CN103220867B - 一种led灯驱动方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了液晶面板显示领域中的一种LED灯驱动方法及系统。本发明首先调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系；然后根据调整后的所述对应关系连接LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口，控制LED灯发光。本发明避免了LED灯驱动芯片的过热甚至烧毁LED灯驱动芯片的情况；能适应各种LED灯的工作，将LED灯工作的故障率降到最低；有效降低了LED灯驱动芯片的集中发热，提高了LED灯驱动芯片的使用寿命。

Description

一种LED灯驱动方法及系统
技术领域
本发明涉及液晶面板显示领域，特别涉及一种LED灯驱动方法及系统。
背景技术
液晶面板不能自身发光，因此需要配合背光源使用。由于LED背光具有轻薄，低功耗等优点，市面上的产品多以LED背光为主。对于大尺寸液晶面板，LED灯数量较多且驱动电流较大，因此多串LED灯之间的驱动电压差值会比较大。图1是现有LED灯的驱动示意图。由于传统LED驱动方式中，正向驱动电压选取多串LED灯中压降最大的驱动电压来作为整个背光组件的驱动电压，因此对于LED灯条压降较小的灯串来说，剩余的电压完全落在LED驱动芯片内部。同时，由于大尺寸面板LED驱动电流普遍较大，因此电压差落在LED驱动芯片内部时，经常会由于发热量很大，造成芯片烧毁。
对于LED灯条间电压差值，理论上压差越小，LED驱动芯片的发热越小，但实际很难管控灯条间的压差，同时进行区分时有可能导致成本上升。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种LED灯驱动方法及系统，避免现有LED灯显示过程中出现的LED灯驱动芯片过热或烧毁的现象。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED灯驱动方法，包括以下步骤：
S1：调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系；
S2：根据调整后的所述对应关系连接LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口，控制LED灯发光。
所述步骤S1为：根据外部触发信号或设定方法对所述对应关系中LED灯的端口编号和LED灯驱动芯片的通道端口编号进行修改。
在所述步骤S1之前，还包括：
S0：判断所述LED灯驱动芯片的最大负载是否达到安全阈值；
所述步骤S1为：在所述LED灯驱动芯片的最大负载达到安全阈值时，调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
所述安全阈值为该通道串联LED正向导通电压与浮动电压之和。
所述浮动电压的值为3V。
所述步骤S1为：
每经过一时钟周期，自动调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
对所述LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系进行调整的方法为错位循环法。
一种LED灯驱动系统，该系统包括多串LED灯和至少一个LED灯驱动芯片，其特征是，该系统还包括控制所述LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系的驱动控制装置；所述LED灯和驱动控制装置连接；驱动控制装置和LED灯驱动芯片连接。
所述驱动控制装置包括：
信号发生器；
根据所述信号发生器发出的信号对所述对应关系进行调整的信号控制器；
用于保存所述对应关系的存储器；
用于根据信号控制器的输出信号控制LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间对应关系的开关控制器和电源；
所述信号控制器分别与信号发生器、存储器和开关控制器连接；所述电源为信号发生器、信号控制器、存储器和开关控制器供电。
所述信号发生器为晶振或定时计算器。
所述开关控制器为MOS电路或开关电路。
（三）有益效果
本发明具有以下优势：
1.通过驱动控制器改变LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系，使得加载在LED灯驱动芯片上的电压循环施加在LED灯驱动芯片的各个端口上，避免了大电压长时间施加在某个固定的LED灯驱动芯片的端口上导致的过热，甚至烧毁LED灯驱动芯片的情况；
2.驱动控制器控制LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系的方法可根据需要改变，能适应各种LED灯的工作，将LED灯工作的故障率降到最低；
3.驱动控制器控制LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间转换的时间可调，有效降低了LED灯驱动芯片的集中发热，提高了LED灯驱动芯片的使用寿命。
附图说明
图1是现有LED灯的驱动示意图；
图2是本发明提供的LED灯驱动方法的流程图；
图3是本发明的LED灯的驱动示意图；
图4是本发明的LED驱动方式扩展连接示意图；
图5是驱动控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
避免现有LED灯显示过程中出现的LED灯驱动芯片过热或烧毁的现象。本发明提供了一种LED灯驱动方法及系统。
如图2所示，本发明提供的LED灯驱动方法包括的步骤如下：
步骤S1：调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
对应关系是指LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的一一对应驱动关系。在实际操作过程中，可以是根据外部触发信号或设定方法对所述对应关系中LED灯的端口编号和LED灯驱动芯片的通道端口编号进行修改。具体地，
1)通过外部触发信号对所述对应关系中LED灯的端口编号和LED灯驱动芯片的通道端口编号进行修改的方式可以是：
在步骤S1之前增加步骤S0：判断所述LED灯驱动芯片的最大负载是否达到安全阈值；
驱动芯片的安全阈值取决于该芯片内部的MOS管能够承受的最大电压。该安全阈值的设定需小于该MOS能够承受的最大电压，通常取该通道所串联的LED灯压降总和，再增加一定的浮动电压，将其设定为安全阈值。其中，安全阈值中浮动电压通常取3V。
此时，步骤S1则为：在所述LED灯驱动芯片的最大负载达到安全阈值时，调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
2）根据设定方法对所述对应关系中LED灯的端口编号和LED灯驱动芯片的通道端口编号进行修改的方式可以是：
每经过一时钟周期，自动调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
上述时钟周期可以是但不限于是1分钟、10分钟或者半小时等。具体的时间设定可以根据驱动芯片的类型来确定。
上述LED灯和LED灯驱动芯片通电后，记录并保存LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系。该对应关系保存在存储器中。
对上述对应关系进行修改的方法有多种，此处通过错位循环法举例说明：
LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口在每个时钟周期按顺序依次错一位建立对应关系。
如，在LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系中，编号为i的LED灯的端口最开始对应的是编号为i的LED灯驱动芯片的通道端口，一个时钟周期后，编号为i的LED灯的端口对应的是编号为i+1的LED灯驱动芯片的端口，即LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系表达式为：
1≤i≤M，1≤j≤M
其中：
I为LED灯的端口；
i为LED灯的端口的编号；
O为LED灯驱动芯片的通道端口；
j为LED灯驱动芯片的通道端口的编号；
M为LED灯的端口或LED灯驱动芯片的端口的总数。
初始情况下（即，LED灯和LED灯驱动芯片刚通电时），i=j。上述公式中，每经过一个时钟信号或其他控制信号，j的取值都加一，且j在1到M之间按从小到大的顺序循环取值。
步骤S2：根据调整后的所述对应关系连接LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口，控制LED灯发光。
在修改对应关系的过程中，LED灯的端口是固定不变且一直通电的，改变的是和LED灯的端口所对应的LED灯驱动芯片的通道端口，这样既保证了LED灯的正常发光，又能够将施加在LED灯驱动芯片上的高电压导致的高温在LED灯驱动芯片的各个通道端口之间循环地释放出去。提高了LED灯驱动芯片的使用寿命；降低了LED灯工作的使用故障率。
本发明实施例还提供了一种用以实现上述方法的LED灯驱动系统如下：
本实施例中的LED灯驱动系统，包括多串LED灯、至少一个LED灯驱动芯片和驱动控制装置，驱动控制装置用于控制所述LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系；驱动控制装置能够同时对一个LED灯驱动芯片或多个LED灯驱动芯片进行控制；
所述LED灯和驱动控制装置连接；驱动控制装置和LED灯驱动芯片连接。所述驱动控制装置包括信号发生器、根据所述信号发生器发出的信号对所述对应关系进行调整的信号控制器、用于保存所述对应关系的存储器、用于根据信号控制器的输出信号控制LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间对应关系的开关控制器和电源；所述信号控制器分别与信号发生器、存储器和开关控制器连接；所述电源为信号发生器、信号控制器、存储器和开关控制器供电；
信号发生器可以是晶振或定时计算器。也可以是按照设定程序发出信号的装置。信号控制器是cpu或单片机，用于读取并调整所述对应关系；
开关控制器为MOS电路或开关电路。使LED灯的正常发光的同时，将LED灯驱动芯片上的高电压导致的高温在LED灯驱动芯片的各个端口之间循环地释放出去。
本发明在传统LED驱动芯片与LED灯条之间增加了驱动控制装置，如图3所示，该驱动控制装置的开关控制器的主要包括输入端口（即，连接LED灯的端口：Input_1,Input_2,…Input_n），输出端口(即，连接LED灯驱动芯片的端口：Out_1，Out_2，...Out_n)，时钟信号输入CLK。
驱动控制装置的主要作用是根据外部信号发生器的信号对输入与输出端口之间的对应关系进行改变。以下通过信号发生器是晶振的情况对本发明进行说明。
ln_1 ln_2 ln_3 ln_4 ...... ln_(n-3) ln_(n-2) ln_(n-1) ln_n
T LED1 LED2 LED3 LED4 ...... LED(n-3) LED(n-2) LED(n-1) LEDn
2T LEDn LED1 LED2 LED3 ...... LED(n-4) LED(n-3) LED(n-2) LED(n-1)
3T LED(n-1) LEDn LED1 LED2 ...... LED(n-5) LED(n-4) LED(n-3) LED(n-2)
...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ......
(n-1)T LED3 LED4 LED5 LED6 ...... LED(n-1) LEDn LED1 LED2
nT LED2 LED3 LED4 LED5 ...... LEDn-2) LED(n-1) LEDn LED1
(n+1)T LED1 LED2 LED3 LED4 ...... LED(n-3) LED(n-2) LED(n-1) LEDn
表1
如表1所示，表格第一行中表示驱动控制装置的输入端口；表格第一列表示时间，其中，T代表时钟信号的一个时钟周期，数字表示第几个时钟周期；表格中其他单元表示某一时刻，输出端口与输入端口对应关系。
实际应用中，驱动控制装置可以通过多种方法进行触发，采用的其他的映射方式，包含但不限于表格中表示的映射方式。以该方式为例，T时刻为起始状态，输入与输出一一对应，下一个时钟脉冲之后，即2T时刻，输入的通道向下平移，即原有的输入通道对应到下一个输出通道上。
采用这样的方法，原有集中在某一通道的功率损耗，可以在一个循环周期nT之后，分散到其他的输出通道上，达到发明的目的。
该驱动方法同样适用于多颗LED驱动芯片的应用，如图4所示，当驱动控制装置连接有n个LED灯输入时，相应地需要3个LED驱动芯片(作为示例，每个LED驱动芯片含有m个端口，且n=3m)，当使用该驱动方式后，原本集中在一颗驱动芯片的功率损耗，能够一定程度上分散到其他的驱动芯片上，有效降低原有一颗驱动芯片的发热量。
图5描述了驱动控制装置的结构示意图，至少包括信号控制器和开关控制器两部分。其中信号控制器主要用于接收信号发生器(外部晶振或者时钟信号)，并在不同的时间，通过查表的方式，得到I／O端口的映射关系，并将控制信号传输给开关控制器，且使用内部或外置的存储器保存I／O端口的对应关系表，用于不同时间信号控制器的查表之用。开关控制器部分用于LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口的连接，其中，开关控制器可以使用传统的MOS电路或其他的开关电路实现，在此不再赘述。
当信号控制器捕捉到时钟脉冲后，内部的时钟计数器+1，同时根据计数器的值在存储器中查表，获得当前时刻LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口的对应关系。信号控制器得到对应关系后，输出开关控制器可识别的控制信号传输到开关控制器，由其控制相应开关的开启，使对应的LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口导通。
这样就实现了LED灯与LED驱动芯片之间分时映射的效果。
ln_1 ln_2 ...... ln_m ln_(m+1) ln_(m+2) ...... ln_2m
T LED1 LED2 ...... LEDm LED(m+1) LED(m+2) ...... LED2m
2T LEDm LED1 ...... LED(m-1) LED2m LED(m+1) ...... LED(2m-1)
3T LED(m-1) LEDm ...... LED(m-2) LED(2m-1) LED2m ...... LED(2m-2)
...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ......
(m-1)T LED3 LED4 ...... LED2 LED(m+3) LED(m+4) ...... LED(m+2)
mT LED2 LED3 ...... LED1 LED(m+2) LED(m+3) ...... LED(m+1)
表2
表2为在原有基础上，对应多颗LED驱动芯片(以两颗LED驱动芯片为例)而采用的设定方式，其中每颗LED驱动芯片对应的通道数为m，使用一个控制电路，可以对应多颗的应用。此处设定为在单个LED驱动芯片错位循环。当然，针对存在多个LED驱动芯片的情况下，也可以在所有的端口之间进行错位循环，此处不再详述。
此映射关系并非特定，而是可以根据实际需要，将使用的I/O端口进行一定时间关系的映射即可，其他的映射关系不再赘述。
本发明通过在传统LED驱动芯片与LED灯连接之间，增加驱动控制装置，通过时间上的调整，使原本集中于芯片上某一输出通道的热量，分散到其他输出通道上，这样在整体效果上看，能够降低集中在某一输出通道上的热量，提高该通道能够承受的最大功率损耗。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种LED灯驱动方法，用于避免LED背光的LED灯驱动芯片的通道端口过热，其特征是，该方法包括以下步骤：
S1：调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系；
S2：根据调整后的所述对应关系连接LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口，控制LED灯发光。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤S1为：根据外部触发信号或设定方法对所述对应关系中LED灯的端口编号和LED灯驱动芯片的通道端口编号进行修改。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是，在所述步骤S1之前，还包括：
S0：判断所述LED灯驱动芯片的最大负载是否达到安全阈值；
所述步骤S1为：在所述LED灯驱动芯片的最大负载达到安全阈值时，调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是，所述安全阈值为该通道串联LED正向导通电压与浮动电压之和。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述浮动电压的值为3V。
6.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述步骤S1为：
每经过一时钟周期，自动调整LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征是，对所述LED灯的端口和LED灯驱动芯片的通道端口之间的对应关系进行调整的方法为错位循环法。
8.一种实现权利要求1所述方法的LED灯驱动系统，该系统包括多串LED灯和至少一个LED灯驱动芯片，其特征是，该系统还包括控制所述LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间的对应关系的驱动控制装置；所述LED灯和驱动控制装置连接；驱动控制装置和LED灯驱动芯片连接。
9.如权利要求8所述的LED灯驱动系统，其特征是，所述驱动控制装置包括：
信号发生器；
根据所述信号发生器发出的信号对所述对应关系进行调整的信号控制器；
用于保存所述对应关系的存储器；
用于根据信号控制器的输出信号控制LED灯的端口和LED灯驱动芯片的端口之间对应关系的开关控制器和电源；
所述信号控制器分别与信号发生器、存储器和开关控制器连接；所述电源为信号发生器、信号控制器、存储器和开关控制器供电。
10.如权利要求9所述的LED灯驱动系统，其特征是，所述信号发生器为晶振或定时计算器。
11.如权利要求10所述的LED灯驱动系统，其特征是，所述开关控制器为MOS电路或开关电路。
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