專利名稱：Led發(fā)光控制器、驅(qū)動器、照明設(shè)備及顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的實施方式涉及發(fā)光二極管(LED)照明的技術(shù)領(lǐng)域，更特別地涉及一種LED發(fā)光控制器、LED驅(qū)動器以及包括LED驅(qū)動器的照明設(shè)備和顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
LED已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多種電子應(yīng)用中，例如建筑照明、汽車頭尾燈、液晶顯示設(shè)備的背光以及閃光燈等。與如白熾燈和熒光燈之類的常規(guī)光源相比，LED具有諸多顯著優(yōu)點。這些優(yōu)點包括效率高、方向性好、色彩穩(wěn)定性高、可靠性高、壽命長、體積小以及具有環(huán)境安全性。LED本身是一種電流驅(qū)動設(shè)備，因此調(diào)節(jié)通過LED的電流是重要的控制技術(shù)之一。為了從一個直流(DC)電壓源來驅(qū)動一個大的LED陣列，通常需要使用諸如升壓或降壓-升壓轉(zhuǎn)換器之類的DC-DC開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，以便為多個LED串提供頂部導(dǎo)軌(top rail)電壓。在使用LED背光的液晶顯示器(LCD)應(yīng)用中，通常使用控制器來控制多個LED串，而每個LED串均具有獨立的電流設(shè)置。因此該控制器能夠獨立地控制LCD不同部分的亮度。此夕卜，該控制器還能夠以定時的方式開啟或關(guān)閉LCD的不同部分。在由Xuecheng，Jin等人于2009年9月11號申請的美國專利申請12/558，275中，提出了一種自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器。出于說明目的，在圖1中示意性地示出了根據(jù)該方案的自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器。如圖1所示，該自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器300包含功率管理模塊301，其例如是升壓轉(zhuǎn)換器。該功率管理模塊301被配置以接收輸入電壓Vin并產(chǎn)生用于驅(qū)動各個LED串的輸出電壓Vboost。在每個LED通道中，LED串302與一個通道開關(guān)Qp串聯(lián)連接，該通道開關(guān)Qp根據(jù)施加其上的占空比信號來開啟或關(guān)閉相應(yīng)的LED串302。此外，在每個LED通道中，諸如低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)的通道調(diào)節(jié)器304還串聯(lián)連接至通道開關(guān)QP，且被配置以接收編程的電流水平信號，并根據(jù)編程的電流水平信號調(diào)節(jié)經(jīng)過LED串的電流。照度控制器310可以被配置為針對每個LED串產(chǎn)生與可編程電流水平的有限集合中的一個相對應(yīng)的編程電流水平信號，以便由各個通道調(diào)節(jié)器來控制通過相應(yīng)LED串的電流。照度控制器310此外還產(chǎn)生作為編程的電流水平的函數(shù)的占空比信號，該占空比信號被提供給通道開關(guān)Qp以便控制LED串的開啟或關(guān)閉。照度控制器310可以為不同LED串設(shè)置不同的編程的電流，并為每個LED串設(shè)置不同的占空比，以補償LED串之間的電流差異和不同的電流-電壓特性，由此可以驅(qū)動具有不同電流-電壓特性的多個LED串。在所示的自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器300中，照度控制器310是數(shù)字設(shè)備，其產(chǎn)生的是數(shù)字形式的信號，而作為LDO中的部件的運算放大器306是個模擬器件，其需要模擬形式的信號作為其輸入。為此，在圖1所示的電路中，針對每個通道調(diào)節(jié)器采用了一個DAC電路，以便將照度控制器310產(chǎn)生的數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號并提供給通道調(diào)節(jié)器304，以由其調(diào)節(jié)通過相應(yīng)LED串的電流。然而，隨著LED通道數(shù)目的增加，自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器的電路尺寸和功率耗散都將急劇增加。為此，在本領(lǐng)域存在對于減小LED驅(qū)動器的電路尺寸和降低功率耗散的需求。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本文提出了一種新的LED驅(qū)動技術(shù)以便至少部分上解決或者緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少部分問題。根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了一種發(fā)光二極管LED發(fā)光控制器。該LED發(fā)光控制器可以包括:一個或多個輸出端，每個所述輸出端可操作以連接至一個LED通道調(diào)節(jié)器；照度控制器，可操作以產(chǎn)生數(shù)字形式的電流水平信號以及電流水平輸出控制信號；以及信號轉(zhuǎn)換單元，可以操以將所述數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號，以及基于所述電流水平輸出控制信號，在所述一個或多個輸出端其中之一處輸出所述模擬形式的電流水平信號。在一個實施方式中，所述信號轉(zhuǎn)換單元可以包括:數(shù)模轉(zhuǎn)換器，被配置為將所述數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成所述模擬形式的電流水平信號；以及一個或多個采樣與保持單元，每個所述采樣與保持單的輸出可操作以連接至一個輸出端，且可操作以基于輸入的電流水平輸出控制信號，對所述模擬形式的電流水平信號進行采樣，并保持采樣到的電流水平號。在另一實施方式中，所述一個或多個采樣與保持單元每個可以被配置為響應(yīng)于所述輸入的電流水平輸出控制信號的值為低，對所述模擬形式的電流水平信號進行采樣，以及響應(yīng)于所述輸入的電流水平輸出控制信號的值為高，對所述模擬形式的電流水平信號進行保持。在又一實施方式中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)目小于所述采樣與保持單元的數(shù)目。在又一實施方式中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)目為I。在另一實施方式中，其中所述一個或多個采樣與保持單元是以下其中任意一種或多種:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管采樣保持器；雙緩沖采樣保持器；具有互補金屬氧化物半導(dǎo)體開關(guān)的雙緩沖采樣保持器；反饋采樣保持器；具有輸入放大器穩(wěn)定電路的反饋采樣保持器；積分采樣保持器；基于米勒電容的采樣保持器；以及開關(guān)電容采樣保持器。根據(jù)本實用新型的第二方面，提供了一種發(fā)光二極管LED驅(qū)動器。該LED驅(qū)動器可以包括:根據(jù)公開的第一方面所述的LED發(fā)光控制器；以及一個或多個LED通道調(diào)節(jié)器，其分別與所述LED發(fā)光控制器的所述一個或多個輸出端電連接,且可操作以基于輸入的模擬形式的電流水平信號，調(diào)節(jié)相應(yīng)LED串的電流。在一個實施方式中，所述LED驅(qū)動器針對每個LED串可以包括一個LED通道開關(guān)，所述照度控制器可以進一步被配置為產(chǎn)生占空比信號，以便由所述LED通道開關(guān)控制相應(yīng)LED串的開啟和關(guān)閉。在另一實施方式中，所述照度控制器可以被配置為針對多個LED串產(chǎn)生不同的電流水平信號和不同的占空比信號，以使得所述多個LED串具有基本相同的平均電流水平。在再一實施方式中，所述LED驅(qū)動器可以包括電源管理模塊，被配置為基于輸入電壓在所述照度控制器的控制下提供用于驅(qū)動LED串的輸出電壓。在又一實施方式中，所述電源管理模塊可以包括升壓器、降壓器和升壓-降壓器其中之一。根據(jù)本實用新型的第三方面，提供了一種照明設(shè)備，包括根據(jù)本公開的第二方面的LED驅(qū)動器。根據(jù)本實用新型的第四方面，提供了一種顯示設(shè)備，其包括根據(jù)本公開的第三方面所述的照明設(shè)備。通過本文所提供的實施方式，可以有效地減小LED驅(qū)動器的設(shè)備尺寸、制造成本和功率耗散，由此使其特別適合于要求較小設(shè)備尺寸和/或較小功率耗散的應(yīng)用。

通過對結(jié)合附圖所示出的實施方式進行詳細說明，本公開的上述以及其他特征將更加明顯，在本公開附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或相似的部件。在附圖中:圖1示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)中的一種自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器的電路示意圖。圖2示意性示出根據(jù)本實用新型的一個實施方式的LED驅(qū)動器的方框圖。圖3示意性示出根據(jù)本實用新型的一個實施方式的LED驅(qū)動器的詳細電路示意圖。圖4示意性示出根據(jù)本實用新型的一個實施方式的用于驅(qū)動LED串的信號的時序圖。圖5A至圖5H示意地示出可以在本實用新型的實施方式使用的采樣與保持單元的示例電路圖。圖6示意地示出根據(jù)本實用新型的一個實施方式的用于驅(qū)動LED的方法的流程圖。
具體實施方式
在下文中，將參考附圖詳細描述本實用新型的各個示例性實施方式。應(yīng)當(dāng)注意，這些附圖和描述涉及的僅僅是作為示例的優(yōu)選實施方式。應(yīng)該指出的是，根據(jù)隨后描述，很容易設(shè)想出此處公開的結(jié)構(gòu)和方法的替換實施方式，并且可以在不脫離本實用新型要求保護的實用新型的原理的情況下使用這些替代實施方式。應(yīng)當(dāng)理解，給出這些示例性實施方式僅僅是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解進而實現(xiàn)本實用新型，而并非以任何方式限制本實用新型的范圍。接下來，將首先參考圖2來描述根據(jù)本實用新型的一個實施方式的LED驅(qū)動器的基本架構(gòu)。如圖2所示，在一個例子中，LED驅(qū)動器可以包括:電源管理模塊301，一個或多個LED串302，一個或多個通道開關(guān)303，一個或多個通道調(diào)節(jié)器304、LED發(fā)光控制器350以及反饋回路330。而LED發(fā)光控制器350可以包括照度控制器310以及信號轉(zhuǎn)換單元320。電源管理模塊301接收輸入電壓Vin并在照度控制器310提供的控制信號314的控制下，將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成適合于驅(qū)動LED串的適當(dāng)電壓Vdrive。該電源管理模塊301可以是升壓器、降壓器以及升壓-降壓器其中任意一種。當(dāng)然，本實用新型不僅限于此，電源管理模塊301也可以采用任何其他適當(dāng)?shù)男问?。每個LED串包括串聯(lián)連接的多個LED。每個LED串的一端與電源管理模塊301的輸出連接，而另一端與相應(yīng)的LED通道開關(guān)303連接。LED通道開關(guān)303例如是脈沖寬度調(diào)制(PWM)晶體管。每個通道開關(guān)均可以根據(jù)照度控制器310提供的PWM占空比信號308來獨立控制相應(yīng)LED串302的亮度?！獋€或多個通道調(diào)節(jié)器304分別與一個或多個通道開關(guān)303相連。通道調(diào)節(jié)器304各自連接至信號轉(zhuǎn)換單元320的一個輸出端。而信號轉(zhuǎn)換單元320又連接至照度控制器 310。照度控制器310除了產(chǎn)生用于控制通道開關(guān)303的占空比信號308之外，還產(chǎn)生用于控制通道調(diào)節(jié)器304的電流水平信號309以及相應(yīng)的電流水平輸出控制信號326。該電流水平信號309是數(shù)字形式，其經(jīng)由信號轉(zhuǎn)換單元309轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號309’，并且信號轉(zhuǎn)換單元309在電流水平輸出控制信號326的控制下，在其相應(yīng)的輸出端子上輸出將該模擬形式的電流水平信號309’，以便將該電流水平信號309’提供給相應(yīng)的通道調(diào)節(jié)器304。通道調(diào)節(jié)器304例如是線性壓差調(diào)節(jié)器(LDO)，其基于輸入的模擬形式的電流水平信號309’來調(diào)節(jié)通過相應(yīng)LED串的電流，從而控制相應(yīng)LED串的照度輸出。反饋回路330，可以感測各個通道調(diào)節(jié)器304的電流輸出，并將其提供給照度控制器310，以使得照度控制器310可以至少部分上基于該反饋信號為各個通道調(diào)節(jié)器394設(shè)置電流的水平。此外，在本實用新型的實施方式中，采用了一個全新的LED發(fā)光控制器350，特別是其中包括了信號轉(zhuǎn)換單元320。該信號轉(zhuǎn)換單元320可以采用較少的數(shù)模轉(zhuǎn)換器件來執(zhí)行信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換，并在照度控制器310產(chǎn)生的電流水平輸出控制信號326的控制下，將電流水平信號提供給相應(yīng)的通道調(diào)節(jié)器。由于大大減少了尺寸較大、功率耗散大的DAC器件的使用，因此可以顯著減小整個LED驅(qū)動器的設(shè)備尺寸和功率耗散，由此使其特別適用于要求較小功率耗散的應(yīng)用。在下文中，將參考圖3來詳細描述根據(jù)本實用新型的一個實施方式的LED驅(qū)動器的各個組成部分的詳細電路結(jié)構(gòu)。電源管理樽塊參考圖3，在該實施方式中，電源管理模塊是升壓轉(zhuǎn)換器301。該升壓轉(zhuǎn)換器301接收輸入電壓Vin并為LED串302提供經(jīng)調(diào)整的輸出電壓。在本實用新型的一種實施方式中，升壓轉(zhuǎn)換器301包括電感器L1、二極管Dl、電容器Cl、開關(guān)Qb (例如,NMOS晶體管)、電阻器R1、R2、以及升壓控制器316。升壓控制器316基于來自照度控制器的控制信號314以及感測到的輸出電壓Vboost，來控制開關(guān)Qb的占空比。在由于二極管D I變?yōu)榉聪蚱枚归_關(guān)Qb斷開時，來自電源電壓Vin的輸入功率被存儲于電感器LI中。在由于二極管Dl變?yōu)檎蚱枚归_關(guān)Qb閉合時，輸入功率被傳遞到電容器Cl兩端從而提供輸出電壓Vboost。輸出電壓Vboost被施加到各個LED串302，以提供通過LED串的電流。電阻器Rl和電阻器R2構(gòu)成一個分壓器。升壓控制器316經(jīng)由該分壓器來感測輸出電壓Vboost，并基于感測的電壓來控制Qb的打開和關(guān)閉，以便調(diào)節(jié)輸出電壓Vboost。升壓控制器316可以采用多種公知調(diào)制技術(shù)中的任意一種來控制開關(guān)Qb的開啟和關(guān)閉狀態(tài)以及占空比，比如脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)。PWM和PFM是應(yīng)用控制開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的常規(guī)技術(shù)，它們分別用于通過控制驅(qū)動開關(guān)Qb的輸出驅(qū)動脈沖的相應(yīng)的寬度和頻率來實現(xiàn)輸出功率調(diào)節(jié)。這個反饋回路允許升壓轉(zhuǎn)換器301將輸出電壓Vboost保持在由升壓控制器316所設(shè)置的編程的水平。照度控制器照度控制器310是根據(jù)一個實施例的LED發(fā)光控制器的一個組成部分。該照度控制器310監(jiān)控每個LED通道，并設(shè)置峰值電流和PWM占空比，以保持LED通道之間的亮度匹配并優(yōu)化功率效率。照度控制器310輸出控制信號308、309、318、314、326以控制相應(yīng)的PWM開關(guān)QP、LD0 304、復(fù)用器311、升壓轉(zhuǎn)換器301和SH 322。照度控制器310還接收來自LDO 304的反饋信號315以及亮度控制輸入317?？刂菩盘?09提供數(shù)字形式的電流水平信號309，該信號309將通過信號轉(zhuǎn)換單元320 (更具體地DAC 324)被轉(zhuǎn)換成模擬形式的信號309’，以便設(shè)置通過LED串302的編程電流的模擬參考電壓Vref。此外，其還產(chǎn)生電流水平輸出控制信號326，以便控制信號轉(zhuǎn)換單元320使其將信號309’輸出給相應(yīng)的LDO 304。在本實用新型的一個實施方式中，照度控制器310生成的控制信號309 (即，電流水平信號)可以是允許8種可能可編程電流的3比特DAC字。例如，在本實用新型的一個實施方式中，每個LED通道的電流能夠以2mA的增量在40mA到54mA的范圍內(nèi)設(shè)置。照度控制器310可以在校準(zhǔn)階段期間為每個LED通道確定編程的電流。DAC 324可以具有足夠的精度，以便能夠在LED通道之間提供非常好的匹配。電流水平輸出控制信號326例如可以是I比特信號，其可以具有O或I的值?？梢栽谏呻娏魉叫盘?09的同時生成一個電流水平輸出信號326，以告知信號轉(zhuǎn)換單元320將該電流水平信號提供給哪個LDO 304。這樣，照度控制器310就能夠獨立地控制每個LED通道，以使得能夠根據(jù)不同的編程電流來調(diào)節(jié)不同的LED通道。各個控制信號308根據(jù)LED通道的PWM占空比來數(shù)字地控制每個LED通道的PWM開關(guān)QP。照度控制器310在校準(zhǔn)階段為每個LED通道確定作為編程的電流的函數(shù)的PWM占空比。同樣，照度控 制器310能夠獨立地控制每個LED通道的占空比，以使得能夠以不同的PWM占空比來配置不同的LED通道。對于一個給定的LED通道，PWM占空比與編程的電流共同確定LED通道中LED的亮度輸出。在根據(jù)本實用新型的實施方式中，可以針對多個LED串產(chǎn)生不同的電流水平信號和不同的占空比信號，以使得所述多個LED串具有基本相同的平均電流水平控制信號318將控制復(fù)用器311的開關(guān)。照度控制器310通過開關(guān)復(fù)用器311的選擇線318，經(jīng)由ADC 313按順序監(jiān)控來自不同LED通道的反饋信號。控制信號314可以控制在校準(zhǔn)階段設(shè)置電源電壓Vboost的升壓控制器316。控制信號314能夠以任何幾種常規(guī)方式設(shè)置Vboost，比如，通過在反饋電阻器Rl、R2的結(jié)點處加入一個電流，或者通過發(fā)送一個造成升壓控制器316內(nèi)部的參照發(fā)生改變的數(shù)字消息。照度控制器310接收指定每個通道η的相對亮度輸入外部亮度輸入317。在一種實施方式中，亮度輸入BIn將每個LED通道η的理想的相對亮度表達為一個預(yù)定義的最高亮度的百分比(例如，BI1 = 60%,BI2 = 80%,BI3 = 100%等)。照度控制器310使用亮度輸入為通道的基線占空比，因為一個通道的亮度輸出與它的占空比成正比。因而，例如，60 %的亮度輸入BIn表示通道η的為最高占空比(對應(yīng)于最高亮度)60 %的基線占空t匕。但是，照度控制器310在產(chǎn)生驅(qū)動PWM開關(guān)Qp的占空比信號308時以一個補償因子修改這個基線占空比，以補償已知的LED通道之間的電流差異并保持理想的相對亮度。這個補償因子及其產(chǎn)生的占空比信號308可以在校準(zhǔn)節(jié)段中被確定。線件壓差調(diào)節(jié)器(LDO)LDO 304根據(jù)每個LED通道的編程的電流水平調(diào)節(jié)通過LED串302的電流。每個LDO 304包括運算放大器306、感測電阻器Rs、以及傳輸晶體管(例如，一個NMOS晶體管)。傳輸晶體管％和感測電阻器Rs串接在PWM開關(guān)Qp與接地端子之間。運算放大器306的輸出被連接到傳輸晶體管Ql的柵極以控制通過LDO 304的電流。運算放大器306接收來自SH 322的輸出信號作為正輸入信號Vref，并經(jīng)由源自傳輸晶體管％的源極的負(fù)反饋回路接收反饋信號作為負(fù)輸入信號Vsense。LDO 304包括的反饋回路經(jīng)由Vsense感測通過LED串的電流并控制傳輸晶體管Ql以便將感測的電流保持在由Vref設(shè)置的編程的電流水平。運算放大器306將Vref與Vsense進行比較。如果Vref高于Vsense,那么運算放大器306增大施加到傳輸晶體管Qlj的柵極電壓，以增大通過感測電阻器Rs和LED串302的電流，直至其穩(wěn)定在Vref。如果VsenSe變得高于Vref，則運算放大器306降低施加到傳輸晶體管Ql的柵極電壓，以減小通過Rs的電流并導(dǎo)致Vsense下降,直至其穩(wěn)定在Vref。由此,LDO 304使用一個反饋回路將Vsense保持在Vref，從而將通過LED串302的電流保持在一個與Vref成比例的固定數(shù)值。信號轉(zhuǎn)換單元信號轉(zhuǎn)換單元320在圖3中以單點劃線示出，其是根據(jù)一個實施例的LED發(fā)光控制器的一個組成部分。信號轉(zhuǎn)換單元320可操作以將數(shù)字形式的電流水平信號309轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號309’，以及基于所述電流水平輸出控制信號326，在一個或多個輸出端其中之一處輸出模擬形式的電流水平信號309’。在如圖3所示的實施方式中，該信號轉(zhuǎn)換單元320可以包括一個DAC 324以及多個SH 322。DAC 32 4連接至照度控制器310的電流水平信號輸出端子以接收數(shù)字形式的電流水平信號309’。每個SH322的輸入端都連接至DAC 324的輸出端，以便能夠接收到經(jīng)過DAC 324轉(zhuǎn)換的模擬形式的電流水平信號309’。每個SH 322的輸出端連接至相應(yīng)的通道調(diào)節(jié)器304，以便將電流水平信號309’提供至相連的通道調(diào)節(jié)器304。此外，每個SH 322的控制信號輸入端還連接至照度控制器310，以接收來自照度控制器310的電流水平輸出控制信號326。DAC 324可以將來自照度控制器310的數(shù)字形式的電流水平信號309轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號309’。如前所述，該數(shù)字形式的電流水平信號可以是(但并不限于)允許8種可能可編程電流的8比特DAC字。DAC 324可以將該8個DAC字轉(zhuǎn)換成與相應(yīng)的電流水平對應(yīng)的一個模擬信號309’。SH 322每個可操作以基于輸入的電流水平輸出控制信號326，對DAC 324輸出的模擬形式的電流水平信號309’進行采樣，并在其輸出端保持采樣到的電流水平信號。這樣，就可以將針對特定通道調(diào)節(jié)器的電流水平信號輸出到相應(yīng)的通道調(diào)節(jié)器。圖4示意性示出根據(jù)本實用新型的一個實施方式的用于驅(qū)動LED串的信號的時序圖。其中以“數(shù)據(jù)”示意性地示出了照度控制器310發(fā)送給DAC 324的電流水平信號，其例如包括DATAl，DATA2，."，DATAN，每個數(shù)據(jù)針對一個LED通道。用于控制各個SH 322的各個采樣保持控制信號(即電流水平輸出控制信號326)，分別由SH1，SH2，…，SHN示出。[0062]如圖所示，針對DATA1，照度控制器310生成針對相應(yīng)SH 322的采樣保持信號SH1?？刂芐H 322進行采樣的時間應(yīng)該在DATAl的持續(xù)時間內(nèi)，以便使其能夠采樣到相應(yīng)的模擬形式的電流水平信號。當(dāng)SHl的值為低時，SH 322對DAC的輸出進行采樣(ts期間)，而當(dāng)在SH2的值為高時，SH 322在其輸出保持采樣到的信號(th期間)。類似地，針對DATA2，生成針對相應(yīng)SH 322的采樣保持信號SH2。響應(yīng)于SH2的值為低，相應(yīng)的SH 322對DAC的輸出進行采樣，以及響應(yīng)于SH2的值為高，對采樣到的信號進行保持。對于其他信號，情況也是類似。通過這樣的方式，就可以將照度控制器310產(chǎn)生的數(shù)字形式的電流水平信號309轉(zhuǎn)換成模擬形式的信號309 ‘并提供給相應(yīng)的通道調(diào)節(jié)器304，進而調(diào)節(jié)通過各個LED串的電流。在一個實施例中的LED發(fā)光控制器中，DAC的數(shù)目顯著小于SH的數(shù)目，最優(yōu)選地，DAC的數(shù)目為I。S卩，對于若干個SH 322，可以僅采用一個DAC將針對各個通道調(diào)節(jié)器的數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號。由于采樣與保持單元的尺寸和功率耗散顯著小于DAC，因此與采用數(shù)目與通道數(shù)目相同的DAC來實現(xiàn)并行數(shù)模轉(zhuǎn)換的現(xiàn)有技術(shù)相比，該例子可以顯著減小設(shè)備尺寸和功率耗散，由此使得該實施例的LED驅(qū)動器尤其適用于要求較小設(shè)備尺寸和/或較小功率耗散的應(yīng)用。下面，將參考圖5A至圖5F來描述可以在本實用新型實施方式中使用的采樣與保持單元的示例。圖5A示出了金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)采樣保持器，其中采用MOSFET開關(guān)和電容器來實現(xiàn)采樣和保持功能性。圖5B示出了雙緩沖采樣保持器的示意電路圖，其中該采樣保持電路具有輸入緩沖器和輸出緩沖器，以便在保持過程中實現(xiàn)低的下降率。圖5C示出了具有互補金屬氧化物半導(dǎo)體(COMS)開關(guān)的雙緩沖采樣保持器，其中使用兩個CMOS開關(guān)來替代圖5B中的單個開關(guān)。圖示出了反饋采樣保持器，其中采樣保持器的輸出被分別反饋至輸入緩沖器和輸出緩沖器，以實現(xiàn)更加精確的采樣保持輸出。圖5E示出了具有輸入放大器穩(wěn)定電路的反饋采樣保持器，其中針對輸入放大器采用了一個簡單的穩(wěn)定電路來提供保 持期間的輸出穩(wěn)定性。圖5F示出了積分采樣保持器，其采用積分原理實現(xiàn)采樣保持功能，以便更好地控制開關(guān)時刻和電荷的饋通。圖5G和圖5H示出了開關(guān)電容采樣保持器的電路，其中圖5G示出了開關(guān)電容采樣保持器的基本結(jié)構(gòu)，而圖5H示出了一種常用的開關(guān)電容采樣保持器的電路結(jié)構(gòu)。此外，還可以使用一直的基于米勒電容的采樣保持器。需要說明的是，此處給出的采樣保持器只是出于示例的目的。事實上，除了此處給出的采樣保持器電路示例以外，本實用新型實施方式中也可以采用任何其他適當(dāng)結(jié)構(gòu)的采樣保持電路。這些采樣保持器的工作原理是已知的，因此此處不在贅述。此外，本說明書還提供了一種用于驅(qū)動LED的方法。下面將參考圖6來詳細描述。如圖6所示，首先在步驟S601，例如由照度控制器310產(chǎn)生數(shù)字形式的電流水平信號以及電流水平輸出控制信號。然后，可以在步驟S602，例如通過DAC，將所述數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號。接著，在步驟S603，通過例如采樣與保持單元，基于產(chǎn)生的電流水平輸出控制信號在一個或多個輸出端其中之一處輸出模擬形式的電流水平信號，以便調(diào)節(jié)通過LED串的電流。[0069]具體地，可以基于電流水平輸出控制信號，對所述模擬形式的電流水平信號進行采樣，并保持采樣到的電流水平信號。例如，可以響應(yīng)于輸入的電流水平輸出控制信號的值為低，對模擬形式的電流水平信號進行采樣，以及響應(yīng)于輸入的電流水平輸出控制信號的值為高，對模擬形式的電流水平信號進行保持。此外，還可以生成占空比信號，并根據(jù)所述占空比信號控制相應(yīng)LED串的開啟和關(guān)閉。在根據(jù)本實用新型的實施方式中，可以針對多個LED串產(chǎn)生不同的電流水平信號和不同的占空比信號，以使得所述多個LED串具有基本相同的平均電流水平。需要說明的是，關(guān)于用于驅(qū)動LED的方法的詳細操作，可以參上文中結(jié)合圖2至圖5對一個實施例中的LED驅(qū)動器的中各部件的操作的具體描述。還需要說明的是，在上述詳細說明中，僅僅對LED驅(qū)動電路和驅(qū)動控制器中與本實用新型相關(guān)的部分進行了描述，以使其得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更全面地了若干實施例的內(nèi)容，對于其他部分，例如可以參考美國專利申請12/558，275，其全文包括在此以作為參考。此外，本說明書提供了一種照明設(shè)備，其可以包括根據(jù)前文所述的LED驅(qū)動器以及一個或多個LED串，每個LED串的一端與LED驅(qū)動器連接，另一端與驅(qū)動電壓輸入端連接。本說明書還提供了一種顯示設(shè)備，其可以包括根據(jù)公開的照明設(shè)備。通過閱讀本說明書的內(nèi)容，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將領(lǐng)會該自適應(yīng)開關(guān)模式LED驅(qū)動器的其他的替代設(shè)計。因此，雖然在此舉例說明并描述了本說明書的特定實施方式和應(yīng)用，但是應(yīng)該理解，本說明書并不局限于這里公開的確切結(jié)構(gòu)和部件。而且，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在沒有脫離所附權(quán)利要求所限定的實用新型實質(zhì)和范圍的情況下，對此處公開的本實用新型的方法和器件的排列、操作和細節(jié)方面進行的各種修改、變更和改變也都是顯而易見的。此外，雖然已經(jīng)參考若干具體實施方式
描述了本實用新型，但是應(yīng)該理解，本實用新型并不限于所公開的具體實施方式
。本實用新型旨在涵蓋在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)所包括的各種修改和等同布置。所附權(quán)利要求的范圍符合最寬泛的解釋，從而包含所有這樣的修改及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管LED發(fā)光控制器,其特征在于,包括: 一個或多個輸出端，每個所述輸出端可操作以連接至一個LED通道調(diào)節(jié)器； 照度控制器，可操作以產(chǎn)生數(shù)字形式的電流水平信號以及電流水平輸出控制信號；以及 信號轉(zhuǎn)換單元，可以操以將所述數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號，以及基于所述電流水平輸出控制信號，在所述一個或多個輸出端其中之一處輸出所述模擬形式的電流水平信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光控制器，其特征在于，所述信號轉(zhuǎn)換單元包括: 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，被配置為將所述數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成所述模擬形式的電流水平信號；以及 一個或多個采樣與保持單元，每個所述采樣與保持單的輸出可操作以連接至一個輸出端，且可操作以基于輸入的電流水平輸出控制信號，對所述模擬形式的電流水平信號進行采樣，并保持采樣到的電流水平信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED發(fā)光控制器，其特征在于，所述一個或多個采樣與保持單元每個被配置為響應(yīng)于所述輸入的電流水平輸出控制信號的值為低，對所述模擬形式的電流水平信號進行采樣，以及響應(yīng)于所述輸入的電流水平輸出控制信號的值為高，對所述模擬形式的電流水平信號進行保持。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED發(fā)光控制器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)目小于所述采樣與保持單元的數(shù)目。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED發(fā)光控制器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)目為I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的LED發(fā)光控制器，其特征在于，所述一個或多個采樣與保持單元是以下其中任意一種或多種: 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管采樣保持器； 雙緩沖采樣保持器； 具有互補金屬氧化物半導(dǎo)體開關(guān)的雙緩沖采樣保持器； 反饋采樣保持器； 具有輸入放大器穩(wěn)定電路的反饋采樣保持器； 積分采樣保持器； 基于米勒電容的采樣保持器；以及 開關(guān)電容采樣保持器。
7.一種發(fā)光二極管LED驅(qū)動器，其特征在于，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的LED發(fā)光控制器；以及 一個或多個LED通道調(diào)節(jié)器，其分別與所述LED發(fā)光控制器的所述一個或多個輸出端電連接，且可操作以基于輸入的模擬形式的電流水平信號，調(diào)節(jié)相應(yīng)LED串的電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED驅(qū)動器，其特征在于，所述LED驅(qū)動器針對每個LED串包括一個LED通道開關(guān)，所述照度控制器進一步被配置為產(chǎn)生占空比信號，以便由所述LED通道開關(guān)控制相應(yīng)LED串的開啟和關(guān)閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動 器，其特征在于，所述照度控制器被配置為針對多個LED串產(chǎn)生不同的電流水平信號和不同的占空比信號，以使得所述多個LED串具有基本相同的平均電流水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED驅(qū)動器，其特征在于，進一步包括電源管理模塊，被配置為基于輸入電壓在所述照度控制器的控制下提供用于驅(qū)動LED串的輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED驅(qū)動器，其中所述電源管理模塊包括升壓器、降壓器和升壓-降壓器其中之一。
12.—種照明設(shè)備，其特征在于，包括: 根據(jù)權(quán)利要求7至11任一項所述的LED驅(qū)動器；以及 一個或多個LED串，每個LED串的一端與LED驅(qū)動器連接，另一端與驅(qū)動電壓輸入端連接。
13.—種顯示設(shè)備，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明設(shè)備。
專利摘要本實用新型提供了一種發(fā)光二極管(LED)發(fā)光控制器、驅(qū)動器、照明設(shè)備及顯示設(shè)備。根據(jù)本實用新型的實施方式，該LED發(fā)光控制器可以包括一個或多個輸出端，每個所述輸出端可操作以連接至一個LED通道調(diào)節(jié)器；照度控制器，可操作以產(chǎn)生數(shù)字形式的電流水平信號以及電流水平輸出控制信號；以及信號轉(zhuǎn)換單元，可以操以將所述數(shù)字形式的電流水平信號轉(zhuǎn)換成模擬形式的電流水平信號，以及基于所述電流水平輸出控制信號，在所述一個或多個輸出端其中之一處輸出所述模擬形式的電流水平信號。根據(jù)本實用新型的實施例，可以有效地減小LED驅(qū)動器的設(shè)備尺寸和功率耗散，由此使其特別適合于要求較小設(shè)備尺寸和/或較小功率耗散的應(yīng)用。
文檔編號G09G3/34GK203086782SQ201220677109
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者宋振宇 申請人:艾爾瓦特集成電路科技(天津)有限公司