專利名稱：集成光電裝置、顯示器、反饋回路控制方法及照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體的集成光電裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管為一種半導(dǎo)體光源，包括一半導(dǎo)體二極管以及選擇性地加入光致發(fā)光材料(在此亦稱為磷光體)，用以產(chǎn)生一指定波長或范圍的光線。發(fā)光二極管傳統(tǒng)上用以當(dāng)作指示燈，而愈來愈多應(yīng)用于顯示器上。當(dāng)一電壓接至由相生摻雜(oppositely doping) 的半導(dǎo)體化合物層的p-n結(jié)上，發(fā)光二極管會發(fā)出光線。借由改變半導(dǎo)體層的能帶間隙以及在p-n結(jié)中制造一活動層，不同波長的光線可以用不同的材料所產(chǎn)生。除此之外，選擇性加入的磷光體材料可改變發(fā)光二極管的光線特性。在發(fā)光二極管顯示器中，通常使用多個發(fā)光二極管來組成一個彩色影像的像素。 舉例來說，在不同的發(fā)光二極管中，三個不同的紅、綠、藍(lán)光源有不同的組合方式，個別的光學(xué)與控制都是分組或是一起驅(qū)動以形成一像素。當(dāng)個別的發(fā)光二極管被啟用與控制時，該像素可產(chǎn)生一完整的色譜。當(dāng)這個顯示器衰退時，不同顏色的發(fā)光二極管以不同速度衰退， 顯示器上的白色點(diǎn)將會改變。發(fā)光二極管亦可使用來產(chǎn)生白色光線。白色發(fā)光二極管經(jīng)過一或多個磷光體的應(yīng)用裝置時通常會產(chǎn)生多色光(polychromatic light)。這些磷光體可偏移藍(lán)光或是其他較短波長的光線至一較長波長的光線。利用混合不同波長光線的方式可引發(fā)對白光的感覺， 此方式稱為相加混色(additive mixing)，可提供等量的三色光線以及與周邊環(huán)境相比的高亮度光線，用以刺激人類眼中紅、藍(lán)、綠三個顏色的錐狀感光細(xì)胞。白色發(fā)光二極管可用以當(dāng)作照明，像是不同顯示裝置的背光照明，通常是用于IXD。發(fā)光二極管的背光照明有幾個挑戰(zhàn)。在制造時難以達(dá)成良好的均勻性，而且當(dāng)發(fā)光二極管衰退時，都伴隨著每個發(fā)光二極管可能以不同的速度在衰退。因此，常常會看到屏幕上某個區(qū)域的色溫或亮度會隨著顯示器的老化而變化，而根據(jù)記錄顯示，色溫的變化會達(dá)到數(shù)百度的絕對溫標(biāo)(Kelvins)。發(fā)光二極管用以做為其他光源的應(yīng)用，包括車輛外部照明，或是室外照明，如街燈或交通號志燈。相較于傳統(tǒng)燈泡，發(fā)光二極管的光線可持續(xù)更久且使用更少的電力，故發(fā)光二極管的應(yīng)用愈來愈廣泛。許多發(fā)光二極管的應(yīng)用與安全應(yīng)用有關(guān)，如方向燈、頭燈及交通號志燈ο集成光電裝置在組裝時會配置一或許多發(fā)光二極管，可作單獨(dú)使用或是作為消費(fèi)產(chǎn)品的一部分。集成光電裝置通常包括一驅(qū)動器以及其他的元件，均是設(shè)計用以作為不同的照明及影像應(yīng)用。設(shè)計集成光電裝置的目標(biāo)是將整個裝置的可用壽命最大化，并整合理想的功能和更低的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一集成光電裝置，包括多個發(fā)光二極管； 一光學(xué)傳輸線，耦接于所述多個發(fā)光二極管；一光線傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以通過該光學(xué)傳輸線以接收所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線；以及一驅(qū)動器，耦接于所述多個發(fā)光二極管與該光線傳感器，用以接收由該光線傳感器的輸出光線數(shù)據(jù)，并使用所述多個光線數(shù)據(jù)以驅(qū)動在所述多個發(fā)光二極管的電流。本發(fā)明提供一種集成光電裝置，包括一發(fā)光裝置，包含一紅色發(fā)光二極管、一藍(lán)色發(fā)光二極管以及一綠色發(fā)光二極管；一驅(qū)動器，耦接于該紅色發(fā)光二極管、該藍(lán)色發(fā)光二極管以及該綠色發(fā)光二極管，并包括一電流產(chǎn)生器；一光學(xué)傳輸線，耦接于該發(fā)光裝置，用以傳輸部分由所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線；一光學(xué)傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以接收來自該光學(xué)傳輸線的光線，其中該光學(xué)傳感器用以檢測發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度與顏色；以及一控制器，耦接于該光學(xué)傳感器與該驅(qū)動器，其中該控制器包括一邏輯處理器與一存儲器，其中該控制器的該邏輯處理器用以維持一白光強(qiáng)度與一色溫。本發(fā)明提供一種顯示器，包括一光帶，其包括多個發(fā)光二極管；以及一驅(qū)動器， 耦接于所述多個發(fā)光二極管，該驅(qū)動器包括一電流產(chǎn)生器及一光學(xué)傳輸線，用以排列傳輸由所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的部分光線；一光學(xué)傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以接收經(jīng)過該光學(xué)傳輸線的光線；以及一控制器，耦接于該光學(xué)傳感器與該驅(qū)動器，該控制器包括一邏輯處理器及一存儲器，其中該控制器的該邏輯處理器用以調(diào)整所述多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度與顏色。本發(fā)明提供一種反饋回路控制方法，包括測量多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度；比較所測量的光線強(qiáng)度；調(diào)整所述多個發(fā)光二極管的一子集的一電流，用以改善所述多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度分配。本發(fā)明提供一種反饋回路控制方法，包括測量安裝于交通工具外部的多個發(fā)光二極管的每一個的一光線強(qiáng)度；比較各個測量出的光線強(qiáng)度與一指定基準(zhǔn)值；以及當(dāng)該測量出的所述多個光線強(qiáng)度低于該指定基準(zhǔn)值的數(shù)量超過一指定值，發(fā)送一警告，其中該警
告為一聲音或一光線。本發(fā)明提供一種照明設(shè)備，包括多個發(fā)光二極管；一或多個光學(xué)傳輸線，耦接于所述多個發(fā)光二極管；一光線檢測器，耦接于該或所述多個光學(xué)傳輸線，用以接收穿過該光學(xué)傳輸線的光線。一驅(qū)動器，耦接于該發(fā)光二極管與該光線檢測器，其中該驅(qū)動器包括一電流產(chǎn)生器；一調(diào)光器開關(guān)，包括一或多個調(diào)光位置；以及一控制器，耦接于該驅(qū)動器與該光線檢測器，其中該控制器用以調(diào)整該電流產(chǎn)生器產(chǎn)生的電流，使得當(dāng)該調(diào)光器開關(guān)設(shè)定在一調(diào)光位置時，所檢測到的總光線強(qiáng)度相等于該調(diào)光位置所對應(yīng)的一指定數(shù)值。本發(fā)明可以將整個裝置的可用壽命延長，整合理想的功能和更低的成本。


圖IA及圖IB所示為集成光電裝置的一實(shí)施例的不同視角圖。圖2所示為集成光電裝置的反饋回路控制方法的流程圖。圖3所示為一具有多個發(fā)光二極管組的集成光電裝置的視角圖。圖4所示為集成光電裝置的反饋回路控制方法的流程圖。圖5所示為一具有備用發(fā)光二極管組的集成光電裝置的視角圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下101 集成光電裝置基板；
102、103、104、303、304、502、503、508 發(fā)光二極管；105,305,505 光線檢測器；106、309 控制器；107,307A,307B,507 驅(qū)動器；109、311 光學(xué)傳輸線；111 使用者輸入裝置；211,412 反饋回路控制方法；213、215、217、219、221、413、415、416、418 步驟；301、302 發(fā)光二極管組合；501 集成光電裝置板；504 備用發(fā)光二極管組；506 第一發(fā)光二極管組。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所揭示的內(nèi)容提供許多不同的實(shí)施例，用以實(shí)行許多實(shí)施例的不同特征。 以下指定例子的元件及排列方式的描述是為了簡化揭示本發(fā)明。此僅為實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明。舉例來說，以下的敘述由第一特征或第二特征所組成，其中實(shí)施例可能包括了由第一特征及第二特征直接連接組成，也可能包括了介于第一特征及第二特征之間的額外特征，而第一特征及第二特征可能不是直接連接的。此外，本發(fā)明的揭示內(nèi)容中的實(shí)施例可能會重復(fù)參考數(shù)值及/或文字標(biāo)號，這是為了簡化及清楚地表示實(shí)施例，且并不規(guī)定各實(shí)施例及/或討論的設(shè)定之間的關(guān)系。
圖IA及圖IB所示為集成光電裝置的一實(shí)施例的不同視角圖。圖IA為側(cè)視圖，而圖IB為俯視圖，兩者所示為位于集成光電裝置基板101上的發(fā)光二極管102、103、104。發(fā)光二極管可能有許多不同的設(shè)定(configurations)及材料成分(material compositions)。 發(fā)光二極管102、103、104的設(shè)定及材料成分可能相同，亦可能不同。在一些實(shí)施例中，光學(xué)傳輸線(或稱為光傳輸器)109最接近各個發(fā)光二極管102、 103、104。光學(xué)傳輸線109排列在最接近發(fā)光二極管102、103、104的位置傳送由發(fā)光二極管102、103、104所產(chǎn)生的光線至光線檢測器105。光學(xué)傳輸線109可能為光纖、光導(dǎo)管、基板上覆蓋的溝渠(Covered trench in asubstrate)，或是其他可進(jìn)行光學(xué)傳輸?shù)奈矬w。光學(xué)傳輸線109排列在鏡片的旁邊，鏡片在水平方向覆蓋于各個發(fā)光二極管102、103、104上。 在一些實(shí)施例中，光學(xué)傳輸線109位于幾乎與發(fā)光二極管102、103、104相同的位置，如此檢測值才會與初始值一致。然而，光學(xué)傳輸線109并不一定要位于鏡片外面，或是與鏡片接觸。舉例來說，光學(xué)傳輸線109可位于鏡片里面，接近發(fā)光二極管模具的位置。在一些實(shí)施例中，光學(xué)傳輸線109可用一角度插入鏡片材料中以便接收更多產(chǎn)生的光線。一般來說，在放置光學(xué)傳輸線109時要很小心，這樣才能只接收到由特定發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線，意即不會接收到由其他發(fā)光二極管的光線干擾或是反射光線。在一些實(shí)施例中，每個發(fā)光二極管102、103、104所耦接的光學(xué)傳輸線109可能會不同，并多工連接至光學(xué)檢測器105。以目前的技術(shù)來看，光學(xué)傳輸線109可以為光纖纜線分接于各個發(fā)光二極管102、103、104上，因此傳輸?shù)墓饩€可以施加至(additive to)光學(xué)
6檢測器105。光學(xué)檢測器105包括一影像傳感器(photo sensor)，用以接收通過光學(xué)傳輸線 109所傳輸?shù)墓?。影像傳感器可為電荷耦合裝置(charge-coupled device)或是互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q傳感器。影像傳感器可為簡單的光伏打電池(photovoltaic cell) 像是太陽能電池或是另一發(fā)光二極管?？刂破?06連接于光線檢測器105，并轉(zhuǎn)換與光線特性相關(guān)的信號做為控制信號， 用以將控制信號傳送至驅(qū)動器107?？刂破?06可以相當(dāng)簡單，在一些實(shí)施例中，控制器106 可比較兩數(shù)值，當(dāng)其中一數(shù)值與另一數(shù)值有夠大的差異時，會指示驅(qū)動器107增加其電流。 上述數(shù)值其中之一為光線檢測值，另一數(shù)值可為一指定值、使用者輸入值或是另一光線檢測值。在一些實(shí)施例中，控制器106可接收由使用者輸入裝置111而來的信號。使用者輸入裝置111可以是一調(diào)光器(dimmer)，上述信號可以是使用者輸入值，再與光線檢測值做比較。控制器106亦可以更復(fù)雜。在一些實(shí)施例中，控制器106包括一邏輯處理器及存儲器。邏輯處理器可使用光線檢測值、存儲器數(shù)值以及使用者輸入值來執(zhí)行演算法，并輸出結(jié)果至驅(qū)動器107。控制器107連接至各個發(fā)光二極管102、103、104，用以驅(qū)動電流至各個發(fā)光二極管102、103、104，并使發(fā)光二極管102、103、104發(fā)光。當(dāng)電流被驅(qū)動跨過發(fā)光二極管102、 103、104中的半導(dǎo)體二極管P-N結(jié)，發(fā)光二極管就會開始發(fā)光。發(fā)光二極管102、103、104產(chǎn)生的光線強(qiáng)度與穿過二極管的電流以及橫跨于二極管的電壓有關(guān)。各個發(fā)光二極管可以根據(jù)其尺寸及成分來評量其光度及功率。在一些實(shí)施例中，在某些電流范圍內(nèi)，由發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線強(qiáng)度大致為線性。若電流比上述的電流范圍大，發(fā)光二極管會飽和，且光線強(qiáng)度不再增加。若電流比飽和電流小，電流增加也會導(dǎo)致光線強(qiáng)度增加。然而當(dāng)發(fā)光二極管衰退時，電流與光線強(qiáng)度的相關(guān)性會隨著時間改變。當(dāng)發(fā)光二極管一直重復(fù)使用，則需要愈來愈多的電流以產(chǎn)生相同的光線強(qiáng)度。更進(jìn)一步來說，從50%改變至100%的光線強(qiáng)度所需要的電流調(diào)整幅度也會隨著時間增加。如果發(fā)光二極管衰退到一個程度，到達(dá)100%光線強(qiáng)度所需的電流比飽和電流為大時，無論驅(qū)動發(fā)光二極管的電流有多大，發(fā)光二極管均無法達(dá)到100%的光線強(qiáng)度。發(fā)光二極管的衰退過程比其他光源都持續(xù)地更久。當(dāng)白熱燈泡開始衰退時，相對地?zé)襞菰偈褂靡幌露紩?dǎo)致燈泡損壞，通常都是燈絲部分造成開路狀態(tài)。如果更多的電流用以驅(qū)動白熱燈泡，衰退的過程也會加速。電流增加也會導(dǎo)致發(fā)光二極管的衰退變快，當(dāng)發(fā)光二極管衰退時，發(fā)光二極管可以保持在電流導(dǎo)通狀態(tài)更久。不同成分的發(fā)光二極管的衰退過程也可能不同。一般來說，置于同一裝置上的發(fā)光二極管初始性質(zhì)都會非常相似，像是光線強(qiáng)度及光譜分布。然而，就算發(fā)光二極管有相似的初始性質(zhì)，也不一定會以相同的速度衰退。當(dāng)超過裝置的使用期限后，在同一裝置上的各個發(fā)光二極管會產(chǎn)生不同特性的光線。當(dāng)發(fā)光二極管接至相同的電流，其中一個發(fā)光二極管可能在光線強(qiáng)度降低的速度比其他發(fā)光二極管為快。另一個發(fā)光二極管可能會產(chǎn)生在光譜分布上造成偏移，并產(chǎn)生感知的色差。參考圖1B，驅(qū)動器107耦接于各個發(fā)光二極管102、103、104上，并根據(jù)光線檢測器 105的輸出，用以驅(qū)動電流經(jīng)過各個發(fā)光二極管102、103、104。光線檢測器105傳送一與檢測光線特性有關(guān)的信號至驅(qū)動器107。此反饋回路的機(jī)制畫于圖2。參考圖2，集成光電裝置的反饋回路控制方法211，用以說明圖IA及圖IB中的反饋回路是如何使用的。在步驟213中，發(fā)光二極管發(fā)射出光線。集成光電裝置包括許多發(fā)光二極管，每個發(fā)光二極管都可發(fā)射出光線。在步驟215中，光線檢測器105經(jīng)由光學(xué)傳輸線109檢測發(fā)光二極管102、103、104產(chǎn)生的光線。此檢測結(jié)果可轉(zhuǎn)換成許多光線特性，如光線強(qiáng)度、顏色、色溫或光譜分布。舉例來說，光線顏色可使用電荷耦合裝置或是互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體檢測器來決定，光線可能會先經(jīng)由多個彩色濾光片(color filters)進(jìn)行濾光，接著與不同波長相關(guān)的光線強(qiáng)度就可以分開測量?？刂破骶哂幸惶幚砥鳎靡赞D(zhuǎn)換分開檢測的數(shù)值至某一顏色。利用同樣的方式，可經(jīng)由測量不同波長的光線強(qiáng)度并整合測量結(jié)果來決定色溫或是光譜分布。在一實(shí)施例中，將數(shù)個光二極管(Photo diode)堆疊起來， 用以讓光線依次穿過堆疊，每個光二極管則測量不同波長的光線。如圖IA所示的實(shí)施例，光學(xué)傳輸線109位于各個發(fā)光二極管102、103、104旁。只要依序開啟各發(fā)光二極管102、103、104，就可以分別檢測由各個發(fā)光二極管102、103、104 而來的光線，或是一同開啟各個發(fā)光二極管102、103、104以檢測發(fā)光二極管102、103、104 的光線總和。各個發(fā)光二極管102、103、104可經(jīng)由一單獨(dú)的光學(xué)傳輸線連接至光線檢測器105。各個發(fā)光二極管102、103、104亦可經(jīng)由同一光學(xué)傳輸線109在各發(fā)光二極管102、 103,104的分支連接至光學(xué)檢測器105。在一些實(shí)施例中，無分支的光學(xué)傳輸線109可以收集到由數(shù)個發(fā)光二極管所產(chǎn)生的光線。舉例來說，可以檢測到一組4個發(fā)光二極管的光線輸出。在這些實(shí)施例中，整群發(fā)光二極管可被一起控制。在步驟217中，光學(xué)檢測器105的輸出是反饋至驅(qū)動器107或控制器106，而光線檢測器105的輸出會在步驟219中做比較。在圖IB中，一信號線連接光學(xué)檢測器105及驅(qū)動器107或控制器106，然而光學(xué)檢測器105及驅(qū)動器107或控制器106可為一相同元件的
一部分，并不需要分開組裝。光線檢測器105的輸出可與一數(shù)值做比較，該數(shù)值可為儲存于驅(qū)動器107或控制器106的預(yù)期數(shù)值、歷史數(shù)值(可為一初始值或由前次檢測所得的數(shù)值)或相鄰發(fā)光二極管的光線輸出值。不同的比較模式適合不同的裝置運(yùn)行。舉例來說，當(dāng)均勻的高光線強(qiáng)度對裝置來說很重要時，發(fā)光二極管的光線輸出就和相鄰的發(fā)光二極管相比。如果該發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度比相鄰的發(fā)光二極管為低時，在步驟221會增加其電流，驅(qū)動器107會個別地調(diào)整發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度。電流的增加用以讓發(fā)光二極管的光線輸出增加至跟相鄰的發(fā)光二極管一致，用以維持均勻的高光線強(qiáng)度輸出。另一方面來說，如果只需要均勻的光線強(qiáng)度，具有較低光線強(qiáng)度的發(fā)光二極管的電流可能不會改變，因為增加電流可能會加速發(fā)光二極管的衰退。整個裝置的總輸出光線會降低，經(jīng)由維持光線強(qiáng)度的均勻性，盡管處于較低的總光線輸出，裝置的使用時間卻得以延長。在另一實(shí)施例中，驅(qū)動器107會改變電流，用以維持在特定的總光線輸出。這可能對安全或是校準(zhǔn)的情況相當(dāng)重要。該反饋回路用以維持初始光線強(qiáng)度或是由控制器106而來的特定光線強(qiáng)度。在圖2中的集成光電裝置的反饋回路控制方法可連續(xù)執(zhí)行集成光電裝置的所有步驟，或是一步一步地執(zhí)行。舉例來說，當(dāng)集成光電裝置開啟時，該方法就會開始執(zhí)行。當(dāng)發(fā)光二極管在集成光電裝置開啟時做調(diào)整，這些設(shè)定會保留直到下一次集成光電裝置開啟時。該方法也可以只為了校準(zhǔn)而執(zhí)行，像是校準(zhǔn)按鈕按下時要做出回應(yīng)。該方法可一直重復(fù)步驟213直到在步驟219的結(jié)果不需要再調(diào)整發(fā)光二極管時。因為光線的檢測與比較可以快速地執(zhí)行，就可能用簡單的邏輯來實(shí)現(xiàn)該反饋回路，僅用以逐步增加或降低驅(qū)動器的光線輸出直到檢測到預(yù)定的光線輸出。集成光電裝置可具有使用者設(shè)定的控制選項，用以設(shè)定不同的設(shè)定，像是調(diào)光器 (dimmer) 0使用者根據(jù)預(yù)定的光線強(qiáng)度來選擇設(shè)定。傳統(tǒng)的驅(qū)動器或控制器會采用部分最大電流，用以當(dāng)做設(shè)定來輸出電流，驅(qū)動器或控制器在本發(fā)明的一實(shí)施例中會采用光線強(qiáng)度的反饋回路機(jī)制，以最吻合的預(yù)定光線強(qiáng)度來輸出電流。因此本發(fā)明的驅(qū)動器或控制在 50%光線強(qiáng)度的設(shè)定不會隨時間降低光線強(qiáng)度，而傳統(tǒng)的驅(qū)動器或控制器會。在一些實(shí)施例中，具有調(diào)光器的集成光電裝置為發(fā)光二極管照明設(shè)備(LED light fixture)。該照明設(shè)備包括多個發(fā)光二極管、光學(xué)傳輸線、光線檢測器、驅(qū)動器、調(diào)光器以及控制器。光線檢測器包括一影像傳感器，用以接收穿過光學(xué)傳輸線的光線。驅(qū)動器耦接于發(fā)光二極管及光線檢測器，并包括一電流產(chǎn)生器。調(diào)光器的開關(guān)包括一或多個調(diào)光位置?？刂破黢罱佑隍?qū)動器及光線檢測器，用以調(diào)整電流產(chǎn)生器產(chǎn)生的電流，使得當(dāng)該調(diào)光器開關(guān)設(shè)定在一調(diào)光位置時，所檢測到的總光線強(qiáng)度相等于該調(diào)光位置所對應(yīng)的一指定數(shù)值。在另一實(shí)施例中，具有調(diào)光器的集成光電裝置用以做為顯示器的背光。該集成光電裝置包括光線檢測器，用以檢測周圍的光線以及該集成光電裝置的發(fā)光二極管所產(chǎn)生的光線。該集成光電裝置中的控制器用以根據(jù)周圍的光線來調(diào)整背光的數(shù)量，像是調(diào)整背光以利夜間觀賞。該集成光電裝置可包括存儲器，用以讓控制器比較檢測到的光線強(qiáng)度值與一歷史值，該歷史值可能是一初始值。在該存儲器中儲存初始值是相當(dāng)有用的，因為光線傳輸線的位置及安裝時的變化，檢測出的同一種發(fā)光二極管光線強(qiáng)度值不一定會相同。換句話說，檢測到各個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度值可從該初始值校準(zhǔn)或是正規(guī)化。如果在將具有相同初始值的發(fā)光二極管在分組放入同一集成光電裝置前先挑選過，該初始值會與初始光線強(qiáng)度相關(guān)。在一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管會經(jīng)過測試，用以讓初始值為校正點(diǎn) (calibrationpoint)0該存儲器另一用處是減低分類限制(binning limiations)，用以降低制造成本。 在發(fā)光二極管被安裝至集成光電裝置前，會將具有相似初始輸出特性的發(fā)光二極管先分類成群。對許多集成光電裝置來說，這些群集的定義非常狹窄，會導(dǎo)致許多發(fā)光二極管不合格被退貨，而至更低一級的分類，而所述多個發(fā)光二極管只能使用在具有較低經(jīng)濟(jì)價值的集成光電裝置上。在狹窄分類群集背后的根本原因在光線在初始及隨著時間變化的均勻一致性。因為在本發(fā)明不同實(shí)施例中的檢測與控制機(jī)制可以確保隨著時間變化仍有均勻的光線輸出，所以分類的限制可以降低，也可以減低不合格被退貨的情況。雖然圖IA及圖IB顯示集成光電裝置具有3個發(fā)光二極管102、103、104，但本發(fā)明的集成光電裝置并不限制在3個發(fā)光二極管。任何數(shù)量的發(fā)光二極管都可以包括在集成光電裝置內(nèi)。在光帶裝置(light bar device)中，發(fā)光二極管的數(shù)量可能多于3、多于10或多于20。在本發(fā)明不同的實(shí)施例中，在集成光電裝置中的發(fā)光二極管可能每個都不同。在圖IB中的發(fā)光二極管102、103、104可產(chǎn)生不同特性的光線，像是不同顏色的光線。舉例來說，集成光電裝置可為一個紅綠藍(lán)的裝置，其中發(fā)光二極管102可產(chǎn)生紅色光線、發(fā)光二極管103可產(chǎn)生綠色光線、發(fā)光二極管104可產(chǎn)生藍(lán)色光線。在一些照明應(yīng)用中，采用這種紅綠藍(lán)組合發(fā)光二極管的集成光電裝置會產(chǎn)生白色光線。該集成光電裝置的輸出具有可調(diào)整的色溫。更進(jìn)一步來說，身為一影像像素，發(fā)光二極管102、103、104可分別被控制，用以一起產(chǎn)生任何顏色。發(fā)光二極管102、103、104可使用不同顏色的磷光體鍍于半導(dǎo)體二極管的相同位置上。發(fā)光二極管102、103、104亦可借由不同成分及結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體二極管來產(chǎn)生不同顏色的光線。光線檢測器105在紅綠藍(lán)色的集成光電裝置中可依序檢測各個發(fā)光二極管102、 103、104的光線顏色、光線強(qiáng)度以及其他的光譜信息，舉例來說，可使用獨(dú)立的光學(xué)傳輸線 109在各個發(fā)光二極管102、103、104，或是使用一具有多分支的光學(xué)傳輸線109，并依序開啟發(fā)光二極管102、103、104。上述檢測到的信息用以調(diào)整電流輸出以改變產(chǎn)生光線的特性， 像是改變光線強(qiáng)度、光線顏色或色溫。在一些實(shí)施例中，控制器用以維持集成光電裝置的輸出色溫及光線強(qiáng)度。圖3所示為一具有多個發(fā)光二極管組的集成光電裝置的視角圖。如圖3所示，發(fā)光二極管組合(LED assemblies) 301具有3個發(fā)光二極管，其中包括發(fā)光二極管303，而發(fā)光二極管組合302具有3個發(fā)光二極管，其中包括發(fā)光二極管304。光線檢測器305通過光學(xué)傳輸線311用以檢測在所述多個發(fā)光二極管組合301、302中的各發(fā)光二極管的光線輸出。一個用以轉(zhuǎn)換類比檢測信號至數(shù)位信號的裝置可為光線檢測器的一部分，或是置于光線檢測器及控制器之間做為一個獨(dú)立元件。光線輸出信息會送到控制器309，用以控制驅(qū)動器307A及307B以傳送電流至各個發(fā)光二極管。在一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管組合301及302為具有獨(dú)立紅綠藍(lán)顏色發(fā)光二極管的個別影像像素。所述多個影像像素可根據(jù)控制器對驅(qū)動器307A及307B的指示，以產(chǎn)生相同或相異的光線。在一些實(shí)施例中，發(fā)光二極管組合301及302為IXD電視中的背光裝置的光帶模塊。對LCD電視來說，背光裝置光線輸出的均勻性的需求是相當(dāng)高的。因此，控制器309會比較發(fā)光二極管組合301及302的總光線輸出，并指示驅(qū)動器307A及307B使得兩者的光線輸出相等?？刂破?09亦可確保個別發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度是相同的。雖然圖3所示驅(qū)動器307A及307B是并聯(lián)地連接在發(fā)光二極管上，而串聯(lián)的發(fā)光二極管的驅(qū)動器可想象成一發(fā)光二極管組合的總光線強(qiáng)度被控制，用以與另一發(fā)光二極管組合的總光線強(qiáng)度相同。發(fā)光二極管組合并不限制在3個發(fā)光二極管的集合，可使用任何數(shù)量的發(fā)光二極管并一起驅(qū)動。圖4所示為集成光電裝置的一反饋回路控制方法的流程圖。在步驟413中，發(fā)光二極管組合301及302產(chǎn)生光線。光線檢測器305檢測到產(chǎn)生的光線并于步驟415中傳送檢測到的信息至控制器309。在步驟416中，控制器309互相比較檢測到的數(shù)值或是與一指定值做比較，用以指示驅(qū)動器307A及307B改變電流。在步驟418中，驅(qū)動器307A及307B 驅(qū)動發(fā)光二極管303及304，如果必要的話，會借由改變電流來調(diào)整發(fā)光二極管303及304 的光線輸出。如上述所揭示本發(fā)明的內(nèi)容，比較的動作可以在一些運(yùn)算后才執(zhí)行，像是加總一發(fā)光二極管組合中的所有發(fā)光二極管的光線輸出。此外，在比較完后，可執(zhí)行進(jìn)一步的運(yùn)算。舉例來說，檢測到的數(shù)值與一預(yù)期數(shù)值的差值可計算出來，并可根據(jù)該差值在校準(zhǔn)曲線或用查表法找出需調(diào)整的電流。本發(fā)明的許多實(shí)施例均與具有許多光帶做為背光的顯示器有關(guān)。背光顯示器包括 IXD電視及屏幕與一些商業(yè)用顯示器。每個光帶包括一數(shù)量的發(fā)光二極管、一具有電流產(chǎn)生器的驅(qū)動器耦接于各個發(fā)光二極管以及一光學(xué)傳輸線用以傳送由各個發(fā)光二極管所產(chǎn)生的部分光線。部分光線傳送至光線檢測器，其中光線檢測器包括了影像傳感器，用以接收穿過光線傳輸線的光線。顯示器亦包括一控制器耦接至光線檢測器及驅(qū)動器。該控制器可包括存儲器及邏輯單元，用以根據(jù)檢測到的數(shù)值來調(diào)整發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度。如上述本發(fā)明揭示的內(nèi)容，發(fā)光二極管的光線輸出與驅(qū)動電流以及橫跨于發(fā)光二極管的電壓有關(guān)。在圖中的發(fā)光二極管所示是與驅(qū)動器并聯(lián)地連接，用以讓通過各個發(fā)光二極管的電流可個別讓驅(qū)動器來控制，然而本發(fā)明揭示的范圍不限于此。在一些實(shí)施例中， 發(fā)光二極管串接連至驅(qū)動器，用以讓通過各個發(fā)光二極管的電流是相同的。個別發(fā)光二極管的控制可以利用改變橫跨于發(fā)光二極管的電壓來達(dá)成。此種方法跟改變電阻有關(guān)，如電壓分壓器分別橫跨于各個發(fā)光二極管上。換句話說，可用其他的方法來達(dá)成對個別發(fā)光二極管的控制，而本發(fā)明所揭示的內(nèi)容并不只局限于電流調(diào)整的方法。圖5所示為具有備用發(fā)光二極管組的集成光電裝置。如圖5所示的集成光電裝置包括一具有兩個發(fā)光二極管組(LED banks)的集成光電裝置板501，其中兩個發(fā)光二極管組為第一發(fā)光二極管組506及備用發(fā)光二極管組504。各個發(fā)光二極管組通過一或多條光學(xué)傳輸線連接至光學(xué)檢測器505，并連接至驅(qū)動器507。在第一發(fā)光二極管組506中的各個發(fā)光二極管均具有一對應(yīng)的發(fā)光二極管在備用發(fā)光二極管組504中，如發(fā)光二極管502及 503互為相應(yīng)，置于個別的發(fā)光二極管組中。這些對應(yīng)發(fā)光二極管502及503都是通過一開關(guān)連接(未畫于圖上)或是通過類似的機(jī)制將來自驅(qū)動器507的電流重新導(dǎo)向。在此實(shí)施例中，集成光電裝置一開始不會使用備用發(fā)光二極管組504。集成光電裝置經(jīng)過使用后，一或多個發(fā)光二極管會開始衰退，當(dāng)衰退到達(dá)一定程度時，備用發(fā)光二極管組504就會開始運(yùn)行。舉例來說，開關(guān)會在通路狀態(tài)，用以改為目前使用的發(fā)光二極管至備用發(fā)光二極管組504中的發(fā)光二極管。如果發(fā)光二極管502的光線輸出開始衰退至一定程度時，發(fā)光二極管503會被加入運(yùn)行以取代發(fā)光二極管502，用以讓總光線輸出保持固定。 如圖所示，對應(yīng)的發(fā)光二極管均是成對的，用以讓轉(zhuǎn)換過程對終端使用者來說相當(dāng)清楚。舉例來說，到達(dá)需要轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管的程度即是就算處于最大操作電流時，衰退的發(fā)光二極管的光線輸出也不能達(dá)到規(guī)格所要求的輸出。在一些實(shí)施例中，一開關(guān)處于通路狀態(tài)，用以改變整個集成光電裝置至備用發(fā)光二極管組504。采用這個方法，驅(qū)動器507不必根據(jù)發(fā)光二極管對發(fā)光二極管的原則來調(diào)整輸出。當(dāng)?shù)谝话l(fā)光二極管組506需要被更換時，使用備用發(fā)光二極管組504可讓集成光電裝置繼續(xù)使用。在一些實(shí)施例中，在備用發(fā)光二極管組中不屬于對應(yīng)的發(fā)光二極管可加入服務(wù)運(yùn)行。舉例來說，如果發(fā)光二極管502完全衰退，發(fā)光二極管503及508可一同加入運(yùn)行以維持總光線輸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可認(rèn)知存在有許多控制機(jī)制及可能性采用在集成光電裝置上有一額外的發(fā)光二極管組的概念。此概念特別適合于極不宜出現(xiàn)光線輸出中斷的應(yīng)用，或是對光線輸出的均勻性非常重要的應(yīng)用。
在其他方面，用于集成光電裝置的反饋回路可用來警告操作者在安全的應(yīng)用。愈來愈多發(fā)光二極管使用在交通工具外部照明及警告的應(yīng)用上，像是汽車、飛機(jī)及火車。此方法可包括測量安裝至交通工具外部的一群發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度，比較測量得到的光線強(qiáng)度與指定的基準(zhǔn)值，如果測量得到的光線強(qiáng)度低于指定的基準(zhǔn)值時，警告操作者。發(fā)光二極管的衰退會隨著時間緩慢發(fā)生也不會被注意到，然而光線輸出降低之后會減低可視度，如果不發(fā)出警告的話，可能造成安全上的問題。定期測量光線強(qiáng)度，并比較測得的光線強(qiáng)度與基準(zhǔn)值，可以確保適時地對操作者發(fā)出警告。警告可以采用不同的形式，包括聲音或光線。但是以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭示的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用以輔助專利文件搜尋之用，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成光電裝置，包括 多個發(fā)光二極管；一光學(xué)傳輸線，耦接于所述多個發(fā)光二極管；一光線傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以通過該光學(xué)傳輸線以接收所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線；以及一驅(qū)動器，耦接于所述多個發(fā)光二極管與該光線傳感器，用以接收由該光線傳感器的輸出光線數(shù)據(jù)，并使用所述多個光線數(shù)據(jù)以驅(qū)動在所述多個發(fā)光二極管的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的集成光電裝置，其中該驅(qū)動器包括一電流產(chǎn)生器以及一控制器，其中當(dāng)檢測到低輸出光線時，該控制器用以增加一發(fā)光二極管的一電流，該控制器更包括一邏輯處理器與一存儲器，該邏輯處理器調(diào)整一發(fā)光二極管的一電流，用以使得相鄰的所述多個發(fā)光二極管的光線輸出相匹配。
3.如權(quán)利要求2所述的集成光電裝置，其中該控制器包括一邏輯處理器與一存儲器， 該邏輯處理器調(diào)整一發(fā)光二極管的一電流，用以使得相鄰的所述多個發(fā)光二極管的光線輸出相匹配。
4.一種集成光電裝置，包括一發(fā)光裝置，包含一紅色發(fā)光二極管、一藍(lán)色發(fā)光二極管以及一綠色發(fā)光二極管； 一驅(qū)動器，耦接于該紅色發(fā)光二極管、該藍(lán)色發(fā)光二極管以及該綠色發(fā)光二極管，并包括一電流產(chǎn)生器；一光學(xué)傳輸線，耦接于該發(fā)光裝置，用以傳輸部分由所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線.一入 ，一光學(xué)傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以接收來自該光學(xué)傳輸線的光線，其中該光學(xué)傳感器用以檢測發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度與顏色；以及一控制器，耦接于該光學(xué)傳感器與該驅(qū)動器，其中該控制器包括一邏輯處理器與一存儲器，其中該控制器的該邏輯處理器用以維持一白光強(qiáng)度與一色溫。
5.一種顯示器，包括 一光帶，包括多個發(fā)光二極管；以及一驅(qū)動器，耦接于所述多個發(fā)光二極管，該驅(qū)動器包括一電流產(chǎn)生器及一光學(xué)傳輸線， 用以排列傳輸由所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的部分光線；一光學(xué)傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以接收經(jīng)過該光學(xué)傳輸線的光線；以及一控制器，耦接于該光學(xué)傳感器與該驅(qū)動器，該控制器包括一邏輯處理器及一存儲器， 其中該控制器的該邏輯處理器用以調(diào)整所述多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度與顏色。
6.一種反饋回路控制方法，包括測量多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度； 比較所測量的光線強(qiáng)度；調(diào)整所述多個發(fā)光二極管的一子集的一電流，用以改善所述多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度分配。
7.如權(quán)利要求6所述的反饋回路方法，其中當(dāng)所述多個發(fā)光二極管的該子集的光線強(qiáng)度較其余所述多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度為低時，該子集的該電流會增加，當(dāng)該子集的光線強(qiáng)度較其余所述多個發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度為高時，該電流會降低。
8.如權(quán)利要求6所述的反饋回路方法，其中調(diào)整所述多個發(fā)光二極管的該子集的該電流，用以使得該子集的光線強(qiáng)度的總和本質(zhì)上相等于其余發(fā)光二極管的光線強(qiáng)度的總和。
9.一種反饋回路控制方法，包括測量安裝于交通工具外部的多個發(fā)光二極管的每一個的一光線強(qiáng)度； 比較各個測量出的光線強(qiáng)度與一指定基準(zhǔn)值；以及當(dāng)該測量出的所述多個光線強(qiáng)度低于該指定基準(zhǔn)值的數(shù)量超過一指定值，發(fā)送一警告，其中該警告為一聲音或一光線。
10.一種照明設(shè)備，包括 多個發(fā)光二極管；一或多個光學(xué)傳輸線，耦接于所述多個發(fā)光二極管；一光線檢測器，耦接于該或所述多個光學(xué)傳輸線，用以接收穿過該光學(xué)傳輸線的光線。 一驅(qū)動器，耦接于該發(fā)光二極管與該光線檢測器，其中該驅(qū)動器包括一電流產(chǎn)生器； 一調(diào)光器開關(guān)，包括一或多個調(diào)光位置；以及一控制器，耦接于該驅(qū)動器與該光線檢測器，其中該控制器用以調(diào)整該電流產(chǎn)生器產(chǎn)生的電流，使得當(dāng)該調(diào)光器開關(guān)設(shè)定在一調(diào)光位置時，所檢測到的總光線強(qiáng)度相等于該調(diào)光位置所對應(yīng)的一指定數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成光電裝置、顯示器、反饋回路控制方法及照明設(shè)備。該集成光電裝置包括多個發(fā)光二極管；一光學(xué)傳輸線，耦接于所述多個發(fā)光二極管；一光線傳感器，耦接于該光學(xué)傳輸線，用以通過該光學(xué)傳輸線以接收所述多個發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線；以及一驅(qū)動器，耦接于所述多個發(fā)光二極管與該光線傳感器，用以接收由該光線傳感器的輸出光線數(shù)據(jù)，并使用所述多個光線數(shù)據(jù)以驅(qū)動在所述多個發(fā)光二極管的電流。本發(fā)明可以將整個裝置的可用壽命延長，整合理想的功能和更低的成本。
文檔編號H05B37/02GK102261597SQ201010547528
公開日2011年11月30日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者黃信杰 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司