背光碟機動電路的製作方法

2023-07-27 00:14:41

本發明涉及背光技術領域，尤其涉及背光碟機動電路。

背景技術：

背光源是液晶模組的一個重要組成部分。背光源的主要工作模塊為LED(Light Emitting Diode(發光二極體))驅動器和LED燈，所以，主要影響背光源功耗的方面是LED燈的工作電壓和工作電流。

背光功耗的計算公式是：功耗＝電壓×電流。LED燈是PN結特性的物理元件，隨著工作時間的變長，同樣電壓下，流過LED的電流會隨著溫度升高而提高，這樣功耗也隨之增大。

技術實現要素：

根據本發明的一個方面，提供了一種背光碟機動電路，包括：電壓供給部，其被配置為提供第一驅動電壓；以及電壓調節部，其被配置為在發光元件的環境溫度低於預設閾值時，向發光元件輸出所述第一驅動電壓，以及在所述發光元件的環境溫度高於所述預設閾值時，向所述發光元件輸出低於所述第一驅動電壓的第二驅動電壓。

在本發明的實施例中，所述電壓調節部包括控制單元和輸出單元，其中，所述控制單元被配置為根據所述發光元件的環境溫度，控制所述輸出單元的輸出，所述輸出單元被配置為在所述控制單元的控制下，輸出所述第一驅動電壓或所述第二驅動電壓。

在本發明的實施例中，所述輸出單元包括第一輸出模塊和第二輸出模塊，其中，所述第一輸出模塊被配置為在所述發光元件的環境溫度低於所述預設閾值時，輸出所述第一驅動電壓，所述第二輸出模塊被配置為在所述發光元件的環境溫度高於所述預設閾值時，輸出所述第二驅動電壓。

在本發明的實施例中，所述控制單元包括溫度檢測模塊和比較模塊，其中所述溫度檢測模塊被配置為檢測所述發光元件的環境溫度，並且將檢測到的溫度輸入到所述比較模塊中，所述比較模塊被配置為將檢測到的溫度與所述預設閾值進行比較，當檢測到的溫度低於所述預設閾值時，所述比較模塊的輸出選擇所述第一輸出模塊以輸出所述第一驅動電壓，當檢測到的溫度高於所述預設閾值時，所述比較模塊的輸出選擇所述第二輸出模塊以輸出所述第二驅動電壓。

在本發明的實施例中，所述控制單元包括參考電阻、熱敏電阻、比較器，其中，所述熱敏電阻的一端與所述電壓供給部相連，所述熱敏電阻的另一端與與所述比較器的一個輸入相連，所述參考電阻的一端與所述電壓供給部相連，所述參考電阻的另一端與所述比較器的另一個輸入相連，所述比較器的輸出與所述輸出單元相連，所述參考電阻的電阻值是所述熱敏電阻在所述發光元件的環境溫度為所述預設閾值時的電阻值。

在本發明的實施例中，在所述熱敏電阻為正溫度係數熱敏電阻的情況下，當所述熱敏電阻的電阻值低於所述參考電阻的電阻值時，所述比較器的輸出選擇所述第一輸出模塊以輸出所述第一驅動電壓，當所述熱敏電阻的電阻值高於所述參考電阻的電阻值時，所述比較器的輸出選擇所述第二輸出模塊以輸出所述第二驅動電壓。

在本發明的實施例中，在所述熱敏電阻為負溫度係數熱敏電阻的情況下，當所述熱敏電阻的電阻值高於所述參考電阻的電阻值時，所述比較器的輸出選擇所述第一輸出模塊以輸出所述第一驅動電壓，當所述熱敏電阻的電阻值低於所述參考電阻的電阻值時，所述比較器的輸出選擇所述第二輸出模塊以輸出所述第二驅動電壓。

在本發明的實施例中，第二輸出模塊構成第一輸出模塊的分壓電路。

在本發明的實施例中，第一輸出模塊包括第一開關元件、串聯的第一電阻和第二電阻，第二輸出模塊包括第二開關元件和第二電阻。

根據本發明的另一個方面，提供了一種背光裝置，包括：根據本發明的實施例的背光碟機動電路；以及發光元件。

根據本發明的實施例的背光碟機動電路根據LED的溫度-電壓-電流(T-V-I)特性，在確保發光元件的驅動電流以保證亮度的同時，在發光元件的溫度上升至預定的工作溫度的情況下，降低驅動電壓，從而降低LED背光功耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對示例性實施例的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是示例性和示意性，而不意味著對本發明進行任何限制。對於本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。當結合附圖閱讀時，通過參照以下對說明性實施例的詳細描述，將更好地理解本發明實施例的各個方面及其進一步的目的和優點，在附圖中：

圖1示出了LED的溫度-電壓-電流特性的示意圖。

圖2示出了示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第一示例的示意性框圖。

圖3示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第二示例的示意性框圖。

圖4示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第三示例的示意性框圖。

圖5示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第四示例的示意性框圖。

圖6示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第五示例的示意性電路圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將參照附圖來詳細描述本發明的實施例。顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。

貫穿本說明書全文，談及特徵、優點或類似的措辭並非意味著可以利用本發明而實現的所有特徵與優點應當在或者是在本發明的任何單個的實施例中。相反，要理解涉及特徵與優點的措辭意味著結合實施例所描述的具體特徵、優點或特性包括在本發明的至少一個實施例中。因而，貫穿本說明書全文，對特徵和優點的討論以及類似的措辭可以指同一實施例，但卻不一定指同一實施例。此外，所描述的本發明的特徵、優點以及特性可以用任何合適的方式合併在一個或多個實施例中。相關領域的技術人員將會認識到，可以在沒有特定實施例的一個或多個具體特徵或優點的情況下實踐本發明。在其它的示例中，可以在某些實施例中實現附加的特徵和優點，其不一定出現於本發明的所有實施例之中。

LED是一種半導體二極體，它和所有二極體一樣具有伏安特性，與所有的半導體二極體一樣，該伏安特性具有溫度特性。

二極體為由P型半導體和N型半導體形成的PN結，在其界面處兩側形成空間電荷層，並建有自建電場。當不存在外加電壓時，由於PN結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加而引起了正向電流。從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴複合，產生自發輻射的螢光。其特點就是當溫度上升的時候，伏安特性左移。圖1示出了LED的溫度-電壓-電流特性(即伏安特性的溫度特性)的示意圖。

假定對LED以Io恆流供電，在結溫為T1時，電壓為V1，而當結溫升高為T2時，整個伏安特性左移，電流Io不變，電壓變為V2，而V2<V1。

本發明的實施例基於以上LED的伏安特性的溫度特性，提供了一種背光碟機動電路。

圖2示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第一示例的示意性框圖。如圖2所示，背光碟機動電路可包括電壓供給部10和電壓調節部20。電壓供給部10可以提供第一驅動電壓V1。電壓供給部10與電壓調節部20相連。電壓調節部20輸出第一驅動電壓V1或第二驅動電壓V2，其中第二驅動電壓V2小於第一驅動電壓V1。

具體而言，電壓調節部20可以在發光元件的環境溫度低於預設閾值時，向發光元件輸出第一驅動電壓V1，以及在發光元件的環境溫度高於預設閾值時，向發光元件輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。

圖3示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第二示例的示意性框圖。如圖3所示，背光碟機動電路可包括電壓供給部10和電壓調節部20。電壓供給部10可以提供第一驅動電壓V1。電壓調節部20可包括控制單元210和輸出單元220。電壓供給部10與控制單元210和輸出單元220分別相連。控制單元210與輸出單元220相連。控制單元210根據發光元件的環境溫度，向輸出單元220輸出控制信號Ctrl來控制輸出單元220輸出相應的驅動電壓，即第一驅動電壓V1或第二驅動電壓V2。

具體而言，在發光元件的環境溫度低於預設閾值時，即在發光元件的溫度(近似於發光元件的環境溫度)上升到預定的工作溫度(略高於預設閾值)之前，控制單元210輸出的控制信號Ctrl控制輸出單元220輸出第一驅動電壓V1；在發光元件的環境溫度高於預設閾值時，即在發光元件的溫度上升至預定的工作溫度之後，控制單元210輸出的控制信號Ctrl控制輸出單元220輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。

根據發光元件的溫度-電壓-電流特性，在確保發光元件的驅動電流的同時，在發光元件的溫度上升至預定的工作溫度的情況下，降低驅動電壓，以便降低功耗。

圖4示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第三示例的示意性框圖。如圖4所示，背光碟機動電路可包括電壓供給部10和電壓調節部20。電壓供給部10可以提供第一驅動電壓V1。電壓調節部20可包括控制單元210和輸出單元220。電壓供給部10與控制單元210和輸出單元220分別相連。控制單元210與輸出單元220相連。輸出單元220可包括第一輸出模塊2210和第二輸出模塊2220。控制單元210根據發光元件的環境溫度，向輸出單元220輸出控制信號Ctrl來選擇第一輸出模塊2210輸出第一驅動電壓V1或選擇第二輸出模塊2220輸出第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。

具體而言，在發光元件的環境溫度低於預設閾值時，即在發光元件的溫度(近似於發光元件的環境溫度)上升到預定的工作溫度(略高於預設閾值)之前，控制單元210輸出的控制信號Ctrl選擇第一輸出模塊2210以輸出第一驅動電壓V1；在發光元件的環境溫度高於預設閾值時，即在發光元件的溫度上升至預定的工作溫度之後，控制單元210輸出的控制信號Ctrl選擇第二輸出模塊2220以輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。這樣，在發光元件的溫度上升至預定的工作溫度的情況下，降低驅動電壓，以便降低功耗。

圖5示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第四示例的示意性框圖。如圖5所示，背光碟機動電路可包括電壓供給部10和電壓調節部20。電壓供給部10可以提供第一驅動電壓V1。電壓調節部20可包括控制單元210和輸出單元220。電壓供給部10與控制單元210和輸出單元220分別相連。控制單元210與輸出單元220相連。控制單元210可包括溫度檢測模塊2110和比較模塊2120。輸出單元220可包括第一輸出模塊2210和第二輸出模塊2220。比較模塊2120根據溫度檢測模塊2110檢測到的發光元件的環境溫度與預設閾值的比較，向輸出單元220輸出控制信號Ctrl來選擇第一輸出模塊2210輸出第一驅動電壓V1或選擇第二輸出模塊2220輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。

具體而言，諸如溫度傳感器的溫度檢測模塊2110檢測發光元件的環境溫度並將檢測到的溫度輸入到比較模塊2120，比較模塊2120將檢測到的溫度與預設閾值進行比較，該預設閾值可以預先存儲在比較模塊2120中或從比較模塊2120的外部輸入。當檢測到的溫度低於預設閾值時，比較模塊2120輸出的控制信號Ctrl選擇第一輸出模塊2210以輸出第一驅動電壓V1；當檢測到的溫度高於預設閾值時，控制單元210輸出的控制信號Ctrl選擇第二輸出模塊2220以輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。這樣，在發光元件的溫度上升至預定的工作溫度的情況下，降低驅動電壓，以便降低功耗。

替代地，也可以通過設置熱敏電阻並且監測其電阻值的變化來監測發光元件的環境溫度，以便控制單元210根據發光元件的環境溫度，控制輸出單元220輸出相應的驅動電壓，即第一驅動電壓V1或第二驅動電壓V2。

例如，控制單元210可以包括參考電阻、熱敏電阻、比較器。熱敏電阻的一端與電壓供給部10相連，熱敏電阻的另一端與與比較器的一個輸入相連，參考電阻的一端與電壓供給部10相連，參考電阻的另一端與比較器的另一個輸入相連，比較器的輸出與輸出單元相連，由此通過比較器的輸出信號來選擇第一輸出模塊2210輸出第一驅動電壓V1或選擇第二輸出模塊2220輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。熱敏電阻的電阻值隨溫度變化，參考電阻的電阻值是熱敏電阻在溫度為預設閾值時的電阻值。

在熱敏電阻的電阻值隨溫度升高而升高的情況下(即採用正溫度係數熱敏電阻時)，當熱敏電阻的電阻值低於參考電阻的電阻值時(即，當發光元件的環境溫度低於預設閾值時)，比較器的輸出信號(即，控制單元210的控制信號Ctrl)選擇第一輸出模塊2210輸出第一驅動電壓V1，當熱敏電阻的電阻值高於參考電阻的電阻值時(即，當發光元件的環境溫度高於預設閾值時)，比較器的輸出(即，控制單元210的控制信號Ctrl)選擇第二輸出模塊2220輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。

反之，在熱敏電阻的電阻值隨溫度升高而降低的情況下(即採用負溫度係數熱敏電阻時)，當熱敏電阻的電阻值高於參考電阻的電阻值時(即，當發光元件的環境溫度低於預設閾值時)，比較器的輸出(即，控制單元210的控制信號Ctrl)選擇第一輸出模塊2210輸出第一驅動電壓V1，當熱敏電阻的電阻值低於參考電阻的電阻值時，比較器的輸出選擇第二輸出模塊2220輸出低於第一驅動電壓V1的第二驅動電壓V2。

如上所述，第二輸出模塊2220輸出的第二驅動電壓V2低於第一輸出模塊2210輸出的第一驅動電壓V1，因此，例如，第二輸出模塊2220可以構成第一輸出模塊2210的分壓電路。

通過分壓電路可以提供較低驅動電壓，從而降低背光功耗。

例如，第一輸出模塊2210可以包括第一開關元件、串聯的第一電阻和第二電阻，第二輸出模塊2220包括第二開關元件和第二電阻。

開關元件例如為三極體、場效應電晶體，等等。

為了便於理解本實施例，圖6示出了根據本發明的實施例的背光碟機動電路的第五示例的示意性電路圖，但是，本實施例不限於此。

如圖6所示，背光碟機動電路可包括電壓供給部10和電壓調節部20。電壓供給部10可以提供第一驅動電壓V1。電壓調節部20可包括控制單元210和輸出單元220。

控制單元210包括參考電阻Rp、比較器A、第三電阻R3、第四電阻R4。

具體而言，參考電阻Rp的一端連接至電壓供給部10的輸出，即參考電阻Rp的一端為高電位V1，參考電阻Rp的另一端連接至第三電阻R3的一端和比較器A的「+」端輸入，第三電阻R3的另一端接地。

熱敏電阻Rm的一端連接至電壓供給部10的輸出，即熱敏電阻Rm的一端為高電位V1，熱敏電阻Rm的另一端連接至第四電阻R4的一端和比較器A的「-」端輸入，第四電阻R4的另一端接地。

電壓調節部20的輸出單元220包括第一輸出模塊和第二輸出模塊。

輸出單元220的第一輸出模塊包括第一開關元件T1、第一電阻R1、第二電阻R2。

輸出單元220的第二輸出模塊包括第二開關元件T2、第二電阻R2，第二輸出模塊構成第一輸出模塊的分壓電路。

具體而言，第一開關元件T1例如為PNP型三極體，第一開關元件T1的發射極連接至電壓供給部10的輸出和第一電阻R1的一端，即第一開關元件T1的發射極為高電位V1，第一開關元件T1的集電極與發光元件LED相連。

第二開關元件T2例如為NPN型三極體，第二開關元件T2的集電極連接至第一電阻R1的另一端和第二電阻R2的一端，第一電阻R1和第二電阻R2串聯，第二電阻R2的另一端接地，第二開關元件T2的發射極也與發光元件LED相連。

電壓調節部20的控制單元210中的比較器A的輸出分別連接至電壓調節部20的輸出單元220中的第一開關元件T1和第二開關元件T2的基極。

在電壓調節部20的控制單元210中，熱敏電阻Rm例如為正溫度係數熱敏電阻，參考電阻Rp的電阻值是熱敏電阻在溫度為預設閾值時的電阻值且保持恆定，第三電阻R3的電阻值與第四電阻R4的電阻值相等。

當熱敏電阻Rm的電阻值低於參考電阻Rp的電阻值時(即，當發光元件的環境溫度低於預設閾值時)，即熱敏電阻的電壓降小於參考電阻Rp的電壓降，因此，第四電阻R4的電壓大於第三電阻R3的電壓，即比較器A的「+」端輸入電壓小於「-」端輸入電壓，此時，比較器A輸出低電平信號，從而選通第一開關元件T1，則給發光元件施加的電壓為V1。

當熱敏電阻Rm的電阻值高於參考電阻Rp的電阻值時(即，當發光元件的環境溫度高於預設閾值時)，即熱敏電阻的電壓降大於參考電阻Rp的電壓降，因此，第四電阻R4的電壓小於第三電阻R3的電壓，即比較器A的「+」端輸入電壓大於「-」端輸入電壓，此時，比較器A輸出高電平信號，從而選通第二開關元件T2，則給發光元件施加的電壓近似等於V1×R2/(R1+R2)。

例如，電壓供給部10輸出的V1為3.3V，當發光元件LED從例如25℃的室溫上升到例如85℃的預定工作溫度時，為了確保同樣的驅動電流以保持同樣的亮度，根據LED的伏安特性的溫度特性，在工作溫度85℃需要以2.8V的驅動電壓來驅動發光元件LED，為此，例如可以將R1設為50Ω，將R2設為280Ω，當發光元件LED的溫度上升到例如85℃時，即當發光元件LED的環境溫度上升到例如80℃時，給發光元件施加的電壓近似等於3.3V×280Ω/(50Ω+280Ω)＝2.8V。

例如，在發光元件為2個並聯(2通道)的LED串，每個LED串由5個LED串聯的情況下，當對LED以20mA供電時，3.3V時，功耗：5×3.3V×20mA×2＝660mW；2.8V時，功耗：5×2.8V×20mA×2＝560mW，由此，通過計算可知會節省17％的功耗。

以上結合附圖描述了根據本發明的示例性實施例，但這僅僅是為了說明和解釋本發明的構思而採用的示例性和示意性說明，而不是對本發明的各方面進行限制。本領域的技術人員應該理解，在不脫離本發明的精神和本質的情況下，可以做出各種修改和變型，這些修改和變型均落在本發明的保護範圍內。