專利名稱：Led串的串行供電電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)或者供電給負(fù)載的電路，這些負(fù)載例如LED(發(fā)光二極管)，尤其涉及一種用于驅(qū)動(dòng)或者供電給多個(gè)串聯(lián)連接的LED的電路或者方法。
背景技術(shù)：
參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種用于驅(qū)動(dòng)或者供電給多個(gè)LED的典型電路10。例如，圖1中，電路10用于驅(qū)動(dòng)四個(gè)LED 22、24、26和28。應(yīng)看出，LED 22、24、26和28是并聯(lián)的。將一個(gè)外置電壓源連接到驅(qū)動(dòng)器12，用于向驅(qū)動(dòng)器12提供電壓Vcc。驅(qū)動(dòng)器12具有低回動(dòng)(LDO)調(diào)節(jié)器14，用于提供已調(diào)節(jié)的電壓Vreg給LED 22、24、26和28。已調(diào)節(jié)電壓Vreg例如可以為3.3伏。將LED 22、24、26和28分別連接到開關(guān)32、34、36和38以及電阻42、44、46和48。如圖1中所示，LED 22、24、26和28，開關(guān)32、34、36和38以及電阻42、44、46和48分別串聯(lián)連接。
舉例來說，假設(shè)LED 22、24、26和28中每一個(gè)均需要10mA的工作電流。那么，一種情形是，外置電壓源的電壓Vcc為30V，LED 22、24、26和28的功率需要量為Pw，其中Pw的計(jì)算公式如下Pw＝30V*4*10mA＝1.2W。
在實(shí)際使用中，電路10可以安裝在便攜式裝置內(nèi)，例如蜂窩式電話、數(shù)碼相機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、電動(dòng)汽車或便攜式電動(dòng)工具等。如現(xiàn)有技術(shù)的圖1所示，使用了單個(gè)高壓集成電路(IC)，并因此僅僅提供一個(gè)單個(gè)高壓電源。不管負(fù)載電流從低壓調(diào)節(jié)器還是從較高壓調(diào)節(jié)器流出，電流都流經(jīng)IC，并且必須消耗顯著數(shù)量的功率。從某些角度來說這是顯著的，例如，IC設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功率分配和系統(tǒng)內(nèi)的功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于使用低電流驅(qū)動(dòng)或供電給多個(gè)LED的電路或方法。
為了獲得上述目的，本發(fā)明提供一種電路，其通過一外置電壓源來驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED。這些LED是串聯(lián)連接的。該電路包括分別并聯(lián)到多個(gè)LED、用于單獨(dú)控制各個(gè)LED的亮度的多個(gè)開關(guān)。在另一實(shí)施例中，該電路還包括分別連接到上述多個(gè)開關(guān)、用于單獨(dú)控制各個(gè)開關(guān)的多個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。


本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征，將會(huì)由于結(jié)合附圖所進(jìn)行的下列詳細(xì)描述而變得更清楚。
圖1為在現(xiàn)有技術(shù)中用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的為電池充電的方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考本發(fā)明的實(shí)施例的LED串的串行供電來進(jìn)行詳細(xì)描述。當(dāng)結(jié)合實(shí)施例描述本發(fā)明時(shí)，可以理解其不會(huì)試圖將本發(fā)明限制到這些實(shí)施例中。相反地，本發(fā)明旨在覆蓋包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的選擇、變形以及等同物。
此外，在本發(fā)明的下列詳細(xì)描述中，陳述了大量具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，一個(gè)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明無需這些具體細(xì)節(jié)就可以實(shí)施。另外，在某些情況下，為了不致于掩蓋本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，沒有對(duì)已知的方法、處理過程、元件和電路作詳細(xì)描述。
請(qǐng)參考圖2，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)和供電給多個(gè)負(fù)載(例如LED)的電路100。圖2所示的電路100用來驅(qū)動(dòng)四個(gè)LED 122、124、126和128，當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，負(fù)載的個(gè)數(shù)并不應(yīng)受到限制，電路100可以支持任意個(gè)數(shù)的負(fù)載，例如n個(gè)LED(n＝2，3，4，...)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其它實(shí)施例中顯然也支持使用其它類型的負(fù)載來代替LED 122、124、126和128。
如圖2中所示，LED 122、124、126和128彼此串聯(lián)連接，形成一個(gè)LED串150。一外置電壓源連接于驅(qū)動(dòng)器112，用以給驅(qū)動(dòng)器112提供電壓Vcc。驅(qū)動(dòng)器112具有線性調(diào)節(jié)器，例如電壓輸出器、分路調(diào)節(jié)器或者低回動(dòng)(LDO)調(diào)節(jié)器114，用于向LED 122、124、126和128提供已調(diào)節(jié)電壓Vreg。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯然電壓Vcc通常高于已調(diào)節(jié)電壓Vreg，外置電壓源未經(jīng)過調(diào)節(jié)。
串聯(lián)后的LED 122、124、126和128共同與電阻140和開關(guān)130串聯(lián)。另有多個(gè)開關(guān)132、134、136和138分別并聯(lián)到每個(gè)LED 122、124、126和128上，例如，開關(guān)132與LED 122并聯(lián)連接。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器112的LDO調(diào)節(jié)器114調(diào)節(jié)的已調(diào)電壓Vreg被輸出至電阻140以及LED 122、124、126和128，從而使所有的LED 122、124、126和128被點(diǎn)亮。
分別與LED 122、124、126和128并聯(lián)的開關(guān)132、134、136和138能夠單獨(dú)控制LED 122、124、126和128各自的亮度。開關(guān)132、134、136和138分別用作LED 122、124、126和128的電流通路的旁路。例如，開關(guān)132用作LED 122的電流通路的旁路，開關(guān)134用作LED 124的電流通路的旁路，開關(guān)136用作于LED 126的電流通路的旁路，以及開關(guān)138用作LED 128的電流通路的旁路?？梢钥闯觯?dāng)開關(guān)132被短路或被禁止時(shí)，LED 122將被關(guān)閉。
相反地，當(dāng)開關(guān)132被開啟或啟用時(shí)，LED 122將被接通。類似的，LED 124、126和128分別在開關(guān)134、136和138的控制下實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉。
結(jié)合一特定實(shí)施例，本發(fā)明還可進(jìn)一步引入脈寬調(diào)制電路(PWM)控制方法。換言之，可以將PWM信號(hào)施加到開關(guān)132、134、136和138上，以單獨(dú)控制LED 122、124、126和128的亮度。以LED 122為例，可以使用一個(gè)控制器(未圖示)產(chǎn)生PWM信號(hào)來啟用或禁止開關(guān)132，以便控制LED 122的亮度或者使得LED 122的亮度變暗。具體地，當(dāng)LED 122、124、126和128中的任一個(gè)被短路或者關(guān)斷時(shí)，其余LED的亮度也將會(huì)變化?？梢允褂肞WM信號(hào)來控制其余LED的開關(guān)，以便抑制其亮度變化。另外，當(dāng)LED 122、124、126和128具有不同的顏色時(shí)，也可以使用開關(guān)132、134、136和138來消除LED 122、124、126和128之間的亮度差異。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，流經(jīng)每一個(gè)LED 122、124、126和128的電流可以由開關(guān)132、134、136和138來轉(zhuǎn)向。流經(jīng)開關(guān)的轉(zhuǎn)向電流的范圍從0到最大電流值Id_max，如公式1中所示Id_max＝Vled/Ronsw (1)在公式1中，Vled是每個(gè)LED 122、124、126和128的額定電壓；而Ronsw是在流經(jīng)電阻140的電流小于[Vreg-NxVled]/R1的條件下每個(gè)開關(guān)132、134、136和138的阻抗，在下文中將詳細(xì)描述。
在此情形中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電流按照一個(gè)與施加到開關(guān)的PWM信號(hào)的占空比成比例的因子進(jìn)行分流。為了說明，采用LED 122為例，當(dāng)在電阻140上的電流為Iex時(shí)，LED 122的電壓為V122，而開關(guān)132的阻抗為R132。流經(jīng)開關(guān)132的電流從0變化到Id max＝V122/R132，流經(jīng)LED 122的電流從Iex變化到Iex-(V122/R132)。如果(V122/R132)大于或者等于Iex，則流經(jīng)LED122的電流從Iex變化到0。
類似的，流經(jīng)LED 124、126和128的電流可以分別由開關(guān)134、136和138從Iex調(diào)制到0。因此，不論有多少個(gè)LED在給定的時(shí)間內(nèi)被接通，流經(jīng)LED的電流都可以被單獨(dú)地調(diào)節(jié)。
當(dāng)所有LED 122、124、126和128都需要被接通時(shí)，需要引入一初始電流Icc_max，如公式2中所示Icc_max＝[Vreg-NxVled]/R1 (2)在公式2中，NxVled是LED 122、124、126和128的電壓之和；R1是電阻140的電阻值。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，初始電流Icc_max必須小于最大連續(xù)電流，該最大連續(xù)電流是流經(jīng)LED 122、124、126和128的最大需要電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，開關(guān)130可以用來關(guān)斷所有的LED 122、124、126和128。同樣，也可以使用開關(guān)130來控制或者減低LED 122、124、126和128的整個(gè)LED串150的亮度。
很顯然，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路100能夠供電給或者驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED(例如，LED 122、124、126和128)，并且可以減小流經(jīng)串聯(lián)的任意個(gè)數(shù)的LED的電流。因此，本發(fā)明的電路100能夠顯著地減小功率消耗。
請(qǐng)參考圖3，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法200。根據(jù)步驟210，多個(gè)發(fā)光二極管(LED)進(jìn)行串聯(lián)連接。根據(jù)步驟212，多個(gè)第一開關(guān)分別并聯(lián)連接到多個(gè)LED，即，多個(gè)LED的每一個(gè)都并聯(lián)連接到多個(gè)第一開關(guān)中的一個(gè)對(duì)應(yīng)開關(guān)。根據(jù)步驟214，第二開關(guān)串聯(lián)連接到LED。此開關(guān)控制多個(gè)LED的功率。根據(jù)步驟216，將一電源連接到多個(gè)LED的一端，以向多個(gè)LED輸送功率。根據(jù)步驟218，調(diào)節(jié)電源以產(chǎn)生一個(gè)已調(diào)電壓。已調(diào)電壓連接到多個(gè)LED的一端，用于向LED供電。根據(jù)步驟220，多個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)分別連接到多個(gè)第一開關(guān)，用于單獨(dú)地控制多個(gè)LED中的每一個(gè)的亮度。根據(jù)步驟222，通過控制第二開關(guān)來控制多個(gè)LED的全部亮度。即，當(dāng)?shù)诙_關(guān)閉合時(shí)，電源將供電給多個(gè)LED；當(dāng)?shù)诙_關(guān)斷開時(shí)，電源將不對(duì)多個(gè)LED供電。
以上的描述和附圖表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例?？梢岳斫?，在不背離由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的原理的精神和范圍的條件下，各種增加、變形和替換都應(yīng)被包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)際使用中，可以以各種形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例、材料、元件和部件等等變形的方式來應(yīng)用本發(fā)明，這些僅為了適應(yīng)特定環(huán)境和操作的需要，而并不背離本發(fā)明的原則。例如，可以用其他類型的負(fù)載來代替上述實(shí)施例中所描述的LED。又如，PWM信號(hào)可以是模擬的或者數(shù)字的。當(dāng)前公開的實(shí)施例因此被認(rèn)為在各個(gè)方面是說明性質(zhì)的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求和其合法等同物所指定，并且不限于上述的描述。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，包括一電壓源；多個(gè)串聯(lián)連接的發(fā)光二極管，其中所述電壓源連接到所述多個(gè)發(fā)光二極管的一端；以及多個(gè)開關(guān)，其中每一開關(guān)均與所述多個(gè)發(fā)光二極管中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管并聯(lián)連接，用以單獨(dú)地控制該對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的亮度。
2.如權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括多個(gè)分別連接到所述多個(gè)開關(guān)的PWM信號(hào)，用以單獨(dú)地控制多個(gè)所述開關(guān)中的每一個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，所述多個(gè)PWM信號(hào)中的一個(gè)具有一占空比，以調(diào)制流經(jīng)所述對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的電流。
4.如權(quán)利要求3所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，所述流經(jīng)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的電流被從0調(diào)制到一個(gè)預(yù)定值。
5.如權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括與所述多個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)的一第二開關(guān)，其用以控制所述多個(gè)發(fā)光二極管的亮度。
6.如權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括與所述電壓源連接的一低回動(dòng)調(diào)節(jié)器，其用以產(chǎn)生已調(diào)電壓，以供電給所述多個(gè)發(fā)光二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括一個(gè)串聯(lián)連接到所述多個(gè)發(fā)光二極管的電阻。
8.一種用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，包括串聯(lián)連接多個(gè)發(fā)光二極管；將一電源連接到所述多個(gè)發(fā)光二極管的一端；以及將多個(gè)開關(guān)中的每一個(gè)分別與所述多個(gè)發(fā)光二極管中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)連接，用以單獨(dú)地控制所述對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的亮度。
9.如權(quán)利要求8所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，還包括打開開關(guān)以關(guān)斷所述對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管；以及閉合所述開關(guān)以接通所述對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管。
10.如權(quán)利要求8所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，還包括借助一個(gè)PWM信號(hào)來控制開關(guān)，由此控制輸送給所述對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的功率。
11.如權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，所述PWM信號(hào)具有一個(gè)占空比，以調(diào)制流經(jīng)所述對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的電流。
12.如權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，所述流經(jīng)每個(gè)發(fā)光二極管的電流均可以被從0調(diào)制到一個(gè)預(yù)定值。
13.如權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)所述電源以產(chǎn)生一個(gè)已調(diào)電壓，用以供電給所述多個(gè)發(fā)光二極管。
14.如權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的方法，其特征在于，還包括串聯(lián)一第二開關(guān)至所述多個(gè)發(fā)光二極管，該第二開關(guān)用以控制所述多個(gè)發(fā)光二極管的亮度。
15.一種用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，包括一電壓源；第一發(fā)光二極管，其中所述電壓源連接到所述第一發(fā)光二極管的一端；以及與所述第一發(fā)光二極管并聯(lián)連接的第一開關(guān)，用以控制所述第一發(fā)光二極管的亮度。
16.如權(quán)利要求15所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括與所述第一發(fā)光二極管串聯(lián)連接的第二發(fā)光二極管；以及與所述第二發(fā)光二極管并聯(lián)連接的第二開關(guān)，用以控制所述第二發(fā)光二極管的亮度。
17.如權(quán)利要求16所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括與所述第一發(fā)光二極管串聯(lián)連接的第三開關(guān)，用以控制所述第一和第二發(fā)光二極管的亮度。
18.如權(quán)利要求16所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括一個(gè)連接到所述電壓源的低回動(dòng)調(diào)節(jié)器，用以產(chǎn)生已調(diào)電壓，以供電給所述第一和第二發(fā)光二極管。
19.如權(quán)利要求15所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括一個(gè)連接到所述第一開關(guān)的PWM信號(hào)，用以控制所述第一開關(guān)。
20.如權(quán)利要求15所述的用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路，其特征在于，還包括串聯(lián)連接到所述第一發(fā)光二極管的電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電路，其通過一外置電壓源來驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED。這些LED是串聯(lián)連接的。該電路包括分別并聯(lián)連接到每個(gè)LED的多個(gè)開關(guān)，用于單獨(dú)控制每個(gè)LED的亮度。該電路還包括分別連接到每一開關(guān)的多個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，用于單獨(dú)控制各個(gè)開關(guān)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1968559SQ20061007781
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
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