发光二极管电路的制作方法

xiaoxiao2020-09-10  1

专利名称:发光二极管电路的制作方法
技术领域
本发明有关于发光二极管电路,尤指一种具有一芯片以及一发光二极管 且该芯片具有用来控制一路径上的一驱动电流的一电流控制单元的发光二极 管电路。
背景技术
请参阅图1,图1为典型LED控制芯片IO上的一接合垫(pad)连接于 一发光二极管(light emitting diode, LED )的简化结构示意图。如图1所示, 一LED控制芯片10上包含有一接合垫110,接合垫IIO耦接于位于芯片10 外部的一发光二极管120以及一限流电阻20。 一^:而言,限流电阻20的功 能在于控制流经发光二极管120的驱动电流大小,以便控制发光二极管120 的亮度,也可防止由于流经发光二极管120的驱动电流太大而影响发光二极 管120的使用寿命,然而,由于该限流电阻20通常设置于LED控制芯片10 外部的印刷电路板(print circuit board, PCB )板上,如此一来,会使得硬件上 的成本相对的提高。

发明内容
因此,本发明的目的之一在于提供一种发光二极管电路,透过芯片内部 的控制电路,其可直接控制流经发光二极管的驱动电流的电流大小,以降低 硬件成本。
依据本发明的实施例,其揭露一种发光二极管电路。该发光二极管电路 包含有一芯片,包含一电流控制单元,用来控制一路径上的一驱动电流;以 及一发光二极管,设置于该芯片的外部,并耦接于该路径上,该发光二极管 依据该驱动电流以产生 一光源。


图1为典型LED控制芯片上的一接合垫连接于一发光二极管的简化结构示意图。
图2为本发明发光二极管电路的第一实施例示意图。 图3为本发明发光二极管电路的第二实施例示意图。
图4为参考电流与驱动电流的对应关系的示意图。 图5为本发明发光二极管电路的第三实施例示意图。 图6为本发明发光二极管电路的第四实施例示意图。 图7为本发明发光二极管电路的第五实施例示意图。 图8为本发明发光二极管电路的第六实施例示意图。 图9为本发明发光二极管电路的第七实施例示意图。
主要元件符号说明
10 LED控制芯片 20 限流电阻 100 芯片 110 接合垫 120 发光二极管 130 预定电压源
200、 300、 500、 600、 700、 发光二极管电3各 800、 900
210 电流源 310 电流调整元件 510 阻抗元件 610 可变电阻 620 运算放大器 710 分压电^各
712、 714 电阻
830、 930 可调电压源
具体实施例方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域 中具有通常知识者应可理解,硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同 一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式,而是 以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所 提及的「包含」为一开放式的用语,故应解释成「包含但不限定于」。此外, 「耦接」 一词在此为包含任何直接及间接的电气连接手段。因此,若文中描
述一第 一装置耦接于一第二装置,则代表该第 一装置可直接电气连接于该第 二装置,或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
以下将配合附图来说明本发明的不同特征,而相同的部分在各个图示中 将以同样的标号来表示以便于说明。
请参阅图2,图2为本发明发光二极管电路200的第一实施例示意图。 如图2所示,发光二极管电路200包含有一芯片100、 一发光二极管120以 及一预定电压源130,其中发光二极管120以及预定电压源130均位于芯片 IOO的外部,而芯片100中另包含有一电流源210以及一接合垫110。电流源 210作为一电流控制单元,经由接合垫IIO耦接于发光二极管120,用以提供 一参考电流Iref来产生流经发光二极管120的一路径上的一驱动电流Idrive, 而发光二极管120耦接于预定电压源130与接合垫IIO之间(亦即该路径), 并且依据该驱动电流Idrive产生一光源。在本实施例中,电流源210为一固 定电流源,此外,由于流经发光二极管120的驱动电流Idrive的电流大小即 等于参考电流Iref的电流大小,所以控制了参考电流Iref就等于控制了驱动 电流Idrive,举例来说,若希望驱动电流Idrive的电流大小为10mA,就使用 能提供10mA参考电流Iref的固定电流源作为电流源210,如此一来,不需要 限流电阻就可确保流经发光二极管120的驱动电流Idrive的电流大小等于 10mA。
请注意,在本实施例中,电流源210是以一固定电流源来实作,然而, 此仅是作为范例说明之用,并非为本发明的限制,举例来说,电流源210亦 可为一可变电流源,用以依据一控制电压(栅极电压)提供参考电流Iref来 产生流经发光二极管120的路径上的驱动电流Idrive,发光二极管120便依据 该驱动电流Idrive产生一光源,而在其他实施例中,电流源210可是任何可 提供参考电流Iref的电路。
请注意,在上述实施例中,驱动电流Idrive的电流大小即等于参考电流 Iref的电流大小,然而,此仅是作为范例说明之用,并非为本发明的限制,请 参阅图3,图3为本发明发光二极管电路300的第二实施例示意图。由于图3的发光二极管电路300与图2的发光二极管电路200中具有相同名称的元件 具有类似的连接方式与功能,因此为求说明书内容简洁起见,详细说明便在 此加以省略。如图3所示,发光二极管电路300的芯片IOO中,除了有电流 源210及接合垫IIO外,还包含有一电流调整元件310,耦接于电流源210 与接合垫110之间,与电流源210—起作为一电流控制单元,用以控制电流 源210与发光二极管120之间的一电流导通状态以调整驱动电流Idrive,而发 光二极管120便依据该驱动电流Idrive产生一光源。在本实施例中,电流调 整元件310为一电子式或机械式开关,用以控制电流源210与发光二极管120 之间的一电流导通时间ton与一电流不导通时间toff来动态调整驱动电流 Idrive,进而控制驱动电流Idrive的总平均电流大小,在电流导通时间ton内, 驱动电流Idrive等于参考电流Iref,而在电流不导通时间toff内,驱动电流 Idrive等于零,举例来说,请参阅图4,图4为参考电流Iref与驱动电流Idrive 的对应关系的一范例,,li殳电流源210 (固定电流源)提供电流大小为20mA 的参考电流Iref,在电流导通时间ton内,驱动电流Idrive等于参考电流Iref (20mA),在电流不导通时间toff内,驱动电流Idrive等于零,电流调整元 件310 (开关)控制电流导通时间ton与电流不导通时间toff的比例为1: 1, 因而驱动电流Idrive的总平均电流大小即为10mA。请注意,上述范例中参考 电流Iref的大小以及电流导通时间ton与电流不导通时间toff的比例仅作为范 例说明之用,并非为本发明的限制。在其他实施例中,亦可于不关闭开关(亦 即不让电流为零)的条件下达到调整总平均电流大小的目的,举例来说,电 流调整元件310亦可在电流源210与发光二极管120之间导通时,控制参考 电流Iref的电流导通量来调整驱动电流Idrive的总平均电流大小。
请参阅图5,图5为本发明发光二极管电路500的第三实施例示意图。 如图5所示,发光二极管电路500包含有一芯片100、 一发光二极管120以 及一预定电压源130,发光二极管120以及预定电压源130均位于芯片100 的外部,而芯片100中另包含有一阻抗元件510以及一接合垫110。发光二 极管120耦接于预定电压源130与接合垫110之间,而阻抗元件510作为一 电流控制单元,耦接于接合垫110与发光二极管120之间,用以控制一驱动 电流Idrive,而发光二4及管120 ^f更依据驱动电流Idrive产生一光源。阻抗元件 510 (例如电阻)的功能跟典型限流电阻的功能相同,不同之处仅在于阻抗元 件510被整合至芯片IOO的内部,因此可简化芯片外部的电路连接。请注意,在本实施例中,阻抗元件510为一固定电阻,然而,此^f叉是作为范例说明之
用,并非为本发明的限制,亦即在其他实施例中,阻抗元件510亦可依据设
计需求而采用一可变电阻。
请参阅图6,图6为本发明发光二极管电路的第四实施例示意图。如图6 所示,发光二极管电路600包含有一芯片100、 一发光二极管120以及一预 定电压源130,发光二极管120以及预定电压源130均位于芯片IOO的外部, 而芯片100中另包含有一可变电阻610、一运算放大器620以及一接合垫110。 发光二极管120耦接于预定电压源130与接合垫IIO之间,可变电阻610耦 接于接合垫110与发光二极管120之间,运算放大器620的差动输入端分别 耦接于一参考电压Vref与接合垫110,运算放大器620的输出端则耦接于可 变电阻610,其中,可变电阻610与运算》文大器620构成一电流控制单元, 运算放大器620可依据该参考电压Vref调整可变电阻610的电阻值,以控制 一驱动电流Idrive,而发光二极管120便依据驱动电流Idrive产生一光源;以 一实施例来说,可变电阻610可由一晶体管(图未示)所实现,而该晶体管的栅 极耦接至该运算放大器620的输出端,漏极耦接至该发光二极管120,源极 耦接至该接合垫IIO,因此,电路设计者依据所需的驱动电流Idrive大小,决 定该参考电压Vref的值,即使芯片IOO内部发生制程、温度或电压漂移等现 象,该运算放大器620仍可藉由控制该晶体管的栅极电压,使得该晶体管的 导通电阻随着该些漂移现象动态地改变,如此一来,驱动电流Idrive可维持 在一预定的范围内操作,而不至于造成电流变化过大的情形发生。
请参阅图7,图7为本发明发光二极管电路700的第五实施例示意图。 如图7所示,发光二极管电路700包含有一芯片100、 一发光二才及管120以 及一预定电压源130,其中发光二极管120以及预定电压源130均位于芯片 100的外部,而芯片100中另包含有一分压电路710以及一接合垫110。发光 二极管120耦接于预定电压源130与接合垫110之间,而分压电路710作为 一电流控制单元,其一电压输出端Nout耦接于发光二极管120,用以设定该 电压输出端Nout的一电压电平来控制驱动电流Idrive的电流大小,而发光二 极管120便依据该驱动电流Idrive产生一光源。在本实施例中,分压电路710 包含有一第一电阻712以及一第二电阻714,第一电阻712的一端耦接于一 电压源S,另一端耦接于该电压输出端Nout,第二电阻714的一端接地,另 一端也耦接于该电压输出端Nout,由于所属领域中具有通常知识者应可轻易地了解如何利用第 一 电阻712及第二电阻714的阻值的不同组合来调整该电 压输出端Nout所要的电压电平,因此为求说明书内容简洁起见,详细说明便 在此省略。
请参阅图8,图8为本发明发光二极管电路800的第六实施例示意图。 如图8所示,发光二极管电路800包含有一芯片IOO以及位于芯片100的外 部的一发光二极管120,而芯片100中包含有一可调电压源830以及一接合 垫IIO,此外,发光二极管120耦接于可调电压源830与接合垫IIO之间,而 可调电压源830作为一电流控制单元,可调整其所输出的一电压电平以控制 一驱动电流Idrive的电流大小,而发光二才及管120 <更依据驱动电流Idrive产 生一光源。
简而言之,上述本发明发光二极管电3各200、 300、 500、 600、 700以及 800的实施例均是利用芯片IOO来控制流经发光二极管120的驱动电流Idrive 的电流大小,然而,在其他实施例中,亦可经由芯片IOO外部元件(其并非习 知限流电阻)来控制流经发光二极管120的驱动电流Idrive的电流大小。请参 阅图9,图9为本发明发光二极管电路900的第七实施例示意图。如图9所 示,发光二极管电^各900包含有一芯片100、 一发光二极管120以及一可调 电压源930,其中发光二极管120与可调电压源930均位于芯片100的外部, 且芯片100中包含有一接合垫110,发光二极管120耦接于可调电压源930 与接合垫110之间,其中可调电压源930作为一电流控制单元,可调整其所 输出的 一 电压电平以控制 一驱动电流Idrive的电流大小,而发光二^ L管120 便依据驱动电流Idrive产生一光源。
与习知技术相较,本发明所揭露的发光二极管电路可直接控制流经发光 二极管的驱动电流的电流大小,而不需要外加限流电阻,因而可简化电路设 计并且降低电子产品的制造成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变 化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1. 一种发光二极管(light emitting diode,LED)电路,包含一芯片,包含一电流控制单元,用来控制一路径上的一驱动电流;以及一发光二极管,设置于该芯片的外部,并耦接于该路径上,该发光二极管依据该驱动电流以产生一光源。
2. 如权利要求1所述的发光二极管电路,其中该电流控制单元包含 一电流源,耦接于该发光二极管,用以依据一控制电压以提供该驱动电流至该路径上。
3. 如权利要求2所述的发光二极管电路,其中该电流控制单元还包含有 一电流调整元件,耦接于该电流源与该发光二极管之间,用以控制该电流源与该发光二极管之间的一 电流导通状态以调整该驱动电流。
4. 如权利要求3所述的发光二极管电路,其中该电流调整元件控制该电 流源与该发光二极管之间的 一 电流导通时间与 一 电流不导通时间来调整该驱 动电流。
5. 如权利要求3所述的发光二极管电路,其中该电流调整元件在该电流 源与该发光二极管之间导通时,控制一电流导通量来调整该驱动电流。
6. 如权利要求1所述的发光二极管电路,其中该电流控制单元为一电阻。
7. 如权利要求1所述的发光二极管电路,其中该电流控制单元包含 一可变电阻,耦接至该发光二极管;以及一运算放大器,耦接至该可变电阻,用以依据一参考电压以调整该可变 电阻的电阻值。
8. 如权利要求1所述的发光二极管电路,其中该电流控制单元包含 一分压电路,具有一电压输出端,该电压输出端耦接于该发光二极管,该分压电路用以设定该电压输出端的一电压电平来控制该驱动电流。
9. 如权利要求1所述的发光二极管电路,其中该电流控制单元为一可调 电压源,该发光二极管依据该可调电压源所输出的驱动电流以产生该光源。
10.如权利要求1所述的发光二极管电路,其中该发光二极管耦接至该 芯片外部的 一可调电压源。
全文摘要
本发明提供一种发光二极管电路。该发光二极管电路包含有一芯片以及一发光二极管。该芯片包含有一电流控制单元,用来控制一路径上的一驱动电流;该发光二极管设置于该芯片的外部,并耦接于该路径上,其中,该发光二极管依据该驱动电流以产生一光源。本发明所揭露的发光二极管电路可直接控制流经发光二极管的驱动电流的电流大小,因而可简化电路设计并且降低电子产品的制造成本。
文档编号H05B37/02GK101472367SQ200710305460
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者曹太和, 翁启舜, 谢孟翰 申请人:瑞昱半导体股份有限公司

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