發光裝置中使用的光源單元的製作方法
2023-11-10 02:01:17 1
專利名稱：發光裝置中使用的光源單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光裝置中使用的光源單元，特別涉及一種包括發光二極體(LED)的光源單元。
背景技術：
一般使用LED或冷陰極管作為液晶顯示(LCD)設備中的諸如背光單元的發光裝置中的光源。在諸如電視或監視裝置的大尺寸LCD設備中主要使用冷陰極管，所述冷陰極管一般包括專門的點火電路(ignition circuit)，因而必需使用較高的電壓。另一方面，在諸如行動電話或個人數據助理(PDA)等小尺寸LCD設備中主要使用具有相對低亮度和較小佔用面積的LED。然而，LED已經發展到具有較大的輸出功率和較高發光效率，這使得LED可用作大尺寸LCD設備中的背光單元。
注意到在較長時間間隔內連續發光的LED要經受較高的器件溫度，由此降低了其輸出功率。與較高的器件溫度有關的輸出功率的減小程度一般依賴於LED的p-n結中使用的材料，因而其在背光單元中的紅色、綠色和藍色LED之間是不同的。這會導致在背光單元中使用LED的彩色LCD設備中的色度偏移。
在IDW』04第683-686頁的題目為「RGB-LED BacklightingMonitor/TV for Reproduction of Images in Standard and Extended ColorSpaces」的文獻中，其中描述的發光裝置能校正色度和亮度。圖5顯示了在所述文獻中描述的發光裝置的構造。發光裝置40包括光導板41、和沿著光導板41的長邊表面布置的光源單元42。
光源單元42包括具有與光導板41的長邊表面41a相對的主表面的基板45；和形成在基板45的主表面上的LED46，從每個LED46發射紅光、綠光或藍光。由LED46發射的光通過長邊表面41a被引入到光導板41的內部，並在光導板41的內部被均勻地散射，從而通過光導板41的前表面在垂直於圖的紙張的方向上發射。
發光裝置40進一步包括布置在與光源單元42相對的光導板41的另一長邊表面上的光學傳感器單元43、用於驅動光源單元42的LED驅動器44、和布置在基板45上的用於探測基板溫度的溫度傳感器單元47。光學傳感器單元43具有單獨探測紅光、綠光和藍光的強度的功能。
LED驅動器44監控由光學傳感器單元43探測到的紅光、綠光和藍光的每一個的強度，並控制LED46的輸出功率，從而發光裝置40輸出特定的色度和亮度。LED驅動器44還監控由溫度傳感器47測量的光源單元42的基板溫度，以校正由於基板45的溫度變化而導致的LED46輸出功率的變化。
在所述文獻中描述的發光裝置40基於從光學傳感器43和溫度傳感器47供給的信號來計算LED46的輸出功率。用於校正的計算使得控制從電源供給到LED46的功率變得複雜，因而必需使用用於LED驅動器44的專用IC晶片。此外，光學傳感器單元43的成本增加了發光裝置40的成本。光學傳感器單元43還具有較大的佔用面積，從而增加了發光裝置40的尺寸。因而，希望簡化發射具有理想色度和亮度的光的發光裝置。
發明內容
鑑於上面的問題，本發明的一個目的是提供一種適用於背光源單元的發光裝置，其能夠具有簡化的結構並發射具有理想顏色和亮度的光。
本發明的另一個目的是提供一種在發光裝置中使用的光源單元和包括該發光裝置的LCD設備。
本發明提供了一種光源單元，包括多個發光二極體(LED)，該LED包括至少一個恆定功率的LED和至少一個色調校正LED；和功率控制單元，用於根據光源單元的溫度來控制色調校正LED的輸出功率，並相對於光源單元的溫度來保持恆定功率的LED的輸出功率。
本發明還提供了一種發光裝置，其包括光源單元和光導板，該光導板用於接收由光源單元發射的光並發射接收到的光，該光源單元包括多個發光二極體(LED)，該LED包括至少一個恆定功率的LED和至少一個色調校正LED；和功率控制單元，用於根據光源單元的溫度來控制色調校正LED的輸出功率，並相對於光源單元的溫度使恆定功率的LED的輸出功率保持固定。
本發明還提供了一種液晶顯示設備，其包括用於發射光的發光裝置；和用於接收由作為背光的發光裝置發射的光的液晶顯示面板，該發光裝置包括光源單元和光導板，該光導板用於接收由光源單元發射的光並發射接收到的光，該光源單元包括多個發光二極體(LED)，該LED包括至少一個恆定功率的LED和至少一個色調校正LED；和功率控制單元，用於根據光源單元的溫度來控制色調校正LED的輸出功率，並相對於光源單元的溫度來保持恆定功率的LED的輸出功率。
根據本發明的光源單元，和在本發明的發光裝置及LCD設備中使用的光源單元，可通過根據溫度控制色調校正LED的輸出功率來消除由光源單元的溫度變化而導致的恆定功率的LED的色度偏移和/或亮度變化。這在發光裝置中不需要使用光學傳感器就可以實現，由此減小了發光裝置的尺寸。
參照附圖，本發明上面和其他的目的、特徵和優點將從下面的描述而變得更加顯而易見。
圖1是根據本發明的第一個實施例的發光裝置的示意性前視圖；圖2是圖1中所示光源單元的方塊圖；圖3是顯示LED的p-n結溫度與歸一化的輸出功率之間關係的圖表；圖4是另一個光源單元的方塊圖；圖5是常規發光裝置的方塊圖。
具體實施例方式
現在，將參照附圖更加具體地描述本發明，其中相似的組成元件由相似的參考標記表示。
參照圖1，一般由數字10表示的發光裝置包括光導板11、和沿著光導板11的長邊表面11a布置的光源單元12。光源單元12構造為在LCD設備中使用的背光單元。在圖1中，由虛線表示LCD設備中的LCD面板19。LCD面板19布置在發光裝置10的前面，以接收由發光裝置10發射的光。
光源單元12包括LED陣列13和與LED陣列13連接的LED驅動器14。LED陣列13包括基板15、在與光導板11的長邊表面11a相對的基板15的表面上排列成行的多個LED16、和設置在基板15上的用於探測光源單元12的基板溫度的溫度傳感器17。LED驅動器14與LED16和溫度傳感器17連接。
圖2是圖1中所示光源單元12的方塊圖。圖1中所示的LED16包括以恆定功率驅動的多個恆定功率的LED21；和多個色調校正LED22，以根據基板15的溫度而控制的受控功率來驅動這些色調校正LED。恆定功率的LED21包括紅色LED21R、綠色LED21G和藍色LED21B，它們所有都發射各自顏色的光。色調校正LED22包括發射紅光的紅色LED。這些LED21、22以恆定的間距排列在基板15上，並且色調校正LED22靠近恆定功率的紅色LED21R布置。注意到，色調校正LED22可以布置在另一個基板上。
在本實施例中，溫度傳感器17由熱敏電阻構成，其根據基板15的溫度而呈現一定電阻。因為小尺寸和容易設置，所以特別優選使用熱敏電阻，由此幾乎不影響光源單元12的尺寸和形狀。
LED驅動器14包括電源電路31、校正電路32、和電流控制電路33。電源電路31與恆定功率的LED21R、21G、21B連接並給每一個恆定功率的LED21R、21G、21B供給恆定功率。
校正電路32與溫度傳感器17和電流控制電路33連接，並在其中包括查找表，該查找表顯示了溫度傳感器17的電阻與向電流控制電路33提供的控制量之間的關係。從電阻轉換的溫度傳感器17的終端電壓可以取代查找表中的溫度傳感器17的電阻。通過參照查找表，校正電路32根據由溫度傳感器17作為發光裝置的溫度信息傳遞的電阻來產生控制信號。
電流控制電路33與校正電路32和色調校正LED22連接。電流控制電路33從校正電路32接收控制信號，根據接收到的控制信號來控制提供給色調校正LED22的功率。控制提供給色調校正LED22的功率可使用恆流控制技術、基於脈衝寬度調製(PWM)信號的佔空比控制技術等等。
返回圖1，光導板11通過長邊表面11a接收由光源單元12發射的光，在光導板11內散射接收到的光，並通過其前表面在垂直於圖的紙張的方向上朝向LCD面板19發射散射的光。
圖3顯示了彩色LED的輸出功率與彩色LED的p-n結溫度之間一般關係的例子。縱坐標上畫出的輸出功率被特定溫度(大約25度)時的輸出功率歸一化，並且以百分比的形式顯示。從圖3可以看出，輸出功率的減小度在紅色LED中較大，在綠色LED中為中等，在藍色LED中較小。存儲在校正電路32中的查找表是根據諸如圖3中所示的關係創建的，並被設計成當溫度升高時補償或補充恆定功率的紅色LED21R的輸出功率的減小。
在圖3中，與紅色LED相比，溫度升高時綠色LED和藍色LED的輸出功率減小程度較小。因而，在本實施例中，色調校正紅色LED22隨著溫度升高而增加其輸出功率，由此校正由溫度升高導致的色調或色度偏移以及光的亮度降低。這為由發光裝置10發射的光提供了穩定的色度和亮度。
如上所述，根據基板15的溫度來控制色調校正紅色LED22的輸出功率，從而校正由恆定功率的LED21R、21G、21B發射的光的色調和亮度偏移。本實施例的發光裝置10不必提供用於校正由溫度變化導致的發射光的色度偏移的光學傳感器和專用IC晶片。因而，以較低的成本由簡單的結構實現了色調和亮度校正。
注意到，色調校正LED22可以進一步包括一個或多個綠色LED以及一個或多個藍色LED，用於以較高的精度並在較寬的溫度範圍內實現色調和亮度校正。在這種情形中，發光裝置10可以包括用於綠色LED和藍色LED的另一個校正電路和另一個電流控制電路。
如果色調校正LED包括紅色、綠色和藍色LED，則紅色LED可以在較高的溫度範圍中工作，而綠色和/或藍色LED可以在較低的溫度範圍中工作。色調校正LED可以只包括藍色LED，當溫度升高時，或在較高的溫度範圍中，對其進行控制以減小其輸出功率。
圖4顯示了在根據本發明的第二個實施例的發光裝置中使用的另一個光源單元18的方塊圖。除了光源單元18包括輸入設備34之外，光源單元18與圖2的光源單元17相似。輸入設備34接收來自用戶的輸入信號，以將該信號傳遞到電流控制電路33。
電流控制電路33除了由從圖1中所示的溫度傳感器17提供的溫度信號來控制之外，還由輸入信號來控制，以便控制色調校正LED的輸出功率。本實施例的發光裝置的其他構造與第一個實施例的發光裝置10相似。
發光裝置的用戶通過輸入設備34來輸入輸入信號，以控制電流控制電路33，以便發射具有理想色調和亮度的光。輸入設備34可以將輸入信號傳遞給電源電路31，從而控制電源電路，例如圖2中的31，用於控制恆定功率的LED21R、21G、21B的輸出功率。這裡使用的術語「恆定功率」是指這樣的功率，其對於發光裝置的溫度變化是恆定的。
儘管僅僅作為例子描述了上面的實施例，但本發明並不限於上面的實施例，在不脫離本發明的範圍的情況下，本領域技術人員可以很容易對這些實施例做各種修改或改變。
權利要求
1.一種光源單元，包括多個發光二極體(LED)，所述LED包括至少一個恆定功率的LED和至少一個色調校正LED；和功率控制單元，用於根據所述光源單元的溫度來控制所述色調校正LED的輸出功率，並且相對於所述光源單元的溫度來保持所述恆定功率的LED的輸出功率。
2.根據權利要求1所述的光源單元，其中所述至少一個恆定功率的LED包括紅色、綠色和藍色LED。
3.根據權利要求2所述的光源單元，其中所述至少一個色調校正LED包括色調校正紅色LED，並且溫度升高時所述功率控制單元增加所述色調校正紅色LED的輸出功率。
4.根據權利要求2所述的光源單元，其中所述至少一個色調校正LED包括色調校正紅色和綠色LED，並且溫度升高時所述功率控制單元增加所述色調校正紅色和綠色LED的輸出功率。
5.根據權利要求2所述的光源單元，其中所述至少一個色調校正LED包括色調校正藍色LED，並且溫度升高時所述功率控制單元降低所述色調校正藍色LED的輸出功率。
6.根據權利要求1所述的光源單元，進一步包括用於接收控制信號的輸入設備，所述控制信號用於控制所述恆定功率的LED和/或色調校正LED的輸出功率。
7.一種發光裝置，包括光源單元和光導板，所述光導板用於接收由所述光源單元發射的光並且發射所述接收到的光，所述光源單元包括多個發光二極體(LED)，所述LED包括至少一個恆定功率的LED和至少一個色調校正LED；和功率控制單元，用於根據所述光源單元的溫度來控制所述色調校正LED的輸出功率，並相對於所述光源單元的溫度使所述恆定功率的LED的輸出功率固定。
8.一種液晶顯示設備，包括用於發射光的發光裝置；和用於接收由作為背光的所述發光裝置發射的光的液晶顯示面板，所述發光裝置包括光源單元和光導板，所述光導板用於接收由所述光源單元發射的光並且發射所述接收到的光，所述光源單元包括多個發光二極體(LED)，所述LED包括至少一個恆定功率的LED和至少一個色調校正LED；和功率控制單元，用於根據所述光源單元的溫度來控制所述色調校正LED的輸出功率，並相對於所述光源單元的溫度來保持所述恆定功率的LED的輸出功率。
全文摘要
LCD設備的背光源包括發射具有恆定輸出功率的光的恆定功率的紅色、綠色和藍色LED；和色調校正紅色LED，其發射具有根據背光源的溫度而控制的受控輸出功率的光。溫度升高時色調校正紅色LED具有較大的輸出功率，以補充恆定功率的紅色LED減小的輸出功率。
文檔編號G09F9/30GK1937010SQ20061013895
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月20日 優先權日2005年9月21日
發明者馬場正武 申請人:Nec液晶技術株式會社