专利名称：结合发光二极管的驱动芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种驱动芯片，尤其是关于一种能与发光二极管模块结合在一起，进而简化接脚数目，减少电路面积，降低噪声，提升输出效率的发光二极管驱动芯片。
背景技术：
半导体二极管是目前各种电子系统中最基本的组成元件之一，同时，它的特性类似一般的开关，也有整流的作用，因此，在电子系统中也扮演着极重要的角色，其中，又以发光二极管最为重要。
发光二极管(LED)的应用范围可自简单一直延伸到复杂的范围。通常家里的电器用品的整流作用都是靠二极管的功能，还有，当我们走在马路上所看到的动态影像广告看版，也几乎都是利用发光二极管的作用而完成的。在可见光发光二极管的应用上，高亮度发光二极管主要应用在交通号牌、车用指示灯、刹车灯等；全彩化发光二极管利用红、绿、蓝三原色发光二极管所构成的显示屏，广泛应用于体育场、街头广告等，诸如美国纽约时代广场纳斯达克大楼外的巨型屏幕是发光二极管最显著的应用例子；该屏幕是全球最大的视像屏幕，由1,900万枚高亮度发光二极管组成。而自从蜂巢式移动电话及其它可携式电子产品普及，发光二极管更是成为不可或缺的发光装置。由于发光二极管的体积小、省电、点灯速度快、寿命长等优点，未来将能取代部份照明光源，而发光二极管这一类的半导体照明将为高效率照明装置展开新页。
如前所述，由于LED的应用已获得普及，因此各种驱动电路、驱动芯片应运而生。在发光二极管中，一般熟知的重要技术包含有定电流驱动电路、温度保护电路及升压电路。由于发光二极管的亮度由流经的电流值决定，因此定电流电路被广泛使用在发光二极管驱动电路中；另外，为防发光二极管过热烧毁，一般是通过限制发光二极管的导通时间及周期来达到温度保护的目的；而为了能定电流驱动串联的多个LED，升压电路是不可避免的，升压电路一般又分为电荷泵升压电路(Charge Pump Circuit)及电感式升压电路(Inductive Boost Circuit)。
请参阅图1，图1为发光二极管模块(LED模块)结构图，LED模块11包括了LED晶粒14，及与驱动电路相连结的接脚12、13。一般来说，12及13发光二极管整合驱动芯片中的阳极端将连接至升压电路的输出端，阴极端则连接至控制电路的反馈端与定电流源电路等。
图2为电荷泵升压电路的电路结构图；而图3为电感式升压电路的电路结构图。不论升压电路是哪一种，由于必须外接电容或电感，因此LED模块与驱动IC部分必须分开。
前述被广泛使用的两种驱动电路结构，由于有电容及电感等被动性元件存在，导致增加电路噪声及降低其供电效率(供电效率约分别为60％及80％)。
新型内容有鉴于传统发光二极管驱动电路仍存在有不完善之处，发明人经多年不断的研究开发，终于研发出此种能简化接脚数目使之少于或等于四个接脚外，更能达到无须外加升压电路，减少电路面积，降低噪声，提升输出效率为目的的结合于发光二极管的驱动芯片。
为实现上述目的，本实用新型的具体结构是一种结合发光二极管的驱动芯片，其包含有一至数个发光二极管组合而成的发光二极管模块，定电流源驱动电路IC，其特征在于发光二极管模块与驱动电路完全结合在一个芯片模块上，完全由IC来达成驱动发光二极管的驱动电路，藉由如此的设计，可达到无须外加升压电路，简化接脚数目，减少电路面积，降低噪声，提升输出效率的目的。
本实用新型结合发光二极管的驱动芯片，其改用晶体管驱动电路，并将驱动电路结合在一芯片模块上，而能具有如下远优于传统结构的优点1·LED模块与驱动电路非分开的结构，两者可以完全整合在一起。
2·驱动电路只有IC，无须外接其它被动元件。
3·接脚可简化至少于或等于四个。
4·电路面积远较传统为小。
5·超低噪声，无EMI干扰问题。
6·高效率(约85％-90％)。
7·驱动电路不需升压电路。
8·内建温度保护电路(Thermal Protection Circuit)，不通过限制驱动电流的导通时间(duty cycle limitation)的方式来达到限流的目的，故LED可操作到极限。
由于本实用新型具有上述的优点，所以更适用于行动电话(需求体积小、低噪声、效率高)，并适用锂电池(Li-ion Battery)驱动(锂电池提供3-4.2伏特的电压，其中操作在3.5-4.2伏特可利用锂电池95％以上的能量)。
为了能让审查员更容易了解本实用新型的特点，现结合附图及实施例说明如下。
图1为传统发光二极管模块结构图；图2为电荷泵电路的电路结构图；图3为电感式升压电路的电路结构图；图4为本实用新型发光二极管整合驱动芯片的结构示意图；图5为本实用新型的电路结构图；图6为本实用新型发光二极管整合驱动芯片的电路等效图。
具体实施方式
请参阅图4，图4为本实用新型结合发光二极管的驱动芯片的结构示意图。本实用新型结合发光二极管的驱动芯片10，其包含由一至数个发光二极管组合而成的发光二极管模块11，定电流源等驱动电路20，其特征在于将发光二极管模块11与驱动电路20完全结合在一起，完全由IC来达成驱动发光二极管的驱动电路，通过如此的设计，可达到无须外加升压电路，简化接脚21，22，23，24的数目，仅需正电源输入接脚24，接地接脚21，以及致能接脚22，23，可达成减少电路面积，降低噪声，提升输出效率的目的。
请参阅图5，前述本实用新型的驱动电路包含一与发光二极管模块11相串联而能驱动发光二极管模块11的晶体管Q，一电流反馈控制电路；以及一与晶体管Q相串联的电阻R。其中电流反馈控制电路将晶体管Q的电流反馈与一参考信号(即能隙参考电压，Band Gap Reference)31经由运算放大器32相比较而产生晶体管Q的控制信号以稳定驱动电流(即定电流源)大小。如此的电路结构设计，除能降低位于晶体管Q及电阻R的压降，并能同时得到良好的线性调整率。
本实用新型的定电流源为可调整定电流源(Multi-level driving current)，通过控制单元30上的致能脚位22、23，而能控制LED有不同发光强度，使LED发光模块可作不同场合的应用。该可调整定电流源可以是一以脉冲调变方式的可调整定电流源。
值得一提的是，本实用新型内的控制单元(Control)30内建温度保护电路(Thermal Protection Circuit)33，通过温度保护电路33，在LED的温度超过其可操作温度范围时，自动将晶体管开关开路(Turn OFF)，使二极管不亮，待温度下降至容许范围内时，再将晶体管导通(Turn ON)，驱动发光二极管发亮的方式，取代传统以限制驱动电流导通时间(duty cycle limitation)的方式来达到限流的目的，故发光二极管11可操作到极限。
另外要说明的是，前述驱动电路中的电阻R采用负温度系数电阻，以补偿传统发光二极管在温度上升时电流降低所导致的发光二极管亮度下降的温度效应。
图6为本实用新型结合发光二极管的驱动芯片的电路等效图，本实用新型所采用的驱动电路能获得较低的Vf(发光二极管顺向偏压)及Vdrop(定电流源跨压)，所以不需要升压电路。
以上所述仅是通过较佳实施例详细说明本实用新型，然而对于该实施例所作的任何修改与变化，皆不脱离本实用新型的精神与范围。
由以上详细说明可使熟知本项技艺者明了本实用新型的确可达到前述的目的，符合专利法的规定，遂依法提出发明专利申请。
权利要求1.一种结合发光二极管的驱动芯片，其包含有一至数个发光二极管组合而成的发光二极管模块，定电流源驱动电路IC，其特征在于发光二极管模块与IC驱动电路完全结合在一个芯片模块上。
2.如权利要求1所述的结合发光二极管的驱动芯片，其特征在于接脚包括正电源输入接脚，接地接脚，以及致能接脚。
3.如权利要求1所述的结合发光二极管的驱动芯片，其特征在于驱动电路包含一与发光二极管模块相串联而能驱动发光二极管模块的晶体管；一将晶体管的电流反馈与一参考信号相比较而产生晶体管的控制信号以稳定驱动电流值的电流反馈控制电路；以及一与晶体管相串联的电阻。
4.如权利要求3所述的结合发光二极管的驱动芯片，其特征在于该电阻为负温度系数电阻。
5.如权利要求1或3所述的结合发光二极管的驱动芯片，其特征在于驱动电路还包含温度保护电路。
6.如权利要求1所述的结合发光二极管的驱动芯片，其特征在于定电流源为可调整定电流源。
7.如权利要求6所述的结合发光二极管的驱动芯片，其特征在于该可调整定电流源为一以脉冲调变方式的可调整定电流源。
专利摘要本实用新型为一种结合发光二极管的驱动芯片，其包含发光二极管模块，定电流源等驱动电路集成电路(IC)，其特征在于将发光二极管模块与驱动电路完全结合在一起，完全由IC来完成驱动发光二极管的驱动电路，通过如此的设计，除了简化接脚数目使其少于或等于四个接脚外，更能达到无须外加升压电路，减少电路面积，降低噪声，提升输出效率的目的。
文档编号H05K1/00GK2731908SQ20042009335
公开日2005年10月5日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者唐义为, 江永欣 申请人:富微科技股份有限公司