TWI434617B - 可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種驅動電路，尤指一種藉由分段驅動負載以提高電能轉換效率的驅動電路。
請參照第1A圖，為先前技術說明一種可用以驅動發光二極體的驅動電路100的示意圖。如第1A圖所示，驅動電路100包含一整流器102與一電流供應單元104。整流器102係用以接收一交流電壓AC，並根據交流電壓AC，以產生一第一電壓V1，其中第一電壓V1係為一直流電壓，且隨著時間而有週期性變化。第一電壓V1係用以驅動一串發光二極體106，且一串發光二極體106包含至少一發光二極體。在第1A圖中，驅動電路100的輸入功率係為一串發光二極體106的消耗功率以及電流供應單元104的消耗功率之和。請參照第1B圖，第1B圖係為說明第1A圖的一串發光二極體106的功率和第一電壓V1的關係的示意圖。如第1B圖所示，一串發光二極體106的串聯數目越大(亦即一串發光二極體106的跨壓V106越大)，則一串發光二極體106的消耗功率P106(一串發光二極體106的驅動電流乘上跨壓V106)亦越大，電流供應單元104的消耗功率越小，但一串發光二極體106的開啟時間T亦越短，導致一串發光二極體106的亮度不足。
請參照第2A圖和第2B圖，第2A圖係為先前技術說明一種可用以分段驅動發光二極體的驅動電路200的示意圖，第2B圖係為說明第2A圖的發光二極體的消耗功率和第一電壓V1的關係的示意圖。如第2A圖所示，驅動電路200包含一整流器102與一電流供應單元204。如第2B圖所示，在第一電壓V1逐漸增加的過程中，一串發光二極體206中的發光二極體2062、2064及2066依序被開啟。亦即當第一電壓V1等於電壓V2062時，發光二極體2062被開啟(發光二極體2064及2066關閉)，且驅動發光二極體2062的驅動電流經過節點S1流入電流供應單元204。同理，當第一電壓V1等於電壓V2064時，發光二極體2062、2064被開啟(發光二極體2066關閉)，且驅動發光二極體2062、2064的驅動電流經過節點S2流入電流供應單元204；當第一電壓V1等於電壓V2066時，發光二極體2062、2064及2066開啟，且驅動發光二極體2062、2064及2066的驅動電流經過節點S3流入電流供應單元204。所以如第2B圖所示，驅動電路200可增加一串發光二極體206的消耗功率，亦即一串發光二極體206的消耗功率等於發光二極體2062的消耗功率P2062、發光二極體2064的消耗功率P2064以及發光二極體2066的消耗功率P2066的總和。但驅動電路200的優點在於可以串接很高發光二極體，提升轉換效率，又不會降低亮度，缺點在於發光二極體2066的亮度總是小於發光二極體2062、2064的亮度。
本發明的一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動電路。該驅動電路包含一開關、一偵測單元及一電流供應單元。該開關具有一第一端，用以耦接於複數組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端以及接收一第一電壓，一第二端，及一第三端，用以耦接於該複數組發光二極體中的最後一組發光二極體的第一端；該偵測單元具有一輸出端，耦接於該開關的第二端，用以輸出一開關控制訊號，其中該開關控制訊號係用以控制該開關的開啟與關閉；該電流供應單元具有複數個電流輸入端，及一接地端，耦接於一地端，其中該複數個電流輸入端中的每一電流輸入端，係用以耦接於該複數組發光二極體中的相對應的一組發光二極體的第二端。
本發明的另一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動方法。該驅動方法包含根據一第一電壓，驅動複數組發光二極體中的第一組發光二極體；一開關接收該第一電壓並產生一第二電壓；根據該第二電壓，驅動該複數組發光二極體中的最後一組發光二極體；一偵測單元比較一偵測端的電壓與一參考電壓的大小以產生一偵測結果；根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。
本發明的另一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動方法。該驅動方法包含根據一第一電壓，驅動複數組發光二極體中的第一組發光二極體；一開關接收該第一電壓並產生一第二電壓；根據該第二電壓，驅動該複數組發光二極體中的最後一組發光二極體；一偵測單元比較一第一偵測端與一第二偵測端之間的電壓差與一參考電壓的大小以產生一偵測結果；根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。
本發明提供一種可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法。該驅動電路與驅動方法係利用一偵測電路與一開關，先開啟複數組串聯的發光二極體的一第一組發光二極體與一最後一組發光二極體，然後關閉該最後一組發光二極體並依序開啟該複數組串聯的發光二極體中的其他組發光二極體。而該複數組串聯的發光二極體的關閉過程則和該複數組串聯的發光二極體的開啟過程相反。因此，相較於先前技術，本發明可提高電能轉換效率，且該複數組串聯的發光二極體的亮度會較均勻。
請參照第3A圖和第3B圖，第3A圖和第3B圖係為本發明的一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動電路300的示意圖。驅動電路300包含一開關302、一偵測單元304及一電流供應單元306。開關302具有一第一端，用以耦接於複數組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體3081的第一端以及接收一整流器310產生的一第一電壓V1，一第二端，及一第三端，用以耦接於複數組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n的第一端，其中複數組發光二極體3081-308n中的每一組發光二極體包含至少一串發光二極體，且每一組發光二極體中的每一串發光二極體的串聯數目必須相同，但複數組發光二極體3081-308n中的不同組發光二極體的串聯數目則不必須相同。另外，n係為正整數，且n≧3。此外，開關302可為一P型金氧半電晶體、一N型金氧半電晶體或一傳輸閘。此外，整流器310係用以接收一交流電壓AC，並根據交流電壓AC，以產生第一電壓V1，其中第一電壓V1係為一直流電壓，且隨著時間而有週期性變化。偵測單元304具有一偵測端，用以耦接於第一組發光二極體3081的一端(如第3A圖所示，偵測單元304的偵測端係用以耦接於第一組發光二極體3081的第一端，以及如第3B圖所示，偵測單元304的偵測端係用以耦接於第一組發光二極體3081的第二端)，用以偵測第一組發光二極體3081的一端的電壓，並根據第一組發光二極體3081的一端的電壓，產生一開關控制訊號SC，一輸出端，耦接於開關302的第二端，用以輸出開關控制訊號SC，其中開關控制訊號SC係用以控制開關302的開啟與關閉。電流供應單元306具有複數個電流輸入端，及一接地端，耦接於一地端GND，其中複數個電流輸入端中的每一電流輸入端，係用以耦接於複數組發光二極體3081-308n中的相對應的一組發光二極體的第二端。另外，在第3A圖和第3B圖的另一實施例中，驅動電路300係包含整流器310。
請參照第4圖，第4圖係為說明第3圖的發光二極體的消耗功率和第一電壓V1的關係的示意圖。如第4圖所示，在第一電壓V1逐漸增加到大於電壓V3081時，複數組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體3081與最後一組發光二極體308n(第一組發光二極體3081的跨壓等於最後一組發光二極體308n的跨壓)先被開啟，亦即驅動第一組發光二極體3081的驅動電流經過節點S1流入電流供應單元306，以及驅動最後一組發光二極體308n的驅動電流經過開關302與節點Sn-1、Sn流入電流供應單元306。當第一電壓V1增加到大於電壓V3082時，偵測單元304根據第一組發光二極體3081的一端的電壓，產生開關控制訊號SC，以關閉開關302。此時，驅動第一組發光二極體3081和第二組發光二極體3082的驅動電流經過節點S2流入電流供應單元306，且最後一組發光二極體308n被關閉。然後，隨著第一電壓V1繼續地增加，依序開啟第三組發光二極體3083、第四組發光二極體3084...，直到最後一組發光二極體308n重新被開啟(此時第一電壓V1大於電壓V308n)。另外，如第4圖所示，當第一電壓V1逐漸降低時，發光二極體關閉過程的順序和上述發光二極體的開啟過程的順序相反。因此，上述發光二極體的開啟與關閉的過程將會隨著第一電壓V1週而復始地出現。另外，如第4圖所示，發光二極體的消耗功率係為複數個發光二極體的消耗功率P3081-P308n的總合再加上A區塊和B區塊的發光二極體的消耗功率，其中A區塊和B區塊的發光二極體的消耗功率係為第一電壓V1介於電壓V3081與電壓V3082之間時，最後一組發光二極體308n的消耗功率。
請參照第5圖，第5圖為係本發明的另一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法之流程圖。第5圖之方法係利用第3A圖的驅動電路300說明，詳細步驟如下：步驟700：開始；步驟702：根據第一電壓V1，驅動複數組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體3081；步驟704：開關302接收第一電壓V1並產生第二電壓V2；步驟706：根據第二電壓V2，驅動複數組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n；步驟708：偵測單元304比較偵測單元304的偵測端的電壓與一參考電壓的大小，以產生一偵測結果DR；步驟710：根據偵測結果DR，偵測單元304控制開關302執行相對應的操作；跳回步驟708。
在步驟702中，整流器310根據交流電壓AC，產生第一電壓V1。當第一電壓V1逐漸增加到大於電壓V3081時，第一組發光二極體3081開啟。在步驟704中，開關302接收第一電壓V1並產生第二電壓V2，其中開關302一直維持開啟直到第一電壓V1等於電壓V3082。因此，在步驟706中，可根據第二電壓V2驅動複數組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n。在步驟708中，偵測單元304不斷地比較偵測單元304的偵測端的電壓與參考電壓的大小，以產生偵測結果DR，其中偵測單元304的偵測端的電壓係為第一組發光二極體3081的第一端或第二端的電壓。在步驟710中，當第一組發光二極體3081的第一端的電壓(亦即第一電壓V1)增加到大於參考電壓(此時參考電壓係為電壓V3082)時，偵測單元304根據開關控制訊號SC，關閉開關302。此時，最後一組發光二極體308n被關閉直到第一電壓V1增加到足以驅動所有複數組發光二極體3081-308n。同理，當第一組發光二極體3081的第二端的電壓(亦即節點S1的電壓)增加到大於參考電壓(此時參考電壓係為第一電壓V1減去第一組發光二極體3081的跨壓)時，偵測單元304根據開關控制訊號SC，關閉開關302。此時，最後一組發光二極體308n被關閉直到第一電壓V1增加到足以驅動所有複數組發光二極體3081-308n。另外，在步驟710中，當第一組發光二極體3081的第一端的電壓(第一電壓V1)小於參考電壓(此時參考電壓係為電壓V3082)時，偵測單元304根據開關控制訊號SC，開啟開關302。此時，只有第一組發光二極體3081和最後一組發光二極體308n被開啟。但當第一電壓V1小於電壓V3081時，所有複數組發光二極體3081-308n皆被關閉。同理，當第一組發光二極體3081的第二端的電壓小於參考電壓(第一電壓V1減去第一組發光二極體3081的跨壓)時，偵測單元304根據開關控制訊號SC，開啟開關302。此時，只有第一組發光二極體3081和最後一組發光二極體308n被開啟。
請參照第6圖，第6圖為係本發明的另一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法之流程圖。第6圖之方法係利用第3A圖的驅動電路300說明，詳細步驟如下：步驟800：開始；步驟802：根據第一電壓V1，驅動複數組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體3081；步驟804：開關302接收第一電壓V1並產生第二電壓V2；步驟806：根據第二電壓V2，驅動複數組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n；步驟808：偵測單元304比較偵測單元304的第一偵測端與一第二偵測端之間的電壓差與參考電壓VREF的大小，以產生偵測結果DR；步驟810：根據偵測結果DR，偵測單元304控制開關302執行相對應的操作；跳回步驟808。
第6圖的實施例和第5圖的實施例之間的差別係在步驟808中，偵測單元304比較偵測單元304的第一偵測端與一第二偵測端之間的電壓差與參考電壓VREF的大小，以產生偵測結果DR，其中偵測單元304的第一偵測端與一第二偵測端之間的電壓差係為第一組發光二極體3081的第一端或與第二端之間的電壓差。在步驟810中，當第一組發光二極體3081的第一端或與第二端之間的電壓差大於參考電壓VREF(電壓V3082減去電壓V3081)時，偵測單元304根據開關控制訊號SC，關閉開關302。此時，最後一組發光二極體308n被關閉直到第一電壓V1增加到足以驅動所有複數組發光二極體3081-308n。另外，在步驟810中，當第一組發光二極體3081的第一端或與第二端之間的電壓差小於參考電壓VREF時，偵測單元304根據開關控制訊號SC，開啟開關302。此時，只有第一組發光二極體3081和最後一組發光二極體308n被開啟。但當第一電壓V1小於電壓V3081時，所有複數組發光二極體3081-308n皆被關閉。
綜上所述，本發明所提供的可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法，係利用偵測電路與開關，先開啟複數組串聯的發光二極體的第一組發光二極體與最後一組發光二極體，然後關閉最後一組發光二極體並依序開啟複數組串聯的發光二極體中的其他組發光二極體。而複數組串聯的發光二極體的關閉過程則和複數組串聯的發光二極體的開啟過程相反。因此，相較於先前技術，本發明可提高電能轉換效率，且複數組串聯的發光二極體的亮度會較均勻。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、300．．．驅動電路
102、310．．．整流器
104、204、306．．．電流供應單元
106、206．．．一串發光二極體
302．．．開關
304．．．偵測單元
2062、2064、2066．．．發光二極體
3081．．．第一組發光二極體
3082．．．第二組發光二極體
308n．．．最後一組發光二極體
A、B．．．區塊
AC．．．交流電壓
GND．．．地端
P106、P2062、P2064、P2066、P3081、P308n．．．消耗功率
S1、S2、Sn、Sn-1‧‧‧節點
SC‧‧‧開關控制訊號
T‧‧‧開啟時間
V1‧‧‧第一電壓
V106‧‧‧跨壓
V2062、V2064、V2066、V3081、V3082、V308n‧‧‧電壓
700至710、800至810‧‧‧步驟
第1A圖係為先前技術說明一種可用以驅動發光二極體的驅動電路的示意圖。
第1B圖係為說明第1A圖的一串發光二極體的消耗功率和第一電壓的關係的示意圖。
第2A圖係為先前技術說明一種可用以分段驅動發光二極體的驅動電路的示意圖。
第2B圖係為說明第2A圖的發光二極體的消耗功率和第一電壓的關係的示意圖。
第3A圖和第3B圖係為本發明的一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動電路的示意圖。
第4圖係為說明第3A圖的發光二極體的消耗功率和第一電壓的關係的示意圖。
第5圖為係本發明的另一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法之流程圖。
第6圖為係本發明的另一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法之流程圖。
300．．．驅動電路
310．．．整流器
306．．．電流供應單元
302．．．開關
304．．．偵測單元
3081．．．第一組發光二極體
3082．．．第二組發光二極體
308n．．．最後一組發光二極體
AC．．．交流電壓
GND．．．地端
S1、S2、Sn、Sn-1．．．節點
SC．．．開關控制訊號
V1．．．第一電壓
Claims (16)
- 一種可提高電能轉換效率的驅動電路，包含：一開關，具有一第一端，用以耦接於複數組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端以及接收一第一電壓，一第二端，及一第三端，用以耦接於該複數組發光二極體中的最後一組發光二極體的第一端，其中當該第一電壓由零逐漸增加到大於一第一預定電壓時，該開關、該第一組發光二極體以及該最後一組發光二極體開啟；一偵測單元，具有一輸出端，耦接於該開關的第二端，用以輸出一開關控制訊號，其中該開關控制訊號係用以控制該開關的開啟與關閉，其中當該第一電壓大於一第二預定電壓時，該開關根據該開關控制訊號關閉，該最後一組發光二極體關閉，以及該複數組發光二極體中的第一組發光二極體和第二組發光二極體開啟，其中隨著該第一電壓繼續增加，該複數組發光二極體中的其餘組發光二極體依序被開啟，直到該最後一組發光二極體重新被開啟；及一電流供應單元，具有複數個電流輸入端，及一接地端，耦接於一地端，其中該複數個電流輸入端中的每一電流輸入端，係用以耦接於該複數組發光二極體中的相對應的一組發光二極體的第二端。
- 如請求項1所述之驅動電路，其中該偵測單元另包含一偵測端，用以耦接於該複數組發光二極體中的一第一組發光二極體 的一端，用以偵測該第一組發光二極體的一端的電壓，並根據該第一組發光二極體的一端的電壓，產生該開關控制訊號。
- 如請求項1所述之驅動電路，其中該偵測單元另包含一第一偵測端，用以耦接於該複數組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端，一第二偵測端，耦接於該第一組發光二極體的第二端，該偵測單元係用以根據該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差，產生該開關控制訊號。
- 如請求項1所述之驅動電路，其中該開關係為一P型金氧半電晶體。
- 如請求項1所述之驅動電路，其中該開關係為一N型金氧半電晶體。
- 如請求項1所述之驅動電路，其中該開關係為一傳輸閘。
- 如請求項1所述之驅動電路，其中該複數組發光二極體中的每一組發光二極體包含至少一串發光二極體，且該至少一串發光二極體中的每一串發光二極體包含至少一發光二極體。
- 如請求項1所述之驅動電路，另包含一整流器，用以接收一交流電壓，並根據該交流電壓，以產生該第一電壓。
- 一種可提高電能轉換效率的驅動方法，包含：當一第一電壓由零逐漸增加到大於一第一預定電壓時，根據該第一電壓，驅動複數組發光二極體中的第一組發光二極體；一開關接收該第一電壓並產生一第二電壓；根據該第二電壓，驅動該複數組發光二極體中的最後一組發光二極體；一偵測單元比較一偵測端的電壓與一第一預定電壓與一第二預定電壓的大小以產生一偵測結果；及根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。
- 如請求項9所述之驅動方法，其中當該偵測結果顯示該偵測端的電壓大於該第二預定電壓時，該偵測單元關閉該開關，該最後一組發光二極體關閉，以及該複數組發光二極體中的第一組發光二極體和第二組發光二極體開啟，其中隨著該第一電壓繼續增加，該複數組發光二極體中的其餘組發光二極體依序被開啟，直到該最後一組發光二極體重新被開啟。
- 如請求項9所述之驅動方法，其中當該偵測結果顯示該偵測端的電壓小於該第二預定電壓且大於該第一預定電壓時，該偵測單元開啟該開關，以及該第一組發光二極體與該最後一組發光二極體開啟。
- 如請求項9所述之驅動方法，其中該偵測端的電壓係為該複數組發光二極體中的第一組發光二極體的一端的電壓。
- 一種可提高電能轉換效率的驅動方法，包含：當一第一電壓由零逐漸增加到大於一第一預定電壓時，根據該第一電壓，驅動複數組發光二極體中的第一組發光二極體；一開關接收該第一電壓並產生一第二電壓；根據該第二電壓，驅動該複數組發光二極體中的最後一組發光二極體；一偵測單元比較一第一偵測端與一第二偵測端之間的電壓差與一參考電壓的大小以產生一偵測結果，其中該參考電壓等於該第一預定電壓和一第二預定電壓的差；及根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。
- 如請求項13所述之驅動方法，其中當該偵測結果顯示該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差大於該參考電壓時，該偵測單元關閉該開關，該最後一組發光二極體關閉，以及該複數組發光二極體中的第一組發光二極體和第二組發光二極體開啟，其中隨著該第一電壓繼續增加，該複數組發光二極體中的其餘組發光二極體依序被開啟，直到該最後一組發光二極體重新被開啟。
- 如請求項13所述之驅動方法，其中當該偵測結果顯示該第一偵 測端與該第二偵測端之間的電壓差小於該參考電壓時，該偵測單元開啟該開關，以及該第一組發光二極體與該最後一組發光二極體開啟。
- 如請求項13所述之驅動方法，其中該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差係為該複數組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端與第二端之間的電壓差。
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