專利名稱：Led驅(qū)動裝置、照明裝置、以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動裝置、將LED用作其光源的照明裝置、以及投影型顯示裝置。
背景技術(shù)：
場序顯示裝置是投影型顯示裝置的示例，而且通過分時(shí)顯示R(紅)、G (綠)、B (藍(lán))形成彩色圖像。示例DLP (數(shù)字光處理)投影儀中彩色圖像的形成通過以下步驟實(shí)現(xiàn)采用高壓汞燈等等作為光源；通過色輪將來自光源的白光分離成各種色彩；通過諸如DMD (數(shù)字微鏡器件)之類的反射性器件調(diào)制色彩分離的光；以及然后通過投影光學(xué)系統(tǒng)將經(jīng)調(diào)制的光投影在屏幕上。
在由具有這樣的反射性器件的顯示裝置實(shí)現(xiàn)的亮度表現(xiàn)的低強(qiáng)度顯示中，量化噪聲引起問題。為解決此問題，采用諸如高壓汞燈之類的燈的常規(guī)顯示裝置配備有附連至色輪的各扇形體的ND (中性密度)濾光片。ND濾光片被設(shè)計(jì)用來將強(qiáng)度降低至約10%，以使低強(qiáng)度顯示中的表觀位能被增強(qiáng)從而降低量化噪聲。
場序顯示裝置的另一示例釆用RGB色彩的LED作為光源代替具有色輪的白燈光源。RGBLED以分時(shí)方式發(fā)射光，且因而所發(fā)射的光進(jìn)入反射裝置以進(jìn)行調(diào)制。所得的光然后通過投影光學(xué)系統(tǒng)投影到屏幕上以形成彩色圖像。在此情況下，注意各個LED的光發(fā)射通過脈沖調(diào)制開啟和關(guān)閉。
同時(shí)，液晶顯示器是直視顯示裝置的示例。液晶顯示器的光源已經(jīng)開始采用固態(tài)照明(例如LED)代替熒光管。液晶顯示器的性能改進(jìn)已經(jīng)通過一種技術(shù)(稱為區(qū)域有源技術(shù)(area-active technique))實(shí)現(xiàn)。在該技術(shù)中，液晶顯示裝置配備的多個LED的強(qiáng)度針對這樣的LED分組改變，如由液晶顯示裝置根據(jù)要顯示的視頻圖像所確定地。因此可視動態(tài)范圍改變從而
4導(dǎo)致上述的性能改善。 JP-A-2001-313423[專利文獻(xiàn)2] JP-A-2002-203988[專利文獻(xiàn)3] JP-A-2004-274872[專利文獻(xiàn)4] JP-A-2005-14213
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
配備有LED光源的顯示裝置仍具有在低強(qiáng)度顯示下的量化噪聲問題。在未設(shè)置有色輪的情況下，諸如在具有燈光源的常規(guī)顯示裝置中采用的ND濾光片之類的這類對策不能在具有LED光源的顯示裝置的情況下采取。
與使用ND濾光片可獲得的效果相同的效果可通過減少從各個LED發(fā)射的光的量實(shí)現(xiàn)。LED的發(fā)光量的減少可例如通過基于脈沖的光調(diào)制實(shí)現(xiàn)。然而，各個LED的光發(fā)射受場序顯示裝置中的脈沖調(diào)制控制，以使基于脈沖的光調(diào)制不可用。
減小流過LED的電流是實(shí)現(xiàn)從各個LED發(fā)射的光量減少的另一方法。在通過改變電流大小的光調(diào)制中，降低功率是一個問題。所檢測的電流被轉(zhuǎn)換成電壓，且所得的電壓在此類型的調(diào)制中用于反饋。然而，小電流導(dǎo)致小反饋電壓，這將使光調(diào)制控制困難。
專利文獻(xiàn)1公開了釆用基于開關(guān)電路的技術(shù)的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置。所公開的裝置采用基于利用單個電阻器的控制的電流檢測方法，而且不能處理微小電流。此外，電路的配置可能具有由比較器的偏置引起的問題。
專利文獻(xiàn)2公開了被配置成通過峰值檢測改善效率的發(fā)光元件驅(qū)動電路。然而，所公開的電路不適用于從大電流到微小電流的恒定電流調(diào)節(jié)。
專利文獻(xiàn)3還公開了采用基于開關(guān)電路的技術(shù)的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置。所公開的裝置采用基于利用單個電阻器的控制的電流檢測方法，而且不能處理微小電流。此外，電路的配置可能具有由比較器的偏置引起的問題。
專利文獻(xiàn)4公開了采用基于開關(guān)的光調(diào)制方法的發(fā)光二極管驅(qū)動裝
5置，因此不能在場序顯示裝置中使用。此外，開關(guān)使噪聲的影響更可能產(chǎn)生。
鑒于迄今已描述的內(nèi)容，本發(fā)明提供具有以下特征的LED驅(qū)動裝置。
LED驅(qū)動裝置如果在投影型顯示裝置中使用，則能夠?qū)ED的亮度穩(wěn)定地降低至與使用ND濾光片的情況下能獲得的效果相同的水平。LED驅(qū)動裝置如果在直視型顯示裝置中使用，則能夠通過基于電流的光調(diào)制控制而不是基于脈沖的光調(diào)制控制的區(qū)域有源技術(shù)來驅(qū)動顯示裝置。本發(fā)明還提供照明裝置和顯示裝置，它們各自采用具有上述特征的LED光源從而減少了噪聲的產(chǎn)生。
解決這些問題的手段
本發(fā)明提供一種LED驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動電壓切換裝置，其用于根據(jù)定時(shí)信號在第一驅(qū)動電壓與第二驅(qū)動電壓之間切換；反饋電路，第一和第二驅(qū)動電壓中的任一個施加于該反饋電路，且其由此確定流過LED的電流。該反饋電路包括用于根據(jù)定時(shí)信號控制流過LED的電流的電流控制裝置。
電流控制裝置可以是用于根據(jù)定時(shí)信號在確定流過LED的電流的相對物之間切換的電阻器切換裝置。
本發(fā)明提供一種照明裝置，包括諸如上述LED驅(qū)動裝置之類的LED驅(qū)動裝置；以及被該LED驅(qū)動裝置驅(qū)動的LED。
本發(fā)明提供一種顯示裝置，包括諸如以上描述的LED驅(qū)動裝置之類的LED驅(qū)動裝置；被該LED驅(qū)動裝置驅(qū)動的綠色LED;紅色LED;藍(lán)色LED;用于在綠色LED、紅色LED、以及藍(lán)色LED之間切換且使LED中選定的一個發(fā)光的控制裝置；被該控制裝置控制成與綠色LED、紅色LED、以及藍(lán)色LED的發(fā)光同步且調(diào)制綠色LED、紅色LED、以及藍(lán)色RGB所發(fā)射的光的反射裝置；以及投影由反射裝置反射的光的投影光學(xué)系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明提供一種直視型顯示裝置，其包括諸如上述LED驅(qū)動裝置之類的LED驅(qū)動裝置；以及能實(shí)現(xiàn)區(qū)域有源控制(area-active control)和寬泛動態(tài)范圍的背光系統(tǒng)。區(qū)域有源控制和寬泛動態(tài)范圍不是通過均由
6LED驅(qū)動裝置驅(qū)動的綠色LED、紅色LED、以及藍(lán)色LED的光的開/關(guān)脈沖調(diào)制而是通過LED的光的電流調(diào)制實(shí)現(xiàn)，即通過改變LED的驅(qū)動電流實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明可獲得能夠?qū)ED的亮度穩(wěn)定降低至與使用ND濾光片的情況下能獲得的效果相同的水平的LED驅(qū)動裝置。
附圖簡述

圖1是示出配備有色輪的DLP系統(tǒng)的配置的示意圖。[圖2]圖2是示出配備有LED光源的DLP系統(tǒng)的配置的示意圖。[圖3]圖3是將配備有色輪的DPL系統(tǒng)發(fā)射各種色彩的光的定時(shí)與配備有LED光源的DLP系統(tǒng)發(fā)射各種色彩的光的定時(shí)相比較的圖表。[圖4]圖4是示出常規(guī)LED驅(qū)動電路的電路圖。圖5是示出本發(fā)明的LED驅(qū)動電路(用于投影型顯示裝置)的電路圖。圖6是示出配備有本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的液晶電視的背光系統(tǒng)的狀態(tài)的示意圖。圖7是示出圖4中所示的常規(guī)LED驅(qū)動裝置的典型特性的曲線圖。圖8示出分別示出圖5中所示的本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的典型特性的曲線圖。圖9是示出LED的光亮度與流過LED的電流之間的關(guān)系的曲線圖。圖IO是示出本發(fā)明的LED驅(qū)動電路(用于反射型顯示裝置)的電路圖。圖11是示出采用本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的LED顯示裝置的概念的示意圖。符號描述1光源2光導(dǎo)管
3, 12色輪
4, 13控制器
5, 14反射裝置
6, 15投影透鏡
7, 16投影屏幕11 LED光源
Q1001至QIOIO、 Q2001 晶體管R1001至R1015、 R2001 電阻器
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式
圖1是示出配備有高壓滎燈的常規(guī)光源的場序DLP系統(tǒng)的配置的框圖。光源1是高壓汞燈。此系統(tǒng)包括色輪3，其包括R(紅色)、G(綠色)、B (藍(lán)色)、以及ND (灰色)的多個扇形體。ND的扇形體可以是深綠色的扇形體。從光源1發(fā)射的光通過光導(dǎo)管2被引導(dǎo)至色輪3然后通過色輪3的各個扇形體，以使R、 G、 B、以及ND的光束以分時(shí)方式產(chǎn)生。所得的R、 G、 B、以及ND光束被諸如DMD之類的反射裝置5反射，該反射裝置被控制器4控制成與色輪3的旋轉(zhuǎn)同步。因此被反射的光束通過投影透鏡6，然后被投影到投影屏幕7上。因此圖像產(chǎn)生。
圖2是示出配備有LED光源的場序DLP系統(tǒng)的配置的框圖。從包括具有R、 G、以及B色彩的LED的光源1發(fā)射的光通過光導(dǎo)管12被引導(dǎo)至諸如DMD之類的反射裝置14，該反射裝置被控制器13控制成與LED 1的RGB色彩的每一種的光發(fā)射同步。光然后被反射裝置14反射。所得的光然后通過投影透鏡15，然后被投影到投影屏幕16上。由此圖像產(chǎn)生。
配備有LED光源并在圖2中示出的DLP系統(tǒng)可具有與配備有色輪并在圖1中示出的DLP系統(tǒng)中利用ND的情況一樣的效果。這通過減少LED發(fā)射的光量來實(shí)現(xiàn)，這通過減小流過LED的電流實(shí)現(xiàn)。圖3示出配備有色
8輪的DLP系統(tǒng)發(fā)射各種色彩的光的定時(shí)與配備有LED光源的DLP系統(tǒng)中的相應(yīng)定時(shí)之間的比較。ND的光通過采用具有色輪的DLP系統(tǒng)中的深綠ND扇形體產(chǎn)生，而具有LED光源的DLP系統(tǒng)減少從G (綠色)LED所發(fā)射光的量來產(chǎn)生ND光。
圖4是示出常規(guī)LED驅(qū)動裝置的電路的示圖。該LED驅(qū)動裝置可將流過每一個LED的電流在兩個不同電平之間切換，從而能使從各個LED發(fā)射的光的量在兩個不同水平之間變化。此功能用于在發(fā)射正常綠光的綠色LED的正常發(fā)光與ND發(fā)光^^即當(dāng)綠色LED用來起ND的作用時(shí)——之間切換。
附圖標(biāo)記R1001至R1015表示電阻器，而附圖標(biāo)記Q1001至Q1010
表示晶體管。在圖4的右上部示出的LED_VCC表示用大功率驅(qū)動LED的電源。LED—GND表示該電源的接地。連接至微計(jì)算機(jī)和連接至DAC的連接器在圖4的右下部示出。VCC+3.3V表示用于控制電路的3.3V電源。LEDON表示由DAC提供的使LED發(fā)射正常光的定時(shí)脈沖。當(dāng)此信號為高時(shí)，LED發(fā)射正常光。ND1表示由DAC提供的使LED發(fā)射ND1光的定時(shí)脈沖。當(dāng)此信號為高時(shí)，LED發(fā)射ND光。GND表示電路的基準(zhǔn)接地。DAC IN表示一電位，該電位取自基本在從GND電平到VCC電平范圍的256個不同電平內(nèi)的固定值集合(經(jīng)調(diào)節(jié))。改變此電位的值使得流過LED的電流能被改變。
由圖4中的虛線包圍的部分是調(diào)節(jié)器單元。圖4中所示的LED驅(qū)動裝置采用串聯(lián)調(diào)節(jié)器配置。不過，即使在開關(guān)調(diào)節(jié)器配置的情況下，關(guān)于反饋的概念也一樣。
由LED ON表示的LED驅(qū)動電壓通過包括晶體管Q1009和Q1010的與電路，然后由晶體管Q1008切換，其中DAC將LED-ON和ND輸入到晶體管Q1009和Q1010中。晶體管Q1003供調(diào)節(jié)如此被切換的驅(qū)動電壓之用。
在圖4中所示的LED驅(qū)動裝置中，晶體管Q1002和Q1004構(gòu)成差分電路。晶體管Q1001和Q1005構(gòu)成用于將信號輸入差分電路的接口電路。已流過LED的電流流過包括電阻器RIOOI和R1002的電阻器網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)已流過LED的電流流過電阻器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在電阻器網(wǎng)絡(luò)的GND與LED的陰極之間產(chǎn)生電壓。如此產(chǎn)生的電壓通過晶體管Q1001并返回至晶體管Q1002。包括晶體管Q1002和Q1004的差分電路控制晶體管Q1003的基極電流，以使施加到晶體管Q1004的基極的電壓能與晶體管Q1002的基極電壓相同。因此，施加到包括電阻器R1001和R1002的電阻器網(wǎng)絡(luò)的電位被固定為特定值，因此流過電阻器網(wǎng)絡(luò)的電流的固定值可唯一地確定。因此，流過LED的電流恒定。
然而，利用控制其中執(zhí)行電流電壓轉(zhuǎn)換的反饋通路中的電流的上述系統(tǒng)控制微小電流是困難的。即使當(dāng)晶體管Q1005的基極電位被設(shè)置為零時(shí)，暗電流(漏電流)的出現(xiàn)也會阻止晶體管Q1001具有零基極電壓。在此情況下，難以將光量減少至約10%，而這通過利用ND濾光片則能容易地實(shí)現(xiàn)。
圖5是示出本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的電路的示圖。附圖標(biāo)記R1001至R1014、以及R2001表示電阻器。附圖標(biāo)記Q1001至Q1010、以及Q2001表示晶體管。在圖5的右上部示出的LED_VCC表示用大功率驅(qū)動LED的電源。LED—GND表示該電源的接地。連接至微計(jì)算機(jī)和連接至DAC的連接器在圖5的右下部示出。VCC+3.3V表示用于控制電路的3.3V電源。LEDON表示由DAC提供的使LED發(fā)射正常光的時(shí)定時(shí)脈沖。當(dāng)此信號為高時(shí)，LED發(fā)射正常光。ND1表示由DAC提供并使LED發(fā)射ND光的定時(shí)脈沖。當(dāng)此信號為高時(shí)，LED發(fā)射ND光。GND表示電路的基準(zhǔn)接地。DAC IN表示一電位，該電位取自基本在從GND電平到VCC電平范圍的256個不同電平內(nèi)的固定值集合(經(jīng)調(diào)節(jié))。改變此電位的值使得流過LED的電流能被改變。
由圖5中的虛線包圍的部分是調(diào)節(jié)器單元。圖5中所示的LED驅(qū)動裝置也采用串聯(lián)調(diào)節(jié)器配置。不過，即使在開關(guān)調(diào)節(jié)器配置的情況下，關(guān)于反饋的概念也一樣。
由LED ON表示的LED驅(qū)動電壓通過包括晶體管Q1009和Q1010的與電路，然后由晶體管Q1008切換，其中DAC將LED-ON和ND輸入到晶體管Q1009和Q1010中。晶體管Q1003供調(diào)節(jié)如此被切換的驅(qū)動電壓之
10用。
在圖5中所示的LED驅(qū)動裝置中，晶體管Q1002和Q1004構(gòu)成差分電路。晶體管Q1001和Q1005構(gòu)成用于將信號輸入差分電路的接口電路。已流過LED的電流流過包括電阻器R1001、 R1002、以及R2001的電阻器網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)已流過LED的電流流過電阻器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在電阻器網(wǎng)絡(luò)的GND與LED的陰極之間產(chǎn)生電壓。如此產(chǎn)生的電壓通過晶體管Q1001并返回至晶體管Q1002。包括晶體管Q1002和Q1004的差分電路控制晶體管Q1003的基極電流，以使施加到晶體管Q1004的基極的電壓能與晶體管Q1002的基極電壓相同。因此，施加到電阻器網(wǎng)絡(luò)的電位被固定為特定值，因此流過電阻器網(wǎng)絡(luò)的電流的固定值可唯一地確定。因此，流過LED的電流恒定。
然而，利用控制其中執(zhí)行電流電壓轉(zhuǎn)換的反饋通路中的電流的上述系統(tǒng)控制微小電流是困難的。即使當(dāng)晶體管Q1005的基極電位被設(shè)置為零時(shí)，暗電流(漏電流)的出現(xiàn)也會阻止晶體管QIOOI具有零基極電壓。
如將在以下描述地，在圖5中所示的本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置中，流過反饋通路的電流值根據(jù)LED的驅(qū)動電流被晶體管Q2001切換，以使驅(qū)動電流在除發(fā)射正常光的情況之外被減小。利用此配置可能實(shí)現(xiàn)微小電流的控制，這在如圖4中所示的常規(guī)的反饋配置的情況下是不可能的。
晶體管Q2001的柵極由LED ON控制。當(dāng)LED發(fā)射ND光時(shí)，即當(dāng)LEDON為高電平時(shí)，晶體管Q2001工作，且在電路中使電阻器R2001等效于接地。因此，在此情況下，流過LED的電流由包括兩個電阻器RIOOI和R1002的組合電阻器的值確定。
當(dāng)LED發(fā)射ND光時(shí)，即當(dāng)LEDON為低電平時(shí)，晶體管Q2001不工作，因此該電路整體變得等效于沒有電阻器Q2001的電路。因此，在此情況下，流過LED的電流由包括三個電阻器RIOOI、 R1002、以及R2001的組合電阻器的值確定。
如以上已描述地，在本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置中，通過切換從DAC提供的電壓控制電流，而且電流的值由反饋通路切換。因此，可控制微小電流。將本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置中用于顯示裝置可導(dǎo)致在配備有色輪的常規(guī)系統(tǒng)中使用ND濾光片所獲得的效果。因此，能形成量化噪聲降低的視頻圖像。
在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了利用配備有LED光源的場序DLP系統(tǒng)的示例驅(qū)動綠色LED以發(fā)射正常光和ND光的情況。然而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而適用于其它用途。例如，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為配備有LED光源的照明裝置和允許調(diào)節(jié)光量的裝置。
本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置適用于液晶顯示器的背光系統(tǒng)(由LED驅(qū)動)的區(qū)域有源電路?，F(xiàn)有的液晶顯示器的背光系統(tǒng)采用CCFL(冷陰極熒光燈)或LED作為其光源。關(guān)于LED，現(xiàn)在具有更寬色彩范圍的液晶顯示器的某些背光系統(tǒng)采用RGB色彩的LED。淺黑表現(xiàn)(shallow black expression)的出現(xiàn)是液晶顯示器的缺點(diǎn)之一，而且指出液晶顯示器具有黑色層次(blackgradation)表現(xiàn)的弱點(diǎn)。己知為區(qū)域有源控制的方法是用于解決上述問題的手段之一。在區(qū)域有源控制中，背光系統(tǒng)被劃分成數(shù)塊，這樣劃分的各個塊的從光源發(fā)射的光的量被控制成與視頻信號同步。在本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置中采用的區(qū)域有源電路能夠線性地改變所發(fā)射光的量，以能獲得所發(fā)射光的量的更寬動態(tài)范圍。
圖6是示出配備有本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的液晶電視的背光系統(tǒng)的狀態(tài)的示圖。在背光系統(tǒng)中設(shè)置的LED被分組成塊，而且各個塊中LED的亮度根據(jù)有關(guān)要顯示的視頻圖像的強(qiáng)度的信息變化。以此方式，作為液晶電視的缺點(diǎn)之一的淺黑表現(xiàn)的問題得到改善。
圖7示出圖4中所示的常規(guī)LED驅(qū)動裝置的典型特性。水平軸表示用來控制電流的電壓，而垂直軸表示流過LED的電流。圖8示出圖5中所示的本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的典型特性。與圖7的情況一樣，水平軸表示用來控制電流的電壓，而垂直軸表示流過LED的電流。如圖8所示，本發(fā)明的LED驅(qū)動電流具有與兩個不同模式相關(guān)聯(lián)的特性。流過LED的寬范圍電流的控制通過切換這些模式(利用圖5的ND端子)實(shí)現(xiàn)。因此，LED的亮度與流過LED的電流之間的關(guān)系如圖9所示地確定。因此，本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置允許顯著更寬的動態(tài)范圍。因此，配備有本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的液晶電視的背光系統(tǒng)能具有改善上述淺黑表現(xiàn)的作用。
當(dāng)圖4中所示的常規(guī)LED驅(qū)動裝置在直視型顯示裝置的背光系統(tǒng)中使
12用時(shí)，LED驅(qū)動裝置被形成為沒有晶體管Q1010的電路。此LED驅(qū)動裝 置被設(shè)計(jì)成具有這樣的規(guī)范，即通過使流過LED的電流在兩個不同電平之 間變化，從LED發(fā)射的光的量可在兩個不同水平之間變化。因此，可通過 在兩個不同電平之間切換DAC的控制范圍來使用該LED驅(qū)動裝置。
附圖標(biāo)記R1001至R1015表示電阻器，而附圖標(biāo)記Q1001至Q1010 表示晶體管。在圖4的右上部示出的LED—VCC表示用大功率驅(qū)動LED的 電源。LED—GND表示該電源的接地。連接至微計(jì)算機(jī)和連接至DAC的連 接器在圖4的右下部示出。VCC+3.3V表示用于控制電路的3.3V電源。當(dāng) 背光點(diǎn)亮?xí)r，LED ON表示處于高電平的信號。GND表示電路的基準(zhǔn)接地。 DAC IN表示基本從GND電平到VCC電平地變動的可變值。此信號使流 過LED的電流能被改變。
由圖4中的虛線包圍的部分是調(diào)節(jié)器單元。圖4中所示的LED驅(qū)動裝 置采用串聯(lián)調(diào)節(jié)器配置。不過，即使在開關(guān)調(diào)節(jié)器配置的情況下，關(guān)于反 饋的概念仍然一樣。
由LED ON表示的LED驅(qū)動電壓通過晶體管Q1009切換晶體管Q1008 (晶體管Q1010未在該電路上安裝)。晶體管Q1003供調(diào)節(jié)如此被切換的 驅(qū)動電壓之用。
在圖4中所示的LED驅(qū)動裝置中，晶體管Q1002和Q1004構(gòu)成差分 電路。晶體管Q1001和Q1005構(gòu)成用于將信號輸入差分電路的接口電路。 已流過LED的電流流過包括電阻器R1001和R1002的電阻器網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)已流 過LED的電流流過電阻器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在電阻器網(wǎng)絡(luò)的GND與LED的陰極之 間產(chǎn)生電壓。如此產(chǎn)生的電壓通過晶體管Q1001并返回至晶體管Q1002。 包括晶體管Q1002和Q1004的差分電路控制晶體管Q1003的基極電流，以 使施加到晶體管Q1004的基極的電壓能與晶體管Q1002的基極電壓相同。 因此，施加到包括電阻器R1001和R1002的電阻器網(wǎng)絡(luò)的電位根據(jù)DAC IN 的變化而變化，且流過LED的電流直接響應(yīng)于視頻圖像變化。
然而，利用控制其中執(zhí)行電流電壓轉(zhuǎn)換的反饋通路中的電流的上述系 統(tǒng)控制微小電流是困難的。即使當(dāng)晶體管Q1005的基極電位被設(shè)置為零， 暗電流(漏電流)的出現(xiàn)也會阻止晶體管Q1001具有零基極電壓。在此情況下，難以減少光量。
圖10是示出本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的電路的電路圖。附圖標(biāo)記R1001 至R1015、以及R2001表示電阻器。附圖標(biāo)記Q1001至QIOIO、以及Q2001 表示晶體管。在圖10的右上部示出的LED—VCC表示用大功率驅(qū)動LED 的電源。LED—GND表示該電源的接地。連接至微計(jì)算機(jī)和連接至DAC的 連接器在圖IO的右下部示出。VCC+3.3V表示用于控制電路的3.3V電源。
當(dāng)背光點(diǎn)亮?xí)r，LEDON表示處于高電平的信號。GND表示電路的基 準(zhǔn)接地。DAC IN表示基本從GND電平到VCC電平地變動的可變值。此 信號使流過LED的電流能被改變。
由圖10中的虛線包圍的部分是調(diào)節(jié)器單元。圖IO中所示的LED驅(qū)動 裝置也采用串聯(lián)調(diào)節(jié)器配置。不過，即使在開關(guān)調(diào)節(jié)器配置的情況下，關(guān) 于反饋的概念仍然一樣。
由LED ON表示的LED驅(qū)動電壓通過晶體管Q1009切換晶體管Q1008 (晶體管Q1010未在該電路上安裝)。晶體管Q1003供調(diào)節(jié)如此被切換的 驅(qū)動電壓之用。
在圖IO中所示的LED驅(qū)動裝置中，晶體管Q1002和Q1004構(gòu)成差分 電路。晶體管Q1001和Q1005構(gòu)成用于將信號輸入差分電路的接口電路。 已流過LED的電流流過包括電阻器RIOOI、 R1002、以及R2001的電阻器 網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)已流過LED的電流流過電阻器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在電阻器網(wǎng)絡(luò)的GND與 LED的陰極之間產(chǎn)生電壓。如此產(chǎn)生的電壓通過晶體管Q1001并返回至晶 體管Q1002。包括晶體管Q1002和Q1004的差分電路控制晶體管Q1003的 基極電流，以使施加到晶體管Q1004的基極的電壓能與晶體管Q1002的基 極電壓相同。因此，施加到包括電阻器RIOOI和R1002的電阻器網(wǎng)絡(luò)的電 位根據(jù)DAC IN的變化而變化，且流過LED的電流直接響應(yīng)于視頻圖像變 化。
然而，利用控制其中執(zhí)行電流電壓轉(zhuǎn)換的反饋通路中的電流的上述系 統(tǒng)控制微小電流是困難的。即使當(dāng)晶體管Q1005的基極電位被設(shè)置為零時(shí)， 暗電流(漏電流)的出現(xiàn)也會阻止晶體管Q1001具有零基極電壓。
如將在以下描述地，在圖10中所示的本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置中，流
14過反饋通路的電流的值由晶體管Q2001根據(jù)LED的驅(qū)動電流切換，以使驅(qū)
動電流在除發(fā)射正常光的情況之外被減小。利用此配置可能實(shí)現(xiàn)微小電流
的控制，這在如圖4中所示的常規(guī)反饋配置的情況下是不可能的。
晶體管Q2001的柵極由ND的反相信號控制。當(dāng)LED不發(fā)射ND光時(shí)， 晶體管Q2001工作，且在電路中使電阻器R2001等效于接地。因此，在此 情況下，流過LED的電流由包括兩個電阻器R1001和R1002的組合電阻器 的值確定。
當(dāng)LED發(fā)射ND光時(shí)，即當(dāng)晶體管Q2001的柵極電壓為低電平時(shí)，晶 體管Q2001不工作，因此該電路整體地變得等效于沒有Q2001的電路。因 此，在此情況下，流過LED的電流由包括三個電阻器RlOOl、 R1002、以 及R2001的組合電阻器的值確定。
如以上已描述地，在本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置中，通過施加給DACIN 的視頻圖像控制電流，而且電流的值由反饋通路切換。因此，可控制微小 電流。將本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置用于直視型顯示裝置能導(dǎo)致通過具有脈沖 光發(fā)射的常規(guī)光調(diào)制方法可獲得的效果。因此，可減小開關(guān)噪聲。
在上述實(shí)施例中，利用配備有包括LED光源的背光系統(tǒng)的液晶顯示器 系統(tǒng)的示例已經(jīng)描述了第二種情況。然而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而 可應(yīng)用于其它用途。例如，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為配備有LED光源的照明裝置和 允許調(diào)節(jié)光量的裝置。
本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置還可用作在顯示裝置中使用的LED的驅(qū)動裝 置。通常，LED已經(jīng)在電子標(biāo)志牌等等的顯示器中使用以表現(xiàn)簡單的字符 等等。在彈球盤店等等中使用的某些這些電子標(biāo)志牌表現(xiàn)動畫等等，但視 頻圖像的質(zhì)量未到達(dá)等效于液晶顯示器的水平。
利用本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置，要驅(qū)動的LED的驅(qū)動電流可被動態(tài)地 改變。因此，使用本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置不僅允許表現(xiàn)通過RGB色彩開/ 關(guān)的簡單組合常規(guī)地實(shí)現(xiàn)的色彩，而且允許表現(xiàn)更為多種多樣的色彩。
如以上參考圖8所描述地，在圖5和10中所示的本發(fā)明的LED驅(qū)動 裝置的每一個具有與兩種不同模式相關(guān)聯(lián)的特性。本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置 切換這些兩種模式，從而控制流過LED的更寬范圍的電流。因此，LED的亮度與流過LED的電流之間的關(guān)系如圖9所示地確定，因此通過使用本發(fā) 明的LED驅(qū)動裝置能實(shí)現(xiàn)顯著更寬的動態(tài)范圍。因此適合光強(qiáng)變化的控制 成為可能，該光強(qiáng)變化對分割成RGB色彩的視頻圖像的信號而言是必要的。 因此，通過單獨(dú)地改變RGB色彩的亮度可表現(xiàn)更為多種多樣的色彩。
圖11是示出采用本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置的LED顯示裝置的概念的示 圖。LED顯示裝置包括多個LED封裝，而單個封裝包括紅色LED、綠色 LED、以及藍(lán)色LED,而且這些LED分別由本發(fā)明的LED驅(qū)動裝置驅(qū)動。 因此實(shí)現(xiàn)了細(xì)微光強(qiáng)差別的表現(xiàn)。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明適用于LED驅(qū)動裝置。
權(quán)利要求
1.一種LED驅(qū)動裝置，其特征在于，包括驅(qū)動電壓切換裝置，用于根據(jù)定時(shí)信號在第一驅(qū)動電壓與第二驅(qū)動電壓之間切換；以及反饋電路，所述第一和第二驅(qū)動電壓中的任一個施加于所述反饋電路之上且所述反饋電路由此確定流過LED的電流，所述反饋電路包括用于根據(jù)所述定時(shí)信號控制流過所述LED的電流的電流控制裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電流控制裝置 是用于根據(jù)所述定時(shí)信號在相對物之間切換的電阻器切換裝置，所述相對物確 定流過所述LED的電流。
3. —種照明裝置，包括如權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的LED驅(qū)動裝置；以及 由所述LED驅(qū)動裝置驅(qū)動的LED。
4. 一種顯示裝置，包括如權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的LED驅(qū)動裝置；由所述LED驅(qū)動裝置驅(qū)動的綠色LED、紅色LED、以及藍(lán)色LED;控制裝置，用于在所述綠色LED、所述紅色LED、以及所述藍(lán)色LED之 間切換、并使所述LED中的所選之一發(fā)射光；反射裝置，其被所述控制裝置控制成與所述綠色LED、所述紅色LED、 以及所述藍(lán)色RGB的光發(fā)射同步、并且調(diào)制由所述綠色LED、所述紅色LED、 以及所述藍(lán)色RGB發(fā)射的光；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，其投影由所述反射裝置反射的光。
5. —種直視型顯示裝置，其特征在于，包括 如權(quán)利要求1禾B 2中的任一項(xiàng)所述的LED驅(qū)動裝置；以及 控制裝置，用于切換由所述LED驅(qū)動裝置驅(qū)動的LED的驅(qū)動電流、然后使所述LED發(fā)光；以及 背光系統(tǒng)，所述LED驅(qū)動裝置、所述控制裝置、以及所述背光系統(tǒng)組合以允許進(jìn)行 區(qū)域有源控制。
全文摘要
提供了一種能穩(wěn)定降低LED亮度的LED驅(qū)動裝置。該LED驅(qū)動裝置配備有驅(qū)動電壓切換裝置(Q1008)，其用于根據(jù)定時(shí)信號將第一驅(qū)動電壓切換成第二驅(qū)動電壓或從第二驅(qū)動電壓切換回第一驅(qū)動電壓；以及反饋電路(Q1001至Q1005)，其施加有第一驅(qū)動電壓或第二驅(qū)動電壓，并確定在LED中流動的電流。反饋電路配備有用于切換電阻器(R1001、R1002、以及R2001)的電阻器切換裝置(Q2001)，其根據(jù)定時(shí)信號確定在LED中流動的電流。
文檔編號H05B37/02GK101543137SQ20078004356
公開日2009年9月23日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
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