发光二极管驱动装置及其驱动方法.pdf

本发明公开了一种发光二极管驱动装置及其驱动方法。该发光二极管驱动装置包含一占空比设定单元、一直流设定单元、一控制单元和一发光二极管驱动电路。该占空比设定单元用以输出一占空比设定信号。该直流设定单元用以输出一直流设定信号。该控制单元用以接收该占空比设定信号及该直流设定信号，并根据该占空比设定信号及该直流设定信号输出一直流控制信号及一占空比控制信号。该发光二极管驱动电路用以根据该直流控制信号及该占空比控制信号驱动至少一发光二极管。本发明可以有效调整发光二极管驱动电流的电流值以及占空比，让LED工作效率提高且使LED的平均导通电流能够得到精确的控制。

1.  一种发光二极管驱动装置，包含：
一占空比设定单元，用以输出一占空比设定信号；
一直流设定单元，用以输出一直流设定信号；
一控制单元，用以接收该占空比设定信号及该直流设定信号，并根据该占空比设定信号及该直流设定信号输出一直流控制信号及一占空比控制信号；和
一发光二极管驱动电路，用以根据该直流控制信号及该占空比控制信号驱动至少一发光二极管。

2.  如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中该直流设定信号用以设定控制单元所输出的最大电流值。

3.  如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中该占空比设定信号包含控制单元所接收的电流的占空比的信息。

4.  如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中该控制单元更进一步包含：
一电流阶数设定单元，用以决定一电流阶数；和
一占空比与电流运算单元，用以根据该最大电流值以及该电流阶数输出该直流控制信号和该占空比控制信号。

5.  如权利要求4所述的发光二极管驱动装置，其中该占空比控制信号所代表的占空比与该直流控制信号的乘积等于该占空比设定信号所代表的占空比和该直流设定信号的乘积。

6.  一种发光二极管驱动方法，包含：
于一第一时间周期提供一第一驱动电流，用以驱动一发光二极管，该第一驱动电流具有一第一占空比和一第一电流值；和
于一接续于该第一时间周期的第二时间周期提供一第二驱动电流，用以驱动一发光二极管，该第二驱动电流具有一第二占空比及一第二电流值，其中该第一电流值不等于该第二电流值且该第一占空比不等于该第二占空比。

7.  如权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其中该第一电流值大于该第二电流值。

8.  如权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其中该第一电流值小于该第二电流值。

9.  如权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其中该第一占空比小于该第二占空比。

10.  如权利要求8所述的发光二极管驱动方法，其中该第二占空比大于该第二占空比。

11.  一种驱动发光二极管的方法，包含：
提供一占空比设定信号；
提供一直流设定信号；
接收该占空比设定信号及该直流设定信号至一控制单元；
经由该控制单元输出一直流控制信号及一占空比控制信号至一发光二极管驱动电路；和
根据该直流控制信号及该占空比控制信号驱动至少一发光二极管。

12.  如权利要求11所述的发光二极管驱动方法，其中该驱动至少该发光二极管的步骤进一步包括：
于一第一时间周期提供一第一驱动电流，用以驱动该发光二极管；和
于一接续于该第一时间周期的第二时间周期提供一第二驱动电流，用以驱动该发光二极管。

发光二极管驱动装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管驱动装置及其驱动方法，更精确地说，涉及一种应用于面板的发光二极管驱动装置及其驱动方法。
背景技术
由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)低功率消耗、操作温度较低等良好的特性，目前已经广泛地被应用。
举例而言，大多数的中小尺寸面板，都是利用3～10个的LED，采用串连的方式来作为背光光源，甚至于手机或个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)的键盘背光也多是利用LED作为辅助照明之用，再加上欧盟对于无汞化的要求，因此对于更新一代的LED的驱动技术，也就相当地被市场所期待。
大多数的便携式产品，对于面板的背光都设计有调光功能，也就是说，在无交流供电、待机模式等等的情况下，都会对背光的亮度进行调整，来减少耗电，延长电池的使用时间，然而现行LED驱动方式有以下的缺点：
1.发光二极管驱动电流为固定值，无法随使用状况自动调整。由于发光二极管借由流过发光二极管的电流大小来控制发光的强度，所以固定电流值的驱动方式更是限制了其使用上的便利性。
2.驱动电流固定为最大亮度时的电流，在非最大亮度时使用最大亮度的电流，会使LED作用在较低效率区。综上所述，目前的LED驱动方法有其缺陷，一种更佳的LED驱动方法实为业界所期待。
发明内容
本发明提供一种发光二极管驱动装置及其驱动方法，借由调整发光二极管驱动电流的电流值及占空比(duty cycle)来更好地驱动发光二极管。
本发明的发光二极管驱动装置的一实施例，包含一占空比设定单元、一直流设定单元、一控制单元和一发光二极管驱动电路。该占空比设定单元用以输出一占空比设定信号。该直流设定单元用以输出一直流设定信号。该控制单元用以接收该占空比设定信号及该直流设定信号，并根据该占空比设定信号及该直流设定信号输出一直流控制信号及一占空比控制信号。该发光二极管驱动电路用以根据该直流控制信号及该占空比控制信号驱动至少一发光二极管。
本发明的发光二极管驱动方法的一实施例，该驱动方法包含：于一第一时间周期提供一第一驱动电流，用以驱动一发光二极管，该第一驱动电流具有一第一占空比和一第一电流值；以及于一接续于该第一时间周期的第二时间周期提供一第二驱动电流，用以驱动一发光二极管，该第二驱动电流具有一第二占空比及一第二电流值，其中该第一电流值不等于该第二电流值且该第一占空比不等于该第二占空比。
本发明的驱动发光二极管的方法的一实施例，该驱动方法包含：提供一占空比设定信号；提供一直流设定信号；接收该占空比设定信号及该直流设定信号至一控制单元；经由该控制单元输出一直流控制信号及一占空比控制信号至一发光二极管驱动电路；和根据该直流控制信号及该占空比控制信号驱动至少一发光二极管。
本发明可以有效调整发光二极管驱动电流的电流值以及占空比，让LED工作效率提高且使LED的平均导通电流能够得到精确的控制。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求的标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本领域普通技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本领域普通技术人员也应了解，这类等效建构无法脱离所附的权利要求所界定的本发明的精神和范围。
附图说明
借由参照前述说明及下列附图，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。
图1例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置的系统方框示意图；
图2A及图2B分别例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置中的控制单元所接收及输出的波形图；以及
图3例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置中的控制单元的系统方框示意图。
其中，附图标记说明如下：
100   发光二极管驱动装置
102   发光二极管
104   占空比设定单元
106   直流设定单元
108   控制单元
110   发光二极管驱动电路
302   占空比与电流运算单元
308   电流阶数设定单元
具体实施方式
请参考图1，其例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置的系统方框示意图。此发光二极管驱动装置100用以驱动发光二极管102，其中此发光二极管驱动装置100包含占空比设定单元104、直流设定单元106、控制单元108和发光二极管驱动电路110。占空比设定单元104用以输出一占空比设定信号给控制单元108以及直流设定单元106用以输出一直流设定信号给控制单元108；控制单元108则根据所接收的该占空比设定信号及该直流设定信号输出一直流控制信号及一占空比控制信号给发光二极管驱动电路110，发光二极管驱动电路110则根据所接收到的该直流控制信号及该占空比控制信号驱动该发光二极管。
请参考图2A和图2B。图2A例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置中的控制单元所接收的波形图；此占空比设定信号可以为脉波宽度导通周期(pulse width modulation，PWM)信号、电压、数字信号等，在此实施例是以脉波宽度导通周期信号为例；图2B例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置中的控制单元所输出的波形图。在此波形图中，输出电流的设定阶数为4，即输出电流可以为最大输出电流Imax、0.75倍的最大输出电流0.75Imax、0.5倍的最大输出电流0.5Imax、或0.25倍的最大输出电流0.25Imax。图示中横轴代表的是时间轴，纵轴代表的是电流大小。请先参照图2A，在时间周期T1，从占空比设定单元104输入控制单元108的占空比为100％，从直流设定单元106输入控制单元104的最大电流为IMAX；在时间周期T2，从占空比设定单元104输入控制单元108的占空比为75％，而从直流设定单元106输入控制单元104的最大电流为IMAX；在时间周期T3，从占空比设定单元104输入控制单元108的占空比为85％，而从直流设定单元106输入控制单元104的最大电流为IMAX；在时间周期T4，从占空比设定单元104输入控制单元108的占空比为50％，而从直流设定单元106输入控制单元104的最大电流为IMAX；在时间周期T5，从占空比设定单元104输入控制单元108的占空比为30％，而从直流设定单元106输入控制单元104的最大电流为IMAX。请继续参照图2B，在时间周期T1’，从控制单元108输出给发光二极管驱动单元110的占空比为100％，电流为IMAX；在时间周期T2’，从控制单元108输出给发光二极管驱动单元110的占空比为100％，电流为0.75IMAX；在时间周期T3’，从控制单元108输出给发光二极管驱动单元110的占空比为85％，电流为IMAX；在时间周期T4’，从控制单元108输出给发光二极管驱动单元110的占空比为100％，电流为0.5IMAX；在时间周期T5’，从控制单元108输出给发光二极管驱动单元110的占空比为60％，电流为0.5IMAX。值得注意的是，控制单元108所接收的占空比与电流和输出的占空比与电流可相等也可不等。例如在时间周期T2控制单元108所接收到的占空比与电流分别为75％与IMAX，和其在时间周期T2’输出的占空比与电流100％与0.75IMAX不同。控制单元108所接收的占空比与电流与输出的占空比与电流满足下列关系：
所接收的占空比*所接收电流＝输出的占空比*输出电流-----方程式(1)
借由调整输出的占空比和输出电流使其满足方程式(1)，可使得LED适应性地操作在在工作效率较高的区域。本发明借由搭配直流驱动与脉波宽度导通周期驱动的方式可以让LED工作效率提高；此外借由调整直流设定能提升效率，且借由调整脉波宽度通周期则可以精确控制流过LED的平均电流。
请参考图3。图3是例示本发明一实施例的发光二极管驱动装置中的控制单元108的系统方框示意图。控制单元108包含电流阶数设定单元308，用以决定一电流阶数；占空比与电流运算单元302，用以根据由直流设定单元106所决定的最大电流值、由电流阶数设定单元308所决定的电流阶数、以及由占空比设定单元104传送的占空比设定信号输出一直流控制信号以及一占空比控制信号。其中电流阶数设定单元可以根据实际上的需求任意设定电流阶数。在此以4阶电流阶数(1～4)为例，对占空比与电流运算单元302的运行做一说明。当所接收的占空比设定信号代表的占空比为0≤占空比≤25时，，电流阶数被设定为1，直流控制信号被设定为为1^*最大电流值IMAX/4；当所接收的占空比设定信号代表的占空比为25<占空比≤50时，，电流阶数被设定为2，直流控制信号被设定为2^*最大电流值IMAX/4＝最大电流值IMAX/2；当所接收的占空比设定信号代表的占空比为50<占空比≤75时，，电流阶数被设定为3，直流控制信号被设定为为3^*最大电流值IMAX/4；当所接收的占空比设定信号代表的占空比为75<占空比≤100时，，电流阶数被设定为4，直流控制信号被设定为最大电流值IMAX。举例而言，当所接收到的占空比设定信号代表的占空比为80％，则电流阶数为4，直流控制信号为4^*最大电流值IMAX/4＝最大电流值IMAX，依据方程式(1)可得占空比控制信号为80％。举例而言，当所接收到的占空比设定信号代表的占空比设定信号为25％，则电流阶数为1，直流控制信号为1^*Imax/4＝0.25Imax，依据方程式(1)可得占空比控制信号为100％。虽然在此是以电流阶数为4为例做说明，然而电流阶数可依照实际上需要做设定，并不限定于此。
接下来请同时参照图1和图2B。在时间周期T2’与T3’期间，发光二极管驱动装置100于时间周期T2’提供一第一驱动电流，用以驱动发光二极管102，该第一驱动电流具有占空比100％和电流值0.75IMAX；接下来发光二极管驱动装置100于一接续于时间周期T2’的一时间周期T3’提供一第二驱动电流，用以驱动发光二极管102，该第二驱动电流具有占空比80％及电流值IMAX；在时间周期T2’与T3’期间，第一驱动电流的占空比大于第二驱动电流的占空比；而第一驱动电流的电流值小于第二驱动电流的电流值。
在时间周期T3’与T4’期间，发光二极管驱动装置100于时间周期T3’提供一第二驱动电流，用以驱动发光二极管102，该第二驱动电流具有占空比80％和电流值IMAX；接下来发光二极管驱动装置100于一接续于时间周期T3’的一时间周期T4’提供一第三驱动电流，用以驱动发光二极管102，该第三驱动电流具有占空比100％及电流值0.5IMAX；在时间周期T3’与T4’期间，第二驱动电流的占空比小于第三驱动电流的占空比；而第二驱动电流的电流值大于第三驱动电流的电流值。
借由上述发光二极管的驱动装置及其驱动方法，可以有效调整发光二极管驱动电流的电流值以及占空比，让LED工作效率提高且使LED的平均导通电流能够得到精确的控制，为一优选的发光二极管的驱动装置及驱动方法。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域普通技术人员应了解，在不背离所附权利要求所界定的本发明精神和范围内，本发明的教导及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述二种方式的组合。