TWI458386B - 發光二極體串的驅動方法、發光二極體串的驅動電路及其驅動方法 - Google Patents

Description

發光二極體串的驅動方法、發光二極體串的驅動電路及其驅動方法

本發明是有關於一種驅動電路及其驅動方法，且特別是有關於一種發光二極體串的驅動電路及其驅動方法。

發光二極體是一種目前常見能發光的半導體電子元件。這種電子元件早在1960年代出現，發展至今能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當的光度。而用途也擴展到作為指示燈、顯示板及顯示器背光模組等；隨著白光發光二極體的出現而續漸發展為照明的用途。

然而隨著節能需求的提升，不只是發光二極體運作效率提升的要求日漸升高，發光二極體驅動電路在運作時，其運作的效率也日益重要，其中驅動電路設計的穩流元件IC的熱損耗問題技術人員所欲改善的方向之一。

本發明提出一種發光二極體陣列的驅動電路及其驅動方法，係採用雙動態電壓迴授機制，以控制輸出至發光二極體陣列的驅動電壓，藉以改善穩流元件IC的熱損耗問題，進而提升發光二極體陣列的驅動電路的穩定性。

因此，本發明的發光二極體串的驅動電路，包括有電源供應模組、複數個發光二極體串、電流控制器與參考電壓產生模組。電源供應模組具有第一輸入端與第二輸入端與第一輸出端，並用以根據第一輸入端與第二輸入端所接收的訊號，由第一輸出端輸出第一驅動電壓。每個發光二極體串的第一端電性耦接於電源供應模組的第一輸出端，用以接收第一驅動電壓。電流控制器用以個別控制流經每個發光二極體串的電流，電性耦接電源供應模組的第一輸入端。所述的電流控制器包含複數個穩流單元，而每個穩流單元係對應於每個發光二極體串。每個穩流單元包含有電晶體與電阻。所述的電晶體具有第一端、第二端與控制端。電晶體的第一端電性耦接於對應的發光二極體串的第二端，而控制端係用以控制第一端與第二端電性耦接或電性隔離。所述的電阻的一端電性耦接所述的電晶體的第二端。其中第一驅動電壓係用以驅動至每個發光二極體串，並在每個電晶體的第一端個別形成第一電壓，在每個電晶體的第二端個別形成第二電壓。電流控制器並用以選擇性的提供第一電壓的其中之一或第二電壓的其中之一給電源供應模組的第一輸入端。參考電壓產生模組電性耦接電源供應模組的第二輸入端及該電流控制器，用以提供第一參考電壓或第二參考電壓給電源供應模組的第二輸入端，並且若電流控制器提供所述複數第一電壓的其中之一給第一輸入端時，參考電壓產生模組提供第一參考電壓給第二輸入端；若電流控制器提供所述複數第二電壓的其中之一給第一輸入端時，參考電壓產生模組提供第二參考電壓給第二輸入端。

另外，本發明的發光二極體串的的驅動電路的驅動方法，包括有下列步驟：首先，接收具有最小值的第一電壓，並根據第一參考電壓調整輸出的第一驅動電壓；接著，比較具有最小值的第一電壓與其餘的第一電壓的差值是否超出設定門限值；以及於確認所述的差值大於或等於設定門限值時，接收具有最小值的第二電壓並根據第二參考電壓再次調整所輸出的第一驅動電壓。

另外，本發明的發光二極體串的驅動方法，用以驅動複數並聯的發光二極體串，每個發光二極體串包含串聯連接的複數發光二極體、電晶體以及電阻，所述的電晶體包含有控制端、第一端以及第二端，其驅動方法包括有下列步驟：首先，使用電源供應模組產生第一驅動電壓；接著，提供第一驅動電壓給每個發光二極體串以在每個發光二極體串產生電流，其中每個發光二極體串的電流流經發光二極體串的複數發光二極體、發光二極體串的電晶體的第一端、發光二極體串的電晶體的第二端以及發光二極體串的電阻；此外每個發光二極體串的電晶體的第一端具有第一電壓，而發光二極體串的電晶體的第二端具有第二電壓；接著，接收每個發光二極體串的第一電壓及第二電壓；然後，選擇性的提供第一電壓組或第二電壓組給電源供應模組，其中第一電壓組包含每個發光二極體串的第一電壓之其一以及第一參考電壓，而第二電壓組包含每個發光二極體串的第二電壓之其一以及第二參考電壓；以及在選擇性的提供第一電壓組或第二電壓組給電源供應模組後，根據提供給該電源供應模組的電壓組調整第一驅動電壓。

本發明的另一發光二極體串的驅動電路，包括有電源供應模組、複數個發光二極體串、電流控制器與參考電壓產生模組。電源供應模組具有第一輸入端與第二輸入端與第一輸出端，並用以根據第一輸入端與第二輸入端所接收的訊號，由第一輸出端輸出第一驅動電壓。每個發光二極體串的第一端電性耦接於電源供應模組的第一輸出端，用以接收第一驅動電壓。電流控制器用以個別控制流經每個發光二極體串的電流，電性耦接電源供應模組的第一輸入端。所述的電流控制器包含複數個穩流單元，而每個穩流單元係對應於每個發光二極體串。每個穩流單元包含有電晶體與電阻。所述的電晶體具有第一端、第二端與控制端。電晶體的第一端電性耦接於對應的發光二極體串的第二端，而控制端係用以控制第一端與第二端電性耦接或電性隔離。所述的電阻的一端電性耦接所述的電晶體的第二端。其中第一驅動電壓係用以驅動至每個發光二極體串，並在每個電晶體的第一端個別形成第一電壓，在每個電晶體的第二端個別形成第二電壓。電流控制器並用以選擇性的提供第一電壓的其中之一或第二電壓的其中之一乘以一預設倍率給電源供應模組的第一輸入端。參考電壓產生模組電性耦接電源供應模組的第二輸入端，用以提供第一參考電壓給電源供應模組的第二輸入端。

本發明的再一發光二極體串的驅動電路，包括有電源供應模組、一發光二極體串、電流控制器與參考電壓產生模組。電源供應模組具有第一輸入端與第二輸入端與第一輸出端，並用以根據第一輸入端與第二輸入端所接收的訊號，由第一輸出端輸出第一驅動電壓。發光二極體串的第一端電性耦接於電源供應模組的第一輸出端，用以接收第一驅動電壓。電流控制器用以控制流經發光二極體串的電流，電性耦接電源供應模組的第一輸入端。所述的電流控制器包含穩流單元。穩流單元包含有電晶體與電阻。所述的電晶體具有第一端、第二端與控制端。電晶體的第一端電性耦接於發光二極體串的第二端，而控制端係用以控制第一端與第二端電性耦接或電性隔離。所述的電阻的一端電性耦接所述的電晶體的第二端。其中第一驅動電壓係用以驅動發光二極體串，並在電晶體的第一端形成第一電壓，在電晶體的第二端形成第二電壓。電流控制器並用以的提供第二電壓給電源供應模組的第一輸入端。參考電壓產生模組電性耦接電源供應模組的第二輸入端，用以提供第一參考電壓給電源供應模組的第二輸入端。

綜上所述，本發明的發光二極體串的驅動方法、發光二極體串的驅動電路及其驅動方法，透過雙動態電壓迴授機制，以調整輸出至發光二極體陣列的驅動電壓，特別是無需增大穩流元件IC的晶片面積與建置成本，即可改善穩流元件IC的熱損耗問題，進而提升發光二極體陣列的驅動電路的穩定性。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在目前發光二極體陣列的驅動電路設計中，為了避免穩流元件IC的溫度過高，有部分的驅動電路採用加入動態電壓迴授機制來降低跨在穩流元件IC的電壓，而動態電壓迴授機制的運作是透過取得穩流元件IC的端電壓作為回授電壓，並回授給電源供應模組，進而調整電源供應模組輸出至發光二極體陣列的驅動電壓，以達到降低穩流元件IC的熱損耗問題。

然而，所述的動態電壓迴授機制存在以下幾個問題。舉例來說，當發光二極體陣列中所有的通道(channel)都工作於飽和區時，穩流元件IC可當作可調壓降電路，並將多餘電壓損耗在穩流元件IC中的開關元件上，所以，此種方式容易產生多餘熱損耗的問題，若沒有良好的散熱機制，嚴重時可能導致穩流元件IC失效或毀損。從另一方面來看，因為各通道中的發光二極體串的正向電壓的差異，使各通道中的穩流元件IC的回授電壓可能高於0.5伏特(例如，大約是0.5伏特至2伏特)，如此一來，同樣會造成穩流元件IC的熱累積過高的問題。

因此，為了降低穩流元件IC中熱損耗的問題，可透過降低迴授參考位準的方式來實現。在目前常用的驅動電路設計中，各個通道中穩流元件IC的最低迴授電壓已可達到0.5伏特左右，但是若要以現行的電路架構再降低最低迴授電壓至0.5伏特以下時，所需要穩流元件IC的晶片面積(die size)必然需增大，如此將導致穩流元件IC的建置成本上升。而本發明的發光二極體陣列的驅動電路及其驅動方法，透過雙動態電壓迴授機制，以調整輸出至發光二極體陣列的驅動電壓，特別是無需增大穩流元件IC的晶片面積與建置成本，即可改善穩流元件IC的熱損耗問題，進而提升發光二極體陣列的驅動電路的穩定性。其具體實施放式如下所述。

請參照圖1，圖1係為本發明實施例之電路方塊圖。如圖1所示，本發明實施例之發光二極體陣列的驅動電路100包括有電源供應模組10、發光二極體陣列20、電流控制器30與參考電壓產生模組40。

電源供應模組10具有第一輸入端F1、第二輸入端F2與第一輸出端O1。電源供應模組10，例如直流電源供應模組，可將接收的輸入電壓Vin進行轉換，以輸出第一驅動電壓Vled。電源供應模組10還根據第一輸入端F1與第二輸入端F2所接收的訊號，調整由第一輸出端輸O1出第一驅動電壓Vled。另外，電源供應模組10還可例如是直流至直流轉換器、切換式直流至直流轉換器、交流直流轉換器及其他具有電源轉換功能的電源產生器。電源供應模組10例如為閉迴路控制的切換式直流至直流轉換器時係用以根據第一輸入端F1接收的回授電壓以及第二輸入端F2所接收的參考電壓以調整第一輸出端O1的電壓，進而使得第一輸入端F1接收的回授電壓能夠維持在一預定的範圍內。

發光二極體陣列20電性耦接於電源供應模組10的第一輸出端O1。發光二極體陣列20包括有複數個發光二極體串L1、L2、L3~Ln所構成，但不以此為限，亦可僅有一個發光二極體串。每個發光二極體串由多個發光二極體以串聯方式組成。具體地，發光二極體串L1、L2、L3~Ln的第一端(例如，正輸入端)分別電性耦接於電源供應模組10的第一輸出端O1，以接收第一驅動電壓Vled。

電流控制器30分別電性耦接於發光二極體串L1、L2、L3~Ln相對於第一端的第二端(例如，負輸入端)以及電源供應模組10的第一輸入端F1。電流控制器30用以個別控制流經發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電流。電流控制器30包含有穩流單元S1、S2、S3~Sn與選擇模組40。所述的穩流單元的數量可對應於發光二極體串的數量。

每個穩流單元S1、S2、S3~Sn係對應電性耦接於每個發光二極體串的第二端。穩流單元S1、S2、S3~Sn包括有電晶體Q1、Q2、Q3~Qn與電阻R1、R2、R3~Rn。舉例來說，穩流單元S1包含有電晶體Q1與電阻R1。電晶體Q1具有第一端(例如，汲極端)、第二端(例如，源極端)與控制端(例如，閘極端)。電晶體Q1的第一端電性耦接於對應的發光二極體串L1的第二端。電晶體Q1的控制端係用以控制第一端與第二端電性耦接或電性隔離。電阻R1的一端電性耦接於電晶體Q1的第二端。電阻R1的另一端接地。另外，其他穩流單元S2、S3~Sn的架構依此類推，以下不再贅述。

如上所述，第一驅動電壓Vled用以驅動發光二極體串L1、L2、L3~Ln，並在每個電晶體的第一端個別形成第一電壓(Ch1_Vcs、Ch2_Vcs、Ch3_Vcs~Chn_Vcs)，以及在每個電晶體的第二端個別形成第二電壓(Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens)。電流控制器30用以選擇性的提供第一電壓或第二電壓給電源供應模組10的第一輸入端F1。

具體地，選擇模組34分別電性耦接於每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln中的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第一端，並用以選擇具有最小的第一電壓(即對應於電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第一端的端電壓)的發光二極體串。藉此，電流控制器30可提供該些第一電壓中的最小的第一電壓或具有最小的第一電壓的發光二極體串的第二電壓(即對應於電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第二端的端電壓)給電源供應模組10的第一輸入端F1。舉例而言，若發光二極體串L1的第一電壓Ch1_Vcs為所有發光二極體串L1、L2、L3~Ln中最小者，則電流控制器30提供發光二極體串L1的第一電壓Ch1_Vcs或發光二極體串L1的第二電壓Ch1_Rsens給電源供應模組10的第一輸入端F1。當然若只有單一發光二極體串，則定義具有最小第一電壓的發光二極體串即為該單一發光二極體串。此外，選擇模組34可以使用例如特殊用途積體電路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、現場可程式邏輯閘陣列(FPGA)、微控制器(MCU)等積體電路實現。

參考電壓產生模組40分別電性耦接於電流控制器30與電源供應模組10的第二輸入端F2。參考電壓產生模組40用以提供第一參考電壓Vref1或第二參考電壓Vref2給第二輸入端F2。此外，當電流控制器30提供複數個第一電壓之其一給第一輸入端F1時，參考電壓產生模組40提供第一參考電壓Vref1給第二輸入端F2。當電流控制器30提供複數個第二電壓之其一給第一輸入端F1時，參考電壓產生模組40提供第二參考電壓Vref2給第二輸入端F2。舉例而言，若發光二極體串L1的第一電壓Ch1_Vcs為所有發光二極體串L1、L2、L3~Ln中最小者，則電流控制器30提供發光二極體串L1的第一電壓Ch1_Vcs或發光二極體串L1的第二電壓Ch1_Rsens給電源供應模組10的第一輸入端F1。而當電流控制器30提供發光二極體串L1的第一電壓Ch1_Vcs給電源供應模組10的第一輸入端F1時，參考電壓產生模組40提供第一參考電壓Vref1給第二輸入端F2。當電流控制器30提供發光二極體串L1的第二電壓Ch1_Rsens給電源供應模組10的第一輸入端F1時，參考電壓產生模組40提供第二參考電壓Vref2給第二輸入端F2。

請參照圖2，圖2係為本發明實施例之發光二極體陣列與穩流單元的電路示意圖。如圖2所示，本發明實施例的發光二極體陣列20由複數個發光二極體串L1、L2、L3~Ln彼此相互並聯所構成。穩流單元S1、S2、S3~Sn包括有電晶體Q1、Q2、Q3~Qn與電阻R1、R2、R3~Rn，而穩流單元S1、S2、S3~Sn的架構已描述如前，於此不再贅述。電晶體Q1、Q2、Q3~Qn可以例如為雙極性接面電晶體(BJT)或場效電晶體(FET)等。其中電阻R1、R2、R3~Rn通常用以將個別流過發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電流專換為對應的電壓，電流控制器30再根據電壓產生PWM訊號，以控制電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的開關，進而達到穩定電流的效果。

因第一驅動電壓Vled之電壓而產生驅動電流Iled_1，於驅動電流Iled_1流經發光二極體串L1後，電晶體Q1的第一端形成有第一電壓Ch1_Vcs，在電晶體Q1的第二端形成有第二電壓Ch1_Rsens。同樣的，於驅動電流Iled_2流經發光二極體串L2後，電晶體Q2的第一端形成有第一電壓Ch2_Vcs，在電晶體Q2的第二端形成有第二電壓Ch2_Rsens。依此類推，於驅動電流Iled_3流經發光二極體串L3後，電晶體Q3的第一端形成有第一電壓Ch3_Vcs，在電晶體Q3的第二端形成有第二電壓Ch3_Rsens。於驅動電流Iled_n流經發光二極體串Ln後，在電晶體Qn的第一端形成有第一電壓Chn_Vcs，在電晶體Qn的第二端形成有第二電壓Chn_Rsens。所述的第一電壓Ch1_Vcs、Ch2_Vcs、Ch3_Vcs~Chn_Vcs以及第二電壓Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens分別提供至選擇模組34(如圖3所示)。

接下來，請參照圖3，圖3係為本發明實施例之選擇模組、參考電壓產生模組與電源供應模組的電路示意圖。如圖3所示，選擇模組34分別接收第一電壓Ch1_Vcs、Ch2_Vcs、Ch3_Vcs~Chn_Vcs以及第二電壓Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens。

選擇模組34包括有最小值選擇器342、第一多工器344、第二多工器346與比較器348。

最小值選擇器342電性耦接於發光二極體串L1、L2、L3~Ln中的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第一端，以接收所述的第一電壓Ch1_Vcs、Ch2_Vcs、Ch3_Vcs~Chn_Vcs，並輸出具有最小值的第一電壓至第一多工器344，以及輸出第一控制訊號CS_1至第二多工器346。

第一多工器344分別電性耦接於最小值選擇器342的輸出端、第二多工器346的輸出端與電源供應模組10的第一輸入端F1。第一多工器344接收具有最小值的第一電壓以及具有最小值的第二電壓，並由第二控制訊號CS_2控制，以選擇輸出具有最小值的第一電壓或具有最小值的第二電壓。舉例來說，當第二控制訊號CS_2為低位準時，則輸出具有最小值的第一電壓至電源供應模組10的第一輸入端F1。當第二控制訊號CS_2為高位準時，則輸出具有最小值的第二電壓至電源供應模組10的第一輸入端F1。

第二多工器346分別電性耦接於發光二極體串L1、L2、L3~Ln中的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第二端、第一多工器344的輸入端與最小值選擇器342的輸出端。第二多工器346用以接收所述的第二電壓Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens以及第一控制訊號CS_1，並根據第一控制訊號CS_1輸出具有最小值的第一電壓的發光二極體串的第二電壓至第一多工器344。

比較器348分別電性耦接於第一多工器344與參考電壓產生模組40。比較器348分別接收設定門限值與第一電壓差值，藉以比較具有最小的第一電壓的發光二極體串與具有次小第一電壓的發光二極體串的第一電壓差值否超出設定門限值，並提供第二控制訊號CS_2給參考電壓產生模組40與第一多工器344。舉例來說，當所述的第一電壓差值大於或等於設定門限值，則輸出具有高位準的第二控制訊號CS_2。當所述的第一電壓差值小於設定門限值，則輸出具有低位準的第二控制訊號CS_2。舉例而言，第一電壓差值係例如為次小的第一電壓減去最小的第一電壓之值。

參考電壓產生模組40包括有第三多工器402。第三多工器分別電性耦接於比較器348以及電源供應模組10的第二輸入端F2。第三多工器402根據第二控制訊號CS_2以決定輸出第一參考電壓Vref1或第二參考電壓Vref2。舉例來說，當第二控制訊號CS_2為高位準時，則第三多工器402輸出第二參考電壓Vref2至電源供應模組10的第二輸入端F2。當第二控制訊號CS_2為低位準時，則輸出第三多工器402輸出第一參考電壓Vref1至電源供應模組10的第二輸入端F2。其中通常第一參考電壓Vref1大於第二參考電壓Vref2。

請參照圖8，請參照圖8，圖8為本發明另一實施例之電路方塊圖。如圖8所示，本發明實施例之發光二極體陣列的驅動電路100包括有電源供應模組10、發光二極體陣列20、電流控制器30與參考電壓產生模組40。與圖1不同的是，圖8的實施例中，參考電壓產生模組40與電流控制器30的電性耦接關係，並非必要連接，但此實施方式並非用以限制本發明。而圖8中的發光二極體陣列20與穩流單元S1、S2、S3~Sn的細部組成請參照圖2之示意圖。

接下來請參照圖9與圖8，圖9係為本發明另一實施例之選擇模組、參考電壓產生模組與電源供應模組的電路示意圖，與圖3所示之實施例不同在於第一多工器344分別電性耦接於最小值選擇器342的輸出端、電源供應模組10的第一輸入端F1，並且經由乘法器347電性耦接第二多工器346的輸出端。換言之，與圖3所示之實施例不同在於第一多工器344接收第二電壓(Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens)之其一乘以一預設倍率K，並且透過第一多工器344選擇提供第一電壓Ch1_Vcs、Ch2_Vcs、Ch3_Vcs~Chn_Vcs之其一或第二電壓Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens之其一乘以一預設倍率K給電源供應模組10的第一輸入端F1。

此外，圖9另一實施例與圖3另一不同在於電壓產生模組40可以只提供第一參考電壓Vref1給電源供應模組10即可。在本實施例中，電源供應模組10仍然是根據第一輸入端F1接收的回授電壓以及第二輸入端F2所接收的參考電壓以調整第一輸出端O1的電壓，進而使得第一輸入端F1接收的回授電壓能夠維持在一預定的範圍內。但在本實施例中，僅需提供第一參考電壓Vref1給電源供應模組10，其原因在於，在提供第二電壓Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens之其一給第一輸入端F1前，第二電壓Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens之其一已經乘以一倍率K，使其能夠使用第一參考電壓Vref1作為參考值。舉例而言，當提供第一電壓(例如大約0.5伏特)之其一給第一輸入端F1時，第一參考電壓Vref1可以例如為0.5伏特，而若轉為提供第二電壓(例如大約0.1伏特)之其一給第一輸入端F1時，必須轉為使用第二參考電壓Vref2可以例如為0.1伏特提供給第二輸入端。但在本實施例中，可以提供第二電壓(例如大約0.1伏特)之其一乘以一預設倍率K(在本例為5倍)給電源供應模組10的第一輸入端F1，因此可以使用第一參考電壓Vref1(例如為0.5伏特)做為電源供應模組10的參考電壓即可。

接下來，請一併參照圖1與圖4，圖4係為本發明實施例之發光二極體陣列的驅動方法步驟流程圖。如圖4所示，首先，在步驟S401中，電源供應模組10接收由電流控制器30輸出的具有最小值的第一電壓，並且電源供應模組10根據參考電壓產生模組40輸出的第一參考電壓Vref1調整電源供應模組10輸出至發光二極體陣列20的第一驅動電壓Vled。

接著，在步驟S403中，電流控制器30比較具有最小值的第一電壓與其餘的第一電壓的差值是否超出設定門限值(S403)，以將比較結果輸出至電源供應模組10與參考電壓產生模組40。具體地，在步驟S403中，電流控制器30係比較具有最小值的第一電壓與具有次小值的第一電壓。舉例來說，若第一電壓包括有0.5伏特、0.3伏特、0.4伏特、0.6伏特與0.8伏特時，則電流控制器30比較0.3伏特與0.4伏特的差值是否超出設定門限值。另外，在步驟S403中，於電流控制器30確認所述的差值小於所述的設定門限值時，則回到步驟S401，由電源供應模組10根據第一參考電壓Vref1調整所輸出的第一驅動電壓Vled。

在步驟S405中，於電流控制器30確認所述的差值大於或等於所述的設定門限值時，電源供應模組10接收由電流控制器30輸出的具有最小值的第二電壓，並且電源供應模組10根據參考電壓產生模組40輸出的第二參考電壓Vref2再次調整電源供應模組10輸出至發光二極體陣列20的第一驅動電壓Vled。

請一併參照圖5與圖6，圖5係為本發明另一實施例之電路方塊圖，而圖6係為本發明另一實施例之發光二極體串的驅動方法步驟流程圖。本發明另一實施例可用以驅動複數並聯的發光二極體串L1、L2、L3~Ln，每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln包含串聯連接的複數發光二極體D1、D2、D3~Dn、電晶體Q1、Q2、Q3~Qn以及電阻R1、R2、R3~Rn，所述的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn包含有控制端、第一端以及第二端。電源供應模組10可將接收的輸入電壓Vin進行轉換，以輸出第一驅動電壓Vled。電源供應模組10還根據第一輸入端F1與第二輸入端F2所接收的訊號，調整由第一輸出端輸O1出第一驅動電壓Vled，與圖1實施例不同的是，圖6第一輸入端F1係用以接收第一電壓組，其中第一電壓組為發光二極體串L1、L2、L3~Ln中最小的第一電壓以及第一參考電壓Vref1，第二輸入端F2係用以接收第二電壓組，其中發光二極體串L1、L2、L3~Ln中具有最小的第一電壓的發光二極體串的第二電壓以及第二參考電壓Vref2。而電源供應模組10係根據第一電壓組或第二電壓組來調整第一輸出端輸O1出第一驅動電壓Vled。

請參照圖6，首先，在步驟S601中，使用電源供應模組10產生第一驅動電壓Vled。

接著，在步驟S603中，提供第一驅動電壓Vled給每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln，以在每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln產生電流，其中每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電流個別流經發光二極體串L1、L2、L3~Ln的複數發光二極體D1、D2、D3~Dn、發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第一端、發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第二端以及發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電阻R1、R2、R3~Rn。此外每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第一端具有第一電壓，而每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第二端具有第二電壓。

然後，在步驟S605中，接收每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln的第一電壓及第二電壓。

接下來，在步驟S607中，選擇性的提供第一電壓組或第二電壓組給所述的電源供應模組10，其中第一電壓組包含發光二極體串L1、L2、L3~Ln的第一電壓的其中之一以及第一參考電壓Vref1，而第二電壓組包含光二極體串L1、L2、L3~Ln的第二電壓的其中之一以及第二參考電壓Vref2。具體地，提供每個發光二極體串L1、L2、L3~Ln的第一電壓中的最小者以及第一參考電壓Vref1，或者提供具有最小第一電壓的發光二極體串的第二電壓以及第二參考電壓Vref2給電源供應模組10。此外，若第一電壓的最小值與第一電壓的次小值的差值小於預設的門限值，則提供第一電壓組給電源供應模組10；若第一電壓的最小值與第一電壓的次小值之差值大於或等於所述的門限值，則提供第二電壓組給電源供應模組10。

然後，在步驟S609中，在選擇性的提供第一電壓組或第二電壓組給所述的電源供應模組10後，若提供第一電壓組給電源供應模組10則根據第一電壓組調整第一驅動電壓Vled，若提供第二電壓組給電源供應模組則根據第二電壓組調整第一驅動電壓Vled。簡言之，在步驟S609中在選擇性的提供第一電壓組或第二電壓組給電源供應模組後，根據提供給電源供應模組的電壓組，調整第一驅動電壓Vled。

綜上所述，藉由使用第二電壓(Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens)作為回授給電源供應模組10的回授電壓時，能夠使發光二極體串L1、L2、L3~Ln中的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn的第一端與第二端電壓差降低，因此能夠降低電流控制器30的功率消耗。

若例如電晶體Q1、Q2、Q3~Qn為場效電晶體時，請參照圖7，圖7為本發明實施例電流控制器電晶體工作點示意圖。其中水平軸為電晶體第一端與第二端的電壓差，垂直軸為流過電晶體的電流，而曲線末端則標示電晶體控制端與第二端的電壓差。其中第一電壓(Ch1_Vcs、Ch2_Vcs、Ch3_Vcs~Chn_Vcs)作為回授訊號時，電晶體Q1、Q2、Q3分別工作於工作點ch1、工作點ch2及工作點ch3；而當最低第一電壓(即電晶體Q1第一電壓)與次低的第一電壓(即電晶體Q2的第一電壓)大於設定門限值時，則轉為以第二電壓(Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens)作為回授訊號，可使電晶體Q1、Q2、Q3分別工作於工作點ch1’、工作點ch2’及工作點ch3’，此時發光二極體串L1、L2、L3~Ln中的電晶體Q1、Q2、Q3~Qn中的部分電晶體可能操作在飽和區，在本範例中，電晶體Q2、Q3則運作於線性區，電晶體Q1運作於飽和區，因此電晶體Q1其第一端與第二端電壓差較操作在線性區時低，而且因為此時第一驅動電壓Vled較低，故電晶體Q2、Q3其第一端與第二端電壓差也可降低，而由於電晶體Q1、Q2、Q3個別第一端與第二端的電壓差降低，因此其消耗功率(即流過電流乘以兩端電壓差)可以降低，進而所有發光二極體串L1、L2、L3~Ln驅動電路的功耗。此外，本發明實施例若在最低第一電壓(即電晶體Q1第一電壓)與次低的第一電壓(即電晶體Q2的第一電壓)大於設定門限值時才轉為以第二電壓(Ch1_Rsens、Ch2_Rsens、Ch3_Rsens~Chn_Rsens)作為回授訊號，因此可避免過多電晶體同時操作在飽和區而造成電流誤差過大的問題，當然本發明實施例之附加判斷式並非用以限制本發明。

此外，本發明再提供一動單一發光二極體串L1時節省驅動電路功耗的方法，如上述各實施例所揭露，其差異在於當僅驅動單一發光二極體串L1，無再選擇提供第一電壓Ch1_Vcs或第二電壓Ch1_Rsens給電源供應模組10，而可以直接提供第二電壓Ch1_Rsens給電源供應模組10，進而始發光二極體串L1對應的電晶體Q1操作在飽和區，因此請參考圖7所示，操作在飽和區時，電晶體Q1功率消耗將會較操作在線性區時小。

綜上所述，本發明的發光二極體串的驅動方法、發光二極體串的驅動電路及其驅動方法，透過雙動態電壓迴授機制，以調整輸出至發光二極體陣列的驅動電壓，特別是無需增大穩流元件IC的晶片面積與建置成本，即可改善穩流元件IC的熱損耗問題，進而提升發光二極體陣列的驅動電路的穩定性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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．．．電源供應模組

100．．．發光二極體陣列的驅動電路

110．．．發光二極體串的驅動電路

20．．．發光二極體陣列

30．．．電流控制器

34．．．選擇模組

342．．．最小值選擇器

344．．．第一多工器

346．．．第二多工器

347．．．乘法器

348．．．比較器

40．．．參考電壓產生模組

ch1．．．工作點

ch1’．．．工作點

ch2．．．工作點

ch2’．．．工作點

ch3．．．工作點

ch3’．．．工作點

Ch1_Vcs．．．第一電壓

Ch2_Vcs．．．第一電壓

Ch3_Vcs．．．第一電壓

Chn_Vcs．．．第一電壓

Ch1_Rsens．．．第二電壓

Ch2_Rsens．．．第二電壓

Ch3_Rsens．．．第二電壓

Chn_Rsens．．．第二電壓

CS_1．．．第一控制訊號

CS_2．．．第二控制訊號

D1．．．發光二極體

D2．．．發光二極體

D3．．．發光二極體

Dn．．．發光二極體

F1．．．第一輸入端

F2．．．第二輸入端

Iled_1．．．電流

Iled_2．．．電流

Iled_3．．．電流

Iled_n．．．電流

L1．．．發光二極體串

L2．．．發光二極體串

L3．．．發光二極體串

Ln．．．發光二極體串

O1．．．第一輸出端

PWM．．．脈衝寬度調變訊號

Q1．．．電晶體

Q2．．．電晶體

Q3．．．電晶體

Qn．．．電晶體

R1．．．電阻

R2．．．電阻

R3．．．電阻

Rn．．．電阻

S1．．．穩流單元

S2．．．穩流單元

S3．．．穩流單元

Sn．．．穩流單元

Vin．．．輸入電壓

Vled．．．第一驅動電壓

S401~S405．．．方法步驟說明

S601~S605．．．方法步驟說明

圖1繪示為為本發明實施例之電路方塊圖。

圖2繪示為本發明實施例之發光二極體陣列與穩流單元的電路示意圖。

圖3繪示為本發明實施例之選擇模組、參考電壓產生模組與電源供應模組的電路示意圖。

圖4繪示為本發明實施例的發光二極體陣列的驅動方法步驟流程圖。

圖5繪示為為本發明另一實施例之電路方塊圖。

圖6繪示為本發明另一實施例的驅動方法步驟流程圖。

圖7繪示為本發明實施例電流控制器電晶體工作點示意圖。

圖8為本發明另一實施例之電路方塊圖。

圖9係為本發明另一實施例之選擇模組、參考電壓產生模組與電源供應模組的電路示意圖。

10．．．電源供應模組

100．．．發光二極體陣列的驅動電路

20．．．發光二極體陣列

30．．．電流控制器

34．．．選擇模組

40．．．參考電壓產生模組

F1．．．第一輸入端

F2．．．第二輸入端

L1．．．發光二極體串

L2．．．發光二極體串

L3．．．發光二極體串

Ln．．．發光二極體串

O1．．．第一輸出端

Q1．．．電晶體

Q2．．．電晶體

Q3．．．電晶體

Qn．．．電晶體

R1．．．電阻

R2．．．電阻

R3．．．電阻

Rn．．．電阻

S1．．．穩流單元

S2．．．穩流單元

S3．．．穩流單元

Sn．．．穩流單元

Vin．．．輸入電壓

Vled．．．第一驅動電壓

Claims (13)

1. 一種發光二極體串的驅動電路，包括：一電源供應模組，具有一第一輸入端與一第二輸入端與一第一輸出端，並用以根據該第一輸入端與該第二輸入端所接收的訊號，由該第一輸出端輸出一第一驅動電壓；複數發光二極體串，每一發光二極體串的第一端電性耦接於該電源供應模組的第一輸出端，用以接收該第一驅動電壓；一電流控制器，用以個別控制流經每一發光二極體串的電流，電性耦接該電源供應模組的第一輸入端，該電流控制器包含複數穩流單元，每一穩流單元係分別對應於該些發光二極體串之其一，每一穩流單元包含：一電晶體，具有一第一端、一第二端與一控制端，該電晶體的第一端電性耦接於對應的發光二極體串的第二端，該控制端係用以控制該第一端與該第二端電性耦接或電性隔離；以及一電阻，該電阻的一端電性耦接該電晶體的第二端；其中，該第一驅動電壓係用以驅動該些發光二極體串，並在每一電晶體的第一端個別形成一第一電壓，在每一電晶體的第二端個別形成一第二電壓；該電流控制器並用以選擇性的提供該些第一電壓之其一或該些第二電壓之其一給該電源供應模組的第一輸入端；以及一參考電壓產生模組，電性耦接該電源供應模組的第二輸入端及該電流控制器，用以提供一第一參考電壓或一第二參考電壓給該第二輸入端，並且若該電流控制器提供該些第一電壓之其一給該第一輸入端時，該參考電壓產生模組提供該第一參考電壓給該第二輸入端，若該電流控制器提供該些第二電壓之其一給該第一輸入端時，該參考電壓產生模組提供該第二參考電壓給該第二輸入端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體陣列的驅動電路，其中該電流控制器更包含一選擇模組，電性耦接每一發光二極體串的電晶體的第一端，用以選擇具有最小的第一電壓的發光二極體串，該電流控制器係提供該些第一電壓中的最小的第一電壓或該具有最小的第一電壓的發光二極體串的第二電壓給該第一輸入端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體陣列的驅動電路，其中該選擇模組還用以比較具有最小第一電壓的發光二極體串的第一電壓與具有次小第一電壓的發光二極體串的第一電壓之差值否超出一設定門限值，以決定該電流控制器係提供該具有最小第一電壓的發光二極體串的第一電壓或該具有最小第一電壓的發光二極體串的第二電壓給該第一輸入端。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體陣列的驅動電路，其中該選擇模組包括：一最小值選擇器，接收每一發光二極體串的第一電壓並輸出具有最小值的第一電壓以及一第一控制訊號；及一第一多工器，電性耦接於該最小值選擇器的輸出端，該第一多工器接收具有最小值的該第一電壓以及具有最小值的該第二電壓，並由一第二控制訊號控制以輸出具有最小值的該第一電壓或具有最小值的該第二電壓；一第二多工器，電性耦接於該第一多工器與該最小值選擇器的輸出端，該第二多工器用以接收每一發光二極體串的第二電壓以及該第一控制訊號，以輸出具有最小值的第一電壓的發光二極體串的第二電壓至該第一多工器；及一比較器，分別電性耦接於該參考電壓產生模組與該第一多工器，該比較器用以比較具有最小的第一電壓的發光二極體串與具有次小第一電壓的發光二極體串的第一電壓差值否超出該設定門限值，並提供該第二控制訊號給該參考電壓產生模組與該第一多工器。
5. 一種發光二極體串的驅動電路的驅動方法，包括有下列步驟：接收具有最小值的一第一電壓，並根據一第一參考電壓調整輸出的第一驅動電壓；比較具有最小值的該第一電壓與其餘的該些第一電壓的差值是否超出一設定門限值；及於確認該差值大於或等於該設定門限值時，接收具有最小值的一第二電壓並根據一第二參考電壓再次調整所輸出的該第一驅動電壓。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體陣列驅動電路的驅動方法，其中於確認該差值小於該設定門限值時，則根據該第一參考電壓調整所輸出的該第一驅動電壓。
7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體陣列驅動電路的驅動方法，其中於比較具有最小值的該第一電壓與其餘的該些第一電壓的差值是否超出一設定門限值的步驟中，係比較具有最小值的該第一電壓與具有次小值的該第一電壓。
8. 一種發光二極體串的驅動方法，用以驅動複數並聯的發光二極體串，每一發光二極體串包含串聯連接的複數發光二極體、一電晶體以及一電阻，該電晶體包含一控制端、一第一端以及一第二端，該驅動方法包括有下列步驟：使用一電源供應模組產生一第一驅動電壓；提供該第一驅動電壓給每一發光二極體串以在每一發光二極體串產生電流，其中每一發光二極體串的電流依序流經該發光二極體串的複數發光二極體、該發光二極體串的電晶體的第一端、該發光二極體串的電晶體的第二端以及該發光二極體串的電阻；此外每一發光二極體串的電晶體的第一端具有一第一電壓，該發光二極體串的電晶體的第二端具有一第二電壓；接收每一發光二極體串的第一電壓及第二電壓；選擇性的提供一第一電壓組或一第二電壓組給該電源供應模組，其中該第一電壓組包含該些發光二極體串的第一電壓之其一以及一第一參考電壓，該第二電壓組包含些發光二極體串的第二電壓之其一以及一第二參考電壓；以及在選擇性的提供一第一電壓組或一第二電壓組給該電源供應模組後，根據提供給該電源供應模組的電壓組，調整該第一驅動電壓。
9. 如申請專利範圍第8項所述驅動方法，其中選擇性的提供該第一電壓組或該第二電壓組給該電源供應模組的步驟係為選擇性的提供該些發光二極體串的第一電壓中之最小者以及該第一參考電壓或該發光二極體串的第二電壓最小者以及該第二參考電壓給該電源供應模組。
10. 如申請專利範圍第8項所述驅動方法，其中選擇性的提供該第一電壓組或該第二電壓組給該電源供應模組的步驟係為選擇性的提供該些發光二極體串的第一電壓中之最小者以及該第一參考電壓或該具有最小第一電壓的發光二極體串的第二電壓以及該第二參考電壓給該電源供應模組。
11. 如申請專利範圍第8項所述之驅動方法，其中選擇性的提供該第一電壓組或該第二電壓組給該電源供應模組的步驟係為若該第一電壓的最小值與該第一電壓的次小值的差值小於一門限值，則提供該第一電壓組給該電源供應模組；若該第一電壓的最小值與該第一電壓的次小值之差值大於或等於該門限值，則提供該第二電壓組給該電源供應模組。
12. 一種發光二極體串的驅動電路，包括：一電源供應模組，具有一第一輸入端與一第二輸入端與一第一輸出端，並用以根據該第一輸入端與該第二輸入端所接收的訊號，由該第一輸出端輸出一第一驅動電壓；複數發光二極體串，每一發光二極體串的第一端電性耦接於該電源供應模組的第一輸出端，用以接收該第一驅動電壓；一電流控制器，用以個別控制流經每一發光二極體串的電流，電性耦接該電源供應模組的第一輸入端，該電流控制器包含複數穩流單元，每一穩流單元係分別對應於該些發光二極體串之其一，每一穩流單元包含：一電晶體，具有一第一端、一第二端與一控制端，該電晶體的第一端電性耦接於對應的發光二極體串的第二端，該控制端係用以控制該第一端與該第二端電性耦接或電性隔離；以及一電阻，該電阻的一端電性耦接該電晶體的第二端；其中，該第一驅動電壓係用以驅動該些發光二極體串，並在每一電晶體的第一端個別形成一第一電壓，在每一電晶體的第二端個別形成一第二電壓；該電流控制器並用以選擇性的提供該些第一電壓之其一或該些第二電壓之其一乘以一預設倍率給該電源供應模組的第一輸入端；以及一參考電壓產生模組，電性耦接該電源供應模組的第二輸入端，用以提供一第一參考電壓給該第二輸入端。
13. 一種發光二極體串的驅動電路，包括：一電源供應模組，具有一第一輸入端與一第二輸入端與一第一輸出端，並用以根據該第一輸入端與該第二輸入端所接收的訊號，由該第一輸出端輸出一第一驅動電壓；一發光二極體串，該發光二極體串的第一端電性耦接於該電源供應模組的第一輸出端，用以接收該第一驅動電壓；一電流控制器，用以控制流經該發光二極體串的電流，電性耦接該電源供應模組的第一輸入端，該電流控制器包含一穩流單元，該穩流單元包含：一電晶體，具有一第一端、一第二端與一控制端，該電晶體的第一端電性耦接於發光二極體串的第二端，該控制端係用以控制該第一端與該第二端電性耦接或電性隔離；以及一電阻，該電阻的一端電性耦接該電晶體的第二端；其中，該第一驅動電壓係用以驅動該發光二極體串，並在該電晶體的第一端形成一第一電壓，在該電晶體的第二端形成一第二電壓；該電流控制器並用以提供該第二電壓給該電源供應模組的第一輸入端；以及一參考電壓產生模組，電性耦接該電源供應模組的第二輸入端，用以提供一第一參考電壓給該第二輸入端。