用于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管的電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及電子電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管（LED)在許多產(chǎn)業(yè)中使用，包括但不限于商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、汽車等。它 們?cè)谠S多應(yīng)用中使用，包括但不限于用于控制面板和儀表群集的照明元件，及汽車、醫(yī)療設(shè) 備等中的指示燈或照射器等。典型地，運(yùn)些指示燈使用具有不同電氣特性（例如前向電壓 和前向電流）的不同顏色的LED。傳統(tǒng)的方案是分別使用恒定電流或者恒直流值C)電壓 源、串并電阻W及信號(hào)控制開關(guān)來控制每個(gè)LED。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在此描述了用于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管（LED)的電路和方法。該電路包括第一 發(fā)光二極管（LED)和與第一LED串聯(lián)的第二LED。電流源與第一LED和第二LED串聯(lián)，分 流（shunt)電路與第一L邸和第二L邸并聯(lián)。分流電路包括一對(duì)串聯(lián)電阻。如果電流源提 供的電流大于對(duì)應(yīng)L邸的前向電流，分流電路減小流過對(duì)應(yīng)L邸的電流，W及避免因漏電流 造成的對(duì)第一LED和第二LED的意外（inadvertent)激發(fā)且最小化地影響第一LED和第二 LED的照明特性。分別連接到第一LED和第二LED的一對(duì)晶體管使用一組偏置電阻被偏壓。 =態(tài)控制信號(hào)導(dǎo)通和截止該對(duì)晶體管，并能夠經(jīng)由電流源激發(fā)第一LED、第二L邸或二者。
【附圖說明】
[0004] 圖1是用于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管（LED)的電路的實(shí)施例；
[0005] 圖2是用于獨(dú)立控制串聯(lián)LED的示例控制方法。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 可W理解的是，用于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管（LED)的電路和方法的實(shí)施例的圖 和描述已經(jīng)被簡(jiǎn)化示出有關(guān)的元件W便于清楚的理解，為了清楚的目的，省略了典型應(yīng)用 中具有的許多其他元件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可W知曉，在實(shí)施本發(fā)明中，其他的元件和/ 或步驟是期望的和/或需要的。然而，由于運(yùn)些元件和步驟在本領(lǐng)域是公知的，W及由于它 們并不促進(jìn)對(duì)本發(fā)明更好的理解，所W運(yùn)些元件和步驟的討論在此沒有被提供。
[0007] 在此描述的非限制性實(shí)施例關(guān)于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管（LED)的電路和方法。 其他電子設(shè)備、模塊或者應(yīng)用也可W根據(jù)運(yùn)些教導(dǎo)在不偏離于此描述的精神或者范圍的情 況下被使用。獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管（LED)的電路和方法可W在保留權(quán)利要求的精神和 范圍時(shí)針對(duì)各種應(yīng)用和用途被修改。在此描述的和/或者圖中顯示的實(shí)施例和變型僅通過 示例呈現(xiàn)，并且不限于有關(guān)范圍和精神。此處的描述可W應(yīng)用于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管 (LED)的電路和方法的所有實(shí)施例，盡管其可W參考特定實(shí)施例描述。
[0008] 雖然描述參照兩個(gè)LED,但是其可W應(yīng)用到其他配置。
[0009] 在此描述的是用于獨(dú)立控制串聯(lián)發(fā)光二極管（LED)的電路100。電路100包括LED 電路105,該LED電路105由控制信號(hào)SI110通過開關(guān)電路115控制，該開關(guān)電路115還 包括偏壓電路120,該偏壓電路120適當(dāng)?shù)仄珘洪_關(guān)電路115中的晶體管W根據(jù)控制信號(hào) Sl110的控制而導(dǎo)通和截止。LED電路105由恒流源125供電。分流電路130與LED電路 105并聯(lián)連接。盡管在本實(shí)施例中顯示了恒流源，但其僅作示例，并且可W使用其他等同的 電路。
[0010] 特別地，控制信號(hào)Sl110連接到偏置電阻Rl140和偏置電阻R2 142的一端。偏 置電阻Rl140的另一端連接到晶體管Ql150的基極。晶體管Ql150是npn晶體管。偏 置電阻R2 142的另一端連接到晶體管Q2 152的基極。晶體管Q2 152是P噸晶體管。晶 體管Ql150的集電極連接到LEDDl160的陽極、恒流源125輸出、化及分流電阻R5 170 的一側(cè)。晶體管Ql150的發(fā)射極連接到晶體管Q2 152的發(fā)射極、LEDDl160的陰極、LED D2 160的陽極、分流電阻R5 170的另一側(cè)、W及分流電阻R6 172的一側(cè)。晶體管Q2 152 的集電極連接到地、LEDD2 162的陰極、W及分流電阻R6 172的另一側(cè)。電阻R3 144和 R4 166分別連接在晶體管Ql150和晶體管Q2 152的基極和發(fā)射機(jī)之間。
[0011] 恒流源125將具有兩個(gè)狀態(tài)中的一者。當(dāng)恒流源125提供的電流"I"被認(rèn)為是0 安培（OA)時(shí)，為"關(guān)閉"狀態(tài)。在實(shí)踐中，電流將是用于制造恒流源125的半導(dǎo)體設(shè)備的漏 電流，I*。當(dāng)恒流源125提供的電流"I"需要等于或高于LEDDl160和LEDD2 162所需 的電流時(shí)，為"開啟"狀態(tài)。
[0012] 控制信號(hào)Sl110將具有S個(gè)狀態(tài)中的一者。低"L"狀態(tài)或邏輯"0"狀態(tài)，其等于 0伏特。高"H"狀態(tài)或邏輯"1"狀態(tài)，其中高狀態(tài)電壓需要大于晶體管Ql150基極-發(fā)射 極電壓與LEDD2 162前向電壓之和。高阻"監(jiān)"狀態(tài)，其中處于"監(jiān)"狀態(tài)的控制信號(hào)Sl 11〇(即輸出管腳）的漏電流需要足夠低而不會(huì)意外地導(dǎo)通晶體管Ql150和晶體管Q2 150 中的任意一者。
[0013] 當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的L邸短路并且不發(fā)光（即L邸處于截止?fàn)顟B(tài)）。例如，如 果Ql150怕2 152)導(dǎo)通，那么LEDDl160(LEDD2 161)短路并且處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)晶體 管截止時(shí)，電流源提供的電流將流經(jīng)LED,并且L邸將進(jìn)行照明（即L邸處于導(dǎo)通狀態(tài)）。 例如，如果Ql150怕2 152)截止，那么來自恒流源125的電流將流經(jīng)LEDDl160(LEDD2 161)并且它們將被點(diǎn)亮。
[0014] 偏置電路115中的偏壓電阻Rl140、R2 142、R3和R4被選擇W確保晶體管電路 120中的晶體管Ql150和晶體管Q2 152由控制信號(hào)完全導(dǎo)通（即在飽和區(qū)）。僅為了示 例的目的，晶體管電路120和偏置電阻電路115的實(shí)施是雙噸n和pnp數(shù)字晶體管封裝，其 中電阻Rl140和電阻R2 142是2.化電阻，并且電阻R3 144和電阻R4 146是47k電阻。 晶體管Ql150和晶體管Q2 152被選擇W使得集電極電流數(shù)據(jù)表指定將大于I(來自恒流 源125的輸出電流）。 陽0巧]分流電路130中的分流電阻R5 170和R6 172的值由下面的等式（1)和似來確 定： 陽016] RS=Vdi/(I-Idi)等式（I) 陽017]尺6 = ￥〇2八1-1〇2) 等式似 陽01引 其中，Idi是LEDDl160的正向電流，VFDi是LEDDl160的正向電壓，ID2是LED D2 162的正向電流，W及VFd2是LEDD2 162的正向電壓。如果I=IDi或者I=Id2,則貼 和R6應(yīng)該足夠大W便：1)如果電流源提供的電流大于數(shù)據(jù)表中指定的LED正向電流的話， 減小流過相應(yīng)LED的電流，W及2)在常規(guī)條件下不有效地減小L邸照明度，從而恒流源漏 電流不激發(fā)L邸和產(chǎn)生意外照明：
[0019] R5<<VFdiZ^k
[0020] R6<<VF02/I漏
[0021] 圖2和表1描述并示出了參考圖1中的電路100的控制方法200。如果恒流源125 關(guān)閉（205)，則LEDDl160和D2 162也截止（210)。如果恒流源125開啟，則確定控制信 號(hào)Sl110的狀態(tài)（215)。如果控制信號(hào)Sl110為低，則晶體管Ql150截止而晶體管Q2 152導(dǎo)通，并且相應(yīng)地LEDDl160導(dǎo)通而LEDD2截止（220)。如果控制信號(hào)Sl110為高 (225)，則晶體管Ql150導(dǎo)通而晶體管Q2 152截止，并且相應(yīng)地LEDDl160截止而LEDD2 導(dǎo)通（230)。如果控制信號(hào)SI110處于高阻（監(jiān)）狀態(tài)（235)，則晶體管Ql150截止且晶 體管Q2 152截止，并且相應(yīng)地LEDDl160導(dǎo)通且LEDD2導(dǎo)通（240)。
[0022] 柳2引表1
[0024] 上述實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使用更少數(shù)量的部件。例如，在上面的實(shí)施方式中， 使用了單個(gè)恒流源，而不是像傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式那樣使用兩個(gè)電流源。運(yùn)也節(jié)省了功率。例如， 當(dāng)兩個(gè)LED被點(diǎn)亮?xí)r，僅消耗一半的功率（使用一個(gè)電流源而非使用兩個(gè)電流源）。而且， 也將微控制器（MCU)輸出管腳的數(shù)量減小了一半（如果MCU被用作控制信號(hào)源的話）。因 此，需要更小的MCU封裝。上面的實(shí)施方式還因更少的部件數(shù)量和更小的MCU封裝而需要 更小的印刷電路板（PCB)面積。零件數(shù)量的減小也減小了成本。
[00巧]總的來說，運(yùn)里描述了