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CN103514848B - 发光二极管驱动装置和发光二极管的驱动方法 - Google Patents

发光二极管驱动装置和发光二极管的驱动方法 Download PDF

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CN103514848B
CN103514848B CN201310159894.4A CN201310159894A CN103514848B CN 103514848 B CN103514848 B CN 103514848B CN 201310159894 A CN201310159894 A CN 201310159894A CN 103514848 B CN103514848 B CN 103514848B
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Abstract

一种发光二极管(LED)的驱动装置包括向多个LED阵列提供驱动电压的DC‑DC转换器;多个开关单元,每个开关单元串联到多个LED阵列中的相应LED阵列,并改变流入该多个LED阵列中的相应LED阵列的驱动电流的大小;以及控制单元,计算该多个LED阵列中的每一个的驱动电流以及与该多个LED阵列中的每一个的开关单元相对应的占空比,并且基于计算的驱动电流和计算的占空比控制该多个开关单元,以便在预定净空电压范围内操作每个开关单元。

Description

发光二极管驱动装置和发光二极管的驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年6月27日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2012-0069163的权益,其公开的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明公开的示例性实施例涉及一种发光二极管(LED)驱动装置、LED驱动方法和计算机可读记录介质。更具体地,本发明公开的示例性实施例涉及一种发光二极管(LED)驱动装置、LED驱动方法和计算机可读记录介质,其能够减少开关组件的热量并独立控制多个LED阵列中的每一个。
背景技术
由于液晶显示器(LCD)薄和轻,并具有低于其他显示装置的驱动电压和功耗,液晶显示器被广泛使用。然而,由于液晶显示器不能自身发光,而是非发光组件,液晶显示器需要单独提供光的背光单元。
冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管(LED)等经常被用作液晶显示器的背光光源。冷阴极荧光灯可能因为汞而导致环境的污染。此外,冷阴极荧光灯具有较慢的响应速度和较低的色彩可再现性,不适合制造更轻、更薄、更小的LCD面板。
相比之下,LED不使用对环境有害的物质,因而是环保的,并且具有脉冲驱动的优点。此外,由于LED技术具有极好的色彩可再现性,通过调节红色、绿色和蓝色LED的光量可以随意改变亮度、色温等,并适合制造更轻、更薄、更小的LCD面板,所以LED经常被用作LCD面板的背光光源。为了改善图像质量并降低功耗,在使用LED的LCD背光中,提供给LED的电流对应于图像的亮度信息而变化。
近年来,具有高清晰度和内置3D功能的显示装置使用配置有多个通道(或多个LED阵列)的LED背光单元。需要可以独立地控制每个通道的电流的电流源装置来驱动配置有多个通道的LED背光单元。对于电流控制,传统的LED背光单元使用开关模式型电路或线性模式型电路。
传统的开关模式型电路配备有用于每个LED阵列的完整功率转换电路,并且可以执行电流控制而与每个LED阵列的正向电压Vf的变化无关。然而,由于冗余地使用具有相同功能的功率组件,存在增加电路的尺寸和价格的缺点。
传统的线性模式型电路配备有控制其总电压的可变电压源装置和单独控制每个通道的电流的线性开关。因此,相比于传统的开关模式型电路,传统的线性模式型电路的尺寸相对较小,整个电路的价格减少。然而,由于每个LED阵列的正向电压Vf的变化增大,导致线性开关的热量相应增加,效率可能会降低,可能出现可靠性问题。
发明内容
为了克服上述缺点和与传统配置相关的其他问题,提出了本发明所公开的示例性实施例。本示例性实施例的一个方面是提供一种LED驱动装置、LED驱动方法和计算机可读记录介质,其能够减少开关元件的热量并独立控制多个LED阵列中的每一个。
根据示例性实施例,通过提供一种发光二极管(LED)驱动装置来实质上实现上述方面和/或其他特性,所述发光二极管(LED)驱动装置包括向多个LED阵列提供驱动电压的DC-DC转换器;多个开关单元,每个开关单元串联到多个LED阵列中的相应LED阵列,并改变流入多个LED阵列中的相应LED阵列的驱动电流的大小;以及控制单元,为了在预定净空(headroom)电压范围内操作每个开关单元,控制单元计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流以及与多个LED阵列中的每一个相对应的开关单元的占空比,并且基于计算的驱动电流和计算的占空比控制多个开关单元。
为了对应多个开关单元中的每一个均在预定净空电压范围内操作,控制单元可以接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息,基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流,计算提供给多个LED阵列中的每一个的驱动电流,基于计算的平均驱动电流和计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比,并且基于计算的驱动电流和计算的占空比控制多个开关单元。
控制单元可以控制DC-DC转换器向多个LED阵列提供在多个LED阵列中具有最大正向电压的LED阵列的正向电压和预定净空电压范围的低电压之和作为驱动电压。
控制单元可以包括参考控制器,计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流并产生预定净空电压范围的高电压值和低电压值;平均电流控制器,为了在高电压值和低电压值之间操作多个开关单元中的每一个,通过使用计算的平均驱动电流来计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,并通过使用计算的平均驱动电流、驱动电流进一步计算与多个LED阵列中的每一个相对应的开关单元的占空比;以及多个电流控制器,每个电流控制器基于计算的驱动电流和计算的占空比来控制多个开关单元中相应的开关单元。
参考控制器可以接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息,并基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流。
平均电流控制器可以控制DC-DC转换器向多个LED阵列提供计算的驱动电压。
平均电流控制器可以控制DC-DC转换器提供在多个LED阵列中具有最大正向电压的LED阵列的正向电压与预定净空电压范围的低电压之和,作为关于多个LED阵列的驱动电压。
为了在高电压值和低电压值之间操作多个开关单元中的每一个,平均电流控制器通过使用计算的平均驱动电流可以计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,并且基于参考控制器计算得到的平均驱动电流以及计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比。
为了在高电压值和低电压值之间操作多个开关单元中的每一个,平均电流控制器可以计算关于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列之外的其他LED阵列的、与计算的平均驱动电流相比值有所增加的驱动电流。
平均电流控制器可以计算相对于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的占空比,占空比低于具有最大正向电压的LED阵列的占空比。
多个开关单元中的每一个可包括一端接地的电阻器和串联在相应LED阵列与电阻器之间的开关组件。
开关组件可包括双极性晶体管(BJT),其集电极连接到相应LED阵列的一端,基极连接到相应的电流控制器,发射极通过电阻器接地;多个电流控制器中的每一个可以为相应BJT的基极提供与计算的驱动电流相对应的电压值。
开关组件可包括场效应晶体管(FET),其漏极连接到相应LED阵列的一端,栅极连接到相应的电流控制器,源极通过电阻器接地,多个电流控制器中的每一个可以为相应FET的栅极提供与计算的驱动电流相对应的电压值。
每个电流控制器通过使用电阻器的电压值可以执行流入相应LED阵列的驱动电流的反馈控制。
控制单元可包括与多个开关单元相对应的多个比较器,每个比较器输出与平均电流控制器计算的驱动电流相对应的电压值和相应的开关单元中的电阻器的电压值之间的差。
基于相应比较器的输出,多个电流控制器中的每一个可以执行流入相应LED阵列的驱动电流的反馈控制。
根据本发明公开的另一方面,一种发光二极管(LED)驱动装置的LED驱动方法,所述LED驱动装置包括多个LED阵列和配置为改变流入多个LED阵列中的每一个的驱动电流大小的多个开关单元,所述LED驱动方法可以包括:接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息;基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流;计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,以便在预定净空电压范围内操作每个开关单元;基于计算的平均驱动电流和计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比;并且基于计算的驱动电流和计算的占空比来控制多个开关单元。
驱动电流的计算可以包括:为了在预定净空电压范围内操作多个开关单元中的每一个,计算关于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的、与计算的平均驱动电流相比值有所增加的驱动电流。
占空比的计算可包括计算关于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的占空比,以使占空比低于具有最大正向电压的LED阵列的占空比。
根据另一示例性实施例,一种非临时性计算机可读记录介质可以包括用于在发光二极管(LED)驱动装置中执行LED驱动方法的程序,LED驱动装置包括多个LED阵列和配置为改变流入多个LED阵列中的每一个的驱动电流的大小的多个开关单元,所述非临时性计算机可读记录介质使得计算机执行所述LED驱动方法,方法包括:接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息;基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流;计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,以便在预定净空电压范围内操作多个开关单元中的每一个;基于计算的平均驱动电流和计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比;并且基于计算的驱动电流和计算的占空比来控制多个开关单元。
根据另一示例性实施例,一种发光二极管(LED)驱动装置包括:发光的LED阵列;连接到LED阵列和提供电流给LED阵列的开关单元;以及改变占空比从而改变提供给LED阵列的电流并维持LED阵列的期望亮度水平的控制单元。
以下详细说明并结合附图公开了优选实施例,本发明的其他目的、优点和显著特征将变得显而易见。
附图说明
当结合附图时,通过以下描述,本发明示例性实施例的上述和/或其他方面、特征和优势将变得清楚和更加容易理解,图中:
图1是示出了根据示例性实施例的LED驱动装置的框图;
图2是示出了根据示例性实施例的LED驱动装置的电路图;
图3是示出了根据第一示例性实施例的控制单元的配置的图;
图4是示出了根据第二示例性实施例的控制单元的配置的图;
图5是示出了图1的开关单元的工作特性的图;以及
图6是根据示例性实施例用于说明LED驱动方法的流程图。
贯穿附图,相同的参考数字将被理解为表示相同的部件、组件和结构。
具体实施方式
下文中,将参考附图详细描述特定示例性实施例。
提供本文所定义的事项,如其中详细的结构和元件,以协助全面理解本说明书。因此,显而易见的是,也可以在没有那些定义事项的情况下执行示例性实施例。此外,为了清楚和简要,省略了对公知功能和结构的描述。另外,在附图中的各种元件的尺寸可任意增加或减少以协助全面理解。
图1是示出了根据示例性实施例的LED驱动装置的框图。
参照图1,根据示例性实施例的LED驱动装置100包括DC-DC转换器110、多个LED阵列120、多个开关单元130和控制单元200。
DC-DC转换器110向多个LED阵列120提供驱动电压。具体地,DC-DC转换器110包括进行开关操作的功率晶体管,并通过功率晶体管的开关操作向多个LED阵列120提供驱动电压。更具体地,基于控制单元200提供的控制信号(例如,脉冲宽度调制(PWM)信号),DC-DC转换器110可以转换DC电压,并可以向多个LED阵列120提供转换后的DC电压。
为了让多个LED阵列120工作在饱和区,DC-DC转换器110可以向多个LED阵列120提供在多个LED阵列120中具有最大正向电压Vf(或者最大正向偏置电压)的LED阵列120的正向电压和预定净空电压范围的低电压之和,作为驱动电压。根据示例性实施例,如图5所示,预定净空电压范围是允许开关组件工作在线性区域的饱和区的电压范围。
由于本示例性实施例中使用了超过饱和点的饱和区的电压,即使改变了提供给LED阵列120的驱动电压或LED阵列120的正向电压Vf,流入LED阵列120的驱动电流的变化也很小。可以改变净空电压范围以对应于安装有LED驱动装置的显示装置的操作模式的变化。
形成多个LED阵列120,以便以并联方式连接执行发光操作的LED阵列120。根据示例性实施例,一个LED阵列120可以配置有一个LED发光元件或多个串联的LED发光元件。
多个开关单元130串联到多个LED阵列120中的每一个,并改变流入该多个LED阵列120中的每一个的驱动电流的大小。具体地,多个开关单元130包括电阻器和开关组件,每个开关组件例如可以是双极性晶体管(BJT)或场效应晶体管(FET)。以下将参照图2详细说明该多个开关单元130的配置和操作。
控制单元200可以计算提供给多个LED阵列120的驱动电压,并可以控制DC-DC转换器110,使计算的驱动电压提供给多个LED阵列120,以便在预定净空电压范围内操作多个开关单元130中的每一个。具体地,控制单元200可以计算在多个LED阵列120中具有最大正向电压Vf的LED阵列120的正向电压和预定净空电压范围的低电压之和,可以产生并向DC-DC转换器110提供与计算的电压之和相对应的控制信号(例如,脉冲宽度调制(PWM)信号),以便DC-DC转换器110可以产生与计算的电压之和相对应的驱动电压。
然后,控制单元200计算多个LED阵列120中的每一个的驱动电压以及与该多个LED阵列120的开关单元130相对应的占空比,并且基于计算的驱动电压和计算的占空比来控制该多个开关单元130,以便在预定净空电压范围内操作多个开关单元130中的每一个。具体地,控制单元200接收关于多个LED阵列120中的每一个的亮度信息,基于接收到的亮度信息计算该多个LED阵列120中的每一个的平均驱动电压,基于计算的平均驱动电压和计算的驱动电压来计算该多个开关单元130中的每一个的占空比,并基于计算的平均驱动电压和计算的占空比来控制该多个开关单元130。根据示例性实施例,术语“占空比”是指针对完整的时间周期有电流流过的时间段与没有电流流过的时间段的比值(有电流流过的时间段:没有电流流过的时间段)。
根据示例性实施例的LED驱动装置100可以解决以下技术问题:当为了降低成本和部件的数目而使用线性模式型电路时,由于每一个LED阵列120的正向电压(Vf)的偏差导致线性开关的效率降低和过热。此外,根据示例性实施例,当改变显示模式时,LED驱动装置100改变开关的峰值电压电平,从而防止电流失真和异常的保护电路故障。
图2是示出了根据示例性实施例的LED驱动装置的电路图。
参照图2,LED驱动装置100包括DC-DC转换器110、多个LED阵列120、多个开关单元130和控制单元200。
DC-DC转换器110向多个LED阵列120提供驱动电压。在上面的描述中已经参照图1对DC-DC转换器110的详细操作进行了说明,因而在此省略详细描述。
形成多个LED阵列120,以便执行发光操作的LED阵列120-1和120-2以并联方式连接。具体地,多个LED阵列120中的每一个的一端连接到DC-DC转换器110并被提供驱动电压,其另一端连接到多个开关单元130中的一个。图2示出了LED阵列120-1和120-2分别包括一个LED组件。备选地,LED阵列120-1和120-2可以通过多个LED元件串联实现。另外,在如图2所示的示例性实施例中,多个LED阵列120只包括两个LED阵列120-1和120-2,然而,多个LED阵列120可以实现为包括三个或更多的LED阵列。
多个开关单元130中的每一个包括电阻器133和开关组件131。图2所示的示例性实施例示出了该多个开关单元130包括两个开关单元130-1和130-2。然而,当多个LED阵列120实现为包括三个或更多的LED阵列120时,该多个开关单元130可包括与组成该多个LED阵列120的LED阵列120的数目相对应的开关单元。
每个电阻器133-1和133-2的一端分别连接到相应的开关组件131-1或131-2,另一端接地。根据示例性实施例,电阻器133测量流入LED阵列120的电流值,以及连接到控制单元200的开关组件131和电阻器133的公共接触节点的电压。
每个开关组件131-1和131-2的一端分别连接到LED阵列120-1和120-2的相应的LED阵列,另一端分别连接到电阻器133-1和133-2的相应电阻器。根据示例性实施例,开关组件131-1和131-2可分别由场效应晶体管(FET)实现,该晶体管漏极连接到LED阵列120的一端,栅极连接到控制单元200的相应一个电流控制器230-1和230-2,源极通过相应一个电阻器133接地。根据示例性实施例,图5示出了FET的工作特性。如图5所示,FET可以根据栅极电压VGS改变流过FET的电流。
在上述说明中,示例性地描述了使用FET作为开关组件131。备选地,当实施时,可以使用双极性晶体管(BJT)作为开关组件131。这种情况下,BJT的集电极可以连接到LED阵列120的一端,基极连接到电流控制器,发射极通过电阻器接地。然后,通过改变BJT的基极电压VBE可以改变流过BJT的电流。
在上述说明中,只有FET和BJT被描述作为开关组件的范例,然而,其他示例性实施例并不限于使用FET或BJT。除了FET和BJT之外,根据其他示例性实施例,各种其他类型的组件可以作为开关组件,只要其他组件可以改变电流的大小。
控制单元200包括参考控制器210、平均电流控制器220、多个电流控制器230和多个比较器240。控制单元200可以由一个芯片实现,或者可以由多个芯片实现。
参考控制器210可以计算多个LED阵列120中的每一个的平均电流,并产生预定净空电压范围的高电压值Vth h和低电压值Vth l。具体地,参考控制器210可以接收关于多个LED阵列120中的每一个的亮度信息,并基于接收到的亮度信息计算该多个LED阵列120中的每一个的平均驱动电流。本示例性实施例已经描述为具有如下配置:参考控制器210从外部源接收亮度信息,并基于接收到的亮度信息计算平均电流。然而,其他示例性实施例不限于此,可以实现为参考控制器210从外部源直接接收多个LED阵列120中的每一个的平均电流。此外,其他示例性实施例可以实现为参考控制器210从外部源接收显示装置(图中未示出)的操作模式信息,并通过使用存储的与接收到的操作模式信息相对应的LED阵列120的亮度信息来计算多个LED阵列120中的每一个的平均电流。
然后,参考控制器210可以产生预定净空电压范围的高电压值Vth h和低电压值Vth_l。预定净空电压范围可以从外部装置输入或者可以存储在参考控制器210中。根据示例性实施例,参考控制器210存储与显示装置(图中未示出)的操作模式相对应的多个净空电压范围,当从外部源输入显示装置的操作模式时,参考控制器210输出与输入的操作模式相对应的净空电压范围的高电压值Vth_h和低电压值Vth_l。
为了在预定净空电压范围内操作多个开关单元130中的每一个,平均电流控制器220可以计算提供给多个LED阵列120的驱动电压,并可以控制DC-DC转换器110向多个LED阵列120提供计算的驱动电压。具体地,平均电流控制器220可以计算在多个LED阵列120中具有最大正向电压的LED阵列120的正向电压与预定净空电压范围的低电压之和,并可以控制DC-DC转换器110,以便将与计算的电压之和相对应的驱动电压提供给多个LED阵列120。
为了在高电压值Vth_h和低电压值Vth_l之间操作该多个开关单元130中的每一个,平均电流控制器220通过使用计算的平均驱动电流来计算多个LED阵列120中的每一个的驱动电流以及与多个LED阵列120的多个开关单元130中的每一个相对应的占空比。具体地,为了在高电压值和低电压值之间操作该多个开关单元130中的每一个,平均电流控制器220可以通过使用参考控制器210计算的平均驱动电流来计算该多个LED阵列120中的每一个的驱动电流。更具体地,平均电流控制器220可以计算关于多个LED阵列120中除具有最大正向电压的LED阵列120以外的其他LED阵列120的、与计算的平均驱动电流值相比值有所增加的驱动电流。可以相对于多个LED阵列120中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列120来执行驱动电流的上述计算。
然后,平均电流控制器220基于计算的驱动电流来计算关于该多个开关单元130中的每一个的占空比。具体地,平均电流控制器220可以相对于多个LED阵列120中除具有最大正向电压的LED阵列120以外的其他LED阵列120来计算占空比,所述占空比低于具有最大正向电压的LED阵列120的占空比。例如,由于在除了以最大正向电压操作的LED阵列120的其他LED阵列120中流动大于计算的平均驱动电流值的驱动电流,可以使用比关于具有最大正向电压的LED阵列120的占空比更低的占空比,以使电流流入除具有最大正向电压的LED阵列120以外的其他LED阵列120。
然后,平均电流控制器220向多个电流控制器230提供计算的驱动电流和占空比。具体地,平均电流控制器220可以向每个对应于LED阵列120的电流控制器230提供由每个LED阵列计算的驱动电流和占空比。
多个电流控制器230中的每一个基于计算的驱动电流和占空比来控制多个开关单元130中相应的开关单元。具体地,多个电流控制器230中的每一个可以产生与计算的驱动电流相对应的相应开关组件131的驱动电压VGS,以便具有与计算的驱动电流相对应值的电流流入相应LED阵列120,并可以向相应开关组件131提供生成的开关组件131的驱动电压。
然后,多个电流控制器230中的每一个可以检测流入相应一个LED阵列120的电流值,并基于检测到的电流值执行反馈控制。具体地,根据示例性实施例,多个电流控制器230中的每一个通过使用电阻器133的电压值可以测量流入相应LED阵列120的电流值,并通过比较测量到的电流值和平均电流控制器220提供的驱动电流的大小来执行关于相应开关单元130的反馈控制。根据另一示例性实施例,如图4所示,多个电流控制器230可以实现为既接收电阻器的电压值又接收驱动电流。根据另一示例性实施例,如图3所示,多个电流控制器230可以实现为从外部比较器240接收电阻器133的电压值和对应于驱动电流的电压值之间的差值,并执行反馈控制。在所示出的示例性实施例中,示出了多个电流控制器230只包括第一电流控制器230-1和第二电流控制器230-2。然而,当多个LED阵列120实现为包括三个或更多的LED阵列120时,多个电流控制器230可以具有与形成该多个LED阵列120的LED阵列120的数目相对应的电流控制器230。
多个比较器240中的每一个输出对应于驱动电压的电压值与相应电阻器133的电压值之间的差值。具体地,该多个比较器240中的每一个可以接收与平均电流控制器220计算的驱动电压相对应的电压值和相应开关单元130的相应电阻器133的电压值,并可以向相应电流控制器230提供上述差值。在图2所示的示例性实施例中,示出了多个比较器240只包括第一比较器240-1和第二比较器240-2,然而,当多个LED阵列120实现为包括三个或更多的LED阵列120时,多个比较器240可以具有与形成该多个LED阵列120的LED阵列120的数目相对应的比较器。
在下文中,将参照图3和图4详细说明控制单元的操作。
图3是示出了根据第一示例性实施例的控制单元的配置的图。具体地,根据第一示例性实施例的控制单元200使用如图2所示的比较器240。
根据第一示例性实施例,第一LED阵列120-1的正向电压Vf为99V,第二LED阵列120-2的正向电压为97V。预定净空电压范围在1V和1.5V之间。每个LED阵列120的电流参考值信号(iref)为100mV,每个LED阵列120的电流为100mA,基本占空比为0.5。
在上述状态下,控制单元200可以控制DC-DC转换器110输出100V的驱动电压(第一LED阵列的正向电压(99V)+预定净空电压范围的低电压值(1V))。当DC-DC转换器110如上所述输出100V的驱动电压时,第一开关组件131-1的净空电压为1V,第二开关组件131-2的净空电压为3V。
由于第二开关组件131-2的净空电压(3V)没有处于预定净空电压范围(1V~1.5V)之内,控制单元200可以逐步地增大第二开关组件131-2的栅极电压,以便逐步地增大流入第二LED阵列120-2的电流。其结果是,第二开关组件131-2的净空电压落入预定净空电压范围(1V~1.5V)之内。此时,第二开关组件131-2的栅极电压从4V上升到4.2V,流入第二LED阵列120-2的电流从100mA增加到150mA。
流入第二LED阵列120-2的电流的增加引起亮度的增加。因此,为了第二LED阵列120-2维持期望的亮度水平,控制单元200可以将与第二LED阵列120-2相对应的第二开关组件131-2的占空比从0.5变化为0.33。其结果是,第二LED阵列120-2的平均亮度与驱动电流变化之前是相同的。
根据上述示例性实施例,第二开关组件131-2功率的损失可减少约60%。具体地,当通过常规方法驱动第二开关组件131-2时,该组件消耗2.9V x0.1Ax0.5=145mW的功率。然而,当通过上述方法驱动第二开关组件131-2时,该组件消耗1.35V x0.15Ax0.33=57mW的功率。
图4是示出了根据第二示例性实施例的控制单元的配置的图。具体地,根据第二示例性实施例,控制单元200没有比较器。替代地,在电流控制器230内部执行与比较器执行的操作相对应的操作。根据第二示例性实施例的控制单元200在配置方面不同于如图2和图3所示的控制单元200。然而,根据第二示例性实施例,控制单元200的操作与图2和图3所示的控制单元200的操作是相同的。
图6是根据示例性实施例用于说明LED驱动方法的流程图。
在操作S610中,控制单元接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息。在本示例性实施例中,控制单元从外部源接收亮度信息,并在随后步骤中计算该多个LED阵列中的每一个的平均电流。然而,根据其他示例性实施例,控制单元可以实现为直接从外部源接收该多个LED阵列中的每一个的平均电流。备选地,根据其他示例性实施例,控制单元可以实现为从外部源接收显示装置(图中未示出)的操作模式信息,并生成与接收到的操作模式相对应的预先存储的LED阵列的亮度信息。
在操作S620中,控制单元基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列120中的每一个的平均驱动电流。具体地,通过使用其中记录了与亮度信息相对应的平均驱动电流值的查找表,控制单元可以计算与接收到的亮度信息相对应的多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流。
在操作S630中,控制单元计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,以便在预定净空电压范围内操作多个开关单元中的每一个。具体地,控制单元可以计算关于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的、与计算的平均驱动电流相比值有所增加的驱动电流。可以相对于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列来执行驱动电流的上述计算。
此外,在操作S630中,控制单元基于计算的平均驱动电流和计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比。具体地,控制单元可以计算相对于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的占空比,该占空比低于具有最大正向电压的LED阵列的占空比。例如,由于大于计算的平均驱动电流值的驱动电流流入除根据最大正向电压操作的LED阵列以外的其他LED阵列,可以使用比关于具有最大正向电压的LED阵列的占空比更低的占空比,以使电流流入除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列。
此外,在操作S630中,控制单元可以计算提供给多个LED阵列的驱动电压以便在预定净空电压范围内操作多个开关单元中的每一个。具体地,控制单元可以计算在多个LED阵列中具有最大正向电压的LED阵列的正向电压和预定净空电压范围的低电压之和。
然后,在操作S640中,控制单元生成与计算的电压之和相对应的控制信号(例如,PWM信号),并将生成的控制信号提供给DC-DC转换器,以便DC-DC转换器可以向多个LED阵列提供与计算的电压之和相对应的驱动电压。
然后,在操作S650中,控制单元基于计算的驱动电流和计算的占空比来控制多个开关单元。具体地,为了输入的驱动电流流入相应LED阵列,控制单元可以生成与驱动电流相对应的开关单元的驱动电压VGS,并可以向相应开关单元提供生成的开关单元的驱动电压。此时,控制单元可以检测流入每个LED阵列的电流值,并可以关于流入多个LED阵列的驱动电流执行反馈控制。
因此,当为了减少成本和元件的数目而使用线性模式型电路时,根据本示例性实施例的LED驱动方法能够解决由于每个LED阵列的正向电压的偏差导致的效率降低以及产生过多热量而引起的线性开关过热的问题。此外,当改变显示模式时,根据本示例性实施例的LED驱动方法通过改变开关的峰值电压电平能够防止电流失真和异常的保护电路故障。例如,如图6所示的LED驱动方法可以在具有如图1所示的配置的LED驱动装置上实现,或者根据其他示例性实施例在具有其他配置的LED驱动装置上实现。
此外,根据上述示例性实施例,LED驱动方法可以实现为至少一个用于执行上述LED驱动方法的执行程序。该执行程序可以存储在计算机可读记录介质上。
因此,示例性实施例的每个块可以被作为计算机可读记录介质的计算机可记录代码执行。计算机可读记录介质可以实现为能够存储可以由计算机系统读取的数据的装置。
尽管已经描述了示例性实施例,但是本领域技术人员一旦得知上述基本概念,可以对示例性实施例进行其他变化和修改。因此,所附的权利要求书应被理解为包括上述示例性实施例和属于示例性实施例的概念的精神和范围内的所有这样的变化和修改。

Claims (14)

1.一种驱动多个LED阵列的LED驱动装置,所述LED驱动装置包括:
DC-DC转换器,向多个LED阵列提供驱动电压;
多个开关单元,与多个LED阵列中的每一个串联,并且改变流入多个LED阵列中的每一个的驱动电流的大小;以及
控制单元,所述控制单元为了在预定净空电压范围内操作每个开关单元,计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,计算与多个LED阵列中的每一个相对应的开关单元的占空比,并且基于计算的驱动电流和计算的占空比控制多个开关单元;
其中,所述控制单元接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息;基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流;针对多个开关单元中的每一个计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,以便在预定净空电压范围内操作相应开关单元;基于计算的平均驱动电流和计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比;并且基于计算的驱动电流和计算的占空比控制多个开关单元。
2.如权利要求1所述的LED驱动装置,其中,控制单元控制DC-DC转换器向多个LED阵列提供在多个LED阵列中具有最大正向电压的LED阵列的正向电压与预定净空电压范围的低电压之和作为驱动电压。
3.一种驱动多个LED阵列的LED驱动装置,所述LED驱动装置包括:
DC-DC转换器,向多个LED阵列提供驱动电压;
多个开关单元,与多个LED阵列中的每一个串联,并且改变流入多个LED阵列中的每一个的驱动电流的大小;以及
控制单元,所述控制单元为了在预定净空电压范围内操作每个开关单元,计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,计算与多个LED阵列中的每一个相对应的开关单元的占空比,并且基于计算的驱动电流和计算的占空比控制多个开关单元;
其中,所述控制单元包括:
参考控制器,计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流并生成预定净空电压范围的高电压值和低电压值;
平均电流控制器,通过使用计算的平均驱动电流来计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流和与多个LED阵列中的每一个相对应的开关单元的占空比,以便在高电压值和低电压值之间操作多个开关单元中的每一个;以及,
多个电流控制器,基于计算的驱动电流和占空比控制多个开关单元中的每一个。
4.如权利要求3所述的LED驱动装置,其中,参考控制器接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息,并基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流。
5.如权利要求3所述的LED驱动装置,其中,平均电流控制器计算提供给多个LED阵列的驱动电压,并控制DC-DC转换器向多个LED阵列提供计算的驱动电压,以便在预定净空电压范围内操作多个开关单元中的每一个。
6.如权利要求5所述的LED驱动装置,其中,平均电流控制器控制DC-DC转换器提供在多个LED阵列中具有最大正向电压的LED阵列的正向电压与预定净空电压范围的低电压之和,作为关于所述多个LED阵列的驱动电压。
7.如权利要求3所述的LED驱动装置,其中,平均电流控制器通过使用计算的平均驱动电流来计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,以便在所述高电压值和所述低电压值之间操作多个开关单元中的每一个,并且基于由参考控制器计算得到的平均驱动电流以及所述计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比。
8.如权利要求7所述的LED驱动装置,其中,平均电流控制器计算关于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的、与计算的平均驱动电流相比值有所增加的驱动电流,以便在高电压值和低电压值之间操作多个开关单元中的每一个。
9.如权利要求8所述的LED驱动装置,其中,平均电流控制器计算关于多个LED阵列中除具有最大正向电压的LED阵列以外的其他LED阵列的占空比,所述占空比低于具有最大正向电压的LED阵列的占空比。
10.如权利要求3所述的LED驱动装置,其中,多个开关单元中的每一个包括:
电阻器,所述电阻器的一端接地;以及,
开关组件,串联在LED阵列与所述电阻器之间。
11.如权利要求10所述的LED驱动装置,其中,每个电流控制器通过使用电阻器的电压值执行对流入LED阵列的驱动电流的反馈控制。
12.如权利要求11所述的LED驱动装置,其中,控制单元还包括多个比较器,所述比较器输出与平均电流控制器中计算的驱动电流相对应的电压值和电阻器的电压值之间的差。
13.如权利要求12所述的LED驱动装置,其中,多个电流控制器中的每一个基于比较器的输出来执行对流入LED阵列的驱动电流的反馈控制。
14.一种LED驱动装置的LED驱动方法,所述驱动装置包括多个LED阵列和能够改变流入多个LED阵列中的每一个的驱动电流的大小的多个开关单元,所述LED驱动方法包括:
接收关于多个LED阵列中的每一个的亮度信息;
基于接收到的亮度信息计算多个LED阵列中的每一个的平均驱动电流;
计算多个LED阵列中的每一个的驱动电流,以便在预定净空电压范围内操作每个开关单元;
基于计算的平均驱动电流和计算的驱动电流来计算多个开关单元中的每一个的占空比;以及,
基于计算的驱动电流和计算的占空比控制多个开关单元。
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