TW201635860A - 發光二極體光源裝置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體光源裝置，包括至少兩個發光二極體串、一電源模組以及一電流分配電路。發光二極體串用以產生光束。電源模組電性連接至這些發光二極體串，用以依據一第一訊號來調整這些發光二極體串的亮度。電流分配電路電性連接至這些發光二極體串，用以依據一第二訊號來調整這些發光二極體串的色溫。另外，一種發光二極體光源裝置的控制方法亦被提出。

Description

發光二極體光源裝置及其控制方法

本發明是有關於一種光源裝置及其控制方法，且特別是有關於一種發光二極體光源裝置及其控制方法。

隨著半導體技術的蓬勃發展，現今發光二極體(light-emitting diode，LED)已能達到高亮度輸出及各種混光應用，為人類帶來穩定而節能的光源。由於發光二極體兼具省電、體積小、反應時間短、壽命長等優點，即使成本高於其他傳統照明光源，目前已廣泛地使用在顯示器與照明方面的領域。在應用方面，透過精密的混光計算，能調整發光二極體光源裝置的亮度及色溫表現來對應不同的使用需求。進一步而言，如何將上述的混光技術調整過程更加簡易化，並且降低整體軟硬體成本，實為當前研發人員研究的重要方向之一。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭 露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種發光二極體光源裝置及其控制方法，其亮度和色溫容易調節，且成本相對較低。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種發光二極體光源裝置，其包括至少兩個發光二極體串、一電源模組以及一電流分配電路。發光二極體串用以產生光束。電源模組電性連接至這些發光二極體串，用以依據一第一訊號來調整這些發光二極體串的亮度。電流分配電路電性連接至這些發光二極體串，用以依據一第二訊號來調整這些發光二極體串的色溫。

在本發明之一實施例中，上述電流分配電路依據第二訊號來產生一第三訊號。電流分配電路更依據第三訊號來調整這些發光二極體串的色溫。

在本發明之一實施例中，上述第二訊號用以調整這些發光二極體串其中之一發光二極體串的色溫。第三訊號用以調整這些發光二極體串其中之另一發光二極體串的色溫。

在本發明之一實施例中，上述第一訊號、第二訊號及第三訊號各為一脈衝寬度調變訊號。

在本發明之一實施例中，上述第一訊號的占空比為D1，第二訊號的占空比為D2，第三訊號的占空比為D3，其中D1=D2+D3。

在本發明之一實施例中，上述第二訊號的占空比D2大於或等於第三訊號的占空比D3。

在本發明之一實施例中，上述第二訊號的占空比D2小於第三訊號的占空比D3。

在本發明之一實施例中，上述發光二極體串包括一第一發光二極體串及一第二發光二極體串。第一發光二極體串的色溫高於或等於第二發光二極體串的色溫。

本發明之一實施例提出一種發光二極體光源裝置的控制方法。發光二極體光源裝置包括至少兩個發光二極體串。所述控制方法包括：依據一第一訊號來調整這些發光二極體串的亮度；以及依據一第二訊號來調整這些發光二極體串的色溫。第一訊號及第二訊號各為一脈衝寬度調變訊號。第一訊號的占空比為D1，第二訊號的占空比為D2，第一訊號的占空比D1大於第二訊號的占空比D2。

在本發明之一實施例中，上述控制方法更包括：依據第二訊號來產生一第三訊號；以及更依據第三訊號來調整這些發光二極體串的色溫。

在本發明之一實施例中，上述第三訊號為一脈衝寬度調變訊號。

在本發明之一實施例中，上述第三訊號的占空比為D3，其中D1=D2+D3。

在本發明之一實施例中，上述第二訊號的占空比D2大於或等於第三訊號的占空比D3。

在本發明之一實施例中，上述第二訊號的占空比D2小於第三訊號的占空比D3。

在本發明之一實施例中，上述發光二極體串包括一第一發光二極體串及一第二發光二極體串。第一發光二極體串的色溫高於或等於第二發光二極體串的色溫。

在本發明之一實施例中，上述第二訊號用以調整這些發光二極體串其中之一發光二極體串的色溫，該第三訊號用以調整這些發光二極體串其中之另一發光二極體串的色溫。

基於上述，本發明的實施例可以達到下列優點或功效的至少其中之一。由於本發明之實施例的發光二極體光源裝置及其控制方法，可以依據不同訊號分別來調整發光二極體光源裝置的亮度和色溫，具簡易良好的調控性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧發光二極體光源裝置

110‧‧‧電源模組

120‧‧‧電流分配電路

122、124‧‧‧電路區塊

200‧‧‧發光二極體串

210‧‧‧第一發光二極體串

220‧‧‧第二發光二極體串

S1‧‧‧第一訊號

S2‧‧‧第二訊號

S3‧‧‧第三訊號

5V‧‧‧系統電壓

GND‧‧‧接地端

LED+、LED-‧‧‧電源模組的訊號端

R3、R4、R5、R6、R7‧‧‧電阻

Q2、Q3、Q4、Q5、Q6‧‧‧電晶體

FLT‧‧‧控制訊號

S400、S410、S420‧‧‧發光二極體光源裝置的控制方法的步驟

圖1為本發明一實施例之發光二極體光源裝置的概要示意圖。

圖2為圖1實施例之發光二極體光源裝置的電流分配電路內部的概要電路圖。

圖3為圖1實施例之用以調整發光二極體亮度及色溫的訊號的概要波形圖。

圖4繪示本發明一實施例之發光二極體光源裝置的控制方法的步驟流程圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是本發明一實施例之發光二極體光源裝置的概要示意圖。請參考圖1所示，本實施例之發光二極體光源裝置100包括一發光二極體串200、一電源模組110以及一電流分配電路120。發光二極體串200用以產生光束。具體而言，發光二極體串200例如至少包括一第一發光二極體串210及一第二發光二極體串220。

在本實施例中，電源模組110電性連接至這些發光二極體串200。電源模組110用以依據一第一訊號S1來調整發光二極體串200整體的亮度(luminance)。具體而言，電源模組110例如是一直流轉直流轉換器(DC/DC converter)，或是其他具有相同或相似功能之電源模組。在本實施例中，第一訊號S1例如是一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)訊號，因此，電源模組110例如是受控於脈衝寬度調變訊號的直流轉直流轉換器。

在本實施例中，電流分配電路120電性連接至發光二極體串200，並用以依據一第二訊號S2來調整這些發光二極體串200的色溫(color temperature)。換句話說，本實施例之發光二極體串的亮度及色溫是分別是依據不同的訊號獨立來調整。具體而言，在本實施例中，電流分配電路120更依據第二訊號S2來產生一第三訊號S3。電流分配電路120例如分別依據第二訊號S2及第三訊號S3來分別調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220的色溫。

圖2為圖1實施例之發光二極體光源裝置的電流分配電路內部的概要電路圖。圖3為圖1實施例之用以調整發光二極體亮度及色溫的訊號的概要波形圖。請參考圖1至圖3所示，在本實施例中，第一訊號S1、第二訊號S2及第三訊號S3例如各為一脈衝寬度調變訊號(PWM)。第一訊號S1的占空比(Mark-Space Ratio)為D1，第二訊號S2的占空比為D2，第三訊號S3的占空比為D3，其中D1=D2+D3，如圖3所示。在本實施例中，電流分 配電路120至少包括兩個電路區塊，其一例如是依據第二訊號S2來產生第三訊號S3的電路區塊122，其二例如是分別依據第二訊號S2和第三訊號S3來調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220之色溫的電路區塊124。

請先參考圖2。在本實施例中，電路區塊122偏壓在5伏特的系統電壓和接地端GND之間。並且，電路區塊122接收控制訊號FLT和第二訊號S2以產生第三訊號S3。在本實施例中，所述系統電壓及第二訊號S2例如是由一外部電路(未繪示)提供，並且控制訊號FLT例如是由電源模組110提供，惟本發明並不加以限制。

具體而言，在本實施例中，控制訊號FLT用以控制電晶體Q5的導通狀態，以協同系統電壓操作，來決定電晶體Q6的工作區間。第二訊號S2用以控制電晶體Q4的導通狀態。當第二訊號S2為高準位時，電晶體Q4會被導通，因此，第三訊號S3的電壓實質上會接近接地電壓，為低準位狀態。當第二訊號S2為低準位時，電晶體Q4不導通。依據電晶體Q6的工作區間，第三訊號S3的電壓實質上會接近系統電壓，為高準位狀態。因此，由電路區塊122的驅動方式可知，在本實施例中，電流分配電路120依據第二訊號S2來產生第三訊號S3。當第二訊號S2為高準位時，第三訊號S110為低準位。反之，當第二訊號S2為低準位時，第三訊號S3為高準位。

接著，在本實施例中，電路區塊124的電晶體Q2及電晶 體Q3的閘極分別用以接收第二訊號S2和第三訊號S3。第二訊號S2和第三訊號S3分別用以控制電晶體Q2及電晶體Q3的導通狀態。當電晶體Q2及電晶體Q3的導通時，第一發光二極體串210及第二發光二極體串220的陰極分別經由電阻R3和電阻R4耦接至地。因此，電流分配電路120例如是依據第二訊號S2和第三訊號S3，分別來調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220之色溫的電路區塊124。

在本實施例中，電源模組110依據第一訊號S1來提供直流電源來調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220整體的亮度。在本實施例中，電流分配電路120包括電源產生電路或電源轉換電路，以降低發光二極體光源裝置100的成本。

在本實施例中，具體而言，第一發光二極體串210及第二發光二極體串220整體的亮度可以由第一訊號S1的脈衝寬度來決定。當第一訊號S1的脈衝寬度愈大時，亦即第一訊號S1的占空比D1愈大，第一發光二極體串210及第二發光二極體串220整體的亮度會愈亮。因此，發光二極體光源裝置100是依據第一訊號S1來調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220整體的亮度。除此之外，第一發光二極體串210與第二發光二極體串220以一適當之占空比分配的第二訊號S2與第三訊號S3來驅動，從而調整兩者的色溫。因此，在第一發光二極體串210及第二發光二極體串220整體的亮度實質上不變的情況下，發光二極體光源裝置100藉由調整第二訊號S2和第三訊號S3的占空比的分 配，以調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220之色溫。在本實施例中，第二訊號S2的占空比D2小於第三訊號S3的占空比D3。在一實施例中，第二訊號S2的占空比D2也可大於或等於第三訊號S3的占空比D3，惟本發明並不加以限制。因此，在本實施例中，依據第二訊號S2和第三訊號S3的占空比的關係，使第一發光二極體串210的色溫例如是大於、等於或小於第二發光二極體串220的色溫。

圖4繪示本發明一實施例之發光二極體光源裝置的控制方法的步驟流程圖。請參考圖4所示，本實施例之控制方法例如適用於圖1實施例的發光二極體光源裝置100。請參考圖1及圖4，在步驟S400中，依據第一訊號S1來調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220的亮度。接著，在步驟S410中，依據第二訊號S2來產生第三訊號S3。之後，在步驟S420中，分別依據第二訊號S2及第三訊號S3來調整第一發光二極體串210及第二發光二極體串220的色溫。在本實施例中，步驟S400至步驟S420的順序僅用以例示說明，本發明並不加以限制。在一實施例中，依據實際設計需求，調整色溫的步驟可在調整亮度的步驟之前或同時執行。

另外，本實施例的發光二極體光源裝置的控制方法可以由圖1至圖3實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優 點。本發明之實施例的發光二極體光源裝置及其控制方法，可以獨立調整發光二極體光源裝置的亮度和色溫，具有簡易良好的調控性。另外，由於本發明之實施例採用一個電源模組即可調整發光二極體光源裝置的亮度和色溫，因此能降低成本。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100‧‧‧發光二極體光源裝置

110‧‧‧電源模組

120‧‧‧電流分配電路

200‧‧‧發光二極體串

210‧‧‧第一發光二極體串

220‧‧‧第二發光二極體串

S1‧‧‧第一訊號

S2‧‧‧第二訊號

LED+、LED-‧‧‧電源模組的訊號端

Claims (16)

1. 一種發光二極體光源裝置，包括：至少兩個發光二極體串，用以產生光束；一電源模組，電性連接至該至少兩個發光二極體串，用以依據一第一訊號來調整該至少兩個發光二極體串的亮度；以及一電流分配電路，電性連接至該至少兩個發光二極體串，用以依據一第二訊號來調整該至少兩個發光二極體串的色溫。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源裝置，其中該電流分配電路依據該第二訊號來產生一第三訊號，以及該電流分配電路更依據該第三訊號來調整該至少兩個發光二極體串的色溫。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體光源裝置，其中該第二訊號用以調整該至少兩個發光二極體串其中之一發光二極體串的色溫，該第三訊號用以調整該至少兩個發光二極體串其中之另一發光二極體串的色溫。
4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體光源裝置，其中該第一訊號、該第二訊號及該第三訊號各為一脈衝寬度調變訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體光源裝置，其中該第一訊號的占空比為D1，該第二訊號的占空比為D2，該第三訊號的占空比為D3，其中D1=D2+D3。
6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體光源裝置，其中該第二訊號的占空比D2大於或等於該第三訊號的占空比D3。
7. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體光源裝置，其中該第二訊號的占空比D2小於該第三訊號的占空比D3。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光源裝置，其中該至少兩個發光二極體串包括一第一發光二極體串及一第二發光二極體串，該第一發光二極體串的色溫高於或等於該第二發光二極體串的色溫。
9. 一種發光二極體光源裝置的控制方法，其中該發光二極體光源裝置包括至少兩個發光二極體串，所述控制方法包括：依據一第一訊號來調整該至少兩個發光二極體串的亮度；以及依據一第二訊號來調整該至少兩個發光二極體串的色溫，其中該第一訊號及該第二訊號各為一脈衝寬度調變訊號，以及該第一訊號的占空比為D1，該第二訊號的占空比為D2，該第一訊號的占空比D1大於該第二訊號的占空比D2。
10. 如申請專利範圍第9項所述的控制方法，更包括：依據該第二訊號來產生一第三訊號；以及更依據該第三訊號來調整該至少兩個發光二極體串的色溫。
11. 如申請專利範圍第10項所述的控制方法，其中該第三訊號為一脈衝寬度調變訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述的控制方法，其中該第三訊號的占空比為D3，其中D1=D2+D3。
13. 如申請專利範圍第12項所述的控制方法，其中該第二訊 號的占空比D2大於或等於該第三訊號的占空比D3。
14. 如申請專利範圍第12項所述的控制方法，其中該第二訊號的占空比D2小於該第三訊號的占空比D3。
15. 如申請專利範圍第10項所述的控制方法，其中該至少兩個發光二極體串包括一第一發光二極體串及一第二發光二極體串，該第一發光二極體串的色溫高於或等於該第二發光二極體串的色溫。
16. 如申請專利範圍第10項所述的控制方法，其中該第二訊號用以調整該至少兩個發光二極體串其中之一發光二極體串的色溫，該第三訊號用以調整該至少兩個發光二極體串其中之另一發光二極體串的色溫。