LED电流控制器制造技术

本发明专利技术公开一种方法和装置，包括：通过LED控制器(150)的调制器(106)调节多个电流吸收器(161、171、181)，以在与电阻(110、112、114)的恒定值相关联的电流电压曲线的线性区域中操作，其中每个电流吸收器(161、171、181)耦合到多个LED串(160、170、180)中的每个；由调制器(106)接收流经多个LED串(160、170、180)中的每个的第一电流的信息；通过耦合到调制器(106)的控制逻辑(104)处理第一电流的信息；以及基于第一电流的经处理的信息，由控制逻辑(104)提供将流经每个各自的LED串(160、170、180)的第二电流的信息的至少两种选择。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED电流控制器
技术介绍
在液晶显示器(LCD)矩阵显示器中，并且在诸如街道照明的固态照明应用中，通常发光二极管(LED)形成多个串联连接的LED的串。由于制造、温度和使用寿命的变化，每个LED串可以出现独特的电压降。来自LED串中的每个的此独特的电压降可以导致不期望的散热量。
技术实现思路
本文公开控制多个发光二极管(LED)串的系统和方法。在一个实施例中，LED控制器包括电压转换器、调制器、多个电流吸收器(sink)以及耦合到调制器的控制逻辑。电压转换器被配置为将输入电压转换成多个LED串中的每个的经调节的电压电平，其中多个LED串中的每个包括多个LED。每个LED串连接到电流吸收器。耦合到电流吸收器的调制器被配置为调节在电流对电压曲线的线性区域中操作的每个电流吸收器，并且接收流经每个LED串的第一电流以及与第一电流相关联的第一占空比。基于来自每个LED串的第一电流的数字化信息，控制逻辑被配置为提供第二电流的数字化信息，其包括针对每个各自的LED串的两种选择，以便在流经每个LED串的第二电流上，减小每个LED串的电流吸收器两端的电压降。更具体地，每个LED串的第二电流的数字化信息包括与每个第二电流相关联的占空比和电流电平。在另一个实施例中，系统包括LED控制器和多个LED串。更具体地，LED控制器包括用于为多个LED串供电的电压转换器、调制器、耦合到调制器的控制逻辑以及多个电流吸收器。每个电流吸收器耦合到多个LED串中的每个，并且多个电流吸收器耦合到LED控制器的调制器。基于从每个电流吸收器接收的反馈信号，调制器被配置为调节每个电流吸收器，以在与电阻的恒定值相关联的电流对电压曲线的线性区域中操作。控制逻辑被配置为处理流经每个LED串的第一电流的信息，并且基于经处理的信息，提供调制器将用于操作每个LED串的第二电流的更新信息。在另一个实施例中，方法包括：通过LED控制器的调制器来调节多个电流吸收器，以在与电阻的恒定值相关联的电流电压曲线的线性区域中操作，其中每个电流吸收器耦合到多个LED串中的每个；由调制器接收流经多个LED串中的每个的第一电流的信息；通过耦合到调制器的控制逻辑处理第一电流的信息；以及基于第一电流的经处理的信息，通过控制逻辑提供将流经每个各自的LED串的第二电流的信息的至少两种选择。在另一个实施例中，LED控制器包括升压转换器、调制器、多个电流吸收器以及耦合到调制器的控制逻辑。升压转换器被配置为将输入电压升压到在输出电压节点处的经调节的电压电平，其中输出电压节点可用于对多个LED串供电，并且多个LED串中的每个包括多个LED。多个电流吸收器中的每个耦合到多个LED串中的每个，并且被配置为补偿由每个耦合的LED串产生的正向电压降。耦合到电流吸收器的调制器被配置为调节在电流对电压曲线的线性区域中操作的每个电流吸收器，并且接收流经每个LED串的第一电流以及与第一电流相关联的第一占空比。基于来自每个LED串的第一电流的数字化信息，控制逻辑被配置为提供第二电流的数字化信息，其包括每个各自的LED串的两种选择，以便在流经每个LED串的第二电流上减小正向电压降的大小。更具体地，每个LED串的第二电流的数字化信息包括与每个第二电流相关联的占空比和电流电平。当控制逻辑选择第二电流的第一数字化信息时，第二电流的数字化信息包括与第一电流随时间的平均电流相同的第二电流随时间的平均电流，并且其中调制器将使用第二电流的数字化信息，以操作每个LED串的各自的电流吸收器。另一方面，当控制逻辑选择第二电流的第二数字化信息时，控制逻辑使得在其期间第二电流是有效的时间段等于作为第一电流的占空比除以整数的时间段。附图说明对于本专利技术的示例性实施例的详细描述，现在将参考附图，其中：图1是根据各种实施例的包括发光二极管(LED)控制器的系统的框图；图2示出根据各种实施例的LED控制器的进一步图示；图3A和图3B示出根据各种实施例的由LED控制器调节的第一电流和更新的电流的示例性波形；图4示出用于说明根据各种实施例的由LED控制器调节流经LED串的电流的流程图。具体实施方式符号和术语在整个以下描述和权利要求中使用的某些术语是指特定的系统部件。如本领域技术人员将理解的，公司可以通过不同的名称来指代部件。本文档不旨在区分名称不同但功能相同的部件。在下面的讨论和权利要求中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”以开放式的方式使用，因此应被解释为意味着“包括但不限于……”。此外，术语“耦合(couple)”或“耦合(couples)”旨在意味着间接或直接连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以通过直接连接或者通过经由其他设备和连接的间接连接。详细描述以下讨论针对本专利技术的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或更多个可以是优选的，但是所公开的实施例不应被解释或以其它方式用于限制本公开(包括权利要求)的范围。另外，本领域的技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅意味着例示该实施例，并且不旨在暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施例。发光二极管(LED)，特别是高强度和中强度的LED串，正在迅速地进入照明应用的广泛使用。具有总体高亮度的LED在包括用于基于液晶显示器(LCD)的监视器和电视机(以下统称为矩阵显示器)的背光的许多应用中是有用的并且用于一般的照明应用。在各种LCD矩阵显示器和固态照明应用(诸如街道照明)中，通常将LED供应在多个串联连接的LED串中。因此，每个LED串的组成(constituent)LED共享公共电流。提供高亮度的LED表现出正向电压降的范围，表示为Vf。每个LED的亮度主要是流经LED的电流的函数。然而，由于制造变化、工作温度和使用寿命，每个LED可以表现出不同的Vf，其可以导致大LED阵列中的每个LED串的电压降的显著变化。LED阵列通常由多个LED串组成。各种LED串可以彼此并联连接。可以通过串联连接耗散元件(例如，电阻器或半导体器件)来补偿LED串中的每个两端的电压降的变化，以补偿与每个LED串相关联的变化的电压降。然而，耗散元件可以受到散热问题的影响，因为耗散元件是重要的热源。更具体地，当耗散元件为每个相关联的LED串提供经补偿的电压降时，电压降的(成串的)大变化可以导致不期望的散热。因此，所公开的实施例提供控制器，以使LED阵列正常工作，同时将由耗散元件产生的热量保持在相对低的水平。在优选实施方案中，用于驱动LED阵列的控制器可以是分别调制的多通道控制器。换言之，每个LED串(通道)由控制器分别调制，以便对于LED阵列具有一致且平衡的背光(即，亮度)，这意味着LED阵列的每个LED串共用相等的亮度。如上所述，由于LED正向电压降的变化，给定施加到LED串的恒定电压，不同的电流电平可以流经每个LED串，这又可以导致LED阵列的非平衡的背光。在这方面，在一些优选实施例中，LED串的亮度不仅通过流经每个LED串的电流电平还通过使用包括可变占空比的PWM信号的脉宽调制(PWM)调光来确定，其中可变占空比控制LED串的亮度。LED串的亮度由流经LED串的电流电平与PWM信号的占空比的乘积确定。下面将描述实施PWM占空比和流经LED串的电流电平的细节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管控制器即LED控制器，其包括：电压转换器，其被配置为将输入电压转换为多个LED串中的每个的经调节的电压电平，其中所述多个LED串中的每个包括多个LED；多个电流吸收器，所述多个电流吸收器中的每个连接到每个LED串；调制器，其耦合到所述电流吸收器，所述调制器被配置为调节在电流对电压曲线的线性区域中操作的每个电流吸收器，并且接收流经每个LED串的第一电流以及与所述第一电流相关联的第一占空比；以及控制逻辑，其耦合到所述调制器，并且基于来自每个LED串的所述第一电流的数字化信息，被配置为提供第二电流的数字化信息，所述第二电流的数字化信息包括用于每个各自的LED串的两种选择，使得在流经每个LED串的所述第二电流上，减小每个LED串的所述电流吸收器两端的电压降；其中每个LED串的所述第二电流的所述数字化信息包括与每个第二电流相关联的电占空比和电流电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光二极管控制器即LED控制器，其包括：电压转换器，其被配置为将输入电压转换为多个LED串中的每个的经调节的电压电平，其中所述多个LED串中的每个包括多个LED；多个电流吸收器，所述多个电流吸收器中的每个连接到每个LED串；调制器，其耦合到所述电流吸收器，所述调制器被配置为调节在电流对电压曲线的线性区域中操作的每个电流吸收器，并且接收流经每个LED串的第一电流以及与所述第一电流相关联的第一占空比；以及控制逻辑，其耦合到所述调制器，并且基于来自每个LED串的所述第一电流的数字化信息，被配置为提供第二电流的数字化信息，所述第二电流的数字化信息包括用于每个各自的LED串的两种选择，使得在流经每个LED串的所述第二电流上，减小每个LED串的所述电流吸收器两端的电压降；其中每个LED串的所述第二电流的所述数字化信息包括与每个第二电流相关联的电占空比和电流电平。2.根据权利要求1所述的LED控制器，其中当所述控制逻辑选择所述第二电流的第一数字化信息时，所述第二电流的所述数字化信息包括与所述第一电流随时间的所述平均电流相同的所述第二电流随时间的平均电流，并且其中所述调制器使用所述第二电流的所述数字化信息，以操作用于每个LED串的所述各自的电流吸收器。3.根据权利要求2所述的LED控制器，其中所述第二电流的所述第一数字化信息包括所述第一电流乘以所述第一占空比的乘积值，所述乘积值等于所述第二电流乘以所述第二占空比的乘积值。4.根据权利要求1所述的LED控制器，其中当所述控制逻辑选择所述第二电流的第二数字化信息时，所述控制逻辑使得在其期间所述第二电流是有效的时间段等于作为所述第一电流的占空比除以整数的时间段。5.根据权利要求1所述的LED控制器，其中所述电流吸收器是金属氧化物半导体场效应晶体管即MOSFET。6.根据权利要求5所述的LED控制器，其中所述调制器被配置为通过所述调制器的比较器调节在每个电流吸收器的栅极端子处的信号，以便维持每个电流吸收器在线性区域中操作。7.根据权利要求1所述的LED控制器，其中所述调制器包括数模转换器即DAC，所述数模转换器被配置为*所接收的电流的信息到所述控制逻辑，其中所述数字化信息包括与所接收的电流相关联的占空比以及用于所接收的电流的电流电平。8.一种系统，其包括：发光二极管控制器即LED控制器，其包括：电压转换器；调制器；多个电流吸收器；耦合到所述调制器的控制逻辑；以及多个LED串，其经由所述电压转换器被供电；其中每个电流吸收器耦合到所述多个LED串中的每个，并且所述多个电流吸收器耦合到所述LED控制器的所述调制器；其中，基于从每个电流吸收器接收的反馈信号，所述调制器被配置为调节每个电流吸收器以在电流对电压曲线的线性区域中操作，所述电流对电压曲线与电阻的恒定值相关联；以及其中所述控制逻辑被配置为处理流经每个LED串的第一电流的信息，并且基于所处理的信息，提供所述调制器将用其操作每个LED串的第二电流的更新信息。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一电流和第二电流的所述信息包括用于所述各自的电流的电流电平和占空比，其中所述控制逻辑所处理的每个LED串的所述第一电流的所述信息经由所述调制器接收，并且所述控制逻辑将所述第二个电流的所述信息提供到所述调制器。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二电流的所述信息包括两种选择，其包括：(a)与所述第一电流的平均电流电平相...

【专利技术属性】
技术研发人员：金国锋，阮晨杰，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US