專利名稱：用于多個發(fā)光二極管的單個驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及發(fā)光二極管(LED)。本發(fā)明特別涉及用于操作多個LED以產(chǎn)生包含白光的各種顏色的光的一系列驅(qū)動電路裝置。
在本領(lǐng)域中眾所周知的是，紅色LED、綠色LED、藍色LED、和琥珀色LED用在各種用途(例如液晶顯示器背光照明和白光照明)中產(chǎn)生包括白光的各種顏色的光。為了產(chǎn)生所需顏色的光，每種顏色的LED被獨立地控制以提供適當(dāng)比例的紅色、綠色、藍色和琥珀色光，從而產(chǎn)生所需顏色的光(例如50％紅色、20％藍色、20％綠色、以及10％琥珀色)。為達此目的，每種顏色的LED過去都由其自己的驅(qū)動電路操作。例如，美國專利No.6,507,159公開了三個LED驅(qū)動器分別控制紅色LED、綠色LED和藍色LED。
本發(fā)明為多個LED提供了具有獨立光控能力的單個驅(qū)動電路。
本發(fā)明的一個形式為包含電源和切換LED單元的LED驅(qū)動電路，該LED驅(qū)動電路采用一個或者多個LED以輻射任意顏色的光。操作中，電源以功率轉(zhuǎn)換頻率供電，且切換LED單元以LED驅(qū)動頻率在輻射模式和禁用模式之間切換。在輻射模式期間，LED電流從電源流過該(多個)LED，該(多個)LED由此輻射光。在禁用模式期間，從該電源流過該(多個)LED的電流被阻止，從而防止該(多個)LED輻射光。
本發(fā)明的第二個形式為包含輸入端、輸出端、以及用于輻射任意顏色的光的一個或者多個LED的切換LED單元。該切換LED單元以LED驅(qū)動頻率在輻射模式和禁用模式之間切換。在輻射模式期間，LED電流從施加于輸入端和輸出端之間的電源流過該(多個)LED，該(多個)LED由此輻射光。在禁用模式期間，從電源流過該(多個)LED的電流被阻止，從而防止該(多個)LED輻射光。
結(jié)合附圖閱讀下述對目前優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述形式及其它形式、特征和優(yōu)點將變得更加明顯。該詳細描述及附圖純粹是對本發(fā)明的示出而非限制，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等效描述定義。


圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的電流源驅(qū)動切換LED單元的第一基本實施例的示意圖；圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的電流源驅(qū)動切換LED單元的第二基本實施例的示意圖；圖5和6示出了根據(jù)本發(fā)明的電流源驅(qū)動切換LED單元的第三基本實施例的示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電流驅(qū)動切換LED單元的電流源LED驅(qū)動電路的第一實施例的示意圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電流驅(qū)動切換LED單元的電流源LED驅(qū)動電路的第二實施例的示意圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電流驅(qū)動切換LED單元的電流源LED驅(qū)動電路的第三實施例的示意圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電流驅(qū)動切換LED單元的電流源LED驅(qū)動電路的第四實施例的示意圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電流驅(qū)動切換LED單元的電流源LED驅(qū)動電路的第五實施例的示意圖；圖12和13示出根據(jù)本發(fā)明的電壓源驅(qū)動切換LED單元的第一基本實施例的示意圖；圖14和15示出根據(jù)本發(fā)明的電壓源驅(qū)動切換LED單元的第二基本實施例的示意圖；圖16和17示出根據(jù)本發(fā)明的電壓源驅(qū)動切換LED單元的第三基本實施例的示意圖；圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電壓驅(qū)動切換LED單元的電壓源LED驅(qū)動電路的第一實施例的示意圖；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用單個電壓驅(qū)動切換LED單元的電壓源LED驅(qū)動電路的第二實施例的示意圖；圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用多個電流驅(qū)動切換LED單元的電流源LED驅(qū)動電路的第一基本實施例的示意圖；圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的、采用多個電壓驅(qū)動切換LED單元的電壓源LED驅(qū)動電路的第一基本實施例的示意圖；圖22示出了圖20中所示的根據(jù)本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的第一實施例的示意圖23示出了圖20中所示的根據(jù)本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的第二實施例的示意圖；圖24示出了圖20中所示的根據(jù)本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的第三實施例的示意圖；圖25示出了圖20中所示的根據(jù)本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的第四實施例的示意圖；圖26示出了圖21中所示的根據(jù)本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的第一實施例的示意圖；圖27示出了圖21中所示的根據(jù)本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的第二實施例的示意圖；圖28示出了圖21中所示的根據(jù)本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的第三實施例的示意圖；圖29示出了圖21中所示的根據(jù)本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的第四實施例的示意圖。
圖1-6和12-17示出了用于設(shè)計本發(fā)明的電流源驅(qū)動切換LED單元(圖1至6)或者電壓源驅(qū)動切換LED單元(圖12至17)的基本LED矩陣L11-LXY。任意一種切換LED單元的LED設(shè)計涉及(1)在LED矩陣L11-LXY中選擇一個或者多個LED，其中X≥1且Y≥1，(2)為從LED矩陣L11-LXY中選擇出的每個LED選擇一種顏色，以及(3)對于多個LED的實施例，為從LED矩陣L11-LXY中選擇出的多個LED選擇一個或者多個串聯(lián)與/或并聯(lián)。對于采用多個LED的任意一種LED單元的實施例，優(yōu)選地將具有相似工作電流規(guī)格的LED串聯(lián)，并優(yōu)選地將具有相似工作電壓規(guī)格的LED并聯(lián)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的切換LED單元的LED設(shè)計沒有限制。
圖1和2示出了基本電流源驅(qū)動切換LED單元30，該單元還采用了與LED矩陣L11-LXY串聯(lián)連接的開關(guān)SW1(例如半導(dǎo)體開關(guān))，以及與開關(guān)SW1及LED矩陣L11-LXY的串聯(lián)連接相并聯(lián)的開關(guān)SW2(例如半導(dǎo)體開關(guān))。為了便于理解單元30，對單元30工作模式的下述描述包含了LED矩陣L11-LXY內(nèi)的每一個LED。然而實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于單元30的電流源驅(qū)動切換LED單元的單元設(shè)計可以包含LED矩陣L11-LXY中任意數(shù)目的LED以及這些LED的任意設(shè)置。
在圖1所示的單元30的輻射模式中，開關(guān)SW1閉合，開關(guān)SW2斷開，由此電流iPM1可以依次流過輸入端IN1、開關(guān)SW1、LED矩陣L11-LXY以及輸出端OUT1，從而根據(jù)所選的LED的(多種)顏色輻射有顏色的光。在圖2所示的單元30的禁用模式中，開關(guān)SW1斷開，開關(guān)SW2閉合，由此阻止電流iPM1流過LED矩陣L11-LXY，這些LED因此不輻射該顏色的光。由于開關(guān)SW1和SW2以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)互補地斷開和閉合，電流iPM1構(gòu)成脈沖調(diào)制電流，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員利用傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。
切換LED單元30的多個LED的實施例還可包含貫穿LED矩陣L11-LXY中的多個LED分布的一個或者多個另外的開關(guān)(例如半導(dǎo)體開關(guān))，從而可以根據(jù)這些另外的開關(guān)相對于圖1和2所示開關(guān)SW1和SW2的斷開和閉合的斷開和閉合，改變這些LED所輻射的光的顏色等級與/或色彩強度。這種多個LED的實施例可以以相同或者不同的LED驅(qū)動頻率操作開關(guān)SW1和SW2以及這些另外的開關(guān)。在以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作這些另外的開關(guān)或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分成多組操作這些另外的開關(guān)的實施例中，電流iPM1可包含各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖3和4示出了基本電流源驅(qū)動切換LED單元31，該單元采用了開關(guān)SW11-SW1Y(例如半導(dǎo)體開關(guān))連接到LED矩陣L11-LXY的電路配置。單元31還采用了與開關(guān)SW1-SW1Y和LED矩陣L11-LXY的電路配置并聯(lián)的開關(guān)SW3(例如，半導(dǎo)體開關(guān))。為了便于理解單元31，對單元31的工作模式的下述描述包含了開關(guān)SW11-SW1Y中的每一個以及LED矩陣L11-LXY內(nèi)的每一個LED。然而實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于單元31的電流源驅(qū)動切換LED單元的單元設(shè)計可以包含任意數(shù)目的開關(guān)SW11-SW1Y和LED矩陣L11-LXY中的LED以及這些開關(guān)和LED的任意配置。
在圖3所示的單元31的輻射模式中，開關(guān)SW3斷開，開關(guān)SW11-SW1Y閉合，由此電流iPM1可以依次流過輸入端IN2、開關(guān)SW11-SW1Y、LED矩陣L11-LXY以及輸出端OUT2，從而根據(jù)這些LED的選定的(多種)顏色而輻射有顏色的光。在圖4所示的單元31的禁用模式中，開關(guān)SW3閉合，開關(guān)SW11-SW1Y斷開，由此阻止電流iPM1流過LED矩陣L11-LXY，這些LED因此不輻射該顏色的光。此外，由于開關(guān)SW3和開關(guān)SW11-SW1Y以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)互補地斷開和閉合，電流iPM1構(gòu)成脈沖調(diào)制電流，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員想得到的傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。在單元31的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SW1Y或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SW1Y。在這種情況下，電流iPM1可包括變化的LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
切換LED單元31的實施例還可包含貫穿LED矩陣L11-LXY分布的一個或者多個另外的開關(guān)(例如半導(dǎo)體開關(guān))，從而可以根據(jù)這些另外的開關(guān)相對于圖3和4所示開關(guān)SW3和開關(guān)SW11-SW1Y的斷開和閉合的斷開和閉合，改變顏色等級與/或色彩強度。這種多個LED的實施例可以以相同或者不同的LED驅(qū)動頻率操作開關(guān)SW3和SW11-SW1Y以及這些另外的開關(guān)。在以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作這些另外的開關(guān)或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分成多組操作這些另外的開關(guān)的實施例中，電流ipm1可包含各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖5和6示出了基本電流源驅(qū)動切換LED單元32，該單元采用了連開關(guān)SW11-SWX1(例如半導(dǎo)體開關(guān))接到LED矩陣L11-LXY的電路配置。為了便于理解單元32，對單元32工作模式的下述描述包含了開關(guān)SW1-SWX1中的每一個以及LED矩陣L11-LXY內(nèi)的每一個LED。然而實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于單元32的電流源驅(qū)動切換LED單元的單元設(shè)計可以包含任意數(shù)目的開關(guān)SW11-SWX1和LED矩陣L11-LXY中的LED以及這些開關(guān)和LED的任意配置。
在圖5所示的單元32的輻射模式中，開關(guān)SW11-SWX1斷開，由此電流iPM1可以依次流過輸入端IN3、LED矩陣L11-LXY以及輸出端OUT3，從而根據(jù)這些LED的選定的顏色輻射有顏色的光。在圖6所示的單元32的禁用模式中，選定的開關(guān)SW11-SWX1閉合，由此阻止電流iPM1流過LED矩陣L11-LXY，這些LED因此不輻射該顏色的光。同樣，由于開關(guān)SW11-SWX1以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)互補地斷開和閉合，電流iPM1構(gòu)成脈沖調(diào)制電流，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員想得到的傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。在單元32的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SWX1或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SWX1。在這種情況下，電流iPM1可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
切換LED單元32的實施例還可包含貫穿所選定的多個LED分布的的一個或者多個另外的開關(guān)(例如半導(dǎo)體開關(guān))，從而可以根據(jù)這些另外的開關(guān)相對于圖5和6所示的開關(guān)SW11-SWX1的斷開和閉合的斷開和閉合，改變色彩等級與/或色彩強度。這種多個LED的實施例可以以相同或者不同的LED驅(qū)動頻率操作SW11-SWX1以及這些另外的開關(guān)。在以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作這些另外的開關(guān)或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分成多組操作這些另外的開關(guān)的實施例中，電流iPM1可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
參考圖1至6，采用電流源和該電流源驅(qū)動的切換LED單元30至32之一的本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的數(shù)目和配置沒有限制。圖7至11示出了本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的幾個示例性實施例。
圖7示出了采用形式為Buck轉(zhuǎn)換器的電流源CS1的電流源LED驅(qū)動器40，該電流源CS1具有電池B1、半導(dǎo)體開關(guān)Q1、二極管D1和電感器L1的已知布置。按常規(guī)，通過以功率轉(zhuǎn)換頻率(例如100KHz)向半導(dǎo)體開關(guān)Q1的柵極施加?xùn)艠O信號而操作電流源CS1，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
圖8示出了采用形式為Cuk轉(zhuǎn)換器的電流源CS2的電流源LED驅(qū)動器41，該電流源CS2具有電池B2、電感器L2、半導(dǎo)體開關(guān)Q2、電容器C1、二極管D2和電感器L3的已知布置。按常規(guī)，以功率轉(zhuǎn)換頻率(例如100KHz)向半導(dǎo)體開關(guān)Q2的柵極施加?xùn)艠O信號而操作電流源CS2，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
圖9示出了采用形式為Zeta轉(zhuǎn)換器的電流源CS3的電流源LED驅(qū)動器42，該電流源CS3具有電池B3、半導(dǎo)體開關(guān)Q3、電感器L4、電容器C2、二極管D3和電感器L5的已知布置。按常規(guī)，以功率轉(zhuǎn)換頻率(例如100KHz)向半導(dǎo)體開關(guān)Q3的柵極施加?xùn)艠O信號而操作電流源CS3，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
圖10示出了采用形式為Forward轉(zhuǎn)換器的電流源CS4的電流源LED驅(qū)動器43，該電流源CS4具有電池B4、變壓器T1、半導(dǎo)體開關(guān)Q4、二極管D4、二極管D5和電感L6的已知布置。驅(qū)動器43還采用了單元32(圖5和6)的版本32a。按常規(guī)，以功率轉(zhuǎn)換頻率(例如100KHz)向半導(dǎo)體開關(guān)Q4的柵極施加?xùn)艠O信號而操作電流源CS4，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
參考圖7至10，驅(qū)動器40至43還采用了單元32(圖3和4)的版本32a，其中該版本32a具有開關(guān)SW11-SW41和LED L11-L41的如圖所示的電路配置。在可能包含另外的開關(guān)的任何所需的電路配置中，LEDL11、LED L21、LED L31與/或LED L41可以實現(xiàn)為多個LED。在一個實施例中，LED L11包括一個或者多個紅色LED，LED L21包括多個綠色LED，LED L31包括多個藍色LED，LED L41包括一個或者多個琥珀色LED。
單元32a具有十五(15)個輻射模式，單元32a的每個輻射模式涉及開關(guān)SW11-SW41中一個或者多個的選擇性斷開，由此電流iPM1流過LEDL11-L41中的一個或者多個，從而根據(jù)LED L11-L41中的哪些正在輻射光而輻射有顏色的光。在單元32a的禁用模式中，開關(guān)SW11-SW41閉合，由此阻止電流iPM1流過LED L11-L41，因此LED L11-L41不輻射該顏色的光。單元32a根據(jù)選擇性地施加于開關(guān)SW11-SW41的常規(guī)控制信號，以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)切換于輻射模式之一和禁用模式之間。在單元32a的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SW41或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SW41。在這種情況下，電流iPM1可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖11示出了采用電流源CS 1(圖7)和單元31的版本31a(圖3和4)的電流源LED驅(qū)動器44，其中版本31a具有開關(guān)SW3、開關(guān)SW11-SW14和LED L11-L14按圖所示的電路配置。在可能包含另外的開關(guān)的任何所需的電路配置中，LED L11、LED L12、LED L13與/或LED L14可以實現(xiàn)為多個LED。在一個實施例中，LED L11包括一個或者多個紅色LED，LED L12包括多個綠色LED，LED L13包括多個藍色LED，LED L14包括一個或者多個琥珀色LED。
單元31a具有十五(15)個輻射模式，單元31a的每個輻射模式涉及開關(guān)SW3的斷開以及SW11-SW14中一個或者多個開關(guān)的選擇性閉合，由此電流iPM1流過LED L11-L14中的一個或者多個，從而根據(jù)LEDL11-L14中的哪些正在輻射光而輻射有顏色的光。在單元31a的禁用模式中，開關(guān)SW3和開關(guān)SW11-SW14閉合，由此阻止電流iPM1流過LEDL11-L14，因此LED L11-L14不輻射該顏色的光。單元31a根據(jù)選擇性地施加于開關(guān)SW11-SW14的常規(guī)控制信號，以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)切換于輻射模式之一和禁用模式之間。在單元31a的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SW14或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SW14。在這種情況下，電流iPM1可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖12和13示出了基本電壓源驅(qū)動切換LED單元50，該LED單元還采用了與LED矩陣L11-LXY并聯(lián)連接的開關(guān)SW5(例如半導(dǎo)體開關(guān))，以及與開關(guān)SW5和LED矩陣L11-LXY的并聯(lián)連接相串聯(lián)的開關(guān)SW4(例如半導(dǎo)體開關(guān))。為了便于理解單元50，對單元50工作模式的下述描述包含LED矩陣L11-LXY中的每個LED。然而實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于單元50的電壓源驅(qū)動切換LED單元的單元設(shè)計可以包含任意數(shù)目的LED矩陣L11-LXY中的LED以及這些LED的任意配置。
在圖12所示的單元50的輻射模式中，開關(guān)SW4閉合，開關(guān)SW5斷開，由此電流iPM1可以依次流過輸入端IN4、開關(guān)SW4、LED矩陣L11-LXY以及輸出端OUT4，從而根據(jù)這些LED的選定的(多種)顏色輻射有顏色的光。在圖13所示的單元50的禁用模式中，開關(guān)SW4斷開，開關(guān)SW5閉合，由此阻止電流iPM1流過LED矩陣L11-LXY，這些LED因此不輻射該顏色的光。由于開關(guān)SW4和SW5以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)互補地斷開和閉合，電流iPM1構(gòu)成脈沖調(diào)制電流，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員想得到的傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。
切換LED單元50的多個LED的實施例還可包含貫穿LED矩陣L11-LXY的多個LED分布的一個或者多個另外的開關(guān)(例如半導(dǎo)體開關(guān))，從而可以根據(jù)這些另外的開關(guān)相對于圖12和13所示開關(guān)SW4和SW5的斷開和閉合的斷開和閉合，改變這些LED所輻射光的色彩等級與/或色彩強度。這種多個LED的實施例可以以相同或者不同的LED驅(qū)動頻率操作開關(guān)SW4和SW5以及這些另外的開關(guān)。在以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作這些另外的開關(guān)或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分成多組操作這些另外的開關(guān)的實施例中，電流iPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖14和15示出了基本電壓源驅(qū)動切換LED單元51，該LED單元采用了開關(guān)SW11-SW1Y(例如半導(dǎo)體開關(guān))與LED矩陣L11-LXY相連接的電路配置。為了便于理解單元51，對單元51工作模式的下述描述包含了開關(guān)SW11-SW1Y中的每一個和LED矩陣L11-LXY中的每個LED。然而實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于單元51的電流源驅(qū)動切換LED單元的單元設(shè)計可以包含任意數(shù)目的開關(guān)SW11-SW1Y和LED矩陣L11-LXY中的LED以及這些開關(guān)和LED的任意配置。
在圖14所示的單元51的輻射模式中，開關(guān)SW11-SW1Y閉合，由此電流iPM1可以依次流過輸入端IN5、開關(guān)SW11-SW1Y、LED矩陣L11-LXY以及輸出端OUT5，從而根據(jù)這些LED的選定顏色輻射有顏色的光。在圖15所示的單元51的禁用模式中，開關(guān)SW11-SW1Y斷開，由此阻止電流iPM1流過LED矩陣L11-LXY，這些LED因此不輻射該顏色的光。同樣，由于開關(guān)SW11-SW1Y以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)斷開和閉合，電流iPM1構(gòu)成脈沖調(diào)制電流，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員想得到的傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。在單元51的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SW1Y或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SW1Y。在這種情況下，電流iPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
切換LED單元51的實施例還可包含貫穿LED矩陣L11-LXY分布的一個或者多個另外的開關(guān)(例如半導(dǎo)體開關(guān))，從而可以根據(jù)這些另外的開關(guān)相對于圖14和15所示開關(guān)SW11-SW1Y的斷開和閉合的斷開和閉合，改變色彩等級與/或色彩強度。這種多個LED的實施例可以以相同或者不同的LED驅(qū)動頻率操作開關(guān)SW11-SW1Y以及這些另外開關(guān)。在以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作這些另外的開關(guān)或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分成多組操作這些另外的開關(guān)的實施例中，電流iPM2可包含各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖16和17示出了基本電壓源驅(qū)動切換LED單元52，該LED單元采用了開關(guān)SW11-SWX1(例如半導(dǎo)體開關(guān))連接到LED矩陣L11-LXY的電路配置。單元52還采用了與開關(guān)SW11-SWX1和LED矩陣L11-LXY的電路配置串聯(lián)連接的開關(guān)SW6。為了便于理解單元52，對單元52工作模式的下述描述包含了開關(guān)SW11-SWX1中的每一個以及LED矩陣L11-LXY內(nèi)的每一個LED。然而實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于單元52的電壓源驅(qū)動切換LED單元的單元設(shè)計可以包含任意數(shù)目的開關(guān)SW11-SWX1和LED矩陣L11-LXY中的LED以及這些開關(guān)和LED的任意配置。
在圖16所示的單元52的輻射模式中，開關(guān)SW6閉合，開關(guān)SW11-SWX1斷開，由此電流iPM1可以依次流過輸入端IN6、LED矩陣L11-LXY以及輸出端OUT6，從而根據(jù)這些LED的(多種)選定顏色輻射有顏色的光。在圖17所示的禁用模式中，選定的開關(guān)SW11-SWX1閉合，由此阻止電流iPM1流過LED矩陣L11-LXY，這些LED因此不輻射該顏色的光。同樣，由于開關(guān)SW6和開關(guān)SW11-SWX1以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)互補地斷開和閉合，電流iPM1構(gòu)成脈沖調(diào)制電流，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員想得到的傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。在單元52的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SWX1或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SWX1。在這種情況下，電流iPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
切換LED單元52的實施例還可包含貫穿所選定的多個LED分布的一個或者多個另外的開關(guān)(例如半導(dǎo)體開關(guān))，從而可以根據(jù)這些另外的開關(guān)相對于圖16和17所示開關(guān)SW6和開關(guān)SW11-SWX1的斷開和閉合的斷開和閉合，改變色彩等級與/或色彩強度。這種多個LED的實施例可以以相同或者不同的LED驅(qū)動頻率操作開關(guān)SW6和開關(guān)SW11-SWX1以及附加開關(guān)。在以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作這些另外的開關(guān)或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分成多組操作這些另外的開關(guān)的實施例中，電流iPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
參考圖12至17，采用電壓源和該電壓源驅(qū)動的切換LED單元50至52之一的本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的數(shù)目和配置沒有限制。圖18和19示出了本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的幾個示例實施例。
圖18示出了采用形式為Boost轉(zhuǎn)換器的電壓源VS1的電壓源LED驅(qū)動器60，該電壓源VS1具有電池B5、電感器L7、半導(dǎo)體開關(guān)Q5、二極管D6和電容器C2的已知布置。按常規(guī)，以功率轉(zhuǎn)換頻率(例如100KHz)向半導(dǎo)體開關(guān)Q5的柵極施加?xùn)艠O信號而操作電壓源VS1，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
驅(qū)動器60還采用了單元51(圖13和14)的版本51a，其中該版本51a具有開關(guān)SW11-SW14和LED L11-L14的如圖所示的電路配置。在可能包含另外的開關(guān)的任何所需的電路配置中，LED L11、LED L12、LED L13與/或LED L14可以實現(xiàn)為多個LED。在一個實施例中，LED L11包括一個或者多個紅色LED，LED L12包括多個綠色LED，LED L13包括多個藍色LED，LED L14包括一個或者多個琥珀色LED。
單元51a具有十五(15)個輻射模式，單元51a的每個輻射模式涉及SW11-SW14中一個或者多個開關(guān)的選擇性斷開，由此電流iPM1流過LEDL11-L14中的一個或者多個，從而根據(jù)LED L11-L14中的哪些正在輻射光而輻射有顏色的光。在單元51a的禁用模式中，開關(guān)SW11-SW14閉合，由此阻止電流iPM1流過LED L11-L14，因此LED L11-L14不輻射該顏色的光。單元51a根據(jù)選擇性地施加于開關(guān)SW11-SW14的常規(guī)控制信號，以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)切換于輻射模式之一和禁用模式之間。在單元51a的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SW14或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SW14。在這種情況下，電流iPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖19示出了采用形式為F1yback轉(zhuǎn)換器的電壓源VS2的電壓源LED驅(qū)動器61，該電壓源VS2具有電池B6、半導(dǎo)體開關(guān)Q6、變壓器T2和二極管D7的已知布置。按常規(guī)，以功率轉(zhuǎn)換頻率(例如100KHz)向半導(dǎo)體開關(guān)Q6的柵極施加?xùn)艠O信號而操作電壓源VS2，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
驅(qū)動器61還采用了單元52(圖16和17)的版本52a，其中該版本52a具有開關(guān)SW6、開關(guān)SW11-SW41和LED L11-L41的如圖所示的電路配置。在可能包含另外的開關(guān)的任何所需的電路配置中，LED L11、LEDL21、LED L31與/或LED L41可以實現(xiàn)為多個LED。在一個實施例中，LED L11包括一個或者多個紅色LED，LED L21包括多個綠色LED，LED L31包括多個藍色LED，LED L41包括一個或者多個琥珀色LED。
單元52a具有十五(15)個輻射模式，單元52a的每個輻射模式涉及開關(guān)SW6的閉合以及開關(guān)SW11-SW41中一個或者多個的選擇性斷開，由此電流iPM2流過LED L11-L41中的一個或者多個，從而根據(jù)LEDL11-L41中的哪些正在輻射光而輻射有顏色的光。在單元52a的禁用模式中，開關(guān)SW6斷開，開關(guān)SW11-SW41閉合，由此阻止電流iPM2流過LEDL11-L41，因此LED L11-L41不輻射該顏色的光。單元52a根據(jù)選擇性地施加于開關(guān)SW11-SW41的常規(guī)控制信號，以LED驅(qū)動頻率(例如200Hz)切換于輻射模式之一和禁用模式之間。在單元52a的備選操作實施例中，可以以不同的LED驅(qū)動頻率單獨操作開關(guān)SW11-SW41或者在不同的LED驅(qū)動頻率下分組地操作開關(guān)SW11-SW41。在這種情況下，電流iPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖20示出了基本電流源LED驅(qū)動器70，該驅(qū)動器采用了電流源IS和用于設(shè)計本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器諸多實施例之一的單元矩陣30(11)-30(XY)。本發(fā)明的電流源LED驅(qū)動器的驅(qū)動器設(shè)計涉及(1)從單元矩陣30(11)-30(XY)中選擇一個或者多個電流源驅(qū)動的切換LED單元30，其中X≥1且Y≥1，(2)對從單元矩陣30(11)-30(XY)中選擇出的每個單元30進行LED設(shè)計，以及(3)對于多個單元的實施例，為從單元矩陣30(11)-30(XY)中選擇出的多個單元30選擇一個或者多個串聯(lián)連接與/或并聯(lián)連接。對于采用多個單元30的驅(qū)動器實施例，優(yōu)選地將具有相似工作電流規(guī)格的單元30串聯(lián)連接，并優(yōu)選地將具有相似工作電壓規(guī)格的單元30并聯(lián)連接。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于驅(qū)動器70的電流源LED驅(qū)動器的驅(qū)動器設(shè)計沒有限制。圖22至25示出了基于驅(qū)動器70的電流源LED驅(qū)動器的幾個示例性實施例。
圖22示出了與電流源IS并聯(lián)連接的紅色單元30R、綠色單元30G和藍色單元30B。圖23示出了與電流源IS串聯(lián)連接的紅色單元30R、綠色單元30G和藍色單元30B。圖24示出了串聯(lián)連接到電流源IS的紅色單元30R以及綠色單元30G和藍色單元30B的并聯(lián)連接。圖25示出了紅色單元30R及綠色單元30G和藍色單元30B的串聯(lián)連接與電流源IS并聯(lián)連接。參考圖22至25，電流源(例如圖7至10所示的CS1-CS4)根據(jù)各個單元30R、30G和30B以相同的LED驅(qū)動頻率或者以不同的LED驅(qū)動頻率在各自輻射模式和禁用模式之間的切換，向單元30R、30G和30B提供脈沖調(diào)制電流IPM1，且電流IPM1可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
圖21示出了基本電壓源LED驅(qū)動器80，該驅(qū)動器采用了電壓源VS和用于設(shè)計本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器諸多實施例之一的單元矩陣50(11)-50(XY)。本發(fā)明的電壓源LED驅(qū)動器的驅(qū)動器設(shè)計涉及(1)從單元矩陣50(11)-50(XY)中選擇一個或者多個電壓源驅(qū)動的切換LED單元50，其中X≥1且Y≥1，(2)對從單元矩陣50(11)-50(XY)中選擇出的每個單元50進行LED設(shè)計，以及(3)對于多個單元的實施例，為從單元矩陣50(11)-50(XY)中選擇出的多個單元50選擇一個或者多個串聯(lián)連接與/或并聯(lián)連接。對于采用多個單元50的驅(qū)動器實施例，優(yōu)選地將具有相似工作電流規(guī)格的單元50串聯(lián)連接，并優(yōu)選地將具有相似工作電壓規(guī)格的單元50并聯(lián)連接。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于驅(qū)動器80的電壓源LED驅(qū)動器的驅(qū)動器設(shè)計沒有限制。圖26至29示出了基于驅(qū)動器80的電壓源LED驅(qū)動器的幾個示例性實施例。
圖26示出了與電壓源VS并聯(lián)連接的紅色單元50R、綠色單元50G和藍色單元50B。圖27示出了與電壓源VS串聯(lián)連接的紅色單元50R、綠色單元50G和藍色單元50B。圖28示出了與電壓源Vs串聯(lián)連接的紅色單元50R以及綠色單元50G和藍色單元50B的并聯(lián)連接。圖29示出了與電壓源VS并聯(lián)連接的紅色單元50R及綠色單元50G和藍色單元50B的串聯(lián)連接。參考圖26至29，電壓源(例如圖18和19所示的VS1和VS2)根據(jù)各個單元50R、50G和50B以相同的LED驅(qū)動頻率或者以不同的LED驅(qū)動頻率在各自輻射模式和禁用模式之間的切換，向單元50R，50G，50B提供脈沖調(diào)制電流IPM1，且電流IPM2可包括各種LED驅(qū)動頻率下的多個脈沖調(diào)制電流。
盡管目前認為在此公開的本發(fā)明的各實施例是優(yōu)選的，但在不離開本發(fā)明的精神和范圍下可進行各種改變和調(diào)整。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求指出，落在其等效意思和范圍內(nèi)的所有改變都應(yīng)包含在所附權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED驅(qū)動電路(70，80)，包含電源(IS，VS)，可用于以第一頻率供電；以及第一切換LED單元(30-32，40-42)，其包含第一、至少一個LED(L11-LXY)，所述第一、至少一個LED(L11-LXY)可用于響應(yīng)于流過該LED的第一LED電流輻射第一顏色的光，其中所述第一切換LED單元(30-32，40-42)可用于以第二頻率在第一輻射模式和第一禁用模式之間切換，其中，在第一輻射模式期間，所述第一切換LED單元(30-32，40-42)控制該第一LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第一、至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，在第一禁用模式期間，所述第一切換LED單元(30-32，40-42)阻止該第一LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第一、至少一個LED(L11-LXY)。
2.權(quán)利要求1的LED驅(qū)動電路(70，80)，進一步包含第二切換LED單元(30-32，40-42)，其包含第二、至少一個LED(L11-LXY)，所述第二、至少一個LED(L11-LXY)可用于響應(yīng)于流過該LED的第二LED電流輻射第二顏色的光，其中所述第二切換LED單元(30-32，40-42)可用于以第三頻率在第二輻射模式和第二禁用模式之間切換，其中，在第二輻射模式期間，所述第二切換LED單元(30-32，40-42)控制該第二LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第二、至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，在第二禁用模式期間，所述第二切換LED單元(30-32，40-42)阻止該第二LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第二、至少一個LED(L11-LXY)。
3.權(quán)利要求2的LED驅(qū)動電路(70，80)，進一步包含第三切換LED單元(30-32，40-42)，其包含第三、至少一個LED(L11-LXY)，所述第三、至少一個LED(L11-LXY)可用于響應(yīng)于流過該LED的第三LED電流輻射第三顏色的光，其中所述第三切換LED單元(30-32，40-42)可用于以第四頻率在第三輻射模式和第三禁用模式之間切換，其中，在第三輻射模式期間，所述第三切換LED單元(30-32，40-42)控制該第三LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第三、至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，在第三禁用模式期間，所述第三切換LED單元(30-32，40-42)阻止該第三LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第三、至少一個LED(L11-LXY)。
4.權(quán)利要求1的LED驅(qū)動電路(70，80)，進一步包含第二切換LED單元(30-32，40-42)，其包含第二、至少一個LED(L11-LXY)，所述第二、至少一個LED(L11-LXY)可用于響應(yīng)于流過該LED的第一LED電流輻射第二顏色的光，其中所述第一切換單元(30-32，40-42)和所述第二切換LED單元(30-32，40-42)可用于以第二頻率在第一輻射模式和第一禁用模式之間切換，其中，在第一輻射模式期間，所述第一切換單元(30-32，40-42)和所述第二切換LED單元(30-32，40-42)控制該第一LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第一、至少一個LED(L11-LXY)和所述第二、至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，在第二禁用模式期間，所述第一切換單元(30-32，40-42)和所述第二切換LED單元(30-32，40-42)阻止該第一LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第一、至少一個LED(L11-LXY)和所述第二、至少一個LED(L11-LXY)。
5.權(quán)利要求4的LED驅(qū)動電路(70，80)，進一步包含第三切換LED單元(30-32，40-42)，其包含第三、至少一個LED(L11-LXY)，所述第三、至少一個LED(L11-LXY)可用于響應(yīng)于流過該LED的第二LED電流輻射第三顏色的光，其中所述第三切換LED單元(30-32，40-42)可以以第三頻率在第二輻射模式和第二禁用模式之間切換，其中，在第二輻射模式期間，所述第三切換LED單元(30-32，40-42)控制該第二LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第三、至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，在第二禁用模式期間，所述第三切換LED單元(30-32，40-42)阻止該第二LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第三、至少一個LED(L11-LXY)。
6.權(quán)利要求4的LED驅(qū)動電路(70，80)，進一步包含第三切換LED單元(30-32，40-42)，其包含第三、至少一個LED(L11-LXY)，所述第三、至少一個LED(L11-LXY)可用于響應(yīng)于流過該LED的第一LED電流輻射第三顏色的光，其中所述第一切換單元(30-32，40-42)、所述第二切換LED單元(30-32，40-42)和所述第三切換LED單元(30-32，40-42)可用于以第二頻率在第一輻射模式和第一禁用模式之間切換，其中，在第一輻射模式期間，所述第一切換單元(30-32，40-42)、所述第二切換LED單元(30-32，40-42)和所述第三切換LED單元(30-32，40-42)控制該第一LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第一、至少一個LED(L11-LXY)，所述第二、至少一個LED(L11-LXY)和所述第三、至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，在第二禁用模式期間，所述第一切換單元(30-32，40-42)、所述第二切換LED單元(30-32，40-42)和所述第三切換LED單元(30-32，40-42)阻止該第一LED電流從所述電源(IS，VS)流過所述第一、至少一個LED(L11-LXY)，所述第二、至少一個LED(L11-LXY)和所述第三、至少一個LED(L11-LXY)。
7.一種切換LED單元(30-32，40-42)，包含輸入端(IN1-IN6)；輸出端(0UT1-OUT6)；以及至少一個LED(L11-LXY)，可用于響應(yīng)于流過所述至少一個LED(L11-LXY)的LED電流而輻射第一顏色的光，其中所述切換LED單元(30-32，40-42)可用于以LED驅(qū)動頻率在輻射模式和禁用模式之間切換，其中，無論何時在所述輸入端(IN1-IN6)和所述輸出端(OUT1-OUT6)之間施加該電源(IS，VS)，該輻射模式用于控制該LED電流從電源(IS，VS)流過所述至少一個LED(L11-LXY)，以及其中，無論何時在所述輸入端(IN1-IN6)和所述輸出端(OUT1-OUT6)之間施加該電源(IS，VS)，該禁用模式用于阻止該LED電流從電源(IS，VS)流過所述第二、至少一個LED(L11-LXY)。
8.權(quán)利要求7的切換LED單元(30-32，40-42)，進一步包含至少一個開關(guān)(SW)，可用于在輻射模式期間閉合且在禁用模式期間斷開。
9.權(quán)利要求7的切換LED單元(30-32，40-42)，進一步包含至少一個開關(guān)(SW)，可用于在輻射模式期間斷開且在禁用模式期間閉合。
10.權(quán)利要求9的切換LED單元(30-32，40-42)，進一步包含第一、至少一個開關(guān)(SW)，可用于在輻射模式期間斷開且在禁用模式期間閉合；以及第二、至少一個開關(guān)(SW)，可用于在輻射模式期間閉合且在禁用模式期間斷開。
全文摘要
一種LED驅(qū)動電路(70，80)，該電路使用電源(I
文檔編號H05B33/08GK1784931SQ200480012275
公開日2006年6月7日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者P·徐 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司