专利名称：：发光模块以及发光二极管发光模块的控制装置的制作方法
技术领域：
：本发明有关一种发光二极管发光模块以及发光二极管发光模块调整装置；特别是有关于一种在驱动发光二极管发光模块前，对发光二极管发光模块的每一通道进行调整以提供最适当的脉波宽度调变(PWM)，使得发光二极管发光模块能以最适当的PWM信号来控制发光二极管发光模块的每一通道，以达到节省能源的目的，同时也可达到发光二极管发光模块在发光照射的区域中维持亮度及彩色的一致。
背景技术：
：目前大尺寸液晶电视(LCDTV)所使用的发光模块(backlightmodule)大多采冷阴极荧光管(ColdCathodeFluorescentLamp；CCFL)或发光二极管(LightEmittingDiode；LED)为光源的直照方式。由于CCFL灯管是使用水银(Hg)作为发光材料，而水银无论在生产制造或是后续回收处理均有环保的问题，同时CCFL灯管必须与外界空气隔离，才能增加其使用寿命；以及，再加上发光二极管技术日臻完善，其发光效率已较CCFL灯管更具优势，且发光二极管技术对其色彩、亮度控制也极为弹性、容易，因此，由发光二极管所形成的直下式发光模块，已逐渐取代CCFL灯管成为发光模块主要的发光元件。请参考1图1，是一种现有的发光二极管所形成的直下式发光模块的示意图。如图1所示，直下式发光装置400是由多个发光通道G01-40n；η=整数)所形成，而每一个发光通道401由多个发光二极管500所形成。然而，以发光二极管作为直下式发光模块的主要缺点之一是，个别发光二极管的亮度很难达到完全一致，尤其当以红光、绿光、蓝光发光二极管三者混合而产出白光时，其白光的色温(colortemperature)是难以控制。此外，不同色光的发光二极管其亮度对于温度变化的反应也不尽相同，当发光二极管使用一段时间后，发光二极管的温度会随着时间升高，且个别发光二极管的亮度差异会日渐扩大；例如，当温度由室温提升到温度80°C以上时，红光发光二极管的亮度衰减最多、其次是蓝光发光二极管，再其次是绿光发光二极管。因此，这种利用多个发光二极管组成的直下式发光模块，其容易受到个别发光二极管的变异而影响其色温与亮度的均勻。此外，在现有技术中，用来驱动直下式发光模块中的发光二极管的模拟电路驱动电路，大都将三角波产生器及放大器所产生的控制信号输入至直流对直流转换器600(DC-DCConverter)中，以控制发光二极管的开启或关掉。特别是使用降压型(bucktype)或升压型(boosttype)的直流对直流转换器。然而，当上述的直流对直流转换器600被用来驱动具有多个被串联成一体的发光二极管所形成的阵列(Array)时，每一个发光二极管的光通量会因每一发光二极管的顺向电压的偏差而变化，因此，无法有效控制发光二极管阵列(LEDArray)的色温与亮度的均勻。此外，为解决每一个发光二极管的电压变化，有些技术使用查表方式(look-uptable)来进行，然而这些方法都需要使用大量的内存，使得这技术无法整合制造成一颗芯片中。
发明内容为了解决上述问题，本发明的一主要目的在于提供一种具有调整脉波宽度功能的调变单元，用以将一模拟的PWM信号转换为数字信号，并经过校正单元处理后，再将校正处理后的数字控制信号转换成相应的模拟信号，使得本发明的调变单元能够以半导体工艺形成芯片来控制PWM模拟信号。为了解决上述问题，本发明的另一主要目的在于提供一种具有调整功能的脉波宽度调变控制装置，用以将一模拟的PWM信号转换为数字信号，并经过校正单元处理后，再将校正处理后的数字控制信号转换成相应的模拟信号，使得本发明的具有调整功能的脉波宽度调变控制装置能够以半导体工艺形成芯片来控制PWM模拟信号。本发明的另一主要目的在于提供一种具有调整脉波宽度功能的控制装置，通过多条校正回路的信息，使得控制装置能依据LED阵列发光装置中的每一个发光装置的实际状态进行PWM信号的调整，以适当的电流提供至每一个发光装置，故可以避免LED阵列发光装置驱动不良而造成亮度或彩色不一致情形。依据上述目的，本发明首先提供一种具有调整脉波宽度功能的调变单元，调变单元与一第一数字信号及多个不同编码的第二数字信号连接，调变单元包括一有限状态机，输入端与第一数字信号连接，并将第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并产生及输出多个不同编码的第三数字信号；一多功单元，由多个电路元件所组成，每一电路元件的第一输入端与多个不同的第三数字信号连接，而每一该电路元件的一第二输入端与多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及一个波形产生单元，其第一输入端与第一数字信号连接，而第二输入端与多个不同编码的第四数字信号连接，并将多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。其中，该预设的控制要求为一等比例降低输入脉波宽度调变信号的有效周期。其中，该有限状态机是以并行处理方式产生该多个不同编码的第三数字信号。其中，该多功单元中的该些电路元件为一多任务选择器。本发明接着提供一种具有调整脉波宽度功能的控制装置，控制装置与一输入脉波宽度调变信号及多条校正回路连接，控制装置包括一量测单元，对输入脉波宽度调变信号进行计数，将输入脉波宽度转换为多个位的第一数字信号并输出多个位的第一数字信号；一校正单元，与多条校正回路连接并产生多个不同编码的第二数字信号；一调变单元，其输入端与多个位的第一数字信号及多个不同编码的第二数字信号连接，并将多个位的第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并依据控制要求输出多个模拟信号。其中，该预设的控制要求为一等比例降低输入脉波宽度调变信号的有效周期。其中，调变单元与多个位的第一数字信号及多个不同编码的第二数字信号连接，调变单元包括一有限状态机，其一输入端与该多个位的第一数字信号连接，并将第一数字信号以该预设的控制要求进行编码，并产生及输出多个不同编码的第三数字信号；一多功单元，由多个电路元件所组成，每一该电路元件的第一输入端与多个不同的第三数字信号连接，而每一电路元件的第二输入端与多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及一个波形产生单元，其第一输入端与多个位的第一数字信号连接，而第二输入端与多个不同编码的第四数字信号连接，并将多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。其中，该多功单元中的该些电路元件为一多任务选择器。本发明再提供一种发光模块，包括一电压转换装置，将一个输入电压转换成一个较高的输出电压；一控制装置，与一输入脉波宽度调变信号及多条校正回路连接，该控制装置包括一量测单元，对输入脉波宽度调变信号进行计数，将输入脉波宽度转换为多个位的第一数字信号并输出该多个位的第一数字信号；一校正单元，与多条校正回路连接并产生多个不同编码的第二数字信号；一调变单元，其输入端与多个位的第一数字信号及多个不同编码的第二数字信号连接，并将多个位的第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并依据控制要求输出多个模拟信号；一电流稳压装置，与控制装置所输出的多个模拟信号连接；多条校正回路，与校正单元及电流稳压装置连接；以及一LED发光装置，由多个LED发光单元所组成，每一LED发光单元与每一模拟信号连接。其中，该调变单元与该多个位的第一数字信号及该多个不同编码的第二数字信号连接，该调变单元包括一有限状态机，其一输入端与该多个位的第一数字信号连接，并将该第一数字信号以该预设的控制要求进行编码，并产生及输出多个不同编码的第三数字信号；一多任务单元，由多个电路元件所组成，每一该电路元件的一第一输入端与该多个不同的第三数字信号连接，而每一该电路元件的一第二输入端与该多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及一个波形产生单元，其一第一输入端与该多个位的第一数字信号连接，而一第二输入端与该多个不同编码的第四数字信号连接，并将该多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。其中，该些LED发光单元为LED灯串。经由本发明所提供的具有调整脉波宽度调变功能的控制装置以及使用本具有调整脉波宽度调变功能的控制装置所形成的发光模块，可以避免驱动不良而造成亮度或彩色不一致情形。图1为一种现有的发光二极管所形成的直下式发光模块的示意图；图2为本发明的LED阵列发光模块的系统方块示意图；图3为本发明的DPWM调变单元的系统方块示意图；图4为本发明的DPWMFSM进行数字编码的示意图；图5为本发明的多功单元的实际电路示意图；主要元件符号说明10LED阵列发光模块100电压转换装置200P丽控制装置210PWM量测单元230校正单元230250DPWM调变单元2510DP丽的有限状态机2530多任务单元2550波形产生单元300电流稳压装置310校正回路400LED阵列发光装置40140nLED灯串(LEDString)500LED元件600直流对直流转换器具体实施例方式由于本发明揭露一种发光二极管(LED)发光模块调整装置，特别是有关于一种在驱动LED发光模块前，对LED发光模块的每一通道进行调整以提供最适当的脉波宽度调变；其中所利用到的一些关于LED、LED所形成的发光模块、电流稳压装置、直流对直流转换器等，利用现有技术来达成，故在下述说明中，并不作完整描述。此外，于下述内文中的图式，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本发明特征有关的示意图。此外，在后续说明中，会将如下的名词以英文字母来取代，例如发光二极管以LED来取代、脉波宽度调变以PWM来取代、输入的脉波宽度调变信号以PWM_in来取代及具有调整功能的脉波宽度调变以DPWM来取代。首先，请参阅图2，本发明的LED阵列发光模块的系统方块示意图。如图2所示，LED阵列发光模块10包括一个电压转换装置100、一个PWM控制装置200、一个与PWM控制装置200连接的电流稳压装置300以及一个与电压转换装置100及电流稳压装置300连接的LED阵列发光装置400所组成。如图2所示，电压转换装置100用以将一个输入电压Vin转换成一个较高的输出电压Vout；其中此电压转换装置100可以是直流对直流转换器；接着，将转换后的输出电压输入至一个LED阵列所形成的发光装置400，例如一种使用在液晶电视中的LED阵列背光模块；LED阵列发光装置400可以是由多个LED元件500所形成，或是由多个LED灯串(LEDString)401所形成，其中每一个LED灯串由多个LED元件500所形成，如图1所示。接着，本发明的LED阵列发光模块还包括一个具有调整功能的脉波宽度调变控制装置200(DimmingPWMController；DPWMController)，是将一个PWM_in转换为多个DPWM控制信号(DPWMChannel；DPWM_ch)，其中，PWM_in是由配置有LED阵列发光装置400的显示系统所提供；例如由液晶电视的控制器提供；其中，PWM控制装置200由PWM量测单元210、校正单元230及DPWM调变单元250所组成。之后，DPWM控制装置200将转换后的每一个模拟的DPWM控制信号(即模拟的PWM信号)输出至电流稳压装置300(CurrentRegulator)中，再由电流稳压装置300将每一个模拟的DPWM控制信号经过适当的处理后，将每一个通道的电流输入至一个LED阵列发光装置400中。因外，本发明的具有调整功能的脉波宽度调变控制装置，用以将一模拟的PWM信号转换为数字信号，并经过校正单元处理后，再将校正处理后的数字控制信号转换成相应的模拟信号，使得本发明的具有调整功能的脉波宽度调变控制装置，能够以半导体工艺形成芯片来控制PWM模拟信号。再请参考图2，电流稳压装置300会将多个预设数量的回授信号与DPWM控制装置200中的校正单元230连接，以形成一个电流互动校正回路310(currentcalibrationhandshakeloop)；在本发明中，为了避免过于复杂的说明，本实施例的电流稳压装置300的预设回授信号为3个；即本发明的电流互动校正回路310是以每通道有3条回授信号将电流稳压装置300与校正单元230连接，因此可以使校正单元230产生N个通道校正的信号Ch0_cal[2:0]ChN_cal[2:0]，其中[2:0]即代表每个通道有三条回授信号(即3bits)。在此要强调，本发明中的电流互动校正回路310其可以是2条回授信号(使校正单元230产生N通道校正的信号Ch0_Cal[l:0]ChN_cal[l:0])、4条回授信号(使校正单元230产生N通道校正的信号Ch0_Cal[3:0]ChN_cal[3:0])或是其它大于四条回授信号者，对此本发明并不加以限制；而在本实施例则是以预设为3条回授信号。很明显地，这些多条的校正的信号都是以数字信号方式传递。当本发明的LED阵列发光装置400开机后，电流互动校正回路310即经由3条回授信号送至校正单元230，并使校正单元230产生N条校正的信号(即Ch0_cal[2:0]ChN_cal[2:0])，其主要目的是经由电流稳压装置300将LED阵列发光装置400中的每一个通道的LED元件500或是多个LED灯串401的目前状态送至PWM控制装置200中的校正单元230，并使校正单元230产出生N条校正的数字信号(Ch0_Cal[2:0]ChN_cal[20])，并将此N条校正的数字信号送至DPWM调变单元250中；其中，所述的目前状态是指每一个发光单元(例如每一通道的LED元件500或是每一个LED灯串401)的偏压状态不相同，因此，需要以不同的电流去驱动；特别是要以PWM来达到节省能源的目的时，更是需要视每一个发光单元的状态而给予适当的驱动电流，以避免驱动不良而造成亮度或彩色不一致情形。在前述的电流互动校正回路310操作的过程中，DPWM控制装置200中的PWM量测单元210会对PWM_in的信号进行计数(counting)，以量测出DPWM控制装置200是要以多少位来传递数字信号，并将这些位的数字信号传递至DPWM调变单元250中，以产生多个DPWM控制信号(即DPWM_chODPWM_chN)，并将这些DPWM控制信号传送至电流稳压装置300。例如当LED阵列发光模块10的频率信号(timeclock)为20MHz，而PWM_in的信号有效周期(dutycycle)为IKHz时，则由当PWM量测单元210以LED阵列发光模块10的频率信号对PWM_in的信号进行计数后，可以数20，000次，而将20，000转换成二进码时，即可使用15位来表示20,000这个数字并以PWM_pulse[14:0]表示。接着，请参考图3，本发明的DPWM调变单元的系统方块示意图。如图3所示，DPWM调变单元包括一个DPWM的有限状态机(DPWMFiniteStateMachine；DPWMFSM)2510；一个多功单元(Multiplexer)2530以及一个波形产生单元(WaveformGenerator)2550；其中，DPWMFSM2510会将由PWM量测单元210输入的15位的数字信号(即PWM_pulse[14:0])并依据预设的PWM信号控制要求将进行数字编码，此一控制要求为一等比例降低PWM_in的有效周期；例如如果预设的控制要求是以将PWM_in依序降低0.4%的有效周期来提供发光单元时，则DPWMFSM2510会依序送出8个经校正之后的DPWM数字信号(CalO_DPWM_pulse[14:0]Cal7_DPWM_pulse[14:0])，其中每一校正的DPWM控制是将PWM_in依序降低4%；则DPWMFSM2510会依序送出8个校正后的DPWM数字信号如下权利要求1.一种具有调整脉波宽度功能的调变单元，与一第一数字信号及多个不同编码的第二数字信号连接，其特征在于，该调变单元包括一有限状态机，其一输入端与该第一数字信号连接，并将该第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并产生及输出多个不同编码的第三数字信号；一多功单元，由多个电路元件所组成，每一该电路元件的一第一输入端与该多个不同的第三数字信号连接，而每一该电路元件的一第二输入端与该多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及一个波形产生单元，其一第一输入端与该第一数字信号连接，而一第二输入端与该多个不同编码的第四数字信号连接，并将该多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。2.如权利要求1所述的调变单元，其特征在于，该预设的控制要求为一等比例降低输入脉波宽度调变信号的有效周期。3.如权利要求1所述的调变单元，其特征在于，该有限状态机是以并行处理方式产生该多个不同编码的第三数字信号。4.如权利要求1所述的调变单元，其特征在于，该多功单元中的该些电路元件为一多任务选择器。5.一种具有调整脉波宽度功能的控制装置，与一输入脉波宽度调变信号及多条校正回路连接，其特征在于，该控制装置包括一量测单元，对该输入脉波宽度调变信号进行计数，将该输入脉波宽度转换为多个位的第一数字信号并输出该多个位的第一数字信号；一校正单元，与该多条校正回路连接并产生多个不同编码的第二数字信号；一调变单元，其输入端与该多个位的第一数字信号及该多个不同编码的第二数字信号连接，并将该多个位的第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并依据该控制要求输出多个模拟信号。6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，该预设的控制要求为一等比例降低输入脉波宽度调变信号的有效周期。7.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，该调变单元与该多个位的第一数字信号及该多个不同编码的第二数字信号连接，该调变单元包括一有限状态机，其一输入端与该多个位的第一数字信号连接，并将该第一数字信号以该预设的控制要求进行编码，并产生及输出多个不同编码的第三数字信号；一多功单元，由多个电路元件所组成，每一该电路元件的一第一输入端与该多个不同的第三数字信号连接，而每一该电路元件的一第二输入端与该多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及一个波形产生单元，其一第一输入端与该多个位的第一数字信号连接，而一第二输入端与该多个不同编码的第四数字信号连接，并将该多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，该多功单元中的该些电路元件为一多任务选择器。9.一种发光模块，其特征在于，包括一电压转换装置，将一个输入电压转换成一个较高的输出电压；一控制装置，与一输入脉波宽度调变信号及多条校正回路连接，该控制装置包括一量测单元，对该输入脉波宽度调变信号进行计数，将该输入脉波宽度转换为多个位的第一数字信号并输出该多个位的第一数字信号；一校正单元，与该多条校正回路连接并产生多个不同编码的第二数字信号；一调变单元，其输入端与该多个位的第一数字信号及该多个不同编码的第二数字信号连接，并将该多个位的第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并依据该控制要求输出多个模拟信号；一电流稳压装置，与该控制装置所输出的该多个模拟信号连接；多条校正回路，与校正单元及该电流稳压装置连接；以及一LED发光装置，由多个LED发光单元所组成，每一该LED发光单元与每一该模拟信号连接。10.如权利要求9所述的发光模块，其特征在于，该调变单元与该多个位的第一数字信号及该多个不同编码的第二数字信号连接，该调变单元包括一有限状态机，其一输入端与该多个位的第一数字信号连接，并将该第一数字信号以该预设的控制要求进行编码，并产生及输出多个不同编码的第三数字信号；一多任务单元，由多个电路元件所组成，每一该电路元件的一第一输入端与该多个不同的第三数字信号连接，而每一该电路元件的一第二输入端与该多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及一个波形产生单元，其一第一输入端与该多个位的第一数字信号连接，而一第二输入端与该多个不同编码的第四数字信号连接，并将该多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。11.如权利要求9所述的发光模块，其特征在于，该些LED发光单元为LED灯串。全文摘要一种发光模块以及发光二极管发光模块的控制装置，包括有限状态机，其输入端与第一数字信号连接，并将第一数字信号以一预设的控制要求进行编码，并输出多个不同编码的第三数字信号；多功单元，由多个电路元件所组成，每一电路元件的输入端与多个不同的第三数字信号连接，而每一电路元件的另一输入端与多个不同编码的第二数字信号其中一个连接，并输出多个不同编码的第四数字信号；以及波形产生单元，其输入端与第一数字信号连接，而另一输入端与多个不同编码的第四数字信号连接，并将多个不同编码的第四数字信号其转换成多个模拟信号。文档编号H05B37/02GK102469645SQ20101053556公开日2012年5月23日申请日期2010年11月4日优先权日2010年11月4日发明者宋宏达申请人:恒耀电子股份有限公司