TWI501694B - 發光二極體模組校正系統及其校正方法 - Google Patents

Description

發光二極體模組校正系統及其校正方法

本發明是有關於一種發光二極體模組校正系統及其校正方法，且特別是有關一種具有內置式檢測裝置之發光二極體校正系統及其校正方法。

LED裝置之發光亮度正比於其順向驅動電流，驅動電流過大會引起LED裝置光衰減，驅動電流過小時則會影響LED裝置之發光強度，故LED裝置的驅動需提供恆流電源。而LED裝置驅動方式可分為定電壓驅動及定電流驅動，但LED裝置如使用定電壓驅動容易因順向電壓的誤差，造成流入LED裝置的電流不穩定。

因此在大多數的照明應用中，LED裝置一般採用定電流驅動法，以檢測電流並控制固定順向驅動電流來調節LED裝置之工作週期以達到穩定的LED裝置驅動電流，進而維持LED裝置的發光亮度。

檢測LED裝置電流之方式為使用一電流檢測電阻(Sense Resistor)，電流檢測電阻兩端之電壓與待測電流成正比，因此能量測出LED裝置之電流。習知LED裝置中，將電流檢測電阻置於LED驅動IC的內部，如此可減少LED電路板(Printed Circuit Board,PCB)的元件，藉此降低製造成本，但上述方法因無法得知LED的實際驅動電流，故整體LED裝置較不具可靠性。

本發明之目的在於提供一種發光二極體模組校正系統及其校正方法，能較準確獲得LED裝置之狀態資訊，藉此提高LED裝置可靠度。

因此，本發明之一結構態樣之一實施方式是在提供一種發光二極體模組校正系統，其包含一發光二極體模組、一外部監測單元、一記憶比對單元及一校正單元。發光二極體模組包含一發光二極體單元、一控制單元、一訊號轉換單元及一內部監測單元。控制單元輸出一第一輸入訊號，訊號轉換單元轉換第一輸入訊號為一第二輸入訊號，訊號轉換單元輸出第二輸入訊號控制發光二極體單元，內部監測單元監測發光二極體單元並輸出一第一輸出狀態。外部監測單元電性連接發光二極體模組，且外部監測單元監測發光二極體模組並輸出一第二輸出狀態。記憶比對單元電性連接發光二極體模組、外部監測單元及內部監測單元，且記憶比對單元比對並記憶產生一比對表以供往後校準。校正單元電性連接發光二極體模組、記憶比對單元及外部監測單元，校正單元輸出一命令訊號用以命令發光二極體模組。

根據本發明一實施例，上述發光二極體模組校正系統更可包含一偵錯單元，電性連接發光二極體模組及校正單元，用以確認發光二極體模組是否正常工作。且比對表輸出至一外接顯示裝置。上述比對表包含命令訊號、第二輸入訊號、第一輸出狀態及第二輸出狀態。上述命令訊號可為發光二極體單元之一起始輸出亮度比值，第二輸入訊號 可為發光二極體單元之一起始驅動電流值或發光二極體單元之一轉換輸出亮度比值，第一輸出狀態可為發光二極體單元之一工作週期值，第二輸出狀態可為發光二極體單元之一實際驅動電流值。且上述實際驅動電流值、工作週期值、起始驅動電流值、起始輸出亮度比值及轉換輸出亮度比值可為複數個。

上述之第一輸出狀態係發光二極體單元之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。第二輸出狀態係發光二極體單元之之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。上述發光二極體模組更包含一驅動單元及一傳輸單元。

本發明之一方法態樣之一實施方式是在提供一種上述發光二極體模組校正系統之校正方法，其包含使校正單元輸出一命令訊號至控制單元；使控制單元輸出第一輸入訊號；使訊號轉換單元轉換第一輸入訊號並輸出第二輸入訊號；使內部監測單元輸出第一輸出狀態；使外部監測單元輸出第二輸出狀態；以及使記憶比對單元比對並記憶產生比對表。

根據本發明一實施例，上述比對表包含命令訊號、第二輸入訊號、第一輸出狀態及第二輸出狀態。上述命令訊號可為發光二極體單元之一起始輸出亮度比值，第二輸入訊號可為發光二極體單元之一起始驅動電流值或發光二極體單元之一轉換輸出亮度比值，第一輸出狀態可為發光二極體單元之一工作週期值，第二輸出狀態可為發光二極體單元之一實際驅動電流值。且上述實際驅動電流值、工作週期值、起始驅動電流值、起始輸出亮度比值及轉換輸出 亮度比值可為複數個。

上述之第一輸出狀態係發光二極體單元之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。第二輸出狀態係發光二極體單元之之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。

藉由本發明之發光二極體模組校正系統及其校正方法，能正確獲得一比對表，由於比對表包含驅動LED裝置時之輸出狀態，比較此比對表及控制單元之第一輸入訊號，即可得知LED裝置目前實際的使用狀態，且可針對不同LED裝置於生產時產生之些微差異藉由本發明校正而取得正確的訊號，也可藉由本發明之校正使不同LED裝置輸出相同結果。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體模組之校正系統示意圖。發光二極體模組校正系統包含一校正單元100、一發光二極體模組200、一外部監測單元300、一記憶比對單元400、一偵錯單元500及一電源600。

校正單元100電性連接發光二極體模組200、外部監測單元300、記憶比對單元400及偵錯單元500。

發光二極體模組200包含一發光二極體單元210、一控制單元220、一訊號轉換單元230及一內部監測單元240、一傳輸單元250及一驅動單元260。

外部監測單元300電性連接發光二極體模組200及校正單元100，藉外部監測單元300可量測發光二極體單元 210之狀態。

記憶比對單元400電性連接發光二極體模組200、外部監測單元300及內部監測單元240。

偵錯單元500比對發光二極體模組200及校正單元100，用以確認發光二極體模組200是否正常工作。

電源600連接發光二極體模組200，供給其所需能源。

請同時參照第2圖，其係繪示應用第1圖校正系統之校正方法流程圖。步驟710，使校正單元輸出一命令訊號至控制單元；步驟720，使控制單元輸出第一輸入訊號；步驟730，使訊號轉換單元轉換第一輸入訊號並輸出第二輸入訊號；步驟740，使內部監測單元輸出第一輸出狀態；步驟750，使外部監測單元輸出第二輸出狀態；步驟760，使記憶比對單元比對並記憶產生比對表。

使校正單元100發出一命令訊號CS藉由傳輸單元250輸出至發光二極體模組200後，控制單元220接收校正單元100之命令訊號CS後，根據命令訊號CS輸出一第一輸入訊號Vin1至訊號轉換單元230，而訊號轉換單元230轉換第一輸入訊號Vin1為一第二輸入訊號Vin2，本實施方式中第一輸入訊號Vin1為一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號，而第二輸入訊號Vin2為一線性訊號，且訊號轉換單元230輸出第二輸入訊號Vin2至驅動單元260後控制發光二極體單元210，發光二極體單元210接收第二輸入訊號Vin2後相對應發光，內部監測單元240偵測發光二極體單元210並輸出一第一輸出狀態Vout1，外部監測單元300同步監測發光二極體模組200並輸出一第 二輸出狀態Vout2。且記憶比對單元400比對並記憶產生一比對表CT，比對表CT儲存於記憶比對單元400中。

上述比對表包含命令訊號CS、第二輸入訊號Vin2、第一輸出狀態Vout1及第二輸出狀態Vout2。而訊號CS、第二輸入訊號Vin2、第一輸出狀態Vout1及第二輸出狀態Vout2可為發光二極體單元210之實際驅動電流值、發光二極體單元210之工作週期值、發光二極體單元210之起始驅動電流值、發光二極體單元210之起始輸出亮度比值及發光二極體單元210之轉換輸出亮度比值。當校正單元100輸入相異之複數命令訊號CS，上述發光二極體單元210實際驅動電流值、工作週期值、起始驅動電流值、起始輸出亮度比值及轉換輸出亮度比值相對應產生複數個。更詳細地來說，第一輸出狀態Vout1及第二輸出狀態Vout2包含發光二極體單元210之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。

本發明之發光二極體模組校正系統可實際應用於脈寬調光(PWM Dimming)及連續調光(Continuous Dimming)兩種亮度控制方式之發光二極體。請參照第3圖，其係繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體模組校正系統之應用步驟圖。在LED產品生產過程中，藉由上述第1圖校正系統之外部監測單元及內部監測單元量測LED狀態，並經由記憶比對單元建立兩個對應比對表a及比對表b，且將比對表a及比對表b存入於記憶比對單元中。應用步驟包含步驟810，將每個由控制單元送出的電流平均值與量 測到的LED工作週期之平均值相對應並建立比對表a。步驟820，以裝置有電流檢測電阻的測試板量測LED的實際驅動電流，並建立LED工作週期之平均值與實際驅動電流的比對表b。

請參照第4A圖、第4B圖及第4C圖，其中第4A圖繪示上述校正系統應用於脈寬調光控制之發光二極體，第4B及第4C圖繪示上述校正系統應用於連續調光控制之發光二極體。本實施方式中，LED模組使用LM3414(National semiconductor)為驅動單元，但不限定使用LM3414，在此僅以此型號作為說明，LM3414為一款降壓定電流之LED驅動IC，其接點說明如下：VCC為LED內部穩壓輸出接點，PGND為功率接地接點，LADJ為LED平均輸出電流調節接點，GND為類比接地接點，FS為切換頻率接點，DIM為脈衝寬度調變調光控制接點，LX為連接電晶體Q2開關之接點，Vin為輸入電壓接點。另外上述之外部監測單元為一裝置有電流檢測電阻的測試板，校正單元為一外接之具有預設校正軟體之電腦，控制單元為一微控制器(Microcontroller Unit,MCU)，記憶比對單元即為微控制器中之記憶體，其預設有微控制器韌體(Firmware)，可於LED測試過程中加入上述建立比對表a及比對表b的程式。

脈寬調光控制之LED訊號說明如下：當外接之具有預 設校正軟體之電腦之接點PWM Dimming和Enable輸出命令LED亮度之電流值的平均值後(即LED工作週期)，經由I_ADJ輸出外加電阻，藉此設定LED之最大電流值，而經由LM3414的接點LX輸出LED之工作週期，且OLPSCP為電壓電流保護電路，端點Current_Sense為外接之校正單元輸出的LED工作週期之平均值，其輸入微控制器。其中量測LED電流方法為跳線(Jumper)在測試時斷開，跳線兩端連接測試板的電流檢測電阻Rs，經由測得的實際驅動電流可建立比對表b，在測試完成時將跳線短路；另外量測LED電流與Current_Sense輸出具有相關性，所以也可直接量測端點Current_Sense之輸出，藉此取得微控制器輸出與監測對應之LED比對表。而比對表a及比對表b可輸出至電腦顯示，以供校準。

連續調光控制之LED訊號說明如下：當外接之具有預設校正軟體之電腦之接點PWM_DIM輸出命令LED亮度之電流值的平均值後，經由微控制器輸出命令Enable啟動LED電流，而經由LM3414的接點LX輸出LED之工作週期，且OLPSCP為電壓電流保護電路，端點Current_Sense為外接之校正單元輸出的LED工作週期之平均值，其輸入微控制器。其中量測LED電流方法同上述脈寬調光控制之LED電流量測方法，跳線(Jumper)在測試時斷開，跳線兩端並連接測試板的電流檢測電阻 Rs，經由測得的實際驅動電流可建立比對表b，在測試完成時將跳線短路；另外量測LED電流與Current_Sense輸出有相關性，所以也可直接量測端點Current_Sense之輸出，藉此取得微控制器輸出與監測對應之LED比對表。而比對表a及比對表b可輸出至電腦顯示，以供校準。

請參照第5圖繪示之第4a圖及第4b圖的輸出訊號比較圖，其係顯示脈寬調光及連續調光控制之LED之輸出訊號比較圖。脈寬調光及連續調光均輸出0.5A的平均電流。脈寬調光改變LED之工作週期(LED之最大電流不變，其仍為1A)，藉此來改變LED之亮度；然而連續調光改變LED之最大電流(即改變平均電流，LED之工作週期不變)，藉此來改變LED之亮度。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明具有下列優點。

1.本發明可以結合內置式電流檢測電阻的驅動IC以達到低成本且高可靠性的產品設計。

2.本發明之校正單元可以修正LED亮度比值率與實際輸出值，輸出亮度與對應監測值，藉此可獲得更精確之LED狀態。

3.市面上推出的LED並無法取得其輸出狀態，搭配本發明可獲得其輸出狀態。

4.且每個LED內部電子零件的特性都不同，就算同一 型號之些微差異就可能導致應用系統誤判。本發明可協助使用者可以使用不同型號與不同批號的電子零件，而得到相同的輸出效果。藉此可增加電子零件的選擇，降低物料成本(Bill of material，BOM)成本。

5.於使用LED產品時，對照上述控制單元輸出與生產時LED取得之各狀態比對表可得知LED的狀況，藉此使用者可即時精準地校正LED。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧校正單元

200‧‧‧發光二極體模組

210‧‧‧發光二極體單元

220‧‧‧控制單元

230‧‧‧訊號轉換單元

240‧‧‧內部監測單元

250‧‧‧傳輸單元

260‧‧‧驅動單元

300‧‧‧外部監測單元

400‧‧‧記憶比對單元

500‧‧‧偵錯單元

600‧‧‧電源

710‧‧‧步驟

720‧‧‧步驟

730‧‧‧步驟

740‧‧‧步驟

750‧‧‧步驟

760‧‧‧步驟

810‧‧‧步驟

820‧‧‧步驟

Vin1‧‧‧第一輸入訊號

Vin2‧‧‧第二輸入訊號

Vout1‧‧‧第一輸出狀態

Vout2‧‧‧第二輸出狀態

CS‧‧‧命令訊號

CT‧‧‧比對表

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體模組校正系統之方塊圖。

第2圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種發光二極體模組校正方法之流程圖。

第3圖係繪示依照第1圖之應用步驟圖。

第4a圖係繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體模組校正系統應用於脈寬調光控制之發光二極體電路示意圖。

第4b圖係繪示依照本發明一實施方式的一種發光二極體模組校正系統應用於連續調光控制之發光二極體電路示意圖。

第4c圖係繪示第4b圖之另一發光二極體電路示意圖。

第5圖係繪示第4a圖及第4b圖之輸出訊號比較圖。

100‧‧‧校正單元

200‧‧‧發光二極體模組

210‧‧‧發光二極體單元

220‧‧‧控制單元

230‧‧‧訊號轉換單元

240‧‧‧內部監測單元

250‧‧‧傳輸單元

260‧‧‧驅動單元

300‧‧‧外部監測單元

400‧‧‧記憶比對單元

500‧‧‧偵錯單元

600‧‧‧電源

Vin1‧‧‧第一輸入訊號

Vin2‧‧‧第二輸入訊號

Vout1‧‧‧第一輸出狀態

Vout2‧‧‧第二輸出狀態

CS‧‧‧命令訊號

CT‧‧‧比對表

Claims (11)

1. 一種發光二極體模組校正系統，其包含：一發光二極體模組，其包含：一發光二極體單元；一控制單元，其輸出一第一輸入訊號；一訊號轉換單元，其轉換該第一輸入訊號為一第二輸入訊號，該訊號轉換單元輸出該第二輸入訊號控制該發光二極體單元；一驅動單元，其連接該訊號轉換單元，該驅動單元根據該第二輸入訊號驅動該發光二極體單元；一內部電流檢測電阻，其連接該發光二極體單元，該內部電流檢測電阻監測該發光二極體單元並輸出一電流平均值及一工作周期值；及一傳輸單元，用以接收一命令訊號以命令該控制單元；一外部電流檢測電阻，其位於一測試版上且可拆卸地電性連接該發光二極體模組，該外部電流檢測電阻以跳線方式監測該發光二極體模組並輸出一實際驅動電流值；一記憶比對單元，其電性連接該發光二極體模組、該外部電流檢測電阻及該內部電流檢測電阻，該記憶比對單元分別將該工作周期值比對該電流平均值及該實際驅動電流值並記憶產生二比對表以供往後校準，其中一該比對表為該電流平均值比對該工作周期值，另一該比對表為該實際驅動電流值比對該工作周期值；一校正單元，其電性連接該發光二極體模組之該傳輸 單元、該記憶比對單元及該外部電流檢測電阻，該校正單元輸出該命令訊號用以命令該發光二極體模組；以及一偵錯單元，其電性連接該校正單元及該發光二極體模組之該傳輸單元，該偵錯單元用以確認該發光二極體模組是否正常工作。
2. 如請求項1之發光二極體模組校正系統，其中該實際驅動電流值及該工作週期值為複數個。
3. 如請求項1之發光二極體模組校正系統，其中該命令訊號為該發光二極體單元之一起始輸出亮度比值，而該第二輸入訊號為該發光二極體單元之一轉換輸出亮度比值。
4. 如請求項1之發光二極體模組校正系統，其中該起始輸出亮度比值及該轉換輸出亮度比值為複數個。
5. 如請求項1之發光二極體模組校正系統，其中該第一輸出狀態係該發光二極體單元之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。
6. 如請求項1之發光二極體模組校正系統，其中該第二輸出狀態係該發光二極體單元之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。
7. 如請求項1之發光二極體模組校正系統，其中該二比對表輸出至一外接顯示裝置。
8. 一種校正方法，應用於請求項1之發光二極體模組校正系統，該校正方法包含：使該校正單元輸出該命令訊號至該控制單元；使該控制單元輸出該第一輸入訊號；該訊號轉換單元轉換該第一輸入訊號並輸出該第二輸入訊號；使該內部電流檢測電阻輸出該電流平均值及該工作周期值；使該外部電流檢測電阻輸出該實際驅動電流值；以及使該記憶比對單元分別將該工作周期值比對該電流平均值及該實際驅動電流值並記憶產生該二比對表。
9. 如請求項8之校正方法，其中該命令訊號為該發光二極體單元之一起始輸出亮度比值，而該第二輸入訊號為該發光二極體單元之一轉換輸出亮度比值。
10. 如請求項8之校正方法，其中該第二輸出狀態包含該發光二極體單元之開短路值、電壓、電流、色溫或亮度。
11. 如請求項8之校正方法，其中該第一輸出狀態包含該發光二極體單元之開短路值、電壓、電流、工作週期、色溫或亮度。