專利名稱：發(fā)光二極管的調(diào)光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的調(diào)光方法，尤其涉及一種應用于一脈寬調(diào)制升壓系統(tǒng)
(pulse width modulation boost circuit)的發(fā)光二極管的調(diào)光方法。 背景抹水


圖1為常規(guī)的一發(fā)光二極管調(diào)光系統(tǒng)10的電路示意圖。其包含一升壓電路ll、 一脈 寬調(diào)制控制器12、 一比較器13、 一反餓信號選擇器14、 一DPWM信號產(chǎn)生器15、一包含 6個發(fā)光二極管LEDNLED6的發(fā)光二極管群組17、 一包含6個開關T1-T6的開關群組18及
一包含6個電流源Is廣Is6的電流源群組19。所述升壓電路11含一電壓源V!N、 一輸入電容
Cl、 一輸出電容C2、 一二極管D、 一升壓電感L、 一電阻R及一開關。所述升壓電路ll 接受來自所述脈寬調(diào)制控制器12的脈寬調(diào)制信號So(具有一可變的工作周期(duty cycle))
以控制輸出電壓VouT。而所述脈寬調(diào)制控制器12則根據(jù)電流反饋信號IsEN及所述比較器
13的輸出信號以適時地調(diào)整所述脈寬調(diào)制信號Sti的工作周期。所述DPWM信號產(chǎn)生器15 產(chǎn)生的控制信號DS(j則傳送至所述開關群組18中的各開關Tl T6，以同時控制所述開關 T1-T6的導通或關閉。 一般來說，白光發(fā)光二極管的順向電壓及工作電流分別為3.6V及 20mA。而為了避免違反白光發(fā)光二極管的最大電流規(guī)格而犧牲其可靠度(進而加速白光 發(fā)光二極管老化)及取得可預測且相互匹配的亮度與色度，一般白光發(fā)光二極管均使用定 電流源的方式來驅(qū)動。因此，所述電流源群組19中的電流源Isrls6分別經(jīng)由開關Tl-T6 而連接所述發(fā)光二極管群組17中的發(fā)光二極管LED1-LED6，以控制流經(jīng)發(fā)光二極管 LED"LED6的電流。所述反饋信號選擇器14接收與發(fā)光二極管LED1-LED6相關的反饋 信號FB"FB6，并自反饋信號FB"FB6中選擇其中之一(例如具有最小電壓的)作為輸出 信號FB0，再傳送至所述比較器13與一參考電壓V肪F比較，進而控制所述脈寬調(diào)制信號 SG的工作周期。所述發(fā)光二極管LED卜LED6的亮度(brightness)則由控制信號DSe所控 制。
圖2顯示控制信號DS(j、所述升壓電路ll的輸出電流IouT及輸出電壓VouT的時序圖。 其中控制信號DS(j具有一周期T及一脈沖持續(xù)時間P(即處于邏輯高電平的時間)，所述脈 沖持續(xù)時間P用以同時導通開關T1-T6使各發(fā)光二極管LED1-LED6均流過一工作電流 (例如:20 mA)而發(fā)光，此時所述升壓電路ll的輸出電流Ioui為120 mA(即20 mAX6)。而
4
利用調(diào)整控制信號DScj的工作周期(即調(diào)整其脈沖持續(xù)時間P的長短)，則可調(diào)整所述發(fā)光 二極管LED1-LED6的亮度。
然應用于常規(guī)發(fā)光二極管調(diào)光系統(tǒng)10的調(diào)光方法卻有以下的缺點(l)因為對所述升 壓電路11的輸出電容C2充電及放電，以致產(chǎn)生過大的紋波電壓(ripple voltage),因而降 低了電源的使用效率(2)所述升壓電路ll的調(diào)光方法是以其輸出電流IouT在全開(電流值 120 mA)或全關(電流值為零)兩種狀態(tài)下切換并根據(jù)所述控制信號DScj的工作周期(即P/T 的比值)來調(diào)整全部開關T1-T6導通或關閉的時間，而非操作在連續(xù)導通模式(continuous conduction mode; CCM)。如此的操作方法也降低了電源的使用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供一種發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其應用于一脈寬調(diào)制升壓電路，通 過復數(shù)個依序產(chǎn)生的控制信號獨立地控制其相應的發(fā)光二極管，以降低所述脈寬調(diào)制升 壓電路的輸出電壓的紋波電壓，并改善所述脈寬調(diào)制升壓電路的電源使用效率。
本發(fā)明另一方面提供一發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其應用于一脈寬調(diào)制升壓電路，通 過復數(shù)個依序產(chǎn)生的控制信號獨立地控制其相應的發(fā)光二極管，使得所述脈寬調(diào)制升壓 電路操作在連續(xù)導通模式，以改善所述脈寬調(diào)制升壓電路的電源使用效率。
本發(fā)明掲示一種發(fā)光二極管的調(diào)光方法，應用在一脈寬調(diào)制升壓電路，所述調(diào)光方 法包含以下步驟(a)將一周期均分成復數(shù)個區(qū)間；(b)提供復數(shù)個具有所述周期且具有一 脈沖持續(xù)時間的控制信號，其中各控制信號的脈沖持續(xù)時間依序產(chǎn)生于所述周期內(nèi)；以 及(c)利用所述復數(shù)個控制信號控制復數(shù)個相應的開關，以對于連接于各開關的發(fā)光二極
管進行調(diào)光。 附困說明
圖l為常規(guī)的一 發(fā)光二極管調(diào)光系統(tǒng)電路示意圖； 圖2為與圖1相關的信號時序圖3為木發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管調(diào)光系統(tǒng)的電路示意圖 圖4為與圖3相關的控制信號時序圖；以及
圖5(a)-5(c)為在不同控制信號工作周期下與圖3相關的信號時序圖。 具體實施方弍
圖3為本發(fā)明發(fā)光二極管調(diào)光方法一實施例的發(fā)光二極管調(diào)光系統(tǒng)20的電路示意 圖。所述調(diào)光系統(tǒng)20包含 一升壓電路21、一脈寬調(diào)制控制器22、一比較器23、一反餓 信號選擇器24、 一DPWM信號產(chǎn)生器25、一包含6個發(fā)光二極管(圖未示)的發(fā)光二極管群
組27、 一包含6個開關T1-T6(在本實施例中以M0S晶體管作為開關)的開關群組28及一包 含6個電流源(圖未示)的電流源群組29。所述調(diào)光系統(tǒng)20的操作原理敘述如下。所述升壓 電路21接受來自所述脈寬調(diào)制控制器22的脈寬調(diào)制信號S'o(具有一可變的工作周期)以 控制輸出電壓V'ouT。而所述脈寬調(diào)制控制器22則根據(jù)電流反饋信號I'犯N及所述比較器23 的輸出信號以適時地調(diào)整所述脈寬調(diào)制信號S'o的工作周期。所述DPWM信號產(chǎn)生器25 產(chǎn)生的6個控制信號DP1-DP6分別傳送至所述開關群組28中的各開關T1-T6的槲極 gl-g6，以依序控制所述開關T1-T6的導通或關閉。所述電流源群組29中的6個電流源分 別經(jīng)由開關T1 T6而連接所述發(fā)光二極管群組27中的6個發(fā)光二極管(其連接方式與圖1 相同)，以控制流經(jīng)所述6個發(fā)光二極管的電流。所述反餓信號選擇器24接收與所述6個發(fā) 光二極管相關的反餓信號FB1'-FB6',并自反饋信號FB卜FB6'中選擇其中之一(例如具有 最小電壓的)作為輸出信號FBO',再傳送至所述比較器23與一參考電壓V'REF比較，進而 控制所述脈寬調(diào)制信號S'G的工作周期。所述6個發(fā)光二極管的亮度則由控制信號 DP1-DP6所控制。
圖4為本發(fā)明發(fā)光二極管的調(diào)光方法一實施例的控制信號DP1-DP6時序圖。首先提 供一具有一周期T'的時脈信號。接著將所述周期T'均分成6個區(qū)間PhKPh6。之后，由所 述DPWM信號產(chǎn)生器25提供6個控制信號DP"DP6，其均具有相同的所述周期T'且各具 有一脈沖持續(xù)時間P卜P6(在本實施例中，所述6個脈沖持續(xù)時間P1-P6均相等)。所述6個 脈沖持續(xù)時間P1-P6依序發(fā)生于所述周期T'內(nèi)且分別傳送至所述6個開關T1-T6的柵極 gl~g6。因此所述6個脈沖持續(xù)時間P1 P6即相對應于流經(jīng)所述6個發(fā)光二極管的工作電流 11~16。此外，所述6個控制信號DP"DP6可通過所述時脈信號(周期為T')及一時間延遲電 路(time-delay circuit)產(chǎn)生。注意，在本實施例中，所述6個控制信號DP1-DP6均具有相 同的工作周期，即P1/T',以下稱控制信號工作周期。
圖5(a)-5(c)為在不同的控制信號工作周期下的工作電流Il-I6、所述升壓電路21的輸 出電流I'ouT及輸出電壓V'ouT的時序圖。參考圖5(a)，其中控制信號工作周期小于l/6(約 1/2)。各工作電流I1"6依序發(fā)生在所述周期T'內(nèi)，且大小均等于各自的工作電流(即20 mA)。圖5(a)情況下的所述升壓電路21雖操作于非連續(xù)導通模式(discontinuous conduction mode; DCM)，然而通過增加輸出電流1'0117的頻率，可以使得輸出電壓V'ouf的紋波電壓 降低，以減少因?qū)λ鲚敵鲭娙軨2(參圖1)充放電而損耗的能量。比較圖5(a)及圖2，可 知圖5(a)中輸出電壓V'ouT的紋波電壓明顯小于圖2中輸出電壓V'ouT的紋波電壓，且前者 的頻率為后者的6倍。在相同的工作周期(例如10%)下，圖5(a)所示的平均輸出電流(6 X10免X20mA)與圖2所示平均輸出電流相等(10免X120mA)，然而，如上文所述，因圖5(a)的輸出電壓具有較小的紋波電壓，所以可改善所述升壓電路21的電源使用效率。
參考圖5(b)，其中控制信號工作周期等于1/6。各工作電流I"I6依序發(fā)生在所述周期 T'內(nèi)，且大小均等于各自的工作電流(即20mA)。圖5(b)情況下的所述升壓電路21操作于 連續(xù)導通模式，且其輸出電流I'OUT為連續(xù)輸出，大小為20mA。
圖5(c)則為控制信號工作周期大于l/6(約為l/3)的情形。各工作電流I卜I6依序發(fā)生在 所述周期T'內(nèi)，且大小均等于各自的工作電流(B卩20mA)。圖5(c)情況下的所述升壓電路 21操作于連續(xù)導通模式，且其輸出電流I'ouT為連續(xù)輸出，大小為40mA:換句話說，當 控制信號工作周期大于l/6時，則輸出電流I'ouT將大于發(fā)光二極管的工作電流(即20mA)。 在圖5(b)及5(c)的情況下，輸出電壓V'ouT明顯地無紋波電壓產(chǎn)生且均等于發(fā)光二極管的 順向電壓(例如3.6 V)
上述的實施例是以6個發(fā)光二極管為例說明，然而本發(fā)明的發(fā)光二極管調(diào)光方法并 不受限于發(fā)光二極管的數(shù)目也能實施。與圖2的常規(guī)調(diào)光方法相比較，本發(fā)明將一時脈 信號的周期均分成復數(shù)個區(qū)間，并于相應所述復數(shù)個區(qū)間提供復數(shù)個控制信號，使得每 所述控制信號的脈沖持續(xù)時間發(fā)生于至少一所述復數(shù)個區(qū)間，即使得在每個區(qū)間中均有 輸出電流產(chǎn)生，以減少輸出電壓的紋波電壓或使升壓電路操作于連續(xù)導通模式下，所以 本發(fā)明的發(fā)光二極管調(diào)光方法確實可改善脈寬調(diào)制升壓電路的電源使用效率。
本發(fā)明的技術內(nèi)容及技術特點己揭示如上，然而所屬領域的技術人員仍可能基于本 發(fā)明的教示及揭示而作種種不脫離本發(fā)明精神的替換及修改。因此，本發(fā)明的保護范圍 應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不脫離本發(fā)明的替換及修改，并為所附的 權利要求書所涵蓋。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管的調(diào)光方法，應用于一脈寬調(diào)制升壓電路，其特征在于所述調(diào)光方法包含以下步驟將一周期均分成復數(shù)個區(qū)間；提供復數(shù)個具有所述周期且具有一脈沖持續(xù)時間的控制信號，其中各控制信號的脈沖持續(xù)時間依序產(chǎn)生于所述周期內(nèi)；以及利用所述復數(shù)個控制信號控制復數(shù)個相應的開關，以對于連接于各開關的發(fā)光二極管進行調(diào)光。
2. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述脈寬調(diào)制升壓電路操 作于一非連續(xù)導通模式。
3. 如權利要求2所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述持續(xù)脈沖時間小于所 述區(qū)間。
4. 如權利要求3所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于電流流經(jīng)各發(fā)光二極管的 時間小于所述區(qū)間。
5. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述脈寬調(diào)制升壓電路操 作于一連續(xù)導通模式。
6. 如權利要求5所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述持續(xù)脈沖時間大于等 于所述區(qū)間。
7. 如權利要求5所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述脈寬調(diào)制升壓電路的 輸出電壓無紋波電壓產(chǎn)生。
8. 如權利要求6所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于當所述持續(xù)脈沖時間大于 所述區(qū)間時，所述脈寬調(diào)制升壓電路的輸出電流在所述周期中大于所述發(fā)光二極管 的工作電流。
9. 如權利要求5所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述脈寬調(diào)制升壓電路的 輸出電壓在所述周期中等于所述發(fā)光二極管的順向電壓。
10. 如權利要求5所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述脈寬調(diào)制升壓電路在 每所述復數(shù)個區(qū)間均輸出電流。
11. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于每所述脈沖持續(xù)時間均相 等。
12. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述復數(shù)個控制信號通過 一具有所述周期的時脈信號而產(chǎn)生。
13. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述復數(shù)個控制信號利用 一時間延遲電路而產(chǎn)生。
14. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述脈寬調(diào)制升壓電路為 一電流模式脈寬調(diào)制升壓電路。
15. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述區(qū)間的個數(shù)等于所述 控制信號的個數(shù)。
16. 如權利要求l所述的發(fā)光二極管的調(diào)光方法，其特征在于所述開關為一MOS晶體管。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種發(fā)光二極管的調(diào)光方法。所述發(fā)光二極管的調(diào)光方法應用于一脈寬調(diào)制升壓系統(tǒng)，其包含以下步驟(a)將一周期均分成復數(shù)個區(qū)間；(b)提供復數(shù)個具有所述周期且具有一脈沖持續(xù)時間的控制信號，其中各控制信號的脈沖持續(xù)時間依序產(chǎn)生于所述周期內(nèi)；以及(c)利用所述復數(shù)個控制信號控制復數(shù)個相應的開關，以對于連接于各開關的發(fā)光二極管進行調(diào)光。
文檔編號H05B33/02GK101179883SQ20061015288
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月6日 優(yōu)先權日2006年11月6日
發(fā)明者余建朋, 王一誠, 顏業(yè)烜 申請人:臺灣類比科技股份有限公司