专利名称：彩色led背光源的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在显示设备中的彩色发光二极管(LED)的驱动装置，更具体地涉及一种具有高生产效率的LED背光源(backlight)的驱动装置，其能够不考虑周围温度的变化而均匀地控制LED的光输出，能够通过根据LED的周围温度或LED的检测电压控制彩色LED阵列的光输出量而不需要LED更换时的附加外部电路就可以改变特征数据(characteristic data)，并能够容易地改变LED更换时的特征数据。
背景技术：
一般地，在包括移动电话、MP3播放器、个人媒体播放器(PMP)、自动导航仪、移动或车载DVD/AV系统、以及便携式计算机的移动显示市场中，每年需要至少2.8亿台显示产品。大多数移动显示市场都被薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)技术占据。厂家之间对于TFT-LCD的价格和性能的改进的竞争变得激烈起来。
由于TFT不是自发光的，所以TFT LCD需要诸如背光单元(BLU)的附加发光元件。可以通过各种技术来实现BLU。商业上可获得的大多数LCD-BLU都使用冷阴极荧光灯(CCFL)。CCFL具有诸如高亮度、低制造成本、简单驱动电路、以及薄筒形状(thintube shape)的优点。然而，由于CCFL抵抗外部冲击能力比较脆弱，所以具有大约5英寸或更小尺寸的移动TFT-LCD都使用白色LED。
图1是示出传统的白色LED背光源的驱动装置的结构的框图。
图1中所示的传统的白色LED背光源的驱动装置10驱动白色LED背光源20，并包括电压检测单元11，用于检测白色LED背光源20的电压；控制单元12，用于根据电压检测单元11检测的电压和亮度调节电压之间的差，控制驱动电流；突发模式调光单元13，用于根据调光电压Vdim，使用突发模式调光法调节驱动电流量；以及电流源14，用于根据突发模式调光单元13的驱动电流量的调节，调节白色LED背光源20中流动的驱动电流Id的量。
白色LED背光源20的每个LED消耗大约10mA的驱动电流和大约1.8至3V的驱动电压。白色LED背光源的传统驱动装置使用用于控制白色LED的电流量的方法适当调节白色LED的驱动电流量。更具体地，控制单元12可以向电流源14提供控制信号，以调节突发模式的亮度。
在CCFL或白色LED中，由于彩色再现性降至NTSC标准的70-80％，所以不可能实现精确的彩色再现。为了解决这个问题，正在积极研究使用彩色光源来实现大约至少90％的彩色再现性。现在，彩色LED(RGB LED)开始在液晶显示-高清晰度电视(LCD-HDTV)市场和专业的LCD监控器市场中商业化，并且随着技术的发展和产量的增加，其应用逐渐扩展。
然而，在白色LED背光源的传统驱动装置中，由于LED特性，彩色LED(RGB LED)的驱动电压(即，正向电压Vf的电平)和光输出效率不同。因此，需要一种调节正向电压Vf的功能。当串行连接LED时，LED的数量变化或正向电压Vf之间的差增加。
另外，由于彩色LED对温度比较敏感，所以需要一种用于校正由于温度变化导致的发光效率变化、电流量变化、以及彩色LED间的特性差的技术。
发明内容
所以，鉴于上述问题提出了本发明。并且，本发明的目的在于提供一种具有高生产效率的彩色LED背光源的驱动装置，其可以不考虑周围温度的变化而均匀地控制LED的光输出，可以通过根据LED的周围温度或LED的检测电压控制彩色LED阵列的光输出量而不需要LED更换时的附加外部电路来改变特征数据，并可以容易地改变LED更换时的特征数据(通过参考查找表)。
根据本发明，提供了一种用于驱动包括多个彩色LED阵列的彩色发光二极管(LED)背光源的驱动装置，包括电压检测单元，用于检测施加到彩色LED背光源上的电压；温度检测单元，用于检测彩色LED背光源的温度；控制单元，用于通过参考预先设置的驱动电压值，根据温度检测单元检测的温度和电压检测单元检测的电压，控制分别在彩色LED背光源的彩色LED阵列中流动的驱动电流；以及多路电流源，用于通过控制单元的驱动电流控制，调节分别在彩色LED背光源的彩色LED阵列中流动的驱动电流量。
控制单元可以包括查找表，其中，预先为每个温度和电压设置驱动电流值；主控制器，用于通过参考查找表中设置的驱动电流值，根据温度检测单元检测的温度和电压检测单元检测的电压，均匀地控制彩色LED背光源的彩色LED阵列的发光效率；以及电流控制器，用于通过主控制器的控制，控制通过多路电流源的驱动电流。
多个彩色LED背光源的彩色LED阵列可以包括第一、第二、和第三彩色LED阵列；多路电流源可以包括DA转换器，用于将控制单元的电流控制器的驱动电流控制信号转换为模拟控制信号；以及第一、第二、和第三电流源，用于根据来自DA转换器的模拟控制信号，调节分别在第一、第二、和第三彩色LED阵列中流动的第一、第二、和第三驱动电流量。
通过以下详细描述和附图，可以更加清楚地理解本发明的上述和其他目的、特点、和优点，其中图1是示出白色LED背光源的传统驱动装置的结构的框图；图2是示出根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置的结构的框图；以及图3是示出根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置的操作的流程图。
具体实施例方式
现在，将参考附图详细说明本发明的优选实施例。在附图中，尽管在不同的图中，但是相同的参考标号表示相同或相似的元件。
图2是示出根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置的结构的框图。
参考图2，根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置驱动包括多个彩色LED阵列LA1、LA2、和LA3的彩色LED背光源200，并包括电压检测单元110、温度检测单元120、控制单元130、以及多路电流源140。
电压检测单元110检测施加到彩色LED背光源200的电压，即，正向电压。
温度检测单元120检测彩色LED背光源200的温度。由于包括在彩色LED背光源200中的彩色LED的光效率随着温度和正向电压而变化，所以需要检测当前温度以均匀地控制光效率。
控制单元130根据温度检测单元120检测的温度和电压检测单元110检测的电压，通过参考预先设置的驱动电流值控制彩色LED背光源200的每个彩色LED阵列中流动的驱动电流。
多路电流源140通过控制单元130的驱动电流控制，调节在彩色LED背光源200的每个彩色LED阵列中流动的驱动电流量。
更具体地，控制单元130包括查找表131，其中，为每个温度和电压预先设置驱动电流值；主控制器132，其根据温度检测单元120检测的温度和电压检测单元110检测的电压，通过参考查找表131中的驱动电流电压，均匀地控制彩色LED背光源200的每个彩色LED阵列的光效率；以及电流控制器133，其通过主控制器132的控制，来控制通过多路电流源140的驱动电流。
在查找表中，由于存在多种彩色LED和多个发生器以及随着彩色LED和发生器的种类变化的彩色LED的特性，所以需要调节由不同发生器生产的彩色LED的光效率。因此，当正向电压Vf和驱动电流Id固定且LED和发生器的种类不同时，必须通过外部电路改变驱动电路的固定值。
然而，在这种情况下，进一步包括用于改变驱动电路的值的附加I/O接口和用于固定外部改变值的附加电路。基于对这种条件的考虑，在本发明中，包括用于存储光效率参数查找表的附加内置存储装置。
每个彩色LED都包括用于每种彩色LED或发生器的光效率参数查找表。当更换LED时，仅需要通过软件改变数据。根据本发明，由于不需要附加外部电路并且可以容易地通过软件改变数据，所以有可能增加生产效率。
例如，查找表包括存储器的地址、供应商的供应商代码、彩色(RGB)信息的LED码、效率、驱动电流Id、正向电压Vf、以及温度Ta。
由于可以通过参考查找表中设置的温度和正向电压获取具有最大效率的驱动电压，所以可以根据当前温度和正向电压控制具有最大效率的彩色LED的驱动。
彩色LED背光源200包括第一、第二、以及第三彩色LED阵列LA1、LA2、及LA3。多路电流源140包括DA转换器141，用于将控制单元130的电流控制器133的驱动电流控制信号转换为模拟控制信号；以及第一、第二、和第三电流源142、143、和144，用于根据来自DA转换器141的模拟控制信号，控制分别在第一、第二、和第三彩色LED阵列LA1、LA2和LA3中流动的第一、第二、和第三驱动电流Idr、Idg和Idb的量。
图3是示出根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置的操作的流程图。在图3中，在步骤S100，启动根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置。在步骤S200，检测施加到彩色LED的电压，即，检测正向电压。在步骤S300，检测彩色LED的温度。在步骤S400，计算参考查找表中设置的值的数目。在步骤S500，确定是否参考了查找表中设置的所有值。在步骤S600，从查找表获取对应于所检测的值的设置值。在步骤S700，确定所获取的设置值是否具有最大效率。在步骤S800，通过具有最大效率的设置值控制电流。在步骤S900，确定驱动操作是否完成。
下文中，将参考附图详细说明本发明的操作和效果。
参考图2和图3描述根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置的操作。首先，在图2中，根据本发明的彩色LED背光源的驱动装置启动(S100)。通过电压检测单元110检测施加到白色LED背光源200的电压，并将所检测的电压储存在控制单元130的内部存储器中(图3的S200和S210)。通过温度检测单元120检测彩色LED背光源200的温度，并将所检测的温度存储在控制单元130的内部存储器中(图3的S300和S310)。
接着，控制单元130通过参考预先设置的驱动电流值，根据温度检测单元120检测的温度和电压检测单元110检测的电压，控制在彩色LED背光源200的彩色LED阵列LA1、LA2、和LA3中的每个中流动的驱动电流。然后，多路电流源140通过控制单元130的驱动电流控制，调节分别在彩色LED背光源200的彩色LED阵列LA1、LA2和LA3中流动的驱动电流Idr、Idg和Idb的量(图3的S400至S900)。
现在将详细说明该操作。
如上所述，在控制单元130的查找表131中，预先为每个温度和电压设置驱动电流值。控制单元130的主控制器132通过参考查找表131中设置的所有驱动电流值，根据温度检测单元120检测的温度和电压检测单元110检测的电压，控制彩色LED背光源200的每个彩色LED阵列的光效率。
即，主控制器132将温度检测单元120检测的温度和电压检测单元110检测的电压与查找表131中存储的设置值进行比较，并获取对应于温度检测单元120检测的温度和电压检测单元110检测的电压的设置值(图3的S400至S600)。
主控制器132确定所获取的设置值是否具有最大效率。然后，控制单元130的电流控制器133通过主控制器132的控制来控制通过多路电流源140的驱动电流(图3的S700)。
接着，多路电流源140的DA转换器141将控制单元130的电流控制器133的驱动电流控制信号转换为模拟控制信号，并将该模拟控制信号输出到第一、第二、和第三电流源142、143、和144。彩色LED背光源200可以包括第一、第二、和第三彩色LED阵列LA1、LA2、和LA3。此时，第一、第二和第三电流源142、143、和144根据从DA转换器141输出的模拟控制信号调节分别在第一、第二、和第三彩色LED阵列LA1、LA2、和LA3中流动的第一、第二、和第三驱动电流Idr、Idg、和Idb的量(图3的S800和S900)。
有可能通过基于当前温度单独控制多个彩色LED阵列，来均匀地控制多个LED的发光量。
如上所述，在本发明中，通过正向电压Vf检测和温度检测来实时监控正向偏压和当前温度，并将其中设置了正向电压Vf、驱动电流Id、每个彩色LED的温度和发光量的查找表存储在存储块中，内置控制单元中相互比较监控值和查找表的信息，将驱动电流Id的控制值发送至电流控制块，通过DA转换将在电流控制单元处生成的控制信号转换为模拟控制信号，以及多路电流源接收模拟控制信号并实时调节彩色LED阵列的电流量，从而一直保持理想的均匀发光量。
根据本发明，尽管周围温度改变和外部电路被更换，但是彩色LED仍可以理想地输出均匀的发光量。
当根据本发明的驱动装置包括用于提供正向电压的DC-DC转换器时，可以通过增大正向电压Vf来增加LED的正向偏压。更具体地，在移动设备中，电源电压被电池限制，并且必须使用具有3.6V或2.8V或更小的恒定电压电源。因此，当将LED的正向电压Vf设置为至少2V并且串行连接至少两个LED时，可以添加用于提供正向电压的DC-DC转换器。
彩色LED的光学输出不具有相对于电流量的线性特性。另外，尽管存在线性特性周期，但是线性特性周期非常短。因此，当通过电流量调节亮度时，控制电路会变复杂。
控制彩色LED的电流量，以输出具有最大效率的光。当执行突发模式调光时，可以线性控制亮度，并可以精确地从0％至100％地调节亮度。
如上所述，根据本发明，可以不考虑温度的变化而均匀地控制彩色LED的光输出量，可以均匀地保持彩色LED的光输出比率，并且即使当彩色LED的亮度变化时，光输出比率也是均匀的。
温度特性和光输出特性根据彩色LED和发生器的种类而变。因此，当通过软件将关于彩色LED和发生器的种类的信息存储在查找表中时，当更换LED时，不需要对应于电路结构和特性值的变化的外部元件或电路。
根据本发明，提供了一种具有高生产效率的彩色LED背光源的驱动装置，其可以均匀地控制LED的光输出而不用考虑周围温度的变化，并且可以通过根据LED的周围温度或LED的检测电压控制彩色LED阵列的光输出量在不需要LED更换时的附加外部电路的情况下来改变特征数据，且可以简单地改变LED更换时的特征数据(通过参考查找表)。
尽管为了说明性目的描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将明白的是，在不脱离权利要求所公开的本发明的范围和精神的条件下，可以进行各种修改、添加、和减少。
权利要求
1.一种用于驱动包括多个彩色LED阵列的彩色发光二极管(LED)背光源的驱动装置，包括电压检测单元，用于检测施加到所述彩色LED背光源的电压；温度检测单元，用于检测所述彩色LED背光源的温度；控制单元，用于通过参考预先设置的驱动电流值，根据所述温度检测单元检测的温度和所述电压检测单元检测的电压，控制分别在所述彩色LED背光源的所述彩色LED阵列中流动的驱动电流；以及多路电流源，用于通过所述控制单元的驱动电流控制，调节分别在所述彩色LED背光源的所述彩色LED阵列中流动的所述驱动电流的量。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元包括查找表，其中为每个温度和电压预先设置所述驱动电流值；主控制器，用于通过参考所述查找表中设置的所述驱动电流值，根据所述温度检测单元检测的温度和所述电压检测单元检测的电压，均匀地控制所述彩色LED背光源的所述彩色LED阵列的光效率；以及电流控制器，用于通过所述主控制器的控制，控制通过所述多路电流源的所述驱动电流。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述彩色LED背光源的所述多个彩色LED阵列包括第一、第二、和第三彩色LED阵列；以及所述多路电流源包括DA转换器，用于将所述控制单元的所述电流控制器的驱动电流控制信号转换为模拟控制信号；以及第一、第二、和第三电流源，用于根据来自所述DA转换器的所述模拟控制信号，调节分别在所述第一、第二、和第三彩色LED阵列中流动的第一、第二、和第三驱动电流的量。
全文摘要
本发明公开了一种彩色发光二极管(LED)背光源的驱动装置，其可以不考虑周围温度的变化而均匀地控制LED的光输出并容易地改变特征数据(通过参考查找表)。用于驱动包括多个彩色LED阵列的彩色LED背光源的驱动装置包括电压检测单元，用于检测施加到彩色LED背光源的电压；温度检测单元，用于检测彩色LED背光源的温度；控制单元，用于通过参考预先设置的驱动电流值，根据温度检测单元检测的温度和电压检测单元检测的电压控制分别在彩色LED背光源的多个彩色LED阵列中流动的驱动电流；以及多路电流源，用于通过控制单元的驱动电流控制，调节分别在彩色LED背光源的多个彩色LED阵列中流动的驱动电流的量。
文档编号H05B33/08GK101031171SQ20061016233
公开日2007年9月5日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年2月28日
发明者河昌佑, 闵丙云, 孔正喆 申请人:三星电机株式会社