CN103117046A - 液晶显示器、led背光源及其驱动方法 - Google Patents

液晶显示器、led背光源及其驱动方法 Download PDF

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张先明
张华�
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Abstract

本发明公开一种液晶显示器、LED背光源及其驱动方法。该LED背光源包括:直流电压输入端,用于输入直流电压;升压电路,用于将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压,LED串,包括串联的多个LED以及第一电阻器,并且从升压电路接收升压直流电压,其中,LED串正常发光的直流电压小于等于升压电路输出的升压直流电压;恒流驱动电路,用于调节第一电阻器两端的电压来对所述LED串中的电流进行控制。在驱动LED发光时,恒流驱动电路中的第一MOS晶体管产生功耗下降,使得恒流驱动电路消耗的功率下降,进而温度下降,促使LED背光源的整个驱动电路的转换效率提高,且恒流驱动电路中的部件也不易被烧坏。

Description

液晶显示器、LED背光源及其驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域。更具体地讲,涉及一种液晶显示器及其背光模块、LED背光源。
背景技术
随着技术的不断进步,液晶显示器的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示器的背光源采用冷阴极荧光灯(CCFL)。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点,当前已经开发出使用LED背光源的背光源技术。
但在现有的LED背光源的驱动电路中,由于恒流驱动电路中的MOS晶体管存在一定的阻抗,在驱动LED发光时,MOS晶体管会产生功耗,使得恒流驱动电路消耗的功率上升,进而温度上升,致使LED背光源的整个驱动电路的转换效率下降。而且,随着LED的电流越大,MOS晶体管产生的功耗也就越大,使得恒流驱动电路消耗的功率越大,进而温度越高,容易损坏恒流驱动电路中的部件。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供了一种LED背光源的驱动方法,包括步骤:a)通过直流电压输入端输入直流电压,b)通过升压电路将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压,c)通过LED串从升压电路接收升压直流电压,d)通过恒流驱动电路调节第一电阻器两端的电压来对LED串中的电流进行控制。
此外,在步骤d)中,通过减小由恒流驱动电路接收的参考电压来减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
或者,在步骤d)中,通过增大恒流驱动电路中的第二电阻器的电阻与第三电阻器的电阻的比率来减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
本发明的另一目的还在于提供一种用于液晶显示器的LED背光源,包括:直流电压输入端,用于输入直流电压,升压电路,用于将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压,LED串,包括串联的多个LED以及第一电阻器,并且从升压电路接收升压直流电压,其中,LED串正常发光的直流电压小于等于升压电路输出的升压直流电压,恒流驱动电路,用于调节第一电阻器两端的电压来对所述LED串中的电流进行控制。
此外,所述恒流驱动电路包括第二电阻器、第三电阻器、运算放大器和第一MOS晶体管,其中,第二电阻器的一端接收参考电压,第二电阻器的另一端连接于第三电阻器,运算放大器的正端连接于第二电阻器与第三电阻器之间,运算放大器的输出端连接于第一MOS晶体管的栅极,运算放大器的负端连接于第一MOS晶体管的源极,第一MOS晶体管的漏极连接于LED串的负极,第一MOS晶体管的源极连接于第一电阻器。
此外,当减小由恒流驱动电路接收的参考电压时,减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
或者,当增大恒流驱动电路中的第二电阻器的电阻与第三电阻器的电阻的比率时,减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
此外,所述升压电路包括电感器、第二MOS晶体管、整流二极管及电容器,其中,电感器的一端连接于直流电压输入端,电感器的另一端连接于整流二极管的正极,第二MOS晶体管的漏极连接于电感器与整流二极管的正极之间,电容器的一端连接于整流二极管的负极并连接于LED串的正极,电容器的另一端连接于第二MOS晶体管的源极,第二MOS晶体管的栅极连接于恒流驱动电路。
此外,所述直流电压是由液晶显示器外部的交流电压转换成的。
本发明的又一目的还在于提供一种液晶显示器,包括液晶显示面板及上述的LED背光源,其中,LED背光源与液晶显示面板相对设置并为液晶显示面板提供显示影像的光源。
本发明的液晶显示器、LED背光源及其驱动方法,在驱动LED发光时,第一MOS晶体管产生功耗下降,使得恒流驱动电路消耗的功率下降,进而温度下降,促使LED背光源的整个驱动电路的转换效率提高,且恒流驱动电路中的部件也不易被烧坏。
附图说明
图1示出根据本发明的实施例的用于液晶显示器的LED背光源。
图2示出具有本发明的实施例的LED背光源的液晶显示器。
图3示出根据本发明的实施例的LED背光源的驱动方法的流程图。
具体实施方式
现在对本发明实施例进行详细的描述,其示例表示在附图中,其中,相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。在下面的描述中,为了避免公知结构和/或功能的不必要的详细描述所导致的本发明构思的混淆,可省略公知结构和/或结构的不必要的详细描述。
图1示出根据本发明的实施例的用于液晶显示器的LED背光源。
如图1所示,根据本发明的实施例的LED背光源包括直流电压输入端11、升压电路12、LED串13和恒流驱动电路14。
直流电压输入端11用于输入直流电压(例如,24V),该直流电压是由交流市电压(例如,110V或220V)转换成的。例如,可利用现有技术的交流-直流转换电路来将交流市电压转化为直流电压。
升压电路12将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压。
LED串13布置在液晶显示器的液晶显示面板的后方作为背光源,LED串13包括串联的多个LED以及第一电阻器R1。该LED串13从升压电路12接收升压直流电压。LED串13中的LED的数量N(N为大于零的整数)以如下方式被确定:
N×Vd≤Vs,
其中,Vd为每个LED的发光电压,Vs为升压电路12输出的升压直流电压。
例如,当Vd为5.5V,Vs=60V时,N≤10。
恒流驱动电路14,用于调节第一电阻器R1两端的电压来对LED串13中的电流进行控制,具体控制方法将在以下详述。同时,恒流驱动电路14输出电平信号到升压电路12。该电平信号也就是驱动升压电路12向LED串13提供所述升压直流电压的驱动信号。
根据本发明的实施例的LED背光源的升压电路12包括电感器L、第二金属氧化物半导体(MOS)晶体管Q2、整流二极管D和电容器C。
电感器L的一端连接于直流电压输入端11,电感器L的另一端连接于整流二极管D的正极,第二MOS晶体管Q2的漏极连接于电感器L与整流二极管D的正极之间,电容器C的一端连接于整流二极管D的负极并连接于LED串13的正极,电容器C的另一端连接于第二MOS晶体管Q2的源极,第二MOS晶体管Q2的栅极连接于恒流驱动电路14。
恒流驱动电路14输出的电平信号通过控制驱动第二MOS晶体管Q2的栅极,可以控制驱动升压电路12向LED串13提供所述升压直流电压。
根据本发明的实施例的恒流驱动电路14包括第二电阻器R2、第三电阻器R3、运算放大器U和第一MOS晶体管Q1,其中,第二电阻器R2的一端用于接收参考电压Vref,第二电阻器R2的另一端连接于第三电阻器R3,运算放大器U的正端连接于第二电阻器R2与第三电阻器R3之间,运算放大器U的输出端连接于第一MOS晶体管Q1的栅极,运算放大器U的负端连接于第一MOS晶体管Q1的源极,第一MOS晶体管Q1的漏极连接于LED串13的负极,第一MOS晶体管Q1的源极连接于第一电阻器R1。
需说明的是,在实际应用中,恒流驱动电路14是采用半导体制作工艺制作成的集成电路芯片(IC),其包括多个管脚(pin),其中,有一管脚是连接于第二MOS晶体管Q2的栅极。
当恒流驱动电路14被通电后,参考电压Vref(例如,5V)通过第三电阻器R3分压,得到输入电压Va,即Va可由式子
Figure BDA00002904125400051
求得。
将求得的Va输入到运算放大器U的正端,由于运算放大器U的负端与第一MOS晶体管Q1的源极连接,则运算放大器U的正端与运算放大器U的负端的电压相等,因此第一电阻器R1两端的电压为Va,即LED串13中的电流ILED=Va/R1。由于第一MOS晶体管Q1存在一定的阻抗,在第一MOS晶体管Q1的漏极会存在一个电压Vm,Vm满足式子Vm=ILED×(R1+RQ1),其中,RQ1为第一MOS晶体管Q1的阻抗。则第一MOS晶体管Q1消耗的功率为PQ1,PQ1满足式子从中可以看出,ILED的值越大,第一MOS晶体管Q1消耗的功率PQ1也越大。
在本实施例中,可通过调节参考电压Vref的大小,来调节输入电压Va的大小,进而调节LED串13中的电流ILED的大小。例如,可通过减小参考电压Vref,使得输入电压Va减小,进而使得LED串13中的电流ILED减小,由公式可知,第一MOS晶体管Q1消耗的功率PQ1也随着减小。
此外,也可通过改变第二电阻器R2的电阻和第三电阻器R3的电阻的比率,来调节输入电压Va的大小,进而调节LED串13中的电流ILED的大小。例如,可通过减小第三电阻器R3的电阻或增大第二电阻器R2的电阻,即增大所述比率,使得输入电压Va减小,进而使得LED串13中的电流ILED减小,由公式
Figure BDA00002904125400063
可知,第一MOS晶体管Q1消耗的功率PQ1也随着减小。
当然,在LED串13整体亮度保持不变的前提下,也可以增加LED串13中LED的个数来使得电流ILED减小。
图2示出具有本发明的实施例的LED背光源的液晶显示器。
如图2所示,液晶显示器1包括液晶显示面板111和LED背光源,液晶显示面板111与LED背光源相对设置。LED背光源提供光源给液晶显示面板111,使液晶显示面板111显示影像。
图3示出根据本发明的实施例的LED背光源的驱动方法的流程图。
如图3所述,根据本发明的实施例的LED背光源的驱动方法包括步骤:
S1:通过直流电压输入端输入直流电压,
S2:通过升压电路将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压,
S3:通过LED串从升压电路接收升压直流电压,
S4:通过恒流驱动电路调节第一电阻器两端的电压来对LED串中的电流进行控制。
综上所述,根据本发明的实施例的液晶显示器、LED背光源及其驱动方法,在驱动LED发光时,第一MOS晶体管产生功耗下降,使得恒流驱动电路消耗的功率下降,进而温度下降,促使LED背光源的整个驱动电路的转换效率提高,且恒流驱动电路中的部件也不易被烧坏。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明,但是本领域的技术人员应该理解,在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种LED背光源的驱动方法,其特征在于,包括步骤:
a)通过直流电压输入端输入直流电压,
b)通过升压电路将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压,
c)通过LED串从升压电路接收升压直流电压,
d)通过恒流驱动电路调节第一电阻器两端的电压来对LED串中的电流进行控制。
2.根据权利要求1所述的驱动方法,其特征在于,在步骤d)中,通过减小由恒流驱动电路接收的参考电压来减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
3.根据权利要求1所述的驱动方法,其特征在于,在步骤d)中,通过增大恒流驱动电路中的第二电阻器的电阻与第三电阻器的电阻的比率来减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
4.一种用于液晶显示器的LED背光源,其特征在于,包括:
直流电压输入端,用于输入直流电压,
升压电路,用于将直流电压输入端输入的直流电压进行升压并输出升压直流电压,
LED串,包括串联的多个LED以及第一电阻器,并且从升压电路接收升压直流电压,其中,LED串正常发光的直流电压小于等于升压电路输出的升压直流电压,
恒流驱动电路,用于调节第一电阻器两端的电压来对所述LED串中的电流进行控制。
5.根据权利要求4所述的LED背光源,其特征在于,所述恒流驱动电路包括第二电阻器、第三电阻器、运算放大器和第一MOS晶体管,其中,第二电阻器的一端接收参考电压,第二电阻器的另一端连接于第三电阻器,运算放大器的正端连接于第二电阻器与第三电阻器之间,运算放大器的输出端连接于第一MOS晶体管的栅极,运算放大器的负端连接于第一MOS晶体管的源极,第一MOS晶体管的漏极连接于LED串的负极,第一MOS晶体管的源极连接于第一电阻器。
6.根据权利要求5所述的LED背光源,其特征在于,当减小由恒流驱动电路接收的参考电压时,减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
7.根据权利要求5所述的LED背光源,其特征在于,当增大恒流驱动电路中的第二电阻器的电阻与第三电阻器的电阻的比率时,减小第一电阻器两端的电压,进而减小LED串中的电流。
8.根据权利要求4所述的LED背光源,其特征在于,所述升压电路包括电感器、第二MOS晶体管、整流二极管及电容器,其中,电感器的一端连接于直流电压输入端,电感器的另一端连接于整流二极管的正极,第二MOS晶体管的漏极连接于电感器与整流二极管的正极之间,电容器的一端连接于整流二极管的负极并连接于LED串的正极,电容器的另一端连接于第二MOS晶体管的源极,第二MOS晶体管的栅极连接于恒流驱动电路。
9.根据权利要求4所述的LED背光源,其特征在于,所述直流电压是由液晶显示器外部的交流电压转换成的。
10.一种液晶显示器,其特征在于,包括液晶显示面板及权利要求4至9任一项所述的LED背光源,其中,LED背光源与液晶显示面板相对设置并为液晶显示面板提供显示影像的光源。
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