发光模块的定频调光方法及定频调光电路 【技术领域】
本发明是关于一种亮度调整方法， 特别是一种发光模块的定频调光方法及定频调光电路。 背景技术 近年来， 半导体发光元件之一的发光二极管 (Light Emitting Diode ； LED) 的制造 技术急速进步。尤其自成功开发出蓝光 LED 以来， 由于光的 3 原色 LED 齐备， 故可借由组合 3 原色 LED 作出各种波长光。因此 LED 的应用范围急速扩大。
在操作特性上， 发光二极管的亮度会因为电流的大小而改变。高电流流过发光元 件将获得高亮度的发光效果， 反之， 若是减少流过的电流， 则发光元件的亮度将相对的减 弱。
于现有技术上， 可利用磁滞控制方式来调变发光二极管的驱动电流的大小， 借以 达到改变发光二极管的亮度。换句话说， 利用磁滞式直流对直流 (DC/DC) 转换器控制发光 二极管的驱动电流的位准。
磁滞控制方式的关系方程式如下列公式一 ：
公式一其中， Fs 是代表振荡频率， Vin 是代表输入电压， Vout 是代表输出电压， D 是代表输入 电压 / 输出电压， Iset 是代表输出电流 ( 即， 发光二极管的驱动电流 )， L 是代表电感值， 而 HysAmp 是代表磁滞振荡宽度。
在实现输出电流的位准调变时， 由于输入电压、 输出电压、 电感值及磁滞振荡宽度 均会维持定值， 因而导致电路的振荡频率随着输出电流的位准而变。 换言之， 降低输出电流 会造成振荡频率等比例上升。
然而， 当振荡频率会随着输出电流的位准而变时， 在进行 EMI(Electromagnetic Interference ； 电磁干扰 ) 的防护设计上较为困难。再者， 一般在直流对直流的转换上， 都 存在有转换损失。而当振荡频率上升时， 转换损失则会增加， 因此转换效率则会降低。 发明内容 鉴于以上的问题， 本发明在于提供一种发光模块的定频调光方法及定频调光电 路， 借以解决现有技术所存在的电路振荡频率随着输出位准而变的问题。
为达上述目的， 本发明所揭露的发光模块的定频调光方法， 用以利用磁滞控制电 路控制发光模块的发光亮度， 包括 ：
将发光模块与电感元件串联于磁滞控制电路的侦测端与开关端之间 ；
将阻抗元件连接于磁滞控制电路的电压输入端和侦测端之间 ；
将磁滞控制电路的磁滞宽度的上限电压值与下限电压值之间的电压差维持在一 定值 ；
透过改变上限电压值或下限电压值来改变流经发光模块的驱动电流， 借以调整发 光模块的发光亮度。
其中， 可利用一受控电流源来改变上限电压值或下限电压值。
或是， 利用一受控电压源来提供可调整的上限电压值或可调整的下限电压值。
本发明所揭露的发光模块的定频调光电路， 用以控制发光模块的发光亮度。
此发光模块的定频调光电路包括磁滞控制电路、 电感元件和阻抗元件。
磁滞控制电路具有一电压输入端、 一侦测端、 一开关端、 一上限电压端和一下限电 压端。
发光模块与电感元件串联于磁滞控制电路的侦测端与开关端之间。
阻抗元件连接于磁滞控制电路的电压输入端和侦测端之间。
其中， 磁滞控制电路的上限电压端和下限电压端之间的电压差为一定值。 于此， 可 于上限电压端或下限电压端提供一可变电压值， 借以改变流经发光模块的驱动电流， 进而 改变发光模块的发光亮度。
于此， 此发光模块的定频调光电路可更包括定电流源、 受控电流源、 第一分压电阻 和第二分压电阻。 于一实施例中， 定电流源连接至上限电压端， 而受控电流源则连接至下限电压端。
第一分压电阻连接于上限电压端与下限电压端之间， 而第二分压电阻连接于下限 电压端与接地之间。
于此， 由定电流源提供固定电流以维持磁滞高低位准的参考电压， 即维持上限电 压端和下限电压端之间的电压差的恒定。
然后， 由受控电流源提供可变电压值于下限电压端， 以调整输出位准 ( 即， 发光模 块的驱动电流 )， 借以改变发光模块的发光亮度。
再者， 于另一实施例中， 受控电流源连接至上限电压端， 而定电流源连接至下限电 压端。
第一分压电阻连接于上限电压端与下限电压端之间， 而第二分压电阻连接于上限 电压端与定电压源之间。
于此， 由定电流源提供固定电流以维持磁滞高低位准的参考电压， 即维持上限电 压端和下限电压端之间的电压差的恒定。
然后， 由受控电流源提供可变电压值于上限电压端， 以调整输出位准 ( 即， 发光模 块的驱动电流 )， 借以改变发光模块的发光亮度。
该磁滞控制电路包括 ：
一第一比较器， 该第一比较器的正输入端连接至该上限电压端， 且该第一比较器 的负输入端连接至该电压输入端 ；
一第二比较器， 该第二比较器的正输入端连接至该第一比较器的该负输入端， 且 该第二比较器的负输入端连接至该下限电压端。
综上所述， 根据本发明的发光模块的定频调光方法及定频调光电路， 其是利用磁 滞控制电路控制发光模块的发光亮度。其中， 磁滞控制电路的磁滞宽度的上限电压值与下 限电压值之间的电压差维持固定值， 并透过改变上限电压值或下限电压值来改变流经发光 模块的驱动电流。因此， 磁滞控制电路的磁滞振荡宽度随着输出位准 ( 即， 驱动电流的位
准 ) 线性改变， 进而使磁滞控制电路的振荡频率保持恒定。如此一来， 可利用单一元件来达 到 EMI(Electromagnetic Interference ； 电磁干扰 ) 的防护。再者， 由于振荡频率保持恒 定， 因此则可保持固定的转换效率。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述， 但不作为对本发明的限定。 附图说明
图 1 为根据本发明第一实施例的发光模块的定频调光电路的概要示意图 ； 图 2 为根据本发明第二实施例的发光模块的定频调光电路的概要示意图 ； 图 3 为根据本发明第三实施例的发光模块的定频调光电路的概要示意图 ； 图 4 为根据本发明第四实施例的发光模块的定频调光电路的概要示意图。 其中， 附图标记 100 发光模块 200 磁滞控制电路 210 第一比较器 220 第二比较器 230 正反器 240 驱动电路 250 运算放大器 300 受控电压源 310 受控电流源 320 定电流源 L 电感元件 Rsen 阻抗元件 D 萧特基二极管 Ig 输入电流 Id 驱动电流 Pcc 电压输入端 Psen 侦测端 Psw 开关端 Pvh 上限电压端 Pvl 下限电压端 VH 上限电压值 VL 下限电压值 Vd 电压差 R1 第一分压电阻 R2 第二分压电阻 R3 第三分压电阻 R4 第四分压电阻 M1 开关元件 M2 开关元件 + 正输入端 负输入端 S 第一输入端 R 第二输入端 Q 输出端 VA 输入电压 VS 控制信号 VR 控制信号 VQ 控制信号具体实施方式
于本发明中， 利用磁滞控制电路控制发光模块的发光亮度。 其中， 磁滞控制电路的 磁滞宽度的上限电压值与下限电压值之间的电压差维持固定值， 并透过改变上限电压值或 下限电压值来改变流经发光模块的驱动电流。
图 1 为根据本发明一实施例的发光模块的定频调光电路。以下各实施例中所述的 “连接” 为电性连接关系。
参照图 1， 发光模块的定频调光电路包括磁滞控制电路 200、 电感元件 L 和阻抗元件 Rsen。
磁滞控制电路 200 具有一电压输入端 Pcc、 一侦测端 Psen、 一开关端 Psw、 一上限电 压端 Pvh 和一下限电压端 Pvl。
上限电压端 Pvh 具有一上限电压值 VH， 而下限电压端 Pvl 具有一下限电压值 VL。
发光模块 100 与电感元件 L 依序串联于磁滞控制电路 200 的侦测端 Psen 与开关 端 Psw 之间。其中， 发光模块 100 可包括有连接于侦测端 Psen 和电感元件 L 之间的至少一 发光二极管。当发光模块 100 具有多个发光二极管时， 此发光二极管可相互并联和 / 或串 联于侦测端 Psen 和电感元件 L 之间。
阻抗元件 Rsen 连接于磁滞控制电路 200 的电压输入端 Pcc 和侦测端 Psen 之间。
于磁滞控制电路 200 的电压输入端 Pcc 和开关端 Psw 之间连接有保护电路， 例如 ： 萧特基二极管 D。
换言之， 阻抗元件 Rsen、 发光模块 100 与电感元件 L 依序串联， 而萧特基二极管 D 与串联的阻抗元件 Rsen、 发光模块 100 与电感元件 L 并联。
于此， 磁滞控制电路 200 的上限电压端 Pvh 和下限电压端 Pvl 之间提供一磁滞宽 度。此磁滞宽度的上限电压值 VH 与下限电压值 VL 之间的电压差是维持在一定值。即， 上 限电压端 Pvh 和下限电压端 Pvl 之间的电压差 Vd 为固定的电压值。 并且， 一可变电压值提供至磁滞控制电路 200 的下限电压端 Pvl。
于此， 输入电流 Ig 由磁滞控制电路 200 的电压输入端 Pcc 输入， 即输入电流 Ig 连 接至阻抗元件 Rsen 相对于连接发光模块 100 的另一端。然后， 输入电流 Ig 与磁滞宽度的 上限电压值 VH 与下限电压值 VL 分别做比较， 以控制开关端 Psw 的电流流通时间， 进而使驱 动电流 Id 限制在磁滞宽度的上限与下限之内。
当欲改变流经发光模块 100 的驱动电流 Id 时， 只需透过调变提供至磁滞控制电路 200 的下限电压端 Pvl 的可变电压值 ( 即， 改变下限电压端 Pvl 的下限电压值 VL) 即可达 成。其中， 可于磁滞控制电路 200 的下限电压端 Pvl 连接一受控电压源 300， 以提供可变电 压值给下限电压端 Pvl。
参照图 2， 可连接一受控电流源 310 于下限电压端 Pvl， 以改变下限电压值 VL。
定电流源 320 连接至上限电压端 Pvh。第一分压电阻 R1 连接于上限电压端 Pvh 与 下限电压端 Pvl 之间。第二分压电阻 R2 连接于下限电压端 Pvl 与接地之间。
于此， 由定电流源 320 提供固定电流以维持磁滞控制电路 200 的磁滞高低位准的 参考电压， 即维持上限电压端 Pvh 和下限电压端 Pvl 之间的电压差的恒定。
然后， 由受控电流源 310 提供可变电压值 (VL) 于下限电压端 Pvl， 以调整输出位准 ( 即， 发光模块 100 的驱动电流 Id)， 借以改变发光模块 100 的发光亮度。
磁滞控制电路 200 包括第一比较器 210、 第二比较器 220、 正反器 230、 驱动电路 240 和开关元件 M1。
第一比较器 210 的正输入端 (+) 连接至上限电压端 Pvh， 且第一比较器 210 的负输 入端 ( 一 ) 经由第三分压电阻 R3 连接至电压输入端 Pcc。而第一比较器 210 的输出端连接 至正反器 230 的第一输入端 (S)。
第二比较器 220 的正输入端 (+) 连接至第一比较器 210 的负输入端 ( 一 )， 且经由 第三分压电阻 R3 连接至电压输入端 Pcc。第二比较器 220 的负输入端 ( 一 ) 连接至下限电
压端 Pvl。而第二比较器 220 的输出端连接至正反器 230 的第二输入端 (R)。
第四分压电阻 R4 连接于第一比较器 210 的负输入端 ( 一 ) 和接地之间， 且连接于 第二比较器 220 的正输入端 (+) 和接地之间。
正反器 230 的输出端 (Q) 连接至驱动电路 240 的输入端， 且驱动电路 240 的输出 端连接至开关元件 M1 的控制端。
开关元件 M1 连接于开关端 Psw 和接地之间。
其中， 第三分压电阻 R3 和第四分压电阻 R4 之间可连接有开关元件 M2， 且开关元 件 M2 的控制端连接至运算放大器 250 的输出端。运算放大器 250 的正输入端 (+) 连接至 侦测端 Psen， 而运算放大器 250 的负输入端 ( 一 ) 连接至第三分压电阻 R3 和开关元件 M2 的接点。
输入电流 Ig 由电压输入端 Pcc 输入后， 流经第三分压电阻 R3 和第四分压电阻 R4 而形成输入电压 VA 于第一比较器 210 的负输入端 ( 一 ) 和第二比较器 220 的正输入端 (+)。
第一比较器 210 比较输入电压 VA 与上限电压值 VH， 以产生控制信号 VS。第二比 较器 220 比较输入电压 VA 与下限电压值 VL 相比较， 以产生控制信号 VR。
再由正反器 230 依据二控制信号 VS、 VR 输出控制信号 VQ， 以控制开关元件 M1 的 导通时间和截止时间。 于开关元件 M1 的导通时间区间， 流经发光模块 100 的驱动电流 Id 线性上升至磁 滞宽度的上限。当驱动电流 Id 上升至大于磁滞宽度的上限时， 开关元件 M1 由导通状态切 换成截止状态。
于开关元件 M1 的截止时间区间， 驱动电流 Id 则会线性下降至磁滞宽度的下限。 并 且， 当驱动电流 Id 下降至小于磁滞宽度的下限时， 开关元件 M1 则由截止状态切换成导通状 态。
透过开关元件 M1 的导通状态和截止状态的交替切换， 因而可将驱动电流 Id 限制 在磁滞宽度的上限与下限之内。
于此， 定电流源 320 输出一固定电流， 以维持上限电压端 Pvh 与下限电压端 Pvl 之 间的电压差的恒定。因此， 当调变受控电流源 310 的输出电流时， 可改变下限电压端 Pvl 的 下限电压值 VL， 并且上限电压端 Pvh 的上限电压值 VH 则以恒定的电压差随的改变。
此外， 参照图 3， 亦可透过调变提供至磁滞控制电路 200 的上限电压端 Pvh 的可变 电压值 ( 即， 改变上限电压端 Pvh 的上限电压值 VH) 来改变流经发光模块 100 的驱动电流 Id。
其中， 可于磁滞控制电路 200 的上限电压端 Pvh 连接一受控电压源 300， 以提供可 变电压值给上限电压端 Pvh。
参照图 4， 定电流源 320 连接于下限电压值 VL 与接地之间。而受控电流源 310 则 连接于上限电压端 Pvh 与接地之间， 以改变上限电压值 VH。 第一分压电阻 R1 连接于上限电 压端 Pvh 与下限电压端 Pvl 之间。第二分压电阻 R2 连接于定电压源与上限电压端 Pvh 之 间。
于此， 由定电流源 320 提供固定电流以维持磁滞控制电路 200 的磁滞高低位准的 参考电压， 即维持上限电压端 Pvh 和下限电压端 Pvl 之间的电压差的恒定。
由受控电流源 310 提供可变电压值 (VH) 于上限电压端 Pvh， 以调整输出位准 ( 即，
发光模块 100 的驱动电流 Id)， 借以改变发光模块 100 的发光亮度。
其中， 当调变受控电压源 310 的输出电流时， 可改变上限电压端 Pvh 的上限电压值 VH， 并且下限电压端 Pvl 的下限电压值 VL 则以恒定的电压差随的改变。
于此， 磁滞控制电路 200 的磁滞振荡宽度随着输出位准 ( 即， 驱动电流 Id 的位准 ) 线性改变， 因而可使磁滞控制电路 200 的振荡频率保持恒定。如此一来， 可利用单一元件来 达到 EMI(Electromagnetic Interference ； 电磁干扰 ) 的防护。再者， 由于振荡频率保持 恒定， 因此则可保持固定的转换效率。
当然， 本发明还可有其它多种实施例， 在不背离本发明精神及其实质的情况下， 熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形， 但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。