发光装置及其控制方法

专利名称：发光装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置及其控制方法，特别是涉及一种具有自回授(self-feedback)功能的发光装置及其控制方法。
技术背景于液晶显示装置(LCD apparatus)中， 一般是使用阴极荧光灯作为一 背光模组的发光单元。然而，因为阴极荧光灯对于色彩的表现较不如发光 二极管(light emitting diode, LED),因此，在发光二才及管的技术逐渐成 熟的前提下，目前已有业者将发光二极管作为液晶显示装置的背光模组的 光源使用。液晶显示装置例如液晶电视，其背光模组所需的发光二极管数量通常 需要数十至数百颗，而为了使其能够呈现真实的色彩或较佳的显示画面， 因此控制发光二极管的平均亮度即成为相当重要的技术之一 。请参照图1A所示，现有的背光模组具有多个发光二极管11、 一光感测 器12及一控制器13。光感测器12于各发光二极管11发光时接收其所产生 的光线，并据以产生一回授信号至控制器13，再由控制器13依据回授信号 来调整相对应的发光二极管11的亮度。近来又有业者提出另 一种现有的背光模组，于该现有的背光模组中， 其将多个发光二极管11区分为多个区域，请参照图1B所示，例如，其将 多个发光二极管11区分为12个区域，每一区域例如由四个发光二极管11 搭配一个光感测器12，以分区调整发光二极管的亮度。然而，由于发光二 极管11被区分为12个区域，因此用以调整发光二极管11的亮度的控制器 (未示于图)需要具有12个通道，以分别控制12个区域的发光二极管11的 亮度。而当背光模组的发光二极管数量越多而被区分为更多区域时，控制 器所需的通道数量即会随之增加，如此一来将增加控制器的成本。承上所述，不论上述的何种方法，皆必须借由光感测器来检测发光二 极管的发光强度，并在回授后据以调整发光二极管的功率，而为达到现有 的目的均需要花费非常高的成本，因此，如何使发光单元的亮度能够受到完善的控制，并且能够降低成本的支出，实属当前重要课题之一。 发明内容本发明的主要目的在于，克服现有的发光装置及其控制方法存在的缺陷，而提供一种新型结构的发光装置及其控制方法，所要解决的技术问题 是使其能够准确地控制发光单元的亮度，且能够降低成本，从而更加适于 实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种发光装置，其特征在于包括 至少一发光单元；至少一第一开关单元，与该发光单元电性连接；至少一储能单元，与该第一开关单元电性连接，并储存一电能量；以及至少一光感测控制单元，与该储能单元电性连接，并感测该发光单元 的一发光能量，并依据该发光能量调节该电能量大小，而该第一开关单元 依据该电能量大小以控制该发光单元。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的发光装置，其中所述的储能单元为一电荷储存单元。前述的发光装置，其还包括一开关控制单元，其分别与该储能单元及该第一开关单元电性连接， 并依据该电能量而产生一控制信号以控制该第一开关单元。 前述的发光装置，其中所述的开关控制单元包括一比较器。 前述的发光装置，其中所述的发光单元、该储能单元、该光感测控制 单元、该第一开关单元及该开关控制单元的至少其中之二是设置于一集成 电^各中。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元调节该电能量及其所对 应的一电压，该比较器比较该电压与一临界电压，并依据比较的结果，经 由该第一开关单元控制该发光单元。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元包括一光感测回路，该 光感测回路感测该发光单元的一发光能量，该光感测控制单元并据以调节 该电能量及其所对应的该电压。前述的发光装置，其中所述的光感测回路包括一光感测元件。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元还包括一背景参考值产 生回路，该背景参考值产生回路产生一背景参考值讯号，该光感测控制单 元更依据该背景参考值讯号以补偿所受该光感测元件的背景暗电流的影 响。 ，前述的发光装置，其中所述的背景参考值产生回路包括一背景参考值元件。前述的发光装置，其中所述的临界电压为一预设的临界电压值或由一 临界电压产生回路产生。前述的发光装置，其中所述的临界电压产生回路包括一背景参考值元件。前述的发光装置，其中所述的背景参考值元件为 一感光二极管或一光 壽文电阻。前述的发光装置，其中所述的光感测元件及该背景参考值元件为相同 形式的元件。前述的发光装置，其还包括 一遮光单元，该遮光单元遮蔽该背景参考值元件。 前述的发光装置，其中所述的遮光单元的材质为金属、多晶硅或遮光 油墨。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元还包括一电流减法器或 一电流4竟。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元还包括一彩色滤光片，其邻设于该光感测回路。前述的发光装置，其中所述的发光单元包括一发光二极管。 前述的发光装置，其中所述的第一开关单元包括一双载子电晶体或一场岁文电晶体。前述的发光装置，其中所述的第一开关单元更具有一准位移动回路， 与该开关元件电性连接。前述的发光装置，其中所述的准位移动回路包括一电阻器、 一双载子 电晶体及/或一金氧半场效电晶体。前述的发光装置，其为一封装体。前述的发光装置，其中所述的发光单元、该储能单元、该光感测控制 单元及该第一开关单元的至少其中之二是设置于一集成电路中。 前述的发光装置，其还包括一第二开关单元，其与该储能单元电性连接，并借由该第二开关单元， 以将该电能量输入该储能单元。前述的发光装置，其中所述的发光单元、该储能单元、该光感测控制 单元、该第一开关单元及该第二开关单元的至少其中之二设置于一集成电 路中。前述的发光装置，其中所述的第二开关单元包括一双载子电晶体、一 金氧半场效电晶体及/或一反向器。 前述的发光装置，其还包括一列驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以控制该第二开关单元 的开、关；以及一行驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以将该电能量输入该储能单元。前述的发光装置，其还包括一电源供应单元，其与该发光单元电性连接，并提供一电源至该发光 单元。前述的发光装置，其中所述的还包括一限流单元，其分别与该电源供应单元及该发光单元电性连接。前述的发光装置，其中所述的发光单元、该储能单元、该光感测控制单元、该第一开关单元及该限流单元的至少其中之二设置于一集成电路中。 前述的发光装置，其中所述的还包括一整流单元，其分别与该发光单元及该电源供应单元电性连接。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元与该储能单元并联连接。 前述的发光装置，其中所述的第一开关单元与该发光单元并联连接。 前述的发光装置，其中所述的第一开关单元与该发光单元串联连接。 本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种发光装置，其包括至少一发光单元；以及一集成电路，具有至少一第一开关单元、至少一光感测控制单元及至少一储能单元，其中该第一开关单元与该发光单元电性连接，该储能单元与该第一开关单元电性连接，并储存一电能量，该光感测控制单元与该储能单元电性连接，并感测该发光单元的一发光能量，并依据该发光能量调节该电能量大小，而该第一开关单元依据该电能量大小以控制该发光单元。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的发光装置，其中所述的储能单元为一电荷储存单元。 前述的发光装置，其中所述的集成电路还包括一开关控制单元，其分别与该储能单元及该第一开关单元电性连接，并依据该电能量而产生一控制信号以控制该第 一开关单元。前述的发光装置，其中所述的开关控制单元包括一比较器。 前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元调节该电能量及其所对应的一电压，该比较器比较该电压与一临界电压，并依椐比较的结果，经由该第一开关单元控制该发光单元。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元包括一光感测回路，该光感测回路感测该发光单元的一发光能量，该光感测控制单元并据以调节该电能量及其所对应的该电压。前述的发光装置，其中所述的光感测回路包括一光感测元件。 前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元还包括一背景参考值产生回路，该背景参考值产生回路产生一背景参考值讯号，该光感测控制单元更依据该背景参考值讯号以补偿所受该光感测元件的背景暗电流的影响。前述的发光装置，其中所述的背景参考值产生回路包括一背景参考值 元件。前述的发光装置，其中所述的临界电压为 一预设的临界电压值或由一 临界电压产生回路产生。前述的发光装置，其中所述的临界电压产生回路包括一背景参考值元件。前述的发光装置，其中所述的背景参考值元件为 一感光二极管或一光 敏电阻。前述的发光装置，其中所述的光感测元件及该背景参考值元件为相同 形式的元件。前述的发光装置，其还包括 一遮光单元，该遮光单元遮蔽该背景参考值元件。 前述的发光装置，其中所述的遮光单元的材质为金属、多晶硅或遮光 油墨。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元还包括一电流减法器或 一电流4竟。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元还包括一彩色滤光片，其邻设于该光感测回路。前述的发光装置，其中所述的发光单元包括一发光二极管。 前述的发光装置，其中所述的第一开关单元具有一开关元件。 前述的发光装置，其中所述的开关元件包括一双载子电晶体或一场效电晶体。前述的发光装置，其中所述的第一开关单元更具有一准位移动回路， 与该开关元件电性连接。前述的发光装置，其中所述的准位移动回路包括一电阻器、 一双载子 电晶体及/或 一金氧半场效电晶体。前述的发光装置，其中所迷的集成电路还包括一第二开关单元，其与 该储能单元电性连接，并借由该第二开关单元，以将该电能量输入该储能 单元。前述的发光装置，其中所述的第二开关单元包括一双载子电晶体、一 场效电晶体、 一金氧半场效电晶体及/或一反向器。 前述的发光装置，其还包括一列驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以控制该第二开关单元；以及一行驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以将该电能量输入该储能单元。前述的发光装置，其还包括一电源供应单元，其与该发光单元电性连接，并提供一电源至该发光 单元。前述的发光装置，其中所述的集成电路还包括一限流单元，其分别与 该电源供应单元及该发光单元电性连接。前述的发光装置，其还包括一整流单元，其分别与该发光单元及该电 源供应单元电性连接。前述的发光装置，其中所述的光感测控制单元与该储能单元并联连接。前述的发光装置，、其其为一封装体。前述的发光装置，其中所述的第一开关单元与该发光单元并联连接。 前述的发光装置，其中所述的第一开关单元与该发光单元串联连接。 本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依 据本发明提出的一种发光装置的控制方法，其中该发光装置具有至少一发 光单元、 一第一开关单元、 一储能单元以及一光感测控制单元，该第一开 关单元与该发光单元电性连接，该储能单元与该第一开关单元电性连接， 该光感测控制单元与该储能单元电性连接，其中所述的控制方法包括储 存一电能量于该储能单元中；依据该电能量导通该第一开关单元，以使该 发光单元发光；由该光感测控制单元感测该发光单元的发光能量，并调节 该储能单元所储存的该电能量；以及依据该电能量关闭该第一开关单元， 以终止该发光单元发光。前述的的控制方法，其还包括将一电源输入至该发光单元。 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本发明的主要技术内容如下为了达到上述目的，本发明提供了一种发光装置包括至少一发光单元、 一第一开关单元、 一储能单元以及一光感测控制单元。第一开关单元与发 光单元电性连接；储能单元与第一开关单元电性连接，并储存一电能量； 光感测控制单元与储能单元电性连接，并感测发光单元的一发光能量，并 依据发光能量而调节电能量的大小，而第一开关单元依据电能量大小以控 制发光单元。另外，为了达到上述目的，本发明另提供了 一种发光装置包括至少一发 光单元以及一集成电路。集成电路具有一第一开关单元、 一储能单元以及 一光感测控制单元。第一开关单元与发光单元电性连接；储能单元与第一 开关单元电性连接，并储存一电能量；光感测控制单元与储能单元电性连 接，并感测发光单元的一发光能量，并依据发光能量调节电能量的大小， 而第一开关单元依据电能量大小以控制发光单元。再者，为了达到上述目的，本发明再提供了 一种发光装置的控制方法， 其中发光装置具有至少一发光单元、 一第一开关单元、 一储能单元以及一 光感测控制单元，该第一开关单元与该发光单元电性连接，该储能单元与 该第一开关单元电性连接，该光感测控制单元与该储能单元电性连接，控制方法包括以下步骤储存一电能量于储能单元中；依据电能量导通第一 开关单元，以使发光单元发光；由光感测控制单元感测发光单元的发光能 量，并调节储能单元所储存的电能量；以及依据电能量关闭第一开关单元， 以终止发光单元发光。借由上述技术方案，本发明发光装置及其控制方法至少具有下列优点 本发明的一种发光装置及其控制方法利用光感测控制单元在接受到点亮后 的发光单元的光线后，即会产生漏电流的特性，来消耗或调节储存于储能 单元中的电能量，并在电能量消耗完后即使得发光单元关闭，借此即能够 由储能单元所储存的电能量决定发光单元的发光时间，以控制发光单元的 亮度。另外，借由集成电路的模组化即能够有效地减少元件数量，以降低 成本。又，可利用光感测控制单元中一光感测元件在接受到发光单元的光 照后，即会产生光电流的特性，来调节储能单元中的电能量。另外，再利 用另一不受光照的背景参考值元件，来产生背景暗电流参考值，并依据光 电流与背景暗电流参考值的差值来调节储能单元中的电能量，如此可补偿 背景暗电流所造成的影响。另一种补偿方式为，在一临界电压产生回路中， 根据一背景值参考元件调整临界电压，以在比较器的比较运算时，抵销背 景暗电流所造成的影响。借此比较器即能决定发光单元的发光时间，以控 制发光单元的累积发光能量，亦即，在累积发光能量到达预设值时，经由 第一开关单元控制发光单元结束发光。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在装置或功能上皆有较 大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现 有的发光装置及其控制方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并 具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细i兌明如下。


图U为现有调整发光二极管亮度的一架构示意图。图1B为现有发光装置的一部分示意图。图2为本发明第一实施例的一种发光装置的一方块示意图。图3A与图3B为本发明第一实施例的发光装置的部分组件设置于一集成电路的方块示意图。图3C与为本发明第一实施例的发光装置的集成电路与发光单元设置于一封装体的方块示意图。图4为本发明第一实施例的发光装置中储能单元所储存的电能量与发光单元的发光时间的一关系图。图5为本发明第一实施例的发光装置中发光单元与第一开关单元以并联方式连接的形态。图6为本发明第一实施例的发光装置的另一方块示意图。图7A与图7B为本发明第一实施例的发光装置执行分区控制的示意图。图8为本发明第二实施例的一种发光装置的一示意图。图9为本发明第二实施例的一种发光装置的另一示意图。图10为本发明较佳实施例的一种发光装置的控制方法的一流程图。图1U为本发明第三实施例的发光装置示意图。图11B为本发明第三实施例的发光装置的一变化形态示意图。图12A为本发明第三实施例的发光装置的另 一变化形态示意图。图12B为本发明第三实施例的发光装置的又一变化形态示意图。图13A为本发明第四实施例的发光装置示意图。图13B及图13C为本发明第四实施例的发光装置另一形态示意图。图14为本发明第四实施例的发光装置又一形态示意图。图15A至图15C为图14中的减法器的不同形态示意图。11: 13:21、22、23、24、25、 27、 39: 422:发光二极管 控制器31、 31'、 41、 51:发光单元32、 42、 52:第一开关单元33、 43:储能单元34、 44、 54:光感测控制单元35、 45:第二开关单元 37:限流单元 整流单元准位移动回3各12:光感测器2、 3、 4、 5:发光装置电源供应单元 开关控制单元422b、 451、 452: M0SFET 441a、 541a:光感测元件 542:背景参考值产生回路 542b:电流减法器 Cl:临界电压产生回路26、 36、 46: 28、 38、 48: 421:开关元件 422a 、 441b、 Clb:电阻器 441、 541:光感测回路 453:反向器542a、 Cla:背景参考值元件B:遮光单元DG、 DG':列马区动回路DS、 DS': 4亍驱动回3各 I,、 12:电流 Ml、 M2:电流镜 Pl:封装体 VI:电压T。N:导通时间 V2:临界电压Ev:电能量大小 IC1、 IC2:集成电路 01、 02:运算放大器S01-S04:发光装置的控制方法步骤具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的态样其具体实施方 式、结构、特征及其功效，详细说明如后。第一实施例请参照图2所示，依据本发明第一实施例的发光装置2包括至少一发 光单元21、 一第一开关单元22、 一储能单元23以及一光感测控制单元24 。发光单元21可包括一冷阴极荧光灯、一热阴极焚光灯或一发光二极管。 于本实施例中，发光单元21以发光二极管为例。另外，发光二极管可以是 白色发光二极管、红色发光二极管、绿色发光二极管或蓝色发光二极管。第一开关单元22与发光单元21电性连接。其中，第一开关单元22可 包括一双载子电晶体(BJT)或一场效电晶体(FET)。于本实施例中，第一 开关单元22以M0S场效电晶体为例。储能单元23与第一开关单元22电性连接，并储存一电能量。于本实 施例中，储能单元23例如为一电荷储存单元，且电荷储存单元包括一电容 器，而电能量则以电压形式储存于电容器中。当然，依据不同储能单元的 特性，电能量可以不同的型式(例如电流)储存于储能单元中。光感测控制单元24与储能单元23电性连接，并感测发光单元21的一 发光能量，并依据发光能量来调节电能量大小，而第一开关单元22依据储 能单元23所储存的电能量大小进行开(turn on )、关(turn off )的动作， 以控制发光单元21发光与否。在此所谓的开、关动作是指开关单元依据电 能量较大的幅度转变所做的动作。于本实施例中，光感测控制单元24可包 括一感光二极管(photo diode),其与储能单元23并联连接，当然光感测 控制单元24亦可包括一控制回路，并将其与感光二极管电性连接，以做额 外的控制。需注意者，于此所述的电性连接可为直接电性连接或间接电性连接， 而所谓的间接电性连接指二元件之间借由另 一元件使其相互电性连接之意。另外，若发光二极管为具有颜色的发光二极管，为了能够针对特定波长范围作感光，则光感测控制单元24还可包括一彩色滤光片。彩色滤光片对应于发光二极管的发光波长，其可以是红色滤光片、绿色滤光片、蓝色 滤光片或白色滤光片，甚至也可以是红外线滤光片。承上所述，于本实施例中，不i仑发光装置2具有单一发光单元21或多 个发光单元21,发光装置2皆能够维持其总发光能量能够一致。以下以图 2所示的电路来进一步说明本发明的发光装置2。 Q表示电容器所储存的电 荷量(charge),亦即储能单元23所储存的电荷量；C表示电容器的电容量 (capacitance),亦即储能单元23的电容量；V表示电容器的跨压，亦即 储能单元23的跨压；t表示电容放电时间；a表示已知数；I表示流经光感 测控制单元24的电流；L表示发光单元21的发光功率；E表示发光单元的 总发光能量，而其总发光能量的方程式推导如下<formula>formula see original document page 16</formula> (1)<formula>formula see original document page 16</formula> (2)<formula>formula see original document page 16</formula> (3)(4) <formula>formula see original document page 16</formula>由式(1)至(4)可得知，由于流经光感测控制单元24的电流与发光单元 21的发光功率呈正比关系，而电容器的电容值为一固定值，故发光单元21 的总发光能量即可由电容器的跨压(即输入电容器的电压)所决定，也因 此能够免除必需借由控制发光单元21的发光功率来维持其发光能量。换言 之，当发光单元21的发光功率比较大时，则光感测控制单元24将会使电 容器所储存的电能量比较快速消耗，反之，当发光单元21的发光功率比较 小时，则光感测控制单元24将会使电容器所储存的电能量比较慢消耗，进 而达到在不同的发光功率下，仍可以维持发光单元21的总发光能量一致的 效果。在此，要特别说明的是，于本实施例中借由光感测控制单元24感测发 光单元21的发光能量，并据以消耗电容器的电能量，反之，亦可借由光感 测控制单元24感测发光单元21的发光能量，并据以增加电容器的电能量， 此时上述的t则是代表充电时间。进而言之，即是可借由光感测控制单元 24感测发光单元21的发光能量，据以调节电容器的电能量大小。请参照图3A所示，发光装置2更可包括一第二开关单元25、 一电源供 应单元26以及一限流单元27。其中，第二开关单元25与储能单元24电性 连接，并借由控制第二开关单元25，以将电能量输入至储能单元24中；电 源供应单元26与发光单元21电性连接，并提供一电源至发光单元21;限 流单元27分别与电源供应单元26以及发光单元21电性连接，以限制驱动 发光单元21发光的电源强度，避免过大的电源强度损坏发光单元21。于本实施例中，第二开关单元25可与第一开关单元22相同包括双载子电晶体 或场效电晶体；电源供应单元26例如为一电压源或一电流源，其提供一直 流电源至发光单元21;限流单元27为一电阻器。另外，于本实施例中，第一开关单元22、储能单元23、光感测控制单 元24以及第二开关单元25的至少其中之二可设置于一集成电路 (Integrated Circuit) IC1中(如图3A所示)。而更进一步，第一开关单 元22、储能单元23、光感测控制单元24、第二开关单元25以及限流单元 27的至少其中之二亦可设置于一集成电路IC2中(如图3B所示)，更甚者， 发光单元21亦可设置于集成电路IC1或IC2中。再者，于本实施例中，发光装置2可为一封装体(package) Pl，而发 光单元21与集成电路IC1或集成电路IC2则设置于封装体P1中(如图3C 所示)。由于封装技术众多，且多为封装技术领域的技术者所熟悉，故于此 并不加以限定封装体P1的封装方式。值得注意的是，发光装置2除了可为 单一的封装体之外，亦可以为一背光模组、 一般照明装置、 一发光二极管 显示器或其他领域的发光装置，于此并不加以限制。上述中，设置于集成电路或封装体中的组合形态并不以此为限，其依 据实际设计所需而可自由选用。当然，若在一个集成电路或封装体中设置 多组第一开关单元22、储能单元23、光感测控制单元24、第二开关单元 25、限流单元27或控制回路，亦是能够达成的。利用集成电路或封装体，除可使发光装置2模组化之外，亦能够使光 感测控制单元24更精确地接受到发光单元21所产生的光线，而可减少外 在环境光的干扰。请再参照图3B所示，当第二开关单元25导通时，则发光装置2将电 能量(电压)经由第二开关单元25而输入至储能单元23。而当储能单元 23所储存的电能量足以导通第一开关单元22时，在第一开关单元22导通 时则发光单元21同时被点亮，于此同时，光感测控制单元.24接受发光单 元21所产生的光线照射而开始漏电并消耗储能单元23所储存的电能量。 于本实施例中，光感测控制单元24以定电流放电来消耗电能量，其放电速 率与发光单元21的亮度约呈正比关系。另外，当发光单元21的发光能量 越强，则光感测控制单元24消耗电能量的速率也越快。而当电能量被消耗 完后(即电压小于第一开关单元22的导通临界电压值)，第一开关单元22 随即关闭，而发光单元21亦随之关闭而终止发光。请参照图4所示，简而言之，即是发光单元21的导通(发光)时间T0N 随着储能单元23所储存的电能量大小Ev而改变，而<formula>formula see original document page 17</formula>因此控制储能单元23所储存的电能量大小Ev,即能够控制发光单元21 的平均亮度。例如增加储能单元23所储存的电能量(例如提高电压值)， 则光感测控制单元24的放电时间则相对的增加，因此发光单元21的发光 时间即会增力口。上述说明及图式以第一开关单元22与发光单元21串联的方式说明， 然而，在实际的设计考量下，如图5所示，第一开关单元22与发光单元21 亦可以并联的方式连接，仍然能够达到借由光感测控制单元24感测发光单 元21的发光能量，以调节电容器的电能量大小，进而控制发光单元21的 功效。另外，请参照图6所示，于本实施例中，发光单元21更可包括三组以 并联方式电性连接的发光二极管，而限流单元27则包括三个与三组发光二 极管相对应电性连接的电阻器。其中三组发光二极管可分别为红色发光二 极管、绿色发光二极管及蓝色发光二极管或其他颜色的发光二极管。再者，于本实施例中，发光装置2更可包括一开关控制单元28、 一列 马区动回3各(row driving circuit) DG及——4亍马区动回3各(column driving circui t) DS。开关控制单元28分别与第一开关单元22及储能单元23电性连接，并 依据储能单元23所储存的电能量产生一控制信号以控制第一开关单元22 进行开、关动作。当然开关控制单元28亦可设置于集成电路IC1或IC2中。列驱动回路DG与第二开关单元25电性连接，以控制第二开关单元25 的开、关动作，而行驱动回路DS亦与第二开关单元25电性连接，以在第 二开关单元25处于导通状态时，将电能量经由第二开关单元25输入至储 能单元23。于本实施例中，由于第二开关单元25可为一MOS场效电晶体， 因此列驱动回路DG可为一闸极驱动回路，并与第二开关单元25的闸极电 性连接；而行驱动回路DS可为一源极驱动回路，并与第二开关单元25的 源极电性连接。请参照图6及图7A所示，于本实施例中，当发光装置2中具有多组发 光单元21时，则行驱动回路DS及列驱动回路DG能够以行、列设置方式而 与第二开关单元25电性连接，并分别控制的，进而控制发光单元21。例如 当发光装置2将光源区分为12个区域而进行控制时，意即发光装置2具有 12组发光单元21时，即能够以3组列驱动回路DG以及四组行驱动回路DS 来控制12个区域的第二开关单元25并进而控制发光单元21，因此其所需 的控制晶片仅需要7个通道即能够控制12个区域的发光单元21。另外，此 架构的电源供应单元26可共用。就整体观之，如图7B所示，其由封装体P1、列驱动回路DG以及行驱 动回路DS配合应用，而集成电路IC1及发光单元21则设置于封装体Pl中。第二实施例请参照图8所示，以说明本发明第二实施例的发光装置3，其包括一发光单元31、 一第一开关单元32、 一储能单元33、 一光感测控制单元34、 —第二开关单元35、 一电源供应单元36、 一限流单元37、 一开关控制单元 38、 一列驱动回3各DG'以及一^f亍驱动回if各DS'。其中，储能单元33、光感测控制单元34、第二开关单元35、开关控制 单元38、列驱动回路DG'以及行驱动回路DS'与本发明第一实施例的储能单 元23、光感测控制单元24、第二开关单元25、开关控制单元28、列驱动 回路DG以及行驱动回路DS的架构及功能相同，故于此不再加以赘述。值得一提的是，发光单元31、第一开关单元32、储能单元33、光感测 控制单元34、第二开关单元35、开关控制单元38的至少其中之二可设置 于一集成电路中(图未显示)。与第一实施例不同的是，于第二实施例中，发光单元31包括由至少二 发光二极管所形成的二极管环(diode ring);电源供应单元36提供一交 流电源以于交流电源的正半周与负半周的期间内分别驱动发光二极管；而 限流单元37为一电容器，其不会消耗电路中的实功率，因此能够减少电路 中功率的损耗，而达到提升效率的功效。当然，于不同的电路架构中，限 流单元37亦可以为一电感器。另外，请参照图9所示，本发明第二实施例的发光装置3的另一形态， 其中电流供应单元36亦产生交流电源，发光单元31'包括一发光二极管或 包括多个以串联电性连接的发光二极管，而一整流单元39分别与限流单元 37及发光单元31'电性连接。于本实施例中，整流单元39为一全桥式整流 回路，其可将交流电源转换为直流电源之后再输入至发光单元31\如此一 来，限流单元37仍可为电容器，因而不会消耗电路中的实功率以减少功率 的损耗，而达到提升效率的功效。第三实施例请参照图11A所示，本发明第三实施例的发光装置4与前述实施例的 差异在于开关控制单元48包括一比较器，而光感测控制单元44包括一 光感测回路441。光感测回路441感测发光单元41的发光能量，光感测控 制单元44并调节电能量及其所对应的一电压VI。然而无光照时，光感测回 路441亦会因感测环境温度而产生背景暗电流，并消耗电能量及其所对应 的电压V1。借此，开关控制单元48会比较电压Vl及一临界电压V2,并依 据比较的结果，经由第一开关单元42控制发光单元41。另外，本实施例中，临界电压V2由一临界电压产生回路Cl提供。其 中，光感测回^各441包括一光感测元件441 a，临界电压产生回路C1则包 括一背景参考值元件Cla。光感测元件441 a包括一感光二极管或一光敏电阻，背景参考值元件 Cla亦包括一感光二极管或一光^i:电阻。于本实施例中，光感测元件441a 及背景参考值元件Cla皆以一感光二极管为例作说明。其中，光感测元件 441 a及背景参考值元件Cla为相同形式的元件，但背景参考值元件Cla被 遮蔽不受光照，即其与发光单元41的发光能量无作用。另外，于本实施例 中，发光装置4还包括一遮光单元B，其用以遮蔽背景参考值元件Cla。遮 光单元B的材质例如为金属、多晶硅或遮光油墨，并可利用一半导体制程 形成。第二开关单元45包括BJT、金氧半场效电晶体(M0SFET )及/或反向器， 于本实施例中以二 M0SFET 451、 452搭配一反向器453为例作说明，第二 开关单元45并与储能单元43及光感测控制单元44电性连接。因此，当 M0SFET 451为on时，电荷会输入至储能单元43中，而当M0SFET 451为 off时，开关讯号经反向器453反向后M0SFET 452则为on，储能单元43 中所储存的电能量会输入至光感测控制单元44中。因此，光感测回路441除了因感测发光单元41的发光能量而产生光电 流外，亦会因环境温度而产生背景暗电流。而光感测回路441会依据光电 流与暗电流总合来产生电压VI。另外，不受光照的临界电压产生回路C1则 仅会依据暗电流产生临界电压V2。借此，开关控制单元48可将光感测回路441所产生的电压VI与临界 电压产生回路Cl产生的临界电压V2相比较，即可抵消暗电流的影响。再 借由开关控制单元48控制第一开关单元42中开关元件421来控制发光单 元41。又，请参照图IIB所示，于本实施例中，光感测回路441更可包括一 电阻器441b,临界电压产生回路C1亦还包括一电阻器Clb,借由二电阻器 441b、 Clb分别与光感测回路441及临界电压产生回路Cl的二感光二极管 串联，可使光感测回路441与临界电压产生回路C1具有分压器的功能。另外，请参照图12A所示，于本实施例中，第一开关单元42具有一开 关元件421及一准位移动回路422,准位移动回路422包括电阻器、BJT及 /或M0SFET，并与开关元件421电性连接。准位移动回路422可用来提升输 入开关元件421的电压准位，并可滤除输入讯号中的杂讯，以使开关单元 42的反应更为灵敏。另外，请参照图12B所示为准位移动回路422的一种 设计方式，准位移动回路422可借由一电阻器422a及一M0SFET 422b串联 构成。最后，需注意者，准位移动回路422的设计方式不以本实施例为限， 端以能使其具有必要功能为优先考量。 第四实施例请参照图13A所示，本发明第四实施例的发光装置5与第三实施例的 差异在于临界电压V2为一预设的临界电压值，而光感测控制单元54中 更具有一背景参考值产生回路542,其并产生一背景参考值讯号，且光感测 控制单元54更依据背景参考值讯号以补偿所受光感测元件的背景暗电流的 影响。其中，背景参考值产生回路542包括一背景参考值元件542a，而背 景参考值元件5"a与第三实施例中的背景参考值元件Cla相同，因此，于 此不再赘述。因此，借由光感测回路541的光感测元件541a及背景参考值元件542a 形成的分压器所产生的电压VI与临界电压V2做比较，借此亦可将环境温 度所产生的背景暗电流的影响抵消。另外，请参照图13B所示，背景参考值元件542a亦可先与一电流镜M1 电性连接，将暗电流复制输出。请参照图13C所示，为控制背景参考值元 件542a的偏压，于本实施例中，电流镜M1亦可再与一运算放大器01做连 接。需注意者，电流镜M1的设计方式不以本实施例为限，端以能提高整体 电路效能为优先考量。又，请参照图14所示，本发明第四实施例的发光装置5的又一形态， 其中光感测控制单元54的背景参考值产生回路542还包括一电流减法器 542b,其并与光感测元件541a及背景参考值元件542a电性连接，借此亦 可将背景暗电流抵消。接着，请参照图15A至图15C所示，电流减法器542b可利用一电流镜 M2搭配一运算放大器02做不同的设计，而I,与12分别表示流经光感测元 件541a及背景参考值元件542a中的感光二极管的电流。其中，需注意者， 电流减法器542b的设计方式不以本实施例为限，依不同的要求则可有不同 的设计方式，端以能提高整体电路效能为优先考量。请参照图IO所示，本发明较佳实施例的发光装置的控制方法包括以下 步骤步骤S01储存一电能量于储存单元中；步骤S02依据电能量导通第 一开关单元，以使发光单元发光；步骤S03由光感测控制单元感测发光单 元的发光能量，并调节储能单元所储存的电能量；以及步骤S04依据电能 量关闭第一发光单元，以终止发光单元发光。由于详细的控制方法已于上 述实施例中一并说明，故于此不再多加赘述。综上所述，因依据本发明的一种发光装置及其控制方法利用光感测控 制单元在接受到点亮后的发光单元的光线后，即会产生漏电流的特性，来 消耗或调节储存于储能单元中的电能量，并在电能量消耗完后立即使发光 单元关闭，借此即能够由储能单元所储存的电能量决定发光单元的发光时 间，以控制发光单元的总发光能量。另外，借由行、列的控制方式，即可 减少控制晶片所需的通道数，因此亦可减少发光装置的成本。再者，搭配交流电源以及限流元件的选用，亦可有效地降低实功率的消耗。又，可利 用光感测控制单元中一光感测元件在接受到发光单元的光照后，即会产生 光电流的特性，来调节储能单元中的电能量。另外，再利用另一不受光照 的背景参考值元件，来产生背景暗电流参考值，并依据光电流与背景暗电流参考值的差值来调节储能单元中的电能量，如此可补偿背景暗电流所造 成的影响。另一种补偿方式为，在一临界电压产生回路中，根据一背景值 参考元件调整临界电压，以在比较器的比较运算时，抵销背景暗电流所造 成的影响。借此比较器即能决定发光单元的发光时间，以控制发光单元的 累积发光能量，亦即，在累积发光能量到达预设值时，经由第一开关单元 控制发光单元结束发光。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种发光装置，其特征在于包括至少一发光单元；至少一第一开关单元，与该发光单元电性连接；至少一储能单元，与该第一开关单元电性连接，并储存一电能量；以及至少一光感测控制单元，与该储能单元电性连接，并感测该发光单元的一发光能量，并依据该发光能量调节该电能量大小，而该第一开关单元依据该电能量大小以控制该发光单元。
2、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的储能单元 为一电荷储存单元。
3、 根据权利要求l所述的发光装置，其特征在于其还包括 一开关控制单元，其分別与该储能单元及该第一开关单元电性连接，并依据该电能量而产生 一控制信号以控制该第 一开关单元。
4、 根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于其中所述的开关控制 单元包括一比较器。
5、 根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于其中所述的发光单元、该储能单元、该光感测控制单元、该第一开关单元及该开关控制单元的至 少其中之二是设置于一集成电路中。
6、 根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测控 制单元调节该电能量及其所对应的 一 电压，该比较器比较该电压与 一临界 电压，并依据比较的结果，经由该第一开关单元控制该发光单元。
7、 根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测控 制单元包括一光感测回路，该光感测回路感测该发光单元的一发光能量， 该光感测控制单元并据以调节该电能量及其所对应的该电压。
8、 根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测回 路包括一光感测元件。
9、 根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测控 制单元还包括一背景参考值产生回路，该背景参考值产生回路产生一背景 参考值讯号，该光感测控制单元更依据该背景参考值讯号以补偿所受该光 感须'J元件的背景暗电流的影响。
10、 根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于其中所述的背景参 考值产生回路包括一 背景参考值元件。
11、 根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于其中所述的临界电 压为一预设的临界电压值或由一临界电压产生回路产生。
12、 根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于其中所述的临界电 压产生回路包括一背景参考值元件。
13、 根据权利要求10或12所述的发光装置，其特征在于其中所述的 背景参考值元件为 一感光二极管或 一光敏电阻。
14、 根据权利要求10或12所述的发光装置，其特征在于其中所述的 光感测元件及该背景参考值元件为相同形式的元件。
15、 根据权利要求13所述的发光装置，其特征在于其还包括 一遮光单元，该遮光单元遮蔽该背景参考值元件。
16、 根据权利要求15所述的发光装置，其特征在于其中所述的遮光单 元的材质为金属、多晶硅或遮光油墨。
17、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元还包括一 电流减法器或一 电流镜。
18、 根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元还包括一彩色滤光片，其邻设于该光感测回路。
19、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的发光单 元包括一发光二极管。
20、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元包括一双载子电晶体或一场效电晶体。
21、 根据权利要求20所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元更具有一准位移动回路，与该开关元件电性连接。
22、 根据权利要求21所述的发光装置，其特征在于其中所述的准位移 动回路包括一电阻器、 一双载子电晶体及/或一金氧半场效电晶体。
23、 根据权利要求l所述的发光装置，其特征在于其为一封装体。
24、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的发光单 元、该储能单元、该光感测控制单元及该第一开关单元的至少其中之二是 设置于一集成电路中。
25、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于还包括 一第二开关单元，其与该储能单元电性连接，并借由该第二开关单元，以将该电能量输入该储能单元。
26、 根据权利要求25所述的发光装置，其特征在于其中所述的发光单 元、该储能单元、该光感测控制单元、该第一开关单元及该第二开关单元 的至少其中之二设置于一集成电路中。
27、 根据权利要求25所述的发光装置，其特征在于其中所述的第二开 关单元包括一双载子电晶体、 一金氧半场效电晶体及/或一反向器。
28、 根据权利要求25所述的发光装置，其特征在于还包括 一列驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以控制该第二开关单元的开、关；以及一行驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以将该电能量输入该储 能单元。
29、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于还包括 一电源供应单元，其与该发光单元电性连接，并提供一电源至该发光单元。
30、 根据权利要求29所述的发光装置，其特征在于还包括一限流单元， 其分别与该电源供应单元及该发光单元电性连接。
31、 根据权利要求30所述的发光装置，其特征在于其中所述的发光单 元、该储能单元、该光感测控制单元、该第一开关单元及该限流单元的至 少其中之二设置于一集成电路中。
32、 根据权利要求29所述的发光装置，其特征在于其还包括一整流单 元，其分别与该发光单元及该电源供应单元电性连接。
33、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元与该储能单元并联连接。
34、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元与该发光单元并联连接。
35、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元与该发光单元串联连接。
36、 一种发光装置，其特征在于包括 至少一发光单元；以及一集成电路，具有至少一第一开关单元、至少一光感测控制单元及至 少一储能单元，其中该第一开关单元与该发光单元电性连接，该储能单元 与该第一开关单元电性连接，并储存一电能量，该光感测控制单元与该储 能单元电性连接，并感测该发光单元的一发光能量，并依据该发光能量调 节该电能量大小，而该第一开关单元依据该电能量大小以控制该发光单元。
37、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的储能单 元为一电荷储存单元。
38、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的集成电 路还包括一开关控制单元，其分别与该储能单元及该第一开关单元电性连 接，并依据该电能量而产生一控制信号以控制该第一开关单元。
39、 根据权利要求38所述的发光装置，其特征在于其中所述的开关控 制单元包括一比较器。
40、 根据权利要求39所迷的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元调节该电能量及其所对应的 一 电压，该比较器比较该电压与 一临 界电压，并依据比较的结果，经由该第一开关单元控制该发光单元。
41、 根据权利要求40所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元包括一光感测回路，该光感测回路感测该发光单元的一发光能量， 该光感测控制单元并据以调节该电能量及其所对应的该电压。
42、 根据权利要求41所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 回^各包括一光感测元件。
43、 根据权利要求42所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元还包括一背景参考值产生回路，该背景参考值产生回路产生一背 景参考值讯号，该光感测控制单元更依据该背景参考值讯号以补偿所受该 光感测元件的背景暗电流的影响。
44、 根据权利要求43所述的发光装置，其特征在于其中所述的背景参 考值产生回路包括一 背景参考值元件。
45、 根据权利要求40所述的发光装置，其特征在于其中所述的临界电 压为一预设的临界电压值或由一临界电压产生回路产生。
46、 根据权利要求45所述的发光装置，其特征在于其中所述的临界电 压产生回路包括一 背景参考值元件。
47、 根据权利要求44或46所述的发光装置，其特征在于其中所述的 背景参考值元件为 一感光二极管或 一光敏电阻。
48、 根据权利要求44或46所述的发光装置，其特征在于其中所述的 光感测元件及该背景参考值元件为相同形式的元件。
49、 根据权利要求47所述的发光装置，其特征在于还包括 一遮光单元，该遮光单元遮蔽该背景参考值元件。
50、 根据权利要求49所述的发光装置，其特征在于其中所述的遮光单 元的材质为金属、多晶硅或遮光油墨。
51、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元还包括一 电流减法器或一 电流镜。
52、 根据权利要求41所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元还包括一彩色滤光片，其邻设于该光感测回路。
53、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的发光单 元包括一发光二极管。
54、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元具有一开关元件。
55、 根据权利要求54所述的发光装置，其特征在于其中所述的开关元 件包括一双载子电晶体或 一场效电晶体。
56、 根据权利要求54所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元更具有一准位移动回路，与该开关元件电性连接。
57、 根据权利要求56所述的发光装置，其特征在于其中所述的准位移动回路包括一电阻器、 一双栽子电晶体及/或一金氧半场效电晶体。
58、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的集成电 路还包括一第二开关单元，其与该储能单元电性连接，并借由该第二开关 单元，以将该电能量输入该储能单元。
59、 根据权利要求58所述的发光装置，其特征在于其中所述的第二开 关单元包括一双载子电晶体、 一场效电晶体、 一金氧半场效电晶体及/或一 反向器。
60、 根据权利要求58所述的发光装置，其特征在于其还包括 一列驱动回路，与第二开关单元电性连接，以控制该第二开关单元，及 一行驱动回路，与该第二开关单元电性连接，以将该电能量输入该储能单元。
61、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其还包括 一电源供应单元，其与发光单元电性连接，并提供一电源至发光单元。
62、 根据权利要求61所述的发光装置，其特征在于其中所述的集成电 路还包括一限流单元，其分别与该电源供应单元及该发光单元电性连接。
63、 根据权利要求61所述的发光装置，其特征在于其还包括一整流单 元，其分别与该发光单元及该电源供应单元电性连接。
64、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的光感测 控制单元与该储能单元并联连接。
65、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其为一封装体。
66、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元与该发光单元并联连接。
67、 根据权利要求36所述的发光装置，其特征在于其中所述的第一开 关单元与该发光单元串联连接。
68、 一种发光装置的控制方法，其中该发光装置具有至少一发光单元、 一第一开关单元、 一储能单元以及一光感测控制单元，该第一开关单元与 该发光单元电性连接，该储能单元与该第一开关单元电性连接，该光感测 控制单元与该储能单元电性连接，其特征在于其中所述的控制方法包括储存一 电能量于该储能单元中；依据该电能量导通该第一开关单元，以使该发光单元发光； 由该光感测控制单元感测该发光单元的发光能量，并调节该储能单元 所储存的该电能量；以及依据该电能量关闭该第一开关单元，以终止该发光单元发光。
69、 根据权利要求68所述的控制方法，其特征在于其还包括将一电源输入至该发光单元。
全文摘要
本发明公开了发光装置及其控制方法。该种发光装置包括至少一发光单元、一第一开关单元、一储能单元以及一光感测控制单元。第一开关单元与发光单元电性连接；储能单元与第一开关单元电性连接，并储存一电能量；光感测控制单元与储能单元电性连接，并感测发光单元的一发光能量，并依据发光能量调节电能量大小，而第一开关单元依据电能量大小以控制发光单元。本发明能够准确地控制发光单元的亮度，且能够降低成本。
文档编号H05B37/02GK101227777SQ20071016382
公开日2008年7月23日 申请日期2007年9月30日 优先权日2006年10月8日
发明者萨文志 申请人:启萌科技有限公司