高功率消耗效能的发光二极管驱动系统及方法技术方案

一种发光二极管的驱动系统及方法。该系统依次切换于定电流模式与定电压模式。藉此，发光二极管的顺向电压得以维持于固定值，其功率消耗的效能因而得以增高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于发光二极管(LED)的驱动，特别是关于一种高功率消耗效能的LED驱动系统及方法。
技术介绍
发光二极管(LED)普遍使用于各种电子装置中并具有各种用途。例如，LED可以使用于液晶显示器(LCD)的背光模块以提供背光源，或者使用于电荷耦合装置(CCD)照相机中以提供闪光照射。LED实际上为一种温度相关元件，换句话说，LED的特性会随着温度的变化而改变。图1显示LED及其等效电路。一个LED相当于电压源与负温度系数(negative-temperature-coefficient,NTC)电阻的串联。当通过LED的电流造成温度上升时，此NTC电阻的阻值会跟着下降，反之亦然。因此，当通过LED的电流为固定时，则跨于LED阳极与阴极之间的电位(或称为顺向电压VF)会随着温度的上升而下降，反之亦然。传统LED驱动有两种方法定电压(constant-voltage, CV)驱动及定电流(constant-current, CC)驱动。于传统定电压驱动方法中，LED的阳极接收定电压源。如前所述，即使阳极接收定电压，通过LED的电流仍然会改变。因此，LED会因驱动电流的变化而改变其亮度。再者，传统定电压驱动方法通常需串联限流(current-limiting)电阻，其造成功率消耗的浪费。于传统定电流驱动方法中，控制通过LED的电流使其为定值。虽然传统定电流驱动的LED电流(及其亮度)不会随着顺向电压VF的变动而改变，但是，LED需与检流(current-sensing)电阻串联，其也造成功率消耗的浪费。鉴于传统定电压或定电流驱动方法会造成功率消耗的浪费，因此亟需提出一种新的驱动机制，其不但可以增高功率消耗的效能，且可以维持驱动电流的稳、定。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术的目的之一为提供一种LED的驱动系统及方法，以稳定LED驱动电流及亮度，并增高功率消耗的效能。根据本专利技术实施例，驱动系统包含定电流模式电路，用以提供固定电流给发光二极管；及定电压模式电路，用以提供固定电压给发光二极管。使用开关以切换定电流模式电路与定电压模式电路，使其分别进入定电流模式及定电压模式。藉此，发光二极管的顺向电压得以维持于固定值，其功率消耗的效能因而得以增高。本专利技术提供了一种发光二极管驱动系统，包含定电流模式电路，用以提供固定电流给该发光二极管；定电压模式电路，用以提供固定电压给该发光二极管；及开关，用以切换该定电流模式电路与该定电压模式电路，使其分别进入定电流模式及定电压模式。本专利技术还提供了一种发光二极管驱动方法，包含于定电流模式中维持通过该发光二极管的固定电流；取得该发光二极管的输出电压的分压；得到该发光二极管的顺向电压值；于定电压模式中将该发光二极管的阴极接地；及维持该发光二极管的顺向电压等于该得到的顺向电压值。附图说明图1显示LED及其等效电路。图2显示本专利技术实施例的发光二极管驱动系统。图3A显示图2的LED驱动系统处于定电流才莫式时的等效系统。图3B显示图2的LED驱动系统处于定电压^^莫式时的等效系统。图4显示定电流模式(图3A)与定电压模式(图3B)的工作周期。图5显示图2至3B所示驱动系统的流程图。10发光二极管驱动系统12调节器13控制器14分压VI的取得16参考电压18误差比较器51-55驱动流程步骤CC定电流驱动CV定电压驱动NTC负温度系数电阻VF顺向电压Dl发光二极管Qi晶体管Q2晶体管Vin供应电压Vout输出电压Ll 电感 D2 整流二极管R3 检流电阻 Rl-R2 电压分压器c 端点 d 分压端点VI 分压 SW 开关具体实施例方式图2显示本专利技术实施例的发光二极管(LED)驱动系统10。虽然本实施例以一个LED作为i兌明，然而本领域技术人员当可以^f吏用多个LED，且这些LED;波此可以为串联或并联。在本实施例中，调节器(regulator) 12连续地依次开启(on)与关闭(off)(切换)晶体管Q2，使得供应电压Vin可以于晶体管Q2为开启时将能量储存于电感Ll,并于晶体管Q2为关闭时将所储存的能量传送至LED Dl的输出电压端点Vout。整流(rectifying)二极管D2是用以阻止输出电压端点Vout的电流不当流回供应电压Vin处。调节器12的切换工作周期(switching duty cycle)会才艮才居i吴差比專交器(error comparator) 18的專命出作改变。例如，当误差比较器18的输出增加时(其代表LED输出电压或电流降低)，则调节器12的切换工作周期会随着增加，反之亦然。根据本实施例，LED驱动系统IO包含^r流电阻R3，其串联于LED Dl阴极与地之间。LED驱动系统10还包含电压分压器(voltage divider) R1-R2,其连接于LED Dl的阳极(或电压输出端点Vout)与地之间。误差比较器18用以比较(反向输入端)输入电压与(非反向输入端)参考电压。于不同模式下，该输入电压与参考电压会有所不同，此将于以下详细描述。控制器13(其细节将于以下详述)用以控制及调节LED驱动系统10的操作。控制器13可以为硬件电路、软件程序或其组合。再者，实务上，控制器13也可以区分为多个连接或分离的功能方块。于操作时，LED驱动系统IO依次操作于两种模式，亦即定电流(CC)模式及定电压(CV)模式。于图式中，此两种模式之间的切换是以开关SW来表示，其受控于控制器13。当开关SW中的al-a2及bl-b2为闭路(close)时，即为定电流模式，其等效系统如图3A所示。相反地，当开关SW中的a2-bl为闭路且al、 b2为浮接(floating)时，即为定电压才莫式，其等效系统如图3B所示。定电流(CC)模式及定电压(CV)模式的工作周期例示于图4的时序图，其中定电流(CC)期间远小于定电压(CV)期间。例如，定电流(CC)期间可以为数毫秒(ms),而定电压(CV)期间则可持续数分钟或者更久。于定电流模式时，如图3A所示的系统方块及图5所示的流程，控制器13关闭(off)晶体管Ql(步骤51)。接着，于方块14及步骤52，取得分压端点d的分压VI，其是由跨于电压输出端点Vout与地之间的电压分压器Rl-R2所提供。在本实施例中，取得的分压V1可以通过模拟数字转换器(ADC)转换为数字形式，并暂存于控制器13中作为后续操作之用。位于端点c的电压(或者为跨于检流电阻R3的电位)通过误差比较器18的控制，使其维持于预设的参考电压Vref (方块16)。根据基本电路原理得知Vl=(R2/(Rl+R2))*Vout或Vout=(Vl/R2)*(Rl+R2)藉此，控制器13可推导得到LED Dl的顺向电压VF如下(步骤53):VF=Vout-Vref= (Vl/R2) * (Rl+R2) -Vref接下来，LED驱动系统10进入定电压(CV)模式(模式的切换可以由控制器13来执行)，如图3B所示的系统方块及图5所示的流程。控制器13开启(on)晶体管Ql (步骤54)(作为旁路晶体管之用)，因而将LED Dl的阴极连接至地，并旁路(bypass)或绕过电阻R3。换句话说，没有电流会通过电阻R3，因而于定电压(CV)模式中，电阻R3也就没有功率消耗了。接着，于步骤55本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管驱动系统，包含：　定电流模式电路，用以提供固定电流给该发光二极管；　定电压模式电路，用以提供固定电压给该发光二极管；及　开关，用以切换该定电流模式电路与该定电压模式电路，使其分别进入定电流模式及定电压模式。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管驱动系统，包含定电流模式电路，用以提供固定电流给该发光二极管；定电压模式电路，用以提供固定电压给该发光二极管；及开关，用以切换该定电流模式电路与该定电压模式电路，使其分别进入定电流模式及定电压模式。2. 根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其中上述的定电流模式 与定电压模式是依次进入。3 根据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其中上述的定电流模式 电^各包含检流电阻，串联至该发光二极管的阴极；及误差比较器，耦接并接收预设参考电压及跨于该;险流电阻的电压。4. 根据权利要求3所述的发光二极管驱动系统，其中上述的定电压模式 电路包含电压分压器，连接于该发光二极管的阳极与地之间； 装置，用以取得该电压分压器的分压； 装置，用以得到该发光二极管的顺向电压； 旁路晶体管，耦接于该发光二极管的阴极与地之间；及 装置，根据该分压，用以将该误差比较器的参考电压改变为新参考电压 值，藉此使得该发光二极管的顺向电压得以维持于该得到的顺向电压。5. 才艮据权利要求1所述的发光二极管驱动系统，还包含供应电源，用以 提供电源给该发光二极管。6. 根据权利要求5所述的发光二极管驱动系统，其中上述的供应电源包含供应电压； 电感；切换晶体管，连接于该电感与地之间；端点，位于该电感与该切换晶体管之间，用以电性耦接至该发光二极管 的阳极；其中该切换晶体管被依次开启与关闭，使得该供应电压于该切换晶体管为开启时将能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈进荣，
申请(专利权)人：立景光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]