CN103458578B - 发光二极管驱动系统、方法及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED驱动系统，其包括驱动电压电路、多个开关元件、多个采样电路及微处理器。驱动电压电路用于提供驱动电压分别至每一路LED灯条。每一个开关元件分别接收微处理输出的一个对应的控制信号以根据控制信号而控制路对应的LED灯条是否导通，每一个采样电路分别电性连接一路对应的LED灯条以采样流经路对应的LED灯条中的电流。微处理器根据多个采样电路所采样的每一路LED灯条的电流而动态地调整驱动电压电路所提供的驱动电压和每一个开关元件所接收的对应的控制信号的占空比，以使每一路LED灯条中的电流达到预设的恒流值。本发明还提供一种LED驱动方法。本发明的LED驱动方法及系统以动态的调整各路LED灯条中的电流至预设的恒流值，可靠性高、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种发光二极管驱动方法、系统及显示装置。
背景技术
液晶显示装置（Liquid Crystal Display，LCD）具备轻薄、节能、无辐射等诸多优点，而被广泛地应用于高清晰数字电视、台式计算机、个人数字助理（PDA）、笔记本电脑、移动电话、数码相机等电子设备中。
由于LCD本身不具有发光的特性，因此在使用时必须借助背光源方能达到显示效果。目前，LCD中一般采用多路并联的LED灯条作为背光源，并利用LED驱动系统提供恒定的电流至各路LED灯条，以驱动各路LED灯条均匀发光。其中，LED驱动系统根据的驱动原理的不同，可以分为线性驱动方式和开关驱动方式。
图1为传统的线性驱动方式的LED驱动系统的电路示意图。图2为三极管工作在放大区的伏安特性曲线。请同时参阅图1及图2，因为每一路LED灯条都会存在差异，例如电阻差异，而每一路LED灯条上的电流要求是预定的恒流值，所以假如LED灯条1和LED灯条2之间的电压差4V，LED灯条1上损耗为0.2A(LED灯条电流)*0.8V(LED灯条导通压降)=0.16W，则此时LED灯条2上的损耗为0.2A(LED灯条电流)*[0.8V(LED灯条导通压降)+4V(LED灯条之间的压差)]=0.96W，因此与LED灯条2对应的三极管上的损耗就非常大，损耗功率PC=IC*UCE(其中IC为LED灯条电流，UCE为三极管发射极和集电极之间的压差)。
综上，传统的线性驱动方式的LED驱动系统驱动LED灯条的路数越多，LED灯条之间的差异就会越大，LED灯条的差异在电路中的表现是把差异全部加在三极管的CE之间的结压降上，当差别大到一定值，甚至会造成某一路LED灯条损坏，因此，传统的线性驱动方式的LED驱动系统可靠性低，损耗大。
图3为传统的开关驱动方式的LED驱动系统的电路示意图。如图3所示，每一路LED灯条需分别利用对应的直流/直流转换电路提供相应的驱动电压，因此，传统的开关驱动方式的LED驱动系统电路体积大，成本高，且干扰大。
因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是提供一种可靠性高、成本低的发光二极管驱动系统、方法及显示装置。
本发明提供一种发光二极管(light-emitting diode，LED)驱动系统，用于驱动多路并联的LED灯条，所述LED驱动系统包括驱动电压电路、多个开关元件、多个采样电路及微处理器。所述驱动电压电路用于提供驱动电压分别至每一路LED灯条。每一个开关元件分别电性连接一路对应的LED灯条。每一个采样电路分别电性连接一路对应的LED灯条以采样流经该路对应的LED灯条中的电流。所述微处理器电性连接所述驱动电压电路、所述多个开关元件和所述多个采样电路，其中，该微处理器根据所述多个采样电路所采样的每一路LED灯条的电流而动态地调整所述驱动电压电路所提供的驱动电压，并动态地调整输出至每一个开关元件的控制信号的占空比，从而控制该路对应的LED灯条是否导通，以使每一路LED灯条中的电流达到预设的恒流值。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括发光二极管(light-emitting diode，LED)驱动系统，所述LED驱动系统用于驱动多路并联的LED灯条，所述LED驱动系统包括驱动电压电路、多个开关元件、多个采样电路及微处理器。所述驱动电压电路用于提供驱动电压分别至每一路LED灯条。每一个开关元件分别电性连接一路对应的LED灯条。每一个采样电路分别电性连接一路对应的LED灯条以采样流经该路对应的LED灯条中的电流。所述微处理器电性连接所述驱动电压电路、所述多个开关元件和所述多个采样电路，其中，该微处理器根据所述多个采样电路所采样的每一路LED灯条的电流而动态地调整所述驱动电压电路所提供的驱动电压，并动态地调整输出至每一个开关元件的控制信号的占空比，从而控制该路对应的LED灯条是否导通，以使每一路LED灯条中的电流达到预设的恒流值。
本发明还提供一种发光二极管(light-emitting diode，LED)驱动方法，用于驱动多路并联的LED灯条，所述LED驱动方法包括：在初始状态下，将每一路LED灯条的控制信号的占空比调整为一致，并采样流经每一路LED灯条的电流并进行比较，以找出具有最小电流的LED灯条以作为基准LED灯条；逐步地调整所述基准LED灯条的控制信号的占空比，并判断在所述占空比时所述基准LED灯条中的电流是否达到预设的恒流值，直至所述基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值；当所述基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值，且所述基准LED灯条中的电流还未达到预设的恒流值时，调整所述驱动电压，并在所述调整后的驱动电压下，逐步地调整所述基准LED灯条的控制信号的占空比，以使所述基准LED灯条中的电流达到所述预设的恒流值，并依次调整其他路LED灯条的控制信号的占空比以使所述多路LED灯条中的电流均达到所述预设的恒流值。
本发明的LED驱动方法、系统及显示装置根据基准LED灯条的电流与恒流值比较，从而动态调整控制信号的占空比及驱动电压，以动态的调整各路LED灯条中的电流以使各路LED灯条中的电流达到预设的恒流值，从而使各路LED灯条工作在最佳工作状态，其可靠性高，且成本低。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为传统的线性驱动方式的LED驱动系统的电路示意图。
图2为三极管工作在放大区的伏安特性曲线。
图3为传统的开关驱动方式的LED驱动系统的电路示意图。
图4为本发明一实施方式之LED驱动系统的结构示意图。
图5为本发明另一实施方式之LED驱动系统的结构示意图。
图6为本发明一实施方式之LED驱动系统的控制信号的时序示意图。
图7为本发明一实施方式之LED驱动系统为3D模式时的信号的时序示意图。
图8为本发明第一实施方式之LED驱动方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图4为本发明一实施方式之LED驱动系统10的结构示意图。如图4所示，LED驱动系统10用于输出驱动电压以驱动多路并联的LED灯条20，发光二极管驱动系统10包括多个开关元件Q1～Qn、多个采样电路R1～Rn、微处理器101及驱动电压电路102。
驱动电压电路102用于提供驱动电压分别至每一路LED灯条。每一个开关元件Q1～Qn分别电性连接一路对应的LED灯条，且每一个开关元件Q1～Qn分别接收微处理器101输出的一个对应的控制信号以根据控制信号而控制该路对应的LED灯条是否导通。每个采样电路R1～Rn分别电性连接一路对应的LED灯条以采样流经该路对应的LED灯条的电流。微处理器101连接驱动电压电路102、多个开关元件Q1～Qn和多个采样电路R1～Rn，其中，微处理器101根据多个采样电路R1～Rn所采样的每一路LED灯条的电流而动态地调整驱动电压电路102所提供的驱动电压和每一个开关元件Q1～Qn所接收的对应的控制信号的占空比，以使每一路LED灯条中的电流达到预设的恒流值。
具体地，微处理器101包括多个采样引脚Isen1～Isenn、多个控制引脚Dri1～Drin、第一脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)信号输出端DB及第二PWM信号输出端CS。微处理器101的多个采样引脚Isen1～Isenn分别与多个开关元件Qn对应电性连接，用于根据多个采样引脚Isen1～Isenn感测的电压与多个采样电阻R1～Rn的阻值，采样各路LED灯条20的电流。第一PWM信号输出端DB及第二PWM信号输出端CS均与驱动电压电路102直接连接，用于输出第一PWM信号及第二PWM信号至驱动电压电路102。
驱动电压电路103包括二极管D1、电感L1、电容C1及场效应管M1，场效应管M1的控制端与微处理器101的第一PWM信号输出端DB相连，以接收第一PWM信号，场效应管M1的第一通路端与微处理器101的第二PWM信号输出端CS相连，以接收第二PWM信号，从而根据接收的第一PWM信号及第二PWM信号调整输出的驱动电压的大小。
具体地，在初始状态下，在所述初始状态下，每一路LED灯条的控制信号的占空比一致，且每一路LED灯条的控制信号的占空比均小于百分之二十，以防止开机电流过大。微处理器101的多个采样引脚Isen1～Isenn采样流经各路LED灯条20的电流并进行比较，以找出具有最小电流的LED灯条以作为基准LED灯条。微处理器101逐步地调整基准LED灯条的控制信号的占空比，并判断在此占空比时基准LED灯条中的电流是否达到预设的恒流值，直至基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值；
当基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值，且基准LED灯条中的电流还未达到预设的恒流值时，调整驱动电压，并在调整后的驱动电压下，逐步地调整各路LED灯条的控制信号的占空比，以使各路LED灯条20中的电流均达到预设的恒流值。
其中，额定值为控制信号的占空比的最大值，其为一较大的数值。在本发明的一实施方式中，额定值为100%，以最大限度的通过调整控制信号的占空比使各路LED灯条的电流达到恒定值，从而使驱动电压为一较小值，以减少功耗。当然本领域的技术人员可以理解的是，额定值为99%等其它较大的值。
其中，恒流值为各路LED灯条20处于最佳工作状态的电流值。在本发明的一实施方式中，多个采样电路R1～Rn可分别利用采样电阻而实现。
图5为本发明另一实施方式之LED驱动系统10’的结构示意图。本实施方式中的LED驱动系统10’与如图4所示的LED驱动系统10的结构及原理基本相同，不同之处仅仅在于：本实施例的LED驱动系统10’还包括脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)芯片电路103。其中，PWM芯片电路103电性连接在驱动电压电路102与微处理器101之间，PWM芯片电路103的Dri1～Drin引脚根据微处理器101的反馈信号输出端FB发出的反馈信号而输出第一PWM信号至驱动电压电路102，而PWM芯片电路103的CS引脚根据反馈信号而输出第二PWM信号至驱动电压电路102，从而调整驱动电压电路102输出的驱动电压。
图6为本发明一实施方式之LED驱动系统10的控制信号的时序示意图。如图6所示，以三条LED灯条为例，A为LED灯条的最小电流的波形、B为最小电流对应的LED灯条接收到的控制信号的波形，C为LED灯条的中间电流的波形，D为中间电流对应的LED灯条接收到的控制信号的波形，E为LED灯条的最大电流的波形。F为最大电流对应的LED灯条接收到的控制信号的波形。电流越大的LED灯条对应的开关元件Q1～Qn（如图4或图5所示）接收到的控制信号的占空比越小，且其电流的波形与控制信号的波形一致。
本发明还提供一种显示装置，显示装置包括如图4或图5所示的LED驱动系统。LED驱动系统10（请参阅图4或图5）用于输出驱动电压以驱动多路并联的LED灯条20（请参阅图4或图5），发光二极管驱动系统10包括多个开关元件Q1～Qn（请参阅图4或图5）、多个采样电路R1～Rn（请参阅图4或图5）、微处理器101（请参阅图4或图5）及驱动电压电路102（请参阅图4或图5）。
驱动电压电路102用于提供驱动电压分别至每一路LED灯条。每一个开关元件Q1～Qn分别电性连接一路对应的LED灯条，且每一个开关元件Q1～Qn分别接收微处理器101输出的一个对应的控制信号以根据控制信号而控制该路对应的LED灯条是否导通。每个采样电路R1～Rn分别电性连接一路对应的LED灯条以采样流经该路对应的LED灯条的电流。微处理器101连接驱动电压电路102、多个开关元件Q1～Qn和多个采样电路R1～Rn（请参阅图4或图5），其中，微处理器101根据多个采样电路R1～Rn所采样的每一路LED灯条的电流而动态地调整驱动电压电路102所提供的驱动电压和每一个开关元件Q1～Qn所接收的对应的控制信号的占空比，以使每一路LED灯条中的电流达到预设的恒流值。
图7为本发明一实施方式之显示装置为3D模式时的信号的时序示意图。在本发明的一实施方式中，多路LED灯条20（请参阅图4或图5）作为显示装置中的光源。且显示装置具有3D显示功能，且在进行3D显示时，微处理器101（请参阅图4或图5）接收主板（图中未示出）发出的场同步信号（A），并发出3D眼镜信号（B），且根据场同步信号的时序控制3D眼镜信号的时序及控制信号（C）（D）的时序。具体地，如图7所示，LED驱动系统10作为有3D显示功能的显示装置的光源时，且显示装置在进行3D显示时，微处理器101（请参阅图4或图5）输出比主板输出的场同步信号（A）的晚t1的3D银镜信号（B），且点亮第一LED灯条时，微处理器101输出比场同步信号晚t2的控制信号至开关元件Q1（请参阅图4或图5），而点亮第二LED灯条时，微处理器101输出比场同步信号晚t3的控制信号至开关元件Q2（请参阅图4或图5）。其中，t1＞t3＞t2，t1、t2及t3可根据3D效果调整，且场同步信号与3D眼镜信号的误差值应小于10us，以避免3D图像串扰。
本发明的LED驱动系统根据基准LED灯条的电流与恒流值比较，从而动态调整控制信号的占空比及驱动电压，以动态的调整各路LED灯条中的电流以使各路LED灯条中的电流达到预设的恒流值，从而使各路LED灯条工作在最佳工作状态，其可靠性高，且成本低。
图8为本发明第一实施方式之LED驱动方法的流程示意图。如图8所示，一种发光二极管（light emitting diode，LED）驱动方法，用于输出驱动电压以驱动多路LED灯条，LED驱动方法包括：
S81：在初始状态下，采样流经每一路LED灯条的电流并进行比较，以找出具有最小电流的LED灯条以作为基准LED灯条；
S82：逐步地调整基准LED灯条的控制信号的占空比，并判断在占空比时基准LED灯条中的电流是否达到预设的恒流值，直至基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值；
S83：当基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值，且基准LED灯条中的电流还未达到预设的恒流值时，调整驱动电压，并在调整后的驱动电压下，逐步地调整各路LED灯条的控制信号的占空比以使多路LED灯条中的电流均达到预设的恒流值。
其中，在初始状态下，每一路LED灯条的控制信号的占空比一致。驱动电压的调整是由微处理器发出控制信号直接进行调整或者由微处理器发出反馈信号至脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)电路通过调整PWM电路输出的PWM信号的占空比而进行调整。
本发明的LED驱动系统、方法及显示装置根据基准LED灯条的电流与恒流值比较，从而动态调整控制信号的占空比及驱动电压，以动态的调整各路LED灯条中的电流以使各路LED灯条中的电流达到预设的恒流值，从而使各路LED灯条工作在最佳工作状态，其可靠性高，且成本低。
本文中应用了具体个例对本发明的LED驱动方法、LED驱动系统及显示装置的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。
Claims (9)
1.一种发光二极管(light-emitting diode,LED)驱动系统，用于驱动多路并联的LED灯条，其特征在于，所述LED驱动系统包括：
驱动电压电路，用于提供驱动电压分别至每一路LED灯条；
多个开关元件，其中，每一个开关元件分别电性连接一路对应的LED灯条；
多个采样电路，其中，每一个采样电路分别电性连接一路对应的LED灯条以采样流经该路对应的LED灯条中的电流；
微处理器，电性连接所述驱动电压电路、所述多个开关元件和所述多个采样电路，其中，该微处理器在初始状态下，将每一路LED灯条的控制信号的占空比调整为一致，并采样流经每一路LED灯条的电流并进行比较，以找出具有最小电流的LED灯条以作为基准LED灯条；并逐步地调整所述基准LED灯条的控制信号的占空比，并判断在所述占空比时所述基准LED灯条中的电流是否达到预设的恒流值，直至所述基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值；且当所述基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值，且所述基准LED灯条中的电流还未达到预设的恒流值时，调整所述驱动电压，并在所述调整后的驱动电压下，逐步地调整各路LED灯条的控制信号的占空比，以使所述多路LED灯条中的电流均达到所述预设的恒流值。
2.根据权利要求1所述的LED驱动系统，其特征在于，在所述初始状态下，每一路LED灯条的控制信号的占空比均小于百分之二十。
3.根据权利要求2所述的LED驱动系统，其特征在于，所述微处理器直接电性连接所述驱动电压电路以直接调整所述驱动电压电路输出的所述驱动电压。
4.根据权利要求2所述的LED驱动系统，其特征在于，所述LED驱动系统进一步包括：
脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)电路，电性连接在所述驱动电压电路与所述微处理器之间，以根据所述微处理器发出的反馈信号而输出PWM信号至所述驱动电压电路，从而调整所述驱动电压电路输出的所述驱动电压。
5.一种显示装置，其特征在于包括如权利要求1～4任意一项所述的LED驱动系统，且所述多路LED灯条作为所述显示装置中的光源。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置具有3D显示功能，且在进行3D显示时，所述微处理器接收场同步信号，并输出3D眼镜信号，且根据场同步信号的时序控制所述3D眼镜信号及所述控制信号的时序。
7.一种发光二极管(light-emitting diode,LED)驱动方法，用于驱动多路并联的LED灯条，其特征在于，所述LED驱动方法包括：
在初始状态下，将每一路LED灯条的控制信号的占空比调整为一致，并采样流经每一路LED灯条的电流并进行比较，以找出具有最小电流的LED灯条以作为基准LED灯条；
逐步地调整所述基准LED灯条的控制信号的占空比，并判断在所述占空比时所述基准LED灯条中的电流是否达到预设的恒流值，直至所述基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值；
当所述基准LED灯条的控制信号的占空比被调整至额定值，且所述基准LED灯条中的电流还未达到预设的恒流值时，调整所述驱动电压，并在所述调整后的驱动电压下，逐步地调整各路LED灯条的控制信号的占空比，以使所述多路LED灯条中的电流均达到所述预设的恒流值。
8.根据权利要求7所述的LED驱动方法，其特征在于，在所述初始状态下，每一路LED灯条的控制信号的占空比均小于百分之二十。
9.根据权利要求8所述的LED驱动方法，其特征在于，所述驱动电压的调整是由微处理器发出控制信号直接进行调整或者由微处理器发出反馈信号至脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)电路通过调整所述PWM电路输出的PWM信号的占空比而进行调整。
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