CN111415626A - 一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法 - Google Patents

一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Mini‑LED光源及其驱动电路和驱动方法，所述驱动电路包括LED阵列、行驱动模块、列驱动模块和控制模块，所述LED阵列包括M行LED灯串和N列LED灯串，N和M均为正整数；所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出M个扫描信号至所述行驱动模块；所述行驱动模块根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动N列所述LED灯串点亮，本发明能够有效解决现有Mini‑LED光源驱动方案中元器件数目多、电路复杂、不利于批量生产和维修性差的问题。

Description

一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法。
背景技术
单位面积内Mini-LED背光光源相比传统LED背光光源具有更多数量数目的LED，可以实现多分区控制。将Mini-LED背光光源作为显示设备的背光光源，可以更有效地提高产品的动态对比度，提升画质。
现有驱动Mini-LED光源的方案多采用静态恒流驱动方式，即每一个Mini-LED区域(单颗或多颗串并联组成一个独立可控的区域)有一个单独的控制回路。对于Mini-LED光源的实际应用场景而言，分区数往往达到数千甚至数万区。在这些分区较多的应用场合，需要更多的控制电路来完成驱动及恒流控制。以传统的某65寸Mini-LED背光电视为例，12通道驱动芯片需要的数量在1050-9450个，***元器件数量更庞大，还需要加上FPGA控制板才能实现多分区的恒流驱动效果。这种传统的方案需要的元器件数量庞大、加工工艺复杂、可靠性低、不利于节能环保。且由于元器件使用数量庞大，电路网络复杂，通常采用LED灯板和恒流驱动电路一体化的思路开发生产，即LED灯贴装在PCB板一面，恒流驱动电路贴装在另一边面。这种方案使得LED驱动电路连同灯板被设计在了整个模组内部，相对普通整机模组可维修性极差。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法，能够有效解决现有Mini-LED光源驱动方案中元器件数目多、电路复杂、不利于批量生产和维修性差的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种Mini-LED光源的驱动电路，与显示设备的主板连接，包括LED阵列、行驱动模块、列驱动模块和控制模块，所述LED阵列包括M行LED灯串和N列LED灯串，N和M均为正整数；所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出M个扫描信号至所述行驱动模块；所述行驱动模块根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动N列所述LED灯串点亮。
所述的Mini-LED光源的驱动电路中，所述列驱动模块还根据所述亮度信息输出反馈信息至所述控制模块。
所述的Mini-LED光源的驱动电路中，所述行驱动模块包括行驱动单元和消隐单元；所述行驱动单元根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述消隐单元用于在相邻两个所述扫描信号的输出间隙输出预充电能至各个所述LED灯串。
所述的Mini-LED光源的驱动电路中，所述列驱动模块包括若干串联连接的列驱动单元，每个所述列驱动单元根据亮度信息驱动n列所述LED灯串，且末尾连接的所述列驱动单元根据所述亮度信息输出所述反馈信息至所述控制模块，n为大于1小于N的正整数。
所述的Mini-LED光源的驱动电路中，所述行驱动单元包括M个第一开关；每个所述第一开关的一端均连接供电端，每个所述第一开关的另一端均分别连接M行所述LED灯串的正极，每个所述第一开关的控制端均连接所述控制模块。
所述的Mini-LED光源的驱动电路中，所述消隐单元包括第二开关；所述第二开关的一端连接供电端，所述第二开关的另一端均连接各个所述LED灯串的负极，所述第二开关的控制端连接所述控制模块。
所述的Mini-LED光源的驱动电路中，所述列驱动单元包括驱动芯片，所述驱动芯片连接所在列的所述LED灯串的负极和所述控制模块。
一种如上所述的Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法，包括如下步骤：
所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出N个扫描信号至所述行驱动模块；
所述行驱动模块根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能；
所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动M列所述LED灯串点亮。
所述的Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法中，所述行驱动模块根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能的步骤包括：
所述行驱动模块包括行驱动单元和消隐单元；所述行驱动单元根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能；
所述消隐单元在相邻两个所述扫描信号的输出间隙输出预充电能至各个所述LED灯串。
一种Mini-LED光源，包括PCB板和灯板，还包括如上所述的Mini-LED光源的驱动电路，所述控制模块、所述行驱动模块和所述列驱动模块设置在所述PCB板上，所述LED阵列设置在所述灯板上。
相较于现有技术，本发明提供的一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法，所述驱动电路包括LED阵列、行驱动模块、列驱动模块和控制模块，所述LED阵列包括M行LED灯串和N列LED灯串，N和M均为正整数；所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出M个扫描信号至所述行驱动模块；所述行驱动模块根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动N列所述LED灯串点亮，本发明能够有效解决现有Mini-LED光源驱动方案中元器件数目多、电路复杂、不利于批量生产和维修性差的问题。
附图说明
图1为本发明提供的Mini-LED光源的驱动电路的结构框图；
图2为本发明提供的Mini-LED光源的驱动电路的电路原理图；
图3为本发明提供的Mini-LED光源的驱动电路中扫描信号、预充电能和扫描周期的时序图；
图4为本发明提供的Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法的流程图；
图5为本发明提供的Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法中步骤S200的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法，能够有效解决现有Mini-LED光源驱动方案中元器件数目多、电路复杂、不利于批量生产和维修性差的问题。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的Mini-LED光源的驱动电路，与显示设备的主板10连接，其包括LED阵列100、行驱动模块200、列驱动模块300和控制模块400，所述LED阵列100包括M行LED灯串和N列LED灯串，N和M均为正整数；各个所述LED灯串均串联连接，且每个所述LED灯串的正极均连接所述行驱动模块200，每个所述LED灯串的负极均连接所述列驱动模块300，所述行驱动模块200和所述列驱动模块300还均与所述控制模块400连接，所述控制模块400还与所述主板10连接。
其中，所述控制模块400将主板10输出的亮度信息SPI和扫描周期VSYNC输出至所述列驱动模块300，并根据所述亮度信息SPI依据预设时序输出M个扫描信号至所述行驱动模块200；所述预设时序是依据所述扫描周期VSYNC和需要输出扫描信号的个数来确定的，即本实施例中所述控制模块400依据1/M*扫描周期VSYNC的时间间隔分别将M个所述扫描信号输出至所述行驱动模块200，所述行驱动模块200根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；与此同时，所述列驱动模块300根据所述亮度信息SPI和扫描周期VSYNC驱动N列所述LED灯串点亮，本发明通过矩阵的控制方式驱动所述LED灯串点亮，可降低元器件的数量，降低成本。
进一步地，所述列驱动模块300还根据所述亮度信息SPI输出反馈信息至所述控制模块400，当所述控制模块400将所述亮度信息SPI输出给所述列驱动模块300之后，所述列驱动模块300会输出反馈信息给所述控制模块400，本实施例中所述列驱动模块300会将接收的所述亮度信息SPI反馈输出给所述控制模块400，以此表明所述列驱动模块300为正常工作状态，由此，所述控制模块400根据是否接收到所述列驱动模块300输出的所述亮度信息SPI来确定所述列驱动模块300是否正常工作，进而实现驱动电路的反馈检测功能。
进一步地，请参阅图2，所述行驱动模块200包括行驱动单元210和消隐单元220，所述行驱动单元210连接所述控制模块400和各个所述LED灯串的正极，所述消隐单元220连接所述控制模块400和各个所述LED灯串的负极；所述行驱动单元210根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述消隐单元220用于在相邻两个所述扫描信号的输出间隙输出预充电能Pre-charge至各个所述LED灯串，所述预充电能Pre-charge的时序图如图3所示，在实现驱动各个所述LED灯串点亮的同时，通过所述消隐单元220为接收上一个所述扫描信号的所述LED灯串的负极进行预充电，迫使对应的所述LED灯串快速中断电流，进而达到消残影的目的。
进一步地，所述列驱动模块300包括若干串联连接的列驱动单元，串联连接的每个所述列驱动单元均与所在列的所述LED灯串的负极连接，其中，首尾连个所述列驱动单元还与所述控制模块400连接；每个所述列驱动单元根据亮度信息SPI驱动n列所述LED灯串，且末尾连接的所述列驱动单元根据所述亮度信息SPI输出反馈信息至所述控制模块400，n为大于1小于M的正整数。
具体地，所述控制模块400将所述亮度信息SPI输出给首个所述列驱动单元，之后由首个所述列驱动单元输出给下一个所述列驱动单元，依次类推，每个所述列驱动单元均可获取所述控制模块400输出的亮度信息SPI，且末尾连接的所述列驱动单元还将接收的所述亮度信息SPI反馈给所述控制模块400，表明每个所述列驱动单元均接收到了所述亮度信息SPI处于正常工作状态；由于所述控制模块400输出的所述亮度信息SPI包含了整个LED阵列100的LED灯串的亮度信息SPI，而每个所述列驱动单元只是驱动与之连接的n列所述LED灯串，因此，每个所述列驱动单元在接收到所述亮度信息SPI后，只会选择对应控制的n列所述LED灯串所需要的亮度信息SPI来驱动这n列所述LED灯串的电流，也即这n列所述LED灯串的电流是与亮度信息SPI相匹配，由此实现对整个所述LED阵列100的LED灯串的亮度进行控制，进而完成背光光源的画面显示。
具体实施时，所述行驱动单元210包括M个第一开关K1；每个所述第一开关K1的一端均连接供电端，每个所述第一开关K1的另一端均分别连接M行所述LED灯串的正极，每个所述第一开关K1的控制端均连接所述控制模块400，所述控制模块400根据所述扫描周期VSYNC依据预设时序分别输出M个所述扫描信号至M个第一开关K1，如图3中的扫描信号scan1～scanm，控制各个所述第一开关K1的导通或关断，进而实现对所述LED灯串的供电。
进一步地，请继续参阅图2，所述消隐单元220包括第二开关K2，所述第二开关K2的一端连接供电端，所述第二开关K2的另一端均连接各个所述LED灯串的负极，所述第二开关K2的控制端连接所述控制模块400，所述控制模块400在相邻两个所述扫描信号的间隔时间也即上一个扫描信号输出之后下一个扫描信号输出之前控制所述第二开关K2导通，为对应所述LED灯串的负极供电，使得所述LED灯串的正极和负极的电压相同，流经对应所述LED灯串的电流被中断，以达到消除残影的目的；其中，所述第一开关K1和所述第二开关K2均可通过继电器、三极管、MOSFET、传输门等实现。
进一步地，所述列驱动单元包括驱动芯片IC，所述驱动芯片IC连接所在列的所述LED灯串的负极和所述控制模块400，如图2所示，每个所述驱动芯片IC的LED1～LEDn信号端分别连接N列所述LED灯串的负极，首位所述驱动芯片IC的SPI引脚连接所述控制模块400，每个所述驱动芯片IC的VSYNC信号端连接所述控制模块400，本实施例中所述驱动芯片IC的型号为NT50582或IW7039，当然在其他实施例中也可以选择具有相同功能的驱动芯片IC，本发明对此不作限定。其中不同型号的驱动芯片IC可驱动所述LED灯串的列数并不相同，即n的值不同，具体可为12、16、32或48等本发明对此不做限定。
进一步地，所述控制模块400包括控制芯片MCU，所述控制芯片MCU连接上所述主板10、所述第一开关K1的控制端、所述第二开关K2的控制端和所述驱动芯片IC；或者所述控制模块400包括FPGA，本发明对此不作限定。所述主板10将对应区域背光亮度计算完成之后，将亮度信息SPI输出给所述控制芯片MCU，同时将设定好的扫描周期VSYNC也对应输出给所述控制芯片MCU，由控制芯片MCU将所述亮度信息SPI传输给各个所述驱动芯片IC，并根据所述亮度信息SPI输出扫描信号为所述LED灯串提供工作电能，实现LED灯串的电流与图像亮度匹配的目的，通过矩阵式的控制方式可有效降低驱动芯片IC的数目和元器件的数目，进而简化了背光驱动的电路结构，降低成本；本实施例中所述控制芯片MCU可选择STM32系列或GD32系列的芯片，当然可以选择其它具有相同功能的控制芯片MCU，本发明对此不作限定。
基于上述Mini-LED光源的驱动电路，本发明还相应提供一种Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法，如图4所示，所述驱动方法包括如下步骤：
S100、所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出N个扫描信号至所述行驱动模块；
S200、所述行驱动模块根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能；
S300、所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动M列所述LED灯串点亮。
进一步地，如图5所示，所述步骤S200包括：
S201、所述行驱动单元根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能；
S202、所述消隐单元在相邻两个所述扫描信号的输出间隙输出预充电能至各个所述LED灯串。
基于上述Mini-LED光源的驱动电路，本发明还相应提供了一种Mini-LED光源，包括如上所述的Mini-LED光源的驱动电路、PCB板和灯板，其中，所述Mini-LED光源的驱动电路中的所述控制模块、所述行驱动模块和所述列驱动模块均设置在上所述PCB板上，所述LED阵列设置在所述灯板上，且所述PCB板和所述灯板是相互独立的，实现了将所述LED灯板与所述驱动电路分离设置，在实际应用中，所述主板和所述PCB板等共同安装于整机背板上，通过线材与所述LED灯板连接，由此通过将LED灯板与所述驱动电路分离设置，有利于整机及模组的售后维修。
综上所述，本发明提供的一种Mini-LED光源及其驱动电路和驱动方法，所述驱动电路包括LED阵列、行驱动模块、列驱动模块和控制模块，所述LED阵列包括M行LED灯串和N列LED灯串，N和M均为正整数；所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出M个扫描信号至所述行驱动模块；所述行驱动模块根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动N列所述LED灯串点亮，本发明能够有效解决现有Mini-LED光源驱动方案中元器件数目多、电路复杂、不利于批量生产和维修性差的问题。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种Mini-LED光源的驱动电路，与显示设备的主板连接，其特征在于，包括LED阵列、行驱动模块、列驱动模块和控制模块，所述LED阵列包括M行LED灯串和N列LED灯串，N和M均为正整数；所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出M个扫描信号至所述行驱动模块；所述行驱动模块根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动N列所述LED灯串点亮。
2.根据权利要求1所述的Mini-LED光源的驱动电路，其特征在于，所述列驱动模块还根据所述亮度信息输出反馈信息至所述控制模块。
3.根据权利要求1所述的Mini-LED光源的驱动电路，其特征在于，所述行驱动模块包括行驱动单元和消隐单元；所述行驱动单元根据M个所述扫描信号分别为M行所述LED灯串提供工作电能；所述消隐单元用于在相邻两个所述扫描信号的输出间隙输出预充电能至各个所述LED灯串。
4.根据权利要求2所述的Mini-LED光源的驱动电路，其特征在于，所述列驱动模块包括若干串联连接的列驱动单元，每个所述列驱动单元根据亮度信息驱动n列所述LED灯串，且末尾连接的所述列驱动单元根据所述亮度信息输出所述反馈信息至所述控制模块，n为大于1小于N的正整数。
5.根据权利要求3所述的Mini-LED光源的驱动电路，其特征在于，所述行驱动单元包括M个第一开关；每个所述第一开关的一端均连接供电端，每个所述第一开关的另一端均分别连接M行所述LED灯串的正极，每个所述第一开关的控制端均连接所述控制模块。
6.根据权利要求3所述的Mini-LED光源的驱动电路，其特征在于，所述消隐单元包括第二开关；所述第二开关的一端连接供电端，所述第二开关的另一端均连接各个所述LED灯串的负极，所述第二开关的控制端连接所述控制模块。
7.根据权利要求4所述的Mini-LED光源的驱动电路，其特征在于，所述列驱动单元包括驱动芯片，所述驱动芯片连接所在列的所述LED灯串的负极和所述控制模块。
8.一种如权利要求1-7所述的Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述控制模块将主板输出的亮度信息和扫描周期输出至所述列驱动模块，并根据所述亮度信息依据预设时序输出N个扫描信号至所述行驱动模块；
所述行驱动模块根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能；
所述列驱动模块根据所述亮度信息和扫描周期驱动M列所述LED灯串点亮。
9.根据权利要求8所述的Mini-LED光源的驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述行驱动模块根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能的步骤包括：
所述行驱动模块包括行驱动单元和消隐单元；所述行驱动单元根据N个所述扫描信号分别为N行所述LED灯串提供工作电能；
所述消隐单元在相邻两个所述扫描信号的输出间隙输出预充电能至各个所述LED灯串。
10.一种Mini-LED光源，包括PCB板和灯板，其特征在于，还包括如权利要求1-7所述的Mini-LED光源的驱动电路，所述控制模块、所述行驱动模块和所述列驱动模块设置在所述PCB板上，所述LED阵列设置在所述灯板上。
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