发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法

发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法
【专利摘要】本发明提出一种发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法。发光元件驱动电路用以驱动具有多个串联发光元件的发光元件电路。发光元件驱动电路根据整流输入电压而决定被驱动的发光元件，发光元件驱动电路包含：开关模块、电流源电路、以及总谐波失真(total harmonic distortion,THD)补偿电路。其中，THD补偿电路根据整流输入电压，产生调整讯号。电流源电路进而根据调整讯号，提供发光元件电流予导通的发光元件，以降低总谐波失真。其中在不同振幅的整流输入电压下，发光元件电流于一周期中的电流峰值或极大值，维持为固定值。
【专利说明】
发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法，特别是指一种具有总谐波失真(total harmonic distort1n, THD)补偿的发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法。
【背景技术】
[0002]图1A显示一种现有技术发光二极管(light emitting d1de, LED)驱动电路10及其相关电路的示意图。如图1A所示，LED驱动电路10包含开关电路11、开关控制电路12、与固定电流源13。LED驱动电路10用以驱动LED电路20，其中LED电路20包含多个串联的LED，如图1A所示，此多个串联的LED，分为LED群组G1、G2、G3、与G4。开关电路11包含开关S1、S2、S3、与S4四个开关。如图1A所示，开关S1-S4分别电连接于LED电路20中适当的位置，以控制LED群组G1-G4。交流电源40产生交流电压，整流电路30对此交流电压进行整流，而产生如图1B所示的整流输入电压Vin。而LED驱动电路10驱动LED电路20的基本方式，是根据整流输入电压Vin的位准，导通或不导通其中不同的开关S 1-S4，而使LED电路20中的LED群组G1-G4，其中一个或多个LED群组发光。
[0003]举例而言，如图1B中讯号波形图所示意，当整流输入电压Vinl的位准低于位准LI时，开关S1-S4皆不导通，LED群组G1-G4皆不发光；当整流输入电压Vin的位准介于位准LI与L2之间，开关SI导通，开关S2-S4不导通，LED群组Gl发光；当整流输入电压Vinl的位准介于位准L2与L3之间，开关S2导通，开关SUS3-S4不导通，LED群组G1-G2发光；当整流输入电压Vin的位准介于位准L3与L4之间，开关S3导通，开关S1-S2、与S4不导通，LED群组G1-G3发光；当整流输入电压Vin的位准超过位准L4，开关S4导通，开关S1-S3不导通，LED群组G1-G4发光。相关的LED驱动电路10根据整流输入电压Vin的驱动方式，可参考美国专利案第7，081，722号案与美国专利申请案第2011/0273102号案。
[0004]其中，在整流输入电压Vinl的波峰位准固定的条件下，固定电流源13提供固定大小的电流，以使LED群组G1-G4中一个或多个LED群组发光时，流过其中的LED的电流为定值。如图1B中电流Il的讯号波形所示意，无论LED群组G1-G4中一个或多个LED群组发光时，所流经的电流皆为固定，只有在整流输入电压Vin的位准低于位准LI时，也就是开关S1-S4皆不导通的情况下，电流Il为零电流。
[0005]相较于以直流电压驱动LED电路的驱动电路而言，现有技术LED驱动电路10的优点在于不需要将整流输入电压Vin转换为直流电压，可以节省制造的成本；且当整流输入电压Vin的频率够高，肉眼也看不出LED电路20的闪烁。而现有技术LED驱动电路10的缺点在于，其总谐波失真(total harmonic distort1n, THD)较高。此外，当整流输入电压的波峰位准不同时，如图1B所示，整流输入电压Vinl与Vin2的波峰位准不同，会导致流过导通的LED的电流Il与12不同。
[0006]有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种具有THD补偿的发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法，并使流经导通的发光元件电流不因整流输入电压不同而异。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种具有THD补偿的发光元件驱动电路及发光元件电路的驱动方法，并使流经导通的发光元件电流不因整流输入电压不同而异。
[0008]为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种发光元件驱动电路，用以驱动一发光元件电路，其中该发光元件电路具有多个串联的发光元件，以接收一整流输入电压，该发光元件驱动电路包含:一开关模块，包括多个开关与一开关控制电路，其中该多个开关分别与对应的该发光兀件親接，且该开关控制电路与该多个开关親接，用以根据该整流输入电压，决定导通的发光元件；一电流源电路，与该开关模块耦接，用以根据一调整讯号，提供一发光元件电流予导通的发光元件，其中该发光元件电流最大最大在一周期中至少部分时间具有接近该整流输入电压的波形轮廓并与该整流输入电压具有实质相同的相位角，并且，该发光元件电流的电流峰值或极大值不因该整流输入电压的振幅不同而显著变化；以及一总谐波失真(total harmonic distort1n, THD)补偿电路，包括:一适应性乘法器电路，用以根据该整流输入电压，而产生一输入电压加权取样讯号，该输入电压加权取样讯号的值相关于该整流输入电压的峰值；以及一 THD控制电路，与该适应性乘法器电路耦接，用以根据该输入电压加权取样讯号，产生该调整讯号，以决定该发光元件电流。
[0009]在其中一种较佳的实施例中，当该整流输入电压的振幅不同时，该发光元件电流的电流峰值或极大值维持为固定值。
[0010]在其中一种较佳的实施例中，该THD补偿电路还包括一电流设定电路，与该THD控制电路耦接，用以提供一电流设定讯，且该THD控制电路也与该电流设定电路耦接，根据该输入电压加权取样讯号和该电流设定讯号，产生该调整讯号。
[0011 ] 在其中一种较佳的实施例中，该调整讯号与该整流输入电压具有实质相同的一相位角。
[0012]在其中一种较佳的实施例中，该适应性乘法器电路使该输入电压加权取样讯号与该整流输入电压间具有正比的关系，且该正比的比例系数相关于该整流输入电压的峰值。
[0013]在其中一种较佳的实施例中，当该整流输入电压的振幅相对较大时，该系数相对较低；当该整流输入电压的振幅相对较小时，该系数相对较高，通过此适应性地调整输入电压加权取样讯号，使得在不同振幅的该整流输入电压下，均得到实质相同或接近的输入电压加权取样讯号。
[0014]在其中一种较佳的实施例中，该适应性乘法器电路包括:一输入电压感测电路，用以感测该整流输入电压，而产生一输入电压分压；一峰值感测电路，与该输入电压感测电路耦接，用以感测该输入电压分压的峰值，产生一峰值感测讯号；一多任务器电路，与该峰值感测电路耦接，用以根据该峰值感测讯号，产生一调整系数；以及一乘法器，与该多任务器电路耦接，用以根据该输入电压分压与该调整系数，产生该输入电压加权取样讯号。在其中一种较佳的实施例中，该适应性乘法器电路包括:一输入电压感测电路，用以接收该整流输入电压，并根据一回授讯号，而产生该输入电压加权取样讯号；一比较电路，与该输入电压感测电路耦接，用以比较该输入电压加权取样讯号与一参考讯号，产生一比较结果讯号；以及一计数电路，与该比较电路耦接，用以根据该比较结果讯号，产生该回授讯号。
[0015]在其中一种较佳的实施例中，该适应性乘法器电路还包括一钳位电路，用以根据一预设位准，而限制该输入电压加权取样讯号的一最大值。
[0016]在其中一种较佳的实施例中，该适应性乘法器电路与一对应的发光兀件的反向端连接而不与该整流输入电压直接连接，用以接收一内部电压。
[0017]为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种发光元件电路的驱动方法，其中该发光元件电路具有多个串联的发光元件，该发光元件电路的驱动方法包含:提供一整流输入电压；根据该整流输入电压，以决定导通的发光元件；根据该整流输入电压，而产生一输入电压加权取样讯号，该输入电压加权取样讯号的值相关于该整流输入电压的峰值；根据该输入电压加权取样讯号，产生一调整讯号；以及根据该调整讯号，提供一发光元件电流予导通的发光元件，在一周期中至少部分时间具有接近该整流输入电压的波形轮廓并与该整流输入电压具有实质相同的相位角，并且，该发光元件电流的电流峰值或极大值不因该整流输入电压的振幅不同而显著变化。
[0018]下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
[0019]图1A显示一种现有技术发光二极管(light emitting d1de, LED)驱动电路10及其相关电路的不意图；
[0020]图1B显示现有技术LED驱动电路10及其相关电路的讯号波形示意图；
[0021]图2A与2B显示本发明的第一个实施例；
[0022]图3显示本发明的第二个实施例；
[0023]图4显示本发明的第三个实施例；
[0024]图5显示本发明的第四个实施例；
[0025]图6显示本发明的第五个实施例；
[0026]图7显示本发明的第六个实施例；
[0027]图8A-8C举例说明钳位电路1316的实施例和操作机制；
[0028]图9A显示本发明的另一个实施例；
[0029]图9B显示图9A实施例与前几个实施例的对照；
[0030]图10A-10E举数例显示电流源电路120如何根据调整电流Id来提供发光元件电流 ILED0
[0031]图中符号说明
[0032]10LED驱动电路
[0033]11开关电路
[0034]12开关控制电路
[0035]13, 120a固定电流源
[0036]20LED 电路
[0037]21发光元件电路
[0038]30整流电路
[0039]40交流电源
[0040]100, 200发光元件驱动电路
[0041]110开关模块
[0042]120电流源电路
[0043]130THD补偿电路
[0044]131适应性乘法器电路
[0045]133THD控制电路
[0046]135电流设定电路
[0047]1311输入电压感测电路
[0048]1312比较电路
[0049]1313峰值感测电路
[0050]1314计数电路
[0051]1315多任务器电路
[0052]1316钳位电路
[0053]1317乘法器
[0054]1324上/下数控制电路
[0055]1326计数器
[0056]1411, 1421 闩锁电路
[0057]1413上数控制电路
[0058]1423下数控制电路
[0059]G1-G4LED 群组
[0060]A1-A3误差放大器
[0061]CR, CRU, CRD比较结果讯号
[0062]DC下数讯号
[0063]Id调整电流
[0064]I LED, I LED I, ILED2 发光元件电流
[0065]ISET电流设定讯号
[0066]11,12电流
[0067]Kl-Kn系数
[0068]LH, LHU, LHD闩锁讯号
[0069]L1-L4位准
[0070]Q1-Q6晶体管
[0071]Ra-Rb, Rl, R3, R4 电阻
[0072]R2可变电阻
[0073]S1-S4开关
[0074]t0-t3时间点
[0075]UC上数讯号
[0076]UD上/下数讯号
[0077]Vin, Vinl, Vin2 整流输入电压
[0078]Vint内部电压
[0079]VpI, Vp2波峰位准(峰值)
[0080]Vref, Vrefl, Vref2 参考讯号
【具体实施方式】
[0081]请参阅图2A与2B，显示本发明的第一个实施例。如图2A所示，发光元件驱动电路100用以驱动发光元件电路，其具有多个串联的发光元件。其中，发光元件电路例如但不限于为前述的LED电路20，例如但不限于包含多个串联的LED，且此多个串联的LED分为多个LED群组，例如但不限于如LED电路20，分为61、62、63、与64四个LED群组。如图2A所示。需说明的是，发光元件电路并不限于LED电路20，仅包含单一 LED串，发光元件电路亦可以由多个LED串并联所组成的LED阵列或是其它发光元件串并联所组成的发光元件阵列等。整流电路30产生整流输入电压Vin，随应用场合的不同，此整流输入电压Vin的振幅可能不同、或是因供电不稳，而即使在相同的应用场合，整流输入电压Vin的振幅也可能变化；参阅图2B，整流输入电压Vin可能为较低振幅的整流输入电压Vinl或是较高振幅的整流输入电压Vin2。发光元件电路接收整流输入电压Vin，且发光元件驱动电路100根据整流输入电压Vin而改变发光元件电路中的被驱动的发光元件。
[0082]请继续参阅图2A，发光元件驱动电路100包含开关模块110、电流源电路120、以及总谐波失真(total harmonic distort1n, THD)补偿电路130。其中，开关模块110包括例如但不限于如图1A所示的开关电路111与开关控制电路112。其中，开关电路111包含多个开关(例如包含S1、S2、S3、与S4四个开关，如图1A所示)，分别与对应的LED群组Gl、G2、G3、与G4电连接。开关控制电路112根据整流输入电压Vin，决定多个LED中，被驱动的LED，以导通这些对应的LED而发光。举例而言，与现有技术LED驱动电路10相同机制，例如当整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)的位准低于位准LI时，开关S1-S4皆不导通，LED群组G1-G4皆不发光；当整流输入电压Vin(Vinl或Vin2)的位准介于位准LI与L2之间，开关SI导通，开关S2-S4不导通，LED群组Gl发光；当整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)的位准介于位准L2与L3之间，开关S2导通，开关SUS3-S4不导通，LED群组G1-G2发光；当整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)的位准介于位准L3与L4之间，开关S3导通，开关S1-S2、与S4不导通，LED群组G1-G3发光；当整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)的位准超过位准L4，开关S4导通，开关S1-S3不导通，LED群组G1-G4发光。
[0083]与现有技术LED驱动电路10不同的是，在本实施例中，电流源电路120除了与开关模块110耦接之外，另与THD补偿电路130耦接，以根据调整讯号，提供发光元件电流ILED予导通的发光元件。THD补偿电路130与电流源电路120耦接，用以根据整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)，产生调整讯号。调整讯号用以调整发光元件电流ILED，使其在一周期中至少部分时间(例如任一 LED群组导通时)具有接近整流输入电压Vin的波形轮廓(例如为接近半弦波的波形轮廓)并与整流输入电压Vin具有实质相同的相位角，并且，发光元件电流ILED的电流峰值(即一周期中的极大电流)不因整流输入电压的振幅不同而显著变化，亦即，最大于不同振幅的整流输入电压Vinl与Vin2 (波峰位准Vpl与Vp2不同)的状况下，发光元件电流ILED的电流峰值维持在一预设的范围内且较佳为固定值。所谓“电流峰值”，可能不只于单一时间点达到该极大值(参阅图2B的ILED波形)，亦可能在一持续时间内维持该极大值(参阅图SB的ILED波形，容后详述)。亦即，本发明的特点是:发光元件电流ILED在一周期中至少部分时间与整流输入电压Vin具有实质相同的一相位角，因此降低了 THD，并且发光元件电流ILED的电流峰值不因整流输入电压的振幅不同而显著变化，因此在不同的应用场合，发光元件电流ILED仍然相同或接近，且也不易发生闪烁(flicker)的现象。
[0084]在一种较佳的实施例中，调整讯号的讯号波形例如但不限于如图2B所示意；调整讯号为半弦波且与整流输入电压Vin具有实质相同的相位角。需说明的是，所谓具有实质相同的相位角并不表示必须绝对无误差地恰好具有相同的相位角，而应视为可容许有微幅的偏离，只要相较于固定值的发光元件电流(如图1B中的现有技术电流Il与12的讯号波形所示意)，应用本发明，使整流输入电压Vin与发光元件电流ILED相对而言具有较接近的相位角，而可降低THD即可。在本实施例中，于整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)超过位准LI时，发光元件电流ILED与整流输入电压Vin(Vinl或Vin2)具有实质相同的相位角。
[0085]在本实施例中，THD补偿电路130包括适应性乘法器电路131、THD控制电路133、与电流设定电路135。适应性乘法器电路131用以根据整流输入电压Vin (Vinl或Vin2)，而产生输入电压加权取样讯号，其取样值相关于整流输入电压Vin的峰值。THD控制电路133与适应性乘法器电路131耦接，用以根据输入电压加权取样讯号与电流设定讯号ISET，产生调整讯号。电流设定电路135与THD控制电路133耦接，用以提供电流设定讯号ISET。在另一实施例中，THD补偿电路130可以仅包括适应性乘法器电路131和THD控制电路133，而省略电流设定电路135 (因此图中以虚线绘示电流设定电路135和电流设定讯号ISET)。
[0086]图3显示本发明第二个实施例，本实施例举例显示适应性乘法器电路131的一种实施方式。在本实施例中，适应性乘法器电路131包括输入电压感测电路1311、峰值感测电路1313、多任务器电路1315、与乘法器1317。输入电压感测电路1311用以感测整流输入电压Vin而产生与整流输入电压Vin相关的讯号，其中，该“与整流输入电压Vin相关的讯号”例如但不限于为整流输入电压Vin的分压(“输入电压分压”)。峰值感测电路1313与输入电压感测电路1311耦接，用以感测输入电压分压的峰值而产生峰值感测讯号。因输入电压分压与整流输入电压Vin相关，因此峰值感测讯号也与整流输入电压Vin的峰值相关。多任务器电路1315与峰值感测电路1313耦接，用以根据峰值感测讯号，产生调整系数。如图所示，多任务器电路1315例如根据峰值感测讯号，以例如查表的方式，选择系数Kl-Kn中适当的系数，作为调整系数。乘法器1317与多任务器电路1315耦接，用以根据输入电压分压与调整系数，产生输入电压加权取样讯号。本实施例示意一种具有开回路控制模式的适应性乘法器电路131，其根据输入电压分压，乘上一个系数，使输入电压加权取样讯号与整流输入电压间例如具有正比的关系，且该系数相关于整流输入电压Vin的峰值，因此输入电压加权取样讯号的值也相关于整流输入电压Vin的峰值。
[0087]当然，根据本发明，多任务器电路1315不限于以查表的机制决定调整系数，亦可以利用其它的机制，例如以金属恪丝(metal fuse)修整(trim)方式决定调整系数。峰值感测电路1313亦不限于感测输入电压分压的峰值，亦可以感测入电压分压的斜率等，而产生峰值感测讯号。总之，第二实施例示意:以开回路控制模式，将输入电压分压乘上一个系数作为输入电压加权取样讯号，且该系数相关于整流输入电压Vin的峰值。其实际的实施方式有各种变化，不局限于图示的方式。当整流输入电压Vin的振幅相对较大(因此峰值较高)时，该系数相对较低；当整流输入电压Vin的振幅相对较小(因此峰值较低)时，该系数相对较高，由此适应性地调整输入电压加权取样讯号，使得无论整流输入电压Vin为Vinl或Vin2，均得到实质相同或接近的输入电压加权取样讯号。(视系数的可调整范围而定，若Vinlx Kl = Vin2x K2，则在不考虑电路元件误差的情况下，可使整流输入电压Vinl或Vin2均得到实质相同的输入电压加权取样讯号，在此情况下，不论整流输入电压为Vinl或Vin2，发光元件电流ILED的电流峰值或极大值可维持为固定值；但若可选用的系数值不能恰好使Vinlx Kl = Vin2x K2，则仅能得到接近的输入电压加权取样讯号，在此情况下，若整流输入电压在Vinl和Vin2之间变化，发光元件电流ILED的电流峰值或极大值可维持在一预设的范围内而不会显著变化。)
[0088]THD控制电路133根据输入电压加权取样讯号与电流设定讯号ISET、或是根据输入电压加权取样讯号而不需要电流设定讯号ISET，产生调整讯号，此调整讯号用以控制电流源电路120来提供发光元件电流ILED。有关THD控制电路133的细节，请参阅同一
【申请人】所申请的TW专利申请案第103120122号(中国专利申请案第201410275924.2号)的图5A-10C，其可以有种种变化，不一一详述于此。简言之，因输入电压加权取样讯号与整流输入电压间例如具有正比的关系，因此THD控制电路133只要根据输入电压加权取样讯号来产生具有对应轮廓的波形(可为同相或反相)，就可以作为调整讯号，该调整讯号可以是电流讯号或电压讯号。而电流设定电路135所产生的电流设定讯号ISET可决定一电流基准值，例如用以决定调整讯号的下限或上限等，由此设定发光元件电流ILED的下限或上限等。
[0089]电流源电路120如何根据调整讯号来提供发光元件电流ILED，有种种方式，本发明并不局限于其中任何一种。调整讯号例如但不限于包括一种电流的形式，即如图10A-10E所示，以调整电流Id做为调整讯号。举例说明，请参阅图10A-10B，电流源电路120可以是一个电流复制电路(电流复制电路有各种形式，本发明并不局限于其中任何一种)，而发光元件电流ILED例如等于或正比于调整电流Id(当开关S1-S4中的任何开关导通时，下同)，视该电流复制电路的复制比例而定。图1OC显示电流源电路120的另一种实施方式，在本实施例中调整电流Id乘上电阻Ra的电阻值等于发光元件电流ILED乘上电阻Rb的电阻值，故根据电阻Ra和Rb的设定，发光元件电流ILED同样可以等于或正比于调整电流Id。图10D-10E显示发光元件电流ILED亦可以为调整电流Id减去或加上一固定电流。第1D图显示前者，电流源电路120中例如但不限于包含一固定电流源120a，而发光元件电流ILED为调整讯号Id减去该固定电流源120a所决定的固定电流；图1OE显示后者，电流源电路120中包含固定电流源120a，而发光元件电流ILED为调整电流Id加上该固定电流源120a所决定的固定电流。
[0090]以上图10A-10E的实施方式不限于单独应用，亦可以两种以上组合应用。
[0091]图4显示本发明的第三个实施例，本实施例举例显示适应性乘法器电路131的另一种实施方式。在本实施例中，适应性乘法器电路131包括输入电压感测电路1311、比较电路1312、与计数电路1314。输入电压感测电路1311用以感测整流输入电压Vin，并根据回授讯号，而产生输入电压加权取样讯号。比较电路1312与输入电压感测电路1311耦接，用以比较输入电压加权取样讯号与参考讯号(未示出，可为单个或多个参考讯号，容后说明)，产生比较结果讯号。计数电路1314与比较电路耦接，用以根据比较结果讯号，产生回授讯号。与第二个实施例不同的是，本实施例示意一种具有闭回路的控制模式的适应性乘法器电路131，根据输入电压加权取样讯号，回授控制输入电压感测电路，以适应性调整输入电压加权取样讯号与整流输入电压Vin间的关系，使其间随时保持例如正比的关系，且输入电压加权取样讯号的值相关于整流输入电压为Vin的振幅或峰值。
[0092]图5显示本发明的第四个实施例。本实施例显示适应性乘法器电路131 —种较具体的实施例。如图所示，在本实施例中，适应性乘法器电路131包括输入电压感测电路1311、比较电路1312、与计数电路1314。输入电压感测电路1311例如具有串联的电阻Rl与可变电阻R2，且可变电阻R2的电阻值由回授讯号调整。输入电压加权取样讯号例如取自可变电阻R2上的分压。比较电路1312例如具有误差放大器Al，比较输入电压加权取样讯号(在此实施例中，输入电压加权取样讯号为可变电阻R2上的分压)与参考讯号Vref，产生比较结果讯号CR。计数电路1314包括闩锁电路1322、上/下数控制电路1324、与计数器1326。闩锁电路1322根据比较结果讯号CR，决定闩锁讯号LH。上/下数控制电路1324根据闩锁讯号LH，决定上/下数讯号W。计数器1326根据上/下数讯号UD，执行上/下数操作，以产生回授讯号，用以调整可变电阻R2的电阻值。如此一来，无论整流输入电压Vin的振幅如何，利用本实施例的闭回路控制机制，可回授控制输入电压加权取样讯号，使其不受整流输入电压Vin的振幅影响，例如使输入电压加权取样讯号的波峰位准固定，进而使发光元件电流ILED不因整流输入电压Vin的振幅不同而改变。
[0093]图6显示本发明的第五个实施例。本实施例显示适应性乘法器电路131另一种较具体的实施例。如图所示，在本实施例中，适应性乘法器电路131包括输入电压感测电路1311、比较电路1312、与计数电路1314。输入电压感测电路1311例如具有串联的电阻Rl与可变电阻R2，且可变电阻R2的电阻值由回授讯号调整。输入电压加权取样讯号例如取自可变电阻R2上的分压。比较电路1312例如具有误差放大器A2与A3，分别比较输入电压加权取样讯号(在此实施例中，输入电压加权取样讯号为可变电阻R2上的分压)与参考讯号Vrefl/Vref2，而分别产生比较结果讯号CRU与CRD。计数电路1314包括闩锁电路1411与1421、上数控制电路1413、下数控制电路1423、与计数器1431。闩锁电路1411与1421分别根据比较结果讯号CRU与CRD，决定闩锁讯号LHU与LHD。上数控制电路1413根据闩锁讯号LHU，决定上数讯号UC0下数控制电路1423根据闩锁讯号LHD，决定下数讯号DC。计数器1431根据上数讯号UC与下数讯号DC，执行上/下数操作，以产生回授讯号，用以调整可变电阻R2的电阻值。如此一来，无论整流输入电压Vin的振幅如何，利用本实施例的闭回路控制机制，可回授控制输入电压加权取样讯号，使其不受整流输入电压Vin的振幅影响，例如使输入电压加权取样讯号的波峰位准固定，进而使发光元件电流ILED不因整流输入电压Vin的振幅不同而改变。
[0094]图7显示本发明的第六个实施例。如图7所示，发光元件驱动电路100用以驱动发光元件电路21，其具有多个串联的发光元件。其中，发光元件电路21例如但不限于为前述的LED电路20。发光元件驱动电路100包含开关模块110、电流源电路120、以及THD补偿电路130。其中，THD补偿电路130包括适应性乘法器电路131、THD控制电路133、与电流设定电路135。其中，适应性乘法器电路131包括输入电压感测电路1311、比较电路1312、计数电路1314、与钳位电路1316。适应性乘法器电路131用以根据整流输入电压Vin，而产生输入电压加权取样讯号。并且，适应性乘法器电路131中的钳位电路1316对输入电压加权取样讯号加以钳位处理，而产生钳位输入电压加权取样讯号。钳位电路1316与输入电压感测电路1311耦接，用以根据预设位准(未示出，于后详述)，而限制输入电压加权取样讯号的最大值。THD控制电路133与适应性乘法器电路131中的钳位电路1316耦接，用以根据钳位输入电压加权取样讯号与电流设定讯号ISET，产生调整讯号。电流设定电路135与THD控制电路133耦接，用以提供电流设定讯号ISET。最大须说明的是，本实施例中的电流设定电路135与电流设定讯号ISET同样可以省略。
[0095]本实施例旨在说明，适应性乘法器电路131还可包括钳位电路1316，利用将输入电压加权取样讯号钳位的做法，使输入电压加权取样讯号不高于预设的位准。由于调整讯号相关于输入电压加权取样讯号，而发光元件电流ILED又相关于调整讯号，因此限制输入电压加权取样讯号的最大值后，便可对应地限制发光元件电流ILED的最大电流值，或是在相同的最大值之下，改变发光元件电流ILED的波形与积分值。至于THD与发光元件电流ILED的电流值的调整，可视使用者的需求，调整钳位电路1316的预设位准而达成。
[0096]图8A-8C举例说明钳位电路1316的实施例和操作机制。在图8A中，钳位电路1316例如但不限于包含一多任务器，用以选取输入电压加权取样讯号与预设位准中较低者作为钳位电压加权取样讯号。其中的讯号波形如图SB所示意。本实施例中，整流输入电压Vin如图所示为半弦波，输入电压加权取样讯号例如为整流输入电压Vin的分压，因而亦为如图所示的半弦波，而钳位输入电压加权取样讯号于输入电压加权取样讯号未超过预设位准时，与输入电压加权取样讯号相同，当输入电压加权取样讯号超过预设位准时，则维持在预设位准如图所示。因此，可以将部分发光元件电流ILED的电流值固定于最大值，从一种应用角度而言，可以限制发光元件电流ILED的最大电流值，或是从另一种应用角度而言，在相同的最大值之下，因为改变了发光元件电流ILED的波形，使积分值增加，因此可以提高发光元件电流ILED整体的电流值。钳位电路1316不限于以多任务器来达成，例如在图8C所示的实施例中，钳位电路1316可以是一个缓冲电路，其接收的操作电压上限是该预设位准，如此，当输入端所接收的输入电压加权取样讯号超过预设位准时，钳位电路1316的输出端只能输出该预设位准，这也是钳位电路1316的一种实施方式。
[0097]图9A显示本发明的另一个实施例；图9B显示图9A实施例与前几个实施例的对照。图9A实施例所示的发光元件驱动电路200与前几个实施例(例如图2A实施例)不同之处在于，在本实施例中，发光元件驱动电路200不直接接收整流输入电压Vin。与图2A所示的发光元件驱动电路100相较，本实施例并未如图2A所示的发光元件驱动电路100，直接接收整流输入电压Vin，而是接收LED群组Gl反向端的电压。请接着参阅图9B，比较发光元件驱动电路100与发光元件驱动电路200相关讯号波形，其中以ILEDl表示图2A的发光元件电流ILED，而以ILED2表示图9A的发光元件电流ILED。如图9B所示，发光元件驱动电路100中的THD补偿电路130接收整流输入电压Vin，是完整的半弦波，自周期的始点(时间点t0)开始，延续整个周期(至时间点t3)，而发光元件驱动电路100所产生的发光元件电流ILED1，如图所示会延迟一段时间，自时间点tl后才不为零电流，对应于整流输入电压Vin高于位准LI的时间点。这是因为整流输入电压Vin高于位准LI之后，LED电路20才会导通(参阅图2A-2B)。另一方面，图9A实施例中，发光元件驱动电路200中的THD补偿电路130接收内部电压Vint，是自时间点tl到时间点t2的半弦波，而发光元件驱动电路200所产生的发光元件电流ILED2，如图所示亦具有相似的波形轮廓。图9A实施例中的电压和电流波形轮廓更为相似，因此相较于前述其它实施例，图9A实施例具有更佳的THD改善。此外，相较于第一个实施例的发光元件驱动电路100，图9A实施例的发光元件驱动电路200可节省一接脚。
[0098]以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，各实施例中图标直接连接的两电路或元件间，可插置不影响主要功能的其它电路或元件；又如，发光元件不限于各实施例所示的发光二极管(LED)，亦可为其它形式的发光电路；又例如，实施例所示的PMOS可改换为NMOS元件、NMOS可改换为PMOS元件，仅需对应修改电路对讯号的处理方式。凡此种种，皆可根据本发明的教示类推而得，因此，本发明的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。
【主权项】
1.一种发光元件驱动电路，用以驱动一发光元件电路，其中该发光元件电路具有多个串联的发光元件，以接收一整流输入电压，其特征在于，该发光元件驱动电路包含: 一开关模块，包括多个开关与一开关控制电路，其中该多个开关分别与对应的该发光元件耦接，且该开关控制电路与该多个开关耦接，用以根据该整流输入电压，决定导通的发光元件； 一电流源电路，与该开关模块耦接，用以根据一调整讯号，提供一发光元件电流予导通的发光元件，其中该发光元件电流最大最大在一周期中至少部分时间具有接近该整流输入电压的波形轮廓并与该整流输入电压具有实质相同的相位角，并且，该发光元件电流的电流峰值或极大值不因该整流输入电压的振幅不同而显著变化；以及 一总谐波失真THD补偿电路，包括: 一适应性乘法器电路，用以根据该整流输入电压，而产生一输入电压加权取样讯号，该输入电压加权取样讯号的值相关于该整流输入电压的峰值；以及 一 THD控制电路，与该适应性乘法器电路耦接，用以根据该输入电压加权取样讯号，产生该调整讯号，以决定该发光元件电流。2.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，当该整流输入电压的振幅不同时，该发光元件电流的电流峰值或极大值维持为固定值。3.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该THD补偿电路还包括一电流设定电路，与该THD控制电路耦接，用以提供一电流设定讯，且该THD控制电路也与该电流设定电路耦接，根据该输入电压加权取样讯号和该电流设定讯号，产生该调整讯号。4.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该调整讯号与该整流输入电压具有实质相同的一相位角。5.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该适应性乘法器电路使该输入电压加权取样讯号与该整流输入电压间具有正比的关系，且该正比的比例系数相关于该整流输入电压的峰值。6.如权利要求5所述的发光元件驱动电路，其中，当该整流输入电压的振幅相对较大时，该系数相对较低；当该整流输入电压的振幅相对较小时，该系数相对较高，由此适应性地调整输入电压加权取样讯号，使得在不同振幅的该整流输入电压下，均得到实质相同或接近的输入电压加权取样讯号。7.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该适应性乘法器电路包括: 一输入电压感测电路，用以感测该整流输入电压，而产生一输入电压分压； 一峰值感测电路，与该输入电压感测电路耦接，用以感测该输入电压分压的峰值，产生一峰值感测讯号； 一多任务器电路，与该峰值感测电路耦接，用以根据该峰值感测讯号，产生一调整系数；以及 一乘法器，与该多任务器电路耦接，用以根据该输入电压分压与该调整系数，产生该输入电压加权取样讯号。8.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该适应性乘法器电路包括: 一输入电压感测电路，用以接收该整流输入电压，并根据一回授讯号，而产生该输入电压加权取样讯号； 一比较电路，与该输入电压感测电路耦接，用以比较该输入电压加权取样讯号与一参考讯号，产生一比较结果讯号；以及 一计数电路，与该比较电路耦接，用以根据该比较结果讯号，产生该回授讯号。9.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该适应性乘法器电路还包括一钳位电路，用以根据一预设位准，而限制该输入电压加权取样讯号的一最大值。10.如权利要求1所述的发光元件驱动电路，其中，该适应性乘法器电路与一对应的发光元件的反向端连接而不与该整流输入电压直接连接，用以接收一内部电压。11.一种发光元件电路的驱动方法，其中该发光元件电路具有多个串联的发光元件，其特征在于，该发光元件电路的驱动方法包含: 提供一整流输入电压； 根据该整流输入电压，以决定导通的发光元件； 根据该整流输入电压，而产生一输入电压加权取样讯号，该输入电压加权取样讯号的值相关于该整流输入电压的峰值； 根据该输入电压加权取样讯号，产生一调整讯号；以及 根据该调整讯号，提供一发光元件电流予导通的发光元件，在一周期中至少部分时间具有接近该整流输入电压的波形轮廓并与该整流输入电压具有实质相同的相位角，并且，该发光元件电流的电流峰值或极大值不因该整流输入电压的振幅不同而显著变化。12.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，当该整流输入电压的振幅不同时，该发光元件电流的电流峰值或极大值维持为固定值。13.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该根据该输入电压加权取样讯号，产生一调整讯号的步骤还包含:根据该输入电压加权取样讯号和一电流设定讯号，产生该调整讯号，其中该电流设定讯号用以决定该调整讯号的下限或上限。14.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该调整讯号与该整流输入电压具有实质相同的一相位角。15.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该输入电压加权取样讯号与该整流输入电压间具有正比的关系，且该正比的比例系数相关于该整流输入电压的峰值。16.如权利要求15所述的发光元件电路的驱动方法，其中，当该整流输入电压的振幅相对较大时，该系数相对较低；当该整流输入电压的振幅相对较小时，该系数相对较高，由此适应性地调整输入电压加权取样讯号，使得在不同振幅的该整流输入电压下，均得到实质相同或接近的输入电压加权取样讯号。17.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该根据该整流输入电压，而产生该输入电压加权取样讯号的步骤包括: 接收该整流输入电压，而产生一输入电压分压； 根据该输入电压分压，产生一峰值感测讯号； 根据该峰值感测讯号，产生一调整系数；以及 根据该输入电压分压与该调整系数，产生该输入电压加权取样讯号。18.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该根据该整流输入电压，而产生该输入电压加权取样讯号的步骤包括: 接收该整流输入电压，并根据一回授讯号，而产生该输入电压加权取样讯号； 比较该输入电压加权取样讯号与一参考讯号，产生一比较结果讯号；以及 根据该比较结果讯号，产生该回授讯号。19.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该根据该整流输入电压，而产生该输入电压加权取样讯号的步骤还包括:根据一预设位准，而限制该输入电压加权取样讯号的一最大值。20.如权利要求11所述的发光元件电路的驱动方法，其中，该根据该整流输入电压，而产生该输入电压加权取样讯号的步骤包括: 自一发光元件的反向端间接从该整流输入电压取得一内部电压，该发光元件的顺向端耦接于该整流输入电压；以及 根据该内部电压，而产生该输入电压加权取样讯号。
【文档编号】H05B37/02GK105873308SQ201510029224
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】陈曜洲, 饶东铮, 李惟, 李一惟
【申请人】立锜科技股份有限公司