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      光源裝置與其可調(diào)光的發(fā)光二極管控制電路的制作方法

      文檔序號:8023586閱讀:125來源:國知局
      專利名稱:光源裝置與其可調(diào)光的發(fā)光二極管控制電路的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明是有關(guān)于一種調(diào)光控制電路,是有關(guān)于一種用于以一個以上多數(shù)個發(fā)光二極管作為光源的波束密度調(diào)光控制電路,且特別是有關(guān)于一種用于以一個以上不同顏色多數(shù)個發(fā)光二極管作為光源的波束密度調(diào)光控制電路。
      背景技術(shù)
      采用發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光源,可以用簡單的直流電流驅(qū)動電路實現(xiàn)液晶顯示器背光或一般照明的系統(tǒng)需求。因為特性的關(guān)系,發(fā)光二極管的亮度與驅(qū)動直流電流并不是呈線性關(guān)系變化,而且顏色也會隨驅(qū)動電流變化而有所不同,這對于以發(fā)光二極管作為液晶顯示器背光或一般照明的系統(tǒng),在直接利用調(diào)整發(fā)光二極管驅(qū)動直流電流的方式調(diào)光的應(yīng)用上產(chǎn)生很大的障礙。
      為克服利用電流調(diào)光的缺點(diǎn),目前的作法是不以改變發(fā)光二極管驅(qū)電流振幅大小的方式調(diào)光,而是在發(fā)光二極管電流振幅大小固定的情況下,以一預(yù)設(shè)的工作頻率下變化發(fā)光二極管電流波束密度的方式進(jìn)行調(diào)光,以便可以使發(fā)光二極管在最大的調(diào)光范圍內(nèi)呈現(xiàn)出所需要的穩(wěn)定的顏色。
      請參閱圖1及圖2所示,圖1為習(xí)知的以直流電流源驅(qū)動發(fā)光二極管并以波束密度調(diào)光控制輸出電流的示意圖,圖2則為圖1電路的亮度控制脈波信號與發(fā)光二極管驅(qū)動直流電流信號關(guān)系示意圖。在圖1中,控制發(fā)光二極管120或亮或暗的亮度控制脈波信號CNTL送入發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器110,以控制發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器110輸出驅(qū)動發(fā)光二極管120的發(fā)光二極管驅(qū)動電流信號Id,該電流是一根據(jù)亮度需求預(yù)設(shè)電流大小的固定電流。在圖2中,(a)、(b)、(c)是三種受不同脈寬控制的發(fā)光二極管驅(qū)動電流信號Id的輸出波形圖,圖2(a)是一個亮度只有全亮?xí)r20%的狀況,圖2(b)是一個亮度只有全亮?xí)r的60%的例子,而圖2(c)則是一個亮度為全亮?xí)r的100%的例子。
      為避免因為發(fā)光二極管的時亮?xí)r暗造成人眼視覺上的干擾,通常這個亮度控制脈波信號CNTL的頻率并不能太低,一般都在200Hz以上。使用夠高頻率的亮度控制脈波信號CNTL,依據(jù)人眼視覺暫留的效應(yīng),讓人眼只感受到發(fā)光二極管亮度的變化而不會閃爍。
      由于前述使用的亮度控制脈波信號CNTL的頻率與工作周期是隨著所需的亮度而設(shè)定的,因此一旦進(jìn)行調(diào)光,亮度控制脈波信號CNTL的頻率在液晶顯示器背光的應(yīng)用中,會遭遇與視訊顯示信號中的垂直、水平掃描信號產(chǎn)生差頻干擾的問題。因為背光與視訊信號不同頻率的關(guān)系造成所謂的″風(fēng)扇效應(yīng)″,而在畫面上形成干擾的水波紋。另外,發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器的啟動與關(guān)閉也會造成供應(yīng)發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器所需功率的電源供應(yīng)器的負(fù)擔(dān),而在電源供應(yīng)器產(chǎn)生與亮度控制脈波信號CNTL同頻的漣波,這個漣波也會再次影響視訊顯示信號造成畫面閃爍。這些因為波束密度調(diào)光所造成的干擾,在使用越多發(fā)光二極管作為光源的場合會隨著發(fā)光二極管操作功率的增加而更加嚴(yán)重。
      為避免亮度控制脈波信號CNTL與視訊顯示信號中的垂直、水平掃描信號產(chǎn)生差頻干擾的問題,有一種作法是將亮度控制脈波信號CNTL與水平掃描信號同步倍頻或除頻。另外,也可以將亮度控制脈波信號CNTL的頻率提高,以減少對電源供應(yīng)器造成漣波所形成的干擾,但在液晶顯示器逐漸大型化的驅(qū)勢下,發(fā)光二極管越用越多而其所消耗的功率也越來越大,而對視覺雜訊要求卻又越來越嚴(yán)格的狀況下,低雜訊、大范圍調(diào)光在實際生產(chǎn)上也變得日益困難。

      發(fā)明內(nèi)容
      有鑒于此,本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于有一個以上多數(shù)個發(fā)光二極管作為光源的低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路,特別是由不同顏色的發(fā)光二極管所構(gòu)成的光源。而藉由控制每個不同發(fā)光二極管亮度控制脈波信號的相位,以改善波束密度調(diào)光所產(chǎn)生的視覺雜訊干擾。
      本發(fā)明提供一種低視覺雜訊波束密度的發(fā)光二極管控制電路,可適用于控制例如是液晶顯示器或其它需要光源的顯示器中中作為光源的多組發(fā)光二極管的發(fā)光亮度。本發(fā)明的發(fā)光二極管控制電路包括控制脈波產(chǎn)生單元和光二極管直流電流供應(yīng)器單元。其中,控制脈波產(chǎn)生單元用以接收一亮度調(diào)整信號,并依據(jù)此亮度調(diào)整信號來產(chǎn)生多組頻率相同但相位不同的亮度控制脈波信號,而此亮度控制脈波信號的工作周期系依據(jù)亮度調(diào)整信號而在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化。而發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器則耦接控制脈波產(chǎn)生單元,以依據(jù)亮度控制脈波信號來驅(qū)動對應(yīng)的發(fā)光二極管。
      在一實施例中,此發(fā)光二極管控制電路的亮度控制脈波產(chǎn)生單元包括了三角波產(chǎn)生器和比較器單元。其中,三角波產(chǎn)生器會產(chǎn)生多數(shù)組頻率相同但不同相位的三角波。而比較器單元中的各比較器會將亮度調(diào)節(jié)信號與這些同頻率但不同相位的三角波作比較,以產(chǎn)生前述的同頻、同工作周期但不同相位的亮度控制脈波信號。
      從另一觀點(diǎn)來看,本發(fā)明另提供一種光源裝置,可適用于液晶顯示器。本發(fā)明的光源裝置包括亮度控制脈波產(chǎn)生單元、多數(shù)個發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器和多數(shù)個發(fā)光二極管。其中,亮度控制脈波產(chǎn)生單元用以接收一亮度調(diào)節(jié)信號,并依據(jù)亮度調(diào)節(jié)信號來產(chǎn)生多組同頻率、同工作周期但不同相位的亮度控制脈波信號。而發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器則耦接亮度控制脈波產(chǎn)生單元,以依據(jù)亮度控制脈波信號來驅(qū)動對應(yīng)的發(fā)光二極管。
      在較佳的實施例中,此低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路的亮度控制脈波產(chǎn)生單元是由一數(shù)位式的微處理器及其它數(shù)位電路來實現(xiàn)。
      在本發(fā)明的實施例中,上述的亮度控制脈波信號的工作周期是依據(jù)亮度調(diào)節(jié)信號而在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化。
      由上述說明中可知,應(yīng)用本發(fā)明所提供的一種低視覺雜訊波束密度的發(fā)光二極管控制電路,則可藉由交錯多組亮度控制脈波信號的相位,來改善波束密度調(diào)光所產(chǎn)生的視覺雜訊干擾。
      為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,并配合所附圖式,作詳細(xì)說明如下。


      圖1是一種習(xí)知的波束密度調(diào)光控制電路示意圖。
      圖2是圖1電路的亮度控制脈波信號與發(fā)光二極管驅(qū)動電流信號關(guān)系示意圖。
      圖3是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路方塊示意圖。
      圖4是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種亮度控制脈波產(chǎn)生單元電路示意圖。
      圖5A和圖5B是圖4的亮度控制脈波產(chǎn)生單元產(chǎn)生的亮度控制脈波信號示意圖。
      圖6是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種數(shù)位式亮度控制脈波產(chǎn)生單元電路示意圖實施。
      110、321、322、32N發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器120、330、331、332、33N發(fā)光二極管300低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路310、400亮度控制脈波產(chǎn)生單元410三角波產(chǎn)生器420、401、402、40N比較器610數(shù)位式亮度控制脈波產(chǎn)生單元620微處理器630高頻時脈產(chǎn)生器640記憶體
      具體實施例方式
      請參考圖3所示,其為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路方塊示意圖,此低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路300可適用于控制液晶顯示器中的多組發(fā)光二極管330的發(fā)光亮度。
      如圖所示,此低視覺雜訊波束密度調(diào)光控制電路300包括亮度控制脈波(脈沖)產(chǎn)生單元310,發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器單元320以及發(fā)光二極管330。其中,亮度控制脈波產(chǎn)生單元310用以接收亮度調(diào)節(jié)信號BTNS,并依據(jù)亮度調(diào)節(jié)信號BTNS來產(chǎn)生多組亮度控制脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN。
      其中,發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器單元320中的每一個直流電流供應(yīng)器321、322、...、32N分別供應(yīng)不同組發(fā)光二極管331、332、...、33N不同組電流Id1、Id2、...、IdN。這些驅(qū)動電流Id1、Id2、...、IdN在發(fā)光二極管331、332、...、33N的顏色相同時,可以是根據(jù)亮度需求而設(shè)定相同電流大小的預(yù)定值。當(dāng)發(fā)光二極管331、332、...、33N的顏色不同時,例如紅,藍(lán),綠三色,也可以是根據(jù)亮度及混光后的顏色,例如白色,而設(shè)定彼此電流大小不相等的電流值。
      這些依據(jù)亮度控制脈波產(chǎn)生單元310產(chǎn)生的亮度控制脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN,會分別對應(yīng)控制發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器單元320中的每一個直流電流供應(yīng)器321、322、...、32N,以決定每一組發(fā)光二極管331、332、...、33N的導(dǎo)通電流Id1、Id2、...、IdN的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。
      在本發(fā)明中,為了改善波束密度調(diào)光所產(chǎn)生的視覺雜訊干擾,故將這多組亮度控制脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN的相位交錯控制,以降低不同組發(fā)光二極管331、332、...、33N在任一時間點(diǎn)上只有其中一組因為調(diào)光而改變截止或?qū)ǖ臓顩r。
      由于發(fā)光二極管不是同時因為調(diào)光而一起改變截止或?qū)顟B(tài),因此可以大幅降低由發(fā)光二極管改變導(dǎo)通狀態(tài)所產(chǎn)生的電源功率雜訊。這些電源功率雜訊在發(fā)光二極管作為液晶顯示器光源時與視訊顯示信號中的垂直、水平掃描信號產(chǎn)生差頻干擾,造成所謂的″風(fēng)扇效應(yīng)″,而在畫面上形成干擾的水波紋。
      請參考圖4所示,這是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種亮度控制脈波產(chǎn)生單元電路示意圖,此亮度控制脈波產(chǎn)生單元400包括了三角波產(chǎn)生器410和比較器單元420。其中,三角波產(chǎn)生器410產(chǎn)生一組以上頻率相同而且不同相位的三角波Tri1、Tri2、...、TriN,而比較器單元420中的各比較器401、402、...、40N將亮度調(diào)節(jié)信號BTNS與這些同頻率不同相位的三角波Tri1、Tri2、...、TriN作比較,產(chǎn)生前述的同頻、同工作周期但不同相位的亮度控制脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN。
      為更清楚說明本發(fā)明的精神,因此當(dāng)本實施例所控制的是三組發(fā)光二極管時,其各控制信號的時序關(guān)系圖可如圖5A和圖5B所示,其中圖5A所示的是當(dāng)所控制的亮度是發(fā)光二極管全亮?xí)r的2/3,即66.67%時的時序圖,而圖5B則繪示當(dāng)所控制的亮度是發(fā)光二極管全亮?xí)r的1/3,即33.33%時的時序圖。
      當(dāng)本實施例中三組三角波信號Tri1、Tri2以及Tri3的相位差相差60°時,在與亮度調(diào)節(jié)信號BTNS比較后也會產(chǎn)生不同相位的亮度控制脈波信號CNTL1、CNTL2以及CNTL3。以這樣的信號控制發(fā)光二極管,可以使三組發(fā)光二極管不同時改變導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài),使整個電源線上在任一時間上永遠(yuǎn)只有一組發(fā)光二極管改變導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。相較于三組同時變換導(dǎo)通狀況的控制方式,本發(fā)明可以將電源線上的漣波降到1/3。
      雖然上述僅提供三組發(fā)光二極管的控制方式,然而熟習(xí)此技藝者可以依照本發(fā)明的精神,而任意衍生至更多組的發(fā)光二極管控制電路。
      當(dāng)發(fā)光二極管組數(shù)不斷增加時,以數(shù)位電路來實施本發(fā)明可以更精準(zhǔn)的控制更多組發(fā)光二極管。圖6即是一個利用數(shù)位的微處理器(MCU)以及其它數(shù)位電路構(gòu)成的實施例。
      在圖6的實施例中,數(shù)位式亮度控制脈波產(chǎn)生單元610包括了微處理器620、高頻時脈產(chǎn)生器630以及用來儲存所有設(shè)計參數(shù)及程式的計憶體640。高頻時脈產(chǎn)生器630除了提供微處理器620所需的操作時脈CLK之外,微處理器利用此高頻時脈配合其內(nèi)部的除法器及計數(shù)器(未繪示),并根據(jù)輸入的亮度調(diào)節(jié)信號BTNS可以產(chǎn)生出具有預(yù)設(shè)頻率及工作周期的亮度脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CMTLN。而存于記憶體(存儲設(shè)備)640中的所有設(shè)計參數(shù)及程式正是用來決定微處理器620計算所產(chǎn)生出這許多組亮度脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN其工作頻率,以及各亮度脈波信號彼此之間的相位關(guān)系。
      由于亮度脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CMTLN的工作周期,是根據(jù)輸入的亮度調(diào)節(jié)信號BTNS,并且利用數(shù)位計數(shù)器對高頻時脈產(chǎn)生器630所產(chǎn)生的時脈CLK計數(shù)。因此,每一組亮度脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN之間幾乎沒有任何誤差(Offset)?;仡檲D4的實施例,因為各比較器401、402、...、40N間的誤差并不相同,而這些誤差電壓又有其各自獨(dú)立的溫度系數(shù)。因此,圖6這樣的數(shù)位信號產(chǎn)生方式在相較于圖4的實施例之下有極佳的操作穩(wěn)定度。因此很適合更多組復(fù)雜而又需要精準(zhǔn)調(diào)光的控制電路。特別是當(dāng)發(fā)光二極管的白色光是由各種不同色光發(fā)光二極管加以混合而成的場合。因為這樣的系統(tǒng)中,一但不同顏色光發(fā)光二極管的發(fā)光工作周期比例發(fā)生改變例如CNTL1的工作周期≠CNTL2工作周期≠...、≠工作周期CNTLN,其混光的結(jié)果就會改變,其顏色就會隨之而變。如此,這些發(fā)光二極管便可根據(jù)需要變化出任意的色彩,而在圖6實施例中的記憶體則可以根據(jù)需要儲存決定各種不同顏色,亮度的內(nèi)容產(chǎn)生每一組亮度脈波信號CNTL1、CNTL2、...、CNTLN。
      在圖6實施例中,為了使系統(tǒng)在作為液晶顯示器光源應(yīng)用時所產(chǎn)生的視覺雜訊更進(jìn)一步得到降低,還可以利用由液晶顯示器所產(chǎn)生的時脈信號DCLK,當(dāng)作為高頻時脈產(chǎn)生器630的輸入信號來產(chǎn)生高頻時脈CLK,以避免因為”差頻干擾”造成的水波紋出現(xiàn)在顯示器上。
      雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上,然其并非用以限定本發(fā)明,任何熟習(xí)此技術(shù)的人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許的更動與潤飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
      權(quán)利要求
      1.一種可調(diào)光的發(fā)光二極管控制電路,適用于控制多數(shù)個發(fā)光二極管其特征在于其包括多數(shù)個直流電流供應(yīng)器,用以分別供應(yīng)一直流電流至對應(yīng)的發(fā)光二極管;以及一控制脈波產(chǎn)生單元,用以依據(jù)一亮度調(diào)節(jié)信號而產(chǎn)生多數(shù)個頻率固定而且相同的控制脈波信號,而該些控制脈波信號的工作周期系依據(jù)該亮度調(diào)節(jié)信號而在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化但彼此相位不同,以分別控制該些直流電流供應(yīng)單元的電流供應(yīng)狀態(tài)。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光的發(fā)光二極管控制電路,其特征在于其中每一該些直流電流供應(yīng)器會分別依據(jù)對應(yīng)的控制脈波信號而供應(yīng)電流和停止供應(yīng)電流二者其中之一。
      3.一種光源裝置,適用于一液晶顯示器,其特征在于其包括多數(shù)個發(fā)光二極管;多數(shù)個直流電流供應(yīng)器,用以分別供一驅(qū)動電流至對應(yīng)的發(fā)光二極管;以及一控制脈波產(chǎn)生單元,用以依據(jù)一亮度調(diào)節(jié)信號而產(chǎn)生多數(shù)個頻率固定而且相同的控制脈波信號,而該些控制脈波信號的工作周期系依據(jù)該亮度調(diào)節(jié)信號而在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化但彼此相位不同,以分別控制該些直流電流供應(yīng)單元的電流供應(yīng)狀態(tài)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源裝置,其特征在于其中每一該些直流電流供應(yīng)器會分別依據(jù)對應(yīng)的控制脈波信號而供應(yīng)電流和停止供應(yīng)電流二者其中之一。
      5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源裝置,其特征在于其中發(fā)光二極管包括至少兩種不同顏色的發(fā)光二極管。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源裝置,其中該些不同顏色的發(fā)光二極管是由不同的電流大小的直流電流所驅(qū)動。
      7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源裝置,其中控制脈波信號的頻率是根據(jù)該液晶顯示器的時脈信號所決定。
      8.一種可以提供不同顏色的光源裝置,用于顯示器,其特征在于其包括多數(shù)個不同顏色發(fā)光二極管;多數(shù)個電流供應(yīng)器,用以分別供一驅(qū)動電流至對應(yīng)的不同顏色發(fā)光二極管;以及一控制脈波產(chǎn)生單元,用以產(chǎn)生多數(shù)個控制脈波信號,而該些控制脈波信號的工作周期系在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)分別變化,以分別控制該些電流供應(yīng)單元的電流供應(yīng)狀態(tài)。
      9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置,其特征在于其中的控制脈波信號的工作周期是根據(jù)一記憶體儲存的內(nèi)容所決定。
      10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置,其特征在于其中的控制脈波信號的頻率是根據(jù)該顯示器的時脈信號所決定。
      11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源裝置,其特征在于其中的控制脈波信號的相位是彼此不同。
      全文摘要
      本發(fā)明是有關(guān)于一種光源裝置與其可調(diào)光的發(fā)光二極管控制電路。該發(fā)光二極管控制電路,可適用于控制液晶顯示器中作為光源的多組發(fā)光二極管的發(fā)光亮度。此發(fā)光二極管控制電路包括控制脈波產(chǎn)生單元和多數(shù)個發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器單元。其中,控制脈波產(chǎn)生單元用以接收一亮度調(diào)整信號,并依據(jù)此亮度調(diào)整信號來產(chǎn)生多組頻率相同但相位不同的亮度控制脈波信號,而此亮度控制脈波信號的工作周期系依據(jù)亮度調(diào)整信號而在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)變化。而發(fā)光二極管直流電流供應(yīng)器則耦接控制脈波產(chǎn)生單元,以依據(jù)亮度控制脈波信號來驅(qū)動對應(yīng)的發(fā)光二極管。
      文檔編號H05B39/04GK1909754SQ20051008982
      公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
      發(fā)明者余仲哲, 李立民 申請人:碩頡科技股份有限公司
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