CN112599085A - 一种led亮度调节电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种LED亮度调节电路，包括：电流调节模块，所述电流调节模块用于产生调节电流；镜像模块，所述镜像模块用于复制所述调节电流以生成多个镜像电流；译码器模块，所述译码器模块用于将多个所述镜像电流整合，生成亮度调节信号；控制模块，所述控制模块用于根据控制信号输出所述亮度调节信号至LED驱动电路，以使所述LED驱动电路根据所述亮度调节信号对LED芯片进行亮度调节。本发明实施例实现了对LED芯片的亮度调节，在进行亮度调节时，只需改变输出的亮度调节信号，而无需对LED芯片的驱动信号进行更改，操作方便，降低了亮度调节难度。

Description

一种LED亮度调节电路
技术领域
本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种LED亮度调节电路。
背景技术
微型发光二极管(Micro Light-Emitting Diode，Micro-LED)具有自发光显示特性，其为全固态发光二极管，寿命长、亮度高、功耗低、体积较小、具有超高分辨率，可应用于高温或辐射等极端环境，越来越多的厂家已将其作为新一代显示技术进行规划。
Micro-LED显示器件通常由驱动芯片驱动Micro-LED芯片阵列进行发光，即驱动芯片通电后，向Micro-LED芯片阵列发送驱动信号，驱动Micro-LED芯片按要求进行发光。当需要调节Micro-LED芯片阵列某个Micro-LED芯片的发光亮度时，在需要调节该Micro-LED芯片对应的驱动信号，操作负责且容易对其他Micro-LED芯片的驱动信号产生影响。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种LED亮度调节电路，以实现对LED芯片的亮度调节，降低亮度调节难度。
本发明实施例提供一种LED亮度调节电路，包括：
电流调节模块，所述电流调节模块用于产生调节电流；
镜像模块，所述镜像模块用于复制所述调节电流以生成多个镜像电流；
译码器模块，所述译码器模块用于将多个所述镜像电流整合，生成亮度调节信号；
控制模块，所述控制模块用于根据控制信号输出所述亮度调节信号至LED驱动电路，以使所述LED驱动电路根据所述亮度调节信号对LED芯片进行亮度调节。
进一步的，所述电流调节模块包括电源、电流加法器、电流减法器和初级镜像管；所述电流加法器用于产生电流加信号，所述电流减法器用于产生电流减信号，所述电流加信号与所述电流减信号相减后生成调节电流，所述调节电流经所述电源和所述初级镜像管输入至所述镜像模块。
进一步的，所述电流加法器和所述电流加信号均连接所述电源的负极。
进一步的，所述电流加法器包括电流加信号输入端和复位端，所述电流加信号输入端用于输入加电流信号；所述电流减法器包括电流减信号输入端和复位端，所述电流减信号输入端用于输入减电流信号；所述电流加法器的复位端和所述电流减法器的复位端连接同一电流复位信号。
进一步的，所述初级镜像管为NMOS管，所述NMOS管的基极与所述NMOS管的漏极连接且连接所述电源的正极，所述NMOS管的源极接地。
进一步的，所述译码器模块包括多个开关，所述译码器模块根据开关的闭合数量整合多个所述镜像电流，生成亮度调节信号。
进一步的，所述译码器模块还包括多个串联的译码器，每个译码器的数据输出端连接一个开关后再连接下一个译码器的数据输入端。
进一步的，所述译码器包括时钟端和复位端，所述译码器的时钟端连接同一时钟信号，所有译码器的复位端连接同一复位信号。
进一步的，所述镜像模块包括多个NMOS管，每个NMOS管的基极连接所述电源的正极，每个NMOS管的源极接地，每个NMOS管的漏极连接所述译码器模块中对应的开关。
进一步的，所述控制模块包括第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极均连接工作电源正极，所述第一PMOS管的漏极和所述第二PMOS管的漏极均连接所述译码器模块，所述第一PMOS管的基极用于接收所述控制信号，所述第二PMOS管的基极用于输出所述亮度调节信号至LED驱动电路。
本发明实施例提供的LED亮度调节电路可同时实现高像素密度和大面积的Micro-LED显示屏的驱动，同时可实现低功耗且高效率的驱动，使Micro-LED显示模组有更好的亮度均匀性和对比度。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种LED亮度调节电路的模块示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种LED驱动电路的示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种LED亮度调节电路的示意图；
图4为本发明实施例二提供的一种电流调节模块的示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种译码器模块的示意图；
图6为本发明实施例三提供的一种亮度调节的脉宽示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或电路。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于电路、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“批量”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种LED亮度调节电路的示意图，本实施例可适用于高像素密度和大面积的Micro-LED阵列的亮度调节，如实现像素密度为5000PPI，分辨率为1920x1080的Micro-LED矩阵的亮度调节。
如图1所示，本发明实施例一提供的一种LED亮度调节电路包括：电流调节模块51、镜像模块52、译码器模块53和控制模块54。电流调节模块51产生调节电流，并将调节电流输入至镜像模块52。镜像模块52对调节电流进行多次复制，每次复制得到相同的镜像电流，从而生成多个镜像电流。多个镜像电流输入至译码器模块53，译码器模块53将多个镜像电流整合，生成亮度调节信号，并将亮度调节信号传输至控制模块54，该亮度调节信号即用于对LED芯片的发光亮度进行调节。控制模块54接收一控制信号，并根据控制信号输出亮度调节信号至LED驱动电路，以使LED驱动电路根据亮度调节信号对LED芯片进行亮度调节。
其中，LED驱动电路的结构如图2所示，其包括：信号接收电路10、信号保持电路20和调节电路30。
信号接收电路10包括第一NMOS管NMOS1和第二NMOS管NMOS2。第一NMOS管NMOS1的栅极和第二NMOS管NMOS2的栅极连接且用于接收行驱动信号Row1，第一NMOS管NMOS1的漏极用于接收第一列驱动信号Data1，第二NMOS管NMOS2的漏极用于接收第二列驱动信号Data_1。
信号保持电路20包括第一PMOS管PMOS1、第二PMOS管PMOS2、第三NMOS管NMOS3和第四NMOS管NMOS4；第一PMOS管PMOS1的栅极、第三NMOS管NMOS3的栅极、第二PMOS管PMOS2的漏极和第四NMOS管NMOS4的漏极四者相连接；第二PMOS管PMOS2的栅极、第四NMOS管NMOS4的栅极、第一PMOS管PMOS1的漏极和第三NMOS管NMOS3的漏极四者相连接；第三NMOS管NMOS3的栅极与与第一NMOS管NMOS1的源极连接，第四NMOS管NMOS4的栅极与第二NMOS管NMOS2的源极连接；第一PMOS管PMOS1的漏极与第三NMOS管NMOS3的漏极连接，第二PMOS管PMOS2的漏极与第四NMOS管NMOS4的漏极连接；第一PMOS管PMOS1的源极和第二PMOS管PMOS2的源极均连接工作电源正极VDD；第三NMOS管NMOS3的源极和第四NMOS管NMOS4的源极均连接工作电源负极VSS。
调节电路30包括第三PMOS管PMOS3和第四PMOS管PMOS4，第三PMOS管PMOS3的栅极用于接收亮度调节信号Iref，第三PMOS管PMOS3的源极连接工作电源正极，第三PMOS管PMOS3的漏极与第四PMOS管PMOS4的源极连接，第四PMOS管PMOS4的栅极与第三NMOS管NMOS3的栅极连接，第四PMOS管PMOS4的漏极与LED芯片连接。
控制模块54根据控制信号将亮度调节信号输入至LED驱动电路的调节电路30的第三PMOS管PMOS3的栅极。
当行驱动信号Row1＝0时，EN信号保持原先的状态，为0或1。
当行驱动信号Row1＝1时，第一列驱动信号Data1、第二列驱动信号Data_1传输到信号保持电路20，使得EN信号跟随第二列驱动信号Data_1。
当行驱动信号Row1＝1，第一列驱动信号Data1＝1，第二列驱动信号Data_1＝0时，此时EN＝0，第四PMOS管PMOS4导通，第一列驱动信号Data1结合亮度调节信号Iref信号共同控制LED芯片的状态。亮度调节信号Iref的电压(VDD-Iref)越大，流过LED芯片的电流越大，则LED芯片的亮度越大，故通过改变亮度调节信号Iref可以调节LED芯片亮度。
本发明实施例提供的LED亮度调节电路实现了对LED芯片的亮度调节，在进行亮度调节时，只需改变输出的亮度调节信号，而无需对LED芯片的驱动信号进行更改，操作方便，降低了亮度调节难度。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种LED亮度调节电路的示意图，本发明实施例是对上述实施例的进一步细化。如图3所示，本发明实施例二提供的LED亮度调节电路包括：电流调节模块51、镜像模块52、译码器模块53和控制模块54，镜像模块52通过译码器模块53与控制模块54连接。
电流调节模块51用于产生调节电流Iin。进一步的，电流调节模块51的具体结构可参考图4。如图4所示，电流调节模块51包括电源511、电流加法器512、电流减法器513和初级镜像管NM0。电流加法器512和电流减法器513均连接电源511负极。初级镜像管NM0为NMOS管，其栅极和漏极连接后与电源511正极连接，其源极接地。
电流加法器512包括两个输入端：电流加信号输入端I_plus和复位端I_reset，电流加信号输入端I_plus的加电流信号(为了便于描述，以下简称加电流信号I_plus)在上升沿有效，其输出电流加信号Ip。电流减法器513包括两个输入端：电流减信号输入端I_minus和复位端I_reset，电流减信号输入端I_minus的减电流信号(为了便于描述，以下简称减电流信号I_minus)在上升沿有效，其输出电流减信号In。电流加信号Ip和电流减信号In相减后得到调节电流Iin，也即，Iin＝Ip-In。调节电流Iin经过电源511输入至初级镜像管NM0。电流加法器512的复位端I_reset和电流减法器513的复位端I_reset连接同一复位信号。当复位信号为0时，其电压为0V，当复位信号为1时，其电压为工作电源正极电压vdd。调节电流Iin最大调节级数为±20级。
进一步的，电流调节模块51的工作原理为：复位信号＝0，调节电流Iin复位。复位信号＝1，电流加法器512的加电流信号I_plus＝0，电流减法器513的减电流信号I_minus上升沿可以使调节电流Iin减小。复位信号＝1，电流加法器512的电流加信号输入端I_plus的加电流信号＝1，电流减法器513的减电流信号I_minus上升沿使调节电流Iin复位。复位信号＝1，电流减法器513的减电流信号I_minus＝0，电流加法器512的加电流信号I_plus上升沿可以使调节电流Iin增加。复位信号＝1，电流减法器513的减电流信号I_minus＝1，电流加法器512的加电流信号I_plus上升沿使电流Iin复位。
镜像模块52包括多个NMOS管(NM1～NMn)，每个NMOS管均可对调节电流Iin进行复制，得到相同大小的镜像电流。译码器模块53包括多个开关S1～Sn，镜像模块52中的每个NMOS管均对应连接译码器模块53中的一个开关。当译码器模块53中的开关闭合时，对应NMOS管的镜像电流输入至译码器模块53，那么开关闭合的数量，即为输入译码器模块53的镜像电流的数量，这些镜像电流相加，即得到亮度调节信号Iref，设开关闭合数量为N，则Iref＝Iin*N。
进一步的，译码器模块53的具体电路结构参考图5。译码器模块53包括多个译码器diff1～diffn和多个开关S1～Sn，每个译码器包括输入端D、复位端R、时钟信号端C和输出端。所有译码器的复位端均连接复位信号Reset_I，所有译码器的时钟信号端均连接时钟信号Data_I，第一个译码器diff1的数据输入端连接工作电源正极VDD，第i个译码器diffi的输入端通过开关Si-1连接第i-1个译码器diffi-1的输出端。复位信号Reset_I为低电平时复位，复位后开关闭合数量为0，则亮度调节信号Iref＝0；复位信号Reset_I为高电平时，译码器模块53开始计数，时钟信号Data_I的上升沿加1，则开关S闭合的数量加1，假设开关闭合的数量等于N，则Iref＝Iin*N。
控制模块51包括两个PMOS管：第一PMOS管PMS和第二PMOS管PMO，其中，第一PMOS管PMS和第二PMOS管PMO的漏极相连且连接译码器模块53的输出端，第一PMOS管PMS和第二PMOS管PMO的源极均连接工作电流正极VDD，第一PMOS管PMS的栅极为控制信号Switch_I的输入端，第二PMOS管PMO的栅极为亮度调节信号Iref的输出端。控制信号Switch_I为控制译码器模块53得到的亮度调节信号Iref输出与否的开关信号，当控制信号Switch_I为高电平时，第二PMOS管PMO的栅极输出亮度调节信号Iref＝Iin*N；当控制信号Switch_I为低电平时，第二PMOS管PMO的栅极输出亮度调节信号Iref＝0。
本发明实施例提供的LED亮度调节电路实现了对LED芯片的亮度调节，在进行亮度调节时，只需改变输出的亮度调节信号，而无需对LED芯片的驱动信号进行更改，操作方便，降低了亮度调节难度。
实施例三
下面结合图3-6说明本发明提供的一个具体实施例的LED亮度调节电路的结构。
在一个具体实施例中，以驱动像素密度为5000ppi，分辨率为1920x1080的Micro-LED阵列为例，LED亮度调节电路包括电流调节模块51、镜像模块52、译码器模块53和控制模块54，镜像模块52通过译码器模块53与控制模块54连接。
电流调节模块51的具体结构如图4所示，其包括电源511、电流加法器512、电流减法器513和初级镜像管NM0。电流加法器512和电流减法器513均连接电源511负极。初级镜像管NM0为NMOS管，其栅极和漏极连接后与电源511正极连接，其源极接地。
镜像模块52包括511个NMOS管(NM1～NM511)，每个NMOS管均可对调节电流Iin进行复制，得到相同大小的镜像电流。镜像模块52最终可以得到511个镜像电流，每个镜像电流大小均等于调节电流Iin。
译码器模块53的具体电路结构如图5所示，包括511个译码器diff1～diff511和511个开关S1～S511。复位信号Reset_I为高电平时，译码器模块53开始计数，当所有开关都闭合时，可以得到亮度调节信号Iref＝Iin*511。
控制模块51包括两个PMOS管：第一PMOS管PMS和第二PMOS管PMO。当控制信号Switch_I为高电平时，第二PMOS管PMO的栅极输出由译码器电路53整合的亮度调节信号Iref至LED驱动电路。
本实施例中，对分辨率为1920x1080的Micro-LED阵列进行亮度调节，也即Micro-LED阵列由1920列和1080行组成。当对1920x1080的Micro-LED阵列进行驱动时，每次驱动一行LED芯片进行发光以及进行亮度调节。循环1080次，则对Micro-LED矩阵完成一个子场的扫描，子场扫描时间加发光时间为一个子场时间，8个子场组成1帧画面。
其中，脉冲宽度调节亮度示意图如图6所示。子场区宽度＝扫描区宽度+发光区宽度+死区宽度。当刷新率不变，死区宽度越窄(最小等于0)，则亮度越高。控制信号Switch_I可以同时控制发光区和死区宽度，进而控制亮度调节信号Iref的输出，实现亮度调节。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种LED亮度调节电路，其特征在于，包括：
电流调节模块，所述电流调节模块用于产生调节电流；
镜像模块，所述镜像模块用于复制所述调节电流以生成多个镜像电流；
译码器模块，所述译码器模块用于将多个所述镜像电流整合，生成亮度调节信号；
控制模块，所述控制模块用于根据控制信号输出所述亮度调节信号至LED驱动电路，以使所述LED驱动电路根据所述亮度调节信号对LED芯片进行亮度调节。
2.如权利要求1所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述电流调节模块包括电源、电流加法器、电流减法器和初级镜像管；所述电流加法器用于产生电流加信号，所述电流减法器用于产生电流减信号，所述电流加信号与所述电流减信号相减后生成调节电流，所述调节电流经所述电源和所述初级镜像管输入至所述镜像模块。
3.如权利要求2所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述电流加法器和所述电流加信号均连接所述电源的负极。
4.如权利要求3所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述电流加法器包括电流加信号输入端和复位端，所述电流加信号输入端用于输入加电流信号；所述电流减法器包括电流减信号输入端和复位端，所述电流减信号输入端用于输入减电流信号；所述电流加法器的复位端和所述电流减法器的复位端连接同一电流复位信号。
5.如权利要求2所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述初级镜像管为NMOS管，所述NMOS管的基极与所述NMOS管的漏极连接且连接所述电源的正极，所述NMOS管的源极接地。
6.如权利要求2所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述译码器模块包括多个开关，所述译码器模块根据开关的闭合数量整合多个所述镜像电流，生成亮度调节信号。
7.如权利要求6所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述译码器模块还包括多个串联的译码器，每个译码器的数据输出端连接一个开关后再连接下一个译码器的数据输入端。
8.如权利要求6所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述译码器包括时钟端和复位端，所述译码器的时钟端连接同一时钟信号，所有译码器的复位端连接同一复位信号。
9.如权利要求7所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述镜像模块包括多个NMOS管，每个NMOS管的基极连接所述电源的正极，每个NMOS管的源极接地，每个NMOS管的漏极连接所述译码器模块中对应的开关。
10.如权利要求1所述的LED亮度调节电路，其特征在于，所述控制模块包括第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极和所述第二PMOS管的源极均连接工作电源正极，所述第一PMOS管的漏极和所述第二PMOS管的漏极均连接所述译码器模块，所述第一PMOS管的基极用于接收所述控制信号，所述第二PMOS管的基极用于输出所述亮度调节信号至LED驱动电路。
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