專利名稱：Led驅動器裝置、液晶顯示器和驅動led陣列的方法
技術領域：
下面的描述涉及一種發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置，例如涉及可以通過使用多個恒流源向LED陣列提供穩(wěn)定的恒定電流的LED驅動器裝置。
背景技術：
因為與許多其它類型的顯示裝置相比，液晶顯示器(IXD)相對較薄且重量輕，并展 現(xiàn)出較低的驅動電壓且耗電少，所以LCD被廣泛地使用。然而，在LCD中使用的液晶是自身不發(fā)光的非發(fā)光物質。因此，LCD需要額外的背光來將光供給到其液晶面板。冷陰極熒光燈(CCFL)、發(fā)光二極管(LED)等通常用作IXD的背光源。然而，CCFL使用汞，因此會導致環(huán)境污染。另外，CCFL展現(xiàn)出慢的響應速度和低的色彩呈現(xiàn)。因此，CCFL不適合用于制造重量輕、纖薄、時間短和/或尺寸小的LCD。LED不使用諸如汞的有害材料，因此對環(huán)境友好。另外，LED允許脈沖驅動。另外，用LED制成的光源展現(xiàn)出高的色彩呈現(xiàn)，能夠獨立地調(diào)節(jié)從紅色(R) 二極管、綠色(G) 二極管和藍色(B)二極管發(fā)射的光的量，以改變獲取的圖像的亮度、色溫等。因此，LED適合用于制造重量輕、纖薄、時間短和/或尺寸小的IXD。因此，LED已經(jīng)被廣泛地用作IXD和其它顯示設備的背光源。在使用彼此串聯(lián)連接的LED的IXD背光單元(例如，使用LED陣列的背光單元)中，通常使用DC-DC轉換器來調(diào)節(jié)供給給LED的電源，并通常使用用作恒流源的驅動電路向LED供給恒定電流。為了在背光中保持均勻的亮度和色彩，通常通過使用相同的電流來驅動LED，而不管LED的電壓如何。例如，可以在LED陣列下方設置單個恒流源，從而向LED陣列供給相同的恒定電流。然而，為了在LED電流的所需量增加的情況下供給大的恒定電流，通常利用晶體管實現(xiàn)恒流源。當利用晶體管實現(xiàn)供給大的恒定電流的恒流源時，晶體管的寄生電容分量會變得非常大。這會降低電流的穩(wěn)定性和/或延長恒定電流的建立時間。在這樣的電流源中，會需要大的電容來補償寄生電容分量，并且例如來保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在這樣的情況下，恒流源的穩(wěn)定時間會延長，從而使實現(xiàn)穩(wěn)定的電流所需的時間變慢。

發(fā)明內(nèi)容
在一個總體方面，提供了一種發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置，其包括=DC-DC轉換器，被構造為向LED陣列供給驅動電壓；多個LED驅動器，被構造為根據(jù)調(diào)光信號驅動所述LED陣列，其中，所述多個LED驅動器彼此并聯(lián)連接，以向所述LED陣列供給恒定電流。
LED驅動器裝置的總體方面還可以包括輸入單元，被構造為從外部設備接收所述調(diào)光信號。LED驅動器可以被構造為向所述LED陣列供給具有相同幅值的恒定電流。LED驅動器可以被構造為向所述LED陣列供給具有不同幅值的恒定電流。在LED驅動器裝置的總體方面，每個LED驅動器可以包括電阻器，具有接地的第一端部；開關單元，被構造為將所述LED陣列的端部選擇性地連接到所述電阻器的第二端部；以及比較器，被構造為將預設的參考電壓與連接到所述開關單元和所述電阻器兩者的公共節(jié)點的電壓進行比較。在所述LED驅動器裝置的總體方面，所述開關單元可以是場效應晶體管(FET)，所述FET包括連接到所述LED陣列的端部的漏極，源極可以連接到所述公共節(jié)點，柵極可以連接到所述比較器的輸出節(jié)點。 在所述LED驅動器裝置的總體方面，所述比較器可以是運算放大器(Op-Amp)，所述Op-Amp被構造為通過正端子接收所述參考電壓，通過負端子接收所述公共節(jié)點的電壓，并將所述參考電壓和所述公共節(jié)點的電壓之間的差輸出到所述FET的柵極。所述比較器可以被構造為根據(jù)所述調(diào)光信號而操作。所述LED驅動器裝置的總體方面還可以包括控制器，被構造為根據(jù)所述LED陣列所需的電流的幅值來控制所述多個LED驅動器的操作。可以在幅值在50mA和150mA之間的恒定電流下驅動所述LED陣列。所述LED驅動器裝置的總體方面還可以包括脈寬調(diào)制(PWM)信號發(fā)生器，被構造為接收所述調(diào)光信號，并生成PWM信號，所述DC-DC轉換器可以被構造為基于生成的PWM信號向所述LED陣列提供正向偏壓。在另一總體方面，提供了一種液晶顯示器(IXD)，其包括液晶面板；以及背光單元，包括如上所述的LED驅動器裝置。在另一總體方面，提供了一種驅動LED陣列的方法，其包括基于調(diào)光信號使用多個LED驅動器向LED陣列供給驅動電壓，其中，所述多個發(fā)光LED驅動器從外部設備接收所述調(diào)光信號，所述多個LED驅動器彼此并聯(lián)連接，以向所述LED陣列供給電流。所述方法的總體方面還可以包括基于所述調(diào)光信號生成脈寬調(diào)制(PWM)信號；以及向DC-DC轉換器供給所述PWM信號，所述DC-DC轉換器被構造為向所述LED陣列提供正向偏壓。所述LED驅動器可以被構造為向所述LED陣列供給具有相同幅值的電流。所述方法的總體方面還可以包括按照根據(jù)外部控制或內(nèi)部計算所確定的所述LED陣列所需的電流的幅值來控制所述多個LED驅動器的操作。在所述方法的總體方面，每個LED驅動器可以包括電阻器，具有接地的第一端部；開關單元，被構造為將所述LED陣列的端部選擇性地連接到所述電阻器的第二端部；以及比較器，被構造為將預設的參考電壓與連接到所述開關單元和所述電阻器兩者的公共節(jié)點的電壓進行比較。根據(jù)下面的詳細描述、附圖和權利要求書，其它特征和方面會是明顯的。


圖I是示出發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置的示例的示圖。圖2是示出LED驅動器的示例的電路圖。
圖3是示出LED驅動器的其它示例的電路圖。在整個附圖和詳細描述中，除非另有描述，否則相同的標號將理解為是指相同的元件、特征和結構。為了清楚、舉例說明和方便起見，會夸大這些元件的相對尺寸和描繪。
具體實施例方式提供下面的詳細描述來有利于讀者增加對這里描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的全面理解。因此，本領域普通技術人員將想到這里描述的系統(tǒng)、裝置和/或方法的各種改變、修改和等同物。另外，為了提高清晰和簡明起見，會省略公知的功能和構造的描述。這里提供的是能夠通過使用多個電流源向LED陣列供給穩(wěn)定的電流并供給短的電流建立時間的發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置和驅動LED陣列的方法的示例。圖I示出了發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置1000的示例。參照圖1，LED驅動器裝置1000包括輸入單元100、脈寬調(diào)制(PWM)信號發(fā)生器200、DC-DC轉換器300、LED驅動器400和LED陣列500。輸入單元100接收用于驅動LED陣列500的調(diào)光信號?？梢耘cLED使用的數(shù)字調(diào)光方法的示例包括直接模式、固定相位模式和相移模式，但不限于此。直接模式是指通過分組打包/解包(PAD)來控制頻率和占空比信號的方法。另外，固定相位模式和相移模式是指在集成電路(IC)中生成PWM頻率并通過PAD僅接收占空比信號以控制PWM頻率和占空比信號的方法。調(diào)光信號是指用于調(diào)節(jié)LED的亮度、色溫等或用于補償LED的色溫的信號。在當前示例中，描述從外部設備接收調(diào)光信號的直接模式。外部設備是指在LED驅動器裝置1000外部的設備。然而，在其它示例中，可使用諸如固定相位模式和相移模式的其它模式來獲取調(diào)光信號。PWM信號發(fā)生器200生成用于調(diào)節(jié)LED陣列500的電源的PWM信號。例如，PWM信號發(fā)生器200生成用于控制DC-DC轉換器300的驅動電壓的幅值的PWM信號。DC-DC轉換器300包括執(zhí)行開關操作的晶體管，并根據(jù)晶體管的開關操作將驅動電壓供給到LED陣列500。例如，DC-DC轉換器300可以基于由PWM信號發(fā)生器200生成的PWM信號轉換DC電壓，并將轉換的DC電壓(例如，驅動電壓)供給到LED陣列500。例如，DC-DC轉換器300可以將與LED陣列500的正向偏壓對應的電壓供給到LED陣列500，從而LED陣列500在電流飽和范圍內(nèi)操作。多個LED驅動器400根據(jù)調(diào)光信號驅動LED陣列500。例如，LED驅動器400可以通過使用從輸入單元100輸入的調(diào)光信號來調(diào)節(jié)LED陣列500的驅動電流。LED驅動器400可以將相同的恒定電流或不同的恒定電流供給到LED陣列500。稍后將參照圖2進一步描述LED驅動器400的結構和操作?？刂破?00根據(jù)LED陣列500所需的恒定電流的幅值來控制LED驅動器400的操作。例如，控制器600可以根據(jù)外部控制或內(nèi)部計算來計算LED陣列500所需的恒定電流的幅值，并可以控制適合于在恒定電流的所計算的幅值下操作的LED驅動器400的所有部分或僅一部分。例如，在四個LED驅動器400中的每個可以供給最大值為25mA的恒定電流且連接至IJ四個LED驅動器的LED陣列500所需的恒定電流的最大幅值為IOOmA的情況下，控制器600可以控制全部四個LED驅動器400操作。然而，在LED陣列500所需的恒定電流的最大幅值為50mA的情況下，控制器600可以控制僅兩個LED驅動器400操作。如上所述，根據(jù)當前示例的LED驅動器裝置1000通過使用多個LED驅動器來向LED陣列500供給恒定電流。因此，LED驅動器裝置1000可以確保穩(wěn)定的電流和快速的建立時間。圖2是示出根據(jù)LED驅動器裝置1000的示例的多個LED驅動器的電路圖。參照圖2，多個LED驅動器400_1、400_2、. . .、400_n彼此并聯(lián)連接，并向LED陣列500供給恒定電流。從多個LED驅動器400供給到LED陣列500的恒定電流可以具有相同的
幅值或可以具有不同的幅值。多個LED驅動器400-1、400-2.....400-n分別包括開關單元
410-1、410-2、· · ·、410-n、比較器 420_1、420_2、· · ·、420_n 以及電阻器 430_1、430_2、· · ·、430_no開關單元410-1、410-2、· · ·、410_n 分別根據(jù)比較器 420-1、420_2、· · ·、420_n的輸出信號執(zhí)行開關操作。例如，可以利用場效應晶體管(FET)實現(xiàn)開關單元410-1、410-2、· · ·、410-n。在利用FET實現(xiàn)開關單元410-1、410_2、· · ·、410_n的LED驅動器裝置
中，漏極可以連接到LED陣列500的端部，源極可以分別連接到電阻器430-1、430-2.....
430-n的端部，柵極可以分別連接到比較器420-1、420-2、. . .、420_n的輸出節(jié)點。FET可以具有相同的尺寸或不同的尺寸，并可以具有相同的可允許電流或可以具有不同的可允許電流。比較器420-1,420-2, · · ·、420_n 將連接到開關單元 410_1、410_2、· · ·、410_n 和電阻器430-1、430-2、. . . ,430-n的公共節(jié)點的電壓與預設的參考電壓Vkef進行比較，以控
制開關單元410-1、410-2.....410-n。例如，可以利用運算放大器(Op-Amps)實現(xiàn)比較器
420-1、420-2、· · ·、420-n。在利用 Op-Amps 實現(xiàn)比較器 420-1、420-2、· · ·、420_n 的 LED 驅
動器裝置中，正端子可以連接到參考電壓VKEF，負端子可以連接到電阻器430-1、430-2.....
430-n和開關單元410-1、410-2、. . .、410_n之間的公共節(jié)點，并且輸出端子可以連接到FET的柵極。比較器420-1,420-2,. · ·、420_n 接收調(diào)光信號。例如，比較器 420_1、420_2、. · ·、420-n可以接收作為使能信號的調(diào)光信號。在這樣的LED驅動器裝置中，當調(diào)光信號是
具有第一電平的信號時，比較器420-1、420-2.....420-n可以分別控制開關單元410-1、
410-2.....410-n，以向LED陣列500供給恒定電流。另外，當調(diào)光信號是具有第二電平的
信號時，比較器420-1,420-2, · · ·、420-n可以分別控制開關單元410_1、410_2、· · · ,410-n以切斷恒定電流向LED陣列500的供給。電阻器430-1、430-2、...、430_n 分別具有連接到開關單元 410_1、410_2、...、
410-n的端部和接地的另一端部。電阻器430-1、430-2.....430_n可以均具有相同的電阻
值，或可以分別具有不同的電阻值。在電阻器430-1、430-2.....430-n具有不同的電阻值
的LED驅動器裝置中，LED驅動器400-1、400-2、. . .、400_n可以向LED陣列500供給具有不同幅值的恒定電流。由于上面描述的電路構造，多個LED驅動器400向LED陣列500供給具有幅值Im的恒定電流。在此示例中，幅值是LED驅動器400的恒定電流的幅值之和，從而滿足下式Aed=Iu+Iu+…+Ita。因為LED驅動器400的每個恒定電流具有幅值VKEF/R，所以它遵循幅值 Iled 可用下式確定Iled=VkeWVkefA2+*"+VKEF/Rn。在LED陣列500需要IOOmA的恒定電流且使用一個恒流源的情況下，一個恒流源的晶體管的可允許電流為IOOmA或更大。因此，相應的晶體管的寄生電容增加。
然而，在使用多個LED驅動器的情況下，可以減少晶體管的寄生電容。例如，在使用四個LED驅動器的情況下，可通過使用均具有大約25mA的可允許電流的多個晶體管來驅動LED陣列500。因此，可通過使用多個LED驅動器來降低晶體管的寄生電容。因此，用于減少寄生電容的補償電容器的尺寸不需要增大，由此確保了快速的建立時間。應注意，在圖2中描述的示例中使用三個或更多個LED驅動器400，但是也可以通過使用兩個LED驅動器來實現(xiàn)LED驅動器裝置。另外，在圖2的描述中，多個LED驅動器400均向LED陣列500供給恒定電流。然而，在其它示例中，可以僅驅動多個LED驅動器400的一部分。例如，參照圖3描述這樣的示例。圖3示出了根據(jù)在當前描述的范圍內(nèi)的另一示例的多個LED驅動器的電路圖。參照圖3，多個LED驅動器400彼此并聯(lián)連接，并且均包括開關單元410_1和410-2、比較器420-1和420-2以及電阻器430-1和430-2。開關單元410-1和410-2分別根據(jù)比較器420-1和420-2的輸出信號執(zhí)行開關操作。例如，可以利用FET實現(xiàn)開關單元410-1和410-2。如果利用FET實現(xiàn)開關單元410-1和410-2，則漏極可以連接到LED陣列500的端部，源極可以分別連接到電阻器430-1和430-2的端部，柵極可以連接到比較器420-1和420-2的輸出節(jié)點。在此示例中，F(xiàn)ET可以具有相同的尺寸或可以具有不同的尺寸。比較器420-1和420-2將公共地連接到開關單元410-1和410-2與電阻器430-1和430-2的公共節(jié)點的電壓與預設的參考電壓Vkef進行比較，以控制開關單元410-1和410-2。例如，可以利用Op-Amps實現(xiàn)比較器420-1和420-2。在利用Op-Amps實現(xiàn)比較器420-1和420-2的LED驅動器裝置中，正端子可以連接到參考電壓VKEF，負端子可以連接到電阻器430-1和430-2與開關單元410-1和410-2之間的公共節(jié)點，輸出端子可以分別連接到FET的柵極。比較器420-1和420-2分別接收控制信號。例如，當比較器420-1和420-2接收控制器600的控制信號時，比較器420-1和420-2可以分別控制開關單元410-1和410-2，以將恒定電流供給到LED陣列500。響應于被截止的控制信號，比較器420-1和420-2可以分別控制開關單元410-1和410-2，以切斷恒定電流向LED陣列500的供給。電阻器430-1和430-2的一個端部連接到開關單元410-1和410_2，電阻器430-1和430-2的另一端部接地。電阻器430-1和430-2均可以具有相同的電阻值或可以分別具有不同的電阻值。在電阻器430-1和430-2分別具有不同的電阻值的情況下，LED驅動器400-1和400-2可以向LED陣列500供給具有不同幅值的恒定電流?？刂破?00根據(jù)LED陣列500所需的恒定電流的幅值來控制多個LED驅動器400_1和400-2的操作。例如，控制器600可以根據(jù)外部控制或內(nèi)部計算來計算LED陣列500所需的恒定電流的幅值，并控制適合于所計算的恒定電流的幅值的LED驅動器400-1和400-2中的僅僅一個來操作。例如，在兩個LED驅動器400-1和400-2供給最大幅值為25mA的恒定電流并且連接的LED陣列500所需的最大恒定電流為50mA的情況下,控制器600可以控制兩個LED驅動器400-1和400-2操作。另外，如果LED陣列500所需的恒定電流的最大幅值為25mA，則控制器600可以僅控制一個LED驅動器400-1操作?？刂破?00接收調(diào)光信號，根據(jù)調(diào)光信號生成控制信號，并將控制信號分別供給到比較器420-1和420-2。在當前示例中，控制器600接收輸入的調(diào)光信號，并將根據(jù)調(diào)光信號生成的控制信號供給到比較器420-1和420-2。然而，可以將調(diào)光信號和控制信號輸入至IJ另外的AND邏輯電路，并且AND邏輯電路的輸出可以作為比較器的使能信號來提供。在圖I至圖3中示出的示例中，僅向一個LED陣列供給恒定電流。然而，在其它示例中，LED驅動器裝置可以通過使用多個LED驅動器分別向多個LED陣列供給多個恒定電流。上面已經(jīng)描述了許多示例。然而，將理解的是，可以做出各種修改。例如，如果以不同的順序執(zhí)行所描述的技術，和/或如果描述的系統(tǒng)、架構、設備或電路中的組件以不同的方式組合和/或由其它組件或它們的等價物代替或補充，則可以實現(xiàn)合適的結果。因此， 其它實施方案在權利要求書的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管驅動器裝置，所述發(fā)光二極管驅動器裝置包括 DC-DC轉換器，被構造為向發(fā)光二極管陣列供給驅動電壓； 多個發(fā)光二極管驅動器，被構造為根據(jù)調(diào)光信號驅動所述發(fā)光二極管陣列， 其中，所述多個發(fā)光二極管驅動器彼此并聯(lián)連接，以向所述發(fā)光二極管陣列供給恒定電流。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，所述發(fā)光二極管驅動器裝置還包括輸入單元，被構造為從外部設備接收所述調(diào)光信號。
3.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，所述多個發(fā)光二極管驅動器被構造為向所述發(fā)光二極管陣列供給具有相同幅值的恒定電流。
4.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，所述多個發(fā)光二極管驅動器被構造為向所述發(fā)光二極管陣列供給具有不同幅值的恒定電流。
5.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，每個發(fā)光二極管驅動器包括 電阻器，具有接地的第一端部； 開關單元，被構造為將所述發(fā)光二極管陣列的端部選擇性地連接到所述電阻器的第二端部；以及 比較器，被構造為將預設的參考電壓與連接到所述開關單元和所述電阻器兩者的公共節(jié)點的電壓進行比較，以控制所述開關單元。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，所述開關單元是場效應晶體管，所述場效應晶體管包括連接到所述發(fā)光二極管陣列的端部的漏極、連接到所述公共節(jié)點的源極和連接到所述比較器的輸出節(jié)點的柵極。
7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，所述比較器是運算放大器，所述運算放大器被構造為通過正端子接收所述參考電壓，通過負端子接收所述公共節(jié)點的電壓，并將所述參考電壓和所述公共節(jié)點的電壓之間的差輸出到所述場效應晶體管的柵極。
8.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，所述比較器被構造為根據(jù)所述調(diào)光信號而操作。
9.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，所述發(fā)光二極管驅動器裝置還包括 控制器，被構造為根據(jù)所述發(fā)光二極管陣列所需的恒定電流的幅值來控制所述多個發(fā)光二極管驅動器的操作。
10.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，其中，在幅值在50mA和150mA之間的恒定電流下驅動所述發(fā)光二極管陣列。
11.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光二極管驅動器裝置，所述發(fā)光二極管驅動器裝置還包括 脈寬調(diào)制信號發(fā)生器，被構造為接收所述調(diào)光信號，并生成脈寬調(diào)制信號， 其中，所述DC-DC轉換器被構造為基于生成的脈寬調(diào)制信號向所述發(fā)光二極管陣列提供正向偏壓。
12.一種液晶顯示器，所述液晶顯示器包括 液晶面板；以及 背光單元，包括根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動器裝置。
13.—種驅動發(fā)光二極管陣列的方法，所述方法包括 基于調(diào)光信號使用多個發(fā)光二極管驅動器向發(fā)光二極管陣列供給驅動電壓， 其中，所述多個發(fā)光二極管驅動器從外部設備接收所述調(diào)光信號；以及 所述多個發(fā)光二極管驅動器彼此并聯(lián)連接，以向所述發(fā)光二極管陣列供給電流。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，所述方法還包括基于所述調(diào)光信號生成脈寬調(diào)制信號；以及向DC-DC轉換器供給所述脈寬調(diào)制信號，所述DC-DC轉換器向所述發(fā)光二極管陣列提供正向偏壓。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，發(fā)光二極管驅動器被構造為向所述發(fā)光二極 管陣列供給具有相同幅值的電流。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，所述方法還包括 按照根據(jù)外部控制或內(nèi)部計算所確定的所述發(fā)光二極管陣列所需的電流的幅值來控制所述多個發(fā)光二極管驅動器的操作。
17.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，每個發(fā)光二極管驅動器包括 電阻器，具有接地的第一端部； 開關單元，被構造為將所述發(fā)光二極管陣列的端部選擇性地連接到所述電阻器的第二端部；以及 比較器，被構造為將預設的參考電壓與連接到所述開關單元和所述電阻器兩者的公共節(jié)點的電壓進行比較，以控制所述開關單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置、一種液晶顯示器和一種驅動LED陣列的方法。發(fā)光二極管(LED)驅動器裝置包括DC-DC轉換器，被構造為向LED陣列供給驅動電壓；多個LED驅動器，被構造為根據(jù)調(diào)光信號驅動所述LED陣列，其中，所述多個LED驅動器并聯(lián)連接，以向所述LED陣列供給電流。
文檔編號H05B37/02GK102970788SQ20121031576
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者姜汰竟, 林奎昊, 李秀真 申請人:美格納半導體有限公司