TWI414209B - 發光二極體驅動電路 - Google Patents

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Description

發光二極體驅動電路
本發明是有關於發光二極體驅動技術領域，且特別是有關於一種發光二極體驅動電路及驅動方法。
請參閱圖1，其繪示出相關於先前技術之一種發光二極體驅動電路。如圖1所示，發光二極體驅動電路10包括發光二極體驅動積體電路12、多個發光二極體串14以及多個電晶體16。
發光二極體驅動積體電路12具有多個控制接腳121以作為發光二極體串14之驅動電流的控制端，其係以脈寬調變(PWM)方式控制發光二極體串14之驅動電流。各個發光二極體串14之一端電性連接至電源電壓VDD，另一端透過與其串聯相接之電晶體16電性連接至發光二極體驅動積體電路12之相應的控制接腳121；電晶體16之導通/截止狀態係由閘極控制訊號Vg決定。再者，各個發光二極體串14分別包括多個串聯相接的發光二極體141，由於發光二極體141係正向偏壓驅動，驅動電流的大小改變會影響發光二極體之跨壓。
於發光二極體驅動積體電路12以脈寬調變方式驅動各個發光二極體串14之過程中，在脈寬調變訊號VPWM 關閉週期(off cycle)內，發光二極體141之跨壓相對於其在脈寬調變訊號VPWM 開啟週期(on cycle)內會下降，使得跨在發光二極體驅動積體電路12之控制接腳121上的電壓增加，此時閘極控制訊號Vg則會使電晶體16截止，以避免發光二極體驅動積體電路12遇到控制接腳121耐壓不足遭打壞的問題。
於先前技術中，雖然可透過與發光二極體串12串聯相接之電晶體16的分壓作用來避免發光二極體驅動積體電路12之控制接腳121因耐壓不足遭打壞，然電晶體16之配置勢必造成發光二極體驅動電路10之成本上升。
本發明的目的就是在提供一種發光二極體驅動電路，可避免發光二極體驅動積體電路之控制接腳遭遇因耐壓不足而打壞之問題且具有相對低的成本，以克服先前技術中存在的缺陷。
本發明的再一目的是提供一種發光二極體驅動方法。
本發明實施例提出的一種發光二極體驅動電路，包括發光二極體驅動積體電路、發光二極體串以及電阻。其中，發光二極體串電性連接於電源電壓與發光二極體驅動積體電路之控制端之間以藉此接受發光二極體驅動積體電路對發光二極體串之驅動電流的控制，電阻電性連接於發光二極體驅動積體電路之控制端與預設電位。其中，發光二極體串通常包括多個串聯相接的半導體發光二極體或有機發光二極體。
在本發明的一實施例中，上述之發光二極體驅動電路更包括升壓(Boost)電路，電性連接於發光二極體驅動積體電路與電源電壓，並根據輸入電壓執行升壓以產生上述之電源電壓。
在本發明的一實施例中，上述之發光二極體驅動積體電路包括脈寬調變電路以依據此脈寬調變電路來控制發光二極體串之驅動電流。
在本發明的一實施例中，上述之發光二極體串的數量為多個，以及控制端的數量及電阻的數量皆為多個，從而每一發光二極體串電性連接於對應之每一控制端與電源電壓，並且每一電阻電性連接於對應之每一控制端與預設電位。
本發明實施例提出的一種發光二極體驅動方法適用於驅動發光二極體串，其包括步驟：使發光二極體串電性連接至電源電壓與發光二極體驅動積體電路之間，以藉由發光二極體驅動積體電路來驅動此發光二極體串；使電阻之第一端電性連接於發光二極體串與發光二極體驅動積體電路之間，並使電阻之第二端電性連接至預設電位；以及設定電阻之阻值，使在發光二極體串被關閉的時候被提供至電阻之第一端的電位低於臨界值。其中，發光二極體驅動積體電路通常可藉由脈寬調變方式來驅動發光二極體串。
在本發明的一實施例中，上述之設定電阻之阻值，使在發光二極體串被關閉的時候被提供至電阻之第一端的電位低於臨界值之步驟包括：依據電源電壓與該臨界值選定發光二極體串中各個發光二極體於發光二極體串被關閉的時候之正向跨壓(forward voltage)；獲取各個發光二極體之與正向跨壓相對應的正向電流(forward current)；以及依據電源電壓、正向跨壓與正向電流計算出電阻之阻值。
本發明實施例藉由將具合適阻值之電阻電性連接於發光二極體串與發光二極體驅動積體電路的控制端之間的節點與預設電位之間，利用設定電阻大小使發光二極體串在脈寬調變訊號關閉週期內有特定的微小電流留過，此微小電流不影響發光二極體之整體亮度且會使發光二極體串保持特定跨壓，以達到跨在發光二極體驅動積體電路之控制端上的電壓不會過高，從而達到保護發光二極體驅動積體電路的控制端之目的。此外，電阻之使用具有相對較低的成本。
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。
請參閱圖2，其繪示出相關於本發明實施例之一種發光二極體驅動電路。如圖2所示，發光二極體驅動電路30包括發光二極體驅動積體電路32、升壓電路33、多個發光二極體串34以及多個電阻R。
發光二極體驅動積體電路32具有多個控制接腳321，且於本實施例中發光二極體驅動積體電路32包括脈寬調變電路320以脈寬調變方式來驅動各個發光二極體串34；其中，脈寬調變電路320提供脈寬調變訊號VPWM 至與控制接腳321相連接的多個電晶體，來切換各個電晶體之導通/截止狀態，而各個控制接腳321則作為發光二極體驅動積體電路32控制各個發光二極體串34之驅動電流的控制端。應注意的是，雖然在圖2中的所有脈寬調變訊號VPWM 是接在一起的，但是這並非代表這些電晶體必須以同一個脈寬調變訊號VPWM 來驅動。用來驅動各電晶體的脈寬調變訊號VPWM 可以是一個，也可以是很多個。脈寬調變訊號的個數端看設計時的需求為何而定，並非是不可改變的。
升壓電路33與發光二極體驅動積體電路32相電性耦接，其之輸入端因電性耦接關係而接受輸入電壓Vin 。升壓電路33對輸入電壓Vin 執行升壓而產生輸出電壓Vout 並從其輸出端輸出作為各個發光二極體串34之電源電壓。
各個發光二極體串34之一端電性連接至升壓電路33之輸出端以接收電源電壓Vout ，另一端電性連接至發光二極體驅動積體電路32之各個控制接腳321。在此，各個發光二極體串34分別包括多個串聯相接的發光二極體341，並且由於發光二極體341係正向偏壓驅動，驅動電流的大小改變會影響發光二 極體341之正向跨壓。換而言之，在圖2中之脈寬調變訊號VPWM 的關閉週期(off cycle)內各個串聯相接之發光二極體341的跨壓通常係小於其在脈寬調變訊號VPWM 的開啟週期(on cycle)內之跨壓。從而，在脈寬調變訊號VPWM 的關閉週期(off cycle)內，跨在發光二極體驅動積體電路32之各個控制接腳321上的電壓會相對比較高。
各個電阻R之一端電性連接至各個發光二極體串34與發光二極體驅動積體電路32之相應的控制接腳321之間，另一端電性連接至預設電位例如接地電位GND或其他合適的電源電位。
下面將結合圖3具體說明本發明實施例是如何利用設定電阻R之阻值大小來達成保護發光二極體驅動積體電路32的控制接腳321之目的，圖3繪示出發光二極體341之電流-電壓(I-V)特性曲線，橫軸為正向跨壓Vf (單位為伏特(V))，縱軸為正向電流If (單位為微安培(μA))；另外，由於本實施例中之各個電阻R之阻值大小決定方法相同，故以下僅以圖2中多個發光二極體串34中的任意一串作為舉例進行說明。
為方便說明，先假設發光二極體串34中之發光二極體341的數量為N且各個發光二極體341具有相同的I-V特性曲線，並定義發光二極體驅動積體電路32的控制接腳321之遭遇因耐壓不足而打壞之耐壓臨界值為Vth ，發光二極體串34中之各個串聯相接的發光二極體341於發光二極體串34處於關閉的時候(亦即，脈寬調變訊號VPWM 關閉週期內)之特定正向跨壓為Vf-off-min ，脈寬調變訊號VPWM 關閉週期內流過發光二極體串34之特定微小電流為I。為有效避免發光二極體驅動積體電路32的控制接腳321遭遇打壞，則需要滿足以下條件(1)及(2)：
(Vout -N×Vf-off-min )＜Vth 　......(1)
R=(Vout -N×Vf-off-min )/I......(2)
電阻R之阻值大小可按以下方式決定：在電源電壓Vout 及耐壓臨界值Vth 已知之情況下，即可根據條件(1)選定各個發光二極體341之特定正向跨壓Vf-off-min 的取值，然後依據圖3所繪示之I-V特性曲線獲取與特定正向跨壓Vf-off-min 對應之特定微小電流I之取值(例如圖3所示：當Vf-off-min 為2.3V時，則特定微小電流I約為1.8μA)，之後根據條件(2)即可計算出電阻R之取值。需要說明的是，所謂之“特定微小電流I”係指在脈寬調變訊號VPWM 關閉週期內不會影響發光二極體串34之整體亮度的正向電流。
在此，由於具適當阻值之電阻R的配置，在脈寬調變訊號VPWM 關閉週期內發光二極體串34之跨壓相對於未配置電阻R之情形被提升，從而使得在脈寬調變訊號VPWM 關閉週期內跨在發光二極體驅動積體電路32之控制接腳321上的電壓相應地可降低至耐壓臨界值Vth 以下，達成保護控制接腳321之目的。
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。
10、30．．．發光二極體驅動電路
12、32．．．發光二極體驅動積體電路
320．．．脈寬調變電路
121、321．．．控制接腳
14、34．．．發光二極體串
141、341．．．發光二極體
16．．．電晶體
VDD．．．電源電壓
Vg．．．閘極控制訊號
VPWM ．．．脈寬調變訊號
33．．．升壓電路
Vin ．．．輸入電壓
Vout ．．．電源電壓
R．．．電阻
GND．．．接地電位
圖1繪示出相關於先前技術之一種發光二極體驅動電路。
圖2繪示出相關於本發明實施例之一種發光二極體驅動電路。
圖3繪示出相關於本發明實施例之發光二極體之電流-電壓特性曲線。
30．．．發光二極體驅動電路
32．．．發光二極體驅動積體電路
320．．．脈寬調變電路
321．．．控制接腳
34．．．發光二極體串
341．．．發光二極體
VPWM ．．．脈寬調變訊號
33．．．升壓電路
Vin ．．．輸入電壓
Vout ．．．電源電壓
R．．．電阻
GND．．．接地電位

Claims (12)

  1. 一種發光二極體驅動電路，包括：一發光二極體驅動積體電路，具有至少一控制端；至少一發光二極體串，該發光二極體串電性連接於一電源電壓與該控制端；以及至少一電阻，該電阻電性連接於該控制端與一預設電位，其中設定該電阻之阻值，使在該發光二極體串被關閉的時候被提供至該電阻之第一端的電位低於一臨界值，並依據該電源電壓與該臨界值選定該發光二極體串被關閉的時候該發光二極體串中的多個串聯相接的發光二極體之一正向跨壓，且獲取該些發光二極體之與該正向跨壓相對應之一正向電流，進而依據該電源電壓、該正向跨壓與該正向電流計算出該電阻之阻值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，更包括：一升壓電路，該升壓電路電性連接於該發光二極體驅動積體電路與該電源電壓，根據一輸入電壓執行升壓以產生該電源電壓。
  3. 如申請專利範圍第1所述之發光二極體驅動電路，其中該發光二極體驅動積體電路包括：一脈寬調變電路，根據該脈寬調變電路控制該發光二極體串之驅動電流。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中：該發光二極體串的數量為多個；以及該控制端的數量及該電阻的數量皆為多個，從而每一該些發光二極體串電性連接於對應之每一該些控制端與該電源電壓，每一該些電阻電性連接於對應之每一該些控制端與該預設電位。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該發光二極體串中的該些發光二極體皆為半導體發光二極體。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該發光二極體串中的該些發光二極體皆為有機發光二極體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該電阻之阻值係依據一第一算式來設定該電阻之阻值大小，該第一算式為：R=(Vout -N×Vf-off-min )/I，其中R為該電阻之阻值，Vout 為該電源電壓，N為該發光二極體串中之該些串聯相接發光二極體的數量，Vf-off-min 為該發光二極體串中之該些串聯相接發光二極體之正向跨壓，I為該正向跨壓Vf-off-min 對應之一特定微小電流。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動電路，其中該正向跨壓Vf-off-min 的值係取決於一第二算式，該第二算式為：(Vout -N×Vf-off-min )<Vth ，其中Vth 為該臨界值。
  9. 一種發光二極體驅動方法，適用於驅動一發光二極體串，包括下列步驟：使該發光二極體串電性連接至一電源電壓與一發光二極體驅動積體電路；使一電阻之第一端電性連接於該發光二極體串與該發光二極體驅動積體電路，並使該電阻之第二端電性連接至一預設電位；設定該電阻之阻值，使在該發光二極體串被關閉的時候被提供至該電阻之第一端的電位低於一臨界值；依據該電源電壓與該臨界值選定該發光二極體串被關閉的時候該發光二極體串中的多個串聯相接的發光二極體之一正向跨壓； 獲取該些發光二極體之與該正向跨壓相對應之一正向電流；以及依據該電源電壓、該正向跨壓與該正向電流計算出該電阻之阻值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體驅動方法，更包括步驟：該發光二極體驅動積體電路藉由一脈寬調變方式來驅動該發光二極體串。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體驅動方法，其中該電阻之阻值係依據一第一算式來設定該電阻之阻值大小，該第一算式為：R=(Vout -N×Vf-off-min )/I，其中R為該電阻之阻值，Vout 為該電源電壓，N為該發光二極體串中之該些串聯相接發光二極體的數量，Vf-off-min 為該發光二極體串中之該些串聯相接發光二極體之正向跨壓，I為該正向跨壓Vf-off-min 對應之一特定微小電流。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體驅動方法，其中該正向跨壓Vf-off-min 的值係取決於一第二算式，該第二算式為：(Vout -N×Vf-off-min )<Vth ，其中Vth 為該臨界值。
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