Led矩阵管理器的制造方法

Led矩阵管理器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于控制串联连接的多个LED(102)的电路(100)，该电路包括多个开关(142)，其中每个开关可连接在所述多个LED之一的阳极与阴极之间。每个所述开关具有其中电流不通过该开关的第一状态和其中电流通过该开关的第二状态。所述电路还包括用于接收数据以对开关进行编程的输入端(116)，以及用于在控制与第一LED并联连接的第二LED的电路与所述电路之间传送数据的数据线。此外，所述电路包括用于向控制与第一LED串联连接的第三LED的其他电路传送数据的数据输出端(112，114)。
【专利说明】LED矩阵管理器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于控制发光二极管（LED)光源的电路和方法。

【背景技术】
[0002] 许多照明应用从传统的光源转移到发光二极管（LED)光源。使用LED的一个领域 是显示面板，其中所述LED被布置成串，在该串中LED串联连接。将LED布置成串的一个问 题是该串中的所有LED被一起管理。例如，所有LED被一起关闭和打开并因此变得暗淡。这 些LED没有被单独控制。此外，如果一个LED变成不正常的开路，整个LED串可能变得不正 常，并且控制器没有解决该类问题的方式。


【发明内容】

[0003] 本发明公开了用于控制串联连接的多个LED的电路。该电路包括多个开关，其中 每个开关可连接在多个LED之一的阳极和阴极之间。每个开关具有其中电流不经过该开关 的第一状态和其中电流经过该开关的第二状态。该电路还包括用于接收数据以对所述开关 进行编程的输入端，以及用于在控制与第一 LED并联连接的第二LED的电路与该电路之间 传送数据的数据线。此外，该电路包括向控制与第一 LED串联连接的第三LED的其他电路 传送数据的数据输出端。

【专利附图】

【附图说明】
[0004] 图1是用于控制多个LED的电路的实施例的框图。
[0005] 图2是图1中的电路的控制器的示意图。
[0006] 图3是图1中的电流源的实施例的示意图。
[0007] 图4是连接在一起以运行LED阵列的多个电路的框图。
[0008] 图5是在图4的电路之间的电源配置的示意图。
[0009] 图6是在图5的电路之间的数据传输的示意图。
[0010] 图7是示出用于图1的LED的脉宽调制驱动信号的时序图的示例。
[0011] 图8是用于将供应图1的LED的电流转换为低压源的电路的实施例。
[0012] 图9是用于将供应图1的LED的电流转换为低压源的电路的另一实施例。
[0013] 图10是平衡串联电流调节器的输入电压的串联电流调节器的实施例。

【具体实施方式】
[0014] 本文公开了用于控制多个LED的电路。电路100的实施例的框图在图1示出。电 路100驱动多个LED102,其中LED102串联连接，以使得一个LED的阴极连接到另一个LED 的阳极。电路100具有用于传送和/或接收数字或二进制数据信号的若干端口。第一端口 108具有可连接到微处理器或其他电路（未在图1中示出）的输入端110。微处理器向电 路110发送关于LED102的运行的数据。第一端口 108也具有可连接到与电路110相同或大 致相同的另一个电路的线路112。该另一个电路可以控制不同的多个LED，如下面所详述。 第二端口 113具有可连接到另一个电路（未在图1中示出）的输出端114和输入端116,该 另一个电路控制可与LED102串联连接的LED。电路100也具有可连接到另一个电路（未在 图1中示出）或电源的电源连接件118。
[0015] 电路100具有可连接到LED102的多个端子120。每个端子120可连接到LED102 之一的阳极或阴极。因此，存在比LED102的数量多一个的端子120。例如，如果电路100能 够控制十六个LED102,则必须有十七个端子120。如下所述，端子120为每个LED102提供 旁通电路，从而端子120提供打开和关闭每个LED102的机制。
[0016] 电路100包括执行各种功能的若干内部电路。数字接口 126通过第一端口 108和 第二端口 113从微处理器和其他电路接收数据并向微处理器和其他电路传送数据。数字接 口 126从可连接到另一个电路或微处理器的输入端110接收数据。数字接口 126可以执行 数据的初步分析，以确定该数据应当被传送到哪里。在某些情况下，通过线路112或输出端 114将数据传送到另一个电路。数字接口 126也可以通过输入端116从其他电路接收数据。 注意在某些实施例中，第一端口 108可以处理双向数据。因此，线路112可以从其他电路接 收数据并通过输入端110将数据传递给微处理器。
[0017] 如上所简述，由电路100所接收的数据可能旨在用于电路100,在此情况下，该数 据可以被转送到寄存器存储器128。寄存器存储器128解码和/或储存该数据，以便该数据 可以最终用于运行LED102。该数据可以包含用以单独控制LED102的信息。例如，该数据可 以包含关于每个LED102保持打开或关闭多长时间的信息，其使得脉宽调制（PWM)能够控制 每个LED102的亮度。
[0018] 电荷泵130从用于运行LED102的电压提供运行电路100的正确电压。如下所述， 电荷泵130的使用使得能够以用于驱动LED102的相对高电压运行电路100。电荷泵130还 可以向另一个电路（未在图1中示出）提供电力，以便其他电路不需要连接到单独的电源。 偏置电路132可以从电荷泵130接收电力，以便为电路100内的不同组件提供工作电压。
[0019] 开关电路140从寄存器存储器128接收数据，并从电荷泵130或偏置132接收电 力以运行LED102。在图1所示的简单形式中，开关电路140具有可连接在每个LED102的阳 极与阴极之间的多个开关142。在此示出的开关142是FET，但是在电路100中可以使用其 他形式的开关。开关142由控制器144控制，其中每个开关连接到一个控制器。
[0020] 在描述了电路100的组件之后，现在将描述电路100的运行。电路100内的组件 的更详细实施例及其运行的描述在下面进一步描述。
[0021] 来自微处理器或控制器（未在图1中示出）的数据在输入端110处被接收，并被 传送到数字接口 126。数字接口 126确定该数据应当被传送到哪里。对于本说明书，假设 所接收的数据旨在控制连接到电路1〇〇的端子120的LED102。该数据包括关于LED102中 的哪个LED要被点亮以及每个LED102的亮度的信息。该信息由寄存器存储器128储存和 /或解码。
[0022] 电流源150驱动LED102,这导致这些LED点亮。所有的开关142可以是正常断开 的，因此电流正常经过所有LED102,这使得所述LED处于正常导通的状态。寄存器存储器 128中的数据命令控制器144断开或闭合单独的开关142。断开的开关142将接通它们关 联的LED102,并且闭合的开关142将关断它们关联的LED102。参照单独的开关154及其关 联的单独LED156以及控制器158。如在电路100中所示，当开关154断开时，LED156具有 来自电流源150通过其自身的电流，并且其点亮。通过闭合开关154,该电流绕过LED156， 这使得LED156熄灭。通过接通和关断开关154,例如通过使用PWM，可以控制LED156的亮 度。电流源150已经被显示为连接到该串LED102的顶端，其为所述串的阳极端。然而，电 流源130也可以连接到该串LED102的底端，其最接近所述串的阴极端。
[0023] 控制器158的更详细实施例在图2中示出。控制器158控制开关154,开关154控 制LED156。控制器158表示图1的电路100中的所有控制器144。控制器158可以包括可 连接到图1的电荷泵130的本地电源160。电源160调节从电荷泵130接收的电压，以便其 可以运行控制器158内的组件。电源160也可以将控制器158使用的公共接地电位作为基 准电压。由于使用图1中的电荷泵130,不同电路的接地电位可以不同，因此，使用关于控制 器158的公共接地。电源以LED156的阴极为基准，以便开关154能够将其关断和接通。如 下面所描述，电荷泵130生成高到足以使控制器158能够运行开关154的电压，其中该电压 可以比运行电路100的其他组件所需要的电压更高。
[0024] 电平移位电路164 (在本文中有时候简称为"电平移位器164"）从图1的寄存器 存储器128接收数据。该数据包含关于LED156应该点亮到多亮的信息。在某些实施例中， 寄存器存储器156向电平移位器164传送PWM信号。在其他实施例中，寄存器存储器128 向电平移位器164传送指示LED156的亮度的值。然后电平移位器164可以为LED156生成 驱动信号，该驱动信号可以是PWM信号。
[0025] 电平移位器164可以将所接收的数据信号转换成可以由控制器158使用的电压。 如下面更详细地描述，图1的电路100可以与连接到电路100的其他电路（未在图1中示 出）在不同的电压下运行。例如，一个电路的接地端可以与另一个电路的接地端处于不同 的电位。同样，图1的控制器144可以全部在不同的电压电位下运行。这可以导致数据信 号处于不同的电压电位。电平移位器164将所述数据信号转换为在控制器158内运行的电 压电位。
[0026] 电平移位器164连接到逻辑电路166。除了其他以外，逻辑电路166测试LED156 的功能并基于该功能确定开关154是否应当断开或闭合。逻辑电路166还可以向寄存器存 储器128传输关于LED156的状态的数据。逻辑电路166驱动驱动器170,驱动器170可以 是驱动开关154的栅极的放大器或缓冲器。故障检测器172测试LED156以确定该LED是 否起作用。如果LED156不起作用，则传送一个信号给逻辑电路166以促使开关154保持闭 合。
[0027] 现在将描述控制器158的运行。从图1的电荷泵130供应电力给电源160。电源 160在线路174上输出以相对于线路176上的公共电压为基准的调节电压。线路174上的 电压向控制器158内的组件提供电力，并高到足以将开关154接通。为了运行开关154,必 须向栅极端子施加比连接到LED154的另外两个端子即漏极和源极上的电压更高的电压。 因为LED154可以在该串LED102的顶端，所以其阳极可以直接连接到电流源150。电荷泵 130生成比该阳极上的电压更高的电压，以便即使当开关154接通时，也确保电源160可以 为驱动器170生成一电压，该电压能够将开关154的栅极保持在比该阳极上的电压更高的 电压。
[0028] 故障检测器172测试LED156。逻辑电路166可以接收指令以促使故障检测器172 测试LED156。在LED154上的测试涉及故障检测器172经由线路178向逻辑电路166发送 促使开关154断开的信号。LED156应当点亮并且在其阳极与阴极之间具有正向压降。这 种正向压降由线路180相对于公共线路176测量。如果该正向电压正确，则LED156正常 运行。如果该正向电压是零，则LED156短路。如果该正向电压大于LED156的正向运行电 压，则LED156断开。如果该LED运行不正常，则故障检测器172向逻辑电路166发送促使 开关154保持闭合的信号，这绕过LED156。如果LED156断开，则绕过LED156将不会促使与 LED156串联连接的其他图1中LED102点亮失败。
[0029] 如果故障检测器172确定LED156正常运行，所述故障检测器经由线路178向逻辑 电路166发送一信号，该信号使得逻辑电路166能够控制LED156的点亮。在正常运行期 间，可以由电平移位器164从图1的寄存器存储器128接收数据值，其中所述数据值表示 LED156所需要的亮度。电平移位器164可以将该数据转换为（PWM)信号的形式，其中更长 的脉冲促使LED156点亮更大的时间段，这使得LED156显得更亮。
[0030] 来自电平移位器164的信号被传送给逻辑电路166。因为故障检测器172确定 LED156正常运行，所以逻辑电路166将信号传递给驱动器170。驱动器170驱动开关154 的栅极。当开关断开时，LED156点亮。因此，电路100中的驱动器170或其他组件可以倒 置（PWM)信号，以便该逻辑高脉冲断开开关154并促使LED170点亮。
[0031] 再次参照图1，每个控制器144可以与图2中描述的控制器158以相同的方式运 行。因此，可以单独控制连接到电路100的每个LED102。例如，数据可以由数字接口 126接 收并被传送到寄存器存储器128。基于该数据，寄存器存储器128可以向单独的控制器144 输出数据，以指示它们的对应的LED要点亮的时间量。
[0032] 如图1所示，LED102由电流源150驱动。不论在LED102上聚集的累积电压如何， 电流源150需要提供恒定电流。例如，如果所有LED102点亮，则该串LED102上的电压将是 所有LED102的各个正向电压的总和。在各个LED102熄灭时累积电压降低，然而通过LED102 的电流必须保持恒定，否则LED102的亮度将改变。
[0033] 电流源150的实施例的详细示意图在图3中示出，其中电流源150是恒流源。电 流源150包括DC电压源Vg，有时被简称为电源Vg。电压源Vg以接地电位为基准，该接地 电位可以是与该串LED102的端部相同的电位。作为参考，电压源Vg具有正线和负线，其中 负线连接到接地端。
[0034] 电容器C1连接在电压源Vg的正线与负线之间。第一开关QH连接在正线与节点 N1之间。第二开关QL连接在节点N1与负线之间。在图3的实施例中，开关QH、QL是FET， 其中QH的漏极连接到正线，并且QL的源极连接到负线。二极管D1连接在QH的源极与漏 极之间，并且二极管D2连接在QL的源极与漏极之间。二极管D1和D2使得可能在QH和QL 两端发生的瞬变衰减。
[0035] 节点N1连接到电感器L1，电感器L1连接到LED102。因此，运行LED102所需要的 电流流过电感器L1。应该注意，没有电容器连接在该串LED102的两端或者与该串LED102 并联连接。电流传感器190测量流过电感器L1并因此流过LED102的电流。电流传感器 190以及QH与QL的栅极连接到控制器192,控制器192关断和接通开关QH和QL。
[0036] 控制器192关断和接通开关QH和QL，以调节流过电感器L1的电流。电流传感器 190测量流过电感器L1的电流并向控制器192输出与该电流相关的数据。控制器192改变 开关QH和QL断开和闭合的时间，以便维持运行LED102所必需的电流。例如，如果LED102 需要更多的电流，则控制器192可以断开QL并且闭合QH更长时间。电感器L1的储存属性通 过使能快速电压变化而起到维持恒定电流的作用。因此，电感器L1可以吸收由于LED102关 断和接通而导致的电压变化，同时维持流过LED102的恒定电流。如上所述，没有与LED102 并联连接的电容器。因此，出现在电流源150所连接的LED102的顶端处的电压可以非常快 地改变。
[0037] 在描述了电流源150的运行之后，现在将描述若干电路之间的连接。如上所简述， 若干电路100可以连接在一起以便控制LED阵列。连接在一起形成装置198的电路100的 示例在图4中示出，其为连接在一起以运行LED102的阵列200的多个电路199的示意图。 等同于图1的电路100的电路199各自被称为第一电路206、第二电路208、第三电路210和 第四电路212。第一电路206和第二电路208运行第一串LED218,其中第一电路206运行 第一部分LED220,并且第二电路208运行第二部分LED222。第三电路210和第四电路212 运行第二串LED226,其中第三电路210运行第三部分LED228,并且第四电路212运行第四 部分 LED230。
[0038] 阵列200被显示为具有并联连接的第一串LED218和第二串LED226。注意，LED串 218、226是并行的，但是它们可以不必是并联电连接的。任何数量的LED的并联串可以被添 加到阵列200。同样，LED串218、226中的每一个仅具有串联连接的两个部分。LED串218、 226可以被扩展以包括任何数量的部分。通过具有可以点亮的更多LED102,更大阵列200 的使用使得阵列200能够显示更多信息。
[0039] 微处理器240连接到数据线，该数据线连接到电路199。微处理器240向所有电 路199传送数据，该数据包括关于哪个LED102要被点亮以及点亮时段的信息。例如，该数 据可以包括报头信息，该报头信息确定哪个电路199将要接收该数据，之后是连接到该特 定电路的每个LED的点亮数据。微处理器240向第二电路208的输入端110传送数据。如 图1所示，输入端110连接到图1的数字接口 126。如果所接收的数据是要运行连接到第二 电路208的第二部分LED222,则图1的数字接口 126将处理该数据并将其传送到图1的寄 存器存储器128。否则，数字接口 126向输出端114传送该数据，输出端114连接到第一电 路206的输入端。至于第二电路208,数字接口 126确定该数据是否要运行连接到第一电路 206 的部分 LED220。
[0040] 第一电路206位于第一串LED218的顶端。因此，第一电路206将不发送数据给与 第一串LED218相关联的任何其他电路。第一电路206可以检测到没有连接到输入端116和 输出端114的电路，或者第一电路206可以被编程以起到该串LED218的顶端电路的作用。 图1的数字接口 126将保存在输入端110上接收的数据或将该数据传送到线路112。在其 他实施例中，第一电路206的输出端114和输入端116可以彼此电连接。不管该实施例如 何，并不意图用于第一电路206的数据在线路112上被传送到第一串LED218中的下一个电 路，该下一个电路是第二电路208。
[0041] 因为在第二电路208的输入端116上接收的数据已被分析并且不意图用于第二电 路208,所以该数据被传递到线路112。更具体地，如果在输入端116上接收到该数据，则其 已被该串LED218中的所有电路分析并意图被传送到LED的并联串。第二电路208的线路 112连接到第四电路212的输入端110。因此，来自第一串LED218的数据被传送到第二串 LED226,并且重复上述过程。第四电路212的线路112返回连接到微处理器240。该线路上 的数据可以包括被测试并且不起作用的LED的位置。微处理器240可以进行操作以减少现 有技术所知的缺陷LED的视觉影响。
[0042] 在描述了阵列200中的数据传输后，现在将描述电力分配。该串LED102可以在顶 端LED与低端LED之间具有相对高的电压。在某些实施例中，该电压为大约100伏。电路 100内的组件可以在5伏电压下运行。本文公开了使得运行LED102的高电压能够运行电路 100中的低电压组件的电路。
[0043] 通过使用连接到LED102的电荷泵130,电力可以被供应给电路199。使用电荷泵 130的电源的实施例在图5中示出，该图是连接在一起的第一电路206和第二电路208的示 意图。为了使电路206、208从LED102接收电力并驱动其中的电子组件，使用了电荷泵。第 一电荷泵250位于第一电路206中，并且第二电荷泵252位于第二电路208中。综上所述， 电荷泵250、252从存在于LED102两端的电压生成用于电路206、208的适当工作电压。在 本文描述的实施例中，电荷泵250、252和关联的电压调节器生成运行电路199内的电子组 件所需要的电压。
[0044] 为了更好地描述电荷泵，进一步参照图1和图2以及电荷泵130。电荷泵130由该 串LED102供电。因此，电荷泵的电源电压在该串LED102顶端的阳极与该串底端的阴极处 的最高电压之间。当开关142接通时，漏极到源极的电压下降。理想地，该压降是零，但其 可以是几毫伏。在熄灭的顶端LED处的电压不会高到足以运行其相应的开关。电荷泵130 生成该更高的电压以运行开关142。
[0045] 将会存在所有开关142都接通以使得所有LED102都被绕过并且该串LED102两端 的总电压可低至几百毫伏的情况。在此情况下，所有控制器140需要其电源电压高到足以 保持开关接通的情况。在这种情况下，所有控制器140接收来自电荷泵130的电力，以便它 们可以在更高电压下运行。
[0046] 电路199也使用偏置电路258、260生成可以比公共接地端高5V的电源电压。偏 置电路258、260向数字接口 126和寄存器存储器128供电。在图5的实施例中，第一电路 206和第二电路208叠加驱动该串LED102,所以电荷泵252的输出等于偏置258的输出。 因此，电荷泵252的输出和偏置258的输出可以连接在一起并共享负载。此外，如果电荷泵 252或偏置258中的任一个可以通过自身供应所需要的负载，则电荷泵252或偏置258中的 任一个可以被关断。
[0047] 如上简述，即使电路206、208在以接地端为基准的不同电位下运行，电路206、208 中的电力系统也使数据能够在电路206、208之间传输。第一电路206与第二电路208之间 的电力和数据连接在图6中示出。在某些实施例中，运行第一电路206的电压可以以接地 节点为基准，该接地节点与第二电路208的接地节点不处于相同的电位。为了通信以使在 给定的不同电压电位下正确地运行，电路206、208包括电平移位器261。如参照第二电路 208所示，电路206、208均可以具有电平上移262和电平下移264。电路206、208还包括如 下所述的多个缓冲器/驱动器。数据寄存器和其他组件连接到数据线，但是未在图6中示 出。
[0048] 数据由第二电路208在线路110上接收。数据线110连接到驱动器266。驱动器 266由第二电路208中存在的电压运行，在该实施例中该电压是5伏。驱动器266输出该数 据至电平上移262,以便该数据在第一电路206中存在的5伏电位下运行。该数据也可以由 图1的存储器寄存器128分析。该数据被从电平上移262输出到以存在于第一电路206中 的5伏电位运行的驱动器268。驱动器268在线路114上输出该数据到与第二电路208大 致相同或等同的第一电路206。
[0049] 由于相对于第二电路208在第一电路206中存在更高的电位，因此从第一电路206 传送到第二电路208的数据必须向下移位。驱动器270从第一电路206向线路116传送数 据。该数据由第二电路208中的驱动器272接收。两个驱动器270、272均在第一电路206 中存在的电位下运行。该数据被传送到电平下移器264,该数据的电位在电平下移器264处 改变，以便在适用于第二电路208的电压下运行。输出驱动器274从电平下移器264向线 路112输出数据信号。
[0050] 如果电路100被安置在图4的一串LED200的顶端，则数据线需要连接在一起，以 便允许该数据被传送到其他电路。在图6的实施例中，第一电路206控制图4中的串顶端 218处的第一部分LED220。因此，数据不需要被传送得比第一电路206更远，从而第二电路 206的输出端114和输入端116连接在一起。在图6的实施例中，外部线路被用于连接输出 端114和输入端116。注意，输出端114和输入端116可以通过未在图6中示出的电子开关 在内部连接。
[0051] 再次参照图3和图4,电流源150向多个LED102供应电流。例如，每个电路199可 以控制十六个LED102。当电路199串联连接时，电流源150向许多LED102提供电流。随着 LED102关断和接通，由关断和接通转换产生的瞬变需要被衰减。由于如此多的LED102连接 到电流源150,若干LED可能同时关断和接通。在开关节点处发现的接地的寄生电容将快速 充电和放电,从而导致这些瞬变。
[0052] 参照图1，为了克服与瞬变关联的问题，对LED102的控制信号进行分析，以便限制 同时接通和关断转换的数量。参照图7,其为示出可以由图1的电路100接收并处理的PWM 信号的示例的时序图。数据被以帧的形式接收，其中第一帧被接收并处理。在第二帧被接 收并处理时，电路100显示表示第一帧的数据。因此，所显示的数据被延迟。在所述帧之间 可能发生所有LED102的消隐（blanking)。基于预期帧速率和PWM分辨率，每个帧可以被划 分为许多子帧。根据所需要的光强度，一些子帧将是有效的，而其他子帧可以被禁用。
[0053] 从微处理器接收的数据在时序图280中示出。该数据可以是串行格式的并且储存 在帧缓冲器281中。存在接收到帧缓冲器中的N个PWM信号，其中N个PWM信号中的每一 个控制LED102中的单个LED。例如，PWM1控制该串LED102中的第一 LED，并且PWM2控制 该串LED102中的第二LED。在电路100控制十六个LED102的实施例中，存在接收到帧缓冲 器281中的十六个PWM信号。
[0054] 如上所述，这些PWM信号确定每个LED102接通的时间量。在图7的实施例中， 这些PWM信号的高部分表示LED102中的一个接通的时间量。然而，所述高部分也可以表 示LED102中的一个关断的时间量。注意，所有PWM信号可以同时接通，这可以在消隐期 (blanking period)之后。在其他实施例中，这些PWM信号可以在巾贞周期过程中接通。
[0055] 这些PWM信号由如图282所不的分选器283分类，以便每个PWM信号被分配一个 延迟。这些PWM信号被分类，以便所述延迟从最短PWM信号到最长PWM信号排序。至于图 7的实施例，PWM2具有最短的信号并且被分配延迟一（D1)。PWM1具有第二短的信号并且被 分配延迟二（D2)，在此之后是PWM3,其被分配延迟三（D3)。基准信号PWMN是最后的PWM信 号并且被分配延迟M，其中Μ是小于或等于N的整数。
[0056] 既然已经建立了这些延迟，则它们通过如时序图284所示的延迟285来实施。所 述延迟可以按周期Td递增每个PWM信号，该周期可以是几微秒到几毫秒。该延迟基于系统 响应并且被设定成使得存在足够衰减瞬变的延迟。与PWM2关联的瞬变将在PWM1接通之前 衰减。如图所示，信号PWM2是最短的，因此其未被延迟。PMW1是第二短的，因此其延迟了周 期Td。PWM3是第三短的，因此其延迟了两倍Td的量。如上所简述，瞬变可能通过使过多的 LED102同时关断而生成。通过将PWM信号从最短到最长排序，这些PWM信号将不会在一个 帧期间内的相同时间关断。在某些实施例中，当一个LED接通且同时第二LED关断时，没有 施加延迟。同时接通和关断转换的效果抵消，并且不会产生相关的瞬变。在没有信号要显 示的情况下，例如当子帧无效时，可以通过完全禁用电流源150来实现省电。
[0057] 在描述了电路100的某些主要实施例后，现在将描述其他实施例。参照图3,其示 出为LED102提供电流源的电流源150。如上所述，LED102用通常比控制器192所需的电压 高得多的电压运行。例如，控制器192可以具有在几伏电压下运行的数字和模拟线路。另 一方面，LED102通常由在从十伏到几百伏范围内的电压驱动。控制器192可以使用与提供 给LED102的电源不同的电源，该电源是昂贵的并且可能占用电路上相对大的面积。控制器 192也可以转换用于向LED102供应电流的DC电压，但是这类DC-DC转换是非常低效的。
[0058] 用于将供应LED102的电流高效地转换为供应控制器192的电压的电路300在图8 中示出。齐纳二极管Z1与LED102串联连接。齐纳二极管Z1具有与控制器192的工作电 压相等的电压，所述工作电压被称为Vdd。齐纳二极管Z1将流过LED102的电流转换为工作 电压。两个电容器C3和C4由开关SW1-SW4充电，开关SW1-SW4由切换电路302控制。该 切换使电压Vdd能够以接地电压为基准。
[0059] 用于将供应LED102的电流高效地转换为供应控制器192的电压的另一个电路310 在图9中示出。电路310类似于电路300。然而，电路310使用开关SW5替代齐纳二极管 Z1。开关SW5控制电容器C3的充电时间，并进而控制输出电压Vdd。注意，开关SW5与SW1 和SW2的组合以相反状态运行，因此，在一个断开时，另一个则接通。因此，电流总是能够流 过 LED102。
[0060] 参照图3的电流源150,通过横跨高输入电压串联堆叠电流调节器，可以实现更高 的效率。具有串联调节器所带来的一个问题是对调节器两端的电压进行平衡。对串联调节 器两端的电压进行平衡的电路320在图10中示出。电路320包括第一电流源322和第二电 流源324,其中第一电流源322基本类似于图3的电流源150。第一电流源322包括第一控 制器326,而第二电流源324包括第二控制器328。每个电流源322、324具有由控制器326、 328控制的开关或FET330。
[0061] 调节器322、324的串联连接使得能够实现调节器322、324之间的电压平衡，这使 得FET330能够具有横跨所述FET的较低电压。第一调节器322提供用于LED102的电流源。 第二电流源324调节至转换器322、324的输入电压，以便平衡转换器322、324两端的电压。 [〇〇62] 本发明所涉及领域的技术人员应当明白，在所要求发明的保护范围内，可以对所 描述实施例做出更改，并且许多其他的实施例也是可能的。
【权利要求】
1. 一种用于控制串联连接的多个第一 LED的电路，所述电路包括： 多个开关，其中每个开关能够连接在所述多个第一 LED之一的阳极与阴极之间，每 个所述开关具有其中电流不经过所述开关的第一状态和其中电流经过所述开关的第二状 态； 第一数据输入端，其用于接收数据以对所述开关进行编程； 数据线，其用于在控制与所述第一 LED并联连接的第二LED的电路与所述电路之间传 送数据；以及 数据输出端，其用于向控制与所述第一 LED串联连接的第三LED的其他电路传送数据。
2. 根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电平移位器，其中所述电平移位器使与 所述数据关联的电压电平与所述电路的工作电压兼容。
3. 根据权利要求所述的电路，其进一步包括电荷泵，其中所述电荷泵将供应给至少一 个所述第一 LED的电压转换成运行所述电路所需要的电压。
4. 根据权利要求3所述的电路，其中所述电荷泵具有可电连接到控制所述第三LED的 电路的输出端。
5. 根据权利要求1所述的电路，其进一步包括故障检测器，其中所述故障检测器确定 所述第一 LED之一是否在起作用。
6. 根据权利要求5所述的电路，其中当所述第一 LED之一检测到具有故障时，所述故障 检测器传送数据。
7. 根据权利要求5所述的电路，其中所述故障检测器测量所述第一 LED之一的阳极与 阴极之间的电压。
8. 根据权利要求5所述的电路，其中与所述第一 LED中的故障LED关联的开关被置于 所述第二状态，以使得电流绕过所述故障LED。
9. 根据权利要求1所述的电路，其进一步包括电流源，其中所述电流源驱动所述第一 LED，所述电流源包括： 电压输入端，其具有第一节点和第二节点； 输出节点； 第一开关，其连接在所述第一节点与所述输出节点之间，其中所述第一开关由控制器 控制； 第二开关，其连接在所述输出节点与所述第二节点之间，其中所述第二开关由所述控 制器控制；以及 电感器，其连接在所述输出节点与所述LED之间。
10. 根据权利要求9所述的电路，其进一步包括感测经过所述电感器的电流的电流传 感器，其中所述电流传感器具有连接到所述控制器的输出端，并且其中所述控制器基于由 所述电流传感器感测的电流控制所述第一开关和所述第二开关。
11. 根据权利要求1所述的电路，其进一步包括从控制所述第三LED的电路接收数据的 第二数据输入端。
12. 根据权利要求11所述的电路，其中所述数据输出端可连接到所述第二数据输入 端。
13. 根据权利要求1所述的电路，其中用于控制所述开关的数据是脉宽调制的格式，并 且其中所述电路进一步包括数据分选器，其中所述数据分选器基于其导通时间对所述脉宽 调制信号进行分类。
14. 根据权利要求13所述的电路，其进一步包括延迟，其中具有最短导通时间的开关 首先导通。
15. 根据权利要求13所述的电路，其中所述数据以多个帧的格式接收，并且其中所有 的所述开关在每个帧开始时处于所述第二状态。
16. 根据权利要求15所述的电路，其进一步包括驱动所述LED的电流源，并且其中当所 述所有开关处于所述第二状态时，所述电流源被禁用。
17. -种用于控制多个LED的装置，所述装置包括： 第一电路，其用于控制第一多个LED，所述第一电路包括： 数据线； 多个开关，其中每个开关能够连接在所述第一多个LED之一的阳极与阴极之间，每个 所述开关具有其中电流不经过所述开关的第一状态和其中电流经过所述开关的第二状态， 其中在所述数据线上接收的数据控制所述开关的状态； 第二电路，其用于控制第二多个LED，其中所述第一多个LED能够与所述第二多个LED 串联连接，所述第二电路包括： 第一数据线，其能够连接到所述第一电路的所述数据线； 第二数据线，其能够连接到处理器；以及 多个开关，其中每个开关能够连接在所述第二多个LED之一的阳极与阴极之间，每个 所述开关具有其中电流不经过所述开关的第一状态和其中电流经过所述开关的第二状态， 其中在所述第二数据线上接收的数据控制所述开关的状态； 其中由所述第二电路的所述第二数据线接收的数据被分析以确定所述数据是否将控 制所述第一电路中的所述开关，当所述数据不控制所述第一电路中的所述开关时，所述数 据经由所述第一数据线被传送到所述第一电路。
18. 根据权利要求17所述的装置，其进一步包括用于控制第三多个LED的第三电路，所 述第二电路包括： 数据线，其能够连接到所述第二电路的所述第二数据线；以及 多个开关，其中每个开关能够连接在所述第三多个LED之一的阳极与阴极之间，每个 所述开关具有其中电流不经过所述开关的第一状态和其中电流经过所述开关的第二状态， 其中在所述数据线上接收的数据控制所述开关的状态； 其中由所述数据线接收的数据控制所述第三电路中的所述开关。
19. 根据权利要求17所述的装置，其进一步包括电流源，其中所述电流源驱动所述第 一多个LED和所述第二多个LED，所述电流源包括： 电压输入端，其具有第一节点和第二节点； 输出节点； 第一开关，其连接在所述第一节点与所述输出节点之间，其中所述第一开关由控制器 控制； 第二开关，其连接在所述输出节点与所述第二节点之间，其中所述第二开关由所述控 制器控制；以及 电感器，其连接到所述输出节点并且能够连接到所述第二多个LED。
20. -种用于控制串联连接的多个第一 LED的电路，所述电路包括： 多个开关，其中每个开关能够连接在所述多个第一 LED之一的阳极与阴极之间，每 个所述开关具有其中电流不经过所述开关的第一状态和其中电流经过所述开关的第二状 态； 第一数据输入端，其用于接收数据以对所述开关进行编程，其中所述开关由脉宽调制 信号控制； 数据线，其用于在控制与所述第一 LED并联连接的第二LED的电路与所述电路之间传 送数据； 数据输出端，其用于向控制与所述第一 LED串联连接的第三LED的其他电路传送数 据； 数据分选器，其中所述数据分选器基于其导通时间对所述脉宽调制信号进行分类； 延迟，其中具有最短导通时间的开关首先导通； 电流源，其包括： 电压输入端，其具有第一节点和第二节点； 输出节点；以及 第一开关，其连接在所述第一节点与所述输出节点之间，其中所述第一开关由控制器 控制； 第二开关，其连接在所述输出节点与所述第二节点之间，其中所述第二开关由所述控 制器控制；以及 电感器，其连接到所述输出节点并且能够连接到所述第二多个LED。
【文档编号】H05B37/02GK104106315SQ201380006655
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年1月28日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】G·法拉提尼, E·如特载尔, J·莫里尼, A·狄寨拜尔, G·索奇, G·利西, R·苏布拉马尼亚姆, K·马哈茂戴 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司