TWI672074B

TWI672074B - 發光系統、控制裝置以及控制方法

Info

Publication number: TWI672074B
Application number: TW107120623A
Authority: TW
Inventors: 林正暉
Original assignee: 緯創資通股份有限公司
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-09-11
Also published as: US10412803B1; TW202002717A; CN110611970A; CN110611970B

Abstract

一種控制裝置，用於一發光二極體，該發光二極體受一電流驅動而發光，該控制裝置包含一微處理器，耦接於該發光二極體，用來根據一電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體；以及一脈波寬度調變電路，耦接於該微處理器，用來產生該電流設定訊號，並根據一控制訊號，調整該電流設定訊號之一脈波寬度，以調整該微處理器產生之該電流。

Description

發光系統、控制裝置以及控制方法

本發明係指一種發光系統、控制裝置以及控制方法，尤指一種可提升發光二極體發光亮度精細度的發光系統、控制裝置以及控制方法。

在習知技術中，發光二極體是透過微處理器的控制，由微處理器產生驅動電流來驅動發光二極體進而發光。傳統用於控制發光二極體的微處理器的功能較為簡單，僅能簡單地控制發光二極體的開啟以及關閉，或是兩段式地調整發光二極體的亮度。在這樣的情況下，若要改變發光二極體的發光亮度，必須透過更換電阻，利用不同電阻值的電阻改變輸入至發光二極體的電流大小，進而改變發光二極體的亮度。換言之，傳統的控制方式無法即時或是動態地調整發光二極體的亮度。

因此，如何改善發光二極體的控制方式已成為了業界所共同努力的目標之一。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可提升發光二極體發光亮度精細度的發光系統、控制裝置以及控制方法。

本發明揭露一種控制裝置，用於一發光二極體，該發光二極體受一電流驅動而發光，該控制裝置包含一微處理器，耦接於該發光二極體，用來根據一電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體；以及一脈波寬度調變電路，耦接於該微處理器，用來產生該電流設定訊號，並根據一控制訊號，調整該電流設定訊號之一脈波寬度，以調整該微處理器產生之該電流。

本發明另揭露一種控制方法，用於控制一發光二極體之一微處理器，該方法包含一脈波寬度調變電路根據一控制訊號，調整傳遞至該微處理器之一電流設定訊號之一脈波寬度；以及該微處理器根據該電流設定訊號，提供一電流至該發光二極體。

本發明另揭露一種發光系統，包含一發光二極體，受一電流驅動而發光；以及一控制裝置，包含有一微處理器，耦接於該發光二極體，用來根據一電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體；以及一脈波寬度調變電路，耦接於該微處理器，用來產生該電流設定訊號，並根據一控制訊號，調整該電流設定訊號之一脈波寬度，以調整該微處理器產生之該電流。

1、4‧‧‧發光系統

10‧‧‧微處理器

12‧‧‧脈波寬度調變電路

20‧‧‧流程

200~206‧‧‧步驟

300~310‧‧‧線

44‧‧‧開關

46‧‧‧偏壓電路

LED‧‧‧發光二極體

CTRL‧‧‧控制裝置

I1‧‧‧電流

C1、Iset‧‧‧訊號

P_Iset‧‧‧腳位

N1‧‧‧電晶體

Nset‧‧‧節點

VDD‧‧‧電壓源

GND‧‧‧接地端

R1、R2‧‧‧電阻

第1圖為本發明實施例一發光系統之示意圖。

第2圖為本發明實施例一流程之示意圖。

第3A圖繪示本發明實施例控制訊號、電流設定訊號以及電流設定訊號之電流平均值之相對關係。

第3B圖繪示本發明實施例控制訊號、電流設定訊號以及電流設定訊號之電流平均值之相對關係。

第4圖為本發明實施例另一發光系統之示意圖。

請參考第1圖，其為本發明實施例一發光系統1之示意圖。發光系統1包含有一發光二極體LED及一控制裝置CTRL。其中，控制裝置CTRL用以控制發光二極體LED之運作，其包含有一微處理器10及一脈波寬度調變電路12。微處理器10用來提供一電流I1至發光二極體LED使其發亮。值得注意的是，微處理器10提供至發光二極體LED的電流I1無法精細地調整，僅包含有開關以及兩段式亮度調整的功能。因此，本發明的脈波寬度調變電路12則根據一控制訊號C1調整傳遞至微處理器10的電流設定訊號Iset，進一步調整微處理器10提供至發光二極體LED的電流I1。其中，發光系統1可應用於不同電子系統，舉例而言，發光系統1可為電子系統中的警示模組，以提供使用者相關於電子系統訊息。另外，發光系統1可應用於顯示器中，發光系統1可接受顯示器產生的相對應控制訊號C1，使發光二極體LED可根據預設的程序或是使用者指示發光，進而使顯示器可顯示影像。上述關於發光系統1可根據不同應用以及設計需求而調整，且本發明不以此限。

關於發光系統1之操作可以歸納為一控制流程20，如第2圖所示，控制流程20包括以下步驟：

步驟200：開始。

步驟202：微處理器10根據電流設定訊號Iset，提供電流I1至發光二極體LED

步驟204：脈波寬度調變電路12根據控制訊號C1，調整傳遞至微處理器10之電流設定訊號Iset之脈波寬度，以調整微處理器10產生之電流I1。

步驟206：結束。

在本實施例中，脈波寬度調變電路12耦接於微處理器10的電流調整腳位P_Iset，微處理器10可為一發光二極體驅動器(LED Driver)，用來根據電流調整腳位P_Iset接收的電流值來設定傳遞至發光二極體LED的電流I1。在步驟202中，微處理器10根據接收到的電流設定訊號Iset的平均電流產生相對應的電流I1至發光二極體LED，使發光系統1可以發光。

在步驟204中，脈波寬度調變電路12可根據控制訊號C1，以調整傳遞至微處理器10之電流設定訊號Iset之脈波寬度。如此一來，電流設定訊號Iset之脈波寬度會因為控制訊號C1指示而調變，進而改變電流設定訊號Iset之平均電流值。如此一來，微處理器10可根據脈波寬度調變電路12的不同脈波寬度調變，接收到不同平均電流的電流設定訊號Iset。藉由脈波寬度調變電路12以及微處理器10精細地調整發光二極體LED的亮度。值得注意的是，控制訊號C1可為電子系統根據預設程式碼所產生的相對應控制訊號C1，使發光二極體LED可根據預設程序發光。或者，控制訊號C1可為電子系統根據即時狀況判斷產生的相對應控制訊號C1，使發光二極體LED可根據不同的情況以即時調整發光亮度。或者，控制訊號C1可為使用者操作一輸入裝置產生的相對應控制訊號C1，使發光二極體LED可根據使用者需求發光。只要控制訊號C1可指示脈波寬度調變電路12進行脈波寬度調變，進而調整微處理器10產生傳遞至發光二極體LED的電流I1，皆屬於本發明之範疇。

簡言之，本發明的發光系統1可以改善發光二極體LED的控制方式，透過脈波寬度調變電路12控制微處理器10以改善驅動發光二極體LED之電流I1的精細度。另一方面，本發明利用脈波寬度調變電路12提供電流設定訊號Iset至微處理器10以調整發光二極體LED之亮度，使發光系統1可即時且動態地調整發光二極體LED的亮度。因此，本發明的發光系統1可增加微處理器10控制發光二極體LED之功能，提升使用品質且滿足使用者需求。

接著，請參考第3A、3B圖，第3A、3B圖繪示發光系統1中控制訊號C1、電流設定訊號Iset以及電流設定訊號Iset之電流平均值之相對關係。其中，線300、302分別繪示不同電壓位準之控制訊號C1，線304、306分別繪示相對應於線300、302之電流設定訊號Iset，線308、310分別繪示對應於線304、306之電流設定訊號Iset之電流平均值。如第3A、3B圖所示，線300繪示高電壓位準的控制訊號C1，因此，線304對應之電流設定訊號Iset在一周期內之脈波寬度比例較高，使線308對應之電流設定訊號Iset之電流平均值較高。線302繪示低電壓位準的控制訊號C1，因此，線306對應之電流設定訊號Iset在一周期內之脈波寬度比例較低，使線310對應之電流設定訊號Iset之電流平均值較低。如此一來，脈波寬度調變電路12可根據控制訊號C1以精細地產生不同脈波寬度調變的電流設定訊號Iset。其中，控制訊號C1並非僅限於透過電壓位準的形式來指示脈波寬度調變電路12產生電流設定訊號Iset，只要控制訊號C1的訊號形式可被脈波寬度調變電路12辨識，以產生相對應的電流設定訊號Iset即可。舉例而言，控制訊號C1可透過電流位準、頻率調變等的訊號形式來指示脈波寬度調變電路12，皆為本發明之範疇。

值得注意的是，雖然脈波寬度調變電路12是以電流設定訊號Iset之電流指示微處理器10，以調整微處理器10產生至發光二極體LED的電流I1。然而，脈波寬度調變電路12亦可以電流設定訊號Iset之電壓指示微處理器10，以調整微處理器10產生至發光二極體LED的電流I1。詳細而言，請參考第4圖，其為本發明實施例另一發光系統4之示意圖。發光系統4相似於發光系統1，故相同元件沿用相同符號表示。在脈波寬度調變電路12以電流設定訊號Iset之電壓指示微處理器10的情況下，發光系統4包含有一開關44以及一偏壓電路46。在此實施例中，開關44為一N型金氧半場效電晶體N1(N-Iype Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET)，耦接於脈波寬度調變電路12，用來根據電流設定訊號Iset之電壓以選擇性地導通或斷開微處理器10與接地端GND之間的連結，以將電流設定訊號Iset之形式由電壓轉換為電流。偏壓電路46包含有電阻R1、R2，耦接於一電壓源VDD以及接地端GND之間，且電阻R1、R2之間的節點Nset耦接於微處理器10，可用來提供一起始電壓Vs至微處理器10。如此一來，本發明的發光系統4可根據脈波寬度調變電路12產生之電流設定訊號Iset之電壓控制開關44，進而調整微處理器10產生至發光二極體LED的電流I1。

進一步而言，N型金氧半場效電晶體N1之汲極耦接於微處理器10、源極耦接於接地端GND、閘極耦接於脈波寬度調變電路12。當電流設定訊號Iset 之電壓為高電壓準位時，N型金氧半場效電晶體N1可導通其汲極以及源極之間的連結。當電流設定訊號Iset之電壓為低電壓準位時，N型金氧半場效電晶體N1可斷開其汲極以及源極之間的連結。另外，在電流設定訊號Iset為低電壓準位且N型金氧半場效電晶體N1為斷開時，節點Nset之電流以及電壓係浮動且電性未定義。據此，微處理器10產生至發光二極體LED之電流I1不穩定且無法控制，導致發光二極體LED異常閃爍。

因此，本發明的發光系統4利用偏壓電路46提供初始電壓Vs至微處理器10。在此情況下，不論N型金氧半場效電晶體N1為導通或斷開的情況下，微處理器10接收的電流皆不浮動，因此可避免發光二極體LED的異常閃爍。詳細而言，偏壓電路46包含有電阻R1、R2，串接於電壓源VDD以及接地端GND之間。其中，電阻R1、R2可較佳地選擇其電阻值，使由電壓源VDD流至接地端GND的靜態電流為低，以降低發光系統4的功率消耗。另外，亦可調整電阻R1、R2之電阻值比例，使初始電壓Vs偏壓在微處理器10可接收電壓的最高位準。如此一來，當N型金氧半場效電晶體N1為斷開時，微處理器10於節點Nset接收之電流可趨近於零，進而降低發光系統4的功率消耗。

需注意的是，前述實施例係用以說明本發明之概念，本領域具通常知識者當可據以做不同之修飾，而不限於此。根據不同的應用以及設計理念，本發明的脈波寬度調變電路可以調整。舉例而言，在微處理器的電流調整腳位可以根據接收之電流兩段式地調整產生至發光二極體的電流情況下，本發明之脈波寬度調變電路產生的電流位準可以進行調整，依據微處理器可辨識之兩段式電流位準產生不同電流位準的電流設定訊號，進而增加發光二極體發光的精細度，其皆屬於本發明之範疇。

傳統的控制裝置僅能根據微處理器的功能，能控制發光二極體的開啟以及關閉，或是兩段式地調整發光二極體的亮度。相較之下，本發明利用脈波寬度調變電路提供電流設定訊號至微處理器以調整發光二極體之亮度，使控制裝置可即時且動態地調整發光二極體LED的亮度。如此一來，本發明的控制裝置可提升發光二極體亮度精細度，即時且動態地調整發光二極體的亮度。除此之外，本發明更利用偏壓電路，避免發光二極體異常閃爍，增加微處理器控制發光二極體之功能，提升使用品質且滿足使用者需求。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims

一種控制裝置，用於一發光二極體，該發光二極體受一電流驅動而發光，該控制裝置包含：一微處理器，耦接於該發光二極體，用來根據一電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體；一脈波寬度調變電路，耦接於該微處理器，用來產生該電流設定訊號，並根據一控制訊號，調整該電流設定訊號之一脈波寬度，以調整該微處理器產生之該電流；以及一偏壓電路，耦接於該微處理器，用來提供一起始電壓至一電流設定接腳。
如請求項1所述之控制裝置，其中該脈波寬度調變電路係根據該控制訊號調整該電流設定訊號之一平均電流值。
如請求項1所述之控制裝置，其另包含有：一開關，耦接於該微處理器、該脈波寬度調變電路以及一接地端之間，用來根據該電流設定訊號以導通或斷開該微處理器以及該接地端之間的連結，使該微處理器根據該電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體。
如請求項3所述之控制裝置，其中該開關為一N型金氧半場效電晶體，該N型金氧半場效電晶體之一汲極耦接於該微處理器、一源極耦接於該接地端、一閘極耦接於該脈波寬度調變電路。
一種控制方法，用以控制一微處理器，以控制一發光二極體，該控制方法包含：根據一控制訊號，調整傳遞至該微處理器之一電流設定訊號之一脈波寬度；該微處理器根據該電流設定訊號，提供一電流至該發光二極體，並調整該電流的大小，以調整該發光二極體的發光亮度；以及提供一起始電壓至該微處理器。
如請求項5所述之控制方法，其中根據該控制訊號調整傳遞至該微處理器之該電流設定訊號之該脈波寬度的步驟係根據該控制訊號調整該電流設定訊號之一平均電流值。
如請求項5所述之控制方法，其中該微處理器根據該電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體的步驟係根據該電流設定訊號以導通或斷開該微處理器以及一接地端之間的連結，使該微處理器根據該電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體。
一種發光系統，包含：一發光二極體，受一電流驅動而發光；以及一控制裝置，包含有：一微處理器，耦接於該發光二極體，用來根據一電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體；一脈波寬度調變電路，耦接於該微處理器，用來產生該電流設定訊號，並根據一控制訊號，調整該電流設定訊號之一脈波寬度，以調整該微處理器產生之該電流；以及一偏壓電路，耦接於該微處理器，用來提供一起始電壓至一電流設定接腳。
如請求項8所述之發光系統，其中該脈波寬度調變電路係根據該控制訊號調整該電流設定訊號之一平均電流值。
如請求項8所述之發光系統，其中該控制裝置另包含有：一開關，耦接於該微處理器、該脈波寬度調變電路以及一接地端之間，用來根據該電流設定訊號以導通或斷開該微處理器以及該接地端之間的連結，使該微處理器根據該電流設定訊號，提供該電流至該發光二極體。
如請求項10所述之發光系統，其中該開關為一N型金氧半場效電晶體，該N型金氧半場效電晶體之一汲極耦接於該微處理器、一源極耦接於該接地端、一閘極耦接於該脈波寬度調變電路。