CN113971922A - 发光元件的驱动电压的调整装置及其调整方法 - Google Patents

发光元件的驱动电压的调整装置及其调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发光元件的驱动电压的调整装置，包括驱动电路及控制电路。驱动电路提供驱动电压及驱动电流至发光元件。控制电路依据控制信号启动驱动电压调整程序来产生电压差值。控制信号指示显示器的亮度由第一显示器亮度调整为第二显示器亮度，并且驱动电路还依据电压差值来调整驱动电压。在驱动电压调整程序中，控制器依据控制信号于对照表进行查找，以获得对应第一显示器亮度的第一电压值及对应第二显示器亮度的第二电压值。第一和第二电压值分别指示发光元件在第一与第二显示器亮度下所需的最小跨压值。控制器还计算第一与第二电压值之间的差，以得到电压差值。本发明提供的调整装置及方法使驱动电压可依据使用者设定的显示器亮度自动调整。

Description

发光元件的驱动电压的调整装置及其调整方法
技术领域
本发明涉及一种显示器的驱动电路，特别是一种可以依据使用者设定的显示器亮度来自动调整发光元件的驱动电压的驱动电路。
背景技术
使用者可以透过例如按键来调整显示器亮度。使用者在调整显示器亮度的时候，显示器会将提供给发光元件的驱动电流调整至相应的电流值。然而，显示器的驱动电压的电压值是固定的，而不会随着驱动电流的大小做变化。
当使用者需求的亮度越高时，发光元件的驱动电流越大，发光元件的跨压也越大。然而，由于驱动电压的电压值是固定的，因此可能无法提供发光元件足够的跨压。相对地，当使用者将显示器的亮度调暗时，发光元件的驱动电流变小，此时发光元件并不需要这么大的跨压。然而，由于驱动电压的电压值是固定的，因此发光元件仍会产生功率损耗。此外，环境温度的变动也可能影响发光元件的跨压而产生不必要的功率损耗。
因此，有必要提出一个当显示器亮度被调整时，驱动电压也跟着被调整的技术方案，以使发光效率最佳化并降低可能的功率损耗。
发明内容
本发明提供一种发光元件的驱动电压的调整装置及其调整方法，以使提供给发光元件的驱动电压可以依据使用者设定的显示器亮度来自动调整。
本发明的实施例提供一种发光元件的驱动电压的调整装置，用于包括发光元件的显示器。调整装置包括驱动电路以及控制电路。驱动电路用以提供驱动电压及驱动电流至发光元件。控制电路耦接发光元件以及驱动电路，用以依据控制信号启动驱动电压调整程序来产生电压差值。控制信号指示显示器的亮度被使用者由第一显示器亮度调整为第二显示器亮度，并且驱动电路还用以依据电压差值来调整驱动电压。在驱动电压调整程序中，控制器用以依据控制信号于对照表进行查找，以获得对应第一显示器亮度的第一电压值以及对应第二显示器亮度的第二电压值。其中第一电压值与第二电压值分别指示发光元件在第一显示器亮度与第二显示器亮度下所需的最小跨压值。控制器并用以计算第一电压值与第二电压值之间的差，以得到电压差值。
本发明的实施例提供一种发光元件的驱动电压的调整方法，用于包括发光元件的显示器。调整方法包括：提供驱动电压及驱动电流至发光元件；接收控制信号，其中控制信号指示显示器的亮度被使用者由第一显示器亮度调整为第二显示器亮度；依据控制信号启动驱动电压调整程序来产生电压差值；以及依据电压差值来调整驱动电压。其中依据控制信号启动驱动电压调整程序来产生电压差值的步骤还包括：依据控制信号于对照表进行查找，以获得对应第一显示器亮度的第一电压值以及对应第二显示器亮度的第二电压值；以及计算第一电压值与第二电压值之间的差，以得到电压差值。其中，第一电压值与第二电压值分别指示发光元件在第一显示器亮度与第二显示器亮度下所需的最小跨压值。
综合以上，本发明可以在使用者调整显示器亮度时，由驱动电压的调整装置中的控制电路依据控制信号来启动驱动电压调整程序以调整驱动电压。借此，透过调整提供给发光元件的驱动电压，可以使显示器的发光效率最佳化并降低可能的功率损耗。
附图说明
图1绘示为本发明一实施例的发光元件的驱动电压的调整装置的方块示意图。
图2绘示为本发明一实施例的对照表的示意图。
图3绘示出本发明另一实施例的发光元件的驱动电压的调整装置的方块示意图。
图4绘示为本发明一实施例的发光元件的驱动电压的调整方法的步骤示意图。
附图标记说明：
100：调整装置
110：驱动电路
120：发光元件
130：控制电路
200：对照表
300：调整装置
310：电压转换器电路
320：发光元件
330：发光元件驱动电路
340：电压比较器
d：电压差值
ILED：驱动电流
R1、R2：电阻
S410～S450：步骤
VDD：驱动电压
VLED：跨压
VR：可变电阻
Vref：参考电压。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1绘示为本发明一实施例的发光元件的驱动电压的调整装置的方块示意图。请见图1，调整装置100包括驱动电路110、发光元件120以及控制电路130。驱动电路110耦接发光元件120，用以接收电源Vin以产生驱动电压VDD及驱动电流ILED，并将驱动电压VDD及驱动电流ILED提供至发光元件120。此领域者能轻易得知驱动电路110所对应的电路、集成电路或晶片等硬件。当使用者透过例如按键来调整显示器的亮度时，驱动电路110会将提供给发光元件的驱动电流ILED调整至相应的电流值。举例来说，当使用者将显示器亮度由第一显示器亮度调高到第二显示器亮度时，驱动电路110可以透过提高脉冲宽度调变(Pulse WidthModulation，PWM)信号的占空比(Duty Cycle)的方式，来调高提供到发光元件120的驱动电流ILED。在本实施例中，发光元件120可以是但不限于发光二极管(Light-emitting diode，LED)或激光二极管(Laser diode,LD)，并且发光元件的发光强度(Luminous Intensity)与提供到发光元件120的驱动电流ILED成正比。
控制电路130耦接发光元件120以及驱动电路110，用以依据控制信号S来启动驱动电压调整程序以产生电压差值d，借此调整驱动电压VDD。控制电路130例如是微处理器(Microprocessor)、中央处理单元(central processing unit,CPU)，或是其他可编程之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)、可编程控制器、特殊应用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits,ASIC)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。
控制信号S指示显示器的亮度被使用者由第一显示器亮度调整为不同于第一显示器亮度的第二显示器亮度。在驱动电压调整程序中，控制电路130可以透过在预先储存的对照表进行查找来获得电压差值d。图2绘示为本发明一实施例的对照表的示意图。请见图2，对照表200的第一列包括以占空比来表示的多个显示器亮度资讯。第二列包括多个与第一列的显示器亮度资讯相对应的多个驱动电流ILED的电流值，其中各驱动电流ILED的电流值表示发光元件在对应的显示器亮度之下所需的最小驱动电流值，其单位为毫安培(milliampere)。第三列包括多个与第一列的显示器亮度资讯相对应的多个发光元件跨压VLED的电压值，其中各发光元件跨压VLED的电压值表示发光元件在对应的显示器亮度之下所需的最小跨压值。详细来说，最小驱动电流值可以根据发光元件或显示器的规格书(datasheet)，以满足发光元件所对需的最小驱动电流或者相关于显示器根据其亮度下所需的最小驱动电流。
此外需说明的是，请见图2，第三列所列出的「2.7」、「2.75」…、「3.2」是指单颗发光元件在对应的显示器亮度下的最小跨压值，其单位为伏特(Volt)。在实际应用时，第三列的数值会依据发光元件的串联数量而有所不同。为了方便说明，在第三列中的多个发光元件的最小跨压值以「数值*N」的形式呈现。N表示发光元件的串联数量，并且N值可以被预先设定好。
请同时参照图1与图2，控制电路130可以依据控制信号S在对照表200中查找出对应显示器亮度调整前后的两个跨压VLED的电压值，且显示器亮度大小相关于只是信号S指示驱动电路130的PWM信号的占空比大小。举例来说，控制信号S指示所述显示器的亮度被使用者由20亮度调整为40亮度，进而指示PWM信号的占空比由20％被调高到40％，此时控制电路130可以依据控制信号S于对照表中找出对应占空比为20％的「2.8*N」以及对应占空比为40％的「2.9*N」。控制电路130可以进一步计算「2.8*N」与「2.9*N」之间的差(即电压差值为+0.1*N)，并将此电压差值提供至驱动电路110，以使驱动电路110依据此电压差值来调整驱动电压VDD。在本实施例中，驱动电路110可以依据电压差值(+0.1*N)将当前的驱动电压VDD的电压值往上调整0.1*N(单位为伏特(Volt))。
图3绘示出本发明另一实施例的发光元件的驱动电压的调整装置的方块示意图。请见图3，调整装置300包括电压转换器电路310(至少被驱动电路110包含)、发光元件320、发光元件驱动电路330(至少被驱动电路110包含)以及电压比较器340。另外，调整装置300还包括分压电路350以及耦接分压电路350的可变电阻VR，举例而言，分压电路350可以是但不限于电压转换器电路310的一部分。分压电路350包括串联耦接的电阻R1与电阻R2，可变电阻VR耦接在参考接地电位与电阻R2之间。可变电阻VR可以是电压比较器340的一部分，也可以独立于电压比较器340而被设置。电阻R1与电阻R2中间的节点提供参考电压Vref。电压转换器电路310用以依据参考电压Vref来提供驱动电压VDD。发光元件驱动电路330用以依据当前的显示器亮度来提供相应的驱动电流ILED。发光元件320被驱动电压VDD以及驱动电流ILED驱动以发光。其中，电压转换器电路310以及发光元件驱动电压330的作用相当于图1的驱动电路110。
电压比较器340的作用即在于，在显示器亮度被调整完成后，但是发光元件320的跨压因温度等因素而变化的情况下，可以依据电压比较器340所获得的发光元件320跨压的电压变化值来调整驱动电压VDD的电压值。电压比较器340具有多个输入端用以检测每一路串连的发光元件320路径上的电压变化值。请参考图3，电压比较器340的一端耦接至串联的发光元件320的下游，用以检测发光元件320的跨压。具体来说，电压比较器340可以定时地检测发光元件320的跨压值(VDD端到输入端的跨压)，并比较所检测到的当前跨压值与前一个跨压值以得到电压变化值。电压比较器340可以依据此电压变化值来调整可变电阻VR的电阻值。具体来说，电压比较器340可以依据电压变化值来调降可变电阻的电阻值，借此提高驱动电压的电压值；或者，电压比较器340可以据电压变化值来调升可变电阻的电阻值，借此降低驱动电压的电压值。
举例来说，当电压比较器340检测到当前跨压值为5V而前一个跨压值为3V时，可以透过比较动作来获得电压变化值(即变化量为+2V，为正值)。可理解的，由于驱动电压VDD已偏离，参考电压Vref也产生偏离。此时，电压比较器340可以依据此电压变化值来调低可变电阻VR的电阻值，使参考电压Vref调整回默认电压值。举例而言，电压比较器340可以依据此电压变化值为正值来调低可变电阻VR的电阻值。依据分压原理(Voltage dividerrule)，已偏离的参考电压Vref的电压值将会往下降以降至默认电压值。透过上述动作，电压转换器电路310所产生的驱动电压VDD的电压值可以被调高。相对地，当电压比较器340检测到跨压变化量为负值时，调高可变电阻VR的电阻值，借此使驱动电压VDD的电压值被调低。其中，电压比较器340可以是运算放大器(Operational Amplifier，OPA)。
在一实施例中，电压比较器340可包含运算放大器以及储存装置(storagedevice)。运算放大器的非反相输入端与反相输入端当中的一个可以接收当前跨压值，另一个则可以接收前一个跨压值，并且前一个跨压值可被储存在一般常用的储存装置以用来计算电压变化值。具体来说，当前跨压值与前一个跨压值的检测时间差可被配置相关于温度变化大于一阈值时，或者被配置根据时间区间(time interval)，且该时间区间相关于显示器的刷新频率或分辨率。
在一实施例中，电压比较器340可包含多个运算放大器，且发光元件320可包含多个串连的发光元件，例如是2个串连的发光元件320(如图3所示)。具体来说，每一个运算放大器的检测端耦接至一个串联的发光元件320的下游，因此电压比较器340可以获得多个电压变化值，并依据多个电压变化值进行计算，以调整可变电阻VR的电阻值，其中该计算可以包含但不限于取多个电压变化值的平均值、最大值等。
在本实施例中，电压比较器340可以是图1所示控制电路的一部分。在其他实施例中，电压比较器340也可以独立于控制电路而被设置。
图4绘示为本发明一实施例的发光元件的驱动电压的调整方法的步骤示意图。请同时参见图1与图4，步骤S410为由驱动电路110提供驱动电压VDD及驱动电流ILED至所述发光元件120。步骤S420为由控制电路130接收控制信号S，前述控制信号S指示显示器的亮度被使用者由第一显示器亮度调整为第二显示器亮度。接着，由控制电路130依据控制信号S启动驱动电压调整程序来产生电压差值d，驱动电压调整程序包括由控制电路130依据控制信号S于对照表进行查找，以获得对应第一显示器亮度的第一电压值以及对应第二显示器亮度的第二电压值(步骤S430)。其中第一电压值与第二电压值分别指示发光元件在第一显示器亮度与第二显示器亮度下所需的最小跨压值。另外，还进一步包括由控制电路130计算第一电压值与第二电压值的差值，以得到电压差值d(步骤S440)。最后，步骤S450为由驱动电路110依据电压差值d来调整驱动电压VDD的电压值。
综上而论，在使用者调整显示器亮度时，本发明的驱动电压的调整装置中的控制电路可以依据控制信号来启动驱动电压调整程序以调整驱动电压。当发光元件的跨压会因温度等因素而变化时，驱动电压的调整装置中的电压比较器也可以依据检测到的电压变化值来即时地调整驱动电压。透过上述技术手段来调整提供给发光元件的驱动电压，可以使显示器的发光效率最佳化并降低可能的功率损耗。
惟以上所述者，仅为本发明之优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (12)

1.一种发光元件的驱动电压的调整装置，其用于包括所述发光元件的显示器，其特征在于，所述调整装置包括驱动电路以及控制电路，其中：
所述驱动电路用以提供驱动电压及驱动电流至所述发光元件；
所述控制电路耦接所述发光元件以及所述驱动电路，用以依据控制信号启动驱动电压调整程序来产生电压差值，
其中所述控制信号指示所述显示器的亮度被使用者由第一显示器亮度调整为第二显示器亮度，并且所述驱动电路还用以依据所述电压差值来调整所述驱动电压，
其中在所述驱动电压调整程序中，所述控制器用以：
依据所述控制信号于对照表进行查找，以获得对应所述第一显示器亮度的第一电压值以及对应所述第二显示器亮度的第二电压值，其中所述第一电压值与所述第二电压值分别指示所述发光元件在所述第一显示器亮度与所述第二显示器亮度下所需的最小跨压值；以及
计算所述第一电压值与所述第二电压值之间的差，以得到所述电压差。
2.根据权利要求1所述的发光元件的驱动电压的调整装置，其特征在于，所述对照表包括多个显示器亮度资讯以及对应的多个电压值，所述多个电压值分别指示所述发光元件在不同的多个显示器亮度下所需的最小跨压值。
3.根据权利要求1所述的发光元件的驱动电压的调整装置，其特征在于，所述调整装置还包括电压调整电路，其耦接所述发光元件以及所述驱动电路，所述电压调整电路用以：
检测所述发光元件的跨压变化以得到电压变化值；以及
依据所述电压变化值来调整所述驱动电路的参考电压，借此影响所述驱动电压的电压值。
4.根据权利要求3所述的发光元件的驱动电压的调整装置，其特征在于，所述调整装置还包括可变电阻与分压电路，所述电压调整电路还用以：
依据所述电压变化值来调整所述可变电阻的电阻值，
其中所述可电电阻串联于所述分压电路，并且所述驱动电路的所述参考电压取自所述分压电路的第一节点。
5.根据权利要求4所述的发光元件的驱动电压的调整装置，其特征在于，当所述第二显示器亮度大于所述第一显示器亮度时，所述电压调整电路还用以：
依据所述电压变化值来调降所述可变电阻的电阻值，借此提高所述驱动电压的电压值。
6.根据权利要求4所述的发光元件的驱动电压的调整装置，其特征在于，当所述第一显示器亮度大于所述第二显示器亮度时，所述电压调整电路还用以：
依据所述电压变化值来调升所述可变电阻的电阻值，借此降低所述驱动电压的电压值。
7.一种发光元件的驱动电压的调整方法，其用于包括所述发光元件的显示器，其特征在于，所述调整方法包括：
提供驱动电压及驱动电流至所述发光元件；
接收控制信号，所述控制信号指示所述显示器的亮度被使用者由第一显示器亮度调整为第二显示器亮度；
依据所述控制信号启动驱动电压调整程序来产生电压差值，包括：
依据所述控制信号于对照表进行查找，以获得对应所述第一显示器亮度的第一电压值以及对应所述第二显示器亮度的第二电压值，其中所述第一电压值与所述第二电压值分别指示所述发光元件在所述第一显示器亮度与所述第二显示器亮度下所需的最小跨压值；以及
计算所述第一电压值与所述第二电压值之间的差，以得到所述电压差值；以及
依据所述电压差值来调整所述驱动电压。
8.根据权利要求7所述的发光元件的驱动电压的调整方法，其特征在于，所述对照表包括多个显示器亮度资讯以及对应的多个电压值，所述多个电压值分别指示所述发光元件在不同的多个显示器亮度下所需的最小跨压值。
9.根据权利要求7所述的发光元件的驱动电压的调整方法，其特征在于，还包括：
检测所述发光元件的跨压变化以得到电压变化值；以及
依据所述电压变化值来调整产生所述驱动电压所需的参考电压的电压值，借此影响所述驱动电压的电压值。
10.根据权利要求9所述的发光元件的驱动电压的调整方法，其特征在于，还包括：
依据所述电压变化值来调整可变电阻的电阻值，
其中所述可电电阻串联于分压电路，并且所述参考电压取自所述分压电路的第一节点。
11.根据权利要求10所述的发光元件的驱动电压的调整方法，其特征在于，当所述第二显示器亮度大于所述第一显示器亮度时，还包括：
依据所述电压变化值来调降所述可变电阻的电阻值，借此提高所述驱动电压的电压值。
12.根据权利要求10所述的发光元件的驱动电压的调整方法，其特征在于，当所述第一显示器亮度大于所述第二显示器亮度时，还包括：
依据所述电压变化值来调升所述可变电阻的电阻值，借此降低所述驱动电压的电压值。
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