專利名稱：以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是指一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，尤指一種以電流鏡驅(qū)動白光發(fā)光二極管的方法。
(2)背景技術(shù)現(xiàn)今市面上欲以電流鏡驅(qū)動白光發(fā)光二極管(LED)所使用的升壓方式為常見的充電泵電路(Charge Pump Circuit)，如圖1所示，其是利用二極管元件(diode-connected MOS)單向傳輸?shù)奶匦耘c電容來傳遞及儲存電荷而產(chǎn)生高電壓的輸出；傳統(tǒng)的充電泵電路是由數(shù)個基本泵電路11串接而成，而每一個基本泵電路是由第一電容C22、第一晶體管N23、第二電容C25及第二晶體管N26耦接而成。其中，第一晶體管N23與第二晶體管N26是先接成共漏極，再分別與第一電容C22及第二電容C25的一端連接，如圖2所示。
然而，以習(xí)知的充電泵電路來驅(qū)動白光發(fā)光二極管的方式會產(chǎn)生兩個問題，分別如下所述(1)由于充電泵電路(請參閱圖1)本身以電容來儲存電荷的架構(gòu)所限，因此若以一個二級的充電泵電路來說，其最高效率是為VOUT/(2VCC)或是VOUT/(1.5VCC)，因此，其升壓效率可說已被輸入電壓VCC所決定，無法以改進(jìn)應(yīng)用電路、或是改善周邊元件來提升充電泵電路的效率。
(2)請參閱圖3，其為習(xí)知技術(shù)中以電流鏡驅(qū)動白光發(fā)光二極管的電路示意圖，其中，晶體管N31、N32、N33及N34所構(gòu)成的電流鏡的輸入電壓即為圖1中充電泵電路的輸出電壓VOUT。由于充電泵電路對于電流鏡的控制方式是將VOUT固定在5V，而白光發(fā)光二極管D35的輸入電壓VF是介于3.1~3.8V之間，因此會有過大的功率損耗在電流鏡上，即PLEDLOSS＝ILED(VOUT-VF) (1)
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的為提出一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，其在提升電流鏡輸入端電壓以驅(qū)動發(fā)光二極管的同時，亦能固定電流鏡輸入端與輸出端之間的電壓降，以改善習(xí)知在使用電容升壓型態(tài)的充電泵電路以驅(qū)動白光發(fā)光二極管時，所造成的低升壓效率及過大的功率損耗于電流鏡的情形。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，提出一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，是用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多個并聯(lián)的發(fā)光二極管，包括下列步驟以該電流鏡的控制端電壓作為參考電壓；提升該電流鏡的輸入端電壓，并將該多個發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多個發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電流鏡是由多個相同的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)耦接而成。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為白光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為藍(lán)光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)想，提出一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，是用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多個并聯(lián)的發(fā)光二極管，包括下列步驟以該電流鏡的輸入端電壓減去偏移電壓(Offset Voltage)作為參考電壓；提升該電流鏡的輸入端電壓，并將該多個發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多個發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電流鏡是由多個相同的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)耦接而成。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為白光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為藍(lán)光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
根據(jù)本發(fā)明的再一構(gòu)想，提出一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，是用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多組發(fā)光二極管，其中每組發(fā)光二極管間是彼此并聯(lián)，且每組發(fā)光二極管中的各發(fā)光二極管是彼此串聯(lián)，該方法包括下列步驟提升該電流鏡的輸入端電壓至一固定電壓，以找出串聯(lián)數(shù)目最多的一組發(fā)光二極管；以該電流鏡的控制端電壓作為參考電壓；將串聯(lián)數(shù)目最多的該組發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，并調(diào)整該電流鏡的輸入端電壓，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多組發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電流鏡是由多個相同的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)耦接而成。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為白光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為藍(lán)光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
根據(jù)本發(fā)明的再一構(gòu)想，提出一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，是用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多組發(fā)光二極管，其中每組發(fā)光二極管間是彼此并聯(lián)，且每組發(fā)光二極管中的各發(fā)光二極管是彼此串聯(lián)，該方法包括下列步驟提升該電流鏡的輸入端電壓至一固定電壓，以找出串聯(lián)數(shù)目最多的一組發(fā)光二極管；以該電流鏡的輸入端電壓減去偏移電壓(OffsetVoltage)作為參考電壓；將串聯(lián)數(shù)目最多的該組發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，并調(diào)整該電流鏡的輸入端電壓，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多組發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該電流鏡是由多個相同的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)耦接而成。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為白光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個發(fā)光二極管是為藍(lán)光發(fā)光二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
本發(fā)明得藉由下列附圖及詳細(xì)說明而可獲得一更深入的了解
(4)


圖1是習(xí)用充電泵電路；圖2是習(xí)用充電泵電路的單元電路；圖3是習(xí)知技術(shù)中以電流鏡驅(qū)動白光發(fā)光二極管的電路示意圖；圖4是本發(fā)明以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法一較佳實(shí)施樣態(tài)的電路圖；以及圖5是本發(fā)明以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法另一較佳實(shí)施樣態(tài)的電路圖。
(5)具體實(shí)施方式
請參閱圖4，其為本發(fā)明以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法一較佳實(shí)施樣態(tài)的電路圖，其是以一電感式升壓電路40提升電流鏡41的輸入端電壓，以驅(qū)動耦接于電流鏡41的輸出端的多個發(fā)光二極管(LED)，至于發(fā)光二極管的光源顏色則不限定為白光，藍(lán)光甚至其他顏色光的發(fā)光二極管皆可適用于本發(fā)明所述的方法；而為了解說及繪圖的方便，本實(shí)施例僅是以四個相同的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)構(gòu)成的電流鏡41以及三個并聯(lián)的白光發(fā)光二極管來作說明，然熟悉本技術(shù)的人士皆應(yīng)知曉推展至更多并接的發(fā)光二極管的電路配置方法。
在圖4中，電感式升壓電路40是由電感401、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管402、二極管403以及電容404共同耦接而成，由于電感式升壓電路尚有其他多種的電路接法，是故此處僅舉常用的一種作說明。利用電感式升壓電路40提升電流鏡41的輸入端電壓時，和習(xí)知技術(shù)以電容升壓為主的充電泵電路不同之處在于，此時電感式升壓電路40的輸出端電壓(也就是電流鏡41的輸入端電壓)不用再固定于一高電壓(例如5V)，而是利用電感式升壓電路40，以將電流鏡41的輸入端電壓VOUT與輸出端電壓VA42之間的電壓差固定的方式，利用電流鏡41驅(qū)動白光發(fā)光二極管D42、D43及D44；也就是說，先以電流鏡41的控制端電壓VA41作為參考電壓，再利用電感式升壓電路40提升電流鏡41的輸入端電壓VOUT，并將白光發(fā)光二極管D42、D43及D44各自的輸入端節(jié)點(diǎn)A42、A43以及A44當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，以固定VOUT與VA42、VA43以及VA44之間的電壓差，使其維持不變，并藉此驅(qū)動白光發(fā)光二極管D42、D43及D44。
除此之外，在參考電壓的決定方面，也可以將電流鏡41的輸入端電壓VOUT減去偏移電壓(0ffset Voltage)以做為參考電壓，其余的步驟則與上述相同。
以上所述的兩種方式，皆是以電感式的升壓電路來驅(qū)動耦接于電流鏡的輸出端的多個白光發(fā)光二極管；由于是以電感為主的升壓架構(gòu)，因此不再受到充電泵電路先天上的限制，因此可以用同步整流的方式、或是以較低導(dǎo)通(turn on)阻值的同步開關(guān)，來提升壓的效率。
另外，由于此時電流鏡41的輸入端電壓VOUT不用再固定于一高電壓，而是將電流鏡41的輸入端電壓VOUT與輸出端電壓VA42之間的電壓差VX固定，因此損耗在電流鏡41上的功率便降低許多，即PLEDLOSS＝ILEDVX；其中VX＝VOUT-VA42(2)另外，由于電感式的升壓電路可以將電流鏡的輸入電壓提升至較高的電位，因此電流鏡的輸出端亦可以不須局限在耦接多個并聯(lián)的白光發(fā)光二極管。如圖5所示，其為本發(fā)明以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法另一較佳實(shí)施樣態(tài)的電路圖。在該圖中，節(jié)點(diǎn)A52、A53以及A54是分別連接串接數(shù)目不等的白光發(fā)光二極管，此時若是徑自以上述的電路運(yùn)作方法加以升壓，則會有部份的白光發(fā)光二極管無法導(dǎo)通的情形發(fā)生，因此在使用上述的電路運(yùn)作方法的前須先經(jīng)過一個反饋點(diǎn)定義程序；也就是說，先利用電感式升壓電路50將電流鏡51的輸入端電壓VOUT提升至一較高的固定電壓VH，并利用此固定電壓VH找出串聯(lián)數(shù)目最多的一組白光發(fā)光二極管(此處是為節(jié)點(diǎn)A53所串接的白光發(fā)光二極管)，而后再以該組白光發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)做電壓反饋點(diǎn)，并以與上述驅(qū)動多個并聯(lián)的白光發(fā)光二極管同樣的驅(qū)動方式，在維持VH與VA53之間的電壓差固定不變的情形下驅(qū)動節(jié)點(diǎn)A52、A53以及A54所分別串接的白光發(fā)光二極管。
權(quán)利要求
1.一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法，用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多個并聯(lián)的發(fā)光二極管，包括下列步驟以該電流鏡的控制端電壓作為參考電壓；提升該電流鏡的輸入端電壓，并將該多個發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多個發(fā)光二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該電流鏡是由多個相同的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)耦接而成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該多個發(fā)光二極管是為白光發(fā)光二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該多個發(fā)光二極管是為藍(lán)光發(fā)光二極管。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
6.一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法，是用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多個并聯(lián)的發(fā)光二極管，包括下列步驟以該電流鏡的輸入端電壓減去偏移電壓(Offset Voltage)作為參考電壓；提升該電流鏡的輸入端電壓，并將該多個發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多個發(fā)光二極管。
7.一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法，用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多組發(fā)光二極管，其中每組發(fā)光二極管間是彼此并聯(lián)，且每組發(fā)光二極管中的各發(fā)光二極管是彼此串聯(lián)，該方法包括下列步驟提升該電流鏡的輸入端電壓至一固定電壓，以找出串聯(lián)數(shù)目最多的一組發(fā)光二極管；以該電流鏡的控制端電壓作為參考電壓；將串聯(lián)數(shù)目最多的該組發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，并調(diào)整該電流鏡的輸入端電壓，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多組發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
9.一種以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管的方法，用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多組發(fā)光二極管，其中每組發(fā)光二極管間是彼此并聯(lián)，且每組發(fā)光二極管中的各發(fā)光二極管是彼此串聯(lián)，該方法包括下列步驟提升該電流鏡的輸入端電壓至一固定電壓，以找出串聯(lián)數(shù)目最多的一組發(fā)光二極管；以該電流鏡的輸入端電壓減去偏移電壓(Offset Voltage)作為參考電壓；將串聯(lián)數(shù)目最多的該組發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，并調(diào)整該電流鏡的輸入端電壓，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多組發(fā)光二極管。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于他，是以一電感提升該電流鏡的輸入端電壓。
全文摘要
本發(fā)明是指一種高效率的升壓電路以電流鏡驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)的方法，是用以驅(qū)動耦接于一電流鏡的輸出端的多個并聯(lián)的發(fā)光二極管，為得到最高效率的輸出，操作方式包括下列步驟以該電流鏡的控制端電壓作為參考電壓；提升該電流鏡的輸入端電壓，并將該多個發(fā)光二極管的輸入端當(dāng)作電壓反饋點(diǎn)，以固定該電流鏡的輸入端與輸出端之間的電壓差維持不變；以及以該電流鏡的輸出端電壓驅(qū)動該多個發(fā)光二極管。
文檔編號H05B33/02GK1585572SQ03154869
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者李明儒, 馮蔚文 申請人:沛亨半導(dǎo)體股份有限公司