用於控制發光二極體的方法和裝置的製作方法

2023-12-07 19:35:21 3

專利名稱：用於控制發光二極體的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明控制領域，尤其涉及發光二極體的控制。
技術背景LED陣列正日益用於安裝在尺寸從行動電話到大電視屏的消費 裝置中的液晶顯示器(LCD)的背光單元(BLU)中。儘管LED可 以提供更強的控制、更長的壽命和光輸出的均勻性，但是用於BLU 中的LED必須嚴格確定其顏色、亮度、正向電壓和其它特徵。這些 特徵通常以箱體值(bin value)指定，LED的每個箱體值包括特徵值的 有限範圍，所述特徵值例如是波長、流明、或電壓。通常，BLU由紅、 藍和綠LED的三個陣列構成，其輸出被混合以產生作為LCD背光的 白光。為了確保均勻亮度和有效操作，每種顏色的陣列(紅、藍和綠) 的所有LED必須具有相同的箱體值；例如相同的顏色箱體值，相同 的亮度箱體值以及相同的正向電壓箱體值。該"箱體化"要求執行起來 成本較高，尤其在較大的BLU中，例如用於大LCDTV屏中的那些。 從LED輸出的光的均勻性也可以響應於改變溫度、老化以及其它因 素來變化，儘管工作電流輸入恆定。有利的是，具有對LED亮度的較強控制。


為了示出本發明，附圖中示出了優選實施例。然而，可以理解， 本發明不限於所示的具體裝置和方法。圖中的元件為了簡化而清楚而 示出，而不一定按比例繪製。其中圖1是根據本發明實施例的用於LCD裝置的背光單元(BLU)的 示意圖；圖2是根據本發明實施例的圖1的BLU的驅動器架構的示意圖； 圖3是根據本發明另一實施例的圖1的BLU的驅動器架構的示意圖；圖4是根據本發明實施例的圖2的驅動器的示意圖； 圖5是根據本發明實施例的圖4的驅動器的控制界面、邏輯塊以 及PWM發生器的示意圖；以及圖6為示出根據本發明實施例的驅動LED陣列的方法的流程圖。
具體實施方式
在一方面一般而言，本發明提供了一種用於驅動(例如紅、藍、 綠或白色)LED陣列的驅動器架構，LED陣列被設置為多個LED區 域陣列，所述LED區域陣列具有一個或多個共同的LED工作參數， 例如相同的顏色、亮度和/或正向電壓的箱體值。驅動器被設置為確定 每個LED區域陣列的驅動信號參數，其通常對應於用於將LED點亮 到標稱希望亮度水平所需的PWM信號的佔空因數。用於每個區域的 驅動信號參數可以不同，以實現例如局部變暗；或者其可以相同以實現整個LED陣列上的均勻亮度。驅動器還對每個區域陣列的LED確 定工作參數，例如箱體值(例如顏色、亮度和/或正向電壓)或箱體值 校正係數。驅動器然後產生用於驅動區域陣列的LED的周期性驅動 信號，周期性驅動信號(例如脈衝寬度調製信號-PWM)的佔空因 數通過驅動器控制，並依賴於相應區域陣列的所確定的驅動信號參數 和所確定的LED工作參數。在本發明的實施例中，將驅動器架構配置為在BLU控制器中實 現的主LED驅動器，其耦接至多個驅動器，每個驅動器被耦接以驅 動一個LED區域陣列中的LED。主LED驅動器提供驅動信號參數， 例如主周期性驅動信號的佔空因數參數，其對應於LED陣列所需的 光輸出。光輸出可以與最近LCD上作為背光的圖像對應，例如，與 例如陽光充足的白天時間場景相比，夜間場景或者大LCD TV屏上的 圖像需要降低的光輸出。在本發明的實施例中，可以產生多個驅動信號參數，對每個LED 區域陣列產生一個，以實現局部或區域變暗。從而，例如，如果圖像 的一個區域較暗，而另一個較亮，可以對背光照明對應於圖像暗區域 的LCD屏的區域的區域陣列分配較低的佔空因數。每個驅動器被設 置為從主LED驅動器確定或接收所述或其相應驅動信號參數，以產 生用於LED的周期性驅動信號，例如脈衝寬度調製信號(PWM)， 其中，從相應LED區域陣列驅動驅動器。使所產生的周期性驅動信 號的佔空因數依賴於相應LED區域陣列的所確定的驅動信號參數和 相應LED工作參數。例如，在一個實施例中，驅動信號參數對應於 主周期性驅動信號的佔空因數，並且這根據與相應驅動器和其相應的 LED區域陣列相關的LED工作參數調節。在本發明的一個實施例中，使得通過驅動器產生的周期性驅動信 號的佔空因數依賴於所確定的第二工作參數，所述第二工作參數對應 於與通過驅動器驅動的LED相關的測量溫度值。從而，例如，當LED 區域陣列的溫度變化時，其驅動信號的佔空因數相應地改變。在本發明的實施例中，驅動信號參數包括名義主驅動信號的兩個 狀態之一 (例如"邏輯高電壓，，或"接通(ON)")的時鐘周期計數或持續 時間值，其不依賴於LED局部或區域陣列的共同的工作參數。可以 在串行總線上利用控制信號消息將該計數或持續時間值從主LED驅 動器發送到驅動器。可替換地，該計數或持續時間值可以從通過主驅 動器產生的實際主驅動信號獲得，所迷實際主驅動信號依賴於與一個 或多個LED區域陣列的LED的工作參數不同的工作參數，例如箱體 值。然後，每個驅動器可以設置為在主驅動信號的兩個狀態之一期間 對時鐘周期數計數，主驅動信號的整個周期或周期為預定數量的時鐘 周期。在本發明的實施例中，驅動器具有存儲器，其存儲LED的工作 參數，例如箱體值或依賴於箱體值的箱體值係數；控制器，被設置為 確定LED的驅動信號參數，例如共同或主PWM驅動信號的ON持 續時間；以及周期性信號發生器，被設置為產生周期性驅動信號，例如PWM驅動信號。在使用中，驅動器耦接到開關，所述開關被設置為根據所產生的周期性驅動信號開關LED (或者LED串)。控制器和周期性信號發生器被設置為根據LED的驅動信號參數和所存儲的 工作參數調節所生成的周期性驅動信號的佔空因數。這裡使用的佔空因數是指在例如方波(例如PWM)信號的周期 性信號的一個周期(例如接通/關斷(OFF)或者高/低)中，該周期性信 號處於一個狀態(例如接通/高)的時間相對於整個周期的總時間或持 續時間的比例。從而，例如，如果信號具有相等的高和低電壓(ON 和OFF)周期，則佔空因數是50%。如果PWM信號在300個時鐘 周期計數中為ON,而100個時鐘周期計數中為OFF，則佔空因數為 75%。本領域技術人員可以理解，可以使用OFF持續時間代替ON 持續時間以確定佔空因數。現在參考圖1,示出了根據本發明實施例的例如大屏幕TV的屏 裝置100的示意圖。屏裝置100包括LCD單元102、LCD控制器104、 具有多個區域108的背光單元(BLU) 106、 BLU控制器110、以及 多個LED (發光二極體)驅動器112，每個驅動器112驅動BLU 106 的單獨一個區域(region) 108。雖然示出了四個區域108，但是BLU 106 可以具有任意數目的區域。另外，每個區域108可以進一步分為多個 區(area) 114。本領域技術人員可以理解，LCD單元102包括多個像 素。LCD控制器104耦接到LCD單元102和BLU 110。 LCD控制 器104控制LCD單元102的像素以形成圖像。圖像需要背光，其由 位於後面且對應於LCD單元102的BLU 106提供。儘管背光可以不 變，通常其在一定程度上被LCD控制器104控制，例如，以在暗圖 像期間減少BLU 106的光輸出，並在亮圖像期間增加BLU 106的光 輸出。因為BLU 106被設置為可由驅動器112獨立控制或驅動的區域 108，例如，當BLU 106的一個或多個區域108—皮構造成為相比於其 它區域108改變其光輸出時，該實施例還支持局部變暗。可以理解， 在該實施例中可以使用本領域技術人員公知的任何合適的LCD單元102和LCD控制器104。BLU 106包括多個LED串，每個通過其自身的一個LED驅動器 112或者一個LED驅動器112的一個信道驅動。通常，BLU 106包括 紅、藍和綠色LED,其被控制為其光輸出混合產成白色光。可替換地， 可以使用彩色LED的不同組合，或者可以使用例如白色LED的單色。 為了便於解釋，對於BLU 106的每個區域108，只示出 一個驅動器112。 然而，通常在設置在串聯連接的LED的串中的每個區域中存在LED 陣列，其中每個通過單個驅動器112驅動。可替換地，本領域技術人 員可以理解，可以存在多信道驅動器112，每個信道驅動相同或不同 顏色的一個或多個LED串。每個BLU區域108通過恆定電流驅動，其通過相應的驅動器112 控制或切換。通常，根據由驅動器112實現的佔空因數，通過例如PWM 信號的周期性驅動信號接通或關斷恆定電流。例如，通過50%的佔空 因數實現相等的ON和OFF時間。佔空因數或者ON時間與OFF時 間之比越高，從LED輸出的光越高。BLU區域108中的每個LED陣列包括具有一個或多個共同的工 作參數的LED (具有一種顏色)。這些工作參數對應於區域108的 LED的特徵的特徵值的共同範圍。例如，該範圍可以設置為波長特徵 的波長值。通常，這些值範圍被稱為"箱體值"，每個箱體值對應於例 如輸出波長的特徵值的範圍。從而，不同區域108可以具有不同但相 似的箱體值。驅動器112各自從BLU控制器110接收驅動信號參數，所述BLU 控制器100在該實施例中用作主LED驅動器。驅動信號參數可以是 對應於來自BLU控制器110的主驅動信號118的佔空因數，例如， 如下文詳細描述的主驅動信號的方波的ON狀態或相位的持續時間或 時鐘周期數。主驅動信號118通常是PWM信號，並且可以通過BLU 控制器110直接提供。本領域技術人員可以理解，BLU控制器110 根據來自LCD控制器104的亮度控制命令生成主驅動信號118。從而， 可在該實施例中使用傳統BLU控制器，其中由每個驅動器112根據正被驅動的BLU區域108的LED的共同的工作參數調節或修改主驅 動信號118的佔空因數。如上所述，根據要被背光照明或照射的LCD單元102上的圖像， 例如顏色坐標/亮度控制消息，BLU控制器IIO從LCD控制器104接 收光輸出控制信號。所需要的光輸出確定主驅動信號118的佔空因數。 可以根據從BLU 106接收的反饋116調節佔空因數，所述反饋例如是 來自嵌在BLU 106中的光傳感器的光輸出測量和/或嵌入式溫度傳感 器的測量。可通過每個驅動器112根據從BLU控制器110接收的主驅動信 號118確定驅動信號參數。例如，對主驅動信號118為ON的時鐘周 期計數並與其總周期持續時間相比，可以用於確定主驅動信號118的 佔空因數，其可以用作驅動信號參數。可替換地，通過傳統BLU控制器生成的對應於主驅動信號118 的驅動信號參數例如可以從LCD控制器104的亮度指令或命令確定。 可以從LCD控制器104直接接收驅動信號參數。可替換地，在一個 實施例中從BLU控制器110輸出到驅動器112的主驅動信號118可 以是數字值的形式，例如主驅動信號的ON持續時間的時鐘周期計數 值，而不是生成和輸出信號本身。例如可以使用例如I2C的串行總線 在可尋址的基礎上將時鐘周期計數值或其它驅動信號參數作為控制 信號消息發送到每個LED驅動器112。在另一個可替換設置中，由每個LED驅動器112接收的驅動信 號參數可以不同，以例如實現區域變暗。這可以通過如下實現向每 個相應驅動器112提供分離的主驅動信號(PWM)，或者例如利用 可尋址串行總線提供不同的時鐘周期計數值。從而，可以通過LCD 控制器104控制一個BLU區域108以具有高於其它BLU區域108的 光輸出。圖2更詳細示出了圖1所示的實施例，其示出具有主驅動器或耦 接到多個驅動器112的BLU控制器110的驅動器架構200。驅動器 112可以利用例如邏輯硬體或嵌入式低成本微控制器的控制器實現，每個驅動一個或多個LED串。在所示的實施例中，LED串包括藍色 LED 202B、綠色LED 202G和紅色LED 202R。 DC-DC轉換器204 獨立耦接以為每個驅動器112或相應LED串供電，驅動器112被設 置為對相應LED 202R、 202G和202B (這裡統稱為202 )切換供電。 可以可替換地使用任何其它合適的LED電源。BLU控制器(主LED 驅動器)110利用例如I2C總線206的串行接口耦接到驅動器112， 所述總線206用於將控制消息尋址到每個驅動器112，所述控制消息 包含例如佔空因數值或時鐘周期計數值的驅動信號參數。DC-DC轉 換器24利用電源軌線或總線208耦接到驅動器112或直接耦接到LED 202。在該實施例中，每個驅動器112控制紅、藍和/或綠LED 202R、 202B和/或202G的一個或多個串。對於每個BLU區域108示出一個 驅動器112,然而，可對每個BLU區域使用附加的驅動器。DC-DC轉換器204或其它LED電源與驅動器112 —起被設置為 對LED 202提供恆定電流電源。每個LED區域陣列(即，每個BLU 區域108)包括每種顏色的LED-紅202R、藍202B和綠202G的一 個或多個串。可以理解，使用對各種顏色的LED的光輸出的合適控 制，可以獲得適當組合顏色的光輸出。每個區域108的光傳感器210 用於經串行總線206將來自每個區域108的所測量光輸出數據反饋至 BLU控制器llO。在可替換的設置中，可以對整個BLU106使用一個 光傳感器210，但是使用光導纜或其它合適的光導元件從不同的BLU 區域108收集光輸出或亮度數據。圖3示出可替換實施例驅動器架構300，包括主電源304、主LED 驅動器或BLU控制器310和多個LED驅動器312，其中示出三個LED 驅動器312。這裡，驅動器架構300包括耦接到多個驅動器312的主 LED驅動器或BLU控制器310。主LED驅動器310利用直接連接或 信號線306代替圖2的串行總線206耦接到驅動器312。主LED驅動 器310在信號線306上輸出由每個驅動器312接收的主PWM驅動信 號。LED驅動器312經電源軌線308從主電源304接收電力。每個驅動器312控制相同顏色的LED 202R、 202G或202B的一個或多個串。不同顏色的LED 202R、 202G和202B分布在BLU區 域108中。驅動器312可根據主周期性或PWM驅動信號確定驅動信 號參數。在該實施例中，LED驅動器312每個具有集成DC-DC轉換 器或其它LED電源。每個驅動器312中的DC-DC轉換器或其它LED 電源與恆定電流驅動器一起被控制以將恆定電流電源提供給LED 202。一個驅動器312的細節示出，每個驅動器包括耦接到主LED驅 動器310的控制器320和內部LED電源322。控制器320可以使用例 如邏輯硬體或低成本微處理器實現。每個內部LED電源322包括 DC-DC轉換器324和恆定電流驅動器326,其控制傳輸到LED 202 串的電力。從中央或主電源304向DC-DC轉換器324供電，所迷主 電源通過電源軌線308耦接到驅動器312。控制器320接收主驅動信號(PWM信號)以確定驅動信號參數 (例如佔空因數或ON時鐘周期計數)。控制器320耦接到存儲器328， 存儲器328包含例如與驅動器312耦接的LED 202的一個或多個箱體 值的工作參數；或者所述存儲器328包含調節參數，所述參數從箱體 值確定並用於調節主驅動信號，以控制內部LED電源322。從而，根 據LED的驅動信號參數和工作參數，由控制器320接通或關斷內部 LED電源322。在可替換實施例中，包含所述或者每個工作參數的存儲器328 可以集成到主LED驅動器110或310中，並且所述工作參數被下載 到相應驅動器112或312中。儘管為了簡單，僅僅對一個驅動器示出驅動器312的內部結構， 本領域技術人員可以理解，在每個驅動器中將使用相同或類似的結 構。類似地，儘管在圖2中沒有示出，每個驅動器112包括合適的 控制器(320 )、存儲器(328 )、以及恆定電流驅動器(326)，而 不包括DC-DC轉換器324。並且，儘管圖3中沒有具體示出光傳感 器210，可以理解，可以使用一個或多個這樣的光傳感器。圖2的實施例示出了使用中央DC-DC轉換器204以及串行接口225，而圖3的實施例示出了使用具有集成的DC-DC轉換器324和直 流信號線306的驅動器，所述直流信號線306負栽主PWM信號而不 是圖2的串行接口 206上的控制消息。然而，DC-DC轉換器結構204 或324都可以用於驅動信號參數傳輸架構206或306。圖4更具體示出了根據本發明實施例的驅動器和LED串布置 400。驅動器和LED串布置400包括控制器320、恆定電流驅動器326 和存儲器328，其與圖3所示的驅動器312中的元件相似。然而，在 該實施例中，控制器320經控制信號消息從合適的主驅動器如BLU 控制器110 (圖1)接收驅動信號參數而不是直接的PWM信號。從DC-DC轉換器電源軌線208向LED 202串供電。由場效應晶 體管(FET)430控制或切換LED 202的串，所述場效應電晶體(FET ) 430又由恆定電流驅動器326控制。FET 430或其它開關由恆定電流 驅動器326中的模擬驅動器432驅動，所述模擬驅動器432具有來自 電流反射鏡434和開關或FET 430的發射極的輸入。該布置確保了通 過LED 202串的恆定電流。通過周期性驅動信號436控制或接通/關斷模擬驅動器432，所述 驅動信號是由PWM發生器或其它合適的周期性信號發生器438生成 的PWM信號或其它方波驅動信號。PWM驅動信號436的佔空因數 又由控制接口和邏輯塊或電路440控制。控制器320還包括時鐘同步電路442，其從BLU控制器或主 驅動器IIO接收時鐘信號；採樣和保持電路444,其耦接到控制接口 和邏輯塊440;以及模擬數字轉換器(ADC) 446,其耦接到採樣和保 持電路444。 ADC 446從例如溫度依賴電阻器的溫度傳感器448接收 輸入。儘管示出和描述了線性恆定電流驅動器326,可以使用可替換 的恆定電流驅動器，例如任何熟知的開關恆定電流驅動器。控制接口和邏輯塊440從BLU控制器或主LED驅動器110接收 輸入，並在該實施例中組合串行接口模塊以接收計數或持續時間值。 計數或持續時間值對應於名義主PWM驅動信號的ON狀態，並表示 每個PWM周期中的ON狀態的時鐘周期數。因為(ON和OFF的)整個PWM周期中的時鐘周期數是已知或預定的，ON(或可替換地， OFF )狀態的時鐘周期數提供名義主PWM驅動信號的佔空因數信息。 在該實施例中，佔空因數信息是驅動信號參數。可以提供可替換的驅 動信號參數，例如佔空因數值，從其可以確定ON或OFF狀態的持 續時間。控制接口和邏輯塊440還從溫度傳感器448接收溫度測量， 其通過ADC 446以及採樣和保持電路444數位化和採樣，如本領域技 術人員可以理解。在如圖3所示的可替換配置中，在控制接口和邏輯塊440從主 LED驅動器310接收實際主PWM驅動信號。可在邏輯塊440中實現 計數器，以對PWM信號的每個ON (或OFF)狀態的時鐘周期數計 數。同樣，因為整個PWM周期中的時鐘周期數是預定的，因此可以 確定佔空因數信息。圖5更具體示出了根據本發明實施例的控制接口、邏輯塊和周期 性驅動信號發生器布置500的部分。布置500包括存儲器328、控制 接口和邏輯塊440、以及PWM發生器438。控制接口和邏輯塊440 包括主ON計數寄存器510，其經串行接口 206從BLU控制器110 接收輸入；多個工作寄存器512，以進行各種數學運算；溫度輸入寄 存器514，其從釆樣和保持電路444 (圖4 )接收輸入；以及局部ON 計數寄存器516。控制接口和邏輯塊440還耦接到存儲器328，所述 存儲器328可以是快閃記憶體或其它非易失性存儲裝置，其存儲箱體系數520 和溫度係數522。 LED的該數據，即實際箱體值或其它工作參數可以 可替換地被存儲在主LED驅動器或BLU控制器110的存儲器中，並 在啟動時被下載到LED驅動器112中，例如易失性存儲器中。箱體 係數520和溫度係數522被預編程或存儲在存儲器328中，並依賴於 驅動器將驅動的LED ( 202 )的箱體值。通常，箱體系數520被加到 主ON計數寄存器510的值上，並將結果輸入局部ON計數寄存器516。 如果例如LED ( 202 )的箱體值對應於高光輸出，則箱體系數可以是 負的，如果LED ( 202 )的箱體值對應於低光輸出，則箱體系數是正 的。這樣的正和負值具有根據LED 202的工作參數，在該示例中為亮度或光輸出箱體值，與主驅動信號118相比，減少或增加周期性驅動 信號436的ON時間(佔空因數)的效果。這有效調節主驅動信號以 產生局部或區域周期性驅動信號，該局部或區域周期性驅動信號對於 局部或區域LED 202補償或調節不同箱體值。例如在與用於生成主驅動信號的標稱箱體值相比，LED的局部 區域陣列108的LED 202具有不同顏色和正向電壓箱體值的情況下， 也可以用其它箱體系數(未示出)來調節將輸入局部ON計數寄存器 516的值。箱體值對應於將由驅動器驅動的LED 202的每個相應區域 陣列108中的LED的亮度、顏色和正向電壓特徵的特徵值的窄範圍。將溫度輸入寄存器514的值與溫度係數522相乘，以產生加到局 部ON持續時間寄存器516的中間值。公知的是，即使施加恆定電流， LED的光輸出也隨溫度改變。為了保持來自BLU 106的光輸出的良 好均勻性，需要調節來自LED 202的光輸出，以補償該效應。通過基 於所測量的溫度調節局部ON計數寄存器516中的計數值，調節PWM 驅動信號436的佔空因數，以補償LED 202例如在操作中被加熱升溫 時的測量溫度的變化。對於每個箱體值的LED,可以通過實驗確定所述或每個箱體系 數520和溫度係數522的值。這可以例如如下實現使用光輸出傳感 器，手動調節LED的驅動信號的佔空因數，以獲得光輸出的均勻性。 然後可以確定佔空因數或ON時鐘周期計數的變化，並用於具有箱體 值的相應變化的LED。對於溫度的變化可以執行類似的過程。PWM或周期性驅動信號發生器438包括計數器530，其從局部 ON計數寄存器516接收計數值。計數器530在每個PWM周期的開 始利用該計數值復位。每個完整PWM周期的持續時間或時鐘周期計 數是預先確定的，並可以用於觸發對計數器530的每次復位。 一旦復 位，計數器530的輸出被設定為高或ON，並且計數器530隨著每個 時鐘周期減少。當計數減少到零時，計數器輸出切換到低或OFF，直 到觸發復位並又在PWM周期的末尾。計數器530的ON/OFF輸出用 作周期性驅動信號436，以控制模擬驅動器432 (圖4)，模擬驅動器432進而提供周期性驅動信號以接通/關斷LED 202。從而，根據局部 ON計數寄存器516的值(計數)，利用佔空因數接通和關斷通過驅 動器112驅動的區域108中的LED 202。通過使用驅動器112，其每個包括與將被驅動的LED相關的一 個或多個箱體系數520或其它工作參數，可以根據來自主驅動信號或 甚至直接來自LCD控制器104的驅動信號參數來調節來自相應驅動 器的周期性驅動信號436，以驅動具有不同箱體值的LED。這允許較 大BLU 106的不同區域108包括具有不同箱體值的LED，並且仍通 過相同的驅動信號參數控制。該放鬆的箱體化要求減少了 BLU 106 的製造成本。另外，可以基於與該區域相關的溫度，而不是與例如整 個BLU相關的溫度，調節LED的單個區域的光輸出。圖6示出對於具有標稱工作參數(例如亮度箱體值)的LED使 用主PWM驅動信號的方法，以對於具有不同工作參數的區域陣列中 的LED生成PWM或其它周期性驅動信號。方法600在步驟605接 收區域陣列的LED的主PWM周期ON計數或其它驅動信號參數。 在本發明的實施例中，可以在串行接口上將驅動信號參數從主LED 驅動器或BLU控制器發送到一個或多個驅動器，或者將驅動信號參 數實施為主驅動信號，例如主PWM,並由每個驅動器解釋為驅動信 號參數。在步驟610，確定將被驅動的LED的箱體值調節或其它工作 參數。例如，可以根據與用於主PWM或驅動信號參數的箱體值不同 的箱體值(例如流明光輸出的範圍)指定LED。然後在步驟615,該 方法調節主信號參數的與PWM信號ON計數或其它佔空因數相關的 參數，以將其調節到局部驅動器LED。例如，將實驗確定的箱體系數 加到主PWM信號ON計數，以加長PWM信號的ON持續時間。然 後在步驟620，該方法通過從靠近由所述或每個驅動器驅動的LED的 溫度傳感器接收溫度測量值，且以溫度係數處理該溫度測量值，確定 溫度調節。然後在步驟625，使用溫度調節進一步調節例如主ON計 數寄存器(510)值，以獲得局部ON計數寄存器(516)中的調節值。 然後在步驟630，使用局部ON計數值生成PWM驅動信號，其依賴於區域或局部LED的驅動信號參數(510)和工作參數(520 )。然 後在步驟635，使用所生成的周期性驅動信號用已調節的佔空因數接 通和關斷局部LED。儘管在實施例中描述了 PWM驅動信號，可以可替換地使用其它 類型的方波或其它周期性信號來驅動局部LED。儘管在所述實施例中使用主ON計數和局部ON計數變量來將周 期性驅動信號調節到局部LED箱體值，可以使用局部LED的可替換 工作參數，例如OFF計數、佔空因數值、以及平均功率值。類似地，本領域技術人員可以理解，在適當的地方可以使用各種 可替換LED電源、串行總線、恆定電流驅動器、以及溫度傳感器。所述實施例可以用於除BLU之外的其它應用中，例如TV牆中 或其它模塊顯示系統中。如下面更詳細的描述，局部存儲器328 (圖3和圖4 )還可以用 於存儲與模擬驅動器432的非線性性能相關的數據，以補償每個相應 驅動器112中的非線性性能。有利的是，使PWM驅動信號與來自主LED驅動器110、 310 的時鐘信號同步。所有驅動器112、 312可以與相同的時鐘信號同步， 以使每個PWM驅動信號的前沿同步。這在使用閃光BLU以減少LCD 單元102的運動模糊時是有利的。有利的是，所述實施例可以與RGB邊沿觸發技術結合使用，其 中紅、綠和藍LED 202具有其相應PWM驅動信號的前沿。這減少了 BLU 106的LED陣列的瞬間湧入的電流，並因此減小了相關的EMI。儘管針對主LED驅動器110和多個(局部)驅動器描述了驅動 器架構，所述驅動器架構可以實施在例如集成電路(IC)的單個裝置 中，其將多個(局部)周期性驅動信號提供給具有共同的工作參數的 LED的不同組或區域。從而，所述單個裝置驅動BLU的一個或多個 區域，其中每個被驅動區域包括具有不同的共同工作參數例如箱體值 的LED。在另一個實施例中，參考圖1、 3、 4和5,每個驅動器112、 306可以包括兩個或更多個周期性信號發生器438。這些信號發生器438 可以用於在BLU 106的每個區域108的不同區114中實現不同的變暗 參數或水平。例如，由驅動器112、 306驅動的BLU區域108可以具 有兩個不同的具有相同的工作參數(例如箱體值)的LED的區114 或者子區域，但是其中，區域108的每個區114要求具有不同的亮度 水平。在該情況中，兩個區114可以使用從相同的驅動器112、 306 中的不同PWM發生器438提供的周期性驅動信號436。每個周期性 驅動信號438將驅動耦接到BLU區域108的每個相應區114的LED 的相應恆定電流驅動器326。兩個不同的PWM發生器438將產生具 有不同佔空因數的周期性驅動信號，儘管這些佔空因數都將依賴於由 控制接口和邏輯塊440接收的驅動信號參數。為了實現這一點，可以 由相應的PWM發生器438使用存儲在存儲器328中的一個或多個區 變暗係數540或其它變暗參數，以進一步調節其相應周期性驅動信號 436的佔空因數。這可以通過將相應的區變暗係數540加到由每個 PWM發生器438接收的局部ON計數寄存器516輸出而實現。可以 在每個相應PWM發生器438中使用合適的相加寄存器(未示出)， 其中輸出到達計數器530的計數輸入。在另一個可替換方案中，可以使用上述多周期性信號發生器 (438)方案實現區域變暗，其中代替使用用於每個區域108的驅動 器的不同驅動信號參數，可以使用對應於區變暗係數540的合適的變 暗信號。可以在(集成主LED驅動器和驅動器功能的)單個驅動器裝置 中使用相似的架構。例如，每個多(局部)周期性驅動信號可以進一 步分成用於該區域的相應區的區周期性驅動信號，以實現每個區域 108中的基於區114的變暗。類似地，可以使用變暗信號代替不同的 信號參數，以實現區域變暗。在另一個實施例中，參考圖4和5，可以進一步調節(局部)周 期性驅動信號436的佔空因數，以補償驅動器尤其是恆定電流驅動器 326的非線性參數。尤其在利用模擬驅動器432的線性恆定電流驅動器326中，非線性性能可能是個問題。模擬驅動器的輸出與其在整個 輸出範圍上的輸出，尤其是其範圍的最高和最低輸出電壓，不成正比 例。從而，例如，當驅動信號436的佔空因數是10%時，為了從模擬 驅動器432獲得正確的輸出電壓，可能要求例如12%的實際輸入信號 (436)佔空因數。類似地，當輸入(周期性驅動)信號(436)佔空 因數標稱高於90%時，可能要求對該輸入信號(436)進行調節，以 從模擬驅動器432提供正確的輸出電壓。例如，具有92%佔空因數的 周期性驅動信號應該實際調節到91%，以在模擬驅動器432的輸出電 壓範圍的極端補償其非線性性能。為了實現這一點，可以將驅動器的可選非線性調節係數542或者 其它非線性參數與箱體系數520 —起存儲在存儲器328中。對於多個 佔空因數值中的每一個，例如對於在0和10%之間和90%和100%之 間每個佔空因數百分數，可能需要非線性調節係數542。可使用邏輯 和控制塊440中的寄存器和邏輯的合適配置來確定這些佔空因數(局 部ON計數)中的一個是否存在於局部ON計數寄存器516中，並且 如果是，則在輸出到PWM發生器438之前根據適當的非線性調節系 數542調節該值。本領域技術人員可以理解，這些非線性調節係數可 以從外部確定，並用於補償模擬驅動器432並因此補償驅動器312的 該非線性方面或參數。在另一個可替換方案中，可以使用對驅動器的非線性性能的這一 補償，而不調節用於不同LED工作參數的驅動信號參數。儘管描述了 LED，可以以類似於所描述的方式控制等同的半導 體發光二極體，或者等同的半導體發光二極體可以具有類似的驅動 器。技術人員將認識到，上述裝置或方法可以實施為例如諸如盤、 CD-或DVD-ROM的載體介質；諸如只讀存儲器(固件)的編程存 儲器；或者諸如光或電信號載體的數據載體上的處理器控制代碼。對 於本發明實施例的多個應用，其將實現在DSP (數位訊號處理器)、 ASIC (專用集成電路)或FPGA (現場可編程門陣列)上。因此，所述代碼可以包括傳統程序代碼或微碼或，例如用於設置或控制ASIC 或FPGA的代碼。所述代碼還可以包括用於動態配置例如可再編程門 陣列的可再配置裝置的代碼。類似地，所述代碼可以包括用於例如VerilogTM或VHDL (甚高速度集成電路硬體描述語言)的硬體描述 語言的代碼。本領域技術人員可以理解，代碼可以分布在多個相互通 信的耦接部件之間。在合適的時候，實施例還可以實現為使用在現場 可再編程模擬陣列或類似裝置上運行的代碼，以配置模擬硬體。本領域技術人員還可以理解，根據上述內容的各種實施例和對於 其描述的具體特徵可以自由與其它實施例或者其具體描述的特徵自 由組合。技術人員還可以認識到，在不脫離所附權利要求的範圍下， 可以對所述具體示例進行各種替換和修改。
權利要求
1.一種驅動LED的方法，所述方法包括確定LED的工作參數；確定用於LED的驅動信號參數；生成用於驅動LED的周期性驅動信號，其中所生成的周期性驅動信號的佔空因數依賴於所述LED的所確定的驅動信號參數和所確定的工作參數。
2. 根據權利要求1的驅動LED的方法，其中所述工作參數對 應於LED的特徵的特徵值的範圍，所述LED的特徵為光輸出的波長、 光輸出的亮度、以及LED正向電壓中的一個或組合。
3. 根據權利要求2的驅動LED的方法，其中所述LED的特徵 的特徵值的範圍對應於箱體值。
4. 根據權利要求1的驅動LED的方法，其中所生成的周期性 驅動信號的佔空因數還依賴於所確定的第二工作參數，該所確定的第 二工作參數對應於與LED相關的所測量的溫度值。
5. 根據權利要求1的驅動LED的方法，其中LED的所確定的 驅動信號參數依賴於主驅動信號，所述主驅動信號不依賴於LED的 所確定的工作參數，根據所確定的工作參數調節所確定的驅動信號參 數，以生成所述周期性驅動信號。
6. 根據權利要求5的驅動LED的方法，其中確定驅動信號參 數的步驟包括接收主驅動信號的兩個狀態之一的計數或持續時間 值。
7. 根據權利要求6的驅動LED的方法，其中接收計數或持續 時間值的步驟包括對在主周期性驅動信號的兩個狀態之一期間的時 鍾周期數計數，所述主周期性驅動信號為脈寬調製信號，其周期為預 定數量的時鐘周期。
8. 根據權利要求1的驅動LED的方法，其中確定驅動信號參 數的步驟包括接收包含驅動信號參數的控制信號消息。
9. 才艮據權利要求1的驅動LED的方法，還包括 確定第二 LED的工作參數；生成用於驅動所述第二 LED的第二周期性驅動信號，所生成的 第二周期性驅動信號的佔空因數依賴於所述LED的所確定的第二工 作參數和所確定的驅動信號參數。
10. 根據權利要求9的驅動LED的方法，其中所述驅動信號 參數對應於主脈寬調製信號的佔空因數，並且生成所述第一和第二周 期性驅動信號的步驟包括根據所述第一和第二 LED的工作參數調 節主PWM驅動信號的佔空因數，以生成相應的第一和第二周期性驅 動信號。
11. 一種用於驅動LED的驅動器，所述驅動器包括 存儲器，其存儲LED的工作參數；控制器，其耦接至存儲器，並被設置為確定LED的驅動信號參 數；以及周期性信號發生器，其耦接至控制器，並被設置為用所生成的周 期性驅動信號來控制用於切換LED的開關，所述周期性信號發生器 被設置為根據LED的所確定的驅動信號參數和所存儲的工作參數來 調節所生成的周期性驅動信號的佔空因數。
12. —種用於驅動LED陣列的驅動器架構，所述LED陣列 被設置為多個LED區域陣列，每個LED區域陣列具有共同的LED 工作參數，所述驅動器架構包括一個或多個控制器，其被設置為確定每個LED區域陣列的驅動 信號參數；存儲器，其耦接到所述一個或多個控制器，存儲每個相應LED 區域陣列的每個共同的LED工作參數；以及周期性信號發生器，其耦接到用於每個LED區域陣列的控制器， 每個周期性信號發生器被設置為生成相應LED區域陣列的周期性驅 動信號，其中每個周期性驅動信號的佔空因數被控制為依賴於相應驅 動信號參數和相應LED區域陣列的相應LED工作參數。
13. 根據權利要求12的驅動器架構，還包括 多個驅動器，用於驅動相應LED區域陣列，每個驅動器包括所述控制器和所述周期性信號發生器；主LED驅動器，其耦接至多個所述驅動器，其中所述主LED驅 動器生成每個LED區域陣列的所述驅動信號參數或每個相應驅動信 號參數。
14. 根據權利要求13的驅動器架構，其中所述主LED驅動器 根據所述驅動信號參數或每個相應驅動信號參數生成一個或多個主 周期性驅動信號，並且每個所述驅動器根據所述主周期性驅動信號或 相應主周期性驅動信號確定相應驅動信號參數。
15. 根據權利要求14的驅動器架構，其中每個周期性驅動信 號與所述主周期性驅動信號同步。
16. 根據權利要求12的驅動器架構，其中所述周期性驅動信 號的佔空因數還被控制為依賴於相應驅動器的非線性參數。
17. 根據權利要求12的驅動器架構，其中所述驅動器還包括 第二周期性信號發生器，所述第二周期性信號發生器生成用於相應 LED區域陣列的相應區的第二周期性驅動信號，每個第二周期性驅動 信號的佔空因數被控制為依賴於相應LED區域陣列的相應LED工作 參數、相應驅動信號參數以及LED區域陣列的相應區的變暗參數。
18. 根據權利要求12的驅動器架構，其中所述LED陣列形成 用於液晶顯示器的背光單元。
19. 根據權利要求12的驅動器架構，其中所述驅動器還為每 個LED區域陣列生成不同的驅動信號參數，以實現LED區域陣列的 區域變暗。
20. 根據權利要求13的驅動器架構，其中所述驅動器和主 LED驅動器被集成到單個集成電路中。
全文摘要
一種驅動LED的方法，包括確定LED的工作參數；確定LED的驅動信號參數；以及生成用於驅動LED的周期性驅動信號。所生成的周期性驅動信號的佔空因數依賴於該LED的所確定的驅動信號參數和所確定的工作參數。
文檔編號H05B37/02GK101237733SQ20081000446
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月30日 優先權日2007年1月30日
發明者馮啟明, 劉展東, 呂創耀, 李梓聰 申請人:飛思卡爾半導體公司