CN101026914B

CN101026914B - 发光装置及其控制方法

Info

Publication number: CN101026914B
Application number: CN2007100070644A
Authority: CN
Inventors: 姜正一; 李尚勋
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2027-02-08
Also published as: CN101026914A; US20070195023A1; KR101006381B1; KR20070084948A; US8284133B2

Abstract

本发明公开了一种发光装置，该发光装置包括：多个发光部分，串联连接；电流供给部分，向多个发光部分供给电流；多个电流开关，分别与多个发光部分并联连接，使电流流过发光部分或者将发光部分旁路；控制部分，接收与多个发光部分对应的亮度信息并向电流开关输出脉冲宽度调制信号，从而根据接收的亮度信息来分别调节多个发光部分的发射时间。

Description

发光装置及其控制方法

本申请要求于2006年2月22日在韩国知识产权局提交的第2006-0017361号韩国专利申请的优先权，其公开通用引用被包含于此。

技术领域

根据本发明的方法和装置涉及一种发光装置及其控制方法，更具体地讲，涉及一种能够单独控制具有多个灰度级的多个发光部分的发光的发光装置及其控制方法。

背景技术

发光装置包括：多个发光部分，例如，以矩阵形式布置的发光二极管(LED)的阵列；显示器，例如液晶显示(LCD)面板。多个发光部分起到光源的作用，从而在显示器上能够显示图像。

图5A和图5B是示出传统发光装置的示例的视图。如图5A中所示，传统的发光装置包括：九个LED10a至10c、20a至20c和30a至30c，以3×3矩阵的形式布置；驱动电路11a至11c、21a至21c和31a至31c，分别用于控制九个LED10a至10c、20a至20c和30a至30c。通过驱动电路11a至11c、21a至21c和31a至31c，发光装置可以顺序控制九个LED10a至10c、20a至20c和30a至30c的发光。九个LED10a至10c、20a至20c和30a至30c可以为单色的，或者可以以几种颜色的LED的组合的方式来表示多种颜色。

被分别分配给九个LED10a至10c、20a至20c和30a至30c的驱动电路11a至11c、21a至21c和31a至31c被施加相应的单独信号，因此，九个LED10a至10c、20a至20c和30a至30c单独发光。因此，在该发光装置中，LED10a至10c、20a至20c和30a至30c可以发射具有特定亮度的光，以在显示器上显示期望的图像。

然而，在上述结构的发光装置中，随着LED的数量增加，驱动电路的数量和驱动信号的数量也增加。因此，如果LED以均匀的密度布置，则随着面积增大，驱动电路的数量和驱动信号的数量会按照与面积的平方成比例的等比级数的方式增加，这会使得发光装置不实用。

作为另一个示例，如图5B中所示，发光装置可以包括：九个LED12a至12c、22a至22c和32a至32c，以3×3矩阵的形式布置；三个驱动电路13a至13c，分别用于控制九个LED12a至12c、22a至22c和32a至32c的列；三个开关14、24和34，分别用于控制九个LED12a至12c、22a至22c和32a至32c的行。

在该发光装置中，三个开关14、24和34以一定间隔顺序导通，因此，对导通的行中的九个LED12a至12c、22a至22c或32a至32c施加驱动电流，从而从导通的LED发光。在最后一行LED32a至32c发光之后，第一行LED12a至12c再次发光。在这种情况下，当以非常快的速度顺序驱动各行LED时，由于用户感觉不到光的快速变化，而是感觉到变化的光的平均亮度(在下文中被称作“亮度”)，所以对用户来说似乎是以不同亮度同时驱动LED。

因为如上构造的发光装置仅需要与一行中的LED的数量对应的驱动电路的数量和驱动信号的数量，所以这种发光装置的优点在于电路结构简单。然而，采用这种结构，由于在每一时刻只有与一行对应的LED发光，所以LED的使用效率下降，即，通过将一个LED的最大亮度除以行数得到用户所感觉到的LED的整个阵列的最大亮度。为了克服这种缺点，可以采用提供两组或更多组开关以及同时驱动属于各组的LED的方法。然而，这种方法还存在问题，即，随着开关的组数增加，驱动电路的数量和驱动信号的数量增加。

发明内容

因此，本发明的一方面提供了一种具有简化的电路结构并具有高效率的发光装置，该发光装置能够驱动多个发光部分，从而使多个发光部分分别发射具有不同亮度的光。

本发明的前面和/或其它方面可以通过提供一种发光装置来实现，该发光装置包括：多个发光部分，串联连接；电流供给部分，向所述多个发光部分供给电流；多个电流开关，分别与所述多个发光部分并联连接，并使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路；控制部分，接收与所述多个发光部分对应的亮度信息，并向所述电流开关输出脉冲宽度调制信号，从而根据接收的亮度信息来分别调节所述多个发光部分的发射时间。

根据本发明的一方面，所述电流开关包括分别与所述发光部分并联连接的旁路晶体管，用于使从所述电流供给部分供给的电流将所述发光部分旁路。

根据本发明的一方面，所述电流开关包括电容器，所述电容器分别与所述旁路晶体管连接，用特定电压对所述电容器充电，当所述电容器已充电时，所述控制部分输出控制信号来导通所述旁路晶体管。

根据本发明的一方面，所述发光装置包括向所述电容器供给电压的电压供给部分，所述控制部分包括用于控制用所述特定电压对所述电容器充电的电容器控制器。

根据本发明的一方面，所述电压供给部分与所述电容器的第一端连接，所述电容器控制器与所述电容器的第二端连接，所述电容器控制器确定是否将所述电压供给部分输出的电压供给到所述电容器的所述第一端，以控制所述电容器的充电。

根据本发明的一方面，当所述多个发光部分全部熄灭时，所述控制部分控制用特定电压对所述电容器充电。

根据本发明的一方面，所述电流开关包括导通电压发送部分，在所述电容器已充电的状态下，所述导通电压发送部分根据来自所述控制部分的控制信号向所述旁路晶体管供给导通电压。

根据本发明的一方面，所述导通电压发送部分中的每个包括光耦合器和侧栅极驱动器中的至少一个。

根据本发明的一方面，所述多个发光部分中的每个包括至少一个LED(发光二极管)。

根据本发明的一方面，所述发光装置包括用于接收从所述发光部分发射的光并显示图像的显示器。

通过提供一种控制发光装置的方法可以实现本发明的前面和/或其它方面，所述方法包括的步骤为：接收与串联连接的多个发光部分对应的亮度信息；向所述多个发光部分供给电流；输出脉冲宽度调制信号，从而根据接收的亮度信息来分别调节所述多个发光部分的发射时间；根据所述脉冲宽度调制信号使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路。

根据本发明的一方面，使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路包括的步骤为：根据所述脉冲宽度调制信号来切换所述电流的流动，使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路。

根据本发明的一方面，根据所述脉冲宽度调制信号切换所述电流的流动还包括通过与所述脉冲宽度调制信号不同的电压信号来切换所述电流的流动。

附图说明

从下面结合附图对示例性实施例的描述中，本发明的上面和/或其它方面及优点将变得清楚和更容易理解，其中：

图1是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的结构的示意图；

图2是根据本发明示例性实施例的发光装置的导通电压发送部分中包含的光耦合器的示意性电路图；

图3A和图3B是示出根据从电流供给部分供给的电流、电容器的充电状态和旁路晶体管的导通状态的发光部分的发射状态的视图；

图4是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的操作的控制流程图；

图5A和图5B是示出传统发光装置的示例的视图。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明的示例性实施例，附图中示出了本发明示例性实施例的示例。

参照图1，本发明的发光装置包括：多个发光部分D1、D2和D3；电流供给部分110，对发光部分D1、D2和D3供给电流；多个电流开关120、130和140，与发光部分D1、D2和D3对应地设置；控制部分170，用于控制这些组件。另外，该发光装置可以包括用于对电流开关120、130和140供应电压的电压供给部分190。

图1示出了包括三个发光部分D1、D2和D3以及三个电流开关120、130和140的发光装置。然而，这仅是示例性的，只要发光装置包括至少一个发光部分，发光部分D1、D2和D3的数量就不受限制。如图1中所示，发光装置包括：电流供给部分110；多个发光部分D1、D2和D3，根据从电流供给部分110供给的电流I_O发光；控制部分170，可以根据发光部分D1、D2和D3的亮度信息来控制电流供给部分110和发光部分D1、D2和D3。

优选地但不是必须地，电流供给部分110供给恒定电流I_O，以调节并保持发光部分D1、D2和D3的亮度，其中，电流供给部分110是对发光部分D1、D2和D3供给电流I_O的电流源。

发光部分D1、D2和D3对在其上显示图像的显示器(未示出)提供光。在该示例性实施例中，优选地但不是必须地，发光部分D1、D2和D3包括发光二极管(LED)。在该示例性实施例中，LED包括发射红光的红色LED、发射绿光的绿色LED和发射蓝光的蓝色LED，并可以包括其它各种LED例如，发射青色光的青色LED、发射黄光的黄色LED、发射品红色光的品红色LED和发射白光的白色LED。

与发光部分D1、D2和D3对应设置的多个电流开关120、130和140分别与发光部分D1、D2和D3并联连接。在控制部分170的控制下，分别与发光部分D1、D2和D3连接的电流开关120、130和140被导通和截止，从而电流I_O流过发光部分D1、D2和D3或者将发光部分D1、D2和D3旁路而不从其流过。

电流开关120、130和140可以分别包括旁路晶体管S1、S2和S3中至少一个、导通电压发送部分125、135和145中的至少一个以及二极管127、137和147中的至少一个。

旁路晶体管S1、S2和S3分别与发光部分D1、D2和D3并联连接，用于切换将被施加到发光部分D1、D2和D3的电流I_O。在该示例性实施例中，优选地但不是必须地，旁路晶体管S1、S2和S3是MOSFET。如果旁路晶体管S1、S2和S3是用于切换电流I_O的流动的FET器件等，则也是足够的。下面，将MOSFET用作旁路晶体管，其中，示出了S1、S2和S3。

在电容器123、133和143充电的状态下，响应来自控制部分170的驱动控制信号P1、P2和P3，导通电压发送部分125、135和145向旁路晶体管S1、S2和S3施加导通电压。在该示例性实施例中，导通电压发送部分125、135和145可以包括光耦合器、高压侧栅极驱动器(high side gate driver)等。另外，导通电压发送部分125、135和145被构造为使得用具有与旁路晶体管S1、S2和S3的源电压不同的基准电平的驱动信号能够驱动旁路晶体管S1、S2和S3。

控制部分170接收与多个发光部分D1、D2和D3对应的亮度信息。接着，控制部分170向电流开关120、130和140输出脉冲宽度调制信号，以分别根据输入的亮度信息来调节发光部分D1、D2和D3的发射时间。脉冲宽度调制信号与上述驱动控制信号P1、P2和P3对应。在该示例性实施例中，控制部分170通过分别向发光部分D1、D2和D3输出脉冲宽度调制信号来分别控制发光部分D1、D2和D3。因此，控制部分170可以分别控制发光部分D1、D2和D3中的每个的发光时间段以及在发光时间段中的发射持续时间。

控制部分170控制电压供给部分190，以向电容器123、133和143供给电压并用该电压对电容器123、133和143充电，且控制导通电压发送部分125、135和145，从而向旁路晶体管S1、S2和S3供给充入电容器123、133和143的电压，作为导通电压。

在该示例性实施例中，控制器包括用于控制待充电的电容器123、133和143的电容器控制器171以及控制其它部分的主控制器175。具体地，主控制器175分别向导通电压发送部分125、135和145输出驱动控制信号P1、P2和P3，如果必要，主控制器175可以控制从电流供给部分110供给的电流I_O的大小和从电压供给部分190供给的电压的大小。

电容器控制器171控制电容器123、133和143充入提供到它们的电压。在该示例性实施例中，电容器控制器171可以包括开关元件，所述开关元件被导通和截止，以确定是否对电容器123、133和143供给从电压供给部分190输出的电压。

如图1中所示，根据本发明的示例性实施例，电容器控制器171包括第一开关172和第二开关173。在该示例性实施例中，第二开关173具有连接到第一开关172的第一端和连接到电压供给部分190或地的第二端。因此，第二开关173在主控制器175的控制下导通和截止，从而向第一开关172供给来自电压供给部分190的电压V_CC或地电压V_g。即，根据从电压供给部分190供给的电压V_CC或地电压V_g，第二开关173被导通和截止。当第二开关173的第二端连接到电压供给部分190并因此对第一开关172施加高电平信号(即，电压V_CC)时，第一开关172导通，因此使得地电压被供给到电容器123、133和143的一端。在该示例性实施例中，优选地但不是必须地，供给到电容器123、133和143的所述一端的地电压的电平与供给到第二开关173的地电压V_g的电平相同。

如上所述，电流供给部分110可以向发光部分D1、D2和D3供给电流I_O。在这种情况下，当从电流供给部分110向发光部分D1、D2和D3供给电流I_O时，发光部分D1、D2和D3发光(即，点亮)。相反，当来自电流供给部分110的电流I_O不施加到发光部分D1、D2和D3，而是流过旁路晶体管S1、S2和S3时，发光部分D1、D2和D3不发光(即，熄灭)。

这里，在主控制器175的控制下，当电容器控制器171的第二开关173的第二端连接到电压供给部分190时，使电压V_CC施加到第一开关172，第一开关172根据电压V_CC导通。接着，向第三电容器143的一端供给地电压，向第三电容器143的另一端供给来自电压供给部分190的电压。在图中，示出了经过二极管127、137和147向电容器123、133和143供给来自电压供给部分190的电压，以防止电流在相反方向上流动。

如上所述，根据驱动控制信号P1、P2和P3，导通电压发送部分125、135和145向旁路晶体管S1、S2和S3发送导通电压。驱动控制信号P1、P2和P3中的每个具有与旁路晶体管S1、S2和S3的源电压不同的基准电平电压。

图2示出了包含在导通电压发送部分125、135和145中的每个中的光耦合器，光耦合器包括二极管D4和晶体管T。参照图2，向第三旁路晶体管S3的栅极供给来自电压供给部分190的电压V_CC。接着，用电压V_CC对第三电容器143充电。已充电的第三电容器143起到第三导通电压发送部分145的电源的作用。

当从主控制器175向第三导通电压发送部分145施加驱动控制信号P3时，第三电容器143作为电源向第三导通电压发送部分145发送充电电压，从而使第三导通电压发送部分145被驱动。因此，第三旁路晶体管S3被导通，接着，对第三发光部分D3施加的电流I_O将第三发光部分D3旁路，流过第三旁路晶体管S3。

相似地，当从主控制器175分别向第一导通电压发送部分125和第二导通电压发送部分135施加驱动控制信号P1和P2时，如果第一电容器123和第二电容器133已经充电，则第一旁路晶体管S1和第二旁路晶体管S2被导通，接着，从电流供给部分110输出的电流I_O流过第一旁路晶体管S1和第二旁路晶体管S2。

如前面所述，控制部分170输出脉冲宽度调制信号，作为驱动控制信号P1、P2和P3。在这种情况下，控制部分170会使电容器123、133和143在脉冲宽度调制信号减小的时间段的中间点以及起点和终点充电。此时，控制部分170可以设置短间隔，在该短间隔期间，发光部分D1、D2和D3都熄灭并使得电流供给部分110在该设置的间隔失效。另外，控制部分170可以将电压V_CC供给到与电压供给部分190连接的第二开关173的第二端，并通过导通全部驱动控制信号P1、P2和P3，使自举电容器123、133和143充电。

这里，如果电流供给部分110将地作为基准电势，则应该理解，第三发光部分D3的输出端保持在接地状态，因此，控制部分170仅使电路供给部分110失效，通过导通全部驱动控制信号P1、P2和P3，使自举电容器123、133和143充电。

图3A和图3B是示出在本发明的发光装置中根据从电流供给部分110供给的电流I_O、电容器123、133和143的充电状态Gc和旁路晶体管S1、S2和S3的导通状态的发光部分D1、D2和D3的发射状态的视图。

图3A示出了电容器123、133和143在脉冲宽度调制信号减小的时间段T的起点充电，流过发光部分D1、D2和D3的电流I_O的下降沿同步，电流I_O的上升沿不同。在电容器123、133和143如此充电的情况下，在电流I_O没有流过旁路晶体管S1、S2和S3的截止状态下，电流I_O从电流供给部分110流过发光部分D1、D2和D3。此时，如图3A中所示，在第一旁路晶体管S1截止的状态下，第一发光部分D1被点亮发光；在第二旁路晶体管S2截止的状态下，第二发光部分D2被点亮发光；在第三旁路晶体管S3截止的状态下，第三发光部分D3被点亮发光。

在这种情况下，当在第一至第三旁路晶体管S1、S2和S3全部导通的状态下，电流供给部分110供给电流I_O时，电流供给部分110的输出引起短路。

除了图3A示出了在旁路晶体管S1、S2和S3全部导通的状态下电流供给部分供给电流I_O之外，图3B示出了与图3A中示出的发光部分D1、D2和D3的操作原理相似的发光部分D1、D2和D3的操作原理。图3B示出了紧接在旁路晶体管S1、S2和S3中的一个首先截止之后电流供给部分110被激活，此后，电流供给部分110向发光部分D1、D2和D3供给电流I_O。

尽管在该示例性实施例中示出对发光部分D1、D2和D3施加的电流I_O的下降沿同步，但是电流I_O的上升沿可以同步或者按顺序控制而没有任何同步。

如图3A和图3B中所示，因为第一发光部分D1的导通时间(即，发射时间)变长，所以第一发光部分D1变亮；因为第二发光部分D2的发射时间保持不变，所以第二发光部分D2保持其亮度恒定；因为第三发光部分D3的发射时间变短，所以第三发光部分D3变暗。

现在，将参照图4来描述示出根据本发明示例性实施例的发光装置的操作的控制流程图。

首先，假设本发明的发光装置具有多个串联连接的发光部分D1、D2和D3。

参照图4，在操作S11中，主控制器175接收与发光部分D1、D2和D3对应的亮度信息。接着，在操作S13中，在电流供给部分110失效之后，主控制器175控制电容器控制器171，从而用电压对电容器123、133和143充电。在这种情况下，优选地但不是必须地，在操作S11和操作S15之间执行对电容器123、133和143充电的操作，将在后面描述操作S15。

接着，在操作S15中，在控制部分170的控制下，电流供给部分110向发光部分D1、D2和D3供给电流I_O。接着，在操作S17中，为了根据输入的亮度信息来调节发光部分D1、D2和D3的发射时间，主控制器175向电流开关120、130和140输出脉冲宽度调制信号。

下文中，将简要描述基于脉冲宽度调制信号的电流开关120、130和140的操作。从控制器170向电流开关120、130和140施加脉冲宽度调制信号作为发光部分D1、D2和D3的发光驱动信号。此时，在操作S19中，如果脉冲宽度调制信号是高电平信号，则在操作S21中如果电容器123、133和143已充电，则旁路晶体管S1、S2和S3导通。接着，在操作S23中，从电流供给部分110供给的电流I_O将发光部分D1、D2和D3旁路，并流过旁路晶体管S1、S2和S3。因此，在操作S25中，电流I_O不流过发光部分D1、D2和D3，即，发光部分D1、D2和D3熄灭。

换而言之，在操作S19中，如果脉冲宽度调制信号是低电平信号，则在操作S27中，旁路晶体管S1、S2和S3截止。接着，在操作S29中，从电流供给部分110供给的电流I_O被施加到发光部分D1、D2和D3，即，在操作S31中，发光部分D1、D2和D3被点亮发光。

同时，本发明的发光装置还可以包括用于接收发光部分D1、D2和D3发射的光并在其上显示图像的显示器。所述显示器可以包括LCD面板、PDP、用于显示根据投影系统产生的图像的面板等。

尽管在上面的示例性实施例中示出了如果脉冲宽度调制信号是高电平信号则旁路晶体管S1、S2和S3导通，并且如果脉冲宽度调制信号是低电平信号则旁路晶体管S1、S2和S3截止的情况，但是这仅是示例性的，应该理解，本发明的发光装置可以被设计为以相反的方式操作旁路晶体管S1、S2和S3。另外，尽管上面的示例性实施例示出了当对第一开关172供给来自电压供给部分190的电压时，对电容器123、133和143供给地电压的情况，但是应该理解，本发明的发光装置可以被设计为当向第一开关172不供给来自电压供给部分190的电压时，向电容器123、133和143供给地电压。

在上述示例性实施例中，电容器起到导通电压发送部分的电源的作用，当电容器充电并且控制器对导通电压发送部分施加驱动控制信号时，旁路晶体管根据驱动控制信号导通/截止。因此，由于在用相同的电压对电容器充电之后，发光部分的发射时间可以根据驱动控制信号而改变，所以可以分别地调节发光部分的发射时间。

如从上面的描述将清楚的，本发明提供了一种具有简化的电路结构并具有高效率的发光装置，所述发光装置能够驱动多个发光部分，使多个发光部分分别发射具有不同亮度的光。

尽管已经示出和描述了本发明的几个示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以改变这些示例性实施例，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种发光装置，包括：

多个发光部分，串联连接；

电流供给部分，向所述多个发光部分供给电流；

多个电流开关，分别与所述多个发光部分并联连接，并使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路；

控制部分，接收与所述多个发光部分对应的亮度信息，并向所述电流开关输出脉冲宽度调制信号，从而根据接收的亮度信息来分别调节所述多个发光部分的发射时间。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述电流开关包括分别与所述发光部分并联连接的旁路晶体管，用于使从所述电流供给部分供给的电流将所述发光部分旁路。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，所述电流开关还包括电容器，所述电容器分别与所述旁路晶体管连接，用特定电压对所述电容器充电，当所述电容器已充电时，所述控制部分输出控制信号来导通所述旁路晶体管。

4.根据权利要求3所述的发光装置，还包括向所述电容器供给电压的电压供给部分，

所述控制部分包括用于控制用所述特定电压对所述电容器充电的电容器控制器。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其中，所述电压供给部分与所述电容器的第一端连接，所述电容器控制器与所述电容器的第二端连接，

所述电容器控制器确定是否将所述电压供给部分输出的电压供给到所述电容器的所述第一端，以控制所述电容器的充电。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其中，当所述多个发光部分全部熄灭时，所述控制部分控制用所述特定电压对所述电容器充电。

7.根据权利要求3、4、5或6所述的发光装置，其中，所述电流开关包括导通电压发送部分，在所述电容器已充电的状态下，所述导通电压发送部分根据来自所述控制部分的控制信号向所述旁路晶体管供给导通电压。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其中，所述导通电压发送部分中的每个包括光耦合器和侧栅极驱动器中的至少一个。

9.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述多个发光部分中的每个包括至少一个发光二极管。

10.根据权利要求9所述的发光装置，还包括用于接收从所述发光部分发射的光并显示图像的显示器。

11.一种控制发光装置的方法，包括的步骤为：

接收与串联连接的多个发光部分对应的亮度信息；

向所述多个发光部分供给电流；

输出脉冲宽度调制信号，从而根据接收的亮度信息通过并联连接到多个发光部分的多个电流开关来分别调节所述多个发光部分的发射时间；

根据所述脉冲宽度调制信号使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路包括的步骤为：根据所述脉冲宽度调制信号来切换所述电流的流动，使所述电流流过所述发光部分或者将所述发光部分旁路。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其中，根据所述脉冲宽度调制信号切换所述电流的流动还包括通过与所述脉冲宽度调制信号不同的电压信号来切换所述电流的流动。