期间，开关单元2062_1也会依据脉波宽度调制信号PWM_1来导通发光二极管灯条204_1与负载单元2064_1间的耦接关系。因此，于周期T1期间，发光二极管灯条204_1将会被导通，并有电流流过发光二极管灯条204_1而产生光源照明。此时，电压转换器202所提供的输出电压值相当于发光二极管灯条204_1所需的总顺向电压值，开关单元2062_1便不会有额外的跨压。
进一步地，于周期T2开始前(例如于周期T1期间)，解码单元306根据脉波宽度调制信号PWM_2产生解码信号，以指示出于周期T2期间欲导通的发光二极管灯条为发光二极管灯条204_2。多工单元308根据解码信号选定暂存器402_2并读取暂存器402_2中的预设驱动电压值VF_2，以提供至运算单元310。运算单元310计算出预设驱动电压值VF_2与周期T1期间的输出电压VO的电压值的差值为1伏特(即32伏特-31伏特＝1伏特)。此时，运算单元310输出电压控制信号VC以指示预设驱动电压值与目前输出电压VO的电压值间的差值为1伏特。接着，电压转换器202提高输出电压VO的电压电平，于周期T2期间，电压转换器202输出电压值为32伏特(31伏特+1伏特＝32伏特)的输出电压VO，并提供至发光二极管灯条204_2。同时，于周期T2期间，开关单元2062_2也会依据扫描控制信号SC的脉波宽度调制信号PWM_2来导通发光二极管灯条204_2与负载单元2064_2间的耦接关系。因此，于周期T2期间，发光二极管灯条204_2将会被驱动导通而有电流流过发光二极管灯条204_2以产生光源照明。电压转换器202所提供的输出电压值相当于发光二极管灯条204_2所需的总顺向电压值，开关单元2062_2也不会有额外的跨压。
同理，通过控制单元208的控制，于周期T3期间，电压转换器202输出电压值为33伏特的输出电压VO至发光二极管灯条204_3，且开关单元2062_3会依据脉波宽度调制信号PWM_3来导通发光二极管灯条204_3与负载单元2064_3间的耦接关系，以点亮发光二极管灯条204_3。于周期T4期间，电压转换器202输出电压值为34伏特的输出电压VO至发光二极管灯条204_4，且开关单元2062_4会依据脉波宽度调制信号PWM_4来导通发光二极管灯条204_4与负载单元2064_4间的耦接关系，以点亮发光二极管灯条204_4。
综上所述，传统电压转换器提供单一固定驱动电压至发光二极管灯条而使得相应开关单元负担额外的跨压，将会导致额外功率损耗以及开关单元发生过热的问题。相较之下，本发明实施例可针对欲导通的发光二极管灯条来实时动态地调整电压转换器的输出电压，以提供适当的输出电压至欲导通的发光二极管灯条来实现光源照明，进而能有效避免因各发光二极管灯条的总顺向电压的差异所造成额外功率损耗与元件发生过热的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种光源装置，其特征在于，包含有：
多个发光二极管灯条；
一电压转换器，耦接于该多个发光二极管灯条，用来根据一电压控制信号，将一输入电压转换成一输出电压；
一开关模块，耦接于该多个发光二极管灯条，用来根据一扫描控制信号按序导通该多个发光二极管灯条；以及
一控制单元，耦接于该多个发光二极管灯条与该电压转换器，用来根据该扫描控制信号判断出欲导通的发光二极管灯条以及取得相应于欲导通的发光二极管灯条的一预设驱动电压值，并据以产生相应于欲导通的发光二极管灯条的该电压控制信号至该电压转换器，以提供该电压转换器进行电压转换，包括：
一解码单元，用来根据该扫描控制信号产生一解码信号，以指示欲导通的发光二极管灯条；
一储存单元，用来储存相应于该多个发光二极管灯条的多个预设驱动电压值；
一多工单元，用来根据该解码信号判断出欲导通的发光二极管灯条，并自该储存单元取得相应于欲导通的发光二极管灯条的该预设驱动电压值；以及
一运算单元，用来根据相应于欲导通的发光二极管灯条的该预设驱动电压值，产生相应于欲导通的发光二极管灯条的该电压控制信号至该电压转换器。
2.如权利要求1所述的光源装置，其中该电压转换器根据相应于欲导通的发光二极管灯条的该电压控制信号产生该输出电压，以及该输出电压是相应于欲导通的发光二极管灯条的该预设驱动电压值。
3.如权利要求1所述的光源装置，其中该开关模块包含有多个开关单元，分别耦接于该多个发光二极管灯条，且每一开关单元依据该扫描控制信号导通或关闭所耦接的发光二极管灯条。
4.如权利要求1所述的光源装置，其另包含有：
一电压检测单元，用来检测出相应于该多个发光二极管灯条的该多个预设驱动电压值并将该多个预设驱动电压值储存至该储存单元。
5.如权利要求4所述的光源装置，其中每一预设驱动电压值涉及该多个发光二极管灯条中的一个别发光二极管灯条的总顺向电压值。
6.如权利要求1所述的光源装置，其中该扫描控制信号涉及该多个发光二极管灯条的一导通顺序及一导通时间当中的至少一者。
7.一种控制方法，用于一光源装置，该光源装置包含有多个发光二极管灯条，其特征在于，该控制方法包含有：
根据一扫描控制信号判断出欲导通的发光二极管灯条并取得相应于欲导通的发光二极管灯条的一预设驱动电压值，包括：
根据该扫描控制信号产生一解码信号，以指示欲导通的发光二极管灯条；及
根据该解码信号，取得相应于欲导通的发光二极管灯条的该预设驱动电压值；以及
根据该预设驱动电压值产生相应于欲导通的发光二极管灯条的一电压控制信号至一电压转换器，以提供该电压转换器进行电压转换。
8.如权利要求7所述的控制方法，其中该电压转换器根据相应于欲导通的发光二极管灯条的该电压控制信号产生一输出电压，以及该输出电压是相应于欲导通的发光二极管灯条的该预设驱动电压值。
9.如权利要求7所述的控制方法，其另包含有：
检测出相应于该多个发光二极管灯条的多个预设驱动电压值并储存该多个预设驱动电压值。
10.如权利要求9所述的控制方法，其中每一预设驱动电压值涉及该多个发光二极管灯条中的一个别发光二极管灯条的总顺向电压值。
11.如权利要求7所述的控制方法，其中该扫描控制信号涉及该多个发光二极管灯条的一导通顺序及一导通时间当中的至少一者。
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