TWI589188B - 發光裝置及發光二極體驅動電路 - Google Patents

發光裝置及發光二極體驅動電路 Download PDF

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Description

發光裝置及發光二極體驅動電路
本發明是有關於一種發光裝置及其驅動電路，且特別是有關於一種可提供補償電壓以消除殘影的發光裝置及其驅動電路。
習知的由二極體所組成的發光裝置中，提供了多種格式的發光二極體燈板。其中，不同格式的發光二極體燈板分別具有不同方式的發光二極體的配置方式。雖然，在進行這些發光二極體燈板的發光二極體的配置方式的設計時，已有針對實際點亮時所可以產生的殘影現象進行了考量，但在實際操作上，在發光二極體燈板被點亮時，還是有一定數量的殘影現象無法避免而被發生，致使發光效果被破壞。
以下請參照圖1A~圖1C，圖1A~圖1C分別繪示不同格式的發光二極體燈板。在圖1A中，發光二極體燈板110具有多數條驅動線C1~C9，而多數個發光二極體則分別被配置在驅動線C1~C9的其中至二的中間。在發光二極體燈板110中，發光二極體LED11~LED13分別為發送不同波長可見光的發光二極體。其中，當發光二極體LED13被點亮而發光二極體LED11及LED12不需要被點亮時，驅動線C4被賦予高電壓準位的驅動信號，而驅動線C3被賦予低電壓準位的驅動信號。在此時，由於發光二極體LED11及LED12順向偏壓以串接在驅動線C4以及C3間並可能被導通而發生殘影現象。
在圖1B中，發光二極體燈板120具有多數條驅動線C1~C9以及配置其間的多數個發光二極體。在發光二極體燈板120中，發光二極體LED21~LED23分別為發送不同波長可見光的發光二極體，並且，在當發光二極體LED21需被點亮而發光二極體LED22及LED23不需被點亮時，驅動線C1被賦予高電壓準位的驅動信號，而驅動線C2則需被賦予低電壓準位的驅動信號。如此一來，順向偏壓串接於驅動線C1以及C2間的發光二極體LED22及LED23將可能被導通而發生殘影現象。
在圖1C中，發光二極體燈板130具有多數條驅動線C1~C17以及配置其間的多數個發光二極體。在發光二極體燈板130中，發光二極體LED31~LED32分別為發送不同波長可見光的發光二極體，並且，在當發光二極體LED31需被點亮而發光二極體LED32不需被點亮時，驅動線C1將被賦予高電壓準位的驅動信號，而驅動線C10將被賦予低電壓準位的驅動信號。在此同時，由於發光二極體LED32的陰極所耦接的驅動線C12上的電壓準位未知，因此，發光二極體LED32有可能依據驅動線C1上高電壓準位的驅動信號而被導通，產生殘影現象。
本發明提供一種發光裝置及其驅動電路，可有效減低殘影現象的產生。
本發明的發光二極體驅動電路用以驅動發光二極體燈板。發光二極體驅動電路包括驅動信號產生器以及補償電壓提供器。驅動信號產生器提供第一驅動信號至第一驅動線，並提供第二驅動信號至第二驅動線，其中第一驅動線耦接第一發光二極體的第一端，第一發光二極體的第二端與第二發光二極體的第一端共同耦接至第二驅動線。補償電壓提供器提供補償電壓至第三驅動線，並依據第二發光二極體的臨界電壓調整補償電壓，其中，第二發光二極體的第二端耦接至第三驅動線。其中，第一驅動信號與第二驅動信號的電壓差大於第一發光二極體的臨界電壓，第二驅動信號與補償電壓的電壓差小於第二發光二極體的臨界電壓。
在本發明的一實施例中，上述的發光二極體燈板更包括第三發光二極體。第三發光二極體耦接在第三驅動線與第一驅動線間之間。補償電壓提供器並依據第二發光二極體的臨界電壓以及第三發光二極體的臨界電壓來調整補償電壓。
在本發明的一實施例中，上述的補償電壓與第一驅動信號的電壓差小於第三發光二極體的臨界電壓。
在本發明的一實施例中，上述的第一發光二極體、第二發光二極體以及第三發光二極體分別產生不同波長的三種可見光或產生相同波長的可見光。
在本發明的一實施例中，上述的補償電壓提供器包括補償電壓提供單元，補償電壓提供單元包括選擇器。選擇器接收多數個待選電壓以及選擇信號，並依據選擇信號以選擇待選電壓的其中之一以產生補償電壓，其中，選擇信號依據第二發光二極體的臨界電壓來產生。
在本發明的一實施例中，上述的選擇器包括多數個開關。開關的第一端分別接收待選電壓，開關的第二端共同耦接至第三驅動線，開關受控於選擇信號以導通或斷開。
在本發明的一實施例中，上述的補償電壓提供器更包括電壓調整器。電壓調整器依據輸入電壓以產生待選電壓。
在本發明的一實施例中，上述的驅動信號產生器包括多數個驅動器。各該驅動電路包括電流源、第一開關以及第二開關。第一開關耦接在第一電流源與各驅動電路對應的驅動線間。第二開關耦接在各驅動電路對應的驅動線與參考接地電壓間。其中，各驅動電路對應的驅動線上的電壓值依據第一開關及第二開關的導通或斷開狀態來決定，第一開關及第二開關不同時導通。
本發明的發光裝置包括發光二極體燈板以及發光二極體驅動電路。發光二極體燈板具有多數條驅動線，並包括第一發光二極體以及第二發光二極體，其中，第一發光二極體的第一端耦接至驅動線中的第一驅動線，第一發光二極體的第二端與第二發光二極體的第一端共同耦接至驅動線中的第二驅動線。發光二極體驅動電路包括驅動信號產生器以及補償電壓提供器。驅動信號產生器提供第一驅動信號至第一驅動線，並提供第二驅動信號至第二驅動線，其中第一驅動線耦接第一發光二極體的第一端，第一發光二極體的第二端與第二發光二極體的第一端共同耦接至第二驅動線。補償電壓提供器提供補償電壓至第三驅動線，並依據第二發光二極體的臨界電壓調整補償電壓，其中，第二發光二極體的第二端耦接至第三驅動線。其中，第一驅動信號與第二驅動信號的電壓差大於第一發光二極體的臨界電壓，第二驅動信號與補償電壓的電壓差小於第二發光二極體的臨界電壓。
基於上述，本發明的發光二極體驅動電路透過提供補償電壓至未被點亮的發光二極體的一端，並藉以使未被點亮的發光二極體的兩個端點間的順向偏壓的電壓差小於其臨界電壓。如此一來，未被點亮的發光二極體可以保持不被導通的狀態，減低產生殘影的可能。
為讓本發明的上述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。
以下請參照圖2，圖2繪示本發明一實施例的發光二極體驅動電路的示意圖。發光二極體驅動電路200耦接至發光二極體燈板201，並用以驅動發光二極體燈板201中所包括的多個發光二極體。發光二極體驅動電路200包括驅動信號產生器210以及補償電壓提供器220。在本實施例中，發光二極體燈板201包括一個或多個的發光二極體LD21以及一個或多個的發光二極體LD22。其中，發光二極體LD21的第一端（例如是陰極）耦接至驅動線C1，發光二極體LD21的第二端（例如是陽極）耦接至驅動線C2，而發光二極體LD22的第一端（例如是陰極）耦接至驅動線C3，發光二極體LD22的第二端（例如是陽極）耦接至驅動線C2。發光二極體LD21以及LD22用以分別產生不同波長的可見光或是產生相同波長的可見光。
在當要使發光二極體LD21被點亮時，驅動信號產生器210提供高電壓準位的驅動信號於驅動線C2，並提供低電壓準位的驅動信號至驅動線C1。驅動線C2上的驅動信號與驅動線C1上的驅動信號的電壓差大於發光二極體LD21的臨界電壓，並使發光二極體LD21被導通而被點亮。在此同時，補償電壓提供器220提供補償電壓VC至驅動線C3，並使發光二極體LD22順向偏壓於驅動線C2的驅動信號以及補償電壓VC間。值得注意的，補償電壓提供器220提供補償電壓VC可以依據發光二極體LD22的臨界電壓來進行調整，重點在於，驅動線C2的驅動信號以及補償電壓VC的電壓差小於發光二極體LD22的臨界電壓。
補償電壓提供器220所提供補償電壓VC可以針對發光二極體LD22的陰極與參考接地端GND間的寄生電容CPAR進行充電或放電動作，並在當寄生電容CPAR的充電或放電動作完成後，發光二極體LD22維持接收不大於其臨界電壓的順向偏壓，並維持在不導通的狀態。也因此，發光二極體LD22發生產生殘影的可能性將大幅下降。
特別值得一提的，本發明實施例中，補償電壓提供器220所提供補償電壓VC的電壓值是可以被調整的。其中，依據不同生產批號、不同廠牌、不同顆的發光二極體的臨界電壓，補償電壓提供器220可進行適應性的調整來提供補償電壓VC，並確保不需點亮的發光二極體不被導通。甚至，補償電壓提供器220也可以因應發光二極體因環境因素所導致的臨界電壓飄移來進行補償電壓VC的調整動作，並藉此提升發光品質。
以下請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的發光二極體驅動電路的示意圖。發光二極體驅動電路300耦接至發光二極體燈板301，並用以驅動發光二極體燈板301中所包括的多個發光二極體。發光二極體驅動電路300包括驅動信號產生器310以及補償電壓提供器320。在本實施例中，發光二極體燈板301包括一個或多個的發光二極體LD31、一個或多個的發光二極體LD32以及一個或多個的發光二極體LD33。其中，發光二極體LD31的第一端（例如為陰極）耦接至驅動線C1，發光二極體LD31的第二端以及LD32的第一端（例如為陽極）共同耦接至驅動線C2，發光二極體LD32的第二端（例如為陰極）與發光二極體LD33的第一端（例如為陽極）共同耦接至驅動線C3，而發光二極體LD33的第二端（例如為陰極）則耦接至驅動線C1。其中，發光二極體LD31、LD32以及LD33可以用來發送不同波長的可見光。當然，在本發明其他實施例中，發光二極體LD31、LD32以及LD33也可以用來發送相同波長的可見光。
當發光二極體LD31要被點亮而發光二極體LD32及LD33不需被點亮時，驅動信號產生器310可傳送高電壓準位的驅動信號至驅動線C2並傳送低電壓準位的驅動信號至驅動線C1，其中，驅動線C2上的驅動信號與驅動線C1上的驅動信號的電壓差大於發光二極體LD31的臨界電壓。因此，發光二極體LD31將被導通並對應被點亮。在此同時，補償電壓提供器320並提供補償電壓VC至驅動線C3，並使驅動線C3與參考接地端GND間的寄生電容CPAR依據驅動線C3上的補償電壓VC而被快速的充電或放電。
依據上述的說明可以得知，在當寄生電容CPAR的充電或放電動作完成後，發光二極體LD32順向偏壓於驅動線C2上的驅動信號及補償電壓VC間，而發光二極體LD33則順向偏壓於補償電壓VC及掃驅動線C1的驅動信號間。也就是說，補償電壓提供器320可依據發光二極體LD32以及發光二極體LD33的臨界電壓來進行補償電壓VC的調整，使驅動線C2上的驅動信號及補償電壓VC間的電壓差小於發光二極體LD32的臨界電壓，並使補償電壓VC及掃驅動線C1的驅動信號間的電壓差小於發光二極體LD33的臨界電壓。如此一來，發光二極體LD32以及LD33在此時間中都不會被導通而發生殘影現象，可有效提升發光品質。
附帶一提的，在本實施例中，若驅動線C2以及驅動線C1間的驅動信號的電壓差小於或等於發光二極體LD33以及LD32的臨界電壓的總和，表示發光二極體LD33及LD32可能會因為驅動線C2以及驅動線C1上的驅動信號而產生殘影，此時，殘影消除機制需被啟動，補償電壓提供器320可以提供補償電壓VC至驅動線C3，並使發光二極體LD33以及LD32其兩端間的跨壓分別小於其臨界電壓，以藉此減低殘影發生的可能。而在當驅動線C2上的驅動信號的電壓值小於驅動線C1上的驅動信號的電壓值時，補償電壓提供器320也可以啟動殘影消除機制以提供補償電壓VC至驅動線C3，並使發光二極體LD33以及LD32其兩端間的跨壓分別小於其臨界電壓。
以下請參照圖4，圖4繪示本發明實施例的補償電壓提供單元以及驅動器的實施方式的示意圖。其中，補償電壓提供單元410配置在前述實施例的補償電壓提供器中，而驅動器420可配置在前述實施例的驅動信號產生器中。在圖4中，補償電壓提供器410以及驅動信號產生器420共同耦接至相同的驅動線CX，並提供驅動線CX驅動信號或補償電壓。
補償電壓提供單元410包括選擇器411，選擇器411接收多個待選電壓VR_1~VR_N，並依據選擇信號SCODE來選擇待選電壓VR_1~VR_N的其中之一以作為補償電壓。選擇器411可由多個開關SW1~SWN所構成，其中，開關SW1~SWN的第一端分別接收待選電壓VR_1~VR_N，開關SW1~SWN的第二端共同耦接至驅動線CX。開關SW1~SWN依據選擇信號SCODE以導通或被斷開，選擇信號SCODE則可依據發生殘影現象的發光二極體的臨界電壓來產生。其中，開關SW1~SWN中至多一個會被導通以產生補償電壓，且在不需要啟動殘影消除機制的狀態下，開關SW1~SWN可以全部被斷開。
驅動器420包括電流源IS1以及開關SWD1以及SWD2。電流源IS1接收電源電壓VDD，開關SWD1耦接在電流源IS1以及驅動線CX間，而開關SWD2則耦接在參考接地端GND以及驅動線CX間。當驅動器420要提供驅動信號至驅動線CX時，開關SWD1以及SWD2的其中之一會被導通(其中之另一被斷開)。舉例來說，當驅動器420要提供驅動線CX高電壓準位的驅動信號時，開端SWD1被導通而開關SWD2被斷開。電流源IS1提供電流至驅動線CX並提高驅動線CX上的驅動電壓。相對的，當驅動器420要提供驅動線CX低電壓準位的驅動信號時，開關SWD1被斷開而開關SWD2被導通，驅動線CX上的驅動信號的電壓可依據參考接地電壓GND被拉低。當然，當開關SWD1以及SWD2都被斷開時，驅動線CX上的驅動信號可呈現浮接(floating)的狀態。
以下請參照圖5，圖5繪示本發明實施例的電壓調整器的示意圖。其中，本發明實施例的補償電壓提供器中可包括電壓調整器500以產生待選電壓VRX。在圖5中，電壓調整器500可以由低壓降電壓調整器(LDO voltage regulator)來建構。電壓調整器500包括運算放大器OP1、電晶體M1、分壓電路510以及緩衝器520。運算放大器OP1接收輸入電壓VIN以及回授電壓VFB，並產生偏壓以控制電晶體M1以產生輸出電壓VO。分壓電路510針對輸出電壓VO進行分壓並產生多個分壓電壓以及回授電壓VFB。緩衝器520接收分壓電壓，並依據分壓電壓產生多個待選電壓VRX。
在本實施方式中，緩衝器520可以由多個電壓隨耦器(voltage follower)來建構。
值得注意的，圖5繪示的電壓調整器500的實施方式僅 只是一個範例，待選電壓VRX還可以利用本領域具通常知識者所熟知的任何電壓產生裝置來建構，沒有固定的限制。
以下請參照圖6，圖6繪示本發明一實施例的發光裝置的示意圖。發光裝置600包括發光二極體燈板620以及發光二極體驅動電路610。發光二極體驅動電路610耦接至發光二極體燈板620上的驅動線CX，並透過驅動線CX提供驅動信號或是補償電壓。
發光二極體燈板620可以是如圖1A~圖1C的發光二極體燈板110~130，或也可以是其他種類的發光二極體燈板。發光二極體驅動電路610則可以利用前述實施例的發光二極體驅動電路200、300來實施。
綜上所述，本發明透過提供補償電壓來使未設定被點亮而可能發生殘影的發光二極體所接收的跨壓低於其臨界電壓，如此一來，未設定被點亮的發光二極體不會被點亮而產生殘影，可有效提升發光裝置的發光品質。
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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
LED11~LED13、LED21~LED23、LED31、LED32‧‧‧發光二極體
200、300‧‧‧發光二極體驅動電路
201、301‧‧‧發光二極體燈板
210、310‧‧‧驅動信號產生器
220、320‧‧‧補償電壓提供器
410‧‧‧補償電壓提供單元
420‧‧‧驅動器
411‧‧‧選擇器
500‧‧‧電壓調整器
510‧‧‧分壓電路
520‧‧‧緩衝器
600‧‧‧發光裝置
620‧‧‧發光二極體燈板
610‧‧‧發光二極體驅動電路
LD21、LD22、LD31~LD33‧‧‧發光二極體
C1~C12、CX‧‧‧驅動線
VC‧‧‧補償電壓
GND‧‧‧參考接地端
CPAR‧‧‧寄生電容
SW1~SWN、SWD1、SWD2‧‧‧開關
SCODE‧‧‧選擇信號
VR_1~VR_N、VRX‧‧‧待選電壓
VDD‧‧‧電源電壓
IS1‧‧‧電流源
OP1‧‧‧運算放大器
VIN‧‧‧輸入電壓
VFB‧‧‧回授電壓
VO‧‧‧輸出電壓
圖1A~圖1C分別繪示不同格式的發光二極體燈板。 圖2繪示本發明一實施例的發光二極體驅動電路的示意圖。 圖3繪示本發明另一實施例的發光二極體驅動電路的示意圖。 圖4繪示本發明實施例的補償電壓提供單元以及驅動器的實施方式的示意圖。 圖5繪示本發明實施例的電壓調整器的示意圖。 圖6繪示本發明一實施例的發光裝置的示意圖。
200‧‧‧發光二極體驅動電路
201‧‧‧發光二極體燈板
210‧‧‧驅動信號產生器
220‧‧‧補償電壓提供器
LD21、LD22‧‧‧發光二極體
C1、C2、C3‧‧‧驅動線
VC‧‧‧補償電壓
GND‧‧‧參考接地端
CPAR‧‧‧寄生電容

Claims (12)

  1. 一種發光二極體驅動電路，用以驅動一發光二極體燈板，且該發光二極體燈板具有一第一發光二極體以及一第二發光二極體，包括：一驅動信號產生器，提供一第一驅動信號至一第一驅動線，並提供一第二驅動信號至一第二驅動線，其中該第一驅動線耦接至該第一發光二極體的第一端，該第一發光二極體的第二端與該第二發光二極體的第二端共同耦接至該第二驅動線；以及一補償電壓提供器，提供一補償電壓至一第三驅動線，並依據該第二發光二極體的臨界電壓調整該補償電壓，其中該第二發光二極體的第一端耦接至該第三驅動線，其中，該第二驅動信號與該第一驅動信號的電壓差大於該第一發光二極體的臨界電壓，該第二驅動信號與該補償電壓的電壓差小於該第二發光二極體的臨界電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中該發光二極體燈板更包括一第三發光二極體，該第三發光二極體耦接在該第三驅動線與該第一驅動線間之間，該補償電壓提供器並依據該第二發光二極體的臨界電壓以及該第三發光二極體的臨界電壓來調整該補償電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動電路，其中，該補償電壓與該第一驅動信號的電壓差小於該第三發光二極體的臨界電壓。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動電路，其中該第一發光二極體、該第二發光二極體以及該第三發光二極體分別產生不同波長的三種可見光，或者，該第一發光二極體、該第二發光二極體以及該第三發光二極體產生相同波長的可見光。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中該補償電壓提供器包括一補償電壓提供單元，該補償電壓提供單元包括：一選擇器，接收多數個待選電壓以及一選擇信號，並依據該選擇信號以選擇該些待選電壓的其中之一以產生該補償電壓，其中該選擇信號依據該第二發光二極體的臨界電壓來產生。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體驅動電路，其中該選擇器包括多數個開關，該些開關的第一端分別接收該些待選電壓，該些開關的第二端共同耦接至該第三驅動線，該些開關受控於該選擇信號以導通或斷開。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體驅動電路，其中該補償電壓提供器更包括：一電壓調整器，依據一輸入電壓以產生該些待選電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動電路，其中驅動信號產生器包括多數個驅動器，各該驅動器包括：一電流源；一第一開關，耦接在該電流源與各該驅動器對應的驅動線間；以及 一第二開關，耦接在各該驅動器對應的驅動線與一參考接地電壓間，其中，各該驅動器對應的驅動線上的電壓值依據該第一開關及該第二開關的導通或斷開狀態來決定，該第一開關及該第二開關不同時導通。
  9. 一種發光裝置，包括：一發光二極體燈板，具有多數條驅動線，並包括一第一發光二極體以及一第二發光二極體，其中，該第一發光二極體的第一端耦接至該些驅動線中的一第一驅動線，該第一發光二極體的第二端與一第二發光二極體的第二端共同耦接至該些驅動線中的一第二驅動線；以及一發光二極體驅動電路，耦接該些驅動線，包括：一驅動信號產生器，提供一第一驅動信號至該第一驅動線，並提供一第二驅動信號至該第二驅動線；以及一補償電壓提供器，提供一補償電壓至一第三驅動線，並依據該第二發光二極體的臨界電壓調整該補償電壓，其中該第二發光二極體的第一端耦接至該第三驅動線，其中，該第二驅動信號與該第一驅動信號的電壓差大於該第一發光二極體的臨界電壓，該第二驅動信號與該補償電壓的電壓差小於該第二發光二極體的臨界電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置，其中該發光二極體燈板更包括一第三發光二極體，該第三發光二極體耦接在該 第三驅動線與該第一驅動線間之間，該補償電壓提供器並依據該第二發光二極體的臨界電壓以及該第三發光二極體的臨界電壓來調整該補償電壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的發光裝置，其中該補償電壓與該第一驅動信號的電壓差小於該第三發光二極體的臨界電壓。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的發光裝置，其中該第一發光二極體、該第二發光二極體以及該第三發光二極體分別產生不同波長的三種可見光，或者，該第一發光二極體、該第二發光二極體以及該第三發光二極體產生相同波長的可見光。
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