用于驱动发光二极管的电路装置和方法

专利名称：用于驱动发光二极管的电路装置和方法
用于驱动发光二极管的电路装置和方法
驱动发光二极管的电路装置，一种发光装置和一种用于驱动发光二极管的方法。
通常通过将电流源与LED串联布置来驱动发光二极管(简称LED)。
文献US2009/0212717A1涉及这种电流源装置。其中，将各自包括发光二极管和电 流源的多个负载支路并联布置在电压转换器的输出端与参考电势端子之间。通过电流源使 经过每个LED的功率保持恒定。所述装置设计用于调节供电电压，使得即使在电流源上的 电压降最低时其也足以进行驱动。在这种情况下，其他电流源上的电压降更高，其导致电路 装置中的损耗。
本发明的一个目的是提供一种用于驱动LED的电路装置，一种发光装置和一种用 于驱动LED的方法，其可提高能量利用效率。
通过权利要求1和14的主题以及权利要求15的方法可实现所述目的。
改进方案和扩展方案为从属权利要求的主题。
在一个实施例中，一种用于驱动LED的电路装置包括N个电流调节器。所述电流 调节器各包括控制输入端和负载端子，该负载端子用于向可耦合至其的电负载提供负载电 流。所述电负载各包括LED。所述电路装置还包括补偿电路，其耦合到所述N个电流调节器 的控制输入端，并设计用于根据负载调节相应的负载电流。
有利地，负载电流具有可变值，而非恒定值。对于由于制造偏差或热影响只有在较 高电压下才能实现负载电流的预定值的LED,这样可减小负载电流,从而使较低的供电电压 足以驱动所述电路装置。例如，LED的正向电压具有较宽偏差。
在一个实施例中，所述N个电流调节器分别具有在相应的电流调节器上可截取的 电压差。补偿电路调节其相应的负载电流，从而使电压差接近。
在一个实施例中，所述N个电压差中的至少两个朝向彼此接近。
在一种改进方案中，通过补偿电路使电压差彼此接近，使得所述N个电压差中两 个电压差的差额减小。在电压差接近之后，差额可为零值，从而使两个电压差平衡。可替选 地，差额可具有不等于零的值，从而使两个电压差即使在接近之后也不同。
在一种改进方案中，在相应的电流调节器上可截取的电压差可以在相应电流调节 器的负载端子与相应电流调节器的供电端子之间截取。供电端子连接到电路装置的供电电 压端子或电路装置的参考电势端子上。负载端子连接到相应的电负载上。因此，前N个电 流调节器连接到供电电压端子或参考电势端子上。
在一个实施例中，设计补偿电路以减小如下电流调节器的负载电流在所述N个 电流调节器中该电流调节器具有在电流调节器的负载端子和供电端子之间最小的电压差。 通过减小一个电流调节器的负载电流，可有利地实现电流调节器的负载端子和供电端子之 间的电压差的增大。对于所述N个电流调节器中具有最小值的电压差的电流调节器，若出 现此情形，则可减小供电电压的值。由此，可提高装置的能量效率。
在一个实施例中，补偿电路被设计为提高如下电流调节器的负载电流在所述N 个电流调节器中该电流调节器具有在电流调节器的负载端子和供电端子之间最大的电压 差。若负载电流被提高，则可有利地降低在相关的电流调节器的负载端子和供电端子之间的电压差。例如，根据电流调节器的电流/电压特性曲线，可减小电流调节器的功率，因此 可提高电路装置的能量使用效率。具有最大电压差的电流调节器上的热负载也降低。在一 种改进方案中，还可使电负载发出的热量平衡，从而也降低LED的热负载。
在一个实施例中，补偿电路设计用于调节所述N个电流调节器，使得负载电流的 总和为恒定。负载电流流过所述N个电流调节器的负载端子。有利地，流过所述N个电负载 的总电流保持恒定。借助补偿电路，实现了 若流过所述N个电流调节器中的第二电流调节 器的负载电流减小时，则流过所述N个电流调节器中的第一电流调节器的负载电流变大。
在一个实施例中，所述电流调节器的数量N为两个。可替选地，数量N为至少两个。
在一种改进方案中，电路装置自动地运行。电路装置能够自主且独立地执行对所 述N个负载电流的调整。
可将所述N个电流调节器实施为N个电流源或N个电流阱。因此，电压差可为电 流阱电压。因此，通过补偿电路可以实现的是，在尽可能小的供电电压情况下，最小的电流 阱电压也低于下限值。
在一个实施例中，一种半导体本体包括所述电路装置。优选地，可以恰好一个半导 体本体包括所述电路装置。若电路装置还包括电压转换器，则电路装置还可包括至少一个 电容器或电感器，其布置在半导体本体之外且与所述半导体本体耦合。在空间和成本方面， 可有效地实现所述电路装置。
在一个实施例中，发光装置包括所述电路装置和N个电负载。所述N个电负载中 的每一个包括至少一个LED。在此，电流调节器分别与电负载串联连接。若电负载包括至少 两个LED，则将至少两个LED彼此串联布置。
在一个实施例中，一种用于驱动LED的方法包括向N个电负载提供N个负载电 流。在这种情况下，电负载分别包括至少一个LED。所述方法进一步包括根据由相应的负 载电流驱动的电负载，调节相应的负载电流。在此，所述调节在对电负载的驱动期间进行。
因此，有利地，流过具有至少一个LED的相应电负载的负载电流是可变的。可自动 执行对所述N个负载电流的调节。
在一种改进方案中，通过N个电流调节器提供所述N个负载电流。补偿电路调节 相应的负载电流。可通过相应的软件执行调节，而无需模拟-数字转换器且无需微处理器。 所述调整可以不需要包括数字电路。通过模拟电路完成所述调整。
在一个实施例中，调节相应的负载电流，以使电流调节器上的电压差接近。
在一个实施例中，由相应的电流调节器输出负载电流。负载电流流过相应的电流 调节器。为了使所述N个电流调节器上的电压差接近，对由所述N个电流调节器输出的负载 电流中的至少一个进行修正，由此对所述N个电流调节器上的至少一个电压差进行修正。
下面将参照附图结合多个实施例对本发明进行详细描述。功能相同或作用相同的 部件和电路元件具有相同的附图标记。如果电路部分或部件在功能上彼此对应，则在下列 各个附图中将不重复其描述。其中


图1A-1C示出根据所提出的原理的具有两个电负载的发光装置的示例性实施例；
图2示出具有三个电负载的发光装置的示例性实施例；以及
图3示出具有四个电负载的发光装置的示例性实施例。
图1A示出根据所提出的原理的发光装置的示例性实施例。发光装置10包括用于驱动LED的电路装置11 ;以及，第一电负载12和第二电负载13。第一电负载12和第二 电负载13各自包括发光二极管12’、13’。电路装置11具有N个电流调节器14、15和一个 补偿电路16。数量N为2。第一电流调节器14具有控制输入端17和负载端子18。相应 地，第二电流调节器15具有控制输入端19和负载端子20。第一电流源14的供电端子和 第二电流源15的供电端子连接到参考电势端子22上。第一电负载12连接到第一电流调 节器14的负载端子18。相应地，第二电负载13连接到第二电流调节器15的负载端子20。 因此，第一电负载12与第一电流调节器14的受控段串联布置，而第二电负载13与第二电 流调节器15的受控段串联布置。
补偿电路16连接到第一电流调节器14和第二电流调节器15的控制输入端17、19。第一电流调节器14和第二电流调节器15分别作为电流镜来实现。第一电流调节器14 的电流镜的第一支路21将第一电流调节器14的负载端子18连接到参考电势端子22。相 应地，第一电流调节器14的电流镜的第二支路23将第一电流调节器14的控制输入端17 连接到参考电势端子22。另外，第二电流调节器15的电流镜的第一支路24还将第二电流 调节器15的负载端子20连接到参考电势端子22。第二电流调节器15的电流镜的第二支 路25还将第二电流调节器15的控制输入端19连接到参考电势端子22。第一和第二支路 21、23、24、25作为电流源来实现。
第一电流调节器14的控制输入端17和第二电流调节器15的控制输入端19耦合 到补偿电路16的总节点27。补偿电路16进一步包括第一晶体管29和第二晶体管30。第 一电流调节器14的控制输入端17和第二电流调节器15的控制输入端19通过第一晶体管 29和第二晶体管30连接到补偿电路16的总节点27。补偿电路16具有恒流源26。恒流源 26连接到总节点27。恒流源26将总节点27耦合到供电电压端子28。第一晶体管29设置 在总节点27和第一电流调节器14的控制输入端17之间。第二晶体管30将总节点27连 接到第二电流调节器15的控制输入端19。第一晶体管29的控制端子连接到第二电流调节 器15的负载端子20。相应地，第二晶体管30的控制输入端连接到第一电流调节器14的负 载端子18。
此外，电路装置11包括第一电流源31和第二电流源32。第一电流源31将第一电 流调节器14的负载端子18连接到参考电势端子22。相应地，第二电流源32将第二电流 调节器15的负载端子20连接到参考电势端子22。电路装置11进一步包括选择电路33。 选择电路33在输入侧连接到第一电流调节器14和第二电流调节器15的负载端子18、20。 电路装置11进一步包括电压转换器34。电压转换器34的输出端连接到供电电压端子28。 选择电路33在输出侧连接到电压转换器34的反馈输入端35。
将输入电压VBAT馈至电压转换器34。输入电压VBAT落在电压转换器34的输入 端和参考电势端子22之间。电压转换器34将输入电压VBAT转换成在供电电压端子28上 提供的供电电压VDD。可将电压转换器34设计成电感性或电容性电压转换器。可将电压 转换器34设计成使用选自降压驱动模式、升压驱动模式和降压-升压驱动模式中的一种、 两种或三种驱动模式，以将输入电压VBAT转换成供电电压VDD。根据下列方程式，供电电 压VDD落在包括第一电负载12和第一电流调节器14的串联电路上，以及落在包括第二电 负载13和第二电流调节器15的另一串联电路上
VDD = VLI+VSI = VL2+VS2,
其中VLl为第一电负载12上的负载电压，VSl为第一电流调节器14上的第一电 压差，VL2为第二电负载13上的负载电压，而VS2为第二电流调节器15上的第二电压差。 第一电压差VSl落在第一电流调节器14的负载端子18和第一电流调节器14的供电端子 之间。相应地，第二电压差VS2落在第二电流调节器15的负载端子20和第二电流调节器 15的供电端子之间。第一电压差VSl和第二电压差VS2是与负载相关的，因为根据上述方 程式，其与相应的负载电压VL1、VL2相关。第一电流调节器14的第一支路21上的第一电 压差VSl也落在第一电流源31上。类似地，第二电流调节器15的第一支路24上的第二电 压差VS2落在第二电流源32上。第一电压差VSl和第二电压差VS2分别出现在第一电流 调节器14或第二电流调节器15的负载端子18、20与参考电势端子22之间。
补偿电路16将第一控制信号ISl引导到第一电流调节器14的控制输入端17。因 为第一电流调节器14是作为电流镜来实现，所以将第一控制信号ISl转换成第一电流调节 器电流IR1。相应地，补偿电路16在第二电流调节器15的控制输入端19提供第二控制信 号IS2。作为电流镜来实现的第二电流调节器15将第二控制信号IS2转换成第二电流调节 器电流IR2。根据下列方程式来完成由第一电流调节器14和第二电流调节器15执行的转 换
IRl = X · ISl 和 IR2 = y · IS2,
其中，X为第一电流调节器14的转换因子，而y为第二电流调节器15的转换因子。 第一电流调节器14和第二电流调节器15被调节为使得转换因子X和I具有相同的值。第 一电流源电流IQl流过第一电流源31，而第二电流源电流IQ2流过第二电流源32。第一负 载电流ILl流过第一电负载12。相应地，第二负载电流IL2流过第二电负载13。可根据下 列方程式计算第一负载电流ILl和第二负载电流IL2
ILl = IR1+IQ1 和 IL2 = IR2+IQ2,
第一电流调节器14的第一支路21上的第一电压差VSl被供应给第二晶体管30 的控制端子。类似地，第二电压调节器15的第一支路24上的第二电压差VS2输送给第一 晶体管29的控制端子。恒流源26提供恒定电流IK。根据下列方程式将恒定电流IK分配 到第一控制信号ISl和第二控制信号IS2上
IK = IS1+IS2
第一晶体管29和第二晶体管30作为P沟道场效晶体管来实现。若第一电压差 VSl大于第二电压差VS2，则与第一晶体管29相比，第二晶体管30被置于较弱导通的状态。 因此，第二控制信号IS2减小，并且相应地，第二电流调节器电流IR2减小。第二电流调节 器电流IR2的减小导致第二电压差VS2的增大。相反地，第一控制信号ISl的值增大，由此 第一负载电流IRl的值增大。因此，第一电压差VSl减小。由于两个电压差VS1、VS2中较 低的一个、即本实例中的第二电压差VS2增大，并且相反地，两个电压差VS1、VS2中较高的 一个、即本实例中的第一电压差VSl减小这一事实，所以足以供应第一电流调节器14和第 二电流调节器15的供电电压VDD的值可减小。由此，实现输入电压VBAT的能量使用效率 的提闻。
因为恒流源26的恒定电流IK的值以及流过第一电流源31的第一电流源电流IQl 和流过第二电流源32的第二电流源电流IQ2的值分别具有恒定值，并且转换因子X和y相 同，所以第一负载电流ILl和第二负载电流IL2的总和恒定。借助第一电流源31实现了，第一负载电流ILl大于或等于预先给定的下限负载电流值。相应地，通过第二电流源32实现了，第二负载电流IL2大于或等于预先给定的下限负载电流值。有利地，可在预先给定的电流值内调节第一负载电流ILl和第二负载电流IL2。因此，即使在例如线路中断的故障的情况下，也可确保第一电负载12和第二电负载13的功能。
第一电压差VSl和第二电压差VS2被馈至选择电路33。选择电路33在其输出端提供对应于第一电压差VSl和第二电压差VS2的值中较低值的信号。此信号被馈至电压转换器34的反馈输入端35。对应于第一电压差VSl或第二电压差VS2的较低值，调节电压转换器34。
在未示出的一个可替选的实施例中，第一晶体管29和第二晶体管30作为η沟道场效晶体管来实现。在这种情况下，第一电流调节器14的负载端子18连接到第二晶体管 30的控制端子，而第二电流调节器15的负载端子20连接到第一晶体管29的控制端子。
在未示出的一个可替选的实施例中，转换因子X具有与转换因子y不同的值。
图1B示出根据所提出的原理的发光装置的一个示例性实施例，其为图1A所示的实施例的改进方案。根据图1B，第一电负载12和第二电负载13连接到参考电势端子22。 相应地，第一电流调节器14和第二电流调节器15以及第一电流源31和第二电流源32连接到供电电压端子28。第一电流调节器14的供电端子以及第二电流调节器15的供电端子连接到供电电压端子28。第一电流调节器14和第一晶体管29将供电电压端子28耦合到总节点27。类似地，第二电流调节器15和第二晶体管30将供电电压端子28耦合到总节点27。恒流源26将总节点27耦合到参考电势端子22。第一电流调节器14的第一支路 21和第二支路23分别包括作为电流镜而连接的晶体管。另外，第二电流调节器15的第一支路24和第二支路25分别包括作为电流镜而连接的晶体管。第一晶体管29和第二晶体管30作为η沟道场效晶体管来实现。第一电流调节器14和第一电负载12之间的节点连接到第二晶体管30的控制端子。类似地，第二电流调节器15和第二电负载13之间的节点连接到第一晶体管29的控制端子。
第一电压差VSl和第二电压差VS2分别出现在第一电流调节器14和第二电流调节器15的负载端子18、20与供电电压端子28之间。
第一晶体管电流ITl流过第一晶体管29，而第二晶体管电流ΙΤ2流过第二晶体管 30。第一电流调节器14的第一支路21和第二支路23的两个晶体管被设计为使得第一电流调节器14的电流镜具有转换因子X。根据方程式IRl=x*ITl，从第一晶体管电流ITl的值得到第一电流调节器电流IRl的值。类似地，第二电流调节器15的第一支路24和第二支路25的两个晶体管被设计为使得第二电流调节器15的电流镜具有转换因子I。根据方程式IR2=y*IT2，从第二晶体管电流IT2的值得到第二电流调节器电流IR2的值。第一电流调节器14和第二电流调节器15的电流镜的转换因子X和y大于或等于I。因此，以反射的第一负载电流ILl和反射的第二负载电流IL2驱动第一电负载12和第二电负载13。电路装置11实现了使第一负载电流ILl介于下限负载电流值和预先给定的上限负载电流值之间 。类似地，第二负载电流IL2的取值仅介于预先给定的下限负载电流值和预先给定的上限负载电流值之间。
在未示出的一个可替选的实施例中，第一晶体管29和第二晶体管30作为P沟道场效晶体管来实现。
图1C示出根据所提出的原理的发光装置的一个示例性实施例，其为图1A和IB所 示的实施例的改进方案。根据图1C，第一电负载12仅仅由第一电流调节器14供电，而非附 加地也由第一电流源31供电。相应地，根据图1C，第二电负载13仅仅由第二电流调节器 15供电，而非附加地也由第二电流源32供电。补偿电路16包括彼此并联的第一补偿电流 镜50和第一直流源51。直流源51作为恒流源来实现。第一直流源51和第一补偿电流镜 50的并联电路将供电电压端子28耦合到第一电流调节器14的控制输入端17。相应地，补 偿电路16包括彼此并联的第二补偿电流镜52和第二直流源53。第二补偿电流镜52和第 二直流源53的并联电路将供电电压端子28耦合到第二电流调节器15的控制输入端19。
第一补偿电流镜50具有第一补偿晶体管54和第二补偿晶体管55。第一补偿晶体 管54的受控段与第一直流源51并联布置。第一补偿晶体管54的控制端子连接到第二补 偿晶体管55的控制端子和第二补偿晶体管55的第一端子。第一补偿晶体管54和第二补 偿晶体管55的第二端子连接到供电电压端子28。第二补偿电流镜52包括第三补偿晶体 管56和第四补偿晶体管57，其类似于第一补偿晶体管54和第二补偿晶体管55地布置和连 接。
补偿电路16包括第三补偿电流镜60和第四补偿电流镜61。第三补偿电流镜60 将第一补偿电流镜50耦合到第一晶体管29。相应地，第四补偿电流镜61将第二补偿电流 镜52耦合到第二晶体管30。第三补偿电流镜60包括第五补偿晶体管62和第六补偿晶体 管63。第五补偿晶体管62的受控段将参考电势端子22耦合到第二补偿晶体管55的受控 段。第六补偿晶体管63的受控段将参考电势端子22连接到第一晶体管29。第五补偿晶体 管62的控制端子连接到第六补偿晶体管63的控制端子以及第一晶体管29和第六补偿晶 体管63之间的节点。相应地，第四补偿电流镜61包括第七补偿晶体管64和第八补偿晶体 管65，其对应于第五补偿晶体管62和第六补偿晶体管63地布置和连接。
因此，第一电流调节器14通过第一补偿电流镜50和第三补偿电流镜60以及第一 晶体管29连接到总节点27。相应地，第二电流调节器15通过第二补偿电流镜52和第四补 偿电流镜65以及第二晶体管30连接到总节点27。
电压调节器34包括控制单元70和电压调节电路71。电压调节电路71作为升压 调节器来实现。电压调节电路71包括电感器72以及第一电压调节晶体管73和第二电压 调节晶体管74。电压转换器34的输入端连接到电感器72的第一端子。电感器72的第二 端子通过第一电压转换晶体管73连接到参考电势端子22，并且通过第二电压转换晶体管 74连接到电压转换器34的输出端，并由此连接到电压供应端子28。此外，电压转换电路71 包括第一存储电容器75和第二存储电容器76,其将电压转换电路71的输入端或输出端连 接到参考电势端子22。控制单元70具有放大器77。放大器77的第一输入端通过反馈输 入端35连接到选择电路33的输出端。放大器77的第二输入端通过参考电压源78连接到 参考电势端子22。放大器77可作为比较器来实现。
第一晶体管29和第二晶体管30构造为P沟道场效晶体管。第一电流调节器14 的负载端子18耦合到第二晶体管30的控制端子。相应地，第二电流调节器15的负载端子 20耦合到第一晶体管29的控制端子。
第一补偿电流镜50和第一直流源51的并联电路实现了 第一负载电流ILl大于 或等于预先给定的下限负载电流值。借助于恒流源26，实现了流过第一补偿电流镜50的电流值小于或等于恒定电流IK的值。这使得第一负载电流ILl小于或等于预先给定的上限负载电流值。类似地，第二负载电流IL2的取值仅介于预先给定的下限负载电流值和预先给定的上限负载电流值之间。
若第一电压差VSl小于第二电压差VS2，则流过第二晶体管30的电流IT2大于流过第一晶体管29的电流IT1。因此，借助第二补偿电流镜52和第四补偿电流镜65，实现了第二控制信号IS2增大且因此第二电流调节器电流IR2增大，并由此导致第二负载电流IL2 的值增大。另一方面，流过第一晶体管29的电流ITl减小，因此流过第一补偿电流镜50和第三补偿电流镜60的第一反射电流IBl也减小，所以流过第一电流调节器14的第一电流调节器电流IRl减小。由此减小的第一负载电流ILl导致第一电压差VSl的增大。因此， 有利地，第一电压差VSl朝向第二电压差VS2接近。因为两个电压差VS1、VS2中较低的一个升高而两个电压差VS1、VS2中较高的一个降低，所以供电电压VDD的值可降低。这使得具有较高值的电压差VSl、VS2的电流调节器中的欧姆损耗降低。
流过第一直流源51的第一直流电流IAl的值与流过第二直流源53的第二直流电流IA2的值相等，并且为恒定。第一直流电流的值对应于值IBIAS*(1 - F)，其中IBIAS为未不出的参考电流源的电流值，而F为表不第一电负载12的供电相对于第二电负载13的不均衡因子。在电路装置11中固定地设置因子F。可替选地，在工作期间因子F是可调节的。恒定电流IK以及第一控制信号ISl和第二控制信号IS2可根据下列方程式取值
IK = IBIAS · 2 · F，
IBIAS · (1-F) ( ISl ( IBIAS · (1+F)并且
IBIAS · (1-F) ( IS2 ( IBIAS · (1+F)
在一个示例性实施例中，不均衡因子为10%或O.1。因此，第一负载电流ILl和第二负载电流IL2可在下列范围内取值
X · IBIAS · (1-F)彡 ILl 彡 x · IBIAS · (1+F)并且
y · IBIAS · (1-F)彡 IL2 彡 y · IBIAS · (1+F),
其中，X为第一电流调节器14的电流镜的转换因子，y为第二电流调节器15的电流镜的转换因子，F为不均衡因子，而IBIAS为未示出的参考电流源的电流值。优选地，x=y。 在这种情况下，两个负载电流IL1、IL2的总和为恒定，并且从下列方程式得到
IL1+IL2 = x · IBIAS · 2
第一电流调节器14和第二电流调节器15的电流镜的转换因子X和y大于I。因此，以反射的第一负载电流ILl和反射的第二负载电流IL2驱动第一电负载12和第二电负载13。由此，实现了流过第一补偿电流镜50和第二补偿电流镜52的电流和流过第一电流源51和第二电流源53的电流仅具有较小值，并由此实现较高的能量使用效率。
选择电路33在输出侧 在放大器77的第一输入端提供第一电压差VSl和第二电压差VS2的两个值中较小的值。放大器77将两个电压差VS1、VS2中较小的值与参考电压源 78所提供的参考电压值VR进行比较。若两个电压差VS1、VS2中较小的一个小于参考电压值VR，则控制单元70驱动电压转换电路71，使得供电电压端子28处的供电电压VDD升高。 供电电压VDD的值升高，直到两个电压差VSl、VS2中较小的值大于参考电压VR。为了升压转换，将第一电压转换晶体管73交替地和第二电压转换晶体管74接通。若在第一阶段接通第一电压转换晶体管73，则流过电感器72的电流的值增大。在第二阶段，阻断第一电压转换晶体管73，而接通第二电压转换晶体管74。由于存储在电感器72中的能量，电流在第二阶段流到第二存储电容器76并导致输出电压VDD的值的增大。
在未示出的一个可替选的实施例中，可使用降压转换器或降压-升压转换器来代替升压转换器。可形成电容性电压转换电路而不是电感性电压转换电路71。可将电容性电压转换电路构造成升压转换器、降压转换器或升压/降压转换器。
在未示出的一个可替选的实施例中，第一晶体管29和第二晶体管30作为η沟道场效晶体管来实现。于是，将第一电流调节器14的负载端子18连接到第一晶体管29的控制端子，并且将第二电流调节器15的负载端子20连接到第二晶体管30的控制端子。
图2示出根据所提出的原理的发光装置的一个示例性实施例，其为图1A-1C所示的实施例的改进方案。根据图2的发光装置10包括第一电负载12和第二电负载13以及第三电负载90。第一电负载12包括LED12’和两个另外的LED91、92。第二电负载13包括 LED13'和LED93。第三电负载90包括LED94。通过第三电流调节器95驱动第三电负载90。 第三电负载90与第三电流调节器95串联布置。不同于图1A-1C，第一电负载12、第二电负载13和第三电负载90连接到参考电势端子22。相应地，第一电流调节器14、第二电流调节器15和第三电流调节器95通过其相应的供电端子连接到供电电压端子28。第一电流源31和第二电流源32将供电电压端子28连接到第一电流调节器14的负载端子18和第二电流调节器15的负载端子20。此外，第三电流源100将供电电压端子28连接到第三电流调节器95的负载端子97。因此，将第一补偿电流镜50、第二补偿电流镜52和第五补偿电流镜101连接到参考电势端子22。
恒流源26将供电电压端子28耦合到总节点27。总节点27通过第一晶体管29 连接到第一补偿电流镜50，通过第二晶体管30连接到第二补偿电流镜52，以及通过第三晶体管102连接到第五补偿电流镜101。第一晶体管29的控制端子连接到第一电流调节器 14的负载端子18。此外，第二晶体管30的控制端子连接到第二电流调节器15的负载端子20。此外，第三晶体管102的控制端子连接到第三电流调节器95的负载端子97。第一晶体管29、第二晶体管30和第三晶体管102作为P沟道晶体管来实现。因此，根据图2的发光装置10具有N个电流调节器14、15、95，其中数量N的值为3。第三电压差VS3落在第三电流调节器95的负载端子97和第三电流调节器95的供电端子之间，其连接到供电电压端子 28。
在未示出的一个可替选的实施例中，电路装置11包括用于向至少一个另外的电负载供电的至少一个另外的电流调节器。可类似于第三电流调节器95来构造所述至少一个另外的电流调节器。可类似于第三电负载90来实现所述至少一个另外的电负载。补偿电路16可具有分别包括晶体管和补偿电流镜的至少一个另外的支路。
图3示出发光装置的一个示例性实施例，其为图1A-1C和图2所示的实施例的改进方案。如图1C所示，发光装置10包括第一电负载12和第二电负载13，第一电流调节器 14和第二电流调节器15以及补偿电路16。第三电负载90以及第四电负载109由第三电流调节器95、 第四电流调节器111和另外的补偿电路112供电，其类似于第一电流调节器 14和第二电流调节器15以及补偿电路16来实现。尽管图2中的三个电负载12、13、95关于其负载电流IL1、IL2和IL3被调节为使得实现尽可能高的能量效率，但是根据图3执行第一电负载12和第二电负载13之间的补偿以及第三电负载90和第四电负载110之间的补偿。另外的选择电路113将第三电流调节器95和第四电流调节器111的负载端子97、 115耦合到电压转换器34。在此，选择电路33的输出端和另外的选择电路113的输出端通过附加选择电路118连接到电压转换器34的反馈输入端35。类似于选择电路33来实施所述另外的选择电路113和附加选择电路118。
电路装置11进一步包括参考电流源119，其在输出侧连接到补偿电路16和另外的补偿电路112。参考电流源119连接到恒流源26和图1C中示出的第一直流源51和第二直流源53。相应地，可将参考电流源119连接到恒流源26和图1A、1B和2中示出的第一电流源31、第二电流源32和/或第三电流源100。参考电流源119在输入侧连接到选择电路 33的输出端和所述另外的选择电路113的输出端。
第三电压差VS3落在第三电流调节器95的负载端子97和第三电流调节器95的供电端子之间，其连接到参考电势端子22。第四电压差VS4落在第四电流调节器111的负载端子115和第四电流调节器111的供电端子之间，其连接到参考电势端子22。
参考电流源119提供第一参考电流IBIl和第二参考电流IBI2。第一参考电流 IBIl用于生成补偿电路16中的第一直流电流IAl和第二直流电流IA2的恒定电流IK。第二参考电流IBI2用于生成所述另外的补偿电路112中的第一直流电流和第二直流电流的恒定电流。可类似于补偿电路16来实现参考电流源119。参考电流源119根据选择电路 33和所述另外的选择电路113的输出端处的信号来提供第一参考电流IBIl和第二参考电流IBI2。电路装置11用于电负载12、13、90、109的级联供电。其以级联方式在补偿电路 16和所述另外的补偿电路112中生成恒定电流IK。
在未示出的一个可替选的实施例中，发光装置包括另外的电负载，其成对组合并且通过电流调节器和至少一个附加的补偿电路来驱动。例如，可向四个另外的电负载供电， 比如第一电负载12、第二电负载13、第三电负载90和第四电负载109。此外，附加参考电流源可控制用于四个另外的负载的四个电流调节器。而另外的参考电流源又可控制参考电流源119和所述附加参考电流源。
电路装置11可设计为使得其以级联方式向N个电负载12、13、90、109提供相应的负载电流 IL1、IL2、IL3、IL4，其中 N=2M。
通过根据图3的发光装置10，可实现较高的能量利用效率。例如，若第一电负载 12和第二电负载13由于其构造而要求明显高于第三电负载94和第四电负载109的负载电流，则与通过总节点27连接四个电负载12、13、90、109可能实现的情况相比，通过根据图3 的装置可实现更佳的发光效果。
有利地，电负载的成对连接在一起实现了 四个负载电流IL1、IL2、IL3、IL4可仅具有在预先给定范围内的值，因此仅在较小范围内彼此不同。通过LED12’、13’、94、110可有利地实现明显更高的发光均匀性。
附图标记表
10发光装置
11电路装置
12第一电 负载
12，LED
13第二电负载
13，LED
14第一电流调节器
15第二电流调节器
16补偿电路
17控制输入端
18负载端子
19控制输入端
20负载端子
21第一支路
22参考电势端子
23第二支路
24第一支路
25第二支路
26恒流源
27总节点
28供电电压端子
29第一晶体管
30第二晶体管
31第一电流源
32第二电流源
33选择电路
34电压转换器
35反馈输入端
50第一补偿电流镜
51第一直流源
52第二补偿电流镜
53第二直流源
54第一补偿晶体管
55第二补偿晶体管
56第三补偿晶体管
57第四补偿晶体管
60第三补偿电流镜
61第四补偿电流镜
62第五补偿晶体管
63第六补偿晶体管
64第七补偿晶体管
65第八补偿晶体管
70控制电路
71电压转换电路0129]72电感器0130]73第一电压转换晶0131]74第二电压转换晶0132]75、76存储电容器0133]77放大器0134]78参考电压源0135]90第三电负载0136]91、92、93、94 LED0137]95第三电流调节器0138]96控制输入端0139]97负载端子0140]100第三电流源0141]101第五补偿电流镜0142]102第三晶体管0143]109第四电负载0144]110LED0145]111第四电流调节器0146]112另外的补偿电路0147]113另外的选择电路0148]114控制输入端0149]115负载端子0150]118附加选择电路0151]119参考电流源0152]IAl第一直流电流0153]IA2第二直流电流 0154]IBl第一反射电流0155]IB2第二反射电流0156]IB3第三反射电流0157]IBIAS参考电流0158]IBIl第一参考电流0159]IBI2第二参考电流0160]IK恒定电流0161]ILl第一负载电流0162]IL2第二负载电流0163]IL3第三负载电流0164]IL4第四负载电流0165]ISl第一控制信号0166]IS2第二控制信号0167]IS3第三控制信号0168]IS4第四控制信号0169]IQl第一电流源电流0170]IQ2第二电流源电流0171]IQ3第三电流源电流0172]IRl第一电流调节器电流0173]IR2第二电流调节器电流0174]IR3第三电流调节器电流0175]IR4第四电流调节器电流0176]ITl第一晶体管电流0177]IT2第二晶体管电流0178]VBAT输入电压0179]VDD供电电压0180]VLl第一负载电压0181]VL2第二负载电压0182]VL3第三负载电压0183]VL4第四负载电压0184]VR参考电压0185]VSS参考电势0186]VSl第一电 压差0187]VS2第二电压差0188]VS3第三电压差0189]VS4第四电压差0190]X转换因子0191]y转换因子
权利要求
1.一种用于驱动发光二极管的电路装置，包括N个电流调节器(14，15)，其分别包括控制输入端(17，19)和负载端子(18，20)，其中负载端子(18，20)用于向可耦合的电负载(12，13)提供负载电流(几1，几2)，所述负载分别包括发光二极管(12’，13’)，且所述电流调节器分别在相应的电流调节器(14，15)上具有可截取的电压差(VS1，VS2);以及补偿电路(16)，其耦合到所述N个电流调节器(14，15)的控制输入端(17，19)并设计用于调节相应的负载电流(IL1，IL2)以使电压差(VS1，VS2)接近。
2.如权利要求1所述的电路装置，其中在相应的电流调节器(14，15)上可截取的电压差(VS1，VS2)能够在相应的电流调节器(14，15)的负载端子(18，20)和相应的电流调节器 (14，15)的供电端子之间截取。
3.如权利要求1或2所述的电路装置，其中所述补偿电路(16)设计用于减小所述N个电流调节器(14，15)中的如下电流调节器(14，15)的负载电流(IL1，IL2):在所述电流调节器(14，15)的负载端子(18，20)和供电端子(22)之间具有最小电压差(VS1，VS2)。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的电路装置，其中所述补偿电路(16)设计用于提高所述N个电流调节器(14，15)中的如下电流调节器(14，15)的负载电流(IL1，IL2):在所述电流调节器(14，15)的负载端子(18，20)和供电端子之间具有最大电压差(VS1，VS2)。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的电路装置，其中所述补偿电路(16)设计用于调节所述N个电流调节器(14，15)，使得流过所述N个电流调节器(14，15)的负载端子(18，20) 的负载电流(ILl，IL2)的总和保持恒定。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的电路装置，其中前N个电流调节器(14，15)和所述补偿电路(16)设计为，使得流过所述N个电负载(12，13)中的电负载的相应负载电流 (IL1，IL2)大于或等于预先给定的下限负载电流值。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的电路装置，其中前N个电流调节器(14，15)和所述补偿电路(16)设计为，使得流过所述N个电负载(12，13)中的一个电负载的相应负载电流(IL1，IL2)小于或等于预先给定的上限负载电流值。
8.如权利要求1-7中的任一项所述的电路装置，其中所述补偿电路(16)包括恒流源(26)和总节点(27)，所述总节点(27)耦合到所述N个电流调节器(14，15)的控制输入端 (17,19),并且通过恒流源(26)连接到供电电压端子(28)或参考电势端子(22)。
9.如权利要求8所述的电路装置，其中所述补偿电路(16)包括N个晶体管(29，30)，其中晶体管(29，30)分别安置在所述N个电流调节器(14，15)的控制输入端(17，19)和总节点(27)之间，并且所述晶体管(29，30)在控制侧连接到前N个电流调节器(14，15)中的电流调节器(14，15)的负载端子(18，20)。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的电路装置，其中所述N个电流调节器(14，15)中的至少一个电流调节器(14，15)被设计成如下电流镜所述电流镜连接到相应电流调节器 (14，15)的负载端子(18，20)和相应电流调节器(14，15)的控制输入端(17，19)。
11.如权利要求10所述的电路装置，其中所述补偿电路(16)包括N个控制电路，其分别包括直流源(51，53)和补偿电流镜(50，52)，其中所述补偿电流镜(50，52)的第一支路和所述直流源(51，53 )彼此并联布置并且布置在供电电压端子(28 )或参考电势端子(22 )与相关的电流调节器(14，15)的控制输入端(17，19)之间，而所述补偿电流镜(51，53)的第二支路耦合到所述总节点(27)。
12.如权利要求1-11中的任一项所述的电路装置，其包括选择电路(33)，所述选择电路(33)在输入侧连接到所述N个电流调节器(14，15)的负载端子(18，20)，并且设计用于在输出端提供反馈信号，所述反馈信号与所述电流调节器(14，15)的负载端子(18，20)和供电端子(22)之间的最小电压差(VSl，VS2)相关。
13.如权利要求1-12中的任一项所述的电路装置，其包括电压转换器(34)，所述电压转换器(34)设计用于向所述N个调节器(14，15)、可耦合的电负载(12，13)以及所述补偿电路(16)供电。
14.一种发光装置(10)，包括如权利要求1-13中的任一项所述的电路装置(11)和N 个电负载(12，13)，其中N个电流调节器(14，15)中的电流调节器(14，15)分别连接到所述 N个电负载(12，13)中的电负载(12，13)，并且所述N个电负载(12，13)中的电负载(12，13) 分别包括至少一个发光二极管(12’，13’)。
15.一种用于驱动发光二极管的方法，包括通过N个电流调节器(14，15)向N个电负载(12，13)提供N个负载电流(IL1，IL2)，其中所述N个电负载(12，13)分别包括至少一个发光二极管(12’，13’)；以及在所述电负载(12，13)的运行期间，根据相应的负载电流(IL1，IL2)驱动的电负载 (12，13)调节相应的负载电流(IL1，IL2)，以使所述电流调节器(14，15)上的电压差(VS1， VS2)接近。
全文摘要
一种用于驱动发光二极管的电路装置(11)，包括N个电流调节器(14，15)，其分别包括控制输入端(17，19)和负载端子(18，20)，其中负载端子(18，20)用于向可耦合的电负载(12，13)提供负载电流(IL1，IL2)，所述负载分别包括发光二极管(12'，13')。此外，所述电路装置(11)包括补偿电路(16)，其耦合到所述N个电流调节器(14，15)的控制输入端(17，19)并设计用于根据负载来调节相应的负载电流(IL1，IL2)。
文档编号H05B33/08GK103069922SQ201180038630
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月6日
发明者卡尔·乔治·瓦瑟尔 申请人:ams股份有限公司