CN115348699A - 发光二极管驱动系统、驱动装置与亮度控制电路 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管驱动系统、驱动装置与亮度控制电路，该系统包含一电源供应模块、N个发光模块、N个驱动电流产生模块，及一亮度调节模块，每一发光模块接收该电源供应模块提供的供应电压，每一驱动电流产生模块各自根据一周期导通信号与一幅值控制信号提供一驱动电流到对应的发光模块，每一发光模块根据该供应电压与该驱动电流而产生一反比于该驱动电流的幅值的通道电压，该亮度调节模块侦测每一通道电压，并与一饱和下限电压比较，来对应产生该幅值控制信号与该周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当该通道电压大于该饱和下限电压时，则增加该幅值控制信号的电流幅值。借此，调节每一通道电压以降低对应的驱动电流产生模块的功率消耗。

Description

发光二极管驱动系统、驱动装置与亮度控制电路

技术领域

本发明涉及一种照明领域的驱动技术，特别是指一种兼顾维持亮度与降低功耗的发光二极管驱动系统、驱动装置与亮度控制电路。

背景技术

参阅图1，为现有的发光二极管驱动系统，包含一提供驱动电压的电源供应器11、多个电连接该电源供应器11的发光二极管串列12、多个分别与所述发光二极管串列12电连接的开关13、多个分别与所述开关13电连接的电流源14，及一与所述开关13及所述电流源14电连接的亮度分配器15。

由于制程变数影响，因此每一个发光二极管串列12中的多个串联的发光二极管121的顺向导通电压各自不同，因而使得每一个发光二极管串列12的跨压皆有所差异，为确保每一发光二极管串列12可接收所需电流ILED，现有的做法是提高该电源供应器11提供的驱动电压，以使每一开关13皆操作于饱和区或线性区而导通，进而形成通道，以使每一电流源14提供的电流流经对应的发光二极管串列12，但如此一来，将使得部分跨压较低的发光二极管串列12所对应的开关13接收较高的导通电压，进而增加功耗而有过热问题。

举例来说：假设一个发光二极管串列12的跨压为30V，另一个发光二极管串列12的跨压为32V，而每一开关13形成通道的最低操作饱和电压为0.5V，为确保所述发光二极管串列12都可正常在额定电流下工作，该电源供应器11提供的驱动电压须提升至32.5V，才能保证所述发光二极管串列12正常发光，然而此时通道电压将多出2.5V，造成多余的功耗与热，因此，现有发光二极管驱动系统的电路架构有改善的必要。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种降低功耗的发光二极管驱动系统。

本发明发光二极管驱动系统包含一电源供应模块、N个发光模块、N个驱动电流产生模块，及一亮度调节模块。

该电源供应模块用于产生一供应电压。

每一发光模块具有一电连接该电源供应模块以接收该供应电压的第一端与一第二端，N≥2，N是正整数。

每一驱动电流产生模块各自电连接所对应的发光模块的第二端与接地间，并根据一周期导通信号与一幅值控制信号提供一通道电压与一驱动电流到对应的发光模块的第二端，该周期导通信号指示每一周期时间的占空比，该幅值控制信号指示一电流幅值，每一发光模块的工作电压正比于所对应的该驱动电流的幅值，该通道电压正比于该供应电压与该发光模块的工作电压的压差。

该亮度调节模块电连接所述驱动电流产生模块与每一发光模块的第二端，且侦测每一驱动电流产生模块的通道电压，并比较该通道电压与一饱和下限电压，来对应产生该幅值控制信号与该周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当该通道电压大于该饱和下限电压时，则增加该幅值控制信号的电流幅值。

本发明发光二极管驱动系统，该亮度调节模块还调降该占空比，使增加后的电流幅值与调降后的占空比的乘积维持一亮度定值。

本发明发光二极管驱动系统，该亮度调节模块包括一供应电压调整装置，该供应电压调整装置还预设一不高于所述工作电压中最大者的上限比较电压，及一不低于所述工作电压中最小者的下限比较电压，

当任一通道电压小于该下限比较电压时，该供应电压调整装置控制该电源供应模块的该供应电压增加，

当该供应电压调整装置判断每一通道电压皆大于该上限比较电压时，该供应电压调整装置控制该电源供应模块提供的该供应电压减少。

本发明发光二极管驱动系统，还包含一第一电阻，及一第二电阻，

该第一电阻包括一电连接该电源供应模块以接收该供应电压的第一端，及一第二端，该第二电阻包括一电连接该第一电阻的该第二端的第一端，及一接地的第二端，

该供应电压调整装置包括N个高电位比较器、N个低电位比较器、一第一逻辑门、一第二逻辑门、一供应电压反馈调整模块，及一电流源，

每一高电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收该通道电压的一非反相端、一接收该上限比较电压的反相端，及一输出端，每一低电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收该通道电压的一反相端、一接收该下限比较电压的非反相端，及一输出端，该第一逻辑门具有多个分别电连接所述高电位比较器的输出端的接收端，及一输出端，该第二逻辑门具有多个分别电连接所述低电位比较器的输出端的接收端，及一输出端，该供应电压反馈调整模块具有一电连接该第一逻辑门的输出端的重置端、一电连接该第二逻辑门的输出端的设定端，及一输出端，该电流源用于产生一调节电流，且电连接于该第一电阻与第二电阻的共同端与接地间，且被该供应电压反馈调整模块的输出端所产生的逻辑信号控制其调节电流的大小，当每一高电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制该调节电流减少一个变化量，当任一低电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制该调节电流增加一个变化量，当每一低电位比较器的输出端的输出信号皆为逻辑0，且每一高电位比较器的输出端的输出信号非皆为逻辑1，则该供应电压反馈调整模块不调整该调节电流。

本发明发光二极管驱动系统，还包括一故障判断电路，该故障判断电路判断任一发光模块对应的通道电压低于一开路比较电压时，该亮度调节模块输出一开路故障信号，该开路故障信号指示该发光模块处于开路状态，当该亮度调节模块判断任一发光模块对应的通道电压高于一短路比较电压时，该亮度调节模块输出一短路故障信号，该短路故障信号指示该发光模块处于短路状态，该通道电压为该供应电压与对应于该发光模块的工作电压的差值。

本发明发光二极管驱动系统，该故障判断电路还包括N个开路比较器，及N个短路比较器，

每一开路比较器各自具有与发光模块的该第二端电连接以接收该通道电压的一反相端、一接收该开路比较电压的非反相端，及一输出端，当每一开路比较器判断各自接收的该通道电压低于该开路比较电压时，该开路比较器自该输出端输出该开路故障信号，

每一短路比较器具有与发光模块的该第二端电连接以接收该通道电压的一非反相端、一接收该短路比较电压的反相端，及一输出端，当每一短路比较器判断各自接收的该通道电压高于该短路比较电压时，该短路比较器自该输出端输出该短路故障信号。

本发明发光二极管驱动系统，每一驱动电流产生模块各自包括一接收该周期导通信号的开关，及一接收该幅值控制信号的电流源，该开关包括一电连接该发光模块第二端且提供该通道电压的第一端、一电连接该亮度调节模块以接收该周期导通信号的控制端，及一第二端，该开关并根据接收的周期导通信号的占空比而运作于导通状态及非导通状态之一，该电流源电连接该开关的第二端与接地间，用于根据接收的幅值控制信号产生该驱动电流。

本发明发光二极管驱动系统，还包含一第一电阻，及一第二电阻，该电源供应模块包括一升压电感、一晶体管、一升压二极管，及一输出电容，该升压电感具有一接收一输入电压的第一端，及一第二端，该晶体管具有一电连接该升压电感的第二端的第一端、一电连接该亮度调节模块的控制端，及一接地的第二端，该升压二极管具有一电连接该升压电感的第二端的阳极端，及一电连接该第一电阻的该第一端的阴极端，该输出电容具有一电连接该升压二极管的阴极端并提供一供应电压的第一端，及一接地的第二端。

本发明发光二极管驱动系统，该供应电压与一调控电流的关系为

V_out为该供应电压、V_FB为该第一电阻与该第二电阻间的电压、R₁为该第一电阻的电阻值、R₂为该第二电阻的电阻值、I_FBO为该调控电流。

本发明发光二极管驱动系统，该亮度调节模块包括一通道电压调整装置，该通道电压调整装置比较该驱动电流产生模块的通道电压是否大于一最低饱和电压，若是，则调整该幅值控制信号使所对应的该驱动电流的幅值增加以降低该通道电压。

本发明发光二极管驱动系统，若否，则该通道电压调整装置停止增加该驱动电流的幅值，并记录一增加百分比为一补偿系数，该增加百分比是正比于当该通道电压是最低饱和电压时所对应的该驱动电流的幅值与一未调整前的驱动电流的幅值的一比值，且该通道电压调整装置根据该补偿系数调整该占空比。

本发明发光二极管驱动系统，该通道电压调整装置包括一多工器、一比较器、一通道电压反馈调整模块、一亮度分配器，该多工器用于接收多个通道电压与一选择信号，且根据该选择信号输出该多个通道电压之一，该比较器接收该最低饱和电压，且电连接该多工器以接收来自该多工器所输出的该通道电压，并比较该最低饱和电压与该通道电压后，提供一比较结果，该通道电压反馈调整模块电连接该多工器以提供该选择信号且电连接该比较器以接收该比较结果，且根据该比较结果产生一输出，该亮度分配器接收一亮度值，且电连接该通道电压反馈调整模块与该驱动电流产生模块，且根据该通道电压反馈调整模块的输出，产生该周期导通信号与该幅值控制信号到该比较结果所对应的驱动电流产生模块。

又，本发明的另一目的，即在提供一种降低功耗的驱动装置。

本发明驱动装置适用于驱动N个发光模块，每一发光模块具有一第一端与一第二端，N≥2，N是正整数，且该驱动装置包含一电源供应模块、N个驱动电流产生模块，及一亮度调节模块。

该电源供应模块用于产生一供应电压到每一发光模块的第一端。

每一驱动电流产生模块各自电连接所对应的发光模块的第二端与接地间，并根据一周期导通信号与一幅值控制信号提供一通道电压与一驱动电流到对应的发光模块的第二端，该周期导通信号指示每一周期时间的占空比，该幅值控制信号指示一电流幅值，每一发光模块的工作电压正比于所对应的该驱动电流的幅值，该通道电压正比于该供应电压与该发光模块的工作电压的压差。

该亮度调节模块电连接所述驱动电流产生模块与每一发光模块的第二端，且侦测每一驱动电流产生模块的通道电压，并比较该通道电压与一饱和下限电压，来对应产生该幅值控制信号与该周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当该通道电压大于该饱和下限电压时，则增加该幅值控制信号的电流幅值。

本发明驱动装置，该亮度调节模块包括一供应电压调整装置，该供应电压调整装置还预设一不高于所述工作电压中最大者的上限比较电压，及一不低于所述工作电压中最小者的下限比较电压，当任一通道电压小于该下限比较电压时，该供应电压调整装置控制该电源供应模块的该供应电压增加，当该供应电压调整装置判断每一通道电压皆大于该上限比较电压时，该供应电压调整装置控制该电源供应模块提供的该供应电压减少。

本发明驱动装置，该供应电压调整装置包括N个高电位比较器、N个低电位比较器、一第一逻辑门、一第二逻辑门、一供应电压反馈调整模块，及一电流源，每一高电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收该通道电压的一非反相端、一接收该上限比较电压的反相端，及一输出端，每一低电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收该通道电压的一反相端、一接收该下限比较电压的非反相端，及一输出端，该第一逻辑门具有多个分别电连接所述高电位比较器的输出端的接收端，及一输出端，该第二逻辑门具有多个分别电连接所述低电位比较器的输出端的接收端，及一输出端，该供应电压反馈调整模块具有一电连接该第一逻辑门的输出端的重置端、一电连接该第二逻辑门的输出端的设定端，及一输出端，该电流源用于产生一调节电流，该调节电流的大小用于控制该供应电压的大小，且被该供应电压反馈调整模块的输出端所产生的逻辑信号控制其调节电流的大小，当每一高电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制该调节电流减少一个变化量，当任一低电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制该调节电流增加一个变化量。

本发明驱动装置，该亮度调节模块包括一通道电压调整装置，该通道电压调整装置比较该驱动电流产生模块的通道电压是否大于一最低饱和电压，若是，则调整该幅值控制信号使所对应的该驱动电流的幅值增加以降低该通道电压，若否，则该通道电压调整装置停止增加该驱动电流的幅值，并记录一增加百分比为一补偿系数，该增加百分比是正比于当该通道电压是最低饱和电压时所对应的该驱动电流的幅值与一未调整前的驱动电流的幅值的一比值，且该通道电压调整装置根据该补偿系数调整该占空比。

本发明驱动装置，该通道电压调整装置包括一多工器、一比较器、一通道电压反馈调整模块、一亮度分配器，该多工器用于接收多个通道电压与一选择信号，且根据该选择信号输出该多个通道电压之一，该比较器接收该最低饱和电压，且电连接该多工器以接收来自该多工器所输出的该通道电压，并比较该最低饱和电压与该通道电压后，提供一比较结果，该通道电压反馈调整模块电连接该多工器以提供该选择信号且电连接该比较器以接收该比较结果，且根据该比较结果产生一输出，该亮度分配器接收一亮度值，且电连接该通道电压反馈调整模块与该驱动电流产生模块，且根据该通道电压反馈调整模块的输出，产生该周期导通信号与该幅值控制信号到该比较结果所对应的驱动电流产生模块。

本发明驱动装置，还包括一故障判断电路，该故障判断电路判断任一发光模块对应的通道电压低于一开路比较电压时，该亮度调节模块输出一开路故障信号，该开路故障信号指示该发光模块处于开路状态，当该亮度调节模块判断任一发光模块对应的通道电压高于一短路比较电压时，该亮度调节模块输出一短路故障信号，该短路故障信号指示该发光模块处于短路状态，该通道电压为该供应电压与对应于该发光模块的工作电压的差值。

又，本发明的再另一目的，即在提供一种降低功耗的亮度控制电路。

本发明亮度控制电路电连接N个发光模块，每一发光模块具有一接收一供应电压的第一端与一第二端，N≥2，N是正整数，且该亮度控制电路包含N个驱动电流产生模块，及一亮度调节模块。

每一驱动电流产生模块各自电连接所对应的发光模块的第二端与接地间，并根据一周期导通信号与一幅值控制信号提供一通道电压与一驱动电流到对应的发光模块的第二端，该周期导通信号指示每一周期时间的占空比，该幅值控制信号指示一电流幅值，每一发光模块的工作电压正比于所对应的该驱动电流的幅值，该通道电压正比于该供应电压与该发光模块的工作电压的压差。

该亮度调节模块电连接所述驱动电流产生模块与每一发光模块的第二端，且侦测每一驱动电流产生模块的通道电压，并比较该通道电压与一饱和下限电压，来对应产生该幅值控制信号与该周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当该通道电压大于该饱和下限电压时，则增加该幅值控制信号的电流幅值。

本发明的功效在于：借该亮度调节模块依据所述通道电压与该饱和下限电压的大小比较，以控制该幅值控制信号的电流幅值大小，进而调节每一通道电压以降低对应的驱动电流产生模块的功率消耗。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现：

图1是现有的发光二极管驱动系统的电路图；

图2是本发明发光二极管驱动系统的实施例的电路图；

图3是该实施例的亮度调节模块的电路图；

图4是实施例执行供应电压调整流程的流程图；

图5是该实施例的供应电压调整装置的电路图；

图6是该实施例的通道电压调节的示意图；

图7是该实施例的电源供应模块的电路图；

图8是该实施例的通道电压调整装置的电路图；

图9是该实施例执行通道电压调整流程的流程图；及

图10是该实施例的故障判断电路的电路图。

具体实施方式

参阅图2、7，本发明发光二极管驱动系统的一实施例，包含一驱动装置1、N个发光模块3、一第一电阻6，及一第二电阻7。驱动装置1包括一电源供应模块2、一亮度控制电路11与一故障判断电路12(见图10)。亮度控制电路11包括N个驱动电流产生模块4与一亮度调节模块5。

该电源供应模块2用于产生一供应电压。

每一发光模块3具有一电连接该电源供应模块2以接收该供应电压的第一端31与一第二端32，N≥2，N是正整数，每一发光模块3由多个发光二极管串联而成，由于制程变异影响，每个发光二极管的导通电压不完全相同，因此，每一发光模块3各自对应一工作电压，而每一工作电压为每一发光模块3的各个发光二极管本身的导通电压的总和，每一发光模块3的工作电压即为其第一端31与第二端32间的跨压，此外，每一发光模块3的第一端31即为串接成该发光模块3的所述发光二极管中的第一个的阳极端，而每一发光模块3的第二端32即为串接成该发光模块3的所述发光二极管中的最后一个的阴极端。

每一驱动电流产生模块4各自电连接所对应的发光模块3的该第二端32，并根据一周期导通信号与一幅值控制信号提供一驱动电流到对应的发光模块3的第二端32，该周期导通信号指示每一周期时间的占空比，该幅值控制信号指示一电流幅值，每一发光模块3的该第二端32根据该供应电压与该驱动电流而产生一通道电压，也就是每一通道电压为该供应电压与每一发光模块3本身的工作电压的差值，且该通道电压反比于该驱动电流的幅值，更详细地说，每一驱动电流产生模块4各自包括一接收该周期导通信号的开关41，及一接收该幅值控制信号的电流源42，该开关41包括一电连接该发光模块3的第二端31的第一端411、一电连接该亮度调节模块5以接收该周期导通信号的控制端412，及一电连接该电流源42的第二端413，该开关41并根据接收的周期导通信号的占空比而运作于导通状态及非导通状态之一，该电流源42于该开关41运作于导通状态时，根据接收的幅值控制信号产生该驱动电流，而驱动电流产生模块4的工作电压就是对应发光模块3的第二端32的通道电压(即为对应的开关41的第一端411与地间的跨压)，也就是用于反馈到亮度调节模块5的通道电压(VCH1、VCH2，图1为方便说明只标示二组通道电压，不限于此数目)。

该亮度调节模块5电连接所述驱动电流产生模块4与每一发光模块3的第二端，且侦测每一发光模块3的第二端的通道电压，并比较该通道电压与一饱和下限电压，来对应产生该幅值控制信号与该周期导通信号到所述驱动电流产生模块4，当该通道电压大于该饱和下限电压时，则增加该幅值控制信号的电流幅值。

更具体而言，该亮度调节模块5是根据所接收的一亮度值(Brightness value)产生对应的周期导通信号与幅值控制信号，由于亮度值为该周期导通信号与该幅值控制信号的乘积，且发光二极管的导通电压与流经发光二极管的驱动电流成正比，也就是每一发光模块3对应的工作电压与流经的驱动电流成正比，当亮度保持不变，可通过增加幅值控制信号的电流幅值来提升发光二极管的导通电压，也就是发光模块3对应的工作电压、同时调降周期导通信号的占空比，以使二者保持乘积不变，也就是该亮度调节模块5根据接收的亮度值调降该占空比，使增加后的电流幅值与调降后的占空比的乘积维持一亮度定值，由于发光模块3的跨压增加，进而降低了驱动电流产生模块4的通道电压，使得功耗与热降低，再配合以下实例说明，例如一发光模块3(A组)的额定电流30mA，其工作电压为30V，另一发光模块3(B组)的工作电压为32V，驱动电流产生模块4最小工作电压为0.5V，由于需保证全部A、B组发光模块都正常点亮，供应电压需要32.5V，然而A组的驱动电流产生模块4通道电压将高达2.5V，利用本案的方法将原本工作电压30V的发光模块3(A组)的额定电流增加，直到与另一发光模块3有相同工作电压为32V时，则其对应的驱动电流产生模块4的通道电压将下降至0.5V，若此时额定电流增加至33mA，表示补偿系数(CV)＝1.1倍，必须将周期导通信号的占空比＝PDIM*1/补偿系数(CV)，以保持亮度一致性，补偿系数可配合设计取最小可变化单位，使得原本工作电压30V的发光模块3(A组)对应的驱动电流产生模块4的通道功耗2.5*30mA＝75毫瓦，改善后功耗为0.5*33mA*1/1.1＝15毫瓦。

该第一电阻6包括一电连接该电源供应模块2以接收该供应电压的第一端61，及一第二端62。

该第二电阻7包括一电连接该第一电阻6的该第二端62的第一端71，及一接地的第二端72。

如图3所示，该亮度调节模块5包括一供应电压调整装置8与一通道电压调整装置9，接着更具体说明该实施例的一供应电压调整流程与一通道电压调整流程。

供应电压调整流程：

如图4所示，本实施例执行一供应电压调整流程(第一步骤)的说明如下：

该亮度调节模块5预设一不高于所述工作电压中最大者的上限比较电压(VH)，及一不低于所述工作电压中最小者的下限比较电压(VL)，该亮度调节模块5的供应电压调整装置8接收每一通道电压，进而供应电压调整装置8判断是否有任一通道电压小于一下限比较电压(VL)，若是(当任一通道电压小于一下限比较电压)，则供应电压调整装置8增加调节电流以提高该供应电压直到所有通道电压大于该下限比较电压(VL)，若否(当通道电压皆大于一下限比较电压)，则供应电压调整装置8判断是否所有的通道电压皆大于一上限比较电压(VH)，若是，则供应电压调整装置8降低调节电流以降低该供应电压直到任一通道电压小于下限比较电压(VL)，若否(当所有通道电压大于该下限比较电压，且任一通道电压介于VL～VH间)，则完成供应电压调整装置8。

如图5所示，供应电压调整装置8包括N个高电位比较器51、N个低电位比较器52、一第一逻辑门53、一第二逻辑门54、一供应电压反馈调整模块55、一电流源56。

每一高电位比较器51各自具有一电连接一发光模块3的第二端32以接收该通道电压的非反相端511、一接收该上限比较电压的反相端512，及一输出端513。

每一低电位比较器52各自具有一电连接一发光模块3的第二端32以接收该通道电压的反相端521、一接收该下限比较电压的非反相端522，及一输出端523。

该第一逻辑门53为与门，具有多个分别电连接所述高电位比较器51的输出端513的接收端531，及一输出端532。

该第二逻辑门54为或门，具有多个分别电连接所述低电位比较器52的输出端523的接收端541，及一输出端542。

该供应电压反馈调整模块55具有一电连接该第一逻辑门53的输出端532的重置端551、一电连接该第二逻辑门54的输出端542的设定端552，及一输出端553，在此以图6为例说明，且参考如下真值表(一)，举三组通道电压分别是VCH1～VCH3，但不限于此。

真值表(一)

也就是说，该电流源56电连接于该第一电阻6与第二电阻7的共同端与接地间，且被该供应电压反馈调整模块55的输出端553所产生的逻辑信号控制其调节电流的大小。

当任一低电位比较器52各自的输出端523的输出信号任一为逻辑1，则该供应电压反馈调整模块55控制该调节电流单位时间增加一个变化量。

当每一高电位比较器51的输出端513的输出信号皆为逻辑1，该电流源56控制该调节电流减少一个变化量，直到任一低电位比较器52的输出端523的输出信号为逻辑1。

此外，当所述低电位比较器52的输出端523的输出信号皆为逻辑0，且所述高电位比较器51的输出端513的输出信号非皆为逻辑1，该电流源56不调整该调节电流，详言之，当所述低电位比较器52的所述反相端521所接收的通道电压VCH皆大于对应的所述非反相端522所接收的该下限比较电压VL，且当所述高电位比较器51的该非反相端511所接收的通道电压VCH并非皆大于对应的该反相端512所接收的该上限比较电压，则该电流源56不调整该调节电流。

配合参阅图7，接着说明在该供应电压调整流程中，该电源供应模块2具体电路架构，及配合该亮度调节模块5说明该供应电压与一调控电流二者变化关系。

该电源供应模块2包括一升压电感21、一晶体管22、一升压二极管23、一输出电容24，及一脉波控制器25。

该升压电感21具有一接收一输入电压的第一端211，及一第二端212。

该晶体管22具有一电连接该升压电感21的第二端212的第一端221、一电连接该脉波控制器25的控制端222，及一接地的第二端223。该脉波控制器25根据一反馈电压V_FB控制该晶体管22的占空比(duty ratio)。

该升压二极管23具有一电连接该升压电感21的第二端212的阳极端231，及一电连接该第一电阻6的该第一端61的阴极端232。

该输出电容24具有一电连接该升压二极管23的阴极端232并提供该供应电压的第一端241，及一接地的第二端242。

该供应电压与该调控电流的关系为

V_out为该供应电压、V_FB为该第一电阻6与该第二电阻7的共同端的电压、R₁为该第一电阻6的电阻值、R₂为该第二电阻7的电阻值、I_FBO为该调控电流。

因此，当该供应电压上升到所设定的额定电压

时，由于每个驱动电流产生模块4的通道电压需保持在饱和区对应的电压，以维持该驱动电流，此时会由图3电路判断，当任一通道电压小于该下限比较电压VL时，该供应电压反馈调整模块55在每单位时间循序增加该调节电流以使供应电压上升，直到所有通道电压大于该下限比较电压VL，当所有通道电压大于该上限比较电压VH时，该供应电压反馈调整模块55每单位时间循序减少该调节电流以使供应电压下降直到任一通道电压小于该下限比较电压VL，当所有通道电压大于该下限比较电压VL，且任一通道电压介于该上限比较电压VH、下限比较电压VL间，则保持该调节电流不变。然而上限比较电压VH与下限比较电压VL需设定在合理的范围以避免追绕现象。

通道电压调整流程：

如图8所示，通道电压调整装置9包括一多工器91、一比较器92、一通道电压反馈调整模块93、一亮度分配器94、一振荡器95。

如图9所示，该亮度调节模块5的通道电压调整装置9执行一通道电压调整流程(第二步骤)，该通道电压调整装置9的多工器接收多个通道电压与通道电压反馈调整模块93所提供的一选择信号，且根据所说选择信号输出所述多个通道电压之一，比较器92逐一比较每一通道电压是否大于一最低饱和电压(Vminsat)，若是，则亮度分配器94调节幅值控制信号(ADIM)使所对应的该驱动电流的幅值增加以降低通道电压，若否，则通道电压反馈调整模块停止增加该驱动电流的幅值，并记录一增加百分比为一补偿系数(CV)，该增加百分比是正比于当该通道电压是最低饱和电压时所对应的该驱动电流的幅值与一未调整前的驱动电流的幅值的比值，且将补偿系数(CV)传送到亮度分配器94，该通道电压调整装置9的亮度分配器94根据该补偿系数调整该占空比，然后完成通道电压调整流程。

在此进一步说明，由于每一发光模块3各自的导通电压不同，因此数个对应的通道电压会高出最低饱和电压，也就是高出该饱和下限电压甚多，为达最佳效率，须进行通道电压调整，由于发光模块3的导通电压与接收的驱动电流呈正比关系，而发光亮度为该幅值控制信号与该周期导通信号二者乘积，该亮度调节模块5循序增加该幅值控制信号的该电流幅值，使通道电压下降至预设下限值，也就是下降至最低饱和电压时，停止增加该幅值控制信号的该电流幅值，并记录该增加的百分比为该补偿系数(CV)，为保持发光亮度一致性，当幅值控制信号的该电流幅值增加百分比(CV)，则须减少该周期导通信号的占空比同样的百分比(CV)，修正公式为BV＝PDIM(1/CV)*ADIM(CV)，BV为亮度值，PDIM为周期导通信号的占空比，ADIM为幅值控制信号的电流幅值，使得每一发光模块3对应的通道电压皆操作在最低饱和电压，进而达到低功耗与低发热，最低饱和电压可设定与该下限比较电压相同。

经由前述通道电压调节机制，每个驱动电流产生模块4的跨压都会接近最低饱和电压，而当开关41导通，若对应的发光模块3的发光二极管故障时，该实施例还可通过该亮度调节模块5根据发光模块3的电压变化判断其故障情形，具体而言，当该亮度调节模块5判断任一发光模块3对应的该通道电压低于一开路比较电压时，该亮度调节模块5输出一开路故障信号，该开路故障信号指示该发光模块处于开路状态；当该亮度调节模块5判断任一发光模块3对应的通道电压高于一短路比较电压时，该亮度调节模块5输出一短路故障信号，该短路故障信号指示该发光模块3处于短路状态，接着再以一第三步骤更详细说明该亮度调节模块5侦测发光模块3故障的细部电路。

判断故障(第三步骤)：

参阅图10，进一步说明该故障判断电路12判断发光模块3故障情况的详细电路架构，该故障判断电路12还包括N个开路比较器57，及N个短路比较器58。

每一开路比较器57各自具有一与发光模块3的第二端32电连接以接收该通道电压的反相端571、一接收该开路比较电压的非反相端572，及一输出端，当每一开路比较器57判断各自接收的该通道电压低于该开路比较电压时，该开路比较器自该输出端输出该开路故障信号。

每一短路比较器58各自具有一与发光模块3的第二端32电连接以接收该通道电压的非反相端581、一接收该短路比较电压的反相端582，及一输出端，当每一短路比较器58判断各自接收的该通道电压高于该短路比较电压时，该短路比较器58自该输出端输出该短路故障信号。

进一步归纳该故障判断电路12判断该发光模块3故障机制如下：当一发光模块3中的N个发光二极管短路时，对应的驱动电流产生模块4的通道电压会增加VF×N电位，VF为发光模块3的单位工作电压，当通道电压大于短路侦测电压时，对应的该短路比较器58的输出端输出信号为逻辑1；当该开关41导通时，若其对应的发光模块3的发光二极管开路，则其通道电压接近零，此时由于通道电压小于该开路侦测电压，因此对应的该开路比较器57的输出端输出信号为逻辑1，短路侦测电压设定为大于上限比较电压(VH)，开路侦测电压则设定为小于下限比较电压(VL)；当开关41导通，通道电压介于该短路侦测电压与该开路侦测电压间时，此时该开路比较器57的输出端输出信号为逻辑0，此时该短路比较器58的输出端输出信号为逻辑0。

综上所述，上述实施例的优点在于：侦测每一通道电压，并与饱和下限电压进行大小比较，进而产生对应的幅值控制信号与周期导通信号，进而改善驱动电流产生模块4的功率消耗，达到维持发光模块3的亮度不变的情况，更能兼顾驱动电流产生模块4的功率消耗降低和热降低，也就是通过该亮度调节模块5根据每一驱动电流产生模块4对应的通道电压变化，对应增加/减少该调节电流以调节供应电压，进而将任一通道电压维持于该上限、下限比较电压间，而当该亮度调节模块5调节该幅值控制信号的该电流幅值，以调整通道电压时，为保持发光亮度一致性，同时还对应调整该周期导通信号的占空比同样的百分比，进而使得每一驱动电流产生模块4对应的通道电压皆操作在最低饱和电压而可降低功耗，此外，当发光模块3的发光二极管故障时，还可通过该亮度调节模块5的所述开路比较器57、短路比较器58判断其故障情形，以发出对应的指示信号，故确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (19)

1.一种发光二极管驱动系统，其特征在于，包含：

电源供应模块，用于产生供应电压；

N个发光模块，每一发光模块具有第一端与第二端，所述第一端电连接所述电源供应模块以接收所述供应电压，N≥2，N是正整数；

N个驱动电流产生模块，每一驱动电流产生模块各自电连接所对应的发光模块的第二端与接地间，并根据周期导通信号与幅值控制信号提供通道电压与驱动电流到对应的发光模块的第二端，所述周期导通信号指示每一周期时间的占空比，所述幅值控制信号指示电流幅值，每一发光模块的工作电压正比于所对应的所述驱动电流的幅值，所述通道电压正比于所述供应电压与所述发光模块的工作电压的压差；及

亮度调节模块，电连接所述驱动电流产生模块与每一发光模块的第二端，且侦测每一驱动电流产生模块的通道电压，并比较所述通道电压与饱和下限电压，来对应产生所述幅值控制信号与所述周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当所述通道电压大于所述饱和下限电压时，则增加所述幅值控制信号的电流幅值。

2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述亮度调节模块还调降所述占空比，使增加后的电流幅值与调降后的占空比的乘积维持亮度定值。

3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述亮度调节模块包括供应电压调整装置，所述供应电压调整装置还预设不高于所述工作电压中最大者的上限比较电压，及不低于所述工作电压中最小者的下限比较电压，

当任一通道电压小于所述下限比较电压时，所述供应电压调整装置控制所述电源供应模块的所述供应电压增加，

当所述供应电压调整装置判断每一通道电压皆大于所述上限比较电压时，所述供应电压调整装置控制所述电源供应模块提供的所述供应电压减少。

4.根据权利要求3所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，还包含第一电阻，及第二电阻，

所述第一电阻包括电连接所述电源供应模块以接收所述供应电压的第一端，及第二端，所述第二电阻包括电连接所述第一电阻的所述第二端的第一端，及接地的第二端，

所述供应电压调整装置包括N个高电位比较器、N个低电位比较器、第一逻辑门、第二逻辑门、供应电压反馈调整模块，及电流源，

每一高电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收所述通道电压的非反相端、接收所述上限比较电压的反相端，及输出端，

每一低电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收所述通道电压的反相端、接收所述下限比较电压的非反相端，及输出端，

所述第一逻辑门具有多个分别电连接所述高电位比较器的输出端的接收端，及输出端，

所述第二逻辑门具有多个分别电连接所述低电位比较器的输出端的接收端，及输出端，

所述供应电压反馈调整模块具有电连接所述第一逻辑门的输出端的重置端、电连接所述第二逻辑门的输出端的设定端，及输出端，

所述电流源用于产生调节电流，且电连接于所述第一电阻与第二电阻的共同端与接地间，且被所述供应电压反馈调整模块的输出端所产生的逻辑信号控制其调节电流的大小，

当每一高电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制所述调节电流减少一个变化量，当任一低电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制所述调节电流增加一个变化量，

当每一低电位比较器的输出端的输出信号皆为逻辑0，且每一高电位比较器的输出端的输出信号非皆为逻辑1，则所述供应电压反馈调整模块不调整所述调节电流。

5.根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，还包括一故障判断电路，所述故障判断电路判断任一发光模块对应的通道电压低于开路比较电压时，所述亮度调节模块输出开路故障信号，所述开路故障信号指示所述发光模块处于开路状态，当所述亮度调节模块判断任一发光模块对应的通道电压高于短路比较电压时，所述亮度调节模块输出短路故障信号，所述短路故障信号指示所述发光模块处于短路状态，所述通道电压为所述供应电压与对应于所述发光模块的工作电压的差值。

6.根据权利要求5所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述故障判断电路还包括N个开路比较器，及N个短路比较器，

每一开路比较器各自具有与发光模块的所述第二端电连接以接收所述通道电压的反相端、接收所述开路比较电压的非反相端，及输出端，当每一开路比较器判断各自接收的所述通道电压低于所述开路比较电压时，所述开路比较器自所述输出端输出所述开路故障信号，

每一短路比较器具有与发光模块的所述第二端电连接以接收所述通道电压的非反相端、接收所述短路比较电压的反相端，及输出端，当每一短路比较器判断各自接收的所述通道电压高于所述短路比较电压时，所述短路比较器自所述输出端输出所述短路故障信号。

7.根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，每一驱动电流产生模块各自包括接收所述周期导通信号的开关，及接收所述幅值控制信号的电流源，所述开关包括电连接所述发光模块第二端且提供所述通道电压的第一端、电连接所述亮度调节模块以接收所述周期导通信号的控制端，及第二端，所述开关并根据接收的周期导通信号的占空比而运作于导通状态及非导通状态之一，所述电流源电连接所述开关的第二端与接地间，用于根据接收的幅值控制信号产生所述驱动电流。

8.根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，还包含第一电阻，及第二电阻，所述电源供应模块包括升压电感、一晶体管、升压二极管，及输出电容，

所述升压电感具有接收输入电压的第一端，及第二端，

所述晶体管具有电连接所述升压电感的第二端的第一端、电连接所述亮度调节模块的控制端，及接地的第二端，

所述升压二极管具有电连接所述升压电感的第二端的阳极端，及电连接所述第一电阻的所述第一端的阴极端，

所述输出电容具有电连接所述升压二极管的阴极端并提供供应电压的第一端，及接地的第二端。

9.根据权利要求8所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述供应电压与调控电流的关系为

V_out为所述供应电压、V_FB为所述第一电阻与所述第二电阻间的电压、R₁为所述第一电阻的电阻值、R₂为所述第二电阻的电阻值、I_FBO为所述调控电流。

10.根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述亮度调节模块包括通道电压调整装置，所述通道电压调整装置比较所述驱动电流产生模块的通道电压是否大于最低饱和电压，若是，则调整所述幅值控制信号使所对应的所述驱动电流的幅值增加以降低所述通道电压。

11.根据权利要求10所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，若否，则所述通道电压调整装置停止增加所述驱动电流的幅值，并记录增加百分比为补偿系数，所述增加百分比是正比于当所述通道电压是最低饱和电压时所对应的所述驱动电流的幅值与未调整前的驱动电流的幅值的比值，且所述通道电压调整装置根据所述补偿系数调整所述占空比。

12.根据权利要求10所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述通道电压调整装置包括多工器、比较器、通道电压反馈调整模块、亮度分配器，

所述多工器用于接收多个通道电压与选择信号，且根据所述选择信号输出所述多个通道电压之一，

所述比较器接收所述最低饱和电压，且电连接所述多工器以接收来自所述多工器所输出的所述通道电压，并比较所述最低饱和电压与所述通道电压后，提供比较结果，

所述通道电压反馈调整模块电连接所述多工器以提供所述选择信号且电连接所述比较器以接收所述比较结果，且根据所述比较结果产生输出，

所述亮度分配器接收亮度值，且电连接所述通道电压反馈调整模块与所述驱动电流产生模块，且根据所述通道电压反馈调整模块的输出，产生所述周期导通信号与所述幅值控制信号到所述比较结果所对应的驱动电流产生模块。

13.一种驱动装置，适用于驱动N个发光模块，每一发光模块具有第一端与第二端，N≥2，N是正整数，其特征在于，所述驱动装置包含：

电源供应模块，用于产生供应电压到每一发光模块的第一端；

N个驱动电流产生模块，每一驱动电流产生模块各自电连接所对应的发光模块的第二端与接地间，并根据周期导通信号与幅值控制信号提供通道电压与驱动电流到对应的发光模块的第二端，所述周期导通信号指示每一周期时间的占空比，所述幅值控制信号指示电流幅值，每一发光模块的工作电压正比于所对应的所述驱动电流的幅值，所述通道电压正比于所述供应电压与所述发光模块的工作电压的压差；及

亮度调节模块，电连接所述驱动电流产生模块与每一发光模块的第二端，且侦测每一驱动电流产生模块的通道电压，并比较所述通道电压与饱和下限电压，来对应产生所述幅值控制信号与所述周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当所述通道电压大于所述饱和下限电压时，则增加所述幅值控制信号的电流幅值。

14.根据权利要求13所述的驱动装置，其特征在于，所述亮度调节模块包括供应电压调整装置，所述供应电压调整装置还预设不高于所述工作电压中最大者的上限比较电压，及不低于所述工作电压中最小者的下限比较电压，

当任一通道电压小于所述下限比较电压时，所述供应电压调整装置控制所述电源供应模块的所述供应电压增加，

当所述供应电压调整装置判断每一通道电压皆大于所述上限比较电压时，所述供应电压调整装置控制所述电源供应模块提供的所述供应电压减少。

15.根据权利要求14所述的驱动装置，其特征在于，所述供应电压调整装置包括N个高电位比较器、N个低电位比较器、第一逻辑门、第二逻辑门、供应电压反馈调整模块，及电流源，

每一高电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收所述通道电压的非反相端、接收所述上限比较电压的反相端，及输出端，

每一低电位比较器各自具有电连接发光模块的第二端，以接收所述通道电压的反相端、接收所述下限比较电压的非反相端，及输出端，

所述第一逻辑门具有多个分别电连接所述高电位比较器的输出端的接收端，及输出端，

所述第二逻辑门具有多个分别电连接所述低电位比较器的输出端的接收端，及输出端，

所述供应电压反馈调整模块具有电连接所述第一逻辑门的输出端的重置端、电连接所述第二逻辑门的输出端的设定端，及输出端，

所述电流源用于产生调节电流，所述调节电流的大小用于控制所述供应电压的大小，且被所述供应电压反馈调整模块的输出端所产生的逻辑信号控制其调节电流的大小，

当每一高电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制所述调节电流减少一个变化量，

当任一低电位比较器的输出端的输出信号为逻辑1，则控制所述调节电流增加一个变化量。

16.根据权利要求13所述的驱动装置，其特征在于，所述亮度调节模块包括通道电压调整装置，所述通道电压调整装置比较所述驱动电流产生模块的通道电压是否大于最低饱和电压，

若是，则调整所述幅值控制信号使所对应的所述驱动电流的幅值增加以降低所述通道电压，

若否，则所述通道电压调整装置停止增加所述驱动电流的幅值，并记录增加百分比为补偿系数，所述增加百分比是正比于当所述通道电压是最低饱和电压时所对应的所述驱动电流的幅值与未调整前的驱动电流的幅值的比值，且所述通道电压调整装置根据所述补偿系数调整所述占空比。

17.根据权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，所述通道电压调整装置包括多工器、比较器、通道电压反馈调整模块、亮度分配器，

所述多工器用于接收多个通道电压与选择信号，且根据所述选择信号输出所述多个通道电压之一，

所述比较器接收所述最低饱和电压，且电连接所述多工器以接收来自所述多工器所输出的所述通道电压，并比较所述最低饱和电压与所述通道电压后，提供比较结果，

所述通道电压反馈调整模块电连接所述多工器以提供所述选择信号且电连接所述比较器以接收所述比较结果，且根据所述比较结果产生输出，

所述亮度分配器接收亮度值，且电连接所述通道电压反馈调整模块与所述驱动电流产生模块，且根据所述通道电压反馈调整模块的输出，产生所述周期导通信号与所述幅值控制信号到所述比较结果所对应的驱动电流产生模块。

18.根据权利要求13所述的驱动装置，其特征在于，还包括故障判断电路，所述故障判断电路判断任一发光模块对应的通道电压低于开路比较电压时，所述亮度调节模块输出开路故障信号，所述开路故障信号指示所述发光模块处于开路状态，当所述亮度调节模块判断任一发光模块对应的通道电压高于短路比较电压时，所述亮度调节模块输出短路故障信号，所述短路故障信号指示所述发光模块处于短路状态，所述通道电压为所述供应电压与对应于所述发光模块的工作电压的差值。

19.一种亮度控制电路，电连接N个发光模块，每一发光模块具有接收供应电压的第一端与第二端，N≥2，N是正整数，其特征在于，所述亮度控制电路包含：

N个驱动电流产生模块，每一驱动电流产生模块各自电连接所对应的发光模块的第二端与接地间，并根据周期导通信号与幅值控制信号提供通道电压与驱动电流到对应的发光模块的第二端，所述周期导通信号指示每一周期时间的占空比，所述幅值控制信号指示电流幅值，每一发光模块的工作电压正比于所对应的所述驱动电流的幅值，所述通道电压正比于所述供应电压与所述发光模块的工作电压的压差；及

亮度调节模块，电连接所述驱动电流产生模块与每一发光模块的第二端，且侦测每一驱动电流产生模块的通道电压，并比较所述通道电压与饱和下限电压，来对应产生所述幅值控制信号与所述周期导通信号到所述驱动电流产生模块，当所述通道电压大于所述饱和下限电压时，则增加所述幅值控制信号的电流幅值。

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