CN101902855A - 发光二极管驱动电路及背光模块 - Google Patents

发光二极管驱动电路及背光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管驱动电路，包含一发光二极管模块及一电流控制组件；发光二极管模块具有多个发光二极管串，每一个发光二极管串具有一驱动端；电流控制组件具有多个电流平衡端，对应耦接至这些驱动端，以平衡每一个发光二极管串流经的电流大小；其中，电流控制组件根据一模式切换信号，于模式切换信号代表一第一模式时，平衡每一个发光二极管串流经的电流于一第一电流值，在模式切换信号代表一第二模式时，平衡每一个发光二极管串流经的电流于一第二电流值。

Description

发光二极管驱动电路及背光模块
技术领域
本发明涉及一种发光二极管驱动电路及背光模块，特别涉及一种根据显示器的一2D/3D切换信号进行模式切换的发光二极管驱动电路及背光模块。
背景技术
与现有技术的光源相比，发光二极管(LED)具备许多优点，包括工作电压低、效能高、寿命长、色彩丰富、产生定向光以及不含汞等，能够提供极宽广的色彩以及白光，避免红外线(IR)或紫外线(UV)辐射的产生。以LED作为光源时，为人所诟病的高成本及散热问题正快速得到改善，因此发光二极管取代现今的照明光源已成为趋势。在大尺寸LCD显示器中，用LED背光的比重也不断攀升，带动LED产业大幅成长。
LCD显示器现今的趋势为3D显示，尤其在近年来3D电影的推波助澜下，以3D显示的LCD显示器已逐渐被使用者所接受。但也由于现今的使用需求仍以2D为主，因此，LCD显示器必须具有显示2D及3D的能力。然而，LCD显示器在2D显示与3D显示时需要对应不同的亮度显示，而目前的LED驱动控制器虽然大部分具有调光功能，但是并无法满足这样的需求，也就是在维持2D显示的调光的同时，也能对应2D/3D切换而于3D显示时提供不同的亮度。
发明内容
鉴于现有技术中的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)驱动控制器并无法随着显示器进行二维三维切换(two-dimension-three-dimension transform，2D/3D transform)时，提供不同的亮度，本发明利用发光二极管驱动电路来提供发光二极管模块的电流平衡功能的同时，也同时根据二维三维(2D/3D)切换信号来提供不同的电流流经发光二极管模块，以达到对应不同的显示模式供发光二极管模块提供不同的显示亮度。同时，也可以通过控制器根据一调光信号来达到调光的作用。
为达上述目的，本发明提供了一种发光二极管驱动电路，包含一发光二极管模块及一电流控制组件。发光二极管模块具有多个发光二极管串，每一个发光二极管串具有一驱动端。电流控制组件具有多个电流平衡端，对应耦接至这些驱动端，以平衡每一个发光二极管串流经的电流大小。其中，电流控制组件根据一模式切换信号，于模式切换信号代表一第一模式时，平衡每一个发光二极管串流经的电流于一第一电流值，于模式切换信号代表一第二模式时，平衡每一个发光二极管串流经的电流于一第二电流值。
本发明也提供了一种背光模块，包含一发光二极管模块、一转换电路、一电流控制组件以及一控制器。转换电路耦接一输入电源，以根据一控制信号将输入电源的电力转换成一输出电压以驱动发光二极管模块。电流控制组件耦接发光二极管模块，以平衡流经发光二极管模块中发光二极管的电流大小。控制器接收代表输出电压的一电压反馈信号以稳定输出电压的电压值，并根据一调光信号以调整发光二极管模块的亮度。其中，电流控制组件根据一模式切换信号，于模式切换信号代表一第一模式时，控制流经发光二极管模块的电流大小于一第一电流值，于模式切换信号代表一第二模式时，控制流经发光二极管模块的电流大小于一第二电流值。
以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
附图说明
图1为根据本发明的一发光二极管驱动电路示意图；
图2为根据本发明的一电流控制组件电路示意图；
图3为根据本发明的一参考电压产生器电路示意图；
图4为根据本发明的一背光模块的电路方块图。
附图标记说明：
转换电路：340；
发光二极管模块：50、350；
电流控制组件：60、360；
第一晶体管开关：
61、161、272：
误差放大器：62、162、273；
第二晶体管开关：
63、163、263；
电流控制单元：65、165；
电阻调变单位：66；
电流镜：271；
第一检测单元：Rr1、274；
第二检测单元：Rr2；
参考电阻：R1、R2、R3、R4；
阻抗单元：Rr3；
电压箝制单元：380；
控制器：CON；
电流检测信号：Va；
分压信号：Vb；
模式切换信号：Ssw；
驱动电压：VDDH；
电源电压：VDDL、VCC；
输入电源：Vin；
输出电源：Vout；
电流调变单位：166；
电压反馈信号：FB；
电流检测信号：IFB；
调光信号：DIM；
电流平衡端：D1～Dn、Dx；
参考电压信号：Vr。
具体实施方式
请参见图1，为根据本发明的发光二极管驱动电路示意图。发光二极管驱动电路包含了一发光二极管模块50以及一电流控制组件60。发光二极管模块50具有多个发光二极管串，多个发光二极管串的一端彼此耦接至一驱动电压VDDH以接收电力，而每一个发光二极管串具有一驱动端。电流控制组件60具有多个电流控制单元65，多个电流控制单元65各自具有对应的电流平衡端D1～Dn，对应耦接至发光二极管模块50中多个发光二极管串的多个驱动端，以使多个发光二极管串流经约略相同的驱动电流。在本实施例中，每一个电流控制单元65包含一第一晶体管开关61、一误差放大器62以及一电阻调变单位66，其中电阻调变单位66包含一第二晶体管开关63、一第一检测单元Rr1以及一第二检测单元Rr2。第一晶体管开关61的一第一端作为电流平衡，第一晶体管开关61的一第二端通过第一检测单元Rr1耦接地并产生一电流检测信号IFB，其中电流检测信号IFB的准位高低代表流经对应的电流平衡端D1～Dn的电流大小，即对应的发光二极管串的电流大小。第二晶体管开关63的一第一端与第一晶体管开关61的第二端耦接，其第二端通过第二检测单元Rr2耦接地。误差放大器62于同相输入端接收一参考电压信号Vr，于反相输入端接收电流检测信号IFB，于输出端耦接第一晶体管开关61的一控制端，以据此达到反馈补偿的作用而控制第一晶体管开关61的导通情况，使参考电压信号Vr等于电流检测信号IFB的准位，即对应发光二极管串的电流大小稳定于一电流值。第二晶体管开关63根据一模式切换信号Ssw控制第一检测单元Rr1以及第二检测单元Rr2电性连接与否，在此模式切换信号Ssw可以是控制显示器进行2D模式/3D模式切换的一2D/3D切换信号。当模式切换信号Ssw代表一第一模式，例如：为高准位时，第二晶体管开关63导通，第二检测单元Rr2及第一检测单元Rr1并联使其等效电阻值较低，此时第一晶体管开关61会稳定流过较大的电流使电流检测信号IFB的准位等于参考电压信号Vr。当模式切换信号Ssw代表一第二模式，例如：为低准位时，第二晶体管开关63截止，检测电流由第一检测单元Rr1产生，此时第一晶体管开关61会流过较小的电流使电流检测信号IFB的准位仍等于参考电压信号Vr。上述的实施例中，每一个电流控制单元65均接收相同的参考电压信号Vr，使每一个发光二极管串流经的电流几乎相同。因此，如上所述，电阻调变单位66的等效阻值会根据模式切换信号Ssw所代表的模式进行调变，使电流平衡端D1～Dn的电流大小会随模式切换信号Ssw所代表的模式来改变。
请参见图2，为根据本发明的一较佳实施例的电流控制组件的电路示意图。电流控制单元165包含一第一晶体管开关161、一第一检测单元Rr1、一误差放大器162以及一电流调变单位166。第一晶体管开关161的一端作为电流平衡端Dx以耦接对应发光二极管串的驱动端。误差放大器162接收一电源电压VDDL，并由电源电压VDDL提供误差放大器162运作所需的电力。电源电压VDDL可与电流控制组件的驱动电压不同，尤以高于电流控制组件的驱动电压为佳。如此，误差放大器162可以提供较高准位的信号控制第一晶体管开关161的栅极而达到降低第一晶体管开关161的导通阻抗的优点。误差放大器162于同相输入端接收一参考电压信号Vr，且于反相输入端接收一第一检测单元Rr1所产生的一电流检测信号IFB，并据此达到反馈补偿的作用而控制第一晶体管开关161的状态。电流调变单位166包含一第二晶体管开关163、一第二检测单元Rr2以及一阻抗单元Rr3，第二晶体管开关163的一第一端耦接第一晶体管开关161与第一检测单元Rr1的连接点，其第二端通过第二检测单元Rr2耦接地，其控制端通过阻抗单元Rr3接收模式切换信号Ssw。在本实施例中，第二晶体管开关163为一双极型晶体管，并根据一模式切换信号Ssw控制电流检测信号的电流大小。当模式切换信号Ssw为低准位时，第二晶体管开关163截止，流经电流平衡端Dx的电流同时流经第一检测单元Rr1以产生与参考电压信号Vr相同准位的电流检测信号IFB，在此时流经电流平衡端Dx的电流值为第一电流值。当模式切换信号Ssw为高准位时，第二晶体管开关163导通而流经一稳定电流，使流经电流平衡端Dx的电流部分经电流调变单位166而部分流经第一检测单元Rr1，在此时流经电流平衡端Dx的电流值为第二电流值。然在电流被分流的情况下，电流检测信号IFB仍被控制与参考电压信号Vr相同准位，即第二电流值等于第一电流值加上流经电流调变单位166的电流。因此，通过电流调变单位166的分流，使电流平衡端Dx的电流大小会随模式切换信号Ssw所代表的模式来改变。
当然，除了上述的实施例中的电流控制组件的电路架构外，电流控制组件亦可使用其他具有均流功能的电路架构，例如：电流镜，来控制流经每一个发光二极管串的电流，使得每一个电流控制单元的电流平衡端上的电流几乎相同。
除了如上述实施例利用调整电流检测信号以达到切换模式的目的外，亦可通过参考电压信号Vr来达到相同的切换模式功能，即此时图1所示的实施例可省略电阻调变单位66，而图2所示的实施例可省略电流调变单位166。请参见图3，为根据本发明的一较佳实施例的参考电压产生器的电路示意图。参考电压产生器包含一电流镜271、一第一晶体管开关272、一第二晶体管开关263、一误差放大器273、一第一检测单元274以及参考电阻R1、R2、R3、R4。参考电阻R1、R2串联于电源电压VCC及地之间，参考电阻R3通过第二晶体管开关263耦接至参考电阻R1、R2的连接点以产生一分压信号Vb至误差放大器273于同相输入端。第一晶体管开关272与第一检测单元274串联，其连接点产生一电流检测信号Va至误差放大器273的反相输入端。以此，误差放大器273于输出端输出信号以控制第一晶体管开关272的等效电阻值，使电流检测信号Va的准位及分压信号Vb的准位相等进而使流经第一检测单元274的电流稳定。电流镜271耦接电源电压VCC，一端通过第一晶体管开关272耦接第一检测单元274，并于另一端通过电流镜像作用产生与第一晶体管开关272的电流固定比例的电流流经参考电阻R4，以产生一参考电压信号Vr。第二晶体管开关263根据一模式切换信号Ssw进行切换，以产生不同准位的电流检测信号Vb。当模式切换信号Ssw为高准位时，第二晶体管开关263导通，此时电流检测信号Vb的准位较低。而当模式切换信号Ssw为低准位时，第二晶体管开关263截止，此时电流检测信号Vb的准位较高。因此，通过调整电流检测信号Vb的准位即可调整流经参考电阻R4的电流，进而产生不同准位的参考电压信号Vr。于图3所示的参考电压产生器，其产生的参考电压信号Vr可以提供至图1及图2所示的误差放大器62，162的同相输入端。
请参见图4，为根据本发明的一较佳实施例的背光模块的电路方块图。背光模块包含一转换电路340、一发光二极管模块350、一电流控制组件360、一控制器CON以及一电压箝制单元380。转换电路340耦接一输入电源Vin，以根据一控制信号将该输入电源Vin的电力转换成一输出电压Vout以驱动发光二极管模块350。控制器CON接收代表该输出电压Vout的一电压反馈信号FB以稳定该输出电压Vout的电压值，并根据一调光信号DIM以调整该发光二极管模块350的亮度。电流控制组件360通过至少一电流平衡端Dx对应耦接发光二极管模块350中的发光二极管串，以稳定流经发光二极管模块350的电流大小。此外，电流控制组件360根据一模式切换信号Ssw，于该模式切换信号Ssw代表一第一模式时，控制流经发光二极管模块350的电流大小于一第一电流值，于模式切换信号Ssw代表一第二模式时，控制流经发光二极管模块350的电流大小于一第二电流值。电压箝制单元380耦接发光二极管模块350的电流平衡端Dx，可使电流平衡端Dx的电压，即电流控制组件360的跨压，箝制在一电压值之内。在本实施例中，电压箝制单元380可以包含至少一电阻，分别对应耦接至少一电流平衡端Dx，使调光信号DIM代表OFF时，发光二极管模块350中对应的发光二极管串的电压落在发光的阈电压附近，以此防止发光二极管模块350的驱动端Dx电压过高。
如上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，，并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，都可作些许更动与润饰，故本发明保护范围当以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种发光二极管驱动电路，其特征在于，包含：
一发光二极管模块，具有多个发光二极管串，每一该多个发光二极管串具有一驱动端；以及
一电流控制组件，具有多个电流平衡端，该些电流平衡端对应耦接至该些驱动端，以平衡每一该多个发光二极管串流经的电流大小；
其中该电流控制组件根据一模式切换信号，于该模式切换信号代表一第一模式时，平衡每一该多个发光二极管串流经的电流于一第一电流值，于该模式切换信号代表一第二模式时，平衡每一该多个发光二极管串流经的电流于一第二电流值。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该模式切换信号为一二维三维切换信号。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电流控制组件包含多个电流控制单元以提供该些电流平衡端，每一该电流控制单元接收一参考电压信号及代表流经对应该电流平衡端的电流大小的一电流检测信号，以根据该参考电压信号稳定流经对应该电流平衡端的电流大小。
4.根据权利要求3所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，每一该电流控制单元包含一电阻调变单位，以根据流经对应该电流平衡端的电流产生该电流检测信号，该电阻调变单位的一等效阻值根据该模式切换信号进行调变。
5.根据权利要求3所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，每一该电流控制单元包含一电流调变单位，该电流调变单位耦接对应该电流平衡端以根据该模式切换信号将对应该电流平衡端的电流进行分流。
6.根据权利要求3所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电流控制组件还包含一参考电压产生器以产生该参考电压信号，该参考电压产生器根据该模式切换信号调整该参考电压信号的准位。
7.一种背光模块，其特征在于，包含：
一发光二极管模块；
一转换电路，耦接一输入电源，以根据一控制信号将该输入电源的电力转换成一输出电压以驱动该发光二极管模块；
一电流控制组件，耦接该发光二极管模块，以平衡流经该发光二极管模块中发光二极管的电流大小；以及
一控制器，接收代表该输出电压的一电压反馈信号以稳定该输出电压的电压值，并根据一调光信号以调整该发光二极管模块的亮度；
其中该电流控制组件根据一模式切换信号，在该模式切换信号代表一第一模式时，控制流经该发光二极管模块的电流大小于一第一电流值，在该模式切换信号代表一第二模式时，控制流经该发光二极管模块的电流大小于一第二电流值。
8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，该模式切换信号为一二维三维切换信号。
9.根据权利要求7或8所述的背光模块，其特征在于，还包含一电压箝制单元耦接该电流控制组件以箝制该电流控制组件的跨压，该电压箝制单元包含至少一电阻。
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