CN102768820A - Led大屏幕显示装置及其驱动电路和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED大屏幕显示装置及其驱动电路和驱动方法。所述LED大屏幕显示装置的驱动电路包括：大电流驱动电路，用于以大电流驱动LED，以使LED发出高亮度的光；小电流驱动电路，用于以小电流驱动LED，以使LED发出低亮度的光；驱动电流选择模块，其基于欲显示图像的多个区域的亮度信息分别选择使用大电流驱动电路或小电流驱动电路来驱动与多个区域相对应的位置处的多个LED。本发明的技术方案中，由于高亮区使用大的恒流电流驱动LED，使得亮度可以提高，而低亮度区使用小恒流电流驱动LED，可以去除由于窄脉宽带来的不均衡的影响，从而改善了LED大屏幕显示画面的低灰亮度均匀性、提高了对比度。本发明的技术方案成本低、在低灰度区域能够达到完美的视觉效果。

Description

LED大屏幕显示装置及其驱动电路和驱动方法
技术领域
本发明涉及LED应用领域，更具体地说，涉及一种LED大屏幕显示装置及其驱动电路和驱动方法。
背景技术
在LED大屏显示行业中，如果要获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性，基本上所有的LED大屏都采用了恒流源驱动芯片，根据亮度需求，选择一个合适的驱动电流。此方式在高亮度区域不会有什么问题，在低亮度区域，由于驱动芯片之间差异问题，引起片间的亮度不一致，以及由于LED灯的个体差异，会在低亮度区域形成色斑从而导致屏幕不一致性比较严重。
目前，在全彩LED大屏幕的显示驱动方式中，通用的做法是使用动态或者静态扫描，即使用一颗恒流源芯片按照动态或者静态方式，带载一定数量的LED发光二极管。这种驱动方式在常规应用中，并且对细节需求不是很严格的环境下是没有问题的。但是如果对显示图像质量要求比较高，并且可能需要在较暗环境的应用的时候，这样的驱动方式会存在一些问题，例如低亮区亮度降不下去，如果根据驱动芯片选择大电阻、小电流情况，整体亮度又无法上去，这就造成了一个矛盾，使得整体对比度无法提高，导致画面层次感不强，没有暗部细节，或者即使有了暗部细节，但是亮度对比又没有。此外，如果在需要大电流情况下，要保持低亮度区的亮度低得下去，那么就需要采用小脉冲（PWM），这样又会导致大面积的LED发光二极管亮度不均衡，或者导致驱动芯片之间差异比较明显。
因此，针对现有的驱动方式所导致的LED大屏幕显示画面低灰亮度(即低灰度(较低亮度级别)情况下的亮度)均匀性差、对比度无法提升的问题，需要一种解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述全彩LED大屏幕显示驱动中存在的显示画面低灰亮度不均匀、对比度无法提升的缺陷，提供一种LED大屏幕显示装置的驱动电路。
本发明要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的上述全彩LED大屏幕显示驱动中存在的显示画面低灰亮度不均匀、对比度无法提升的缺陷，提供一种LED大屏幕显示装置。
本发明要解决的又一技术问题在于，针对现有技术的上述全彩LED大屏幕显示驱动中存在的显示画面低灰亮度不均匀、对比度无法提升的缺陷，提供一种LED大屏幕显示装置的驱动方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种LED大屏幕显示装置的驱动电路，包括：
大电流驱动电路，用于以大电流驱动LED，以使LED发出高亮度的光；
小电流驱动电路，用于以小电流驱动LED，以使LED发出低亮度的光；
驱动电流选择模块，其基于欲显示图像的多个区域的亮度信息分别选择使用所述大电流驱动电路或所述小电流驱动电路来驱动与所述多个区域相对应的位置处的多个LED。
在本发明所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路中，所述大电流驱动电路包括第一恒流驱动芯片及与其并联的小电阻、所述小电流驱动电路包括第二恒流驱动芯片及与其并联的大电阻，所述驱动电流选择模块为所述LED大屏幕显示装置的主控芯片，其中，所述主控芯片的第一I/O引脚和第二I/O引脚分别连接于所述第一恒流驱动芯片和所述第二恒流驱动芯片，以将驱动控制信号发送至所述第一恒流驱动芯片和所述第二恒流驱动芯片。
在本发明所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路中，所述大电流驱动电路包括一恒流驱动芯片及分别与其并联的大电阻和小电阻、所述小电流驱动电路包括所述恒流驱动芯片及与其并联的所述大电阻；其中，所述小电阻串联有一个开关晶体管；所述驱动电流选择模块为所述LED大屏幕显示装置的主控芯片，所述主控芯片的一I/O引脚连接于所述开关晶体管的控制极，以通过控制所述开关晶体管的开启或关闭来选择以大电流驱动LED或以小电流驱动LED。
在本发明所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路中，所述大电流驱动电路包括一恒流驱动芯片及与其并联的一小电阻、所述小电流电路包括所述恒流驱动芯片及与其并联的一大电阻和所述小电阻的串联电路；其中，所述大电阻并联有一个开关晶体管；所述驱动电流选择模块为所述LED大屏幕显示装置的主控芯片，所述主控芯片的一I/O引脚连接于所述开关晶体管的控制极，以通过控制所述开关晶体管的开启或关闭来选择以大电流驱动LED或以小电流驱动LED。
在本发明所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路中，所述大电流为20mA、所述小电流为10mA；或者所述大电流为15mA、所述小电流为6mA。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种LED大屏幕显示装置，包括如前所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路。
本发明解决其技术问题所采用的又一技术方案是：提供一种LED大屏幕显示装置的驱动方法，包括：
获取欲显示图像的数据；
基于所述数据分析所述欲显示图像的多个区域的亮度信息；
基于所述欲显示图像的多个区域的亮度信息分别选择使用大电流驱动电路或小电流驱动电路来驱动与所述多个区域相对应的位置处的多个LED。
在本发明所述的LED大屏幕显示装置的驱动方法中，所述大电流为20mA、所述小电流为10mA；或者所述大电流为15mA、所述小电流为6mA。
实施本发明，具有以下有益效果：本发明的技术方案中，由于高亮区使用大的恒流电流驱动LED，使得亮度可以提得上去，而低亮度区使用小恒流电流驱动LED，可以去除由于窄脉宽带来的不均衡的影响，从而改善了LED大屏幕显示画面的低灰亮度均匀性、提高了对比度。使得能够以简单的电路结构、较低成本在低灰度区域达到完美的视觉效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术的LED显示驱动电路的电路原理图；
图2是本发明的LED大屏幕显示装置的驱动电路的模块框图；
图3是根据本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的第一实施例的电路原理图；
图4是根据本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的第二实施例的电路原理图；
图5是根据本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的第三实施例的电路原理图；
图6是本发明的LED大屏幕显示装置的驱动方法的流程图。
附图1、图3-图5中各附图标记表示的意义如下：
U1      缓冲驱动电路
Q1      开关管
R1      上拉电阻
VCC     电源(例如DC+5V)
H slt   显示行选通控制信号
LED     发光二极管
REXT    大电阻
REXT_e  小电阻
Q2      开关晶体管，可以高速通断
DR、DR1、DR2  恒流驱动芯片。
具体实施方式
图1是现有技术的LED显示驱动电路的电路原理图。如图1所示，在现有技术的LED显示驱动电路中，采用一个恒流驱动芯片DR来驱动发光二极管(LED)。其中开关管Q1基于显示行选通控制信号H-slt接通或关断LED的驱动电流，在LED大屏幕工作过程中该驱动电流的幅值是无法调节的。
为了解决现有技术存在的问题，本发明构思一种驱动电路，其能够在高亮区使用大电流的恒流驱动，而在低亮度区使用小电流的恒流驱动。图2是本发明的LED大屏幕显示装置的驱动电路的模块框图。如图2所示，本发明的LED大屏幕显示装置的驱动电路包括驱动电流选择模块10及与其连接的大电流驱动电路20a和小电流驱动电路20b，其中大电流驱动电路20a和小电流驱动电路20b分别与LED 30电连接。
在工作过程中，驱动电流选择模块10基于欲显示图像的多个区域的亮度信息(由亮度信号代表)分别选择使用大电流驱动电路20a或小电流驱动电路20b来驱动与多个区域相对应的位置处的多个LED 30。当欲显示图像的某一区域为高亮度区域时，驱动电流选择模块10选择使用大电流驱动电路20a以大电流驱动所对应的位置处的LED发出高亮度的光；而欲显示图像的某一区域为低亮度区域时，驱动电流选择模块10选择使用小电流驱动电路20b以小电流驱动所对应的位置处的LED发出低亮度的光。
驱动电流选择模块10可以是LED大屏幕显示装置的主控芯片或其中的一部分，其接收图像处理模块对欲显示的图像进行分析后而得到的亮度信息。如本领域技术人员所知，在一帧图像中，有低亮度区也有高亮度区，而LED显示大屏是由发光二极管构成，一个像素一般由红、绿、蓝三种颜色的发光二极管构成，在一帧图像数据中，一个像素点也是由红、绿、蓝三种颜色数据组成，驱动电流选择模块10即可根据当前显示的像素点数据大小来选择合适的驱动电流来驱动LED发光二极管。
图3至图5分别是本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的具体实施例。
如图3所示，在本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的第一实施例中，大电流驱动电路包括第一恒流驱动芯片DR1及与其并联的小电阻REXT_e；小电流驱动电路包括第二恒流驱动芯片DR2及与其并联的大电阻REXT；驱动电流选择模块为LED大屏幕显示装置的主控芯片(图中未示出)，其中，主控芯片的第一I/O引脚和第二I/O引脚分别连接于第一恒流驱动芯片DR1和第二恒流驱动芯片DR2，以将驱动控制信号发送至第一恒流驱动芯片DR1和所述第二恒流驱动芯片DR2。
在本实施例中，由主控芯片中的逻辑程序通过控制信号直接控制第一和第二恒流驱动芯片，根据不同的数据区域分别使这两个恒流驱动芯片使用大、小电流，在不同时刻分别通过大、小电流，从而控制LED发光二极管的亮度，这样能够保证电流的稳定性，也保证亮度的均匀性。在本实施例中，第一恒流驱动芯片DR1和第二恒流驱动芯片DR2可以使用同一型号的恒流驱动芯片。
如图4所示，在本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的第二实施例中，双恒流电路使用一个恒流驱动芯片及与其并联的两个电阻来实现。如图4所示，大电流驱动电路包括恒流驱动芯片DR及分别与其并联的大电阻REXT和小电阻REXT_e；小电流驱动电路包括该恒流驱动芯片DR及与其并联的大电阻REXT；其中，小电阻REXT_e上串联有一个开关晶体管Q2；驱动电流选择模块为LED大屏幕显示装置的主控芯片(图中未示出)，主控芯片的一I/O引脚连接于开关晶体管Q2的控制极(即栅极)，以通过控制开关晶体管Q2开启来选择以大电流驱动LED，或通过控制开关晶体管Q2关闭来选择以小电流驱动LED。
在本实施例中，根据不同的数据区域，选择使用大、小电流，由主控芯片中的逻辑程序通过信号Res SW控制开关晶体管Q2来实现，如果需要大电流则开关晶体管Q2开启，如果需要小电流，开关晶体管Q2关闭。
如图5所示，在本发明LED大屏幕显示装置的驱动电路的第三实施例中，双恒流电路使用一个恒流驱动芯片及两个串联的电阻来实现。如图5所示，大电流驱动电路包括恒流驱动芯片DR及与其并联的一小电阻REXT_e、小电流电路包括恒流驱动芯片DR及与其并联的大电阻REXT和该小电阻REXT_e的串联电路；其中，大电阻REXT并联有开关晶体管Q2；驱动电流选择模块为LED大屏幕显示装置的主控芯片(图中未示出)，主控芯片的一I/O引脚连接于开关晶体管Q2的控制极(即栅极)，以通过控制开关晶体管Q2开启来选择以大电流驱动LED，或通过控制开关晶体管Q2关闭来选择以小电流驱动LED。
在本实施例中，根据不同的数据区域，选择使用大、小电流，由主控芯片中的逻辑程序通过信号SW控制开关晶体管Q2来实现，如果需要大电流则开关晶体管Q2开启，如果需要小电流，开关晶体管Q2关闭。
图5实施例与图4实施例相近，仅仅是将电阻由并联改为串联。虽然图4和图5的实施例可能会带来电流上的不稳定，但是其成本是最低的。
需要指出的是，如图3至图5所示，在本发明的一些实施例中，大电阻REXT和小电阻REXT_e均为可调电阻，可在系统校准的时候根据需要对大电阻和小电阻的阻值进行手工调整。
虽然图3至图5中所示的实施例中，大电阻REXT和小电阻REXT_e均是可调电阻，但在其他实施例中，大电阻REXT和小电阻REXT_e也可以是固定阻值的电阻，其电阻值是先期测试确定的。也就是说，在量产之前的设计调试阶段，有一个调节电阻的过程，等待电阻确定后，量产时就采用所确定阻值的固定电阻。
作为示例，在本发明的各个实施例中，可以将大电流设定为20mA、小电流设定为10mA；或者大电流为15mA、小电流为6mA；或者根据需要设定为其他值。
图6是本发明的LED大屏幕显示装置的驱动方法的流程图。如图6所示，本发明的LED大屏幕显示装置的驱动方法中，在步骤610，LED大屏幕显示装置获取欲显示图像的数据。之后，在步骤620，主控芯片或图像处理模块基于步骤610中获取的数据分析欲显示图像的多个区域的亮度信息。在步骤630，驱动电流选择模块(例如主控芯片或其中的一部分)基于欲显示图像的多个区域的亮度信息分别选择使用大电流驱动电路或小电流驱动电路来驱动与所述多个区域相对应的位置处的多个LED。
前述本发明的LED大屏幕显示装置的驱动电路和方法可应用于LED大屏幕显示装置中，例如，应用于全彩LED大屏幕显示装置或系统。

Claims (8)

1.一种LED大屏幕显示装置的驱动电路，其特征在于，包括：
大电流驱动电路，用于以大电流驱动LED，以使LED发出高亮度的光；
小电流驱动电路，用于以小电流驱动LED，以使LED发出低亮度的光；
驱动电流选择模块，其基于欲显示图像的多个区域的亮度信息分别选择使用所述大电流驱动电路或所述小电流驱动电路来驱动与所述多个区域相对应的位置处的多个LED。
2.根据权利要求1所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路，其特征在于，所述大电流驱动电路包括第一恒流驱动芯片及与其并联的小电阻、所述小电流驱动电路包括第二恒流驱动芯片及与其并联的大电阻，所述驱动电流选择模块为所述LED大屏幕显示装置的主控芯片，其中，所述主控芯片的第一I/O引脚和第二I/O引脚分别连接于所述第一恒流驱动芯片和所述第二恒流驱动芯片，以将驱动控制信号发送至所述第一恒流驱动芯片和所述第二恒流驱动芯片。
3.根据权利要求1所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路，其特征在于，所述大电流驱动电路包括一恒流驱动芯片及分别与其并联的大电阻和小电阻、所述小电流驱动电路包括所述恒流驱动芯片及与其并联的所述大电阻；其中，所述小电阻串联有一个开关晶体管；所述驱动电流选择模块为所述LED大屏幕显示装置的主控芯片，所述主控芯片的一I/O引脚连接于所述开关晶体管的控制极，以通过控制所述开关晶体管的开启或关闭来选择以大电流驱动LED或以小电流驱动LED。
4.根据权利要求1所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路，其特征在于，所述大电流驱动电路包括一恒流驱动芯片及与其并联的一小电阻、所述小电流 电路包括所述恒流驱动芯片及与其并联的一大电阻和所述小电阻的串联电路；其中，所述大电阻并联有一个开关晶体管；所述驱动电流选择模块为所述LED大屏幕显示装置的主控芯片，所述主控芯片的一I/O引脚连接于所+述开关晶体管的控制极，以通过控制所述开关晶体管的开启或关闭来选择以大电流驱动LED或以小电流驱动LED。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路，其特征在于，所述大电流为20mA、所述小电流为10mA；或者所述大电流为15mA、所述小电流为6mA。
6.一种LED大屏幕显示装置，包括如权利要求1至5中任一项所述的LED大屏幕显示装置的驱动电路。
7.一种LED大屏幕显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：
获取欲显示图像的数据；
基于所述数据分析所述欲显示图像的多个区域的亮度信息；
基于所述欲显示图像的多个区域的亮度信息分别选择使用大电流驱动电路或小电流驱动电路来驱动与所述多个区域相对应的位置处的多个LED。
8.根据权利要求7所述的LED大屏幕显示装置的驱动方法，其特征在于，所述大电流为20mA、所述小电流为10mA；或者所述大电流为15mA、所述小电流为6mA。
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