专利名称：具有用于控制发光元件的光导总线的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及电子装置，更具体地说，涉及但不限于用于驱动诸如发光二极管(LED)的发光元件的方法和装置。
技术背景发光二极管(LED)是通过使电子流穿过半导体芯片的多个层而发 光的固态器件。这些半导体芯片通常容纳在反射器中，该反射器进而密 封在环氧树脂透镜中。LED不但可以用作显示元件，而且还可以例如用 作液晶显示器(LCD)的背光源。所使用的LED的数量取决于显示器的 形式和该显示器所需的光量。LED的相对较小的尺寸、高亮度和宽视角 使得它们可以理想地用于诸如移动电话和个人数字助理(PDA)的电子 装置中。随着彩色LED的出现，LED在彩色显示器上的应用逐渐增多。彩色 LED目前已主导了招牌(sign)市场，并正在进入交通信号市场。独立的 红色、绿色和蓝色LED可以组合到一起以产生多种颜色以及光强，例如 产生用于对显示器进行背光照明的白光。彩色LED已经在汽车照明方面 显示出突出的前景，并且在诸如闪光灯和指挥棒的各种消费产品中均有 销售。在商业应用中，可以控制以定制阵列组合的彩色LED,使其产生 动态的色彩变化效果，以例如进行轮廓照明、重点照明、标志、广告或 者显示应用。彩色LED的另一应用是移动电话。当前的移动电话不但具有较小的 尺寸，而且通常具有不同的外观。 一些移动电话出于各种目的(例如， 为了指示所接收的信号)而利用LED来发光。在移动电话中采用LED 的一个原因在于通过例如让LED和移动电话的其他组件共享同一外壳、 电源和专用集 在采用LED的现有移动电话中，LED和移动电话的其他组件通常没有共 享功能，因此，LED经常需要用于控制它们的独立ASIC。例如，在许多 情况下，通过通用输入输出(GPIO)端口来控制LED。每个LED或者 LED组需要来自GPIO端口的至少一个控制引脚。由于每个LED或者 LED组需要来自GPIO端口的至少一个控制引脚，所以需要多个GPIO端 口来向LED供电，这导致了移动电话的成本和尺寸的增加。发明内容一种用于驱动多个发光二极管(LED)的装置，该装置包括用于输 出控制信号的通用输入/输出(GPIO)。该装置还包括通过共享的控制总 线连接到该GPIO的多个LED封装。所述多个LED封装中的至少一个可以包括编程逻辑电路。该编程逻 辑电路可以包括地址解码电路、数据解码电路、数据锁存器，以及多个 脉宽调制/数模转换器。地址解码电路可适用于通过共享的总线接收控制 信号，而数据锁存器可适用于基于该控制信号产生并存储功率控制数据。 该控制数据可以包括n位地址模式，其后是m位数据模式，并且n和m 是正整数。该n位地址模式可以包括针对该多个LED封装中的特定LED 封装的地址，而该m位数据模式可以包括用于控制该特定LED封装的光 强和亮度中的至少一个的信息。该多个LED封装可以并联连接在共享的 控制总线上。该控制信号可以包括与该多个LED封装中的特定LED封 装相对应的地址信息。该控制信号可以用于选择性地控制该多个LED封 装中的至少一个，并且可以包括用于控制该多个LED封装中的至少一个 的亮度的数据。一种用于驱动多个发光二极管(LED)中的至少一个的方法，该方 法包括从通用输入/输出(GPIO)向通过共享的控制总线连接到该GPIO 的多个LED封装输出控制信号。该方法还包括响应于包含在该控制信号 中的信息选择性地操作该多个LED封装中的至少一个。该多个LED封装中的至少一个可以包括编程逻辑电路。该编程逻辑 电路可以包括地址解码电路、数据解码电路、数据锁存器，以及多个脉 宽调制/数模转换器。该地址解码电路可适用于通过共享的总线接收控制 信号，而该数据锁存器可适用于基于该控制信号产生并存储功率控制数据。该控制数据可以包括n位地址模式，其后是m位数据模式，并且n 和m是正整数。该n位地址模式可以包括针对该多个LED封装中的特定 LED封装的地址，而该m位数据模式可以包括用于控制该特定LED的 光强和亮度中的至少一个的信息。该多个LED封装可以并联连接在共享 的控制总线上。该控制信号可以包括与该多个LED封装中的特定LED 封装相对应的地址信息。该控制信号可以用于选择性地控制该多个LED 封装中的至少一个，并且可以包括用于控制该多个LED封装中的至少一 个的亮度的数据。一种用于驱动多个发光二极管(LED)中的至少一个的产品，该产 品包括至少一个计算机可读介质和包含在该至少一个计算机可读介质中 的处理器指令。所述处理器指令被设置为可以通过至少一个处理器从所 述至少一个计算机可读介质中读出，以使所述至少一个处理器进行操作，以从通用输入/输出(GPIO)向通过共享的控制总线连接到该GPIO的多 个LED封装输出控制信号，并响应于包含在该控制信号中的信息选择性 地操作该多个LED封装中的至少一个。一种用于向至少一个发光二极管(LED)分配地址的方法，该方法 包括将至少一个LED封装安装在电路板上。该方法还包括将所述至少一 个LED封装中的至少一个暴露在光中。响应于该暴露步骤，所述至少一 个暴露的LED封装进入地址编程模式。该方法还包括通过所述至少一个 暴露的LED封装接收控制信号，所述控制信号包括与所述至少一个暴露 的LED封装相对应的地址信息。
结合附图，通过如下对本发明的示例性实施方式的详细描述可以获 得对本发明的更完整的理解，附图中图1是显示装置和驱动装置的电路图； 图2是LED封装的框图；图3是连接到单个通用输入/输出(GPIO)的多个LED封装的框图； 图4是用于控制LED的地址数据序列的时序图； 图5是LED编程状态图；以及图6是表示在将多个LED安装在电路板上后向该多个LED分配地 址的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的一个或多个实施方式进行更充分的说 明。然而，可以通过许多不同的形式来实施本发明，并且不应该将本发 明理解为限于这里所述的一个或多个实施方式。应该认为本发明仅由权 利要求的现有内容及其等同物限定。
图1是与诸如移动电话的电子装置一起使用的电路10的图。电路 10包括显示装置140和用于驱动该显示装置140的驱动装置100。显示 装置140具有三组LED:两个串联连接的LED 141和142 (该组被称为 第一发光元件系列)、两个串联连接的LED143和144 (该组被称为第二 发光元件系列)以及两个串联连接的LED 145和146 (该组被称为第三 发光元件系列)。所给出的发光元件系列的数量和各个发光元件系列中的 LED的数量仅用于例示。可以根据需要通过设计标准来确定这些系列和 LED的数量和构造。
驱动装置IOO包括用于将例如锂电池的电源电压Vdd (例如，4V) 逐步增加到更大的升压电压Vh的升压型开关电源电路131。通过驱动装 置100的引脚P31和显示装置140的引脚P41将升压电压Vh施加给LED 141-146。
由于LED是恒流元件，所以驱动器133-135通常被实现为恒流驱动 器。每个恒流驱动器133-135在导通时都提供恒定电流II (与系列中的 LED的数量无关)，而在截止时切断通过这些LED的电流。恒流驱动器 133-135根据相应指令Sl-S3分别导通和截止，以控制显示装置140的相 关LED 141-146。导通/截止处理需要用于为每组串联连接的LED供电的 控制信号并因此导致额外的电路。
图2是通过通用输入/输出(GPI0)202控制的LED封装200的框图。 LED 224、 226和228例如可以是LED封装200内的不同颜色的LED, 并且包含在塑料透镜外壳中。将GPIO 202产生的控制信号210传送给逻 辑电路218。逻辑电路218包括地址解码电路230、数据解码电路232、 数据锁存器220和脉宽调制装置或者数模转换器(PWM/DAC) 212、 214 和216。数据锁存器220用作存储例如用于控制LED224、 226和228的 光强级别的数据的存储器。
基于该控制信号，可以由数据锁存器220产生功率控制数据，并将 其输出给PWM/DAC 212、214和216中的一个或更多个。PWM/DAC 212、 214和216分别控制LED 224、226和228的光强。适当地控制PWM/DAC 212、 214和216的脉宽或者DAC输出电平，从而分别独立地控制各个 LED 224、 226和228的亮度，由此控制由各个LED 224、 226和228发 出的光的强度。
通过控制各个LED 224、226和228的相对光强，形成颜色"调色板"， 从而使得用户能够像单个LED发光那样控制由LED封装200发出的光 的组合颜色和光强。因此，用户可以例如作为针对特定显示模式选项设 定的显示模式的参数来控制由LED封装200发出的光的颜色。
图3是与来自通用输入/输出(GPIO) 202的信号连接的多个LED 封装302、 304、 306和308的框图。通过共享的控制总线303发送来自 GPIO 202的控制信号210，各个LED封装302、 304、 306和308连接到 该共享的控制总线303上。共享的电力总线305向所有的LED封装302、 304、 306和308供电。图3所示的共享的控制总线303的特征可以用于 使对于GPIO 202端口的需求最小化。图3所示的结构还可以用于提供向 共享的控制总线303增加附加LED封装的灵活性。
图4是用于控制LED的地址数据序列的时序图400。该时序图400 包括7位地址模式404，其后是8位数据模式406。该7位地址模式404 包括例如连接到共享的控制总线303的多个LED中的特定LED的地址。 地址模式404指向特定LED以对该特定LED进行编程。7位地址模式 404后面是8位数据模式406，该数据模式包括例如与该特定LED的亮
度和颜色相关的控制信息。例如，为了以额定亮度的级别点亮LED,可 以向8位数据模式406加载表示较长时间段的位模式(bitpattern),从而 增大了 LED工作周期(duty cycle)(即"导通"周期)并且增大了向LED 传送的对应平均功率。通过数据模式406产生的PWM功率信号导致LED 以更亮的强度发光。为了降低该LED的亮度，可以向8位数据模式406 加载表示较短时间段的位模式，从而减小向LED传送的对应平均功率。 通过改变在8位数据模式406中设置的值可以调整该LED导通的比率 (rate)和该LED截止的比率。
图4进一步示出了通过示例性的时间间隔50-100 u s表示的复位条件 402，该时间间隔是在各种实施方式中使共享的控制总线303复位从而将 新地址和新命令加载到该共享的控制总线303所需的大致时间量。该共 享的控制总线303可用于向多个LED中的特定LED提供编程指令。
图5是LED编程状态图500。该状态图500最初处于等待/复位状态 502。响应于复位脉沖，该状态图500进入状态504，在该状态下，LED 等待要接收的起始位。 一旦收到起始位，则进入状态506，在该状态下， 读取7位地址模式。该7位地址模式包括例如连接到该共享的控制总线 303的多个LED中的特定LED的地址。在状态506处读取7位地址模式 后，状态图500进入状态508，其中读取8位数据模式。该8位数据模式 包括例如与该特定LED的亮度和颜色相关的控制信息。在编程之后，状 态图500返回到状态502。
与可设定地址的LED相关的问题在于每个单独的LED都需要独立 的地址。对每个单独的LED分配地址可能导致很难在将LED设置在印 刷电路板(PCB)上的工艺期间或者之后跟踪每个LED的地址。
根据本发明的各种实施方式，在将特定的LED或者多个LED安装 在PCB上之后对该LED或者该多个LED分配地址。向特定的LED分配 地址为安装LED提供了灵活性，同时不必跟踪每个LED的地址。在将 一个LED或多个LED安装在PCB上以后对该LED或者该多个LED分 配特定地址的这种技术还可以用于其在PCB上的位置很重要的其他组 件，例如各种传感器。
图6是表示在将多个LED安装在PCB板上之后对该多个LED分配 地址的流程图600。在步骤601开始流程600。在步骤602，将LED封装 安装在PCB上。在步骤604，利用当LED暴露在光中时产生电流的互反 函数(reciprocal flmction)，将该LED封装暴露在光中。在步骤606，在 检测到光后，该LED封装进入地址编程模式。在步骤608，该LED封装 接收控制信号(例如，在共享的控制总线303上发送的控制信号210)并 获取地址。在步骤610,处理600结束。可以将处理600同时应用于多个 LED封装，以通过执行处理600—次，来使用相同的地址对多个LED封 装全部进行编程。处理600通常是一次性操作。在这种情况下，在LED 封装已经获取地址以后，该特定的LED封装不再进入地址编程模式。
例如可以通过硬件、软件(例如，通过执行计算机可读指令的处理 器执行)或者它们的组合的方式来实施本发明的实施方式。计算机可读 指令可以是加载在存储器(例如，随机存取存储器(RAM))中的或者来 自存储介质(例如，只读存储器(ROM))的程序代码。例如，处理器可 操作用于执行适于执行根据本发明的原理的一系列步骤的软件。该软件 可适于驻留在计算机可读介质上，例如盘驱动单元中的磁盘。该计算机 可读介质还可以包括闪存卡、基于EEROM的存储器、磁泡存储器、ROM 存储器等。适于根据本发明的原理执行的软件还可以全部或者部分驻留 在处理器内(例如，微控制器、微处理器或者微计算机内部存储器内) 的静态或动态主存储器中或者固件中。
应该强调，这里所采用的术语"包括(comprise)"、"包括(comprises)" 和"包括(comprising)"用于说明所述特征、整体、步骤或者组件的存 在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、组件 或它们的组。前面的详细描述针对本发明的一个或多个实施方式。本发 明的范围不应受到该描述的限制。相反，本发明的范围由以下权利要求 及其等同物限定。
权利要求
1、一种用于驱动多个发光二极管(LED)的装置，该装置包括用于输出控制信号的通用输入/输出(GPIO)；以及通过共享的控制总线连接到所述GPIO的多个LED封装。
2、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个LED封装中的至 少一个包括编程逻辑电路。
3、 根据权利要求2所述的装置，其中，所述编程逻辑电路包括.-地址解码电路；数据解码电路； 数据锁存器；以及 多个脉宽调制/数模转换器。
4、 根据权利要求3所述的装置，其中，所述地址解码电路用于通过 所述共享的总线接收所述控制信号。
5、 根据权利要求4所述的装置，其中，所述数据锁存器用于基于所 述控制信号产生并存储功率控制数据。
6、 根据权利要求5所述的装置，其中，所述控制数据包括n位地址模式，其后是m位数据模式；并且 n和m为正整数。
7、 根据权利要求6所述的装置，其中，所述n位地址模式包括针对 所述多个LED封装中的特定LED封装的地址。
8、 根据权利要求7所述的装置，其中，所述m位数据模式包括用 于控制所述特定LED封装的光强和亮度中的至少一个的信息。
9、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个LED封装并联连 接在所述共享的控制总线上。
10、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制信号用于选择性 地控制所述多个LED封装中的至少一个。
11、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制信号包括与所述 多个LED封装中的特定LED封装相对应的地址信息。
12、 根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制信号包括用于控制所述多个LED封装中的至少一个的亮度的数据。
13、 一种用于驱动多个发光二极管(LED)中的至少一个的方法，该方法包括从通用输入/输出(GPIO)向通过共享的控制总线连接到所述GPIO 的多个LED封装输出控制信号；以及响应于包含在所述控制信号中的信息选择性地操作所述多个LED封 装中的至少一个。
14、 根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个LED封装中的 至少 一个包括编程逻辑电路。
15、 根据权利要求14所述的方法，其中，所述编程逻辑电路包括 地址解码电路；数据解码电路； 数据锁存器；以及 多个脉宽调制/数模转换器。
16、 根据权利要求15所述的方法，其中，所述地址解码电路用于通 过所述共享的控制总线接收所述控制信号。
17、 根据权利要求16所述的方法，其中，所述数据锁存器用于响应于所述控制信号产生并存储功率控制数据。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中， 所述控制数据包括n位地址模式，其后是m位数据模式；并且 n和m为正整数。
19、 根据权利要求18所述的方法，其中，所述n位地址模式包括所 述多个LED封装中的特定LED封装的地址。
20、 根据权利要求19所述的方法，其中，所述m位数据模式包括 用于控制所述特定LED封装的光强和亮度中的至少一个的信息。
21、 根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个LED封装并联连接在所述共享的控制总线上。
22、 根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制信号用于选择性 地控制所述多个LED封装中的至少一个。
23、 根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制信号包括与所述 多个LED封装中的特定LED封装相对应的地址信息。
24、 根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制信号包括用于控 制所述多个LED封装中的至少一个的亮度的数据。
25、 一种用于驱动多个发光二极管(LED)中的至少一个的产品，该产品包括-至少一个计算机可读介质；包含在所述至少一个计算机可读介质中的处理器指令，所述处理器 指令被设置为可以通过至少一个处理器从所述至少一个计算机可读介质 中读取，从而使所述至少一个处理器操作用来从通用输入/输出(GPIO)向通过共享的控制总线连接到所述GPIO 的多个LED封装输出控制信号；以及响应于包含在所述控制信号中的信息选择性地操作所述多个LED封 装中的至少一个。
26、 一种用于向至少一个发光二极管(LED)分配地址的方法，该 方法包括将至少一个LED封装安装在电路板上； 将所述至少一个LED封装中的至少一个暴露在光中； 响应于所述暴露步骤，所述至少一个暴露的LED封装进入地址编程 模式；通过所述至少一个暴露的LED封装接收控制信号； 其中，所述控制信号包括与所述至少一个暴露的LED封装相对应的 地址信息。
全文摘要
本发明公开了一种具有用于控制发光元件的光导总线的电子装置。一种用于驱动多个发光二极管(LED)的装置包括用于输出控制信号的通用输入/输出(GPIO)。该装置还包括通过共享的控制总线连接到该GPIO的多个LED封装。
文档编号H05B37/02GK101129094SQ200680006080
公开日2008年2月20日 申请日期2006年3月17日 优先权日2005年3月23日
发明者托马斯·埃克达尔, 芒努斯·詹德博 申请人:索尼爱立信移动通讯有限公司