CN100593806C - 发光模块的驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种发光模块的驱动装置，用来根据一第一输入电压与一第二输入电压产生一驱动电流至该发光模块。该驱动装置包含有一放大器、一第一回路电路以及一第二回路电路。该放大器包含有一第一输入端、一第二输入端与一输出端；该第一反馈电路，用来依据该放大器所产生的一输出电压与该第一输入电压决定输入至该第一输入端的一第一反馈电压；该第二反馈电路，用来依据该放大器所产生的该输出电压与该第二输入电压决定输入至该第二输入端的一第二反馈电压。

Description

发光模块的驱动装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种驱动发光模块的技术，特别涉及一种提供定电流来驱动发光模块的驱动装置及其驱动方法。

背景技术

以发光二极管(LED)作为发光源的应用越来越普遍，例如，传统液晶显示面板的背光模块多半是以冷阴极荧光灯管(cold cathode fluorescentlamp，CCFL)来做为光源，如今，随着发光二极管的发光效率不断提升且成本日益降低，发光二极管逐渐有取代冷阴极荧光灯管来做为背光模块光源的趋势。

在现有技术中，常会将多颗发光二极管串联成一串行，以减少所需的驱动电路数量及降低发光二极管的总驱动电流大小，然而，由于工艺上的偏差，很难确保不同串行中的所有发光二极管都有完全一致的组件参数，此外，温度等环境因素也可能会影响到发光二极管的组件参数。举例而言，不同发光二极管彼此间的正向电压(forward vol tage，VF)经常会有些许的差异，所以，将多颗发光二极管串联成一串行的结构会等效地将同一串行中所有发光二极管的正向电压误差累加起来，而不同发光二极管串行所累加的总正向电压误差通常也会有所不同。

在此情况下，即使施加相同的驱动电压予不同的发光二极管串行，流经个别发光二极管串行的电流也会因每一发光二极管串行所累加的总正向电压误差不同而有所不同，如此一来，发光二极管串行彼此间将因导通电流不一致而有不同的亮度。因此，利用发光二极管串行作为液晶显示面板的背光模块的光源时，常会导致液晶显示面板因背光源亮度不均匀而有色不均(Mura)的不良现象。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种以定电流来驱动发光模块的驱动装置及其驱动方法，以解决上述问题。

本发明揭露一种发光模块的驱动装置，用来根据一第一输入电压与一第二输入电压产生一驱动电流至该发光模块。该驱动装置包含有一放大器、一第一回路电路以及一第二回路电路。该放大器包含有一第一输入端、一第二输入端与一输出端；该第一反馈电路，用来依据该放大器所产生的一输出电压与该第一输入电压决定输入至该第一输入端的一第一反馈电压；该第二反馈电路，用来依据该放大器所产生的该输出电压与该第二输入电压决定输入至该第二输入端的一第二反馈电压。

本发明另揭露一种发光模块的驱动方法，用来根据一第一输入电压与一第二输入电压产生一驱动电流至该发光模块。该驱动方法包含有：提供包含有一第一输入端、一第二输入端与一输出端的一放大器，并将该第二输入端电连接至该发光模块；依据该放大器所产生的一输出电压与该第一输入电压决定输入至该第一输入端的一第一反馈电压；以及依据该放大器所产生的该输出电压与该第二输入电压决定输入至该第二输入端的一第二反馈电压。

附图说明

图1为依据本发明第一实施例用来驱动发光模块的驱动装置的示意图。

图2为依据本发明的第二实施用来驱动发光模块的驱动装置的示意图。

附图符号说明

110            发光模块

100、200       驱动装置

122            放大器

124            第一反馈电路

126            第二反馈电路

128            第三反馈电路

130            反馈控制电路

132            误差放大器

134            电流补偿器

136            驱动电流设定模块

240            脉冲宽度调制器

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来做为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来做为区别的基准。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「电连接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置电连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

请参照图1，图1为依据本发明的第一实施例用来驱动发光模块110的驱动装置100的示意图。如图1所示，驱动装置100用来驱动发光模块110，驱动装置100可以运用于液晶显示器的背光模块中，而发光模块110包含有至少一发光二极管用以提供液晶面板所需的光源，请注意，本实施例是以一发光二极管模块来实作发光模块110以作为范例说明，然而，本发明并不以此为限，亦即本发明驱动装置100亦可应用于提供一定电流来驱动由其它发光组件所构成的发光模块，此外，图1所显示出的发光二极管数目仅为示意，亦非本发明的限制条件。驱动装置100电连接于发光模块110，用来根据一第一输入电压V₁与一第二输入电压V₂产生一驱动电流I至发光模块100，本实施例中，驱动装置100包含有一放大器122、一第一反馈电路124、一第二反馈电路126、一第三反馈电路128以及一反馈控制电路130。放大器122包含有一第一输入端(+)、一第二输入端(-)与一输出端，其中，该第二输入端(-)电连接于发光模块110。第一反馈电路124电连接于第一输入电压V₁以及放大器122的第一输入端(+)与输出端，用来依据放大器122所产生的一输出电压V_o与第一输入电压V₁决定输入至该第一输入端(+)的一第一反馈电压V₊。第二反馈电路126电连接于第二输入电压V₂以及放大器122的第二输入端(-)与输出端，用来依据放大器122所产生的输出电压V_o与第二输入电压V₂决定输入至第二输入端(-)的一第二反馈电压V_-。如图所示，第二反馈电路126包含有：一第一阻抗R₁，其一端电连接于放大器122的第二输入端(-)，以及其另一端被用来接收第二输入电压V₂；以及一第二阻抗R₂，电连接于放大器122的第二输入端(-)以及输出端；此外，第一反馈电路124包含有：一第三阻抗R₃，其一端电连接于放大器122的第一输入端(+)，以及其另一端被用来接收第一输入电压V₁；以及一第四阻抗R₄，电连接于放大器122的第一输入端(+)以及输出端。

另外，如图所示，第三反馈电路128电连接于发光模块110，用来依据驱动电流I产生一第三反馈信号S；此外，反馈控制电路130电连接于第三反馈电路128以及第一反馈电路124，用来依据第三反馈信号S调整第一输入电压V₁以便调整驱动电流I的大小。本实施例中，反馈控制电路130包含有一误差放大器132、一电流补偿器134以及一驱动电流设定模块136，其中，误差放大器132被用来比较第三反馈信号S以及一参考信号S_r以产生一比较信号S_c；电流补偿器134电连接于误差放大器132，用来接收比较信号S_c以决定第一输入电压V₁；以及驱动电流设定模块136电连接于误差放大器132，用来调整参考信号S_r以便决定驱动电流I的大小。

请再次参照图1，对于驱动装置100而言，当放大器122操作在负反馈放大器模态下时，可得知：

V₊＝V_-   (1)

从第二反馈电路126的观点来看，驱动电流I是：

$I=\frac{V_2-V_{-}}{R_1}+\frac{V_o-V_{-}}{R_2}---\left(2\right)$

从第一反馈电路124的观点来看，输出电压V_o是：

$V_o=\frac{V_{+}-V_1}{R_3}\·R_4+V_{+}---\left(3\right)$

所以，经由方程式(1)、(2)、(3)，驱动电流I便如下所示：

$I=\frac{V_2-V_{-}}{R_1}+\frac{V_{-}-V_1}{R_3\·R_2}\·R_4---\left(4\right)$

在本发明中，选用第一阻抗R₁的阻抗值等于第二阻抗R₂的阻抗值(R₁＝R₂)，以及第三阻抗R₃的阻抗值等于第四阻抗R₄的阻抗值(R₃＝R₄)，然而，这仅是本发明一较佳实施例，并非本发明的限制。将R₁＝R₂以及R₃＝R₄带入方程式(4)，便可得到：

$I=\frac{V_2-V_1}{R_1}---\left(5\right)$

由此可知，驱动电流I仅与第一输入电压V₁、第二输入电压V₂以及第一阻抗R₁的阻抗值相关，而与发光模块110本身阻抗大小无关。

请再次参照图1，在本实施例中，驱动装置100输出驱动电流I来驱动发光模块110，而第三反馈电路128则包含有一第五阻抗R₅，所以，当驱动电流I流过第五阻抗R₅，便产生第三反馈信号S，接着，误差放大器132比较第三反馈信号S以及驱动电流设定模块136所设定的参考信号S_r以产生比较信号S_c，最后，电流补偿器134便接收比较信号S_c来决定第一输入电压V₁以便调整驱动电流I。当驱动电流I过大时，第三反馈信号S便会过大，然后误差放大器132判断出第三反馈信号S大于参考信号S_r，于是比较信号S_c为正值，因此电流补偿器134便决定增加第二输入电压V₂，于是依据方程式(5)可知，驱动电流I便会随之减少；相反地，当驱动电流I过小时，第三反馈信号S便会过低，然后误差放大器132判断出第三反馈信号S小于参考信号S_r，于是比较信号S_c为负值，因此电流补偿器134便决定减少第二输入电压V₂，于是依据方程式(5)可知，驱动电流I便会随之增加。

请注意，在本实施例中，若需要动态地调整发光模块110的亮度(亦即调整驱动电流I)时，可利用驱动电流设定模块136来动态地设定不同的参考信号S_r以便将第一输入电压V₁控制在所要的电压电平上，以达到设定驱动电流I的大小的目的，举例来说，当参考信号S_r增加，便可经由反馈机制而使得电流补偿器134降低第一输入电压V₁来提升驱动电流I，而依据方程式(5)，熟知此项技艺人士便可轻易了解，在此连续调光模式(continuousmode)下，当需要降低发光模块110的亮度(亦即驱动电流I变小)时，可通过调低参考信号S_r的大小来达成，反之，当需要增加发光模块110的亮度(亦即驱动电流I变大)时，可通过升高参考信号S_r的大小来达成。

请注意，本发明亦可将第一输入端(+)接地，第二输入电压V₂等于接地电压，如此一来，驱动电流

，亦即控制第二输入电压V₂以及第一阻抗R₁的阻抗值，便可得到驱动电流I，此一组态虽然无法利用反馈机制来动态调整驱动电流I的大小，然而亦可达到提供定电流来驱动发光模块110的目的，亦属本发明的范畴。

请参照图2，图2为依据本发明的第二实施用来驱动发光模块110的驱动装置200的示意图。请注意，图2的组件与图1中的组件大部分相同，其驱动光源模块的方法也相同，唯一的差异是另增加一脉冲宽度调制器240来取代驱动电流设定模块136，以经由脉冲宽度调制机制来控制发光模块110的亮度。如图2所示，脉冲宽度调制器240电连接于第二反馈电路126，用来提供一脉冲宽度调制信号来调整第二输入电压V₂，以进一步调整驱动电流I(如方程式(5)：

所示)的频率，来驱动发光模块110的亮度。举例来说，驱动电路200依据一驱动电流I来驱动发光模块110，当以驱动电流I来驱动发光模块110时，则驱动电流I即定义发光模块110的亮度(例如灰度值255)，为了维持发光模块110的亮度对应灰度值255，则驱动电路200会不断地以驱动电流I(亦即第二输入电压V₂维持不变)为基准来驱动发光模块110，然而，当一使用者欲调整发光模块110的亮度时，例如降低亮度为原先亮度一半时，则对于脉冲型调光模式(Burst mode)而言，驱动电路200仍依据驱动电流I(亦即第二输入电压V₂仍维持不变)来驱动发光模块110，但是却改变驱动的时间，例如，每1/200秒中，驱动电路200仅使用1/400秒的时间来驱动发光模块110，亦即对驱动电流I而言，其可视为频率200Hz，而工作周期(duty cycle)为50％，亦即对驱动电路200来说，其是等效地以0.5*I的电流值来定义发光模块110的亮度，因此便可降低发光模块110的亮度，所以脉冲型调光模式是调整一驱动电流I于一预定频率(例如200Hz)下的工作周期来等效地改变其电流值，因此便可进一步地改变相对应的亮度设定值。

相较于现有技术，本发明亦可用来作区块控制而且电路更加简化，不但可降低成本，且驱动电流会更加稳定而不会随着负载变动而变，如此一来，背光源的亮度即更趋一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种发光模块的驱动装置，用来根据一第一输入电压与一第二输入电压产生一驱动电流至该发光模块，该驱动装置包含有：

一放大器，包含有一第一输入端、一第二输入端与一输出端，该第二输入端电连接于该发光模块；

一第一反馈电路，电连接于该第一输入电压、该第一输入端与该输出端，用来依据该放大器所产生的一输出电压与该第一输入电压决定输入至该第一输入端的一第一反馈电压；以及

一第二反馈电路，电连接于该第二输入电压、该第二输入端与该输出端，用来依据该放大器所产生的该输出电压与该第二输入电压决定输入至该第二输入端的一第二反馈电压。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其中，该第二反馈电路包含有：

一第一阻抗，其一端电连接于该第二输入端，以及其另一端被用来接收该第二输入电压；以及

一第二阻抗，电连接于该第二输入端以及该输出端；以及

该第一反馈电路包含有：

一第三阻抗，其一端电连接于该第一输入端，以及其另一端被用来接收该第一输入电压；以及

一第四阻抗，电连接于该第一输入端以及该输出端。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其中，该第一阻抗的阻抗值等于该第二阻抗的阻抗值，以及第三阻抗的阻抗值等于该第四阻抗的阻抗值。

4.如权利要求1所述的驱动装置，其更包含有：

一第三反馈电路，电连接于该发光模块，用来依据该驱动电流产生一第三反馈信号；以及

一反馈控制电路，电连接于该第三反馈电路以及该第一反馈电路，用来依据该第三反馈信号调整该第一输入电压以调整该驱动电流的大小。

5.如权利要求4所述的驱动装置，其中，该反馈控制电路包含有：

一误差放大器，用来比较该第三反馈信号以及一参考信号以产生一比较信号；以及

一电流补偿器，电连接于该误差放大器，用来接收该比较信号以决定该第一输入电压。

6.如权利要求5所述的驱动装置，其更包含有：

一驱动电流设定模块，电连接于该误差放大器，用来调整该参考信号以控制该驱动电流的大小。

7.如权利要求1所述的驱动装置，其更包含有：

一脉冲宽度调制器，电连接于该第二反馈电路，用来提供一脉冲宽度调制信号来调整该第二输入电压。

8.如权利要求1所述的驱动装置，其设置在一液晶显示器的一背光模块中。

9.如权利要求1所述的驱动装置，其中，该发光模块是一发光二极管模块，其具有至少一发光二极管。

10.一种发光模块的驱动方法，用来根据一第一输入电压与一第二输入电压产生一驱动电流至该发光模块，该驱动方法包含有：

提供包含有一第一输入端、一第二输入端与一输出端的一放大器，并将该第二输入端电连接至该发光模块；

依据该放大器所产生的一输出电压与该第一输入电压决定输入至该第一输入端的一第一反馈电压；以及

依据该放大器所产生的该输出电压与该第二输入电压决定输入至该第二输入端的一第二反馈电压。

11.如权利要求10所述的驱动方法，其更包含有：

依据该驱动电流产生一第三反馈信号；以及

依据该第三反馈信号调整该第一输入电压以调整该驱动电流的大小。

12.如权利要求11所述的驱动方法，其中，依据该第三反馈信号调整该第一输入电压的步骤更包含有：

比较该第三反馈信号以及一参考信号以产生一比较信号；以及

依据该比较信号以决定该第一输入电压。

13.如权利要求12所述的驱动方法，其更包含有：

调整该参考信号以控制该驱动电流的大小。

14.如权利要求10所述的驱动方法，其更包含有：

提供一脉冲宽度调制信号来调整该第二输入电压。

15.如权利要求10所述的驱动方法，其中，该发光模块是一发光二极管模块，其具有至少一发光二极管。

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