專利名稱：一種背光源用三色發光二極管的亮度控制方法和電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極管的亮度控制，尤其是涉及一種背光源用三色發光二極管的亮度控制方法和電路。
背景技術：
發光二極管(Light-Emitting Diode，簡稱LED)具有體積小、電壓低、壽命長、回應快、無頻閃、耗能少、發熱少等優點，是新一代綠色、節能、環保、長壽命全固體照明光源。由于液晶顯示器的亮度主要取決于背光源，因此，現有大尺寸液晶顯示屏的背光源已幾乎全部使用LED背光源，以取代早先的冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，簡稱CCFL)。除采用氮化物白光發光二極管外，一般是采用紅綠藍三色發光二極管組合單元混光成白色光源，每個光源器件由三基色的LED芯片構成，將三基色的LED封裝在一個單元器件內，然后將該單元器件排列形成光源。其中每個LED光源的RGB三色芯片可以獨立驅動控制，以便三色光線在單元封裝的結構中初步混光后達到要求的色溫和亮度再發射到背光系統。由于不同顏色的LED衰減特性存在差異，經過一段時間的點亮后，混光效果會變差，最初是純正白色光源會變成非純正白色光源，造成液晶顯示屏的顏色不純正。
發明內容
本發明所要解決的一個技術問題是彌補現有技術所存在的缺陷，提出一種背光源用三色發光二極管的亮度控制方法。
本發明所要解決的另一個技術問題是彌補現有技術所存在的缺陷，提出一種背光源用三色發光二極管的亮度控制電路。
對于背光源用三色發光二極管的亮度控制方法來說，本發明的技術問題通過以下技術方案予以解決這種背光源用三色發光二極管的亮度控制方法的特點是依次有以下步驟(1)讀取存儲器的數據使定時程序初始化微控制器從非揮發性存儲器中讀取控制發光二極管亮度的時間數據，使定時程序初始化，并不斷將數據寫入非揮發性存儲器，以后啟動定時程序直接從非揮發性存儲器調入內存；(2)啟動定時程序如果累計計時達到設定調整白平衡的時間，按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線，調整微控制器I/O口輸出的高低電平時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，完成脈沖寬度調整之后返回啟動定時程序；如果累計計時尚未達到設定調整白平衡的時間，也返回啟動定時程序；(3)調節發光二極管亮度由微控制器I/O口輸出的脈沖信號調整控制發光二極管亮度的功率開關管的通斷時間比，調節發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
對于背光源用三色發光二極管的亮度控制方法來說，本發明的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決如果累計計時達到設定調整白平衡的時間，按照三色發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的三色發光二極管的衰減特性曲線，調整微控制器的三個I/O口輸出的高低電平時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，由微控制器三個I/O口輸出的脈沖信號分別調整控制三個發光二極管亮度的三個功率開關管的通斷時間比，調節三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
對于背光源用三色發光二極管的亮度控制電路來說，本發明的技術問題通過以下技術方案予以解決這種背光源用三色發光二極管的亮度控制電路的特點是設有外圍電路包括時序產生電路和復位電路的微控制器，所述時序產生電路產生時序信號，作為微控制器的工作脈沖，所述復位電路用于微控制器上電復位。
所述微控制器的I/O口分別與發光二極管電路的輸入端，即控制發光二極管亮度的功率開關管的控制端相連，所述微控制器按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線，設定程序在達到設定調整白平衡的時間調整I/O口輸出高低電平的時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，調整控制發光二極管亮度的功率開關管的通斷時間比，即調整發光二極管的亮滅時間比，以調整發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
還設有與所述微控制器相連的非揮發性存儲器，在電性消失后仍然能夠保存數據。
對于背光源用三色發光二極管的亮度控制電路來說，本發明的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決所述非揮發性存儲器設有電源電壓監測電路，非揮發性存儲器的外部寫保護引腳與電源電壓監測電路的復位信號輸出端相連，在電源電壓低于設定的門限電壓時，所述電源電壓監測電路輸出復位信號，直至在一段時間內電源電壓又恢復至高于門限電壓為止。
所述非揮發性存儲器包括電擦除可編程只讀存儲器EEPROM、快閃存儲器Flash、鐵電存儲器FRAM、磁性存儲器MRAM與相變存儲器OUM。
優選的是，所述非揮發性存儲器是閃存芯片。
所述微控制器是基于8051結構的微控制器，包括與8051保持程序代碼兼容性的兼容微控制器。
優選的是，所述微控制器是集成有閃存芯片的微控制器。
所述微控制器的三個I/O口分別與發光二極管電路的三個輸入端，即控制三色發光二極管亮度的三個功率開關管的控制端相連，所述微控制器按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線的，設定程序在達到設定調整白平衡的時間分別調整其三個I/O口輸出高低電平的時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，分別調整控制三色發光二極管亮度的三個功率開關管的通斷時間比，即調整三色發光二極管的亮滅時間比，以調整三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
本發明的技術問題還通過以下進一步技術方案予以解決所述控制發光二極管亮度的功率開關管是金屬-氧化物-半導體場效應管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，簡稱MOSFET)、NPN型三極管、PNP型三極管，由微控制器的I/O口輸出的高低電平控制其導通或關閉，從而控制發光二極管的亮滅，使發光二極管的平均亮度符合用作背光源的要求。
優選的是，所述控制發光二極管亮度的功率開關器件是集成的MOSFET驅動器。
本發明的有益效果是使用本發明的方法和電路可以有效地解決R、G、B三色發光二極管的白平衡問題，由微控制器設定程序在達到設定調整白平衡的時間調整其I/O口輸出高低電平的時間比，控制發光二極管的亮滅時間比，分別調整R、G、B三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡，混光效果不會變差，長期保持最初的純正白色光源，使液晶顯示屏的顏色保持純正。而且由于采用調節脈沖寬度的方法，相對一直點亮的發光二極管而言可以明顯地降低功耗。
下面結合具體實施方式
并對照附圖對本發明作進一步說明。
圖1是本發明具體實施方式
的組成方框圖；圖2是本發明具體實施方式
的電路圖；圖3是本發明具體實施方式
的程序流程圖。
具體實施例方式
一種背光源用三色發光二極管的亮度控制電路如圖1、2所示的亮度控制電路，設有外圍電路包括時序產生電路1和復位電路2的微控制器3芯片IC1，微控制器3芯片IC1的三個I/O口引腳5、6、7分別與發光二極管電路4的三個輸入端，即控制三色發光二極管D1、D2、D3亮度的功率開關管Q1、Q2、Q3的三個控制端相連，還設有與微控制器3芯片IC1相連的存儲器5閃存芯片IC2，以及與存儲器5閃存芯片IC2相連的電源電壓監測電路6芯片IC3。
發光二極管LED電路4包括功率開關管Q1、Q2、Q3、三色發光二極管D1、D2、D3，以及耦合電阻R2、R3、R4和限流電阻R5、R6、R7。功率開關管Q1、Q2、Q3采用型號是BUZ11A的NMOSFET管。微控制器3芯片IC1的三個I/O口引腳5、6、7分別經耦合電阻R2、R3、R4電阻接MOSFET門極，MOSFET漏極與三色發光二極管D1、D2、D3的負極相連，MOSFET源極接地，三色發光二極管D1、D2、D3的正極與直流電源相連。
微控制器3芯片IC1是基于8051結構的微控制器，按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的三色發光二極管的衰減特性曲線的經驗數據，設定程序在達到設定調整白平衡的時間調整其三個I/O口輸出高低電平的時間比，控制三色發光二極管的亮滅時間比，以調整三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。芯片IC1內部包括中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時計數器以及輸入輸出接口電路。引腳40與5v電源輸出端相連。
時序產生電路1包括晶體振蕩器Y1以及補償電容C1、C2，晶體振蕩器Y1兩端直接與微控制器3芯片IC1引腳18、19相連，補償電容C1、C2一端分別接晶體振蕩器Y1兩端，另一端接地，晶體振蕩器起振后會在引腳18輸出一個正弦波時序信號，作為微控制器3的工作脈沖。
復位電路2包括5v電源、電容C3以及電阻R1，電阻R1跨接在微控制器3芯片IC1引腳9、20上，電容C3連接在5v電源輸出端和芯片IC1引腳9之間，IC1引腳20接地，引腳9為復位端，高電平復位，圖2所示是上電復位，當給控制板加電時，電容C3充電，電流流經電容C3和電阻R1，在電容C3和電阻R1連接處產生一個高電平，用于微控制器3上電復位，電容C3充電結束，引腳9電平拉低。
存儲器5閃存芯片IC2采用44腳表面封裝的KM29N32000TS，其兼有E2PROM的可編程能力和非易失性，且容量大、速度快，只需單5V供電便可做讀、編程、擦除等操作。閃存芯片IC2的I/O口引腳18、19、20、21、24、25、26、27分別與微控制器3芯片IC1引腳P0.1～P0.7相連，實現命令、地址和數據的傳輸，包括讀操作時輸出數據，CLE引腳2、CE引腳43、ALE引腳3、R/B引腳41分別與微控制器3芯片IC1引腳P1.0～P1.3相連，分別控制命令輸入、控制片選、控制地址輸入和監測存儲器的工作狀態。WE引腳4、RE引腳42分別與微控制器3芯片IC1的WR引腳16、RD引腳17相連，分別控制讀、寫操作。WP引腳5是外部寫保護引腳與電源電壓監測電路6芯片IC3的復位信號輸出端RESET相連。引腳23、44與5v電源相連，引腳1、22接地。
所述CLE信號是命令鎖存使能，其為高電平時，命令通過I/O口線在WE信號的上升沿被鎖入命令寄存器。
所述CE信號是片使能，讀操作期間，CE變高電平，轉入后備standby模式；編程或擦除期間，處于忙狀態，CE高電平被忽略。
所述ALE信號是地址鎖存使能，當其為高電平時，地址在WE信號的上升沿被鎖入地址寄存器；當其為電平低時，鎖定輸入數據。
所述R/B信號是操作狀態指示，低電平時，指示正在編程或讀操作中，操作結束后變成高電平，開路輸出。
所述WE信號是寫使能，命令、地址和數據在WE信號的上升沿被鎖定。
所述RE信號是讀使能，下降沿有效。
所述WP信號是寫保護，在電源電壓過渡期間，使WP為低電平時，可產生寫/擦除保護。
電源電壓監測電路6芯片IC3采用三管腳的微處理器芯片MAX809，其引腳3與5v電源相連，引腳1接地。電源電壓監測電路6芯片IC3用于監測電源電壓是否正常，在上電、掉電和節電的情況下向存儲器5閃存芯片IC2提供復位信號，當電源電壓低于設定的門限電壓時，電源電壓監測電路輸出端RESET即芯片IC3的引腳2輸出低電平復位信號，使得閃存芯片IC2進入寫保護狀態，直至在電源電壓又恢復至高于門限電壓240ms后，才解除寫保護狀態，可以正常寫入數據，以保證寫入存儲器5閃存芯片IC2的數據都有效。微處理器芯片MAX809的工作電流只有17μA。
本具體實施方式
的工作過程如圖3所示，依次有以下步驟(1)讀取存儲器的數據使定時程序初始化微控制器3從閃存芯片IC2中讀取控制發光二極管亮度的時間數據，使定時程序初始化，設定調整白平衡的時間累計工作500小時，并不斷將數據寫入閃存芯片IC2，以后啟動定時程序直接從閃存芯片IC2調入內存；(2)啟動定時程序如果累計計時達到設定調整白平衡的500小時，按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線，調整微控制器I/O口-第5、6、7引腳輸出的高低電平時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，完成脈沖寬度調整之后返回啟動定時程序
如果累計計時尚未達到設定調整白平衡的500小時，也返回啟動定時程序；(3)調節發光二極管亮度由微控制器I/O口-第5、6、7引腳輸出的脈沖信號調整控制三色發光二極管亮度的功率開關管Q1、Q2、Q3的通斷時間比，調節三色發光二極管D1、D2、D3的平均亮度，使其重新達到白平衡。
經試驗表明，累計工作至設定調整白平衡的500小時后的混光效果不會變差，仍然保持最初的純正白色光源，使肉眼所見的液晶顯示屏顏色保持純正。而且由于采用調節脈沖寬度的方法，相對一直點亮的發光二極管而言可以明顯地降低功耗。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。
權利要求
1.一種背光源用三色發光二極管的亮度控制方法，其特征在于依次有以下步驟(1)定時程序初始化微控制器從非揮發性存儲器中讀取控制發光二極管亮度的時間數據，使定時程序初始化，設定調整白平衡的時間，并不斷將數據寫入非揮發性存儲器，以后啟動定時程序直接從非揮發性存儲器調入內存；(2)啟動定時程序如果累計計時達到設定調整白平衡的時間，按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線，調整微控制器I/O口輸出的高低電平時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，完成脈沖寬度調整之后返回啟動定時程序；如果累計計時尚未達到設定調整白平衡的時間，也返回啟動定時程序；(3)調節發光二極管亮度由微控制器I/O口輸出的脈沖信號調整控制發光二極管亮度的功率開關管的通斷時間比，調節發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
2.根據權利要求1所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制方法，其特征在于如果累計計時達到設定調整白平衡的時間，按照三色發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的三色發光二極管的衰減特性曲線，調整微控制器的三個I/O口輸出的高低電平時間比，即調節輸出脈沖信號的相應寬度，由微控制器三個I/O口輸出的脈沖信號分別調整控制三個發光二極管亮度的三個功率開關管的通斷時間比，調節三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
3.一種背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于設有外圍電路包括時序產生電路和復位電路的微控制器，所述時序產生電路產生時序信號，作為微控制器的工作脈沖，所述復位電路用于微控制器上電復位；所述微控制器的I/O口分別與發光二極管電路的輸入端，即控制發光二極管亮度的功率開關管的控制端相連，所述微控制器按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線，設定程序在達到設定調整白平衡的時間調整I/O口輸出高低電平的時間比，調整控制發光二極管亮度的功率開關管的通斷時間比，以調整發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡；還設有與所述微控制器相連的非揮發性存儲器，在電性消失后仍然能夠保存數據。
4.根據權利要求3所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述非揮發性存儲器設有電源電壓監測電路，非揮發性存儲器的外部寫保護引腳與電源電壓監測電路的復位信號輸出端相連，在電源電壓低于設定的門限電壓時，所述電源電壓監測電路輸出復位信號，直至在一段時間內電源電壓又恢復至高于門限電壓為止。
5.根據權利要求3或4所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述非揮發性存儲器包括電擦除可編程只讀存儲器、快閃存儲器、鐵電存儲器、磁性存儲器與相變存儲器。
6.根據權利要求5所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述非揮發性存儲器是閃存芯片。
7.根據權利要求6所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述微控制器是基于8051結構的微控制器，包括與8051保持程序代碼兼容性的兼容微控制器。
8.根據權利要求7所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述微控制器是集成有閃存芯片的微控制器。
9.根據權利要求8所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述微控制器的三個I/O口分別與發光二極管電路的三個輸入端，即控制三色發光二極管亮度的三個功率開關管的控制端相連，所述微控制器按照發光二極管的普遍衰減規律，或者根據發光二極管測試裝置所評估的發光二極管的衰減特性曲線的，設定程序在達到設定調整白平衡的時間分別調整所述三個I/O口輸出高低電平的時間比，分別調整控制三色發光二極管亮度的三個功率開關管的通斷時間比，以調整三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡。
10.根據權利要求9所述的背光源用三色發光二極管的亮度控制電路，其特征在于所述控制發光二極管亮度的功率開關管是金屬-氧化物-半導體場效應管、NPN型三極管、PNP型三極管，由微控制器的I/O口輸出的高低電平控制其導通或關閉。
全文摘要
本發明公開了一種背光源用三色發光二極管的亮度控制方法和電路，依次有以下步驟定時程序初始化、啟動定時程序和調節調節發光二極管亮度，亮度控制電路設有微控制器，其I/O口分別與控制發光二極管亮度的功率開關管的控制端相連，還設有與微控制器相連的非揮發性存儲器，可以有效地解決R、G、B三色發光二極管的白平衡問題，由微控制器設定程序在達到設定調整白平衡的時間調整其I/O口輸出高低電平的時間比，控制發光二極管的亮和滅的時間比，分別調整R、G、B三色發光二極管的平均亮度，使其重新達到白平衡，混光效果不會變差，長期保持最初的純正白色光源，使液晶顯示屏的顏色保持純正。而且由于采用調節脈沖寬度的方法，可以明顯地降低功耗。
文檔編號G02F1/133GK101083053SQ20061002110
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月31日 優先權日2006年5月31日
發明者王堯, 許波 申請人:比亞迪股份有限公司