TWI511608B - Light emitting system and its optical power control device - Google Patents

Description

發光系統及其光功率控制裝置

本發明是有關於一種系統及其裝置，特別是指一種發光系統及其光功率控制裝置。

近年來因節能與環保的考慮，發光二極體被大量地應用於顯示裝置或照明設備等產品中，但這類產品的共通需求都是必須提供穩定的光功率，方能讓使用者即使使用一段時間後，仍能維持一致的視覺感受。

然而因為製程的漂移，多個發光二極體之間的順向偏壓的最大值與最小值間常會有很大的差異，因此若該等發光二極體各自接收一固定大小的電流，則該等發光二極體之間的功率也會不一致，而目前的做法就是將順向偏壓相近的該等發光二極體分成同一群並給予不同群的該等發光二極體不同大小的電壓，但是這樣的做法將會產生增加成本與困難的缺點一。

此外，即使經過前述分群的處理，每一發光二極體本身還具有順向偏壓V反比與自身溫度的特性，所以若提供每一發光二極體該固定大小的電流I，則該發光二極體的電功率P=IV就會隨著自身溫度的上升而下降，因此仍存在同一發光二極體本身亮度隨自身溫度變化的缺點二 。

因此，本發明之目的，即在提供一種可控制發光功率範圍的發光系統。

於是本發明發光系統，包含一發光二極體單元及一光功率控制裝置。

該發光二極體單元於一電流的驅動下提供一順向偏壓。

該光功率控制裝置包括一偵測模組、一驅動模組及一開關信號產生模組。

該偵測模組電連接於該發光二極體單元以偵測該順向偏壓，並輸出一阻抗調整信號，且該阻抗調整信號的參數是相關於該順向偏壓的大小。

該驅動模組用以接收一切換於一第一邏輯準位及一第二邏輯準位之間的開關信號，並電連接該發光二極體單元，且根據該開關信號產生一驅動電流提供至該發光二極體單元，並根據該驅動電流產生一控制電流，且該驅動電流的大小是相關於該開關信號的邏輯準位，該控制電流的大小是相關於該驅動電流的大小。

該開關信號產生模組電連接該偵測模組以接收該阻抗調整信號，及電連接該驅動模組以接收該控制電流，並根據該阻抗調整信號及該控制電流產生該開關信號，且該開關信號的邏輯準位相關於該控制電流的大小及該阻抗調整信號的參數。

而本發明之另一目的，即在提供一種光功率控制裝置，適用於提供一驅動電流至一發光二極體單元，該發光二極體單元於該驅動電流的驅動下產生一順向偏壓，該光功率控制裝置包含一偵測模組、一驅動模組及一開關信號產生模組。

該偵測模組電連接於該發光二極體單元以偵測該順向偏壓，並輸出一阻抗調整信號，且該阻抗調整信號的參數是相關於該順向偏壓的大小。

該驅動模組用以接收一切換於一第一邏輯準位及一第二邏輯準位之間的開關信號，並電連接該發光二極體單元，且根據該開關信號產生一驅動電流提供至該發光二極體單元，並根據該驅動電流產生一控制電流，且該驅動電流的大小是相關於該開關信號的邏輯準位，該控制電流的大小是相關於該驅動電流的大小。

該開關信號產生模組電連接該偵測模組以接收該阻抗調整信號，及電連接該驅動模組以接收該控制電流，並根據該阻抗調整信號及該控制電流產生該開關信號，且該開關信號的邏輯準位相關於該控制電流的大小及該阻抗調整信號的參數。

100‧‧‧光功率控制裝置

1‧‧‧發光二極體單元

11‧‧‧陽極端

12‧‧‧陰極端

13‧‧‧發光二極體

10‧‧‧偵測模組

20‧‧‧驅動模組

30‧‧‧開關信號產生模組

2‧‧‧參考電壓產生器

21‧‧‧第一電阻

22‧‧‧第一電晶體

23‧‧‧可變電阻

24‧‧‧第一運算放大器

3‧‧‧順向偏壓偵測器

31‧‧‧第二運算放大器

32‧‧‧第二電阻

33‧‧‧第三電阻

34‧‧‧第四電阻

35‧‧‧第五電阻

4‧‧‧類比數位轉換器

51‧‧‧直流電壓源

52‧‧‧電源切換開關

53‧‧‧整流二極體

54‧‧‧儲能電感

55‧‧‧充放電切換開關

56‧‧‧第六電阻

57‧‧‧第七電阻

58‧‧‧控制電晶體

59‧‧‧第三運算放大器

61‧‧‧第一可變電阻

62‧‧‧第二可變電阻

63‧‧‧旁路電晶體

64‧‧‧比較器

P1‧‧‧充電路徑

P2‧‧‧釋能路徑

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明發光系統之較佳實施例的一電路圖；圖2是較佳實施例的一開關信號對一操作功率的關係 圖；圖3是一示意圖，說明該較佳實施例的一充電路徑；及圖4是一示意圖，說明該較佳實施例的一釋能路徑。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明發光系統之較佳實施例包含一發光二極體單元1及一光功率控制裝置100。

該發光二極體單元1包括一陽極端11及一陰極端12，並於一電流驅動下提供一增減反向於一環境溫度的大小的順向偏壓(Forward Voltage)。於本較佳實施例，該發光二極體單元1包括至少一個發光二極體13，該順向偏壓是指該發光二極體單元1的該陽極端11減去陰極端12的電壓差。

該光功率控制裝置100包括一偵測模組10、一驅動模組20及一開關信號產生模組30。

該偵測模組10電連接於該發光二極體單元1以偵測該順向偏壓，並輸出一阻抗調整信號，且該阻抗調整信號的參數是相關於該順向偏壓的大小。

該偵測模組10具有一參考電壓產生器2、一順向偏壓偵測器3及一類比數位轉換器4。

該參考電壓產生器2用以提供一設定該發光二極體單元1的一功率上限值的參考電壓。

於本較佳實施例，該參考電壓為可變電壓，該功率上限值正比於該參考電壓的大小，且該發光二極體單元1的一操作功率的上限值實質地為該功率上限值，該操作功率定義為該發光二極體單元1的該驅動電流與該順向偏壓的乘積。

該參考電壓產生器2具有一第一電阻21、一第一電晶體22、一可變電阻23及一第一運算放大器24。

該第一電阻21具有一接收一直流偏壓的第一端，及一第二端。該第一電晶體22具有一電連接該第一電阻21的第二端的第一端、一第二端，及一控制端。該可變電阻23具有一電連接該第一電晶體22的第二端的第一端，及一接地的第二端。該第一運算放大器24具有一接收一基準電壓的非反相輸入端(+)、一電連接該可變電阻23的第一端的反相輸入端(-)，及一電連接該第一電晶體22的控制端的輸出端。

由於該第一運算放大器24的反相輸入端(-)與非反相端(+)的電位實質地相等，所以流經該可變電阻23的電流I₂₃ =V_REF /R₂₃ ，參數V_REF 是該基準電壓的值，參數R₂₃ 是該可變電阻23的阻值。該第一電阻21的第一端到第二端之間的該參考電壓V_ADC =I₂₃ ×R₂₁ =V_REF ×R₂₁ /R₂₃ ，參數R₂₁ 是該第一電阻21的阻值。在本較佳實施例，該第一電晶體22是N金氧半場效電晶體(N-MOSFET)，且該第一端是汲極(drain)、該第二端是源極(source)，該控制端是閘極(gate)，且該第一運算放大器24的輸出端的電位高於該第 一運算放大器24的反相輸入端(-)的電位，所以該第一電晶體22的第一端及第二端保持導通。

參考上述該參考電壓的公式，該可變電阻23的阻值反比於該參考電壓，因此調整該可變電阻23的阻值就可以設定該參考電壓的大小。

舉例說明，若是希望調高該發光二極體單元1所能操作的功率上限值，則該參考電壓就必須越大，也就是將該可變電阻23的阻值調小，相反地，若是希望降低該發光二極體單元1的功率上限值，則該參考電壓就必須越小，也就是將該可變電阻23的阻值調大。

該順向偏壓偵測器3電連接於該發光二極體單元1的陽極端11及陰極端12以偵測該順向偏壓，並輸出一大小正比於該順向偏壓的大小的偵測電壓。

該順向偏壓偵測器3包括一第二運算放大器31、一第二電阻32、一第三電阻33、一第四電阻34及一第五電阻35。

該第二運算放大器31具有一反相輸入端(-)、一非反相輸入端(+)及一輸出端。該第二電阻32具有一電連接該第二運算放大器31的反相輸入端(-)的第一端，及一電連接該第二運算放大器31的輸出端的第二端。該第三電阻33具有一電連接該發光二極體單元1的陰極端12的第一端，及一電連接該第二電阻32的第一端的第二端。該第四電阻34具有一電連接該第二運算放大器31的非反相輸入端(+)的第一端，及一接地的第二端。該第五電阻35 具有一電連接該發光二極體單元1的陽極端11的第一端，及一電連接該第二運算放大器31的非反相輸入端(+)的第二端，並且，該第二電阻32及該第四電阻34的阻值相等，該第三電阻33及該第五電阻35的阻值相等，該第二運算放大器31之輸出端的該偵測電壓Vdet=VF×(R₃₂ /R₃₃ )，參數VF是該順向偏壓的電壓值，參數R₃₂ 是該第二電阻32的阻值，參數R₃₃ 是該第三電阻33的阻值。且由於參數R₃₂ 、R₃₃ 為固定值，所以該偵測電壓的大小正比於該順向偏壓的大小。

該類比數位轉換器4電連接該參考電壓產生器2以接收該參考電壓，及電連接該順向偏壓偵測器3以接收該偵測電壓，並以該參考電壓作為類比數位轉換的參考基準，且將該偵測電壓進行類比數位轉換以得到該阻抗調整信號。

該驅動模組20用以接收一切換於一第一邏輯準位及一第二邏輯準位之間的開關信號，並電連接該發光二極體單元1，且根據該開關信號產生該驅動電流提供至該發光二極體單元1，並根據該驅動電流產生一控制電流，且該驅動電流的大小是相關於該開關信號的邏輯準位，該控制電流的大小是相關於該驅動電流的大小。

於該較佳實施例，該控制電流的大小是正比於該驅動電流的大小，當該開關信號為該第一邏輯準位時，該驅動電流是隨時間而漸增，而當該開關信號為該第二邏輯準位時，該驅動電流是隨時間而漸減，且該驅動模組20 具有一直流電壓源51、一電源切換開關52、一整流二極體53、一儲能電感54、一充放電切換開關55、一第六電阻56、一第七電阻57、一控制電晶體58及一第三運算放大器59。

該直流電壓源51提供一直流電壓。

該電源切換開關52具有一電連接該直流電壓源51以接收該直流電壓的第一端、一第二端，及一接收該開關信號的控制端，且該電源切換開關52的第一端及第二端受該開關信號控制於導通及不導通之間切換。

該整流二極體53具有一陽極端，及一電連接該電源切換開關52的第二端的陰極端。

該儲能電感54具有一電連接該發光二極體單元1的陰極端12的第一端，及一電連接該整流二極體53的陽極端的第二端。

該充放電切換開關55具有一電連接該儲能電感54的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該開關信號的控制端，且該充放電切換開關55的第一端及第二端受該開關信號控制於導通及不導通之間切換。於本較佳實施例，該充放電切換開關55是N-MOSFET。

該第六電阻56具有一電連接該發光二極體單元1的陽極端11的第一端，及一電連接該電源切換開關52的第二端的第二端。

該第七電阻57具有一電連接該第六電阻56的第二端的第一端，及一第二端。

該控制電晶體58具有一電連接該第七電阻57的第二端的第一端、一輸出該控制電流的第二端，及一控制端。

該第三運算放大器59具有一電連接該第七電阻57的第二端的反相輸入端(-)，一電連接該發光二極體單元1的陽極端11的非反相輸入端(+)，及一電連接該控制電晶體58的控制端的輸出端。由於理想上該第三運算放大器59的非反相輸入端(+)到反相輸入端(-)之間的輸入阻抗實質地為無窮大，所以從該第六電阻56的第二端流到第一端的電流大小實質地等於該驅動電流的大小，該第三運算放大器59的非反相輸入端(+)及反相輸入端(-)的兩電位實質地相等，進而推導出該第七電阻57的第二端所流出之電流的值I₅₇ =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )，參數I_LED 是該驅動電流的值，參數R₅₆ 是該第六電阻56的阻值，參數R₅₇ 是該第七電阻57的阻值，且由於該第六電阻56及該第七電阻57的阻值固定，所以該第七電阻57的第二端所流出之電流的值與該驅動電流的大小成正比。

在本較佳實施例，該控制電晶體58是P型金氧半場效電晶體(P-MOSFET)，且該第一端是源極、該第二端是汲極，該控制端是閘極，並且，該控制電晶體58的第一端的電位約35.9伏特，且其控制端的電位是該第三運算放大器59的輸出端的電位遠低於35.9伏特，所以當該較佳實施例處於工作狀態時，該控制電晶體58的第一端及第二端恆保持導通，該控制電晶體58的第二端所輸出的該控制 電流的大小實質地等於該第七電阻57的第二端所流出之電流的大小，所以，該控制電流的大小實質地正比於該驅動電流的大小。

該開關信號產生模組30電連接該偵測模組10以接收該阻抗調整信號，及電連接該驅動模組20以接收該控制電流，並根據該阻抗調整信號及該控制電流產生該開關信號，且該開關信號的邏輯準位相關於該控制電流的大小及該阻抗調整信號的參數。

於該較佳實施例，該控制電流的大小是正比於該驅動電流的大小，且當該開關信號為該第一邏輯準位時，該驅動電流是隨時間而漸增，而當該開關信號為該第二邏輯準位時，該驅動電流是隨時間而漸減。

該開關信號產生模組30具有一第一可變電阻61、一第二可變電阻62、一旁路電晶體63及一比較器64。

該第一可變電阻61具有一接收該控制電流的第一端、一第二端，及一接收該阻抗調整信號的控制端，且該第一可變電阻61的阻值相關於該阻抗調整信號的參數，且該控制電流於該第一可變電阻61的第一端產生一比較電壓。

該第二可變電阻62具有一電連接該第一可變電阻61的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該阻抗調整信號的控制端，且該第二可變電阻的阻值相關於該阻抗調整信號的參數。

於本較佳實施例，當該順向偏壓越小時，該第一可變電阻61及該第二可變電阻62是根據該阻抗調整信號調小自身的阻值。

該旁路電晶體63具有一電連接該第一可變電阻61的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該開關信號的控制端，且該旁路電晶體63的第一端及第二端受該開關信號控制於導通及不導通之間切換。

該比較器64具有一電連接該第一可變電阻61的第一端的反相輸入端(-)、一接收該基準電壓的非反相輸入端(+)，及一提供該開關信號的輸出端，且該比較器64是利用該比較電壓與該基準電壓之大小比較的結果決定該開關信號的邏輯準位。

當該比較電壓小於該基準電壓時，該開關信號為該第一邏輯準位，該旁路電晶體63的第一端及第二端之間導通，該第一可變電阻61的第二端接地，該比較電壓V_64-(H) =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )×(R₆₁ )，其中，I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )實質地為該控制電流的大小。

當該比較電壓大於該基準電壓時，該開關信號為該第二邏輯準位，該旁路電晶體63的第一端及第二端之間不導通，該比較電壓V_64-(L) =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )×(R₆₁ +R₆₂ )。

其中，該第六電阻56的阻值R₅₆ 、該第七電阻57的阻值R₅₇ 及該基準電壓V_REF 均是定值，而該第一可變電阻61的阻值R₆₁ 是正比於該順向偏壓的大小，該第一可 變電阻61的阻值R₆₁ 加總該第二可變電阻62的阻值R₆₂ 也是正比於該順向偏壓的大小，因此無論該開關信號為該第一邏輯準位或該第二邏輯準位，該比較電壓(V_64-(H) 或V_64-(L) )都正比於該驅動電流的值I_LED 與該順向偏壓的乘積，且該乘積就是該發光二極體單元的該操作功率。所以採用該比較電壓來決定該開關信號的準位就等同以該操作功率的大小來決定該開關信號的準位。

參閱圖1及圖2，若要使該開關信號從該第一邏輯準位切換到該第二邏輯準位，則該比較電壓必須要大於該基準電壓，也就是V_64-(H) =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )×(R₆₁ )>V_REF ，且當該開關信號從該第一邏輯準位切換到該第二邏輯準位的一時間t1該發光二極體單元1的該操作功率實質地為該功率上限值。

相對地，若要將該開關信號從該第二邏輯準位切換到該第一邏輯準位，則該比較電壓V_64-(L) 必須要小於該基準電壓V_REF ，也就是V_64-(L) =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )×(R₆₁ +R₆₂ )<V_REF ，且當該開關信號從該第二邏輯準位切換到該第一邏輯準位的一時間t2時，該發光二極體單元1的該操作功率實質地為該功率下限值，且該第二可變電阻62的阻值R₆₂ 與該第一可變電阻61的阻值R₆₁ 的一比值(R₆₂ /R₆₁ )越小，該功率下限值就會越趨近該功率上限值，反之則遠離。

簡而言之，該開關信號產生模組30是於該發光二極體單元1的該操作功率高於該功率上限值時(如圖2所示的時間t1)，將該開關信號從該第一邏輯準位切換到該第 二邏輯準位，使該實際操作功率隨時間增加而漸減，並於該操作功率低於一功率下限值時(如圖2所示的時間t2)，將該開關信號從該第二邏輯準位切換到該第一邏輯準位，使該操作功率隨時間漸增，藉此，該發光二極體單元1的操作功率被控制於該功率上限值及該功率下限值之間。

為了便於瞭解該驅動電流是如何對應該開關信號的邏輯準位進行增減，以下是以該開關信號分別為該第一邏輯準位及該第二邏輯準位的狀況作說明。

參閱圖2及圖3，當該較佳實施例初始操作時，該儲能電感54殘存的能量趨近於零，使得該驅動電流趨近零，且由於流入該第一可變電阻61的該控制電流實質地與該驅動電流的大小成正比，所以該比較器64的反向輸入端(-)的該比較電壓實質地趨近零且低於非反向輸入端(+)的該基準電壓，因此該開關信號的一初始狀態為該第一邏輯準位，該驅動模組20的該電源切換開關52、該充放電切換開關55及該旁路電晶體63各自的第一端及第二端間導通，該直流電壓源51將該直流電壓施加於該第六電阻56的第二端、該整流二極體53的陰極端及該第七電阻57的第一端，且施加於該第六電阻56的第二端的該直流電壓轉換成沿著一充電路徑P1流動並對該儲能電感54進行充電驅動電流，由於該整流二極體53的陰極端被施加該直流電壓而不導通，所以該充電路徑P1是如圖3所示，從該第六電阻56的第二端到第一端，再從該發光二極體單元1的陽極端11到陰極端12，再從該儲能電感54的第一端到第二 端，最後從該充放電切換開關55的第一端到第二端的地。

且由於該電源切換開關52的第一端及第二端之間導通，所以該直流電壓源51可以透過該充電路徑P1持續地對該儲能電感54充電，而隨著充電的時間越長，流經該發光二極體單元1的該驅動電流也就會越大，該發光二極體單元1的操作功率如圖2所示從時間t0至時間t1之前是隨著時間的增加而上升，而隨著該驅動電流I_LED 的增加，該比較器64的反向輸入端(-)的該比較電壓V_64-(H) =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )×(R₆₁ )也隨之增加，直到時間t1時，該比較電壓大於該基準電壓，該開關信號從該第一邏輯準位切換到該第二邏輯準位。

參閱圖2及圖4，當該開關信號為該第二邏輯準位時，該電源切換開關52、該充放電切換開關55及該旁路電晶體63各自的第一端及第二端間不導通，該電源切換開關52切斷該直流電壓源51對外輸出該直流電壓的路徑，該整流二極體53的陰極端不再被施加該直流電壓，因此該整流二極體53的陽極端及陰極端之間導通，該儲能電感54從儲能狀態(圖2所示的時間t0到時間t1)切換成釋能狀態(圖2所示的時間t1到時間t2)，且由於該儲能電感54產生感應電動勢，所以該驅動電流仍保持時間t0到時間t1的流向並沿著一釋能路徑P2流動，該釋能路徑P2是從該儲能電感54的第一端到第二端，到從該整流二極體53的陽極端到陰極端，再從該第六電阻56的第二端到第一端，再從該發光二極體單元1的陽極端到陰極端。

並且，隨著該儲能電感54釋能的時間越長，該驅動電流就越小，對照圖2來看，該發光二極體單元1的該操作功率從時間t1開始隨著該驅動電流I_LED 的下降而下降，直到時間t2時，該驅動電流I_LED 已經小到使該比較器64的反向輸入端(-)的該比較電壓V_64-(L) =I_LED ×(R₅₆ /R₅₇ )×(R₆₁ +R₆₂ )小於該基準電壓，於是該開關信號於時間t2從該第二邏輯準位切換到該第一邏輯準位，該較佳實施例重複前述該開關信號為該第一邏輯準位的運作。

也就是說，當製程變異或該環境溫度的上升，而使該發光二極體單元1的該順向偏壓下降時，來自該偵測模組10的該阻抗調整信號會追隨該順向偏壓的下降，來降低該第一可變電阻61及該第二可變電阻62的該等阻值，以拉低該比較電壓，使該開關信號持續處於第一邏輯準位，以使該驅動模組20據以增加該驅動電流大小，來補償該順向偏壓下降所造成的功率變化。

在此進一步說明，由於流入該第一可變電阻61的第一端的電流又實質地與該驅動電流的大小成正比，所以該較佳實施例能因應越低的該順向偏壓將該第一可變電阻61及該第二可變電阻62的該等阻值調得越小，產生越大的該驅動電流，而達到保持該操作功率穩定的功效。

綜上所述，本較佳實施例具有以下優點：

1.能補償因順向偏壓改變所造成的功率變化，藉由利用偵測模組即時偵測發光二極體隨製程變異或溫度變化所導致的順向偏壓變化，以回授方式切換該開關信號 的邏輯準位，來調整驅動電流的大小以將該發光二極體的功率控制在定值，解決順向偏壓差異的問題。

2.經由前述的說明可知該功率上限值及該功率下限值是可被設定的預設值，且無論該較佳實施例所具有的該發光二極體單元1的順向偏壓是因為製程的因素而不同，或是隨著自身的環境溫度而變動，該佳實施例都能動態地調整該第一可變電阻61及該第二可變電阻62的阻值，並將所具有的該發光二極體單元1的操作功率限制在該功率上限值及該功率下限值之間，因此能避免先前技術的缺點一及缺點二。

3.該第一運算放大器24的非反相輸入端(+)及該比較器64的非反相輸入端(+)所接收的該基準電壓若來自於同一個電壓源，則該基準電壓於該兩個反相輸入端(-)的波動對於該功率上限值的影響會剛好抵消，而使得該功率上限值不受該基準電壓的波動而波動，同理該功率下限值也不受該基準電壓的波動而波動。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧光功率控制裝置

1‧‧‧發光二極體單元

11‧‧‧陽極端

12‧‧‧陰極端

13‧‧‧發光二極體

10‧‧‧偵測模組

20‧‧‧驅動模組

30‧‧‧開關信號產生模組

2‧‧‧參考電壓產生器

21‧‧‧第一電阻

22‧‧‧第一電晶體

23‧‧‧可變電阻

24‧‧‧第一運算放大器

3‧‧‧順向偏壓偵測器

31‧‧‧第二運算放大器

32‧‧‧第二電阻

33‧‧‧第三電阻

34‧‧‧第四電阻

35‧‧‧第五電阻

4‧‧‧類比數位轉換器

51‧‧‧直流電壓源

52‧‧‧電源切換開關

53‧‧‧整流二極體

54‧‧‧儲能電感

55‧‧‧充放電切換開關

56‧‧‧第六電阻

57‧‧‧第七電阻

58‧‧‧控制電晶體

59‧‧‧第三運算放大器

61‧‧‧第一可變電阻

62‧‧‧第二可變電阻

63‧‧‧旁路電晶體

64‧‧‧比較器

Claims (5)

1. 一種發光系統，包含：一發光二極體單元，於一電流的驅動下提供一順向偏壓；及一光功率控制裝置，包括：一偵測模組，電連接於該發光二極體單元以偵測該順向偏壓，並輸出一阻抗調整信號，且該阻抗調整信號的參數是相關於該順向偏壓的大小；一驅動模組，用以接收一切換於一第一邏輯準位及一第二邏輯準位之間的開關信號，並電連接該發光二極體單元，且根據該開關信號產生一驅動電流提供至該發光二極體單元，並根據該驅動電流產生一控制電流，且該驅動電流的大小是相關於該開關信號的邏輯準位，該控制電流的大小是相關於該驅動電流的大小；及一開關信號產生模組，電連接該偵測模組以接收該阻抗調整信號，及電連接該驅動模組以接收該控制電流，並根據該阻抗調整信號及該控制電流產生該開關信號，且該開關信號的邏輯準位相關於該控制電流的大小及該阻抗調整信號的參數；其中，該控制電流的大小是正比於該驅動電流的大小，當該開關信號為該第一邏輯準位時，該驅動電流是隨時間而漸增，而當該開關信號為該第二邏輯準位時，該驅動電流是隨時間而漸減；其中，該偵測模組具有： 一參考電壓產生器，用以提供一設定該發光二極體單元的一功率上限值的參考電壓；一順向偏壓偵測器，電連接於該發光二極體單元以偵測該順向偏壓，並輸出一大小相關於該順向偏壓的偵測電壓；及一類比數位轉換器，電連接該參考電壓產生器以接收該參考電壓，及電連接該順向偏壓偵測器以接收該偵測電壓，並以該參考電壓作為類比數位轉換的參考基準，且將該偵測電壓進行類比數位轉換以得到該阻抗調整信號；其中，該參考電壓產生器具有：一第一電阻，具有一接收一直流偏壓的第一端，及一第二端；一第一電晶體，具有一電連接該第一電阻的第二端的第一端、一第二端，及一控制端；一可變電阻，具有一電連接該第一電晶體的第二端的第一端，及一接地的第二端；及一第一運算放大器，具有一接收一基準電壓的非反相輸入端、一電連接該可變電阻的第一端的反相輸入端，及一電連接該第一電晶體的控制端的輸出端。
2. 如請求項1所述的發光系統，其中，該順向偏壓偵測器具有：一第二運算放大器，具有一反相輸入端、一非反相輸入端及一輸出端； 一第二電阻，具有一電連接該第二運算放大器的反相輸入端的第一端，及一電連接該第二運算放大器的輸出端的第二端；一第三電阻，具有一電連接該發光二極體單元的陰極端的第一端，及一電連接該第二電阻的第一端的第二端；一第四電阻，具有一電連接該第二運算放大器的非反相輸入端的第一端，及一接地的第二端；及一第五電阻，具有一電連接該發光二極體單元的陽極端的第一端，及一電連接該第二運算放大器的非反相輸入端的第二端。
3. 如請求項1所述的發光系統，其中，該驅動模組具有：一直流電壓源，用以提供一直流電壓；一電源切換開關，具有一電連接該直流電壓源以接收該直流電壓的第一端、一第二端，及一接收該開關信號的控制端，且該電源切換開關的第一端及第二端受該開關信號控制於導通及不導通之間切換；一整流二極體，具有一陽極端，及一電連接該電源切換開關的第二端的陰極端；一儲能電感，具有一電連接該發光二極體單元的陰極端的第一端，及一電連接該整流二極體的陽極端的第二端；一充放電切換開關，具有一電連接該儲能電感的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該開關信號 的控制端，且該充放電切換開關的第一端及第二端受該開關信號控制於導通及不導通之間切換；一第六電阻，具有一電連接該發光二極體單元的陽極端的第一端，及一電連接該電源切換開關的第二端的第二端；一第七電阻，具有一電連接該第六電阻的第二端的第一端，及一第二端；一控制電晶體，具有一電連接該第七電阻的第二端的第一端、一輸出該控制電流的第二端，及一控制端；及一第三運算放大器，具有一電連接該第七電阻的第二端的反相輸入端，一電連接該發光二極體單元的陽極端的非反相輸入端，及一電連接該控制電晶體的控制端的輸出端。
4. 如請求項1所述的發光系統，其中，該開關信號產生模組具有：一第一可變電阻，具有一接收該控制電流的第一端、一第二端，及一接收該阻抗調整信號的控制端，且該第一可變電阻的阻值相關於該阻抗調整信號的參數，且該控制電流於該第一可變電阻的第一端產生一比較電壓；一第二可變電阻，具有一電連接該第一可變電阻的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該阻抗調整信號的控制端，且該第二可變電阻的阻值相關於該阻 抗調整信號的參數；及一旁路電晶體，具有一電連接該第一可變電阻的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該開關信號的控制端，且該旁路電晶體的第一端及第二端受該開關信號控制於導通及不導通之間切換；及一比較器，具有一電連接該第一可變電阻的第一端的反相輸入端、一接收一基準電壓的非反相輸入端，及一提供該開關信號的輸出端，且該比較器利用該比較電壓與該基準電壓之大小比較的結果決定該開關信號的邏輯準位。
5. 如請求項4所述的發光系統，其中，當該比較電壓小於該基準電壓時，該開關信號為該第一邏輯準位，當該比較電壓大於該基準電壓時，該開關信號為該第二邏輯準位。