TWI501697B - 發光二極體電流控制電路、均流器及驅動裝置 - Google Patents

Description

發光二極體電流控制電路、均流器及驅動裝置

本發明係關於一發光二極體電流控制電路、均流器及驅動裝置，尤指一種可調整發光二極體之驅動電壓以提高效率之發光二極體電流控制電路、均流器及驅動裝置。

發光二極體的驅動電源主要分成兩種，一種以電流迴授控制方式提供發光二極體穩定的驅動電流；另一種方式則以電壓迴授控制方式提供發光二極體穩定的驅動電壓，並以一電流控制電路，使發光二極體流經穩定的電流。定電流驅動方式之優點為效率高且發光穩定，然對於驅動多串發光二極體，則需另外增加均流電路，反使效率變差；定電壓驅動方式之優點為電路控制簡單，且相當適合驅動多串發光二極體。

請參見第一圖，為習知的定電壓驅動方式之發光二極體電流驅動裝置之電路示意圖。發光二極體電流驅動裝置包含一電流控制電路10、一發光二極體模組60以及一電源供應器70。電源供應器70透過一電壓迴授回路產生的一電壓迴授訊號VFB使輸出電壓VOUT穩定。發光二極體模組60包含多個發光二極體串，並聯於電源供應器70及電流控制電路10之間。電流控制電路10包含了一電流設定電阻11、以及由一電晶體12及多個電晶體20所組成的電流鏡。電流設定電阻11一端耦接一電壓VCC，另一端耦接電晶體12使電晶體12流經一設定電流。電晶體20一對一方式連接發光二極體模組60中的對應發光二極體串，並鏡射設定電流以流經發光二極體發光。如此，發光二極體模組60中的每一發光二極體流經大致相同之電流而使發光亮度趨近一致。

由於發光二極體間的臨界電壓(Threshold Voltage)差異不小，使得相同電流下所需的驅動電壓值並不相同。舉例來說，假設流經20mA的電流下，單顆發光二極體所需的驅動電壓大致落在3.4~3.8V一帶，而發光二極體模組60中的每一發光二極體串均由20顆的發光二極體串聯而成，所以發光二極體串所需的驅動電壓 範圍為68~76V，各發光二極體串間的驅動電壓差將由對應的電晶體開關20所承受。另外，電晶體開關20必須操作在飽和區才能發揮鏡射電流功能。因此，為確保每一發光二極體串均能流經相同的電流，電源供應器70提供的輸出電壓VOUT必須高於最高驅動電壓，例如80V，使電晶體開關20可確保操作在飽和區。

然而，實際上發光二極體串所需的驅動電壓難以事先一一確認，故發光二極體模組60中發光二極體串的最高驅動電壓不一定就必然高達76V。因此提供80V的過高驅動電壓反而造成發光效率的低落。另外，為了避免發光二極體串中的任一顆發光二極體毀損開路而造成發光二極體串不發光，有些發光二極體會並聯一齊納二極體(Zener Diode)，使並聯的發光二極體就算毀損開路，也可以透過齊納二極體導通電流。齊納二極體的雪崩電壓(breakdown voltage)會設定在發光二極體的臨界電壓之上，例如：2V，以避免齊納二極體的誤動作。在這種情況下，若發光二極體串中有兩個發光二極體毀損，造成發光二極體串的驅動電壓往上提高近4V，就有可能造成發光二極體串之電流大幅下降或甚至無法發光。而若將電源供應器70提供的輸出電壓VOUT再往上提高，卻又使發光效率更為低落。

鑑於先前技術中的定電壓驅動方式之發光二極體電流驅動裝置為確保發光二極體模組能穩定發光，而提供高於所需的驅動電壓，然而過高的驅動電壓造成發光二極體驅動裝置的效率低落。本發明為了提高發光二極體驅動裝置的效率，且能對於驅動電壓較高或部分發光二極體發生毀損的發光二極體串依然能流過預定的電流提供穩定的發光，因此調整發光二極體裝置的電壓迴授電路，使電壓迴授電路能隨發光二極體串的狀態調整成最適當的設定/模式，確保發光二極體串正確提供所需亮度。

為達上述目的，本發明提供了一種發光二極體電流控制電路，包含一電流調節單元、一偵測單元以及一電流控制單元。電流調節單元具有一電流控制端耦接一發光二極體串，用以根據一 電流控制訊號決定流經發光二極體串之一電流大小。偵測單元偵測電流控制端並根據一保護電壓值決定是否產生一保護訊號。電流控制單元產生電流控制訊號以控制發光二極體串流之電流大小，並根據保護訊號決定是否停止電流流經發光二極體串。

本發明也提供了一種發光二極體均流器，用以均流複數個發光二極體串，一電壓源電路提供一輸出電壓以驅動複數個發光二極體串。發光二極體均流器包含一均流電路、一偵測電路及一調整判斷電路。均流電路具有複數個均流端耦接複數個發光二極體串用以均流複數個發光二極體串之電流。偵測電路偵測複數個均流端之電壓以產生對應的複數個偵測訊號。調整判斷電路根據複數個偵測訊號產生至少一調整控制訊號。其中，至少一調整控制訊號用以控制一電壓迴授電路，以調整電壓迴授電路所產生代表輸出定電壓之準位之一電壓迴授訊號之準位。

本發明另外也提供了一種發光二極體驅動裝置，包含一發光二極體模組、一電壓源電路、一電壓迴授電路以及一發光二極體均流器。發光二極體模組，具有複數個發光二極體串，而電壓源電路提供一輸出電壓以驅動發光二極體模組。電壓迴授電路根據輸出電壓產生一電壓迴授訊號，使輸出電壓穩定於一第一電壓值。發光二極體均流器具有複數個均流端用以耦接發光二極體模組，並均流流經每一發光二極體串之電流。其中，發光二極體均流器偵測複數個均流端之電壓，並於任一複數個均流端低於一保護電壓值，產生至少一調整控制訊號以調整電壓迴授訊號，使輸出電壓穩定於一第二電壓值，第二電壓值高於第一電壓值。

以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參見第二圖，為根據本發明之發光二極體驅動裝置之電路示意圖。發光二極體驅動裝置包含一發光二極體均流器100、一發光二極體模組160、一電源供應器170以及一電壓迴授電路190。 發光二極體模組160包含複數個發光二極體串，每一發光二極體串的一端耦接電源供應器170以接收電源供應器170產生的輸出電壓VO而驅動發光，另一端對應耦接至發光二極體均流器100的均流端DA1、DA2、...、DAn(n為大於0之整數)。發光二極體均流器100用以均流發光二極體模組160的複數個發光二極體串，使每一發光二極體串流經大致相同的電流而產生相近的亮度。發光二極體均流器100同時根據複數個均流端DA1、DA2、...、DAn的電壓而產生至少一調整控制訊號ADJ1~ADJm(m為大於0之整數)。電壓迴授電路190根據輸出電壓VO來產生代表輸出定電壓VO之準位之一電壓迴授訊號FB至電源供應器170，使電源供應器170能輸出穩定的輸出電壓VO。電壓迴授電路190也接收調整控制訊號ADJ，以根據調整控制訊號ADJ決定是否調整電壓迴授電路190的設定或模式，使複數個均流端DA1、DA2、...、DAn中任一之電壓低於一保護電壓值時，電壓迴授電路190會偏移電壓迴授訊號FB的準位，使輸出電壓VO穩定於新的電壓值上，使複數個均流端DA1、DA2、...、DAn的電壓均高於保護電壓值。

接著請參見第三圖，為根據本發明之發光二極體均流器之電路示意圖。發光二極體均流器100包含一均流電路CB、一偵測電路DM以及一調整判斷電路MD。均流電路CB具有複數個均流端DA1、DA2、...、DAn耦接複數個發光二極體串用以均流該複數個發光二極體串之電流。偵測電路DM偵測複數個均流端DA1、DA2、...、DAn之電壓以產生對應的複數個偵測訊號F1、F2、...、Fn。調整判斷電路MD根據複數個偵測訊號F1、F2、...、Fn產生至少一調整控制訊號ADJ1~ADJm。當調整判斷電路MD於調整控制訊號ADJ1~ADJm產生後一預定時間長度後複數個偵測訊號F1、F2、...、Fn之狀態並未改變，即發光二極體模組160的錯誤狀態未能減少/移除，此時調整判斷電路MD可產生一拴鎖保護訊號LATCH至均流電路CB，以停止導通出現發光二極體模組160中異常的發光二極體串或停止發光二極體模組160中所有的發光 二極體串導通電流而不發光。拴鎖保護訊號LATCH將持續產生至發光二極體均流器被關閉或重新啟動為止。另外，本發明之發光二極體均流器可以另外包含一電壓箝制電路VC，箝制複數個均流端DA1、DA2、...、DAn之電壓使複數個電流控制端DA1、DA2、...、DAn之電壓不超過一箝制電壓值，其中箝制電壓值高於上述的保護電壓值。如此，當任何電路操作(例如：調光)或異常造成複數個均流端DA1、DA2、...、DAn之電壓上升時，也可以確保電壓被箝制在箝制電壓值下，避免均流電路CB因耐壓不足而燒毀。

請參見第四圖，為根據本發明之再一實施例之發光二極體均流器之電路示意圖。發光二極體均流器包含一均流電路120、一電壓箝制電路128、一偵測電路129以及一調整判斷電路130。均流電路120包含一參考電壓產生器121、電阻Ra、Rb、一反向器122、一及閘123、一多工器(MUX)124以及複數個發光二極體電流控制電路，其中每個發光二極體電流控制電路包含一電流調節單元125、一誤差放大器126及一電阻127。參考電壓產生器121產生一電壓參考訊號VB，透過電阻Ra、Rb分壓後輸入多工器124之第一輸入端。反向器122接收調整判斷電路130所產生之一拴鎖保護訊號LATCH並反向輸出。及閘123接收反向器122的輸出訊號及一調光訊號DIM，並輸出訊號至多工器124之選擇端S。多工器124之第二輸入端耦接地，並根據及閘123的輸出訊號選擇電阻Ra、Rb的分壓訊號或零電位作為電流控制訊號Vb。誤差放大器126之非反相輸入端接收電流控制訊號Vb，反相端耦接至電阻127之一端。電流調節單元125可以是一N型電晶體開關，汲極作為電流控制端DA用以耦接對應的發光二極體串，源極耦接電阻127，閘極耦接誤差放大器126的輸出端。誤差放大器126會使電阻127的跨壓等於電流控制訊號Vb的準位而控制電流調節單元125流經的電流。當拴鎖保護訊號LATCH為低準位及調光訊號DIM為高準位時，多工器124選擇電阻Ra、Rb的分壓訊號為電流控制訊號Vb，發光二極體串流經一預定電流值；當拴鎖保護 訊號LATCH為高準位或調光訊號DIM為低準位時，多工器124選擇零電位為電流控制訊號Vb，發光二極體串流經的電流為零。

電壓箝制電路128包含複數個齊納二極體，每一齊納二極體之負端耦接對應的電流控制端DA，另一端耦接地。當發光二極體串因調光或者其他電路異常造成電流控制端DA的電壓上升，電壓箝制電路128可以確保電流控制端DA的電壓被箝制在齊納二極體的雪崩電壓(Breakdown Voltage)附近或以下。如此，除可以保護電流調節單元125不致因高壓燒毀外，也可以降低電流調節單元125中的耐壓要求。

偵測電路129可以包含複數個二極體，正端分別耦接至電流調節單元125的電流控制端DA，負端則根據電流控制端DA之電位而產生偵測訊號F1~Fn。調整判斷電路130接收偵測訊號F1~Fn、一保護電壓值Vr，以判斷是否偵測訊號F1~Fn均在保護電壓值Vr之上。若偵測訊號F1~Fn中有任一低於保護電壓值Vr，則調整判斷電路130產生至少一調整控制訊號ADJ1~ADJm來調整電壓迴授電路190之設定/模式。調整判斷電路130於一預定時間長度後，判斷偵測訊號F1~Fn中低於保護電壓值Vr的數量是否有減少。若偵測訊號F1~Fn中低於保護電壓值Vr的數量有減少但不為零，則紀錄新的電壓迴授電路190之設定/模式，並再度調整的電壓迴授電路190之設定/模式。若偵測訊號F1~Fn中低於保護電壓值Vr的數量減少至零，則維持最新的電壓迴授電路190之設定/模式。然而，若偵測訊號F1~Fn中低於保護電壓值Vr的數量並未減少(即不變或增加)，則判斷電路出現異常而產生一拴鎖保護訊號LATCH至均流電路120。拴鎖保護訊號LATCH經反向器122反相為低準位訊號，故及閘123也輸出低準位訊號使多工器124選擇零電位為電流控制訊號Vb，使發光二極體串停止發光而達到保護電路之功能。

接下來請參見第五圖，為根據本發明之另一實施例之發光二極體均流器之電路示意圖。發光二極體均流器包含一電流設定電路210、一均流偵測電路220、一調整判斷電路230、一時間判斷 電路240以及一過溫保護電路250。電流設定電路210包含一誤差放大器211、一電阻212、N型金氧半電晶體213、216以及P型金氧半電晶體214、215。電阻212根據流經N型金氧半電晶體213的電流產生一偵測訊號至誤差放大器211的反向輸入端與一參考電壓Vre比較，誤差放大器211根據比較結果控制流經N型金氧半電晶體213的電流，使電阻212上的跨壓等於參考電壓Vre。P型金氧半電晶體214、215組成一電流鏡，將流經N型金氧半電晶體213的電流鏡射流經N型金氧半電晶體216並產生一電流設定訊號V2。

均流偵測電路220包含至少一個發光二極體電流控制電路2201~220n，其中n為大於零之整數。發光二極體電流控制電路2201~220n接收電流設定訊號V2，以據此調整流經均流端DA1~DAn之電流，使電流一致而達到均流效果。發光二極體電流控制電路2201~220n接收一調光訊號DIM，以根據調光訊號DIM控制導通電流時間與截止電流時間的比例，在導通電流時複數個發光二極體串之電流流經預定電流值而發光，在截止電流時，複數個發光二極體串之電流為零而不發光，因此達到調光效果。發光二極體電流控制電路2201~220n同時判斷對應的均流端DA1~DAn的電壓是否低於一保護電壓值，若是則產生保護訊號F1’~Fn’。保護電壓值之設定係為確保每一個發光二極體電流控制電路2201~220n中的電晶體開關均能操作在飽和區。

過溫保護電路250於發光二極體均流器之操作溫度高於一預定過熱溫度時產生一過溫保護訊號OTP，使發光二極體電流控制電路2201~220n暫停導通電流直至溫度再度降至預定過熱溫度以下。

請同時參見第二圖，調整判斷電路230於接收保護訊號F1’~Fn’之任一時，產生至少一調整控制訊號ADJ1~ADJm來調整電壓迴授電路190之設定/模式。而由於電源供應器170的輸出電壓VO重新穩定於新的電壓值會有時間上的延遲，為避免時間延遲造成不必要誤判，調整判斷電路230會輸出控制訊號S1、S2使時間 判斷電路240開始計時。

請參考第六圖，為根據本發明之發光二極體電流控制電路之電路示意圖。每一發光二極體電流控制電路2201~220n包含了一電流控制單元221、一電流調節單元225以及一偵測單元229。電流控制單元221包含一D型閂222、一及閘223、一多工器(MUX)224，用以產生一電流控制訊號VX1以控制流經電流調節單元225的電流控制端DA(即前述的均流端DA1~DAn)的電流大小，藉此達到控制發光二極體串流之該電流大小。在本實施例中，電流調節單元225可以是一N型電晶體開關，根據電流控制訊號VX1調整等效電阻值以決定流經對應發光二極體串之一電流大小而達到調整電流之功能。及閘223同時接收D型閂222之輸出端QN之輸出訊號、過溫保護訊號OTP及調光訊號DIM，並據此控制多工器224選擇電流設定訊號V2或零電位(即接地電位)輸出。當多工器224選擇電流設定訊號V2作為電流控制訊號VX1輸出時，電流調節單元225控制對應的發光二極體串流過穩定電流；當選擇零電位輸出時，電流調節單元225控制對應的發光二極體串的電流為零而停止發光。

偵測單元229包含一比較器226、一延遲電路227及一拴鎖器228，用以偵測電流控制端DA，並根據一保護電壓值Vr決定是否產生一保護訊號FAULT(即前述的保護訊號F1’~Fn’)。保護電壓值Vr之設定係為確保電流調節單元225中的N型電晶體開關能操作在飽和區，可以是一個固定準位的參考訊號或者為根據電流控制訊號VX1之準位調整的參考訊號。前者固定參考訊號準位之優點為電路設計方便；後者的隨電流控制訊號VX1之準位調整之優點為可以隨N型電晶體開關的閘極-源極電壓調整，達到更精準之設定。延遲電路227也可以同時接收調光訊號DIM，作為延遲時間的計時訊號。

接著，請同時參見第五圖來說明發光二極體均流器之操作。

時間判斷電路240包含了一電流源241、一第一開關242、一第二開關243、一電容244、一第一比較器245、一第二比較器246 以及一單擊電路(One-Shot Circuit)247。當保護訊號F1’~Fn’均為低準位，使調整判斷電路230判斷不調整電壓迴授電路190之設定/模式時，輸出控制訊號S1、S2以截止第一開關242並導通第二開關243，使電容244處於放電狀態。保護訊號F1’~Fn’均為低準位代表均流端DA1~DAn的準位均高於保護電壓值Vr之準位。此時，電容244的跨壓小於參考電壓V3、V4(其中參考電壓V3低於參考電壓V4)，故第一比較器245輸出低準位之觸發訊號LA，第二比較器246輸出低準位之比較訊號而使單擊電路247也輸出低準位的重設訊號RE。觸發訊號LA傳送至電流控制單元221中的D型閂222的觸發端CK，用以觸發D型閂222偵測輸入端D的保護訊號FAULT。此時觸發訊號LA為低準位，故D型閂222不進行保護訊號FAULT之偵測，使得電流控制訊號VX1之準位維持不變。由於電流控制端DA高於保護電壓值Vr之準位，比較器226輸出低準位訊號，且重設訊號RE也為低準位，使延遲電路227及拴鎖器228分別輸出低準位之延遲訊號OD及保護訊號FAULT。因此，當觸發訊號LA及重設訊號RE為低準位時，發光二極體電流控制電路2201~220n維持先前操作而不變動。

當保護訊號F1’~Fn’之任一為高準位，即均流端DA1~DAn中有準位低於保護電壓值Vr之準位之情況發生，因此調整判斷電路230判斷須調整電壓迴授電路190之設定/模式，輸出控制訊號S1、S2以導通第一開關242並截止第二開關243，使電容244處於充電狀態。均流端DA1~DAn之中準位高於保護電壓值Vr之對應發光二極體電流控制電路依然維持先前操作而不變動，但均流端DA1~DAn之中準位低於保護電壓值Vr之對應發光二極體電流控制電路則操作有所改變，說明如下：

當電流控制端DA之準位低於保護電壓值Vr時，比較器226輸出高準位訊號，並經延遲電路227經一時間延遲後輸出高準位之延遲訊號OD至拴鎖器228。延遲電路227之設置可以排除一些暫時的電壓雜訊所造的誤判。此時由於重設訊號RE還在低準位，故拴鎖器228接收到高準位之延遲訊號OD後也輸出高準位之保 護訊號FAULT，使調整判斷電路230輸出調整控制訊號ADJ1~ADJm，並控制時間判斷電路240開始對電容244充電。當電容244之跨壓等於參考電壓V3時，第二比較器246輸出高準位之輸出訊號使單擊電路247產生一脈衝訊號之重設訊號RE使拴鎖器228重設而輸出低準位之保護訊號FAULT。而當電容244之跨壓繼續上升而等於參考電壓V4時，第一比較器245輸出高準位之觸發訊號LA至D型閂222，使D型閂222再度偵測保護訊號FAULT。

在保護訊號FAULT為高準位到重設訊號RE產生之時間間隔內，電流控制端DA之準位已順利回到保護電壓值Vr之上，且在重設訊號RE產生到觸發訊號LA產生之時間間隔內，電流控制端DA之準位均維持高於保護電壓值Vr，則偵測單元229不再產生高準位之保護訊號。否則，偵測單元229將持續產生高準位之保護訊號FAULT。此時，代表對應的發光二極體串可能有開路或其他電路異常造成電流控制端DA無法回升，而維持高準位的保護訊號FAULT將使電流調節單元225被控制在停止導通電流而避免電路異常下持續操作可能造成的電路問題。

接著說明調整判斷電路230之操作。調整判斷電路230可以是有限狀態機(Finite State Machine)或其他可執行類似功能之電路。調整判斷電路230於保護訊號F1’~Fn’中至少一個為高準位時，會產生調整控制訊號ADJ1~ADJm。並於接收到觸發訊號LA時，判斷保護訊號F1’~Fn’中高準位的訊號數是否減少，並導通第二開關243及截止第一開關242，使電容244放電以準備下一次操作。當訊號數未能減少，代表無法透過調整電壓迴授電路190來解決，故調整判斷電路230會將電壓迴授電路190設定/模式回覆至未調整前之設定/模式。當訊號數有所減少時，代表透過調整電壓迴授電路190可解決部分均流端DA1~DAn電壓過低之問題，此時調整判斷電路230紀錄調整後的電壓迴授電路190設定/模式並保持。當訊號數有所減少並且大於0時，調整判斷電路230可重複上述動作直至訊號數為零或不再改變為止。

另外，若多個發光二極體均流器同時應用於同一發光二極體 驅動電路時，調整判斷電路230可以接收一調整協調訊號RX及輸出一調整協調輸出訊號TX之方式與同一發光二極體驅動電路的其他發光二極體均流器配合運作，說明如下。當調整判斷電路230偵測到保護訊號F1’~Fn’之任一為高準位且未接收到調整協調訊號RX時，即產生調整控制訊號ADJ1~ADJm及調整協調輸出訊號TX。而當調整判斷電路230偵測到保護訊號F1’~Fn’之任一為高準位並同時接收到調整協調訊號RX時，代表其他的發光二極體均流器已進行改變電壓迴授電路190設定/模式，故此光二極體均流器無須同時進行調整，因此調整判斷電路230停止改變電壓迴授電路190設定/模式。

值得注意的是，第六圖所示的發光二極體電流控制電路與第四圖所示之實施例相較，主要不同之處為第六圖的發光二極體電流控制電路均具有多工器224及比較器226，因此可以各自判斷電流控制端DA是否低於保護電壓值Vr以及各自控制使發光二極體串的電流為零而停止發光。而第四圖所示之實施例，則由調整判斷電路130統一判斷是否有任何電流控制端DA低於保護電壓值Vr，若是且無法排除，則統一停止全部發光二極體串之發光。另外，第六圖所示的發光二極體電流控制電路的電流調節單元225中的N型電晶體開關組成一電流鏡而達到均流效果，而第四圖所示之實施例則由一電流調節單元125、一誤差放大器126及一電阻127構成的電流源來達到均流效果。

再來請參見第七A圖，為根據本發明一第一實施例之電壓迴授電路之電路示意圖。在此實施例中，電壓迴授電路包含一第一電阻R1及一第二電阻R2，其中第二電阻R2為可調電阻。調整判斷電路230藉由控制調整控制訊號ADJ之準位來調整第二電阻R2之電阻值。因此，當有任一均流端DA1~DAn之電壓低於保護電壓值Vr時，調整判斷電路230調低第二電阻R2之電阻值，以調低電壓迴授電路之分壓比值之設定。如此，電源供應器170將調高輸出電壓VO，使均流端DA1~DAn之電壓調高。另外，由於發光二極體的臨界電壓具有負溫度係數之特性，即溫度變高，臨 界電壓會變低。故電壓迴授電路所產生之電壓迴授訊號可以設定為具有正溫度係數，例如：選用具有負溫度係數之第一電組R1，使輸出電壓VO具有負溫度係數，使溫度升高時，輸出電壓VO會下降來補償發光二極體臨界電壓隨溫度變低之變化。

請參見第七B圖，為根據本發明一第二實施例之電壓迴授電路之電路示意圖。在此實施例中，電壓迴授電路包含一第一電阻R1、一第三電阻R3及複數個與第三電阻並聯的調整電阻RA1~RAm。調整電阻RA1~RAm並且與調整開關SW1~SWm串聯，且調整開關SW1~SWm受調整控制訊號ADJ1~ADJm控制。當調整開關SW1~SWm均為截止時，電壓迴授電路處於一第一迴授模式，此時電壓迴授電路具有一第一分壓值R3/(R1+R3)，此第一分壓值對應到輸出電壓VO穩定於對應之一第一電壓值；當調整開關SW1為導通而調整開關SW2~SWm為截止時，電壓迴授電路處於一第二迴授模式，此時電壓迴授電路具有一第二分壓值(R3//RA1)/(R1+R3//RA1)，此第二分壓值對應到輸出電壓VO穩定於對應之一第二電壓值；當調整開關SW2為導通而調整開關SW1、SW3~SWm為截止時，電壓迴授電路處於一第三迴授模式，此時電壓迴授電路具有一第三分壓值(R3//RA2)/(R1+R3//RA2)，此第三分壓值對應到輸出電壓VO穩定於對應之一第三電壓值；依此類推。

另外，請參見第七C圖，為根據本發明一第三實施例之電壓迴授電路之電路示意圖。在此實施例中，電壓迴授電路包含第一電阻R1、第三電阻R3、一第四電阻R4及調整電路295。調整電路295接收調整控制訊號ADJ1~ADJm以對應地產生調整電壓V1~Vm其中之一。調整電壓V1~Vm中V1為電壓最低，V2次之...而Vm最高。調整電壓V1~Vm會透過第四電阻R4及第三電阻R3的分壓調整電壓迴授訊號FB之準位。調整電路295提供的預設初始電壓可以為調整電壓Vm，此時輸出電壓VO穩定的電壓值最低。隨後，調整電路295根據調整控制訊號ADJ1~ADJm決定提供不同的調整電壓，最終可提供調整電壓V1，此時對應的 輸出電壓VO的電壓值最高。

請參見第八圖，為根據第七A圖、第七B圖及第七C圖所示之電壓迴授電路隨設定/模式改變的輸出電壓波形圖。虛線7a為第七A圖所示之電壓迴授電路之波形圖，輸出電壓VO為線性調整。實線7b為第七B圖及第七C圖所示之電壓迴授電路之波形圖，輸出電壓VO隨模式mode1~mode5不同而以階梯式調整。當然，除上述兩種例示之調整方式外，其他的調整方式，如：曲線等亦可應用至本發明。

因此，本發明之發光二極體均流器可透過偵測均流端DA1~DAn之電壓是否低於一保護電壓值來判斷電流調節單元225中的電晶體開關是否操作在飽和區。若否，則以線性、階梯式方式來調高輸出電壓VO，使均流端DA1~DAn之電壓提升以確保電晶體開關可操作在飽和區。本發明除了可以確保發光二極體串驅動電壓不同時電晶體開關依然操作在飽和區外，當發光二極體串有任何發光二極體毀損而必須透過並聯的齊納二極體導通電流時，依然可以提供足夠的電壓使發光二極體串依然穩定發光。另外，本發明對電壓迴授電路之設定/模式之調整可限制對應的最小分壓值，使對應的輸出電壓VO有最高上限值，而達到過壓保護之功能。若發光二極體未有並聯之齊納二極體而造成任一發光二極體毀損發光二極體串即呈開路狀態，此時對應之均流端電壓會低於保護電壓值Vr而停止操作。

縱上說明，本發明透過調整發光二極體裝置的電壓迴授電路，使電壓迴授電路能隨發光二極體串的狀態調整成最適當的設定/模式，確保發光二極體串正確提供所需亮度且也提高了發光二極體驅動裝置的效率。

如上所述，本發明完全符合專利三要件：新穎性、進步性和產業上的利用性。本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保 護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。

先前技術：

10‧‧‧電流控制電路

11‧‧‧電流設定電阻

12‧‧‧電晶體

20‧‧‧電晶體

60‧‧‧發光二極體模組

70‧‧‧電源供應器

VFB‧‧‧電壓迴授訊號

VOUT‧‧‧輸出電壓

VCC‧‧‧電壓

本發明：

100‧‧‧發光二極體均流器

120、220、CB‧‧‧均流電路

121‧‧‧參考電壓產生器

122‧‧‧反向器

123、223‧‧‧及閘

124、224‧‧‧多工器

125、225‧‧‧電流調節單元

126‧‧‧誤差放大器

127‧‧‧電阻

128、VC‧‧‧電壓箝制電路

129、229‧‧‧偵測電路

130、230‧‧‧調整判斷電路

160‧‧‧發光二極體模組

170‧‧‧電源供應器

190‧‧‧電壓迴授電路

210‧‧‧電流設定電路

211‧‧‧誤差放大器

212、Ra、Rb‧‧‧電阻

213、216‧‧‧N型金氧半電晶體

214、215‧‧‧P型金氧半電晶體

2201~220n‧‧‧發光二極體電流控制電路

221‧‧‧電流控制單元

222‧‧‧D型閂

226‧‧‧比較器

227‧‧‧延遲電路

228‧‧‧拴鎖器

240‧‧‧時間判斷電路

241‧‧‧電流源

242‧‧‧第一開關

243‧‧‧第二開關

244‧‧‧電容

245‧‧‧第一比較器

246‧‧‧第二比較器

247‧‧‧單擊電路

250‧‧‧過溫保護電路

VO‧‧‧輸出電壓

DA1、DA2、...、DAn‧‧‧均流端

ADJ1~ADJm‧‧‧調整控制訊號

DM‧‧‧偵測電路

MD‧‧‧調整判斷電路

F1、F2、...、Fn‧‧‧偵測訊號

LATCH‧‧‧拴鎖保護訊號

VB‧‧‧電壓參考訊號

DIM‧‧‧調光訊號

S‧‧‧選擇端

Vb‧‧‧電流控制訊號

DA‧‧‧電流控制端

Vr‧‧‧保護電壓值

Vre‧‧‧參考電壓

V2‧‧‧電流設定訊號

F1’~Fn’‧‧‧保護訊號

OTP‧‧‧過溫保護訊號

S1、S2‧‧‧控制訊號

VX1‧‧‧電流控制訊號

QN‧‧‧輸出端

FAULT‧‧‧保護訊號

V3、V4‧‧‧參考電壓

LA‧‧‧觸發訊號

RE‧‧‧重設訊號

CK‧‧‧觸發端

D‧‧‧輸入端

OD‧‧‧之延遲訊號

RX‧‧‧調整協調訊號

TX‧‧‧調整協調輸出訊號

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

R4‧‧‧第四電阻

295‧‧‧調整電路

V1~Vm‧‧‧調整電壓

RA1~RAm‧‧‧調整電阻

SW1~SWm‧‧‧調整開關

7a‧‧‧虛線

7b‧‧‧實線

mode1~mode5‧‧‧模式

第一圖為習知的定電壓驅動方式之發光二極體電流驅動裝置之電路示意圖。

第二圖為根據本發明之發光二極體驅動裝置之電路示意圖。

第三圖為根據本發明之發光二極體均流器之電路示意圖。

第四圖為根據本發明之再一實施例之發光二極體均流器之電路示意圖。

第五圖為根據本發明之另一實施例之發光二極體均流器之電路示意圖。

第六圖為根據本發明之發光二極體電流控制電路之電路示意圖。

第七A圖為根據本發明一第一實施例之電壓迴授電路之電路示意圖。

第七B圖為根據本發明一第二實施例之電壓迴授電路之電路示意圖。

第七C圖為根據本發明一第三實施例之電壓迴授電路之電路示意圖。

第八圖為根據第七A圖及第七B圖所示之電壓迴授電路隨設定/模式改變的輸出電壓波形圖。

100．．．發光二極體均流器

DA1、DA2、...、DAn．．．均流端

ADJ1～ADJm．．．調整控制訊號

CB．．．均流電路

DM．．．偵測電路

MD．．．調整判斷電路

F1、F2、...、Fn．．．偵測訊號

LATCH．．．拴鎖保護訊號

VC．．．電壓箝制電路

Claims (20)

1. 一種發光二極體電流控制電路，包含：一電流調節單元，具有一電流控制端耦接一發光二極體串，用以根據一電流控制訊號決定流經該發光二極體串之一電流大小；一偵測單元，偵測該電流控制端，並根據一保護電壓值決定是否產生一保護訊號；以及一電流控制單元，產生該電流控制訊號以控制該發光二極體串流之該電流大小，並根據該保護訊號決定是否停止該電流流經該發光二極體串。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電流控制電路，其中該偵測單元於該電流控制端之電壓低於該保護電壓值持續一第一預定時間時，產生該保護訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體電流控制電路，其中該電流控制單元更根據一調光訊號決定是否停止該電流流經該發光二極體串。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電流控制電路，其中一旦該電流控制端之電壓低於該保護電壓值持續一第二預定時間時，該偵測單元即產生該保護訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體電流控制電路，更包含一電壓箝制單元，耦接該電流控制端，使該電流控制端之電壓不超過一箝制電壓值，其中該箝制電壓值高於該保護電壓值。
6. 一種發光二極體均流器，用以均流複數個發光二極體串，一電壓源電路提供一輸出電壓以驅動該複數個發光二極體串，該發光二極體均流器包含： 一均流電路，具有複數個均流端耦接複數個發光二極體串用以均流該複數個發光二極體串之電流；以及一偵測電路，偵測該複數個均流端之電壓以產生對應的複數個偵測訊號；以及一調整判斷電路，根據該複數個偵測訊號產生至少一調整控制訊號；其中，該至少一調整控制訊號用以控制一電壓迴授電路，以調整該電壓迴授電路所產生代表該輸出電壓之準位之一電壓迴授訊號之準位，且該電壓源電路係根據該電壓迴授訊號調整該輸出電壓。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，其中該電壓迴授電路具有至少兩個迴授模式，並根據該至少一調整控制訊號決定運作於何迴授模式。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體均流器，其中每一該些迴授模式對應一電壓值，使該電壓源電路根據該電壓迴授電路之迴授模式調整該輸出定電壓至對應之電壓值。
9. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體均流器，其中該調整判斷電路於接收另一發光二極體均流器之一調整協調訊號時，停止改變該電壓迴授電路之迴授模式。
10. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體均流器，其中該調整判斷電路包含一有限狀態電路，以根據該複數個偵測訊號決定該電壓迴授電路之迴授模式。
11. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，其中該電壓迴授訊號具有一正溫度係數。
12. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，更包含一電壓箝制電路，箝制該複數個均流端之電壓使該複數個電流控制端之電壓不超過一箝制電壓值。
13. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，其中該調整判斷電路於該複數個均流端之任一持續低於一保護電壓值一預定保護時間時，控制該均流電路使該複數個發光二極體串之電流為零。
14. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，其中該調整判斷電路於該複數個均流端之任一持續低於一保護電壓值一預定保護時間時，控制該均流電路使該複數個發光二極體串中對應之發光二極體串之電流為零。
15. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，其中該均流電路根據一調光訊號使該複數個發光二極體串之電流於零及一預定電流值之間切換。
16. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體均流器，更包含一過溫保護電路，該過溫保護電路於該發光二極體均流器之一溫度超過一預定保護溫度時，產生一過溫保護訊號使該複數個發光二極體串之電流為零。
17. 一種發光二極體驅動裝置，包含：一發光二極體模組，具有複數個發光二極體串；一電壓源電路，用以提供一輸出電壓以驅動該發光二極體模組；一電壓迴授電路，根據該輸出電壓產生一電壓迴授訊號，使該輸出電壓穩定於一第一電壓值；以及 一發光二極體均流器，具有複數個均流端用以耦接該發光二極體模組，並均流流經每一發光二極體串之電流；其中，該發光二極體均流器偵測該複數個均流端之電壓，並於任一複數個均流端低於一保護電壓值，產生至少一調整控制訊號以調整該電壓迴授訊號，使該輸出電壓穩定於一第二電壓值，該第二電壓值高於該第一電壓值；其中該發光二極體均流器於低於該保護電壓值之均流端數量持續一預定保護時間未減少時，使該發光二極體模組之電流為零；或者該發光二極體均流器於低於該保護電壓值之均流端數量持續一預定保護時間未減少時，使低於該保護電壓值之均流端之對應發光二極體串之電流為零。
18. 如申請專利範圍第17項所述之發光二極體驅動裝置，其中該發光二極體均流器包含一電壓箝制電路，箝制該複數個均流端之電壓使該複數個均流端之電壓不超過一箝制電壓值。
19. 如申請專利範圍第17項所述之發光二極體驅動裝置，其中該輸出電壓具有一負溫度係數。
20. 如申請專利範圍第19項所述之發光二極體驅動裝置，其中該電壓迴授電路具有一正溫度係數。