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TW201434344A - 發光二極體驅動裝置 - Google Patents

發光二極體驅動裝置 Download PDF

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TW201434344A
TW201434344A TW102105683A TW102105683A TW201434344A TW 201434344 A TW201434344 A TW 201434344A TW 102105683 A TW102105683 A TW 102105683A TW 102105683 A TW102105683 A TW 102105683A TW 201434344 A TW201434344 A TW 201434344A
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Taiwan
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voltage
node
circuit
signal
detecting
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Application number
TW102105683A
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English (en)
Inventor
Ming-Yuan Tsao
Mean-Sea Tsay
Shih-Chou Kuo
Chiung-Hung Chen
Original Assignee
Princeton Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Princeton Technology Corp filed Critical Princeton Technology Corp
Priority to TW102105683A priority Critical patent/TW201434344A/zh
Priority to US14/017,868 priority patent/US9030126B2/en
Priority to JP2013256131A priority patent/JP2014160803A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules

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  • Led Devices (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

一種發光二極體(LED)驅動裝置包括一第一定電流源電路及一電壓控制電路。該第一定電流源電路輸出一第一定電流至一第一節點，使得設置於一驅動節點及該第一節點間的一第一LED模組流通該第一定電流；其中，該第一定電流源電路具有一第一偵測節點，產生對應於該第一節點電壓準位之一第一偵測訊號。該電壓控制電路耦接該第一偵測節點，回應該第一偵測訊號並產生一控制訊號耦接至一穩壓電路，以控制及調節該穩壓電路輸出一驅動電壓至該驅動節點。

Description

發光二極體驅動裝置
本發明係有關於驅動裝置，特別係有關發光二極體驅動裝置。
發光二極體(LED)驅動裝置係被廣泛的應用在發光二極體驅動系統中，它可以用來偵測發光二極體之工作狀態並調節發光二極體驅動系統中之穩壓器，以輸出合適之驅動電壓來驅動發光二極體。
在傳統之發光二極體驅動裝置中，光元件常用來偵測發光二極體之跨壓，然而光元件難被整合至積體電路(integrated circuit；IC)內。有鑑於此，需要有一種全新的發光二極體驅動裝置，能夠被整合至積體電路內，也能夠用來調節穩壓器輸出之驅動電壓維持於低工作電壓且不會影響正常功能，以避免多餘功率消耗產生，達到省電之功效。
一種發光二極體(LED)驅動裝置包括一第一定電流源電路及一電壓控制電路。該第一定電流源電路輸出一第一定電流至一第一節點，使得設置於一驅動節點及該第一節點間的一第一LED模組流通該第一定電流；其中，該第一定電流源電路具有一第一偵測節點，產生對應於該第一節點電 壓準位之一第一偵測訊號。該電壓控制電路耦接該第一偵測節點，回應該第一偵測訊號並產生一控制訊號耦接至一穩壓電路，以控制及調節該穩壓電路輸出一驅動電壓至該驅動節點。
105、205、305、605、805‧‧‧發光二極體(LED)驅動裝置
110‧‧‧第一LED模組
115‧‧‧第二LED模組
120‧‧‧第一定電流源電路
125‧‧‧第二定電流源電路
1100‧‧‧定電流源電路
130、430、830‧‧‧電壓控制電路
140、540、545‧‧‧穩壓電路
NLED‧‧‧驅動節點
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
Nd1‧‧‧第一偵測節點
Nd2‧‧‧第二偵測節點
Vin‧‧‧電源
150‧‧‧第一比較器
155‧‧‧第二比較器
Vref‧‧‧既定電壓
431‧‧‧或閘
432‧‧‧計數器
433‧‧‧類比轉換器
CLK‧‧‧時脈訊號
560‧‧‧穩壓器
R1-R5‧‧‧第一-第五電阻器
Vc[1]‧‧‧第一比較訊號
Vc[2]‧‧‧第二比較訊號
Vc、Vc’‧‧‧控制訊號
VLED‧‧‧驅動電壓
831、931、932‧‧‧偵測比較電路
AMP1‧‧‧操作放大器
D1-D2‧‧‧第一-第二二極體
M1-M2‧‧‧第一-第二電晶體
V1-V2‧‧‧第一-第二電壓
Sd1‧‧‧第一偵測訊號
Sd2‧‧‧第二偵測訊號
VNd1A、VNd1B‧‧‧第一偵測訊號之電壓準位
VNd2A、VNd2B‧‧‧第二偵測訊號之電壓準位
Sc‧‧‧控制訊號
Path A‧‧‧路徑A
Path B‧‧‧路徑B
Tf‧‧‧回授端
Tc‧‧‧控制輸入端
C1‧‧‧穩壓電容器
Vwork‧‧‧工作電壓
Vr‧‧‧參考電壓
561‧‧‧誤差放大器
562‧‧‧電壓調節電路
Vt1、Vt2‧‧‧目標驅動電壓之電位
VFB‧‧‧回授端Tf之電位
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之發光二極體驅動裝置耦接於穩壓電路以及LED模組之示意圖。
第2圖係顯示根據本發明另一實施例所述之發光二極體驅動裝置搭配穩壓電路以驅動多組LED模組之示意圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之發光二極體驅動裝置搭配穩壓電路以驅動多組LED模組之示意圖。
第4圖係顯示第3圖所示發光二極體驅動裝置中之電壓控制電路之實施範例。
第5A圖係顯示根據本發明前述各發光二極體驅動裝置實施例中所述之穩壓電路的一實施範例。
第5B圖係顯示根據本發明另一實施例中所述之穩壓電路的另一實施範例。
第6圖係顯示根據前述第3圖實施例架構而實施之發光二極體驅動裝置，搭配穩壓電路以驅動兩組LED模組之示意圖。
第7A圖係顯示根據本發明第6圖之實施例於操作時之電壓波形圖。
第7B圖係顯示根據本發明第6圖之實施例於動作時之電 壓波形圖。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之發光二極體驅動裝置耦接兩組LED模組以及穩壓電路之示意圖。
第9A圖係顯示第8圖之該偵測比較電路的實施範例。
第9B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之偵測比較電路。
第10A圖係顯示根據本發明第8圖之一實施例於操作時之電壓波形圖。
第10B圖係顯示根據本發明第8圖之另一實施例於操作時之電壓波形圖。
第11圖係顯示根據本發明一實施例所述之定電流源電路。
以下將詳細討論本發明各種實施例之製造及使用方法。然而值得注意的是，本發明所提供之許多可行的發明概念可實施在各種特定範圍中。這些特定實施例僅用於舉例說明本發明之製造及使用方法，但非用於限定本發明之範圍。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之發光二極體驅動裝置耦接於穩壓電路以及LED模組之示意圖。如第1圖所示，發光二極體(LED)驅動裝置105包括：一第一定電流源電路120以及一電壓控制電路130。另外，有一電源Vin耦接至一穩壓電路140以提供電力；該穩壓電路140以及該發光二極體驅動裝置105耦接至參考接地。該第一定電流源電 路120提供一第一定電流，使得設置於一驅動節點NLED及一第一節點N1間的一第一LED模組110流通一第一定電流。此外，該第一定電流源電路120具有一第一偵測節點Nd1。該第一偵測節點Nd1會產生對應於該第一節點N1電壓準位之一第一偵測訊號Sd1。該電壓控制電路130耦接該第一偵測節點Nd1，回應該第一偵測訊號Sd1產生一控制訊號Sc輸出至該穩壓電路140，以控制及調節該穩壓電路140輸出一驅動電壓VLED輸出至該驅動節點NLED。
第2圖係顯示根據本發明另一實施例所述之發光二極體驅動裝置搭配穩壓電路以驅動多組LED模組之示意圖，在此以驅動兩組LED模組110和115為例。相較於第1圖，第2圖更包括一第二定電流源電路125，用以提供一第二定電流，使得設置於該驅動節點NLED及一第二節點N2間的該第二LED模組115流通一第二定電流。此外，該第二定電流源電路125具有一第二偵測節點Nd2，產生對應於該第二節點N2電壓準位之一第二偵測訊號Sd2。第2圖之該電壓控制電路130耦接至該第一及第二偵測節點(Nd1、Nd2)以同時接收該第一及該第二偵測訊號Sd1及Sd2。又，該電壓控制電路130依據該第一及該第二偵測訊號Sd1及Sd2而產生該控制訊號Sc以控制該穩壓電路140調節該驅動電壓VLED。第1圖及第2圖分別顯示發光二極體驅動裝置耦接一組LED模組以及兩組LED模組。然而，本發明並不僅限於此，本發明之發光二極體驅動裝置可驅動複數個LED模組。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之發光二 極體驅動裝置搭配穩壓電路以驅動多組LED模組之示意圖，在此以驅動兩組LED模組110和115為例。發光二極體驅動裝置305是以數位電壓控制(Digtial Voltage Control)之方式來控制穩壓電路140調節該驅動電壓VLED。相較於第2圖，該發光二極體驅動裝置305更包括一第一比較器150和一第二比較器155。該第一比較器150設於該第一偵測節點Nd1與該電壓控制電路130之間，用以將該第一偵測訊號Sd1與一既定電壓Vref進行比較；一第二比較器155設於該第二偵測節點Nd2與該電壓控制電路130之間，用以將該第二偵測訊號Sd2與該既定電壓Vref進行比較。該電壓控制電路130依據該第一比較器150及該第二比較器155之比較結果輸出該控制訊號Sc以控制該穩壓電路140調節該驅動電壓VLED。
第4圖係顯示第3圖所示發光二極體驅動裝置中之電壓控制電路之實施範例。第4圖之電壓控制電路430包括：一或閘431、一計數器432以及一數位類比轉換器433。該計數器432耦接一時脈訊號CLK、或閘431之輸出端以及數位類比轉換器433。
第5A圖係顯示根據本發明前述各發光二極體驅動裝置實施例中所述之穩壓電路的一實施範例。在第5A圖中，該穩壓電路540包括：一穩壓器560，一第一至一第三電阻器R1~R3。當第3圖之該穩壓電路140以第5A圖之該穩壓電路540之架構實施時，該第三電阻器R3之一端耦接該電壓控制電路130所輸出之該控制訊號Sc，另一端則耦接到該第一電阻器R1及該第二電阻器R2之串接節點以及該穩壓器 560之一迴授端Tf，其中該回授端TF具有一電位VFB。又，串連之該第一及該第二電阻器R1、R2耦接在該驅動節點NLED以及該參考接地之間。一穩壓電容器C1耦接該驅動節點NLED與該參考接地之間。該穩壓器560，例如，更包括一誤差放大器(error amplifier)561與一電壓調節電路562，其中該比較器561之一第一端in1耦接於該迴授端Tf，一第二端in2耦接於一參考電壓Vr及一輸出端ou1耦接該電壓調節電路562。該電壓調節電路562根據該誤差放大器561之輸出，持續地調節輸出至該驅動節點NLED的該驅動電壓VLED，直到該迴授端Tf的電位VFB趨近於(實質上等於)該參考電壓Vr。
第5B圖係顯示根據本發明另一實施例中所述之穩壓電路的另一實施範例。在第5B圖中，該穩壓電路545包括：一穩壓器560，一第四電阻器R4及一第五電阻器R5。當第3圖之穩壓電路140以第5B圖之該穩壓電路545之架構實施時，該穩壓器560之一控制輸入端Tc，耦接該電壓控制電路130所輸出之該控制訊號Sc以及該穩壓器560之該迴授端Tf耦接至該第四電阻器R4及該第五電阻器R5之串接節點，其中串連之該第四電阻器R4及該第五電阻器R5耦接至該驅動節點NLED以及該參考接地之間。一穩壓電容器C1耦接該驅動節點NLED與該參考接地之間。該穩壓電路545透過該控制輸入端Tc接收該控制訊號Sc，而據以調節輸出至該驅動節點NLED的該驅動電壓VLED；例如當該控制輸入端Tc接收之該控制訊號Sc處於一第一準位時，該穩壓電路545持續調節該驅動電壓VLED直到該控制訊號Sc變化至一第二準位時才停止調 節。值得注意的是，第5A、5B圖之該穩壓器560可為切換式穩壓器或線性式穩壓器，但並不限於此。
第6圖係顯示根據前述第3圖實施例架構而實施之發光二極體驅動裝置605，搭配穩壓電路540以驅動兩組LED模組之示意圖。第6圖的電路架構與第3圖所示者相同，差別僅在於第6圖進一步揭露更詳細的電路實施細節。如第6圖所示，第3圖的該電壓控制電路130可用第4圖之該電壓控制電路430取代；又如第6圖所示，第3圖之該穩壓電路140可用第5A圖之該穩壓電路540取代。該或閘431之輸入端耦接到該第一比較器150之輸出端以及該第二比較器155之輸出端以接收一第一比較訊號Vc[1]以及一第二比較訊號Vc[2]。該數位類比轉換器433輸出該控制訊號Sc至該穩壓電路540，以控制該穩壓電路540調節該驅動電壓VLED。此外，上述之實施方式僅為示範之用，而非用來限制本發明的電路結構。
第7A圖係顯示根據本發明第6圖之實施例於操作時之電壓波形圖。參照第6圖，第7A圖所示為該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1A正向對應於該第一節點N1電壓準位，該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2A正向對應於該第二節點N2電壓準位；亦即該第一及該第二偵測訊號Sd1及Sd2之電壓準位VNd1A和VNd2A，均隨著該第一及該第二節點N1、N2之電壓準位之變動而正向變動。一第一比較器150及一第二比較器155分別將該第一偵測節點Nd1及該第二偵測節點Nd2之電壓準位VNd1A和VNd2A與一既定電壓Vref進行比較。
當該穩壓電路540於時間t1上電時(即電源Vin於第t1秒提供電力至該穩壓電路540)，該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1A以及該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2A皆小於該既定電壓Vref，因此該第一比較器150以及該第二比較器155輸出之一第一比較訊號Vc[1]以及一第二比較訊號Vc[2]均為高電位之邏輯『1』。
在時間t1~t2期間，由於該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1A以及該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2A仍小於該既定電壓Vref，因此該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]均為高電位之邏輯『1』，使得該或閘431致能該計數器432依時脈訊號CLK(未圖示於第7A圖)進行計數，該數位類比轉換器433依據該計數器432之計數值改變該控制訊號Sc之電位Vc。該電壓控制電路430根據該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]輸出該控制訊號Sc之電位Vc會隨該計數器432每計數一次即階梯式的往下作變化。該穩壓電路540根據該控制訊號Sc之電位Vc輸出該驅動電壓VLED，其中該驅動電壓VLED之電位，隨著該控制訊號Sc之電位Vc之下降，而做階梯式的增加。
在時間t2時，該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2A大於該既定電壓Vref，因此該第二比較器155輸出之該第二比較訊號Vc[2]為低電位之邏輯『0』。然而，由於該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1A仍小於該既定電壓Vref，該第一比較訊號Vc[1]仍為邏輯『1』，該或閘431仍然致能該計數器432進行計數。因此該控制訊號Sc之電位Vc之電位繼續 從高電位階梯式的往下作變化；而該驅動電壓VLED之電位繼續做階梯式的增加。
在時間t3後，由於該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1A以及該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2A皆大於該既定電壓Vref，因此該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]之邏輯皆為『0』，該或閘431使該計數器432失能。在該電壓控制電路430中，該數位類比轉換器433輸出之該控制訊號Sc之電位Vc電位停止下降，因此該驅動電壓VLED便不再增加。此時，該驅動電壓VLED處在適當的低工作電壓且不會影響正常功能。
第6圖中，該穩壓電路540亦可以採用第5B圖所示之穩壓電路545；而該電壓控制電路430，亦可使用簡單的邏輯電路來構成，例如單獨使用該或閘431以產生該控制信號Sc之電位Vc’供給該穩壓電路545之該控制輸入端Tc。再請參照第7A圖，於時間t1~t3期間，該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]之邏輯值並非同時為『0』，因此該或閘431輸出的該控制信號Sc之電位Vc’仍是維持在邏輯『1』之狀態，所以該穩壓電路545輸出的該驅動電壓VLED之電位呈現階梯式的增加。於t3時間之後，該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]之邏輯同時為『0』，該或閘431輸出的該控制信號Sc之電位Vc’是在邏輯『0』之狀態，所以該穩壓電路545不會再調整該驅動電壓VLED之電位。
第7B圖係顯示根據本發明第6圖之實施例於動作時之電壓波形圖。參照第6圖，第7B圖所示為該第一偵測 訊號Sd1之電壓準位VNd1B反向對應於該第一節點N1之電壓準位，該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2B反向對應於該第二節點N2之電壓準位；亦即該第一及該第二偵測訊號Sd1以及Sd2之電壓準位VNd1B和VNd2B，均隨著該第一及該第二節點N1、N2之電壓準位之變動而反向變動。該第一比較器150及該第二比較器155分別將該第一偵測節點Nd1及該第一偵測節點Nd2之電壓準位VNd1B和VNd2B與該既定電壓Vref進行比較。於此例中，當電壓準位VNd1B(VNd2B)小於該既定電壓時Vref，該第一比較訊號Vc[1](該第二比較訊號Vc[2])之邏輯值為『0』。
於時間t1~t3期間中，該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]之邏輯值並非同時為『0』，使得該或閘431致能該計數器432依時脈訊號CLK(未圖示於第7B圖)進行計數。如前所述，該控制訊號Sc之電位Vc會階梯式的往下作變化，而該穩壓電路540使該驅動電壓VLED之電位繼續做階梯式的增加。
在時間t3後，該第一比較訊號Vc[1]以及該第二比較訊號Vc[2]之邏輯值同時為『0』，因此該穩壓電路540不再昇高該驅動電壓VLED。此時，該驅動電壓VLED處在適當的工作電壓且不會影響正常功能。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之發光二極體驅動裝置耦接兩組LED模組以及穩壓電路之示意圖。在第8圖中，該發光二極體驅動裝置805是以類比電壓控制(Analog Voltage Control)之方式來控制該穩壓電路140調節該 驅動電壓VLED。其中，第8圖的電路架構與第2圖所示者相同，差別僅在於第8圖進一步揭露更詳細的電路實施細節。在第8圖中，一電壓控制電路830更包括一偵測比較電路831。該偵測比較電路831接收並比較該第一偵測訊號Sd1及該第二偵測訊號Sd2，以輸出該控制訊號Sc來控制及調節該穩壓電路140輸出該驅動電壓VLED至該驅動節點NLED。
第9A圖係顯示第8圖之該偵測比較電路831的實施範例。第9A圖中，一偵測比較電路931包括：一操作放大器AMP1，一第一二極體D1及一第二二極體D2，該第一及該第二二極體D1、D2之陽極均耦接該操作放大器AMP1之正輸入端(+)，一工作電壓Vwork耦接該操作放大器AMP1之負輸入端(-)。當該第一偵測訊號Sd1之電壓準位正向對應於該第一節點N1之電壓準位及該第二偵測訊號Sd2之電壓準位正向對應於該第二節點N2之電壓準位時，則第8圖中之該偵測比較電路831可採用第9A圖所示之該偵測比較電路931。在該偵測比較電路931中，該第一二極體D1及該第二二極體D2之陰極分別耦接至該第一偵測節點Nd1及該第二偵測節點Nd2，以接收該第一偵測訊號Sd1以及該第二偵測訊號Sd2；該操作放大器AMP1則輸出該控制訊號Sc。基於該偵測比較電路931之電路結構，該第一偵測訊號Sd1及該第二偵測訊號Sd2中具有較低電壓準位者，將會出現在該操作放大器AMP1之正輸入端(+)而決定該控制訊號Sc之電壓準位Vc。
第9B圖係顯示第8圖之該偵測比較電路831的實施範例。第9B圖中，一偵測比較電路932包括：一操作放 大器AMP1，一第一二極體D1及一第二二極體D2。該第一及該第二二極體D1、D2之陰極均耦接該操作放大器AMP1之負輸入端(-)，該工作電壓Vwork耦接該操作放大器AMP1之正輸入端(+)。當該第一偵測訊號Sd1之電壓準位反向對應於該第一節點N1之電壓準位及該第二偵測訊號Sd2之電壓準位反向對應於該第二節點N2之電壓準位時，則第8圖中之該偵測比較電路831可採用第9B圖所示之該偵測比較電路932。在該偵測比較電路932中，該第一二極體D1之陽極及該第二二極體D2之陽極分別耦接至該第一偵測節點Nd1及該第二偵測節點Nd2，以接收該第一偵測訊號Sd1以及該第二偵測訊號Sd2；該操作放大器AMP1則輸出該控制訊號Sc。基於該偵測比較電路932之電路結構，該第一偵測訊號Sd1及該第二偵測訊號Sd2中具有較高電壓準位者，將會出現在該操作放大器AMP1之負輸入端(-)而決定該控制訊號Sc之電壓準位Vc。
第10A圖係顯示根據本發明第8圖之一實施例於操作時之電壓波形圖。在第10A圖中，該第一及該第二偵測訊號Sd1及Sd2之電壓準位VNd1A及VNd2A分別正向對應於該第一及該第二節點N1、N2之電壓準位，故第8圖之偵測比較電路831以第9A圖之該偵測比較電路931實施。在本實施例中，第8圖之穩壓電路140可以採用第5A圖之穩壓電路540實施。
當該穩壓電路540於時間t1上電後(即電源Vin於時間t1提供電力至該穩壓電路540)，該第一節點N1和該第二節點N2之電壓準位開始呈上昇狀態，而該第一偵測訊號Sd1和該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd1A、VNd2A亦是呈上 昇狀態。第10A圖中，於時間t1~t2期間，由於該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1A小於該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2A，故該操作放大器AMP1正輸入端(+)之電壓取決於該第一偵測訊號Sd1。該操作放大器AMP1放大該第一偵測訊號Sd1與該工作電壓Vwork之差值而輸出該控制訊號Sc之電壓準位Vc。
如第5A圖所述可知，該穩壓電路540依據該控制訊號Sc之電壓準位Vc之變化而改變輸出驅動電壓VLED，其中該控制訊號Sc之電壓準位Vc、該驅動電壓VLED與該回授端Tf之電壓VFB之數學關係式如以下所示：
於時間t1~tc期間，該穩壓電路540對該穩壓電容器C1充電，因此該驅動電壓VLED逐漸上升，而該第一、第二偵測訊號之電壓準位VNd1A與VNd2A也正向對應上升。該偵測比較電路931之正輸入端(+)之電位為該第一偵測訊號之電壓準位VNd1A且小於該工作電壓Vwork，該操作放大器AMP1放大正、負輸入端(+)與(-)之差值；其中該操作放大器AMP1輸出之該控制訊號Sc之電壓準位Vc已超出該操作放大器AMP1之輸出範圍(Vin~0V)，因此該控制訊號Sc之電壓準位Vc為零電位(該操作放大器AMP1之輸出飽和電位)。在此期間t1~tc，由於該回授端Tf之電壓VFB小於該參考電壓Vr，該穩壓電路540持續提昇該驅動電壓VLED往目標驅動電壓之電位Vt1趨近。
於時間tc~t2期間，該第一偵測訊號之電壓準位VNd1A靠近該工作電壓Vwork，該操作放大器AMP1輸出之該控制訊號Sc之電壓準位Vc未超出該操作放大器AMP1之輸出範圍(即該操作放大器AMP1輸出之該控制訊號Sc之電壓準位Vc脫離飽和區)，所以該控制訊號Sc之電壓準位Vc開始增加，進而使得該回授端Tf之電壓VFB隨著該控制訊號Sc之電壓準位Vc之改變而改變(參照公式(1)及第10A圖之訊號VFB)。該回授端Tf之電壓VFB提早於時間t2時與該參考電壓Vr相等，故該穩壓電路540不再提昇該驅動電壓VLED。該目標驅動電壓之電位也因為該控制訊號Sc之電壓準位Vc的變化由Vt1改變成Vt2。此時該驅動電壓VLED之電位與該目標驅動電壓之電位Vt2相等，因此該驅動電壓VLED已達穩定狀態。由於該驅動電壓VLED已達穩定狀態，因此該第一、第二偵測訊號之電壓準位VNd1A、VNd2A也不再增加，進而使得該控制訊號Sc之電壓準位Vc不再增加。
第10B圖係顯示根據本發明第8圖之另一實施例於操作時之電壓波形圖。在第10B圖中，該第一及該第二偵測訊號Sd1及Sd2之電壓準位VNd1A及VNd2B分別反向對應於該第一及該第二節點N1、N2之電壓準位，故第8圖之偵測比較電路831以第9B圖之該偵測比較電路932實施。在本實施例中，第8圖之穩壓電路140可以採用第5A之穩壓電路540實施。當該穩壓電路540於時間t1上電後(即電源Vin於時間t1提供電力至該穩壓電路540)，該第一節點N1和該第二節點N2之電壓準位開始呈上昇狀態，而該第一偵測訊號Sd1和該 第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd1B、VNd2B則是反向呈下降狀態。第10B圖中，於時間t1~t2期間，該第一偵測訊號Sd1之電壓準位VNd1B大於該第二偵測訊號Sd2之電壓準位VNd2B，故該操作放大器AMP1之負輸入端(-)之電壓取決於該第一偵測訊號Sd1。該操作放大器AMP1放大該第一偵測訊號Sd1與該工作電壓Vwork之差值而輸出該控制訊號Sc之電壓準位Vc。
同理，如第5A圖所述可知，該穩壓電路540依據該控制訊號Sc之電位Vc之變化而改變輸出驅動電壓VLED。於時間t1~tc期間，該回授端Tf之電壓VFB小於該參考電壓Vr，該穩壓電路540持續提昇該驅動電壓VLED。於時間t2，該回授端Tf之電壓VFB等於該參考電壓Vr，該穩壓器560不再提昇該驅動電壓VLED。
第11圖係顯示根據本發明一實施例所述之定電流源電路。第1~3、6、8圖所示之該第一定電流源電路120、第2~3、6、8圖所示之該第二定電流源電路125或發光二極體驅動裝置所使用的複數定電流源電路皆可以第11圖之一定電源電路1100實施。
該定電流源電路1100包括：第一電晶體M1、第二電晶體M2以及一第一運算放大器OP。在本實施例中，第一電晶體M1、第二電晶體M2為NMOS電晶體，但不限定於此。該第一電晶體M1與該第二電晶體M2串連且該第二電晶體M2之源極耦接於該參考接地，其中該第二電晶體M2之控制極耦接一第一電壓V1。該第一運算放大器OP之第一輸入端(OP之正端)耦接一第二電壓V2，第二輸入端(OP之負端) 耦接該第一與該第二電晶體M1、M2之串接節點以及一輸出端耦接該第一電晶體M1之控制極。此外，該定電流源電路1100包括一偵測節點。
本實施例以該第一定電流源電路120為例，當該第一定電流源電路120以該定電流源電路1100實施時，該第一電晶體M1之汲極耦接該第一節點N1，該偵測節點係作為該第一偵測節點Nd1。若該第一偵測節點Nd1透過一第一路徑Path A連接到該第一節點N1，則該第一偵測節點Nd1測得之該第一偵測訊號Sd1是正向對應於該第一節點N1的電壓準位；若該第一偵測節點Nd1透過一第二路徑Path B連接到該運算放大器OP之輸出端，則該第一偵測節點Nd1測得之該第一偵測訊號Sd1是反向對應於該第一節點N1的電壓準位。
同理，當該第二定電流源電路125以該定電流源電路1100實施時，該第一電晶體M1之汲極耦接該第二節點N2，該偵測節點係作為該第二偵測節點Nd2。該第二偵測節點Nd2透過該第一或該第二路徑Path A、Path B分別連接該第二節點或該運算放大器OP之輸出端，可以測得正向或反向對應於該第二節點N2電壓準位之第二偵測訊號Sd2。
在本發明較佳實施例中，發光二極體驅動裝置105、205、305、605、805、1100能夠被整合至積體電路中並且能自動調整穩壓電路輸出並且維持一低工作電壓，而不影響發光二極體正常工作。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者， 在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
105‧‧‧發光二極體(LED)驅動裝置
110‧‧‧第一LED模組
120‧‧‧第一定電流源電路
130‧‧‧電壓控制電路
140‧‧‧穩壓電路
N1‧‧‧第一節點
Nd1‧‧‧第一偵測節點
Vin‧‧‧電源
Sd1‧‧‧第一偵測訊號
Sc‧‧‧控制訊號
NLED‧‧‧驅動節點
VLED‧‧‧驅動電壓

Claims (10)

  1. 一種發光二極體(LED)驅動裝置，包括：一第一定電流源電路，輸出一第一定電流至一第一節點，使得設置於一驅動節點及該第一節點間的一第一LED模組流通該第一定電流；其中，該第一定電流源電路具有一第一偵測節點，產生對應於該第一節點電壓準位之一第一偵測訊號；以及一電壓控制電路，耦接該第一偵測節點，回應該第一偵測訊號產生一控制訊號耦接至一穩壓電路，以控制及調節該穩壓電路輸出一驅動電壓至該驅動節點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，更包括：一第二定電流源電路，輸出一第二定電流至一第二節點，使得設置於該驅動節點及該第二節點間的一第二LED模組流通該第二定電流；其中，該第二定電流源電路具有一第二偵測節點，產生對應於該第二節點電壓準位之一第二偵測訊號；其中，該電壓控制電路，耦接該第二偵測節點，依據該第一及該第二偵測訊號而產生該控制訊號，以控制該穩壓電路調節該驅動電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動裝置，其中更包括：一第一比較器，設於該第一偵測節點與該電壓控制電路之間，用以將該第一偵測訊號與一既定電壓進行比較，以及一第二比較器，設於該第二偵測節點與該電壓 控制電路之間，用以將該第二偵測訊號與該既定電壓進行比較；其中，該電壓控制電路依據該第一及該第二比較器之比較結果輸出該控制訊號，以控制該穩壓電路調節該驅動電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體驅動裝置，其中，當該第一偵測訊號正向對應於該第一節點電壓準位且該比較結果為該第一偵測訊號或該第二偵測訊號小於該既定電壓時，該電壓控制電路控制該穩壓電路昇高該驅動電壓；當該第一偵測訊號反向對應於該第一節點電壓準位且該比較結果為該第一偵測訊號或該第二偵測訊號大於該既定電壓時，該電壓控制電路控制該穩壓電路昇高該驅動電壓。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動裝置，其中，該電壓控制電路包括一偵測比較電路，接收並比較該第一偵測訊號及該第二偵測訊號；當該第一偵測訊號正向對應於該第一節點電壓準位時，該偵測比較電路輸出對應於該第一偵測訊號和該第二偵測訊號兩者中之具有低電壓準位者與一工作電壓之差值作為該控制訊號，以控制該穩壓電路昇高該驅動電壓；當該第一偵測訊號反向對應於該第一節點電壓準位時，該偵測比較電路輸出對應於該第一偵測訊號和該第二偵測訊號兩者中之具有高電壓準位者與該工作電壓之差值作為該控制訊號，以控制該穩壓電路昇高該驅動電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，其中該第一定電流源電路包括：第一電晶體及第二電晶體，相互串接後設置於該第一節點與一參考接地之間，該第二電晶體之控制極耦接一第一電壓；以及一第一運算放大器，其第一輸入端耦接一第二電壓，其第二輸入端耦接該第一與該第二電晶體之串接節點，其輸出端耦接該第一電晶體之控制極。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體驅動裝置，其中，該第一偵測節點為該第一節點或該運算放大器之輸出端。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動裝置，其中，該第一偵測節點為該第一節點，當該電壓控制電路判定該第一偵測訊號小於一既定電壓時，該電壓控制電路輸出該控制訊號，以控制該穩壓電路昇高該驅動電壓。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動裝置，其中，該第一偵測節點為該運算放大器之輸出端，當該電壓控制電路判定該第一偵測訊號大於一既定電壓時，該電壓控制電路輸出該控制訊號，以控制該穩壓電路昇高該驅動電壓。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動裝置，更包括該穩壓電路。
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