专利名称：发光二极管驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管驱动装置，尤其涉及一种具有可扩充(expandable) 与电流平衡(current balance) /电流匹配(current matching)特性的发光二极管驱动装置。
背景技术：
近年来，随着半导体科技蓬勃发展，携带型电子产品及平面显示器产品也随之兴起。而在众多平面显示器的类型当中，液晶显示器(Liquid Crystal Display，IXD)基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点，随即已成为各显示器产品的主流。 一般而言，由于液晶显示面板本身并不具备自发光的特性，因此必须在液晶显示面板的下方放置背光模组，以提供液晶显示面板所需的(背)光源。传统的背光模组大致可以分为两类，其一是由冷阴极管(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)所组成的背光模组，而另一则由发光二极管(light emitting diode,LED)所组成的背光模组。其中，由于发光二极管背光模组可以提升液晶显示器的色域(color gamut)，故而现今各家面板业者大多以发光二极管背光模组来取代冷阴极管背光模组。发光二极管背光模组具有多组并列在一起的发光二极管串，且每一发光二极管串是由多颗串接在一起的发光二极管所组成。实务上，大多采用直流-直流转换器(DC-DC converter)将输入电源转换成一组可以同时驱动每一发光二极管串所需的直流电压。然而，由于每一发光二极管串的负载特性(电流-电压曲线(I-V Curve))都不尽相同，所以可推知的是，流经每一发光二极管串的电流就会不相同(亦即电流不平衡)，从而不但会导致发光二极管背光模组所提供给液晶显示面板的光源亮度不均勻，而且也会衍生降低发光二极管寿命的问题。为了要解决这样的问题，可以通过在发光二极管背光模组中加入一个电流平衡或电流匹配(Current Balance or Current Matching)控制线路来调节流经每一发光二极管串的电流，以致使流经每一发光二极管串的电流可以相同(亦即电流平衡/匹配)。而常见的电流平衡或电流匹配控制线路可以是由多个主动元件(例如M0SFET)所兜成的电流镜 (current mirror)电路或是电流回授补偿(current feedback compensation)电路所组成。另外，电流平衡或电流匹配控制线路亦可由现成的电流调节芯片(例如current sink IC)所组成。然而，现成的电流调节芯片的调节通道数通常是固定的(例如常为4个或6个调节通道数)，且由于一个调节通道用以调节流经一组发光二极管串的电流，所以当发光二极管背光模组具有例如10组发光二极管串时(其个数是基于不同面板的尺寸而决定)，则必须选用3个具有4个调节通道数的电流调节芯片，或者是选用2个具有6个调节通道数的电流调节芯片，但无论选用哪一种都会有2个未使用的调节通道的情况产生，这无疑会造成多余的成本浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种具有可扩充与电流平衡/电流匹配特性的发光二极管驱动装置，其得以解决现有技术所述及的问题，且其包括有一电源转换电路，用以接收并转换一输入电源，以产生一直流电压来同时驱动多组并列的发光二极管串；以及多个具有单一调节通道的电流调节芯片，分别对应所述发光二极管串，且第i个电流调节芯片仅用以负责调节流经第i组发光二极管串的电流，其中i为正整数。本发明所提出的发光二极管驱动装置主要是将电流调节芯片设计成仅具有单一调节通道，以调节流经单一发光二极管串的电流。因此，各电流调节芯片内的调节通道可视为一精准电流源。此外，各个独立的电流调节芯片又可以并接在一起以达到可扩充的目的。 如此一来，无论发光二极管背光模组内具有多少组并列的发光二极管串(其个数是基于不同面板的尺寸而决定)，只要搭配等数量的本发明所设计的电流调节芯片，就可致使流经每一发光二极管串的电流可以相同(亦即电流平衡/匹配)，而且也不会有多余成本浪费的问题产生。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明。
图1为本发明一实施例的发光二极管驱动装置10的示意图。图2为本发明一实施例的发光二极管串LLBi(i = 1 m)的示意图。图3为本发明一实施例的第i个电流调节芯片103」(i = 1 m)的示意图,主要附图标记说明10 发光二极管驱动装置；101:电源转换电路；301 可控电流源；305:保护单元；
20 发光二极管背光模组； 103_i(i = 1 m)电流调节芯片； 303 侦测控制单元； 307 工作偏压单元；LLBi (i = 1 m)发光二极管串；Lil LiN (i = 1 m)发光二极管Pvcc, P·、Pled, Pcte> Pdim 接脚；Vin 输入电源；Vbus 直流电压；VCC 外部供应电压；GND:接地电位；Vbias 偏压；Vref 参考电压；Vctk 控制电压；DS:调光信号；N:节点。
具体实施例方式现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。 另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。图1为本发明一实施例的发光二极管驱动装置10的示意图。请参照图1，本实施例的发光二极管驱动装置10至少适于驱动液晶显示器(liquid crystal display，IXD)的发光二极管背光模组(light emitting diode (LED) backlight module) 20，但并不限制于此。其中，发光二极管背光模组20内具有多组并列在一起的发光二极管串(LED string) LLBi (i = 1 m)，而且每一发光二极管串LLBi (i = 1 m)是由多颗串接在一起的发光二极管Lil LiN(i = 1 m)所组成，如图2所示。另夕卜，发光二极管驱动装置10包括有电源转换电路(power conversion circuit) 101以及多个具有单一调节通道(single regulation channel)的电流调节芯片 (current regulation chip) 103」(i = 1 m)。其中，电源转换电路101用以接收并转换输入电源Vin，以产生直流电压(DC voltage) Vbus来同时驱动发光二极管背光模组20内多组并列的发光二极管串LLBi (i = 1 m)。在此值得一提的是，电源转换电路101根据输入电压Vin的类型(例如直流或交流输入电压)而可以是直流-直流转换器(DC-DC converter)(当输入电压Vin为直流输入电压时)或交流-直流转换器(AC-DC converter)(当输入电压Vin为交流输入电压时)， 但本发明不限于此。另一方面，电流调节芯片103_i (i = 1 m)分别对应发光二极管串LLBi (i = 1 m)，而且第i个电流调节芯片103_i(i = 1 m)仅用以负责调节流经第i组发光二极管串 LLBi(i = 1 m)的电流。举例来说，电流调节芯片103_1对应发光二极管串LLBl ；电流调节芯片103_2对应发光二极管串LLB2 ；请依此类推。另外，第1个电流调节芯片103_1仅用以负责调节流经第1组发光二极管串LLBl的电流；第2个电流调节芯片103_2仅用以负责调节流经第2组发光二极管串LLB2的电流；请依此类推。更清楚来说，图3为本发明一实施例的第i个电流调节芯片103」(i = 1 m)的示意图。请合并参照图1 图3，于本实施例中，第i个电流调节芯片103_i(i = 1 m)包括有可控电流源(controllable current source) 301、侦测控制单元(detection-control unit) 303、保护单元(protection unit) 305，以及工作偏压单元(operation bias unit)307。在此先值得一提的是，于本实施例中，每一电流调节芯片103」(i = 1 m)内的可控电流源301、侦测控制单元303、保护单元305以及工作偏压单元307能够被封装 (package)成具有5只接脚(pin)(例如PraIa^PLED、Pctk 以及Pdim)的集成电路(integrated circuit, IC)，但并不限制于此。在此，先以第1个电流调节芯片103_l(i = 1)为例来进行说明，而其余电流调节芯片103_2 103_m(i = 2 m)则依此类推。在第1个电流调节芯片103_1中，可控电流源301会通过接脚P·与P·而连接于第1组发光二极管LLBl与接地电位(groimcOGND之间，并且根据调光信号DS而提供定电流源(constant current source) 0于本实施例中，可控电流源301得以通过接脚Pdim而受控于调光信号(dimming Signal)DS，而且此调光信号DS是用以调整第1组发光二极管串 LLBl所呈现的亮度(brightness)，亦即调整可控电流源301所提供的定电流源的大小。其中，调整可控电流源301所提供的定电流源的大小的方式可以是改变调光信号DS的电压准位(voltage level)，或者是改变调光信号DS的责任周期(duty cycle)，但皆不限制于此。另外，侦测控制单元303会连接至可控电流源301与第1组发光二极管LLBl之间的节点(node) N，用以侦测可控电流源301的压降(voltage drop/headroom)，并据以通过接脚PeTK而输出控制电压Vctk (可为线性信号或数位信号)来控制电源转换电路101所产生的直流电压Vbus的大小，从而调节可控电流源301的压降，由此来减少可控电流源301所产生的功率损耗。此外，保护单元305同样会连接至节点N，用以避免第1个电流调节芯片 103_1 因过压(over voltage)、过功率(over power)、过温(over temperature),或者其他因素而导致损坏(damage)。再者，工作偏压单元307会连接至可控电流源301、侦测控制单元303以及保护单元305，用以通过接脚Pvcc而接收外部供应电压(external supply voltage) VCC，并据以提供可控电流源301运作时所需的偏压(bias voltage) Vbias,以及提供侦测控制单元303与保护单元305运作时所需的参考电压(reference voltage) Vref。于本实施例中，所有电流调节芯片103_i(i = 1 m)的接脚Pdim可以直接连接在一起。如此一来，每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)内的可控电流源301即可受控于相同的调光信号DS，以同步地(synchronously)调整每一组发光二极管串LLBi (i = 1 m)所呈现的亮度。当然，在本发明的其他实施例中，每一电流调节芯片103_i(i = 1 m) 内的可控电流源301亦可受控于相异的调光信号DS，以独立地(incbpendently)/各别地 (respectively)调整每一组发光二极管串LLBi (i = 1 m)所呈现的亮度(此方式可实现区域式调光(local Dimming)的用途)。一切端视实际设计需求来决定。另一方面，所有电流调节芯片103_i(i = 1 m)的接脚Pctk亦可以直接连接在一起。如此一来，每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)内的侦测控制单元303所输出的控制电压Vera即会相互耦合在一起，以使得最小(minimum)的控制电压Vctk能够控制电源转换电路101所产生的直流电压Vbus的大小，亦即最小的控制电压Vctk会取得对电源转换电路 101的控制权。在此值得一提的是，在可控电流源301上必需要有足够的压降才能维持每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)内的可控电流源301成为定电流源(constant current source)。然而，由于每一组发光二极管串LLBi (i = 1 m)的负载特性可能都不尽相同， 所以不同的发光二极管串LLBi(i = 1 m)在各自所对应的可控电流源301上所造成的压降就会不同。因此，过大的压降将会造成可控电流源301产生过大的功率浪费(power dissipation)，从而降低可控电流源301的效率(efficiency)。有鉴于此，本实施例特别地利用最小的控制电压Vctk来控制电源转换电路101的原因乃是为了要避免每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)内的可控电流源301产生过大的功率浪费。因此，只要电源转换电路101所产生的直流电压Vbus得以让每一电流调节芯片丨的」“ =! !^内的可控电流源301具备有足够的压降而能维持成定电流源即可。当然，在本发明的其他实施例中，亦可依据不同的应用而利用最大(maximum)的控制电压Vctk 或者是所有控制电压Vctk的平均值(average)来控制电源转换电路101。一切端视实际设计需求来决定。相似地，所有电流调节芯片103_i(i = 1 m)的接脚Pra可以直接连接在一起， 而所有电流调节芯片103_i(i = 1 m)的接脚P·也可以直接连接在一起。如此一来，每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)内的工作偏压单元307即会接收相同的外部供应电压 VCC,以使得所有电流调节芯片103_i (i = 1 m)是架构在相同的操作电压进行运作。由此可知，各个独立的电流调节芯片103_i(i = 1 m)可以通过相应的接脚(Pra、PeND、POT以及Pdim)而并接在一起，以实现可扩充的(expandable)目的(purpose)/机制(mechanism)。
另外，虽然上述实施例是以每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)为具有5只接脚的集成电路为例来进行说明，但本发明并不限制于此。换言之，若发光二极管背光模组10 不需要有调光功能(dimming function)的话，则每一电流调节芯片103_i (i = 1 m)的接脚Pdim即可省略，从而使得每一电流调节芯片103_i(i = 1 m)成为具有4只接脚的集成电路。一切端视实际设计需求来决定。综上所述，本发明所提出的发光二极管驱动装置主要是将电流调节芯片设计成仅具有单一调节通道(single regulation channel)，以调节流经单一发光二极管串(single LED string)的电流。此外，各个独立的电流调节芯片又可以并接在一起以达到可扩充 (expandable)的目的。如此一来，无论发光二极管背光模组内具有多少组并列的发光二极管串(其个数是基于不同面板的尺寸而决定)，只要搭配等数量的本发明所设计的电流调节芯片，就可致使流经每一发光二极管串的电流可以相同(亦即电流平衡(current balance)/匹配(current matching))，而且也不会有多余成本浪费的问题产生。虽然本发明以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内，可作任意改动或等同替换，故本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种发光二极管驱动装置，包括一电源转换电路，用以接收并转换一输入电源，以产生一直流电压来同时驱动多组并列的发光二极管串；以及多个具有单一调节通道的电流调节芯片，分别对应所述发光二极管串，且第i个电流调节芯片仅用以负责调节流经第i组发光二极管串的电流，其中i为正整数。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中第i个电流调节芯片包括一可控电流源，连接于第i组发光二极管与一接地电位之间，并且根据一调光信号提供一定电流；一侦测控制单元，连接该可控电流源与第i组发光二极管之间的一节点，用以侦测该可控电流源的压降，并据以输出一控制电压来控制该电源转换电路所产生的该直流电压大小，从而调节该可控电流源的压降；一保护单元，连接该节点，用以避免第i个电流调节芯片因过压、过功率或过流而导致损坏；以及一工作偏压单元，连接该可控电流源、该侦测控制单元以及该保护单元，用以接收一外部供应电压，并据以提供该可控电流源运作时所需的偏压，以及提供该侦测控制单元与该保护单元运作时所需的参考电压。
3.根据权利要求2所述的发光二极管驱动装置，其中每一电流调节芯片内的该可控电流源受控于相同的该调光信号，且该调光信号用以调整所述发光二极管串所呈现的亮度。
4.根据权利要求2所述的发光二极管驱动装置，其中每一电流调节芯片内的该侦测控制单元所输出的该控制电压相互耦合在一起，以使得最小的该控制电压能够控制该电源转换电路所产生的该直流电压大小。
5.根据权利要求2所述的发光二极管驱动装置，其中每一电流调节芯片内的该工作偏压单元接收相同的该外部供应电压。
6.根据权利要求2所述的发光二极管驱动装置，其中每一电流调节芯片内的该可控电流源、该侦测控制单元、该保护单元以及该工作偏压单元能够被封装成一具有多只接脚的集成电路。
7.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中该输入电源为一交流输入电源或一直流输入电源。
8.根据权利要求7所述的发光二极管驱动装置，其中当该输入电源为该交流输入电源时，则该电源转换电路为一交流-直流转换器。
9.根据权利要求7所述的发光二极管驱动装置，其中当该输入电源为该直流输入电源时，则该电源转换电路为一直流-直流转换器。
10.根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中该发光二极管驱动装置至少适于驱动一液晶显示器的一发光二极管背光模组。
全文摘要
本发明提供一种发光二极管驱动装置，包括一电源转换电路，用以接收并转换一输入电源，以产生一直流电压来同时驱动多组并列的发光二极管串；以及多个具有单一调节通道的电流调节芯片，分别对应所述发光二极管串，且第i个电流调节芯片仅用以负责调节流经第i组发光二极管串的电流，其中i为正整数。
文档编号G09G3/34GK102411903SQ20101029428
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者史富元, 曾扬玳 申请人:力林科技股份有限公司