CN101013559A - 一种led亮度控制电路及液晶显示器背光源 - Google Patents

一种led亮度控制电路及液晶显示器背光源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED亮度控制电路,包括:一个或数个LED、驱动电路,驱动电路与一个或数个LED串联并为其提供能量,其中一个或数个LED的两端并联有控制电路,控制电路控制与其并联的LED的通断。且数个LED之间可以为并联、串联、或并联与串联的结合。本发明同时公开了一种液晶显示器的LED背光源,该背光源采用了前述的LED亮度控制电路。本发明在不影响其他LED亮度的条件下,通过对每一颗或者几颗LED的亮度单独控制,能够在简单、廉价的基础上快速实现各种功率LED的亮度控制,解决LED作为显示器件的某些显示技术问题。

Description

一种LED亮度控制电路及液晶显示器背光源
技术领域
本发明涉及了LED亮度控制技术及其应用,尤其涉及恒定电流驱动下的一颗或者几颗LED亮度控制技术及该技术在照明、显示、车载等光源的应用。
背景技术
在快速发展的显示技术领域中,LED作为显示器件发挥越来越多的作用,LED的驱动和控制技术也就表现得越来越重要,对于LED的驱动方式大体有两种,一种是恒定电压驱动;另一种是恒定电流驱动。LED的亮度随通过自身的电流增大而增强,LED的内阻也会在点亮发热的过程中有微小的变化,因此恒定电流驱动LED比恒定电压驱动要好且稳定。
在恒定电流驱动下,目前常见LED亮度的控制方式有两种,一种是把复数LED串联起来,对LED亮度的控制便是在驱动电路中加载一定的控制技术。在这样的情况下,只能对整串LED的亮度进行调整,在不影响其他LED亮度情况下,对其中某一颗或者几颗LED的亮度变化就束手无策了;另一种是一个驱动电路仅仅驱动一颗或几颗LED,在驱动电路中加载亮度控制技术,这种亮度控制方案,成本很高,效率也很低,在不计费用且LED数目不多的显示情况下,还是可以应用的。但是在大型的照明,如液晶显示器的背光灯场合,由于LED的数量太多,这种方法是不适用的。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷,提供一种新型的LED亮度控制电路,在不影响其他LED亮度的条件下,通过对每一颗或者几颗LED的亮度单独控制,能够在简单、廉价的基础上快速实现各种功率LED的亮度控制。
为了实现上述目的,本发明提供一种LED亮度控制电路,包括:一个或数个LED、驱动电路,驱动电路与所述的一个或数个LED串联并为其提供能量,其中所述一个或数个LED的两端并联有控制电路,控制电路控制与其并联的LED的通断。
上述方案中,所述数个LED之间为并联、串联、或并联与串联的结合。所述控制电路包括一个输入端;一个运算放大器;一个N型MosFET开关元件;四个电阻R1、R2、R3、R4;一个电容C组成,其中,运算放大器输出端同开关元件的G极相连;控制电路的D极和S极分别与要控制的一个或数个LED正极和负极连接;其中,电阻R1与R4的电阻相同;输入端输入的是可调占空比的电压信号。
本发明同时也提供一种液晶显示器的LED背光源,该背光源采用了前述技术的LED亮度控制电路。
本发明相对于现有技术,控制电路并不是加载在驱动电路中,而是并联在需要控制的每颗LED上。本发明能够在简单、廉价的基础上快速实现各种功率LED的亮度控制,尤其是在宽亮度范围内控制每一颗LED的亮度。
本发明通过对LED两端的电压进行控制的技术手段,达到了控制一颗或者几颗LED亮度的技术效果,尤其是在各种功率的LED矩阵中控制每一颗LED的亮度,从而解决了LED作为显示器件存在的不能单独控制一颗或多颗LED,或者成本很高、效率低等问题。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步更为详细地说明。
附图说明
图1为本发明具体实施例1的LED亮度控制电路;
图2为本发明具体实施例1的控制电路的具体电路;
图3为本发明具体实施例2的LED亮度控制电路;
图4为本发明具体实施例3的LED亮度控制电路;
图5为发明具体实施例3的LED亮度控制电路应用在液晶显示器背光源中的示意图。
图中标记:1、驱动电路;2、控制电路;21、运算放大器;22、开关元件;3、LED;4、LED板。
具体实施方式
实施例1
图1为本发明的LED亮度控制电路具体实施例,如图1所示,一组串联的LED3,由驱动电路1驱动,每颗LED3并连有一个控制电路2。
图2所示为控制电路2的具体电路,如图2所示控制电路包括一个输入端;一个运算放大器21;一个开关元件22,这里为N型MosFET(也可以选择其他的开关元器件);4个电阻R1、R2、R3、R4;一个电容C组成。其中,运算放大器21输出端同开关元件22的G极相连;电阻R1与R2的一端同运算放大器的正向输入端连接,电阻R1的另一端同时连接电容C和开关元件22的S极,电阻R2的另一端为输入端,电容C的另一端接地;电阻R3与R4的一端同运算放大器的负向输入端连接,电阻R3的另一端接地,电阻R4的另一端同运算放大器的输出端连接;控制电路22的D极和S极分别同LED正极和负极连接。
本实施例中,R1、R2、R3、R4阻值分别为R1=10k,R2=10k,R3=15k,R4=10k,还可以选择为R1=100k,R2=80k,R3=20k,R4=100k,这说明根据需要电阻值也可以有不同的选择,但要求R1=R4。电容C的值为0.1μ,根据需要其他容值也可以。
控制电路的输入端,输入频率和占空比都可调的电压信号,电压信号的幅值根据控制的LED数目不同有所不同。在本实施例中,电压信号的幅值为+5v和-5v,当控制电路的输入端输入+5v电压的时候,这个电压与LED负端电压相加,相加后的电压输出到N型MosFET的G极,这个时候N型MosFET导通,流过LED的电流从N型MosFET流过,LED被短路,LED熄灭;反之,当输入端输入-5v电压的时候,N型MosFET关闭,LED正常发光。如果不想看到明显的闪烁现象,可以调节输入的频率,频率越高,LED亮度变化越均匀,同时通过对输入的电压信号的占空比的调节便可以调节LED的亮度了,输入的+5v电压信号所占的时间越长LED亮度越低。
本实施例的特点是通过可调占空比的电压信号的改变来改变N型MosFET的开和关,从而调节LED亮度。
实施例2
图3所示为本发明的LED亮度控制电路另一具体实施例,如图3所示,每个控制电路2可以控制两颗或者更多的LED3的亮度。
本实施例中控制电路2与实施例1中的相同,即图2所示,控制电路2的开关元器件也选择N型MosFET,控制两颗LED的时候,输入电压的幅值可以选择+10v、-10v,电阻R1=10k,R2=8k,R3=25k,R4=10k,电容的容值可以选择0.1μ。
控制两颗以上LED的亮度,在输入电压的幅值可以根据公式V>n*VLED+2.5选择。其控制原理同实施例1相同。
实施例3
图3所示为本发明的LED亮度控制电路地3个具体实施例,如图3所示,此实施例中每个控制电路2可以控制两个或者多颗并联LED亮度。
本实施例中控制电路2与实施例1中的相同,即图2所示,控制电路2的开关元器件也选择N型MosFET,控制两颗LED的时候,输入电压的幅值可以选择+5v、-5v,电阻的阻值可以选为R1=20k,R2=8k,R3=30k,R4=20k,电容的容值选为0.01μ。
当输入端输入+5V的电压MosFET导通,并联的LED都熄灭;反之,输入-5v的电压MosFET关闭,并联的LED都发光,根据输入正负电压的频率和占空比的不同,LED均匀度和亮度不同。此实施例中可以根据MosFET开关,同时控制并联的LED亮度,并不影响其他LED亮度。
实施例4
图5所示为本发明的第4个实施例,复数颗串并联组成的LED板4,LED为图中标号3,在需要控制的LED3电路旁边并联上控制电路2。
此实施例可以应用在LED作为液晶电视背光源。在各种功率LED作为背光源时,需要几十甚至几千颗LED,LED的亮度控制就十分重要,此实施例可以实现宽范围的控制单颗LED的亮度,因此可以实现动态LED背光,动态LED背光可以提高背光源的均匀度和色彩饱和度,还可以降低功耗和降低LED热量。
本实施例中信号处理系统采集到当前的前端液晶显示屏的信号,处理成对应的PWM电压信号再传送到此实施例的输入端控制每一颗LED的亮度。也就是有图像的地方LED发光,没有图像的地方LED熄灭,这样大幅度解决LED发热问题,而且还可以降低功耗、提高对比度。
本实施例是在恒定电流驱动LED阵列的基础上,再对每一颗或者几颗LED的亮度进行控制,采用了电压比较开关技术,这种控制方法,不仅解决了LED作为显示器件的亮度控制问题,而且还可以降低电路的总功耗。尤其是在大型的显示、背光等领域,这种控制方法可以快速、简单、廉价的基础上实现LED亮度控制。
上述给出的各种具体实施例还可以进行各种形式的变通,如将一个控制电路控制的LED数量进行变通,将控制的多个LED变化为并联、串联或者并连与串联的结令将多个控制电路控制的LED数量和连接形式进行差异化设计等。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,按照需要可使用不同材料和设备实现之,即可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1、一种LED亮度控制电路,包括:一个或数个LED、驱动电路,驱动电路与所述的一个或数个LED串联并为其提供能量,其特征在于:所述一个或数个LED的两端并联有控制电路,控制电路控制与其并联的LED的通断。
2、根据权利要求1所述的LED亮度控制电路,其特征在于:所述数个LED之间为并联、串联、或并联与串联的结合。
3、根据权利要求1或2所述的LED亮度控制电路,其特征在于:所述控制电路包括一个输入端;一个运算放大器;一个N型MosFET开关元件;四个电阻R1、R2、R3、R4;一个电容C组成,其中,运算放大器输出端同开关元件的G极相连;电阻R1与R2的一端同运算放大器的正向输入端连接,电阻R1的另一端同时连接电容C和开关元件的S极,电阻R2的另一端为输入端,电容C的另一端接地;电阻R3与R4的一端同运算放大器的负向输入端连接,电阻R3的另一端接地,电阻R4的另一端同运算放大器的输出端连接;开关元件的D极和S极分别与控制的一个或数个LED正极和负极连接。
4、根据权利要求3所述的LED亮度控制电路,其特征在于:所述电阻R1与R4的阻值相同。
5、根据权利要求3所述的LED亮度控制电路,其特征在于:所述输入端输入的是可调占空比的电压信号。
6、一种液晶显示器的LED背光源,其特征在于:包含权利要求1、2、3、4或5所述的LED亮度控制电路。
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