TWI627874B - 發光二極體驅動電路及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種發光二極體驅動電路，包含一電壓轉換器，係電性連接一電源與一發光二極體串列，該電壓轉換器提供一固定電壓予該發光二極體串列；以及一電流調光單元，係電性連接該電壓轉換器，該電流調光單元根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅。

Description

發光二極體驅動電路及方法
本發明是關於一種用於驅動電路及方法，尤其是一種用於發光二極體之驅動電路及方法。
相較於傳統照明，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)照明具有低耗電量、壽命長、體積小以及低汙染等優點，因此LED照明已漸漸取代傳統照明。現行LED照明之驅動方式主要係藉由脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)調光，使得LED快速切換於滿電流與零電流之間，而LED切換的速度取決於脈波頻率。然而，此種LED照明驅動方式所產生之閃爍現象，固然人眼因視覺殘留因素而無法察覺，但當人眼長時間處於LED閃爍的照明下，人眼將產生疲乏。特別是在醫療照明領域，施術者經常需進行長時間的手術，且醫療行為涉及患者的生命身體健康，前述LED閃爍照明所產生之人眼疲乏的缺點對於施術者與患者均影響重大。另一方面，醫療機構或施術者進行手術過程中，有時須利用攝影器材以觀看施術過程，前述LED閃爍照明將使得攝影器材呈現影像之螢幕可能有閃爍或條紋的現象。因此，現行LED照明之驅動 方式所造成LED閃爍之缺點為極待解決的問題。
本發明解決上述問題之手段，係提供一種發光二極體驅動電路，包含：一電壓轉換器，係電性連接一電源與一發光二極體串列，該電壓轉換器提供一固定電壓予該發光二極體串列；以及一電流調光單元，係電性連接該電壓轉換器，該電流調光單元根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅。
本發明復提供一種發光二極體驅動方法，包含：提供一固定電壓予該發光二極體串列；以及根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅。
本發明藉由電壓轉換器提供固定電壓予發光二極體串列，並藉由電流調光單元接收一脈波寬度調變訊號，且根據該脈波寬度調變訊號之責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅，以解決前述現行LED照明之驅動方式所造成LED閃爍之缺點。
100‧‧‧發光二極體驅動電路
101‧‧‧電源
102‧‧‧電壓轉換器
103‧‧‧發光二極體串列
104‧‧‧電流調光單元
1041‧‧‧PWM轉換單元
1042‧‧‧驅動IC
1043‧‧‧RC電路
1044‧‧‧電晶體
105‧‧‧負載電流偵測單元
106‧‧‧電晶體偵測單元
第一圖為本發明發光二極體驅動電路方塊示意圖。
第二圖為本發明之一具體實施例之發光二極體驅動電路圖。
以下將進行本發明具體實施例之說明。須注意，所 揭示的實施例僅在於列舉說明。本發明之範疇並未限制在其所揭露包含特定特徵、結構、或性質的具體實施例中，而係由文後所附的申請專利範圍所界定。此外，說明書中所參照之圖示並未具體描繪出所有本發明不必要之特徵，且所描繪出之元件可能以簡化、示意之方式來表達，圖示中各類元件的尺寸可能為說明之便而加以誇大或不符合實際比例。不論上述之簡略為何，或是相關特徵是否有被詳盡描述，其皆意表所描述者係位於相關領域中熟習該項技藝之人士可據以連同其他與該等特徵、結構或性質相關的其他具體實施例來實施之知識範疇內。
參閱第一圖與第二圖，其分別顯示本發明發光二極體驅動電路100方塊示意圖與具體實施例之發光二極體驅動電路圖。首先，參考第一圖，發光二極體驅動電路100包含一電源101、電壓轉換器102、發光二極體串列103以及一電流調光單元104。電壓轉換器102係電性連接電源101與發光二極體串列103，電壓轉換器102提供一固定電壓予發光二極體串列103。在本發明一種具體實施例中，如第二圖所示，電壓轉換器102為直流轉直流轉換器(DC/DC Converter)，且為升-降壓型轉換器(Buck-Boost Converter)，其包含電容C1、切換開關SW、電感L1、稽納二極體D1與電容C2，發光二極體串列103係設置於電容C2之兩端，電壓轉換器102接收一輸入直流電壓Vin以提供固定直流電壓予發光二極體串列103的兩端。
繼續參見第一圖，電流調光單元104係電性連接電壓 轉換器102，電流調光單元104接收一脈波寬度調變訊號(未圖示)，並根據該脈波寬度調變訊號之責任週期以類比控制流經發光二極體串列103之電流振幅。詳言之，電流調光單元104包含一脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)轉換單元1041、驅動積體電路(Integrated Circuit,IC)1042、一電阻電容電路(RC電路)1043以及一電晶體1044。併參第二圖，在本發明一種具體實施例中，PWM轉換單元1041電性連接至驅動IC 1042，PWM轉換單元1041接收脈波寬度調變訊號並將脈波寬度調變訊號轉換為一類比訊號，且輸出該類比訊號至驅動IC 1042，其中該類比訊號之振幅係根據該脈波寬度調變訊號之該責任週期而決定。PWM轉換單元1041包含電阻R1、電容C3、電阻R2以及電阻R3，其中電阻R1之第一端接收該脈波寬度調變訊號，電阻R1之第二端電性連接電容C3之第一端與電阻R2之第一端，電容C3之第二端電性連接至地，電阻R2之第二端電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 1與電阻R3之第一端，電阻R3之第二端電性連接至地。換言之，電阻R3之電壓訊號即為前述類比訊號。
驅動IC 1042經由電阻R4與電容R4所構成之RC電路1043電性連接至電晶體1044之閘極。電晶體1044之汲極電性連接至電壓轉換器102之負載迴路，即電性連接至電感L1與稽納二極體D1之間，電晶體1044之源極則電性連接至地。驅動IC 1042根據該類比訊號之振幅於其接腳Pin 2輸出一訊號並經由RC電路1043以提供一類比電壓至電晶體1044之閘極，進而控制流經電晶體1044的電 流，藉以分流該負載迴路而達到控制流經發光二極體103之電流值或振幅。
同時參考第一圖與第二圖，本發明發光二極體驅動電路100包含一負載電流偵測單元105與一電晶體偵測單元106。負載電流偵測單元105係用以偵測流經發光二極體串列103之電流值或振幅，而電晶體偵測單元106係用以偵測流經電晶體1044之電流值或振幅。在本發明的一較佳具體實施例中，負載電流偵測單元105為負載迴路的電阻R5，該電阻R5之第一端電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 3，電阻R5之第二端電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 4與發光二極體串列103。電晶體偵測單元106為分流該負載迴路的電阻R6，電阻R6之第一端電性連接驅動IC 1042之接腳Pin 5與地，電阻R6之第二端電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 6與電晶體1044之源極。流經發光二極體串列103之電流值與流經電晶體1044之電流值分別藉由電阻R5與電阻R6轉換為電壓訊號，而為驅動IC 1042所接收。
驅動IC 1042包含放大器AL、放大器AS、誤差放大器AE、比較器AC。放大器AL之負端與正端分別電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 3與Pin 4，即跨接於電阻R5之兩端。誤差放大器AE之負端與正端分別電性連接至放大器AL之輸出端與驅動IC 1042之接腳Pin 1。放大器AS之負端與正端分別電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 5與Pin 6，即跨接於電阻R6之兩端。放大器AS之輸出端與誤差放大器AE之輸出端分別電性連接至比較器AC之負端與正 端，比較器AC之輸出端電性連接至驅動IC 1042之接腳Pin 2，經由RC電路1043以提供一類比電壓至電晶體1044之閘極。因此，驅動IC 1042根據接腳Pin1的該類比訊號之振幅、流經發光二極體串列103之電流振幅與流經電晶體1044之電流振幅，而於其接腳Pin 2輸出一訊號並經由RC電路1043以提供一類比電壓至電晶體1044之閘極，進而驅動電晶體1044產生電流，以控制流經發光二極體103之電流值。在本發明的一種實施例中，驅動IC 1042輸出一PWM訊號，該PWM訊號的責任週期響應接腳Pin1的該類比訊號之振幅。
在本發明另一種具體實施例中，本發明發光二極體驅動電路100進一步包含一指撥開關S1，指撥開關S1之兩端係分別電性連接至發光二極體串列103的兩端，且指撥開關S1的其中一端係電性連接至驅動IC 1042的接腳Pin 4與Pin 7。驅動IC 1042根據Pin 7的電位以判斷指撥開關S1的狀態，進而決定該發光二極體串列103之發光二極體數量。在此一實施例中，發光二極體串列103可由6個或8個發光二極體所組成，發光二極體驅動電路100則藉由指撥開關S1的選擇決定使用6個或8個發光二極體組成發光二極體串列103。
至此，本發明之的較佳實施例，已經由上述說明以及圖式加以說明。在本說明書中所揭露的所有特徵都可能與其他方法結合，本說明書中所揭露的每一個特徵都可能選擇性的以相同、相等或相似目的特徵所取代，因此，除了特別顯著的特徵之外，所有的本說明書所揭露的特徵僅是相等或相似特徵中的一個 例子。
在詳細說明本發明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚的瞭解，在不脫離下述申請專利範圍與精神下可進行各種變化與改變，均包含於本發明之專利範圍中，且本發明亦不受限於說明書中所舉實施例的實施方式。

Claims (11)

  1. 一種發光二極體驅動電路，包含：一電壓轉換器，係電性連接一電源與一發光二極體串列，該電壓轉換器提供一固定電壓予該發光二極體串列；以及一電流調光單元，係電性連接該電壓轉換器，該電流調光單元根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體驅動電路，其中該電流調光單元包含一脈波寬度調變轉換單元，以接收該脈波寬度調變訊號並將該脈波寬度調變訊號轉換為一類比訊號，其中該類比訊號之振幅係根據該脈波寬度調變訊號之該責任週期而決定。
  3. 如申請專利範圍第2項之發光二極體驅動電路，其中該電流調光單元包含一電晶體，該電晶體之一第一端電性連接至該電壓轉換器之一負載迴路，該電晶體之一第二端電性連接至地，且該電晶體之閘極電壓值係根據該類比訊號之振幅而決定。
  4. 如申請專利範圍第3項之發光二極體驅動電路，進一步包含：一負載電流偵測單元，偵測流經該發光二極體串列之電流振幅；以及一電晶體電流偵測單元，偵測流經該電晶體之電流振幅；其中該電晶體之閘極電壓值係根據該類比訊號之振幅、流經該發光二極體串列之該電流振幅與流經該電晶體之該電流振幅而決定。
  5. 如申請專利範圍第4項之發光二極體驅動電路，其中該電流調光單元包含一驅動積體電路，電性連接該脈波寬度調變轉換單元、該負載電流偵測單元以及該電晶體電流偵測單元，根據該類比訊號之振幅、流經該發光二極體串列之該電流振幅與流經該電晶體之該電流振幅驅動一輸出訊號，該輸出訊號具有一責任週期，且該責任週期響應該類比訊號之振幅。
  6. 如申請專利範圍第5項之發光二極體驅動電路，其中該驅動積體電路的該輸出訊號經一RC電路連接至該電晶體之閘極，俾使該電流調光單元驅動該電晶體以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅。
  7. 如申請專利範圍第1項之發光二極體驅動電路，其中該脈波寬度調變轉換單元包含一第一電阻、一電容、一第二電阻以及一第三電阻，其中該第一電阻之第一端接收該脈波寬度調變訊號，該第一電阻之第二端電性連接該電容之第一端與該第二電阻之第一端，該電容之第二端電性連接至地，該第二電阻之第二端電性連接至該驅動積體電路與該第三電阻之第一端，該第三電阻之第二端電性連接至地。
  8. 一種發光二極體驅動方法，包含：提供一固定電壓予一發光二極體串列；以及根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅。
  9. 如申請專利範圍第8項之發光二極體驅動方法，其中前述根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅的步驟，係包含：接收該脈波寬度調變訊號，並將該脈波寬度調變訊號轉換為一類比訊號，其中該類比訊號之振幅係根據該脈波寬度調變訊號之該責任週期而決定。
  10. 如申請專利範圍第9項之發光二極體驅動方法，其中前述根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅的步驟，係包含：電性連接一電晶體之一第一端至關於該發光二極體串列之一負載迴路；以及電性連接該電晶體之一第二端至地；其中該電晶體之閘極電壓值係根據該類比訊號之振幅而決定。
  11. 如申請專利範圍第10項之發光二極體驅動電路，其中前述根據一脈波寬度調變訊號之一責任週期以類比控制流經該發光二極體串列之電流振幅的步驟，係包含：偵測流經該發光二極體串列之電流振幅；以及偵測流經該電晶體之電流振幅；其中該電晶體之閘極電壓值係根據該類比訊號之振幅、流經該發光二極體串列之該電流振幅與流經該電晶體之該電流振幅而決定。
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