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TWI760202B - 發光二極體驅動系統、驅動裝置與亮度控制電路 - Google Patents

發光二極體驅動系統、驅動裝置與亮度控制電路 Download PDF

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TWI760202B
TWI760202B TW110115376A TW110115376A TWI760202B TW I760202 B TWI760202 B TW I760202B TW 110115376 A TW110115376 A TW 110115376A TW 110115376 A TW110115376 A TW 110115376A TW I760202 B TWI760202 B TW I760202B
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Abstract

一種發光二極體驅動系統，包含一電源供應模組、N個發光模組、N個驅動電流產生模組，及一亮度調節模組，每一發光模組接收該電源供應模組提供的供應電壓，每一驅動電流產生模組各自一週期導通信號與一幅值控制信號提供一驅動電流到對應的發光模組，每一發光模組根據該供應電壓與該驅動電流而產生一反比於該驅動電流的幅值的通道電壓，該亮度調節模組偵測每一通道電壓，並與一飽和下限電壓比較，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。

Description

發光二極體驅動系統、驅動裝置與亮度控制電路
本發明是有關於一種照明領域的驅動技術，特別是指一種兼顧維持亮度與降低功耗的發光二極體驅動系統、驅動裝置與亮度控制電路。
參閱圖1，為現有的發光二極體驅動系統，包含一提供驅動電壓的電源供應器11、多個電連接該電源供應器11的發光二極體串列12、多個分別與該等發光二極體串列12電連接的開關13、多個分別與該等開關13電連接的電流源14，及一與該等開關13及該等電流源14電連接的亮度分配器15。
由於製程變數影響，因此每一個發光二極體串列12中的多個串聯的發光二極體121的順向導通電壓各自不同，因而使得每一個發光二極體串列12的跨壓皆有所差異，為確保每一發光二極體串列12可接收所需電流ILED，現有的做法是提高該電源供應器11提供的驅動電壓，以使每一開關13皆操作於飽和區或線性區而導通，進而形成通道，以使每一電流源14提供的電流流經對應的發光 二極體串列12，但如此一來，將使得部分跨壓較低的發光二極體串列12所對應的開關13接收較高的導通電壓，進而增加功耗而有過熱問題。
舉例來說：假設其中一個發光二極體串列12的跨壓為30V，另一個發光二極體串列12的跨壓為32V，而每一開關13形成通道的最低操作飽和電壓為0.5V，為確保該等發光二極體串列12都可正常在額定電流下工作，該電源供應器11提供的驅動電壓須提升至至32.5V，才能保證該等發光二極體串列12正常發光，然而此時通道電壓將多出2.5V，造成多餘的功耗與熱，因此，現有發光二極體驅動系統之電路架構有改善的必要。
因此，本發明的一目的，即在提供一種降低功耗的發光二極體驅動系統。
於是，本發明發光二極體驅動系統包含一電源供應模組、N個發光模組、N個驅動電流產生模組，及一亮度調節模組。
該電源供應模組用以產生一供應電壓。
每一發光模組具有一電連接該電源供應模組以接收該供應電壓的第一端與一第二端，N≧2，N是正整數。
每一驅動電流產生模組各自電連接所對應的發光模組的第二端與接地之間，並根據一週期導通信號與一幅值控制信號提供 一通道電壓與一驅動電流到對應的發光模組的第二端，該週期導通信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組的工作電壓正比於所對應的該驅動電流的幅值，該通道電壓正比於該供應電壓與該發光模組的工作電壓的壓差。
該亮度調節模組電連接該等驅動電流產生模組與每一發光模組的第二端，且偵測每一驅動電流產生模組的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
又，本發明的另一目的，即在提供一種降低功耗的發光二極體驅動系統。
於是，本發明驅動裝置適用於驅動N個發光模組，每一發光模組具有一第一端與一第二端，N≧2，N是正整數，且該驅動裝置包含一電源供應模組、N個驅動電流產生模組，及一亮度調節模組。
該電源供應模組用以產生一供應電壓到每一發光模組的第一端。
每一驅動電流產生模組各自電連接所對應的發光模組的第二端與接地之間，並根據一週期導通信號與一幅值控制信號提供一通道電壓與一驅動電流到對應的發光模組的第二端，該週期導通 信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組的工作電壓正比於所對應的該驅動電流的幅值，該通道電壓正比於該供應電壓與該發光模組的工作電壓的壓差。
該亮度調節模組電連接該等驅動電流產生模組與每一發光模組的第二端，且偵測每一驅動電流產生模組的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
又，本發明的再另一目的，即在提供一種降低功耗的亮度控制電路。
於是，本發明亮度控制電路電連接N個發光模組，每一發光模組具有一接收一供應電壓的第一端與一第二端，N≧2，N是正整數，且該亮度控制電路包含N個驅動電流產生模組，及一亮度調節模組。
每一驅動電流產生模組各自電連接所對應的發光模組的第二端與接地之間，並根據一週期導通信號與一幅值控制信號提供一通道電壓與一驅動電流到對應的發光模組的第二端，該週期導通信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組的工作電壓正比於所對應的該驅動電流的幅值，該通道電壓正比於該供應電壓與該發光模組的工作電壓的壓差。
該亮度調節模組電連接該等驅動電流產生模組與每一發光模組的第二端，且偵測每一驅動電流產生模組的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
本發明的功效在於：藉該亮度調節模組依據該等通道電壓與該飽和下限電壓的大小比較，以控制該幅值控制信號的電流幅值大小，進而調節每一通道電壓以降低對應的驅動電流產生模組的功率消耗。
1:驅動裝置
11:亮度控制電路
12:故障判斷電路
2:電源供應模組
21:升壓電感
211:第一端
212:第二端
22:電晶體
221:第一端
222:控制端
223:第二端
23:升壓二極體
231:陽極端
232:陰極端
24:輸出電容
241:第一端
242:第二端
3:發光模組
31:第一端
32:第二端
4:驅動電流產生模組
41:開關
411:第一端
412:控制端
413:第二端
42:電流源
5:亮度調節模組
51:高電位比較器
511:非反相端
512:反向端
513:輸出端
52:低電位比較器
521:反相端
522:非反向端
523:輸出端
53:第一邏輯閘
531:接收端
532:輸出端
54:第二邏輯閘
541:接收端
542:輸出端
55:供應電壓回授調整模組
551:重置端
552:設定端
553:輸出端
56:電流源
57:開路比較器
571:反向端
572:非反相端
573:輸出端
58:短路比較器
581:非反向端
582:反相端
583:輸出端
6:第一電阻
61:第一端
62:第二端
7:第二電阻
71:第一端
72:第二端
9:通道電壓調整裝置
8:供應電壓調整裝置
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是現有的發光二極體驅動系統的一電路圖；圖2是本發明發光二極體驅動系統的實施例的一電路圖；圖3是該實施例的亮度調節模組的一電路圖；圖4是實施例執行一供應電壓調整流程的流程圖；圖5是該實施例的供應電壓調整裝置的一電路圖；圖6是該實施例的通道電壓調節的一示意圖；圖7是該實施例的電源供應模組的一電路圖； 圖8是該實施例的通道電壓調整裝置的一電路圖；圖9是該實施例執行一通道電壓調整流程的流程圖；及圖10是該實施例的故障判斷電路的一電路圖。
參閱圖2，本發明發光二極體驅動系統的一實施例，包含一驅動裝置1、N個發光模組3、一第一電阻6，及一第二電阻7。驅動裝置1包括一電源供應模組2、一亮度控制電路11與一故障判斷電路12。亮度控制電路11包括N個驅動電流產生模組4與一亮度調節模組5。
該電源供應模組2用以產生一供應電壓。
每一發光模組3具有一電連接該電源供應模組2以接收該供應電壓的第一端31與一第二端32，N≧2，N是正整數，每一發光模組3由多個發光二極體串聯而成，由於製程變異影響，每個發光二極體的導通電壓不完全相同，因此，每一發光模組3各自對應一工作電壓，而每一工作電壓為每一發光模組3的各個發光二極體本身的導通電壓的總和，每一發光模組3的工作電壓即為其第一端31與第二端32之間的跨壓，此外，每一發光模組3的第一端31即為串接成該發光模組3的該等發光二極體中的第一個的陽極端，而每一發光模組3的第二端32即為串接成該發光模組3的該等發光二極 體中的最後一個的陰極端。
每一驅動電流產生模組4各自電連接所對應的發光模組3的該第二端32，並根據一週期導通信號與一幅值控制信號提供一驅動電流到對應的發光模組3的第二端32，該週期導通信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組3的該第二端32根據該供應電壓與該驅動電流而產生一通道電壓，也就是每一通道電壓為該供應電壓與每一發光模組3本身的工作電壓的差值，且該通道電壓反比於該驅動電流的幅值，更詳細地說，每一驅動電流產生模組4各自包括一接收該週期導通信號的開關41，及一接收該幅值控制信號的的電流源42，該開關41包括一電連接該發光模組3的第二端31的第一端411、一電連接該亮度調節模組5以接收該週期導通信號的控制端412，及一電連接該電流源42的第二端413，該開關41並根據接收的週期導通信號的佔空比而運作於導通狀態及非導通狀態其中之一，該電流源42於該開關41運作於導通狀態時，根據接收的幅值控制信號產生該驅動電流，而驅動電流產生模組4的工作電壓就是對應發光模組3的第二端32的通道電壓(即為對應的開關41的第一端411與地之間的跨壓)，也就是用以回授到亮度調節模組5的通道電壓(VCH1、VH2，圖1為方便說明只標示二組通道電壓，不限於此數目)。
該亮度調節模組5電連接該等驅動電流產生模組4與每一 發光模組3的第二端，且偵測每一發光模組3的第二端的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組4，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
更具體而言，該亮度調節模組5是根據所接收的一亮度值(Brightness value)產生對應的週期導通信號與幅值控制信號，由於亮度值為該週期導通信號與該幅值控制信號的乘積，且發光二極體的導通電壓與流經發光二極體的驅動電流成正比，也就是每一發光模組3對應的工作電壓與流經的驅動電流成正比，當亮度保持不變，可藉由增加幅值控制信號的電流幅值來提升發光二極體的導通電壓，也就是發光模組3對應的工作電壓、同時調降週期導通信號的佔空比，以使二者保持乘積不變，也就是該亮度調節模組5根據接收的亮度值調降該占空比，使增加後的電流幅值與調降後的占空比的乘積維持一亮度定值，由於發光模組3的跨壓增加，進而降低了驅動電流產生模組4的通道電壓，使得功耗與熱降低，再配合以下實例說明，例如其中一發光模組3(A組)的額定電流30mA，其工作電壓為30V，另一發光模組3(B組)的工作電壓為32V，驅動電流產生模組4最小工作電壓為0.5V，由於需保證全部A、B組發光模組都正常點亮，供應電壓需要32.5V，然而A組的驅動電流產生模組4通道電壓將高達2.5V，利用本案的方法將原本工作電壓30V的 發光模組3(A組)的額定電流增加，直到與另一發光模組3有相同工作電壓為32V時，則其對應的驅動電流產生模組4的通道電壓將下降至0.5V，若此時額定電流增加至33mA，表示補償係數(CV)=1.1倍，必須將週期導通信號的占空比=PDIM*1/補償係數(CV)，以保持亮度一致性，其中補償係數可配合設計取最小可變化單位，使得原本工作電壓30V的發光模組3(A組)對應的驅動電流產生模組4的通道功耗2.5*30mA=75毫瓦，改善後功耗為0.5*33mA*1/1.1=15毫瓦。
該第一電阻6包括一電連接該電源供應模組2以接收該供應電壓的第一端61，及一第二端62。
該第二電阻7包括一電連接該第一電阻6的該第二端62的第一端71，及一接地的第二端72。
如圖3所示，該亮度調節模組5包括一供應電壓調整裝置8與一通道電壓調整裝置9，接著更具體說明該實施例的一供應電壓調整流程與一通道電壓調整流程。
供應電壓調整流程：
如圖4所示，本實施例執行一供應電壓調整流程(第一步驟)的說明如下：
該亮度調節模組5預設一不高於該等工作電壓中最大者的上限比較電壓(VH)，及一不低於該等工作電壓中最小者的下 限比較電壓(VL)，該亮度調節模組5的供應電壓調整裝置8接收每一通道電壓，進而供應電壓調整裝置8判斷是否有任一通道電壓小於一下限比較電壓(VL)，若是(當任一通道電壓小於一下限比較電壓)，則供應電壓調整裝置8增加調節電流以提高該供應電壓直到所有通道電壓大於該下限比較電壓(VL)，若否(當通道電壓皆大於一下限比較電壓)，則供應電壓調整裝置8判斷是否所有的通道電壓皆大於一上限比較電壓(VH)，若是，則供應電壓調整裝置8降低調節電流以降低該供應電壓直到任一通道電壓小於下限比較電壓(VL)，若否(當所有通道電壓大於該下限比較電壓，且任一通道電壓介於VL~VH之間)，則完成供應電壓調整裝置8。
如圖5所示，其中，供應電壓調整裝置8包括N個高電位比較器51、N個低電位比較器52、一第一邏輯閘53、一第二邏輯閘54、一供應電壓回授調整模組55、一電流源56。
每一高電位比較器51各自具有一電連接其中一發光模組3的第二端32以接收該通道電壓的非反相端511、一接收該上限比較電壓的反向端512，及一輸出端513。
每一低電位比較器52各自具有一電連接其中一發光模組3的第二端32以接收該通道電壓的反相端521、一接收該下限比較電壓的非反向端522，及一輸出端523。
該第一邏輯閘53為及閘，具有多個分別電連接該等高電位比較器51的輸出端513的接收端531，及一輸出端532。
該第二邏輯閘54為或閘，具有多個分別電連接該等低電位比較器52的輸出端523的接收端541，及一輸出端542。
該供應電壓回授調整模組55具有一電連接該第一邏輯閘53的輸出端532的重置端551、一電連接該第二邏輯閘54的輸出端542的設定端552，及一輸出端553，在此以圖6為例說明，且參考如下真值表(一)，其中，舉三組通道電壓分別是VCH1~VCH3，但不限於此。
Figure 110115376-A0305-02-0013-1
也就是說，該電流源56電連接於該第一電阻6與第二電阻7的共同端與接地之間，且被該供應電壓回授調整模組55的輸出端553所產生的控制其調節電流的大小。
當任一低電位比較器52各自的輸出端523的輸出信號任一為邏輯1，則該供應電壓回授調整模組55控制該調節電流單位時間增加一個變化量。
當每一高電位比較器51的輸出端513的輸出信號皆為邏 輯1，該電流源56控制該調節電流減少一個變化量，直到任一低電位比較器52的的輸出端523的輸出信號為邏輯1。
此外，當該等低電位比較器52的輸出端523的輸出信號皆為邏輯0，且該等高電位比較器51的輸出端513的輸出信號非皆為邏輯1，該電流源56不調整該調節電流，詳言之，當該等低電位比較器52的該等反相端521所接收的通道電壓VCH皆大於對應的該等非反向端522所接收的該下限比較電壓VL，且當該等高電位比較器51的該非反相端511所接收的通道電壓VCH並非皆大於對應的該反向端512所接收的該上限比較電壓，則該電流源56不調整該調節電流。
配合參閱圖7，接著說明在該供應電壓調整流程中，該電源供應模組2具體電路架構，及配合該亮度調節模組5說明該供應電壓與該調控電流二者變化關係。
該電源供應模組2包括一升壓電感21、一電晶體22、一升壓二極體23、一輸出電容24，及一脈波控制器25。
該升壓電感21具有一接收一輸入電壓的第一端211，及一第二端212。
該電晶體22具有一電連接該升壓電感21的第二端212的第一端221、一電連接該脈波控制器25的控制端222，及一接地的第二端223。該脈波控制器25根據一回授電壓VFB控制該電晶體22 的占空比(duty ratio)。
該升壓二極體23具有一電連接該升壓電感21的第二端212的陽極端231，及一電連接該第一電阻6的該第一端61的陰極端232。
該輸出電容24具有一電連接該升壓二極體23的陰極端232並提供該驅動電壓的第一端241，及一接地的第二端242。
該驅動電壓與該調控電流的關係為
Figure 110115376-A0305-02-0015-2
R1×IFBO，Vout為該供應電壓、VFB為該第一電阻6與該第二電阻7之共同端的電壓、R1為該第一電阻6的電阻值、R2為該第二電阻7的電阻值、IFBO為該調控電流。
因此，當該供應電壓上升到所設定之額定電壓
Figure 110115376-A0305-02-0015-3
時，由於每個驅動電流產生模組4的通道電壓需保持在飽和區對應的電壓，以維持該驅動電流，此時會由圖3電路判斷，當任一通道電壓小於該下限比較電壓VL時，該供應電壓回授調整模組55在每單位時間循序增加該調節電流以使供應電壓上升，直到所有通道電壓大於該下限比較電壓VL，當所有通道電壓大於該上限比較電壓VH時，該供應電壓回授調整模組55每單位時間循序減少該調節電流以使供應電壓下降直到任一通道電壓小於該下限比較電壓VL，當所有通道電壓大於該下限比較電壓VL，且任一通道電壓介於該上限比較電壓VH、下限比較電壓VL之間，則 保持該調節電流不變。然而上限比較電壓VH與下限比較電壓VL需設定在合理的範圍以避免追繞現象。
通道電壓調整流程：
如圖8所示，其中，通道電壓調整裝置9包括一多工器91、一比較器92、一通道電壓回授調整模組93、一亮度分配器94、一振盪器95。
如圖9所示，該亮度調節模組5的通道電壓調整裝置9執行一通道電壓調整流程(第二步驟)，該通道電壓調整裝置9的多工器接收多個通道電壓，且比較器92逐一比較每一通道電壓是否大於一最低飽和電壓(Vminsat)，若是，則亮度分配器94調節幅值控制信號(ADIM)使所對應的該驅動電流的幅值增加以降低通道電壓，若否，則通道電壓回授調整模組停止增加該驅動電流的幅值，並記錄一增加百分比為一補償係數(CV)，該增加百分比是正比於當該通道電壓是最低飽和電壓時所對應的該驅動電流的幅值與一未調整前的驅動電流的幅值的比值，且將補償係數(CV)傳送到亮度分配器94，該通道電壓調整裝置9的亮度分配器94根據該補償係數調整該占空比，然後完成通道電壓調整流程。
在此進一步說明，由於每一發光模組3各自的導通電壓不同，因此其中數個對應的通道電壓會高出最低飽和電壓，也就是高出該飽和下限電壓甚多，為達最佳效率，須進行通道電壓調整，由 於發光模組3的導通電壓與接收的驅動電流呈正比關係，而發光亮度為該幅值控制信號與該週期導通信號二者乘積，該亮度調節模組5循序增加該幅值控制信號的該電流幅值，使通道電壓下降至預設下限值，也就是下降至最低飽和電壓時，停止增加該幅值控制信號的該電流幅值，並記錄該增加的百分比為該補償係數(CV)，為保持發光亮度一致性，當幅值控制信號的該電流幅值增加百分比(CV)，則須減少該週期導通信號的佔空比同樣的百分比(CV)，修正公式為BV=PDIM(1/CV)*ADIM(CV)，其中，BV為亮度值，PDIM為週期導通信號的佔空比，ADIM為幅值控制信號的電流幅值，使得每一發光模組3對應的通道電壓皆操作在最低飽和電壓，進而達到低功耗與低發熱，其中最低飽和電壓可設定與該下限比較電壓相同。
經由前述通道電壓調節機制，每個驅動電流產生模組4的跨壓都會接近最低飽和電壓，而當開關41導通，若對應的發光模組3的發光二極體故障時，該實施例還可藉由該亮度調節模組5根據發光模組3的電壓變化判斷其故障情形，具體而言，當該亮度調節模組5判斷其中任一發光模組3對應的該通道電壓低於一開路比較電壓時，該亮度調節模組5輸出一開路故障信號，該開路故障信號指示該發光模組處於開路狀態；當該亮度調節模組5判斷其中任一發光模組3對應的通道電壓高於一短路比較電壓時，該亮度調節模 組5輸出一短路故障信號，該短路故障信號指示該發光模組3處於短路狀態，接著再以一第三步驟更詳細說明該亮度調節模組5偵測發光模組3故障的細部電路。
判斷故障(第三步驟)：
參閱圖10，進一步說明該故障判斷電路12判斷發光模組3故障情況的詳細電路架構，該故障判斷電路12還包括N個開路比較器57，及N個短路比較器58。
每一開路比較器57各自具有一與其中一發光模組3的第二端32電連接以接收該通道電壓的反向端571、一接收該開路比較電壓的非反相端572，及一輸出端573，當每一開路比較器57判斷各自接收的該通道電壓低於該開路比較電壓時，該開路比較器自該輸出端573輸出該開路故障信號。
每一短路比較器58各自具有一與其中一發光模組3的第二端32電連接以接收該通道電壓的非反向端581、一接收該短路比較電壓的反相端582，及一輸出端583，當每一短路比較器58判斷各自接收的該通道電壓高於該短路比較電壓時，該短路比較器58自該輸出端583輸出該短路故障信號。
進一步歸納該故障判斷電路12判斷該發光模組3故障機制如下：當其中一發光模組3中的N個發光二極體短路時，對應的驅動電流產生模組4的通道電壓會增加VF×N電位，VF為發光模組3 的單位工作電壓，當通道電壓大於短路偵測電壓時，對應的該短路比較器58的輸出端輸出信號為邏輯1；當該開關41導通時，若其對應的發光模組3的發光二極體開路，則其通道電壓接近零，此時由於通道電壓小於該開路偵測電壓，因此對應的該開路比較器57的輸出端573輸出信號為邏輯1，其中短路偵測電壓設定為大於上限比較電壓(VH)，開路偵測電壓則設定為小於下限比較電壓(VL)；當開關41導通，通道電壓介於該短路偵測電壓與該開路偵測電壓之間時，此時該開路比較器57的輸出端573輸出信號為邏輯0，此時該短路比較器58的輸出端583輸出信號為邏輯0。
綜上所述，上述實施例的優點在於：偵測每一通道電壓，並與飽和下限電壓進行大小比較，進而產生對應的幅值控制信號與週期導通信號，進而改善驅動電流產生模組4的功率消耗，達到維持發光模組3的亮度不變的情況，更能兼顧驅動電流產生模組4的功率消耗降低和熱降低，也就是藉由該亮度調節5模組根據每一驅動電流產生模組4對應的通道電壓變化，對應增加/減少該調節電流以調節供應電壓，進而將任一通道電壓維持於該上限、下限比較電壓之間，而當該亮度調節模組5調節該幅值控制信號的該電流幅值，以調整通道電壓時，為保持發光亮度一致性，同時還對應調整該週期導通信號的佔空比同樣的百分比，進而使得每一驅動電流產生模組4對應的通道電壓皆操作在最低飽和電壓而可降低功耗，此外， 當發光模組3的發光二極體故障時，還可藉由該亮度調節模組5的該等開路比較器57、短路比較器58判斷其故障情形，以發出對應的指示信號，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:驅動裝置
11:亮度控制電路
2:電源供應模組
3:發光模組
31:第一端
32:第二端
4:驅動電流產生模組
41:開關
411:第一端
412:控制端
413:第二端
42:電流源
5:亮度調節模組
6:第一電阻
7:第二電阻

Claims (19)

  1. 一種發光二極體驅動系統，包含：一電源供應模組，用以產生一供應電壓；N個發光模組，每一發光模組具有一電連接該電源供應模組以接收該供應電壓的第一端與一第二端，N≧2，N是正整數；N個驅動電流產生模組，每一驅動電流產生模組各自電連接所對應的發光模組的第二端與接地之間，並根據一週期導通信號與一幅值控制信號提供一通道電壓與一驅動電流到對應的發光模組的第二端，該週期導通信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組的工作電壓正比於所對應的該驅動電流的幅值，該通道電壓正比於該供應電壓與該發光模組的工作電壓的壓差；及一亮度調節模組，電連接該等驅動電流產生模組與每一發光模組的第二端，且偵測每一驅動電流產生模組的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
  2. 如請求項1所述的發光二極體驅動系統，其中，該亮度調節模組還調降該占空比，使增加後的電流幅值與調降後的占空比的乘積維持一亮度定值。
  3. 如請求項1所述的發光二極體驅動系統，其中，該亮度調 節模組包括一供應電壓調整裝置，該供應電壓調整裝置還預設一不高於該等工作電壓中最大者的上限比較電壓，及一不低於該等工作電壓中最小者的下限比較電壓，當其中任一通道電壓小於該下限比較電壓時，該供應電壓調整裝置控制該電源供應模組的該供應電壓增加，當該供應電壓調整裝置判斷每一通道電壓皆大於該上限比較電壓時，該供應電壓調整裝置控制該電源供應模組提供的該供應電壓減少。
  4. 如請求項3所述的發光二極體驅動系統，還包含一第一電阻，及一第二電阻，其中，該第一電阻包括一電連接該電源供應模組以接收該供應電壓的第一端，及一第二端，該第二電阻包括一電連接該第一電阻的該第二端的第一端，及一接地的第二端，該供應電壓調整裝置包括N個高電位比較器、N個低電位比較器、一第一邏輯閘、一第二邏輯閘、一供應電壓回授調整模組，及一電流源，每一高電位比較器各自具有一電連接其中一發光模組的第二端，以接收該通道電壓的非反相端、一接收該上限比較電壓的反向端，及一輸出端，每一低電位比較器各自具有一電連接其中一發光模組的第二端，以接收該通道電壓的反相端、一接收該下限比較電壓的非反向端，及一輸出端，該第一邏輯閘具有多個分別電連接該等高電位比較器的輸出端的接收端，及一輸出端， 該第二邏輯閘具有多個分別電連接該等低電位比較器的輸出端的接收端，及一輸出端，該供應電壓回授調整模組具有一電連接該第一邏輯閘的輸出端的重置端、一電連接該第二邏輯閘的輸出端的設定端，及一輸出端，該電流源用以產生一調節電流，且電連接於該第一電阻與第二電阻的共同端與接地之間，且被該供應電壓回授調整模組的輸出端所產生的邏輯信號控制其調節電流的大小，當每一高電位比較器的輸出端的輸出信號為邏輯1，則控制該調節電流減少一個變化量，當任一低電位比較器的輸出端的輸出信號為邏輯1，則控制該調節電流增加一個變化量，當每一低電位比較器的輸出端的輸出信號皆為邏輯0，且每一高電位比較器的輸出端的輸出信號非皆為邏輯1，則該供應電壓回授調整模組不調整該調節電流。
  5. 如請求項1所述的發光二極體驅動系統，還包括一故障判斷電路，該故障判斷電路判斷其中任一發光模組對應的一通道電壓低於一開路比較電壓時，該亮度調節模組輸出一開路故障信號，該開路故障信號指示該發光模組處於開路狀態，當該亮度調節模組判段其中任一發光模組對應的通道電壓高於一短路比較電壓時，該亮度調節模組輸出一短路故障信號，該短路故障信號指示該發光模組處於短路狀態，該通道電壓為該供應電壓與對應於該發光模組的工作 電壓的差值。
  6. 如請求項5所述的發光二極體驅動系統，其中，該故障判斷電路還包括N個開路比較器，及N個短路比較器，每一開路比較器各自具有一與其中一發光模組的該第二端電連接以接收該通道電壓的反向端、一接收該開路比較電壓的非反相端，及一輸出端，當每一開路比較器判斷各自接收的該通道電壓低於該開路比較電壓時，該開路比較器自該輸出端輸出該開路故障信號，每一短路比較器具有一與其中一發光模組的該第二端電連接以接收該通道電壓的非反向端、一接收該短路比較電壓的反相端，及一輸出端，當每一短路比較器判斷各自接收的該通道電壓高於該短路比較電壓時，該短路比較器自該輸出端輸出該短路故障信號。
  7. 如請求項1所述的發光二極體驅動系統，其中，每一驅動電流產生模組各自包括一接收該週期導通信號的開關，及一接收該幅值控制信號的的電流源，該開關包括一電連接該發光模組第二端且提供該通道電壓的第一端、一電連接該亮度調節模組以接收該週期導通信號的控制端，及一第二端，該開關並根據接收的週期導通信號的佔空比而運作於導通狀態及非導通狀態其中之一，該電流源電連接該開關的第二端與接地之間，用以根據接收的幅值控制信號產生該驅動電流。
  8. 如請求項1所述的發光二極體驅動系統，還包含一第一電阻，及一第二電阻，其中，該電源供應模組包括一升壓電 感、一電晶體、一升壓二極體，及一輸出電容，該升壓電感具有一接收一輸入電壓的第一端，及一第二端，該電晶體具有一電連接該升壓電感的第二端的第一端、一電連接該亮度調節模組的控制端，及一接地的第二端，該升壓二極體具有一電連接該升壓電感的第二端的陽極端，及一電連接該第一電阻的該第一端的陰極端，該輸出電容具有一電連接該升壓二極體的陰極端並提供一驅動電壓的第一端，及一接地的第二端。
  9. 如請求項8所述的發光二極體驅動系統，其中，該驅動電壓與該調控電流的關係為
    Figure 110115376-A0305-02-0028-5
    ，Vout為該驅動電壓、VFB為該第一電阻與該第二電阻之間的電壓、R1為該第一電阻的電阻值、R2為該第二電阻的電阻值、IFBO為一調控電流。
  10. 如請求項1所述的發光二極體驅動系統，其中，該亮度調節模組5包括一通道電壓調整裝置，該通道電壓調整裝置比較該驅動電流產生模組的通道電壓是否大於一最低飽和電壓，若是，則調整該幅值控制信號使所對應的該驅動電流的幅值增加以降低該通道電壓。
  11. 如請求項10所述的發光二極體驅動系統，其中，若否，則該通道電壓調整裝置停止增加該驅動電流的幅值，並記錄一增加百分比為一補償係數，該增加百分比是正比於當該通道電壓是最低飽和電壓時所對應的該驅動電流的幅 值與一未調整前的驅動電流的幅值的一比值，且該通道電壓調整裝置根據該補償係數調整該占空比。
  12. 如請求項10所述的發光二極體驅動系統，其中，該通道電壓調整裝置包括一多工器、一比較器、一通道電壓回授調整模組、一亮度分配器，該多工器用以接收多個通道電壓與一選擇信號，且根據該選擇信號輸出該多個通道電壓的其中之一，該比較器接收一最低飽和電壓，且電連接該多工器以接收來自該多工器所輸出的該通道電壓，並比較該最低飽和電壓與該通道電壓後，提供一比較結果，該通道電壓回授調整模組電連接該多工器以提供該選擇信號且電連接該比較器以接收該比較結果，且根據該比較結果產生一輸出，該亮度分配器接收一亮度值，且電連接該通道電壓回授調整模組與該N個驅動電流產生模組，且根據該通道電壓回授調整模組的輸出，產生該週期導通信號與該幅值控制信號到該比較結果所對應的驅動電流產生模組。
  13. 一種驅動裝置，適用於驅動N個發光模組，每一發光模組具有一第一端與一第二端，N≧2，N是正整數，且該驅動裝置包含：一電源供應模組，用以產生一供應電壓到每一發光模組的第一端；N個驅動電流產生模組，每一驅動電流產生模組各自電連接所對應的發光模組的第二端與接地之間，並根據一 週期導通信號與一幅值控制信號提供一通道電壓與一驅動電流到對應的發光模組的第二端，該週期導通信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組的工作電壓正比於所對應的該驅動電流的幅值，該通道電壓正比於該供應電壓與該發光模組的工作電壓的壓差；及一亮度調節模組，電連接該等驅動電流產生模組與每一發光模組的第二端，且偵測每一驅動電流產生模組的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
  14. 如請求項13所述的驅動裝置，其中，該亮度調節模組包括一供應電壓調整裝置，該供應電壓調整裝置還預設一不高於該等工作電壓中最大者的上限比較電壓，及一不低於該等工作電壓中最小者的下限比較電壓，當任一通道電壓小於該下限比較電壓時，該供應電壓調整裝置控制該電源供應模組的該供應電壓增加，當該供應電壓調整裝置判斷每一通道電壓皆大於該上限比較電壓時，該供應電壓調整裝置控制該電源供應模組提供的該供應電壓減少。
  15. 如請求項14所述的驅動裝置，該供應電壓調整裝置包括N個高電位比較器、N個低電位比較器、一第一邏輯閘、一第二邏輯閘、一供應電壓回授調整模組，及一電流源， 每一高電位比較器各自具有一電連接其中一發光模組的第二端，以接收該通道電壓的非反相端、一接收該上限比較電壓的反向端，及一輸出端，每一低電位比較器各自具有一電連接其中一發光模組的第二端，以接收該通道電壓的反相端、一接收該下限比較電壓的非反向端，及一輸出端，該第一邏輯閘具有多個分別電連接該等高電位比較器的輸出端的接收端，及一輸出端，該第二邏輯閘具有多個分別電連接該等低電位比較器的輸出端的接收端，及一輸出端，該供應電壓回授調整模組具有一電連接該第一邏輯閘的輸出端的重置端、一電連接該第二邏輯閘的輸出端的設定端，及一輸出端，該電流源用以產生一調節電流，該調節電流的大小用以控制該供應電壓的大小，且被該供應電壓回授調整模組的輸出端所產生的邏輯信號控制其調節電流的大小，當每一高電位比較器的輸出端的輸出信號為邏輯1，則控制該調節電流減少一個變化量，當任一低電位比較器的輸出端的輸出信號為邏輯1，則控制該調節電流增加一個變化量。
  16. 如請求項13所述的驅動裝置，其中，該亮度調節模組包括一通道電壓調整裝置，該通道電壓調整裝置比較該驅動電流產生模組的通道電壓是否大於一最低飽和電壓，若是，則調整該幅值控制信號使所對應的該驅動電流 的幅值增加以降低該通道電壓，若否，則該通道電壓調整裝置停止增加該驅動電流的幅值，並記錄一增加百分比為一補償係數，該增加百分比是正比於當該通道電壓是最低飽和電壓時所對應的該驅動電流的幅值與一未調整前的驅動電流的幅值的一比值，且該通道電壓調整裝置根據該補償係數調整該占空比。
  17. 如請求項16所述的驅動裝置，其中，該通道電壓調整裝置包括一多工器、一比較器、一通道電壓回授調整模組、一亮度分配器，該多工器用以接收多個通道電壓與一選擇信號，且根據該選擇信號輸出該多個通道電壓的其中之一，該比較器接收一最低飽和電壓，且電連接該多工器以接收來自該多工器所輸出的該通道電壓，並比較該最低飽和電壓與該通道電壓後，提供一比較結果，該通道電壓回授調整模組電連接該多工器以提供該選擇信號且電連接該比較器以接收該比較結果，且根據該比較結果產生一輸出，該亮度分配器接收一亮度值，且電連接該通道電壓回授調整模組與該N個驅動電流產生模組，且根據該通道電壓回授調整模組的輸出，產生該週期導通信號與該幅值控制信號到該比較結果所對應的驅動電流產生模組。
  18. 如請求項13所述的驅動裝置，還包括一故障判斷電路，該故障判斷電路判斷其中任一發光模組對應的一通道電 壓低於一開路比較電壓時，該亮度調節模組輸出一開路故障信號，該開路故障信號指示該發光模組處於開路狀態，當該亮度調節模組判段其中任一發光模組對應的通道電壓高於一短路比較電壓時，該亮度調節模組輸出一短路故障信號，該短路故障信號指示該發光模組處於短路狀態，該通道電壓為該供應電壓與對應於該發光模組的工作電壓的差值。
  19. 一種亮度控制電路，電連接N個發光模組，每一發光模組具有一接收一供應電壓的第一端與一第二端，N≧2，N是正整數，且該亮度控制電路包含：N個驅動電流產生模組，每一驅動電流產生模組各自電連接所對應的發光模組的第二端與接地之間，並根據一週期導通信號與一幅值控制信號提供一通道電壓與一驅動電流到對應的發光模組的第二端，該週期導通信號指示每一週期時間的占空比，該幅值控制信號指示一電流幅值，每一發光模組的工作電壓正比於所對應的該驅動電流的幅值，該通道電壓正比於該供應電壓與該發光模組的工作電壓的壓差；及一亮度調節模組，電連接該等驅動電流產生模組與每一發光模組的第二端，且偵測每一驅動電流產生模組的通道電壓，並比較該通道電壓與一飽和下限電壓，來對應產生該幅值控制信號與該週期導通信號到該等驅動電流產生模組，當該通道電壓大於該飽和下限電壓時，則增加該幅值控制信號的電流幅值。
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