CN101188893A - 发光二极管的发光控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管的发光控制系统，该发光控制系统包括多个驱动控制基本单元，其中，每个驱动控制基本单元分别控制流入与之连接的发光二极管的电流。该发光控制系统不同于传统技术中用一个模块来同时控制多个LED，且在控制单个LED的亮度和色彩饱和度方面具有更大的灵活性。该发光控制系统增加了扫描信号的运算，以顺序地控制信号来流入顺次连接的LED，且根据所需的图像信号的强度，利用二进制数字状态来改变流入LED的电流，从而驱动LED发光。因此，该发光控制系统是一种利用二进制数字状态来控制电流以精确控制发光的控制系统。此外，可以利用基本电流源和加权电流源的两阶段渐进的方法来控制电流量。

Description

发光二极管的发光控制系统
技术领域
本发明涉及一种发光二极管(LED)的发光控制系统，特别涉及一种突破了传统技术中以一个模块来控制多个LED的发光控制系统，该发光控制系统能够更灵活地控制每个LED的亮度和色彩饱和度。更具体来说，该发光控制系统增加了对扫描信号的运算，顺序地控制信号来流入每个顺次连接的LED，且根据所需的图像信号的强度，根据二进制数字状态来改变流入LED的电流，从而控制LED的发光。因此，本发明提供了一种利用二进制数字状态来控制电流以精确地控制LED发光的发光控制系统。此外，可以按两阶段渐进的方法(two-steps progress in a progressive manner)来控制电流的流量，在该两阶段渐进方法中利用了基本电流源(base current source，BCS)和加权电流源(weight current source，WCS)。
背景技术
目前，各种颜色的LED已经被广泛地用于照明设备并投入工业应用。虽然单个的LED也可以单独用作一个光源，但是几乎所有的装置设备使用的都是“发光二极管模组”。然而，使用发光二极管模组的缺点在于需要发光二极管模组中的所有LED表现出一样的特性例如相同的亮度、色彩饱和度和明亮状态。此外，所有的装置设备向每个LED传输固定设计的电流量。本发明的设计是为了解决每个LED都被输入固定电流的缺点，且本发明以二进制数字来控制流入各个LED的电流。另外，本发明运用了基本电流源和加权电流源，采用二阶段渐进方式来控制流入各个LED的电流。
为了能够同时解决上述传统技术中的各种问题，本发明提出了一种LED发光控制系统的实施例，来克服传统技术的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对每个LED进行发光控制的发光控制系统，从而取代传统技术中以单个控制模块来控制多个LED，该发光控制系统可以改善传统LED模块的发光多样性。
本发明一方面提供了一种LED的发光控制系统，该发光控制系统包括多个驱动控制基本单元，每个驱动控制基本单元分别控制对应的发光二极管中的电流。
本发明的另一方面提供了一种LED的发光控制系统，该发光控制系统包括：多个驱动控制基本单元，其中，每个驱动控制基本单元分别连接不同的发光二极管，所述多个驱动控制基本单元依次连接；主控制器，其中，只有一个驱动控制基本单元连接到主控制器。
本发明的又一方面提供了一种发光二极管的发光控制系统，该发光控制系统包括：多个驱动控制基本单元，分别控制流入每个发光二极管的电流，其中，每个驱动控制基本单元包括至少一个复制电流模块、至少一个校正数据存储器、至少一个图像数据存储器、至少一个逻辑运算器和至少一个二进制控制存储器，其中，所述主控制器向所述至少一个校正数据存储器传输发光二极管的校正数据，并向所述至少一个图像数据存储器传输图像数据。
根据本发明的发光控制系统，单个LED的电流由多个复制电流模块来控制，每个复制电流模块通过二进制位(1或0)来表示电流的流入或不流入，用N来表示RCM的数量。RCM的电流组合方式可以用一个N位二进制数来表示，所以，流入每个LED的电流量有2N种情况。通过两个因素即图像数据和校正数据来确定每个LED所需的电流量，其中，图像数据用来表示特定的LED要显示的特定图像的图像信号的强度，而校正数据用来表示LED被确定为低于预定水平或高出预定水平。在制造LED时，在降低成本的同时必须保持LED的水平。在根据本发明的发光控制系统中，可以忽略LED的制造差异。图像数据和校正数据(如果需要)被输入到逻辑运算器中进行计算，以确定每个LED的电流的二进制状态。此外，通过基本电流源和加权电流源对流入每个LED的发光电流进行两阶段渐进式控制。
基本电流源为各个LED施加预先设定好的电流量，加权电流源可进一步地调整基本电流源施加的电流量。通过不同的电流源对LED提供多种电流，利用两阶段渐进式电流控制方式来满足复制电流模块且缩小其尺寸。
附图说明
图1是示出了根据本发明的LED的背光模组的示意图；
图2是示出了根据本发明的LED的驱动控制单元的示意图；
图3是根据本发明实施例的使用基本驱动单元与LED的背光模组的发光控制系统的结构的示意图；
图4是根据本发明实施例的红色、绿色和蓝色LED的背光模组的发光控制系统的结构的示意图；
图5是根据本发明的红色、绿色、绿色和蓝色LED的背光模组的发光控制系统的结构的示意图；
图6是根据本发明的红色、红色、绿色、绿色、蓝色和蓝色LED的背光模组的发光控制系统的结构的示意图；
图7示出了根据本发明的利用二进制数字来控制电流的驱动控制基本单元的结构的示意图；
图8以红色LED为例示出了两阶段渐进式电流控制方式的示意图。
具体实施方式
附图标号说明：
11、12、21、22、M1、M2、MN：LED
101、102、103、104、10N、200、201、202、20N、M01、M02、M0N：
驱动控制基本单元
210：移位寄存器
212：数字接收单元
214：重置模块
216：频率控制模块
5：主控制器
2：LED驱动控制单元
710：校正数据存储器
712：图像数据存储器
714：逻辑运算器
716：二进制控制存储器
718：镜像电流源
7201、7202、7203、720N：复制电流模块
802：基本电流源
804：红色加权电流源
图1是示出了根据本发明的LED的背光模组的示意图。在图1中，LED的发光控制系统包括主控制器5、LED驱动控制基本单元101、102、...、10N、201、202、20N、...、M01、M02、...、M0N以及LED 11、12、...、21、22、...、M1、M2、...、MN。主控制器可以是微运算器或数字运算器，用于计算和输出图像数据，以向驱动控制基本单元提供完整的色彩饱和度或者亮度。每个LED与相应的LED驱动控制基本单元单相连接，且LED驱动控制基本单元与LED一起顺次接连连接，从而形成矩阵排列的结构。主控制器5传输所有的图像信号和控制信号，并将上述信号直接传输到最前面的(lead)驱动控制基本单元(即第一个LED驱动控制基本单元)，接着，第一个LED驱动控制基本单元将相同信号传输到第二个LED驱动控制基本单元。由此，信号依次连接，信号被以类似扫描的方式传输到与第一个LED驱动控制基本单元连接的第二个LED驱动控制基本单元，并以相同的方式继续向其它LED驱动控制基本单元传输。因此，信号从第一个LED驱动控制基本单元被依次传输到第二、第三、第四至最后一个LED驱动控制基本单元M0N，由此，如同扫描般完成对所有LED驱动控制基本单元输入数据的过程。
图2是根据本发明的LED驱动控制基本单元的示意图。在图2中，驱动控制基本单元包括移位寄存器210。移位寄存器包括数字接收单元212、重置模块214以及频率控制模块216。当发光控制系统开始初始化时，重置信号会将所有驱动控制基本单元的移位寄存器重置。当频率控制模块开始产生频率时，主控制器产生初始扫描信号以启动数据扫描程序。此时，扫描信号到达第一个LED驱动控制基本单元，移位寄存器将存储第一个LED所需的发光数据，直到同一帧图像中最后的数据传输到最后一个LED驱动控制基本单元为止。每个LED的对应的移位寄存器将储存并保持该LED所需的发光数据，直到下一个扫描程序开始为止，而图像将被立即传输到第一个LED至最后一个LED。当“扫描信号”到达时，与下一个图像对应的数据和移位寄存器将开始工作。换言之，当改变发光控制时，每个LED的发光状态保持不变直到下一个图像信号到达为止。
图3是根据本发明另一实施例的使用驱动控制基本单元和LED的背光模组的发光控制系统的示意图，其中，LED驱动控制基本单元的结构是聚集排列的，而扫描信号程序与图2中所描述的相同。
图4至图6示出了本发明的几个不同的实施例，在这几个实施例中使用了相同的扫描信号程序，但运用不同的LED的结构来展现出多样化的彩色发光控制。参照图4，不同颜色的LED按照红色、绿色和蓝色的顺序来排列；参照图5，不同颜色的LED按照红色、绿色、绿色和蓝色的顺序来排列；参照图6，不同颜色的LED按照红色、红色、...、绿色、绿色、...、蓝色和蓝色的顺序来排列。当使用扫描信号程序时，发光的多样性可通过改变LED的排列结构来实现。应该清楚的是，上述的排列方式是示例性的，本发明并不限于此，其它颜色的发光控制排列也落入本发明的保护范围之内。
图7示出了根据本发明的利用二进制数字来控制电流的驱动控制基本单元的结构的示意图。在图7中，每个LED与对应的LED驱动控制基本单元连接，其中，驱动控制基本单元包括至少一个校正数据存储器710、至少一个图像数据存储器712、至少一个逻辑运算器714、至少一个二进制控制存储器716、至少一个镜像电流源718以及多个复制电流模块(Replica CurrentModule，RCM)7201、7202、7203、...720n。
当需要发光二极管的发光数据时，主控制器向至少一个校正数据存储器传输校正数据信号，校正数据信号将控制补偿次级发光二极管的发光所需的亮度，主控制器向至少一组图像数据存储器传输图像数据，以提供所需的发光强度的数据。逻辑运算器对校正数据和图像数据进行逻辑运算，利用预先设置的逻辑式，得到与LED的亮度和饱和度对应的N位二进制数据，其中，N为复制电流模块(RCM)的数量，每一个数字位(1或0)表示电流流入或不流入复制电流模块。存在N个复制电流模块，电流状态对应地存在2N+1种，换言之，流入发光二极管的电流量可以以2N+1种方式变化。
图8以红色LED为例示出了两阶段渐进式电流控制方式的示意图。在图8中，电流以两阶段渐进式输入到LED中，向发光二极管的驱动单元输入两个电流源，即基本电流源(BCS)802和加权电流源(WCS)804。基本电流源(BCS)用于向发光二极管提供预先设定好的恒定电流，换言之，用于调整发光二极管的发光控制，而加权电流源(WCS)根据图像来进一步调整电流量。控制电流量可以缩小装置设备的空间尺寸并降低复制电流模块的制作成本，即实现图7中的实施例所要达到的效果。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，这些实施例是示例性的，在不脱离如权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中做出各种形式和细节上的改变。

Claims (19)

1.一种发光二极管的发光控制系统，包括：
多个驱动控制基本单元，分别控制流入每个发光二极管中的电流。
2.如权利要求1所述的发光控制系统，还包括主控制器，其中，多个驱动控制基本单元顺次连接，且只有一个驱动控制基本单元与主控制器连接并接收从主控制器传输的图像信号，随后所述信号被以扫描的形式顺序地传输到其余的驱动控制基本单元。
3.如权利要求2所述的发光控制系统，其中，多个发光二极管选自于由红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管组成的组，所述驱动控制基本单元包括存储对应的发光二极管的发光数据的移位寄存器，并控制所述发光二极管的发光状态，所述发光数据被一直存储在移位寄存器中，直到驱动控制基本单元接收到另一图像信号为止。
4.如权利要求3所述的发光控制系统，其中，每个驱动控制基本单元包括至少一个复制电流模块、至少一个校正数据存储器、至少一个图像数据存储器、至少一个逻辑运算器和至少一个二进制控制存储器，其中，所述主控制器向所述至少一个校正数据存储器传输发光二极管的校正数据，并向所述至少一个图像数据存储器传输图像数据。
5.如权利要求4所述的发光控制系统，其中，所述至少一个逻辑运算器根据预设的逻辑式对所述校正数据和所述图像数据进行计算，以产生一个N位的二进制数，其中，N为所述复制电流模块的数量。
6.如权利要求5所述的发光控制系统，其中，所述二进制数的每一位表示电流流入或不流入发光二极管。
7.如权利要求4所述的发光控制系统，其中，通过所述驱动控制基本单元来控制流入发光二极管的电流量。
8.一种发光二极管的发光控制系统，包括：
多个驱动控制基本单元，其中，每个驱动控制基本单元分别连接不同的发光二极管，所述多个驱动控制基本单元依次连接；
主控制器，其中，只有一个驱动控制基本单元连接到主控制器。
9.如权利要求8所述的发光控制系统，其中，由驱动控制基本单元控制流入与之连接的发光二极管的电流，且主控制器将图像信号传输到与之连接的驱动控制基本单元，且随后所述图像信号被以扫描的形式传输到其余的驱动控制基本单元。
10.如权利要求9所述的发光控制系统，其中，每个驱动控制基本单元包括至少一个复制电流模块、至少一个校正数据存储器、至少一个图像数据存储器、至少一个逻辑运算器和至少一个二进制控制存储器，其中，所述主控制器向所述至少一个校正数据存储器传输发光二极管的校正数据，并向所述至少一个图像数据存储器传输图像数据。
11.如权利要求10所述的发光控制系统，其中，多个发光二极管选自于由红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管组成的组，所述驱动控制基本单元包括存储对应的发光二极管的发光数据的移位寄存器，并控制所述发光二极管的发光状态，所述发光数据被一直存储在移位寄存器中，直到驱动控制基本单元接收到与另一图像信息为止。
12.如权利要求11所述的发光控制系统，其中，所述至少一个逻辑运算器根据预设的逻辑式对所述校正数据和所述图像数据进行计算，以产生一个N位的二进制数，其中，N为所述复制电流模块的数量。
13.如权利要求12所述的发光控制系统，其中，所述二进制数的每一位表示电流流入或不流入发光二极管。
14.如权利要求11所述的发光控制系统，其中，通过所述驱动控制基本单元来控制流入发光二极管的预定电流。
15.一种发光二极管的发光控制系统，包括：
多个驱动控制基本单元，分别控制流入每个发光二极管的电流，
其中，每个驱动控制基本单元包括至少一个复制电流模块、至少一个校正数据存储器、至少一个图像数据存储器、至少一个逻辑运算器和至少一个二进制控制存储器，其中，所述主控制器向所述至少一个校正数据存储器传输发光二极管的校正数据，并向所述至少一个图像数据存储器传输图像数据。
16.如权利要求15所述的发光控制系统，其中，所述至少一个逻辑运算器根据预设的逻辑式对所述校正数据和所述图像数据进行计算，以产生一个N位的二进制数，其中，N为所述复制电流模块的数量。
17.如权利要求16所述的发光控制系统，其中，所述二进制数的每一位表示电流流入或不流入发光二极管。
18.如权利要求15所述的发光控制系统，其中，通过所述驱动控制基本单元来控制流入发光二极管的电流量。
19.如权利要求15所述的发光控制系统，还包括主控制器，其中，多个驱动控制基本单元顺次连接，且只有一个驱动控制基本单元与主控制器连接并接收从主控制器传输的图像信号，随后所述信号被以扫描的形式顺序地传输到其余的驱动控制基本单元，多个发光二极管选自于由红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管组成的组，所述驱动控制基本单元包括存储对应的发光二极管的发光数据的移位寄存器，并控制所述发光二极管的发光状态，所述发光数据被一直存储在移位寄存器中，直到驱动控制基本单元接收到另一图像信号为止。
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