专利名称：电流调节器及其控制方法
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LED 20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LED 20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 LED 20。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=K1XSTEP 公式1
其特征在于，Kl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之间也具有线关系，故直流驱动电流
ILED=K1 X K2 X 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，LED 20的光强度也随着增加，换言之，LED 20 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 LED 20产生的亮度并非线性。图5显示白光LED 20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A Y时，人眼应该感觉到的明暗度变化AL，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l个调光步阶使 LED 20的亮度改变A Y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，在相同朋暗度时，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；
所述明暗度控制器决定L的值。
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。 前述的电流调节器，其中所述常数a为16,常数b为116，常数n为
10前述的电流调节器，其中所述电流源包括
一第一函数电路，根据一输入信号产生正比于((L+a)/b)的电流；以及 一第二函数电路，根据所述第一函数电路的输出产生正比于((L+a)/b)2 的电流。
前述的电流调节器，其中所述电流源更包括一第三函数电路，根据所
述第二函数电路的输出产生正比于((L+a)/b)3的电流。 前述的电流调节器，其中所述电流源还包括 一第一电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系； 一第二电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系； 一第三电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系； 一第二电流源，供应所述第一电流至第一电阻以产生一第一电压 一第一电压电流转换器，用以将所述第一电压转换为一第二电流； 一第一电流镜，镜射所述第二电流产生一第三电流至第二电阻以产生
一第二电压；
一第二电压电流转换器，用以将所述第二电压转换为一第四电流； 一第二电流镜，镜射所述第四电流产生一第五电流至第三电阻以产生 一第三电压；
一第三电压电流转换器，用以将所述第三电压转换为一第六电流；以
及
一第三电流镜，镜射所述第六电流产生驱动电流。
前述的电流调节器，其中所述第一、第二及第三电阻具有相同电阻值。 前述的电流调节器，其中所述电流源还包括一电流镜，镜射一参考电流产生所述驱动电流；一电压电流转换器，将一参考电压转换为参考电流；以及一开关，受控于一控制信号，用以控制所述参考电流的导通时间，所述控制信号包括一主周期具有工作周期比为((L+16)/116)，在所述主周期的工作时间中包含一第一子周期具有工作周期比为((L+16)/116)，在所述第一子周期的工作时间中包含一第二子周期具有工作周期比为((L+16yi16)。前述的电流调节器，其中所述电流源更包括—第一电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系；一第二电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系；一第二电流源，供应一第一电流至所述第一电阻以产生一第一电压；一第一电压电流转换器，用以将所述第一电压转换为一第二电流；一第一电流镜，镜射所述第二电流产生一第三电流至第二电阻以产生一第二电压；
一第二电压电流转换器，用以将所述第二电压转换为一第四电流；一第二电流镜，镜射所述第四电流产生驱动电流；
一开关，受控于一控制信号，用以控制所述第四电流的导通时间，所
述控制信号具有工作周期比为((L+16)/116)。
前述的电流调节器，其中所述第一及第二电阻具有相同电阻值。前述的电流调节器，其中更包括一低压差电流源根据所述驱动电流产
生一输出电流给发光二极管。
前述的电流调节器，其中所述低压差电流源包括一运算放大器，具有一第一输入、 一第二输入及一输出；一第一晶体管，具有一汲极连接所述驱动电流及第一输入、 一源极连接一参考电压以及一 闸极连接输出；
一第二晶体管，具有一汲极连接所述发光二极管及第二输入、 一源极连接所述参考电压以及一闸极连接输出，用以镜射通过所述第一晶体管的所述驱动电流产生所述输出电流。
前述的电流调节器，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。
前述的电流调节器，其中所述电流源，提供一随调光步阶变化的驱动电流，所述驱动电流与所述调光步阶之间的第一关系曲线近似人眼中亮度与明暗度之间的第二关系曲线；以及
所述输出电路，根据所述驱动电流产生一输出电流给发光二极管。
前述的电流调节器，其中所述输出电路包括一第二电流源镜射所述驱动电流产生所述输出电流。
前述的电流调节器，其中所述电流源还包括
一电流镜，用以镜射一参考电流产生驱动电流；
一可变电阻，其电阻值由所述调光步阶决定；
一晶体管，连接在所述可变电阻及所述电流镜之间；以及
一运算放大器，具有两输入分别连接一随所述调光步阶改变的可变电压及所述可变电阻以及一输出连接所述晶体管的闸极，运算放大器将所述可变电压提供给所述可变电阻以产生参考电流。
前述的电流调节器，其中所述可变电阻的电阻值为2的幕次方。
前述的电流调节器，其中所述电流源还包括-一电流镜，镜射一参考电流产生驱动电流；
一电压电流转换器，将一参考电压转换为参考电流；以及
一开关，受控于一控制信号，用以控制所述参考电流的导通时间，所
述控制信号的工作时间及所述参考电压都由所述调光步阶决定。前述的电流调节器，其中所述工作时间为2的幕次方。前述的电流调节器，其中所述第二电流源包括一运算放大器，具有一第一输入、 一第二输入及一输出；一第一晶体管，具有一汲极连接所述驱动电流及第一输入、 一源极连
接一参考电压以及一闸极连接所述输出；
一第二晶体管，具有一汲极连接所述发光二极管及第二输入、 一源极连接所述参考电压以及一闸极连接所述输出，用以镜射通过所述第一晶体管的所述驱动电流产生所述输出电流。
前述的电流调节器，其中所述第一关系曲线与所述第二关系曲线的误差值低于10%。
前述的电流调节器，其中所述第二关系曲线为Y/Yn=((L+16)/116)3，其特征在于，Y为亮度，Yn为全白时的亮度，L为明暗度。一种电流调节器的控制方法，包括下列步骤
第一步骤提供一随调光步阶变化的驱动电流，所述驱动电流与所述
调光步阶之间的第一关系曲线近似人眼中亮度与明暗度之间的第二关系
曲线；以及
第二步骤根据所述驱动电流产生一输出电流给发光二极管。前述的电流调节器的控制方法，其中所述第二步骤包括镜射所述驱动电流产生输出电流。
前述的电流调节器的控制方法，其中所述第一步骤包括提供一随所述调光步阶改变的可变电压至一随所述调光步阶改变的
可变电阻以产生一参考电流；以及镜射一参考电流产生驱动电流。
前述的电流调节器的控制方法，其中所述可变电阻的电阻值为2的幕次方。
前述的电流调节器的控制方法，其中所述第一步骤还包括将一参考电压转换为一参考电流；
镜射所述参考电流产生驱动电流；以及控制所述参考电流的导通时间；
所述参考电流的导通时间及所述参考电压都由所述调光步阶决定。前述的电流调节器的控制方法，其中所述参考电流的导通时间为2的幕次方。
前述的电流调节器的控制方法，其中所述第一关系曲线与所述第二关系曲线的误差值低于10%。
前述的电流调节器的控制方法，其中所述第二关系曲线为Y/Yn=((L+16)/116)3，其中Y为亮度，Yn为全白时的亮度，L为明暗度。
采用上述技术方案后，本发明的电流调节器具有以下优点
(1) .可使白光LED的亮度变化在人眼中呈线性变化。
(2) .可使白光LED的亮度变化在人眼中几乎为线性变化。
15图1显示已知用以驱动白光LED的电流调节器；图2显示图1中电流IREF与调光步阶之间的关系曲线；图3显示图1中直流驱动电流ILED与调光步阶之间的关系曲线；图4显示白光LED的光强度与直流驱动电流ILED之间的关系曲线；图5显示白光LED 20的亮度及明暗度之间的关系曲线以及人眼中亮度及明暗度之间的关系曲线；
图6显示图5中曲线30及32之间亮度的误差值；图7是本发明的第一实施例；
图8显示图7中电流源42的电流与调光步阶的关系曲线；图9显示电流ILED与调光步阶的关系曲线；
图10显示图7中LED 48的亮度与明暗度之间的关系曲线以及人眼中的亮度及明暗度之间的关系曲线；图ll是本发明的第二实施例；图12显示控制信号PWM的实施例；图13是本发明的第三实施例；图14显示图13中控制信号PWM的实施例；
图15是本发明的第四实施例；
图16显示人眼中亮度与明暗度之间的关系曲线及电流调节器70中LED 48的亮度与明暗度之间的关系曲线；
图17显示图16中两曲线74及76之间的误差值；图18是本发明的第五实施例；
图19显示人眼中亮度与明暗度之间的关系曲线及电流调节器80中LED48的亮度与明暗度之间的关系曲线；以及
图20显示图19中两曲线84及86之间的误差值。
具体实施例方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
在已知的文献中，亮度Y与明暗度L之间的转换式 L=116f(Y/Yn)-16 公式1
其中，Yn为全白时的亮度。在(Y/Yn)X).008856时f(Y/Yn)=(Y/Yn)l/3， 否则f(Y/Yn)=7.787(Y/Yn)+16/116。由公式1可推得 f(Y/Yn)=((L+16)/116) 公式2
由于(Y/Yn)0.008856的范围很小故忽略不计，因此可进一步推得 (Y/Yn)=((L+16)/116)3 公式3
因此，只要发光二极管所发出的亮度符合公式3，就可以符合人眼所 察觉到的明暗度变化。更详细内容请参照网页 http:〃en.wikipedia.org/wiki/Lab_color—space。
首先请参阅图7，图7是本发明的第一实施例图。如图所示，在所述 电流调节器40中，电流源42提供驱动电流IREF-K1X((L+16)/116)3，其 中Kl为常数，明暗度控制器44用以决定明暗度L的值，在此明暗度L 为调光步阶，低压差(low dropout)电流源46根据电流IREF产生输出电流 ILED给LED 48，低压差电流源包括运算放大器4602及晶体管4604及 4606，其中，晶体管4604连接在电流ILED及接地端GND之间，晶体管 4606连接在LED 48及接地端GND之间，运算放大器4602的非反相输入 及反相输入分别连接晶体管4604及4606的汲极，运算放大器4602的输出连接晶体管4604及4606的闸极。
图8显示电流源42中电流与调光步阶的关系曲线。在电流源42中， 可变电阻4204、 4210及4216具有相同的电阻值((L+16)/116)XR，电流源 4202提供电流Il给可变电阻4204以产生电压V1=((L+16)/116)XRXI1， 电压电流转换器4206将电压VI转换为电流I2=((L+16)/116)XI1，电流镜 4208镜射电流I2产生电流I3=((L+16)/116)XIlXnl给电阻4210以产生电 压V2-((L+16)/116)2XRXIlXnl，电流13的曲线如图8的曲线50所示， 电压电流转换器4212将电压V2转换为电流I4=((L+16)/116)2XIlXnl， 电流镜4214镜射电流14产生电流I5=((L+16)/116)2XIlXnlXn2给电阻 4216以产生电压V3=((L+16)/116)3XRXIlXnlXn2,电流15的曲线如图 8的曲线52所示，电压电流转换器4218将电压V3转换为电流 I6=((L+16)/116)3 X11 Xnl X n2，电流镜4220镜射电流16产生电流IREF=K1 X((L+16)/116)3，如图8的曲线54所示，在此Kl= II Xnl Xn2Xn3。
图9显示电流ILED与调光步阶的关系曲线。在低压差电流源46中， 运算放大器4602使得晶体管4604闸汲极之间的电压等于晶体管4606闸 汲极之间的电压，故晶体管4606将镜射通过晶体管4604的电流IREF，假 设晶体管4604及4606之间的尺寸比为1: K2，则可得电流ILED- Kl X K2X((L+16)/116)3，如图9所示。图10显示图7中LED 48的亮度与明暗 度之间的关系曲线以及人眼中亮度及明暗度之间的关系曲线，其中，两条 曲线重叠，因此，每改变1个调光步阶L，人眼察觉的明暗度变化为定值， 故电流调节器40的调光步阶与人眼察觉到的明暗度具有线性关系，故无 需再经由复杂的计算来选取适当的调光步阶使人眼观察的LED的亮度变化为线性，也没有调光步阶被闲置而造成浪费。
图ll是本发明的第二实施例，所述电流调节器60包括电流源62、明 暗度控制器64及低压差电流源46，电流源62提供电流IREF= Kl X ((L+16)/116)3，如图8的曲线54所示，明暗度控制器64用以决定明暗度 L的值，在此明暗度L为调光步阶，低压差电流源46根据电流IREF产生 电流ILED，如图9所示。在电流源62中，电压电流转换器6202将电压 VREF转换为电流II， PWM信号产生器6204根据明暗度控制器64的输 出L产生控制信号PWM切换连接在电压电流转换器6202及接地端GND 之间的开关Sl，由此控制电流II的导通时间，电流镜6206镜射电流II 产生电流IREF。图12显示控制信号PWM的实施例，其中，控制信号PWM 包括主周期Tl具有工作周期比((L+16)/116),而主周期Tl的工作时间包 含第一子周期T2具有工作周期比((L+16)/116)，第一子周期T2的工作时 间又包含第二子周期具有((L+16)/116)，因此，可以得知电流IREF的平均 电流等于K1X((L+16)/116)3，在此K1=I1。由于电流IREF正比于 ((L+16)/116)3，故电流ILED也正比于((L+16)/116)3，换言之，图11中的 LED 48的亮度与明暗度之间的关系曲线以及人眼中亮度及明暗度之间的 关系曲线重叠，如图10所示，故电流调节器60的调光步阶与人眼察觉到 的明暗度具有线性关系。
图13是本发明的第三实施例，所述电流调节器66包括电流源68、明 暗度控制器69及低压差电流源46,电流源68提供电流IREF= K1X ((L+16)/116)3，如图8的曲线54所示，明暗度控制器69用以决定明暗度 L的值，在此明暗度L为调光步阶，低压差电流源46根据电流IREF产生电流ILED。在电流源68中，可变电阻6804及6810具有相同的电阻值 ((L+16)/116)XR，电流源6802提供电流II给可变电阻6804以产生电压 V1=((L+16)/116)XRXI1，电压电流转换器6806将电压VI转换为电流 I2=((L+16)/116)XI1，电流镜6808镜射电流12产生电流B=((L+16)/116) XII Xnl给电阻6810以产生电压V2=((L+16)/116)2XRXIlXnl，电压电 流转换器6812将电压V2转换为电流I4=((L+16)/116)2XII Xnl，开关SI 连接在电压电流转换器6812及接地端GND之间，PWM信号产生器6816 根据明暗度控制器69的输出L产生控制信号PWM切换开关Sl，图14显 示图13中控制信号PWM的实施例，其包括周期Tl具有工作周期比 ((L+16)/116)，电流镜6814镜射其参考分支上的电流产生电流IREF，由于 控制信号PWM的工作周期比为((L+16)/116)，故可以得知电流IREF的平 均电流等于14X n2 X ((L+16)/l 16)，又电流14等于((L+16)/l 16)2 XIIX nl ， 故电流IREF的平均电流等于K1X((L+16)/116)3，在此K1=I1 Xnl Xn2。
图15是本发明的第四实施例，所述电流调节器70包括电流源72提 供电流IREF以及低压差电流源46根据电流IREF产生电流ILED给LED 48，此实施例是利用片段线性近似(piecewise linear approach)的方式来得到 近似公式3的曲线。在电流源72中，电压电流转换器7201将可变电压 Vl=(N/40) X VREF转换为电流II ，电流镜7206镜射电流II产生电流IREF， 在电压电流转换器7201中，运算放大器7202具有非反相输入及反相输入 分别连接可变电压V1及节点A，用以将电压V1提供至节点A，其中，N 为调光步阶，在此实施例中，N等于21 40，多个具有相同电阻值的电阻 R并联在节点A及接地端GND之间以形成等效电阻7204，多个开关S1 S16各自与一电阻串联，由此切换开关S1-S16可以改变等效电阻7204 的电阻值，等效电阻7204因应电压V1产生电流I1。图16显示人眼中亮 度与明暗度之间的关系曲线74及电流调节器70中LED 48的亮度与明暗 度之间的关系曲线76。参照图15及16，在此实施例中，曲线76共分为5 段，而调光步阶N的阶数共20阶，故每段包含4个调光步阶，在每一段 中，等效电阻7204的电阻值都将改变以改变电流ILED的斜率，如图16 所示，在第1段中，开关Sl打开(turn on)其余关闭(tum off)，等效电阻7204 的电阻值为R，在第2段中，开关Sl及S2打开而其余关闭，等效电阻7204 的电阻值变为R/2，在第3段中，开关S1 S4打开而其余关闭，故等效电 阻7204的电阻值为R/4，在第4段中，开关S1 S8打开而其余关闭，故等 效电阻7204的电阻值为R/8,在第5段中，开关S1 S16全打开，故等效 电阻7204的电阻值为R716，很明显的，等效电阻7204的电阻值为2的幕 次方。在其它实施例中，只要适当的选取参考电压VREF、调光步阶的阶 数以及电阻R，电流ILED的曲线76的段数是可以改变，随着段数的增加， 电流ILED的曲线76可以越接近曲线74。图17显示图16中两曲线74及 76之间的误差值，其中，两曲线74及76之间的误差值不超过10%，显然 两曲线74及76相当近似，故当调光步阶N改变时，LED48的亮度变化 在人眼中近乎线性。
图18是本发明的第五实施例，所述电流调节器80包括电流源82提 供电流IREF以及低压差电流源46根据电流IREF产生电流ILED给LED 48，此实施例同样利用片段线性近似的方式来得到近似公式3的曲线。在 电流源82中，电压电流转换器8202将可变电压V1=(N/40)XVREF转换为电流Il，开关S1连接在电压电流转换器8202及接地端GND之间，受 控于控制信号PWM，用以控制电流Il的导通时间，电流镜8204镜射电 流II产生电流IREF。图19显示人眼中亮度与明暗度之间的关系曲线84 及电流调节器80中LED 48的亮度与明暗度的之的关系曲线86。参照图 18及19，在此实施例中，电流ILED的曲线86同样分为5段，而调光步 阶N的阶数共20阶，故每段包含4个调光步阶，在每一段中，控制信号 PWM具有不同的工作时间，由图19可看出各段的控制信号PWM的工作 周期比分别为(1/16)、 (2/16)、 (4/16)、 (8/16)及(16/16)，控制信号PWM的 工作时间为2的幕次方，每当控制信号PWM的工作时间增加时，曲线86 的斜率也跟着增加。在其它实施例中，只要适当的选取参考电压VREF、 调光步阶的阶数以及电阻R，电流ILED的曲线86的段数是可以改变，随 着段数的增加，电流ILED的曲线86可以越接近曲线84。图20显示图19 中两曲线84及86之间的误差值，其中，两曲线84及86之间的误差值不 超过10%，显然两曲线84及86相当近似，故当调光步阶N改变时，LED 48的亮度变化在人眼中近乎线性。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领 域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种 变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由 各权利要求限定。
权利要求
1. 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；所述明暗度控制器决定L的值。
2. 如权利要求l所述的电流调节器，其特征在于，所述常数a为16， 常数b为116，常数n为3。
3. 如权利要求l所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源包括 一第一函数电路，根据一输入信号产生正比于((L+a)/b)的电流；以及 一第二函数电路，根据所述第一函数电路的输出产生正比于((L+aVb)2的电流。
4. 如权利要求3所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源更包括 一第三函数电路，根据所述第二函数电路的输出产生正比于((L+a)/b)3的 电流。
5. 如权利要求1所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源还包括 一第一电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系；一第二电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系； 一第三电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系；一第二电流源，供应所述第一电流至第一电阻以产生一第一电压一第一电压电流转换器，用以将所述第一电压转换为一第二电流； 一第一电流镜，镜射所述第二电流产生一第三电流至第二电阻以产生 一第二电压；一第二电压电流转换器，用以将所述第二电压转换为一第四电流； 一第二电流镜，镜射所述第四电流产生一第五电流至第三电阻以产生 一第三电压；一第三电压电流转换器，用以将所述第三电压转换为一第六电流；以及一第三电流镜，镜射所述第六电流产生驱动电流。 '
6. 如权利要求5所述的电流调节器，其特征在于，所述第一、第二及 第三电阻具有相同电阻值。
7. 如权利要求1所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源还包括 一电流镜，镜射一参考电流产生所述驱动电流； 一电压电流转换器，将一参考电压转换为参考电流；以及一开关，受控于一控制信号，用以控制所述参考电流的导通时间，所 述控制信号包括一主周期具有工作周期比为((L+16)/116)，在所述主周期的 工作时间中包含一第一子周期具有工作周期比为((L+16)/116)，在所述第一 子周期的工作时间中包含一第二子周期具有工作周期比为((L+16)/116)。
8. 如权利要求1所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源更包括: 一第一电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系； 一第二电阻，其电阻值与((L+16)/116)具有比例关系； 一第二电流源，供应一第一电流至所述第一电阻以产生一第一电压； 一第一电压电流转换器，用以将所述第一电压转换为一第二电流； 一第一电流镜，镜射所述第二电流产生一第三电流至第二电阻以产生一第二电压； 一第二电压电流转换器，用以将所述第二电压转换为一第四电流； 一第二电流镜，镜射所述第四电流产生驱动电流；一开关，受控于一控制信号，用以控制所述第四电流的导通时间，所 述控制信号具有工作周期比为((L+16)/116)。
9. 如权利要求8所述的电流调节器，其特征在于，所述第一及第二电 阻具有相同电阻值。
10. 如权利要求1所述的电流调节器，更包括一低压差电流源根据所述 驱动电流产生一输出电流给发光二极管。
11. 如权利要求IO所述的电流调节器，其特征在于，所迷低压差电流 源包括一运算放大器，具有一第一输入、 一第二输入及一输出； 一第一晶体管，具有一汲极连接所述驱动电流及第一输入、 一源极连 接一参考电压以及一闸极连接输出；一第二晶体管，具有一汲极连接所述发光二极管及第二输入、 一源极 连接所述参考电压以及一闸极连接输出，用以镜射通过所述第一晶体管的 所述驱动电流产生所述输出电流。
12. 如权利要求1所述的电流调节器，其特征在于，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。
13. —种电流调节器，包括一电流源和一输出电路，其特征在于-所述电流源，提供一随调光步阶变化的驱动电流，所述驱动电流与所述调光步阶之间的第一关系曲线近似人眼中亮度与明暗度之间的第二关 系曲线；以及所述输出电路，根据所述驱动电流产生一输出电流给发光二极管。
14. 如权利要求13所述的电流调节器，其特征在于，所述输出电路包 括一第二电流源镜射所述驱动电流产生所述输出电流。
15. 如权利要求13所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源还包括一电流镜，用以镜射一参考电流产生驱动电流；一可变电阻，其电阻值由所述调光步阶决定；一晶体管，连接在所述可变电阻及所述电流镜之间；以及一运算放大器，具有两输入分别连接一随所述调光步阶改变的可变电压及所述可变电阻以及一输出连接所述晶体管的闸极，运算放大器将所述可变电压提供给所述可变电阻以产生参考电流。
16. 如权利要求15所述的电流调节器，其特征在于，所述可变电阻的 电阻值为2的幕次方。
17. 如权利要求13所述的电流调节器，其特征在于，所述电流源还包括一电流镜，镜射一参考电流产生驱动电流； 一电压电流转换器，将一参考电压转换为参考电流；以及 一开关，受控于一控制信号，用以控制所述参考电流的导通时间，所 述控制信号的工作时间及所述参考电压都由所述调光步阶决定。
18. 如权利要求17所述的电流调节器，其特征在于，所述工作时间为 2的幕次方。
19. 如权利要求14所述的电流调节器，其特征在于，所述第二电流源包括一运算放大器，具有一第一输入、 一第二输入及一输出； 一第一晶体管，具有一汲极连接所述驱动电流及第一输入、 一源极连接一参考电压以及一 闸极连接所述输出；一第二晶体管，具有一汲极连接所述发光二极管及第二输入、 一源极连接所述参考电压以及一闸极连接所述输出，用以镜射通过所述第一晶体管的所述驱动电流产生所述输出电流。
20. 如权利要求13所述的电流调节器，其特征在于，所述第一关系曲 线与所述第二关系曲线的误差值低于10%。
21. 如权利要求13所述的电流调节器，其特征在于，所述第二关系曲 线为Y/Yn=((L+16)/116)3，其特征在于，Y为亮度，Yn为全白时的亮度， L为明暗度。
22. —种控制权利要求1或13所述的电流调节器的控制方法，其特征 在于，包括下列步骤第一步骤提供一随调光步阶变化的驱动电流，所述驱动电流与所述 调光步阶之间的第一关系曲线近似人眼中亮度与明暗度之间的第二关系 曲线；以及第二步骤根据所述驱动电流产生一输出电流给发光二极管。
23. 如权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第二步骤包括 镜射所述驱动电流产生输出电流。
24. 如权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一步骤包括-提供一随所述调光步阶改变的可变电压至一随所述调光步阶改变的可变电阻以产生一参考电流；以及 镜射一参考电流产生驱动电流。
25. 如权利要求24所述的控制方法，其特征在于，所述可变电阻的电 阻值为2的幕次方。
26. 如权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一步骤还包括将一参考电压转换为一参考电流； 镜射所述参考电流产生驱动电流；以及 控制所述参考电流的导通时间；所述参考电流的导通时间及所述参考电压都由所述调光步阶决定。
27. 如权利要求26所述的控制方法，其特征在于，所述参考电流的导 通时间为2的幕次方。
28. 如权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第一关系曲线 与所述第二关系曲线的误差值低于10%。
29. 如权利要求22所述的控制方法，其特征在于，所述第二关系曲线 为Y/Yn=((L+16)/116)3，其中Y为亮度，Yn为全白时的亮度，L为明暗度。
全文摘要
一种电流调节器及其控制方法，包括一电流源和一明暗度控制器，其特征是，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；所述明暗度控制器决定L的值，用以产生一电流驱动白光LED，所述电流与调光步阶之间的关系曲线等于或近似人眼中亮度与明暗度之间的关系曲线，因此，当调光步阶改变时，人眼可以观察到白光LED的亮度呈线性变化。
文档编号H05B37/02GK101521968SQ20081008244
公开日2009年9月2日 申请日期2008年2月27日 优先权日2008年2月27日
发明者朱冠任, 林水木, 陈健生, 黄宗伟 申请人:立锜科技股份有限公司