本发明专利技术公开了一种用于发光二极管（ＬＥＤ）驱动器的系统和方法。为了将ＬＥＤ总线电压提给以多通道形式组织且在各通道中串联有一个或多个ＬＥＤ的大的ＬＥＤ阵列，所述ＬＥＤ驱动器包括电源转换器、反馈产生电路、和分相控制器。所述电源转换器配置为用于基于电压控制信号将ＬＥＤ总线电压提供给所述多个ＬＥＤ通道。所述反馈产生电路平配置为用于基于提供给所述多ＬＥＤ通道的ＬＥＤ总线电压产生反馈信号。所述分相控制器配置为用于基于所述反馈信号和来自所述多ＬＥＤ通道的信息产生电压控制信号。所述分相控制器将各通道的各脉宽调制（ＰＷＭ）分成跟踪相位和预充电相位，以便使提供给所述多通道的ＬＥＤ总线电压在所述跟踪相位和所述预充电相位之间变化。
【技术实现步骤摘要】
本教示涉及与发光二极管(LED)相关的方法和系统及整合有该方法和系统的系 统。更具体地，本教示涉及用于LED驱动器的方法和系统及整合有该方法和系统的系统。
技术介绍
高亮度发光二极管(LED)的出现将传统的照明世界引入了固态照明的新纪元。高 的发光效率、长的工作寿命、宽的工作温度范围、及环境的友好性是有助于LED技术优于白 炽发光方案或荧光发光方案的一些关键特性。虽然均一控制的LED占据了高性能LCD背光 市场，但大的单独调制LED阵列在动态LCD背光和LED显示方面发现了越来越多的新应用。 但是，由于在前向压降、光通量输出、及峰值波长等中的制造变动量，这些应用或者要求以 低产量和高成本为代价的分级策略，或者要求更好的电路增强技术而不是简单的基于电阻 的解决方案。通过由单独调制的多通道驱动器供电，大的LED阵列能够被分为多个通道，其中 每个通道串联有一个或多个LED。各通道要求单独的点校正电流调节(dot correction current adjustment)和单独的灰阶脉宽调制(PWM)调光(grayscale pulse width modulation dimming)。所述点校正电流调节校准各通道之间的亮度偏差，所述灰阶PWM调 光以没有任何色偏的方式控制亮度。为实现更好的性能，PWM调光信号与相同的频率同步且在各上升沿之间没有相位 偏差。除这些基本的功能之外，两个测量参数即系统效率和最小LED启动时间(minimum LED on time)用以进一步评价这种单独调制的多通道LED驱动器的性能。所述系统效率定义 为总的LED输出功率被总的输入功率除后的比值。由此，穿过所述LED驱动器的低水平功 率耗散会提高系统的效率。所述最小LED启动时间基于从PWM上升沿的开始时刻至LED电 流达到调控水平的时刻之间的时间间隔进行测量。因此，更短的最小LED启动时间对应于 更快的响应时间和更高的对比度，这是高性能的显示器应用所希望的。已经开发出了多种基于开关调节器的电路来高效地驱动单通道的串联LED。图 1(现有技术)示出了该技术的应用，其中该技术被应用于多通道LED。电路100包括供给到 多个通道110、130，…，150的输入电压105。每个通道包括一单通道开关LED驱动器例如 120,140,…，160，相关联的部件比如串联的二极管(115-a至115-b，135-a至135-b，…， 155-a 至 155-b)和电容器(125,145,…，165)。如图1所示这种类型的分立的构造并不总是有保证的，因为各通道要求专用的开 关电路和无源部件(即，电感器和电容器)。同时，由于转换电感电流(slewing inductor current)、充电电容器电压、及受限的开关频率造成的所述开关调节器所固有的低瞬态响 应迫使产生了在数微秒至数十微秒范围内变动的更长的最小LED启动时间。已经作出有解决该问题的努力。图2和图3(现有技术)图示说明了基于并行 构造的两种该解决方案，在该构造中一单个电源转换器与多个线性电流吸收器(linear current sink)相结合。该并行构造使得各通道不需要专用的复杂开关电路和外部无源部件，而是用简单的线性电路代替了它们。所述单个电源转换器，采用电感器、电容器、或基于 电压调节器的变压器形式，将宽范围的输入电压转换成供给到所有通道的单个LED总线电 压。各电流吸收器根据所希望的电流调节设定和PWM调光设定来对其电流进行调控和调 制。同时，电流吸收器吸收等于LED总线电压减去实际LED前向压降的差值的多余压降。第一并行解决方案，如图2 (现有技术)所示，采用了独立的电源转换器205，输 出的LED总线电压255被调整到与全部LED通道的动态性能无关的预设的恒定值。该现 有技术中的电路200包括独立的电源转换器205、电阻分压器网络210、大型输出电容器 (bulkoutput capacity) 225、和多个并行通道。每个并行通道包括一对应的线性电流吸收 器(230、250，…，270)，所述线性电流吸收器经由串联连接的二极管而连接到输出的LED总 线电压(230经由二极管235连接到240，250经由二极管265连接到260，…，270经由二 极管285连接到280)。输出的LED总线电压通过反馈电阻器215和220基于温度、电流、和制造变动量范 围内的最坏情况的LED前向压降被可编程地设置为预设的恒定值。由于LED总线电压在各 PWM信号的上升沿处被设置得足够的高，因此对于注入电感器电流和充电电容器电压的响 应时间就不必要了。因此，最小LED启动时间仅受线性电流吸收器的瞬态响应的限制，而线 性电流吸收器的瞬态响应通常非常快，该最小LED启动时间的范围在数十至数百毫微秒之 间。这样短的最小LED启动时间带来了更快的响应时间和更高的对比度。但是，由于高的 温度系数和电流依赖性外加不成熟的制造技术导致LED前向压降有较大变化，这导致了高 的功耗和低的系统效率。尽管LED分级策略能够通过减小LED前向压降的变动来改进系统 效率，但这也提升了成本。第二并行解决方案，如图3所示(现有技术)，采用了适应性的电源转换器305。在 该现有技术电路300中，输出的LED总线电压355没有采用预设的恒定值，而是被跟踪到实 时(on the fly)维持全部活动LED通道处于调控状态所需要的最小值。现有技术电路300 也包括多个通道，各通道具有对应的电流吸收器(330、350，…，370)，各电流吸收器经由串 联连接的二极管被连接到输出的LED总线电压355(330经由335连接到340，350经由365 连接到360，-,370经由385连接到380)。另外，电路300还包括检测器310，检测器310 检测Vmn至Vmin之间的最小LED电压，并将检测结果发送到适应性的电源转换器305。在各PWM调光周期的开始，若非全部也是大部分的LED通道被打开(turn on)，因 此LED总线电压被调节到其最高值。随着随后最差情况的LED通道被逐渐关闭(turn off), 检测器310跟踪所述最小LED电压并将该检测结果发送到电源转换器305，电源转换器305 调节LED总线电压至较低的值并且仍保持调控剩余的活动LED通道，而不浪费任何额外的 不需要的功率。该适应性的跟踪LED总线电压通过消除经过所述电流吸收器的不必要的功 耗而改进了系统效率。但是，LED总线电压可能正好在下一个PWM调光周期之前、正好在大 部分LED通道将被再次打开之前达到其最低值。当该情况发生时，LED总线电压并不足够高 以保持调控全部活动的LED通道，并且所述最小LED启动时间会被极大地增加以适应所述 开关电源转换器的缓慢的响应时间，所述开关电源转换器将输出电容器充电至其最高值。
技术实现思路
本教示涉及用于发光二极管(LED)驱动器的方法和设备，该驱动器将LED总线电压提供给采用多通道形式的大的LED阵列，其中各通道中串联有一个或多个LED。本教示还 涉及整合了这里所公开的LED驱动器及其方法的方法和系统。在本教示的一个方面中，公开了一种LED驱动器的装置，该装置用以将LED总线电 压提供给以多通道形式组织本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二极管（ＬＥＤ）驱动器，用于将ＬＥＤ总线电压提供给以多通道形式组织的大的ＬＥＤ阵列，在各通道中串联连接有一个或多个ＬＥＤ，所述驱动器包括：电源转换器，配置为用于基于电压控制信号将所述ＬＥＤ总线电压提供给所述多个ＬＥＤ通道；反馈产生电路，配置为用于基于提供给所述多个ＬＥＤ通道的所述ＬＥＤ总线电压产生反馈信号；和分相控制器，配置为用于基于所述反馈信号和来自所述多个ＬＥＤ通道的信息产生所述电压控制信号，其中所述分相控制器将与各通道关联的各脉宽调制（ＰＷＭ）调光周期分成跟踪相位和预充电相位，并且提供给所述多个通道的所述ＬＥＤ总线电压在所述跟踪相位和所述预充电相位之间变化。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：敏陈，布莱恩艾弗里勒哥提斯，
申请(专利权)人：凌力尔特有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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