CN103152911B - 具自适应调整的发光二极管控制电路 - Google Patents

具自适应调整的发光二极管控制电路 Download PDF

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Abstract

一种具自适应调整的发光二极管控制电路，包含一驱动器、一计数器以及一控制器，该发光二极管控制电路用以控制多个发光单元，每一发光单元包含至少一发光二极管以及一开关。该驱动器接收一交流信号以输出一驱动信号，藉由该驱动信号点亮该发光单元，该计数器根据该驱动信号的电压值为一基准值时，自一起始值开始计数，该控制器根据该计数器的计数到达一预定数目时，控制至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号，当该发光单元的发光二极管接收该驱动信号时，该控制器侦测该发光单元是否被点亮，并据以调整该预定数目。本发明利用计数器进行发光二极管的驱动控制，并即时调整计数器的计数，可更准确的控制点亮发光单元的时间。

Description

具自适应调整的发光二极管控制电路
技术领域
本发明关于一种发光二极管控制电路，更明确的说，关于一种具自适应调整的发光二极管控制电路。
背景技术
从照明市场面来看发光二极管(light emitting diode,LED)的应用，因其具有体积小、省电、发光驱动快速及发光寿命较长等优点，因此有越来越多照明装置藉由发光二极管来取代传统的照明光源。一般来说，发光二极管在正向电压下运作，其两端横跨有一个临界电压值，当一电源所施加的电压超过临界电压值时，发光二极管便会受激发并对外发出可见光，可见光的亮度正比于流经发光二极管的电流，随着电流增大，发光二极管的亮度就越亮，然而，在实际的应用下往往是将电流固定或限制在特定的数值之内，除可维持一致且稳定的发光亮度外，亦可延长发光二极管的使用寿命。
请参考图1，图1为先前技术的发光二极管驱动电路的示意图。中国台湾公告专利案I220047揭示一种发光二极管驱动电路10，其能在无滤波电容的设计下由供应电源的正向部份电压直接驱动发光二极管。发光二极管驱动电路10包含一供应电源11、一桥式整流器12、一由多个电流控制单元I1-In所组成的电流导向控制电路13，以及用来侦测供应电源11的电压准位的电压侦测电路14。当电压侦测电路14侦测到交流电压大于二极管D1的导通电压时，电流控制单元I1导通以点亮二极管D1。接着，当电压侦测电路14侦测到交流电压大于二极管D1和D2的导通电压时，电流控制单元I1截止且另一电流控制单元I2导通以点亮二极管D1和D2。
在此架构中，由于发光二极管D1-Dn在不同的电流路径上会重复的导通，但发光二极管D1-Dn各串导通的时间也不相同，导致发光二极管D1-Dn无法有相同的亮度，且因为电流通过的时间长短不同，引起不同的衰减效应，所以在长期使用后，各串发光二极管将显现不均匀的发光亮度问题。
发明内容
因此，本发明的一目的在于提供一种具自适应调整的发光二极管控制电路，以更准确的控制及驱动发光二极管。
本发明的具自适应调整的发光二极管控制电路，用以控制多个发光单元，每一发光单元包含至少一发光二极管以及一开关，该发光二极管控制电路包含：一驱动器，用以接收一交流信号以输出一驱动信号，藉由该驱动信号点亮该些发光单元；一计数器，用以根据该驱动信号的电压值为一基准值时，自一起始值开始计数；以及一控制器，用以根据该计数器的计数到达一预定数目时，控制至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号；其中，当该发光单元的发光二极管接收该驱动信号时，该控制器侦测该发光单元是否被点亮，并据以调整该预定数目。
其中，当该驱动信号的电压值上升时，若该控制器侦测到该发光单元被点亮，减少该预定数目，若该控制器侦测到该发光单元未被点亮，增加该预定数目。当该驱动信号的电压值下降时，若该控制器侦测到该发光单元被点亮，增加该预定数目，若该控制器侦测到该发光单元未被点亮，减少该预定数目。
根据本发明的一个实施例，该些发光单元为串联连接，每一发光单元包含多个串联连接的发光二极管，该开关并联连接于该多个串联的发光二极管。
其中，该控制器根据该计数器的计数到达该预定数目时，断开至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号。
其中，在该计数器自该起始值开始计数的期间，每一发光单元的开关被该控制器断开的次数相同。
根据本发明的另一个实施例，该些发光单元为并联连接，每一发光单元包含多个串联连接的发光二极管，该开关串联连接于该多个串联的发光二极管。
其中，该控制器根据该计数器的计数到达该预定数目时，导通至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号。
其中，在该计数器自该起始值开始计数的期间，每一发光单元的开关被该控制器导通的次数相同。
本发明的有益效果在于，本发明的发光二极管控制电路包含一驱动器、一计数器以及一控制器，发光二极管控制电路用以控制多个发光单元，每一发光单元包含至少一发光二极管以及一开关，驱动器接收交流信号以输出驱动信号，藉由驱动信号点亮发光单元，计数器根据驱动信号的电压值为基准值时，自重置开始计数，控制器根据计数器的计数到达预定数目时，控制至少一发光单元的开关使发光单元的发光二极管接收驱动信号，当发光单元的发光二极管接收驱动信号时，控制器侦测发光单元是否被点亮，并据以调整预定数目。本发明具自适应调整的发光二极管控制电路利用计数器进行发光二极管的驱动控制，并即时调整计数器的计数，达到更准确的控制点亮发光单元的时间。
附图说明
图1：为先前技术的发光二极管驱动电路的示意图。
图2：为本发明的发光二极管控制电路的第一实施例的示意图。
图3：为第一实施例的发光二极管控制电路的操作时序的示意图。
图4：为本发明的发光二极管控制电路的第二实施例的示意图。
图5：为第二实施例的发光二极管控制电路的操作时序的示意图。
具体实施方式
请参考图2，图2为本发明的发光二极管控制电路的第一实施例的示意图。发光二极管控制电路20用以控制多个发光单元L1-L4，发光二极管控制电路20包含一驱动器21、一计数器22以及一控制器23。在第一实施例中，四组发光单元L1-L4为串联连接，每一发光单元包含二个串联连接的发光二极管，以及开关并联连接于多个串联的发光二极管，例如发光单元L1包含发光二极管G1及开关P1。驱动器21接收交流信号Vac，并对交流信号Vac进行半波整流或全波整流，以输出驱动信号Vin，控制器23藉由断开发光单元的开关P1-P4，以将驱动信号Vin传送到多个串联的发光二极管G1-G4。计数器22根据驱动信号Vin的电压值为基准值(通常为零)时，自起始值(通常为零)开始计数，当计数器22的计数到达预定数目时，控制器23断开至少一发光单元的开关使发光单元的发光二极管接收驱动信号，并侦测发光单元是否被点亮，据以调整预定数目。
交流信号Vac经由驱动器21进行半波整流或全波整流后，产生的驱动信号Vin为半正弦波，较大的驱动信号Vin的电压值可驱动更多串联的发光二极管。因为二个以上发光单元的开关同时被断开时，发光单元的发光二极管将全部串联连接在一起，所以控制器23可根据驱动信号Vin的电压值设定点亮发光单元的数目，并藉由计数器22来控制点亮发光单元的时间，当计数器22的计数到达预定数目时，控制器23断开发光单元的开关将驱动信号传送到发光二极管，通常只要藉由侦测发光二极管的电流即可得知发光单元是否被点亮。因此，本发明具自适应调整的发光二极管控制电路20利用计数器22进行发光二极管的驱动控制，并且通过侦测发光单元是否被点亮，据以调整计数器22的计数，以更准确的控制点亮发光单元的时间。
请参考图3A至图3C，图3A至图3C为第一实施例的发光二极管控制电路20的操作时序的示意图。图中纵座标表示电压值，横座标表示时间。如图3A所示，驱动信号Vin的电压值为零时，计数器自计数T0开始计数。半正弦波下方的符号表示控制器23点亮的发光单元，此时后其他发光单元则关闭，例如，于计数T4时，控制器23断开开关P1、P2、P3、P4，并侦测发光单元L1、L2、L3、L4是否被点亮。在第一实施例中，在计数器22自零开始计数的期间，也就是在一个半正弦波的驱动信号Vin中，每一发光单元L1-L4的开关P1-P4被控制器23开启的次数相同，这样安排的好处是每一发光单元被点亮的时间差异较小，发光二极管亮度较均匀。
在计数T0与计数T5的期间，驱动信号Vin的电压值上升，此期间若控制器23侦测到发光单元被点亮，则减少预定数目，若控制器23侦测到发光单元未被点亮，则增加预定数目。例如，计数T2的预定数目是256，当计数器22的计数到达256时，控制器23断开开关P1、P2，并侦测发光单元L1、L2是否被点亮，若控制器23侦测到发光单元L1、L2被点亮，则将计数T2的预定数目调整为255，若控制器23侦测到发光单元L1、L2未被点亮，则将计数T2的预定数目调整为257。
另一方面，在计数T5与计数T9的期间，驱动信号Vin的电压值下降，此期间若控制器23侦测到发光单元被点亮，则增加预定数目，若控制器23侦测到发光单元未被点亮，则减少预定数目。例如，计数T7的预定数目是896，当计数器22的计数到达896时，控制器23断开开关P3、P4，并侦测发光单元L3、L4是否被点亮，若控制器23侦测到发光单元L3、L4被点亮，则将计数T7的预定数目调整为897，若控制器23侦测到发光单元L3、L4未被点亮，则将计数T7的预定数目调整为895。
相较于先前技术，本发明的发光二极管控制电路20在交流电源的电压变化时或发光二极管的导通电压飘移时可自适应调整至最佳化的驱动控制。如第3B图所示，控制器23在交流电源的电压变化时进行的自适应调整。当交流电源稳定时，控制器23在预定数目256断开开关P1、P2，此时驱动信号31的电压值已大于发光二极管的导通电压值，在下一个周期，控制器23将在预定数目255断开开关P1、P2，因为驱动信号32的电压值已小于发光二极管的导通电压值，所以预定数目又调整为256。当交流电源不稳定造成驱动信号33变小时，控制器23在之后的周期增加预定数目，当控制器23在预定数目260断开开关P1、P2时，驱动信号34的电压值大于发光二极管的导通电压值，此时再将预定数目调整为259。
如图3C所示，控制器在发光二极管的导通电压飘移时进行的自适应调整。控制器23在预定数目896断开开关P3、P4，此时驱动信号36的电压值已大于发光二极管的导通电压值，在下一个周期，控制器将在预定数目897断开开关P3、P4，因为驱动信号37的电压值已小于发光二极管的导通电压值，所以预定数目又调整为896。当发光二极管的导通电压飘移时，驱动信号38的电压值大于发光二极管的导通电压值，控制器23在之后的周期增加预定数目，当控制器在预定数目900断开开关P3、P4时，驱动信号39的电压值大于发光二极管的导通电压值，此时再将预定数目调整为899。
从上述预定数目的调整可知，本发明的发光二极管控制电路20在运作时，即使初始时预定数目与最佳数目有较大误差，但控制器23在侦测发光单元是否被点亮并据以调整预定数目之后，预定数目将逐渐被调整到最佳数目，换句话说，面对信号的变动，发光二极管控制电路可自适应调整。再者，开关控制的准确度由计数器的计数能力决定，例如计数器每秒可计数100万次，则开关控制的准确度可达百万分之一秒，因此，本发明的发光二极管控制电路也非常容易控制准确度。
请参考图4，图4为本发明的发光二极管控制电路的第二实施例的示意图。在第二实施例中，发光二极管控制电路40控制四组发光单元U1-U4为并联连接，第一至第四组发光单元U1-U4分别包含一至四个串联连接的发光二极管，以及开关串联连接于发光二极管C1-C4。驱动器41接收交流信号Vac以输出驱动信号Vin，控制器43藉由导通发光单元U1-U4的开关N1-N4，以将驱动信号Vin传送到发光二极管C1-C4。与第一实施例相同的是，计数器42根据驱动信号Vin的电压值为基准值(通常为零)时，自起始值(通常为零)开始计数，当计数器42的计数到达预定数目时，控制器43导通至少一发光单元的开关使发光单元的发光二极管接收驱动信号，并侦测发光单元是否被点亮，据以调整预定数目。
请参考图5，图5为第二实施例的发光二极管控制电路40的操作时序的示意图。因为四组发光单元U1-U4具有不同串联数量的发光二极管，所以控制器43可根据驱动信号Vin的电压值设定点亮的发光单元，并藉由计数器42来控制点亮发光单元的时间。例如，于计数T1时，控制器43导通开关N1，若控制器43侦测到发光单元U1未被点亮，则增加计数T1的预定数目，随着驱动信号Vin的电压值上升，于计数T3时，控制器43导通开关N3，若控制器43侦测到发光单元U3被点亮，则减少计数T3的预定数目，当超过计数T5之后，驱动信号Vin的电压值下降，于计数T7时，控制器43导通开关N2，若控制器43侦测到发光单元U2被点亮，则增加计数T7的预定数目，若控制器43侦测到发光单元U2未被点亮，则减少计数T7的预定数目。此外，控制器43根据发光单元U1-U4具有的发光二极管数量循序点亮，在计数器42自零开始计数的期间，每一发光单元U1-U4的开关N1-N4被控制器43导通的次数相同。
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 (7)

1.一种具自适应调整的发光二极管控制电路，用以控制多个发光单元，其特征在于，每一发光单元包含至少一发光二极管以及一开关，该发光二极管控制电路包含：
一驱动器，用以接收一交流信号以输出一驱动信号，藉由该驱动信号点亮该些发光单元；
一计数器，用以根据该驱动信号的电压值为一基准值时，自一起始值开始计数；以及
一控制器，用以根据该计数器的计数到达一预定数目时，控制至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号；
其中，当该发光单元的发光二极管接收该驱动信号时，该控制器侦测该发光单元是否被点亮，当该驱动信号的电压值上升时，若该控制器侦测到该发光单元被点亮，减少该预定数目，若该控制器侦测到该发光单元未被点亮，增加该预定数目；当该驱动信号的电压值下降时，若该控制器侦测到该发光单元被点亮，增加该预定数目，若该控制器侦测到该发光单元未被点亮，减少该预定数目。
2.如权利要求1所述的发光二极管控制电路，其特征在于，该些发光单元为串联连接，每一发光单元包含多个串联连接的发光二极管，该开关并联连接于该多个串联的发光二极管。
3.如权利要求2所述的发光二极管控制电路，其特征在于，该控制器根据该计数器的计数到达该预定数目时，断开至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号。
4.如权利要求3所述的发光二极管控制电路，其特征在于，在该计数器自该起始值开始计数的期间，每一发光单元的开关被该控制器断开的次数相同。
5.如权利要求1所述的发光二极管控制电路，其特征在于，该些发光单元为并联连接，每一发光单元包含多个串联连接的发光二极管，该开关串联连接于该多个串联的发光二极管。
6.如权利要求5所述的发光二极管控制电路，其特征在于，该控制器根据该计数器的计数到达该预定数目时，导通至少一发光单元的开关使该发光单元的发光二极管接收该驱动信号。
7.如权利要求5所述的发光二极管控制电路，其特征在于，在该计数器自该起始值开始计数的期间，每一发光单元的开关被该控制器导通的次数相同。
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