CN101360373A - 一种led背光的功率控制方法及led显示器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于液晶显示领域，提供了一种LED背光的功率控制方法及LED显示器，所述方法包括下述步骤：计算LED电源的功率代表值；根据所述功率代表值计算功率衰减系数；根据所述功率衰减系数控制衰减LED电源功耗。在本发明实施例中，根据各个LED的功率代表值确定出功率衰减系数，从而根据该衰减系数衰减相关的数据值实现控制LED的功率消耗，从而避免显示画面出现的色偏的现象，呈现给用户持续的高清晰、高对比度的显示画面。

Description

一种LED背光的功率控制方法及LED显示器

技术领域

本发明属于液晶显示领域，尤其涉及一种LED背光的功率控制方法及LED显示器。

背景技术

在现有技术中，以发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为液晶显示器(Liquid Crystal DisPlay，LCD)TV的背光源，一般采用红绿蓝三基色的LED构成阵列式直接背光，LED以恒流方式驱动，其亮度以脉宽调制(PulseWidth Modulation，PWM)方式控制。采用LED背光源可以提高色域、实现无汞环保，更可以通过分区背光控制实现10000∶1以上的高对比度，而且可以降低功耗。

由于LED的发光效率相对较低，背光板上所有LED的发光都是以额定发光亮度来工作，其功耗将成倍于冷阴极萤光灯管(Cold Cathode FluorescentLamP，CCFL)的背光源，并且发热严重，不仅带来额外的散热结构考虑，也影响LED背光的寿命。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种LED背光的功率控制方法，旨在解决现有技术中显示器显示对比度低以及LED电源功耗大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种LED背光的功率控制方法，所述方法包括下述步骤：

计算LED电源的功率代表值；

根据所述功率代表值计算功率衰减系数；

根据所述功率衰减系数控制衰减LED电源功耗。

本发明实施例的另一目的在于提供一种LED显示器，所述LED显示器包括：

功率代表值计算单元，用于计算LED电源的功率代表值；

功率衰减系数计算单元，用于根据所述功率代表值计算功率衰减系数；以及

功耗衰减控制单元，用于根据所述功率衰减系数控制衰减LED电源功耗。

在本发明实施例中，根据各个LED的功率代表值确定出功率衰减系数，根据该衰减系数衰减相关的数据值实现控制LED的功率消耗，从而避免显示画面出现的色偏的现象，呈现给用户持续的高清晰、高对比度的显示画面。

附图说明

图1是本发明实施例提供的功率控制的实现方法流程图；

图2是本发明实施例提供的电源供电采用单一电源方式计算功率衰减系数的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的红、绿、蓝色LED电源供电采用同一电源供电方式的衰减系数的判断示意图；

图4是本发明实施例提供的电源供电采用多路电源供电方式计算功率衰减系数的实现流程图；

图5是本发明实施例提供的红、绿色LED电源供电采用统一电源供电方式时的衰减系数的判断示意图；

图6是本发明实施例提供的红、绿、蓝色LED电源供电采用多路电源供电方式时的衰减系数的判断示意图；

图7是本发明实施例提供的LED显示器的系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，根据各个LED的功率代表值确定出功率衰减系数，从而根据该衰减系数衰减相关的数据值实现控制LED的功率消耗，从而避免显示画面出现的色偏的现象，呈现给用户持续的高清晰的显示画面。

图1示出了本发明实施例提供的功率控制的实现方法流程，其详细步骤如下所述：

在步骤S101中，计算出LED电源的功率代表值P，该电源的功率代表值P为根据不同的电源供电方式确定的功率代表值。

在本发明实施例中，电源的供电方式包括单一电源供电或者多路电源供电方式。多路电源供电方式电源为若干个具有独立输入和输出的独立电源或者具有多路输出同一电源，其中，该多路电源的每路输出为一种或者多种基色的LED供电。

在步骤S102中，根据上述的LED电源的功率代表值P以及功率限制代表值P_limit确定计算出功率衰减系数β。

在步骤S103中，根据步骤S102中计算出的功率衰减系数β，对LCD TV中的LED实现功率控制。

在本发明实施例中，通过多种方式来控制衰减LED电源功率消耗，包括以衰减系数β衰减所有LED亮度数据值的方式以及以衰减系数β衰减亮度控制寄存器的设置值的方式等。

在本发明实施例中，在功率代表值的计算统计过程中，对单基色或者多基色的背光，以及整体、一维或二维控制的背光的计算处理过程是类似的，为了便于说明，下述给出了LCD TV的背光源通常采用的红、绿、蓝三基色的LED的实施例。

作为本发明的一个实施例，图2示出了当电源供电采用单一电源供电方式时，计算功率衰减系数的实现流程，其详细步骤如下所述：

在步骤S201中，获取各个LED的亮度控制数据值。

在本发明实施例中，分别获取红、绿、蓝色LED的亮度控制数据值D_R(i)、D_G(i)以及D_B(i)。各基色LED亮度控制数据值通常是通过动态背光控制电路处理获取，其中每个LED的亮度控制数据值是不同的。

在步骤S202中，计算相同基色的LED的功率代表值：

$\mathrm{Pj}=(V\×I)\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}D\left(i\right);$ 其中，V为LED的正向电压，I为LED的正向电流，i为相同基色LED数目i＝1、…、n，j为LED的基色种类，j＝1、…、m。

在本发明实施例中，分别计算红、绿、蓝色LED的功率代表值P_R、P_G以及P_B；假设LED背光由n_R个红色LED，n_G个绿色LED以及n_B个蓝色LED组成；又假设1个红色LED的平均正向压降为V_R，正向电流为I_R；1个绿色LED的平均正向压降为V_G，正向电流为I_G；1个蓝色LED的平均正向压降为V_B，正向电流为I_B；则根据步骤S201中的红、绿、蓝色LED的亮度控制数据值D_R(i)、D_G(i)以及D_B(i)得到：

红色LED的功率代表值 $p_B=(V_B\×I_R)\underset{i=1}{\overset{n_R}{\mathrm{\Σ}}}{D}_R\left(i\right);$

绿色LED的功率代表值 $p_G=(V_G\×I_G)\underset{i=1}{\overset{n_G}{\mathrm{\Σ}}}{D}_G\left(i\right);$

蓝色LED的功率代表值 $p_B=(V_B\×I_B)\underset{i=1}{\overset{n_B}{\mathrm{\Σ}}}{D}_B\left(i\right).$

在步骤S203中，统计计算LED电源功率代表值P＝P1+P2+…+Pm。

在本发明实施例中，当电源供电采用单一电源供电方式时，就将各基色LED的功率代表值累加起来，得到总的功率代表值。

在步骤S204中，计算所有LED的最大亮度控制数据驱动的功率代表值P₁₀₀，其中最大亮度控制数据驱动为每个基色LED以额定发光亮度工作。

在步骤S205中，根据期望的功率限定比率η以及上述计算的P₁₀₀，计算得到功率限制代表值P_limit＝P₁₀₀×η。

在步骤S206中，根据已经计算出的电源的功率代表值P以及步骤S205中的功率限制代表值P_limit，计算确定衰减系数β。

在本发明实施例中，当各基色LED的电源供电采用单一电源供电方式时，P＝P1+P2+…+Pm，然后判断比较P与P_limit的大小，判断当P≤P_limit时，衰减系数β＝1；当P＞P_limit时，β≤P_limit/P，即衰减系数β＝P_limit/P。

作为本发明的又一实施例，采用红、绿、蓝色LED时；当该3个LED采用同一电源供电时，如图3所示，电源的功率代表值P＝P_R+P_G+P_B，判断比较P与P_limit的大小，按照上述方法：当P≤P_limit时，衰减系数β＝1；当P＞P_limit时，β≤P_limit/P，即衰减系数β＝P_limit/P。

作为本发明的另一个实施例，图4示出了当电源供电采用多路电源供电方式时，计算功率衰减系数的实现流程，其详细步骤如下所述：

在步骤S301中，获取各个LED的亮度控制数据值。

在本发明实施例中，分别获取红、绿、蓝色LED的亮度控制数据值D_R(i)、D_G(i)以及D_B(i)。各基色LED亮度控制数据值通常是通过动态背光控制电路处理获取，其中每个LED的亮度控制数据值是不同的。

在步骤S302中，计算多路电源功率代表值Pr，电源数r＝1、…、q。

在本发明实施例中，多路电源的LED的功率代表值为Pr，为每个不同电源上的LED的功率的总和，例如电源2上有4个LED，当然这4个LED可以是相同基色的，也可以是不同基色的；当这4个LED为相同基色时，则可以采用上述步骤中的公式计算该电源的功率代表值 $P2=(V\×I)\underset{1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}D\left(i\right),$ 其中i＝1、2、3、4；当采用不同基色的LED时，P2为每个LED的功率代表值之和。

在步骤S303中，计算所有LED的最大亮度控制数据驱动的功率代表值P₁₀₀，其中最大亮度控制数据驱动为每个基色LED以额定发光亮度工作。

在步骤S304中，根据期望的功率限定比率η以及上述计算的P₁₀₀，计算得到各个不同供电电源功率的限制代表值P_limit＝P₁₀₀×η，即P_limit1、P_limit2、…、P_limitq。

在步骤S305中，根据已经计算出的不同供电电源的功率代表值Pr以及步骤S304中的功率限制代表值P_limit，计算确定衰减系数β。

在本发明实施例中，当电源供电采用不同电源分别供电时，则根据计算出的不同供电电源的功率代表值P1、P2、…、Pq，分别与其对应的功率限定值P_limit1、P_limit2、…、P_limitq进行比较，得到多个功率衰减系数β1、β2、…、βq，其中βr≤1，r＝1、2…、q，为了保证供电电源都不过载，取最小的一个功率衰减系数作为统一的功率衰减系数β，即β＝min{β1、β2、…、βq}。

作为本发明的又一实施例，采用红、绿、蓝色LED时的衰减系数确定：

当该3个LED采用两个电源供电时，如图5所示，例如红、绿LED采用同一电源供电，而蓝LED单独采用一个电源供电，则按照上述方法：判断当P_R-G≤P_limitR-G，β_R-G＝1，当P_R-G＞P_limitR-G，β_R-G＝P_limitR-G/P_R-G；当P_B≤P_limitB，β_B＝1，当P_B＞P_limitB，β_B＝P_limitB/P_B；因此，β＝min{β_R-G、β_B}。

当该3个LED采用3个电源供电时，如图6所示，与上述情况类似，则按照上述方法：P_R、P_G、P_B分别与P_limitR、P_limitG、P_limitB，比较确定得到衰减系数β_R、β_G、β_B，同样得到最后的衰减系数β＝min{β_R、β_G、β_B}。

计算获取了LED电源的功率代表值P以及衰减系数β后，根据P、β对LED的功率消耗进行控制，当然可以采用多种方式进行控制，本发明实施例提供了以衰减系数β衰减所有LED亮度数据值的方式以及以衰减系数β衰减亮度控制寄存器的设置值的方式。

在本发明实施例中，LED的功率P_LED＝V×I×duty，其中V为LED的正向电压，I为LED的正向电流，duty为发光的占空比，而duty＝PWM脉宽/PWM周期，PWM周期为常数，PWM脉宽与LED的亮度控制数据值成比例，所以可以表示为：P_LED∝V×I×亮度控制数据值；因此可以应用“V×I×亮度控制数据值”来衡量LED的功率情况，即P＝V×I×亮度控制数据值；当然也可以把V×I折合为一个系数k，并且把温度等影响因素也考虑进去，则可表示为：P＝k×亮度控制数据值。

作为本发明的又一实施例，采用整体衰减各个LED的亮度控制数据值的方式，即是降低所有LED的发光占空比。其中，将衰减系数β与由动态背光控制电路产生的各个LED亮度控制数据值相乘，获得新的LED亮度控制数据值，然后将衰减后的LED亮度控制数据值送给LED驱动器，从而根据上述公式P＝k×亮度控制数据值可以得到有效的控制了LED的功耗问题；

采用衰减LED驱动器中亮度控制寄存器的设置值的方式，减小所有LED的驱动电流，其中，将功率衰减系数β与亮度控制寄存器的初始设置值相乘，得到新的设置值，然后将该设置值送到LED驱动器中的亮度控制寄存器，从而根据上述公式也有效控制了LED的功耗问题。

图7示出了本发明实施例提供的LED显示器的系统结构，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。

在本发明实施例中，LED显示器包括一功率代表值计算单元11、功率衰减系数计算单元12以及功耗衰减控制单元13。功率代表值计算单元11计算电源的功率代表值；功率衰减系数计算单元12根据上述总功率代表值计算功率衰减系数；然后功耗衰减控制单元13根据上述功率衰减系数控制衰减功耗。

作为本发明的又一实施例，功率代表值计算单元11进一步包括亮度控制数据值获取模块111以及电源功率代表值计算模块112，其中：

亮度控制数据值获取模块111获取各个LED的亮度控制数据值D(i)，在本发明实施例中，各基色LED亮度控制数据值通常是通过动态背光控制电路处理获取，其中每个LED的亮度控制数据值是不同的。

当电源供电采用单一电源供电方式时，电源功率代表值计算模块112计算相同基色的LED的功率代表值：

$\mathrm{Pj}=(V\×I)\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}D\left(i\right);$ 其中，V为LED的正向电压，I为LED的正向电流，i为相同基色LED数目i＝1、…、n；j为LED的基色种类，j＝1、…、m；

在本发明实施例中，功率代表值计算模块112计算的是红、绿、蓝基色的LED功率代表值：

红色LED的功率代表值 $p_R=(V_R\×I_R)\underset{i=1}{\overset{n_R}{\mathrm{\Σ}}}{D}_R\left(i\right);$

绿色LED的功率代表值 $p_G=(V_G\×I_G)\underset{i=1}{\overset{n_G}{\mathrm{\Σ}}}{D}_G\left(i\right);$

蓝色LED的功率代表值 $p_B=(V_B\×I_B)\underset{i=1}{\overset{n_B}{\mathrm{\Σ}}}{D}_B\left(i\right);$ 其中假设LED背光由n_R个红色LED，n_G个绿色LED以及n_B个蓝色LED组成；又假设1个红色LED的平均正向压降为V_R，正向电流为I_R；1个绿色LED的平均正向压降为V_G，正向电流为I_G；1个蓝色LED的平均正向压降为V_B，正向电流为I_B。

当采用单一电源供电方式时，就将各基色LED的功率代表值累加起来，得到总的功率代表值，即P＝P_R+P_G+P_B。

当电源供电采用多路电源供电方式时，即当不同基色LED采用不同的电源时，或者是某几种基色LED采用相同的电源，其中，多路电源供电方式电源为若干个具有独立输入和输出的独立电源或者具有多路输出的同一电源。电源功率代表值计算模块112计算多路电源的功率代表值Pr，其中，r＝1、…、q，例如，在本发明实施例三基色LED的情况下，红色由单独一个电源供电，而蓝色和绿色采用另一个电源供电，则需要对每个电源按其负载的基色LED分别计算总的功率代表值，即P1＝P_R；P2＝P_G+P_B。

功率衰减系数计算单元12根据期望的功率限定比率η以及P₁₀₀，计算得到功率限制代表值P_limit＝P₁₀₀×η，判断比较电源的功率代表值P与功率限制代表值P_limit的大小：

当电源供电采用单一电源供电方式时，当P≤P_limit时，衰减系数β＝1；当P＞P_limit时，衰减系数β＝P_limit/P。

当电源供电采用多路电源供电方式时，供电电源的功率代表值P1、P2、…、Pq，分别与对应的功率限定值P_limit1、P_limit2、…、P_limitq相比较，然后计算出各供电电源的衰减系数β1、β2、…、βq后，采为了保证各供电电源都不过载，取最小的一个功率衰减系数作为统一的功率衰减系数β，即β＝min{β1、β2、…、βq}。

作为本发明的又一实施例，功耗衰减控制单元13包括亮度数据值衰减模块131或者设置值衰减模块132，其中：

亮度数据值衰减模块131衰减所有LED亮度数据值，即是降低所有LED的发光占空比。其中，将衰减系数β与由动态背光控制电路产生的各个LED亮度控制数据值相乘，获得新的LED亮度控制数据值，然后将衰减后的LED亮度控制数据值送给LED驱动器，从而根据上述公式P＝k×亮度控制数据值可以得到有效的控制了LED的功耗问题；

设置值衰减模块132衰减亮度控制寄存器的设置值，减小所有LED的驱动电流，其中，将功率衰减系数β与亮度控制寄存器的初始设置值相乘，得到新的设置值，然后将该设置值送到LED驱动器中的亮度控制寄存器，从而根据上述公式也有效控制了LED的功耗问题。

在本发明实施例中，上述亮度数据值衰减模块131或者设置值衰减模块132可以同时存在在上述功耗衰减控制单元13中，当然也可以单一的存在，即上述亮度数据值衰减模块131或者设置值衰减模块132可以串行工作，也可以并行工作。

在本发明实施例中，根据各个LED的功率代表值确定出功率衰减系数，从而根据该衰减系数衰减相关的数据值实现控制LED的功率消耗，从而避免显示画面出现的色偏的现象，呈现给用户持续的高清晰、高对比度的显示画面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1、一种LED背光的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

计算LED电源的功率代表值；

根据所述功率代表值计算功率衰减系数；

根据所述功率衰减系数控制衰减LED电源功耗。

2、如权利要求1所述的LED背光的功率控制方法，其特征在于，电源供电采用单一电源供电方式，所述计算电源的功率代表值；根据所述总功率代表值计算功率衰减系数的步骤具体为：

获取各个LED的亮度控制数据值D(i)，并计算相同基色的LED的功率代表值：

$\mathrm{Pj}=(V\×I)\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}D\left(i\right);$ 其中，V为LED的正向电压，I为LED的正向电流，i为相同基色LED数目i＝1、...、n，j为LED的基色种类，j＝1、...、m；

根据所述相同基色的LED的功率代表值Pj，计算电源的功率代表值P＝P1+...+Pm；

根据功率限制代表值P_limit，判断比较电源的功率代表值P与功率限制代表值P_limit的大小，当P≤P_limit时，衰减系数β＝1；当P＞P_limit时，衰减系数β＝P_limit/P。

3、如权利要求1所述的LED背光的功率控制方法，其特征在于，电源供电采用多路电源供电方式，所述计算LED电源的功率代表值；根据所述总功率代表值计算功率衰减系数的步骤具体为：

获取各个LED的亮度控制数据值，并计算不同电源的功率代表值Pr，其中，电源数r＝1、...、q；

根据多路供电电源的功率代表值P1、...、Pq以及供电电源对应的功率限制代表值P_limit1、P_limit2、...、P_limitq计算多路电源的功率衰减系数β1、β2、...、βq；

根据所述不同电源的功率衰减系数β1、β2、...、βq计算衰减系数β＝min{β1、β2、...、βq}。

4、如权利要求1所述的LED背光的功率控制方法，其特征在于，所述控制衰减功耗的方式为衰减所有LED亮度数据值的方式或者衰减亮度控制寄存器的设置值的方式。

5、一种LED显示器，其特征在于，所述LED显示器包括：

功率代表值计算单元，用于计算LED电源的功率代表值；

功率衰减系数计算单元，用于根据所述功率代表值计算功率衰减系数；以及

功耗衰减控制单元，用于根据所述功率衰减系数控制衰减LED电源功耗。

6、如权利要求5所述的LED显示器，其特征在于，所述功率代表值计算单元进一步包括：

亮度控制数据值获取模块，用于获取各个LED的亮度控制数据值；

电源功率代表值计算模块，用于计算供电电源的功率代表值。

7、如权利要求6所述的LED显示器，其特征在于，电源供电采用单一电源供电方式，当电源功率代表值P≤功率限制代表值P_limit时，功率衰减系数β＝1；当电源功率代表值P＞功率限制代表值P_limit时，功率衰减系数β＝P_limit/P。

8、如权利要求6所述的LED显示器，其特征在于，电源供电采用多路电源供电方式，所述多路电源的每路电源为一种或者多种基色的LED供电，根据多路供电电源的功率代表值P1、...、Pq以及供电电源对应的功率限制代表值P_limit1、P_limit2、...、P_limitq计算多路电源的功率衰减系数β1、β2、...、βq，所述显示器的功率衰减系数采用最小原则：β＝min{β1、β2、...、βq}。

9、如权利要求5至8任一权利要求所述的LED显示器，其特征在于，所述功耗衰减控制单元进一步包括：

亮度数据值衰减模块，用于衰减所有LED亮度数据值；以及

设置值衰减模块，用于衰减亮度控制寄存器的设置值。

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