CN102098831A - 驱动光源的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及驱动光源的装置和方法。公开了用于实现高电流发光二极管(LED)和低电流LED的通用目的驱动的光源驱动装置，和用于驱动该装置的方法。所述用于驱动光源的装置包括：多个发光二极管(LED)串；以及用于驱动所述LED串的发光二极管(LED)驱动电路，LED驱动电路具有共同连接到同一个LED串的多个通道。

Description

驱动光源的装置和方法
技术领域
本发明涉及光源驱动装置和用于驱动该装置的方法，所述光源驱动装置用于实现驱动高电流发光二极管(LED)和低电流LED的一般目的。
背景技术
本申请要求2009年12月11日提交的韩国专利申请No.P2009-0123258的权益，此处以引证的方式并入其内容，就像在此进行了完整阐述一样。
通常，液晶显示器(LCD)是能够利用液晶显示图像的平板显示器的代表性例子。LCD比其它显示设备更薄且更轻，并且与这样的显示设备相比，还具有更低的驱动电压和更低的功耗。因此，LCD已经被广泛地用在全世界产业的整个领域。
LCD是非发光元件，因为用于显示图像的液晶面板并不自发光。因此，LCD需要多个用于提供光的光源串和用于驱动光源串的光源驱动器。
在常规的光源驱动器中，用于各个通道的最大允许电流是有限的。因此，连接到对应通道的光源串仅仅通过包含在用于光源驱动器的各个通道的最大允许电流中的电流信号来驱动，因此常规的光源驱动器不能被高电流信号驱动。
发明内容
因此，本发明旨在一种用于驱动光源的装置和方法，其能够基本上克服因相关技术的局限和缺点带来的一个或更多个问题。
本发明的目的是提供一种光源驱动装置和用于驱动该装置的方法，所述光源驱动装置用于实现驱动高电流发光二极管(LED)和低电流LED的一般目的。
本发明的附加优点、目的和特征将在下面的描述中部分描述且将对于本领域普通技术人员在研究下文后变得明显，或可以通过本发明的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种用于驱动光源的装置包括：多个发光二极管(LED)串；以及用于驱动所述LED串的发光二极管(LED)驱动电路，该LED驱动电路具有共同连接到同一个LED串的多个通道。
所述LED驱动电路可以包括：用于产生脉冲信号以控制所述LED串中的每一个LED串的光度的脉冲控制器；以及电流控制器，其包括多个通道开关以响应于所述脉冲信号来控制提供给所述LED串中的每一个LED串的电流信号的大小。
所述LED驱动电路还可以包括：位于所述脉冲控制器和所述电流控制器之间的电流检测器，所述电流检测器检测提供给所述通道开关的脉冲信号的电流值，并将检测到的电流值相互比较。
当由所述电流检测器检测到的电流值彼此不同时，所述脉冲控制器可以控制所述通道开关的占空比，使得相同的电流值被提供给与所述多个通道连接的所述LED串。
所述LED驱动电路还可以包括：反馈控制器，其用于检测所述LED串的输出电流，当检测到的输出电流等于或小于各个通道的最大允许电流时所述反馈控制器产生第一反馈控制信号，当检测到的输出电流大于各个通道的所述最大允许电流时所述反馈控制器产生第二反馈控制信号。
所述脉冲控制器可以响应于所述第一反馈控制信号和所述第二反馈控制信号来控制所述通道开关的占空比，使得相应通道的最大允许电流的总和等于检测到的电流。
在本发明的另一个方面，一种用于驱动光源的方法包括以下步骤：将发光二极管(LED)驱动电路的多个通道共同连接到发光二极管(LED)串中的每一个LED串；以及利用所述LED驱动电路来驱动所述LED串。
驱动所述LED串的步骤可以包括以下步骤：通过脉冲控制器产生用于控制各个LED串的光度的脉冲信号；以及通过由多个通道开关组成的电流控制器，响应于所述脉冲信号来控制提供给所述LED串的电流的大小。
该方法还可以包括以下步骤：通过位于所述脉冲控制器和所述电流控制器之间的电流检测器，来检测提供给相应通道开关的脉冲信号的电流值，并且将检测到的电流值相互比较；以及当由所述电流检测器检测到的电流值彼此不同时，控制所述通道开关的占空比，使得相同的电流值被提供给与所述多个通道连接的所述LED串。
该方法还可以包括以下步骤：检测所述LED串的输出电流，当检测到的输出电流等于或小于各个通道的最大允许电流时，产生第一反馈控制信号，并且当检测到的输出电流大于各个通道的所述最大允许电流时，产生第二反馈控制信号；以及响应于所述第一反馈控制信号和所述第二反馈控制信号来控制所述通道开关的占空比，使得相应通道的最大允许电流的总和等于检测到的电流。
应当理解，本发明的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括在本申请中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是例示了根据本发明的液晶显示(LCD)设备的框图。
图2是例示了根据本发明的图1所示的光源驱动器的第一示例的框图。
图3是例示了用于驱动图2所示的光源驱动器的方法的概念图。
图4是例示了根据本发明的图1所示的光源驱动器的第二示例的框图。
图5是例示了根据本发明的图1所示的光源驱动器的第三示例的框图。
图6A和6B是例示了用于驱动根据本发明的图5所示的光源驱动器的方法的概念图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的优选实施方式，在附图中例示出了其示例。在可能的情况下，相同的标号在整个附图中代表相同或类似部件。
图1是例示了根据本发明的液晶显示(LCD)设备的框图。
参考图1，LCD设备包括用于显示图像的液晶面板110；用于驱动液晶面板110的选通驱动器108和数据驱动器106；用于在液晶面板110上照射光束的光源单元102；用于驱动光源单元102的光源驱动器160；和用于控制选通驱动器108、数据驱动器106和光源驱动器160的定时控制器128。
液晶面板110包括液晶单元(CLc)阵列；和连接到选通线GL和数据线DL以驱动各个液晶(CLc)单元的薄膜晶体管(TFT)。液晶面板110的TFT通过来自选通线(GL)的栅极ON电压导通，并且来自数据线DL的数据信号被提供给液晶(CLc)单元，使得在公共电压Vcom和数据信号之间的电压差被提供给液晶(CLc)单元，并且液晶(CLc)单元通过栅极OFF电压截止，使得可以保持提供给液晶单元Clc的电压。液晶(Clc)单元响应于接收到的电压来驱动液晶，并调节光透射率，使得液晶面板110显示图像。
定时控制器128利用通过系统(未示出)接收的多个同步信号产生多个控制信号，并把产生的控制信号传输给选通驱动器108、数据驱动器106和光源驱动器160。定时控制器128对从外部接收的数据信号进行排列，并把经排列的数据信号提供给数据驱动器106。
选通驱动器108响应于来自定时控制器128的控制信号，顺序地把栅极ON电压传输给选通线GL，并在除了上述的顺序传输时间之外的剩余时间中，把栅极ON电压提供给选通线GL。
数据驱动器106不仅使用定时控制器128的控制信号而且使用伽玛电压把数字数据信号转换成模拟电压信号，并且把所得的模拟电压提供给数据线(DL)。
光源单元102通过光源驱动器160来驱动，以产生可见光或光。可见光照射在液晶面板110上。如图2中所示，光源单元102由位于液晶面板110的背面或正面的多个发光二极管(LED)串150组成。在各个LED串150中，多个LED可以彼此串联或并联连接。另外，各个LED串150以预定数量的通道为单位对LED驱动电路162的多个通道(CH1，CH2，CH3，...)进行划分，使得其以划分的通道为单位被共同连接。因此，各个LED二极管串150可以共同连接到相同数量的通道(CH1，CH2，CH3，...)，或可以共同连接到不同数量的通道(CH1，CH2，CH3，...)。
光源驱动器160包括用于驱动包含在光源单元102中的多个LED串150的LED驱动电路162；和DC/DC转换器116。
DC/DC转换器116逐步增加或减小从外部接收的输入电压，使得其向LED串150提供恒定电压。在这种情况下，DC/DC转换器116可以独立于LED驱动电路162而定位，或可以也包含在LED驱动电路162中。另外，DC/DC转换器116可以基于一对一或一对多的方式连接到LED串150。
LED驱动电路162包括连接到各个LED串150的多个通道(CH1，CH2，CH3，...)。例如，各个LED串150可以电连接到如图2中所示的三个通道(CH1，CH2，CH3)。
LED驱动电路162包括脉冲宽度调制(PWM)控制器112和电流控制器114，以单独地控制施加到各LED串150上的驱动电流信号的大小。
PWM控制器112电连接到电流控制器114，使得其产生多个用于控制施加到各LED串150的驱动电流信号的开启/关闭操作的PWM信号。
电流控制器114响应于PWM信号控制从LED串150发出的光的量。对于这个操作，电流控制器114包括通过通道(CH1，CH2，CH3，...)而电连接到LED串150的多个通道开关(CT1，CT2，CT3，...)。通道开关(CT1，CT2，CT3，...)的各个栅极端子可以连接到对应的PWM控制器112。通道开关(CT1，CT2，CT3，...)的源极端子共同连接到LED串150。例如，第一通道开关CT1的栅极端子可以耦合到第一PWM控制器1121，第二通道开关CT2的源极端子可以通过第一通道CH1连接到LED串150。第二通道开关CT2的栅极端子可以耦合到第二PWM控制器1122，第二通道开关CT2的源极端子可以通过第二通道CH2共同耦合到与第一通道开关CT1连接的LED串150。第三通道开关CT3的栅极端子可以耦合到第三PWM控制器1123，第三通道开关CT3的源极端子可以通过第三通道CH3共同耦合到与第一通道开关CT1连接的LED串150。
通道开关(CT1，CT2，CT3，...)响应于来自PWM控制器112的PWM信号来控制驱动电流信号的开启/关闭操作。因此，电流控制器114可以单独地控制施加到各LED串150的驱动电流信号的大小。
同样地，LED驱动电路162的几个通道(CH1，CH2，CH3，...)共同连接到同一个LED串150，使得各LED串150通过LED驱动电路162的几个通道(CH1，CH2，CH3，...)并联驱动。因此，各个LED串150可以通过连接到对应的LED串的LED驱动电路162的通道(CH1，CH2，CH3，...)的各个最大允许电流信号的总和来驱动。即，各个LED串150可以通过比LED驱动电路162的通道(CH1，CH2，CH3，...)中的每一个通道的最大允许电流信号更大的信号来驱动。例如，如果如图3中所示，LED驱动电路162的通道(CH1，CH2，CH3，...)中的每一个通道的最大电流信号是100mA，则LED驱动电路162的三个通道(CH1，CH2，CH3)并联连接到LED串150，使得LED串150可以以300mA来驱动。
因此，不需要修改响应于LED串150的允许电流信号的LED驱动电路162。另外，具有多个通道(CH1，CH2，CH3...)(其中的每一个通道具有低值的最大允许电流)的LED驱动电路162可以驱动具有比各个通道的最大允许电流更高的最大允许电流值的LED串150，使得可以实现具有通用目的的LED驱动电路162。另外，通过实现通用目的的LED驱动电路162可以降低制造成本。
图4是例示了根据本发明的第二实施方式的LED驱动电路电路图。
与图2的LED驱动电路相比，图4的LED驱动电路还包括电流检测器164，但是除了电流检测器164之外的其余部件都与图2中的部件相同，因此为了描述的方便，在此将省略这些部件的详细描述。
电流检测器164检测提供给与同一个LED串150连接的电流控制器114的通道开关(CT1，CT2，CT3...)的PWM信号的电流信号，并将检测到的电流信号相互比较，使得其按照提供给各通道的PWM信号相等的方式，来补偿得到的电流信号。更具体地，电流检测器164利用比较器(未示出)比较提供给与同一个LED串150连接的第一至第三通道开关(CT1，CT2，CT3)的PWM信号的电流值。根据比较的结果，在提供给第一至第三通道开关(CT1，CT2，CT3)的PWM信号的至少一个信号不同于剩余的信号的情况下，电流检测器164使第一至第三PWM控制器1121、1122和1123能够按照PWM信号具有相同的电流值的方式，来补偿提供给第一至第三通道开关(Ct1，CT2，CT3)的PWM信号。
如上所述，电流检测器164补偿提供给与同一个LED串150连接的电流控制器114的几个通道开关CT的PWM信号的电流值，使得PWM信号具有相同的电流值，从而使电流控制更加精确。另外，几个通道CH并联连接到同一个LED串150，使得不必响应于LED串150的允许电流来修改LED驱动电路162。并且，具有多个通道(CH1，CH2，CH3，...)(其中每一个通道具有低值的最大允许电流)的LED驱动电路162可以驱动具有比各个通道的最大允许电流更高的最大允许电流值的LED串150，使得可以实现通用目的的LED驱动电路162。
图5是例示了根据本发明的第三实施方式的LED驱动电路的详细电路图。
与图2的LED驱动电路相比，图5的LED驱动电路还包括反馈控制器166，但是除了反馈控制器166之外的其余部件都与图2中的部件相同，因此为了描述的方便，在此将省略这些部件的详细描述。
反馈控制器166检测LED串150的输出电流，使得其产生对应于检测到的输出电流的第一或第二反馈信号FB1或FB2。换句话说，当LED串150的输出电流等于或小于各个通道(CH1，CH2，CH3，...)的最大允许电流时，反馈控制器166产生第一反馈信号FB1。相比之下，当LED串150的输出电流高于各个通道(CH1，CH2，CH3，...)的最大允许电流时，反馈控制器166产生第二反馈控制信号FB2。
PWM控制器112响应于第一和第二反馈信号FB1和FB2，来控制电流控制器114的各个通道开关(CT1，CT2，CT3，...)的占空比，使得其调节提供给LED串150的电流量。换句话说，PWM控制器112响应于第一反馈信号FB1来控制电流控制器114的第一至第三通道开关CT1、CT2和CT3的占空比，使得连接到同一个LED串150的各通道的最大允许电流的总和等于LED串150的输出电流，并小于各个通道CH的最大允许电流。第一至第三PWM控制器1121、1122和1123响应于第二反馈信号FB2来控制电流控制器114的第一至第三通道开关CT1、CT2和CT3的占空比，使得连接到同一个LED串150的各通道的最大允许电流的总和等于LED串150的输出电流。例如，如图6A中所示，在反馈控制器166将通过LED串150而提供的电流检测为各个通道CH的最大电流(100mA)的情况下，反馈控制器166把第一反馈信号FB1提供给第一至第三PWM控制器1121、1122和1123。第一至第三PWM控制器1121、1122和1123响应于第一反馈信号FB1来控制第一至第三通道开关CT1、CT2和CT3的占空比，使得第一至第三PWM控制器1121、1122和1123可以对应于100mA的最大电流值。因此，电流控制器114的第一通道开关CT1被导通，并且第二和第三通道开关CT2和CT3被截止。如图6B中所示，在反馈控制器166将通过LED串150而提供的电流检测为比各个通道CH的最大电流更高的300mA的电流值时，反馈控制器166向第一至第三PWM控制器1121、1122和1123提供第二反馈信号FB2。第一至第三PWM控制器1121、1122和1123响应于第二反馈信号FB2来控制第一至第三通道开关CT1、CT2和CT3的占空比，使得第一至第三PWM控制器1121、1122和1123可以对应于300mA的电流值。因此，电流控制器114的第一至第三通道开关CT1、CT2和CT3被导通。
从上述描述很清楚，根据上述光源驱动装置和驱动该装置的方法，发光驱动电路的多个通道并联连接到同一个发光二极管串，使得光源驱动装置不需要响应于发光二极管串的允许电流来修改发光驱动电路。另外，上述装置或方法可以利用包括多个通道(其每一个通道具有对应于低电流的最大允许电流)的发光驱动电路来驱动发光二极管(LED)串(其具有比通道的允许电流值更高的最大允许电流值)，使得可以实现通用目的的发光驱动电路，从而由于实现了通用目的的发光驱动电路而导致制造成本的降低。
对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以在本发明中做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种用于驱动光源的装置，该装置包括：
多个发光二极管LED串；以及
用于驱动所述LED串的LED驱动电路，该LED驱动电路具有共同连接到同一个LED串的多个通道。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述LED驱动电路包括：
用于产生脉冲信号以控制所述LED串中的每一个LED串的光度的脉冲控制器；以及
电流控制器，其包括多个通道开关以响应于所述脉冲信号来控制提供给所述LED串中的每一个LED串的电流信号的大小。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述LED驱动电路还包括：
位于所述脉冲控制器和所述电流控制器之间的电流检测器，所述电流检测器检测提供给所述通道开关的脉冲信号的电流值，并将检测到的电流值相互比较。
4.根据权利要求3所述的装置，其中当由所述电流检测器检测到的电流值彼此不同时，所述脉冲控制器控制所述通道开关的占空比，使得相同的电流值被提供给与所述多个通道连接的所述LED串。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述LED驱动电路还包括：
反馈控制器，其用于检测所述LED串的输出电流，当检测到的输出电流等于或小于各个通道的最大允许电流时所述反馈控制器产生第一反馈控制信号，当检测到的输出电流大于各个通道的所述最大允许电流时所述反馈控制器产生第二反馈控制信号。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述脉冲控制器响应于所述第一反馈控制信号和所述第二反馈控制信号来控制所述通道开关的占空比，使得相应通道的最大允许电流的总和等于检测到的电流。
7.一种用于驱动光源的方法，该方法包括以下步骤：
将发光二极管LED驱动电路的多个通道共同连接到LED串中的每一个LED串；以及
利用所述LED驱动电路来驱动所述LED串。
8.根据权利要求7所述的方法，其中驱动所述LED串的步骤包括以下步骤：
通过脉冲控制器产生用于控制各个LED串的光度的脉冲信号；以及
通过由多个通道开关组成的电流控制器，响应于所述脉冲信号来控制提供给所述LED串的电流的大小。
9.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括以下步骤：
通过位于所述脉冲控制器和所述电流控制器之间的电流检测器，来检测提供给相应通道开关的脉冲信号的电流值，并且将检测到的电流值相互比较；以及
当由所述电流检测器检测到的电流值彼此不同时，控制所述通道开关的占空比，使得相同的电流值被提供给与所述多个通道连接的所述LED串。
10.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括以下步骤：
检测所述LED串的输出电流，当检测到的输出电流等于或小于各个通道的最大允许电流时，产生第一反馈控制信号，并且当检测到的输出电流大于各个通道的所述最大允许电流时，产生第二反馈控制信号；以及
响应于所述第一反馈控制信号和所述第二反馈控制信号来控制所述通道开关的占空比，使得相应通道的最大允许电流的总和等于检测到的电流。
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