TWI748440B - 內置可校準參數的串列式ｌｅｄ驅動裝置及使用該裝置之ｌｅｄ系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種內置一可校準參數的一串列式LED驅動裝置，該串列式LED驅動裝置傳輸一灰度向量或一校正參數矩陣或適當電流值向量，包含：一非揮發性記憶體，用以接收並儲存對應於一LED燈珠之該可校準參數以做為該LED燈珠校正用；一校正矩陣處理單元，讀取對應該LED燈珠且預存於該非揮發性記憶體之校正參數矩陣之元素，接收灰度向量，且該灰度向量與該校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量；以及一脈波寬度調變電路，依據該第一新灰度向量輸出一恆定電流至該LED燈珠以調整該LED燈珠；或該脈波寬度調變電路依據預存於該非揮發性記憶體所對應於該LED燈珠之適當的該電流值向量與該第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至該LED燈珠調整該LED燈珠。

Description

內置可校準參數的串列式LED驅動裝置及使用該 裝置之LED系統

本發明係關於一種發光二極體(Light-emitting diode，以下簡稱LED)裝置，尤指一種內置可校準參數的串列式LED驅動裝置及使用該裝置之LED系統。

由於目前LED封裝廠商為了滿足客戶可使用的發光範圍，故會篩選特性相似的LED進行分檔(bin)次，使同一檔次的LED能夠符合所需要的發光範圍。

然而，目前LED封裝廠商即使篩選特性相似的LED，其同一檔次的LED燈珠發光亮度仍有±10%的誤差，故對要求高品質之客戶，組裝後的LED系統品質仍無法滿足所需。

本發明目的之一，LED驅動裝置內具有非揮發性記憶體(Nonvolatile Memory)，用以儲存校正LED燈珠用的可校準參數。

本發明目的之一，LED驅動裝置接收輸入的灰度 (grayscale)會與儲存於非揮發性記憶體內的可校準參數做運算，使得LED燈珠色彩達到更精準的設定值。

本發明目的之一，LED燈珠發光亮度精確度誤差<±2%，可使LED燈珠品質提高。

本發明目的之一，可選擇移動LED燈珠發光範圍，降低不同檔次LED燈珠的庫存需求，達到生產上的彈性調配，增加生產適用性，提升價值。

本發明揭露一種內置一可校準參數的一串列式LED驅動裝置，該串列式LED驅動裝置傳輸一灰度向量或一校正參數矩陣或適當電流值向量，包含：一非揮發性記憶體，用以接收並儲存對應於一LED燈珠之該可校準參數以做為該LED燈珠校正用；一校正矩陣處理單元，讀取對應該燈珠且預存於該非揮發性記憶體之校正參數矩陣之元素，接收灰度向量，且該灰度向量與該校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量；以及一脈波寬度調變電路，依據該第一新灰度向量輸出一恆定電流至該LED燈珠以調整該LED燈珠；或該脈波寬度調變電路依據預存於該非揮發性記憶體所對應於該LED燈珠之適當的該電流值向量與該第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至該LED燈珠調整該LED燈珠。

本發明一實施例揭露燈珠具有對應的一檔(BIN)次，當原始的該檔次被調整成新的該檔次時，則該校正矩陣處理單元接收新的該校正參數矩陣，且該校正矩陣處理單元 將該灰度向量與新的該校正參數矩陣進行矩陣相乘產生一第二新灰度向量。

本發明一實施例揭露該可校準參數包含對應於該LED燈珠之一RGB灰度分量或RGB灰度分量及其RGB適當電流值向量。

本發明揭露一種LED顯示系統，具有內置一可校準參數的一串列式LED驅動裝置，該LED顯示系統包含：一微控制器裝置，傳輸一灰度向量或一校正參數矩陣或適當電流值向量；複數個串列式LED驅動裝置，該些LED驅動裝置形成一陣列，且每一個串列式LED驅動裝置包含；一LED燈珠；一非揮發性記憶體，用以接收並儲存對應於該LED燈珠之該可校準參數以做為該LED燈珠校正用；一校正矩陣處理單元，讀取對應該燈珠且預存於該非揮發性記憶體之校正參數矩陣之元素，接收灰度向量，且該灰度向量與該校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量；以及一脈波寬度調變電路，依據該第一新灰度向量輸出一恆定電流至該LED燈珠以調整該LED燈珠；或該脈波寬度調變電路依據預存於該非揮發性記憶體所對應於該LED燈珠之適當的該電流值向量與該第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至該LED燈珠調整該LED燈珠。

10、11、20、21:LED顯示系統

300、400、500、600、700:串列式LED驅動裝置

MCU:微控制器裝置

30:非揮發性記憶體

31:校正矩陣處理單元

32:脈波寬度調變電路

33:編解碼串接單元

10b、R、G、B:燈珠

SDIP、SDIN、SDOP、SDON:串接資料輸入輸出接口

POWER:電壓源

VLED:正向電壓

R-ch1、G-ch1、B-ch1、R-ch2、G-ch2、B-ch2:恆定電流

SW1、SW2:電源分時切換單元

〔圖1A〕顯示本發明一實施例LED顯示系統示意圖。

〔圖1B〕顯示本發明一實施例LED顯示系統示意圖。

〔圖2A〕顯示本發明一實施例LED顯示系統示意圖。

〔圖2B〕顯示本發明一實施例LED顯示系統示意圖。

〔圖3〕顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖。

〔圖4〕顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖。

〔圖5〕顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖。

〔圖6〕顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖。

〔圖7〕顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖。

請參考圖1A，圖1顯示本發明一實施例LED顯示系統示意圖，LED顯示系統10包含微控制器裝置MCU、複數個串列式LED驅動裝置100、以及燈珠10b。請注意，LED驅動裝置100之間為單端串列式(Single-ended serial link)，即相鄰的LED驅動裝置100之間為單端串列耦接，微控制器裝置MCU以單端訊號傳輸灰度向量與校正參數矩陣。

圖1A雖表示LED顯示系統10中每一個串列式LED驅動裝置為一個像素(Pixel)的燈珠10b架構，但本發明不應以此為限，如圖1B所示，LED顯示系統11也可為兩個像素的燈珠10b架構，即每一個串列式LED驅動裝置可包含有複數 個像素的燈珠10b。

請參考圖2A，圖2顯示本發明一實施例LED顯示系統示意圖，LED顯示系統20包含微控制器裝置MCU、複數個串列式LED驅動裝置200、以及燈珠10b。請注意，LED驅動裝置200之間為差動序列串接(Differential serial link)，微控制器裝置MCU以差動訊號傳輸灰度向量或校正參數矩陣或適當的電流值向量，微控制器裝置MCU也可以單端訊號傳輸到第一個LED驅動裝置200，第一個LED驅動裝置200與其他LED驅動裝置200則用差動訊號傳輸。

圖2A雖表示LED顯示系統10中每一個串列式LED驅動裝置為一個像素的燈珠10b架構，但本發明不應以此為限，如圖2B所示，LED顯示系統21也可為兩個像素的燈珠10b架構，即每一個串列式LED驅動裝置可包含有複數個像素的燈珠10b。

請參考圖3，圖3顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖，串列式LED驅動裝置300包含非揮發性記憶體30、校正矩陣處理單元31、脈波寬度調變電路32、編解碼串接單元33、以及燈珠10b。其中，串列式LED驅動裝置300傳輸串接資料輸入輸出接口SDIP、SDOP，且串接資料輸入輸出接口SDIP、SDOP資料傳輸均為雙向，例如圖1A所示，微控制器裝置MCU可傳送命令並寫入數據，也可讀取來自其他串列式LED驅動裝置300數據，即串列式LED驅動裝置300和燈珠 10b之狀態(例如：開路/短路)；另外，電壓源POWER表示輸入電壓。

校正矩陣處理單元31，讀取對應該燈珠且預存於該非揮發性記憶體30之校正參數矩陣中之所有矩陣元素，接收灰度向量，且灰度向量與校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量。

脈波寬度調變電路32耦接至校正矩陣處理單元31，並依據第一灰度向量輸出恆定電流至LED燈珠10b以調整LED燈珠10b之灰度或亮度。

另一實施例中，非揮發性記憶體30預存有對應於LED燈珠10b之適當的電流值向量，脈波寬度調變電路32依據預存於非揮發性記憶體30中適當的電流值向量與第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至LED燈珠10b來調整LED燈珠10b。

一預先校準實施例中(圖未示)，當LED燈珠10b之色彩精確度之誤差小於<±2%，校正矩陣處理單元31係停止預先校準灰度向量與校正參數矩陣的運算，此時非揮發性記憶體30儲存LED燈珠10b對應的校正參數矩陣中之所有矩陣元素成為可校準參數。

最後，編解碼串接單元33將灰度向量或校正參數矩陣或適當的電流值向量進行編碼產生編碼資料經由串接資料輸出接口SDOP後傳輸至另一個串列式LED驅動裝置300，或 接收自另一個串列式LED驅動裝置300的編碼資料串接資料輸入接口SDIP後解碼成灰度矩陣或校正參數矩陣至校正矩陣處理單元31。串接資料輸入輸出接口SDIP、SDOP資料傳輸均為雙向的單端串列，微控制器裝置MCU可傳送命令並寫入數據至校正矩陣處理單元31。

請特別注意，本實施例可做為移檔(BIN)次，即調整LED燈珠10b發光區間使用，請同時參考下表一；燈珠具有原始的檔次，若使用者需將原始的檔次被調整成新的檔次時(例如：由組別S3檔次調整至R3檔次)，因LED燈珠10b發光強度需要被調整，所以校正矩陣處理單元31接收新的校正參數矩陣，且校正矩陣處理單元31將灰度向量與新的校正參數矩陣進行矩陣相乘產生第二新灰度向量。

當第二新灰度向量所對應的LED燈珠10b之亮度滿足所對應的新的檔次時，則非揮發性記憶體儲存LED燈珠 10b對應的校正參數矩陣中之所有矩陣元素成為可校準參數。

前述中的可校準參數係包含對應於LED燈珠10b之一RGB灰度分量或RGB灰度分量及其RGB適當電流值向量，即紅燈珠R、綠燈珠G、藍燈珠B等各顏色的灰度分量及其對應的適當電流值向量。

請參考圖4，圖4顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖，串列式LED驅動裝置400與300差異在於，串接資料輸入輸出接口SDIP、SDIN、SDOP、SDON資料傳輸均為雙向的差動序列串接，微控制器裝置MCU以差動訊號傳輸灰度向量或校正參數矩陣或適當電流值向量，串接資料輸入輸出接口SDIP、SDIN、SDOP、SDON透過曼徹斯特編解碼器(Manchester codec)所實現。

由於本實施例的差動序列串接不僅可減輕共模雜訊的影響，還能降低雜訊排放量。當差動組合的兩條鄰近線路傳輸資料時，電流會等量流向兩側，進而產生等量、相對，且可相互抵銷的電磁場。

除此之外，本實施例差動序列串接可提供較高的資料速率，因此可透過單一通道序列傳輸一串列較多的串列式驅動裝置。

請參考圖5，圖5顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖，串列式LED驅動裝置500與400差異在於，串列式LED驅動裝置500為兩個像素的燈珠10b架構，即每一個串 列式LED驅動裝置500可包含有複數個像素的燈珠10b。

請參考圖6，圖6顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖，串列式LED驅動裝置600與500差異在於，串列式LED驅動裝置600為四個像素的燈珠10b架構，其中電壓VLED係表示正向電壓。

請參考圖7，圖7顯示本發明一實施例串列式LED驅動裝置示意圖，串列式LED驅動裝置700與600差異在於，串列式LED驅動裝置700具有內置的電源分時切換單元SW1與SW2。電源分時切換單元SW1與SW2可做為驅動及放電使用，即當電源分時切換單元SW1或SW2為啟動或關閉以進行燈珠10b驅動及放電，故脈波寬度調變電路32在不同時間產生對應各紅燈珠R、綠燈珠G、藍燈珠B的恆定電流R-ch1、G-ch1、B-ch1、R-ch2、G-ch2、B-ch2，以進行不同時間驅動各紅燈珠R、綠燈珠G、藍燈珠B或各紅燈珠R、綠燈珠G、藍燈珠B放電；其餘校正原理同前所述，在此不另行贅述。

綜上所述，本發明可以使LED驅動裝置接收輸入的灰度向量會與儲存於非揮發性記憶體內的可校準參數做運算，使得LED燈珠色彩達到更精準的設定值；或可選擇移動LED燈珠發光範圍以降低不同檔次LED燈珠的庫存需求。

300:串列式LED驅動裝置

30:非揮發性記憶體

31:校正矩陣處理單元

32:脈波寬度調變電路

33:編解碼串接單元

10b、R、G、B:燈珠

SDIP、SDOP:串接資料輸入輸出接口

POWER:電壓源

Claims (11)

1. 一種內置一可校準參數的一串列式LED驅動裝置，該串列式LED驅動裝置傳輸一灰度向量或一校正參數矩陣或適當的一電流值向量，包含：一非揮發性記憶體，用以接收並儲存對應於一LED燈珠之該可校準參數，該可校準參數做為該LED燈珠校正用；一校正矩陣處理單元，讀取對應該LED燈珠且預存於該非揮發性記憶體之該校正參數矩陣之元素，接收該灰度向量，且該灰度向量與該校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量；以及一脈波寬度調變電路，依據該第一新灰度向量輸出一恆定電流至該LED燈珠以調整該LED燈珠；或該脈波寬度調變電路依據預存於該非揮發性記憶體所對應於該LED燈珠之適當的該電流值向量與該第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至該LED燈珠調整該LED燈珠；當該LED燈珠之色彩精確度之誤差小於±2%，該校正矩陣處理單元停止預先校準該灰度向量與該校正參數矩陣的運算，此時該非揮發性記憶體儲存該LED燈珠對應的該校正參數矩陣中之所有矩陣元素成為該可校準參數。
2. 如請求項1之串列式LED驅動裝置，其中，該LED燈珠具有對應的一檔(BIN)次；該校正矩陣處理單元接收新 的該校正參數矩陣，且該校正矩陣處理單元將該灰度向量與新的該校正參數矩陣進行矩陣相乘產生一第二新灰度向量使原始的該檔次被調整成一第二檔次。
3. 如請求項2之串列式LED驅動裝置，其中，當該第二新灰度向量所對應的該LED燈珠之亮度滿足所對應的該第二檔次時，則該非揮發性記憶體儲存該LED燈珠對應的該第二檔次可校準參數。
4. 如請求項1之串列式LED驅動裝置，其中，該裝置包含：一編解碼串接單元，將該灰度向量或該校正參數矩陣或適當該電流值向量進行編碼產生一編碼資料後傳輸至另一個該串列式LED驅動裝置，或接收自另一個該串列式LED驅動裝置的該編碼資料後解碼成該灰度向量或該校正參數矩陣至該校正矩陣處理單元或適當該電流值向量至該脈波寬度調變電路。
5. 如請求項1之串列式LED驅動裝置，其中，該可校準參數包含對應於該LED燈珠之一RGB灰度分量或對應於該LED燈珠之一RGB灰度分量及其RGB之適當的該電流值向量。
6. 一種LED顯示系統，具有內置一可校準參數的複數個串列式LED驅動裝置，該LED顯示系統包含： 一微控制器裝置，傳輸一灰度向量或一校正參數矩陣或適當一電流值向量；該些串列式LED驅動裝置形成一陣列，且每一個串列式LED驅動裝置包含；一LED燈珠；一非揮發性記憶體，用以接收並儲存對應於該LED燈珠之該可校準參數，該可校準參數做為該LED燈珠校正用；一校正矩陣處理單元，讀取對應該LED燈珠且預存於該非揮發性記憶體之該校正參數矩陣之元素，接收該灰度向量，且該灰度向量與該校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量；以及一脈波寬度調變電路，依據該第一新灰度向量輸出一恆定電流至該LED燈珠以調整該LED燈珠；或該脈波寬度調變電路依據預存於該非揮發性記憶體所對應於該LED燈珠之適當的該電流值向量與該第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至該LED燈珠調整該LED燈珠；當該LED燈珠之色彩精確度之誤差小於±2%，該校正矩陣處理單元停止預先校準該灰度向量與該校正參數矩陣的運算，此時該非揮發性記憶體儲存該LED燈珠對應的該校正參數矩陣中之所有矩陣元素成為該可校準參數。
7. 如請求項6之LED顯示系統，其中，該LED燈珠具有對應的一檔次；該校正矩陣處理單元接收新的該校正參數 矩陣，且該校正矩陣處理單元將該灰度向量與新的該校正參數矩陣進行矩陣相乘產生一第二新灰度向量使原始的該檔次被調整至一第二檔次。
8. 如請求項7之LED顯示系統，其中，當該第二新灰度向量所對應的該LED燈珠之亮度滿足所對應的該第二檔次時，則該非揮發性記憶體儲存該LED燈珠對應的該可校準參數。
9. 如請求項6之LED顯示系統，其中，該裝置包含：一編解碼串接單元，將該灰度向量或該校正參數矩陣或適當的該電流值向量進行編碼產生一編碼資料後傳輸至另一個該串列式LED驅動裝置，或接收自另一個該串列式LED驅動裝置的該編碼資料後解碼成該灰度向量或該校正參數矩陣至該校正矩陣處理單元或適當的該電流值向量至該脈波寬度調變電路。
10. 如請求項6之LED顯示系統，其中，該可校準參數包含對應於該LED燈珠之一RGB灰度分量或對應於該LED燈珠之一RGB灰度分量及其RGB適當的該電流值向量。
11. 一種內置一可校準參數的一串列式LED驅動裝置，該串列式LED驅動裝置傳輸一灰度向量或一校正參數矩陣或適當的一電流值向量，包含： 一非揮發性記憶體，用以接收並儲存對應於一LED燈珠之該可校準參數，該可校準參數做為該LED燈珠校正用；一校正矩陣處理單元，讀取對應該LED燈珠且預存於該非揮發性記憶體之該校正參數矩陣之元素，接收該灰度向量，且該灰度向量與該校正參數矩陣進行矩陣運算產生一第一新灰度向量；以及一脈波寬度調變電路，依據該第一新灰度向量輸出一恆定電流至該LED燈珠以調整該LED燈珠；或該脈波寬度調變電路依據預存於該非揮發性記憶體所對應於該LED燈珠之適當的該電流值向量與該第一新灰度向量，以輸出對應的另一恆定電流至該LED燈珠調整該LED燈珠；其中，該LED燈珠具有對應的一檔次；該校正矩陣處理單元接收新的該校正參數矩陣，且該校正矩陣處理單元將該灰度向量與新的該校正參數矩陣進行矩陣相乘產生一第二新灰度向量使原始的該檔次被調整成一第二檔次；當該第二新灰度向量所對應的該LED燈珠之亮度滿足所對應的該第二檔次時，則該非揮發性記憶體儲存該LED燈珠對應於該第二檔次的該可校準參數。

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