CN101937651B - 发光二极管驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的发光二极管驱动方法适用于驱动多个发光二极管串，每一发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管。其中，发光二极管驱动方法包括步骤：获取每一发光二极管串在频率周期内的驱动电流的初始占空比，以借此获取每一发光二极管串在初始占空比内的目标累积发光亮度；以及当这些发光二极管串的驱动电流在频率周期内的这些初始占空比的最大值小于频率周期，延长每一发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期并使发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于目标累积发光亮度。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管驱动技术领域，且特别是有关于发光二极管驱动方法。
背景技术
非自发光性显示器例如，液晶显示器的显示面板因本身不发光，因此需要借助背光源来为显示面板提供背光照明。目前，背光源大致可分为冷阴极荧光灯、热阴极荧光灯、发光二极管(LED)或其他电激发光元件。其中，发光二极管因具有高色彩饱和度、不含汞、寿命长、耗能少以及可通过驱动电流调整色温等优点，越来越广泛地被用作液晶显示器的背光源。
请参阅图1及图2，其中图1绘示出现有技术中的一种发光二极管背光模块的结构框图，图2绘示出图1所示发光二极管背光模块执行区域调光(localdimming)时各个发光二极管串的驱动电流的状态示意图。如图1所示，发光二极管背光模块10包括发光二极管驱动器12、电源转换电路14以及多个发光二极管串例如CH1～CH4(亦即驱动通道)，各个发光二极管串CH1～CH4的控制相互独立且每一发光二极管串CH1～CH4包括多个串联相接的发光二极管16，当然其也可仅包括一个发光二极管16。其中，发光二极管驱动器12包括控制电路121以及电流抽取(current sink)电路123，控制电路121接收数字输入DIN以设定各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流在频率周期内的责任周期并提供至电流抽取电路123，由电流抽取电路123根据输入的责任周期来控制各个发光二极管串CH1～CH4中的发光二极管16在频率周期内的发光时间；此外，电流抽取电路123电性耦接至发光二极管最高灰阶电流Iset，而各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的电流值IFP设置为等于Iset，例如图2中的20mA。电流转换电路14接收输入电压Vin进行电压转换操作，以向发光二极管驱动器12提供工作电压并向各个发光二极管串CH1～CH4提供电源电压Vout。
然而，对于现有技术中的发光二极管背光模块，会存在下列情形：(1)发光二极管的驱动电流的电流值固定为最高灰阶电流，在非最高灰阶亮度时使用最高灰阶电流，会使发光二极管操作在较低发光效率区段，(2)各个发光二极管串在发光二极管处于截止期间，跨压于发光二极管驱动器上较大，容易造成能量损耗与温升，(3)电流消耗过于集中，容易出现电源电压涟漪(Ripple)。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管驱动方法，以克服现有技术中存在的技术缺陷。
具体地，本发明一实施例提出的一种发光二极管驱动方法，适用于驱动多个发光二极管串，其中每一发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管。在本实施例中，发光二极管驱动方法包括步骤：获取每一发光二极管串在频率周期内的驱动电流的初始占空比，以借此获取每一发光二极管串在初始占空比内的目标累积发光亮度；以及当这些发光二极管串的驱动电流在此频率周期内的初始占空比的最大值小于频率周期，延长每一发光二极管串的驱动电流在此频率周期内的责任周期并使发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于目标累积发光亮度。
在本发明的一实施例中，上述的延长每一发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期并使发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于目标累积发光亮度的步骤包括：按第一比例延长每一发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期；以及按第二比例减小每一发光二极管串在责任周期内的单位时间发光亮度；其中，第一比例与第二比例的乘积为1。
在本发明的一实施例中，上述的延长每一发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期并使发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于目标累积发光亮度的步骤包括：将这些发光二极管串的驱动电流在频率周期内具有最大初始占空比者的责任周期延长为等于频率周期。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管驱动方法更包括步骤：当这些发光二极管串的驱动电流在频率周期内的这些初始占空比的最大值小于频率周期，使这些驱动电流的责任周期在频率周期内的起始点位置不完全相同。
本发明再一实施例提出的一种发光二极管驱动方法，适用于多个发光二极管串，每一发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管。在本实施例中，发光二极管驱动方法包括步骤：获取每一发光二极管串于频率周期内的驱动电流的责任周期的初始值，并且此驱动电流在责任周期内的电流值为预设值；以及当这些发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期的这些初始值的最大值小于频率周期，则按第一比例延长每一发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期，并按第二比例减小驱动电流在责任周期内的电流值而得多个新的驱动电流，第一比例与第二比例互为倒数。
在本发明的一实施例中，上述的按第一比例延长每一发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期，并按第二比例减小驱动电流在责任周期内的电流值而得多个新的驱动电流的步骤包括：将这些发光二极管串的驱动电流在频率周期内的这些责任周期中具有最大初始值者延长为等于频率周期。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管驱动方法，更包括：当这些发光二极管串的驱动电流在频率周期内的责任周期的这些初始值的最大值小于频率周期，偏移部分驱动电流中的每一驱动电流的责任周期在频率周期内的起始点的位置。
本发明又一实施例提出的一种发光二极管驱动方法，适用于驱动多个发光二极管串，每一发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管。在本实施例中，发光二极管驱动方法包括步骤：获取每一发光二极管串在频率周期内的发光时间的初始值以及发光时间内的单位时间发光亮度的初始值，以借此获取每一发光二极管串在频率周期内的目标累积发光亮度；当这些发光二极管串在频率周期内的这些发光时间的初始值的最大值小于频率周期，则延长每一发光二极管串在频率周期内的发光时间并减小发光时间内的单位时间发光亮度；以及使每一发光二极管串操作在频率周期内的延长后的发光时间内以达到目标累积发光亮度。
在本发明的一实施例中，上述的发光二极管驱动方法，更包括步骤：使这些发光二极管串在频率周期内的延长后的发光时间的起始点位置不完全相同。
在本发明的一实施例中，上述的延长每一发光二极管串在频率周期内的发光时间并减小发光时间内的单位时间发光亮度的步骤包括：将这些发光二极管串在频率周期内的这些发光时间中具有最大初始值者延长为等于频率周期。
本发明实施例通过调节各个发光二极管串的驱动电流的电流值与责任周期，让发光二极管操作在高效率区段，可降低跨压损耗并提升整体效率；再者，通过延长发光二极管在频率周期内的发光时间，使发光二极管截止的时间减少，因而可以减少发光二极管截止期间的能耗；此外，通过使各个发光二极管串的驱动电流的责任周期在频率周期内的起始点位置不完全相同，可达成电流均匀消耗的效果，降低电源电压涟漪。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示出现有技术中的一种发光二极管背光模块的结构框图；
图2绘示出图1所示发光二极管背光模块执行区域调光时各个发光二极管串的驱动电流的状态示意图；
图3绘示出相关于本发明实施例的一种发光二极管驱动方法中执行区域调光时各个发光二极管串的驱动电流的状态示意图。
其中，附图标记
10：发光二极管背光模块 12：发光二极管驱动器
121：控制电路 123：电流抽取电路
14：电源转换电路 Vin：输入电压
Vout：电源电压 CH1～CH4：发光二极管串
Iset：最高灰阶电流 IFP：驱动电流的电流值
DIN：数字输入
具体实施方式
请参阅图3，其绘示出相关于本发明实施例的一种发光二极管驱动方法中执行区域调光时各个发光二极管串的驱动电流的状态示意图。在此，需要说明的是，本发明实施例的发光二极管驱动方法同样可执行于图1所示的发光二极管背光模块，设计者只需适当增加图1中的控制电路121及电流抽取电路123的功能即可，使得控制电路121具有调节各个发光二极管串例如CH1～CH4的驱动电流在频率周期内的责任周期的功能，并使得电流抽取电路123具有调节各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流于频率周期内的电流值。
下面将结合图2及图3对本发明实施例的发光二极管驱动方法进行详细说明。在此，图2为控制电路根据数字输入DIN而得的各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的初始状态示意图，图3为控制电路根据本发明的构思对各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的初始电流值与初始占空比进行调节后而得的驱动电流的调节后的状态示意图，各个发光二极管串CH1～CH4的控制相互独立且每一发光二极管串CH1～CH4包括由一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管。
具体地，在本发明实施例的发光二极管驱动方法中，首先会获取每一发光二极管串例如CH1～CH4在频率周期内的驱动电流的初始占空比，以借此获取每一发光二极管串CH1～CH4在初始占空比内的目标累积发光亮度；在此，各个发光二极管串在频率周期内的驱动电流的初始电流值通常预设为最高灰阶电流例如20mA。
之后，当发光二极管串CH1～CH4的驱动电流在同一频率周期内的初始占空比的最大值小于频率周期，延长每一发光二极管串CH1～CH4的驱动电流在频率周期内的责任周期并使发光二极管串CH1～CH4在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于目标累积发光亮度。下面以图2中连续三个频率周期内的第一频率周期以及相对应的图3中的第一频率周期作为举例来叙明各个发光二极管CH1～CH4的驱动电流的责任周期与电流值的调节方法，而第二及第三频率周期中的驱动电流的责任周期与电流值的调节方法类似于第一频率周期，因此将会省略说明。
在图2的第一个频率周期内，发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的初始占空比分别为60％、50％、30％及20％；在此，各个发光二极管串CH1～CH4的初始占空比皆小于100％，满足各个发光二极管串的驱动电流的初始占空比中的最大值小于频率周期的条件，因此后续会对各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的责任周期与电流值进行相应地调节，具体调节结果可参阅图3中的第一频率周期。
承上述，在图3中的第一频率周期内，由于发光二极管串CH1的驱动电流的初始占空比为最大者，因此会将发光二极管串CH1的驱动电流的责任周期延长为100％(亦即等于频率周期)，使得发光二极管串CH1的发光时间得以延长；在此，由于发光二极管串CH1的驱动电流的责任周期从60％延长至100％，亦即延长为初始占空比的5/3倍(第一比例)，为使发光二极管串CH1操作在延长后的责任周期(亦即发光时间)内的累积发光亮度达到目标累积发光亮度，发光二极管串CH1的驱动电流的电流值相应地应该减少至初始电流值的3/5倍(第二比例)，亦即IFP应从20mA降低至(20mA×3/5＝12mA)，以使发光二极管串CH1的单位时间发光亮度降低。对于余下的发光二极管串CH2～CH4，其驱动电流的电流值IFP皆设定为与发光二极管串CH1的驱动电流的调节后的电流值12mA相等，而发光二极管串CH2～CH4的驱动电流的调节后的责任周期则分别为83.3％、50％及33.3％。由此可见，各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的责任周期与电流值虽然被调节，但责任周期与电流值的乘积维持不变，以借此实现各个发光二极管串CH1～CH4的目标累积发光亮度。
此外，还可以得知：在图3中的第一频率周期内，各个发光二极管串CH1～CH4的驱动电流的责任周期在频率周期内的起始点位置不完全相同，如此可实现电流均匀消耗的效果；而具体实施时，可通过偏移部分驱动电流的责任周期在频率周期内的起始点的位置来实现起始点位置不完全相同的目的。
另外，需要说明的是，本发明并不限于将各个发光二极管串的驱动电流的初始占空比中的最大值延长为100％，其可根据实际应用的需要而弹性设定；再者，本发明的发光二极管驱动方法并不限于仅驱动四个发光二极管串，其可应用于驱动任意数量的发光二极管串的情形。
综上所述，本发明实施例通过调节各个发光二极管串的驱动电流的电流值与责任周期，让发光二极管操作于高效率区段，可降低跨压损耗并提升整体效率；再者，通过延长发光二极管在频率周期内的发光时间，使发光二极管截止的时间减少，因而可以减少发光二极管截止期间的能耗；此外，通过使各个发光二极管串的驱动电流的责任周期在频率周期内的起始点位置不完全相同，可达成电流均匀消耗的效果，降低电源电压涟漪。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种发光二极管驱动方法，其特征在于，适用于驱动多个发光二极管串，每一这些发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管；该发光二极管驱动方法包括步骤：
获取每一这些发光二极管串在一频率周期内的一驱动电流的初始占空比，以借此获取每一这些发光二极管串在该初始占空比内的目标累积发光亮度；
当这些发光二极管串的这些驱动电流在该频率周期内的这些初始占空比的最大值小于该频率周期，延长每一这些发光二极管串的该驱动电流在该频率周期内的责任周期并使该发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于该目标累积发光亮度；以及
当这些发光二极管串的这些驱动电流在该频率周期内的这些初始占空比的最大值小于该频率周期，使这些驱动电流的这些责任周期在该频率周期内的起始点位置不完全相同。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，延长每一这些发光二极管串的该驱动电流在该频率周期内的责任周期并使该发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于该目标累积发光亮度的步骤包括：
按一第一比例延长每一这些发光二极管串的该驱动电流在该频率周期内的该责任周期；以及
按一第二比例减小每一这些发光二极管串在该责任周期内的一单位时间发光亮度；
其中，该第一比例与该第二比例的乘积为1。
3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，延长每一这些发光二极管串的该驱动电流在该频率周期内的责任周期并使该发光二极管串在延长后的责任周期内的累积发光亮度等于该目标累积发光亮度的步骤包括：
将这些发光二极管串的这些驱动电流在该频率周期内具有最大初始占空比的驱动电流的责任周期延长为等于该频率周期。
4.一种发光二极管驱动方法，其特征在于，适用于多个发光二极管串，每一这些发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管；该发光二极管驱动方法包括步骤：
获取每一这些发光二极管串在一频率周期内的一驱动电流的责任周期的初始值，并且该驱动电流在该责任周期内的电流值为预设值；
当这些发光二极管串的这些驱动电流在该频率周期内的这些责任周期的这些初始值的最大值小于该频率周期，则按一第一比例延长每一这些发光二极管串的该驱动电流在该频率周期内的该责任周期，并按一第二比例减小该驱动电流在该责任周期内的该电流值而得多个新的驱动电流，该第一比例与该第二比例互为倒数；以及
当这些发光二极管串的这些驱动电流在该频率周期内的这些责任周期的这些初始值的最大值小于该频率周期，偏移部分这些驱动电流中的每一驱动电流的责任周期在该频率周期内的起始点的位置。
5.根据权利要求4所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，按该第一比例延长每一这些发光二极管串的该驱动电流在该频率周期内的该责任周期，并按该第二比例减小该驱动电流在该责任周期内的该电流值而得这些新的驱动电流的步骤包括：
将这些发光二极管串的这些驱动电流在该频率周期内的这些责任周期中具有最大初始值的责任周期延长为等于该频率周期。
6.一种发光二极管驱动方法，其特征在于，适用于驱动多个发光二极管串，每一这些发光二极管串包括一个发光二极管或者多个串联相接的发光二极管；该发光二极管驱动方法包括步骤：
获取每一这些发光二极管串在一频率周期内的一发光时间的初始值以及该发光时间内的一单位时间发光亮度的初始值，以借此获取每一这些发光二极管串在该频率周期内的一目标累积发光亮度；
当这些发光二极管串在该频率周期内的这些发光时间的这些初始值的最大值小于该频率周期，则延长每一这些发光二极管串在频率周期内的该发光时间并减小该发光时间内的该单位时间发光亮度；
使每一这些发光二极管串操作在该频率周期内的该延长后的发光时间内以达到该目标累积发光亮度；以及
使这些发光二极管串在该频率周期内的这些延长后的发光时间的起始点位置不完全相同。
7.根据权利要求6所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，延长每一这些发光二极管串在频率周期内的该发光时间并减小该发光时间内的该单位时间发光亮度的步骤包括：
将这些发光二极管串在该频率周期内的这些发光时间中具有最大初始值的发光时间延长为等于该频率周期。
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