TWI297145B - - Google Patents

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1297145 -i 號 921〗％Π9 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 、、本1係指一種以電流鏡驅動發光二極體（LE D)之方 法’尤&一種以電流鏡驅動白光發光二極體之方法。 先前技術 使用流鏡驅動白光發光二極體(LED)戶斤 . ，為吊見的充電泵電路（Charge Pump ireui t)，如第一圖所示，其係利用二極體元件（己丨〇“_ connected M0S)單向傳輸的特性與電容來傳遞及儲存電荷 :後it :電壓之輪出；傳統的充電泵電路係由數個基本泵 9 串接而成，而每一個基本泵電路係由第一電容 而成直一中電晶第體巧、第二電容C25及第二電晶體N26輕接 汲極，再分別m =創23與第二電晶體N26係先接成共 如第二圖所示—電容C22及第二電容C25之-端連接， 然而，以習知^1古$ ^ jb ^ ^ 充電栗電路來驅動白光發光二極體的 方式會產生兩個問題，分別如下所述：的 (1)由於充電泵雷姑 存電荷的架構所限，因此(::參閱：一圖）本身以電容來儲 說，复最古吋f 4 A 口右以一個二級的充電泵電路來 (旧最係為V〇UT / (2VCC)或是ν〇υτ /

第5頁 t，& $ V = &其升壓效率可說已被輸入電壓VCC所決 以改良”電路、或是改善週邊元件來提昇^ 1297145 --案號 五、發明說明（2) 92119602 修正 泵電路的效率。 (2 )請參閱第三圖’其為習知技術中以電流鏡驅動白 光發光二極體之電路示意圖，其中，電晶體^、N32、 N33及N34所構成的電流鏡之輸入電壓即為第一圖中充電泵 電路之輸出電壓V0UT。由於充電泵電路對於電流鏡之控制 方式係將V0UT固定在5V ’而白光發光二極體的輸入電 壓VF是介於3·：!〜3·8Υ之間，因此會有過大的功率損耗在電 流鏡上，即 PLEDLOSS = ILED (V0UT-VF) ⑴ 4監於上述習知技術中出現的瓶頸，申請人乃經悉心試 驗與研究，並一本鍥而不捨之精神，終發明出本案「以電 流鏡驅動發光二極體之方法」。以下為本案之簡要說明。 發明内容 本案之主要目的為提出一種以電流鏡驅動發光二極體 (LED)之方法，其在提升電流鏡輸入端電壓以驅動發光二 極體的同時，亦能固定電流鏡輸入端與輸出端之間的電壓 降’以改善習知在使用電容升壓型態之充電泵電路以驅動 白光發光二極體時，所造成的低升壓效率及過大之功率損 耗於電流鏡之情形。 、 根據本案之構想，提出一種以電流鏡驅動發光二極體 (L E D)之方法，係用以驅動麵接於一電流鏡之輸出端的複 數個並聯的發光二極體，包括下列步驟：以該電流鏡之控

第6頁 1297145 一-Mt 92119602 ?3年I丨月〇?曰 倏炎 _ 五、發明說明（3) 制端電壓作為參考電壓；提升該電流鏡之輸入端電壓，並 將該複數個發光二極體之輸入端當作電壓迴授點，以固定 該電流鏡之輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及 以該電流鏡之輪出端電壓驅動該複數個發光二極體。 根據上述構想，其中該電流鏡係由複數個相同的金氧 半電晶體（M0S)耦接而成。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係為白光發 光二極體。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係為藍光發 光二極體。 根據上述構想，係以一電感提升該電流鏡之輪入端電 壓。 根據本案之另一構想，提出一種以電流鏡驅動發光二 極體（LED)之方法，係用以驅動耦接於一電流鏡之輸出端 的複數個並聯的發光二極體，包括下列步驟：以該電流鏡 之輸入端電壓減去偏移電壓（Offset Voltage)作為參考電 壓；提升該電流鏡之輸入端電壓，並將該複數個發光二極 體之輸入端當作電壓迴授點，以固定該電流鏡之輸入端與 輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡之輸出端 電壓驅動該複數個發光二極體。 根據上述構想，其中該電流鏡係由複數個相同的金氧 半電晶體（M0S)轉接而成。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係為白光發 光二極體。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係為藍光發

1297145 案號 92119602 五、發明說明（4) 光二極體。 根據上述構想，係以一電感提升該電流鏡之輸入端電 壓。 根據本案之再一構想’提出一種以電流鏡驅動發光二 極體（LED)之方法，係用以驅動耦接於一電流鏡之輸出端 的複數組發光二極體，其中每組發光二極體間係彼此並 聯’且每組發光二極體中的各發光一極體係彼此串聯，該 方法包括下列步驟：提升該電流鏡之輸入端電壓至一固定 電壓’以找出串聯數目最多的一組發光二極體；以該電流 鏡之控制端電壓作為參考電壓；將串聯數目最多的該組發 光二極體之輪入端當作電壓迴授點’並調整該電流鏡之輸 入端電壓，以固定該電流鏡之輸入端與輸出端之間的電壓 差維持不變；以及以該電流鏡之輸出端電壓驅動該複數組 發光二極體。 根據上述構想，其中該電流鏡係由複數個相同的金氧 半電晶體（M0S)麵接而成。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係為白光發 光二極體。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係為藍光發 光二極體。 根據上述構想，係以一電感提升該電流鏡之輪入端電 壓。 根據本案之再一構想，提出一種以電流鏡驅動發光二 極體（LED)之方法，係用以驅動耦接於一電流鏡之輸出端 的複數組發光二極體，其中每組發光二極體間係彼此並

1297145 ^S 92119602 修正 五、發明說明（5) 串聯，該 至一固定 以該電流 作為參考 端當作電 疋該電流 及以該電 同的金氧 為白光發 為藍光發 輪入端電 深入之了 聯’且每組發光二極體中的各發光二極體係彼此 方法包括下列步驟：提升該電流鏡之輸入端電壓 電壓’以找出串聯數目最多的一組發光二極體； 鏡之輸入端電壓減去偏移電壓（Offset Voltage) 電壓；將串聯數目最多的該組發光二極體之輸入 壓迴授點’並調整該電流鏡之輸入端電壓，以固 鏡之輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以 流鏡之輸出端電壓驅動該複數組發光二極體。 根據上述構想，其中該電流鏡係由複數個相 半電晶體（M0S)耦接而成。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係 光二極體。 根據上述構想，其中該複數個發光二極體係 光二極體。 根據上述構想，係以一電感提升該電流鏡之 壓。 本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更 解： 實施方式 請參閱第四圖，其為本案以電流鏡驅動發光二極體之 方法一較佳實施樣態的電路圖，其係以一電感式升壓電路 端電壓，以驅動耦接於電流鏡4丨之

第9頁 1297145 -一案號92119602 ?3车I丨月〇?日 倐正_ 五、發明說明（6) 輸出端的多個發光二極體（LED)，至於發光二極體的光源 顏色則不限定為白光，藍光甚至其他顏色光的發光二極體 皆可適用於本案所述之方法；而為了解說及繪圖的方便， 本實施例僅係以四個相同的金氧半電晶體（M0S)構成的電 流鏡4 1以及三個並聯的白光發光二極體來作說明，然熟悉 此技藝之人士皆應知曉推展至更多並接之發光二極體的電 路配置方法。 在第四圖中，電感式升壓電路4〇係由電感4〇1、金氧 半電晶體402、二極體403以及電容404共同耦接而成，由 於電感式升壓電路尚有其他多種的電路接法，是故此處僅 舉常用的一種作說明。利用電感式升壓電路4 〇提升電流鏡 4 1的輸入端電壓時，和習知技術以電容升壓為主的充電泵 電路不同之處在於，此時電感式升壓電路4〇的輸出端電壓 (也就是電流鏡41的輸入端電壓）不用再固定於一高電壓 (例如5 V )，而是利用電感式升壓電路4 〇，以將電流鏡4丨的 輸入端電壓VOUT與輸出端電壓VA42之間的電壓差固定的方 式，利用電流鏡41驅動白光發光二極體D42、D43及D44丨 也就是說，先以電流鏡4 1的控制端電壓VA41作為參考電 壓，再利用電感式升壓電路40提升電流鏡41的輸入端電壓 VOUT，並將白光發光二極體D42、D43及D44各自的輸入端 節點A42、A43以及A44當作電壓迴授點，以固定與 VA42、VA43以及VA44之間的電壓差，使其維持不變並 藉此驅動白光發光二極體D42、D43及D44。

第10頁 1297145 __案號92119602 生II月〇?曰 铬正__ 五、發明說明（7) 為參考電壓，其餘的步驟則與上述相同。 以上所述的兩種方式，皆是以電感式的升壓電路來驅 動耦接於電流鏡之輪出端的多個白光發光二極體； 由於 是以電感為主的升壓架構，因此不再受到充電泵電路先天 上的限制，是故可以用同步整流的方式、或是以較低導通 (turn on)阻值的同步開關，來提升壓的效率。 再者’由於此時電流鏡41的輸入端電壓v〇UT不用再固 定於一高電壓，而是將電流鏡41的輸入端電壓ν〇ϋΤ與輸出 端電壓VA42之間的電壓差νχ固定，因此損耗在電流鏡41上 的功率便降低許多，即 PLEDL0SS - ILED VX ;其中VX = V0UT - VA42 (2) 壓 限 為 的 串 電 法 須 升 固 組 極 另外’由於電感式的升壓電路可以將電流鏡的輸入電 k升至較咼的電位’因此電流鏡的輸出端亦可以不須侷 在麵接多個並聯的白光發光二極體。如第五圖所示，其 本案以電流鏡驅動發光二極體之方法另一較佳實施樣態 電路圖。在該圖中，節點A52、A53以及A54係分別連接 接數目不等的白光發光二極體，此時若是逕自以上述之 路運作方法加以升壓，則會有部份的白光發光二極體無 導通的情形發生，因此在使用上述之電路運作方法之前 先經過一個迴授點定義程序；也就是說，先利用電感式 壓電路50將電流鏡51的輸入端電壓ν〇υτ提升至一較高的 定電壓VH，並利用此固定電壓^找出串聯數目最多的一 白光發光二極體（此處係為節點Α5 3所串接之白光發光二 體）’而後再以該組白光發光二極體的輸入端當做%壓一

1297145 q _ 案號92119602_年Μ月◦丫曰 修正_ 五、發明說明（8) 迴授點，並以與上述驅動多個並聯的白光發光二極體同樣 之驅動方式，在維持VH與VA 53之間的電壓差固定不變的情 形下驅動節點Α52、Α53以及Α54所分別串接的白光發光二 極體。 本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾， 然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

第12頁 1297145 案號 92119602 ?3>年ί I月〇?曰 修正 圖式簡單說明 圖式簡單說明 第一圖.·習用充電泵電路； 第二圖：習用充電泵電路之單元電路； 第三圖：習知技術中以電流鏡驅動白光發光二極體之電路 示意圖； 第四圖：本案以電流鏡驅動發光二極體之方法一較佳實施 樣態的電路圖；以及 第五圖：本案以電流鏡驅動發光二極體之方法另一較佳實 施樣態的電路圖。 本案圖式中所包含之各元件列示如下： 11基本泵電路 21 、 24節點 C22第一電容 N23第一電晶體 C25第二電容 N26第二電晶體 N31、N32、N33、N34 電晶體 40、50電感式升壓電路 4 1、5 1電流鏡 401、501電感402、502金氧半電晶體

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Claims (1)

1297145 9; ----- 92119602 ?3 年 Π 月 〇?日 倏,下_ 、、申請專^ -— 動〜種以電流鏡驅動發光二極體（LED)之方法，係用以驅 輕接於一電流鏡之輸出端的複數個並聯的發光二極體， I括下列步驟： 以該電流鏡之控制端電壓作為參考電壓； 以一電感提升該電流鏡之輸入端電壓，並將該複數個 毛光二極體之輸入端當作電壓迴授點，以固定該電流鏡之 輪入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及 以該電流鏡之輸出端電壓驅動該複數個發光二極體。 二如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電流鏡係由 複數個相同的金氧半電晶體（M0S)耦接而成。 二如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該複數個發光 一極體係為白光發光二極體。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該複數個發光 一極體係為藍光發光二極體。 5 · 一種以電流鏡驅動發光二極體（L E D)之方法，係用以驅 動輕接於一電流鏡之輸出端的複數個並聯的發光二極體， 包括下列步驟： 以該電流鏡之輸入端電壓減去偏移電壓（Of f set Voltage)作為參考電壓； 以一電感提升該電流鏡之輸入端電壓，並將該複數個 ^光一極體之輸入端當作電壓迴授點，以固定該電流鏡之 剧入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及 以2電流鏡之輪出端電壓驅動該複數個發光二極體。 •如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該電流鏡係由

患1 92119602__年 11 [ο? 1297145 六、申請專利範圍 複數個2同的金氧半電晶體（M0S)耦接而成。 7.如申咐專利範圍第5項所述之方法，其中該複數個笋 一極體係為白光發光二極體。 ^如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該複數個發光 二極體係為藍光發光二極體。 X 9· 一種以電流鏡驅動發光二極體（LED)之方法，係用以驅 動輕接於一電流鏡之輸出端的複數組發光二極體，其中每 、°且發光一極體間係彼此並聯，且每組發光二極體中的各發 光一極體係彼此串聯，該方法包括下列步驟： 提升該電流鏡之輪入端電壓至一固定電壓，以找出串 聯數目最多的一組發光二極體； 以該電流鏡之控制端電壓作為參考電壓； 將串聯數目最多的該組發光二極體之輸入端當作電壓 迴授點，並調整該電流鏡之輸入端電壓，以固定該電流鏡 之輪入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及 以該電流鏡之輸出端電壓驅動該複數組發光二極體。 I 0 ·如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該電流鏡係由 複數個相同的金氧半電晶體（Μ 0 S )耦接而成。 II ·如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該複數個發光 一極體係為白光發光二極體。 1 2 ·如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該複數個發光 一極體係為藍光發光二極體。 1 3 ·如申請專利範圍第9項所述之方法，係以一電感提升該 電流鏡之輸入端電壓。

第16頁 1297145 六 、申請專利範圍 修正 銮號 92119602

14· 一種以電流鏡驅動發光二極體（LED)之方法，係用以驅 動耦接於一電流鏡之輸出端的複數組發光二極體，其中每 組發光二極體間係彼此並聯，且每組發光二極體中的各發 光二極體係彼此串聯，該方法包括下列步驟： 長：升該電流鏡之輸入端電壓至一固定電壓，以找出串 聯數目最多的一組發光二極體； = 端電壓減去偏移電壓(°ffset ，將串聯數目最多的該組發光二極體之輸入端當作電壓 迴授點’並調整該電流鏡之輸入端電壓，以固定該電流鏡 之輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及 以該電流鏡之輸出端電壓驅動該複數組發光二極體。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該電流鏡係 由複數個相同的金氧半電晶體（Μ 0 S )耦接而成。 1 6 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該複數個發 光二極體係為白光發光二極體。 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項戶斤述之方法’其中該複數個發 光二極體係為藍光發光二棰體。 18·如申請專利範圍第14項所述之方法，係以一電感提升 該電流鏡之輪入端電壓。

1297145 案號 92119602 修正 5 1電流鏡 5 0 2金氧半電晶體 5 04電容 六、指定代表圖 (一） 本案之代表圖為：第五圖。 (二） 本案之代表圖之元件符號說明·· 50電感式升壓電路 5 0 1電感 5 0 3二極體 A52 、 A53 、 A54 節點 _

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