專利名稱：帶有專用的色彩調(diào)節(jié)的發(fā)光二極管模塊以及相應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED )對屏幕進(jìn)行背 光照明的發(fā)光二極管模塊。此夕卜，本發(fā)明還涉及一種用于通過借助可預(yù)先 給定的電流來激勵(lì)多個(gè)發(fā)光二極管模塊對屏幕進(jìn)行背光照明的方法。
背景技術(shù)：
LED屏幕的背光照明通常借助LED來進(jìn)行。為此，將多個(gè)LED模 塊相連并且驅(qū)動(dòng)。在此，LED模塊被串聯(lián)。每個(gè)模塊通常具有藍(lán)色、紅 色以及一個(gè)或兩個(gè)綠色的LED。這些串隨后又被平行布置，以便實(shí)現(xiàn)屏 幕的均勻照明。LED的發(fā)光效率以及特別是大功率LED的發(fā)光效率隨著壽命以及根 據(jù)溫度而變化。由此，產(chǎn)生發(fā)射鐠或者色度坐標(biāo)(主發(fā)射線)在波長標(biāo)度 或者頻率標(biāo)度上的持續(xù)變化。該變化基本上是不希望的，并且當(dāng)LED用 于LED屏幕的背光照明時(shí)，導(dǎo)致色彩不正確地顯示靜止的和運(yùn)動(dòng)的圖像。 這些色彩干擾會(huì)面狀地以及點(diǎn)狀地出現(xiàn)。目前，屏幕的背光照明在整體上或者逐行地關(guān)于其色彩及其白點(diǎn)方面 被修正(nachregeln )。最終的調(diào)節(jié)和平衡在背光照明單元(BLU; Back Light Unit)在工廠中預(yù)裝之后進(jìn)行。必要時(shí)，在工作中進(jìn)行色彩的自動(dòng) ，其方式是整個(gè)屏幕或者^ft被跟蹤。然而這并非總是導(dǎo)致高質(zhì)量的 結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容由此，本發(fā)明的任務(wù)是，改進(jìn)屏幕的背光照明的修正的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過一種用于對屏幕進(jìn)行背光照明的LED模塊 來解決，該LED模塊具有至少一個(gè)LED;傳感器設(shè)備，用于檢測至少 一個(gè)物理量；以及激勵(lì)裝置，用于根據(jù)傳感器設(shè)備的信號來激勵(lì)所述至少 一個(gè)LED。4此外，根據(jù)本發(fā)明提供了一種方法，該方法用于通過借助預(yù)先給定 的電流來激勵(lì)LED模塊的至少一個(gè)LED,用以對用于屏幕背光照明的 LED模塊進(jìn)行修正；在預(yù)先給定的電流流過LED的情況下檢測LED模 塊的至少一個(gè)物理量；以及才艮據(jù)所檢測的所述至少一個(gè)物理量來改變通過 LED的電$危。有利的是，由此當(dāng)LED模塊的色彩在工作過程中改變時(shí)，可能對每 個(gè)單個(gè)的LED模塊自動(dòng)地進(jìn)行修正。由此，可以長時(shí)間保證非常均勻的 和恒定的背光照明。優(yōu)選的是，傳感器設(shè)備包括色彩傳感器，以確定所述至少一個(gè)LED 的色彩變化。特別地，色彩傳感器可以是V(X)傳感器，該傳感器具有與 眼睛靈敏度相同的靈^t度。色彩傳感器也可以通過如下方式來實(shí)現(xiàn)簡單 地使用亮度傳感器，并且依次對不同色彩的LED在其照明強(qiáng)度方面進(jìn)行 檢驗(yàn)。由此，間接得到色彩強(qiáng)度的檢測?？商孢x地或者附加地，傳感器設(shè)備也可以包括溫度傳感器，以便確定 LED模塊的溫度。由此，可以均衡LED的由于溫度變化而產(chǎn)生的亮度波 動(dòng)。對應(yīng)于本發(fā)明的另一實(shí)施形式，激勵(lì)設(shè)備可以包括存儲(chǔ)器，用于存 儲(chǔ)均衡值；以及比較器，用于將傳感器設(shè)備的當(dāng)前信號與均衡值進(jìn)行比較。 借助這些部件，可以簡單地實(shí)現(xiàn)借助預(yù)先給定的值來進(jìn)行色彩跟蹤。此外特別有利的是，由激勵(lì)設(shè)備控制的分流晶體管 (Shunt-Transistor)與所述至少一個(gè)LED并聯(lián)，以便根據(jù)所檢測到的物 理量來減小流過LED的電流。由此，甚至可以在多個(gè)LED的串聯(lián)電路中 實(shí)現(xiàn)單個(gè)發(fā)光體的不同的照明強(qiáng)度。此外，所述至少一個(gè)LED可以與傳感器設(shè)備以及激勵(lì)設(shè)備一同設(shè)置 在共同的電路板、特別是金屬芯電路板上并Jbf目連。由此，可以簡單地并 且必要時(shí)也自動(dòng)地處理整個(gè)LED模塊用于布置背光照明單元。此外有利的是，激勵(lì)設(shè)備具有數(shù)據(jù)接口。通過該接口可以在預(yù)裝的范 圍中在均衡的情況下將均衡值以所希望的方式輸入到LED模塊中。對應(yīng)于另一優(yōu)選的實(shí)施形式，LED模塊具有多個(gè)LED,這些LED 可以通過激勵(lì)設(shè)備彼此無關(guān)地被激勵(lì)。由此，可以單個(gè)地進(jìn)行LED模塊 上的每個(gè)LED的跟蹤。如已經(jīng)表明的那樣，可以將所提及類型的多個(gè)LED模塊連接為用于屏幕的背光照明裝置，其中所述多個(gè)LED模塊彼此串聯(lián)。


現(xiàn)在借助附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1示出了 RGB-LED模塊的外部布線；圖2示出了 RGGB模塊的外部布線；圖3示出了根據(jù)圖2的多個(gè)LED模塊的串聯(lián)電路；圖4示出了根據(jù)圖2的LED模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖5示出了通過帶有傳感器的間接光學(xué)耦合的LED模塊的橫截面；以及圖6示出了穿過帶有傳感器的直接光學(xué)耦合的LED模塊的橫截面。
具體實(shí)施方式
下面進(jìn)一步描述的實(shí)施形式給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在圖1中示出的LED模塊1具有兩個(gè)端子R1和R2，在其間連接有 紅色LED。例如，端子Rl連接到紅色LED的正極，而端子R2連接到 紅色LED的負(fù)極。激勵(lì)信號R、特別是PWM信號(脈寬調(diào)制信號)被 施加到端子R1上，用于控制紅色LED。紅色LED的工作電流在該例子 中在端子R2離開LED模塊1。類似地，LED模塊1中的綠色LED連接到兩個(gè)端子Gl和G2上， 并且通過激勵(lì)信號G來激勵(lì)。同樣，LED模塊1中的藍(lán)色LED通過端 子Bl和B2借助激勵(lì)信號B來驅(qū)動(dòng)。此外，LED模塊1通過端子M接地。另外，借助電解質(zhì)電容器C為 LED模塊1供給直流電。該電解質(zhì)電容器在內(nèi)部通itXt激勵(lì)信號R、 G、 B的一部分進(jìn)行整流來被供給能量。出于綠色LED的照明強(qiáng)度的原因，需要反復(fù)地在LED模塊2中設(shè) 置兩個(gè)綠色LED，如在圖2中表明的那樣。LED模塊2的原理性結(jié)構(gòu)對 應(yīng)于圖1的LED模塊1。在LED模塊2中，對于兩個(gè)綠色LED僅僅設(shè) 置了另外兩個(gè)端子G3和G4，以便能夠分開地激勵(lì)兩個(gè)綠色LED。典型的是，在圖1和2中提出的LED模塊1、 2為了屏幕背光照明而 串聯(lián)。圖3示出了 LED模塊21、 22、 23、 24和25的這種串聯(lián)電路。這 些模塊具有圖2的LED模塊2的結(jié)構(gòu)類型，它們分別具有兩個(gè)綠色LED。 可以看出的是，所有模塊借助唯一的信號R、借助兩個(gè)信號G和借助另 一信號B來激勵(lì)。圖4現(xiàn)在示意性地示出了圖2的模塊2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。紅色發(fā)光二極管 LR以其正極連接到端子Rl上，并且以其負(fù)極連接到端子R2上。第一綠 色發(fā)光二極管LG1也這樣連接到端子Gl和G2上，第二綠色發(fā)光二極管 LG2連接到端子G3和G4上以及藍(lán)色發(fā)光二極管LB連接到端子Bl和 B2上。于是，通ii+目應(yīng)的發(fā)光二極管的電流主要通過控制信號R、 G和 B確定。分流晶體管T1、 T2、 T3和T4分別與各發(fā)光二極管并聯(lián)。它們分別 通itit大器VI、 V2、 V3和V4來激勵(lì)。放大器VI至V4從比較器Kl 至K4得到它們的激勵(lì)信號。這些比較器的每個(gè)都具有存儲(chǔ)器，各特定的 均衡值存儲(chǔ)于其中。該存儲(chǔ)值可以通過數(shù)據(jù)總線DB饋入。比較器將該均 衡值與當(dāng)前的亮度值比較，其中比較器通it^L大器V5從色彩傳感器FS 得到該當(dāng)前的亮度值。在本例中，色彩傳感器FS通過光電二極管來實(shí)現(xiàn)。 通常測量亮度的唯一的光電二極管就足夠了 ，因?yàn)槲ㄒ坏亩O管可以被分 離地激勵(lì)用于修正。LED模塊2的以及特別是比較器Kl至K4的電路的電流供給通過電 解質(zhì)電容器C來進(jìn)行。電解質(zhì)電容器C通過二極管Dl至D4由激勵(lì)信號 R、 G、 G、 B來饋電。為此，四個(gè)二極管D1至D4的正極位于端子R2、 G2、 G4和B2上，而二極管D1至D4的負(fù)極位于電解質(zhì)電容器C的對應(yīng) 電極上。因?yàn)楦鱾€(gè)發(fā)光二極管在波長標(biāo)度上的色度坐標(biāo)以及各個(gè)發(fā)光二極管 的亮度取決于溫度，所以在LED模塊2中也設(shè)置了溫度傳感器TS。在本 例中，該溫度傳感器通過與溫度相關(guān)的電阻來實(shí)現(xiàn)。該電阻的信號用于控 制放大器V5。下面將筒短地描述根據(jù)本發(fā)明的LED模塊(也稱為LED串，LED -Cluster)的均衡和修正。每個(gè)LED模塊在制造之后被均衡并且隨后例 如送到屏幕制造商處。該屏幕制造商隨后借助LED模塊來制造最終的 BLU，該BLU隨后可以用小的開銷調(diào)節(jié)到所希望的色度坐標(biāo)。通過單獨(dú) 的修正，可以自動(dòng)調(diào)整在LED模塊的壽命期間產(chǎn)生的點(diǎn)狀偏差。為了自動(dòng)修正，如結(jié)合圖4所提及的那樣，每個(gè)LED模塊都具有專 用傳感器FS和集成電路，該集成電路包括圖4中示出的器件。包括傳感 器和LED的該集成電路優(yōu)選安裝在共同的電路板上。點(diǎn)狀的修正如下進(jìn) 行色彩傳感器(例如具有與眼睛靈敏度相同靈敏度的光電二極管)檢測 LED的亮度，并且針對要修正的LED的分流晶體管必要時(shí)在一定程度上 打開，使得該分流晶體管將LED上的電流的一部分分流。于是，可以在 修正的范圍中實(shí)現(xiàn)減小有關(guān)LED的亮度。光傳感器或者色彩傳感器FS至LED的耦合可以間接地和直接地進(jìn) 行。在圖5中示意性示出了色彩傳感器FS在LED模塊電路板3上的間 接耦合。LED Ll、 L2的光朝向BLU的散射片4的方向發(fā)射。光的一部 分在散射片4上反向地朝色彩傳感器FS反射。所反射的光的量是對于相 應(yīng)的發(fā)光二極管Ll、 L2的發(fā)光強(qiáng)度的尺度。在圖6中示意性地示出了色彩傳感器FS至發(fā)光二極管L3、 L4的直 接耦合。LED模塊電路板5的發(fā)光二極管L3和L4的每個(gè)都設(shè)置有初級 光學(xué)系統(tǒng)P03、 P04。離開發(fā)光二極管(例如L3)的光的一部分在初級 光學(xué)系統(tǒng)P03上被彎曲并且直接向色彩傳感器FS2引導(dǎo)。在該直接耦合 的情況下，散射片6不起作用或者僅M到次要的作用。色彩傳感器至 LED的直接耦合也可以通過光導(dǎo)體來進(jìn)行，該光導(dǎo)體將光直接引導(dǎo)至傳 感器。有利的是，通過分流晶體管的電流分流(Stromumleitung)不超過例 如10%。由此，可以避免IC的過強(qiáng)的加熱或者效率的過強(qiáng)下降。通過單獨(dú)地測量的模塊或串，使用者可能簡單地將BLU組裝。在輸 入PWM信號的情況下的色度坐標(biāo)于是在壽命和溫度的變化過程中保持 穩(wěn)定。由此，使用者無需具有關(guān)于色溫修正的特定知識。示例性示出的 LED模塊的另一優(yōu)點(diǎn)在于，該模塊的布線開銷較小。此外，模塊上的各 個(gè)集成電路的供電獨(dú)立進(jìn)行，并且器件的能量吸收元件從激勵(lì)信號獲得， 由此同樣降低了電路開銷。
權(quán)利要求
1. 一種用于對屏幕進(jìn)行背光照明的發(fā)光二極管模塊，該發(fā)光二極管模塊具有-至少一個(gè)發(fā)光二極管(LR，LG1，LG2，LB)；其特征在于，-傳感器設(shè)備，用于檢測至少一個(gè)物理量；以及-激勵(lì)裝置，用于根據(jù)傳感器設(shè)備的信號來激勵(lì)所述至少一個(gè)發(fā)光二極管(LR，LG1，LG2，LB)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管模塊，其中傳感器設(shè)備包括色 彩傳感器(FS)，以確定所述至少一個(gè)發(fā)光二極管(LR， LG1， LG2, LB ) 的色彩變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管模塊，其中傳感器設(shè)備包 括溫度傳感器(TS)，以^更確定發(fā)光二極管模塊(1， 2， 21至25)的溫 度。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管模塊，其中激勵(lì) 設(shè)備包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)均衡值；以及比較器(K1至K4)，用于將 傳感器設(shè)備的當(dāng)前信號與均INi進(jìn)行比較。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管模塊，其中由激 勵(lì)設(shè)^^控制的分流晶體管(Tl至T4)與所述至少一個(gè)發(fā)光二極管(LR， LG1， LG2, LB)并聯(lián)，以便根據(jù)所檢測到的物理量來減小流過發(fā)光二極 管的電流。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管模塊，其中所述 至少一個(gè)發(fā)光二極管(LR， LG1， LG2， LB)與傳感器設(shè)備以及激勵(lì)設(shè)備一 同設(shè)置在共同的電路板(3， 5)上并且相連。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管模塊，其中激勵(lì) 設(shè)備具有數(shù)據(jù)接口 (DB)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管模塊，其中發(fā)光 二極管模塊具有多個(gè)發(fā)光二極管(LR， LGl, LG2, LB )，這些發(fā)光二極管 能夠通過激勵(lì)設(shè)備彼此無關(guān)地被激勵(lì)。
9. 一種用于屏幕的背光照明裝置，其具有多個(gè)根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管模塊(l， 2， 21至25)，其中所述多個(gè)發(fā)光二 極管模塊串聯(lián)。
10. —種對用于屏幕背光照明的發(fā)光二極管模塊(1， 2， 21至25) 進(jìn)行修正的方法，其方式是-借助預(yù)先給定的電流來激勵(lì)發(fā)光二極管模塊的至少一個(gè)發(fā)光二極 管(LR， LG1， LG2, LB);所述方法的特征在于，包括-在預(yù)先給定的電流流過發(fā)光二極管的情況下檢測發(fā)光二極管模塊 的至少一個(gè)物理量；以及-根據(jù)所檢測到的所述至少 一個(gè)物理量來改變通過發(fā)光二極管的電流。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中將顏色和/或溫度作為物理量 來檢測。
全文摘要
本發(fā)明要改進(jìn)用于屏幕的發(fā)光二極管背光照明的修正的質(zhì)量。為此設(shè)置了借助傳感器(FS，TS)來檢測發(fā)光二極管模塊(2)中的物理量，特別是發(fā)光二極管(LR，LG1，LG2，LB)的亮度或者溫度。通過相應(yīng)發(fā)光二極管的激勵(lì)電流于是根據(jù)所檢測的至少一個(gè)物理量來改變。由此，可以在壽命期間將發(fā)光二極管模塊的色彩保持穩(wěn)定。
文檔編號G09G3/34GK101536072SQ200680056307
公開日2009年9月16日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者奧斯卡·沙爾莫澤, 彼得·尼德邁爾 申請人:奧斯蘭姆有限公司