專(zhuān)利名稱(chēng)：驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(led)的裝置和方法
驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED)的體和施技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明一般涉及用于顯示系統(tǒng)的裝置和方法，且更具體地涉及 提高驅(qū)動(dòng)LED時(shí)的效率的裝置和方法。
背景技術(shù)：
0002投影顯示系統(tǒng)一般使用超高壓(UHP)弧光燈來(lái)提供將圖像(或 圖像序列)投影在顯示屏上所需的必要的光。UHP弧光燈提供足夠的亮 度并具有較長(zhǎng)壽命。遺憾的是，UHP弧光燈消耗大量的功率并產(chǎn)生大量 執(zhí)。"、"s 10003最近，LED已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，其巳經(jīng)能夠產(chǎn)生與UHP弧光燈 的強(qiáng)度級(jí)相匹敵的強(qiáng)度級(jí)的光，特別是當(dāng)多個(gè)LED聯(lián)合使用時(shí)。LED具 有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭褂卯a(chǎn)生特定顏色光的窄光譜LED是可能的，而UHP弧光 燈產(chǎn)生寬光譜光。另外，與UHP弧光燈相比，LED消耗較少功率并且產(chǎn) 生較低熱量。此外，LED傾向于具有比UHP弧光燈更長(zhǎng)的壽命。0004現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是，LED可能比UHP弧光燈價(jià)格高得多。 這由于以下事實(shí)可能會(huì)進(jìn)一步地加重，即由于LED的窄光譜性質(zhì)和LED 較低的光輸出水平，可能需要多個(gè)LED來(lái)代替單個(gè)UHP弧光燈。這將導(dǎo) 致價(jià)格更高和更復(fù)雜的顯示系統(tǒng)，并且潛在地降低可靠性。0005現(xiàn)有技術(shù)的第二個(gè)缺點(diǎn)是，為了最優(yōu)化LED的功率消耗，并提 高可用壽命和光輸出，LED不能被簡(jiǎn)單地開(kāi)啟。LED的驅(qū)動(dòng)電流可能需 要監(jiān)視，以及調(diào)節(jié)和調(diào)制。因此，可能需要驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制LED的驅(qū)動(dòng) 電流。這可進(jìn)一步導(dǎo)致價(jià)格更高和更復(fù)雜的顯示系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容0006通過(guò)提供提高驅(qū)動(dòng)LED時(shí)效率的裝置和方法的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方案，這些和其他問(wèn)題大體被解決或避免，并且大體實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。0007依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，提供一種電路。該電路包括連接至電流控制信號(hào)輸入的開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器。開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器基于電流控制 信號(hào)輸入上的電壓大小或電壓幅值，控制提供給發(fā)光二極管的電流。該電路還包括連接至開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和LED的開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。開(kāi)關(guān)電壓 調(diào)節(jié)器給發(fā)光二極管提供電流。該電路進(jìn)一步包括連接至開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié) 器、LED和信號(hào)反饋電路的傳感器。傳感器測(cè)量關(guān)于開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和 LED的狀態(tài)信息，并經(jīng)由信號(hào)反饋電路提供狀態(tài)信息到控制器。狀態(tài)信 息在控制器可以被用于調(diào)整電流控制信號(hào)輸入上的電壓。0008依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案，提供一種顯示系統(tǒng)。該顯示 系統(tǒng)包括光源、顯示器件和控制器。光源可以包括發(fā)光二極管(LED) 和LED驅(qū)動(dòng)電路，LED驅(qū)動(dòng)電路包括連接至電流控制信號(hào)輸入的開(kāi)關(guān)電 流調(diào)節(jié)器。開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器基于電流控制信號(hào)輸入上的電壓幅值，控制 提供到發(fā)光二極管的電流。該電路還包括連接至開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和LED 的開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器提供電流到LED。該電路進(jìn)一步包 括連接至開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器、LED和信號(hào)反饋電路的傳感器。傳感器測(cè)量 關(guān)于開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和LED的狀態(tài)信息，并經(jīng)由信號(hào)反饋電路提供狀態(tài) 信息。顯示器件顯示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)控制器從LED驅(qū) 動(dòng)電路中的傳感器接收狀態(tài)信息，并調(diào)整電流控制信號(hào)輸入上電流的幅 值，并且通過(guò)顯示器件控制圖像數(shù)據(jù)的顯示。0009依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案，提供使發(fā)光二極管(LED) 發(fā)光的方法。該方法包括當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路是激活的時(shí)候感測(cè)狀態(tài)信息， 提供狀態(tài)信息到控制器，并發(fā)送指令到LED驅(qū)動(dòng)電路，以基于狀態(tài)信息 調(diào)整LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓。0010本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)是，LED的電流源電路以所期望 的LED光輸出水平的最低熱耗散要求工作。因此這導(dǎo)致LED驅(qū)動(dòng)電路的 更高效的電源供應(yīng)、降低的功率消耗和增加的可用壽命。0011本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，將LED的光輸出水平 迅速地衰減到期望的水平是可能的，使得改變正在由顯示系統(tǒng)顯示的迅 速變化的圖像之間的光輸出水平變?yōu)榭赡?，而不是緩慢地改變多個(gè)圖像 之間的光輸出水平。這可以引起對(duì)圖像質(zhì)量以及功率消耗的改進(jìn)的控制。


0012圖l是示例顯示系統(tǒng)圖；0013圖2是具有顯示系統(tǒng)的輔助硬件的示例光源圖，其中LED用來(lái)提 供光；0014圖3是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，具有顯示系統(tǒng)的輔助硬件的 光源圖，其中輔助硬件使功率消耗能夠最優(yōu)化；0015圖4是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的示例LED驅(qū)動(dòng)電路的圖；以及0016圖5a和5b是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，描述LED驅(qū)動(dòng)電路的 操作的事件序列圖。
具體實(shí)施方式
0017本發(fā)明關(guān)于具體上下文中給出的示例優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述， 也就是使用LED作為光源的顯示系統(tǒng)。然而，本發(fā)明也可以用于其他應(yīng) 用，這些應(yīng)用中存在一種需求，即高效地提供功率到消耗大量電流的強(qiáng) 光輸出LED，以最優(yōu)化功率消耗并使產(chǎn)品壽命最長(zhǎng)，比如光信標(biāo)、道路 警告標(biāo)志、燈等等。0018現(xiàn)在參照?qǐng)Dl，其顯示了圖解說(shuō)明示例顯示系統(tǒng)100的圖，其中 LED用來(lái)提供由空間光調(diào)制器(SLM)使用的光。顯示系統(tǒng)100使用SLM 105，比如數(shù)字微反射鏡器件(DMD)，來(lái)調(diào)制由光源110提供的光，光 源110包括一個(gè)或更多個(gè)LED。從SLM 105反射的光可以在顯示屏115上顯 示。控制器120可以控制SLM 105、光源110和存儲(chǔ)器125的操作。存儲(chǔ)器 125可以緩沖被提供到SLM 105的圖像數(shù)據(jù)(比如要被顯示系統(tǒng)100顯示的 圖像)。圖像數(shù)據(jù)可以用于設(shè)置光調(diào)制器的狀態(tài)，比如DMD中、SLM105 中的微反射鏡的狀態(tài)。0019現(xiàn)在參照?qǐng)D2，其顯示了圖解說(shuō)明具有顯示系統(tǒng)的輔助硬件的示 例光源視圖的圖，其中一個(gè)或更多個(gè)LED用來(lái)提供光。圖2中所顯示的圖 可以是顯示系統(tǒng)IOO (圖l)的發(fā)光部分的詳細(xì)視圖。使用LED來(lái)為顯示 系統(tǒng)提供光的兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是LED可以被迅速開(kāi)啟和關(guān)閉，并且LED可 以提供不同強(qiáng)度級(jí)的光。通過(guò)增加顯示系統(tǒng)的位深和對(duì)比度，以及提供調(diào)整正在顯示的圖像的色調(diào)和色相的能力來(lái)最優(yōu)化觀看質(zhì)量，迅速開(kāi)啟 和關(guān)閉的能力與產(chǎn)生不同強(qiáng)度級(jí)光的能力的結(jié)合可以有助于提高顯示系 統(tǒng)的圖像質(zhì)量。0020為了控制LED，可能需要LED驅(qū)動(dòng)電路205來(lái)調(diào)節(jié)用于使LED 110發(fā)光的驅(qū)動(dòng)電流。耦連在控制器120和LED 110之間的LED驅(qū)動(dòng)電 路205，可以有足夠的智能來(lái)獲得由控制器120提供的LED指令，并將 它們轉(zhuǎn)換成提供給LED UO的驅(qū)動(dòng)電流。例如，控制器120可以發(fā)出開(kāi) 啟LED 110的指令并且LED驅(qū)動(dòng)電路205可以開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電流，使得LED 110發(fā)光。如果控制器120發(fā)出將LED的光輸出強(qiáng)度降低50%的指令， 那么LED驅(qū)動(dòng)電路205可以以將LED的光輸出降低50%所必需的量降 低驅(qū)動(dòng)電流，其中驅(qū)動(dòng)電流的降低量取決于LED110的特性。由LED驅(qū) 動(dòng)電路205提供的驅(qū)動(dòng)電流可以不是以其幅值來(lái)控制LED 110發(fā)光的簡(jiǎn) 單信號(hào)。例如，驅(qū)動(dòng)電流可以是脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，其以提供給LED 110的信號(hào)的脈沖寬度(占空比)來(lái)控制發(fā)光。可替代地，LED驅(qū)動(dòng)電 路205可以是相對(duì)簡(jiǎn)單的，并且可以要求控制器120提供實(shí)際驅(qū)動(dòng)信號(hào) 用于使LED 110發(fā)光。0021現(xiàn)在參照?qǐng)D3，其顯示了圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案， 具有顯示系統(tǒng)的輔助硬件的光源的圖，其中輔助硬件使功率消耗能夠最 優(yōu)化。圖3中所顯示的圖示可以是顯示系統(tǒng)100 (圖l)的發(fā)光部分的詳細(xì) 視圖。由于材料和制造的可變性，生產(chǎn)完全相同地工作和表現(xiàn)的LED和 驅(qū)動(dòng)電路(比如晶體管)可能是不可能的。因此，預(yù)編程序的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、 電壓和電流幅值等等的使用可能不會(huì)產(chǎn)生最佳的熱耗散和光輸出水平。 為了使熱耗散和光輸出水平能夠最優(yōu)化，監(jiān)視電壓和電流幅值并作出必 要調(diào)整可能是必要的。0022圖3所顯示的解說(shuō)明了可以由LED指令驅(qū)動(dòng)的LED 110， LED 指令由控制器120經(jīng)由LED驅(qū)動(dòng)電路305提供。LED驅(qū)動(dòng)電路305可以將來(lái) 自控制器120的LED指令轉(zhuǎn)換成可以用于使LED IIO發(fā)光的驅(qū)動(dòng)電流。傳 感器(或多個(gè)傳感器)310可以用于檢測(cè)LED IIO的電壓和電流幅值、溫 度等、驅(qū)動(dòng)電流、驅(qū)動(dòng)電路等，并且將信息反饋給LED驅(qū)動(dòng)電路305， LED 驅(qū)動(dòng)電路305可以對(duì)驅(qū)動(dòng)電流作出必要的調(diào)整以最優(yōu)化LED IIO的操作。來(lái)自傳感器310的反饋信息可以被LED驅(qū)動(dòng)電路305直接使用，或者被提 供給控制器120，控制器120可以發(fā)出另外的LED指令到LED驅(qū)動(dòng)電路 305，以對(duì)驅(qū)動(dòng)電流作出必要的調(diào)整。例如，傳感器310可以檢測(cè)LED 110 的工作溫度以幫助防止LED110的過(guò)熱，過(guò)熱將導(dǎo)致縮短的工作壽命，傳 感器310可以檢測(cè)LED驅(qū)動(dòng)電路305中驅(qū)動(dòng)晶體管兩端的電壓，以確保驅(qū) 動(dòng)晶體管在具有最小耗散的電流源模式工作等等。另外，傳感器310可以 檢測(cè)關(guān)于LED110的其他狀態(tài)信息，比如LED電流和LED電壓。這個(gè)狀態(tài) 信息也可以用于調(diào)整LED驅(qū)動(dòng)電路305。此外，傳感器310也可以檢測(cè)關(guān) 于用于向LED110提供電流的晶體管(或者多個(gè)晶體管)的狀態(tài)信息，并 且狀態(tài)信息被用于調(diào)整LED驅(qū)動(dòng)電路305 。0023現(xiàn)在參照?qǐng)D4，其顯示了圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案， 示例LED驅(qū)動(dòng)電路400的詳細(xì)視圖的圖。圖4中顯示的LED驅(qū)動(dòng)電路400可 以是LED驅(qū)動(dòng)電路305 (圖3)的實(shí)現(xiàn)。LED驅(qū)動(dòng)電路400包括總線接口單 元405，其可以負(fù)責(zé)用作控制器比如控制器120 (圖3)和LED驅(qū)動(dòng)電路400 之間的媒介?？偩€接口單元405既可以發(fā)送也可以接收通信總線上的命令 和數(shù)據(jù)。通信總線可以是并行通信總線或者串行通信總線，圖4中所顯示 的是串行通信總線。來(lái)自控制器120的指令可以通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 410被轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的表示。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的表示可以用于控制提供給LED IIO的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且可以提供給運(yùn)算放大器415，優(yōu)選是正(正極)端 子，并且運(yùn)算放大器415的輸出被耦連到晶體管420的柵極端。運(yùn)算放大 器415的負(fù)極端可以被耦連至晶體管420的源極端以及電阻器481，以建立 電流控制閉合環(huán)路。運(yùn)算放大器415的放大的輸出可以相應(yīng)地調(diào)整，以控 制晶體管420的狀態(tài)來(lái)維持負(fù)極端處的電壓等于正極端電壓減去偏移電 壓。提供給LED 110的電流將基本上等于運(yùn)算放大器415負(fù)極端處的電壓 除以電阻器481的電阻。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，電阻器420可以以 大功率晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。由于晶體管420的 大功率需求，將晶體管420集成在與LED驅(qū)動(dòng)電路400相同的集成電路上 可能是不可能的。優(yōu)選實(shí)施方案將把晶體管420作為與大散熱片附連的獨(dú) 立器件。0024在DAC410和運(yùn)算放大器415之間可以耦連電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)425。9電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)425包括第一電阻器426和第二電阻器427，并且第一電阻 器426被串聯(lián)地安置在DAC410和運(yùn)算放大器415之間，且第二電阻器427 與第一電阻器426并聯(lián)地安置。如果第一電阻器426和第二電阻器427具有 基本相等的電阻，那么電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)425可以用于幾乎即時(shí)地將DAC 410的輸出電流減少一半。在顯示系統(tǒng)中，這種能力可以使位深的附加位 能夠添加，并且因而改善圖像質(zhì)量。耦連至晶體管432的一半的電流輸入 "HCUR" 430可以接通/切斷電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)425。按照本發(fā)明的另一優(yōu) 選實(shí)施方案，更精密的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)可以用于代替電阻分壓器網(wǎng)絡(luò) 425，并使DAC410的電流能夠幾乎即時(shí)減少許多級(jí)。這可以引起將多于 一個(gè)位深的比特位添加到顯示系統(tǒng)。0025按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，不是提供連續(xù)的電流到LEDllO， 而是以脈沖(或者以選通脈沖(strobe))提供驅(qū)動(dòng)電流，脈沖可以以精 確的方式被更加容易地控制。選通脈沖輸入"STRB" 435可以被用于有 效地使來(lái)自DAC 410的輸出的電流脈沖輸送到LED 110。反相器437可以 將選通脈沖輸入"STRB" 435耦連至晶體管439的柵極端，晶體管439的 柵極端并聯(lián)地耦連至DAC 410的輸出。然后晶體管439可以將DAC 410的 輸出耦連至電接地并提供到電接地的電流通路。除了被耦連至DAC 410 的輸出，選通脈沖輸入"STRB"435還可以被耦連至開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440、 LED電流跟蹤和保持單元445、 FET余量(headroom)跟蹤和保持單元450、 以及LED電壓跟蹤和保持單元455。選通脈沖輸入"STRB" 435可以起到 這些單元的使能電路的作用，即，當(dāng)選通脈沖輸入"STRB" 435是激活 的(active)時(shí)，耦連到它的那些單元可以被使能。0026開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440可以以多種不同的電平提供電壓，每個(gè)電 平可以是由LED驅(qū)動(dòng)電路400的設(shè)計(jì)者可編程的。開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440 可以基于選通脈沖輸入"STRB"435和FET余量電壓(headroom voltage) 來(lái)調(diào)節(jié)電壓電平。當(dāng)選通脈沖輸入"STRB" 435不是激活的時(shí)，開(kāi)關(guān)電 壓調(diào)節(jié)器可以將電壓維持在先前調(diào)節(jié)的電平。當(dāng)選通脈沖輸入"STRB" 435變?yōu)榧せ畹臅r(shí)，三個(gè)跟蹤和保持單元(LED電流跟蹤和保持單元445、 FET余量跟蹤和保持單元450以及LED電壓跟蹤和保持單元455)可以 本質(zhì)上是采樣和保持電路，其被重新配置以在輸入處采樣和保持?jǐn)?shù)值。LED電流跟蹤和保持單元445維持可以表示由LED 110正在抽取的電流 的數(shù)值。FET余量跟蹤和保持單元450維持可以表示跨越晶體管420的 源極端和漏極端的壓降的數(shù)值，并且LED電壓跟蹤和保持單元455維持 可以表示跨越LED 110的陽(yáng)極端和陰極端的壓降的數(shù)值。0027三個(gè)跟蹤和保持單元的每一個(gè)具有輸出，該輸出可以被耦連至 多路復(fù)用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 460，其可以用于將在它的多路輸入處的信 號(hào)轉(zhuǎn)換為它們的數(shù)字表示，以提供給總線接口405。在多路復(fù)用ADC460 的輸入處的信號(hào)的數(shù)字表示，比如由LED電流跟蹤和保持單元445、 FET 余量跟蹤和保持單元450以及LED電壓跟蹤和保持單元455所維持的數(shù)值 可以被傳送到控制器120。之后控制器120可以發(fā)出LED命令以對(duì)LED 110 的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行任何必要的調(diào)整，從而最優(yōu)化晶體管420的熱耗散、LED 110的光輸出等等。FET余量跟蹤和保持單元450的輸出也可以被提供到開(kāi) 關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440，在那里該數(shù)值可以被用于調(diào)節(jié)電壓電平。0028三個(gè)跟蹤和保持單元的每一個(gè)具有輸入，其作為運(yùn)算放大器的 輸出。第一運(yùn)算放大器447具有輸出，該輸出是LED電流跟蹤和保持單元 445的輸入。第一運(yùn)算放大器447可以用于測(cè)量電阻器481兩端的電壓電 勢(shì)。電阻器481兩端的壓降提供了由LED IIO抽取的電流的指示。第二運(yùn) 算放大器452具有輸出，該輸出是FET余量跟蹤和保持單元450的輸入。第 二運(yùn)算放大器452可以用于測(cè)量晶體管420的不同端子上的電壓電勢(shì)，并 且可以提供跨越晶體管420的源極端和漏極端的壓降的指示。第三運(yùn)算放 大器457可以用于測(cè)量電容器471兩端的電壓電勢(shì)，并且提供LED IIO兩端 的壓降的指示。0029除了提供比如LED電流、LED電壓和FET電壓的信息的三個(gè) 跟蹤和保持單元之外，溫度傳感器(未顯示)可以用于監(jiān)視LED 110的 工作溫度。溫度傳感器可以經(jīng)由溫度傳感器信號(hào)輸入"TMPSEN" 464向 LED驅(qū)動(dòng)電路400提供溫度信息。之后溫度信息可以被多路復(fù)用ADC 460 數(shù)字化，用于向回傳送到控制器120，在這里溫度信息可以用于對(duì)LED nO的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行任何必要的調(diào)整，以最優(yōu)化晶體管420的熱耗散、LED IIO的光輸出等等。0030開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440可以用于提供已調(diào)節(jié)的電壓到LED 110，并且可以具有至少四個(gè)到電路的連接，用于向LED 110提供驅(qū)動(dòng)電流。開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440的第一輸出465在開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440的輸出處可 以僅僅提供與開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440的輸入電壓基本相同的電壓電勢(shì)。第 一輸出465可以被耦連到正極LED電壓電源(+LED電源)。開(kāi)關(guān)電壓 調(diào)節(jié)器440可以具有反饋感測(cè)連接466，其可以被開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器440用 來(lái)監(jiān)視用于提供驅(qū)動(dòng)電流到LED 110的電路中的電流。反饋感測(cè)連接466 可以測(cè)量電阻器470 (—般被稱(chēng)作感測(cè)電阻器)兩端的壓降。0031第二輸出472可以用于接通和切斷晶體管475。接通和切斷晶體 管475可以將輸入電壓(+LED電源)降低到LED IIO的陽(yáng)極端所需的 電平。第三輸出473可以用于接通和切斷晶體管476。當(dāng)?shù)诙敵?72使 晶體管475接通時(shí)，第三輸出473使晶體管476切斷，反之亦然。晶體 管475和晶體管476可以交替地提供同步整流并且提供最高的效率。按 照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，晶體管475和晶體管476的占空比可以取決 于輸出電壓與輸入電壓的比率。0032在晶體管475和晶體管476之間發(fā)生切換的期間，+LED電源可 以即刻被耦連到電感器480，允許電感器480在其磁場(chǎng)中存儲(chǔ)能量。然后 存儲(chǔ)在電感器480的磁場(chǎng)中的能量可以被用于提供驅(qū)動(dòng)電流到LED110。 驅(qū)動(dòng)電流可以通過(guò)LED陽(yáng)極端被提供到LED 110。使用電流感測(cè)反饋， 由LED 110抽取的驅(qū)動(dòng)電流可以由通過(guò)晶體管420和電阻器481到負(fù)極 電源(-LED電源)或者電接地的電流通路調(diào)節(jié)，其中通過(guò)使用電流感測(cè) 反饋，晶體管420被用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流。0033現(xiàn)在參看圖5a和5b，其按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，顯示圖解 說(shuō)明描述LED驅(qū)動(dòng)電路操作的事件序列500的圖。圖5a所顯示的事件 序列500可以是LED驅(qū)動(dòng)電路，比如LED驅(qū)動(dòng)電路305 (圖3)的操作 的說(shuō)明，其中LED驅(qū)動(dòng)電路305利用傳感器(比如傳感器310 (圖3)) 調(diào)節(jié)輸出電壓，以確保正在由LED驅(qū)動(dòng)電路305驅(qū)動(dòng)的LED (或多個(gè) LED)正在提供最大的光輸出并且將功率消耗最小化。0034只有當(dāng)控制LED驅(qū)動(dòng)電路305操作的脈沖是激活的時(shí)候，或者 當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電路305是受選通脈沖作用的時(shí)候，比如圖4所顯示的，由 于LED驅(qū)動(dòng)電路305的操作是在脈沖工作狀態(tài)的(或者是在選通脈沖工作狀態(tài)的)，那么LED驅(qū)動(dòng)電路305提供電流使LED發(fā)光，比如使LED 110 (圖1)發(fā)光。當(dāng)脈沖是激活的，LED驅(qū)動(dòng)電路305提供電流到LED 110以使LED110發(fā)光。然后事件序列500可以從判定LED驅(qū)動(dòng)電路305 是否正在驅(qū)動(dòng)LED110開(kāi)始(方框505)。如果LED驅(qū)動(dòng)電路305沒(méi)有 正在驅(qū)動(dòng)LED 110，那么沒(méi)有電流正被提供到LED IIO并且LED 110不 發(fā)光。因此，LED也不耗散任何熱量。0035如果LED驅(qū)動(dòng)電路305正在工作，即脈沖是激活的，那么LED 110和/或LED驅(qū)動(dòng)電路305的狀態(tài)可以被感測(cè)(方框510)。按照本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施方案，LED 110和/或LED驅(qū)動(dòng)電路305狀態(tài)的感測(cè)可以通 過(guò)使用傳感器比如傳感器310(圖3)，或者通過(guò)跟蹤和保持單元比如LED 電流跟蹤和保持單元445 (圖4)等等來(lái)完成。參照?qǐng)D5b，由傳感器310 和/或跟蹤和保持單元所提供的狀態(tài)信息可以包括比如晶體管(FET)電 壓(或者余量)525、 LED溫度530、 LED電壓535、 LED電流540等等 信息。然后狀態(tài)信息可以被發(fā)送到控制器，比如控制器120(圖3)(方 框515)?？刂破骺梢载?fù)責(zé)控制LED驅(qū)動(dòng)電路305的操作。之后來(lái)自傳 感器310以及各種跟蹤和保持單元的信息可以被控制器120用于對(duì)LED 驅(qū)動(dòng)電路305的輸出電壓(以及輸出電流)進(jìn)行調(diào)整(方框520)。控制 器120可以改變被提供到LED驅(qū)動(dòng)電路305的電壓控制指令，以改變LED 驅(qū)動(dòng)電路305的輸出電壓。LED驅(qū)動(dòng)電路305的監(jiān)視本質(zhì)上是連續(xù)的， 并且一旦已經(jīng)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路305的輸出電壓作出了調(diào)整，LED驅(qū)動(dòng)電 路305的操作就通過(guò)回到方框505而繼續(xù)。0036本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，前述的實(shí)例只是本發(fā) 明可以實(shí)現(xiàn)的許多實(shí)施方案中的一些；并且可以對(duì)那些實(shí)例和所實(shí)現(xiàn)的 其他實(shí)施方案的細(xì)節(jié)作出各種增加、刪減、替代和其他的修改，而不偏 離所要求保護(hù)的發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括電路的裝置，其包括開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器，其被耦連至電流控制信號(hào)輸入，所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器被配置為基于所述電流控制信號(hào)輸入上的電壓幅值，控制被提供給發(fā)光二極管LED的電流；開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，其被耦連至所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和所述LED，所述開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器被配置為提供電流到所述LED；和傳感器，其被耦連至所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器、所述LED和信號(hào)反饋電路，所述傳感器被配置為測(cè)量與所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和所述LED有關(guān)的狀態(tài)信息，并且經(jīng)由所述信號(hào)反饋電路將所述狀態(tài)信息提供給控制器，其中所述狀態(tài)信息可以被用于調(diào)整所述電流控制信號(hào)輸入上的電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括電阻器網(wǎng)絡(luò)，其被耦連在 所述電流控制信號(hào)輸入和所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器之間，所述電阻器網(wǎng)絡(luò)被配 置為基于電流分配信號(hào)的數(shù)值分配在所述電流控制信號(hào)輸入上的電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述傳感器包括LED電壓傳感器，其被耦連至所述LED的陽(yáng)極端和所述LED的陰極 端，所述LED電壓傳感器被配置為測(cè)量所述LED兩端的壓降；LED電流傳感器，其被耦連至所述LED,所述LED電流傳感器被配 置為測(cè)量流過(guò)所述LED的電流；以及開(kāi)關(guān)余量傳感器，其被耦連至所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器，所述開(kāi)關(guān)余量傳 感器被配置為測(cè)量所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器兩端的壓降。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述傳感器進(jìn)一步包括耦連至所 述LED的溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置為測(cè)量所述LED的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述開(kāi)關(guān)是場(chǎng)效應(yīng)晶體管，且其 中所述開(kāi)關(guān)余量傳感器測(cè)量是否所述開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器正在以具有最小消耗的電流源模式工作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，進(jìn)一步包括選通脈沖信號(hào)輸入， 其被耦連至所述開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器和所述傳感器，其中所述開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器 和所述傳感器被配置為只在所述選通脈沖信號(hào)輸入上的信號(hào)處于激活狀態(tài) 吋工作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，進(jìn)一步包括電感器，其被耦連在 所述開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的正電勢(shì)和所述LED的陽(yáng)極端之間，所述電感器被配 置為提供電流給所述LED。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述電路是LED驅(qū)動(dòng)電路， 并且進(jìn)一步包括電源，其包括發(fā)光二極管LED，所述LED被連接以通過(guò)所述LED驅(qū) 動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)；顯示器件，其被配置為顯示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的圖像數(shù)據(jù)；和 控制器，其被耦連到所述LED驅(qū)動(dòng)電路和所述顯示器件，所述控制器 被配置為從所述LED驅(qū)動(dòng)電路中的所述傳感器接收狀態(tài)信息，調(diào)整所述電 流控制信號(hào)輸入上所述電流的幅值，并通過(guò)所述顯示器件控制所述圖像數(shù) 據(jù)的顯示。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述顯示器件是電子微反射鏡器件。
10. —種用于使發(fā)光二極管LED發(fā)光的方法，所述方法包括 基于LED驅(qū)動(dòng)電路是激活的判定，感測(cè)與所述LED有關(guān)的狀態(tài)信息； 提供所述狀態(tài)信息到控制器；以及發(fā)送指令到所述LED驅(qū)動(dòng)電路，以基于所述狀態(tài)信息調(diào)整所述LED 驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓，其中所述指令由所述控制器發(fā)送。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)晶體管控制驅(qū)動(dòng)所述LED的電流量，并且其中所述狀態(tài)信息包括從下面的組中選擇的信息，所述組包括LED溫度、LED電壓、LED電流和驅(qū)動(dòng)晶體管電壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述感測(cè)、提供和發(fā)送在 所述LED驅(qū)動(dòng)電路是激活的時(shí)候發(fā)生。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中當(dāng)所述LED驅(qū)動(dòng)電路在使能信 號(hào)線上接收激活信號(hào)的時(shí)候，所述LED驅(qū)動(dòng)電路是激活的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述提供包括 將所述狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以及 通過(guò)通信接口傳送所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述發(fā)送包括 通過(guò)所述通信接口傳送所述指令；以及將所述指令轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其中所述指令以所述模擬信號(hào)的幅值表
全文摘要
用于提高驅(qū)動(dòng)LED時(shí)的效率的系統(tǒng)和方法。優(yōu)選實(shí)施方案包括耦連至電流控制信號(hào)輸入的開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器(420)，該開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器基于電流控制信號(hào)輸入上電壓的幅值，控制提供給LED的電流量；耦連至開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器和LED的開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器(440)，該開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器給LED提供電流；以及耦連至開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器、LED和信號(hào)反饋電路的傳感器(445、450、455)，該傳感器測(cè)量與開(kāi)關(guān)電流調(diào)節(jié)器以及LED有關(guān)的狀態(tài)信息，并將該信息提供給控制器，其中狀態(tài)信息可以用于調(diào)節(jié)電流控制信號(hào)輸入上的電流。
文檔編號(hào)H05B37/00GK101405668SQ200680029599
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者G·G·加西亞, S·M·佩恩, S·W·馬歇爾 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司