背光单元及其电流控制方法

摘要

本发明涉及背光单元及其电流控制方法。背光单元包括：至少一个发光二级管(“LED”)串，该发光二级管串具有接收串电流的阳极以及底盘接地的阴极；以及电流源控制单元，其接收驱动电流并向至少一个LED串输出串电流，其中，电流源控制单元感测驱动电流并基于感测到的驱动电流和参考电压对串电流进行补偿。

权利要求

1.一种背光单元，包括：

至少一个LED串，每个LED串具有接收串电流的阳极以及底盘接地的阴极；

直流至直流转换器，其输出直流电压；以及电流源控制单元，其接收所述直流电压和参考电压并向所述至少一个LED串输出所述串电流，其中，所述电流源控制单元基于所述直流电压输出驱动电流，感测所述驱动电流，并基于所述驱动电流以及所述参考电压对所述驱动电流进行补偿以输出所述串电流。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述参考电压与从所述至少一个LED串发出的光的亮度相对应。

3.根据权利要求2所述的背光单元，其中，所述电流源控制单元包括：电流反馈单元，连接在第一节点与第二节点之间，并且所述电流反馈单元从所述第一节点接收所述直流电压，以向所述第二节点输出驱动电压并向所述第二节点输出所述驱动电流；

电流补偿器，其感测流入所述电流反馈单元的所述驱动电流，并将感测到的所述驱动电流与所述参考电压相比较，以输出电流补偿信息；以及电流调节器，连接在所述第二节点与所述阳极之间，并且所述电流调节器接收所述驱动电压和所述驱动电流，以基于所述电流补偿信息对所述串电流进行补偿而输出所述串电流。

4.根据权利要求1所述的背光单元，进一步包括：电压检测器，其检测所述阳极的串电压和驱动电压，以输出反馈电压，其中，所述驱动电压与所述串电压相对应。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中，所述驱动电压与所述串电压之间的电压差被保持成小于预定值。

6.根据权利要求4所述的背光单元，其中，所述直流至直流转换器增强输入源电压，以输出所述直流电压并基于所述反馈电压控制所述直流电压，其中，所述直流电压与所述驱动电压相对应。

7.根据权利要求1所述的背光单元，其中，当从所述至少一个LED串发光时，所述电流源控制单元对所述串电流进行补偿。

8.一种背光单元，包括：

多个LED串，每个LED串具有接收串电流的阳极以及底盘接地的阴极；

直流至直流转换器，其增强源电压，以输出直流电压；

电流反馈单元，其接收所述直流电压以输出多个驱动电压，并输出与所述LED串分别相对应的多个驱动电流；

电流调节器，其接收所述驱动电压和所述驱动电流，并基于电流控制信息而输出分别流入所述LED串的多个串电流；以及LED驱动控制器，其感测流入所述电流反馈单元的所述驱动电流，以输出所述电流控制信息来补偿所述串电流，并基于所述驱动电压与所述串电压之间的关系来控制所述直流电压，其中，所述串电压分别为在所述LED串的阳极处的电压。

9.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述LED驱动控制器被构造成集成电路。

10.一种背光单元的电流控制方法，所述电流控制方法包括：产生直流电压；

基于所述直流电压输出驱动电流；

感测流入多个LED串中的每个串的阳极的所述驱动电流；

基于感测到的所述驱动电流和参考电压对所述驱动电流进行补偿；以及基于补偿的所述驱动电流输出分别流入所述多个LED串的多个串电流，其中，所述LED串的阴极是底盘接地的。

说明书

背光单元及其电流控制方法

[0001] 本申请要求于2011年7月26日提交的第10-2011-0073949号韩国专利申请的优先权，该申请的内容通过引证而整体结合于此。

技术领域

[0002] 本发明的示例性实施方式涉及背光单元及其电流控制方法。

背景技术

[0003] 通常，液晶显示(“LCD”)装置包括显示图像的液晶面板以及设置在液晶面板下方以向液晶面板提供光的背光单元。当发光二极管(“LED”)用作背光单元的光源时，背光单元典型地包括彼此并联连接的多个光源串(string)、用于向光源串提供驱动电压的直流至直流(“DC”至“DC”)转换器、和通过多个通道连接到光源串的驱动集成电路(“IC”)。典型地，每个光源串包括多个串联连接的LED。

发明内容

[0004] 本发明的示例性实施方式提供背光单元及其电流控制方法，其在发光二极管(“LED”)串短路时有效地避免热量产生或着火。

[0005] 本发明的示例性实施方式提供一种背光单元，其包括：至少一个LED串，具有用于接收串电流的阳极以及底盘接地的阴极；以及电流源控制单元，其接收驱动电流并向所述至少一个LED串输出串电流，其中，电流源控制单元感测驱动电流并基于感测到的驱动电流以及参考电压而对串电流进行补偿。

[0006] 在示例性实施方式中，参考电压可与从所述至少一个LED串发出的光的亮度相对应。

[0007] 在示例性实施方式中，电流源控制单元可包括：电流反馈单元，连接在第一节点与第二节点之间，并且电流反馈单元接收来自第一节点的DC电压以向第二节点输出驱动电压，并向第二节点输出所输入的驱动电流；电流补偿器，其感测流入电流反馈单元的驱动电流，并比较所感测到的驱动电流和参考电压，以输出电流补偿信号；以及电流调节器，连接在第二节点与阳极之间，并且电流调节器接收驱动电压和驱动电流，以输出串电流并基于电流补偿信息对串电流进行补偿。

[0008] 在示例性实施方式中，电流反馈单元可包括在第一与第二节点之间的感测电阻器，并且电流补偿器可感测第一节点的电压与第二节点的电压之间的电压差，以感测流入该感测电阻器的驱动电流。

[0009] 在示例性实施方式中，电流反馈单元可以包括：位于第一节点与第二节点之间的发光的光电二极管；以及包括晶体管的光电耦合器，该晶体管基于从发光二极管发出的光而接通，其中，从发光二级管发出的光与驱动电流相对应。

[0010] 在示例性实施方式中，电流源单元可以包括：运算放大器，其接收参考电压以及与驱动电流相对应的电压，以输出与电流补偿信息相对应的电压；电流补偿晶体管，该电流补偿晶体管基于与电流补偿信息相对应的电压而接通；以及电流调节器，具有电流镜像结构，其中，电流调节器响应于流入电流补偿晶体管的电流而输出串电流。

[0011] 在示例性实施方式中，背光单元可以进一步包括电压检测器，电压检测器检测驱动电压和阳极的串电压以输出反馈电压，其中，驱动电压与串电压相对应。

[0012] 在示例性实施方式中，驱动电压与串电压之间的电压差可保持为小于预定值。

[0013] 在示例性实施方式中，当驱动电压与串电压之间的电压差等于或大于预定值时，可阻止向至少一个LED串供应的驱动电流。

[0014] 在示例性实施方式中，背光单元可以进一步包括直流至直流转换器，该直流至直流转换器增强输入源电压以输出DC电压，并基于反馈电压控制DC电压，其中，DC电压与驱动电压相对应。

[0015] 在示例性实施方式中，DC电压与驱动电压之间的电压差可以是约0.1伏特(V)至约0.5伏特(V)。

[0016] 在示例性实施方式中，直流至直流转换器可以包括用于将源电压增强到直流电压的电感器增强器(inductor booster)。

[0017] 在示例性实施方式中，当从至少一个LED串发光时，电流源控制单元可以对串电流进行补偿。

[0018] 在本发明的可替换的示例性实施方式中，背光单元包括：多个LED串，具有用于接收串电流的阳极以及底盘接地的阴极；直流至直流转换器，其增强源电压以输出DC电压；电流反馈单元，其接收DC电压以输出多个驱动电压并输出与LED串分别相对应的多个驱动电流；电流调节器，其接收驱动电压和驱动电流，并基于电流控制信息输出分别流入LED串的多个串电流；以及LED驱动控制器，其感测流入电流反馈单元的驱动电流，以输出电流控制信号来补偿串电流，并基于驱动电压与串电压之间的关系而控制DC电压，其中，串电压分别是LED串的阳极处的电压。

[0019] 在示例性实施方式中，LED驱动控制器可以构造成集成电路(“IC”)。

[0020] 在示例性实施方式中，IC可以包括：多个电流源控制单元，其感测驱动电流以输出用于控制串电流的电流补偿信息；最大值电路，检测串电压和驱动电压中的最大值；以及输出电压控制单元，其接收最大值电路的输出，以输出一个反馈电压。

[0021] 在示例性实施方式中，电流源控制单元中的每一个均可以包括：第一运算放大器，其输出与直流电压和驱动电压之间的电压差相对应的电压；第二运算放大器，其输出与第一运算放大器的输出值与参考电压之间的电压差相对应的电压；第三运算放大器，其输出与对应于DC电压的分压电压(divided voltage)与串电压之间的电压差相对应的电压；以及电流平衡控制单元，其响应于脉冲宽度调制信号输出参考电压。

[0022] 在示例性实施方式中，电流反馈单元可以包括多个感测电阻器，驱动电流在所述多个感测电阻器中流动。

[0023] 在示例性实施方式中，电流调节器可以包括具有用于接收电流控制信息的栅极的多个金属氧化物半导体(“MOS”)晶体管，其中，MOS晶体管接收驱动电流以输出串电流。

[0024] 在本发明的另一示例性实施方式中，背光单元的电流控制方法包括：感测流入多个LED串中的每一个LED串的热边的驱动电流；基于感测到的驱动电流和参考电压而对驱动电流进行补偿；以及基于补偿驱动电流来调节分别流入LED串的多个串电流，其中，LED串的阴极是底盘接地的。

附图说明

[0025] 当结合附图一起考虑时，本发明以上的以及其他的方面和特征将通过参照下述详细描述而变得容易理解，在图中：

[0026] 图1是示出根据本发明的示例性实施方式的背光单元的框图；

[0027] 图2是示出根据本发明的示例性实施方式的电流源控制单元的框图；

[0028] 图3是示出根据本发明的可替换示例性实施方式的电流源控制单元的框图；

[0029] 图4是示出根据本发明另一可替换示例性实施方式的电流源控制单元的框图；

[0030] 图5是示出根据本发明的示例性实施方式的发光二极管(“LED”)条的框图；

[0031] 图6是示出根据本发明的可替换示例性实施方式的LED条的框图；

[0032] 图7是示出示例性实施方式的背光单元的框图；

[0033] 图8是示出根据本发明的可替换示例性实施方式的背光单元的框图；

[0034] 图9是示出根据本发明的示例性实施方式的LED驱动集成电路(IC)的框图；

[0035] 图10是示出使用了图9的LED驱动IC的示例性实施方式的LED驱动电路的框图；

[0036] 图11是示出根据本发明的示例性实施方式的LCD装置的框图；以及

[0037] 图12是示出根据本发明的示例性实施方式的LED驱动电路的电流控制方法的流程图。

具体实施方式

[0038] 应理解的是，当指出一个元件或层在另一个元件或层“上”或“连接到”另一个元件或层时，该元件可以直接在另一元件或层上、或者直接连接到另一个元件或层，或者可能存在中介元件或层。相反，当指出一个元件或层“直接”在另一个元件或层上或“直接连接到”另一个元件或层时，则不存在中介元件或层。全文中，相同标号表示相同元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任意及所有组合。

[0039] 可理解，尽管本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等，来描述不同的元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开来。因此，在不背离本发明宗旨的情况下，下文所述的第一元件、部件、区域、层或部分可以称为第二元件、部件、区域、层或部分。

[0040] 为了便于说明，在此本文中使用诸如“下部”、“上方”、“上部”等空间关系术语，以描述图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解，除图中所示的方位之外，空间关系术语应该包括该装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果翻转图中的装置，则被描述为位于其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定位在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方两个方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且可相应地解释本文中所用的空间关系描述语。

[0041] 本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。正如本文中使用的，单数形式的“一个(“a”、“an”和“the”)”也可以包括复数形式，除非文中清楚地指出不是这样的。还可以理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(include)”和/或“包含(including)”表明存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。

[0042] 除非以其它方式限定，否则本文中所使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。还可以理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应该解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，不应理解为理想化的或过于正式的含义，除非本文中明确地如此限定。

[0043] 在下文中，将参照附图详细解释本发明。

[0044] 图1是示出根据本发明的示例性实施方式的背光单元的框图。

[0045] 参照图1，背光单元10包括发光二极管(“LED”)驱动电路100以及至少一个LED串200(也称为“LED阵列”)。

[0046] LED驱动电路100接收源电压VIN以驱动至少一个LED串200。LED驱动电路100包括直流至直流(“DC至DC”)转换器110、电流反馈单元120、电流调节器130和LED驱动控制器140。

[0047] 直流至直流转换器110增强(boost)源电压VIN以产生DC电压VDC，并利用反馈电压VFB调节DC电压VDC。在示例性实施方式中，反馈电压VFB是基于驱动电压VLEDOUT与多个串电压VLED1到VLED4之间的关系的电压。

[0048] 电流反馈单元120输出驱动电流ILED和与DC电压VDC相对应的驱动电压VLEDOUT。在示例性实施方式中，驱动电流ILED可以是用于驱动至少一个LED串200的总电流。在这样的实施方式中，驱动电压VLEDOUT与DC电压VDC之间的电压差基本上等于感测电阻器的两端之间的电压，该感测电阻器用于检测电流反馈单元120的驱动电流ILED。在一个示例性实施方式中，例如，DC电压VDC可以比驱动电压VLEDOUT高约0.1伏特(V)到约0.5伏特(V)。

[0049] 电流调节器130从电流反馈单元120接收驱动电流ILED，并输出用于驱动至少一个LED串200的多个串电流ILED1至ILED4，且基于驱动电流ILED的补偿信息(下文中称为“电流补偿信息”)保持串电流ILED1至ILED4。在示例性实施方式中，驱动电流ILED的电流补偿信息可以是基于参考电压VREF的信息。参考电压VREF是与从至少一个LED串200发出的光的亮度相对应的电压。

[0050] LED驱动控制器140检测驱动电压VLEDOUT和串电压VLED1至VLED4以控制驱动电压VLEDOUT，并感测驱动电流ILED以对驱动电流ILED进行补偿。LED驱动控制器140包括电压检测器142和电流补偿器144。

[0051] 电压检测器142检测来自于电流调节器130的输入端的驱动电压VLEDOUT以及来自于至少一个LED串200的输入端的串电压VLED1至VLED4，并输出与驱动电压VLEDOUT和串电压VLED1至VLED4之间的关系相对应的反馈电压VFB。在示例性实施方式中，反馈电压VFB可以是与串电压VLED1至VLED4的最大值和驱动电压VLEDOUT之间的电压差相对应的电压。在可替换示例性实施方式中，反馈电压VFB可以是与串电压VLED1至VLED4的最小值和驱动电压VLEDOUT之间的电压差相对应的电压。

[0052] 电流补偿器144感测电流反馈单元120中降低的驱动电流ILED，并基于感测到的驱动电流ILED和参考电压VREF输出用于补偿驱动电流ILED的电流补偿信息。在这样的实施方式中，电流补偿器144利用参考电压VREF对驱动电流ILED进行补偿。在示例性实施方式中，电流补偿信息可以是模拟电流或数字控制信号。

[0053] 在下文中，如图1所示的，电流反馈单元120、电流调节器130和电流补偿器144被整体地称为电流源控制单元101。电流源控制单元101感测驱动电流ILED，并基于感测到的驱动电流ILED和参考电压VREF控制/调节/改变流入至少一个LED串200中的串电流ILED1至ILED4。电流源控制单元101允许恒定电流流入该至少一个LED串200。

[0054] 在示例性实施方式中，当从至少一个LED串200发出光时，电流源控制单元101对串电流进行补偿。

[0055] 该至少一个LED串200包括多个串联连接的LED。在示例性实施方式中，该至少一个LED串200的阳极可以连接到电流调节器130，并且该至少一个LED串200的阴极可以是底盘接地的。在一个示例性实施方式中，例如，该至少一个LED串200的第一LED串220具有接收来自电流调节器130的第一串电压VLED1和第一串电流ILED的阳极以及底盘接地的阴极。

[0056] 在一个示例性实施方式中，如图1所示的，该至少一个LED串200可以包括四个LED串，但本发明不限于此。背光单元10可以包括至少一个LED串，例如，多于四个LED串或少于四个LED串。

[0057] 传统背光单元控制在LED串的阴极处的恒定电流。控制在LED串的阴极处的恒定电流的方法已经在由三星电子株式会社(Samsung Electronics Co.，Ltd)提交的美国专利申请公开第2011/0027459号中进行了描述，该申请通过引证结合于本文。

[0058] 在示例性实施方式中，背光单元10控制在至少一个LED串200的阳极处的电流，并且将该至少一个LED串200的阴极的底盘接地。在这样的实施方式中，即使当LED串200中的任一个短路时，背光单元10也能够控制LED串200的恒定电流。在该实施方式中，即使当LED串短路时，背光单元10也有效地防止热量产生或着火。

[0059] 现在，参考图2到4来描述本发明的示例性实施方式，在这些实施方式中，作为模拟电路来实施图1的电流源控制单元101。在下文中，为方便描述，假设至少一个LED串200仅包括一个LED串，例如，第一LED串220。

[0060] 图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的电流源控制单元101的框图。参照图2，电流源控制单元101包括电流反馈单元120、电流调节器130和电流补偿器144。

[0061] 电流反馈单元120包括连接在第一节点N1和第二节点N2之间的感测电阻器RS、连接至第一节点N1的射极电阻器RE、连接至第三节点N3的第一集极电阻器RC1、连接在第三节点N3与接地端之间的第二集极电阻器RC2以及电流感测晶体管TCS。在示例性实施方式中，电流感测晶体管TCS具有连接射极电阻器RE的射极、连接到第一集极电阻器RC1的集极和连接到第二节点N2的基极。射极电阻器其RE可以具有从约0欧姆(Ω)至约100欧姆(Ω)的低阻值。射极电阻器RE用于使电流调节较不灵敏。

[0062] 在一个示例性实施方式中，例如，电流感测晶体管TCS可以是P沟道型(即，P-N-P类型)双极晶体管。

[0063] 电流反馈单元120感测在感测电阻器RS中的电流，并向第三节点N3输出相关的感测电压。

[0064] 电流调节器130包括连接在第二节点N2与第四节点N4之间的电压调节电阻器RR、连接至第四节点N4的补偿电流集极电阻器RNC、连接至接地端的补偿电流射极电阻器RNE、电流调节晶体管TCR和电流补偿晶体管TCC。

[0065] 电流调节晶体管TCR输出与第四节点N4和第五节点N5之间的电压差相对应的串电流ILED1。在该实施方式中，第四节点N4的电压基于补偿电流ILEDC而改变。因此，电流调节晶体管TCR可以输出与补偿电流ILEDC相对应的串电流ILED1。

[0066] 电流调节晶体管TCR具有连接至第二节点N2的射极、连接至第五节点N5的集极和连接到第四节点N4的基极。在该实施方式中，第五节点N5对应于LED串200的阳极，并且串电压VLED1通过第五节点N5输出。在一个示例性实施方式中，例如，电流调节晶体管TCR可以是P沟道型双极晶体管。

[0067] 电流补偿晶体管TCC基于电流补偿信息输出补偿电流ILEDC。

[0068] 电流补偿晶体管TCC具有连接至补偿电流集极电阻器RNC的集极、连接至补偿电流射极电阻器RNE的射极和接收电流补偿信息的基极。

[0069] 电流补偿器144将参考电压VREF和来自电流反馈单元120的感测电压(即，第三节点N3的电压)相比较，以输出电流补偿信息。电流补偿器144包括运算放大器OP。运算放大器OP包括接收参考电压VREF的正输入端(+)、接收第三节点N3的电压的负输入端(-)、和连接至电流补偿晶体管TCC的基极的输出端。运算放大器OP可以输出与参考电压VREF和感测电压之间的电压差相对应的电压。

[0070] 现在，将更加详细地描述在电流源控制单元101中基于参考电压VREF对串电流ILED1的控制。在下文中，为方便描述，假设射极电阻器RE的阻值为0，并且电压调节电阻器RR的阻值为无穷大。因此，流入感测电阻器RS中的电流ILED与串电流ILED1相同。串电流ILED1满足以下等式I。

[0071]

[0072] 在等式I中，VBE是在电流感测晶体管TCS的基极与射极之间的电压，IC是流入电流感测晶体管TCS的集极的电流，IS是电流感测晶体管TCS的反向饱和电流，以及VT是电流感测晶体管TCS的热电压(其在室温下(例如，大约300开[K])具有恒定电压)，并且RC是RC1和RC2的和。

[0073] 如在等式(I)中所看到的，串电流ILED1与参考电压VREF成比例。

[0074] 因此，电流源控制单元101可以利用参考电压VREF调整/控制/改变串电流ILED1。

[0075] 在图2中，电流源控制单元101的电流反馈单元120感测流入感测电阻器RS的驱动电流ILED以补偿串电流ILED1。在示例性实施方式中，电流反馈单元120可以利用光电耦合器感测驱动电流ILED。

[0076] 图3是示出了根据本发明的可替换示例性实施方式的电流源控制单元的框图。参考图3，电流源控制单元1011包括电流反馈单元121、电流调节器130和电流补偿器144。图3中所示的电流源控制单元101_1包括具有与图2所示的电流源控制单元100的构造不同的构造的电流反馈单元121。

[0077] 电流反馈单元121包括光电耦合器122以及一端连接至接地端的射极电阻器RE。光电耦合器122发射与驱动电流ILED相对应的光，并通过允许与发射光相对应的电流流过而输出第三节点N3_1的感测电压。光电耦合器122包括二极管和电流感测晶体管TCS，所述二极管从第一节点N1接收驱动电压VDC，向第二节点N2输出驱动电流ILED，并发出与驱动电流ILED相对应的光，该电流感测晶体管响应从二级管发出的光而允许电流流过。在示例性实施方式中，电流感测晶体管TCS具有连接至电流补偿电压VCC的集极、连接到射极电阻器RE的另一端的射极、和接收从二极管发出的光的基极。流入电流感测晶体管TCS的电流与从二极管发出的内部光的量基本上成比例。从二极管发出的内部光的量与驱动电流ILED基本上成比例。

[0078] 在该实施方式中，电流源控制单元101_1可以利用参考电压VREF调节/控制/改变串电流ILED1。

[0079] 在示例性实施方式中，电流源控制单元101_1可以以电流镜像结构实现。

[0080] 图4是示出了根据本发明的另一可替换示例性实施方式的电流源控制单元的框图。参考图4，电流源控制单元101_2包括具有电流镜像结构的电流反馈单元123、电流调节器131和电流补偿器144_1。

[0081] 电流反馈单元123包括一端连接至第一节点N1的电压调节电阻器RR、一端连接至第四节点N4的电流补偿集极电阻器RNC、连接在第三节点N32与接地端之间的感测电阻器RS、第一和第二电流镜像晶体管TMR1和TMR2、和电流补偿晶体管TCC。

[0082] 在此，第一电流镜像晶体管TMR1具有连接至电压调节电阻器RR的另一端的射极、以及共同连接至第四节点N4的集极和基极。第二电流镜像晶体管TMR2具有连接至第一节点N1的射极、连接到第五节点N5的集极和连接到第四节点N4的基极。在实施方式中，第一和第二电流镜像晶体管TMR1和TMR2中的每一个均可以是P沟道型双极晶体管。

[0083] 而且，电流补偿晶体管TCC包括连接至电流补偿集极电阻器RNC的另一端的集极、连接到第三节点N3_2的射极、和接收电流补偿信息的基极。

[0084] 如图4所示，电流调节器131设置于电流反馈单元123中并基于电流补偿信息输出补偿电流ILEDC。

[0085] 图4中的电流源控制单元101_2可以具有电流镜像结构，因此，补偿电流ILEDC和串电流ILED1可以具有相同的水平。因此，串电流ILED1满足以下等式II。

[0086]

[0087] 在等式II中，α是大于1的常数并基于电压调节电阻器RR而预先确定。

[0088] 因此，电流源控制单元101_2可以利用参考电压VREF调节/控制/改变串电流ILED1。

[0089] 在示例性实施方式中，图1的所述至少一个LED串200可以具有条形形状。

[0090] 图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的LED条的框图。参考图5，LED条201包括LED串202和印刷电路板(“PCB”)204。LED串202的阴极连接至PCB 204，PCB 204连接至底盘。在示例性实施方式中，PCB 204可以直接连接至底盘。在示例性实施方式中，PCB 204可以通过螺钉而连接至底盘。

[0091] 图6是示出了根据本发明的可替换示例性实施方式的LED条的框图。参照图6，LED条211可以包括第一和第二LED串212和213以及PCB214。第一和第二LED串212和213中的每个LED串的阴极连接至PCB214，PCB 214连接至底盘。

[0092] 在示例性实施方式中，如图6所示，LED条211可以包括两个LED串，例如，第一和第二LED串211和213，但本发明不限于此。在可替换示例性实施方式中，LED条211可以包括三个或更多个LED串。

[0093] 传统的LED条具有阳极和阴极均连接至LED驱动电路的结构。

[0094] 在根据本发明的示例性实施方式的LED条中，例如，在图5和6中的LED条201和211中，LED串的阴极可以是底盘接地的，因此，仅阳极可以连接至LED驱动电路(例如，图1中的LED驱动电路100)。在LED条包括多个LED串的示例性实施方式中，LED条中的连接管脚的数量大大减少，并且LED条相当有效地与LED驱动电路100连接。在示例性实施方式中，连接管脚的数量可以与LED串中的阳极数量相对应。

[0095] 在示例性实施方式中，LED条与LED驱动电路100之间的连接可以以插座类型实现。

[0096] 在示例性实施方式中，LED条可以连接至LED驱动电路100，例如，LED驱动电路100通过电缆而设置(例如，安装)在源驱动器(未显示)的基板上。

[0097] 图7是示出了背光单元的示例性实施方式的框图。参照图7，背光单元包括多个LED串200(例如，四个LED串)以及用于控制LED串200的LED控制电路300。

[0098] LED驱动电路300包括直流至直流转换器310、电流反馈单元320、电流调节器330和LED驱动控制器340。

[0099] 直流至直流转换器310利用电感器L增强输入源电压VIN。在示例性实施方式中，源电压VIN可以在约22V到约26V的范围内。在示例性实施方式中，直流至直流转换器310可以实现为耦合电感器增强转换器。

[0100] 直流至直流转换器310包括输入电容器CIN、输出电容器CDC、电感器L、增强控制晶体管MT、二极管D、多个独立的电阻器RDC1和RDC2、和增强控制器312。

[0101] 当增强控制晶体管MT被截止时，与输入电压VIN相对应的功率被存储在第一电感器L1中。当增强控制晶体管MT被导通时，反向偏压被施加到二极管D上，因此，存储在第一电感器L1中的功率被施加到第二电感器L2。

[0102] 增强控制器312向增强控制晶体管MT的栅极输出增强控制信号，并基于第一和第二反馈电压FB和VFB控制增强控制信号的占空因数。在示例性实施方式中，第一反馈电压FB是与第一节点N1的DC电压VDC相对应的分压(divided voltage)(例如，VDC×RDC1/(RDC1+RDC2))，并且第二反馈电压VFB是与驱动电压VLEDOUT与多个串电压VLED1到VLED4之间的关系相对应的电压(例如，VLEDOUT-VLEDMAX)。

[0103] 在示例性实施方式中，脉冲宽度调制(“PWM”)或脉冲频率调制(“PFM”)可以被用于控制占空因数。在下文中，为方便描述，假设PWM被用于控制占空因数。

[0104] 电流反馈单元320输出与从直流至直流转换器310输出的DC电压VDC和驱动电流ILED相对应的功率。在该实施方式中，输出的功率可以与驱动电压VLEDOUT和驱动电流ILED相对应。驱动电压VLEDOUT是通过从DC电压VDC中减去感测电阻器RS的两端之间的电压而获得的电压。
电流反馈单元320包括连接在第一和第二节点N1和N2之间的感测电阻器RS。驱动电流ILED流入感测电阻器RS中。

[0105] 在电流镜像方案中，电流调节器330接收驱动电压VLEDOUT和驱动电流ILED以分别向LED串200输出串电压VLED1到VLED4，并基于电流补偿信息对串电压VLED1到VLED4进行补偿。电流调节器330包括电压调节电阻器RR、电流补偿集极电阻器RNC、多个电流调节晶体管TCR1至TCR4、和电流补偿晶体管TCC。电流调节器330的串电流供应方法或串电流补偿方法与以上参照图2到图4描述的方法基本相同，因此在下文中省略其任何相关详细描述。

[0106] LED驱动控制器330通过输出与驱动电压VLEDOUT与串电压VLED1至VLED4之间的关系相对应的反馈电压VFB来控制驱动电压VLEDOUT和驱动电流ILED。LED驱动控制器330感测驱动电流ILED以输出电流补偿信息，以此来补偿串电压VLED1至VLED4。

[0107] LED驱动控制器340包括电压检测器342和电流补偿器344。电压检测器342包括最大电压检测器342_1和反馈电压产生器342_2。最大电压检测器342_1输出具有在串电压VLED1至VLED4中的最高电平的串电压，作为最大串电压VLEDMAX。

[0108] 在示例性实施方式中，当电压检测器342的电压偏离(最小串电压与最大串电压之间的差)大于预定值时(例如，当一些LED串短路时)，LED驱动控制器340可以构造成用来保护LED串200。

[0109] 反馈电压产生器3422输出与驱动电压VLEDOUT和最大串电压VLEDMAX之间的差相对应的反馈电压VFB。

[0110] 在示例性实施方式中，LED驱动控制器340可以控制驱动电压VLEDOUT，使得反馈电压产生器3422的电压差(驱动电压VLEDOUT与最大串电压VLEDMAX之间的差)保持在预定的值(例如，约1V)。

[0111] 在该实施方式中，当反馈电压产生器342_2的电压差等于或小于预定值(例如，约0.5V)时(例如，当一些LED串短路时)，LED驱动控制器340可以构造成保护LED串200。

[0112] 电流补偿器344包括电流感测单元344_1、保持器(holder)344_2和运算放大器345。

[0113] 电流感测单元344_1通过感测电阻器RS的两端之间的感测电压而感测感测电流ILED。

[0114] 基于PWM的信号PWM，保持器344_2保持与由电流感测单元344_1感测到的驱动电流ILED相对应的电压。

[0115] 运算放大器345比较从保持器344_2输出的电压和参考电压VREF，以输出电流补偿信息。

[0116] 背光单元感测热边(对应于阳极)处的驱动电流ILED，并基于感测到的驱动电流ILED对串电流ILED1至ILED4进行补偿。

[0117] 在图1到8中，电流反馈单元120和320中的每一个输出一个驱动电流ILED和一个驱动电压VLEDOUT。但是，本发明不限于此。在可替换示例性示例中，电流反馈单元可以输出分别与多个LED串相对应的多个驱动电流和多个驱动电压。

[0118] 图8是示出了根据本发明的可替换示例性实施方式的背光单元的框图。参照图8，背光单元30包括LED驱动电路400和多个LED串500。图8中的LED驱动电路400与图1中的LED驱动电路100基本相同，不同之处在于，电流反馈单元420输出分别与LED串500相对应的多个驱动电流(未示出)和多个驱动电压(未示出)。

[0119] 图8中的多个电压FB1至FB4分别是从电流反馈单元420输出的驱动电压。并且，图8中的多个电压VLED1至VLED4是从LED串500的各个阳极的串电压分压得到的电压。在下文中，电压VLED1至VLED4被称为分压串电压。

[0120] LED驱动控制器440包括电压检测器442和电流补偿器444。在示例性实施方式中，电压检测器442产生与驱动电压FB1至FB4和分压串电压VLED1至VLED4之间的关系相对应的反馈电压VFB。在示例性实施方式中，电流补偿器444感测分别与LED串500相对应的驱动电流，并基于参考电压VREF输出电流补偿信息。

[0121] 背光单元30可以单独地控制(例如，调节或补偿)分别流入LED串500的串电流ILED1到ILED4。

[0122] 在示例性实施方式中，LED驱动电路可以实现为集成电路(“IC”)。

[0123] 图9是示出了根据本发明的示例性实施方式的LED驱动IC 630的框图。在下文中，为方便描述，假设LED驱动IC 630控制4个LED串。参考图9，LED驱动IC 630包括第一至第四电流源控制单元631至634、最大值电路636和LED输出电压控制单元637。

[0124] 第一至第四电流源控制单元631至634基于参考电压VREF和分别属于多个LED串(未示出)的驱动电流相对应的电压(例如，DC电压VDC与驱动电压FB1至FB4之间的电压差)输出与电流控制信息相对应的电流控制信号CTL1到CTL4。在示例性实施方式中，第一至第四电流源控制单元631至634基于在DC电压VDC与串电压之间的相应电压(例如，分压的DC电压VOSENSE与分压的串电压VLED1至VLED4之间的电压差)分别输出驱动电压控制信息(或反馈电压)。

[0125] 在下文中，描述第一电流源控制单元631的构造。如图9所示，第一电流源控制单元631包括第一至第三运算放大器OP1至OP3和电流平衡控制单元635。

[0126] 第一运算放大器OP1输出与DC电压VDC和第一驱动电压FB1之间的电压差相对应的电压。第一运算放大器OP1包括用于接收DC电压VDC的正输入端(+)和用于接收第一驱动电压FB1的负输入端(-)。

[0127] 第二运算放大器OP2输出作为第一电流控制信号CTL1的与参考电压VREF和第一运算放大器OP1的输出电压之间的电压差相对应的电压。第二运算放大器OP2包括用于接收参考电压VREF的正输入端(+)和用于接收第一运算放大器OP1的输出电压的负输入端(-)。

[0128] 第三运算放大器OP3输出与分压的DC电压VOSENSE和第一分压串电压VLED1之间的电压差相对应的电压。分压的DC电压VOSENSE是从DC电压VDC按照预定比率分压而得到的电压。第三运算放大器OP3包括用于接收分压的DC电压VOSENSE的正输入端(+)和用于接收第一分压串电压VLED1的负输入端(-)。

[0129] 电流平衡控制单元635响应于PWM信号产生参考电压VREF。在示例性实施方式中，参考电压VREF是与每个LED串的亮度相对应的电压。

[0130] 第二至第四电流源控制单元632至634可以具有与第一电流源控制单元631的结构基本相同的结构。

[0131] 最大值电路(MAX电路)636产生与分压的DC电压VOSENSE和第一至第四电流源控制单元631到634的输出电压中最高电压相对应的电压。

[0132] LED输出控制单元637输出驱动电压控制信息，以将最大值电路636的输出电压保持为预定值。在示例性实施方式中，LED输出控制单元637可以输出驱动电压控制信息，从而，驱动电压与最大串电压之间的电压差被保持为约0.3V到约1.5V范围内的电压。

[0133] 图10是示出了使用图9的LED驱动IC 630的LED驱动电路600的示例性实施方式的框图。参照图10，LED驱动电路600包括直流至直流转换器610、电流反馈单元620、电流调节器640、LED驱动IC 630和多个电阻器RVDC1、RVDC2、RLED11至RLED41和RLED12至RLED42。

[0134] 直流至直流转换器610增强输入源电压VIN以输出DC电压VDC和驱动电流，并且基于驱动电压控制信息而控制DC电压VDC。驱动电压控制信息通过LED驱动IC 630的栅极管脚GATE而输入。

[0135] 电流反馈单元620包括多个感测电阻器RS1到RS4，所述多个感测电阻器感测与分别流入LED串710至740的串电流ILED1至ILED4相对应的驱动电流。为感测驱动电流，连接到感测电阻器RS1至RS4的相应端部的节点N21到N24分别连接到用于接收LED驱动IC 630的驱动电压FB1至FB4的管脚，并且由DC电压VDC通过电阻分压得到的电压VOSENSE连接至接收LED驱动IC 630的分压的DC电压VOSENSE的管脚。通过将DC电压VDC以预定值(其为RVDC1/(RVDC1+RVDC2))分压而产生分压的DC电压VOSENSE。

[0136] 电流调节器640包括多个金属氧化物半导体(“MOS”)晶体管MCR1至MCR4，这些晶体管分别响应于多个电流控制信号CTL1到CTL4而向LED串710至740输出串电流ILED1至ILED4。在示例性实施方式中，MOS晶体管MCR1至MCR4的栅极分别连接到用于输出LED驱动IC 630的电流控制信号CTL1至CTL4的管脚。

[0137] 从LED串710到740的串电压分别分压所得到的电压VLED1到VLED4分别连接到用于接收LED驱动IC 630的分压串电压VLED1到VLED4的管脚。

[0138] 在示例性实施方式中，LED驱动电路600可以被构造为数字电路，并可数字地感测和补偿流入分别在相应热边处的LED串的驱动电流。

[0139] 图11是示出了根据本发明的示例性实施方式的LCD装置1000的框图。参照图11，LCD装置1000包括像素阵列1100、定时控制器1200、伽马电压产生器1300、数据驱动器1400、栅极驱动器1500、电源1600、至少一个LED条1700和LED驱动器1800。

[0140] 像素阵列1100、定时控制器1200、伽马电压产生器1300、数据驱动器1400、栅极驱动器1500和电源1600已经在由Samsung Electronics Co.，Ltd提交的第2010/0315325号美国专利申请公开中进行了描述，并且该申请通过引证结合于本文，因此，将在下文中省略对此的详细描述。

[0141] 图11中的至少一个LED条1700与图2中的至少一个LED条200基本上相同。

[0142] 在示例性实施方式中，LED驱动器1800向至少一个LED条1700的阳极输出驱动电流，并感测和补偿流入阳极的驱动电流。LED驱动器1800包括电流补偿器1820和电流调节器1840。在该实施方式中，电流补偿器1820感测输出到至少一个LED条1700的阳极的驱动电流并输出电流补偿信息。电流调节器1840基于电流补偿信息向阳极输出驱动电流。图11中的LED驱动电路1800可与图1中的LED驱动电路100基本上相同。

[0143] 图12是示出了根据本发明的示例性实施方式的LED驱动电路的电流控制方法的流程图。在下文中，将参照图1和图12描述LED驱动电路的电流控制方法。

[0144] 在示例性实施方式中，电流补偿器144感测每个LED串200的热边(或阳极)处的驱动电流ILED(S110)。电流补偿器144通过感测该感测电阻器RS的电压差来感测驱动电流ILED。在该实施方式中，每个LED串200的冷边(或阴极)是底盘接地的。

[0145] 在该实施方式中，电流补偿器144基于与感测到的驱动电流ILED和参考电压VREF相对应的电压而输出用于补偿驱动电流ILED的电流补偿信息，并且电流调节器130基于电流补偿信息来补偿驱动电流ILED(S120)。

[0146] 在该实施方式中，电流调节器130根据补偿的驱动电流ILED调节分别流入LED串200的串电流(S130)。每个LED串200的冷边(或阴极)是底盘接地的。

[0147] 在LED驱动电路的电流控制方法的示例性实施方式中，感测和补偿了热边处的驱动电流，从而，即使当LED串中的至少一个短路时也能有效地控制恒定电流。

[0148] 在背光单元及其电流控制方法的示例性实施方式中，阴极是底盘接地的，并且流入阳极的驱动电流被感测以补偿驱动电流，从而，即使当LED串短路时也能供应恒定电流。据此，即使当LED串短路时也能有效地防止热量产生或着火。

[0149] 虽然参照本发明的示例性实施方式具体地示出和描述了本发明，但是能够理解，在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以在形式和细节上进行各种变化。