TWI343135B - Light emitting device and control method thereof - Google Patents

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1343135 " 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 . 本發明係關於一種發光裝置及其控制方法，特別關於 一種具有自回授（self-feedback )功能之發光裝置及其控 : 制方法。 【先前技術】 鲁於液晶顯示裝置（LCD apparatus)中，一般是使用陰 極螢光燈作為一背光模組的發光單元.然而，因為陰極螢 光燈對於色彩的表現較不如發光二極體（Hght emitting diode, LED)，因此，在發光二極體之技術逐漸成熟的前提 下，目别已有業者將發光二極體作為液晶顯示裝置之背光 模組之光源使用。 液晶顯示裝置例如液晶電視，其背光模組所需的發光 二極體數量通常需要數十至數百顆，而為了使其能夠呈現 • 真實的色彩或較佳的顯示晝面，因此控制發光二極體的平 均党度即成為相當重要的技術之一。 請參照圖1A所示，習知的背光模組係具有複數個發 '光二極體11、一光感測器12及一控制器13。光感測器12 '仏於各發光二極體11發光時接收其所產生的光線，並據 以產生回授仏號至控制器13，再由控制器13依據回授 信號來調整相對應之發光二極體11的亮度。 近來又有業者提出另一種習知的背光模組，於該習知 的背光模組中，其係將複數個發光二極體11區分為多數 1343135 個區域，請參照圖1B所示，例如，其係將複數個發光二 極體11區分為12個區域，每一區域例如係由四個發光二 極體11搭配一個光感測器12，以分區調整發光二極體的 亮度。然而，由於發光二極體11係被區分為12個區域， 因此用以調整發光二極體11之亮度的控制器（未示於圖） 需要具有12個通道，以分別控制12個區域之發光二極體 11的亮度。而當背光模組的發光二極體數量越多而被區分 為更多區域時，控制器所需的通道數量即會隨之增加，如 此一來將增加控制器的成本。 承上所述，不論上述的何種方法，皆必須藉由光感測 器來檢測發光二極體的發光強度，並在回授後據以調整發 光二極體的功率，而為達到習知之目的均需要花費非常高 的成本，因此，如何使發光單元的亮度能夠受到完善的控 制，並且能夠降低成本的支出，實屬當前重要課題之一。 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠準確 地控制發光單元之亮度，且能夠降低成本之一種發光裝置 及其控制方法。 緣是，為達上述目的，依據本發明之一種發光裝置係 包括至少一發光單元、一第一開關單元、一儲能單元以及 一光感測控制單元。第一開關單元係與發光單元電性連 接；儲能單元係與第一開關單元電性連接，並儲存一電能 量；光感測控制單元係與儲能單元電性連接，並感測發光 1343135 單元之一發光能量，並依據發光能量而調節電能量之大 小，而第一開關單元係依據電能量大小以控制發光單元。 另外，為達上述目的，依據本發明之一種發光裝置係 包含至少一發光單元以及一積體電路。積體電路係具有一 第一開關單元、一儲能單元以及一光感測控制單元。第一 開關單元係與發光單元電性連接；儲能單元係與第一開關 單元電性連接，並儲存一電能量；光感測控制單元係與儲 能單元電性連接，並感測發光單元之一發光能量，並依據 發光能量調節電能量之大小，而第一開關單元係依據電能 量大小以控制發光單元。 再者，為達上述目的，依據本發明之一種發光裝置的 控制方法，其中發光裝置係具有至少一發光單元、一第一 開關單元、一儲能單元以及一光感測控制單元，該第一開 關單元係與該發光單元電性連接，該儲能單元係與該第一 開關單元電性連接，該光感測控制單元係與該儲能單元電 性連接，控制方法係包含以下步驟：儲存一電能量於儲能 '單元中；依據電能量導通第一開關單元，以使發光單元發 光；由光感測控制單元感測發光單元之發光能量，並調節 儲能單元所儲存之電能量；以及依據電能量關閉第一開關 單元，以終止發光單元發光。 承上所述，因依據本發明之一種發光裝置及其控制方 法係利用光感測控制單元在接受到點亮後之發光單元的 光線後，即會產生漏電流的特性，來消耗或調節儲存於儲 能單元中的電能量，並在電能量消耗完後即使得發光單元 1343135 - 關閉，藉此即能夠由儲能單元所儲存之電能量決定發光單 元的發光時間，以控制發光單元的亮度。另外，藉由積體 電路的模組化即能夠有效地減少元件數量，以降低成本。 ^ 又，可利用光感測控制單元中一光感測元件在接受到發光 : 單元的光照後，即會產生光電流的特性，來調節儲能單元 中的電能量。另外，再利用另一不受光照的背景參考值元 件，來產生背景暗電流參考值，並依據光電流與背景暗電 流參考值之差值來調節儲能單元中的電能量，如此可補償 > 背景暗電流所造成之影響。另一種補償方式為，在一臨界 電壓產生回路中，根據一背景值參考元件調整臨界電壓， 以在比較器之比較運算時，抵銷背景暗電流所造成之影 響。藉此比較器即能決定發光單元的發光時間，以控制發 光單元的累積發光能量，亦即，在累積發光能量到達預設 值時，經由第一開關單元控制發光單元結束發光。 • 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之 一種發光裝置及其控制方法。 - 第一實施例 . 請參照圖2所示，依據本發明第一實施例之發光裝置 2係包含至少一發光單元21、一第一開關單元22、一儲能 單元23以及一光感測控制單元24 。 發光單元21係可包含一冷陰極螢光燈、一熱陰極螢 光燈或一發光二極體。於本實施例中，發光單元21係以 1343135 發光二極體為例。另外，發光二極體可以是白色發光二極 體、紅色發光二極體、綠色發光二極體或藍色發光二極體。 第一開關單元22係與發光單元21電性連接。其中， 第一開關單元22係可包括一雙載子電晶體（BJT)或一場 效電晶體（FET)。於本實施例中，第一開關單元22係以 Μ 0 S場效電晶體為例。 儲能單元23係與第一開關單元22電性連接，並儲存 一電能量。於本實施例中，儲能單元23係例如為一電荷 儲存單元，且電荷儲存單元包含一電容器，而電能量則係 以電壓形式儲存於電容器中。當然，依據不同儲能單元的 特性，電能量可以不同的型式（例如電流）儲存於儲能單 元中。 光感測控制單元24係與儲能單元23電性連接，並感 測發光單元21之一發光能量，並依據發光能量來調節電 能量大小，而第一開關單元22係依據儲能單元23所儲存 之電能量大小進行開（turn on )、關（turn off)的動作， 以控制發光單元21發光與否。在此所謂的開、關動作是 指開關單元依據電能量較大的幅度轉變所做的動作。於本 實施例中，光感測控制單元24係可包含一感光二極體 (photo diode )，其係與儲能單元23並聯連接，當然光感 測控制單元24亦可包含一控制迴路，並將其與感光二極 體電性連接，以做額外的控制。 需注意者，於此所述之電性連接係可為直接電性連接 或間接電性連接，而所謂的間接電性連接係指二元件之間 9 ^343135 藉由另一元件使其相互電性連接之意。 另外若發光一極體係為具有顏色之發光二極體，為 了能约針對特定波長範圍作感光，則光感測控制單元Μ 還可包含一衫色滤光片。彩色遽光片對應於發光二極體的 發光波長，其可以是紅色渡光片、綠色濾光片、藍色減光 片或白色遽光片，甚至也可以是紅外線滤光片。 一承上所述’於本實施例中，不論發光裝置2係具有單 一發光單元21或複數個發光單元21，發光裝置2皆能夠 、’隹持其總發光能量能夠一致。以下係以圖2所示之電路來 說明本發明之發光裝置2。Q表示電容器所儲存的 電何置（charge)，亦即儲能單元23所儲存的電荷量；匸 表：電容器之電容量（capacitance)，亦即儲能單元”之 電容量；V表示電容器之跨壓，亦.即儲能單元^之跨壓； 電容放電時間、表示已知係數；1表示流經光感測 :制早το 24之電流；L表示發光單元21之發光功率；e $不發光單元之總發総量，而其總發総量之方程式推 等如下： ⑴ (2) (3) (4) Q ^ I ^ t ^ c ,c*y

I - cc^L E = L*t^£lL a 由式（1)至（4)可得知，由於流經光感測控制單元之 1 1343135 電流與發光單元21之發光功率呈正比關係，而電容器之 電容值係為一固定值，故發光單元21之總發光能量即可 由電容器之跨壓（即輸入電容器之電壓）所決定，也因此 能夠免除必需藉由控制發光單元21的發光功率來維持其 發光能量。換言之，當發光單元21之發光功率比較大時， 則光感測控制單元24將會使電容器所儲存之電能量比較 快速消耗，反之，當發光單元21之發光功率比較小時， 則光感測控制單元24將會使電容器所儲存之電能量比較 慢消耗，進而達到在不同的發光功率下，仍可以維持發光 單元21之總發光能量一致的效果。 在此，要特別說明的是，於本實施例中係藉由光感測 控制單元24感測發光單元21之發光能量，並據以消耗電 容器之電能量，反之，亦可藉由光感測控制單元24感測 發光單元21之發光能量，並據以增加電容器之電能量， 此時上述的t則是代表充電時間。進而言之，即是可藉由 光感測控制單元24感測發光單元21之發光能量，據以調 節電容器之電能量大小。 請參照圖3A所示，發光裝置2更可包括一第二開關 單元25、一電源供應單元26以及一限流單元27。其中， 第二開關單元25係與儲能單元24電性連接，並藉由控制 第二開關單元25，以將電能量輸入至儲能單元24中；電 源供應單元26係與發光單元21電性連接，並提供一電源 至發光單元21 ;限流單元27係分別與電源供應單元26以 及發光單元21電性連接，以限制驅動發光單元21發光之 11 1343135 ‘ 電源強度，避免過大的電源強度損壞發光單元21。於本實 施例中，第二開關單元25係可與第一開關單元22相同係 *包括雙載子電晶體或場效電晶體；電源供應單元26例如 -為一電壓源或一電流源，其係提供一直流電源至發光單元 .21 ’限流單元27係為一電阻器。 另外，於本實施例中，第一開關單元22、儲能單元 23、光感測控制單元24以及第二開關單元乃之至少其中 鲁之二係可設置於一積體電路（IntegratedCircuit)ICl中（如 圖3A所示）。而更進一步，第一開關單元22、儲能單元 23、光感測控制單元24、第二開關單元25以及限流單元 27之至少其中之二亦可設置於一積體電路们中（如圖 3B所示），更甚者，發光單元21亦可設置於積體電路们 或IC2中。 再者，於本實施例中，發光裝置2係可為一封裝體 (package) P1 ’而發光單元21與積體電路ici或積體電 路IC2則係設置於封裝體P1巾（如圖3c所示）。由於封 裝技術眾多，且多為封裝技術領域之技術者所熟悉，故於 此並不加以限定封裝體P1的封I方式。值得注:的是， 發光裝置2除了可為單一的封裝體之外，亦可以‘一背光 模組、一般照明裝置、一發光二極體 … 體”、、員不态或其他領域之 發光裝置，於此並不加以限制。 上述中，設置於積體電路或封裝體中的組合態樣並不 以此為限’其係依據實際設計所需而可自由選用。㈣， 若在-個積體電路或封裝體中設置複數組第—開：單元 12 1343135 22、儲能單元23、光感測控制單元24、第二開關單元25、 限流單元27或控制迴路，亦是能夠達成的。 利用積體電路或封裝體，除可使發光裝置2模組化之 外，亦能夠使光感測控制單元24更精確地接受到發光單 元21所產生的光線，而可減少外在環境光的干擾。 請再參照圖3B所示，當第二開關單元25導通時，則 發光裝置2係將電能量（電壓）經由第二開關單元25而 輸入至儲能單元23。而當儲能單元23所儲存之電能量足 以導通第一開關單元22時，在第一開關單元22導通時則 發光單元21同時被點亮，於此同時，光感測控制單元24 接受發光單元21所產生的光線照射而開始漏電並消耗儲 能單元23所儲存之電能量。於本實施例中，光感測控制 單元24係以定電流放電來消耗電能量，其放電速率係與 發光單元21之亮度約呈正比關係。另外，當發光單元21 之發光能量越強，則光感測控制單元24消耗電能量的速 率也越快。而當電能量被消耗完後（即電壓小於第一開關 單元22之導通臨界電壓值），第一開關單元22隨即關閉， 而發光單元21亦隨之關閉而終止發光。 請參照圖4所示，簡而言之，即是發光單元21之導 通（發光）時間T0N係隨著儲能單元23所儲存之電能量 大小Εν而改變，而

QxV_CxV2 v 2 2 因此控制儲能單元23所儲存之電能量大小Ev，即能 13 1343135 夠控制發光單元21之平均亮度。例如增加儲能單元23所 儲存的電能量（例如提高電壓值），則光感測控制單元24 的放電時間則相對的增加，因此發光單元21的發光時間 即會增加。 上述說明及圖式係以第一開關單元22與發光單元21 串聯的方式說明，然而，在實際的設計考量下，如圖5所 示，第一開關單元22與發光單元21亦可以並聯的方式連 接，仍然能夠達到藉由光感測控制單元24感測發光單元 21之發光能量，以調節電容器之電能量大小，進而控制發 光單元21的功效。 另外，請參照圖6所示，於本實施例中，發光單元21 更可包含三組以並聯方式電性連接的發光二極體，而限流 單元27則包含三個與三組發光二極體相對應電性連接之 電阻器。其中三組發光二極體係可分別為紅色發光二極 體、綠色發光二極體及藍色發光二極體或其他顏色之發光 二極體。 再者，於本實施例中，發光裝置2更可包括一開關控 制單元28、一列驅動迴路（row driving circuit) DG及一 行驅動迴路（column driving circuit) DS。 開關控制單元28係分別與第一開關單元22及儲能單 元23電性連接，並依據儲能單元23所儲存之電能量產生 一控制信號以控制第一開關單元22進行開、關動作。當 然開關控制單元28亦可設置於積體電路IC1或IC2中。 列驅動迴路DG係與第二開關單元25電性連接，以控 14 1343135 制第二開關單元25之開、關動作，而行驅 / =第二開關單元25電性連接’以在第二開 =係 導通狀態時，將電能量經由第二開關單元2 :處於 ，2日3。於本實施例卜由於第二開關單元2;俾3能 〇s%效電晶體’因此列驅動迴路D 迴路，並與第二開關單元“之問極電極驅動 迴路則可為-源極軸㈣，並與 源極電性連接。 』丨荆早το 25之 請參照圖6及圖7A所示，於本實施例中，當 置二中具有複數組發光單元21時，則行驅動迴路仍及^ 驅動迴路DG係能夠以行、列設置 立田！m 2將光源區分為12個區域而進行控制時， 意即發光裝置2具有12組發光單元21時，即能夠以3组 列驅動迴路DG以及四組行驅動迴路％來控制⑴固區域 的第二開關單元25並進而控制發光單元21，因此並所需 ，控制晶片僅需要7個通道即能夠控制12個區域㈣光 單70 21。另外，此架構之電源供應單元％係可共用。 就整體觀之’如圖7B所示’其係由封襄體ρι、列驅 動迴路加以及行驅動迴路Ds配合應用，而積體電路们 及發光單元21則係設置於封裝體p 1中。 第二實施例 置3,其係包括-發光單幻卜一第一開關單元32 請參照目8所示，以說明本發明第二實施例之發光裝 儲 15 1343135 ^此單凡33、一光感測控制單元34、一第二開關單元35、 -電源供應單元36、-限流單元37、—開關控制單元％、 一列驅動迴路DG，以及一行驅動迴路DS，。 。其中，儲能單元33、光感測控制單元34、第二開關 單元35、開關控制單元38、列驅動迴路dg,以及行驅動迴 ，係與本發明第一實施例之儲能單◎、光感測控制 早兀24、第二開關單元25、開關控制單元28、列驅動迴 路DG以及行驅動迴路⑽之架構及功能相同，故於此不 再加以贅述。 —值得-提的是，發光單元3卜第—開關料32、儲 月b單7L 33、光感測控制單元34、第二開關單元、開關 控制單元38之至少其中之二係可設置於一積體電路中（圖

與第-實施例不同的是，於第二實施射，發光單元 ·=包含由至少二發光二極體所形成之二極體環㈤心 ^電源（、應單％ 36係提供—交流電源以於交流電源 …+週與負半週之期間内分別驅動發光二極體；而限流 係為電各0 ’其不會消耗電路中之實功率，因 夠減少電財功率的祕，而達到提升效率之功效。 ^器於Μ的電路架構中，限流單元37亦可以係為一 另外’請參照圖9所千，士 1 ηη杜〜 ™ . ΑΑ σ 所不本發明第二實施例之發光裝 置3的另一態樣，其中、味 〇 _ '甲電仙·供應早疋36亦係產生交流電 源’發光單元31'係句人饮μ 糸〇 3 一發先二極體或包含複數個以串 16 •聯電性連接之發光二極體，而—整流單元39係分別與限 ^单元37及發光單元31’電性連接。於本實施例中，整流 、早70 39係為一全橋式整流迴路，其係可將交流電源轉換 為直流電源之後再輸入至發光單元31，。如此一來，限流 單元37仍係可為電容器，因而不會消耗電路中之實功率 以減少功率的損耗，而達到提升效率之功效。 JL^·實施例 _ 月，’、、、圖11A所示，本發明第三實施例之發光裝置4 與前述實施例的差異在於：開關控制單元48係包含一比 較器，而光感測控制單元44係'包含一光感測回路441。光 ，測回路441感測發光單元41之發光能量，光感測控制 單元44並调喊電能置及其所對應之一電壓^。然而益光 照時，光感測回路441亦會因感測環境溫度而產生背景暗 電机，亚消耗電能量及其所對應之電壓V卜藉此，開關控 制單元48纽較電壓V1及一臨界電壓v2，並依據比較 • 之結果，經由第一開關單元42控制發光單元41。 另外，.本實施例中，臨界電壓V2係由一臨界電壓產 生回路ci提供。其令，光感測回路441包含一光感測元 -件441 a，臨界電壓產生回路C1則包含—背景參 Cla。 ^光感測元件44] a包含一感光二極體或一光敏電阻， 者不，考值元件Cla亦包含一感光二極體或一光敏電阻。 於本實施例_，光感測元件441 a及背景參考值元件Cia 皆以一感光二極體為例作說明。其中，光感測元件44] a 17 1343135 及背景參考值元件Cla係為相同形式的元件，但背景參考 值元件Cla被遮蔽不受光照，即其與發光單元41的發光 能量無作用。另外，於本實施例中，發光裝置4更包含一 遮光單元B，其用以遮蔽背景參考值元件Cla。遮光單元 B的材質例如為金屬、多晶矽或遮光油墨，並可利用一半 導體製程形成。 第二開關單元45係包含BJT、金氧半場效電晶體 (MOSFET)及/或反向器，於本實施例中係以二MOSFET 451、452搭配一反向器453為例作說明，第二開關單元 45並與儲能單元43及光感測控制單元44電性連接。因 此，當MOSFET 451為on時，電荷會輸入至儲能單元43 中，而當MOSFET 451為off時，開關訊號經反向器453 反向後MOSFET 452則為on，儲能單元43中所儲存的電 能量會輸入至光感測控制單元44中。 因此，光感測回路441除了因感測發光單元41的發 光能量而產生光電流外，亦會因環境溫度而產生背景暗電 流。而光感測回路441會依據光電流與暗電流總合來產生 電壓VI。另外，不受光照之臨界電壓產生回路C1則僅會 依據暗電流產生臨界電壓V2。 藉此，開關控制單元48可將光感測回路441所產生 的電壓VI與臨界電壓產生回路C1產生的臨界電壓V2相 比較，即可抵消暗電流之影響。再藉由開關控制單元48控 制第一開關單元42中開關元件421來控制發光單元41。 又，請參照圖11B所示，於本實施例中，光感測回路 18 1343135 441更可包含一電阻器441b，臨界電壓產生回路Cl亦更 包含一電阻器Clb，藉由二電阻器441b、Clb分別與光感 測回路441及臨界電壓產生回路C1之二感光二極體串 聯，可使光感測回路441與臨界電壓產生回路C1具有分 壓器的功能。 另外，請參照圖12A所示，於本實施例中，第一開關 單元42係具有一開關元件421及一準位移動回路422,準 位移動回路422包含電阻器、BJT及/或MOSFET，並與開 關元件421電性連接。準位移動回路422可用來提升輸入 開關元件421的電壓準位，並可濾除輸入訊號中的雜訊， 以使開關單元42的反應更為靈敏。另外，請參照圖12B 所示為準位移動回路422的一種設計方式，準位移動回路 422可藉由一電阻器422a及一 MOSFET 422b串聯構成。 最後，需注意者，準位移動回路422的設計方式係不 以本實施例為限，端以能使其具有必要功能為優先考量。 第四實施例 請參照圖13A所示，本發明第四實施例之發光裝置5 與第三實施例的差異在於：臨界電壓V2為一預設之臨界 電壓值，而光感測控制單元54中更具有一背景參考值產 生回路542，其並產生一背景參考值訊號，且光感測控制 單元54更依據背景參考值訊號以補償所受光感測元件之 背景暗電流之影響。其中，背景參考值產生回路542包含 一背景參考值元件542a，而背景參考值元件542a係與第 三實施例中之背景參考值元件Cla相同，因此，於此不再 19 1343135 贅述。 因此，藉由光感測回路541之光感測元件541 a及背景 參考值元件542a形成之分壓器所產生的電壓VI與臨界電 壓V2做比較，藉此亦可將環境溫度所產生的背景暗電流 之影響抵消。 另外，請參照圖13B所示，背景參考值元件542a亦 可先與一電流鏡Ml電性連接，將暗電流複製輸出。請參 照圖13C所示，為控制背景參考值元件542a之偏壓，於 本實施例中，電流鏡Ml亦可再與一運算放大器01做連 接。需注意者，電流鏡Μ1的設計方式係不以本貫施例為 限，端以能提高整體電路效能為優先考量。 又，請參照圖14所示，本發明第四實施例之發光裝 置5的又一態樣，其中光感測控制單元54之背景參考值 產生回路542更包含一電流減法器542b，其並與光感測元 件541a及背景參考值元件542a電性連接，藉此亦可將背 景暗電流抵消。 接著，請參照圖15A至圖15C所示，電流減法器542b 係可利用一電流鏡M2搭配一運算放大器02做不同的設 計，而h與12分別表示流經光感測元件541a及背景參考 值元件542a中之感光二極體的電流。其中’需注意者5電 流減法器542b的設計方式係不以本實施例為限，依不同 的要求則可有不同的設計方式，端以能提高整體電路效能 為優先考量。 請參照圖10所示，本發明較佳實施例之發光裝置的 20 1343135 控制方法係包含以下步驟：步驟SOI係儲存一電能量於儲 存單元中；步驟S02係依據電能量導通第一開關單元，以 使發光單元發光；步驟S03係由光感測控制單元感測發光 單元之發光能量，並調節儲能單元所儲存之電能量；以及 步驟S04係依據電能量關閉第一發光單元，以終止發光單 元發光。由於詳細之控制方法已於上述實施例中一併說 明，故於此不再多加贅述。 綜上所述，因依據本發明之一種發光裝置及其控制方 法係利用光感測控制單元在接受到點亮後之發光單元的 光線後，即會產生漏電流的特性，來消耗或調節儲存於儲 能單元中的電能量，並在電能量消耗完後立即使發光單元 關閉，藉此即能夠由儲能單元所儲存之電能量決定發光單 元的發光時間，以控制發光單元的總發光能量。另外，藉 由行、列的控制方式，即可減少控制晶片所需的通道數， 因此亦可減少發光裝置的成本。再者，搭配交流電源以及 限流元件的選用，亦可有效地降低實功率的消耗。又，可 利用光感測控制單元中一光感測元件在接受到發光單元 的光照後，即會產生光電流的特性，來調節儲能單元中的 電能量。另外，再利用另一不受光照的背景參考值元件， 來產生背景暗電流參考值，並依據光電流與背景暗電流參 考值之差值來調節儲能單元中的電能量，如此可補償背景 暗電流所造成之影響。另一種補償方式為，在一臨界電壓 產生回路中，根據一背景值參考元件調整臨界電壓，以在 比較器之比較運算時，抵銷背景暗電流所造成之影響。藉 21 1343135 此比較器即能決定發光單元的發光時間，以控制發光單元 的累積發光能量，亦即，在累積發光能量到達預設值時， 經由第一開關單元控制發光單元結束發光。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1A為顯示習知調整發光二極體亮度之一架構示意 圖， 圖1B為顯示習知發光裝置之一部分示意圖； 圖2為顯示依據本發明第一實施例之一種發光裝置的 一方塊示意圖； 圖3A與圖3B為顯示依據本發明第一實施例之發光裝 置的部分組件設置於一積體電路之方塊示意圖； 圖3C與為顯示依據本發明第一實施例之發光裝置的 積體電路與發光單元設置於一封裝體之方塊示意圖； 圖4為顯示依據本發明第一實施例之發光裝置中儲能 單元所儲存之電能量與發光單元之發光時間的一關係圖； 圖5為顯示依據本發明第一實施例之發光裝置中發光 單元與第一開關單元以並聯方式連接之態樣； 圖6為顯示依據本發明第一實施例之發光裝置的另一 方塊示意圖； 圖7A與圖7B為顯示依據本發明第一實施例之發光裝 22 1343135 置執行分區控制之示意圖； 圖8為顯示依據本發明第二實施例之一種發光裝置之 一示意圖； 圖9為顯示依據本發明第二實施例之一種發光裝置之 另一示意圖； 圖10為顯示依據本發明較佳實施例之一種發光裝置 的控制方法之一流程圖； 圖11A為本發明第三實施例之發光裝置示意圖； 圖11B為本發明第三實施例之發光裝置的一變化態樣 不意圖， 圖12A為本發明第三實施例之發光裝置的另一變化態 樣不意圖， 圖12B為本發明第三實施例之發光裝置的又一變化態 樣示意圖； 圖13A為本發明第四實施例之發光裝置示意圖； 圖13B及圖13C為本發明第四實施例之發光裝置另一 態樣示意圖； 圖14為本發明第四實施例之發光裝置又一態樣示意 圖；以及 圖15A至圖15C為圖14中之減法器的不同態樣示意 圖。 【主要元件符號說明】 11 :發光二極體 12 :光感測器 23 1343135 13 :控制器 2、3、4、5 :發光裝置 21、 3卜3Γ、41、51 :發光單元 22、 32、42、52 :第一開關單元 23、 33、43 :儲能單元 24、 34、44、54 :光感測控制單元 25、 35、45 :第二開關單26、36、46 :電源供應單 元 27、37 :限流單元 39 :整流單元 422 :準位移動回路 元

28、38、48 :開關控制單 元 421 :開關元件 422a、441b、Clb :電阻 器 422b、451、452 : MOSFET 441、541 :光感測回路 441a、541a :光感測元件 453 :反向器 542:背景參考值產生回路542a、Cla :背景參考值

542b :電流減法器 C1 :臨界電壓產生回路 DS、DS':行驅動迴路 11、12 .電流 Ml、M2 :電流鏡 P1 :封裝體 VI :電壓 元件 B:遮光單元 DG、DG':列驅動迴路 Εγ .電能里大小 IC1、IC2 :積體電路 01、02 :運算放大器 Τ〇Ν :導通時間 V2 :臨界電壓 S01-S04 :發光裝置的控制方法步驟 24

Claims (1)

1. ^43135 • 十、申請專利範圍： 1、 一種發光裝置，包含： 至少一發光單元； 至少H關單元，係與該發光單元電性連接； 至夕儲月b單元’係與該第一開關單元電性連接，並 儲存一電能量；以及 至少-光感測控制單元，係與該儲能單元電性連接， • 纟感，發光單元之一發光能量’並依據該發光能 篁調，該電能量大小’而該第—開關單㈣依據該 電能量大小以控制該發光單元。 2、 ΐ申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該儲能 單元係為一電荷儲存單元。 3、 如申請專利範圍第2項所述之發光裝置，其中該電荷 鲁 儲存单元係包令—電容器。 4、 如申請專利範圍第】項所述之發光裝置，更包含： —開關控制單元，其係分別與該儲能單元及該第一開 關單元電性連接，並依據該電能量而產生一控制信號 以控制該第一開關單元。 · 5、 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該開關 控制單元係包含一比較器。 25 1343135 6、 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該發光 單元、s亥储能單元、該光感測控制單元、該第一開關 單元及该開關控制單元之至少其中之二係設置於一積 體電路中。 7、 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中該光感 測控制單元係調節該電能量及其所對應之一電壓，該 比較器係比較該電壓與一臨界電壓，並依據比較之結 果’經由該第一開關單元控制該發光單元。 8、 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該光感 測控制單元包含一光感測回路，該光感測回路係感測 该發光單元之一發光能量，該光感測控制單元並據以 調節該電能量及其所對應之該電壓。 9、 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中該光感 測回路係包含一光感測元件。 10、 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該光感 測元件係為一感光二極體或一光敏電阻。 11、 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該光感 測控制單元更包含一背景參考值產生回路，該背景參 考值產生回路係產生一背景參考值訊號，該光感測控 26 12iM3135 13 14 15 16 17 18 制單兀更依據該背景參考值訊號以補償所受該光感 ’則元件之背景暗電流之影響。 如申請專利範圍第U項所述之發光裝置，其中該背 景參考值產生回路包含一背景參考值元件。 如申請專利範圍第U項所述之發光裝置，其中該光 感測回路及該背景參考值產生回路皆包含一電阻器。 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，其中該臨界 電壓係為一預設之臨界電壓值或由一臨界電壓產生 回路產生。 如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，其中該臨 界電壓產生回路包含一背景參考值元件。 如申請專利範圍第12或15項所述之發光裝置，其中 該月景參考值元件係為一感光二極體或一光敏電阻。 如申請專利範圍第12或15項所述之發光裝置，其中 該光感測元件及該背景參考值元件係為相同形式之 元件。 如申請專利範圍第16項所述之發光裝置，更包含： 27 丄叫135 一遮光單元，該遮光單元係遮蔽該背景參考值元件。 19、如申請專利範圍第18項所述之發光裝置，其中該遮 光單元係利用一半導體製程形成。 2〇、如申請專利範圍第18項所述之發光裝置，其中該遮 光單元之材質係為金屬、多晶矽或遮光油墨。 21、如申請專利範圍第1項所述之發光裝置’其中該光感 測控制單元更包含一電流減法器或一電流鏡。 、如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中該光感 測控制單元更包含一彩色濾光片，其係鄰設於該光感 測回路。 鲁3、如申請專利範圍第22項所述之發光裝置，其中該彩 色濾光片係為一紅色濾光片、一綠色濾光片、一藍色 • 濾光片、一白色濾光片或一紅外線濾光片。 -24、=申請專·圍第㈣所述之發光裝置，其中該發光 單元係包含一發光二極體。 如申請專利範圍第 開關單元係具有— 1項所述之發光裝置’其中該第一 開關元件。 28 25 26 26 27 28 29 30 -31、 1申請專利範㈣25韻敎發光裝置，其中該開 几件係包含-雙載子電晶體或—場效電晶體。 、=申請^範圍第25項所述之發光裝置，其令該第 開關單元更具有—準位移動祕，係與該開關元件 電性連接。 如申凊專利範圍第27項所述之發光裝置，其令該準 位，動回路係包含一電阻器、一雙載子電晶體及/或一 金氧半場效電晶體。 '如申請專郷圍第丨項所述之發光裝置，其係為一封 裝體。 ^申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光 二兀、該儲能單元、該光感測控制單元及該第一開關 單7L之至少其中之二係設置於一積體電路中。 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含： 一第二開關單元，其係與該儲能單元電性連接，並藉 由該第二開關單元，以將該電能量輸入該錯能單 元。 如申請專利範圍第31項所述之發光裝置，其中該發 光單元、該儲能單元、該光感測控制單元、該第一開 29 32 > 33 丄州135 關早兀及該第二開關單元之至少其中之二係設置於 一積體電路中。 如申凊專利範圍第31項所述之發光裝置，其中該第 二開關單元係包含-雙载子電晶體、-金氧Ϊ場效電 晶體及/或一反向器。 34 如申睛專利範圍第31項所述之發光裝置，更包含： —列驅動迴路，係與該第二開關單元電性連接，以控 制該第二開關單元之開、關；以及 —订驅動迴路’係與該第二關單元電性連接，以將 該電能量輸入該儲能單元。 35， 36、 ^申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含： 一電源供應單元，其係與該發光單元電性連接，並提 供一電源至該發光單元。 專利範圍第35項所述之發光裝置，其令該電 源係為一直流電源或一交流電源。 如=專簡㈣35韻狀發光裝置，更包含一 Γίί元’其係分別與該電源供應單元及該發光單元 30 37、 38、如ί請專利範㈣37項所述之發光裝置，其中該發 光，凡、該儲能單元、該光感測控制單元、該第一開 關單元及该限流單元之至少其中之二係設置於 體電路中。 、胃 申清專利範U第37項所述之發絲置，其中該限 机早tl係為-電阻器、—電容器或—電感器。 40、 II請專利範圍第35項所述之發光裝置，更包含- =流單元，其係分別與該發光單元及該電源 電性連接。 41、 如:請專利範圍第4〇項所述之發衫置，其中 流單元係為一全橋式整流迴路。 人 42、 如中請專利範圍第！項所述之發光裝置，其中 測控制單元係與該儲能單元並聯連接。 / " 如申s月專利範圍第！項所述之發光裝置，其中該第一 開關單元係與該發光單元並聯連接。 如申:專他圍第1項所述之發光裝置，其中該第— 開關單元係與該發光單元串聯連接。 31 45、—種發光裝置，包含： 至少一發光單元；以及 積體電路，具有至少一第一開關單元、至少一光感 測控制單元及至少一儲能單元’其中該第一開關單 几係與該發光單元電性連接，該儲能單元係與該第 —開關單元電性連接，並儲存一電能量，該光感測 j制單70係與該儲能單元電性連接，並感測該發光 ，元之發光能量’並依據該發光能量調節該電能 里大小，而該第一開關單元係依據該電能量大小以 控制該發光單元。 專利範^帛45項所述之發光裝置，其中該儲 月匕單元係為一電荷儲存單元。 ^申請專鄉圍第46項所述之發光裝置，其中該電 何儲存單元係包含一電容器。 ^請專利範圍第45項所述之發光裝置，其中該積 一―、路更包3 -開關控制單元，纟係分別與該储能單 ^及該第—關單㈣性連接，並依據該電能量而產 生一控制信號以控制該第1關單元。

   如申請專利範圍第 關控制單元係包含 48項所述之發光裝置，其中該開 一比較器。 32 ^43135 如申凊專利範圍第49項所述之發光裝置，其中該光 感測控制單元係調節該電能量及其所對應之一電 壓，該比較器係比較該電壓與一臨界電壓，並依據比 較之結果，經由該第一開關單元控制該發光單元。 51、 如申請專利範圍第50項所述之發光裝置，其中該光 感测控制單元包含一光感測回路，該光感測回路感測 5玄發光單元之一發光能量，該光感測控制單元並據以 調節該電能量及其所對應之該電壓。 52、 如申請專利範圍第51項所述之發光裝置，其中該光 感測回路係包含一光感測元件。 53、 如申請專利範圍第52項所述之發光裝置，其中該光 感測元件係為一感光二極體或一光敏電阻。 54、 如申請專利範圍第52項所述之發光裝置，其中該光 感測控制單元更包含一背景參考值產生回路，該背景 參考值產生回路係產生一背景參考值訊號，該光感測 控制單元更依據該背景參考值訊號以補償所受該光 感測元件之背景暗電流之影響。 55、 如申請專利範圍第54項所述之發光裝置，其中該背 景參考值產生回路包含一背景參考值元件。 33 561343135 57 58 59 60 61、 62、 63、 如申請專利範圍第54項所述之發光裝置，其中該光 感測回路及該背景參考值產生回路皆包含一電阻器。 如申請專利範圍第50項所述之發光裝置，其中該臨 界電壓係為一預設之臨界電壓值或由一臨界電壓產 生回路產生。 如申請專利範圍第57項所述之發光裝置，其中該臨 界電壓產生回路包含一背景參考值元件。 如申請專利範圍第55或58項所述之發光裝置，其中 °亥者，?、參考值元件係為一感光二極體或一光敏電阻。 如申請專利範圍第55或58項所述之發光裝置，其中 該光感測元件及該背景參考值元件係為相同形式之 元件。 如申請專利範圍第59項所述之發光裝置，更包含： —遮光單元，該遮光單元係遮蔽該背景參考值元件。 如:請專利範圍第61項所述之發光裝置，其中該遮 光單元係利用一半導體製程形成。 如申請翻難第Q韻狀發絲置，其中該遮 34 1^43135 光單元之材質係為金屬、多晶矽或遮光油墨。 4如申睛專利範圍第45項所述之發光裝置，其中該光 $測控制單元更包含一電流減法器或一電流鏡。 5如申晴專利範圍第51項所述之發光裝置，其中該光 感測控制單元更包含—彩色遽光片，其係鄰設於該光 感測回路。 66 如申5月專利範圍第65項所述之發光裝置，其中該彩 色濾光片係為-紅色濾光片、-綠色濾光片、-藍色 、〜、、片 白色;慮光片或一紅外線濾、光片。 ^清專利範圍第45項所述之發絲置，其中該發 先早凡係包含一發光二極體。 68=申請專利範圍第45項所述之發光裝置，其中 —開關單元係具有一開關元件。 / 申明專㈣圍第68項所述之 關元件係包含-雙載子電晶體或-場效電晶體開 申-月專利$&圍第68項所述之發光裝置， —開關單元尹且古 % "、甲該第 更具有—準位移動回路，係與該開關元件 35 70 > 丄343135 電性連接。 71 > 如申凊專利範圍第70項所述之發光裝置，其中該準 位移動回路係包含一電阻器、一雙載子電晶體及/或一 金氧半場效電晶體。 72 / 、如申請專利範圍第45項所述之發光裝置，其中該積

   體電路更包含一第二開關單元，其係與該儲能單元電 性連接，並藉由該第二開關單元，以將該電能量輸入 該儲能單元。 73 如申請專利範圍第72項所述之發光裝置，其中該第 二開關單元係包含一雙載子電晶體、一場效電晶體' 一金氧半場效電晶體及/或一反向器。 74 如申請專利範圍第72項所述之發光裝置，更包含： —列驅動迴路，係與該第二開關單元電性連接，以控 制該第二開關單元；以及 一行驅動迴路，係與該第二開關單元電性連接，以將 該電能量輸入該儲能單元。 5如申請專利範圍第45項所述之發光裝置，更包含： 電源供應單元，其係與該發光單元電性連接，並提 供一電源至該發光單元。 36 76丄 M3135 77 78 79 80 81 82 83 如申請專利範圍第75項所述之發光裝置，其中該電 源係為一直流電源或一交流電源。 如申請專利範圍第75項所述之發光裝置，其中該積 體電路更包含一限流單元，其係分別與該電源供應單 元及該發光單元電性連接。 如申請專利範圍第77項所述之發光裝置，其中該限 流單tl係為一電阻器、一電容器或一電感器。 如申請專利範圍帛75項所述之發光裝置，更包含一 整流單元，其係分別與該發光單元及該電源供應單元 電性連接。 =凊專利範®第79項所述之發光裝置，其中該整 流單元係為一全橋式整流迴路。 如申請專利範圍第45項料之發光裝置，其中該光 感測控制單元係與該儲能單元並聯連接。 2睛專㈣’ 45項所述之發絲置，其係為-封裝體。 如申睛專利範圍第45項所述之發絲置，其中該第 37 84 -開關單元係與該發光單元並聯連接。 如申請專利範圍帛45項所述之發光裝置，其令 -開關單元係與該發光單元串聯連接。 85 =發光，的控制方法，其中該發光裝置係具有至 ^一發光單元、—第—開關單元、-儲能單元以及一 光感測k制單元，該第—開關單元係與該發光單元電 性連接’該儲能單元係與該第—_單㈣性連接， =光感測㈣單元倾該難單元電性賴 制方法包含： ^ 儲存一電能量於該儲能單元中； 發光； 依據該電能f導频第—開鮮元，赠該發光單元 由該光感測控制單元感測該發光單元之發光能量，並 调即該儲能單元所儲存之該電能量；以及 依據該電能量關閉該第—開關單it，以終止該發光單 元發#.。 86、 如申-月專利範圍f 85項所述之控制方法，更包含將 一電源輸入至該發光單元。 38