[发明专利]电流调节器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用以驱动白光LED的电流调节器，特别是关于一种可 以让白光LED的亮度变化在人眼中呈线性变化的电流调节器及其控制方 法。

背景技术

由于发光二极管(LED)具有耗电低、寿命长、体积小及成本低等优点， 因此越来越受到重视。图1显示已知用以驱动白光LED20的电流调节器 10，其包括电流源12用以提供电流IREF，晶体管16的汲极连接电流IREF 及运算放大器14的非反相输入，其源极连接接地端GND，其闸极连接运 算放大器14的输出，晶体管18的汲极连接LED20及运算放大器14的反 相输入，其源极连接接地端GND，其闸极连接运算放大器14的输出，晶 体管18镜射通过晶体管16的电流IREF产生直流驱动电流ILED给白光 LED20。图2显示电流IREF与调光步阶(dimming step)之间的关系曲线， 由于调光步阶与电流IREF为线性关系，故可得电流

IREF＝K1×STEP    公式1

其特征在于，K1为常数，STEP为调光步阶的阶数。图3显示直流驱 动电流ILED与调光步阶之间的关系曲线，由于直流驱动电流ILED系镜 射电流IREF产生的，因此调光步阶与直流驱动电流ILED之间也具有线性 关系，故直流驱动电流

ILED＝K1×K2×STEP    公式2

其中，K2为晶体管16及18的尺寸的比值。图4显示白光LED20的 光强度(luminous intensity)与直流驱动电流ILED之间的关系曲线，当直流 驱动电流ILED增加时，LED20的光强度也随着增加，换言之，LED20 的亮度与调光步阶之间具有线性关系。

虽然，白光LED20的亮度正比于调光步阶，但是，对人眼来说，白光 LED20产生的亮度并非线性。图5显示白光LED20的亮度(luminance)及 明暗度(lightness)之间的关系曲线30以及人眼中亮度及明暗度之间的关系 曲线32，其中，垂直轴的亮度代表实际上的亮度，水平轴的明暗度代表人 眼察觉到的亮度，对曲线30来说，水平轴的明暗度可以代表调光步阶。 习惯上，明暗度为0时代表全黑，明暗度为100时代表全白。每当白光LED 20的亮度改变ΔY时，人眼应该感觉到的明暗度变化ΔL，如曲线30所示， 实际上，人眼的结构复杂，在亮度较高时，需要较大的亮度变化人眼才能 察觉到明暗度改变，相反的，在亮度较低时，一点点的亮度变化人眼就会 感受到明暗度的变化，如曲线32所示，因此，每当改变1个调光步阶使 LED20的亮度改变ΔY时，人眼察觉到的明暗度变化并不是固定值，换言 之，电流调节器10的调光步阶与人眼察觉到的明暗度并不是线性关系。 图6显示图5中曲线30及32之间亮度的误差值，从这里可以很明显的看 出，在相同明暗度时，LED20发出的亮度与人眼所需的亮度有很大的差距， 特别是在明暗度为50附近。

在已知的电流调节器10中，如果要使人眼察觉到的明暗度呈线性变 化，则必需适当的选择调光步阶，在低电流区域时，LED20的亮度只要稍 微变化，人眼观察到的明暗度就有变化，故在低电流区域能选择的调光步 阶较少，相反，在高电流区域时，LED20的亮度要有较大的改变，人眼才 能感受到明暗度的变化，故可选取的调光步阶较多。然而，不论是在低电 流区域或高电流区域必定有部分的调光步阶没有被使用，因而造成浪费。 另外，要选取适当的调光步阶也要经过复杂的计算，这也增加设计上的难 度。

因此已知的电流调节器存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种可以使白光LED的亮度变化在人眼中呈 线性变化的电流调节器及其控制方法。

本发明的另一目的，在于提出一种可以使白光LED的亮度变化在人眼 中几乎为线性变化的电流调节器及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种电流调节器，包括一电流源和一明暗度控制器，其特征在于：

所述电流源提供一正比于((L+a)/b)ⁿ的驱动电流，其中L为明暗度，a、 b及n为常数以及；

所述明暗度控制器决定L的值；

其中，所述驱动电流与明暗度之间的关系曲线逼近人眼中亮度与明暗 度之间的关系曲线。

本发明的电流调节器还可以采用以下的技术措施来进一步实现。