專利名稱：電流調節器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種用以驅動白光LED的電流調節器，特別是關于一種可 以讓白光LED的亮度變化在人眼中呈線性變化的電流調節器及其控制方 法。
背景技術：
由于發光二極管(LED)具有耗電低、壽命長、體積小及成本低等優點， 因此越來越受到重視。圖1顯示已知用以驅動白光LED 20的電流調節器 10，其包括電流源12用以提供電流IREF，晶體管16的汲極連接電流IREF 及運算放大器14的非反相輸入，其源極連接接地端GND，其閘極連接運 算放大器14的輸出，晶體管18的汲極連接LED 20及運算放大器14的反 相輸入，其源極連接接地端GND，其閘極連接運算放大器14的輸出，晶 體管18鏡射通過晶體管16的電流IREF產生直流驅動電流ILED給白光 LED 20。圖2顯示電流IREF與調光步階(dimming step)之間的關系曲線， 由于調光步階與電流IREF為線性關系，故可得電流
IREF=K1XSTEP 公式1
其特征在于，Kl為常數，STEP為調光步階的階數。圖3顯示直流驅 動電流ILED與調光步階之間的關系曲線，由于直流驅動電流ILED系鏡 射電流IREF產生的，因此調光步階與直流驅動電流ILED之間也具有線關系，故直流驅動電流
ILED=K1 X K2 X STEP 公式2
其中，K2為晶體管16及18的尺寸的比值。圖4顯示白光LED20的 光強度(luminous intensity)與直流驅動電流ILED之間的關系曲線，當直流 驅動電流ILED增加時，LED 20的光強度也隨著增加，換言之，LED 20 的亮度與調光步階之間具有線性關系。
雖然，白光LED20的亮度正比于調光步階，但是，對人眼來說，白光 LED 20產生的亮度并非線性。圖5顯示白光LED 20的亮度(luminance)及 明暗度(lightness)之間的關系曲線30以及人眼中亮度及明暗度之間的關系 曲線32，其中，垂直軸的亮度代表實際上的亮度，水平軸的明暗度代表人 眼察覺到的亮度，對曲線30來說，水平軸的明暗度可以代表調光步階。 習慣上，明暗度為0時代表全黑，明暗度為100時代表全白。每當白光LED 20的亮度改變A Y時，人眼應該感覺到的明暗度變化AL，如曲線30所示， 實際上，人眼的結構復雜，在亮度較高時，需要較大的亮度變化人眼才能 察覺到明暗度改變，相反的，在亮度較低時， 一點點的亮度變化人眼就會 感受到明暗度的變化，如曲線32所示，因此，每當改變l個調光步階使 LED 20的亮度改變A Y時，人眼察覺到的明暗度變化并不是固定值，換言 之，電流調節器10的調光步階與人眼察覺到的明暗度并不是線性關系。 圖6顯示圖5中曲線30及32之間亮度的誤差值，從這里可以很明顯的看 出，在相同朋暗度時，LED20發出的亮度與人眼所需的亮度有很大的差距， 特別是在明暗度為50附近。在已知的電流調節器10中，如果要使人眼察覺到的明暗度呈線性變 化，則必需適當的選擇調光步階，在低電流區域時，LED20的亮度只要稍 微變化，人眼觀察到的明暗度就有變化，故在低電流區域能選擇的調光步 階較少，相反，在高電流區域時，LED20的亮度要有較大的改變，人眼才 能感受到明暗度的變化，故可選取的調光步階較多。然而，不論是在低電 流區域或高電流區域必定有部分的調光步階沒有被使用，因而造成浪費。 另外，要選取適當的調光步階也要經過復雜的計算，這也增加設計上的難 度。
因此已知的電流調節器存在著上述種種不便和問題。
發明內容
本發明的目的，在于提出一種可以使白光LED的亮度變化在人眼中呈 線性變化的電流調節器及其控制方法。
本發明的另一目的，在于提出一種可以使白光LED的亮度變化在人眼 中幾乎為線性變化的電流調節器及其控制方法。
為實現上述目的，本發明的技術解決方案是
一種電流調節器，包括一電流源和一明暗度控制器，其特征在于
所述電流源提供一正比于((L+a)/b)n的驅動電流，其中L為明暗度，a、 b及n為常數；
所述明暗度控制器決定L的值。
本發明的電流調節器還可以采用以下的技術措施來進一步實現。 前述的電流調節器，其中所述常數a為16,常數b為116，常數n為
10前述的電流調節器，其中所述電流源包括
一第一函數電路，根據一輸入信號產生正比于((L+a)/b)的電流；以及 一第二函數電路，根據所述第一函數電路的輸出產生正比于((L+a)/b)2 的電流。
前述的電流調節器，其中所述電流源更包括一第三函數電路，根據所
述第二函數電路的輸出產生正比于((L+a)/b)3的電流。 前述的電流調節器，其中所述電流源還包括 一第一電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系； 一第二電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系； 一第三電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系； 一第二電流源，供應所述第一電流至第一電阻以產生一第一電壓 一第一電壓電流轉換器，用以將所述第一電壓轉換為一第二電流； 一第一電流鏡，鏡射所述第二電流產生一第三電流至第二電阻以產生
一第二電壓；
一第二電壓電流轉換器，用以將所述第二電壓轉換為一第四電流； 一第二電流鏡，鏡射所述第四電流產生一第五電流至第三電阻以產生 一第三電壓；
一第三電壓電流轉換器，用以將所述第三電壓轉換為一第六電流；以
及
一第三電流鏡，鏡射所述第六電流產生驅動電流。
前述的電流調節器，其中所述第一、第二及第三電阻具有相同電阻值。 前述的電流調節器，其中所述電流源還包括一電流鏡，鏡射一參考電流產生所述驅動電流；一電壓電流轉換器，將一參考電壓轉換為參考電流；以及一開關，受控于一控制信號，用以控制所述參考電流的導通時間，所述控制信號包括一主周期具有工作周期比為((L+16)/116)，在所述主周期的工作時間中包含一第一子周期具有工作周期比為((L+16)/116)，在所述第一子周期的工作時間中包含一第二子周期具有工作周期比為((L+16yi16)。前述的電流調節器，其中所述電流源更包括—第一電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系；一第二電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系；一第二電流源，供應一第一電流至所述第一電阻以產生一第一電壓；一第一電壓電流轉換器，用以將所述第一電壓轉換為一第二電流；一第一電流鏡，鏡射所述第二電流產生一第三電流至第二電阻以產生一第二電壓；
一第二電壓電流轉換器，用以將所述第二電壓轉換為一第四電流；一第二電流鏡，鏡射所述第四電流產生驅動電流；
一開關，受控于一控制信號，用以控制所述第四電流的導通時間，所
述控制信號具有工作周期比為((L+16)/116)。
前述的電流調節器，其中所述第一及第二電阻具有相同電阻值。前述的電流調節器，其中更包括一低壓差電流源根據所述驅動電流產
生一輸出電流給發光二極管。
前述的電流調節器，其中所述低壓差電流源包括一運算放大器，具有一第一輸入、 一第二輸入及一輸出；一第一晶體管，具有一汲極連接所述驅動電流及第一輸入、 一源極連接一參考電壓以及一 閘極連接輸出；
一第二晶體管，具有一汲極連接所述發光二極管及第二輸入、 一源極連接所述參考電壓以及一閘極連接輸出，用以鏡射通過所述第一晶體管的所述驅動電流產生所述輸出電流。
前述的電流調節器，其中所述驅動電流與明暗度之間的關系曲線逼近人眼中亮度與明暗度之間的關系曲線。
前述的電流調節器，其中所述電流源，提供一隨調光步階變化的驅動電流，所述驅動電流與所述調光步階之間的第一關系曲線近似人眼中亮度與明暗度之間的第二關系曲線；以及
所述輸出電路，根據所述驅動電流產生一輸出電流給發光二極管。
前述的電流調節器，其中所述輸出電路包括一第二電流源鏡射所述驅動電流產生所述輸出電流。
前述的電流調節器，其中所述電流源還包括
一電流鏡，用以鏡射一參考電流產生驅動電流；
一可變電阻，其電阻值由所述調光步階決定；
一晶體管，連接在所述可變電阻及所述電流鏡之間；以及
一運算放大器，具有兩輸入分別連接一隨所述調光步階改變的可變電壓及所述可變電阻以及一輸出連接所述晶體管的閘極，運算放大器將所述可變電壓提供給所述可變電阻以產生參考電流。
前述的電流調節器，其中所述可變電阻的電阻值為2的幕次方。
前述的電流調節器，其中所述電流源還包括-一電流鏡，鏡射一參考電流產生驅動電流；
一電壓電流轉換器，將一參考電壓轉換為參考電流；以及
一開關，受控于一控制信號，用以控制所述參考電流的導通時間，所
述控制信號的工作時間及所述參考電壓都由所述調光步階決定。前述的電流調節器，其中所述工作時間為2的幕次方。前述的電流調節器，其中所述第二電流源包括一運算放大器，具有一第一輸入、 一第二輸入及一輸出；一第一晶體管，具有一汲極連接所述驅動電流及第一輸入、 一源極連
接一參考電壓以及一閘極連接所述輸出；
一第二晶體管，具有一汲極連接所述發光二極管及第二輸入、 一源極連接所述參考電壓以及一閘極連接所述輸出，用以鏡射通過所述第一晶體管的所述驅動電流產生所述輸出電流。
前述的電流調節器，其中所述第一關系曲線與所述第二關系曲線的誤差值低于10%。
前述的電流調節器，其中所述第二關系曲線為Y/Yn=((L+16)/116)3，其特征在于，Y為亮度，Yn為全白時的亮度，L為明暗度。一種電流調節器的控制方法，包括下列步驟
第一步驟提供一隨調光步階變化的驅動電流，所述驅動電流與所述
調光步階之間的第一關系曲線近似人眼中亮度與明暗度之間的第二關系
曲線；以及
第二步驟根據所述驅動電流產生一輸出電流給發光二極管。前述的電流調節器的控制方法，其中所述第二步驟包括鏡射所述驅動電流產生輸出電流。
前述的電流調節器的控制方法，其中所述第一步驟包括提供一隨所述調光步階改變的可變電壓至一隨所述調光步階改變的
可變電阻以產生一參考電流；以及鏡射一參考電流產生驅動電流。
前述的電流調節器的控制方法，其中所述可變電阻的電阻值為2的幕次方。
前述的電流調節器的控制方法，其中所述第一步驟還包括將一參考電壓轉換為一參考電流；
鏡射所述參考電流產生驅動電流；以及控制所述參考電流的導通時間；
所述參考電流的導通時間及所述參考電壓都由所述調光步階決定。前述的電流調節器的控制方法，其中所述參考電流的導通時間為2的幕次方。
前述的電流調節器的控制方法，其中所述第一關系曲線與所述第二關系曲線的誤差值低于10%。
前述的電流調節器的控制方法，其中所述第二關系曲線為Y/Yn=((L+16)/116)3，其中Y為亮度，Yn為全白時的亮度，L為明暗度。
采用上述技術方案后，本發明的電流調節器具有以下優點
(1) .可使白光LED的亮度變化在人眼中呈線性變化。
(2) .可使白光LED的亮度變化在人眼中幾乎為線性變化。
15圖1顯示已知用以驅動白光LED的電流調節器；圖2顯示圖1中電流IREF與調光步階之間的關系曲線；圖3顯示圖1中直流驅動電流ILED與調光步階之間的關系曲線；圖4顯示白光LED的光強度與直流驅動電流ILED之間的關系曲線；圖5顯示白光LED 20的亮度及明暗度之間的關系曲線以及人眼中亮度及明暗度之間的關系曲線；
圖6顯示圖5中曲線30及32之間亮度的誤差值；圖7是本發明的第一實施例；
圖8顯示圖7中電流源42的電流與調光步階的關系曲線；圖9顯示電流ILED與調光步階的關系曲線；
圖10顯示圖7中LED 48的亮度與明暗度之間的關系曲線以及人眼中的亮度及明暗度之間的關系曲線；圖ll是本發明的第二實施例；圖12顯示控制信號PWM的實施例；圖13是本發明的第三實施例；圖14顯示圖13中控制信號PWM的實施例；
圖15是本發明的第四實施例；
圖16顯示人眼中亮度與明暗度之間的關系曲線及電流調節器70中LED 48的亮度與明暗度之間的關系曲線；
圖17顯示圖16中兩曲線74及76之間的誤差值；圖18是本發明的第五實施例；
圖19顯示人眼中亮度與明暗度之間的關系曲線及電流調節器80中LED48的亮度與明暗度之間的關系曲線；以及
圖20顯示圖19中兩曲線84及86之間的誤差值。
具體實施例方式
以下結合實施例及其附圖對本發明作更進一步說明。
在已知的文獻中，亮度Y與明暗度L之間的轉換式 L=116f(Y/Yn)-16 公式1
其中，Yn為全白時的亮度。在(Y/Yn)X).008856時f(Y/Yn)=(Y/Yn)l/3， 否則f(Y/Yn)=7.787(Y/Yn)+16/116。由公式1可推得 f(Y/Yn)=((L+16)/116) 公式2
由于(Y/Yn)0.008856的范圍很小故忽略不計，因此可進一步推得 (Y/Yn)=((L+16)/116)3 公式3
因此，只要發光二極管所發出的亮度符合公式3，就可以符合人眼所 察覺到的明暗度變化。更詳細內容請參照網頁 http:〃en.wikipedia.org/wiki/Lab_color—space。
首先請參閱圖7，圖7是本發明的第一實施例圖。如圖所示，在所述 電流調節器40中，電流源42提供驅動電流IREF-K1X((L+16)/116)3，其 中Kl為常數，明暗度控制器44用以決定明暗度L的值，在此明暗度L 為調光步階，低壓差(low dropout)電流源46根據電流IREF產生輸出電流 ILED給LED 48，低壓差電流源包括運算放大器4602及晶體管4604及 4606，其中，晶體管4604連接在電流ILED及接地端GND之間，晶體管 4606連接在LED 48及接地端GND之間，運算放大器4602的非反相輸入 及反相輸入分別連接晶體管4604及4606的汲極，運算放大器4602的輸出連接晶體管4604及4606的閘極。
圖8顯示電流源42中電流與調光步階的關系曲線。在電流源42中， 可變電阻4204、 4210及4216具有相同的電阻值((L+16)/116)XR，電流源 4202提供電流Il給可變電阻4204以產生電壓V1=((L+16)/116)XRXI1， 電壓電流轉換器4206將電壓VI轉換為電流I2=((L+16)/116)XI1，電流鏡 4208鏡射電流I2產生電流I3=((L+16)/116)XIlXnl給電阻4210以產生電 壓V2-((L+16)/116)2XRXIlXnl，電流13的曲線如圖8的曲線50所示， 電壓電流轉換器4212將電壓V2轉換為電流I4=((L+16)/116)2XIlXnl， 電流鏡4214鏡射電流14產生電流I5=((L+16)/116)2XIlXnlXn2給電阻 4216以產生電壓V3=((L+16)/116)3XRXIlXnlXn2,電流15的曲線如圖 8的曲線52所示，電壓電流轉換器4218將電壓V3轉換為電流 I6=((L+16)/116)3 X11 Xnl X n2，電流鏡4220鏡射電流16產生電流IREF=K1 X((L+16)/116)3，如圖8的曲線54所示，在此Kl= II Xnl Xn2Xn3。
圖9顯示電流ILED與調光步階的關系曲線。在低壓差電流源46中， 運算放大器4602使得晶體管4604閘汲極之間的電壓等于晶體管4606閘 汲極之間的電壓，故晶體管4606將鏡射通過晶體管4604的電流IREF，假 設晶體管4604及4606之間的尺寸比為1: K2，則可得電流ILED- Kl X K2X((L+16)/116)3，如圖9所示。圖10顯示圖7中LED 48的亮度與明暗 度之間的關系曲線以及人眼中亮度及明暗度之間的關系曲線，其中，兩條 曲線重疊，因此，每改變1個調光步階L，人眼察覺的明暗度變化為定值， 故電流調節器40的調光步階與人眼察覺到的明暗度具有線性關系，故無 需再經由復雜的計算來選取適當的調光步階使人眼觀察的LED的亮度變化為線性，也沒有調光步階被閑置而造成浪費。
圖ll是本發明的第二實施例，所述電流調節器60包括電流源62、明 暗度控制器64及低壓差電流源46，電流源62提供電流IREF= Kl X ((L+16)/116)3，如圖8的曲線54所示，明暗度控制器64用以決定明暗度 L的值，在此明暗度L為調光步階，低壓差電流源46根據電流IREF產生 電流ILED，如圖9所示。在電流源62中，電壓電流轉換器6202將電壓 VREF轉換為電流II， PWM信號產生器6204根據明暗度控制器64的輸 出L產生控制信號PWM切換連接在電壓電流轉換器6202及接地端GND 之間的開關Sl，由此控制電流II的導通時間，電流鏡6206鏡射電流II 產生電流IREF。圖12顯示控制信號PWM的實施例，其中，控制信號PWM 包括主周期Tl具有工作周期比((L+16)/116),而主周期Tl的工作時間包 含第一子周期T2具有工作周期比((L+16)/116)，第一子周期T2的工作時 間又包含第二子周期具有((L+16)/116)，因此，可以得知電流IREF的平均 電流等于K1X((L+16)/116)3，在此K1=I1。由于電流IREF正比于 ((L+16)/116)3，故電流ILED也正比于((L+16)/116)3，換言之，圖11中的 LED 48的亮度與明暗度之間的關系曲線以及人眼中亮度及明暗度之間的 關系曲線重疊，如圖10所示，故電流調節器60的調光步階與人眼察覺到 的明暗度具有線性關系。
圖13是本發明的第三實施例，所述電流調節器66包括電流源68、明 暗度控制器69及低壓差電流源46,電流源68提供電流IREF= K1X ((L+16)/116)3，如圖8的曲線54所示，明暗度控制器69用以決定明暗度 L的值，在此明暗度L為調光步階，低壓差電流源46根據電流IREF產生電流ILED。在電流源68中，可變電阻6804及6810具有相同的電阻值 ((L+16)/116)XR，電流源6802提供電流II給可變電阻6804以產生電壓 V1=((L+16)/116)XRXI1，電壓電流轉換器6806將電壓VI轉換為電流 I2=((L+16)/116)XI1，電流鏡6808鏡射電流12產生電流B=((L+16)/116) XII Xnl給電阻6810以產生電壓V2=((L+16)/116)2XRXIlXnl，電壓電 流轉換器6812將電壓V2轉換為電流I4=((L+16)/116)2XII Xnl，開關SI 連接在電壓電流轉換器6812及接地端GND之間，PWM信號產生器6816 根據明暗度控制器69的輸出L產生控制信號PWM切換開關Sl，圖14顯 示圖13中控制信號PWM的實施例，其包括周期Tl具有工作周期比 ((L+16)/116)，電流鏡6814鏡射其參考分支上的電流產生電流IREF，由于 控制信號PWM的工作周期比為((L+16)/116)，故可以得知電流IREF的平 均電流等于14X n2 X ((L+16)/l 16)，又電流14等于((L+16)/l 16)2 XIIX nl ， 故電流IREF的平均電流等于K1X((L+16)/116)3，在此K1=I1 Xnl Xn2。
圖15是本發明的第四實施例，所述電流調節器70包括電流源72提 供電流IREF以及低壓差電流源46根據電流IREF產生電流ILED給LED 48，此實施例是利用片段線性近似(piecewise linear approach)的方式來得到 近似公式3的曲線。在電流源72中，電壓電流轉換器7201將可變電壓 Vl=(N/40) X VREF轉換為電流II ，電流鏡7206鏡射電流II產生電流IREF， 在電壓電流轉換器7201中，運算放大器7202具有非反相輸入及反相輸入 分別連接可變電壓V1及節點A，用以將電壓V1提供至節點A，其中，N 為調光步階，在此實施例中，N等于21 40，多個具有相同電阻值的電阻 R并聯在節點A及接地端GND之間以形成等效電阻7204，多個開關S1 S16各自與一電阻串聯，由此切換開關S1-S16可以改變等效電阻7204 的電阻值，等效電阻7204因應電壓V1產生電流I1。圖16顯示人眼中亮 度與明暗度之間的關系曲線74及電流調節器70中LED 48的亮度與明暗 度之間的關系曲線76。參照圖15及16，在此實施例中，曲線76共分為5 段，而調光步階N的階數共20階，故每段包含4個調光步階，在每一段 中，等效電阻7204的電阻值都將改變以改變電流ILED的斜率，如圖16 所示，在第1段中，開關Sl打開(turn on)其余關閉(tum off)，等效電阻7204 的電阻值為R，在第2段中，開關Sl及S2打開而其余關閉，等效電阻7204 的電阻值變為R/2，在第3段中，開關S1 S4打開而其余關閉，故等效電 阻7204的電阻值為R/4，在第4段中，開關S1 S8打開而其余關閉，故等 效電阻7204的電阻值為R/8,在第5段中，開關S1 S16全打開，故等效 電阻7204的電阻值為R716，很明顯的，等效電阻7204的電阻值為2的幕 次方。在其它實施例中，只要適當的選取參考電壓VREF、調光步階的階 數以及電阻R，電流ILED的曲線76的段數是可以改變，隨著段數的增加， 電流ILED的曲線76可以越接近曲線74。圖17顯示圖16中兩曲線74及 76之間的誤差值，其中，兩曲線74及76之間的誤差值不超過10%，顯然 兩曲線74及76相當近似，故當調光步階N改變時，LED48的亮度變化 在人眼中近乎線性。
圖18是本發明的第五實施例，所述電流調節器80包括電流源82提 供電流IREF以及低壓差電流源46根據電流IREF產生電流ILED給LED 48，此實施例同樣利用片段線性近似的方式來得到近似公式3的曲線。在 電流源82中，電壓電流轉換器8202將可變電壓V1=(N/40)XVREF轉換為電流Il，開關S1連接在電壓電流轉換器8202及接地端GND之間，受 控于控制信號PWM，用以控制電流Il的導通時間，電流鏡8204鏡射電 流II產生電流IREF。圖19顯示人眼中亮度與明暗度之間的關系曲線84 及電流調節器80中LED 48的亮度與明暗度的之的關系曲線86。參照圖 18及19，在此實施例中，電流ILED的曲線86同樣分為5段，而調光步 階N的階數共20階，故每段包含4個調光步階，在每一段中，控制信號 PWM具有不同的工作時間，由圖19可看出各段的控制信號PWM的工作 周期比分別為(1/16)、 (2/16)、 (4/16)、 (8/16)及(16/16)，控制信號PWM的 工作時間為2的幕次方，每當控制信號PWM的工作時間增加時，曲線86 的斜率也跟著增加。在其它實施例中，只要適當的選取參考電壓VREF、 調光步階的階數以及電阻R，電流ILED的曲線86的段數是可以改變，隨 著段數的增加，電流ILED的曲線86可以越接近曲線84。圖20顯示圖19 中兩曲線84及86之間的誤差值，其中，兩曲線84及86之間的誤差值不 超過10%，顯然兩曲線84及86相當近似，故當調光步階N改變時，LED 48的亮度變化在人眼中近乎線性。
以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領 域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種 變換或變化。因此，所有等同的技術方案也應該屬于本發明的范疇，應由 各權利要求限定。
權利要求
1. 一種電流調節器，包括一電流源和一明暗度控制器，其特征在于所述電流源提供一正比于((L+a)/b)n的驅動電流，其中L為明暗度，a、b及n為常數；所述明暗度控制器決定L的值。
2. 如權利要求l所述的電流調節器，其特征在于，所述常數a為16， 常數b為116，常數n為3。
3. 如權利要求l所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源包括 一第一函數電路，根據一輸入信號產生正比于((L+a)/b)的電流；以及 一第二函數電路，根據所述第一函數電路的輸出產生正比于((L+aVb)2的電流。
4. 如權利要求3所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源更包括 一第三函數電路，根據所述第二函數電路的輸出產生正比于((L+a)/b)3的 電流。
5. 如權利要求1所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源還包括 一第一電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系；一第二電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系； 一第三電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系；一第二電流源，供應所述第一電流至第一電阻以產生一第一電壓一第一電壓電流轉換器，用以將所述第一電壓轉換為一第二電流； 一第一電流鏡，鏡射所述第二電流產生一第三電流至第二電阻以產生 一第二電壓；一第二電壓電流轉換器，用以將所述第二電壓轉換為一第四電流； 一第二電流鏡，鏡射所述第四電流產生一第五電流至第三電阻以產生 一第三電壓；一第三電壓電流轉換器，用以將所述第三電壓轉換為一第六電流；以及一第三電流鏡，鏡射所述第六電流產生驅動電流。 '
6. 如權利要求5所述的電流調節器，其特征在于，所述第一、第二及 第三電阻具有相同電阻值。
7. 如權利要求1所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源還包括 一電流鏡，鏡射一參考電流產生所述驅動電流； 一電壓電流轉換器，將一參考電壓轉換為參考電流；以及一開關，受控于一控制信號，用以控制所述參考電流的導通時間，所 述控制信號包括一主周期具有工作周期比為((L+16)/116)，在所述主周期的 工作時間中包含一第一子周期具有工作周期比為((L+16)/116)，在所述第一 子周期的工作時間中包含一第二子周期具有工作周期比為((L+16)/116)。
8. 如權利要求1所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源更包括: 一第一電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系； 一第二電阻，其電阻值與((L+16)/116)具有比例關系； 一第二電流源，供應一第一電流至所述第一電阻以產生一第一電壓； 一第一電壓電流轉換器，用以將所述第一電壓轉換為一第二電流； 一第一電流鏡，鏡射所述第二電流產生一第三電流至第二電阻以產生一第二電壓； 一第二電壓電流轉換器，用以將所述第二電壓轉換為一第四電流； 一第二電流鏡，鏡射所述第四電流產生驅動電流；一開關，受控于一控制信號，用以控制所述第四電流的導通時間，所 述控制信號具有工作周期比為((L+16)/116)。
9. 如權利要求8所述的電流調節器，其特征在于，所述第一及第二電 阻具有相同電阻值。
10. 如權利要求1所述的電流調節器，更包括一低壓差電流源根據所述 驅動電流產生一輸出電流給發光二極管。
11. 如權利要求IO所述的電流調節器，其特征在于，所迷低壓差電流 源包括一運算放大器，具有一第一輸入、 一第二輸入及一輸出； 一第一晶體管，具有一汲極連接所述驅動電流及第一輸入、 一源極連 接一參考電壓以及一閘極連接輸出；一第二晶體管，具有一汲極連接所述發光二極管及第二輸入、 一源極 連接所述參考電壓以及一閘極連接輸出，用以鏡射通過所述第一晶體管的 所述驅動電流產生所述輸出電流。
12. 如權利要求1所述的電流調節器，其特征在于，所述驅動電流與明 暗度之間的關系曲線逼近人眼中亮度與明暗度之間的關系曲線。
13. —種電流調節器，包括一電流源和一輸出電路，其特征在于-所述電流源，提供一隨調光步階變化的驅動電流，所述驅動電流與所述調光步階之間的第一關系曲線近似人眼中亮度與明暗度之間的第二關 系曲線；以及所述輸出電路，根據所述驅動電流產生一輸出電流給發光二極管。
14. 如權利要求13所述的電流調節器，其特征在于，所述輸出電路包 括一第二電流源鏡射所述驅動電流產生所述輸出電流。
15. 如權利要求13所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源還包括一電流鏡，用以鏡射一參考電流產生驅動電流；一可變電阻，其電阻值由所述調光步階決定；一晶體管，連接在所述可變電阻及所述電流鏡之間；以及一運算放大器，具有兩輸入分別連接一隨所述調光步階改變的可變電壓及所述可變電阻以及一輸出連接所述晶體管的閘極，運算放大器將所述可變電壓提供給所述可變電阻以產生參考電流。
16. 如權利要求15所述的電流調節器，其特征在于，所述可變電阻的 電阻值為2的幕次方。
17. 如權利要求13所述的電流調節器，其特征在于，所述電流源還包括一電流鏡，鏡射一參考電流產生驅動電流； 一電壓電流轉換器，將一參考電壓轉換為參考電流；以及 一開關，受控于一控制信號，用以控制所述參考電流的導通時間，所 述控制信號的工作時間及所述參考電壓都由所述調光步階決定。
18. 如權利要求17所述的電流調節器，其特征在于，所述工作時間為 2的幕次方。
19. 如權利要求14所述的電流調節器，其特征在于，所述第二電流源包括一運算放大器，具有一第一輸入、 一第二輸入及一輸出； 一第一晶體管，具有一汲極連接所述驅動電流及第一輸入、 一源極連接一參考電壓以及一 閘極連接所述輸出；一第二晶體管，具有一汲極連接所述發光二極管及第二輸入、 一源極連接所述參考電壓以及一閘極連接所述輸出，用以鏡射通過所述第一晶體管的所述驅動電流產生所述輸出電流。
20. 如權利要求13所述的電流調節器，其特征在于，所述第一關系曲 線與所述第二關系曲線的誤差值低于10%。
21. 如權利要求13所述的電流調節器，其特征在于，所述第二關系曲 線為Y/Yn=((L+16)/116)3，其特征在于，Y為亮度，Yn為全白時的亮度， L為明暗度。
22. —種控制權利要求1或13所述的電流調節器的控制方法，其特征 在于，包括下列步驟第一步驟提供一隨調光步階變化的驅動電流，所述驅動電流與所述 調光步階之間的第一關系曲線近似人眼中亮度與明暗度之間的第二關系 曲線；以及第二步驟根據所述驅動電流產生一輸出電流給發光二極管。
23. 如權利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第二步驟包括 鏡射所述驅動電流產生輸出電流。
24. 如權利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一步驟包括-提供一隨所述調光步階改變的可變電壓至一隨所述調光步階改變的可變電阻以產生一參考電流；以及 鏡射一參考電流產生驅動電流。
25. 如權利要求24所述的控制方法，其特征在于，所述可變電阻的電 阻值為2的幕次方。
26. 如權利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一步驟還包括將一參考電壓轉換為一參考電流； 鏡射所述參考電流產生驅動電流；以及 控制所述參考電流的導通時間；所述參考電流的導通時間及所述參考電壓都由所述調光步階決定。
27. 如權利要求26所述的控制方法，其特征在于，所述參考電流的導 通時間為2的幕次方。
28. 如權利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一關系曲線 與所述第二關系曲線的誤差值低于10%。
29. 如權利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第二關系曲線 為Y/Yn=((L+16)/116)3，其中Y為亮度，Yn為全白時的亮度，L為明暗度。
全文摘要
一種電流調節器及其控制方法，包括一電流源和一明暗度控制器，其特征是，所述電流源提供一正比于((L+a)/b)n的驅動電流，其中L為明暗度，a、b及n為常數；所述明暗度控制器決定L的值，用以產生一電流驅動白光LED，所述電流與調光步階之間的關系曲線等于或近似人眼中亮度與明暗度之間的關系曲線，因此，當調光步階改變時，人眼可以觀察到白光LED的亮度呈線性變化。
文檔編號H05B37/02GK101521968SQ20081008244
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月27日 優先權日2008年2月27日
發明者朱冠任, 林水木, 陳健生, 黃宗偉 申請人:立锜科技股份有限公司