TW201547320A - 發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法。發光元件驅動電路用以驅動具有複數個串聯發光元件之發光元件電路。發光元件驅動電路根據整流輸入電壓而改變被驅動之發光元件的數量，發光元件驅動電路包含：開關模組、電流源電路、以及總諧波失真(total harmonic distortion,THD)補償電路。其中，THD補償電路根據整流輸入電壓，產生調整電流。電流源電路進而根據調整電流，提供發光元件電流予導通之發光元件，以降低總諧波失真。

Description

發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法

本發明係有關一種發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法，特別是指一種具有總諧波失真(total harmonic distortion,THD)補償之發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法。

第1A圖顯示一種先前技術發光二極體(light emitting diode,LED)驅動電路10及其相關電路的示意圖。如第1A圖所示，LED驅動電路10包含開關電路11、開關控制電路12、與固定電流源13。LED驅動電路10用以驅動LED電路20，其中LED電路20包含複數個串聯之LED，如第1A圖所示，此複數個串聯之LED，分為LED群組G1、G2、G3、與G4。開關電路11包含開關S1、S2、S3、與S4四個開關。如第1A圖所示，開關S1-S4分別電連接於LED電路20中適當的位置，以控制LED群組G1-G4。交流電源40產生交流電壓，整流電路30對此交流電壓進行整流，而產生如第1B圖所示之整流輸入電壓Vin。而LED驅動電路10驅動LED電路20的基本方式，係根據整流輸入電壓Vin的位準，導通或不導通其中不同的開關S1-S4，而使LED電路20中的LED群組G1-G4，其中一個或複數個LED群組發光。

舉例而言，如第1B圖中訊號波形圖所示意，當整流輸入電壓Vin的位準低於位準L1時，開關S1-S4皆不導通，LED群組G1-G4皆不發光；當整流輸入電壓Vin的位準介於位準L1與L2之間， 開關S1導通，開關S2-S4不導通，LED群組G1發光；當整流輸入電壓Vin的位準介於位準L2與L3之間，開關S2導通，開關S1、S3-S4不導通，LED群組G1-G2發光；當整流輸入電壓Vin的位準介於位準L3與L4之間，開關S3導通，開關S1-S2、與S4不導通，LED群組G1-G3發光；當整流輸入電壓Vin的位準超過位準L4，開關S4導通，開關S1-S3不導通，LED群組G1-G4發光。相關的LED驅動電路10根據整流輸入電壓Vin的驅動方式，可參考美國專利案第7,081,722號案與美國專利申請案第2011/0273102號案。

其中，固定電流源13提供固定大小的電流，以使LED群組G1-G4中一個或複數個LED群組發光時，流過其中的LED的電流為定值。如第1B圖中電流I1的訊號波形所示意，無論LED群組G1-G4中一個或複數個LED群組發光時，所流經的電流皆為固定，只有在整流輸入電壓Vin的位準低於位準L1時，也就是開關S1-S4皆不導通的情況下，電流I1為零電流。

相較於以直流電壓驅動LED電路的驅動電路而言，先前技術LED驅動電路10的優點在於不需要將整流輸入電壓Vin轉換為直流電壓，可以節省製造的成本；且當整流輸入電壓Vin的頻率夠高，肉眼也看不出LED電路20的閃爍。而先前技術LED驅動電路10的缺點在於，其總諧波失真(total harmonic distortion,THD)較高。

有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種具有THD補償之發光元件驅動電路及發光元件電路之驅動方法。

就其中一個觀點言，本發明提供了一種發光元件驅動電路，用以驅動一發光元件電路，其中該發光元件電路具有複數個串聯之發光元件，以接收一整流輸入電壓，該發光元件驅動電路包含：一 開關模組，包括複數開關，分別與對應之該發光元件耦接，用以根據該整流輸入電壓，決定導通該發光元件的數量；一電流源電路，與該開關模組耦接，用以根據一調整電流，提供一發光元件電流予導通之發光元件，其中該發光元件電流非為固定值，且在一週期中至少部分時間與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角；以及一總諧波失真(total harmonic distortion,THD)補償電路，與該電流源電路耦接，用以根據該整流輸入電壓，產生該調整電流。

在其中一種較佳的實施例中，該調整電流與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角。

在其中一種較佳的實施例中，該THD補償電路包括一電壓電流轉換電路，用以將該整流輸入電壓轉換為一THD補償電流。

在其中一種較佳的實施例中，該THD補償電路更包括：一設定電流產生電路，用以根據一參考訊號，產生一設定電流；以及一加減法電路，分別與該電壓電流轉換電路及該設定電流產生電路耦接，用以根據該THD補償電流與該設定電流，產生該調整電流。

在其中一種較佳的實施例中，該電壓電流轉換電路包括：一輸入電壓感測電路，用以接收該整流輸入電壓，產生一輸入電壓取樣訊號；以及一電流鏡複製電路，與該輸入電壓感測電路耦接，用以根據該輸入電壓取樣訊號，產生該THD補償電流。

在其中一種較佳的實施例中，該電壓電流轉換電路包括：一輸入電壓感測電路，用以接收該整流輸入電壓，產生一輸入電壓取樣訊號；一放大電路，與該輸入電壓感測電路耦接，用以根據該輸入電壓取樣訊號與一參考訊號，產生一轉換電流；以及一電流鏡電路，與該放大電路耦接，用以根據該轉換電流，產生該THD補償電流。

在其中一種較佳的實施例中，該電壓電流轉換電路包 括：一輸入電壓感測電路，包括一分壓電路，以擷取該整流輸入電壓之一分壓作為一輸入電壓取樣訊號；一放大電路，與該輸入電壓感測電路耦接，用以根據該輸入電壓取樣訊號，產生一轉換電流；以及一電流鏡電路，與該放大電路耦接，用以根據該轉換電流，產生該THD補償電流。

在其中一種較佳的實施例中，該設定電流產生電路包括：一放大電路，用以根據該參考訊號，產生一參考電流；以及一電流鏡電路，與該放大電路耦接，用以根據該參考電流，產生該設定電流。

就另一個觀點言，本發明提供了一種發光元件電路之驅動方法，其中該發光元件電路具有複數個串聯之發光元件，該發光元件電路之驅動方法包含：提供一整流輸入電壓；根據該整流輸入電壓，決定被驅動之發光元件的數量；根據該整流輸入電壓，產生一調整電流，其中，該調整電流與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角；以及根據該調整電流，提供一發光元件電流予被驅動之發光元件，其中該發光元件電流非為固定值，且在一週期中至少部分時間與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角。

在其中一種較佳的實施例中，其中該根據該整流輸入電壓，提供該調整電流之步驟包括：根據該整流輸入電壓，提供一輸入電壓取樣訊號；根據該輸入電壓取樣訊號，產生一轉換電流；以及將該轉換電流，轉換為該調整電流。

在其中一種較佳的實施例中，該根據該整流輸入電壓，提供該調整電流之步驟包括：將該整流輸入電壓轉換為一THD補償電流；根據一參考訊號，產生一設定電流；以及根據該THD補償電流與該設定電流，產生該調整電流。

在其中一種較佳的實施例中，該根據該THD補償電流與該設定電流，產生該調整電流之步驟包括：將該THD補償電流與該設定電流作加或減運算，以產生該調整電流。

在其中一種較佳的實施例中，該THD補償電流具有與整流輸入電壓質同相且振幅同向的波形。

在其中一種較佳的實施例中，該THD補償電流具有與整流輸入電壓Vin實質同相但振幅反向的波形。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧LED驅動電路

11,111‧‧‧開關電路

12,112‧‧‧開關控制電路

13‧‧‧固定電流源

20‧‧‧LED電路

21‧‧‧發光元件電路

30‧‧‧整流電路

40‧‧‧交流電源

100‧‧‧發光元件驅動電路

110‧‧‧開關模組

120‧‧‧電流源電路

120a‧‧‧固定電流源

130‧‧‧THD補償電路

131‧‧‧電壓電流轉換電路

131a,131b‧‧‧電流複製電路

132‧‧‧設定電流產生電路

133‧‧‧加減法電路

150‧‧‧電流設定電路

1311‧‧‧輸入電壓感測電路

1312,1313,1321‧‧‧電流鏡電路

1314,1317,1322‧‧‧放大電路

1323‧‧‧阻抗電路

G1-G4‧‧‧LED群組

A1-A5‧‧‧誤差放大器

Id‧‧‧調整電流

ILED‧‧‧發光元件電流

Ir‧‧‧參考電流

Is‧‧‧設定電流

ITHD THD‧‧‧補償電流

L1-L4‧‧‧位準

Q1-Q6‧‧‧電晶體

Ra-Rb,R1-R6‧‧‧電阻

S1-S4‧‧‧開關

Vin‧‧‧整流輸入電壓

第1A圖顯示一種先前技術發光二極體(light emitting diode,LED)驅動電路10及其相關電路的示意圖。

第1B圖顯示先前技術LED驅動電路10及其相關電路的訊號波形示意圖。

第2A與2B圖顯示本發明的第一個實施例。

第3圖顯示本發明的第二個實施例。

第4圖顯示本發明第三個實施例。

第5A與5B圖顯示本發明第四個實施例。

第6A與6B圖顯示本發明的第五個實施例。

第7A與7B圖顯示本發明的第六個實施例。

第8A與8B圖顯示本發明的第七個實施例。

第9A與9B圖顯示本發明的第八個實施例。

第10A-10C圖顯示本發明的第九個實施例。

第11A-11E圖舉數例顯示電流源電路120如何根據調整電流Id來提供發光元件電流ILED

請參閱第2A與2B圖，顯示本發明的第一個實施例。如第2A圖所示，發光元件驅動電路100用以驅動發光元件電路21，其中，發光元件電路21具有複數個串聯之發光元件，例如但不限於包含複數串聯之LED，且此複數串聯之LED分為複數個LED群組，例如但不限於如先前技術所述，分為G1、G2、G3、與G4四個LED群組，如第2A圖所示。整流電路30產生整流輸入電壓Vin。需說明的是，發光元件電路21並不限於如第1A圖所示LED電路20，僅包含單一LED串，發光元件電路21亦可以由複數個LED串並聯所組成的LED陣列或是其他發光元件串或發光元件陣列等。發光元件電路21接收整流輸入電壓Vin，且發光元件驅動電路100根據整流輸入電壓Vin而改變發光元件電路21中，被驅動之發光元件的數量。

請繼續參閱第2A圖，發光元件驅動電路100包含開關模組110、電流源電路120、以及總諧波失真(total harmonic distortion,THD)補償電路130。其中，開關模組110包括例如但不限於如第1A圖所示之開關電路11與開關控制電路12。其中，開關電路11包含複數開關(例如分為S1、S2、S3、與S4四個開關，如第1A圖所示)，分別與對應的LED群組G1、G2、G3、與G4電連接，用以根據整流輸入電壓Vin，決定複數LED中，被驅動的LED，以導通這些對應的LED而發光。舉例而言，與先前技術LED驅動電路10相同，當整流輸入電壓Vin的位準低於位準L1時，開關S1-S4皆不導通，LED群組G1-G4 皆不發光；當整流輸入電壓Vin的位準介於位準L1與L2之間，開關S1導通，開關S2-S4不導通，LED群組G1發光；當整流輸入電壓Vin的位準介於位準L2與L3之間，開關S2導通，開關S1、S3-S4不導通，LED群組G1-G2發光；當整流輸入電壓Vin的位準介於位準L3與L4之間，開關S3導通，開關S1-S2、與S4不導通，LED群組G1-G3發光；當整流輸入電壓Vin的位準超過位準L4，開關S4導通，開關S1-S3不導通，LED群組G1-G4發光。

與先前技術LED驅動電路10不同的是，在本實施例中，電流源電路120除了與開關模組110耦接之外，另與THD補償電路130耦接，以根據調整電流Id，提供發光元件電流ILED予導通之發光元件。THD補償電路130與電流源電路120耦接，用以根據整流輸入電壓Vin，產生調整電流Id，其中，調整電流Id訊號波形如第2B圖所示意，用以降低輸出訊號之總諧波失真。

在一種較佳的實施例中，調整電流Id與整流輸入電壓Vin具有實質相同之相位角。如此一來，發光元件電流ILED在整流輸入電壓Vin超過預設位準時，與整流輸入電壓Vin亦具有相同之相位角，因此可降低THD。亦即本發明的特點是：發光元件電流ILED非為固定值，且在一週期中至少部分時間與該整流輸入電壓Vin具有實質相同之一相位角。需說明的是，所謂具有實質相同之相位角並不表示必須絕對無誤差地恰好具有相同的相位角，而應視為可容許有微幅的偏離，只要相較於固定值的發光元件電流(如第2B圖中的先前技術電流I1的訊號波形所示意)，應用本發明，使整流輸入電壓Vin與調整電流Id相對而言具有較接近的相位角(因此發光元件電流ILED在一週期中至少部分時間與該整流輸入電壓Vin具有相對而言較接近的相位角)，而可降低THD即可。另外，所謂整流輸入電壓Vin超過預設位準，以第一個實施例而言，預設位準指的是位準L1；亦即發光元件 電流ILED開始為非零電流之整流輸入電壓Vin的位準，如第2B圖中的訊號波形所示意。

第3圖顯示本發明第二個實施例，舉例顯示THD補償電路130的第一種實施方式。在本實施例中，THD補償電路130包括電壓電流轉換電路131，用以接收整流輸入電壓Vin，並將整流輸入電壓Vin轉換為THD補償電流ITHD。在本實施中，THD補償電流ITHD例如但不限於直接作為調整電流Id。

第4圖顯示本發明的第三個實施例，舉例顯示THD補償電路130的第二種實施方式。與第二個實施例不同的是，THD補償電路130除包括電壓電流轉換電路131之外，更包含設定電流產生電路132與加減法電路133。其中，設定電流產生電路132用以根據參考訊號(將於後詳述)，產生設定電流Is。加減法電路133分別與電壓電流轉換電路131及設定電流產生電路132耦接，用以根據THD補償電流ITHD與設定電流Is，產生調整電流Id。

電流源電路120如何根據調整電流Id來提供發光元件電流ILED，有種種方式，本發明並不侷限於其中任何一種。舉例說明，請參閱第11A-11B圖，電流源電路120可以是一個電流複製電路(電流複製電路有各種形式，本發明並不侷限於其中任何一種)，而發光元件電流ILED例如等於或正比於調整電流Id(當開關S1-S4中的任何開關導通時，下同)，視該電流複製電路的複製比例而定。第11C圖顯示電流源電路120的另一種實施方式，在本實施例中調整電流Id乘上電阻Ra的電阻值等於發光元件電流ILED乘上電阻Rb的電阻值，故根據電阻Ra和Rb的設定，發光元件電流ILED同樣可以等於或正比於調整電流Id。第11D-11E圖顯示發光元件電流ILED亦可以為調整電流Id減去或加上一固定電流。第11D圖顯示前者，電流源電路120中例如但不限於包含一固定電流源120a，而發光元件電流ILED為調整電流 Id減去該固定電流源120a所決定之固定電流；第11E圖顯示後者，電流源電路120中包含固定電流源120a，而發光元件電流ILED為調整電流Id加上該固定電流源120a所決定之固定電流。

以上第11A-11E圖的實施方式不限於單獨應用，亦可以兩種以上組合應用。

第5A與5B圖顯示本發明的第四個實施例。本實施例顯示在第二個實施例中，開關模組110、電流源電路120、以及THD補償電路130一種較具體的實施例。如第5A圖所示，開關模組110具有開關電路111及開關控制電路112，例如但不限於分別與先前技術開關電路11及開關控制電路12相同。電流源電路120根據調整電流Id，提供發光元件電流ILED予導通之發光元件。THD補償電路130包括電壓電流轉換電路131，用以接收整流輸入電壓Vin，並將整流輸入電壓Vin轉換為THD補償電流ITHD；且補償電流ITHD作為調整電流Id。其中，電壓電流轉換電路131包括輸入電壓感測電路1311及電流複製電路131a；一實施例中，電流複製電路131a包括電流鏡電路1312與電流鏡電路1313。輸入電壓感測電路1311用以接收整流輸入電壓Vin，提供輸入電壓取樣訊號。一實施例中，輸入電壓感測電路1311為阻抗電路，例如但不限於為如圖所示之電阻R1，接收整流輸入電壓Vin，產生取樣電流作為輸入電壓取樣訊號。電流複製電路131a根據取樣電流產生THD補償電流ITHD作為調整電流Id，其中THD補償電流ITHD可以等於或正比於取樣電流。電流複製電路131a中，電流鏡電路1313耦接於電流鏡電路1312與輸入電壓感測電路1311(電阻R1)之間，用以根據取樣電流，也就是輸入電壓取樣訊號，產生轉換電流；電流鏡電路1312耦接於電流鏡電路1313與電流源電路120之間，用以根據轉換電流，產生THD補償電流ITHD作為調整電流Id。須說明的是，以上採用兩個電流鏡電路的實施方式僅是舉例，若改為較少或更多數目的 電流鏡電路，當然也是可以的。

詳言之，請參閱第5A圖，如第5A圖所示，電流鏡電路1312與1313之電流轉換比例，例如但不限於分別為1：N1及1：N2；電阻R1之電阻值為R1；電流鏡電路1313中，取樣電流側之電晶體跨壓為Vt；則調整電流Id為： 由於調整電流Id相關於輸入電壓Vin(電晶體跨壓為Vt可忽略不計)，因此具有補償整流輸入電壓Vin之THD的特性。電流源電路120根據調整電流Id產生發光元件電流ILED，就可以降低輸出訊號之THD。在第5B圖中，顯示以1：1的比例直接複製調整電流Id作為發光元件電流ILED的實施方式；當然，如先前參閱第11A-11E圖所述，發光元件電流ILED可以為調整電流Id的任何比例、及/或加減一個固定電流。

第6A與6B圖顯示本發明的第五個實施例。本實施例顯示第二個實施例中，電壓電流轉換電路131另一種較具體的實施例。如第6A圖所示，電壓電流轉換電路131包括輸入電壓感測電路1311、電流鏡電路1312、與放大電路1314。其中，輸入電壓感測電路1311包括阻抗電路，用以接收整流輸入電壓Vin，產生取樣電流作為輸入電壓取樣訊號。輸入電壓感測電路1311用以接收整流輸入電壓Vin，提供輸入電壓取樣訊號。阻抗電路例如但不限於為如圖所示之電阻R1，接收整流輸入電壓Vin，產生取樣電流作為輸入電壓取樣訊號。放大電路1314耦接於電流鏡電路1312與輸入電壓感測電路1311(電阻R1)之間，包括誤差放大器A1與電晶體Q1、Q2，用以接收取樣電流，並根據參考訊號V1，產生轉換電流。根據放大電路1314的回授平衡設計，當電路平衡時，誤差放大器A1的兩輸入端電壓會相等。電流鏡電路1312耦接於放大電路1314與電流源電路120之間，用以根據轉換電 流，產生THD補償電流ITHD作為調整電流Id。

請繼續參閱第6A圖，電流鏡電路1312與放大電路1314之電流轉換比例，例如但不限於分別為1：N1及1：N2；若放大電路1314一輸入端接收參考訊號V1；則調整電流Id為： 由於調整電流Id相關於輸入電壓Vin，因此具有補償整流輸入電壓Vin之THD的特性。電流源電路120根據調整電流Id產生發光元件電流ILED，就可以降低輸出訊號之THD。在第6B圖中，顯示以1：1的比例直接複製調整電流Id作為發光元件電流ILED的實施方式；當然，如先前參閱第11A-11E圖所述，發光元件電流ILED可以為調整電流Id的任何比例、及/或加減一個固定電流。

第7A與7B圖顯示本發明的第六個實施例。本實施例顯示第三個實施例中，電壓電流轉換電路131、設定電流產生電路132、與加減法電路133較具體的實施例。如第7A圖所示，電壓電流轉換電路131例如但不限於與第五個實施例中之電壓電流轉換電路131相同，包括輸入電壓感測電路1311、電流鏡電路1312、與放大電路1314。設定電流產生電路132用以提供設定電流Is予加減法電路133。加減法電路133分別與電壓電流轉換電路131及設定電流產生電路132耦接，用以根據THD補償電流ITHD與設定電流Is，產生調整電流Id；電流源電路120則根據調整電流Id，提供發光元件電流ILED。其中，加減法電路133例如但不限於為如圖所示之節點，結合THD補償電流ITHD與設定電流Is，以產生THD補償電流ITHD與設定電流Is之總和，即調整電流Id。如圖所示，設定電流產生電路132例如但不限於包括電流鏡電路1321與放大電路1322。電流鏡電路1321與加減法電路133耦接，用以根據參考電流Ir，產生設定電流Is。放大電路1322 包括誤差放大器A2、電晶體Q3、與阻抗電路1323；阻抗電路1323例如但不限於為電阻R2。放大電路1322與電流鏡電路1321耦接，用以根據參考訊號V2，產生參考電流Ir。根據放大電路1322的回授平衡設計，當電路平衡時，誤差放大器A2的兩輸入端電壓會相等。

舉例而言，請參閱第7A圖與第7B圖，如第7A圖所示，電流鏡電路1321之電流轉換比例，例如但不限於為M：1；電阻R2之電阻值為R2；並以第五個實施例中之電壓電流轉換電路131為例，則發光元件電流ILED為： 其中之訊號波形如第7B圖所示意。本實施例中，THD補償電流ITHD與設定電流Is為相加，但本發明不限於此；亦可改變使調整電流Id為THD補償電流ITHD與設定電流Is之差，亦即加減法電路133可為加法電路或減法電路。此外，在第7B圖中，顯示發光元件電流ILED可以為調整電流Id加上一個固定電流。

第8A與8B圖顯示本發明的第七個實施例。本實施例顯示第三個實施例中，電壓電流轉換電路131、設定電流產生電路132、與加減法電路133較具體的實施例。如第8A圖所示，電壓電流轉換電路131例如但不限於與第四個實施例中之電壓電流轉換電路131相同，包括輸入電壓感測電路1311、電流鏡電路1312、與電流鏡電路1313。設定電流產生電路132例如但不限於與第7A圖所示之設定電流產生電路132相同，用以提供設定電流Is予加減法電路133。加減法電路133分別與電壓電流轉換電路131及設定電流產生電路132耦接，用以根據THD補償電流ITHD與設定電流Is，產生調整電流Id；電流源電路120則根據調整電流Id，提供發光元件電流ILED。其中，加減法電路133例如但不限於如圖所示之節點，結合THD補償電流ITHD 與設定電流Is，以產生補償電流ITHD與設定電流Is之總和，即調整電流Id。

舉例而言，請參閱第8A圖與第8B圖，如第8A圖所示，電流鏡電路1321之電流轉換比例，例如但不限於為M：1；電阻R2之電阻值為R2；並以第四個實施例中之電壓電流轉換電路131為例，則發光元件電流ILED為： 其中之訊號波形如第8B圖所示意。本實施例中，THD補償電流ITHD與設定電流Is為相加，但本發明不限於此；亦可改變使調整電流Id為THD補償電流ITHD與設定電流Is之差，亦即加減法電路133可為加法電路或減法電路。此外，在第8B圖中，顯示發光元件電流ILED可以為調整電流Id加上一個固定電流。

第9A與9B圖顯示本發明的第八個實施例，本實施例顯示第三個實施例中，電壓電流轉換電路131、設定電流產生電路132、與加減法電路133另一種較具體的實施例。如第9A圖所示，電壓電流轉換電路131包括輸入電壓感測電路1311、電流鏡電路1312、與放大電路1315。設定電流產生電路132例如但不限於與第7A圖所示之設定電流產生電路132相同，用以提供設定電流Is予加減法電路133。加減法電路133分別與電壓電流轉換電路131及設定電流產生電路132耦接，用以根據THD補償電流ITHD與設定電流Is，產生調整電流Id；使得電流源電路120根據調整電流Id，提供發光元件電流ILED。其中，加減法電路133例如但不限於如圖所示之節點，結合THD補償電流ITHD與設定電流Is，以產生THD補償電流ITHD與設定電流Is之總和，即調整電流Id。如圖所示，電壓電流轉換電路131包括輸入電壓感測電路1311、電流鏡電路1312、與放大電路1315。其中，輸入電壓 感測電路1311包括分壓電路，例如具有串連的電阻R3與R4，用以接收整流輸入電壓Vin，產生整流輸入電壓Vin之K倍分壓作為輸入電壓取樣訊號，其中 放大電路1315耦接於電流鏡電路1312與輸入電壓感測電路1311(分壓電路)之間，包括誤差放大器A3、電晶體Q4、與電阻R5，用以根據整流輸入電壓Vin之K倍分壓，產生轉換電流。根據放大電路1315的回授平衡設計，當電路平衡時，誤差放大器A3的兩輸入端電壓會相等。電流鏡電路1312耦接於放大電路1315與加減法電路133之間，用以根據轉換電流，提供THD補償電流ITHD。

詳言之，請參閱第9A圖，如第9A圖所示，電流鏡電路1312之電流轉換比例，例如但不限於為1：N1；放大電路1315中，電阻R5與電晶體Q4串聯；則調整電流Id為： 其中之訊號波形如第9B圖所示意。本實施例中，THD補償電流ITHD與設定電流Is為相加，但本發明不限於此；亦可改變使調整電流Id為THD補償電流ITHD與設定電流Is之差，亦即加減法電路133可為加法電路或減法電路。此外，在第9B圖中，顯示發光元件電流ILED可以為調整電流Id加上一個固定電流。

第10A-10C圖顯示本發明的第九個實施例。本實施例顯示第三個實施例中，電壓電流轉換電路131、設定電流產生電路132、與加減法電路133另一種較具體的實施例。如第10A圖所示，設定電流產生電路132與加減法電路133例如但不限於與第六個實施例相同。而電壓電流轉換電路131包括輸入電壓感測電路1311、電流複製 電路131b(本實施例中包括電流鏡電路1312和電流鏡電路1316)、與放大電路1317。其中，輸入電壓感測電路1311包括分壓電路，例如具有串連的電阻R3與R4，用以接收整流輸入電壓Vin，產生整流輸入電壓Vin之K倍分壓作為輸入電壓取樣訊號，其中 放大電路1317耦接於輸入電壓感測電路1311(分壓電路)與電流複製電路131b之間，包括誤差放大器A4與A5、電晶體Q5與Q6、以及電阻R6。放大電路1317用以根據整流輸入電壓Vin之K倍分壓，以及參考訊號V3，產生第一轉換電流。根據放大電路1317的回授平衡設計，當電路平衡時，誤差放大器A4的兩輸入端電壓會相等，且誤差放大器A5的兩輸入端電壓會相等。因此，電阻R6上的跨壓會等於V3和輸入電壓Vin之K倍分壓的差，而第一轉換電流等於電阻R6上的跨壓除以電阻R6的電阻值。電流鏡電路1316耦接於放大電路1317與電流鏡電路1312之間，用以根據第一轉換電流，提供第二轉換電流。電流鏡電路1312與加減法電路133耦接，用以根據第二轉換電流，提供THD補償電流ITHD。

詳言之，請參閱第10A圖，如第10A圖所示，電流鏡電路1316之電流轉換比例，例如但不限於分別為1：N1；電流鏡電路1312之電流轉換比例，例如但不限於分別為1：N2；放大電路1317中，電阻R6的電阻值為R6；則調整電流Id為： 其中之訊號波形如第10B圖所示意。本實施例特別顯示調整電流Id為THD補償電流ITHD與設定電流Is之差的實施方式，且THD補償電流ITHD具有與整流輸入電壓Vin實質同相但振幅反向(或說正負號相反) 的波形；在先前的實施例中，THD補償電流ITHD具有與整流輸入電壓Vin實質同相且振幅同向(或說正負號相同)的波形。本實施例中，加減法電路133可視為減法電路。此外，當K×Vin高於V3時，電阻R6上將不會有電流，此時第一轉換電流為零，故視V3和K的設計而定，也可以產生如第10C圖所示的波形。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，各實施例中圖示直接連接的兩電路或元件間，可插置不影響主要功能的其他電路或元件；又如，發光元件不限於各實施例所示之發光二極體(LED)，亦可為其他形式之發光電路；又例如，實施例所示之電流鏡電路的數目，可視需要來修改；再例如，實施例所示之PMOS可改換為NMOS元件、NMOS可改換為PMOS元件，僅需對應修改電路對訊號的處理方式；又例如，發光元件陣列並非限於絕對整齊之每列皆為同等數目與每行皆為同等數目之排列，亦可以容許其中部分列或行之數目不等，或是部分發光元件的排列方式不按照列與行之排列，且圖示以兩個LED構成的一個LED群組也可改為以其他數量LED構成一個LED群組。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得，因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。

21‧‧‧發光元件電路

30‧‧‧整流電路

100‧‧‧發光元件驅動電路

110‧‧‧開關模組

120‧‧‧電流源電路

130‧‧‧THD補償電路

Id‧‧‧調整電流

ILED‧‧‧發光元件電流

Vin‧‧‧整流輸入電壓

Claims (14)

1. 一種發光元件驅動電路，用以驅動一發光元件電路，其中該發光元件電路具有複數個串聯之發光元件，以接收一整流輸入電壓，該發光元件驅動電路包含：一開關模組，包括複數開關，分別與對應之該發光元件耦接，用以根據該整流輸入電壓，決定導通該發光元件的數量；一電流源電路，與該開關模組耦接，用以根據一調整電流，提供一發光元件電流予導通之發光元件，其中該發光元件電流非為固定值，且在一週期中至少部分時間與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角；以及一總諧波失真(total harmonic distortion,THD)補償電路，與該電流源電路耦接，用以根據該整流輸入電壓，產生該調整電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路，其中該調整電流與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路，其中該THD補償電路包括一電壓電流轉換電路，用以將該整流輸入電壓轉換為一THD補償電流。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件驅動電路，其中該THD補償電路更包括：一設定電流產生電路，用以根據一參考訊號，產生一設定電流；以及一加減法電路，分別與該電壓電流轉換電路及該設定電流產生電路耦接，用以根據該THD補償電流與該設定電流，產生該調整電流。
5. 如申請專利範圍第3或4項所述之發光元件驅動電路，其中該電壓電流轉換電路包括：一輸入電壓感測電路，用以接收該整流輸入電壓，產生一輸入電壓 取樣訊號；以及一電流鏡複製電路，與該輸入電壓感測電路耦接，用以根據該輸入電壓取樣訊號，產生該THD補償電流。
6. 如申請專利範圍第3或4項所述之發光元件驅動電路，其中該電壓電流轉換電路包括：一輸入電壓感測電路，用以接收該整流輸入電壓，產生一輸入電壓取樣訊號；一放大電路，與該輸入電壓感測電路耦接，用以根據該輸入電壓取樣訊號與一參考訊號，產生一轉換電流；以及一電流鏡電路，與該放大電路耦接，用以根據該轉換電流，產生該THD補償電流。
7. 如申請專利範圍第3或4項所述之發光元件驅動電路，其中該電壓電流轉換電路包括：一輸入電壓感測電路，包括一分壓電路，以擷取該整流輸入電壓之一分壓作為一輸入電壓取樣訊號；一放大電路，與該輸入電壓感測電路耦接，用以根據該輸入電壓取樣訊號，產生一轉換電流；以及一電流鏡電路，與該放大電路耦接，用以根據該轉換電流，產生該THD補償電流。
8. 如申請專利範圍第4項所述之發光元件驅動電路，其中該設定電流產生電路包括：一放大電路，用以根據該參考訊號，產生一參考電流；以及一電流鏡電路，與該放大電路耦接，用以根據該參考電流，產生該設定電流。
9. 一種發光元件電路之驅動方法，其中該發光元件電路具有複數個串聯之發光元件，該發光元件電路之驅動方法包含： 提供一整流輸入電壓；根據該整流輸入電壓，決定被驅動之發光元件的數量；根據該整流輸入電壓，產生一調整電流，其中，該調整電流與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角；以及根據該調整電流，提供一發光元件電流予被驅動之發光元件，其中該發光元件電流非為固定值，且在一週期中至少部分時間與該整流輸入電壓具有實質相同之一相位角。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件電路之驅動方法，其中該根據該整流輸入電壓，提供該調整電流之步驟包括：根據該整流輸入電壓，提供一輸入電壓取樣訊號；根據該輸入電壓取樣訊號，產生一轉換電流；以及將該轉換電流，轉換為該調整電流。
11. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件電路之驅動方法，其中該根據該整流輸入電壓，提供該調整電流之步驟包括：將該整流輸入電壓轉換為一THD補償電流；根據一參考訊號，產生一設定電流；以及根據該THD補償電流與該設定電流，產生該調整電流。
12. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件電路之驅動方法，其中該根據該THD補償電流與該設定電流，產生該調整電流之步驟包括：將該THD補償電流與該設定電流作加或減運算，以產生該調整電流。
13. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件電路之驅動方法，其中該THD補償電流具有與整流輸入電壓質同相且振幅同向的波形。
14. 如申請專利範圍第11項所述之發光元件電路之驅動方法，其中該THD補償電流具有與整流輸入電壓Vin實質同相但振幅反向的波形。