CN104837291B - Led光源短路检测方法及装置、led背光及液晶显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备，为了简化现有的LED光源的短路检测而设计。所述LED光源短路检测方法应用于液晶显示装置的包括多路LED灯条的背光中，包括:向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压；接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路；其中，所述M为不小于1的整数且最大的检测电压不大于LED灯条的正常工作电压。本发明用于LED光源短路检测，具有实现简便快捷，检测灵敏等多重优点。
Description
本申请是2013年07月11日提出的发明名称为 “LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备”的中国发明专利申请201310291231.8的分案申请。
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备。
背景技术
如图1所示的LED光源包括LED灯条以及PWM控制器12，所述LED灯条上设有若干个LED11，为了实现LED灯条中各LED的短路检测，现有的方法为，增设了二极管13以及短路检测单元14；其中所述短路检测单元14是由各种电子元器件组成的硬件电路，结构复杂，成本高。
发明内容
（一）发明目的
针对上述问题，本发明旨在提供一种全新的、结构简单、成本低的LED灯短路的LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备。
（二）技术方案
为达上述目的，本发明LED光源短路检测方法，应用于液晶显示装置的包括多路LED灯条的背光中，所述方法包括:
向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压；
接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；
根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路；
其中，所述M为不小于1的整数且最大的检测电压不大于LED灯条的正常工作电压。
优选地，第m个检测电压比第m+1个检测电压之间小一个预设步长值；
其中，所述1≤m＜M。
优选地，所述根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路具体为：
记录每路LED灯条的初始导通电压，并计算所有初始导通电压的均值；
依据预设的调整因子和调整因子与均值的函数关系求出比较电压；
判断每一导通LED灯条初始导通所对应的检测电压是否大于比较电压，
若不大于则该路LED灯条有LED灯短路；
若大于则该路LED灯条无LED灯短路。
优选地，所述根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路具体为：
判断每一路导通的LED灯条初始导通所对应的检测电压是否小于预设导通电压，
若是，则该路LED灯条中有LED灯短路；
若否，则该路LED灯条中无LED灯短路。
优选地，所述最大检测电压不大于LED灯条的最小导通电压；
所述根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路具体为：
判断每一路LED灯条在各检测电压下是否导通，
若导通，则该路LED灯条有LED灯短路；
若不导通，则该路LED灯条无LED灯短路。
为达上述目的，本发明LED光源短路检测装置，应用于液晶显示装置的包括多路LED灯条的背光中，所述装置包括：
检测电压输出单元，用以向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压；
导通反馈接收记录单元，用以接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；
判断单元，用以根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路，
其中，所述M为不小于1的整数且最大的检测电压不大于LED灯条正常工作电压。
进一步地，第m个检测电压比第m+1个检测电压之间小一个预设步长值；
其中，所述1≤m＜M。
进一步地，所述判断单元包括：
计算子单元，用以记录每路LED灯条的初始导通电压，并计算所有初始导通电压的均值；
比较电压求取子单元，用以依据预设的调整因子和调整因子与均值的函数关系求出比较电压；
判断子单元，用以判断每一导通LED灯条初始导通所对应的检测电压是否大于比较电压，
若不大于则该路LED灯条有LED灯短路；
若大于则该路LED灯条无LED灯短路。
进一步地，所述判断单元，具体用以判断每一路导通的LED灯条初始导通所对应的检测电压是否小于预设导通电压，
若是，则该路LED灯条中有LED灯短路；
若否，则该路LED灯条中无LED灯短路。
进一步地，所述最大检测电压不大于LED灯条的最小导通电压；
所述判断单元，具体用以判断每一路LED灯条在各检测电压下是否导通，
若导通，则该路LED灯条有LED灯短路；
若不导通，则该路LED灯条无LED灯短路。
为达上述目的，本发明LED背光，包括LED光源，还包括如上所述的LED光源短路检测装置。
为达上述目的，本发明液晶显示设备，包括背光，所述背光为上所述的LED背光。
（三）本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备的有益效果
第一：本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备，采用若干个不等的检测电压对LED灯条进行检测，根据导通反馈判定是否存在LED灯短路，检测方法简单有效，通过有效检测短路的LED灯，断开有短路LED灯的灯条，能起到有效的防止后续灯条在工作时因LED灯短路造成的驱动芯片的烧毁以及电路的过压击穿等问题，从而为LED灯的短路检测提供了一种全新的检测方法；
第二：本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备，可以通过根据需要设置不等检测电压之间的差值，避免LED导通的微小偏差引起的误判断，检测灵敏准确；
第三：本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备，通过向LED灯条提供不等检测电压，根据导通反馈进行判断，检测时间短，通常输入一个检测电压至提取导通反馈的时间小于2.5ms，全部检测完通常不大于30ms，从而具有检测速率快，检测效率高的优点；
第四：本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备，相对于传统的采用外围电路进行LED光源的检测，仅在原有的LED光源上增加了采用固件实现判断的判断单元，具有结构简单，设备成本低的优点；
第五：本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备，可以用于任何时刻的LED灯短路的检测，尤其适合应用于LED光源、LED背光或液晶显示设备的开机检测，由于检测时间短从而对开机检测的延时小，且将检测设置在开机时刻，能最大限度的避免在开机使用光源时导致的芯片烧毁等问题。
附图说明
图1为现有方法LED光源与检测装置的连接结构示意图；
图2为本发明第一个实施例所述的LED光源短路检测方法流程图一；
图3为本发明第一个实施例中所述的检测电压之间的关系图；
图4为本发明第一个实施例所述的LED光源短路检测方法流程图二；
图5为本发明第一个实施例所述的LED光源短路检测方法流程图三；
图6为本发明第一个实施例所述的LED光源短路检测方法流程图四；
图7为本发明第二个实施例所述的LED光源短路检测装置的结构示意图；
图8为本发明第二个实施例所述的LED光源与LED光源短路检测装置的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及实施例对本发明所述的LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备做进一步的说明。
LED光源通常包括发光二极管以及供电电源或电源接口，发光二级管在导通后进行发光，导通时会形成一定的导通压降，当出现LED光源的LED灯条中的LED短路时，对应的短路的LED上没有压降或压降很小，故当存在LED灯短路时，对应的LED灯条的所需压降整体减小，导通电压将减小，本发明LED光源短路检测方法及装置、LED背光及液晶显示设备即利用上述原理完成LED的短路检测。
本发明的第一个实施例提供一种LED光源短路检测方法，用于液晶显示装置的包括有多路LED灯条的背光中，具体的，如图2所示，本实施例LED光源短路检测方法包括:
向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压；
接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；
根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路；
其中，所述M为不小于1的整数且最大的检测电压不大于LED灯条的正常工作电压。在此时已经完成了LED光源短路的检测，但是用于液晶显示装置的背光中时，通常还会进行以下步骤：
根据所述判断若有LED短路，则断开该路LED灯条；通过断开该路LED灯条，则在LED光源的使用时，不会因为该LED灯条中存在LED灯短路，导致驱动芯片的烧毁以及驱动电路中电容、晶体管等压降受限电子元件的击穿等问题
若无LED短路，则保持该路LED灯条的正常连接;则表示该路LED灯条正常，所述正常连接为当正常发光需要导通则导通该路LED灯条，若需要断开则正常断开该路LED灯条。
若LED灯条在小于LED灯条的正常工作电压的驱动下导通了，则说明该路LED灯条存在LED灯短路，从而可以根据检测电压实现LED灯短路检测。
在具体的实施过程中，所述导通反馈可以是电流反馈、电压反馈或仅是是否导通来确定该路LED灯条中是否存在LED灯短路，检测简便快捷，提供了一种有别于传统检测的检测方法。
作为本实施例的进一步的改进，如图4所示第m个检测电压比第m+1个检测电压之间小一个预设步长值；
其中，所述1≤m＜M。
在图3中包含了7个检测电压，分别是21、22、23、24、25、26以及27，相邻两检测电压之间相差一个预设补偿值28；所示的最大检测电压27等于LED灯条的正常工作电压值。
所述预设步长值可以根据单个LED灯的导通电压、检测要求精度进行设置，具体的如将所述预设步长为待检测的LED灯条中LED灯的导通电压值，故可以精确到每一颗LED灯，即一路LED灯条中存在一个LED灯短路都可以检测出来。
在具体的实施过程中，根据导通反馈判断每一路LED灯条中是否存在LED灯短路具有多种方法，下面提供三种优选方法：
第一种：所述根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路具体为：
记录每路LED灯条的初始导通电压，并计算所有初始导通电压的均值；
依据预设的调整因子和调整因子与均值的函数关系求出比较电压；所述调整因子为预先设置的，所述调整因子与均值的函数关系可以是简单的四则运算可以是更加复杂的映射关系，具体的实施过程中可以更具需要具体设置；
判断每一导通LED灯条初始导通所对应的检测电压是否大于比较电压，
若不大于则该路LED灯条有LED灯短路；
若大于则该路LED灯条无LED灯短路。
所述预设的调整因子可以是在具体的反复检测中提出的一个经验值，用于修正所有初始导通电压的均值，以得到一个更加准确的衡量每一路LED灯条不短路的导通电压，这个导通电压即为本实施例中所述的比较电压。如当所述由LED灯条的对应的初始导通电压的均值为10V，通过经验值的采集或模拟仿真得到的对应每一路LED灯条的初始导通电压为11V时，故此时的调整因子可以设置为1.1，此时调整因子和均值的函数关系可以是调整因子与均值的乘积；在具体的实现过程中，具体的若所述调整因子为0.5V，且调整因子与所有初始导通电压的均值之间的函数关系为两者之和，则此时的比较电压为10.5V。
采用这种方法进行LED光源短路检测方法的流程图如图4所示，采用此种方法进行短路判断，动态的求取比较电压，从而可以避免不同LED灯导通电压的之间的偏差导致的误判，从而判断的准确度高，从而有力于进一步的提供应用该LED光源的健壮性以及安全性，同步的采用动态求取比较电压，充分考虑随着LED灯条的老化导致的导通电压的改变，从而更加比较电压更加接近实际导通电压，同样的提高了判断的准确度。
第二种：所述根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路具体为：
判断每一路导通的LED灯条初始导通所对应的检测电压是否小于预设导通电压，
若是，则该路LED灯条中有LED灯短路；
若否，则该路LED灯条中无LED灯短路。
采用这种方法，通过与预设导通电压进行比较判断，判断简单，无需运算，再次简化了实现过程，同样的也提高了检测的速度，具体的流程图5所示。
第三种：在具体的检测时，所述最大检测电压不大于LED灯条的最小导通电压；
所述根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路具体为：
判断每一路LED灯条在各检测电压下是否导通，
若导通，则该路LED灯条有LED灯短路；
若不导通，则该路LED灯条无LED灯短路。
本方法相对上述第一种方法以及第二种方法，首先将检测电压设置在正常导通电压，通过检测在不同的检测电压下存在导通的LED灯条，则该LED灯条中有LED灯短路，实现简单快捷，采用本方法的流程图如图6所示。
本实施例所述的方法可以应用于任意时刻的检测，尤其适合与开机检测，即在需要使用LED光源之前检测，通过本实施例所述的检测方法，可以有效的避免对LED灯条上电之后的因存在故障的LED灯导致的驱动以及电路的毁坏。
综合上述，本实施例所述的LED光短路检测方法，首先采用不同检测电压进行灯条的检测，根据导通反馈进行判断是一种全新的检测方法，且检测简单、快捷且检测精度可控。
本发明提供的第二个实施例为LED光源短路检测装置，具体地，如图7所示，本实施例LED光源短路检测装置包括：
检测电压输出单元，用以向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压；所述检测电压输出单元可以为常见DC/DC直流变压器，且通常在LED光源中也设置有DC/DC直流变压器，故在本实施例所述的LED光源短路检测装置与LED的灯条连接时，可以复用所述DC/DC直流变压器；
导通反馈接收记录单元，用以接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；
判断单元，用以根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路；
其中，所述M为不小于1的整数且最大的检测电压不大于LED灯条正常工作电压。
在具体的实施过程中，所述导通反馈接收记录单元以及判断单元可以集成设置，包括有存储器的MCU单片机、DSP数字电路控制器或可编程控制器。
所述检测电压输出单元、导通反馈接收记录单元以及判断单元，就能用于完成LED短路的检测，但是为了防止检测后使用的不导致LED故障，还设置了LED灯条连接控制单元。
所述LED灯条连接控制单元，用以断开有LED灯短路的LED灯条，保持无LED灯短路的LED灯条的正常连接；通常在LED光源中，尤其是应用于背光的LED光源中，均连接有PWM控制器，通常通过PWM控制器的电压控制每一路LED灯条的导通和截断的，故可以通过是否向所述PWM控制器输入信号或所述PWM控制器是否输出控制信号来实现LED灯条的连接控制，故在具体实施通过如单片机向PWM控制器输入信号来实现连接控制，从而可以将所述PWM控制器复用为所述LED连接控制单元的一部分；
若LED灯条在小于LED灯条的正常工作电压的驱动下导通了，则说明该路LED灯条存在LED灯短路，从而可以根据检测电压实现LED灯短路检测。
在具体的实施过程中，所述导通反馈可以是电流反馈、电压反馈或仅是是否导通来确定该路LED灯条中是否存在LED灯短路，检测简便快捷，提供了一种有别于传统检测的检测装置，且相对于采用传统的外围电路，本实施例所述的LED光源短路检测装置通过采用烧录有软件的判断单元来进行检测的核心判断，相对于复杂的硬件电路结构更加简单的同时，成本低。
具体的，所述LED光源短路检测装置在进行检测时，用以进行检测的检测电压之间的关系满足以下关系：
第m个所述检测电压比第m+1个所述检测电压之间小一个预设步长值；
其中，所述1≤m＜M。所述步长值是可以根据所需的检测精度、LED的导通电压等进行设置，通过步长值的引入可以方便灵活控制检测的精度，从而控制更加灵活。
进一步地，所述判断单元包括：
计算子单元，用以记录每路LED灯条的初始导通电压，并计算所有初始导通电压的均值；
比较电压求取子单元，用以依据预设的调整因子和调整因子与均值的函数关系求出比较电压；
判断子单元，用以判断每一导通LED灯条初始导通所对应的检测电压是否大于比较电压，
若大于则该路LED灯条有LED灯短路；
若不大于则该路LED灯条无LED灯短路。
在具体的设置过程中，所述判断单元可以封装有所计算子单元、比较电压求取子单元、判断子单元的相对应的固件或软件的MCU单盘极、DSP数字处理器或PLC可编程控制器等技术成熟，集成度高、体积小的元件，从而本实施例所述的LED光源短路检测装置具有结构简单、制作简便等多重优点。
在具体的实现过程中，所述判断单元除了采用上述结构外，还可以通过改变其内置的软件或固件实现LED光源短路检测，具体地至少可以采用以下二种途径：
途径一：所述判断单元具体用以判断每一路导通的LED灯条初始导通所对应的检测电压是否小于预设导通电压，
若是，则该路LED灯条中有LED灯短路；
若否，则该路LED灯条中无LED灯短路。
途径二：所述最大检测电压不大于LED灯条的最小导通电压；
所述判断单元，具体用以判断每一路LED灯条在各检测电压下是否导通，
若导通，则该路LED灯条有LED灯短路；
若不导通，则该路LED灯条无LED灯短路。
LED光源通常包括变压器、供电电源或供电接口以及开关等元器件。所述变压器通常为直流变压器，实现了高低直流之间的转换，供电电源可以是内置，也可以仅是供电接口用以从外界输入电源；所述开关通常采用PWM控制器（脉冲控制器）与晶体管的连接结构来实现。PWM控制器向晶体管的栅极输入高电压，则晶体管导通，则相应的与该晶体管连接的LED灯条也导通，否则不导通。
进一步的为了简化所述LED光源短路检测装置，在具体的应用时可以复用LED光源自带的元器件。具体的如图8所示，所述LED光源包括LED灯条31、DC/DC单元32以及PWM控制器34；而本实施例所述的LED光源短路检测装置则包括检测电压输出单元、导通反馈接收记录单元、判断单元以及LED灯条连接控制单元；所述检测电压输出单元，可以采用DC/DC 单元32、导通反馈接收记录单元和判断单元为设有存储器以及计算处理器的处理单元33，所述LED灯条连接控制单元即为所述PWM控制器34。故本实施例所的LED光源短路检测装置当耦合到所需检测的LED光源时，可以复用LED光源自身携带的元器件，从而耦合性强、兼容性好，且相对于单独的LED光源增设的元器件少，从而结构简单、成本低，且通过实验反复验证，检测精度高且检测速度快，当用于开机检测时，既不会对开机时间造成影响，且大大的提高了开机后LED光源的安全性。
本发明第三个实施例LED背光，本实施例LED背光，包括LED光源，还包括如上所述的LED光源短路检测装置。在具体的实施过程中，所述导通反馈接收记录单元以及判断单元可以集成设置，具体的结构可以是包括有存储器的MCU单片机、DSP数字电路控制器或可编程控制器。
本实施例所述的LED背光由于包括本发明所述的LED光源短路检测装置，从而具有设备安全性高以及健壮性好等优点，且相对于传统设有LED短路检测电路的背光，具有结构简单成本低等优点。
本发明提供的第四个实施例为液晶显示设备，本实施例所述的液晶显示设备，包括背光且所述背光为如第三个实施例所的LED背光。故本实施所述的液晶显示设备同样的具有安全性高、健壮性好，结构简单以及成本低等优点。
所述液晶显示设备可以是电脑、电子书、平板以及电视等显示设备。
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 (6)
1.一种LED光源短路检测方法，其特征在于，应用于液晶显示装置的包括多路LED灯条的背光中，所述方法包括:
向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压，其中，所述M为不小于1的整数，且最大的检测电压不大于LED灯条的正常工作电压；
接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；
根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路，具体为：记录每路LED灯条的初始导通电压，并计算所有初始导通电压的均值，依据预设的调整因子和调整因子与均值的函数关系求出比较电压，判断每一导通LED灯条初始导通所对应的检测电压是否大于比较电压，若不大于则该路LED灯条有LED灯短路，若大于则该路LED灯条无LED灯短路。
2.根据权利要求1所述的LED光源短路检测方法，其特征在于，第m个检测电压比第m+1个检测电压小一个预设步长值；
其中，1≤m＜M。
3.一种LED光源短路检测装置，其特征在于，应用于液晶显示装置的包括多路LED灯条的背光中，所述装置包括：
检测电压输出单元，用以向每一路LED灯条输入M个不等的检测电压，其中，所述M为不小于1的整数，且最大的检测电压不大于LED灯条的正常工作电压；
导通反馈接收记录单元，用以接收并记录各检测电压下LED灯条的导通反馈；
判断单元，用以根据所述导通反馈判断每一路LED灯条中是否有LED灯短路，具体为：记录每路LED灯条的初始导通电压，并计算所有初始导通电压的均值，依据预设的调整因子和调整因子与均值的函数关系求出比较电压，判断每一导通LED灯条初始导通所对应的检测电压是否大于比较电压，若不大于则该路LED灯条有LED灯短路，若大于则该路LED灯条无LED灯短路。
4.根据权利要求3所述的LED光源短路检测装置，其特征在于，第m个检测电压比第m+1个检测电压之间小一个预设步长值；
其中，1≤m＜M。
5.一种LED背光，包括LED光源，其特征在于，还包括如权利要求3-4任一项所述的LED光源短路检测装置。
6.一种液晶显示设备，包括背光，其特征在于，所述背光为权利要求5所述的LED背光。
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