CN101416100A - 发光装置及用于驱动该发光装置的方法 - Google Patents

发光装置及用于驱动该发光装置的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种发光装置。该发光装置包括发光单元、颜色传感器、主控单元以及红色、绿色和蓝色信号控制单元。发光单元具有红色、绿色和蓝色LED。颜色传感器感测从发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值。主控单元将所述红色、绿色和蓝色信号值与预先存储的目标亮度值相比较。之后，主控单元输出反映补偿亮度的PWM占空比值。红色、绿色和蓝色信号控制单元基于从主控单元输出的PWM占空比值而驱动红色、绿色和蓝色LED。

Description

发光装置及用于驱动该发光装置的方法
技术领域
本发明的实施例涉及照明装置以及用于驱动该照明装置的方法。
背景技术
近来，发光二极管(LED)被广泛用作发光装置的光源。特别地，LED被用作液晶显示器(LCD)面板的背光光源。
在此情况下，LCD面板的背光光源包括多个LED。一组红色(R)LED、绿色(G)LED和蓝色(B)LED被称作簇，安装并布置在基板上的多个簇被称作条，并且条中的一行互连的R、G或B LED被称作串。
当LCD面板的尺寸增大时，多个条被用于容纳数量增大的LED。
然而，设置于条中的RGB LED在色度和亮度上是不均匀的，从而引起偏差。
因此，已经研究了用于改进具有RGB LED的光源的亮度和色域的方法。因为R、G和B LED具有不同的颜色波长，因此对R、G和B LED提供相同的工作电流引起颜色偏差。
对R、G和B LED应用不同的工作电流和不同的脉宽调制(PWM)占空比的控制技术被用于在LCD背光光源中实现白光。
然而，因为包含在不同条中的R、G和B LED具有不同的电特性，因此色度和亮度随条而改变。
因此，当分别包括R、G和B LED的多个条包括在LCD背光光源中时，在条之间引起颜色偏差。
例如，包括9个条的LCD监视器可能因为条具有不同的电特性而具有基于其屏幕位置的亮度或颜色偏差的问题。
此外，在电能转换为光能期间在LED中产生了相当大的热量，并且LED的阻抗随着温度的升高而减小。此外，当基本恒定的电压的电力被提供给LED时，LED的阻抗减小，这可以导致电流的增大，并且由此导致热量生成更显著地增大。
这种升高的温度使LED受到损害，影响包括作为光源的LED的LCD面板的性能，并且因此难以在LCD面板上实现期望的颜色。
发明内容
技术问题
本发明的实施例涉及发光装置和用于驱动该发光装置的方法，该发光装置和用于驱动该发光装置的方法基本上消除由于现有技术的限制和缺点而造成的一个或多个问题。
本发明的实施例提供了一种能够产生均匀亮度的光的发光装置。
本发明的实施例提供了一种适合LCD面板的背光光源的发光装置。
本发明的实施例提供了考虑到LED的特性和包括多个LED的每个条的特性而形成的一种发光装置。
技术方案
本发明的实施例提供了一种发光装置，包括：发光单元，该发光单元具有红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管；颜色传感器，该颜色传感器用于感测从发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值；主控单元，该主控单元用于将由颜色传感器感测的红色、绿色和蓝色信号值与预先存储的目标亮度值相比较以输出反映补偿亮度值的脉宽调制占空比值；以及红色、绿色和蓝色信号控制单元，该红色、绿色和蓝色信号控制单元用于基于从主控单元输出的脉宽调制占空比值而驱动红色、绿色和蓝色发光二极管。
本发明的实施例提供了一种发光装置，包括：发光单元，该发光单元包括条，该条具有红色、绿色和蓝色发光二极管串；主控单元，该主控单元用于根据条的特性而输出针对红色、绿色和蓝色发光二极管串的脉宽调制占空比值；以及基于从主控单元输出的相应的脉宽调制占空比值而驱动红色、绿色和蓝色发光二极管串的红色信号控制单元、绿色信号控制单元和蓝色信号控制单元。
本发明的实施例提供了一种发光装置，包括：发光单元，该发光单元具有红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管；温度传感器，该温度传感器用于感测发光单元的热量生成温度；主控单元，该主控单元用于比较由温度传感器感测的温度和预定的标准温度表以计算针对红色、绿色和蓝色发光二极管的脉宽调制占空比值；以及红色、绿色和蓝色信号控制单元，该红色、绿色和蓝色信号控制单元用于基于从主控单元输出的相应的脉宽调制占空比值而驱动红色、绿色和蓝色发光二极管。
本发明的实施例提供了一种用于驱动发光装置的方法，所述方法包括：从具有红色、绿色和蓝色串的发光单元发射光；使用颜色传感器感测从发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值；比较由颜色传感器感测的红色、绿色和蓝色信号值和预先存储的目标亮度值以计算补偿亮度值；以及使用主控单元输出分别针对红色、绿色和蓝色发光二极管串的、反映补偿亮度值的脉宽调制占空比值；以及基于从主控单元输出的脉宽调制占空比值而独立地驱动红色、绿色和蓝色发光二极管串。
有益效果
根据本发明的实施例，可以提供一种发光装置，该发光装置考虑到LED特性和每个均包括多个LED的条的特性，能够产生均匀亮度的光。
根据本发明的实施例，可以提供适合于LCD面板的背光光源的发光装置。
附图说明
包括的附图提供对本发明的进一步的理解并且结合在本申请中并组成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示出了根据本发明的实施例的发光装置的框图；
图2是示出了根据本发明的实施例R、G和B LED如何被控制并且被补偿亮度偏差的框图；以及
图3是示出了根据本发明的实施例的在多个条中的LED如何被控制并且被补偿亮度偏差的框图。
具体实施方式
现在将详细给出本发明的优选实施例的说明，本发明的示例在附图中示出。在任何可能的情况下，贯穿附图将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
图1是示出了根据本发明的实施例的发光装置的框图。图2是示出了根据本发明的实施例R、G和B LED如何被控制并且被补偿亮度偏差的框图。图3是示出了根据本发明的实施例在多个条中的LED如何被控制并且被补偿亮度偏差的框图。
参照图1，LED驱动器1包括主控单元2、用于控制R LED的红色信号控制单元4、用于控制G LED的绿色信号控制单元5、以及用于控制B LED的蓝色信号控制单元6。
主控单元2用于与外部系统交换信息并且用于控制LED驱动器1。R、G和B信号控制单元4、5和6用于使用相应的调制后的PWM占空比而分别补偿R、G和B LED的亮度偏差。
LED背光10包括RGB LED 11和颜色传感器12。
图2中的发光装置一般在小型LCD面板中被用作光源，该小型LCD面板例如为用于笔记本电脑的LCD面板。
参照图2，主控单元2连接到用于控制红色LED串的红色信号控制单元4、用于控制绿色LED串的绿色信号控制单元5、以及用于控制蓝色LED串的蓝色信号控制单元6。
R、G和B信号控制单元4、5和6被连接到相应的R、G和B LED11的串。
颜色传感器12感测从R、G和B LED11发射的光以将检测到的R、G和B信号值发送到主控单元2。颜色传感器12包括具有滤色片的光电二极管以分别感测入射光的R、G和B颜色信号。
主控单元2使用R、G和B信号值计算亮度值并且将它们与目标亮度值相比较。
主控单元2将计算出的亮度值与目标亮度值相比较以计算用于补偿其间的差值的补偿亮度值。之后，主控单元2计算用于R、G和B LED串的PWM占空比值使得可以发射相应于补偿亮度值的量的光。
当R、G和B信号控制单元4、5和6从主控单元2接收用于R、G和B LED串的相应的PWM占空比值时，R、G和B信号控制单元4、5和6根据接收到的PWM占空比值而驱动R、G和B LED 11。
也就是说，主控单元2从由颜色传感器12检测到的R、G和B信号值来计算亮度值，并且将这些亮度值与预定的目标亮度值相比较。之后，主控单元2计算分别针对的R、G和B LED串的PWM占空比值以发射与目标亮度相同亮度的白光。此后，主控单元2向R、G和B信号控制单元4、5和6提供相应的补偿值。
图3是示出了根据本发明的实施例在多个条中的LED如何被控制并且被补偿亮度偏差的框图。
参照图3，由于LCD面板的尺寸增大，因此背光光源需要数量更多且布置在多个条中(#1条至#N条)的LED。
图3说明了用于控制设置于多个条中的多个LED串并且用于补偿亮度偏差的本发明的实施例。
R、G和B信号控制单元4、5和6中的每一个均连接到N个LED串。即，R、G和B信号控制单元连接到相应的LED串，该相应的LED串设置于组成LED阵列20的#1条21、#2条22，...，和#N条23中。
同样，R、G、G和B LED的4个串可以设置于每个条中。在此情况下，两个绿色LED串可以由单一一个绿色信号控制单元同时控制。
颜色传感器12感测从LED阵列20和/或LCD面板发射的R、G和B的信号值并且将所述信号值输入到主控单元2。温度传感器13感测LED阵列20和LCD面板的温度并且将这些温度输入到主控单元2。
主控单元2存储分别针对R、G和B LED串的的PWM占空比值以在每个条中实现白色。
即，主控单元2由通过感测从每个条中发射的光而检测到的R、G和B信号值来计算亮度值。之后，主控单元2将计算的亮度值与预定的目标亮度值相比较，并且计算用于补偿差值的补偿亮度值。
此后，主控单元2计算并存储用于每个R、G和B串的PWM占空比值以发射其亮度经由补偿亮度修改后的白光。
在装配多个条之前确定针对设置于每个条中的R、G和B LED串的PWM占空比值以形成背光光源。
例如，参照图3，假设#1条中的R、G和B LED串的被测量的信号值分别为50％，48％和53％，然而产生白光所需要的值为分别50％，则由主控单元2计算的#1条中的R、G和B LED的补偿亮度值分别为+0％，+2％和-3％。
同样，如果#2条中的R、G和B LED串的被测量的信号值分别为50％，51％和49％，则由主控单元2计算的#2条中的R、G和B LED的补偿亮度值分别为+0％，-1％和+1％。
同样地，如果#N条中的R、G和B LED串的被测量的信号值分别为47％，53％和50％，则由主控单元2计算的#N条中的R、G和B LED的补偿亮度值分别为+3％，-3％和+0％。
主控单元2计算标准信号值，所述标准信号值已经被使用上述方法应用了每个条中的R、G和B LED串的补偿亮度值。
R、G和B信号控制单元4、5和6从主控单元2接收对于设置于每个条中的R、G和B LED串的标准信号值，并且基于接收到的标准信号值而控制设置于每个条中的R、G和B LED串。
颜色传感器12感测从LED阵列20发射的光以检测R、G和B信号值，并且将R、G和B信号值发送到主控单元2。
主控单元2由R、G和B信号值计算亮度值并且将这些亮度值与预定的目标亮度值相比较。
主控单元2将计算的亮度值与目标亮度值相比较以计算用于补偿差值的补偿亮度值。之后，主控单元2计算分别用于R、G和B LED的PWM占空比值使得可以发射相应于补偿亮度值的量的光。
例如，无论设置有每个R、G和B LED串的条的位置如何，主控单元2均将R LED串的PWM占空比增加1％并且将G LED串的PWM占空比增加3％，并且维持B LED串的PWM占空比。
例如，当#1条中的R LED串的标准信号值为50％并且#2条中的R LED串的标准信号值为40％时，主控单元2将#1条中的R LED的PWM占空比增加到51％并且将#2条中的R LED的PWM占空比增加到41％。
根据以上参照图3说明的实施例，可能通过补偿亮度值来实现改进的精确度和改进的亮度均匀性的颜色，所述补偿亮度值用于补偿具有多个条的LED阵列20中的多个条中的每个条的亮度偏差和LED阵列20整体上的亮度偏差。
同时，用于LED的PWM占空比可以使用LED阵列20或LCD面板的温度而补偿，该LED阵列20或LCD面板的温度由温度传感器13感测。为此，主控单元2接收由温度传感器13感测的LED阵列20或LCD面板的温度并且将该温度与预先存储的标准温度表相比较。
由于LED和LCD面板是温敏的，因此LED和LCD面板的工作特性可以随着温度的改变而变化。
例如，LCD面板的液晶的工作特性随温度的改变而变化。因此，温度的升高可以使得不能实现期望颜色的光。
因此，在基于温度而计算R、G和B LED的PWM占空比的补偿值之前，观测基于温度的亮度变化或光的颜色变化。
主控单元2根据由温度传感器13测量的温度而将计算的PWM占空比的补偿值发送到R、G和B信号控制单元4、5和6以补偿RGB LED11或LED阵列20的亮度或颜色偏差。如果接收到的温度高于可能将对发光装置的性能施加致命影响的临界温度，则主控单元2切断RGBLED 11或LED阵列20中的电力。例如，临界温度可以是45℃。
本发明的实施例可以被应用到显示装置。
对本领域技术人员显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖本发明提供的落在所附权利要求及其等价物的范围内的修改和变化。
工业实用性
根据本发明的实施例，可以提供一种发光装置，该发光装置考虑到LED的特性以及包括多个LED的每个条的特性，能够产生均匀亮度的光。
根据本发明的实施例，可以提供一种适合于LCD面板的背光光源的发光装置。

Claims (20)

1.一种发光装置，包括：
发光单元，该发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管；
颜色传感器，该颜色传感器用于感测从所述发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值；
主控单元，该主控单元用于将由所述颜色传感器感测的所述红色、绿色和蓝色信号值与预先存储的目标亮度值相比较以输出反映补偿亮度值的脉宽调制占空比值；以及
红色、绿色和蓝色信号控制单元，该红色、绿色和蓝色信号控制单元用于基于从所述主控单元输出的脉宽调制占空比值而驱动所述红色、绿色和蓝色发光二极管。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述主控单元通过由所述颜色传感器感测的红色、绿色和蓝色信号值而计算亮度值；将计算的亮度值与所述目标亮度值相比较以计算所述补偿亮度值；并且输出分别针对红色、绿色和蓝色发光二极管的、反映补偿值的脉宽调制占空比值。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述红色、绿色和蓝色信号控制单元包括红色信号控制单元、绿色信号控制单元和蓝色信号控制单元，用以基于从所述主控单元输出的相应的脉宽调制占空比值而独立地驱动所述红色、绿色和蓝色发光二极管。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述发光单元包括至少一串互连的红色发光二极管、绿色发光二极管或蓝色发光二极管。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其中所述发光单元包括至少一个包括所述串的条。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述发光单元包括发射白光的液晶显示背光光源。
7.根据权利要求1所述的发光装置，该发光装置包括温度传感器，所述温度传感器用于感测所述发光单元的温度。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其中所述主控单元基于由所述温度传感器感测的温度而调制所述脉宽调制占空比值并且输出所述调制后的脉宽调制占空比值。
9.根据权利要求7所述的发光装置，其中当由所述温度传感器感测的温度超过临界温度时，所述主控单元切断所述发光单元中的电力。
10.一种发光装置，包括：
发光单元，该发光单元包括条，该条具有红色、绿色和蓝色发光二极管串；
主控单元，该主控单元用于根据所述条的特性而输出针对所述红色、绿色和蓝色发光二极管串的脉宽调制占空比值；以及
红色信号控制单元、绿色信号控制单元和蓝色信号控制单元，该红色信号控制单元、绿色信号控制单元和蓝色信号控制单元基于从所述主控单元输出的相应的脉宽调制占空比值而分别驱动所述红色、绿色和蓝色发光二极管串。
11.根据权利要求10所述的发光装置，该发光装置包括颜色传感器，该颜色传感器用于感测从所述发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值；
其中所述主控单元将由所述颜色传感器感测的所述红色、绿色和蓝色信号值与预先存储的目标亮度值相比较以计算补偿亮度值、调制分别针对红色、绿色和蓝色发光二极管串的、反映所述补偿亮度值的脉宽调制占空比值并输出该调制后的脉宽调制占空比。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其中所述主控单元通过由所述颜色传感器感测的所述红色、绿色和蓝色信号值而计算亮度值以将计算的亮度值与所述目标亮度值相比较。
13.根据权利要求10所述的发光装置，其中所述发光单元包括发射白光的液晶显示背光光源。
14.根据权利要求10所述的发光装置，该发光装置包括温度传感器，所述温度传感器用于感测所述发光单元的温度。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其中所述主控单元基于由所述温度传感器感测的温度而调制所述脉宽调制占空比值并且输出所述调制后的脉宽调制占空比值。
16.根据权利要求14所述的发光装置，其中当由所述温度传感器感测的温度超过临界温度时，所述主控单元切断所述发光单元的电力。
17.一种发光装置，包括：
发光单元，该发光单元包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管；
温度传感器，该温度传感器用于感测所述发光单元的热量生成温度；
主控单元，该主控单元用于比较由所述温度传感器感测的温度和预定的标准温度表以计算并输出针对红色、绿色和蓝色发光二极管的脉宽调制占空比值；以及
红色、绿色和蓝色信号控制单元，该红色、绿色和蓝色信号控制单元用于基于从所述主控单元输出的相应的脉宽调制占空比值而驱动所述红色、绿色和蓝色发光二极管。
18.根据权利要求17所述的发光装置，该发光装置包括颜色传感器，该颜色传感器用于感测从所述发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值；
其中所述主控单元将由所述颜色传感器感测的所述红色、绿色和蓝色信号值与预先存储的目标亮度值相比较以计算补偿亮度值，并输出针对红色、绿色和蓝色发光二极管的、反映所述补偿亮度值的脉宽调制占空比值；并且
其中所述红色、绿色和蓝色信号控制单元包括红色信号控制单元、绿色信号控制单元和蓝色信号控制单元。
19.一种用于驱动发光装置的方法，该方法包括：
从发光单元发射光，所述发光单元包括红色发光二极管串、绿色发光二极管串和蓝色发光二极管串；
在颜色传感器处感测从所述发光单元发射的光的红色、绿色和蓝色信号值；
在主控单元处比较由所述颜色传感器感测的所述红色、绿色和蓝色信号值和预先存储的目标亮度值以计算补偿亮度值，以及输出分别针对红色、绿色和蓝色发光二极管串的、反映补偿亮度值的脉宽调制占空比值；以及
基于从所述主控单元输出的相应的脉宽调制占空比值而独立地驱动所述红色、绿色和蓝色发光二极管串。
20.根据权利要求19所述的用于驱动发光装置的方法，其中所述主控单元通过由所述颜色传感器感测的红色、绿色和蓝色信号值而计算亮度值，并且将计算的亮度值与所述目标亮度值相比较。
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