專利名稱：避免軟開機閃爍的發(fā)光二極管裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是指一種可避免軟開機閃爍(soft-start flicker)的發(fā)光二極管裝置及 方法，尤指一種于軟開機期間通過漸進改變負(fù)載電流方式進行調(diào)光的發(fā)光二極管裝置及方 法。
背景技術(shù)：
以發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光源的應(yīng)用越來越普遍。例如，傳統(tǒng)液晶顯示面板的 背光模塊是以冷陰極熒光燈管(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)來作為光源。如 今，隨著發(fā)光二極管的發(fā)光效率不斷提升且成本日益降低，發(fā)光二極管有逐漸取代冷陰極 熒光燈管來作為背光模塊光源的趨勢。在已知技術(shù)中，發(fā)光二極管驅(qū)動電路通常會利用脈沖寬度調(diào)制(Pulse width Modulation, PWM)機制來調(diào)整發(fā)光二極管的發(fā)光亮度。脈沖寬度調(diào)制調(diào)光(PWM dimming) 主要是利用脈沖寬度調(diào)制信號來控制電流源提供至發(fā)光二極管的平均電流，以實現(xiàn)調(diào)光程 序。于脈沖寬度調(diào)制信號處于邏輯高電平狀態(tài)時，導(dǎo)通電流源提供電流至發(fā)光二極管；相 反地，于脈沖寬度調(diào)制信號處于邏輯低電平狀態(tài)時，停止電流源提供電流至發(fā)光二極管。因 此，若邏輯高電平狀態(tài)的時間越長，發(fā)光二極管的亮度越高。換句話說，經(jīng)由變化該脈沖寬 度調(diào)制信號的責(zé)任周期(Duty Cycle)，即可控制發(fā)光二極管的發(fā)光亮度。請參考圖1，圖1為已知一發(fā)光二極管驅(qū)動電路10的示意圖。發(fā)光二極管驅(qū)動電 路10用來驅(qū)動一發(fā)光二極管模塊11。如圖1所示，發(fā)光二極管模塊11包含有并聯(lián)的發(fā)光 二極管串列C1 Cm，而每一發(fā)光二極管串列是由多個串接的發(fā)光二極管組成。發(fā)光二極 管驅(qū)動電路10包含有一電壓轉(zhuǎn)換器12、一電流負(fù)載13、一調(diào)光切換開關(guān)15及一回路控制 單元14。電壓轉(zhuǎn)換器12用來將一輸入電壓VI轉(zhuǎn)換成一輸出電壓V2，以驅(qū)動發(fā)光二極管模 塊11。電流負(fù)載13用來從發(fā)光二極管模塊11汲取電流大小固定的驅(qū)動電流Idl Idm。 調(diào)光切換開關(guān)15用來根據(jù)一脈沖寬度調(diào)制信號SD，導(dǎo)通或關(guān)閉電流負(fù)載13與發(fā)光二極管 串列C1 Cm間的耦接關(guān)系，以控制發(fā)光二極管的平均電流?；芈房刂茊卧?4則根據(jù)發(fā)光 二極管串列C1 Cm的反饋電壓與一預(yù)設(shè)參考電壓間的差異，控制電壓轉(zhuǎn)換器12進行電壓 轉(zhuǎn)換的操作，以穩(wěn)定輸出電壓V2的電平。另外，回路控制單元14還包含有一調(diào)光控制單元 142，用來產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號SD，以實現(xiàn)調(diào)光程序。另一方面，由于發(fā)光二極管串列C1 Cm的反饋電壓在系統(tǒng)電力開啟時會由零開 始緩慢增加，而與回路控制單元14中的預(yù)設(shè)參考電壓具有較大的差異，此種情況雖然可使 低電平的輸出電壓V2在開機時快速地提升至所需的電壓電平，但亦會讓電壓轉(zhuǎn)換器12在 開機瞬間產(chǎn)生相當(dāng)大的突波電流及產(chǎn)生輸出電壓過沖(over shoot)的情形。在此情形下， 回路控制單元14 一般會包含一軟開機(soft-start)單元144，用來降低發(fā)光二極管的反饋 電壓與預(yù)設(shè)參考電壓在開機期間的差值，以增加系統(tǒng)在開機時的穩(wěn)定度。然而，在同時要軟開機及脈沖寬度調(diào)制調(diào)光過程當(dāng)中，由于發(fā)光二極管模塊11與 電流負(fù)載13間的電流路徑呈現(xiàn)不斷開關(guān)的現(xiàn)象，而電壓轉(zhuǎn)換器12僅會在電流路徑導(dǎo)通的時候才會進行電壓轉(zhuǎn)換的操作，導(dǎo)致軟開機的時間會過長。在某些已知技術(shù)中，軟開機和脈 沖調(diào)制調(diào)光會分成兩階段操作，即在軟開機的時間內(nèi)先不要進行調(diào)光(脈沖調(diào)制調(diào)光的責(zé) 任周期為100% )，等到軟開機完再進行調(diào)光，則可避免增加軟開機的時間。但是從完全不 調(diào)光到調(diào)光的過程當(dāng)中，例如責(zé)任周期從100%至50%，發(fā)光二極管的平均電流會有瞬間 的大電流變化，而形成所謂的軟開機閃爍(soft-start flicker)現(xiàn)象。若從不調(diào)光到調(diào)光 的責(zé)任周期變化越大，發(fā)光二極管的平均電流的變化越大，則此瞬間發(fā)生的發(fā)光二極管閃 爍現(xiàn)象會更嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可避免軟開機閃爍(soft-start flicker)的發(fā)
光二極管裝置及方法。本發(fā)明揭露一種可避免軟開機閃爍的發(fā)光二極管裝置。該發(fā)光二極管裝置包含有 一發(fā)光二極管模塊、一電壓轉(zhuǎn)換器、一可變電流負(fù)載及一回路控制單元。該電壓轉(zhuǎn)換器耦接 于該發(fā)光二極管模塊，用來將一第一電壓轉(zhuǎn)換成一第二電壓，以輸出至該發(fā)光二極管模塊。 該可變電流負(fù)載耦接于該發(fā)光二極管模塊，用來從該發(fā)光二極管模塊汲取一負(fù)載電流。該 回路控制單元耦接于該電壓轉(zhuǎn)換器、該可變電流負(fù)載及該發(fā)光二極管模塊，包含有一軟開 機單元及一調(diào)光控制單元。該軟開機單元用來于電力開啟時，啟動該電壓轉(zhuǎn)換器的一軟開 機機制。該調(diào)光控制單元用來控制該可變電流負(fù)載，將該負(fù)載電流的大小漸進增加至一目 標(biāo)值，并于該負(fù)載電流的大小達(dá)到該目標(biāo)值時，維持該負(fù)載電流的大小，直到該軟開機機制 完成為止。本發(fā)明還揭露一種用來避免一發(fā)光二極管裝置發(fā)生軟開機閃爍(soft-start flicker)的方法。該發(fā)光二極管裝置包含有一電壓轉(zhuǎn)換器、一可變電流負(fù)載及一發(fā)光二極 管模塊。該電壓轉(zhuǎn)換器用來將一第一電壓轉(zhuǎn)換成一第二電壓，以輸出至該發(fā)光二極管模塊。 該可變電流負(fù)載用來從該發(fā)光二極管模塊汲取一負(fù)載電流。該方法包含有于電力開啟時， 啟動該電壓轉(zhuǎn)換器的一軟開機機制；將該負(fù)載電流漸進增加至一目標(biāo)值，以對該發(fā)光二極 管模塊進行調(diào)光；以及于該負(fù)載電流的大小達(dá)到該目標(biāo)值時，維持該負(fù)載電流的大小，直到 該軟開機機制完成為止。


圖1為一已知發(fā)光二極管驅(qū)動電路的示意圖。圖2為本發(fā)明實施例可避免軟開機閃爍的一發(fā)光二極管裝置的示意圖。圖3為本發(fā)明實施例用來避免一發(fā)光二極管裝置發(fā)生軟開機閃爍的一流程的示 意圖。圖4說明一連續(xù)變化式電流負(fù)載，其負(fù)載電流隨時間呈現(xiàn)連續(xù)性的變化。圖5說明一分段離散變化式負(fù)載，其負(fù)載電流隨時間呈現(xiàn)分段離散的變化。圖6為本發(fā)明一調(diào)光控制單元的實施例示意圖。[主要元件標(biāo)號說明]10發(fā)光二極管驅(qū)動電路 11、21 發(fā)光二極管模塊Cl Cm發(fā)光二極管串列12、22 電壓轉(zhuǎn)換器
13電流負(fù)載15,24回路控制單元Idl Idm 電流142,244,60調(diào)光控制單元20發(fā)光二極管裝置30流程62 檢測電路 64 計數(shù)器66 數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器
14、25 調(diào)光切換開關(guān) VU V2電壓
SD脈沖寬度調(diào)制信號
144,242 軟開機單元 23可變電流負(fù)載
300 330 步驟
具體實施例方式請參考圖2，圖2為本發(fā)明實施例可避免軟開機閃爍(soft-start flicker)的一 發(fā)光二極管裝置20的示意圖。發(fā)光二極管裝置20包含有一發(fā)光二極管模塊21、一電壓轉(zhuǎn) 換器22、一可變電流負(fù)載23及一回路控制單元24。在本發(fā)明實施例中，發(fā)光二極管模塊21 包含有并聯(lián)的發(fā)光二極管串列Cl Cm，而每一發(fā)光二極管串列是由多個串接的發(fā)光二極 管組成，但不以此為限。換言之，發(fā)光二極管模塊21亦可僅有一個發(fā)光二極管串列，而各發(fā) 光二極管串列亦可僅包含單一發(fā)光二極管。由于發(fā)光二極管為一電流驅(qū)動元件，其發(fā)光亮 度與驅(qū)動電流大小成正比，因此，為求流經(jīng)各發(fā)光二極管的電流相同來達(dá)到相同亮度的要 求，各發(fā)光二極管串列所包含的發(fā)光二極管數(shù)量一般需相同。電壓轉(zhuǎn)換器22耦接于發(fā)光二極管模塊21，用來將一第一電壓Vl轉(zhuǎn)換成一第二電 壓V2，以作為發(fā)光二極管模塊21的穩(wěn)定驅(qū)動電壓?？勺冸娏髫?fù)載23耦接于發(fā)光二極管模 塊21的另一端，用來從發(fā)光二極管模塊21汲取負(fù)載電流Idl Idm?；芈房刂茊卧?4耦接 于電壓轉(zhuǎn)換器22、可變電流負(fù)載23及發(fā)光二極管模塊21，用來根據(jù)發(fā)光二極管串列Cl Cm的反饋電壓與一預(yù)設(shè)參考電壓間的差異，控制電壓轉(zhuǎn)換器22進行電壓轉(zhuǎn)換的操作，以穩(wěn) 定輸出電壓V2的電平?；芈房刂茊卧?4還包含有一軟開機單元242及一調(diào)光控制單元 244。軟開機單元242用來于電力開啟時，啟動電壓轉(zhuǎn)換器22的一軟開機機制。調(diào)光控制 單元244用來控制可變電流負(fù)載23，將負(fù)載電流Idl Idm漸進增加至一目標(biāo)值，并于負(fù)載 電流Idl Idm達(dá)到目標(biāo)值時，維持負(fù)載電流Idl Idm的大小，直到軟開機完成為止。當(dāng)軟開機完成時，調(diào)光控制單元244可進一步利用脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)機制，亦即產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制信號SD，來對發(fā)光二極管模塊21進行調(diào) 光。在此情形下，發(fā)光二極管裝置20包含有一調(diào)光切換開關(guān)25，用來根據(jù)調(diào)光控制單元244 所產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制信號SD，導(dǎo)通或關(guān)閉可變電流負(fù)載23與發(fā)光二極管串列Cl Cm間 的電流路徑，以控制流經(jīng)發(fā)光二極管的平均電流，而實現(xiàn)調(diào)光程序。因此，本發(fā)明發(fā)光二極管裝置20在軟開機過程中，是通過漸進式增加負(fù)載電流的 方式來進行調(diào)光，直到軟開機結(jié)束后，才轉(zhuǎn)換利用傳統(tǒng)脈沖寬度調(diào)制機制來進行發(fā)光二極 管模塊21的調(diào)光程序。如此一來，本發(fā)明實施例不但可改善軟開機期間不調(diào)光所導(dǎo)致的軟 開機閃爍現(xiàn)象，亦可避免因脈沖調(diào)制調(diào)光導(dǎo)致軟開機時間過長的問題。關(guān)于發(fā)光二極管裝 置20的詳細(xì)操作方式，請繼續(xù)參考以下說明。請參考圖3，圖3為本發(fā)明實施例用來避免一發(fā)光二極管裝置發(fā)生軟開機閃爍的 一流程30的示意圖。流程30用來實現(xiàn)上述發(fā)光二極管裝置20的一操作流程，其包含有下列步驟步驟300:開始。步驟310 于電力開啟時，啟動電壓轉(zhuǎn)換器22的一軟開機機制。步驟320 將負(fù)載電流Idl Idm漸進增加至一目標(biāo)值，以對發(fā)光二極管模塊21進 行調(diào)光。步驟330 于負(fù)載電流Idl Idm的大小達(dá)到目標(biāo)值時，維持負(fù)載電流Idl Idm 的大小，直到軟開機機制完成而利用脈沖寬度調(diào)制機制對發(fā)光二極管模塊21進行調(diào)光為止。步驟340:結(jié)束。根據(jù)流程30，發(fā)光二極管裝置20于電力開啟時，啟動電壓轉(zhuǎn)換器22的軟開機機 制。接著，調(diào)光控制單元244控制可變電流負(fù)載23，將負(fù)載電流Idl Idm的大小漸進增加 至目標(biāo)值，以對該發(fā)光二極管模塊進行調(diào)光。于負(fù)載電流Idl Idm的大小達(dá)到目標(biāo)值時， 調(diào)光控制單元244維持負(fù)載電流Idl Idm的大小，直到檢測到軟開機完成，而利用脈沖寬 度調(diào)制機制對發(fā)光二極管模塊21進行調(diào)光為止。因此，相較于先前技術(shù)，本發(fā)明實施例在軟開機的過程中改用漸進式增加負(fù)載 電流的方式來代替脈沖寬度調(diào)制進行調(diào)光，以避免脈沖調(diào)制調(diào)光不斷打斷電壓轉(zhuǎn)換回路 (voltage convert loop)，而拉長軟開機所需的時間。另一方面，由于負(fù)載電流Idl Idm隨時間慢慢增力Π，軟開機期間所造成的瞬間突 波電流可大幅地被降低，因而可改善發(fā)光二極管閃爍的現(xiàn)象。此外，即使在軟開機結(jié)束后轉(zhuǎn) 換使用脈沖調(diào)制調(diào)光，發(fā)光二極管的平均電流亦不會有太大的變化，而可進一步避免已知 技術(shù)中軟開機閃爍的問題。較佳地，在本發(fā)明實施例中，流程30還包含有于啟動軟開機機制時，判斷發(fā)光二 極管裝置20是否需于軟開機期間進行調(diào)光的步驟。若發(fā)光二極管裝置20需于軟開機期 間進行調(diào)光，則依序執(zhí)行步驟320至步驟330，直到軟開機完成而進入脈沖調(diào)制調(diào)光模式為 止。相反地，若發(fā)光二極管裝置20不需于軟開機期間進行調(diào)光，則省略步驟320與步驟330， 直接進入脈沖調(diào)制調(diào)光模式，并將脈沖調(diào)制調(diào)光的責(zé)任周期設(shè)為100%。在本發(fā)明實施例中，可變電流負(fù)載23可以通過下列兩種方式實現(xiàn)(1)連續(xù)變化 式負(fù)載(continuously changed load)，其負(fù)載電流變化為隨時間呈現(xiàn)連續(xù)性的變化，如圖 4所示；(2)分段離散變化式負(fù)載(segmented-discrete changed load)，其負(fù)載電流變化 為隨時間呈現(xiàn)分段離散的變化，分段越多且每段變化越小，負(fù)載電流變化越不劇烈，就越能 抑制發(fā)光二極管閃爍，如圖5所示。請繼續(xù)參考圖6，圖6為本發(fā)明一調(diào)光控制單元60的實施例示意圖。調(diào)光控制單 元60用來實現(xiàn)上述調(diào)光控制單元244，其包含有一檢測電路62、一計數(shù)器64及一數(shù)字至模 擬轉(zhuǎn)換器66。檢測電路62用來檢測軟開機機制是否啟動，并于軟開機機制啟動時，觸發(fā)啟 動計數(shù)器64。數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器66則根據(jù)計數(shù)器64的數(shù)值，轉(zhuǎn)換輸出一模擬信號至可變 電流負(fù)載23，用以漸進改變發(fā)光二極管模塊的負(fù)載電流，直到負(fù)載電流的大小達(dá)到目標(biāo)值 為止。總而言之，本發(fā)明實施例在軟開機過程中采用漸進式增加負(fù)載電流的方式來取代 脈沖寬度調(diào)制調(diào)光，以改善軟開機時間過長的問題。此外，即使本發(fā)明實施例在軟開機結(jié)束后轉(zhuǎn)換使用脈沖調(diào)制調(diào)光，發(fā)光二極管的平均電流亦不會有太大的變化，而可進一步避免 軟幵機閃爍的問題。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種可避免軟開機閃爍的發(fā)光二極管裝置，該發(fā)光二極管裝置包含有一發(fā)光二極管模塊；一電壓轉(zhuǎn)換器，耦接于該發(fā)光二極管模塊，用來將一第一電壓轉(zhuǎn)換成一第二電壓，以輸出至該發(fā)光二極管模塊；一可變電流負(fù)載，耦接于該發(fā)光二極管模塊，用來從該發(fā)光二極管模塊汲取一負(fù)載電流；以及一回路控制單元，耦接于該電壓轉(zhuǎn)換器、該可變電流負(fù)載及該發(fā)光二極管模塊，包含有一軟開機單元，用來于電力開啟時，啟動該電壓轉(zhuǎn)換器的一軟開機機制；以及一調(diào)光控制單元，用來控制該可變電流負(fù)載，以將該負(fù)載電流的大小漸進增加至一目標(biāo)值，并于該負(fù)載電流的大小達(dá)到該目標(biāo)值時，維持該負(fù)載電流的大小，直到該軟開機機制完成為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，還包含有一調(diào)光切換開關(guān)，耦接于該發(fā)光二極管模塊、該可變電流負(fù)載及該調(diào)光控制單元，用來 根據(jù)該調(diào)光控制單元所產(chǎn)生的一脈沖寬度調(diào)制信號，導(dǎo)通或關(guān)閉該可變電流負(fù)載與該發(fā)光 二極管模塊間的電流路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該調(diào)光控制單元于該軟開機機制完成 時，利用一脈沖寬度調(diào)制機制來對該發(fā)光二極管模塊進行調(diào)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該調(diào)光控制單元還于該軟開機機制啟 動時，判斷該發(fā)光二極管裝置是否需于該軟開機機制中進行調(diào)光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該可變電流負(fù)載是以連續(xù)變化方式， 將該負(fù)載電流漸進增加至該目標(biāo)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該可變電流負(fù)載是以分段離散變化方 式，將該負(fù)載電流漸進增加至該目標(biāo)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該發(fā)光二極管模塊的亮度是對應(yīng)于該 負(fù)載電流的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管裝置，其中該發(fā)光二極管模塊包含有多個發(fā)光二 極管串列。
9.一種用來避免一發(fā)光二極管裝置發(fā)生軟開機閃爍的方法，該發(fā)光二極管裝置包含有 一電壓轉(zhuǎn)換器、一可變電流負(fù)載及一發(fā)光二極管模塊，該電壓轉(zhuǎn)換器用來將一第一電壓轉(zhuǎn) 換成一第二電壓，以輸出至該發(fā)光二極管模塊，該可變電流負(fù)載用來從該發(fā)光二極管模塊 汲取一負(fù)載電流，該方法包含有于電力開啟時，啟動該電壓轉(zhuǎn)換器的一軟開機機制；將該負(fù)載電流漸進增加至一目標(biāo)值，以對該發(fā)光二極管模塊進行調(diào)光；以及于該負(fù)載電流的大小達(dá)到該目標(biāo)值時，維持該負(fù)載電流的大小，直到該軟開機機制完 成為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其還包含于該軟開機機制完成時，利用一脈沖寬度調(diào)制機制對該發(fā)光二極管模塊進行調(diào)光。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其還包含于啟動該軟開機機制時，判斷該發(fā)光二極管裝置是否需于該軟開機機制中進行調(diào)光。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將該負(fù)載電流漸進增加至該目標(biāo)值的步驟，包含有以連續(xù)變化方式，將該負(fù)載電流漸進增加至該目標(biāo)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將該負(fù)載電流漸進增加至該目標(biāo)值的步驟，包含有以分段離散變化方式，將該負(fù)載電流漸進增加至該目標(biāo)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中該發(fā)光二極管模塊的亮度是對應(yīng)于該負(fù)載電流 的大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中該發(fā)光二極管模塊包含有多個發(fā)光二極管串列。
全文摘要
可避免軟開機閃爍的發(fā)光二極管裝置包含有一發(fā)光二極管模塊、一電壓轉(zhuǎn)換器、一可變電流負(fù)載及一回路控制單元?；芈房刂茊卧罱佑谠撾妷恨D(zhuǎn)換器、該可變電流負(fù)載及該發(fā)光二極管模塊，包含有一軟開機單元及一調(diào)光控制單元。該軟開機單元用來于電力開啟時，啟動該電壓轉(zhuǎn)換器的一軟開機機制。該調(diào)光控制單元用來控制該可變電流負(fù)載，將該發(fā)光二極管模塊的一負(fù)載電流漸進增加至一目標(biāo)值，并于該負(fù)載電流的大小達(dá)到該目標(biāo)值時，維持該負(fù)載電流的大小，直到該軟開機機制完成為止。
文檔編號H05B37/00GK101956962SQ200910139948
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者張淙豪, 徐國慶, 許慶勛 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司