一种拓展LED数量的电路、背光源、显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种拓展LED数量的电路、背光源、显示装置。

背景技术：

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。由于LED自身具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等优点，从而广泛的应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。

以LED在液晶显示装置的背光源中的应用为例，如图1所示，该背光源中包括多个LED灯串以及控制该灯串的驱动电路，图1中以一个灯串包括10个LED，整个背光源包括8个灯串，也即总共包括80个LED为例进行说明的。一般的，LED的标准工作电压为3V，图1中LED灯串需要正常工作时，施加至该LED灯串的电压约为30V，并且由于每个灯串中LED自身的差异，使得每个LED上的电压具有微小差别(LED自身的电流和电压成指数关系)，从而使得不同的LED上的电流具有明显差异，即不同的LED的亮度不同，进而影响该背光源的亮度均匀性。

现有技术中，一般通过在TPS61185芯片内部采用镜像电流源对每串LED的电流进行精确控制(1％的电流精度)，以提高LED电流控制精度，保证背光的亮度的均匀性。

然而，为了提高背光源的亮度，一般采用在LED灯串上直接串联额外的LED，来实现LED数量的拓展，例如：将原有每一灯串上的10颗LED的数量增加至11或者12颗，此时，需要施加至灯串的电压接近36V，在此情况下，一方面，该电压加上漏感尖峰，接近TPS61185芯片内部的三极管的额定电压(40V)，从而导致TPS61185芯片的可靠性降低，产品质量降低；另一方面，该电压接近甚至超过了安全电压36V，不符合安全电压规定。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种拓展LED数量的电路、背光源、显示装置，能够在不过大增加LED灯串上电压的基础上，增加LED的数量，以满足背光源对较高亮度的要求。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种拓展LED数量的电路，包括：主LED灯串，以及与所述主LED灯串串联的第一电阻；附加LED灯串，以及与所述附加LED灯串整体的负极端串联的第二电阻，且所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相等；求差电路，所述求差电路的两个输入端分别连接在所述第一电阻的两端；第一运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端与所述求差电路的输出端连接，所述第一运算放大器的反向输入端通过所述第二电阻接地，所述第一运算放大器的输出端与所述附加LED灯串连接，以便使得所述主LED灯串的电流与所述附加LED灯串的电流相等。

进一步的，所述求差电路包括第二运算放大器、阻值相等的第三电阻和第四电阻、阻值相等的第五电阻和第六电阻；其中，所述第三电阻的一端与所述第一电阻的第一端连接，另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接；所述第四电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，另一端接地；所述第五电阻的一端与所述第一电阻的第二端连接，另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第一电阻的第一端的电压大于第二端的电压；所述第六电阻的一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。

进一步的，所述第一运算放大器的输出端与所述附加LED灯串连接具体为：所述拓展LED数量的电路还包括三极管，所述三极管的基极与所述第一运算放大器的输出端连接，集电极与所述附加LED灯串整体的负极连接，发射极通过所述第二电阻接地。

进一步的，所述第一运算放大器的输出端与所述附加LED灯串连接具体为：所述第一运算放大器的输出端与所述附加LED灯串整体的正极连接。

进一步的，所述第一电阻的串联于所述主LED灯串整体的端部。

进一步的，所述主LED灯串的数量和所述附加LED灯串的数量均为多个，且各所述附加LED灯串与不同的主LED灯串相连。

本发明实施例另一方面还提供一种背光源，包括前述的拓展LED数量的电路。

进一步的，所述背光源还包括：背光源驱动芯片，所述背光源驱动芯片包括多个电流反馈端，且所述拓展LED数量的电路中的主LED灯串通过第一电阻与所述电流反馈端一一对应连接。

进一步的，所述背光源为直下式背光源。

本发明实施例再一方面还提供一种显示装置，包括前述的背光源。

本发明实施例提供一种拓展LED数量的电路、背光源、显示装置，该拓展LED数量的电路，包括：主LED灯串，以及与主LED灯串串联的第一电阻；附加LED灯串，以及与附加LED灯串整体的负极端串联的第二电阻，且第一电阻和第二电阻的阻值相等；求差电路，该求差电路的两个输入端分别连接在第一电阻的两端；第一运算放大器，第一运算放大器的正相输入端与求差电路的输出端连接，第一运算放大器的反向输入端通过第二电阻接地，第一运算放大器的输出端与附加LED灯串连接，第一运算放大器的输出端与附加LED灯串连接。由于通过求差电路使得该求差电路输出端的电压与第一电阻的两端的电压差相等，并且根据第一运算放大器能够保证该求差电路输出端的电压与第二电阻两端的电压差相等，又第一电阻和第二电阻的阻值相等，从而可以使得与第一电阻串联的主LED灯串上的电流和与第二电阻串联的附加LED灯串的电流相等，进而避免了直接在主LED灯串上串联LED来实现LED数量的拓展而导致主LED灯串上电压增加过大的弊端，本发明能够在不过大增加LED灯串上电压的基础上，增加LED的数量，以满足背光源对较高亮度的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种LED背光源的电路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种拓展附加LED灯串的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种拓展附加LED灯串的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。

本发明实施例提供一种拓展LED数量的电路，如图2所示，该拓展LED数量的电路包括：

主LED灯串01，以及与主LED灯串01串联的第一电阻R₁。

附加LED灯串02，以及与附加LED灯串02整体的负极端串联的第二电阻R₂，且第一电阻R₁和第二电阻R₂的阻值相等，即R₁＝R₂。

求差电路100，该求差电路100的两个输入端分别连接在第一电阻R₁的两端，通过该求差电路100能够使得该求差电路100的输出端的电压V₀与第一电阻R₁的两端的电压差相等，即有以下关系式：

V₀＝V₁-V₂＝I₁R₁ (公式1)

其中，V₁-V₂为第一电阻R₁的两端的电压差，I₁为第一电阻R₁上的电流，也即主LED灯串01上的电流。

在此基础上，如图2所示，上述拓展LED数量的电路还包括第一运算放大器A₁，该第一运算放大器A₁的正相输入端与求差电路100的输出端连接，该第一运算放大器A₁的反向输入端通过第二电阻R₂接地，该第一运算放大器A₁的输出端与附加LED灯串02连接。

由于该第一运算放大器A₁的正相输入端与求差电路100的输出端连接，且第一运算放大器A₁的反向输入端通过第二电阻R₂接地，则有以下关系式：

V₀＝I₂R₂ 公式(2)

其中，I₂为第二电阻R₂上的电流，也即附加LED灯串02上的电流。

结合上述公式(1)、(2)以及第一电阻R₁和第二电阻R₂的阻值相等，即R₁＝R₂，则可知I₁＝I₂，即主LED灯串的电流I₁与附加LED灯串的电流I₂相等，从而避免了直接在主LED灯串上串联LED来实现LED数量的拓展，而导致主LED灯串电压增加过大的弊端，本发明能够在不过大增加LED灯串上电压的基础上，增加LED的数量，以满足背光源对较高亮度的要求。

以下对上述求差电路100的具体电路设计做进一步的说明，如图2所示，该求差电路100包括第二运算放大器A₂、阻值相等的第三电阻R₃和第四电阻R₄(即，R₃＝R₄)，阻值相等的第五电阻R₅和第六电阻R₆(即，R₅＝R₆)。

具体的，该求差电路100中第三电阻R₃的一端与第一电阻R₁的第一端连接，另一端与第二运算放大器A₂的同相输入端连接；第四电阻R₄的一端与第二运算放大器A₂的同相输入端连接，另一端接地。

第五电阻R₅的一端与第一电阻R₁的第二端连接，另一端与第二运算放大器A₂的反相输入端连接，第一电阻R₁的第一端的电压大于第二端的电压；第六电阻R₆的一端与第二运算放大器A₂的反相输入端连接，另一端与第二运算放大器A₂的输出端连接。

以下通过上述具体的求差电路100对该求差电路100的输出端的电压V₀与第一电阻R₁的两端的电压差相等(即V₀＝V₁-V₂＝I₁R₁)做进一步的说明，具体推断过程的如下：

由第一电阻R₁的第一端产生的输出电压V₀¹满足以下关系式：

由第一电阻R₁的第二端产生的输出电压V₀²满足以下关系式：

该求差电路100的输出端的总电压V₀为上述第一电阻R₁的两端产生的输出电压之和，即求差电路100的输出端的总电压V₀满足以下关系式：

其中，V₁为第一电阻R₁的第一端的电压，V₂为第一电阻R₁的第二端。

由上述公式(3)，结合第三电阻R₃和第四电阻R₄的阻值相等(即，R₃＝R₄)，第五电阻R₅和第六电阻R₆的阻值相等(即，R₅＝R₆)，即可得到公式(1)，即，V₀＝V₁-V₂＝I₁R₁。

另外，以下对上述第一运算放大器A₁的输出端与附加LED灯串02连接做进一步的说明。

例如，可以如图2所示，该拓展LED数量的电路还包括三极管T，该三极管T的基极与第一运算放大器A₁的输出端连接，集电极与附加LED灯串02整体的负极连接，发射极通过第二电阻R₂接地。

在该连接方式下，第一运算放大器A₁的输出端与三极管T的基极连接，通过第一运算放大器A₁的输出端对三极管T进行控制，以保证主LED灯串的电流I₁与附加LED灯串的电流I₂相等，在此情况下，对该第一运算放大器A₁驱动能力的要求较小，实际中可以选择驱动力较小的运算放大器即可满足需求；另外，为了便于控制对灯串的整体控制，附加LED灯串02整体的正极可以与主LED灯串01整体的正极连接至同一信号输入端。

又例如，还可以如图3所示，第一运算放大器A₁的输出端与附加LED灯串02整体的正极连接，在此情况下，第二电阻R₂直接与附加LED灯串02整体串联，也即第二电阻R₂直接与附加LED灯串02整体的负极连接。

在该连接方式下，第一运算放大器A₁的输出端直接与附加LED灯串02整体的正极连接，由该第一运算放大器A₁的输出端向附加LED灯串02提供输入信号，以保证主LED灯串的电流I₁与附加LED灯串的电流I₂相等，在此情况下，对该第一运算放大器A₁驱动能力的要求较高，此时第一运算放大器A₁可以采用轨到轨高驱动能力运算放大器。

在此基础上，上述第一电阻R₁与主LED灯串01的LED灯串联，可以是第一电阻R₁串联于相邻的两个LED灯之间，也可以是串联主LED灯串01的端部，例如可以串联于主LED灯串01整体的负极端。当然，本发明中为了避免第一电阻R₁串联于相邻的两个LED灯之间对整个发光区域造成不良影响，同时也利于走线的排布，本发明优选的，如图2所示，将第一电阻R₁串联主LED灯串01整体的端部。

另外，在实际的应用中，上述拓展LED数量的电路中，主LED灯串01的数量和附加LED灯串02的数量可以均为多个，且各附加LED灯串02与不同的主LED灯串相连，例如在背光源中的应用，可以是在背光源中的每个主LED灯串01通过上述电路均拓展一个附加LED灯串02，也可以是在部分主LED灯串01通过上述电路对应拓展附加LED灯串02，本发明对此不做限定，可以根据实际的需要进行设置。

本发明实施例提供一种背光源，包括前述的拓展LED数量的电路，具有与前述实施例提供的拓展LED数量的电路相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对拓展LED数量的电路的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

需要说明的是，上述背光源还可以包括背光源驱动芯片，例如TPS61185芯片，当然并不限制于；该背光源驱动芯片包括多个电流反馈端IFB(可参考图1)，且拓展LED数量的电路中的主LED灯串01通过第一电阻R₁与电流反馈端IFB一一对应连接，在此情况下，无需增设背光源驱动芯片的数量，且能够在不过大增加LED灯串上电压的基础上，增加LED的数量，以满足背光源对较高亮度的要求。

另外，对于上述背光源，可以是侧入式背光源，也可以是直下式背光源；当然，由于直下式背光源中需要设置LED阵列，即直下式背光源中需要设置数量较多的LED，以满足正常的发光需求，因此，本发明中的电路设计方案，对于直下式背光源中拓展LED数量更为适用。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括前述的背光源，该背光同样包括前述的拓展LED数量的电路，具有与前述实施例提供的拓展LED数量的电路相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对拓展LED数量的电路的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。