TWI478619B - 單晶片發光二極體調光驅動方法與裝置 - Google Patents

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單晶片發光二極體調光驅動方法與裝置
本發明係有關於一種單晶片發光二極體調光驅動方法與裝置，尤其是指一種於施行使用上不需使用微處理器，不僅能有效降低其製作成本，且於使用上不會有誤動作當機之情況發生，而在其整體施行使用上更增實用功效特性之單晶片發光二極體調光驅動方法與裝置創新設計者。
按，發光二極體〔LED〕是一種節約能源且符合環保的綠色照明光源，且發光二極體具有高亮度、壽命長、體積小、重量輕、反應速度快及環保等優勢，使得於使用上污染較少、控制電路簡單、發光效率逐漸提高的發光二極體取代傳統照明已是可預期的趨勢，不論是顯示產業、照明設備、汽車產業皆對發光二極體有許多應用，也由於發光二極體的應用領域越來越寬廣，帶動發光二極體驅動I C的成長，以發光二極體驅動IC市場來看，規模將逐年攀升，由2008年9億美元成長至2013年29億美元，年複合成長率為26.4%，具龐大商機。
目前發光二極體燈有調光型及非調光型，調光型售值高，技術門檻亦高，但可依使用者須求，調整適當亮度及色温，可節省更多能源，發揮發光二極體燈特有功能；其中，就一般常見之發光二極體調光驅動電路而言，請參閱第五圖現有之電路方塊圖所示，該調光驅動電路(5)主要係設有微處理器(51)，該微處理器(51)連接有調光開關(52)，以令微處理器(51)受調光開關(52)控制作動，而該微處理器(51)亦連接有脈波寬度調變〔Pulse Width Modulation〕產生器(53)，該脈波寬度調變產生器(53)則連接有高功率晶體(54)，再於高功率晶體(54)連接有至少一發光二極體(55)，使得使用者於使用上係藉由調光開關(52)輸入控制訊號至微處理器(51)，以令微處理器(51)控制脈波寬度調變產生器(53)之導通週期產生PWM訊號，PWM訊號再經由高功率晶體(54)驅動發光二極體(55)進行調光。
然而，上述調光驅動電路雖可達到對發光二極體進行調光之預期功效，但也在實際施行使用上發現，其在電路設計上係以微處理器進行控制，而一般微處理器價格普遍較高，不僅造成整體電路製作成本無法有效降低，且微處理器使用上亦會有誤動作、當機的 問題產生，致令其在整體電路設計上仍存在有改進之空間。
緣是，發明人秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構再予以研究改良，提供一種單晶片發光二極體調光驅動方法與裝置，以期達到更佳實用價值性之目的者。
本發明之主要目的在於提供一種單晶片發光二極體調光驅動方法與裝置，其主要係於施行使用上不需使用微處理器，不僅能有效降低其製作成本，且於使用上不會有誤動作當機之情況發生，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
本發明單晶片發光二極體調光驅動方法之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：其主要係利用上/下數計數器之輸出值改變驅動電流大小，以對發光二極體進行亮度調整；其中，該上/下數計數器之輸出值係控制脈波寬度調變〔PWM〕之週期，以利用脈波寬度改變驅動電流大小，當上/下數計數器值愈大，脈波寬度愈寬，驅動電流愈大；當上/下數計數器值愈小，脈波寬度愈窄，驅動電流愈小，而對發光二極體進行亮度調整。
本發明之單晶片發光二極體調光驅動方法的較佳實施例，其中，該上/下數計數器之輸出值係控制電流源陣列開關，以利用電 流源陣列開關導通數量改變驅動電流大小，當上/下數計數器輸出值愈大，電流源陣列開關愈多導通，驅動電流愈大，而對發光二極體進行亮度調整。
本發明單晶片發光二極體調光驅動裝置之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：設有調光驅動電路，該調光驅動電路於分別連接有增亮開關及減暗開關，且於控制器連接有上/下數計數器，該上/下數計數器則連接有比較器，另設有一振盪器，該振盪器連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，並於振盪器亦連接有計數器，該計數器同樣與比較器連接，再於比較器連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發光二極體。
本發明單晶片發光二極體調光驅動裝置之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：設有調光驅動電路，該調光驅動電路於開關連接有振盪器，該振盪器連接有計數器，該計數器與比較器連接，同時於該振盪器亦連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，該上/下數計數器同樣與比較器連接，再於比較器連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發光二極體。
本發明之單晶片發光二極體調光驅動裝置的較佳實施例，其 中，振盪器產生M級〔106〕信號頻率，經除頻器產生低頻控制信號，每週期時間從0.2至3秒，低頻信號輸入至上/下數計數器脈波輸入端，先以較低頻率計數，一段時間後，加速計數。
本發明單晶片發光二極體調光驅動裝置之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：設有調光驅動電路，該調光驅動電路於控制器分別連接有增亮開關及減暗開關，且於控制器連接有上/下數計數器，該上/下數計數器則連接有電流源陣列開關，另設有一振盪器，該振盪器連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，再於電流源陣列開關連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發光二極體。
本發明單晶片發光二極體調光驅動裝置之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：設有調光驅動電路，該調光驅動電路主要係設有開關，該開關連接有振盪信號整形單元，該振盪信號整形單元連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，該上/下數計數器則與電流源陣列開關連接，再於電流源陣列開關連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發光二極體。
(1)‧‧‧調光驅動電路
(11)‧‧‧控制器
(111)‧‧‧增亮開關
(112)‧‧‧減暗開關
(12)‧‧‧上/下數計數器
(13)‧‧‧比較器
(14)‧‧‧振盪器
(15)‧‧‧除頻器
(16)‧‧‧計數器
(17)‧‧‧高功率晶體
(18)‧‧‧發光二極體
(2)‧‧‧調光驅動電路
(21)‧‧‧控制器
(211)‧‧‧增亮開關
(212)‧‧‧減暗開關
(22)‧‧‧上/下數計數器
(23)‧‧‧電流源陣列開關
(24)‧‧‧振盪器
(25)‧‧‧除頻器
(26)‧‧‧高功率晶體
(27)‧‧‧發光二極體
(3)‧‧‧調光驅動電路
(31)‧‧‧開關
(32)‧‧‧振盪器
(33)‧‧‧計數器
(34)‧‧‧比較器
(35)‧‧‧除頻器
(36)‧‧‧上/下數計數器
(37)‧‧‧高功率晶體
(38)‧‧‧發光二極體
(4)‧‧‧調光驅動電路
(41)‧‧‧開關
(42)‧‧‧振盪信號整形單元
(43)‧‧‧除頻器
(44)‧‧‧上/下數計數器
(45)‧‧‧電流源陣列開關
(46)‧‧‧高功率晶體
(47)‧‧‧發光二極體
(5)‧‧‧調光驅動電路
(51)‧‧‧微處理器
(52)‧‧‧調光開關
(53)‧‧‧脈波寬度調變產生器
(54)‧‧‧高功率晶體
(55)‧‧‧發光二極體
第一圖：本發明之調光驅動電路方塊圖
第二圖：本發明之第一實施例調光驅動電路方塊圖
第三圖：本發明之第二實施例調光驅動電路方塊圖
第四圖：本發明之第三實施例調光驅動電路方塊圖
第五圖：現有之電路方塊圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖本發明之調光驅動電路方塊圖所示，該調光驅動電路(1)主要係設有控制器(11)，該控制器(11)分別連接有增亮開關(111)及減暗開關(112)，且於控制器(11)連接有上/下數計數器(12)，該上/下數計數器(12)則連接有比較器(13)，另設有一振盪器(14)，該振盪器(14)連接有除頻器(15)，該除頻器(15)則與上/下數計數器(12)連接，並於振盪器(14)亦連接有計數器(16)，該計數器(16)同樣與比較器(13)連接，再於比較器(13)連接有高功率晶體(17)，該高功率晶體(17)則連接有至少一發光二極體(18)。
如此一來，使得本發明於操作使用上，其係令使用者利用增亮開關(111)或減暗開關(112)控制輸入至控制器(11)，產生一上下數控制輸出信號及一停止輸出信號控制上/下數計數器(12)，當增亮開關(111)與減暗開關(112)輸入皆低或皆高位準時，此時控制器(11)輸出停止信號產生高位準，令上/下數計數器(12)停止計數，當減暗開關(112)輸出為高位準時，上下數控制信號輸出低位準，作下數計數；當增亮開關(111)輸出為高位準，上下數控制信號輸出高位準，作上數計數。
振盪器(14)產生M級〔106〕信號頻率，經除頻器(15)產生低頻控制信號，每週期時間從0.2至3秒，低頻信號輸入至上/下數計數器(12)脈波輸入端，增亮開關(111)或減暗開關(112)按下時，先以較低頻率計數，一段時間後，加速計數，最快每一階發光二極體(18)亮度以0.2秒跳動一次，最慢每一階發光二極體(18)亮度以3秒跳動。
而比較器(13)不僅與上/下數計數器(12)連接且亦與計數器(16)連接，使得改變高功率晶體(17)驅動電流係利用上/下數計數器(12)之輸出值控制脈波寬度調變〔PWM〕之週期，當上/下數計數器(12)值愈大，脈波寬度愈寬，驅動電流愈大，當上/下數計數器(12)值愈小，脈波寬度愈窄，驅動電流愈小，而該計數器(16)則由零開始計數每一脈波計數值 加1，直到最大值，下一週期再從零開始計數，當計數器(16)值小於上/下數計數器(12)值，比較器(13)輸出為高準位，上/下數計數器(12)值愈大，比較器(13)輸出脈波寬度愈寬；藉此，即能達到控制發光二極體(18)亮度之功效。
請參閱第二圖本發明之第一實施例調光驅動電路方塊圖所示，該調光驅動電路(2)主要係設有控制器(21)，該控制器(21)分別連接有增亮開關(211)及減暗開關(212)，且於控制器(21)連接有上/下數計數器(22)，該上/下數計數器(22)則連接有電流源陣列開關(23)，另設有一振盪器(24)，該振盪器(24)連接有除頻器(25)，該除頻器(25)則與上/下數計數器(22)連接，再於電流源陣列開關(23)連接有高功率晶體(26)，該高功率晶體(26)則連接有至少一發光二極體(27)；使得其欲改變高功率晶體(26)驅動發光二極體(27)電流值時，係利用上/下數計數器(22)之輸出值控制電流源陣列開關(23)，上/下數計數器(22)輸出值愈大，電流源陣列開關(23)愈多導通，驅動電流愈大，高功率晶體(26)驅動電流由電流源陣列開關(23)產生映射電流，驅動電流為定電流不受發光二極體(27)負載改變，上/下數計數器(22)時脈〔clock〕由振盪器(24)產生，除頻器(25)則決定調控發光二極體(27)時間，除頻小時，上/下數計數器(22)頻率變快，操控發光二極體(27)時間變短；藉此，亦能達到控制發光二極體(27)亮度之功效。
請參閱第三圖本發明之第二實施例調光驅動電路方塊圖所示，該調光驅動電路(3)主要係設有開關(31)，該開關(31)連接有振盪器(32)，該振盪器(32)連接有計數器(33)，該計數器(33)與比較器(34)連接，同時於該振盪器(32)亦連接有除頻器(35)，該除頻器(35)則與上/下數計數器(36)連接，該上/下數計數器(36)同樣與比較器(34)連接，再於比較器(34)連接有高功率晶體(37)，該高功率晶體(37)則連接有至少一發光二極體(38)；使得於操作使用時，振盪器(32)輸出經除頻器(35)產生低頻控制信號，低頻信號輸入至上/下數計數器(36)脈波輸入端，當開關(31)按下時，振盪器(32)啟動，上/下數計數器(36)開始上數，工作週期變寬，發光二極體(38)變亮，此時開關(31)關閉，發光二極體(38)停留在目前亮度，開關(31)再按下時，發光二極體(38)再逐漸變亮，直到上/下數計數器(36)最大值即停止，此時發光二極體(38)最亮，開關(31)關閉再設按下時，上/下數計數器(36)開始下數，工作週期變窄，發光二極體(38)變暗，此時開關(31)關閉，發光二極體(38)則停留在目前亮度，開關(31)再按下時，發光二極體(38)再逐漸變暗，直到上/下數計數器(36)為零值即停止，此時發光二極體(38)最暗；開關(31)關閉再按下時，上/下數計數器(36)又開始上數，速度先以較低頻率計數，一段時間後，加速計數，最快每一階發光二極體(38)亮 度以0.2秒跳動一次，最慢每一階發光二極體(38)亮度以3秒跳動；藉此，亦能達到控制發光二極體(38)亮度之功效。
請參閱第四圖本發明之第三實施例調光驅動電路方塊圖所示，該調光驅動電路(4)主要係設有開關(41)，該開關連接有振盪信號整形單元(42)，該振盪信號整形單元(42)連接有除頻器(43)，該除頻器(43)則與上/下數計數器(44)連接，該上/下數計數器(44)則與電流源陣列開關(45)連接，再於電流源陣列開關(45)連接有高功率晶體(46)，該高功率晶體(46)則連接有至少一發光二極體(47)；使得於操作使用時，係由開關(41)產生60Hz电源頻率感測信號，且經振盪信號整形單元(42)整形產生方波信號，方波信號經除頻器(43)除頻作為上/下數計數器(44)時脈輸入，上/下數計數器(44)輸出值送至電流源陣列開關(45)，利用上/下數計數器(44)輸出值決定電流源陣列開關(45)驅動電流，當開關(41)按下時，上/下數計數器(44)先開始上數，驅動電流增加，發光二極體(47)變亮，此時開關(41)關閉，發光二極體(47)停留在目前亮度，開關(41)再按下時，發光二極體(47)再逐漸變亮，直到上/下數計數器(44)最大值即停止，此時發光二極體(47)最亮，開關(41)關閉再設按下時，上/下數計數器(44)開始下數，驅動電流減少，發光二極體(47)變暗，此時開關(41)關閉，發光二極體(47)則停留在目前亮度，開關(41)再按下時，發光二極體(47) 再逐漸變暗，直到上/下數計數器(44)為零值即停止，此時發光二極體(47)最暗，開關(41)關閉再開啟時，上/下數計數器(44)又開始上數；藉此，亦能達到控制發光二極體(41)亮度之功效。
藉由以上所述，本發明結構之組成與使用實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，本發明主要係於施行使用上不需使用微處理器，不僅能有效降低其製作成本，且於使用上不會有誤動作當機之情況發生，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)‧‧‧調光驅動電路
(11)‧‧‧控制器
(111)‧‧‧增亮開關
(112)‧‧‧減暗開關
(12)‧‧‧上/下數計數器
(13)‧‧‧比較器
(14)‧‧‧振盪器
(15)‧‧‧除頻器
(16)‧‧‧計數器
(17)‧‧‧高功率晶體
(18)‧‧‧發光二極體

Claims (7)

  1. 一種單晶片發光二極體調光驅動方法，其主要係利用上/下數計數器之輸出值改變驅動電流大小，以對發光二極體進行亮度調整；其中，該上/下數計數器之輸出值係控制脈波寬度調變〔PWM〕之週期，以利用脈波寬度改變驅動電流大小，當上/下數計數器值愈大，脈波寬度愈寬，驅動電流愈大；當上/下數計數器值愈小，脈波寬度愈窄，驅動電流愈小，而對發光二極體進行亮度調整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述單晶片發光二極體調光驅動方法，其中，該上/下數計數器之輸出值係控制電流源陣列開關，以利用電流源陣列開關導通數量改變驅動電流大小，當上/下數計數器輸出值愈大，電流源陣列開關愈多導通，驅動電流愈大，而對發光二極體進行亮度調整。
  3. 一種單晶片發光二極體調光驅動裝置，其係用於實施如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，設有調光驅動電路，該調光驅動電路於分別連接有增亮開關及減暗開關，且於控制器連接有上/下數計數器，該上/下數計數器則連接有比較器，另設有一振盪器，該振盪器連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，並於振盪器亦連接有計數器，該計數器同樣與比較器連接，再於比較器連接有高功率晶體，該高功率晶體則連 接有至少一發光二極體。
  4. 一種單晶片發光二極體調光驅動裝置，其係用於實施如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，設有調光驅動電路，該調光驅動電路於開關連接有振盪器，該振盪器連接有計數器，該計數器與比較器連接，同時於該振盪器亦連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，該上/下數計數器同樣與比較器連接，再於比較器連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發光二極體。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述單晶片發光二極體調光驅動裝置，其中，振盪器產生M級〔106〕信號頻率，經除頻器產生低頻控制信號，每週期時間從0.2至3秒，低頻信號輸入至上/下數計數器脈波輸入端，先以較低頻率計數，一段時間後，加速計數。
  6. 一種單晶片發光二極體調光驅動裝置，其係用於實施如申請專利範圍第1項或第2項其中任一項所述之方法，其中，設有調光驅動電路，該調光驅動電路於控制器分別連接有增亮開關及減暗開關，且於控制器連接有上/下數計數器，該上/下數計數器則連接有電流源陣列開關，另設有一振盪器，該振盪器連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，再於電流源陣列開關連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發 光二極體。
  7. 一種單晶片發光二極體調光驅動裝置，其係用於實施如申請專利範圍第1項或第2項其中任一項所述之方法，其中，設有調光驅動電路，該調光驅動電路主要係設有開關，該開關連接有振盪信號整形單元，該振盪信號整形單元連接有除頻器，該除頻器則與上/下數計數器連接，該上/下數計數器則與電流源陣列開關連接，再於電流源陣列開關連接有高功率晶體，該高功率晶體則連接有至少一發光二極體。
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