CN101009080A - 彩色led驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种彩色LED驱动器,通过将负温度系数(NTC)热敏电阻器直接连接至应用于LCD背光件的彩色LED的驱动电流路径来补偿由于温度变化而导致的LED的特性变化,该彩色LED驱动器能够由紧凑结构而无需反馈结构来实现并且具有小规模和低成本。彩色LED驱动器包括:驱动恒压源,提供预定的驱动恒压;驱动电路,将驱动恒压源的驱动恒压转换成多个用于驱动彩色LED的驱动电流,多个驱动电流包括红色LED驱动电流、绿色LED驱动电流和蓝色LED驱动电流;温度补偿单元,补偿在来自驱动电路的多个驱动电流中由于温度变化而导致的红色LED驱动电流和绿色LED驱动电流的变化;以及LED单元,包括由来自温度补偿电路的驱动电流和来自驱动电路的驱动电流导通的多个彩色LED。

Description

彩色LED驱动器
优选权声明
本申请要求于2006年1月24日向韩国知识产权局提交的第2006-7459号韩国专利申请,其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种LCD背光件的彩色发光二极管(LED)驱动器,更具体地,涉及一种彩色LED驱动器,通过将负温度系数(NTC)热敏电阻器直接连接至应用于LCD背光件的彩色LED的驱动电流路径来补偿由于温度变化而导致的LED的特性变化,该彩色LED驱动器能够由紧凑结构而无需反馈结构来实现并且具有小规模和低成本。
背景技术
通常,白色LED已广泛应用于移动设备中,用作LCD背光件的光源。在中规模或大规模LCD背光件中,为了提高色彩再现已开发了一种具有红色、绿色和蓝色LED的背光件。另外,为了获得相同效果,正开发用于移动设备的RGB-LED背光件。
然而,为了在移动设备中使用RGB LED,需要用低成本来补偿根据温度而产生的发光特性偏差。
通常,在环境温度和红色、绿色和蓝色LED的相对辉度之间的关系中,当在LED操作期间环境温度逐渐增加时,RGB LED的光输出以红色LED、绿色LED和蓝色LED的顺序从初始设定值开始逐渐减少。
然而,当白色LED用于背光件中时,LED的效率会由于温度的增加而降低。因此,辉度降低现象出现,但是色坐标偏移现象很难出现。因而,温度补偿电路很难用于移动设备的背光件中。
在使用RGB LED的背光单元(BLU)中,因为辉度降低现象和色坐标偏移现象会由于环境温度的增加而出现,所以与初始设定状态相比,色彩倾向于偏移成蓝色。因此,与白色LED不同,如上所述,在使用RGB LED的LCD背光件中,需要用于补偿根据温度变化而减少的RGB LED的光输出并且随时间均匀维持光输出的温度补偿单元。
图1是传统彩色LED驱动器的配置的视图。
图1中所示的传统彩色LED驱动器包括:驱动电压源10,用于提供预定驱动恒压(VD);驱动电路20,用于将驱动电压源10的驱动恒压VD转换成用于驱动彩色LED的红色LED驱动电流Ird、绿色LED驱动电流Igd和蓝色LED驱动电流Ibd;以及LED单元30,包括由来自驱动电路20的红色LED驱动电流Ird、绿色LED驱动电流Igd和蓝色LED驱动电流Ibd导通的多个彩色LED。
LED单元30包括红色LED单元31(包括多个红色LED)、绿色LED单元32(包括多个绿色LED)和蓝色LED单元33(包括多个蓝色LED)。
在传统彩色LED驱动器中,由于LED的特性,所以辉度(亮度)随着环境温度而变化。图2中示出了由于温度而导致的辉度变化。
图2是示出了图1中所示的彩色LED的辉度与温度之间关系的特性图。
参考图2,蓝色LED的辉度几乎不随着温度的变化而变化。然而,红色LED和绿色LED的辉度(亮度)随着温度的变化而变化,这是因为接触电阻值随着环境温度的变化而变化,并且驱动电流随着接触电阻值的变化而变化。因此,色彩偏移成蓝色。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题而提出本发明,因此,本发明的一个方面提供了一种彩色LED驱动器,通过将负温度系数(NTC)热敏电阻器直接连接至应用于LCD背光件的彩色LED的驱动电流路径来补偿由于温度变化而导致的LED的特性变化,该彩色LED驱动器能够由紧凑结构而无需反馈结构来实现并且具有小规模和低成本。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种彩色LED驱动器,其包括:驱动恒压源,用于提供预定驱动恒压;驱动电路,用于将驱动恒压源的驱动恒压转换成用于驱动彩色LED的多个驱动电流,多个驱动电流包括红色LED驱动电流、绿色LED驱动电流和蓝色LED驱动电流;温度补偿单元,用于补偿由于温度变化而导致的在来自驱动电路的多个驱动电流中的红色LED驱动电流和绿色LED驱动电流的变化;以及LED单元,包括由来自温度补偿电路的驱动电流和来自驱动电路的驱动电流导通的多个彩色LED。
温度补偿单元可以包括:NTC热敏电阻器,用于补偿红色LED驱动电流和绿色LED驱动电流;以及并联连接至NTC热敏电阻器的线性补偿电阻器,用于补偿红色LED驱动电流和绿色LED驱动电流的线性度(linearity)。
温度补偿单元可以包括:第一温度补偿电路,包括用于根据温度的变化来补偿红色LED驱动电流的第一NTC热敏电阻器和并联连接至第一NTC热敏电阻器的用于补偿红色LED驱动电流的线性度的第一线性补偿电阻器;以及第二温度补偿电路,包括用于根据温度的变化来补偿绿色LED驱动电流的第二NTC热敏电阻器和并联连接至第二NTC热敏电阻器的用于补偿绿色LED驱动电流的线性度的第二线性补偿电阻器。
第一NTC热敏电阻器可以具有高于第二NTC热敏电阻器的温度灵敏度(temperature sensitivity)。
LED单元可以包括:第一LED单元,包括多个彩色LED并由一个驱动电流驱动;第二LED单元,包括多个彩色LED并由另一个驱动电流驱动;以及第三LED单元,包括多个彩色LED并由再一个驱动电流驱动。
第一LED单元可以包括多个红色LED并由红色LED驱动电流驱动。
第二LED单元可以包括多个绿色LED并由绿色LED驱动电流驱动。
第三LED单元可以包括多个蓝色LED并由蓝色LED驱动电流驱动。
第一、第二和第三LED中的每一个均可以包括红色LED、绿色LED和蓝色LED中的至少两个。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的详细描述,本发明上述及其它方面、特征和其它优点将变得更加显而易见,其中:
图1是传统彩色LED驱动器的配置的视图;
图2是示出了在图1中所示的彩色LED的辉度和温度之间关系的特性图;
图3是示出了根据本发明的彩色LED驱动器的配置的视图;
图4a和图4b是示出了图3中所示的温度补偿电路的实例的视图;以及
图5a和图5b是分别示出了根据本发明的彩色LED驱动器的辉度与温度之间的关系以及驱动电流与温度之间的关系的特性图。
具体实施方式
以下,将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图3是示出了根据本发明的彩色LED驱动器的配置的视图。
参考图3,根据本发明的彩色LED驱动器包括驱动恒压源100、驱动电路200、温度补偿单元300和LED单元400。
驱动恒压源100将预定驱动恒压VD提供给驱动电路200。由于驱动恒压VD通常是与负载电阻无关的均匀电压(例如,5V),所以可以通过改变电阻器来调节驱动电流。
驱动电路200将驱动恒压源100的驱动恒压VD转换成用于驱动彩色LED的多个驱动电流。此处,多个驱动电流包括红色LED驱动电流Ird、绿色LED驱动电流Igd和蓝色LED驱动电流Ibd。
温度补偿单元300补偿由于温度变化而导致的在来自驱动电路200的多个驱动电流中的红色LED驱动电流Ird和绿色LED驱动电流Igd的变化。
LED单元400包括由来自温度补偿单元300的驱动电流和来自驱动电路200的驱动电流导通的多个彩色LED。
LED单元400包括:第一LED单元410,包括多个由一个驱动电流驱动的多个彩色LED;第二LED单元420,包括由另一个驱动电流驱动的多个彩色LED;以及第三LED单元430,包括由再一个驱动电流驱动的多个彩色LED。
第一LED单元410包括多个红色LED并由红色LED驱动电流Ird驱动。第二LED单元420包括多个绿色LED并由绿色LED驱动电流Igd驱动。第三LED单元430包括多个蓝色LED并由蓝色LED驱动电流Ibd驱动。
第一、第二和第三LED单元410、420和430中的每一个均可以包括红色LED、绿色LED和蓝色LED中的至少两个。
多个红色LED、多个绿色LED和多个蓝色LED可以彼此串联或/和并联连接。例如,当第一、第二和第三LED单元410、420和430中的任一个包括红色LED和蓝色LED时,LED单元可由红色LED驱动电流Ird驱动。
根据本发明的LED单元400中的第一、第二和第三LED单元410、420和430可以由各种颜色的组合来配置。
图4a和图4b是示出了图3中所示的温度补偿电路的实例的视图。
参考图4a,温度补偿单元300包括:NTC热敏电阻器TH20,用于根据温度的变化来补偿红色LED驱动电流Ird和绿色LED驱动电流Igd;以及线性补偿电阻器R20,并联连接至NTC热敏电阻器TH20,用于补偿红色LED驱动电流Ird和绿色LED驱动电流Igd的线性度。此处,NTC热敏电阻器具有电阻值随着温度增高而减小的负温度系数热敏电阻器特性。
参考图4b,温度补偿单元300包括第一温度补偿电路310和第二温度补偿电路320。
第一温度补偿电路310包括:第一NTC热敏电阻器TH21,用于根据温度的变化来补偿红色LED驱动电流Ird;以及第一线性补偿电阻器R21,并联连接至第一NTC热敏电阻器TH21,用于补偿红色LED驱动电流Ird的线性度。
第二温度补偿电路320包括第二NTC热敏电阻器TH22,用于根据温度的变化来补偿绿色LED驱动电流Igd;以及第二线性补偿电阻器R22,并联连接至第二NTC热敏电阻器TH22,用于补偿绿色LED驱动电流Igd的线性度。
优选地,由于红色LED比绿色LED更加对温度灵敏,所以第一NTC热敏电阻器TH21具有比第二NTC热敏电阻器TH22的温度灵敏度更高的温度灵敏度。
图5a和图5b是分别示出了根据本发明的彩色LED驱动器的辉度与温度之间的关系以及驱动电流与温度之间的关系的特性图。
以下将参考图3至图5描述根据本发明的彩色LED驱动器。首先,在图3中,根据本发明的驱动恒压源100将预定驱动恒压VD提供给驱动电路200。
驱动电路200将驱动恒压源100的驱动恒压VD转换成用于驱动彩色LED的多个驱动电流,并将多个驱动电流提供给LED。
根据本发明的温度补偿单元300补偿在来自驱动电路200的多个驱动电流中由于温度变化而导致的红色LED驱动电流Ird和绿色LED驱动电流Igd的变化。
包括在根据本发明的LED单元400中的多个彩色LED由来自温度补偿单元300的驱动电流和来自驱动电路200的驱动电流导通。
可以以不同方式设计根据本发明的温度补偿单元300,并且将参考图4a和图4b来描述温度补偿单元的两个实例。
参考图4a,温度补偿单元300包括并联连接的NTC热敏电阻器TH20和线性补偿电阻器R20,并且NTC热敏电阻器TH20根据温度变化来补偿来自驱动电路200的红色LED驱动电流Ird和绿色LED驱动电流Igd。
同时,由线性补偿电阻器R20补偿红色LED驱动电流Ird和绿色LED驱动电流Igd的线性度。
参考图4b,当温度补偿单元300包括第一温度补偿电路310和第二温度补偿电路320时,第一温度补偿电路310包括第一NTC热敏电阻器TH21和第一线性补偿电阻器R21。第一NTC热敏电阻器TH21根据温度变化补偿红色LED驱动电流Ird,以及第一线性补偿电阻器R21并联连接至第一NTC热敏电阻器TH21来补偿红色LED驱动电流Ird的线性度。
第二温度补偿电路320包括第二NTC热敏电阻器TH22和第二线性补偿电阻器R22。第二NTC热敏电阻器TH22根据温度变化补偿绿色LED驱动电流Igd,以及第二线性补偿电阻器R22并联连接至第二NTC热敏电阻器TH22来补偿绿色LED驱动电流Igd的线性度。
第一NTC热敏电阻器TH21具有比第二NTC热敏电阻器TH22的温度灵敏度更高的温度灵敏度。
NTC热敏电阻器具有负温度系数。包括在LED单元400中的多个LED可以彼此串联或/和并联连接。LED的数量可以根据背光件的对象和尺寸来变化,并且可以根据驱动电压的电平来调节。在具有几十mA的驱动电流的一般LED中,由于正向电压VF具有的VF(Red)<VF(Green)≌VF(Blue)关系,所以可以串联连接的LED的组合数量可以通过确定恒压源来确定。驱动电压的电平可以根据将要使用的上层模块或附加驱动集成电路(IC)的电源的输出而变化。
参考图4a和图4b,由于蓝色LED的辉度几乎不根据温度而变化,所以不补偿蓝色LED。用于在室温(25℃)驱动RGB LED的目标电流值可以通过根据LED温度的电流电压特性以及根据温度的效率和辉度特性由背光件的目标白平衡和RGB辉度比来确定。
此时,参考图4b,由于红色LED的总电阻值是R11+(R21//TH21)以及绿色LED的总电阻值是R12+(R22//TH22),所以通过目标电流值来确定总电阻值。当确定室温的目标电流值和高温(例如,80℃)的目标电流值时,计算总电阻值之间的差,从而确定NTC热敏电阻器的类型。
参考图5a和图5b,NTC热敏电阻器的温度和电阻之间的特性图不是线性的,但是通过NTC热敏电阻器和固定电阻器之间的并联连接显著改进了线性度。
图5a示出了在温度补偿之前和之后的相对辉度变化比,以及图5b示出了根据温度补偿的驱动电流变化。
如上所述,根据本发明,由于使用驱动恒压,所以电流根据负载的电阻值而变化。此时,当温度增加时,根据本发明的NTC热敏电阻器的电阻值减小。因而,总电阻值减小,因而电流增加。在此情况下,必需考虑到LED的正向电压在温度增加时减小的现象来设计驱动器。
根据本发明,在LCD背光件中所使用的彩色LED中,由于NTC热敏电阻器直接连接至彩色LED的驱动电流路径来补偿由于温度变化而导致的LED的特性变化,所以不需要反馈结构,并且可以实现小规模和低成本。
即,由于根据本发明的驱动器具有比使用恒定电流源的传统LED驱动器的配置更加简单的配置,并且仅将包括固定电阻器和NTC热敏电阻器的无源元件插入到LED的电流路径中,取代用于控制晶体管的基极电压的运算放大器电路或用于实现恒定电流源的晶体管驱动结构,所以有可能实现简单的背光模块并且有可能很容易使接口与上层模块相匹配。
由于不包括用于从温度传感器接收信号的反馈结构,所以可以无需考虑到反馈信号与反馈信号的温度和精确度之间的关系而简单设计驱动器。
由于仅使用了固定电阻器和NTC热敏电阻器,所以降低了制造成本,并且根据本发明的驱动器可适于用作小规模的芯片组件。由于小型化了根据本发明的驱动器,所以在设计背光件的同时就提高了空间的利用。
虽然出于说明的目的已经披露了本发明的优选实施例,但是本领域技术人员应该理解,在不背离附加权利要求中所披露的本发明范围和精神的情况下,可以做出各种修改、添加和替换。

Claims (9)

1.一种彩色LED驱动器,其包括:
驱动恒压源,用于提供预定驱动恒压;
驱动电路,用于将所述驱动恒压源的所述驱动恒压转换成用于驱动彩色LED的多个驱动电流,所述多个驱动电流包括红色LED驱动电流、绿色LED驱动电流和蓝色LED驱动电流;
温度补偿单元,用于补偿由于温度变化而导致的在来自所述驱动电路的所述多个驱动电流中的所述红色LED驱动电流和所述绿色LED驱动电流的变化;以及
LED单元,包括通过来自所述温度补偿电路的所述驱动电流和来自所述驱动电路的所述驱动电流导通的多个彩色LED。
2.根据权利要求1所述的彩色LED驱动器,其中,所述温度补偿单元包括:
NTC热敏电阻器,用于补偿所述红色LED驱动电流和所述绿色LED驱动电流;以及
线性补偿电阻器,并联连接至所述NTC热敏电阻器,用于补偿所述红色LED驱动电流和所述绿色LED驱动电流的线性度。
3.根据权利要求1所述的彩色LED驱动器,其中,所述温度补偿单元包括:
第一温度补偿电路,包括用于根据所述温度变化来补偿所述红色LED驱动电流的第一NTC热敏电阻器和并联连接至所述第一NTC热敏电阻器的用于补偿所述红色LED驱动电流的线性度的第一线性补偿电阻器;以及
第二温度补偿电路,包括用于根据所述温度变化来补偿所述绿色LED驱动电流的第二NTC热敏电阻器和并联连接至所述第二NTC热敏电阻器的用于补偿所述绿色LED驱动电流的线性度的第二线性补偿电阻器。
4.根据权利要求3所述的彩色LED驱动器,其中,所述第一NTC热敏电阻器具有高于所述第二NTC热敏电阻器的温度灵敏度的温度灵敏度。
5.根据权利要求1所述的彩色LED驱动器,其中,所述LED单元(400)包括:
第一LED单元(410),包括多个彩色LED并由一个驱动电流驱动;
第二LED单元(420),包括多个彩色LED并由另一个驱动电流驱动;以及
第三LED单元(430),包括多个彩色LED并由再一个驱动电流驱动。
6.根据权利要求5所述的彩色LED驱动器,其中,所述第一LED单元(410)包括多个红色LED并由所述红色LED驱动电流(Ird)驱动。
7.根据权利要求5所述的彩色LED驱动器,其中,所述第二LED单元(420)包括多个绿色LED并由所述绿色LED驱动电流(Igd)驱动。
8.根据权利要求5所述的彩色LED驱动器,其中,所述第三LED单元(430)包括多个蓝色LED并由所述蓝色LED驱动电流(Ibd)驱动。
9.根据权利要求5所述的彩色LED驱动器,其中,所述第一LED单元、第二LED单元和第三LED单元(410、420、和430)中的每一个均包括红色LED、绿色LED和蓝色LED中的至少两个。
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