CN101840686A - 一种液晶电视红绿蓝led阵列动态背光源驱动方法及系统 - Google Patents

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廖翊诚
张建华
杨连乔
程备
刘臻
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本发明涉及一种液晶电视红绿蓝LED直下式动态背光源驱动方法及系统，包括以下步骤：将整个背光区域分成多个模块，每个模块上的红绿蓝LED数量比是1∶2∶1，提供三路电流，分别驱动红色LED，绿色LED，蓝色LED，每个模块的红绿蓝LED驱动电流的大小由该模块对应的每帧图像所在区域的图像信号来确定。视频图像信号由FPGA分析处理。本发明提供的液晶电视红绿蓝LED背光源驱动方法，对于不同模块采用不用的驱动电流，结合PWM调光。实现液晶电视红绿蓝LED直下式背光的动态控制，有效的降低背光整体功耗。

Description

一种液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法及系统
技术领域
本发明涉及一种液晶电视背光源驱动方法及系统，特别是涉及一种液晶电视红绿蓝LED阵列动态控制背光源驱动方法及系统。
背景技术
液晶显示设备已经成为主流显示设备，液晶电视发展突飞猛进，由于液晶面板本身不发光，需要背光源方能达到显示效果。目前主流大型背光源为CCFL背光源，但是CCFL超细灯管的机械强度不足，在大屏幕液晶电视机中问题很突出，而且三基色荧光粉配合彩模色彩表现力欠佳，此外CCFL灯管中含有汞蒸汽也不符合环保要求。
与CCFL背光源相比，LED背光源具有很多优点，不含汞物质、具有极佳的色域显示区域、具有很好的机械震动稳定性、比CCFL更长的寿命、控制电路简单、驱动电压低和毫秒级的开关时间。LED器件的瞬时开关特性使得对背光源进行动态控制成为可能。LED器件点光源的特点还使得区域动态控制成为可能。背光区域动态控制技术采用动态图像捕捉技术，根据画面灰度分布动态控制区域LED光源的发光强度，和前面相应液晶面板的图像信号与之配合，形成高品质画面。出于成本的考虑，目前白光LED背光源为主流。但是由于红绿蓝LED动态背光液晶电视比白光LED背光液晶电视色彩表现能力要好很多，前者色域最高能达到NSTC的120％，对比度达到百万比1，而后者的色域在80％左右，动态对比度在几万比一。而且红绿蓝LED动态背光源能耗更低。由于这些诸多优点的存在，红绿蓝LED动态控制背光必将成为今后的主流。
背光源的用的LED驱动方式很多，包括恒流驱动，恒压驱动等。比较好的是恒流驱动，所谓恒流驱动，其实是一个稳定的闭环反馈系统。其中反馈部分的输入端是由一个采样电阻来采样流经LED的电流后得到压降，这个压降和内部标准电压进行比较反馈。
对于红绿蓝LED动态背光来说，需要动态的调节红绿蓝LED的亮度，亮度的调节的驱动方式很多，主要有以下两种：
(1)通过PWM(Pulse Width Modulation)信号控制，这种方法通过调整驱动器的导通时间控制红绿蓝LED的输出亮度，PWM驱动信号如图波形1所示。其中T为一个完整的红绿蓝LED亮暗周期时间。t为红绿蓝LED处在亮状态所占的时间间隔。
(2)模拟调光，改变的是红绿蓝LED驱动器的模拟输出电流，通过电流的大小和亮度关系控制红绿蓝LED的发光亮度。
其中，PWM调光是调节LED亮度的理想方式，这样的方式，一方面可以保证LED的恒流驱动，从而使得电流变化造成的LED发射光波长尽量小的变化。另外一方面，这种方式通过调节亮暗占空比来调节亮度，亮度和占空比基本上成线性关系，即占空比近似的等效显示器亮度比，即100％占空比对应最大亮度，比较容易控制。
由于模拟调光不是恒流驱动，LED发射波长随着电流大小变化，当驱动电流较大时，LED出射波长产生较大的变化从而导致画面色彩的漂移。
发明内容：
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种液晶电视红绿蓝LED动态控制背光源的驱动方法及系统，可以在提高显色性的同时有效的降低整体功耗。
为达到上述目的，本发明的构思是：
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液晶电视红绿蓝LED动态控制背光源驱动方法：将红绿蓝LED背光区域划分为15个模块，每个模块区域有三路分别给红绿蓝LED供电的恒流驱动电源，对每帧图像信号分割成和红绿蓝LED背光区域一样大小的区域，再对每个区域内的所有像素进行红绿蓝三基色的灰度值取平均值，根据平均值的大小输出相应一定占空比的PWM驱动信号给恒流源驱动模块，确定红绿蓝LED的驱动电流。每个模块的红绿蓝LED采用PWM控制占空比。每个模块的驱动电流由恒流源模块提供。
所述模块为15个。通过红绿蓝LED的最大电流为其额定电流的90％，最小电流为0％。
根据上述发明的构思，本发明采用下述技术方案：
一种液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，其特征在于红绿蓝LED阵列分为15个模块，15个模块操作步骤相同，操作步骤如下：
(1)接收一帧视频图像信号；
(2)分析视频图像信号；
(3)FPGA分区域红绿蓝三基色灰度值取平均值运算；
(4)输出特定占空比的PWM波，所述占空比根据上述步骤(3)三基色灰度值的平均值决定；
(5)控制输出红绿蓝LED的恒流驱动电流
(6)重复步骤(1)至(5)，实现背光源的实时控制
所述步骤(1)接收一帧视频图像信号，其视频图像信号的分辨率是1024X768，视频信号为PAL制式或者NTSC制式。
所述步骤(2)分析视频图像信号，是视频信号的解码处理，解码芯片的型号是TFP401A。
所述步骤(3)FPGA分区域红绿蓝三基色灰度值的平均值求解。即采用EP2C8Q208C8型号的FPGA芯片，把每帧图像信息分成15块区域，求出每个区域所有像素红绿蓝三基色灰度值的平均值。
所述步骤(4)输出特定占空比的PWM波，PWM波的占空比根据步骤(3)三基色灰度值的平均值决定。
所述步骤(5)控制RGB LED驱动电路输出恒流驱动电流
一种液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动系统，应用于上述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，包括一个TV板、一个FPGA控制单元、一个RGB LED驱动电路、一个LCD液晶板和一个RGB LED阵列，其特征在于所述的FPGA控制单元连接所述TV板、LCD液晶板、和RGB LED驱动电路；所述RGB LED阵列连接所述LCD液晶板和RGB LED驱动电路。
所述红绿蓝LED驱动电路的结构是是由滤波电容Cin、设定电流电阻Rs、续流肖特基二极管D负极、储能电感L以及恒流芯片BP1361组成。所述滤波电容Cin连接恒流芯片BP1361脚GND、VIN和设定电流电阻Rs以及续流肖特基二极管D；所述设定电流电阻RS连接恒流芯片BP1361脚CS；所述储能电感L连接恒流芯片脚SW和续流肖特基二极管D正极。
本发明对比现有技术有突出的实质性特点和显著优点：本发明提供的液晶电视红绿蓝LED动态控制背光源驱动方法，每个模块的红绿蓝LED驱动电流由相应图像区域所有像素的红绿蓝平均灰度值决定，结合恒流源驱动电路的PWM调光功能，实现了在LED背光源技术的基础上，进一步的降低了整体功耗。
附图说明
图1驱动方法框图
图2是PWM信号波形图
图3结构框图
图4红绿蓝LED驱动电路
具体实施方式：
下面结合附图来对本发明的优选实施例进一步说明。
实施例一：参见图1，本液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，其特征在于红绿蓝LED阵列分为15个模块，15个模块操作步骤相同，操作步骤如下：
(1)接收一帧视频图像信号；
(2)分析视频图像信号；
(3)FPGA分区域红绿蓝三基色灰度值取平均值运算；
(4)输出特定占空比的PWM波，所述占空比根据上述步骤(3)三基色灰度值的平均值决定；
(5)控制输出红绿蓝LED的恒流驱动电流
(6)重复步骤(1)至(5)，实现背光源的实时控制
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，其特别之处如下。
所述步骤(1)接收一帧视频图像信号，其视频图像信号的分辨率是1024X768，视频信号为PAL制式或者NTSC制式。
所述步骤(2)分析视频图像信号，是视频信号的解码处理，解码芯片的型号是TFP401A。
所述步骤(3)FPGA分区域红绿蓝三基色灰度值的平均值求解。即采用EP2C8Q208C8型号的FPGA芯片，把每帧图像信息分成15块区域，求出每个区域所有像素红绿蓝三基色灰度值的平均值。
所述步骤(4)输出特定占空比的PWM波，PWM波的占空比根据步骤(3)三基色灰度值的平均值决定，见图2.
所述步骤(5)控制红绿蓝LED驱动电路输出恒流驱动电流。
实施例三：参见图3，本液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动系统，包括一个TV板1、一个FPGA控制单元2、一个RGB LED驱动电路3、一个LCD液晶板4和一个RGB LED阵列5，所述的FPGA控制单元2连接所述TV板1、LCD液晶板4、和RGB LED驱动电路3；所述RGB LED阵列5连接所述LCD液晶板4和RGB LED驱动电路3。
所述红绿蓝LED驱动电路3的结构是是由滤波电容Cin、设定电流电阻Rs、续流肖特基二极管D负极、储能电感L以及恒流芯片BP1361组成。所述滤波电容Cin连接恒流芯片BP1361脚GND、VIN和设定电流电阻Rs以及续流肖特基二极管D；所述设定电流电阻RS连接恒流芯片BP1361脚CS；所述储能电感L连接恒流芯片脚SW和续流肖特基二极管D正极。
本专利涉及基于红绿蓝LED动态控制背光源驱动方法，具有实验室或生产研发经验的人应该懂得对本专利权利要求作适当的修改，也在本专利保护之内。

Claims (8)

1.一种液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，其特征在于红绿蓝LED阵列分为15个模块，15个模块操作步骤相同，操作步骤如下：
(1)接收一帧视频图像信号；
(2)分析视频图像信号；
(3)FPGA分区域红绿蓝三基色灰度值取平均值运算；
(4)输出特定占空比的PWM波，所述占空比根据上述步骤(3)三基色灰度值的平均值决定；
(5)控制输出红绿蓝LED的恒流驱动电流
(6)重复步骤(1)至(5)，实现背光源的实时控制
2.根据权利要求1所述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，其特征在于所述步骤(1)接收一帧视频图像信号，其视频图像信号的分辨率是1024X 768，视频信号为PAL制式或者NTSC制式。
3.根据权利要求1所述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，其特征在于所述步骤(2)分析视频图像信号，是视频信号的解码处理，解码芯片的型号是TFP401A。
4.根据权利要求1所述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，其特征在于所述步骤(3)FPGA分区域红绿蓝三基色灰度值的平均值求解。即采用EP2C8Q208C8型号的FPGA芯片，把每帧图像信息分成15块区域，求出每个区域所有像素红绿蓝三基色灰度值的平均值。
5.根据权利要求1所述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法及系统，其特征在于所述步骤(4)输出特定占空比的PWM波，PWM波的占空比根据步骤(3)三基色灰度值的平均值决定。
6.根据权利要求1所述的液晶电视红绿蓝LED直阵列动态背光源驱动方法及系统，其特征在于所述步骤(5)控制红绿蓝LED驱动电路输出恒流驱动电流。
7.一种液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动系统，应用于根据权利要求1所述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动方法，包括一个TV板(1)、一个FPGA控制单元(2)、一个RGB LED驱动电路(3)、一个LCD液晶板(4)和一个RGB LED阵列(5)，其特征在于所述的FPGA控制单元(2)连接所述TV板(1)、LCD液晶板(4)、和RGB LED驱动电路(3)；所述RGB LED阵列(5)连接所述LCD液晶板(4)和RGB LED驱动电路(3)。
8.根据权利要求7所述的液晶电视红绿蓝LED阵列动态背光源驱动系统，其特征在于所述红绿蓝LED驱动电路(3)的结构是是由滤波电容Cin、设定电流电阻Rs、续流肖特基二极管D负极、储能电感L以及恒流芯片BP1361组成。所述滤波电容Cin连接恒流芯片BP1361脚GND、VIN和设定电流电阻Rs以及续流肖特基二极管D；所述设定电流电阻RS连接恒流芯片BP1361脚CS；所述储能电感L连接恒流芯片脚SW和续流肖特基二极管D正极。
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