TWI405500B - 發光二極體驅動裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

發光二極體驅動裝置及其驅動方法

本發明係關於一種發光二極體驅動裝置及其驅動方法，更精確地說，係有關於一種應用於面板的發光二極體驅動裝置及其驅動方法。

由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)低功率消耗、操作溫度較低....等良好的特性，目前已經廣泛地被應用。

舉例而言，大多數的中小尺寸面板，都是利用3~10顆的LED，採用串連的方式來作為背光光源，甚至於手機或個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)的鍵盤背光也多是利用LED作為輔助照明之用，再加上歐盟對於無汞化的要求，因此對於更新一代的LED的驅動技術，也就相當地被市場所期待。

大多數的可攜式產品，對於面板的背光都設計有調光功能，也就是說，在無交流供電、待機模式等等的情況下，都會對背光的亮度進行調整，來減少耗電，延長電池的使用時間，然而現行LED驅動方式有以下之缺點：

1.發光二極體驅動電流為固定值，無法隨使用狀況自動調整。由於發光二極體藉由流過發光二極體的電流大小來控制發光的強度，所以固定電流值的驅動方式更是限制了其使用上的便利性。

2.驅動電流固定為最大亮度時之電流，在非最大亮度時使用最大亮度之電流，會使LED作用在較低效率區。縱上所述，目前的LED驅動方法有其缺陷，一種更佳的LED驅動方法實為業界所期待。

本發明提供一種發光二極體驅動裝置及期驅動方法，藉由調整發光二極體驅動電流的電流值及責任週期來更好地驅動發光二極體。

本發明之發光二極體驅動裝置之一實施例，包含一責任週期設定單元、一直流設定單元、一控制單元和一發光二極體驅動電路。該責任週期設定單元用以輸出一責任週期設定訊號。該直流設定單元用以輸出一直流設定訊號。該控制單元用以接收該責任週期設定訊號及該直流設定訊號，並根據該責任週期設定訊號及該直流設定訊號輸出一直流控制訊號及一責任週期控制訊號。該發光二極體驅動電路用以根據該直流控制訊號及該責任週期控制訊號驅動至少一發光二極體。

本發明之發光二極體驅動方法之一實施例，該驅動方法包含：於一第一時間週期提供一第一驅動電流，用以驅動一發光二極體，該第一驅動電流具有一第一責任週期和一第一電流值；以及於一接續於該第一時間週期之第二時間週期提供一第二驅動電流，用以驅動一發光二極體，該第二驅動電流具有一第二責任週期及一第二電流值，其中該第一電流值不等於該第二電流值且該第一責任週期不等於該第二責任週期。

上文已相當廣泛地概述本發明之技術特徵及優點，俾使下文之本發明詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本發明之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本發明相同之目的。本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本發明的精神和範圍。

請參考第1圖，其例示本發明一實施例之發光二極體驅動裝置之系統方塊示意圖。此發光二極體驅動裝置100係用以驅動發光二極體102，其中此發光二極體驅動裝置100包含責任週期設定單元104、直流設定單元106、控制單元108和發光二極體驅動電路110。責任週期設定單元104係用以輸出一責任週期設定訊號給控制單元108以及直流設定單元106係用以輸出一直流設定訊號給控制單元108；控制單元108則根據所接收的該責任週期設定訊號及該直流設定訊號輸出一直流控制訊號及一責任週期控制訊號給發光二極體驅動電路110，發光二極體驅動電路110則根據所接收到的該直流控制訊號及該責任週期控制訊號驅動該發光二極體。

請參考第2A圖和第2B圖。第2A圖例示本發明一實施例之發光二極體驅動裝置中之控制單元所接收之波形圖；此責任週期設定訊號可以為脈波寬度導通週期(pulse width modulation,PWM)訊號、電壓、數位訊號等，在此實施例係以脈波寬度導通週期訊號為例；第2B圖例示本發明一實施例之發光二極體驅動裝置中之控制單元所輸出之波形圖。在此波形圖中，輸出電流之設定階數為4，即輸出電流可以為最大輸出電流IMAX、0.75倍的最大輸出電流0.75IMAX、0.5倍的最大輸出電流0.5IMAX、或0.25倍的最大輸出電流0.25IMAX。圖示中橫軸代表的是時間軸，縱軸代表的是電流大小。請先參照第2A圖，在時間週期T1，從責任週期設定單元104輸入控制單元108的責任週期為100%，從直流設定單元106輸入控制單元108的最大電流為IMAX；在時間週期T2，從責任週期設定單元104輸入控制單元108的責任週期為75%，而從直流設定單元106輸入控制單元108的最大電流為IMAX；在時間週期T3，從責任週期設定單元104輸入控制單元108的責任週期為80%，而從直流設定單元106輸入控制單元108的最大電流為IMAX；在時間週期T4，從責任週期設定單元104輸入控制單元108的責任週期為50%，而從直流設定單元106輸入控制單元108的最大電流為IMAX；在時間週期T5，從責任週期設定單元104輸入控制單元108的責任週期為30%，而從直流設定單元106輸入控制單元108的最大電流為IMAX。請繼續參照第2B圖，在時間週期T1’，從控制單元108 輸出給發光二極體驅動單元110的責任週期為100%，電流為IMAX；在時間週期T2’，從控制單元108輸出給發光二極體驅動單元110的責任週期為100%，電流為0.75IMAX；在時間週期T3’，從控制單元108輸出給發光二極體驅動單元110的責任週期為80%，電流為IMAX；在時間週期T4’，從控制單元108輸出給發光二極體驅動單元110的責任週期為100%，電流為0.5IMAX；在時間週期T5’，從控制單元108輸出給發光二極體驅動單元110的責任週期為60%，電流為0.5IMAX。值得注意的是，控制單元108所接收的責任週期與電流和輸出的責任週期與電流可相等也可不等。例如在時間週期T2控制單元108所接收到的責任週期與電流分別為75%與IMAX，和其在時間週期T2’輸出的責任週期與電流100%與0.75IMAX不同。控制單元108所接收的責任週期與電流與輸出的責任週期與電流滿足下列關係：所接收的責任週期*所接收電流=輸出的責任週期*輸出電流-----方程式(1)

藉由調整輸出的責任週期和輸出電流使其滿足方程式(1)，可使得LED適應性地操作在在工作效率較高的區域。本發明藉由搭配直流驅動與脈波寬度導通週期驅動的方式可以讓LED工作效率提高；此外藉由調整直流設定能提升效率，且藉由調整脈波寬度通週期則可以精確控制流過LED之平均電流。

請參考第3圖。第3圖係例示本發明一實施例之發光二 極體驅動裝置中的控制單元108之系統方塊示意圖。控制單元108包含電流階數設定單元308，用以決定一電流階數；責任週期與電流運算單元302，用以根據由直流設定單元106所決定的最大電流值、由電流階數設定單元308所決定之電流階數、以及由責任週期設定單元104傳送的責任週期設定訊號輸出一直流控制訊號以及一責任週期控制訊號。其中電流階數設定單元可以根據實際上的需求任意設定電流階數。在此以4階電流階數(1~4)為例，對責任週期與電流運算單元302的運作做一說明。當所接收的責任週期設定訊號代表的責任週期為0≦責任週期≦25時，，電流階數被設定為1，直流控制訊號被設定為1*最大電流值IMAX/4；當所接收的責任週期設定訊號代表的責任週期為25<責任週期≦50時，，電流階數被設定為2，直流控制訊號被設定為2*最大電流值IMAX/4=最大電流值IMAX/2；當所接收的責任週期設定訊號代表的責任週期為50<責任週期≦75時，，電流階數被設定為3，直流控制訊號被設定為3*最大電流值IMAX/4；當所接收的責任週期設定訊號代表的責任週期為75<責任週期≦100時，，電流階數被設定為4，直流控制訊號被設定為最大電流值IMAX。舉例而言，當所接收到的責任週期設定訊號代表之責任週期為80%，則電流階數為4，直流控制訊號為4*最大電流值IMAX/4=最大電流值IMAX，依據方程式(1)可得責任週期控制訊號為80%。舉例而言，當所接收到的責任週期設定訊號代表之責任週 期設定訊號為25%，則電流階數為1，直流控制訊號為1*IMAX/4=0.25IMAX，依據方程式(1)可得責任週期控制訊號為100%。雖然在此係以電流階數為4為例做說明，然而電流階數係可依照實際上需要做設定，並不限定於此。

接下來請同時參照第1圖和第2B圖。在時間週期T2’與T3’期間，發光二極體驅動裝置100於時間週期T2’提供一第一驅動電流，用以驅動發光二極體102，該第一驅動電流具有責任週期100%和電流值0.75IMAX；接下來發光二極體驅動裝置100於一接續於時間週期T2’之一時間週期T3’提供一第二驅動電流，用以驅動發光二極體102，該第二驅動電流具有責任週期80%及電流值IMAX；在時間週期T2’與T3’期間，第一驅動電流的責任週期大於第二驅動電流的責任週期；而第一驅動電流的電流值小於第二驅動電流的電流值。

在時間週期T3’與T4’期間，發光二極體驅動裝置100於時間週期T3’提供一第二驅動電流，用以驅動發光二極體102，該第二驅動電流具有責任週期80%和電流值IMAX；接下來發光二極體驅動裝置100於一接續於時間週期T3’之一時間週期T4’提供一第三驅動電流，用以驅動發光二極體102，該第三驅動電流具有責任週期100%及電流值0.5IMAX；在時間週期T3’與T4’期間，第二驅動電流的責任週期小於第三驅動電流的責任週期；而第二驅動電流的電流值大 於第三驅動電流的電流值。

藉由上述發光二極體的驅動裝置及其驅動方法，可以有效調整發光二極體驅動電流的電流值以及責任週期，讓LED工作效率提高且使LED之平均導通電流能夠得到精確的控制，為一較佳之發光二極體的驅動裝置及驅動方法。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本發明精神和範圍內，本發明之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。

100‧‧‧發光二極體驅動裝置

102‧‧‧發光二極體

104‧‧‧責任週期設定單元

106‧‧‧直流設定單元

108‧‧‧控制單元

110‧‧‧發光二極體驅動電路

302‧‧‧責任週期與電流運算單元

308‧‧‧電流階數設定單元

藉由參照前述說明及下列圖式，本發明之技術特徵及優點得以獲得完全瞭解。

圖1例示本發明一實施例之發光二極體驅動裝置之系統方塊示意圖；圖2A及圖2B分別例示本發明一實施例之發光二極體驅動裝置中的控制單元所接收及輸出之波形圖；以及圖3例示本發明一實施例之發光二極體驅動裝置中的控制單元之系統方塊示意圖。

100．．．發光二極體驅動裝置

102．．．發光二極體

104．．．責任週期設定單元

106．．．直流設定單元

108．．．控制單元

110．．．發光二極體驅動電路

Claims (11)

1. 一種發光二極體驅動裝置，包含：一責任週期設定單元，用以輸出一責任週期設定訊號；一直流設定單元，用以輸出一直流設定訊號；一控制單元，用以接收該責任週期設定訊號及該直流設定訊號，並根據該責任週期設定訊號及該直流設定訊號輸出一直流控制訊號及一責任週期控制訊號，其中，該直流設定訊號係用以設定該控制單元所輸出之一最大電流值；和一發光二極體驅動電路，用以根據該直流控制訊號及該責任週期控制訊號驅動至少一發光二極體；其中該控制單元更進一步包含：一電流階數設定單元，用以決定一電流階數；和一責任週期與電流運算單元，用以根據該最大電流值、該電流階數以及該責任週期設定訊號，輸出該直流控制訊號以及該責任週期控制訊號。
2. 如請求項1所述之發光二極體驅動裝置，其中該責任週期設定訊號包含該控制單元所接收的電流的責任週期的資訊。
3. 如請求項1所述之發光二極體驅動裝置，其中該責任週期控制訊號所代表的責任週期與該直流控制訊號的乘積等於該責任週期設定訊號所代表的責任週期和該直流設定訊號的乘積。
4. 一種發光二極體驅動方法，包含： 依據一第一輸入電流決定一第一驅動電流，並於一第一時間週期提供該第一驅動電流，以驅動一發光二極體，該第一輸入電流具有一第一輸入責任週期和一第一輸入電流值，且該第一驅動電流具有一第一驅動責任週期和一第一驅動電流值，其中該第一驅動責任週期和該第一驅動電流值之乘積係由該第一輸入責任週期和該第一輸入電流值之乘積所決定；和依據一第二輸入電流決定一第二驅動電流，並於一接續於該第一時間週期之第二時間週期提供該第二驅動電流，用以驅動該發光二極體，該第二輸入電流具有一第二輸入責任週期和一第二輸入電流值，且該第二驅動電流具有一第二驅動責任週期及一第二驅動電流值，其中該第二驅動責任週期和該第二驅動電流值之乘積係由該第二輸入責任週期和該第二輸入電流值之乘積所決定。
5. 如請求項4所述之發光二極體驅動方法，其中該第一驅動電流值大於或小於該第二驅動電流值。
6. 如請求項4所述之發光二極體驅動方法，其中該第一驅動責任週期和該第一驅動電流值之乘積係等於該第一輸入責任週期和該第一輸入電流值之乘積。
7. 如請求項4所述之發光二極體驅動方法，其中該第一驅動責任週期小於或大於該第二驅動責任週期。
8. 如請求項4所述之發光二極體驅動方法，其中該第二驅動責任週期和該第二驅動電流值之乘積係等於該第二輸入責任週期和該第二輸入電流值之乘積。
9. 一種驅動發光二極體的方法，包含：提供一責任週期設定訊號；提供一直流設定訊號；接收該責任週期設定訊號及該直流設定訊號至一控制單元，其中該直流設定訊號用以設定該控制單元所輸出之一最大電流值；決定一電流階數；根據該最大電流值、該電流階數以及該責任週期設定訊號，經由該控制單元輸出一直流控制訊號及一責任週期控制訊號至一發光二極體驅動電路；和根據該直流控制訊號及該責任週期控制訊號驅動至少一發光二極體。
10. 如請求項9所述之發光二極體驅動方法，其中該驅動至少該發光二極體的步驟進一步包括：於一第一時間週期提供一第一驅動電流，用以驅動該發光二極體；和於一接續於該第一時間週期之第二時間週期提供一第二驅動電流，用以驅動該發光二極體。
11. 如請求項10所述之發光二極體驅動方法，其中該責任週期控制訊號所代表的責任週期與該直流控制訊號的乘積等 於該責任週期設定訊號所代表的責任週期和該直流設定訊號的乘積。