CN106793337A - 一种提升led背光源亮度的电路、方法、装置及控制器 - Google Patents

一种提升led背光源亮度的电路、方法、装置及控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提升LED背光源亮度的电路、方法、装置及控制器，该提升LED背光源亮度的电路包括PWM脉宽调制驱动电路、LED背光源、光感传感器及PWM控制器，所述PWM脉宽调制驱动电路与所述LED背光源连接，所述光感传感器设置于所述LED背光源的出光侧，所述光感传感器与所述PWM控制器连接，所述PWM控制器与所述PWM脉宽调制驱动电路连接，所述PWM控制器根据光感传感器采集的LED背光源的当前亮度，调整PWM占空比以提升LED背光源亮度。本发明提升了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，提高了电视画质的保真度。

Description

一种提升LED背光源亮度的电路、方法、装置及控制器
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种提升LED背光源亮度的电路、方法、装置及控制器。
背景技术
以LED作为背光源的LCD电视，随着电视使用寿命的变长，电视的亮度出现明显下降。造成这一现象的主要原因是经过长时间工作的LED发生老化造成的，主要表现在LED背光模组电阻变大，显示屏亮度变暗。随着电视寿命的增加，显示屏亮度变得越来越暗。究其原因，电流流入LED内部，电能会以光子和声子两种形式释放，电子和空穴复合发生辐射复合时能量以光子形式释放，发生非辐射复合时能量以声子(热)形式释放。当LED老化时，其等效串联电阻增大，也就是更多能量以声子形式释放，所以LED发光亮度降低。
目前，LED驱动通常一次性设置好输出电压电流，后期不再做调整。但是，随着LED使用时间增加，使得相同输出电压下，老化的LED发光亮度降低，同时LED本身等效串联电阻增大，使流过LED的电流发生变化，使得LED随电流变化而发生色偏现象。这些都会使屏幕显示的画质降低，由此看出，电流始终保持恒定对LCD电视高画质显像十分重要。
发明内容
本发明提供一种提升LED背光源亮度的电路、方法、装置及控制器，提升了LED背光源的亮度，提高了电视画质的保真度。
本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种提升LED背光源亮度的电路，包括PWM脉宽调制驱动电路、LED背光源、光感传感器及PWM控制器，所述PWM脉宽调制驱动电路与所述LED背光源连接，所述光感传感器设置于所述LED背光源的出光侧，所述光感传感器与所述PWM控制器连接，所述PWM控制器与所述PWM脉宽调制驱动电路连接，所述PWM控制器根据光感传感器采集的LED背光源的当前亮度，调整PWM占空比以提升LED背光源亮度。
具体地，所述PWM脉宽调制驱动电路包括PWM脉宽调制器、三极管、电感、整流二极管及电容，所述电感一端连接电源正极，另一端与所述三极管的集电极连接，所述整流二极管的正极与所述三极管的集电极连接，所述整流二极管的负极与LED背光源输入端连接，所述LED背光源的输出端与所述三极管的发射极连接，所述三极管的发射极与电源负极连接，所述电容与所述LED背光源并联连接，所述PWM脉宽调制器的PWM脉冲输出端与所述三极管的基极连接，所述PWM脉宽调制器控制端与所述PWM控制器连接。
第二方面，本发明提供一种提升LED背光源亮度的方法，包括：
通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据；
将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较；
如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
进一步地，所述通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据之前，还包括：
记录LED背光源的累计工作时间，判断出所述累计工作时间等于预设时间。
进一步地，所述如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流之后，还包括：
所述累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间。
示例性地，所述如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，包括：
根据所述亮度数据计算出LED背光源的实际驱动电流；
将所述实际驱动电流按照预设规则计算出提升后的驱动电流；
根据所述提升后的驱动电流计算出新的PWM占空比；
将PWM占空比更新为所述新的PWM占空比以增大驱动电流。
具体地，所述将所述实际驱动电流按照预设规则计算出提升后的驱动电流，具体为：
提升后的驱动电流的计算公式为：
I0i＝(I0j-Ii)×A+Ii；
其中，j＝i-1；I0i为提升后的驱动电流；I0j为上一次调整PWM占空比对应的驱动电流；Ii为当前LED背光源亮度对应的驱动电流；A为电流调整系数，A的取值范围为(0，1]。
第三方面，本发明提供一种提升LED背光源亮度的装置，包括：
亮度数据获取单元，用于通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据；
亮度数据比较单元，用于将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较；
PWM占空比调整单元，用于如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
进一步地，还包括：
累计工作时间记录单元，用于记录LED背光源的累计工作时间，判断出所述累计工作时间等于预设时间；
累计时间清零单元，用于所述累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间。
第四方面，本发明还提供一种PWM控制器，所述PWM控制器配置有上述所述的提升LED背光源亮度的装置。
本发明提供的技术方案带来如下有益效果：
通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据，将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较，如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，提高了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，保证了画质的保真度，提高了电视机的使用寿命，电路简单，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的提升LED背光源亮度的电路方框图。
图2是本发明提供的提升LED背光源亮度的电路原理图。
图3是本发明提供的提升LED背光源亮度的方法第一个实施例的方法流程图。
图4是LED背光源驱动电流与光通量关系曲线图。
图5是本发明提供的提升LED背光源亮度的方法第二个实施例的方法流程图。
图6是本发明提供的提升LED背光源亮度的装置第一个实施例的结构方框图。
图7是本发明提供的提升LED背光源亮度的装置第二个实施例的结构方框图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明提供的提升LED背光源亮度的电路方框图。参考图1所示，该提升LED背光源亮度的电路包括PWM脉宽调制驱动电路1、LED背光源2、光感传感器3及PWM控制器4，所述PWM脉宽调制驱动电路1与所述LED背光源2连接，所述光感传感器3设置于所述LED背光源2的出光侧，所述光感传感器3与所述PWM控制器4连接，所述PWM控制器4与所述PWM脉宽调制驱动电路1连接，所述PWM控制器4根据光感传感器3采集的LED背光源2的当前亮度，调整PWM占空比以提升LED背光源2亮度。
现有LED背光模组中通常设置有扩散片或匀光板，LED背光源发出的光是均匀的，因此，光感传感器设置于LED背光源的出光侧时检测的亮度代表了LED背光源的亮度。
综上，本发明提供的提升LED背光源亮度的电路通过光感传感器采集LED背光源的当前亮度，PWM控制器根据当前亮度计算出当前的驱动电流，并计算出提升的驱动电流，根据提升的驱动电流计算出新的PWM占空比，将PWM占空比更新为新的PWM占空比，进而增大了驱动电流，提高了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，保证了画质的保真度，提高了电视机的使用寿命，电路简单，成本较低。
图2是本发明提供的提升LED背光源亮度的电路原理图。结合图1、图2所示，所述PWM脉宽调制驱动电路1包括PWM脉宽调制器10、三极管Q1、电感L1、整流二极管D1及电容C1，所述电感L1一端连接电源正极，另一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述整流二极管D1的正极与所述三极管Q1的集电极连接，所述整流二极管D1的负极与LED背光源2输入端连接，所述LED背光源2的输出端与所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的发射极与电源负极连接，所述电容C1与所述LED背光源2并联连接，所述PWM脉宽调制器10的PWM脉冲输出端与所述三极管Q1的基极连接，所述PWM脉宽调制器10控制端与所述PWM控制器4连接。
本实施例中，该提升LED背光源亮度的电路当三极管Q1导通时，整流二极管D1截止，电源Ui经过电感L1后只流经三极管Q1回到电源Ui负极，电感L1中的电流线性增大，此时，电容C1作为电源给LED背光源供电。当三极管Q1截止时，电感L1上产生电动势减小了电流的增大速度，此时，二极管D1导通，给电容C1充电并向LED背光源提供电流。整流二极管D1可以防止电流倒流，起到保护作用。电感L1和电容C1均具有滤波的作用。
图3是本发明提供的提升LED背光源亮度的方法第一个实施例的方法流程图。参考图3所示，本实施例提供的提升LED背光源亮度的方法应用于前述提升LED背光源亮度的电路，该方法配置于下述提升LED背光源亮度的装置。该提升LED背光源亮度的方法包括：
S101、通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据。
光感传感器将感测到的亮度数据通过ADC转换，将模拟电信号转换为数字信号的亮度数据后传输到PWM控制器。
S102、将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较。
具体地，如果始终保持初始亮度时，预设亮度阈值为一固定值，当LED背光源的亮度低于该预设亮度阈值时则对PWM占空比进行调整；
而实际应用中，为了降低成本，只需要将LED背光源的亮度比当前亮度进行提高，而不需要保持在初始亮度，减缓LED亮度变暗的程度。那么预设亮度阈值为多个。例如，L[0]指第一次需要调整时的预设亮度阈值，L[1]值第二次需要调整时的预设亮度阈值，以此类推，建立预设亮度阈值表。
S103、如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
步骤S103具体包括：
1、根据所述亮度数据计算出LED背光源的实际驱动电流。
图4是LED背光源驱动电流与光通量关系曲线图。结合图4所示，可以看到，LED背光源驱动电流与光通量之间有一一对应的关系，所以通过检测LED背光源的亮度可以得到LED背光源驱动电流的大小。LED背光源的亮度受LED背光源的结构及材料等因素影响，可以通过有限次的实验得到LED背光源亮度与LED背光源驱动电流之间的关系。
2、将所述实际驱动电流按照预设规则计算出提升后的驱动电流。
具体地，提升后的驱动电流的计算公式为：
I0i＝(I0j-Ii)×A+Ii；
其中，j＝i-1；I0i为提升后的驱动电流；I0j为上一次调整PWM占空比对应的驱动电流；Ii为当前LED背光源亮度对应的驱动电流；A为电流调整系数，A的取值范围为(0，1]。
举例，第一次提升后的驱动电流为：
I01＝(I00-I1)×A+I1；
其中，I00为LED背光源未经老化时的驱动电流；I1为LED背光源的亮度第一次低于预设亮度阈值L1时，该亮度对应的驱动电流；A为0到1之间的一个值。
第二次提升后的驱动电流为：
I02＝(I01-I2)×A+I2；
其中，I01为LED背光源第一次提升后的驱动电流；I2为LED背光源的亮度第二次低于预设亮度阈值L2时，该亮度对应的驱动电流；A为0到1之间的一个值。
以此类推。
3、根据所述提升后的驱动电流计算出新的PWM占空比。
LED背光源的驱动电流为矩形波，驱动电流与PWM占空比的关系：
驱动电流计算公式为：
其中，T为矩形波的周期；
其中，a为有输出的时间；im为矩形波的幅值；
因此，其中，为占空比，im为矩形波的幅值。
在驱动电流irms已知和im已知时，可以得到PWM占空比。
4、将PWM占空比更新为所述新的PWM占空比以增大驱动电流。
驱动电流提升，那么PWM占空比增大，使驱动电流提升至提升后的驱动电流。
综上，本发明提供的提升LED背光源亮度的方法通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据，将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较，如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，提高了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，保证了画质的保真度，提高了电视机的使用寿命，电路简单，成本较低。
图5是本发明提供的提升LED背光源亮度的方法第二个实施例的方法流程图。参考图5所示，本实施例提供的提升LED背光源亮度的方法以前述方法为基础，该提升LED背光源亮度的方法包括：
S201、记录LED背光源的累计工作时间，判断出所述累计工作时间等于预设时间。
LED背光源在很短的时间内一般亮度不会降低太多，LED背光源的亮度与使用时间有关，因此，设置预设时间，当LED背光源的累积工作时间等于预设时间时，则开启光感传感器进行LED背光源亮度采集。本实施例中，预设时间设置为200小时。
S202、通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据。
S203、将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较。
S204、如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
S205、所述累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间。
当将PWM占空比更新为新的PWM占空比时，将累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间，当累计工作时间再次达到预设时间时，打开光感传感器获取LED背光源的亮度数据，如此循环。
步骤S202、S203及S204的详细内容请参考图1所示方法的对应内容，这里不再赘述。
图6是本发明提供的提升LED背光源亮度的装置第一个实施例的结构方框图。参考图6所示，该提升LED背光源亮度的装置包括：
亮度数据获取单元10，用于通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据；
亮度数据比较单元11，用于将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较；
PWM占空比调整单元12，用于如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
所述PWM占空比调整单元12包括：
实际驱动电流计算单元，用于根据所述亮度数据计算出LED背光源的实际驱动电流；
提升后的驱动电流计算单元，用于将所述实际驱动电流按照预设规则计算出提升后的驱动电流；
新的PWM占空比计算单元，用于根据所述提升后的驱动电流计算出新的PWM占空比；
PWM占空比更新单元，用于将PWM占空比更新为所述新的PWM占空比以增大驱动电流。
综上，本发明提供的提升LED背光源亮度的装置通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据，将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较，如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，提高了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，保证了画质的保真度，提高了电视机的使用寿命，电路简单，成本较低。
图7是本发明提供的提升LED背光源亮度的装置第二个实施例的结构方框图。参考图7所示，该提升LED背光源亮度的装置在前述装置基础上，还包括：
累计工作时间记录单元13，用于记录LED背光源的累计工作时间，判断出所述累计工作时间等于预设时间；
累计时间清零单元14，用于所述累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间。
综上，本发明提供的提升LED背光源亮度的装置通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据，将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较，如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，提高了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，保证了画质的保真度，提高了电视机的使用寿命，电路简单，成本较低。
本发明还提供一种PWM控制器，所述PWM控制器配置有上述所述的提升LED背光源亮度的装置。
该PWM控制器可以通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据，将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较，如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，提高了LED背光源的亮度，避免因LED老化带来的色偏问题，保证了画质的保真度，提高了电视机的使用寿命，电路简单，成本较低。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种提升LED背光源亮度的电路，其特征在于，包括PWM脉宽调制驱动电路、LED背光源、光感传感器及PWM控制器，所述PWM脉宽调制驱动电路与所述LED背光源连接，所述光感传感器设置于所述LED背光源的出光侧，所述光感传感器与所述PWM控制器连接，所述PWM控制器与所述PWM脉宽调制驱动电路连接，所述PWM控制器根据光感传感器采集的LED背光源的当前亮度，调整PWM占空比以提升LED背光源亮度。
2.根据权利要求1所述的提升LED背光源亮度的电路，其特征在于，所述PWM脉宽调制驱动电路包括PWM脉宽调制器、三极管、电感、整流二极管及电容，所述电感一端连接电源正极，另一端与所述三极管的集电极连接，所述整流二极管的正极与所述三极管的集电极连接，所述整流二极管的负极与LED背光源输入端连接，所述LED背光源的输出端与所述三极管的发射极连接，所述三极管的发射极与电源负极连接，所述电容与所述LED背光源并联连接，所述PWM脉宽调制器的PWM脉冲输出端与所述三极管的基极连接，所述PWM脉宽调制器控制端与所述PWM控制器连接。
3.一种提升LED背光源亮度的方法，其特征在于，包括：
通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据；
将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较；
如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据之前，还包括：
记录LED背光源的累计工作时间，判断出所述累计工作时间等于预设时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流之后，还包括：
所述累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流，包括：
根据所述亮度数据计算出LED背光源的实际驱动电流；
将所述实际驱动电流按照预设规则计算出提升后的驱动电流；
根据所述提升后的驱动电流计算出新的PWM占空比；
将PWM占空比更新为所述新的PWM占空比以增大驱动电流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述实际驱动电流按照预设规则计算出提升后的驱动电流，具体为：
提升后的驱动电流的计算公式为：
I0i＝(I0j-Ii)×A+Ii；
其中，j＝i-1；I0i为提升后的驱动电流；I0j为上一次调整PWM占空比对应的驱动电流；Ii为当前LED背光源亮度对应的驱动电流；A为电流调整系数，A的取值范围为(0，1]。
8.一种提升LED背光源亮度的装置，其特征在于，包括：
亮度数据获取单元，用于通过光感传感器获取LED背光源的亮度数据；
亮度数据比较单元，用于将所述亮度数据与预设亮度阈值进行比较；
PWM占空比调整单元，用于如果所述亮度数据低于预设亮度阈值，则增大PWM占空比以增大驱动电流。
9.根据权利要求8所述的提升LED背光源亮度的装置，其特征在于，还包括：
累计工作时间记录单元，用于记录LED背光源的累计工作时间，判断出所述累计工作时间等于预设时间；
累计时间清零单元，用于所述累计时间清零，重新开始记录LED背光源的累计工作时间。
10.一种控制器，其特征在于，所述控制器配置有如权利要求8或9所述的提升LED背光源亮度的装置。
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