CN104159365B - 背光电路和背光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背光电路和包括该背光电路的背光源，所述背光电路包括：供电单元和多个灯串，每个所述灯串包括串联的发光件组和反馈电阻，所述背光电路还包括与多个所述灯串一一对应的多个调节单元，该调节单元用于调节流过所述灯串的电流，使得每个所述发光件组的负极端的电位均不大于预设电压值。本发明可以降低每个灯串上的功耗损失，从而降低背光电路的温度。

Description

背光电路和背光源

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，具体地，涉及一种背光电路和包括该背光电路的背光源。

背景技术

在显示装置的背光驱动电路包括电源、驱动芯片和发光二极管灯串，电源提供电压，驱动芯片生成一个脉冲调制信号(PWM)，该信号可以统一控制流经每一串灯的平均电流。电源提供统一的电压，由于每一组LED灯串的压降不同，因而可以通过控制与LED灯串相连的开关管上的压降，从而使得流过各LED灯串的电流恒定。但是当各LED灯串的压降相差较大时，相应的开关管上的压降较大，使得开关管的功耗较大，导致驱动芯片温度较高，从而引起面板上出现黑点。

在公开号为CN102682721的专利中公开了一种LED背光系统及显示装置，其背光系统包括电压模块、LED阵列、主控开关模块、电流检测模块、电流均衡模块以及分流模块。通过分流模块对均衡开关单元分流，以减小流过均衡开关单元的电流，从而降低电流均衡模块的功耗，进而降低驱动芯片的温度。但是该方法的前提是流经某一串LED灯串的电流发生变化导致LED灯串的亮度变化，而对于电流处于正常值的情况不作调节，而实际上各LED灯串正常发光时，由于多个LED灯串本身的差异还是会造成部分LED灯串上功耗损失较大，因而该方法具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背光电路和包括该背光电路的背光源，以有效地降低每个灯串上的功耗损失，从而降低背光电路的温度。

为了实现上述目的，本发明提供一种背光电路，包括：供电单元和多个灯串，每个所述灯串包括串联的发光件组和反馈电阻，所述背光电路还包括与多个所述灯串一一对应的多个调节单元，该调节单元用于调节流过所述灯串的电流，使得每个所述发光件组的负极端的电位均不大于预设电压值。

优选地，所述灯串还包括开关管，所述开关管的控制端与所述调节单元相连，所述开关管的一端与所述发光件组相连，另一端与所述反馈电阻相连，所述调节单元能够调节所述开关管的导通程度，以调节流过所述灯串的电流。

优选地，所述调节单元包括比较模块，控制模块和电流调节模块；

所述比较模块与所述发光件组的负极端相连，用于比较所述发光件组的负极端的电位与所述预设电压值；

所述控制模块与所述比较模块相连，用于根据所述比较模块的比较结果输出相应的控制信号，以控制所述开关管的导通程度；

所述电流调节模块的输入端分别与所述控制模块以及所述反馈电阻相连，所述电流调节模块的输出端与所述开关管的控制端相连，用于根据所述控制模块所输出的控制信号调节所述开关管的导通程度，以使所述反馈电阻所反馈的信号与所述控制信号相对应。

优选地，所述比较模块包括第一电压比较器件，该第一电压比较器件的正向输入端与所述发光件组的负极端相连，所述第一电压比较器件的反向输入端用于输入所述预设电压值，所述第一电压比较器件的输出端与所述控制模块相连。

优选地，所述控制模块输出的控制信号包括幅度控制信号和占空比控制信号，所述电流调节模块包括幅度调节子模块和占空比调节子模块，

所述幅度调节子模块用于接收所述控制模块生成的幅度控制信号，并根据该幅度控制信号生成相应的幅度调节信号，以调节所述开关管的导通程度；

所述占空比调节子模块用于接收所述控制模块生成的占空比控制信号，并根据该占空比控制信号生成相应的占空比调节信号，以调节所述开关管的导通时间。

优选地，所述幅度调节子模块输出的所述幅度调节信号能够增大流过所述灯串的电流的幅度，所述占空比调节子模块输出的所述占空比调节信号能够减小流过所述灯串的电流的占空比，且电流的幅度增大的倍数与所述电流的占空比减小的倍数相等。

优选地，所述幅度调节子模块包括数模转换器件和第二电压比较器件，所述数模转换器件的输入端与所述控制模块相连，所述数模转换器件的输出端与所述第二电压比较器件的正向输入端相连，所述第二电压比较器件的反向输入端与所述反馈电阻的输入端相连，所述第二电压比较器件的输出端与所述开关管的控制端相连，以使得所述第二电压比较器件输出幅度调节信号。

优选地，所述占空比调节子模块包括选通开关器件，该选通开关器件的控制端与所述控制模块相连，用于根据所述控制模块输出的占空比控制信号选择性地导通，所述选通开关器件的输入端与所述第二电压比较器件的输出端相连，所述选通开关器件的输出端与所述开关管的控制端相连。

优选地，所述开关管为N沟道型金属-氧化物-半导体场效应晶体管。

相应地，本发明还提供一种背光源，该背光源包括上述背光电路。

在本发明中，通过调节单元调节流过灯串的电流，使得每个发光件组的负极端的电位均不大于预设电压值，使得每个发光件组的负极端与低电平输入端之间的电压产生的功耗均可以相应地减小，从而使得转化的热量减少，防止背光电路的温度过高。并且，调节单元的调节目的在于降低发光件组的负极端的电位，与发光件组是否正常工作无关，与现有技术相比，本发明可以有效地降低背光电路的温度。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1所示的是本发明所提供的背光电路的结构示意图；

图2所示的是本发明所提供的背光电路的另一结构示意图；

图3所示的是本发明中的发光件组两端的电压与电流的关系曲线图；

其中，附图标记为：10、供电单元；20、灯串；21、发光件组；211、发光二极管；22、反馈电阻；23、开关管；30调节单元；31、比较模块；32、控制模块；33、电流调节模块；331、幅度调节子模块；331a、数模转换器件；331b、第二电压比较器件；332、占空比调节子模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一方面，如图1和图2所示，提供一种背光电路，包括供电单元10、多个灯串20和与多个灯串20一一对应的多个调节单元30，每个灯串20包括串联的发光件组21和反馈电阻22，调节单元30用于调节流过灯串20的电流，使得每个发光件组21的负极端的电位均不大于预设电压值。

在本发明中，通过调节单元30调节流过灯串20的电流，使得每个发光件组21的负极端的电位均不大于预设电压值，而在每个灯串20中，发光件组21两端的电压产生的功耗用于发光，发光件组21的负极端与低电平输入端(地)之间的电压产生的功耗转化为热量而损失掉，因此，当每个发光件组21的负极端的电位均不大于预设电压值时，每个发光件组21的负极端与低电平输入端之间的电压产生的功耗均可以相应地减小，从而使得转化的热量减少，防止背光电路的温度过高。并且，调节单元30的调节目的在于降低发光件组21的负极端的电位，与发光件组21是否正常工作无关，因此，和现有技术相比，本发明可以有效地降低背光电路的温度。

如图2所示，发光件组21可以包括多个串联的发光二极管211，可以理解的是，发光件组21的负极端即为沿电流方向的最后一个发光二极管的阴极。

作为本发明的一种具体实施方式，如图2所示，灯串20还包括开关管23，开关管23的控制端与调节单元30相连，开关管23的一端与发光件组21相连，另一端与反馈电阻22相连，调节单元20可以调节开关管23的导通程度，以将流过灯串20的电流调节为与所述预设电压值相对应的预设电流值。

本发明中的开关管23为N沟道型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(N型MOSFET管)。当开关管23的控制端的电压达到开启电压并继续增大时，开关管23的导通程度将会增加，从而使得流过灯串20的电流增大。发光件组21两端的电压与所述流过灯串20的电流有关，两者的关系如图3所示，可以看出，当流过灯串20的电流增大时，发光件组21两端的电压增大，而供电单元10所提供的电压是一定的，因此，发光件组21两端的电压增大导致发光件组21的负极端的电位降低，当每个发光件组21的负极端的电位均不大于预设电压值时，每个灯串20的功耗损失可以相应地减小，从而使得背光电路的温度降低。

进一步地，如图1和图2所示，调节单元30可以包括比较模块31，控制模块32和电流调节模块33；比较模块31与发光件组21的负极端相连，用于比较发光件组21的负极端的电位与所述预设电压值；控制模块32与比较模块31相连，用于根据比较模块31的比较结果输出相应的控制信号，以控制所述开关管的导通程度；电流调节模块33的输入端分别与控制模块32以及反馈电阻22相连，用于根据控制模块32所输出的控制信号调节开关管23的导通程度，以使反馈电阻22所反馈的信号与所述控制信号相对应。所述控制信号与比较模块31的比较结果相应是指：发光件组21的负极端的电位越大，所述控制信号的控制效果越明显，电流调节模块32根据所述控制信号调节开关管的导通程度越大。所述“反馈电阻22所反馈的信号与所述控制信号相对应”是指，当控制信号为电压信号时，所述反馈电阻两端的电压与所述控制信号相等或差值很小，此时，发光件组21负极端的电位不大于所述预设电压值。

具体地，比较模块31可以包括第一电压比较器件，该第一电压比较器件的正向输入端与发光件组21的负极端相连，所述第一电压比较器件的反向输入端用于输入所述预设电压值，第一电压比较器件21的输出端与控制模块32相连。当发光件组21的负极端的电位大于所述预设电压值时，第一电压比较器件向控制模块32输出高电平，控制模块32根据该高电平生成相应的控制信号。

反馈电阻22所反馈的信号为反馈电阻22两端的电压，该电压与流过灯串20的电流成正比，控制模块32所生成的控制信号可以为大于或等于所述预设电压值的电压控制信号，当反馈电阻22两端的电压不大于所述电压控制信号时，电流调节模块33增加开关管23的导通程度，以使得流过灯串20的电流值增大至所述预设电流值，从而使得发光件组21两端的电压增大，直至发光件组21负极端的电位不大于所述预设电压值。可以理解的是，反馈电阻22两端的电压与所述控制信号的差值越大，开关管23的导通程度越大，流过灯串20的电流值增大得越快。

例如，供电单元10提供的电压为5V，发光件组21负极端的电位为4V，设定所述预设电压值为3.2V，此时，控制模块32可以生成不小于所述预设电压值的电压控制信号，当反馈电阻22的负极端的电位小于所述电压控制信号时，电流调节模块33增加开关管的导通程度，以使得流过灯串20的电流增加，直至发光件组21负极端的电位不大于5V。

本发明的调节单元30对流过灯串20的电流调节时，可以同时电流幅度以及电流的占空比，本发明所述的电流的占空比是指控制电流持续时间的脉冲调制信号(PWM)的占空比。电流的幅度与电流的占空比的乘积即为平均电流值，该平均电流值决定了发光二极管的发光强度，因此，电流幅度与电流的占空比的乘积越稳定，发光二极管的亮度越稳定。

控制模块32输出的控制信号可以包括幅度控制信号和占空比控制信号，相应地，电流调节模块33可以包括幅度调节子模块331和占空比调节子模块332，幅度调节子模块331用于接收控制模块32生成的幅度控制信号，并根据该幅度控制信号生成相应的幅度调节信号，以调节开关管23的导通程度，从而调节流过灯串20的电流的幅度；占空比调节子模块332用于接收控制模块32生成的占空比控制信号，并根据该占空比控制信号生成相应的占空比调节信号，以调节开关管23的导通时间，从而调节流过灯串20的电流的占空比。

调节模块30可以增大流过灯串20的电流的幅度，以使得每个发光件组21的负极端的电位均不大于预设电压值。为了使得各灯串20的发光件组21的亮度保持稳定，流过灯串20的平均电流在调节模块30的调节前后应保持不变。即，幅度调节子模块331输出的幅度调节信号可以增大流过的灯串20的电流的幅度，同时，占空比调节子模块332输出的占空比调节信号可以减小流过灯串20的电流的占空比，且电流的幅度增大的倍数与电流的占空比减小的倍数相等，以使得电流的幅度与电流的占空比的乘积保持稳定，从而使得发光件组21的亮度保持稳定。

当判断模块31判断发光件组21的负极端的电位高于所述预设电压值时，控制模块32可以生成相应的幅度控制信号和占空比控制信号，幅度调节子模块331根据幅度控制信号生成相应的幅度调节信号，以增大开关管23的导通程度，从而增大流过灯串20的电流的幅度；占空比调节子模块332根据占空比控制信号生成相应的占空比调节信号，以减小开关管23的导通时间。

在本发明中，控制模块32可以为包括数字逻辑电路或单片机的芯片，生成的控制信号可以为数字信号，如图2所示，电流幅度调节子模块331可以包括数模转换器件331a和第二电压比较器件331b，数模转换器件331a的输入端与控制模块32相连，数模转换器件331a的输出端与第二电压比较器件331b的正向输入端相连，第二电压比较器件331b的反向输入端与反馈电阻22的输入端相连，第二电压比较器件331b的输出端与开关管23的控制端相连，第二电压比较器件331b可以输出调节电流幅度的幅度调节信号。数模转换器件331a可以将控制模块32生成的数字信号转换为相应的模拟电压值，第二电压比较器件331b用于比较反馈电阻的输入端的电压与数模转换器件331a所输出的模拟电压值，当反馈电阻22输入端的电压小于所述模拟电压值时，第二电压比较器件331b输出高电平，以使得开关管23的导通程度增大，流过灯串20的电流的幅度增大。可以理解的是，反馈电阻22与低电平输入端相连(地)相连，反馈电阻22的输入端的电位即为反馈电阻22两端的电压。

更进一步地，占空比调节子模块332可以包括选通开关器件，该选通开关器件的控制端与所述控制模块相连，用于根据控制模块32输出的占空比控制信号选择性地导通，所述选通开关器件的输入端与第二电压比较器件331b的输出端相连，所述选通开关器件的输出端与开关管23的控制端相连。控制模块32生成的占空比控制信号用于控制所述选通开关器件的导通和截止，从而控制开关管23的导通和截止，进而控制流过灯串20的电流的占空比；其中，在所述选通开关导通期间，第二电压比较器件331b的输出信号通过所述选通开关器件传送至开关管23的控制端，以调节开关管的导通幅度，从而调节流过灯串20的电流的幅度。

下面对所述背光电路的工作过程进行简单介绍。供电单元10为每个灯串20提供电压，以使得发光件组21发光。与每个灯串20相连的调节单元30中，第一电压比较器件比较发光件组21负极端的电压与发光件组负极端的电位与预设电压值，当发光件组21负极端的电位大于所述预设电压值时，第一电压比较器件输出高电平，控制模块32根据所述高电平生成电流幅度控制信号和占空比控制信号(脉冲调制信号PWM)。所述占空比控制信号为高电平时，选通开关器件导通，所述占空比控制信号为低电平时，选通开关器件截止，从而控制开关管的导通持续时间。同时，在开关管导通期间，所述电流幅度控制信号控制开关管23的导通程度，所述电流幅度控制信号可以为数字信号，且数模转换器件331a可以将所述数字信号转换为不小于所述预设电压值的模拟电压信号，该模拟电压信号和反馈电阻22输入端的电位差值越大，开关管23的导通程度越大，从而使得流过灯串20的电流的幅度提高得越多，发光件组21两端的电压提高得越多，发光件组21负极端的电位越低，当电流的幅度提高至一定程度时，发光件组21负极端的电位不高于所述预设电压值，从而使得每个灯串20的功率损耗降低，转化的热量减小，进而降低背光电路的温度。表1为调节单元30调节前后灯串的功耗损失比较。可以看出，当升温系数为θ(JA)＝32℃/W时，调整前电路温度上升6.4℃，调节后温度上升1.6℃，因此调节单元的调节作用使得背光电路的温度降低了4.8℃。

表1

以上为对本发明所提供的背光电路的描述，可以看出，通过调节单元调节流过灯串的电流，使得每个发光件组的负极端的电位均不大于预设电压值，使得每个发光件组的负极端与低电平输入端之间的电压产生的功耗均可以相应地减小，从而使得转化的热量减少，防止背光电路的温度过高。并且，调节单元的调节目的在于降低发光件组的负极端的电位，与发光件组是否正常工作无关，与现有技术相比，本发明可以有效地降低背光电路的温度。

作为本发明的另一方面，提供一种背光源，该背光源包括上述背光电路。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种背光电路，包括：供电单元和多个灯串，每个所述灯串包括串联的发光件组和反馈电阻，其特征在于，所述背光电路还包括与多个所述灯串一一对应的多个调节单元，该调节单元用于调节流过所述灯串的电流，使得每个所述发光件组的负极端的电位均不大于预设电压值；

所述灯串还包括开关管，所述开关管的控制端与所述调节单元相连，所述开关管的一端与所述发光件组相连，另一端与所述反馈电阻相连，所述调节单元能够调节所述开关管的导通程度，以调节流过所述灯串的电流；

所述调节单元包括比较模块，控制模块和电流调节模块；

所述比较模块与所述发光件组的负极端相连，用于比较所述发光件组的负极端的电位与所述预设电压值；

所述控制模块与所述比较模块相连，用于根据所述比较模块的比较结果输出相应的控制信号，以控制所述开关管的导通程度；

所述电流调节模块的输入端分别与所述控制模块以及所述反馈电阻相连，所述电流调节模块的输出端与所述开关管的控制端相连，用于根据所述控制模块所输出的控制信号调节所述开关管的导通程度，以使所述反馈电阻所反馈的信号与所述控制信号相对应。

2.根据权利要求1所述的背光电路，其特征在于，所述比较模块包括第一电压比较器件，该第一电压比较器件的正向输入端与所述发光件组的负极端相连，所述第一电压比较器件的反向输入端用于输入所述预设电压值，所述第一电压比较器件的输出端与所述控制模块相连。

3.根据权利要求1所述的背光电路，其特征在于，所述控制模块输出的控制信号包括幅度控制信号和占空比控制信号，所述电流调节模块包括幅度调节子模块和占空比调节子模块，

所述幅度调节子模块用于接收所述控制模块生成的幅度控制信号，并根据该幅度控制信号生成相应的幅度调节信号，以调节所述开关管的导通程度；

所述占空比调节子模块用于接收所述控制模块生成的占空比控制信号，并根据该占空比控制信号生成相应的占空比调节信号，以调节所述开关管的导通时间。

4.根据权利要求3所述的背光电路，其特征在于，所述幅度调节子模块输出的所述幅度调节信号能够增大流过所述灯串的电流的幅度，所述占空比调节子模块输出的所述占空比调节信号能够减小流过所述灯串的电流的占空比，且电流的幅度增大的倍数与所述电流的占空比减小的倍数相等。

5.根据权利要求3所述的背光电路，其特征在于，所述幅度调节子模块包括数模转换器件和第二电压比较器件，所述数模转换器件的输入端与所述控制模块相连，所述数模转换器件的输出端与所述第二电压比较器件的正向输入端相连，所述第二电压比较器件的反向输入端与所述反馈电阻的输入端相连，所述第二电压比较器件的输出端与所述开关管的控制端相连，以使得所述第二电压比较器件输出幅度调节信号。

6.根据权利要求5所述的背光电路，其特征在于，所述占空比调节子模块包括选通开关器件，该选通开关器件的控制端与所述控制模块相连，用于根据所述控制模块输出的占空比控制信号选择性地导通，所述选通开关器件的输入端与所述第二电压比较器件的输出端相连，所述选通开关器件的输出端与所述开关管的控制端相连。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的背光电路，其特征在于，所述开关管为N沟道型金属-氧化物-半导体场效应晶体管。

8.一种背光源，其特征在于，该背光源包括权利要求1至7中任意一项所述的背光电路。