TWI404003B - 發光校正方法與顯示器 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種具有發光二極體陣列之顯示器,且特別是有關於一種可調整每一個發光二極體之工作脈波的發光校正方法與顯示器。
請參照圖7,其係繪示習知之顯示器之電路示意圖。在圖7中,顯示器700係由n行的發光二極體行L1
~Ln
所組成,而每一行中則包括m個發光二極體LED1
~LEDm
。以發光二極體行L1
而言,發光二極體LED1
~LEDm
係以並聯方式與電壓源702做電性耦接,以接收電壓源702所傳來之工作電壓。而每一個發光二極體LED1
~LEDm
與電壓源702之間均電性耦接有感測裝置704,此感測裝置704係用於檢測每一個發光二極體LED1
~LEDm
之工作電流值,並將所得到之工作電流值輸出至類比數位轉換器706。
每個類比數位轉換器706將所接收到之工作電流值經類比數位轉換後輸出至顯示器700之驅動電路(未繪示)。另外,發光二極體LED1
~LEDm
亦接收一工作脈波,並根據此工作脈波決定點亮之時序。但在習知技術中,每一發光二極體都需一組電流偵測器,才能偵測每一區域的電流值,因此電流偵測器的數目會造成成本上升。而若是改用多個發光二極體共用一組電流偵測器,則由於所測量到的電流值是共用同一組電流偵測器的這些發光二極體之個別電流值的總和,所以只能針對由這些發光二極體組成的一個區域做點亮控制而無法對單一發光二極體進行亮度調整,如此將使亮度調整的精確度降低。
本發明的目的就是在提供一種發光校正方法,其係可計算出各個發光二極體電流值,進而計算出補償值,以此補償值重新驅動發光二極體。
本發明的再一目的是提供一種顯示器,其係為利用發光二極體之間的發光時間差,偵測及記錄背光或顯示器的各電流組的發光二極體之電流值。
本發明提出一種發光校正方法,係適用於發光二極體陣列。此發光二極體陣列係由n行的發光二極體行(L1
~Ln
)所組成,且每一發光二極體行係以m個並聯的發光二極體(LED1
~LEDm
)組成一個發光區。此發光校正方法首先為提供工作電壓至每一個發光二極體。其次,依序提供工作脈波至每一個發光二極體。接著,根據工作電壓與工作脈波依序點亮每一個發光二極體,並分時偵測流經發光二極體之多個總電流值以根據這些總電流值來計算每一個發光二極體的工作電流值。接著,根據工作電流值作補償運算,並得到補償訊號。最後再根據補償訊號校正工作脈波。
在本發明的較佳實施例中,上述之分時偵測流經這些發光二極體之總電流值之步驟首先為於依序點亮每一個發光二極體時,在分時偵測的每個時間點偵測得到一次總電流值與這些發光二極體中相對應被點亮的個體及數量。
在本發明的較佳實施例中,其中根據多個總電流值來計算每一個發光二極體的工作電流值之步驟為依據多個總電流值與相對應之多個發光二極體中被點亮的個體及數量計算以得到每一個發光二極體的工作電流值。
在本發明的較佳實施例中,上述之根據該工作電流值作該補償運算並得到該補償訊號之步驟首先為以工作電流值與預設電流值相比較而得到補償訊號。其次,當工作電流值大於預設電流值時,則以補償訊號縮短工作脈波之工作週期(duty cycle)。反之,當工作電流值小於預設電流值時,則以補償訊號延長工作脈波之工作週期。
本發明再提出一種顯示器,其係包括電壓源、發光二極體陣列、脈波寬度調變電路、電流感測器與發光校正單元。上述之電壓源係提供工作電壓。上述之發光二極體陣列係由n行發光二極體所組成,且每一發光二極體行係由m個的發光二極體進行並聯,並電性耦接至電壓源,以接收工作電壓。上述之脈波寬度調變電路係電性耦接至每一個發光二極體,以依序提供工作脈波至每一個發光二極體。上述之電流感測器係電性耦接至電壓源之電壓輸出端與每一發光二極體行中的發光二極體之電壓輸入端,以於發光二極體被依序點亮時在不同時間點分別偵測流經發光二極體的總電流值。上述之發光校正單元係電性耦接至電流感測器與脈波寬度調變電路,以根據總電流值計算每一個發光二極體的工作電流值,之後再根據每一個發光二極體的工作電流值而作補償運算,以得到及輸出補償訊號。
在本發明的較佳實施例中,上述之發光校正單元係依據總電流值與相對應之發光二極體中被點亮的個體及數量計算以得到每一個發光二極體的工作電流值。
本發明因每m個發光二極體才配置一電流偵測器,因此可節省電流偵測器之數量。此外,因為利用發光二極體之間的發光時間差,所以可以藉由偵測及記錄背光或顯示器的各電流組的發光二極體之電流值,並加以計算出各個發光二極體電流值,進而計算出個別發光二極體的補償值,再以此補償值分別驅動各發光二極體。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
請參照圖1,其係繪示本發明一實施例之顯示器之電路示意圖。在本實施例中,顯示器100係包括多個電壓源102、電流感測器104、脈波寬度調變電路106、發光校正單元108以及n行的發光二極體行L1
~Ln
。其中,顯示器100可以例如是液晶顯示器、液晶電視、筆記型電腦或使用液晶之電子裝置,但均不以此為限。
每一電壓源102係具有兩端,一端(電壓輸出端)係為電性耦接至相對應之發光二極體行L1
~Ln
其中之一,以提供工作電壓,而電壓源102之另一端則為電性耦接至接地電壓(ground)。
n行的發光二極體行L1
~Ln
係為構成顯示器100的發光二極體陣列。而在發光二極體行L1
~Ln
中,每一個發光二極體行係為由m個的發光二極體LED1
~LEDm
進行並聯。在圖1中,每一個發光二極體LED1
~LEDm
的電壓輸入端係電性耦接至電壓源102的一端(輸出工作電壓端),以接收工作電壓,而每一個發光二極體LED1
~LEDm
的另一端則電性耦接至接地電壓。
在本發明之較佳實施例中,n與m係為大於等於0之整數。另外,發光二極體陣列也可以例如是由兩排或兩排以上的發光二極體行L1
~Ln
所組成,但均不以此為限。
脈波寬度調變電路106係電性耦接至每一個發光二極體LED1
~LEDm
,以依序提供工作脈波至每一個發光二極體LED1
~LEDm
。
電流感測器104係電性耦接至電壓源102之電壓輸出端與每一個發光二極體LED1
~LEDm
之電壓輸入端。電流感測器104係於發光二極體LED1
~LEDm
被根據工作脈波依序點亮時在不同時間點時,分別偵測流經發光二極體LED1
~LEDm
的總電流值。其中,電流感測器104係包括感測裝置112與類比/數位轉換裝置110。感測裝置112係電性耦接於電壓源102之電壓輸出端與每一個發光二極體LED1
~LEDm
之電壓輸入端之間,並在不同時間點偵測流經發光二極體LED1
~LEDm
的總電流值,以將偵測得到的類比的總電流值輸出至類比/數位轉換裝置110。類比/數位轉換裝置110則分別將類比的總電流值轉換為數位的總電流值後輸出至發光校正單元108。
發光校正單元108係電性耦接至電流感測器104與脈波寬度調變電路106。發光校正單元108係在不同時間點分別接收由電流感測器104所偵測到的總電流值,以根據所接收到的總電流值計算流經每一個發光二極體LED1
~LEDm
的工作電流值。之後,發光校正單元108再根據每一個發光二極體的工作電流值而作補償運算,以得到及輸出補償訊號至脈波寬度調變電路106。脈波寬度調變電路106則根據個別的補償訊號調整輸出至每一個發光二極體LED1
~LEDm
之工作脈波的內容。
在本發明之較佳實施例中,補償運算係為以工作電流值與預設電流值相比較而得到補償訊號。其中,預設電流值係為暗區亮度的電流值、亮區亮度的電流值或目標值的電流值。
請參照圖2,其係繪示本發明一實施例之工作脈波之波形示意圖。請同時參照圖1與圖2,以發光二極體行L1
為例時,在圖2中,其係以24個工作脈波(假設m=24)為例做說明,但並不以此為限。
在本實施例中,圖2的第1個脈波係為發光二極體行L1
的時脈(clock)。而圖2的第2個脈波係為脈波寬度調變電路106傳送給發光二極體LED1
的工作脈波的波形,第三個脈波係為脈波寬度調變電路106傳送給發光二極體LED2
的工作脈波的波形,並以此類推至第24個工作脈波的波形。以第1個工作脈波而言,係為從開始時間點202開始,一直到高邏輯的下降緣處。其中,發光二極體LED1
在第1個工作脈波的高邏輯狀態時才被點亮。亦即,雖然電壓源102係在顯示器100被致能後即不中斷地供給電壓至發光二極體LED1
,但發光二極體LED1
是否被點亮仍須視第1個工作脈波的邏輯狀態。而以第8個工作脈波為例,發光二極體LED8
在低邏輯脈波204的時候,則不會被點亮。其中,由圖2可以知道,在前後相鄰的兩個工作脈波中,後面的工作脈波係比前面的工作脈波晚了一個列與列的間隔延遲時間,亦即,脈波寬度調變電路106輸出第16個發光二極體LED16
的工作脈波後,要經過此預設時間(如圖2之間隔延遲時間206)之後,才輸出第17個發光二極體LED17
的工作脈波。其中,列與列之間隔延遲時間係為以一個畫面時間與每一發光二極體行中列的數目所定義,亦即,以圖2而言,第一個發光二極體LED1
與第24個發光二極體LED24
之間將差距有23個間隔延遲時間。
請參照圖3,其係繪示本發明一實施例之單一發光二極體之工作脈波之時間與電流值的脈波關係示意圖。在本實施例中,圖3之縱軸係為代表發光二極體之電流值,橫軸為代表發光二極體被致能(點亮)與禁能(熄滅)的時間區間。在時間區間302時發光二極體被禁能,而在時間區間304時發光二極體被致能。因此,在從縱軸上的變化可知,在時間區間302中,圖1之電流感測器104測得之發光二極體的電流值為0,而在
時間區間304中,所測得之發光二極體的電流值則提升至工作電流ILED
。因此,由圖3之關係,可以得知工作電流值的時間函數如下:ILED_i
(t)=Duty(t)×ILED_i
其中,ILED
係為工作電流值,i係為表示發光二極體的編號,t為表示工作脈波中的任一時間,Duty(t)在t位於時間區間302內的時候為0,在t位於時間區間304內的時候為1。
在本發明之較佳實施例中,當工作電流值大於設定在發光校正單元108中之預設電流值時,則脈波寬度調變電路106提供之工作脈波之工作週期(duty cycle)被縮短。反之,當工作電流值小於預設電流值時,則脈波寬度調變電路106提供之工作脈波之工作週期被延長。
請參照圖4A,其係繪示本發明一實施例之前後相鄰之發光二極體之工作脈波之時間與工作電流值的脈波關係示意圖。在圖1之顯示器100中,為能計算出每一個發光二極體之工作電流值,係利用上述所提到之依序供應工作脈波(如圖2所示)給發光二極體以得到多個總電流值。而在圖1之脈波寬度調變電路106輸出之多個工作脈波中係分別被加入列與列的間隔延遲時間406。以前後兩個工作脈波為例,前面的脈波將具有時間區間402與404,其中時間區間402時,與前面的脈波相對應的一個在前的發光二極體係被禁能。在時間區間404時,此一在前的發光二極體係被致能。下一個脈波則將具有時間區間402、404與406,其中在時間區間402時,與所述下一個脈波相對應的一個在後的發光二極體係被禁能。在時間區間404時,此一在後的發光二極體係被致能。時間區間406係為在後的發光二極體與在前的發光二極體的間隔延遲時
間。但此時間區間406不能列入發光二極體的工作電流值計算中(因為需將波形回歸為圖3所示的波形),故在計算工作電流值時,應將時間區間406自此次工作脈波的時間中扣除。因此,由圖4A之關係,可以得知工作電流值的時間函數如下:
其中,ILED
係為工作電流值,i係為表示發光二極體的編號,t為表示工作脈波的時間,係為列與列之間的間隔延遲時間(假設一個工作脈波的總時間為1),l
則表示發光二極體行的列數。請合併參照圖1,由於發光二極體陣列亦可以例如是由上下兩排的n行發光二極體行所組成,此時l
將等於2m,但不以此為限。
請參照圖4B,其係繪示本發明另一實施例之前後相鄰之發光二極體之工作脈波之時間與工作電流值的脈波關係示意圖。圖4A與圖4B不同之處在於圖4B之脈波均多了液晶轉態延遲時間ScanDel,亦即圖4B中之時間區間408。而時間區間402與404之特性則與圖4A相同。但此時間區間408與410(時間區間410係為時間區間406加上時間區間408)不能列入發光二極體的工作電流值計算中,故在計算工作電流值計算時,應將時間區間408與410自工作脈波的時間中扣除。因此,由圖4B之關係,可以得知工作電流值的時間函數如下:
ILED
係為工作電流值,i係為表示發光二極體的編號,t為表示工作脈波的時間,係為列與列之間的間隔延遲時間,l
則表示發光二極體行的列數,ScanDel係為國際制訂的液
晶轉態延遲時間。請合併參照圖1,由於發光二極體陣列亦可以例如是由上下兩排的n行發光二極體行所組成,此時l
將等於2m,但不以此為限。
請參照圖5,其係繪示本發明一實施例之單一發光二極體行之時間與工作電流值的脈波關係示意圖。以圖1的發光二極體行而言,電流感測器104係在不同的時間點分別偵測一次總電流值。在本實施例中,在時間點t1時係例如是僅有第1個發光二極體LED1
被致能的總電流值,時間點t2時係為有第1個發光二極體LED1
與第2個發光二極體LED2
被致能的總電流值。以此類推,在時間點t l
時,則為第1至l
個發光二極體被致能的總電流值。因此,由圖5之關係,可以得知總電流值的時間函數如下:
其中,k係為從1~l
。因此,以圖1為例,發光校正單元108可以得到發光二極體行L1
~Ln
中的每個偵測時間點的總電流值與發光二極體中被點亮的個體及數量,再將總電流值、被點亮的發光二極體的個體及數量代入儲存於發光校正單元108中的多個多項式。接著,再利用矩陣運算對這些多項式作計算,即可得到每一個發光二極體的工作電流值。
請參照圖6,其係繪示本發明一實施例之發光校正方法的步驟流程圖。請合併參照圖1與圖6,在本實施例中,每一行之電壓源102係為提供工作電壓至其電性耦接之m個發光二極體LED1
~LEDm
(步驟S602)。同時,脈波寬度調變電路106則根據發光二極體行之列數與畫面時間作計算,並得到列與列之間的間隔延遲時間。因此,脈波寬度調變電路106依序
輸出具有間隔延遲時間的工作脈波至發光二極體LED1
~LEDm
(步驟S604)。其次,每一個發光二極體係接收其本身相對應之工作脈波,並於工作脈波期間使工作電壓流過發光二極體,以使發光二極體處於發亮的工作狀態(步驟S606)。
在發光二極體LED1
~LEDm
依序被點亮的同時,電流感測器104則亦依序偵測每一行發光二極體行L1
~Ln
的總電流值,並且可以根據內建資料得知目前被點亮之發光二極體的個體及其數量,並於將總電流值由類比轉成數位後輸出至發光校正單元108(步驟S608)。
發光校正單元108則在畫面時間內陸續收到多個總電流值與得知目前被點亮之發光二極體的個體及其數量後再將總電流值、被點亮的發光二極體的個體及數量代入儲存於發光校正單元108中的多個多項式。發光校正單元108則接著利用矩陣運算對這些多項式進行計算,並得到每一個發光二極體的工作電流值(步驟S610)。
接著,發光校正單元108則分別以工作電流值與預設電流值相比較而得到補償訊號,並將補償訊號輸出至脈波寬度調變電路106。其中,當工作電流值大於預設電流值時,則補償訊號係用於縮短工作脈波之工作週期(duty cycle);反之,當工作電流值小於預設電流值時,則補償訊號係用於延長工作脈波之工作週期(步驟S612)。脈波寬度調變電路106則根據補償訊號依序調整輸出至相對應發光二極體之工作脈波(步驟S614)。
在本發明之較佳實施例中,預設電流值係為由顯示器100之製造商所建立,並儲存於發光校正單元108或顯示器100之記憶體(未繪示)中,但均不以此為限。
綜上所述,在本發明之發光校正方法及顯示器可節省電流偵測器之數量,此外,因為利用發光二極體之間的發光時間差,所以可以藉由偵測及記錄背光或顯示器的各電流組的發光二極體之電流值,並加以計算出各個發光二極體電流值,進而計算出補償值,再以此補償值重新驅動發光二極體。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、700‧‧‧顯示器
102‧‧‧電壓源
104‧‧‧電流感測器
106‧‧‧脈波寬度調變電路
108‧‧‧發光校正單元
110、706‧‧‧類比/數位轉換裝置
112、704‧‧‧感測裝置
202‧‧‧開始時間點
204‧‧‧低邏輯脈波
206‧‧‧間隔延遲時間
302、304、402、404、406、408、410‧‧‧時間區間
LED1
~LEDm
‧‧‧發光二極體
L1
~Ln
‧‧‧發光二極體行
S602~S614‧‧‧各個步驟流程
t1
~t l
‧‧‧時間點
圖1繪示本發明一實施例之顯示器之電路示意圖。
圖2繪示本發明一實施例之工作脈波之波形示意圖。
圖3繪示本發明一實施例之單一發光二極體之工作脈波之時間與電流值的脈波關係示意圖。
圖4A繪示本發明一實施例之前後相鄰之發光二極體之工作脈波之時間與工作電流值的脈波關係示意圖。
圖4B繪示本發明另一實施例之前後相鄰之發光二極體之工作脈波之時間與工作電流值的脈波關係示意圖。
圖5繪示本發明一實施例之單一發光二極體行之時間與工作電流值的脈波關係示意圖。
圖6繪示本發明一實施例之發光校正方法的步驟流程圖。
圖7繪示習知之顯示器之電路示意圖。
100...顯示器
102...電壓源
104...電流感測器
106...脈波寬度調變電路
108...發光校正單元
110...類比/數位轉換裝置
112...感測裝置
LED1
~LEDm
...發光二極體
L1
~Ln
...發光二極體行
Claims (23)
- 一種發光校正方法,係適用於一發光二極體陣列,該發光二極體陣列係由n行的發光二極體行所組成,且每一該些發光二極體行係以m個並聯的發光二極體組成一發光區,該發光校正方法包括:提供一工作電壓至該m個發光二極體;依序提供與每一該m個發光二極體相對應之一工作脈波至該m個發光二極體中的相對應者;根據該工作電壓與每一該些工作脈波依序點亮每一該m個發光二極體中的相對應者,並分時偵測流經該m個發光二極體之多個總電流值;根據該些總電流值來計算與每一該m個發光二極體相對應的一工作電流值;根據任一該些工作電流值作一補償運算,並得到相對應之一補償訊號;以及根據該補償訊號校正相對應之該工作脈波。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光校正方法,其中該分時偵測流經該m個發光二極體之該些總電流值之步驟包括:於依序點亮每一該m個發光二極體時,在分時偵測的每個時間點偵測得到每一該些總電流值與該m個發光二極體中相對應被點亮的個體及數量。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光校正方法,其中該根據該些總電流值來計算與每一該m個發光二極體相對應的該工作電流值之步驟包括:依據該些總電流值與相對應之該m個發光二極體中被點亮的個體及數量計算以得到與每一該m個發光二極體相對應的該工作電流值。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光校正方法,其中在每一該n行發光二極體行中前後相鄰之發光二極體所對應的工作脈波係包括每一該n行發光二極體行中列與列之間的一列間隔延遲時間的差距。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光校正方法,其中每一該n行發光二極體行中列與列之間的該間隔延遲時間係為以一畫面時間與每一該n行發光二極體行中列的數目所定義。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光校正方法,其中在每一該n行發光二極體行中前後相鄰之發光二極體所對應的工作脈波包括一液晶轉態延遲時間的差距。
- 如申請專利範圍第6項所述之發光校正方法,其中在計算與每一該m個發光二極體相對應的該工作電流值時,相對應之每一該些工作脈波之時間係已減去每一該n行發光二極體行中列與列之間的該間隔延遲時間與該液晶轉態延遲時間。
- 如申請專利範圍第3項所述之發光校正方法,其中該根據任一該些工作電流值作該補償運算並得到相對應之該補償訊號之步驟包括:以所選之任一該些工作電流值與一預設電流值相比較而得到該補償訊號;當所選之任一該些工作電流值大於該預設電流值時,則該補償訊號係用於縮短與所選之任一該些工作電流值相對應之該工作脈波之工作週期;以及當所選之任一該些工作電流值小於該預設電流值時,則該補償訊號係用於延長與所選之任一該些工作電流值相對應之該工作脈波之工作週期。
- 如申請專利範圍第8項所述之發光校正方法,其中該預 設電流值係為暗區亮度的電流值。
- 如申請專利範圍第8項所述之發光校正方法,其中該預設電流值係為亮區亮度的電流值。
- 如申請專利範圍第8項所述之發光校正方法,其中該預設電流值係為目標值的電流值。
- 一種顯示器,包括:一電壓源,提供一工作電壓;一發光二極體陣列,係由n行發光二極體所組成,且每一該n行發光二極體行係由m個的發光二極體進行並聯,並電性耦接至該電壓源,以接收該工作電壓;一脈波寬度調變電路,係電性耦接至該m個發光二極體,用以依序提供與每一該m個發光二極體相對應之一工作脈波至每一該m個發光二極體中的相對應者;至少一電流感測器,係電性耦接至該電壓源之一電壓輸出端與每一該n行發光二極體行中該m個發光二極體之一電壓輸入端,用以於該m個發光二極體被依序點亮時在不同時間點分別偵測流經該m個發光二極體的一總電流值;以及一發光校正單元,係電性耦接至該至少一電流感測器與該脈波寬度調變電路,以根據該些總電流值計算與每一該m個發光二極體相對應的一工作電流值,之後再根據與任一該m個發光二極體相對應的該工作電流值而作一補償運算,用以得到及輸出一補償訊號。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示器,其中該發光校正單元係依據該些總電流值與相對應之該m個發光二極體中被點亮的個體及數量計算以得到與每一該m個發光二極體相對應的該工作電流值。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示器,其中在每一該n行發光二極體行中前後相鄰之發光二極體所對應的工作脈波係包括每一該n行發光二極體行中列與列之間的一間隔延遲時間的差距。
- 如申請專利範圍第14項所述之顯示器,其中在每一該n行發光二極體行中前後相鄰之發光二極體所對應的工作脈波更包括一液晶轉態延遲時間的差距。
- 如申請專利範圍第15項所述之顯示器,其中在計算與每一該m個發光二極體相對應的該工作電流值時,相對應之每一該些工作脈波之時間係已減去每一該n行發光二極體行中列與列之間的該間隔延遲時間與該液晶轉態延遲時間。
- 如申請專利範圍第14項所述之顯示器,其中每一該n行發光二極體行中列與列之間的該間隔延遲時間係為以一畫面時間與每一該n行發光二極體行中列的數目所定義。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示器,其中該補償運算係為以任一該些工作電流值與一預設電流值相比較而得到該補償訊號。
- 如申請專利範圍第18項所述之顯示器,其中當任一該些工作電流值大於該預設電流值時,則該脈波寬度調變電路提供之與所選之任一該些工作電流值相對應的該工作脈波之工作週期被縮短。
- 如申請專利範圍第18項所述之顯示器,其中當任一該工作電流值小於該預設電流值時,則該脈波寬度調變電路提供之與所選之任一該些工作電流值相對應的該工作脈波之工作週期被延長。
- 如申請專利範圍第18項所述之顯示器,其中該預設電流值係為暗區亮度的電流值。
- 如申請專利範圍第18項所述之顯示器,其中該預設電流值係為亮區亮度的電流值。
- 如申請專利範圍第18項所述之顯示器,其中該預設電流值係為目標值的電流值。
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