本發(fā)明涉及用于操控矩陣配置中的發(fā)光二極管（Light-Emitting Diodes，簡(jiǎn)稱LED）的電路裝置，其中矩陣的每個(gè)LED能夠通過(guò)激活相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器結(jié)合激活相應(yīng)的行驅(qū)動(dòng)器來(lái)單獨(dú)地操控，其中此外每行分別一個(gè)偏置裝置，所述偏置裝置具有與相應(yīng)的行的LED的負(fù)極電耦合的第一偏置連接端子以及具有用于與相應(yīng)的行的LED的正極電耦合的第二偏置連接端子。

背景技術(shù)：

在矩陣布置中的LED的情況下，在原理限制地在操控的確定的狀態(tài)中截止電壓施加在LED處。圖1作為最簡(jiǎn)單的示例示出2x2矩陣（2乘2矩陣）。在此流動(dòng)的截止電流（以虛線繪入）由于材料蠕變而造成LED的失靈。力求避免矩陣中的截止電壓，以便在沒(méi)有壽命縮短的情況下獲得成本低的矩陣原理。

在此背景下，EP 1 916 880公開(kāi)了用于解決截止電壓?jiǎn)栴}的原理。圖2示出具有在EP 1 916 880 B1中所提出的對(duì)2x2矩陣的解決方案的等效電路圖。如果操控LED 11，則在所述LED 11處例如降落3.4伏特的正向電壓。為了LED 22不在截止方向上運(yùn)行，所述LED 22通過(guò)分壓器R22A_H/R22A_L和R22C_H/R22C_L以0.2伏特來(lái)偏壓。必須強(qiáng)制性地通過(guò)基爾霍夫電路等式在LED 21和LED 12處總共下降3.6伏特。材料蠕變的問(wèn)題因此會(huì)被消除，但是LED 21和LED 12可能由于施加的在通流方向上的電壓而根據(jù)顏色或多或少?gòu)?qiáng)烈地閃爍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是提供如下電路裝置，所述電路裝置不僅防止在LED處的危害性的截止電壓而且防止在未被操控的LED的情況下的閃爍。

該任務(wù)通過(guò)具有專利權(quán)利要求1的特征的電路裝置以及通過(guò)具有專利權(quán)利要求13的特征的方法來(lái)解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案是從屬專利權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明的用于操控矩陣配置中的LED的電路裝置，所述矩陣配置具有m列和n行，其中矩陣的每個(gè)LED能夠通過(guò)激活相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器結(jié)合激活相應(yīng)的行驅(qū)動(dòng)器來(lái)單獨(dú)地操控，每行分別具有偏置裝置，所述偏置裝置具有用于同該行的LED中的m個(gè)LED的負(fù)極電耦合的第一偏置連接端子以及具有用于同該行的m個(gè)LED的正極電耦合的第二偏置連接端子。換言之，偏置裝置的第一偏置連接端子與該行的LED中的m個(gè)LED的負(fù)極接線，而偏置裝置的第二偏置連接端子與該行的m個(gè)LED的正極接線。

根據(jù)本發(fā)明，矩陣的每個(gè)LED現(xiàn)在分別通過(guò)（不能發(fā)光的（leuchtunf?hig））半導(dǎo)體二極管與列操控器的所屬的連接端子耦合，其中被分配給相同的列的n個(gè)半導(dǎo)體二極管此外分別在其電極之一處相互電連接、即通過(guò)列驅(qū)動(dòng)器相互電連接。通過(guò)使用半導(dǎo)體二極管得出如下優(yōu)點(diǎn)：所述半導(dǎo)體二極管接收施加的截止電壓的主要部分。因此，對(duì)截止電壓敏感的LED借助于不能發(fā)光的半導(dǎo)體二極管從施加的截止電壓去負(fù)荷。通過(guò)兩個(gè)偏置連接端子與相應(yīng)的LED的負(fù)極和正極的接線能夠有針對(duì)性地調(diào)整未主動(dòng)地被操控的并行路徑的每個(gè)元件之上的壓降。

為了本發(fā)明的可應(yīng)用性，既不允許列的數(shù)量m等于一也不允許行的數(shù)量n等于一，因?yàn)榉駝t不能有未主動(dòng)地被操控的并行路徑。列和行當(dāng)然是能夠相互交換的并且尤其僅表示電接線的類型并且不強(qiáng)制性地表示LED相互之間的確定的幾何布置。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體二極管的相互電連接的電極是半導(dǎo)體二極管的正極。由此得出如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于LED顯示器來(lái)說(shuō)通常在負(fù)極側(cè)利用具有傳導(dǎo)能力的膠粘劑安裝的LED芯片可以被布置到相同的參考電位上。

替代地或者附加地，可以分別在一行中提供偏置裝置通過(guò)至少一個(gè)電阻、尤其通過(guò)m個(gè)電阻與m個(gè)LED的負(fù)極的電耦合。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，偏置裝置具有分壓器。這里特別有利地可以使用具有至少兩個(gè)分接器的多部分的歐姆分壓器，所述多部分的歐姆分壓器被設(shè)計(jì)用于與相應(yīng)的行的LED的正極或者負(fù)極的電耦合。

分壓器可以包括至少一個(gè)電阻。但是，在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，分壓器具有二極管、尤其是齊納二極管。由此得出如下優(yōu)點(diǎn)：可以與通過(guò)分壓器的電流不相關(guān)地實(shí)現(xiàn)確定的電位差。因此，尤其在從歐姆分壓器橫向電流提取的情況下可以最小化對(duì)分壓器的反作用，而不必不必要地低歐姆地以及因此損耗大地來(lái)設(shè)計(jì)該分壓器。

在另一有利的實(shí)施方式中，通過(guò)相應(yīng)的偏置裝置每行所產(chǎn)生的正極偏壓對(duì)于m行中的每行來(lái)說(shuō)都是不同的。由此可以考慮LED電流的或者LED前向電壓的例如由于使用不同顏色的LED引起的變化。

優(yōu)選地，電路裝置被設(shè)計(jì)用于給在運(yùn)行中未被操控的LED施加通流方向上的最大0.5伏特的電壓、優(yōu)選地施加通流方向上的最大0.2伏特的電壓，來(lái)增大閃爍極限的間隔，在所述閃爍極限的情況下出現(xiàn)LED的第一光發(fā)射。由此可以可靠地避免未被操控的LED的非故意的發(fā)光。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，給未被操控的LED施加通流方向上的最小0.0伏特的電壓、優(yōu)選地施加通流方向上的最小0.1伏特的電壓，來(lái)防止由于逆電流引起的對(duì)LED的危害。

在另一有利的實(shí)施方式中，偏置電壓被設(shè)計(jì)用于針對(duì)一行的具有不同的電流或者正向電壓的m個(gè)LED來(lái)提供不同的正極偏壓。由此尤其可以在一行之內(nèi)也使用不同的LED。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置可以在顯示設(shè)備中使用，由此得出根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備。

此外，這種顯示設(shè)備可以在家用設(shè)備中使用，由此得出根據(jù)本發(fā)明的家用設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的用于操控具有m列和n行的矩陣配置中的LED的方法包括以下步驟：將偏置裝置的第一連接端子與矩陣配置中的m個(gè)LED的負(fù)極耦合，其中所述偏置裝置和所述m個(gè)LED分別被分配給相同的行，以及將被分配給該行的偏置裝置的第二連接端子與該行中的所述m個(gè)LED的正極耦合。此外，在所述方法中分別提供用于將矩陣的每個(gè)LED與列操控器的所屬的連接端子耦合的半導(dǎo)體二極管，其中被分配給相同的列的n個(gè)半導(dǎo)體二極管分別在其電極之一處相互電連接。換言之，矩陣的每個(gè)LED與半導(dǎo)體二極管接線，使得由列操控器的所屬的連接端子針對(duì)相應(yīng)的所操控的LED所提供的電路流過(guò)所述半導(dǎo)體二極管。

附圖說(shuō)明

下面借助圖來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有相應(yīng)的列操控器和行操控器的2x2LED矩陣的通用功能原理；

圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有電位控制的2x2矩陣的等效電路圖；

圖3示出具有根據(jù)本發(fā)明的電位控制的2x2矩陣的等效電路圖，以及

圖4示出具有與行相關(guān)的偏壓的2x2矩陣的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

隨后根據(jù)圖1來(lái)解釋2x2配置中的示例性的LED矩陣。從共同的參考電位GND出發(fā)，第一電流源I10和第二電流源I20通過(guò)開(kāi)關(guān)S10或者S20分別與LED矩陣的行操控器耦合。在此，第一行操控器的開(kāi)關(guān)S10與LED11的負(fù)極以及LED12的負(fù)極連接。此外，第二行操控器的開(kāi)關(guān)S20與LED21的負(fù)極和LED22的負(fù)極連接。此外，LED11以及LED21的正極通過(guò)第一列操控器的開(kāi)關(guān)S01與供電電位VCC耦合。此外，LED12和LED22的正極通過(guò)第二列操控器的開(kāi)關(guān)S02與供電電位VCC耦合。因此，例如在列操控器的開(kāi)關(guān)S01閉合時(shí)以及在行操控器的開(kāi)關(guān)S10閉合時(shí)得出通過(guò)LED11的電流流動(dòng)。在此，例如在LED11上得出3.4伏特的通流方向上的壓降。開(kāi)關(guān)S02和S20在此斷開(kāi)。因此，如在圖1中以虛線示出的那樣得出由LED21、LED22和LED22構(gòu)成的相對(duì)LED11的并行路徑，其中LED21和LED12在通流方向上運(yùn)行而LED22在截止方向上運(yùn)行。因此，在LED21和LED12處分別得出大約零伏特的在通流方向上的壓降，而在LED22處得出3.4伏特高度的在截止方向上的壓降。

為了防止在LED22處施加的截止電壓，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，已補(bǔ)充偏置裝置12，所述偏置裝置示例性地在圖2中示出。在此，偏置裝置12包括由電阻R22A_H和電阻R22A_L的串聯(lián)電路構(gòu)成的第一分壓器，其中電阻R22A_H與供電電位VCC耦合而電阻R22A_L與參考電位GND耦合。此外，偏置裝置包括由電阻R22C_H和電阻R22C_L的串聯(lián)電路構(gòu)成的分壓器，其中電阻R22C_H與供電電位VCC耦合而電阻R22C_L與參考電位GND耦合。在此，兩個(gè)電阻R22A_H和R22A_L的連接點(diǎn)被引出到偏置裝置12的第一偏置連接端子14上以及電阻R22C_H和電阻R22C_L的連接點(diǎn)被引出到第二偏置連接端子16上。為了更清楚的圖示，從現(xiàn)在起示出由列操控器的開(kāi)關(guān)S01、LED11、行操控器的開(kāi)關(guān)S10以及一條線上的兩個(gè)電位VCC和GND之間的電流源I10構(gòu)成的串聯(lián)電路。在此，由LED21、LED22和LED12構(gòu)成的串聯(lián)電路與LED11并行地布置，其中LED21和LED12被布置在通流方向上而LED22被布置在截止方向上。LED21的負(fù)極的和LED22的負(fù)極的連接點(diǎn)在此與第二偏置連接端子16連接，此外LED22的正極與LED12的正極的連接點(diǎn)與第一偏置連接端子14連接。如根據(jù)通過(guò)M1指明的基爾霍夫網(wǎng)孔定則在示例中這里之前在LED11之上也降落3.4伏特的電壓那樣，在LED21、LED22和LED12之上總計(jì)也必須降落3.4伏特的電壓。在所示出的示例中，調(diào)整電位，使得在LED22之上得出0.2伏特高度上的小的正向電壓或者換句話說(shuō)-0.2伏特的截止電壓。剩余的電壓劃分到這兩個(gè)LED21和LED12上，其中在這兩個(gè)LED21和LED12中的每個(gè)之上在通流方向上降落1.8伏特。

在根據(jù)圖3的根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方案中，在LED22和LED12之間插入附加的半導(dǎo)體二極管D22，所述半導(dǎo)體二極管具有與LED22相同的定向，換言之，不僅LED22而且半導(dǎo)體二極管D22被布置在截止方向上。在此，所述改進(jìn)方案可以構(gòu)建在圖1和圖2中所示出的電路上。在該實(shí)施例中，偏置裝置12具有兩個(gè)電壓源U22A和U22C，所述電壓源與共同的參考電位GND關(guān)聯(lián)并且分別與第一偏置連接端子14或者第二偏置連接端子16耦合。此外，LED21的負(fù)極與LED22的負(fù)極的連接點(diǎn)通過(guò)耦合電阻R22C與第二偏置連接端子16耦合以及LED22的正極與半導(dǎo)體二極管D22的負(fù)極的連接點(diǎn)通過(guò)耦合電阻R22A與第一偏置連接端子14連接。剩余的元件的布置與圖2中的圖示一致。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明來(lái)插入半導(dǎo)體二極管D22而在當(dāng)前示例中得出如下面所描述的電位分布。在LED21和LED12上分別得出在通流方向上的0.1伏特的壓降，此外同樣在LED22之上得出通流方向上的0.1伏特的壓降或者換言之得出截止方向上的-0.1伏特的壓降。在此，半導(dǎo)體二極管D22接收大約3.3伏特的高度上的截止方向上的截止電壓的主要部分。這里所描述的電路使用常用的硅二極管、例如標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)1N4148、與接受截止電壓的LED串聯(lián)。硅二極管可以持久地耐受截止電流并且因此適用于此目的。為了保證沒(méi)有LED暴露于負(fù)電壓，給該LED通過(guò)合適地確定大小的電路來(lái)施加較小的正電壓。串聯(lián)的沒(méi)有附加的接線的僅僅一個(gè)硅二極管由于其較小的截止飽和電流而使LED中的材料蠕變的過(guò)程變慢，但是不能完全防止所述過(guò)程。因?yàn)榕cLED22串聯(lián)的半導(dǎo)體二極管D22接收截止電壓，電位控制是可能的，使得基爾霍夫電路等式對(duì)于M1來(lái)說(shuō)被滿足，而LED不會(huì)非故意地閃爍。耦合電阻R22A或者R22C也可以被視為為源U22A或者U22C的內(nèi)阻，或者被添加給該內(nèi)阻。

圖4示出2x2LED矩陣，在所述2x2LED矩陣中將根據(jù)本發(fā)明的原理應(yīng)用于矩陣中的每個(gè)LED。從圖1中所示出的基本配置出發(fā)，與每個(gè)LED串聯(lián)地集成附加的半導(dǎo)體二極管，即LED11從現(xiàn)在起通過(guò)半導(dǎo)體二極管D11與開(kāi)關(guān)S01耦合，此外，LED12通過(guò)半導(dǎo)體二極管D12與開(kāi)關(guān)S02耦合，LED21通過(guò)半導(dǎo)體二極管D21與開(kāi)關(guān)S01耦合，而LED22通過(guò)半導(dǎo)體二極管D22與開(kāi)關(guān)S02耦合。這里，串聯(lián)電阻R10或者R20代替圖1中的電流源I10或者I20，其中R10和S10已交換位置，S20和R20同樣如此。串聯(lián)電阻R10或者R20因此可以直接分配給LED矩陣，在最簡(jiǎn)單的情況下，這里僅僅被表示為開(kāi)關(guān)的列驅(qū)動(dòng)器或者行驅(qū)動(dòng)器因此可以在最簡(jiǎn)單的情況下通過(guò)NPN或者PNP晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在一般情況下，可以在2x2矩陣的每個(gè)led處在正極和負(fù)極處布置有分壓器作為具有內(nèi)阻的電壓源的實(shí)現(xiàn)。大小在此取決于所期望的偏壓并且取決于LED。在當(dāng)前實(shí)施例中存在于LED11的負(fù)極和LED12的負(fù)極之間的電連接于是每行需要三個(gè)分壓器、即總計(jì)六個(gè)分壓器。由此實(shí)現(xiàn)最大的靈活性，通過(guò)電阻的適配能夠?qū)㈦娐愤m配于不同的正向電壓和LED電流。在沒(méi)有額外耗費(fèi)的情況下每行可以使用不同的LED。如果也還想要在一行之內(nèi)操控不同的LED，則這通過(guò)插入具有附加接線的另一串聯(lián)電阻而是可能的。電路通過(guò)與行相關(guān)的正極偏壓在所有狀態(tài)中工作，這也允許通過(guò)脈寬調(diào)制（PWM）來(lái)變暗。

在一種有利的改進(jìn)方案中，每行唯一的或者共同的分壓器用于LED的正極的連接，所述正極通過(guò)耦合電阻被分配給該行。被設(shè)計(jì)用于相應(yīng)的行的LED的負(fù)極的連接的分壓器尤其也可以與在正極側(cè)耦合的分壓器組合，由此得出在圖4中示出的分壓器，所述分壓器包括三個(gè)電阻R10x、R10y和R10z。在此，R10y在一側(cè)上與LED11和LED12的正極的共同的電位直接耦合，在另一側(cè)上通過(guò)耦合電阻R11與LED11的正極耦合，并且此外通過(guò)耦合電阻R12與LED12的正極耦合。LED11和LED12的正極與電阻R10y的共同的連接點(diǎn)通過(guò)電阻R10z與參考電位GND耦合。電阻R10y、R11和R12的共同的連接點(diǎn)此外通過(guò)電阻R10z與供電電壓VCC耦合。

第二行的相應(yīng)的電路裝置等效地得出，索引的第一位在這種情況下從1被改變?yōu)?，即例如從R10z到R20z或者從LED12到LED22。

因此，偏置裝置12在所示出的實(shí)施例中包括三個(gè)電阻R10x、R10y和R10z，其中R10x和R10y的連接點(diǎn)表示第一偏置連接端子14，以及其中R10y和R10z的連接點(diǎn)表示第二偏置連接端子16。

該布置與LED的電流或者正向電壓不相關(guān)地實(shí)現(xiàn)對(duì)正極偏壓的調(diào)整，并且也與行開(kāi)關(guān)S10或者S20的開(kāi)關(guān)狀態(tài)不相關(guān)。根據(jù)圖4的實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明并且對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是限制性的。行和列的分配尤其是能夠相互交換的，電流源或者串聯(lián)電阻和開(kāi)關(guān)的布置同樣如此。此外，相應(yīng)的LED與其所屬的半導(dǎo)體二極管的布置的順序也可以變化，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思。因此，一行的LED11和LED12例如也可以在正極側(cè)而不是在負(fù)極側(cè)相互連接，或者也可以完全不具有直接的相互連接。參考電位GND與正供電電位VCC的交換同樣是可能的，其中于是應(yīng)相應(yīng)地適配LED和半導(dǎo)體二極管的定向。

根據(jù)本發(fā)明的電路裝置可以在分別僅具有列操控器的和行操控器的主動(dòng)地操控的開(kāi)關(guān)的單模式中運(yùn)行，由此LED在確定的時(shí)間發(fā)光最大。但是也可以規(guī)定：電路裝置在列模式中運(yùn)行，其中列操控器的各一個(gè)開(kāi)關(guān)主動(dòng)地被操控并且行操控器的任意多的開(kāi)關(guān)主動(dòng)地被操控。在使用外部的、能夠控制的如在圖1至圖3中所示出的電流源的情況下，也可以激活列操控器的多個(gè)開(kāi)關(guān)，而由此不必將針對(duì)LED確定大小的電流分布到多個(gè)LED上并且因此降低各個(gè)LED的亮度。

因此，根據(jù)電路裝置和所屬的方法示出了如何可以實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣電路中的LED處的截止電壓的避免。

附圖標(biāo)記列表

10、20 LED矩陣

12 偏置裝置

14 第一偏置連接端子

16 第二偏置連接端子

D11、D12、D21、D22 半導(dǎo)體二極管

I10、I20 電流源

LED11、LED12、LED21、LED22 LED

R10、R20 串聯(lián)電阻

R10x、R10y、R10z、R20x、R20y、R20z 分壓器電阻

R11、R12、R21、R22、R22A、R22C 耦合電阻

R22A_H、R22A_L、R22C_H、R22C_L 分壓器電阻

S01、S02、S03、S04 開(kāi)關(guān)

U22A、U22C 偏置電壓源。