TWI391888B - LED backlight uniform drive circuit - Google Patents

Description

LED背光源均勻化驅動電路

本發明係提供一種LED背光源均勻化驅動電路，尤指於可令LED產生均勻混光之驅動電路。

按，於早期LED主要被用作指示或顯示燈用，而且一般係以單顆器件出現，故，對於其波長之分選及亮度的控制要求並不高。但隨著LED的效率和亮度的不斷提高，其應用範圍越來越廣，尤其當LED作為陣列顯示和螢幕顯示器時，由於人眼對於顏色波長和亮度的敏感性，用沒有分選過的LED來應用於陣列顯示或是螢幕顯示器，就會產生不均勻的現象，進而影響人們的視覺效果；LED之波長及光亮度的不均勻都會讓人於視覺上產生不舒服的感覺。此為目前各LED顯示器製造業者都不願意看到的，也是人們無法接受的。

而通常LED的測試與分選(即分Bin)有二種方法，一是以芯片為基礎之測試分選，二是對封裝好的LED進行測試分選；由於LED芯片尺寸相當小，因此分選的難度很大，故目前業界均採封裝後LED的測試分選，而封裝後之LED可以按照波長、發光強度、發光角度以及工作電壓等進行測試分選，而LED之測試分選最常見的係於一特定之工作電流下(如20mA)來對LED進行測試，然而，由於每一顆LED為節省分選作業時之成本以及分Bin機台本身誤差，導致該LED之分選範圍(分Bin Range)都很大，請參閱圖一所示，圖一係為LED之順向電壓(VF)每上升0.1V時之順向電流(IF)的變化量約為6mA，次請參閱圖二所示，圖二係為LED之順向電流(IF)每差異6mA時之光強度會有約300mcd(mcd：亮度單位)的變化量；綜合圖一及圖二之結果可知，每一LED之順向電壓(VF)每差異0.1V時，光的強度會有約300mcd的變化量。由此可知，每一顆LED之順向電壓(VF)有些許差異時，其光的強度即會有所差異，進而造成亮度不均勻之缺失。

請參閱圖三所示，係為習知分選過後之LED用於並聯迴路之示意圖，於圖式中，該每一LED之順向電壓(VF)必須完全相同，若有其中一LED之順向電壓(VF)與其他LED不同時，則會造成電流之分流現象，而LED之順向電流(IF)一但有所差異時，即會導致該等LED光源產生嚴重之色差及亮度差。

於是有業者利用串聯共陽迴路來令LED可獲得獨立之電流，請參閱圖四所示，該迴路1具有一驅動電路(Driver IC)11，該驅動電路11以串聯的方式連接有複數組LED陣列12、13、14，而每一組LED陣列12、13、14內具有複數顆經過分選過後的LED，藉由以串聯的方式連接各LED陣列12、13、14，並利用驅動電路11使輸出之電流均為獨立之定電流，以防止其中一LED陣列12、13、14之順向電壓(VF)與其他LED陣列不同時，所造成電流之分流現象，以避 免該等LED陣列12、13、14光源產生嚴重之色差及亮度差。然而，由於每一顆LED為節省分選作業時之成本以及分Bin機台本身誤差，該LED之分選範圍(分Bin Range)都很大，且趨動電路(Driver IC)每一個Channel之間輸出之電流約有3~5%之Tolerance，造成LED整體於應用時產生之色差及亮度差的問題。另請參閱圖五所示，係同時以串並聯迴路2將LED陣列21、22、23予以連結，然而與圖三相同，該串並聯迴路2之每一串LED陣列21、22、23之總順向電壓(VF)必須完全相等，否則若有其中一LED陣列21、22、23之總 順向電壓(VF)與其他LED陣列21、22、23不同時，同樣會造成電流之分流現象，導致該等LED光源產生嚴重之色差及亮度差。

有鑒於習知之LED背光源之迴路具有上述之缺失，是以，要如何改善LED因分選範圍過大，而造成LED產生色差及亮度差之缺失，實為目前顯示器製造業者所亟待解決之課題。

本發明之主要技術手段，乃在提供一種LED背光源均勻化驅動電路，至少包括有一電流控制電路、一組以上之LED陣列及複數個選擇開關，其主要將複數顆LED串聯成複數組LED陣列，再將LED陣列組以並聯的方式予以連結於電流控制電路上，其中，於該串聯之LED陣列與並聯之電流控制電路的迴路 之間分段設置有選擇開關，該選擇開關係以隨機之方式產生各種不同的電流路徑，藉由不同之電流路徑對應出不同之總順向電壓(VF)，進而使每一顆LED於該驅動電路上於迴路切換時，所產生之順向電流(IF)變化及對應之光強度，能在超過人類視覺暫留之頻率切換下，以接近最大亂數的變化率令LED產生閃光，以達到均勻混光及降低LED分選成本之功效。

為使 貴審查員能更易於了解本發明之結構及所能達成之功效，茲配合圖式說明如後：首先，請參閱圖六所示，本發明之LED背光源均勻化驅動電路3，至少包括有一電流控制電路31、一組以上之LED陣列組32及複數個選擇開關33。

電流控制電路31，該電流控制電路31設有複數個並聯之迴路311、312、313，藉將該迴路311、312、313以並聯之方式予以連結，可令各迴路獲得相同之電壓。

LED陣列組32，該LED陣列組32具有複數組LED陣列32a、32b、32c，該LED陣列32a、32b、32c係以串聯的方式設於電流控制電路31之各迴路311、312、313上，藉此可令每一顆LED獲得相同之電流。

選擇開關33，係分段設置於該串聯之LED陣列與並聯之電流控制電路31的迴路311、312、313之間，該選擇 開關33係可產生同步訊號，並能切換隨機產生各種不同的電流路徑。

本發明於實施時，請參閱圖六、七所示，當電源導通時，該LED陣列32a、32b、32c，可藉由串聯的方式令同一串上每一顆LED獲得相同之電流，而該每一選擇開關33可產生同步之訊號，並可藉由切換隨機產生各種選擇配對，而形成各種不同之電流路徑，如圖六、七中選擇開關33內之實線箭頭所示，利用該不同之電流路徑可對應出該電流控制電路31之總順向電壓(VF)，並使每一顆LED於該電流控制電路上於迴路311、312、313切換時，所產生之順向電流(IF)變化及對應之光強度，能在超過人類視覺暫留(Persistence of vision，即光線消失後還能在視網膜上保持約20分之1秒的時間特性)之頻率切換下，以接近最大亂數的變化率令每顆LED產生閃光，以達到LED陣列組32產生均勻混光之目的。

本發明藉由於串聯之LED陣列32a、32b、32c與並聯之電流控制電路31的迴路311、312、313之間分段設置複數個選擇開關33，且該選擇開關33可以隨機之方式產生各種不同的電流路徑，使得不同之電流路徑可對應出不同之總順向電壓(VF)，並令每一顆LED於該電流控制電路31上於迴路311、312、313切換時，所產生之順向電流(IF)變化及對應之光強度，能在超過人類視覺暫留之頻率切換下，以 接近最大亂數的變化率令LED產生交互之閃光，來令整體之LED陣列組32能夠達到均勻混光之目的，藉此，即使該LED於分Bin時之範圍過大，亦可藉由選擇開關33產生不同的電流路徑令LED產生交互之閃光，以避免LED陣列組32於應用時，產生之色差及亮度差的問題，進一步可達到降低該LED分Bin工程之成本及因分Bin所造成呆滯料之庫存風險。

綜上所述，本發明藉由上述之之LED背光源均勻化驅動電路，確實已能增進使用的功效，並具有新穎性、進步性及實用性之要件，爰依法提出新型專利之申請，祈請 貴審查委員之詳鑑，惠賜為准予專利之審定，至感德便。

1‧‧‧迴路

11‧‧‧驅動電路

12、13、14‧‧‧LED陣列

2‧‧‧串並聯迴路

21、22、23‧‧‧LED陣列

3‧‧‧驅動電路

31‧‧‧電流控制電路

311、312、313‧‧‧迴路

32‧‧‧LED陣列組

32a、32b、32c‧‧‧LED陣列

33‧‧‧選擇開關

圖一係LED順向電壓(VF)上升或下降時，該順向電流(IF)變化值之示意圖。

圖二係LED順向電流(IF)產生變化時，該光強度值之變化示意圖。

圖三係習知LED陣列應用於並聯迴路之示意圖。

圖四係習知LED陣列應用於串聯共陽迴路之示意圖。

圖五係習知LED陣列應用於串並聯迴路之示意圖。

圖六係本發明LED驅動電路之示意圖。

圖七係本發明LED驅動電路另一實施例之示意圖。

3‧‧‧驅動電路

31‧‧‧電流控制電路

311、312、313‧‧‧迴路

32‧‧‧LED陣列組

32a、32b、32c‧‧‧LED陣列

33‧‧‧選擇開關

Claims (1)

1. 一種LED背光源均勻化驅動電路，至少包括有一電流控制電路、一組以上之LED陣列組及複數個選擇開關，其主要將複數顆LED串聯成複數組LED陣列，再將LED陣列組以串聯的方式予以連結於電流控制電路之各迴路上，其特徵在於：該串聯之LED陣列與並聯之電流控制電路的迴路之間分段設置有選擇開關，該選擇開關係以隨機之方式產生各種不同的電流路徑，藉由不同之電流路徑對應出不同之總順向電壓(VF)，進而使每一顆LED於該驅動電路上於迴路切換時，所產生之順向電流(IF)變化及對應之光強度，能在超過人類視覺暫留之頻率切換下，以接近最大亂數的變化率令LED產生交互閃光者。