专利名称：避免软开机闪烁的发光二极管装置及方法
技术领域：
本发明是指一种可避免软开机闪烁(soft-start flicker)的发光二极管装置及 方法，尤指一种于软开机期间通过渐进改变负载电流方式进行调光的发光二极管装置及方 法。
背景技术：
以发光二极管(LED)作为发光源的应用越来越普遍。例如，传统液晶显示面板的 背光模块是以冷阴极荧光灯管(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)来作为光源。如 今，随着发光二极管的发光效率不断提升且成本日益降低，发光二极管有逐渐取代冷阴极 荧光灯管来作为背光模块光源的趋势。在已知技术中，发光二极管驱动电路通常会利用脉冲宽度调制(Pulse width Modulation, PWM)机制来调整发光二极管的发光亮度。脉冲宽度调制调光(PWM dimming) 主要是利用脉冲宽度调制信号来控制电流源提供至发光二极管的平均电流，以实现调光程 序。于脉冲宽度调制信号处于逻辑高电平状态时，导通电流源提供电流至发光二极管；相 反地，于脉冲宽度调制信号处于逻辑低电平状态时，停止电流源提供电流至发光二极管。因 此，若逻辑高电平状态的时间越长，发光二极管的亮度越高。换句话说，经由变化该脉冲宽 度调制信号的责任周期(Duty Cycle)，即可控制发光二极管的发光亮度。请参考图1，图1为已知一发光二极管驱动电路10的示意图。发光二极管驱动电 路10用来驱动一发光二极管模块11。如图1所示，发光二极管模块11包含有并联的发光 二极管串列C1 Cm，而每一发光二极管串列是由多个串接的发光二极管组成。发光二极 管驱动电路10包含有一电压转换器12、一电流负载13、一调光切换开关15及一回路控制 单元14。电压转换器12用来将一输入电压VI转换成一输出电压V2，以驱动发光二极管模 块11。电流负载13用来从发光二极管模块11汲取电流大小固定的驱动电流Idl Idm。 调光切换开关15用来根据一脉冲宽度调制信号SD，导通或关闭电流负载13与发光二极管 串列C1 Cm间的耦接关系，以控制发光二极管的平均电流。回路控制单元14则根据发光 二极管串列C1 Cm的反馈电压与一预设参考电压间的差异，控制电压转换器12进行电压 转换的操作，以稳定输出电压V2的电平。另外，回路控制单元14还包含有一调光控制单元 142，用来产生脉冲宽度调制信号SD，以实现调光程序。另一方面，由于发光二极管串列C1 Cm的反馈电压在系统电力开启时会由零开 始缓慢增加，而与回路控制单元14中的预设参考电压具有较大的差异，此种情况虽然可使 低电平的输出电压V2在开机时快速地提升至所需的电压电平，但亦会让电压转换器12在 开机瞬间产生相当大的突波电流及产生输出电压过冲(over shoot)的情形。在此情形下， 回路控制单元14 一般会包含一软开机(soft-start)单元144，用来降低发光二极管的反馈 电压与预设参考电压在开机期间的差值，以增加系统在开机时的稳定度。然而，在同时要软开机及脉冲宽度调制调光过程当中，由于发光二极管模块11与 电流负载13间的电流路径呈现不断开关的现象，而电压转换器12仅会在电流路径导通的时候才会进行电压转换的操作，导致软开机的时间会过长。在某些已知技术中，软开机和脉 冲调制调光会分成两阶段操作，即在软开机的时间内先不要进行调光(脉冲调制调光的责 任周期为100% )，等到软开机完再进行调光，则可避免增加软开机的时间。但是从完全不 调光到调光的过程当中，例如责任周期从100%至50%，发光二极管的平均电流会有瞬间 的大电流变化，而形成所谓的软开机闪烁(soft-start flicker)现象。若从不调光到调光 的责任周期变化越大，发光二极管的平均电流的变化越大，则此瞬间发生的发光二极管闪 烁现象会更严重。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可避免软开机闪烁(soft-start flicker)的发
光二极管装置及方法。本发明揭露一种可避免软开机闪烁的发光二极管装置。该发光二极管装置包含有 一发光二极管模块、一电压转换器、一可变电流负载及一回路控制单元。该电压转换器耦接 于该发光二极管模块，用来将一第一电压转换成一第二电压，以输出至该发光二极管模块。 该可变电流负载耦接于该发光二极管模块，用来从该发光二极管模块汲取一负载电流。该 回路控制单元耦接于该电压转换器、该可变电流负载及该发光二极管模块，包含有一软开 机单元及一调光控制单元。该软开机单元用来于电力开启时，启动该电压转换器的一软开 机机制。该调光控制单元用来控制该可变电流负载，将该负载电流的大小渐进增加至一目 标值，并于该负载电流的大小达到该目标值时，维持该负载电流的大小，直到该软开机机制 完成为止。本发明还揭露一种用来避免一发光二极管装置发生软开机闪烁(soft-start flicker)的方法。该发光二极管装置包含有一电压转换器、一可变电流负载及一发光二极 管模块。该电压转换器用来将一第一电压转换成一第二电压，以输出至该发光二极管模块。 该可变电流负载用来从该发光二极管模块汲取一负载电流。该方法包含有于电力开启时， 启动该电压转换器的一软开机机制；将该负载电流渐进增加至一目标值，以对该发光二极 管模块进行调光；以及于该负载电流的大小达到该目标值时，维持该负载电流的大小，直到 该软开机机制完成为止。
图1为一已知发光二极管驱动电路的示意图。图2为本发明实施例可避免软开机闪烁的一发光二极管装置的示意图。图3为本发明实施例用来避免一发光二极管装置发生软开机闪烁的一流程的示 意图。图4说明一连续变化式电流负载，其负载电流随时间呈现连续性的变化。图5说明一分段离散变化式负载，其负载电流随时间呈现分段离散的变化。图6为本发明一调光控制单元的实施例示意图。[主要元件标号说明]10发光二极管驱动电路 11、21 发光二极管模块Cl Cm发光二极管串列12、22 电压转换器
13电流负载15,24回路控制单元Idl Idm 电流142,244,60调光控制单元20发光二极管装置30流程62 检测电路 64 计数器66 数字至模拟转换器
14、25 调光切换开关 VU V2电压
SD脉冲宽度调制信号
144,242 软开机单元 23可变电流负载
300 330 步骤
具体实施例方式请参考图2，图2为本发明实施例可避免软开机闪烁(soft-start flicker)的一 发光二极管装置20的示意图。发光二极管装置20包含有一发光二极管模块21、一电压转 换器22、一可变电流负载23及一回路控制单元24。在本发明实施例中，发光二极管模块21 包含有并联的发光二极管串列Cl Cm，而每一发光二极管串列是由多个串接的发光二极 管组成，但不以此为限。换言之，发光二极管模块21亦可仅有一个发光二极管串列，而各发 光二极管串列亦可仅包含单一发光二极管。由于发光二极管为一电流驱动元件，其发光亮 度与驱动电流大小成正比，因此，为求流经各发光二极管的电流相同来达到相同亮度的要 求，各发光二极管串列所包含的发光二极管数量一般需相同。电压转换器22耦接于发光二极管模块21，用来将一第一电压Vl转换成一第二电 压V2，以作为发光二极管模块21的稳定驱动电压。可变电流负载23耦接于发光二极管模 块21的另一端，用来从发光二极管模块21汲取负载电流Idl Idm。回路控制单元24耦接 于电压转换器22、可变电流负载23及发光二极管模块21，用来根据发光二极管串列Cl Cm的反馈电压与一预设参考电压间的差异，控制电压转换器22进行电压转换的操作，以稳 定输出电压V2的电平。回路控制单元24还包含有一软开机单元242及一调光控制单元 244。软开机单元242用来于电力开启时，启动电压转换器22的一软开机机制。调光控制 单元244用来控制可变电流负载23，将负载电流Idl Idm渐进增加至一目标值，并于负载 电流Idl Idm达到目标值时，维持负载电流Idl Idm的大小，直到软开机完成为止。当软开机完成时，调光控制单元244可进一步利用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)机制，亦即产生一脉冲宽度调制信号SD，来对发光二极管模块21进行调 光。在此情形下，发光二极管装置20包含有一调光切换开关25，用来根据调光控制单元244 所产生的脉冲宽度调制信号SD，导通或关闭可变电流负载23与发光二极管串列Cl Cm间 的电流路径，以控制流经发光二极管的平均电流，而实现调光程序。因此，本发明发光二极管装置20在软开机过程中，是通过渐进式增加负载电流的 方式来进行调光，直到软开机结束后，才转换利用传统脉冲宽度调制机制来进行发光二极 管模块21的调光程序。如此一来，本发明实施例不但可改善软开机期间不调光所导致的软 开机闪烁现象，亦可避免因脉冲调制调光导致软开机时间过长的问题。关于发光二极管装 置20的详细操作方式，请继续参考以下说明。请参考图3，图3为本发明实施例用来避免一发光二极管装置发生软开机闪烁的 一流程30的示意图。流程30用来实现上述发光二极管装置20的一操作流程，其包含有下列步骤步骤300:开始。步骤310 于电力开启时，启动电压转换器22的一软开机机制。步骤320 将负载电流Idl Idm渐进增加至一目标值，以对发光二极管模块21进 行调光。步骤330 于负载电流Idl Idm的大小达到目标值时，维持负载电流Idl Idm 的大小，直到软开机机制完成而利用脉冲宽度调制机制对发光二极管模块21进行调光为止。步骤340:结束。根据流程30，发光二极管装置20于电力开启时，启动电压转换器22的软开机机 制。接着，调光控制单元244控制可变电流负载23，将负载电流Idl Idm的大小渐进增加 至目标值，以对该发光二极管模块进行调光。于负载电流Idl Idm的大小达到目标值时， 调光控制单元244维持负载电流Idl Idm的大小，直到检测到软开机完成，而利用脉冲宽 度调制机制对发光二极管模块21进行调光为止。因此，相较于先前技术，本发明实施例在软开机的过程中改用渐进式增加负载 电流的方式来代替脉冲宽度调制进行调光，以避免脉冲调制调光不断打断电压转换回路 (voltage convert loop)，而拉长软开机所需的时间。另一方面，由于负载电流Idl Idm随时间慢慢增力Π，软开机期间所造成的瞬间突 波电流可大幅地被降低，因而可改善发光二极管闪烁的现象。此外，即使在软开机结束后转 换使用脉冲调制调光，发光二极管的平均电流亦不会有太大的变化，而可进一步避免已知 技术中软开机闪烁的问题。较佳地，在本发明实施例中，流程30还包含有于启动软开机机制时，判断发光二 极管装置20是否需于软开机期间进行调光的步骤。若发光二极管装置20需于软开机期 间进行调光，则依序执行步骤320至步骤330，直到软开机完成而进入脉冲调制调光模式为 止。相反地，若发光二极管装置20不需于软开机期间进行调光，则省略步骤320与步骤330， 直接进入脉冲调制调光模式，并将脉冲调制调光的责任周期设为100%。在本发明实施例中，可变电流负载23可以通过下列两种方式实现(1)连续变化 式负载(continuously changed load)，其负载电流变化为随时间呈现连续性的变化，如图 4所示；(2)分段离散变化式负载(segmented-discrete changed load)，其负载电流变化 为随时间呈现分段离散的变化，分段越多且每段变化越小，负载电流变化越不剧烈，就越能 抑制发光二极管闪烁，如图5所示。请继续参考图6，图6为本发明一调光控制单元60的实施例示意图。调光控制单 元60用来实现上述调光控制单元244，其包含有一检测电路62、一计数器64及一数字至模 拟转换器66。检测电路62用来检测软开机机制是否启动，并于软开机机制启动时，触发启 动计数器64。数字至模拟转换器66则根据计数器64的数值，转换输出一模拟信号至可变 电流负载23，用以渐进改变发光二极管模块的负载电流，直到负载电流的大小达到目标值 为止。总而言之，本发明实施例在软开机过程中采用渐进式增加负载电流的方式来取代 脉冲宽度调制调光，以改善软开机时间过长的问题。此外，即使本发明实施例在软开机结束后转换使用脉冲调制调光，发光二极管的平均电流亦不会有太大的变化，而可进一步避免 软幵机闪烁的问题。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种可避免软开机闪烁的发光二极管装置，该发光二极管装置包含有一发光二极管模块；一电压转换器，耦接于该发光二极管模块，用来将一第一电压转换成一第二电压，以输出至该发光二极管模块；一可变电流负载，耦接于该发光二极管模块，用来从该发光二极管模块汲取一负载电流；以及一回路控制单元，耦接于该电压转换器、该可变电流负载及该发光二极管模块，包含有一软开机单元，用来于电力开启时，启动该电压转换器的一软开机机制；以及一调光控制单元，用来控制该可变电流负载，以将该负载电流的大小渐进增加至一目标值，并于该负载电流的大小达到该目标值时，维持该负载电流的大小，直到该软开机机制完成为止。
2.根据权利要求1所述的发光二极管装置，还包含有一调光切换开关，耦接于该发光二极管模块、该可变电流负载及该调光控制单元，用来 根据该调光控制单元所产生的一脉冲宽度调制信号，导通或关闭该可变电流负载与该发光 二极管模块间的电流路径。
3.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中该调光控制单元于该软开机机制完成 时，利用一脉冲宽度调制机制来对该发光二极管模块进行调光。
4.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中该调光控制单元还于该软开机机制启 动时，判断该发光二极管装置是否需于该软开机机制中进行调光。
5.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中该可变电流负载是以连续变化方式， 将该负载电流渐进增加至该目标值。
6.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中该可变电流负载是以分段离散变化方 式，将该负载电流渐进增加至该目标值。
7.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中该发光二极管模块的亮度是对应于该 负载电流的大小。
8.根据权利要求1所述的发光二极管装置，其中该发光二极管模块包含有多个发光二 极管串列。
9.一种用来避免一发光二极管装置发生软开机闪烁的方法，该发光二极管装置包含有 一电压转换器、一可变电流负载及一发光二极管模块，该电压转换器用来将一第一电压转 换成一第二电压，以输出至该发光二极管模块，该可变电流负载用来从该发光二极管模块 汲取一负载电流，该方法包含有于电力开启时，启动该电压转换器的一软开机机制；将该负载电流渐进增加至一目标值，以对该发光二极管模块进行调光；以及于该负载电流的大小达到该目标值时，维持该负载电流的大小，直到该软开机机制完 成为止。
10.根据权利要求9所述的方法，其还包含于该软开机机制完成时，利用一脉冲宽度调制机制对该发光二极管模块进行调光。
11.根据权利要求9所述的方法，其还包含于启动该软开机机制时，判断该发光二极管装置是否需于该软开机机制中进行调光。
12.根据权利要求9所述的方法，其中将该负载电流渐进增加至该目标值的步骤，包含有以连续变化方式，将该负载电流渐进增加至该目标值。
13.根据权利要求9所述的方法，其中将该负载电流渐进增加至该目标值的步骤，包含有以分段离散变化方式，将该负载电流渐进增加至该目标值。
14.根据权利要求9所述的方法，其中该发光二极管模块的亮度是对应于该负载电流 的大小。
15.根据权利要求9所述的方法，其中该发光二极管模块包含有多个发光二极管串列。
全文摘要
可避免软开机闪烁的发光二极管装置包含有一发光二极管模块、一电压转换器、一可变电流负载及一回路控制单元。回路控制单元耦接于该电压转换器、该可变电流负载及该发光二极管模块，包含有一软开机单元及一调光控制单元。该软开机单元用来于电力开启时，启动该电压转换器的一软开机机制。该调光控制单元用来控制该可变电流负载，将该发光二极管模块的一负载电流渐进增加至一目标值，并于该负载电流的大小达到该目标值时，维持该负载电流的大小，直到该软开机机制完成为止。
文档编号H05B37/00GK101956962SQ200910139948
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者张淙豪, 徐国庆, 许庆勋 申请人:联咏科技股份有限公司