CN105282897A - 发光二极管的驱动电路及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种二极管的驱动电路及驱动方法，本发明通过一调整电路以调整光传感器输出的感测电压的准位，而产生一调光电压，以解决光传感器输出的感测电压与驱动单元所需的电压不匹配的问题，且可避免设计时零件选用上的困扰。此外，本发明的调整电路还可包含一充放电电路，以对调光电压进行充放电而线性输出，使调光电压线性上升至预定准位，以达到对发光二极管渐进式调光的目的。

Description

发光二极管的驱动电路及驱动方法

【技术领域】

本发明关于一种驱动电路及驱动方法，其尤指一种发光二极管的驱动电路及驱动方法。

【背景技术】

发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)是一种能发光的半导体电子组件，由P型与N型的半导体材料组成，它能产生在紫外线、可见光以及红外线区域内的自辐射光。由于发光二极管具有省电、寿命长、亮度高等诸多优点，近来在环保与节能省碳的趋势下，发光二极管的应用愈来愈广泛，例如交通号志、路灯、手电筒、显示设备或照明装置等。

目前有许多需依据环境光而对发光二极管进行调光的电子装置(例如显示面板)，此种电子装置一般是通过一环境光线传感器(Ambientlightsensor)以感测周围环境光的强度，并依据环境光的强度自动调整发光二极管的亮度(例如显示面板可借此而随时保持在最佳舒适亮度)。但现行光感测调光设计未能尽如人意，原因在于其调光效果无法百分之百控制，以及现行光感测调光设计为步进式调光而无法达到渐进式效果。

请参阅图1，其为现有发光二极管的驱动电路的电路图。如图所示，现有发光二极管的驱动电路包含一光传感器10以及一驱动单元20。光传感器10接收一启动信号SS，并依据启动信号SS而启动，以进行光感测。光传感器10依据所感测到的光的强度而产生一感测电压V_SEN。驱动单元20的一亮度控制接脚DBRT接收此感测电压V_SEN，以依据感测电压V_SEN的电压准位而得知光传感器10所感测到的光的强度，并对应光的强弱产生用以驱动发光二极管的驱动电流，而调整发光二极管的亮度。

然而，一般光传感器依据光源强度所产生的感测电压的电压准位会依各种规格的光传感器而各有不同，以型号为CM3204的光传感器为例，其输出的感测电压约为0～1.5V，而驱动单元所需接收的电压准位亦依不同制造厂各有不同，若光传感器与驱动单元两者无法匹配时，容易发生调光不完全的状况。换言之，特定规格的光传感器仅能搭配特定规格的驱动单元，如此，往往会造成设计时零件选用的困扰。

再者，由于一般光传感器所输出的感测电压为步进式，因此当驱动单元接收此步进式的感测电压以与内部信号相比较时，会造成所输出的驱动电流亦为步进式变化，进而导致发光二极管的调光亦为步进式，长期观看下来，对人眼会造成一定程度的伤害。

因此，本发明针对上述问题提供了一种发光二极管的驱动电路及驱动方法，始可解决上述的问题。

【发明内容】

本发明的目的之一，在于提供一种发光二极管的驱动电路及驱动方法，通过调整电路调整光传感器输出的感测电压的准位，以匹配驱动单元所需的电压，而避免设计时零件选用的困扰。

本发明的目的之一，在于提供一种发光二极管的驱动电路及驱动方法，其同时提供感测电压与参考电压至调整电路，当感测电压的准位低于参考电压的准位时，调整电路调整参考电压的准位以产生调光电压，以提供发光二极管一最小亮度。

本发明的目的之一，在于提供一种发光二极管的驱动电路及驱动方法，通过充放电电路对调光电压进行充放电而线性输出，使调光电压线性上升至预定准位，以达到对发光二极管渐进式调光的目的。

为了达到上述所指称的各目的与功效，本发明揭示了一种发光二极管的驱动电路，其包含：一光传感器，感测一光源，并依据光源产生一感测电压；一参考电压产生电路，产生一参考电压；一调整电路，接收感测电压或参考电压，并调整感测电压或参考电压的准位而产生一调光电压；以及一驱动单元，接收调光电压，并依据调光电压产生至少一驱动电流，以驱动耦接驱动单元的若干发光二极管；其中，当感测电压的准位高于参考电压的准位时，调整电路调整感测电压的准位产生调光电压。

本发明还揭示了一种发光二极管的驱动方法，其步骤包含：感测一光源，并依据光源产生一感测电压；调整感测电压或一参考电压的准位而产生一调光电压，当感测电压的准位高于参考电压的准位时，调整电路调整感测电压的准位产生调光电压；以及依据调光电压产生至少一驱动电流，以驱动若干发光二极管。

相较于现有技术，本发明的发光二极管的驱动电路及驱动方法，通过一调整电路以调整光传感器输出的感测电压的准位，而产生一调光电压，以解决光传感器输出的感测电压与驱动单元所需的电压不匹配的问题，且可避免设计时零件选用上的困扰。此外，本发明的调整电路还可包含一充放电电路，以对调光电压进行充放电而线性输出，使调光电压线性上升至预定准位，以达到对发光二极管渐进式调光的目的。

【附图说明】

图1为现有发光二极管的驱动电路的电路图；

图2为本发明的一较佳实施例的发光二极管的驱动电路的电路图；

图3为本发明的第一实施例的发光二极管的驱动电路的详细电路图；

图4为本发明的第二实施例的发光二极管的驱动电路的详细电路图；

图5为本发明的第三实施例的发光二极管的驱动电路的详细电路图；以及

图6为本发明的一较佳实施例的切换信号的波形图。

【具体实施方式】

请参阅图2，其为本发明的一较佳实施例的发光二极管的驱动电路的电路图。如图所示，本发明的发光二极管的驱动电路包含一调整电路30以及一驱动单元20。调整电路30接收一参考电压VREF与一光传感器10(如图3所示)依据所感测到的光源(例如环境光)的强度而产生的一感测电压VSEN，调整电路30选择参考电压VREF或感测电压VSEN其中的一进行调整(例如放大)后，产生一调光电压VDIM。驱动单元20的一亮度控制接脚DBRT接收调光电压VDIM，以依据调光电压VDIM的准位而得知光传感器10所感测到的光源的强度，并对应光源的强度产生至少一驱动电流ID，驱动电流ID由驱动单元20驱动一发光二极管模块40中的若干发光二极管，驱动电流ID的电流量大小根据调光电压VDIM而被调整。

其中，当感测电压VSEN的准位高于参考电压VREF的准位时，调整电路30调整感测电压VSEN的准位以产生调光电压VDIM。而当感测电压VSEN的准位低于参考电压VREF的准位时，调整电路30调整参考电压VREF的准位以产生调光电压VDIM，使驱动单元20依据此调光电压VDIM提供发光二极管模块40的这些发光二极管一最小亮度。

如此，本发明可通过调整电路30调整参考电压VREF或感测电压VSEN的准位至驱动单元20所需的电压准位，以匹配驱动单元20，即若原本光传感器10所输出的感测电压VSEN与驱动单元20所需的电压不匹配时，本发明可通过调整电路30调整感测电压VSEN的准位，而产生驱动单元20所需的调光电压VDIM，因此，可解决现有方式必需选用互相匹配的光传感器与驱动单元，而造成设计时零件选用困扰的问题。

请一并参阅图3，其为本发明的第一实施例的发光二极管的驱动电路的详细电路图。相较于图2的发光二极管的驱动电路，图3的发光二极管的驱动电路还包含一参考电压产生电路50，以产生参考电压VREF。其中，光传感器10接收一启动信号SS，并依据启动信号SS而启动，以感测一光源(例如环境光)，光传感器10依据所感测到的光源的强度而产生感测电压VSEN。参考电压产生电路50则用于产生并提供参考电压VREF。

调整电路30耦接光传感器10与参考电压产生电路50，并选择接收感测电压VSEN或参考电压VREF其中之一，以调整感测电压VSEN或参考电压VREF的准位而产生调光电压VDIM，并提供调光电压VDIM至驱动单元20的亮度控制接脚DBRT，进而调整发光二极管模块40的这些发光二极管的亮度。

于本实施例中，光传感器10是经由一电阻R1而接收启动信号SS，并经由一电阻R2而输出感测电压VSEN，且分别经由一电阻R3与一电容C1而耦接该接地端，但此部分电路(电阻R1、R2、R3与电容C1)是依不同规格的光传感器所需而设计，并非为必要的电路，亦并非用于限定本发明。

参考电压产生电路50包含一分压电路，分压电路接收一输入电压Vin并耦接该接地端，且分压输入电压Vin以产生参考电压VREF。分压电路可包含若干电阻R4、R5与一二极管D1。电阻R4的一第一端接收输入电压Vin，电阻R5的一第一端耦接电阻R4的一第二端，电阻R5的一第二端则耦接该接地端，电阻R4与R5分压输入电压Vin，并于电阻R5的第一端产生参考电压VREF。二极管D1的一阳极端耦接电阻R4的第二端与电阻R5的第一端，二极管D1的一阴极端则耦接调整电路30，以经由二极管D1将参考电压VREF传送至调整电路30。

另外，本实施例的驱动电路还可包含一二极管D2，二极管D2的一阳极端耦接光传感器10，二极管D2的一阴极端则耦接调整电路30，光传感器10输出的感测电压VSEN经由二极管D2传送至调整电路30。上述二极管D1与D2皆用于防止调整电路30侧的电流逆流，且本发明通过此电路架构，使得当感测电压VSEN的准位高于参考电压VREF的准位时，仅将感测电压VSEN传送至调整电路30，而当感测电压VSEN的准位低于参考电压VREF的准位时，仅将参考电压VREF传送至调整电路30。

本实施例的调整电路30包含一运算放大器OP与若干电阻R6、R7。运算放大器OP的一正输入端接收感测电压VSEN或参考电压VREF，运算放大器OP的一输出端输出调光电压VDIM。电阻R6耦接于运算放大器OP的一负输入端与输出端之间。电阻R7，耦接于运算放大器OP的负输入端与接地端之间。由于运算放大器OP与电阻R6、R7所组成的电路为非反相放大电路，因此调光电压VDIM的准位根据电阻R6与电阻R7的电阻值的比而决定，如以下公式(1)所示，但本发明的调整电路30并不限定由非反相放大电路构成，亦可由其他可调整电压准位的电路构成。

其中，VI为运算放大器OP的正输入端所接收的感测电压VSEN或参考电压VREF。

如此，本实施例通过调整电路30的非反相放大电路(运算放大器OP与电阻R6、R7)，而调整参考电压VREF或感测电压VSEN的准位至驱动单元20所需的准位，以解决现有方式必需选用互相匹配的光传感器与驱动单元，而造成的设计时零件选用困扰的问题。

此外，本实施例的驱动单元20的亮度控制接脚DBRT还耦接一电阻R8，以经由电阻R8而接收一脉波宽度调变信号PWM，脉波宽度调变信号PWM用以提供驱动单元20一默认的频率。

请一并参阅图4，其为本发明的第二实施例的发光二极管的驱动电路的详细电路图。本实施例与前一实施例的差异在于，本实施例的调整电路30还包含一充放电电路，其余部分则相同，而不再赘述。

如图4所示，调整电路30包含一充放电电路，充放电电路包含一电阻R9与一电容C3，电阻R9的一第一端耦接运算放大器OP的输出端，以接收运算放大器OP所输出的电压(本实施例中以一输出电压VOUT表示)，电阻R9的第二端耦接驱动单元20。电容C3的一第一端耦接电阻R9的第二端，电容C3的一第二端耦接该接地端，以对输出电压VOUT进行充放电并线性输出为调光电压VDIM。

由上述可知，本实施例还通过充放电电路而线性输出调光电压VDIM，也就是使调光电压VDIM线性上升至预定的准位，以解决现有光传感器输出的感测电压为步进式，因此当驱动单元接收此步进式的感测电压以与内部信号相比较时，会造成所输出的驱动电流为步进式变化，进而导致发光二极管的调光亦为步进式，而对人眼造成伤害的问题。

请参阅图5，其为本发明的第三实施例的发光二极管的驱动电路的电路图。本实施例与前一实施例的差异在于，本实施例还包含若干二极管D3、D4，其余部分则相同于前一实施例而不再赘述。二极管D3的一阳极端耦接电阻R8，二极管D3的一阴极端则耦接驱动单元20的亮度控制接脚DBRT，以经由二极管D3传送脉波宽度调变信号PWM至亮度控制接脚DBRT。二极管D4的一阳极端耦接调整电路30的电阻R9，二极管D4的一阴极端则耦接驱动单元20的亮度控制接脚DBRT，以经由二极管D4传送调光电压VDIM至亮度控制接脚DBRT。如此，可防止亮度控制接脚DBRT上的信号逆流，而造成调光电压VDIM与脉波宽度调变信号PWM互相干扰。

请一并参阅图6，其为本发明的一较佳实施例的切换信号的波形图。调光电压VDIM输入至驱动单元20以与驱动单元20内部的一参考信号STS1进行比较，且驱动单元20依据比较结果产生一切换信号SW以切换产生驱动电流ID，如图所示，参考信号STS1为一锯齿波信号，当参考信号STS1上升至高于调光电压VDIM时，驱动单元20产生低准位的切换信号SW，而当参考信号STS1下降至低于调光电压VDIM时，驱动单元20产生高准位的切换信号SW，以提供驱动电流ID至发光二极管模块40的这些发光二极管。

由上述可知，本实施例通过调光电压VDIM作为门坎值，以与参考信号STS1进行比较，而由于调光电压VDIM的准位是依据光传感器10所感测到的光源的强弱而有所高低，因此切换信号SW即依据光传感器10所感测到的光源的强弱而有不同的占空比，进而调整发光二极管模块40的这些发光二极管的亮度。

综上所述，本发明的发光二极管的驱动电路及驱动方法，通过一调整电路以调整光传感器输出的感测电压的准位，而产生一调光电压，以解决光传感器输出的感测电压与驱动单元所需的电压不匹配的问题，且可避免设计时零件选用上的困扰。此外，本发明的调整电路还可包含一充放电电路，以对调光电压进行充放电而线性输出，使调光电压线性上升至预定准位，以达到对发光二极管渐进式调光的目的。

Claims (14)

1.一种发光二极管的驱动电路，其特征在于，其包含：

一光传感器，感测一光源，并依据该光源产生一感测电压；

一参考电压产生电路，产生一参考电压；

一调整电路，接收该感测电压或该参考电压，并调整该感测电压或该参考电压的准位而产生一调光电压；以及

一驱动单元，接收该调光电压，并依据该调光电压产生至少一驱动电流，以驱动耦接该驱动单元的若干发光二极管；

其中，当该感测电压的准位高于该参考电压的准位时，该调整电路调整该感测电压的准位产生该调光电压。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，当该感测电压的准位低于该参考电压的准位时，该调整电路调整该参考电压的准位以产生该调光电压，使该驱动单元依据该调光电压驱动这些发光二极管且提供一最小亮度。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该参考电压产生电路包含：

一分压电路，接收一输入电压并耦接一接地端，且分压该输入电压产生该参考电压。

4.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，该分压电路包含：

一第一电阻，具有一第一端与一第二端，该第一电阻的该第一端接收该输入电压；以及

一第二电阻，具有一第一端与一第二端，该第二电阻的该第一端耦接该第一电阻的该第二端，该第二电阻的该第二端耦接一接地端，该第一电阻与该第二电阻分压该输入电压，并于该第二电阻的该第一端产生该参考电压。

5.如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，该参考电压产生电路还包含：

一二极管，具有一阳极端与一阴极端，该二极管的该阳极端耦接该第一电组的该第二端以接收该参考电压，该二极管的该阴极端耦接该调整电路。

6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，其害包含：

一二极管，具有一阳极端与一阴极端，该二极管的该阳极端耦接该光传感器，该二极管的该阴极端耦接该调整电路，该感测电压经由该二极管传送至该调整电路。

7.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该调整电路包含：

一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端与一输出端，该运算放大器的该正输入端接收该感测电压或该参考电压，该运算放大器的该输出端输出该调光电压；

一第一电阻，耦接于该运算放大器的该负输入端与该输出端之间；以及

一第二电阻，耦接于该运算放大器的该负输入端与一接地端之间。

8.如权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，该调光电压的准位根据该第一电阻与该第二电阻的电阻值而决定。

9.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该调整电路包含：

一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端与一输出端，该运算放大器的该正输入端接收该感测电压或该参考电压，该运算放大器的该输出端输出一输出电压；

一第一电阻，耦接于该运算放大器的该负输入端与该输出端之间；

一第二电阻，耦接于该运算放大器的该负输入端与一接地端之间；以及

一充放电电路，接收该输出电压，并依据该输出电压线性输出该调光电压至该驱动单元。

10.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，该充放电电路包含：

一第三电阻，具有一第一端与一第二端，该第三电阻的该第一端耦接该运算放大器的该输出端以接收该输出电压，该第三电阻的该第二端耦接该驱动单元；以及

一电容，具有一第一端与一第二端，该电容的该第一端耦接该第三电阻的该第二端，该电容的该第二端耦接该接地端，以对该输出电压进行充放电并线性输出为该调光电压。

11.一种发光二极管的驱动方法，其特征在于，其包含步骤：

感测一光源，并依据该光源产生一感测电压；

调整该感测电压或一参考电压的准位而产生一调光电压，当该感测电压的准位高于该参考电压的准位时，该调整电路调整该感测电压的准位产生该调光电压；以及

依据该调光电压产生至少一驱动电流，以驱动若干发光二极管。

12.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，其还包含：

当该感测电压的准位低于该参考电压的准位时，调整该参考电压的准位以产生该调光电压；以及

依据该调光电压驱动这些发光二极管且提供一最小亮度。

13.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，该参考电压通过接受一输入电压的一分压电路而产生。

14.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，于依据该调光电压产生至少一驱动电流，以驱动若干发光二极管的步骤中包含：

比较该调光电压与一参考信号，而产生一切换信号；以及

依据该切换信号而切换一功率开关，以提供该输出电流至这些发光二极管。