TW201818788A - 發光二極體驅動裝置及其運作方法 - Google Patents

發光二極體驅動裝置及其運作方法 Download PDF

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Abstract

一種發光二極體驅動裝置，包含電源轉換器、判斷模組及控制模組。電源轉換器及判斷模組分別耦接至少一發光二極體。控制模組耦接判斷模組。控制模組包含電流源及互導放大器。電流源耦接互導放大器之輸出端。電源轉換器將輸入電壓轉換為輸出電壓後輸出至該至少一發光二極體。判斷模組判斷該至少一發光二極體之發光二極體電流是否要從第一發光二極體電流值轉換至第二發光二極體電流值。若判斷模組之判斷結果為是，判斷模組發出判斷訊號。當控制模組接收到判斷訊號時，控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值。

Description

發光二極體驅動裝置及其運作方法
本發明係與發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)之驅動有關，尤其是關於一種發光二極體驅動裝置及其運作方法。
一般而言，由於傳統的發光二極體驅動器通常會操作於固定耗電與固定頻寬之模式下，因此，當發光二極體需進行不同發光亮度的變換，尤其是將其發光亮度從最低亮度變換為最高亮度時，就需耗費一段較長的轉換時間才能完成。
由於發光二極體的發光亮度與發光二極體電流相關，當發光二極體電流愈大時，發光二極體的發光亮度亦愈高。舉例而言，當發光二極體的發光亮度欲從最低亮度變換為最高亮度時，如圖1所示，發光二極體電流ILED需相對應地從最低的電流值I1變換為最高的電流值I3。
然而，在實際應用中，發光二極體電流ILED無法如同虛線所示之理想狀態於第一時間T1馬上就從最低的電流值I1上升至最高的電流值I3，而需經過一段較長的預設時間△T後才能在第二時間T2時順利上升至最高的電流值I3，因而導致發光二極體 的發光亮度變換速度不佳，亟待克服。
有鑑於此，本發明提出一種發光二極體驅動裝置及其運作方法，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種發光二極體驅動裝置。於此實施例中，發光二極體驅動裝置係用以驅動至少一發光二極體。發光二極體驅動裝置包含電源轉換器、判斷模組及控制模組。電源轉換器及判斷模組分別耦接至少一發光二極體。控制模組耦接判斷模組。控制模組包含電流源及互導放大器。電流源耦接互導放大器之輸出端。電源轉換器將輸入電壓轉換為輸出電壓後輸出至該至少一發光二極體。判斷模組判斷該至少一發光二極體之發光二極體電流是否要從第一發光二極體電流值轉換至第二發光二極體電流值。若判斷模組之判斷結果為是，判斷模組發出判斷訊號。當控制模組接收到判斷訊號時，控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值。
於一實施例中，當控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值時，控制模組係將電流源之電流值由原本的第一電流值改變為第二電流值並將互導放大器之互導值由原本的第一互導值改變為第二互導值。
於一實施例中，第二電流值係大於第一電流值且第二互導值係大於第一互導值。
於一實施例中，當電流源之電流值變為第二電流值 且互導放大器之互導值變為第二互導值時，控制模組會將電流源之電流值維持於第二電流值以及將互導放大器之互導值維持於第二互導值一段預設時間後，再將電流源之電流值改變回原本的第一電流值以及將互導放大器之互導值改變回原本的第一互導值。
於一實施例中，控制模組還包含查找表。查找表儲存有發光二極體電流從第一發光二極體電流值轉換至第二發光二極體電流值所相對應的第二電流值、第二互導值及該段預設時間。
於一實施例中，互導放大器還包含第一輸入端及至少一第二輸入端，第一輸入端耦接參考電壓且該至少一第二輸入端分別耦接該至少一發光二極體之發光二極體電壓。
於一實施例中，第二發光二極體電流值係大於第一發光二極體電流值，並且第一發光二極體電流值與第二發光二極體電流值之間的差值係大於預設電流差值。
於一實施例中，若判斷模組判定該至少一發光二極體之發光二極體電流是要從第一發光二極體電流值轉換至第三發光二極體電流值，並且第一發光二極體電流值與第三發光二極體電流值之間的差值係小於預設電流差值，則判斷模組不會發出判斷訊號至控制模組。
於一實施例中，至少一發光二極體之發光二極體電流係與輸出電壓有關，當控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值時，輸出電壓與發光二極體電流之變換速度亦隨之增加。
於一實施例中，控制模組還包含補償單元，且補償單元耦接至電流源與互導放大器之間。
根據本發明之另一具體實施例為一種發光二極體驅動裝置運作方法。於此實施例中，該方法用以運作發光二極體驅動裝置驅動至少一發光二極體。發光二極體驅動裝置包含電源轉換器、判斷模組及控制模組。電源轉換器耦接該至少一發光二極體。判斷模組耦接該至少一發光二極體。控制模組耦接判斷模組。控制模組包含電流源及互導放大器。電流源耦接互導放大器之輸出端。發光二極體驅動裝置運作方法包含下列步驟：電源轉換器將輸入電壓轉換為輸出電壓並將輸出電壓輸出至該至少一發光二極體；判斷模組判斷該至少一發光二極體之發光二極體電流是否要從第一發光二極體電流值轉換至第二發光二極體電流值；若判斷模組之判斷結果為是，判斷模組發出判斷訊號；以及當控制模組接收到判斷訊號時，控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值。
相較於先前技術，當發光二極體進行不同發光亮度的變換，尤其是將其發光亮度從最低亮度變換為最高亮度時，本發明的發光二極體驅動裝置及其運作方法可相對應增大控制模組中之電流源的電流值與互導放大器的互導值並維持一段時間，藉 以大幅縮短發光二極體電流上升至目標電流值所需的轉換時間，故能有效提升發光二極體的發光亮度變換速度。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
ILED‧‧‧發光二極體電流
I1~I3‧‧‧電流值
T1~T2‧‧‧第一時間~第二時間
△T‧‧‧預設時間
2‧‧‧發光二極體驅動裝置
20‧‧‧電源轉換器
22‧‧‧判斷模組
24‧‧‧控制模組
LED‧‧‧發光二極體
C‧‧‧電容
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
JS‧‧‧判斷訊號
VE1~VE3‧‧‧發光二極體電壓
IS‧‧‧電流源
GM‧‧‧互導放大器
N‧‧‧增益接點
CP‧‧‧補償單元
VREF‧‧‧參考電壓
+‧‧‧第一輸入端
-‧‧‧第二輸入端
IL1~IL3‧‧‧第一發光二極體電流值~第三發光二極體電流值
IS1~IS2‧‧‧第一電流值~第二電流值
GM1~GM2‧‧‧第一互導值~第二互導值
S10~S16‧‧‧步驟
圖1係繪示先前技術中之發光二極體電流的時序圖。
圖2係繪示本發明之一較佳具體實施例中之發光二極體驅動裝置的示意圖。
圖3係繪示本發明之發光二極體驅動裝置中之控制模組的示意圖。
圖4係繪示本發明之輸出電壓、發光二極體電流、電流源的電流值與互導放大器的互導值的時序圖。
圖5繪示本發明之另一較佳具體實施例中之發光二極體驅動裝置運作方法的流程圖。
根據本發明之一具體實施例為一種發光二極體驅動裝置。於此實施例中，發光二極體驅動裝置係用以驅動至少一發光二極體，並且該至少一發光二極體可設置於顯示裝置中，但不以此為限。
請參照圖2及圖3，圖2係繪示此實施例中之發光二極體驅動裝置的示意圖；圖3係繪示發光二極體驅動裝置中之控制模組的示意圖。
如圖2所示，發光二極體驅動裝置2包含電源轉換器20、判斷模組22及控制模組24。電源轉換器20及判斷模組22分別耦接發光二極體LED。控制模組24分別耦接判斷模組22及電源轉換器20。需說明的是，此實施例中之發光二極體LED係排列成彼此並聯的三個發光二極體串，均具有發光二極體電流ILED並分別具有發光二極體電壓VE1~VE3，但不以此為限。
電源轉換器20係用以將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT並將輸出電壓VOUT輸出至發光二極體LED。判斷模組22係用以接收發光二極體LED的發光二極體電流ILED並判斷發光二極體電流ILED是否要從第一發光二極體電流值IL1轉換至第二發光二極體電流值IL2。
於此實施例中，假設第二發光二極體電流值IL2大於第一發光二極體電流值IL1，且第一發光二極體電流值IL1與第二發光二極體電流值IL2之間的差值大於預設電流差值；此時，發光二極體LED的發光二極體電流ILED不僅會增加，而且其增加的幅度還會相當大。
需說明的是，由於發光二極體LED的發光亮度與發光二極體電流ILED相關，因此，當發光二極體電流ILED大幅增加時，發光二極體LED的發光亮度亦會相對應地大幅增強，例如可對應於發光二極體LED的發光亮度從最暗切換至最亮之情況。
若判斷模組22之判斷結果為是，亦即判斷模組22判定發光二極體電流ILED正要從第一發光二極體電流值IL1轉換至 第二發光二極體電流值IL2，此時，判斷模組22會發出判斷訊號JS至控制模組24，藉以提醒控制模組24此時可能會出現如同先前技術中之轉換時間過長的情況。
如圖3所示，控制模組24可包含電流源IS、互導放大器GM及補償單元CP。其中，電流源IS與互導放大器GM之輸出端耦接於增益接點N，且增益接點N可耦接至電源轉換器20；補償單元CP耦接至電流源IS與互導放大器GM之間；互導放大器GM還包含第一輸入端+及至少一第二輸入端-，其中第一輸入端+耦接參考電壓VREF且三個第二輸入端-分別耦接三個發光二極體串的發光二極體電壓VE1~VE3。
為了避免先前技術之缺失，當控制模組24接收到判斷模組22所發出的判斷訊號JS時，控制模組24即會根據判斷訊號JS改變電流源IS之電流值與互導放大器GM之互導值。由於發光二極體電流ILED係與輸出電壓VOUT有關，因此，當控制模組24根據判斷訊號JS改變電流源IS之電流值與互導放大器GM之互導值時，輸出電壓VOUT與發光二極體電流ILED之變換速度亦會隨之增加。
舉例而言，如圖4所示，於第一時間T1下，當控制模組24接收到判斷模組22所發出的判斷訊號JS時，控制模組24即會將電流源IS之電流值由原本的第一電流值IS1改變為第二電流值IS2並將互導放大器GM之互導值由原本的第一互導值GM1改變為第二互導值GM2。
需說明的是，為了有效提高增益，第二電流值IS2係 大於第一電流值IS1且第二互導值GM2係大於第一互導值GM1；也就是說，控制模組24於第一時間T1同時增加電流源IS之電流值與互導放大器GM之互導值，並且控制模組24會將電流源IS之電流值維持於第二電流值IS2以及將互導放大器GM之互導值維持於第二互導值GM2至少一段預設時間△T，直至第二時間T2，控制模組24才會再將電流源IS之電流值改變回原本的第一電流值IS1以及將互導放大器GM之互導值改變回原本的第一互導值GM1。
由於電流源IS之電流值維持於較高的第二電流值IS2且互導放大器GM之互導值維持於較高的第二互導值GM2，使得位於電流源IS與互導放大器GM之間的增益接點N可提供較大的增益值給電源轉換器20，致使電源轉換器20的輸出電壓VOUT上升速度變快，連帶造成發光二極體電流ILED上升速度亦隨之變快，故相較於先前技術，本發明可大幅縮短發光二極體電流ILED從第一發光二極體電流值IL1上升至第二發光二極體電流值IL2所需的預設時間△T，也就是說，本發明之發光二極體LED從最低亮度變換為最高亮度所需的預設時間△T可較先前技術大幅縮短，使得本發明之發光二極體LED的發光亮度變換速度可獲得顯著提升，以有效解決先前技術所遭遇到之發光亮度變換速度不佳的問題。
於實際應用中，控制模組24還可包含查找表(圖未示)。查找表可用以儲存發光二極體電流ILED從第一發光二極體電流值IL1轉換至第二發光二極體電流值IL2所相對應的電流源IS之第二電流值IS2、互導放大器GM之第二互導值GM2及該段預設時間 △T之長度等資訊，以供查找使用。
需說明的是，若判斷模組22判定發光二極體電流ILED係從第一發光二極體電流值IL1轉換至第三發光二極體電流值IL3，並且第一發光二極體電流值IL1與第三發光二極體電流值IL3之間的差值係小於預設電流差值，代表發光二極體電流ILED雖有變化，但其變化幅度不大，故判斷模組22將不會發出判斷訊號JS至控制模組24，當然控制模組24亦不會改變電流源IS之電流值與互導放大器GM之互導值，而是維持原本電流源IS之電流值與互導放大器GM之互導值不變。
根據本發明之另一具體實施例為一種發光二極體驅動裝置運作方法。於此實施例中，該方法用以運作發光二極體驅動裝置驅動至少一發光二極體。發光二極體驅動裝置包含電源轉換器、判斷模組及控制模組。電源轉換器耦接該至少一發光二極體。判斷模組耦接該至少一發光二極體。控制模組耦接判斷模組。控制模組包含電流源及互導放大器。電流源耦接互導放大器之輸出端。
請參照圖5，圖5繪示此實施例中之發光二極體驅動裝置運作方法的流程圖。如圖5所示，發光二極體驅動裝置運作方法可包含下列步驟：步驟S10：電源轉換器將輸入電壓轉換為輸出電壓並將輸出電壓輸出至該至少一發光二極體；步驟S12：判斷模組判斷該至少一發光二極體之發光 二極體電流是否要從第一發光二極體電流值轉換至第二發光二極體電流值；步驟S14：若步驟S12中之判斷模組的判斷結果為是，判斷模組發出判斷訊號；以及步驟S16：當控制模組接收到判斷訊號時，控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值。
需說明的是，由於發光二極體的發光二極體電流會與電源轉換器的輸出電壓有關，因此，當控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值時，輸出電壓與發光二極體電流之變換速度亦會隨之增加。
於一實施例中，當控制模組根據判斷訊號改變電流源之電流值與互導放大器之互導值時，控制模組可將電流源之電流值由原本的第一電流值改變為第二電流值並將互導放大器之互導值由原本的第一互導值改變為第二互導值，其中第二電流值可大於第一電流值且第二互導值可大於第一互導值。
此外，於另一實施例中，當電流源之電流值變為第二電流值且互導放大器之互導值變為第二互導值時，控制模組可將電流源之電流值維持於第二電流值並可將互導放大器之互導值維持於第二互導值一段預設時間後，再將電流源之電流值改變回原本的第一電流值以及將互導放大器之互導值改變回原本的第一互導值。
相較於先前技術，當發光二極體進行不同發光亮度 的變換，尤其是將其發光亮度從最低亮度變換為最高亮度時，本發明的發光二極體驅動裝置及其運作方法可相對應增大控制模組中之電流源的電流值與互導放大器的互導值並維持一段時間，藉以大幅縮短發光二極體電流上升至目標電流值所需的轉換時間，故能有效提升發光二極體的發光亮度變換速度。
由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (20)

  1. 一種發光二極體驅動裝置，用以驅動至少一發光二極體，該發光二極體驅動裝置包含：一電源轉換器，耦接該至少一發光二極體，用以將一輸入電壓(Vin)轉換為一輸出電壓(Vout)並將該輸出電壓輸出至該至少一發光二極體；一判斷模組，耦接該至少一發光二極體並判斷該至少一發光二極體之發光二極體電流是否要從一第一發光二極體電流值轉換至一第二發光二極體電流值，若該判斷模組之判斷結果為是，該判斷模組發出一判斷訊號；以及一控制模組，耦接該判斷模組，該控制模組包含一電流源及一互導放大器(Transconductance amplifier)，該電流源耦接該互導放大器之一輸出端，當該控制模組接收到該判斷訊號時，該控制模組根據該判斷訊號改變該電流源之電流值與該互導放大器之互導值(Transconductance)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，其中當該控制模組根據該判斷訊號改變該電流源之電流值與該互導放大器之互導值時，該控制模組係將該電流源之電流值由原本的一第一電流值改變為一第二電流值並將該互導放大器之互導值由原本的一第一互導值改變為一第二互導值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動裝置，其中該第二電流值係大於該第一電流值且該第二互導值係大於該第一互導值。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動裝置，其中當該電流源之電流值變為該第二電流值且該互導放大器之互導值 變為該第二互導值時，該控制模組會將該電流源之電流值維持於該第二電流值以及將該互導放大器之互導值維持於該第二互導值一段預設時間後，再將該電流源之電流值改變回原本的該第一電流值以及將該互導放大器之互導值改變回原本的該第一互導值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體驅動裝置，其中該控制模組還包含一查找表，該查找表儲存有該發光二極體電流從該第一發光二極體電流值轉換至該第二發光二極體電流值所相對應的該第二電流值、該第二互導值及該段預設時間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，其中該互導放大器還包含一第一輸入端及至少一第二輸入端，該第一輸入端耦接一參考電壓(VREF)且該至少一第二輸入端分別耦接該至少一發光二極體之發光二極體電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，其中該第二發光二極體電流值係大於該第一發光二極體電流值，並且該第一發光二極體電流值與該第二發光二極體電流值之間的差值係大於一預設電流差值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動裝置，其中若該判斷模組判定該至少一發光二極體之該發光二極體電流是要從該第一發光二極體電流值轉換至一第三發光二極體電流值，並且該第一發光二極體電流值與該第三發光二極體電流值之間的差值係小於該預設電流差值，則該判斷模組不會發出該判斷訊號至該控制模組。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，其中該至少一發光二極體之該發光二極體電流係與該輸出電壓有關， 當該控制模組根據該判斷訊號改變該電流源之電流值與該互導放大器之互導值時，該輸出電壓與該發光二極體電流之變換速度亦隨之增加。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，其中該控制模組還包含一補償單元，且該補償單元耦接至該電流源與該互導放大器之間。
  11. 一種發光二極體驅動裝置運作方法，用以運作一發光二極體驅動裝置驅動至少一發光二極體，該發光二極體驅動裝置包含一電源轉換器、一判斷模組及一控制模組，該電源轉換器耦接該至少一發光二極體，該判斷模組耦接該至少一發光二極體，該控制模組耦接該判斷模組，該控制模組包含一電流源及一互導放大器，該電流源耦接該互導放大器之一輸出端，該發光二極體驅動裝置運作方法包含下列步驟：該電源轉換器將一輸入電壓(Vin)轉換為一輸出電壓(Vout)並將該輸出電壓輸出至該至少一發光二極體；該判斷模組判斷該至少一發光二極體之發光二極體電流是否要從一第一發光二極體電流值轉換至一第二發光二極體電流值；若該判斷模組之判斷結果為是，該判斷模組發出一判斷訊號；以及當該控制模組接收到該判斷訊號時，該控制模組根據該判斷訊號改變該電流源之電流值與該互導放大器之互導值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中當該控制模組根據該判斷訊號改變該電流源之電流值與該互導放大器之互導值時，該控制模組係將該電流源之 電流值由原本的一第一電流值改變為一第二電流值並將該互導放大器之互導值由原本的一第一互導值改變為一第二互導值。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中該第二電流值係大於該第一電流值且該第二互導值係大於該第一互導值。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中當該電流源之電流值變為該第二電流值且該互導放大器之互導值變為該第二互導值時，該控制模組會將該電流源之電流值維持於該第二電流值以及將該互導放大器之互導值維持於該第二互導值一段預設時間後，再將該電流源之電流值改變回原本的該第一電流值以及將該互導放大器之互導值改變回原本的該第一互導值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中該控制模組還包含一查找表，該查找表儲存有該發光二極體電流從該第一發光二極體電流值轉換至該第二發光二極體電流值所相對應的該第二電流值、該第二互導值及該段預設時間。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中該互導放大器還包含一第一輸入端及至少一第二輸入端，該第一輸入端耦接一參考電壓(VREF)且該至少一第二輸入端分別耦接該至少一發光二極體之發光二極體電壓。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中該第二發光二極體電流值係大於該第一發光二極體電流值，並且該第一發光二極體電流值與該第二發光二極體 電流值之間的差值係大於一預設電流差值。
  18. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中若該判斷模組判定該至少一發光二極體之該發光二極體電流是要從該第一發光二極體電流值轉換至一第三發光二極體電流值，並且該第一發光二極體電流值與該第三發光二極體電流值之間的差值係小於該預設電流差值，則該判斷模組不會發出該判斷訊號至該控制模組。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中通過該至少一發光二極體之該發光二極體電流係與該輸出電壓有關，當該控制模組根據該判斷訊號改變該電流源之電流值與該互導放大器之互導值時，該輸出電壓與該發光二極體電流之變換速度亦隨之增加。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置運作方法，其中該控制模組還包含一補償單元，且該補償單元耦接至該電流源與該互導放大器之間。
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