CN101187754A - 具有节能模式的光源组 - Google Patents

Abstract

一种具有节能模式的光源组，可应用于背光模块，该光源组包括一基板与设置于基板上的一驱动芯片、至少一组发光二极管串，至少一条辅助线路。发光二极管串是由多个发光二极管串联而成，且发光二极管串的一端连接于驱动芯片。每一辅助线路的一端连接于驱动芯片，另一端跨过至少一个发光二极管，而连接至发光二极管串。其中，驱动芯片使辅助线路具有开关功能，在驱动芯片与发光二极管串间，可选择性地联机/断线。当辅助线路联机时，便无驱动电压施加于被辅助线路跨过的发光二极管，进而减少升压器(Booster)能量转换的损耗，以达到节能的效果。

Description

具有节能模式的光源组

技术领域

本发明是有关于一种光源组，特别是关于一种具有节能模式的发光二极管(LED)光源组。

背景技术

非自发光性的显示面板，例如液晶面板，通常需要一背光源才得以进行影像的显示。在公知诸多种背光源技术中，侧端入光的背光模块系符合于产品薄型化的需求。

请参照图1，图1为公知背光模块中，光源组1与导光板50的示意图。所谓侧端入光的背光模块，是将光源组1设置在导光板50的一侧端52，此侧端52即为导光板50的入光面。光源组1所发出的光线是由导光板50的侧端52进入导光板50。光线在导光板50内因接口全反射而散射其中，最后由一出光面51射出导光板50，以便提供一均匀的面光源予一显示面板(图中未显示)使用。

光源组1中具有多个发光二极管111，且这些发光二极管111设置于一基板10上，用以提供入射到导光板50的光线。其中，发光二极管111是一种将电能转换成光能的组件，目前最常使用的发光二极管为白光LED。另外，在基板10的选用上，一般为散热铝基板。

图2是公知光源组的电路示意图。上述用以操作发光二极管111的电路及相关组件皆分布于基板10上。其中，光源组具有一正电源线路13、多组发光二极管串(LED string)11及一驱动芯片12。

每一发光二极管串11是由多个发光二极管111所串联而成，且各发光二极管串11皆平行于导光板50的侧端52，并沿同一直线排列而成。每一发光二极管串11的正极端与正电源线路13连接，而负极端则以一导线与驱动芯片12连接。因此，借由正电源线路13的驱动电压(VLED)与驱动芯片12的作用，可对各发光二极管串11施加电压与电流，以达到发光的效果。在公知技术中，一个驱动芯片12可连接多组发光二极管串11，且可依实际需求来增加发光二极管串11的数目。

在一般情况下，驱动电压是借由一升压器(Booster)(图中未显示)所提供，并经由正电源线路13而施加于各发光二极管串11。然而，当发光二极管串11所串联的发光二极管111数目愈多时，升压器所需提供的驱动电压也就愈高。而且，当升压器所需提供的驱动电压愈高时，其升压过程中，能量转换的损耗就会跟着增加。

然而，在发光二极管的使用数目固定的情况下，不管光源组的亮度高或亮度低，升压器所需提供的驱动电压皆为相同，也就是说，升压器能量转换的损耗皆为相同。

因此，基于上述概念，若光源组能在较低的发光亮度下，具有一种切换模式，可用来减低升压器能量转换的损耗时，必定能减少光源组所耗费的电能，进而达到节能的效果。

因此，鉴于上述公知技术中具有可再改善之处，对此提供一实际有效的方案，是当前技术所必需。

发明内容

本发明的目的之一在于改进公知光源组的电路布线方式，在维持光源组亮度不变的情况下，减少光源组所需的耗电量。

本发明的另一目的在于提供一光源组，该光源组其是借由辅助线路的设计，来减少驱动电压所施加的发光二极管数量，进而减低升压器所需提供的驱动电压，达到节能的目的。

本发明提供一种光源组，可应用于背光模块，包括一基板与设置于基板上的一驱动芯片、至少一组发光二极管串(LED string)，至少一条辅助线路。每一组发光二极管串，由多个发光二极管(LED)串联而成，且发光二极管串的一端连接于驱动芯片。每一辅助线路的一端连接于驱动芯片，另一端跨过至少一个发光二极管，而连接至发光二极管串。其中，驱动芯片使辅助线路具有开关功能，在驱动芯片与发光二极管串间，可选择性地联机/断线。当辅助线路联机时，便无驱动电压施加于被辅助线路跨过的发光二极管，借此减少驱动电压所施加的发光二极管数量。

附图说明

借由以下详细的描述结合所附图标，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中：

图1是公知背光模块中，光源组与导光板的示意图；

图2是公知光源组的电路示意图；

图3是本发明光源组的电路示意图；

图4是本发明第一实施例的光源组的电路示意图；及

图5是本发明第二实施例的光源组的电路示意图。

符号说明：

光源组1

基板10、30、40

发光二极管串11、21、31、41

发光二极管111、211、311、411

导光板50

出光面51

侧端52

驱动芯片12、22、32

主驱动芯片42

次驱动芯片44

正电源线13、33、43

负电源线45

信号传输线47

辅助线路28、38、48

具体实施方式

关于本发明的优点与精神，以及更详细的实施方式可以借由以下的实施方式以及所附图式得到进一步的了解。

请参照图3，图3是本发明光源组的电路示意图，图中显示，光源组包括一发光二极管串21、一驱动芯片22。其中，发光二极管串21是由多个发光二极管211所串联而成，且发光二极管串21的一端连接于驱动芯片22。

光源组的发光的借由一驱动电压(VLED)与驱动芯片22的作用，对所有发光二极管211施加电压与电流，以达到发光的效果。而光源组的发光亮度，可借由关系式(发光二极管个数)×(单一发光二极管的工作电压)×(输入发光二极管的电流值)×(调变控制周期)＝发光功率推得。其中，驱动电压(VLED)为(发光二极管个数)×(单一发光二极管的工作电压)的值，是由一升压器(Booster)所提供，调变控制周期(duty cycle)则由驱动芯片22来调整。

在单一发光二极管的工作电压及输入发光二极管的电流值固定下，光源组的发光亮度，可借由改变发光二极管个数及调变控制周期来控制。在一般应用中，一光源组的发光二极管个数会依照使用上的最大亮度需求而固定。因此，上述的光源组会借由控制调变控制周期来改变光源组的亮度。

以图3的电路示意图来举例，光源组在较高亮度的情况下，发光功率为270mW(5×3V×20mA×duty 90％)；光源组在较低亮度的情况下，发光功率为180mW(5×3V×20mA×duty 60％)。由上可知，光源组在不同发光亮度的情形下，驱动电压(VLED)皆为相同(5×3V)，所以升压器能量转换的损耗皆为相同。

在实际应用上，光源组并不需要一直维持在高亮度状态，也有较低亮度的需求。因此，本发明的光源组具有一辅助线路28，辅助线路28的一端连接于驱动芯片22，另一端跨过至少一个发光二极管211，而连接至发光二极管串21。也就是说，辅助线路28的另一端连接至发光二极管串21中最邻近驱动芯片22的两发光二极管211之间。

其中，驱动芯片22使辅助线路28具有开关功能，在驱动芯片22与发光二极管串21间可选择性地联机/断线。此时，借由辅助线路28的设计，可使光源组在亮度较低时，转换至一种节能模式。

在光源组亮度较高的正常模式下，驱动芯片22使辅助线路28呈现断线的状况。此时，驱动电压(VLED)与驱动芯片22的作用，对所有发光二极管211施加电压与电流，以达到发光的效果。

当所需亮度较低时，光源组可转换至节能模式。此时，驱动芯片22使辅助线路28呈现联机的状况。驱动电压并不施加于辅助线路28所跨过的发光二极管211，仅施加于其它发光二极管211。所以，发光二极管串21中，辅助线路28所跨过的发光二极管211不发光。然而，为了不使光源组的亮度过低，驱动芯片22会改变调变控制周期以维持光源组的发光功率。

以图3的电路示意图为例，假设公知与本发明的光源组皆处于相同的较低亮度下，如发光功率皆为180mW。公知的光源组：5×3V×20mA×duty60％＝180mW；本发明的光源组4×3V×20mA×duty 75％＝180mW。由于此时本发明的辅助线路28切换到联机状态，所以本发明光源组的驱动电压(4×3V)明显小于公知光源组的驱动电压(5×3V)。

也就是说，在光源组亮度需求不高的情况下，本发明光源组的驱动芯片22可激活辅助线路28的联机，使驱动电压不施加于被辅助线路28跨过的发光二极管211，借此减少输出至发光二极管串21的驱动电压(VLED)。由于输出的驱动电压减少，升压器(Booster)能量转换的损耗也会随之减低，以达到节能的效果。

在较佳实施例中，本发明的光源组是借由驱动芯片22内的脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)控制器来改变调变控制周期，使光源组维持所需的发光功率。

请参照图4，图4是本发明第一实施例的光源组的电路示意图。本发明的光源组应用于背光模块，主要包括一基板30与设置于基板30的一驱动芯片32、多组发光二极管串(LED string)21，多条辅助线路38。

每一组发光二极管串31是由多个发光二极管311所串联而成，且发光二极管串31的一端连接于驱动芯片32。在此实施例中，每一发光二极管串31的正极端与一正电源线路33连接，而负极端则以一导线与驱动芯片32连接。其中，发光二极管311是白光LED。正电源线路33的驱动电压(VLED)是由一升压器(图中未显示)所提供。

如图4所示，每一组发光二极管串31皆具有一条辅助线路38。每一条辅助线路38的一端连接于驱动芯片32，另一端则跨过至少一个发光二极管311，而连接至发光二极管串31。

值得注意的是，辅助线路38所跨过的发光二极管311，是最邻近驱动芯片32的发光二极管311。在较佳实施例中，辅助线路38所跨过的发光二极管311个数为一个。然而，亦可依照实际需求，增加辅助线路38跨过发光二极管311的个数。

另外，驱动芯片32使得每一辅助线路38具有开关的功能，让辅助线路38在驱动芯片32与发光二极管串31间，可选择性地联机/断线。

在光源组亮度较高的正常模式下，驱动芯片32使辅助线路38呈现断线的状况。此时，正电源线路33的驱动电压与驱动芯片32的作用，可对所有发光二极管311施加电压与电流，以达到发光的效果。

当所需亮度较低时，光源组可转换至节能模式。此时，驱动芯片32使辅助线路38呈现联机的状况。驱动电压并不施加于辅助线路38所跨过的发光二极管311，仅施加于其它发光二极管311。所以，每一组发光二极管串31中，辅助线路38所跨过的发光二极管311不发光。

并且，为了使光源组仍能维持一定的亮度，驱动芯片32会借由一控制单元改变调变控制周期，以维持光源组的发光功率。在较佳实施例中，上述控制单元是一脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)控制器。

因此，本发明第一实施例的光源组所提供的节能模式，可使光源组在亮度需求不高的情况下，减少输出至发光二极管串31的驱动电压，进而减低升压器能量转换的损耗，以达到节能的效果。

请参照图5，图5是本发明第二实施例的光源组的电路示意图。第二实施例的光源组应用于背光模块，主要包括一基板40与设置于基板40的一正电源线路43、一负电源线路45、一主驱动芯片42、多个次驱动芯片44、多组发光二极管串41及多条辅助线路48。

主驱动芯片42连接于正电源线路43，且亦连接于一外部电路(图中未显示)。多个次驱动芯片44皆连接于正电源线路43，而且上述的主驱动芯片42与次驱动芯片44是以互相并联的方式连接于正电源线路43。在较佳实施例中，正电源线路43与负电源线路45系互相平行的设置于基板40上，并邻近于基板40的两侧。

发光二极管串41，是由多个发光二极管411串联而组成。发光二极管串41的正极端连接于次驱动芯片44，负极端则连接于负电源线路45。其中，发光二极管是白光LED，且每一次驱动芯片44至少连接一组发光二极管串41。

在一较佳实施例中，发光二极管串41的正极端可连接于主驱动芯片42。主驱动芯片42与每一个次驱动芯片44，皆可连接两组发光二极管串41，且上述的两组发光二极管串41是以并联的方式连接于主驱动芯片42与次驱动芯片44。

另外，一升压器(图中未显示)提供一驱动电压(VLED)至正电源线路43，使主驱动芯片42及次驱动芯片44可提供电能给发光二极管串41。而负电源线路45的电压位准，实际上与正电源线路43的驱动电压位准具有一定的压降即可。或者，可将负电源线路45的电压位准设为接地电压位准(GND)。

由图5所示，每一组发光二极管串41皆具有一条辅助线路48。每一条辅助线路48的一端连接于主驱动芯片42或次驱动芯片44，另一端则跨过至少一个发光二极管411，而连接至发光二极管串41。

值得注意的是，辅助线路48所跨过的发光二极管411，是最邻近主驱动芯片42或次驱动芯片44的发光二极管411。在较佳实施例中，辅助线路48所跨过的发光二极管411个数为一个。然而，亦可依照实际需求增加辅助线路48跨过发光二极管411的个数。

主驱动芯片42与次驱动芯片44使每一辅助线路48具有开关的功能，让辅助线路48在次驱动芯片44(或主驱动芯片42)与发光二极管串41间，可选择性地联机/断线。

在光源组亮度较高的正常模式下，主驱动芯片42与次驱动芯片44使辅助线路48呈现断线的状况。此时，驱动电压透过主驱动芯片42与次驱动芯片44，可对所有发光二极管411施加电压与电流，以达到发光的效果。

当所需亮度较低时，光源组可转换至节能模式。此时，主驱动芯片42与次驱动芯片44使辅助线路48呈现联机的状况。驱动电压并不施加于辅助线路48所跨过的发光二极管411，仅施加于其它发光二极管411。所以，每一组发光二极管串41中，辅助线路48所跨过的发光二极管411并不发光。

并且，为了使光源组仍能维持一定的亮度，主驱动芯片42与次驱动芯片44内皆具有一控制单元，用以改变调变控制周期，使光源组维持所需的发光功率。在较佳实施例中，上述控制单元是一脉冲宽度调变(PWM)控制器。

因此，本发明第二实施例的光源组所提供的节能模式，可使光源组在亮度需求不高的情况下，减少输出至发光二极管串41的驱动电压，进而减低升压器能量转换的损耗，以达到节能的效果。

另外，请继续参照图5，图中显示本发明的光源组更具有一信号传输线47(data I/O line)。此信号传输线47设置于基板40上，并由主驱动芯片42串联到各个次驱动芯片44，以交换信号。其中，信号传输线47可为串行总线(serial bus)、I2C规格的串行接口或脉冲宽度调变(PWM)编码方式...等传输型态，来传送信号。

在实际应用上，本发明的光源组不仅可应用于侧端入光的背光模块，亦可应用于直下式背光模块。在一实施例中，直下式背光模块的背光源可由多个光源组并排且整合而成。

本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神与发明实体仅止于上述实施例。对熟悉此项技术者，当可轻易了解并利用其它组件或方式来产生相同的功效。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在申请专利范围内。

Claims (4)

1.一种具有节能模式的光源组，应用于一背光模块，该光源组包括：

一基板；

一驱动芯片，设置于该基板上；

至少一组发光二极管串，由多个发光二极管串联而成，且该发光二极管串的一端连接于该驱动芯片；及

至少一辅助线路，该辅助线路的一端连接于该驱动芯片，另一端跨过至少一个该发光二极管，而连接至该发光二极管串；

其中，该驱动芯片使该辅助线路具有开关功能，在该驱动芯片与该发光二极管串间可选择性地联机/断线。

2.如权利要求1所述的具有节能模式的光源组，其中该发光二极管是白光发光二极管。

3.如权利要求1所述的具有节能模式的光源组，其中该驱动芯片具有一控制单元，用以控制该辅助线路联机/断线时，施加至该发光二极管串的调变控制周期。

4.如权利要求3所述的具有节能模式的光源组，其中该控制单元是一脉冲宽度调变控制器。

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