專利名稱：：控制led亮度的調(diào)光控制器及方法控制LED亮度的調(diào)光控制器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)一種控制發(fā)光二極管(LightEmittingDiode；LED)亮度的調(diào)光控制器及方法，特別是關(guān)于一種根據(jù)LED特性對LED電流進行補償?shù)恼{(diào)光控制器及方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的LED調(diào)光控制方法主要有脈寬調(diào)變(PulseWidthModulation；PWM)調(diào)光及直流(DC)調(diào)光這兩種。PWM調(diào)光系控制開關(guān)的切換來控制LED上的電流IF的平均值，故使用PWM調(diào)光控制LED的亮度(brightness)時，LED的平均電流IF_avg與亮度具有線性關(guān)系，如圖1的曲線10所示，因此PWM調(diào)光可以達成線性調(diào)光。DC調(diào)光系控制LED上的電流IF，故使用DC調(diào)光控制LED的亮度時，LED的平均電流IF_avg并非線性正比于亮度，如圖1的曲線12所示，因此DC調(diào)光難以達成線性調(diào)光。雖然PWM調(diào)光可以達成線性調(diào)光，但在某些亮度BR下，DC調(diào)光可以用較低的平均電流IF_avg達到所要的亮度，也就是說，在某些亮度BR下，DC調(diào)光比PWM調(diào)光更節(jié)省輸入功率。此外，LED的亮度也會受到周遭環(huán)境溫度的影響，如圖2所示假設(shè)LED的電流IF固定在40mA，LED的亮度隨著溫度下降而上升，因此在溫度下降時可以減少LED的電流IF以保持原來的亮度，進而節(jié)省功率。然而，現(xiàn)有的LED亮度控制裝置并沒有根據(jù)LED的亮度或環(huán)境溫度等LED特性對電流進行補償?shù)墓δ?，例如產(chǎn)品型號ISL97635A的LED驅(qū)動器。因此，一種根據(jù)LED特性對LED的電流或平均電流進行補償?shù)难b置，乃為所冀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一，在于提出一種根據(jù)LED特性對LED的電流或平均電流進行補償?shù)恼{(diào)光控制器及方法。本發(fā)明的目的之一，在于提出一種使DC調(diào)光達成線性調(diào)光的調(diào)光控制器及方法。本發(fā)明的目的之一，在于提出一種在PWM調(diào)光改善LED閃爍及PWM輸出解析度問題的調(diào)光控制器及方法。本發(fā)明提供的一種控制LED亮度的調(diào)光控制器，包括:暫存器，接收及儲存第一電流設(shè)定信息；儲存單元，連接暫存器并儲存與LED特性相關(guān)的查詢表，根據(jù)第一電流設(shè)定信息以及查詢表提供補償值；以及補償器，連接暫存器及儲存單元，根據(jù)補償值對第一電流設(shè)定信息進行補償以產(chǎn)生第二電流設(shè)定信息用以決定LED亮度。本發(fā)明提供的一種控制LED亮度的調(diào)光控制方法，包括下列步驟:(A)接收及儲存第一電流設(shè)定信息；(B)根據(jù)第一電流設(shè)定信息以及一與LED特性相關(guān)的查詢表決定補償值；以及(C)根據(jù)補償值對第一電流設(shè)定信息進行補償以產(chǎn)生第二電流設(shè)定信息用以決定LED的亮度。根據(jù)本發(fā)明，一種控制LED亮度的調(diào)光控制器及方法，利用儲存單元儲存與LED特性相關(guān)的查詢表，并根據(jù)該電流設(shè)定信息及該查詢表決定補償值以補償該電流設(shè)定信息，因而可以在DC調(diào)光模式下達成線性調(diào)光。此外，在PWM調(diào)光模式下，該調(diào)光控制器及方法藉由PWM學習機制改善LED閃爍及PWM輸出解析度問題。圖1顯示LED的平均電流IF_avg對亮度的關(guān)系曲線；圖2顯示環(huán)境溫度對LED的亮度的影響；圖3顯示本發(fā)明的調(diào)光控制器的第一實施例；圖4顯示PWM工作周期比檢測器的實施例；圖5系用以說明PWM學習機制；圖6顯示根據(jù)LED的亮度及環(huán)境溫度選擇補償值M(D)及K⑴的實施例；圖7顯示調(diào)光控制器的第二實施例；圖8顯示調(diào)光控制器的第三實施例；以及圖9顯示調(diào)光控制器的第四實施例。主要元件符號說明:10LED的平均電流對亮度的曲線12LED的平均電流對亮度的曲線20調(diào)光控制器22LED驅(qū)動器24LED光源模塊26調(diào)光控制器20的輸入端28調(diào)光控制器20的輸入端30接口電路32PWM工作周期比檢測器34暫存器36補償器38儲存單元40存儲器42存儲器44PWM產(chǎn)生器46暫存器48調(diào)光控制器的輸出端50調(diào)光控制器的輸出端52取樣電路54磁滯電路56頻率檢測器58亮度感測器60溫度感測器具體實施方式圖3顯示本發(fā)明的調(diào)光控制器20的實施例，其包括輸入端26及28分別用以接收PWM信號Spwmi及電流設(shè)定信息Scsi，以及輸出端48及50分別用以輸出PWM信號Spwmo及電流設(shè)定信息Scor，調(diào)光控制器20利用儲存單元38儲存與LED特性相關(guān)的數(shù)據(jù)，并據(jù)以對電流設(shè)定信息Scsi或PWM信號Spwmi進行補償產(chǎn)生修正的電流設(shè)定信息Scor或PWM信號Spwmo給LED驅(qū)動器22,其中電流設(shè)定信息Scsi及Scor可以是N位元的數(shù)位信號。LED驅(qū)動器22根據(jù)電流設(shè)定信息Scor控制LED光源模塊24中LED串CHlCHn的電流，或是根據(jù)PWM信號Spwmo控制LED串CHlCHn的平均電流，進而決定每一LED串CHlCHn的亮度，每一LED串CHlCHn具有多個串聯(lián)的LED。在圖3的調(diào)光控制器20中，接口電路30連接輸入端28用以將電流設(shè)定信息Scsi送至N位元的暫存器34，此外接口電路30也可以將與LED特性相關(guān)的修正數(shù)據(jù)寫入儲存單元38，例如將亮度對相應(yīng)LED電流查詢表(lookuptable)以及亮度對溫度查詢表分別寫入或更新至儲存單元38的存儲器40及42中。PWM工作周期比檢測器32連接輸入端26，根據(jù)調(diào)光控制器20內(nèi)部的時脈信號CLK檢測PWM信號Spwmi的工作周期比以決定N位元的電流設(shè)定信息Duty_pwmi給N位元的暫存器34,具體而言,假設(shè)電流設(shè)定信息Duty_pwmi為8位元的數(shù)據(jù)，故電流設(shè)定信息Duty_pwmi在O至255之間,若PWM信號Spwmi的工作調(diào)期比為75%，則電流設(shè)定信息Duty_pwmi=255x0.75N191。暫存器34儲存電流設(shè)定信息Scsi及Duty_pwmi其中一個后,將所儲存的電流設(shè)定信息Scsi或Duty_pwmi提供給補償器36及儲存單元38。儲存單元38的存儲器40根據(jù)N位元的暫存器34所提供的電流設(shè)定信息及其所儲存的亮度對相應(yīng)LED電流查詢表提供補償值M(D)，其中D為亮度步階而且最大值為2N，M為特定LED電流下PWM調(diào)光亮度及DC調(diào)光亮度之間的亮度比例。儲存單元38的存儲器42根據(jù)暫存器34所提供的電流設(shè)定信息及其所儲存的亮度對溫度查詢表提供補償值K(T)，其中T為溫度步階，K為特定溫度及最低溫度之間的亮度比例。補償器36根據(jù)補償值M(D)及K(T)對暫存器34所提供的電流設(shè)定信息進行補償以產(chǎn)生修正的電流設(shè)定信息Scor，補償器36的實現(xiàn)方式有很多種，例如使用乘法器將暫存器34所提供的電流設(shè)定信息乘上補償值M(D)及K(T)以產(chǎn)生電流設(shè)定信息Scor。N位元的暫存器46儲存補償器36所提供的電流設(shè)定信息Scor后，可以將該電流設(shè)定信息Scor經(jīng)輸出端50送至LED驅(qū)動器22以決定LED串CHlCHn上的電流，或是將電流設(shè)定信息Scor送至PWM產(chǎn)生器44。PWM產(chǎn)生器44根據(jù)時脈信號CLK及電流設(shè)定信息Scor產(chǎn)生修正的PWM信號Spwmo給LED驅(qū)動器22以控制LED串CHlCHn上的平均電流，此外，PWM產(chǎn)生器44根據(jù)來自PWM工作周期比檢測器32的電流設(shè)定信息Duty_pwmi控制P麗信號Spwmo的工作周期比的變化速度，以避免PWM信號Spwmo的工作周期比的變化太快而使LED串CHlCHn發(fā)生閃爍現(xiàn)象。圖4顯示圖3中PWM工作周期比檢測器32的實施例，其包括取樣電路52、磁滯電路54及頻率檢測器56。假設(shè)取樣電路52根據(jù)時脈信號CLK對PWM信號Spwmi的工作周期比進行第n+1次取樣產(chǎn)生取樣值Duty_s(n+1)，磁滯電路54具有磁滯上限Hy_up及磁滯下限Hy_low并且儲存取樣電路52前次取樣所得到的取樣值Duty_s(η)，磁滯電路54根據(jù)取樣值Duty_s(n+1)及Duty_s(η)、磁滯上限Hy_up及磁滯下限Hy_low決定電流設(shè)定信息Duty_pwmi。磁滯電路54藉由磁滯上限Hy_up及磁滯下限Hy_low達成PWM學習(learning)機制，PWM學習機制可以在PWM信號Spwmi的工作周期比出現(xiàn)小抖動(jitter)時，使電流設(shè)定信息Duty_pwmi維持穩(wěn)定，以避免LED發(fā)生閃爍現(xiàn)像。圖5系用以說明PWM學習機制，當目前的取樣值Duty_s(n+1)大于前次取樣值Duty_s(η)且大于磁滯上限Hy_up時,磁滯電路54根據(jù)目前的取樣值Duty_s(n+1)產(chǎn)生電流設(shè)定信息Duty_pwmi,當取樣值Duty_s(n+1)小于前次取樣值Duty_s(η)且小于磁滯下限Hy_low時,磁滯電路54同樣根據(jù)目前的取樣值Duty_s(n+1)產(chǎn)生電流設(shè)定信息Duty_pwmi,除此之外,磁滯電路54維持電流設(shè)定信息Duty_pwmi不變，以避免LED發(fā)生閃爍現(xiàn)象。然而，時脈信號CLK為定頻，因此將造成PWM信號Spwmi與實際LED亮度之間的誤差，而且此誤差系隨PWM信號Spwmi的頻率改變，因此若使用固定磁滯上限Hy_up及磁滯下限Hy_low，將使PWM輸出解析度在PWM信號Spwmi為高頻時降低，并在PWM信號Spwmi為低頻率時，使LED發(fā)生閃爍。為解決此問題，頻率檢測器56檢測PWM信號Spwmi的頻率產(chǎn)生檢測信號Sf給磁滯電路54以調(diào)整磁滯上限Hy_up及磁滯下限Hy_low，進而在PWM信號Spwmi為高頻時改善PWM輸出解析度，在PWM信號Spwmi為低頻時消除LED閃爍問題。當圖3的調(diào)光控制器20執(zhí)行DC調(diào)光時，不論是提供PWM信號Spwmi或是提供電流設(shè)定信息Scsi給調(diào)光控制器20，最后都是由暫存器46提供電流設(shè)定信息Scor給LED驅(qū)動器22以達成DC調(diào)光。在DC調(diào)光模式時，調(diào)光控制器20藉由儲存單元38所提供的補償值M(D)及K(T)可以達成線性調(diào)光，而且在相同亮度下，LED的平均電流比PWM調(diào)光模式下的平均電流更低，因而可以降低輸入功率。當圖3的調(diào)光控制器20執(zhí)行PWM調(diào)光時，不論是提供PWM信號Spwmi或是提供電流設(shè)定信息Scsi給調(diào)光控制器20，最后都將由PWM產(chǎn)生器44提供PWM信號Spwmo給LED驅(qū)動器22以達成PWM調(diào)光。在PWM調(diào)光模式下，由于PWM工作周期比檢測器32的PWM學習機制，因此可以避免因PWM信號Spwmi的工作周期比的抖動而使LED發(fā)生閃爍現(xiàn)象。而且根據(jù)PWM信號Spwmi的頻率調(diào)整磁滯上限Hy_up及磁滯下限Hy_low,調(diào)光控制器20更可以改善在PWM信號Spwmi為高頻時的PWM輸出解析度，以及在PWM信號Spwmi為低頻時的LED閃爍問題。調(diào)光控制器20也可以根據(jù)LED目前的亮度及環(huán)境溫度持續(xù)改善LED調(diào)光效率(efficiency)及效能(performance)。如圖6所示,在LED光源模塊24中設(shè)置亮度感測器58及溫度感測器60分別感測LED的亮度及環(huán)境溫度以產(chǎn)生目前的亮度數(shù)據(jù)B_data及溫度數(shù)據(jù)T_data，亮度數(shù)據(jù)B_data及溫度數(shù)據(jù)T_data經(jīng)由接口電路30分別送至存儲器40及42，存儲器40及42中分別儲存多個查詢表，并且分別根據(jù)亮度數(shù)據(jù)B_data及溫度數(shù)據(jù)T_data選擇最適當?shù)牟樵儽硪蕴峁┳罴蜒a償值M(D)及K(T)。除了使用亮度及溫度修正數(shù)據(jù)來補償LED電流之外，還有其他LED特性的修正數(shù)據(jù)可以用來補償LED電流，例如色偏修正數(shù)據(jù)，而且不同色光的LED也有不同的效能，這些LED特性都可以做成查詢表存在儲存單元38中以更好的控制LED的電流達成更好的亮度效率。圖7顯示調(diào)光控制器20的第二實施例，其與圖3的電路同樣包括接口電路30、PWM工作調(diào)期比檢測器32、暫存器34、補償器36、儲存單元38及暫存器46，但是圖7的調(diào)光控制器20沒有PWM產(chǎn)生器44，因此無法達成PWM調(diào)光。圖8顯示調(diào)光控制器20的第三實施例，其與圖3的電路同樣包括接口電路30、暫存器34、補償器36、儲存單元38及暫存器46，但是圖8的調(diào)光控制器20沒有PWM工作調(diào)期比檢測器32及PWM產(chǎn)生器44，因此無法根據(jù)PWM信號Spwmi調(diào)整LED的電流，也不能達成PWM調(diào)光。圖9顯示調(diào)光控制器20的第四實施例，其與圖3的電路同樣包括接口電路30、暫存器34、補償器36、儲存單元38、PWM產(chǎn)生器44及暫存器46，但是圖9的調(diào)光控制器20沒有PWM工作調(diào)期比檢測器32，因此無法根據(jù)PWM信號Spwmi調(diào)整LED的電流或平均電流。圖7、圖8及圖9的電路也可以如圖6的電路使用亮度感測器58及溫度感測器60分別感測LED的亮度及環(huán)境溫度以產(chǎn)生目前的亮度數(shù)據(jù)B_data及溫度數(shù)據(jù)T_data給存儲器40及42，存儲器40及42再分別根據(jù)亮度數(shù)據(jù)B_data及溫度數(shù)據(jù)T_data選擇最適當?shù)牟樵儽硪蕴峁┳罴蜒a償值M(D)及K(T)。權(quán)利要求1.一種控制LED亮度的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器包括:暫存器，接收及儲存第一電流設(shè)定信息；儲存單元，連接所述的暫存器并儲存與所述的LED特性相關(guān)的查詢表，根據(jù)所述的第一電流設(shè)定信息以及所述的查詢表提供補償值；以及補償器，連接所述的暫存器及儲存單元，根據(jù)所述的補償值對所述的第一電流設(shè)定信息進行補償以產(chǎn)生第二電流設(shè)定信息用以決定所述的LED亮度。2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器更包括第二暫存器，連接所述的補償器，接收及儲存所述的第二電流設(shè)定信息，并將所述的第二電流設(shè)定信息送至所述的調(diào)光控制器的輸出端，以供調(diào)整所述的LED上的電流。3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器更包括:第二暫存器，連接所述的補償器，接收及儲存所述的第二電流設(shè)定信息；以及PWM產(chǎn)生器，連接所述的第二暫存器，根據(jù)儲存在所述的第二暫存器的所述的第二電流設(shè)定信息產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號至所述的調(diào)光控制器的輸出端以供調(diào)整所述的LED上的平均電流。4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器更包括接口電路連接所述的調(diào)光控制器的輸入端及所述的暫存器，將來自所述的調(diào)光控制器的輸入端的所述的第一電流設(shè)定信息送至所述的暫存器。5.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器更包括接口電路連接所述的儲存單元，寫入或更新所述的查詢表。6.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的儲存單元根據(jù)所述的LED的亮度及環(huán)境溫度選擇所述的查詢表。7.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器更包括PWM工作周期比檢測器連接所述的調(diào)光控制器的輸入端及所述的暫存器，根據(jù)時脈信號檢測來自所述的調(diào)光控制器的輸入端的脈寬調(diào)變信號的工作周期比以產(chǎn)生所述的第一電流設(shè)定信息給所述的暫存器。8.如權(quán)利要求7所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的PWM工作周期比檢測器包括:取樣電路，根據(jù)所述的時脈信號對所述的脈寬調(diào)變信號的工作周期比取樣以產(chǎn)生第一取樣值；磁滯電路，連接所述的取樣電路并儲存所述的取樣電路前次取樣所產(chǎn)生的第二取樣值，根據(jù)所述的第一取樣值、所述的第二取樣值、一磁滯上限及一磁滯下限決定所述的第一電流設(shè)定信息；以及頻率檢測器，連接所述的磁滯電路，檢測所述的脈寬調(diào)變信號的頻率產(chǎn)生檢測信號給所述的磁滯電路以調(diào)整所述的磁滯上限及所述的磁滯下限；其中，當所述的第一取樣值大于所述的第二取樣值及所述的磁滯上限時以及當所述的第一取樣值小于所述的第二取樣值及所述的磁滯下限時，所述的磁滯電路根據(jù)所述的第一取樣值產(chǎn)生所述的第一電流設(shè)定信息，除此之外，所述的磁滯電路維持所述的第一電流設(shè)定信息不變。9.如權(quán)利要求7所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的調(diào)光控制器更包括:第二暫存器，連接所述的補償器，接收及儲存所述的第二電流設(shè)定信息；以及PWM產(chǎn)生器，連接所述的第二暫存器，根據(jù)儲存在所述的第二暫存器的所述的第二電流設(shè)定信息產(chǎn)生第二脈寬調(diào)變信號至所述的調(diào)光控制器的輸出端以供調(diào)整所述的LED上的平均電流。10.如權(quán)利要求9所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的PWM產(chǎn)生器根據(jù)所述的時脈信號以及來自所述的PWM工作周期比檢測器的所述的第一電流設(shè)定信息控制所述的第二脈寬調(diào)變信號的工作周期比的變化速度。11.如權(quán)利要求1所述的調(diào)光控制器，其特征在于，所述的補償器包括乘法器將所述的第一電流設(shè)定信息乘上所述的補償值以產(chǎn)生所述的第二電流設(shè)定信息。12.—種控制LED亮度的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的調(diào)光控制方法包括下列步驟:(A)接收及儲存第一電流設(shè)定信息；(B)根據(jù)所述的第一電流設(shè)定信息以及一與所述的LED特性相關(guān)的查詢表決定補償值；以及(C)根據(jù)所述的補償值對所述的第一電流設(shè)定信息進行補償以產(chǎn)生第二電流設(shè)定信息用以決定所述的LED的亮度。13.如權(quán)利要求12所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的步驟C包括根據(jù)所述的第二電流設(shè)定信息調(diào)整所述的LED的電流。14.如權(quán)利要求12所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的步驟C包括根據(jù)所述的第二電流設(shè)定信息產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號以調(diào)整所述的LED上的平均電流。15.如權(quán)利要求12所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的調(diào)光控制方法更包括更新所述的查詢表。16.如權(quán)利要求12所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的調(diào)光控制方法更包括根據(jù)所述的LED的亮度及環(huán)境溫度選擇所述的查詢表。17.如權(quán)利要求12所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的調(diào)光控制方法更包括根據(jù)時脈信號檢測脈寬調(diào)變信號的工作周期比以產(chǎn)生所述的第一電流設(shè)定信息。18.如權(quán)利要求17所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的檢測脈寬調(diào)變信號的工作周期比以產(chǎn)生所述的第一電流設(shè)定信息的步驟包括:根據(jù)所述的時脈信號對所述的脈寬調(diào)變信號的工作周期比取樣以產(chǎn)生第一取樣值；根據(jù)所述的脈寬調(diào)變信號的頻率決定磁滯上限及磁滯下限；以及當所述的第一取樣值大于前次取樣所產(chǎn)生的第二取樣值及所述的磁滯上限時以及當所述的第一取樣值小于所述的第二取樣值及所述的磁滯下限時，根據(jù)所述的第一取樣值產(chǎn)生所述的第一電流設(shè)定信息，除此之外，維持所述的第一電流設(shè)定信息不變。19.如權(quán)利要求17所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的步驟C包括根據(jù)所述的第二電流設(shè)定信息產(chǎn)生第二脈寬調(diào)變信號以調(diào)整所述的LED上的平均電流。20.如權(quán)利要求19所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的調(diào)光控制方法更包括根據(jù)所述的時脈信號以及所述的第一電流設(shè)定信息控制所述的第二脈寬調(diào)變信號的工作周期比的變化速度。21.如權(quán)利要求12所述的調(diào)光控制方法，其特征在于，所述的步驟C包括將所述的第一電流設(shè)定信息乘上所述的補償值以產(chǎn)生所述的第二電流設(shè)定信息。全文摘要本發(fā)明公開了一種控制LED亮度的調(diào)光控制器及方法，根據(jù)LED特性對該LED的電流或平均電流進行補償以改善LED調(diào)光效率及效能。調(diào)光控制器包括暫存器，接收及儲存第一電流設(shè)定信息；儲存單元，連接暫存器并儲存與LED特性相關(guān)的查詢表，根據(jù)第一電流設(shè)定信息以及查詢表提供補償值；以及補償器，連接暫存器及儲存單元，根據(jù)補償值對第一電流設(shè)定信息進行補償以產(chǎn)生第二電流設(shè)定信息用以決定LED亮度。該調(diào)光控制器及方法利用儲存單元儲存與LED特性相關(guān)的查詢表，并根據(jù)輸入的電流設(shè)定信息及該查詢表決定補償值以補償該電流設(shè)定信息。文檔編號H05B37/02GK103152900SQ20111043768公開日2013年6月12日申請日期2011年12月23日優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日發(fā)明者楊世杰,林水木,鄭君圣,林明育,林峻毅申請人:立锜科技股份有限公司