專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光組件的省電型驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體發(fā)光組件的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，尤指一種適用于
LEI)的省電型驅(qū)動(dòng)裝置。 背錄技術(shù)
一般說(shuō)來(lái)，流經(jīng)LED的電流為固定電流(I—LED) , LED驅(qū)動(dòng)集成電路(IC, integrated circuit)則用以提供一產(chǎn)生固定電流(I一LED)的機(jī)制。LED驅(qū) 動(dòng)[C通常包括一固定電位及特定電阻共同形成的基本電流源，再通過(guò)流經(jīng)外 接電阻的穩(wěn)定電流(I—REXT)及數(shù)個(gè)電流鏡(multiple current mirror)產(chǎn) 生I.丄ED。其中，I— LED與I— REXT具有倍數(shù)關(guān)系
I一LED : M_T0TAL x I一REXT
其中，M_ total為電流鏡倍數(shù)。然而，基本電流源及電流鏡靄使用較大 電流，導(dǎo)致整體消耗功率提高。以單一驅(qū)動(dòng)集成電路為例 I_LED - 60mA， I一REXT 二 lmA，
M—TOTAL = Ml x M2 = 10 x 6;
其中，Ml為第一級(jí)電流鏡的倍數(shù)，也就是電流源與第一級(jí)電流的倍數(shù)關(guān) 系，是由集成電路映射產(chǎn)生；M2為第二級(jí)電流鏡的倍數(shù)，也就是第一級(jí)電流 與輸出至LED的定電流的倍數(shù)關(guān)系。由上式可知，集成電路最低消耗電流為 11mA (= [—REXT (1mA) +第一級(jí)集成電路映射電流鏡電流(lOmA))。
集成電路為產(chǎn)生定電流需固定消耗電流12mA (= I_REXT (1mA) +第一級(jí) 集成電路映射電流鏡電流(lOinA) +產(chǎn)生電流鏡效應(yīng)所需輔助電路的電流 (1mA))。
取樣/保持(sample and hold)電路為一種公知的電路設(shè)計(jì)技巧，通常 用于抽取電壓或穩(wěn)定電壓。若善加儲(chǔ)存定電流輸出所需的特定電壓，則可降 低集成電路為產(chǎn)生定電流所需的固定消耗電流。
至于另一種公知的脈寬調(diào)變(PWM, pulse width modulation)式驅(qū)動(dòng)IC， 雖亦可提供定電流驅(qū)動(dòng)LED，但仍具有耗費(fèi)能量的缺點(diǎn)。
本發(fā)明結(jié)合電子電路專業(yè)知識(shí)及光電組件設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)多次實(shí)體測(cè) 試，證明上述取樣/保持電路對(duì)定電流LED驅(qū)動(dòng)IC具有非常良好的省電效果， 并可據(jù)以推申至其它半導(dǎo)體發(fā)光組件的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體發(fā)光組件的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有顯著的 省電效果。
本發(fā)明的省電型驅(qū)動(dòng)裝置是用以點(diǎn)亮或控制一半導(dǎo)體發(fā)光組件的亮度， 該驅(qū)動(dòng)裝置具有一耦合至一外部電壓供應(yīng)源的電源電流輸入端口，以提供該
驅(qū)動(dòng)裝置所需的工作電流；該驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于由該電源電流輸入埠輸
入的電流非定值，例如，具有類似周期性電流大小變化。
本發(fā)明的省電型驅(qū)動(dòng)裝置也可包括一耦合至一外部接地線的集成電路電 流輸出埠，其輸出電流隨電源電流輸入埠輸入的電流變化。
本發(fā)明的省電型驅(qū)動(dòng)裝置尚可包括一控制輸出端口及一可儲(chǔ)存電壓的省 電單元?？刂戚敵龆丝谶B接至一半導(dǎo)體發(fā)光組件，以提供該半導(dǎo)體發(fā)光組件
發(fā)光所需的能量。省電單元的輸入端及輸出端分別直接或間接地耦合至電源 電流輸入埠及控制輸出埠，且可提供一穩(wěn)定電壓至控制輸出端口。
本發(fā)明的省電單元可為取樣/保持(sample & hold)電路或其它適當(dāng)?shù)?電路設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的省電型驅(qū)動(dòng)裝置通常包括一定電流鏡產(chǎn)生電路(current mirror)或一脈寬調(diào)變(PWM， Pulse Width Modulation)產(chǎn)生器。本發(fā)明的 省電型驅(qū)動(dòng)裝置通常亦包括一控制開(kāi)關(guān)，用以點(diǎn)亮發(fā)光半導(dǎo)體組件或控制其 亮度。
圖l顯示一典型LED驅(qū)動(dòng)IC芯片及其輸出/輸入埠； 圖2顯示驅(qū)動(dòng)IC供電電流的類似周期性變化；
圖3及涂分別為定電流驅(qū)動(dòng)IC及PWM驅(qū)動(dòng)IC中，設(shè)置取樣/保持電路的方塊 示意圖
圖5顯示一定電流驅(qū)動(dòng)IC的較佳電路設(shè)計(jì)實(shí)施例； 圖6顯示實(shí)際仿真及量測(cè)集成電路電流輸出端口 (REXT)的電壓； 圖7為圖6的時(shí)間軸放大圖。
圖式組件符號(hào)說(shuō)明
工作線性放大器10電流鏡 20 取樣/保持電路30開(kāi)關(guān)31 電容32電壓偵測(cè)/回饋電路40 NMOS晶體管開(kāi)關(guān)50 LED 60
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的較佳實(shí)施例配合圖式詳述如下。
圖l為 一典型的LED驅(qū)動(dòng)IC芯片，其連接封裝接腳的輸出/輸入縛通常包括 電源電流輸入埠(VCC)、復(fù)數(shù)個(gè)LED控制輸出埠、接地電流輸出埠(GND)及 調(diào)整控制輸出電流的集成電路電流輸出埠(REXT)。
集成電路電流輸出埠(REXT)外接一電阻(Rext),形成基本電流源。 基本電流源的電流經(jīng)內(nèi)部電路放大數(shù)倍，再輸出至每一 串接LED陰極所對(duì)應(yīng)連 接的控制輸出埤，每一串接LED的陽(yáng)極則共同連接至一定電壓源(V_LED); 藉此，則可點(diǎn)亮及控制LED的亮度。如圖所示，流經(jīng)電源電流輸入埠(VCC) 的電流為I—VCC，流經(jīng)接地電流輸出埠(GND)及外接電阻(Rext)的電流分 別為I一GND及LREXT。
本發(fā)明的特征之一即表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)IC供電電流I—VCC具有I1及I2兩種變化。 如圖2所示，在一相對(duì)較短的時(shí)間T1內(nèi)，流入較大電流I1;而在一相對(duì)較長(zhǎng)的 時(shí)間T2內(nèi)，流入較小電流I2;平均電流大小為Ia。其中較大電流I1與公知技 術(shù)中，LED驅(qū)動(dòng)IC芯片所需的固定電流相同。顯然地，Ia比Il小甚多，因此可 達(dá)到省電效果。由于流經(jīng)電源電流輸入埠(VCC)的電流I—VCC具有周期性的 變化，使流經(jīng)接地電流輸出埠(GND)及外部電阻(Rext)的電流[GND及I—REXT 亦隨的作周期性地變化。
要達(dá)到上述省電效果，可針對(duì)驅(qū)動(dòng)IC內(nèi)部電路作適當(dāng)設(shè)計(jì)。本發(fā)明的較 佳實(shí)施例即是增設(shè)一取樣/保持(sample and hold)電路。圖3及圖4分別為 定電流驅(qū)動(dòng)IC及PWM驅(qū)動(dòng)IC中，設(shè)置取樣/保持電路的方塊示意圖。定電流驅(qū) 動(dòng)IC是在定電流產(chǎn)生器與LED控制輸出埠之間設(shè)置取樣/保持電路；P槲驅(qū)動(dòng)IC 則是在能隙電壓產(chǎn)生器(bandgap generator)與PWM產(chǎn)生器之間設(shè)置取樣/保 持電路，其中電流回授電路的作用為控制驅(qū)動(dòng)輸出LED恒電流。通過(guò)電壓偵測(cè)
/問(wèn)饋電路，當(dāng)取樣/保持電路輸出電壓被偵測(cè)到與原設(shè)定值的誤差達(dá)一限值
(本實(shí)施例為0.001%)時(shí)，即開(kāi)始進(jìn)行采樣。
圖5則針對(duì)定電流驅(qū)動(dòng)IC進(jìn)一步說(shuō)明一較佳電路設(shè)計(jì)例。圖中，工作線性 放大器10的Vi+接受能隙電壓產(chǎn)生器所產(chǎn)生的固定電位，Vi-接至外接電阻， 可提供基本電流源一固定電流，電源電流輸入埠(VCC)則提供基本電流源一 固定電壓及其它電路電流。本實(shí)施例的基本電流源是一電流鏡(current mirror) 20，典型地包括二個(gè)NMOS晶體管及二個(gè)PMOS晶體管，其輸出端的一 外接一電阻(Rext)，用以調(diào)整基本電流源的電流大小。
在此較佳實(shí)施例中，取樣/保持電路30包括一開(kāi)關(guān)31及一電容32:開(kāi)關(guān)31 的0N/0FF是由電壓偵測(cè)/回饋電路40控制。當(dāng)電容32充足適當(dāng)電位時(shí)，開(kāi)關(guān)31 為OFF，并持續(xù)輸出穩(wěn)定電壓VP至NM0S晶體管開(kāi)關(guān)50的閘極；藉此可產(chǎn)生固定 電流I一LED，以驅(qū)動(dòng)及控制對(duì)應(yīng)的LED 60的亮度。當(dāng)電壓偵測(cè)/回餓電路40偵 測(cè)到取樣/保持電路30輸出的電壓低于0.99999VP時(shí)，便開(kāi)啟開(kāi)關(guān)31為ON，使 電容32開(kāi)始充電。實(shí)際上，由0.99999VP充電至VP所需時(shí)間T1極短，因此流經(jīng) LED的電流I.LED幾乎不變，亮度亦幾乎不變。相對(duì)地，輸出電壓由VP降至 0. 99999VP所需時(shí)間T2卻相對(duì)極長(zhǎng)。換言的，只需在甚短時(shí)間內(nèi)提供電流鏡20 與公知驅(qū)動(dòng)IC相同的電流Il，其余時(shí)間只需提供較小電流I2，便可獲得穩(wěn)定 輸出電壓VP;且完全不影響LED發(fā)光表現(xiàn)。上述開(kāi)始進(jìn)行采樣的時(shí)機(jī)可依據(jù)實(shí) 際設(shè)計(jì)需要調(diào)整，也就是取樣/保持電路輸出電壓與原設(shè)定值的誤差不限于 0. 001%。
-般來(lái)說(shuō)， 一個(gè)面板共需大約10，000個(gè)驅(qū)動(dòng)IC;若通過(guò)本發(fā)明將每一個(gè) IC的工作電流降低至1.2mA,也就是傳統(tǒng)IC所消耗的電流(12mA)的十分的一， 則本發(fā)明所消耗總電流僅約12A (- 1.2mA x 10,000)。如前所述，當(dāng)流經(jīng)電源電流輸入埠(vcc)的電流I—vcc具有周期性的變
化時(shí)，則流經(jīng)接地電流輸入埠(GND)及外部電阻(Rext)的電流^GND及I一REXT 亦隨的作周期性地變化。因此，只需量測(cè)集成電路電流輸出端口 (腿XT)的 %ffiV_REXT,便可得知I—REXT，并進(jìn)一步得知LVCC的變化。
本發(fā)明經(jīng)實(shí)際模擬及量測(cè)集成電路電流輸出端口 (REXT)的電壓V一REXT， 結(jié)果如圖6所示，圖7則將圖6的時(shí)間軸放大約100倍。圖中，Tl約為8us，而 T2約為800ns，也就是T2約為T1的100倍。Vl約為1.24v (Band辟p output voltage) ， V2則幾乎為0;也就是I1的大小與公知驅(qū)動(dòng)IC相同，而I2約為0， 與圖2的電流特征相符合。事實(shí)證明本發(fā)明確實(shí)可達(dá)上述省電效果，故省電效 能是一極具商業(yè)價(jià)值與競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光組件的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括一耦合至一外部電壓供應(yīng)源的電源電流輸入埠；一連接至一半導(dǎo)體發(fā)光組件的控制輸出端口，可提供該半導(dǎo)體發(fā)光組件發(fā)光所需的能量；及一輸入端及輸出端分別直接或間接的耦合至該電源電流輸入埠及該控制輸出端口的省電單元，可儲(chǔ)存電壓；該驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于該電源電流輸入埠在不同時(shí)段內(nèi)輸入不同電流至該驅(qū)動(dòng)裝置，且該省電單元提供一穩(wěn)定電壓至該控制輸出端口。
2. 如權(quán)利要求l所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該省電單元是一取樣/ 保持電路。
3. 如權(quán)利要求l所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括: 一定電流鏡產(chǎn)生 電路。
4. 如權(quán)利要求l所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該省電單元與該發(fā)光 半導(dǎo)體組件之間包括一脈寬調(diào)變產(chǎn)生器。
5. 如權(quán)利要求l所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括 一用以控制該發(fā) 光半導(dǎo)體組件的點(diǎn)亮或亮度的控制開(kāi)關(guān)。
6. 如權(quán)利要求l所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該電源電流輸入埠輸 入的電流具周期性變化。
7. 如權(quán)利要求l所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括 一耦合至一外部 接地線的集成電路電流輸出埠，其輸出電流隨該電源電流輸入埠輸入的電 流變化。
8. —種半導(dǎo)體發(fā)光組件的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，用以點(diǎn)亮或控制一半導(dǎo)體發(fā)光組 件的亮度，該驅(qū)動(dòng)裝置具有一耦食至一外部電壓供應(yīng)源的電源電流輸入端口，以提供該驅(qū)動(dòng)裝置所需的工作電流；該驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于由該電 源電流輸入埤輸入的電流非定值6
9. 如權(quán)利要求8所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該電源電流輸入埠輸 入的電流具周期性變化。
10. 如權(quán)利要求8所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括 一耦合至一外部接地線的集成龜路電流輸出埠，其輸出電流隨該電源電流輸入埠輸入的電 流變化。
11. 一種半導(dǎo)體發(fā)光組件的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，包括一耦合至一外部電壓供應(yīng)源的電源電流輸入埠； 一耦合至一外部接地線的集碎電路電流輸出埠；一控制輸出電流參考倍數(shù)端口，可輸出固定電位并至外接電阻以提供 定電流及復(fù)制此定電流鏡的倍數(shù)關(guān)系至另一電流輸出控制軀動(dòng)輸出端口， 控制半導(dǎo)體發(fā)光組件，以提供該半導(dǎo)體發(fā)光組件發(fā)光所需驅(qū)動(dòng)電流；及一其輸入端及輸出端分別直接或間接地耦合至該電源電源輸入埠及集成電路電流ilr出端口的省電單元；該驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于該省電單元提供的電源電流輸入端于時(shí)段Tl內(nèi)獲得電流Il，輸出端則 于時(shí)段T2內(nèi)輸入電流I2， 11>12。
12. 如權(quán)利要求11所述的省電型驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)置，其特征在于該省電單元是一取樣/保持電路。
13. 如權(quán)利要求11所述的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該省電單元與該輸入端口之間更包括一控制開(kāi)關(guān)，用以控制該發(fā)光半導(dǎo)體組件的點(diǎn)亮或亮度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體發(fā)光組件的省電型驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于包括一直接或間接地耦合于電源電流輸入埠及控制輸出端口之間的省電單元，例如可儲(chǔ)存及穩(wěn)定電壓的取樣/保持(sample & hold)電路。通過(guò)本發(fā)明的設(shè)計(jì)，電源電流輸入埠只需于一時(shí)段內(nèi)輸入與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置相同的電流，其余時(shí)段則可輸入較低的電流，以達(dá)到省電的效果。
文檔編號(hào)H05B33/02GK101184352SQ20061013875
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者王弘宗 申請(qǐng)人:聚積科技股份有限公司