專利名稱：發光二極管電流控制電路、均流器及驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明系關于一發光二極管電流控制電路、均流器及驅動裝置，尤指一種可調整 發光二極管之驅動電壓以提高效率的發光二極管電流控制電路、均流器及驅動裝置。
背景技術：
發光二極管的驅動電源主要分成兩種，一種以電流反饋控制方式提供發光二極管 穩定的驅動電流；另一種方式則以電壓反饋控制方式提供發光二極管穩定的驅動電壓，并 以一電流控制電路，使發光二極管流經穩定的電流。定電流驅動方式的優點為效率高且發 光穩定，但對于驅動多串發光二極管，則需另外增加均流電路，反使效率變差；定電壓驅動 方式的優點為電路控制簡單，且相當適合驅動多串發光二極管。請參見圖1，圖1為現有的定電壓驅動方式的發光二極管電流驅動裝置的電路示 意圖。發光二極管電流驅動裝置包含一電流控制電路10、一發光二極管模塊60以及一電 源供應器70。電源供應器70通過一電壓反饋回路產生的一電壓反饋信號VFB使輸出電壓 VOUT穩定。發光二極管模塊60包含多個發光二極管串，并聯于電源供應器70及電流控制 電路10之間。電流控制電路10包含了一電流設定電阻11、以及由一晶體管12及多個晶體 管20所組成的電流鏡。電流設定電阻11 一端耦接一電壓VCC，另一端耦接晶體管12使晶 體管12流經一設定電流。晶體管20 —對一方式連接發光二極管模塊60中的對應發光二 極管串，并鏡射設定電流以流經發光二極管發光。如此，發光二極管模塊60中的每一發光 二極管流經大致相同的電流而使發光亮度趨近一致。由于發光二極管間的閾值電壓(Threshold Voltage)差異不小，使得相同電流下 所需的驅動電壓值并不相同。舉例來說，假設流經20mA的電流下，單顆發光二極管所需的 驅動電壓大致落在3. 4 3. 8V 一帶，而發光二極管模塊60中的每一發光二極管串均由20 顆的發光二極管串聯而成，所以發光二極管串所需的驅動電壓范圍為68 76V，各發光二 極管串間的驅動電壓差將由對應的晶體管20所承受。另外，晶體管20必須操作在飽和區 才能發揮鏡射電流功能。因此，為確保每一發光二極管串均能流經相同的電流，電源供應器 70提供的輸出電壓VOUT必須高于最高驅動電壓一電壓，例如80V，使晶體管20可確保操作 在飽和區。然而，實際上發光二極管串所需的驅動電壓難以事先一一確認，故發光二極管模 塊60中發光二極管串的最高驅動電壓不一定就必然高達76V。因此提供80V的過高驅動電 壓反而造成發光效率的低落。另外，為了避免發光二極管串中的任一顆發光二極管毀損開 路而造成發光二極管串不發光，有些發光二極管會并聯一齊納二極管(Zener Diode)，使并 聯的發光二極管就算毀損開路，也可以通過齊納二極管導通電流。齊納二極管的擊穿電壓 (breakdown voltage)會設定在發光二極管的閾值電壓之上，例如2V，以避免齊納二極管 的誤動作。在這種情況下，若發光二極管串中有兩個發光二極管毀損，造成發光二極管串的 驅動電壓往上提高近4V，就有可能造成發光二極管串之電流大幅下降或甚至無法發光。而 若將電源供應器70提供的輸出電壓VOUT再往上提高，卻又使發光效率更低。
發明內容
鑒于現有技術中的定電壓驅動方式的發光二極管電流驅動裝置為確保發光二極 管模塊能穩定發光，而提供高于所需的驅動電壓，然而過高的驅動電壓造成發光二極管驅 動裝置的效率低落。本發明為了提高發光二極管驅動裝置的效率，且能對于驅動電壓較高 或部分發光二極管發生毀損的發光二極管串依然能流過預定的電流提供穩定的發光，因此 調整發光二極管裝置的電壓反饋電路，使電壓反饋電路能隨發光二極管串的狀態調整成最 適當的設定或模式，確保發光二極管串正確提供所需亮度。為達上述目的，本發明提供了一種發光二極管電流控制電路，包含一電流調節單 元、一檢測單元以及一電流控制單元。電流調節單元具有一電流控制端耦接一發光二極管 串，用以根據一電流控制信號決定流經發光二極管串的一電流大小。檢測單元檢測電流控 制端并根據一保護電壓值決定是否產生一保護信號。電流控制單元產生電流控制信號以控 制發光二極管串流的電流大小，并根據保護信號決定是否停止電流流經發光二極管串。本發明也提供了 一種發光二極管均流器，用以均流復數個發光二極管串，一電壓 源電路提供一輸出電壓以驅動復數個發光二極管串。發光二極管均流器包含一均流電路、 一檢測電路及一調整判斷電路。均流電路具有復數個均流端耦接復數個發光二極管串用以 均流復數個發光二極管串的電流。檢測電路檢測復數個均流端的電壓以產生對應的復數個 檢測信號。調整判斷電路根據復數個檢測信號產生至少一調整控制信號。其中，至少一調 整控制信號用以控制一電壓反饋電路，以調整電壓反饋電路所產生代表輸出定電壓的準位 一電壓反饋信號的準位。本發明另外也提供了一種發光二極管驅動裝置，包含一發光二極管模塊、一電壓 源電路、一電壓反饋電路以及一發光二極管均流器。發光二極管模塊，具有復數個發光二極 管串，而電壓源電路提供一輸出電壓以驅動發光二極管模塊。電壓反饋電路根據輸出電壓 產生一電壓反饋信號，使輸出電壓穩定于一第一電壓值。發光二極管均流器具有復數個均 流端用以耦接發光二極管模塊，并均流流經每一發光二極管串的電流。其中，發光二極管均 流器檢測復數個均流端的電壓，并在任一復數個均流端低于一保護電壓值，產生至少一調 整控制信號以調整電壓反饋信號，使輸出電壓穩定于一第二電壓值，第二電壓值高于第一 電壓值。以上的概述與接下來的詳細說明皆為示范性質，是為了進一步說明本發明的申請 專利范圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在后續的說明與圖示加以闡述。
圖1為現有的定電壓驅動方式的發光二極管電流驅動裝置的電路示意圖；圖2為本發明發光二極管驅動裝置的電路示意圖；圖3為本發明發光二極管均流器的電路示意圖；圖4為本發明再一實施例發光二極管均流器的電路示意圖；圖5為本發明另一實施例發光二極管均流器的電路示意圖；圖6為本發明發光二極管電流控制電路的電路示意圖；圖7a為本發明一第一實施例電壓反饋電路電路示意圖；[ool8] 圖7b為本發明一第二實施例電壓反饋電路電路示意圖；[ool9] 圖7C為本發明一第三實施例電壓反饋電路的電路示意 圖8為圖7a及圖7b電壓反饋電路隨設定或模式改變的輸出電壓波形圖。
附圖標記說明
電流控制電路一lo；電流設定電阻一11；
晶體管一12；晶體管一20；
發光二極管模塊一60；電源供應器一70；
電壓反饋信號一VFB、邢；輸出電壓一VOUT；
電壓一VCC；發光二極管均流器一100；
均流電路一120、220、CB；參考電壓產生器一12l；
反向器一122；與門一123、223；
復用器一124、224；電流調節單元一125、225；
誤差放大器一126；電阻一127；
電壓箝制電路一128、VC；檢測電路一129；
調整判斷電路一130、230；發光二極管模塊一160；
電源供應器一170；電壓反饋電路一190；
電流設定電路一2lo；誤差放大器一211；
電阻一212、Ra、Rb；N型金氧半晶體管一213、216；
P型金氧半晶體管一214、215；電流控制單元一22l；
D觸發器一222；比較器一226；
延遲電路一227；鎖存器一228；
時間判斷電一240；電流源一241；
第一開關一242；第二開關一243；
電容一244；第一比較器一245；
第二比較器一246；單擊電路一247；
過溫保護電路一250；輸出電壓一V。；
均流端一DAl、DA2、．．．、DAn；實線一7b；
檢測電路一DM；調整判斷電路一MD；
檢測信號一Fl、F2、…、Fn；鎖存保護信號一LATCH；
電壓參考信號一VB；調光信號一DIM；
選擇端一S；電流控制信號一Vb、VXl；
電流控制端一DA；保護電壓值一Vr；
參考電一Vre、V3、V4；電流設定信號一V2；
保護信號一Fl’一Fn’、FAULT；過溫保護信號一OTP；
控制信號一Sl、S2；均流檢測電路一220；
輸出端一QN；模式一model—mode5；
電流控制電路220l一220n；觸發信號一u；
重設信號一RE；觸發端一CK；
輸入端一D；延遲信號一。D；
調整協調信號-RX ；
調整協調輸出信號-TX ；第一電阻-Rl;第三電阻-R3;調整電路195;
第二電阻-R2 ； 第四電阻-R4; 調整電Vl Vm;調整電阻-RAl RAm ；虛線-7a；
調整開關-SWl SWm ； 檢測單元-2 ；調整控制信號-ADJl ADJm、ADJ0
具體實施例方式請參見圖2，圖2為本發明發光二極管驅動裝置的電路示意圖。發光二極管驅動裝 置包含一發光二極管均流器100、一發光二極管模塊160、一電源供應器170以及一電壓反 饋電路190。發光二極管模塊160包含復數個發光二極管串，每一發光二極管串的一端耦 接電源供應器170以接收電源供應器170產生的輸出電壓VO而驅動發光，另一端對應耦接
至發光二極管均流器100的均流端DA1、DA2.....DAn (η為大于0的整數)。發光二極管均
流器100用以均流發光二極管模塊160的復數個發光二極管串，使每一發光二極管串流經 大致相同的電流而產生相近的亮度。發光二極管均流器100同時根據復數個均流端DAl、
DA2.....DAn的電壓而產生至少一調整控制信號ADJl ADJm(m為大于0的整數)。電壓
反饋電路190根據輸出電壓VO來產生代表輸出電壓VO準位的一電壓反饋信號FB至電源 供應器170，使電源供應器170能輸出穩定的輸出電壓V0。電壓反饋電路190也接收調整 控制信號ADJ，以根據調整控制信號ADJ決定是否調整電壓反饋電路190的設定或模式，使
復數個均流端DA1、DA2.....DAn中任一個電壓低于一保護電壓值時，電壓反饋電路190會
偏移電壓反饋信號FB的準位，使輸出電壓VO穩定于新的電壓值上，使復數個均流端DA1、 DA2、. . .、DAn的電壓均高于保護電壓值。接著請參見圖3，圖3為本發明發光二極管均流器的電路示意圖。發光二極管均 流器100包含一均流電路CB、一檢測電路DM以及一調整判斷電路MD。均流電路CB具有復
數個均流端DAI、DA2.....DAn耦接復數個發光二極管串用以均流所述復數個發光二極管
串的電流。檢測電路DM檢測復數個均流端DAl、DA2.....DAn的電壓以產生對應的復數個
檢測信號F1、F2.....而。調整判斷電路MD根據復數個檢測信號F1、F2.....Fn產生至少
一調整控制信號ADJl ADJm。當調整判斷電路MD于調整控制信號ADJl ADJm產生后
一預定時間長度后復數個檢測信號F1、F2.....Fn之狀態并未改變，即發光二極管模塊160
的錯誤狀態未能減少或移除，此時調整判斷電路MD可產生一鎖存保護信號LATCH至均流電 路CB，以停止導通出現發光二極管模塊160中異常的發光二極管串或停止發光二極管模塊 160中所有的發光二極管串導通電流而不發光。鎖存保護信號LATCH將持續產生至發光二 極管均流器被關閉或重新啟動為止。另外，本發明發光二極管均流器可以另外包含一電壓
箝制電路VC，箝制復數個均流端DAI、DA2.....DAn的電壓使復數個均流端DAI、DA2.....
DAn的電壓不超過一箝制電壓值，其中箝制電壓值高于上述的保護電壓值。如此，當任何電
路操作(例如調光)或異常造成復數個均流端DAI、DA2.....DAn的電壓上升時，也可以
確保電壓被箝制在箝制電壓值下，避免均流電路CB因耐壓不足而燒毀。請參見圖4，圖4為本發明再一實施例發光二極管均流器的電路示意圖。發光二極管均流器包含一均流電路120、一電壓箝制電路128、一檢測電路129以及一調整判斷電路 130。均流電路120包含一參考電壓產生器121、電阻Ra、Rb、一反向器122、一與門123、一 復用器(MUX)IM以及復數個發光二極管電流控制電路，其中每個發光二極管電流控制電 路包含一電流調節單元125、一誤差放大器1 及一電阻127。參考電壓產生器121產生一 電壓參考信號VB，通過電阻Ra、Rb分壓后輸入復用器124的第一輸入端。反向器122接收 調整判斷電路130所產生的一鎖存保護信號LATCH并反向輸出。與門123接收反向器122 的輸出信號及一調光信號DIM，并輸出信號至復用器124的選擇端S。復用器124的第二輸 入端耦接地，并根據與門123的輸出信號選擇電阻Ra、Rb的分壓信號或零電位作為電流控 制信號Vb。誤差放大器1 之非反相輸入端接收電流控制信號Vb，反相端耦接至電阻127 一端。電流調節單元125可以是一 N型晶體管開關，漏極作為電流控制端DA用以耦接對應 的發光二極管串，源極耦接電阻127，柵極耦接誤差放大器126的輸出端。誤差放大器1 會使電阻127的跨壓等于電流控制信號Vb的準位而控制電流調節單元125流經的電流。當 鎖存保護信號LATCH為低準位及調光信號DIM為高準位時，復用器IM選擇電阻Ra、Rb的 分壓信號為電流控制信號Vb，發光二極管串流經一預定電流值；當鎖存保護信號LATCH為 高準位或調光信號DIM為低準位時，復用器IM選擇零電位為電流控制信號Vb，發光二極管 串流經的電流為零。電壓箝制電路1 包含復數個齊納二極管，每一齊納二極管的負端耦接對應的電 流控制端DA，另一端耦接地。當發光二極管串因調光或者其他電路異常造成電流控制端DA 的電壓上升，電壓箝制電路1 可以確保電流控制端DA的電壓被箝制在齊納二極管的擊穿 電壓(Breakdown Voltage)附近或以下。如此，除可以保護電流調節單元125不致因高壓 燒毀外，也可以降低電流調節單元125中的耐壓要求。檢測電路1 可以包含復數個二極管，正端分別耦接至電流調節單元125的電流 控制端DA，負端則根據電流控制端DA的電位而產生檢測信號Fl 而。調整判斷電路130 接收檢測信號Fl 而、一保護電壓值Vr，以判斷是否檢測信號Fl 而均在保護電壓值Vr 之上。若檢測信號Fl 而中有任一低于保護電壓值Vr，則調整判斷電路130產生至少一 調整控制信號ADJl ADJm來調整電壓反饋電路190設定或模式。調整判斷電路130在一 預定時間長度后，判斷檢測信號Fl 1 中低于保護電壓值Vr的數量是否有減少。若檢測 信號Fl 而中低于保護電壓值Vr的數量有減少但不為零，則紀錄新的電壓反饋電路190 設定或模式，并再度調整的電壓反饋電路190設定或模式。若檢測信號Fl 1 中低于保 護電壓值Vr的數量減少至零，則維持最新的電壓反饋電路190設定或模式。然而，若檢測 信號Fl 1 中低于保護電壓值Vr的數量并未減少(即不變或增加)，則判斷電路出現異 常而產生一鎖存保護信號LATCH至均流電路120。鎖存保護信號LATCH經反向器122反相 為低準位信號，故與門123也輸出低準位信號使復用器124選擇零電位為電流控制信號Vb， 使發光二極管串停止發光而達到保護電路的功能。接下來請參見圖5，圖5為本發明另一實施例發光二極管均流器的電路示意圖。發 光二極管均流器包含一電流設定電路210、一均流檢測電路220、一調整判斷電路230、一時 間判斷電路MO以及一過溫保護電路250。電流設定電路210包含一誤差放大器211、一電 阻212、N型金氧半晶體管213、216以及P型金氧半晶體管214、215。電阻212根據流經N 型金氧半晶體管213的電流產生一檢測信號至誤差放大器211的反向輸入端與一參考電壓Vre比較，誤差放大器211根據比較結果控制流經N型金氧半晶體管213的電流，使電阻212 上的跨壓等于參考電壓Vre。P型金氧半晶體管214、215組成一電流鏡，將流經N型金氧半 晶體管213的電流鏡射流經N型金氧半晶體管216并產生一電流設定信號V2。均流檢測電路220包含至少一個發光二極管電流控制電路2201 220η，其中η 為大于零的整數。發光二極管電流控制電路2201 220η接收電流設定信號V2，以據此調 整流經均流端DAl DAn的電流，使電流一致而達到均流效果。發光二極管電流控制電路 2201 220η接收一調光信號DIM，以根據調光信號DIM控制導通電流時間與截止電流時間 的比例，在導通電流時復數個發光二極管串的電流流經預定電流值而發光，在截止電流時， 復數個發光二極管串之電流為零而不發光，因此達到調光效果。發光二極管電流控制電路 2201 220η同時判斷對應的均流端DAl DAn的電壓是否低于一保護電壓值，若是則產生 保護信號F1’ 而’。保護電壓值的設定為確保每一個發光二極管電流控制電路2201 220η中的晶體管開關均能操作在飽和區。過溫保護電路250在發光二極管均流器的操作溫度高于一預定過熱溫度時產生 一過溫保護信號OTP，使發光二極管電流控制電路2201 220η暫停導通電流直至溫度再度 降至預定過熱溫度以下。請同時參見圖2，調整判斷電路230于接收保護信號F1’ 而’之任一時，產生至 少一調整控制信號ADJl ADJm來調整電壓反饋電路190設定或模式。而由于電源供應器 170的輸出電壓VO重新穩定于新的電壓值會有時間上的延遲，為避免時間延遲造成不必要 誤判，調整判斷電路230會輸出控制信號Si、S2使時間判斷電路240開始計時。請參考圖6，圖6為本發明發光二極管電流控制電路的電路示意圖。每一發光二極 管電流控制電路2201 220η包含了一電流控制單元221、一電流調節單元225以及一檢 測單元229。電流控制單元221包含一 D觸發器222、一與門223、一復用器(MUX) 224，用以 產生一電流控制信號VXl以控制流經電流調節單元225的電流控制端DA(即前述的均流端 DAl DAn)的電流大小，據此達到控制發光二極管串流的所述電流大小。在本實施例中，電 流調節單元225可以是一 N型晶體管開關，根據電流控制信號VXl調整等效電阻值以決定 流經對應發光二極管串的一電流大小而達到調整電流的功能。與門223同時接收D觸發器 222輸出端QN的輸出信號、過溫保護信號OTP及調光信號DIM，并據此控制復用器2M選擇 電流設定信號V2或零電位(即接地電位)輸出。當復用器2M選擇電流設定信號V2作為 電流控制信號VXl輸出時，電流調節單元225控制對應的發光二極管串流過穩定電流；當選 擇零電位輸出時，電流調節單元225控制對應的發光二極管串的電流為零而停止發光。檢測單元2 包含一比較器226、一延遲電路227及一鎖存器228，用以檢測電流 控制端DA，并根據一保護電壓值Vr決定是否產生一保護信號FAULT (即前述的保護信號 F1’ 而’)。保護電壓值Vr的設定為確保電流調節單元225中的N型晶體管開關能操作 在飽和區，可以是一個固定準位的參考信號或者為根據電流控制信號VXl準位調整的參考 信號。前者固定參考信號準位的優點為電路設計方便；后者的隨電流控制信號VXl準位調 整的優點為可以隨N型晶體管開關的柵極-源極電壓調整，達到更精準的設定。延遲電路 227也可以同時接收調光信號DIM，作為延遲時間的計時信號。接著，請同時參見圖5來說明發光二極管均流器的操作。時間判斷電路240包含了一電流源Ml、一第一開關M2、一第二開關M3、一電容244、一第一比較器245、一第二比較器246以及一單擊電路(One-Shot Circuit) 2470當保 護信號F1’ 而’均為低準位，使調整判斷電路230判斷不調整電壓反饋電路190設定或模 式時，輸出控制信號S1、S2以截止第一開關242并導通第二開關M3，使電容244處于放電 狀態。保護信號Fl’ 1 ’均為低準位代表均流端DAl DAn的準位均高于保護電壓值Vr 的準位。此時，電容M4的跨壓小于參考電壓V3、V4(其中參考電壓V3低于參考電壓V4)， 故第一比較器245輸出低準位觸發信號LA，第二比較器246輸出低準位的比較信號而使單 擊電路247也輸出低準位的重設信號RE。觸發信號LA傳送至電流控制單元221中的D觸 發器222的觸發端CK，用以觸發D觸發器222檢測輸入端D的保護信號FAULT。此時觸發 信號LA為低準位，故D觸發器222不進行保護信號FAULT的檢測，使得電流控制信號VXl 準位維持不變。由于電流控制端DA高于保護電壓值Vr的準位，比較器2 輸出低準位信 號，且重設信號RE也為低準位，使延遲電路227及鎖存器2 分別輸出低準位的延遲信號 OD及保護信號FAULT。因此，當觸發信號LA及重設信號RE為低準位時，發光二極管電流控 制電路2201 220η維持先前操作而不變動。當保護信號F1’ 而’中任一個為高準位，即均流端DAl DAn中有準位低于保 護電壓值Vr準位的情況發生，因此調整判斷電路230判斷須調整電壓反饋電路190設定或 模式，輸出控制信號S1、S2以導通第一開關242并截止第二開關對3，使電容244處于充電 狀態。均流端DAl DAn中準位高于保護電壓值Vr的對應發光二極管電流控制電路依然 維持先前操作而不變動，但均流端DAl DAn中準位高于保護電壓值Vr對應發光二極管電 流控制電路則操作有所改變，說明如下當電流控制端DA準位低于保護電壓值Vr時，比較器2 輸出高準位信號，并經延 遲電路227經一時間延遲后輸出高準位的延遲信號OD至鎖存器228。延遲電路227的設 置可以排除一些暫時的電壓噪聲所造的誤判。此時由于重設信號RE還在低準位，故鎖存器 228接收到高準位的延遲信號OD后也輸出高準位的保護信號FAULT，使調整判斷電路230 輸出調整控制信號ADJl ADJm，并控制時間判斷電路240開始對電容244充電。當電容 244的跨壓等于參考電壓V3時，第二比較器246輸出高準位的輸出信號使單擊電路247產 生一脈沖信號的重設信號RE使鎖存器2 重設而輸出低準位的保護信號FAULT。而當電容 244的跨壓繼續上升而等于參考電壓V4時，第一比較器245輸出高準位的觸發信號LA至D 觸發器222，使D觸發器222再度檢測保護信號FAULT。在保護信號FAULT為高準位到重設信號RE產生的時間間隔內，電流控制端DA的 準位已順利回到保護電壓值Vr之上，且在重設信號RE產生到觸發信號LA產生的時間間隔 內，電流控制端DA的準位均維持高于保護電壓值Vr，則檢測單元2 不再產生高準位之保 護信號。否則，檢測單元2 將持續產生高準位的保護信號FAULT。此時，代表對應的發光 二極管串可能有開路或其他電路異常造成電流控制端DA無法回升，而維持高準位的保護 信號FAULT將使電流調節單元225被控制在停止導通電流而避免電路異常下持續操作可能 造成的電路問題。接著說明調整判斷電路230的操作。調整判斷電路230可以是有限狀態機(Finite State Machine)或其他可執行類似功能之電路。調整判斷電路230于保護信號F1， 而， 中至少一個為高準位時，會產生調整控制信號ADJl ADJm。并在接收到觸發信號LA時， 判斷保護信號F1’ 而’中高準位的信號數是否減少，并導通第二開關243及截止第一開關242，使電容244放電以準備下一次操作。當信號數未能減少，代表無法通過調整電壓反 饋電路190來解決，故調整判斷電路230會將電壓反饋電路190設定或模式回復至未調整 前設定或模式。當信號數有所減少時，代表通過調整電壓反饋電路190可解決部分均流端 DAl DAn電壓過低的問題，此時調整判斷電路230記錄調整后的電壓反饋電路190設定或 模式并保持。當信號數有所減少并且大于0時，調整判斷電路230可重復上述動作直至信 號數為零或不再改變為止。另外，若多個發光二極管均流器同時應用于同一發光二極管驅動電路時，調整判 斷電路230可以接收一調整協調信號RX及輸出一調整協調輸出信號TX的方式與同一發光 二極管驅動電路的其他發光二極管均流器配合運作，說明如下。當調整判斷電路230檢測 到保護信號F1’ 而’中任一個為高準位且未接收到調整協調信號RX時，即產生調整控制 信號ADJl ADJm及調整協調輸出信號TX。而當調整判斷電路230檢測到保護信號F1， Fn'中任一個為高準位并同時接收到調整協調信號RX時，代表其他的發光二極管均流器已 進行改變電壓反饋電路190設定或模式，故此光二極管均流器無須同時進行調整，因此調 整判斷電路230停止改變電壓反饋電路190設定或模式。值得注意的是，圖6所示的發光二極管電流控制電路與圖4所示的實施例相較，主 要不同之處為圖6的發光二極管電流控制電路均具有復用器224及比較器226，因此可以各 自判斷電流控制端DA是否低于保護電壓值Vr以及各自控制使發光二極管串的電流為零而 停止發光。而圖4所示的實施例，則由調整判斷電路130統一判斷是否有任何電流控制端 DA低于保護電壓值Vr，若是且無法排除，則統一停止全部發光二極管串的發光。另外，圖6 所示的發光二極管電流控制電路的電流調節單元225中的N型晶體管開關組成一電流鏡而 達到均流效果，而圖4所示的實施例則由一電流調節單元125、一誤差放大器1 及一電阻 127構成的電流源來達到均流效果。再來請參見圖7a，圖7a為本發明一第一實施例電壓反饋電路的電路示意圖。在 此實施例中，電壓反饋電路包含一第一電阻Rl及一第二電阻R2，其中第二電阻R2為可調 電阻。調整判斷電路230通過控制調整控制信號ADJ的準位來調整第二電阻R2的電阻值。 因此，當有任一均流端DAl DAn的電壓低于保護電壓值Vr時，調整判斷電路230調低第 二電阻R2的電阻值，以調低電壓反饋電路的分壓比值的設定。如此，電源供應器170將調 高輸出電壓V0，使均流端DAl DAn之電壓調高。另外，由于發光二極管的閾值電壓具有負 溫度系數的特性，即溫度變高，閾值電壓會變低。故電壓反饋電路所產生的電壓反饋信號可 以設定為具有正溫度系數，例如選用具有負溫度系數之第一電組R1，使輸出電壓VO具有 負溫度系數，使溫度升高時，輸出電壓VO會下降來補償發光二極管閾值電壓隨溫度變低的 變化。請參見圖7b，圖7b為本發明一第二實施例電壓反饋電路的電路示意圖。在此實施 例中，電壓反饋電路包含一第一電阻R1、一第三電阻R3及復數個與第三電阻并聯的調整電 阻RAl RAm。調整電阻RAl RAm并且與調整開關SWl SWm串聯，且調整開關SWl SWm 受調整控制信號ADJl ADJm控制。當調整開關SWl SWm均為截止時，電壓反饋電路處 于一第一反饋模式，此時電壓反饋電路具有一第一分壓值R3/ (R1+R3)，此第一分壓值對應 到輸出電壓VO穩定在對應的一第一電壓值；當調整開關SWl為導通而調整開關SW2 SWm 為截止時，電壓反饋電路處于一第二反饋模式，此時電壓反饋電路具有一第二分壓值(R3//RA1)/(R1+(R3//RA1))，其中(R3//RA1)表示為電阻R3并聯電阻RAl的等效阻值，此第二分 壓值對應到輸出電壓VO穩定于對應的一第二電壓值；當調整開關SW2為導通而調整開關 SffUSW3 SWm為截止時，電壓反饋電路處于一第三反饋模式，此時電壓反饋電路具有一第 三分壓值(R3//RA2)/(R1+(R3//RA2))，其中(R3//RA2)表示為電阻R3并聯電阻RA2的等效 阻值，此第三分壓值對應到輸出電壓VO穩定于對應的一第三電壓值；依此類推。另外，請參見圖7c，圖7c為本發明一第三實施例電壓反饋電路的電路示意圖。在 此實施例中，電壓反饋電路包含第一電阻R1、第三電阻R3、一第四電阻R4及調整電路四5。 調整電路295接收調整控制信號ADJl ADJm以對應地產生調整電壓Vl Vm其中之一。 調整電壓Vl Vm中Vl為電壓最低，V2次之，依此類推，而Vm最高。調整電壓Vl Vm會 通過第四電阻R4及第三電阻R3的分壓調整電壓反饋信號FB的準位。調整電路295提供 的預設初始電壓可以為調整電壓Vm，此時輸出電壓VO穩定的電壓值最低。隨后，調整電路 295根據調整控制信號ADJl ADJm決定提供不同的調整電壓，最終可提供調整電壓VI，此 時對應的輸出電壓VO的電壓值最高。請參見圖8，圖8為圖7a、圖7b及圖7c電壓反饋電路隨設定或模式改變的輸出電 壓波形圖。虛線7a為圖7a所示電壓反饋電路的波形圖，輸出電壓VO為線性調整。實線7b 為圖7b及圖7c所示電壓反饋電路的波形圖，輸出電壓VO隨模式model mode5不同而以 階梯式調整。當然，除上述兩種例示的調整方式外，其他的調整方式，如曲線等亦可應用至 本發明。因此，本發明發光二極管均流器可通過檢測均流端DAl DAn之電壓是否低于一 保護電壓值來判斷電流調節單元225中的晶體管開關是否操作在飽和區。若否，則以線性、 階梯式方式來調高輸出電壓V0，使均流端DAl DAn的電壓提升以確保晶體管開關可操作 在飽和區。本發明除了可以確保發光二極管串驅動電壓不同時晶體管開關依然操作在飽和 區外，當發光二極管串有任何發光二極管毀損而必須通過并聯的齊納二極管導通電流時， 依然可以提供足夠的電壓使發光二極管串依然穩定發光。另外，本發明對電壓反饋電路設 定或模式的調整可限制對應的最小分壓值，使對應的輸出電壓VO有最高上限值，而達到過 壓保護的功能。若發光二極管未有并聯的齊納二極管而造成任一發光二極管毀損發光二極 管串即呈開路狀態，此時對應的均流端電壓會低于保護電壓值Vr而停止操作。綜上說明，本發明通過調整發光二極管裝置的電壓反饋電路，使電壓反饋電路能 隨發光二極管串的狀態調整成最適當的設定或模式，確保發光二極管串正確提供所需亮度 且也提高了發光二極管驅動裝置的效率。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和范圍。
權利要求
1.一種發光二極管電流控制電路，包含一電流調節單元，具有一電流控制端耦接一發光二極管串，用以根據一電流控制信號 決定流經所述發光二極管串的一電流大小；一檢測單元，檢測所述電流控制端，并根據一保護電壓值決定是否產生一保護信號；以及，一電流控制單元，產生所述電流控制信號以控制所述發光二極管串的所述電流大小， 并根據所述保護信號決定是否停止所述電流流經所述發光二極管串。
2.根據權利要求1所述的發光二極管電流控制電路，其特征在于所述檢測單元在所 述電流控制端的電壓低于所述保護電壓值持續一第一預定時間時，產生所述保護信號。
3.根據權利要求1所述的發光二極管電流控制電路，其特征在于一旦所述電流控制 端的電壓低于所述保護電壓值持續一第二預定時間時，所述檢測單元即產生所述保護信 號。
4.根據權利要求1所述的發光二極管電流控制電路，還包含一電壓箝制單元，耦接所 述電流控制端，使所述電流控制端的電壓不超過一箝制電壓值，其中所述箝制電壓值高于 所述保護電壓值。
5.一種發光二極管均流器，用以均流復數個發光二極管串，一電壓源電路提供一輸出 電壓以驅動所述復數個發光二極管串，所述發光二極管均流器包含一均流電路，具有復數個均流端耦接所述復數個發光二極管串用以均流所述復數個發 光二極管串的電流；以及，一檢測電路，檢測所述復數個均流端的電壓以產生對應的復數個檢測信號；以及一調整判斷電路，根據所述復數個檢測信號產生至少一調整控制信號；其中，所述至少一調整控制信號用以控制一電壓反饋電路，以調整所述電壓反饋電路 所產生代表所述輸出定電壓準位的一電壓反饋信號的準位。
6.根據權利要求5所述的發光二極管均流器，其特征在于所述電壓反饋電路具有至 少兩個反饋模式，并根據所述至少一調整控制信號決定運作于何反饋模式，每一反饋模式 對應一電壓值，使所述電壓源電路根據所述電壓反饋電路的反饋模式調整所述輸出定電壓 至對應的電壓值。
7.根據權利要求6所述的發光二極管均流器，其特征在于所述調整判斷電路在接收 另一發光二極管均流器的一調整協調信號時，停止改變所述電壓反饋電路的反饋模式。
8.根據權利要求6所述的發光二極管均流器，其特征在于所述調整判斷電路包含一 有限狀態電路，以根據所述復數個檢測信號決定所述電壓反饋電路的反饋模式。
9.根據權利要求5所述的發光二極管均流器，其特征在于所述電壓反饋信號具有一 正溫度系數。
10.根據權利要求5所述的發光二極管均流器，還包含一電壓箝制電路，箝制所述復數 個均流端的電壓使所述復數個電流控制端的電壓不超過一箝制電壓值。
11.根據權利要求5所述的發光二極管均流器，其特征在于所述調整判斷電路在所述 復數個均流端的任一持續低于一保護電壓值一預定保護時間時，控制所述均流電路使所述 復數個發光二極管串中對應的發光二極管串的電流為零或所述復數個發光二極管串的電 流為零。
12.根據權利要求5所述的發光二極管均流器，其特征在于所述均流電路根據一調光 信號使所述復數個發光二極管串的電流在零和一預定電流值之間切換。
13.根據權利要求5所述的發光二極管均流器，還包含一過溫保護電路，所述過溫保護 電路在所述發光二極管均流器的一溫度超過一預定保護溫度時，產生一過溫保護信號使所 述復數個發光二極管串的電流為零。
14.一種發光二極管驅動裝置，包含一發光二極管模塊，具有復數個發光二極管串；一電壓源電路，用以提供一輸出電壓以驅動所述發光二極管模塊；一電壓反饋電路，根據所述輸出電壓產生一電壓反饋信號，使所述輸出電壓穩定于一 第一電壓值；以及一發光二極管均流器，具有復數個均流端用以耦接所述發光二極管模塊，并均流流經 每一發光二極管串的電流；其中，所述發光二極管均流器檢測所述復數個均流端的電壓，并在任一復數個均流端 低于一保護電壓值，產生至少一調整控制信號以調整所述電壓反饋信號，使所述輸出電壓 穩定于一第二電壓值，所述第二電壓值高于所述第一電壓值。
15.根據權利要求14所述的發光二極管驅動裝置，其特征在于所述發光二極管均流 器包含一電壓箝制電路，箝制所述復數個均流端的電壓使所述復數個均流端的電壓不超過 一箝制電壓值。
16.根據權利要求14所述的發光二極管驅動裝置，其特征在于所述發光二極管均流 器低于所述保護電壓值的均流端數量持續一預定保護時間未減少時，使低于所述保護電壓 值的均流端的對應發光二極管模塊的電流為零或所述發光二極管模塊的電流為零。
17.根據權利要求14所述的發光二極管驅動裝置，其特征在于所述輸出電壓具有一 負溫度系數。
全文摘要
本發明提供了一種發光二極管電流控制電路、均流器及驅動裝置。所述發光二極管電流控制電路包含一電流調節單元、一檢測單元以及一電流控制單元。電流調節單元具有一電流控制端耦接一發光二極管串，用以根據一電流控制信號決定流經發光二極管串的一電流大小。檢測單元檢測電流控制端并根據一保護電壓值決定是否產生一保護信號。電流控制單元產生電流控制信號以控制發光二極管串流的電流大小，并根據保護信號決定是否停止電流流經發光二極管串。
文檔編號H05B37/02GK102076135SQ20091022098
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者余仲哲, 徐獻松, 李海波, 李立民 申請人:登豐微電子股份有限公司