CN101438625B - 发光二极管电路及设置和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明为发光二极管电路(1)提供了：第一子电路，其包括第一发光二极管(11)；以及第二子电路，其包括第二发光二极管(13)和开关(14)，所述开关用于在导通状态下接通所述第二发光二极管(13)并且关断所述第一发光二极管(11)，以及用于在非导通状态下关断所述第二发光二极管(13)并且接通所述第一发光二极管(11)。此外，所述第一子电路与第二子电路具有不同的信号特性，比如不同的最小阈值电压，这是通过使用不同种类的发光二极管(11，13)或者通过使用不同总数的串联发光二极管(11，13)或者通过把阈值电压元件添加到第一子电路而实现的。所述发光二极管(11，13)具有不同的颜色并且可以被用作背光。

Description

发光二极管电路及设置和设备
技术领域
本发明涉及一种发光二极管电路，并且还涉及一种包括发光二极管电路的设置、一种包括发光二极管电路或包括设置的设备、一种方法、一种计算机程序产品以及一种介质。
背景技术
上述发光二极管电路的例子有包括一个或多个发光二极管的电路，但是不排除其他电路。上述设备的例子有消费产品和非消费产品。
US 2005/0116665公开了一种用于控制阵列内的多个发光二极管的亮度的控制器电路。
可以从EP 1 320 284 A2获知一种现有技术发光二极管电路，该专利公开了几种发光二极管电路以及用于驱动这些发光二极管电路的几种驱动器。
在现有技术发光二极管电路中，通过第一动作接通(关断)第一发光二极管，所述第一动作比如是闭合(打开)第一开关以便向用户显示(不向用户显示)第一光，通过第二动作接通(关断)第二发光二极管，所述第二动作比如是闭合(打开)第二开关以便向用户显示(不向用户显示)第二光。
所述现有技术发光二极管电路的缺陷特别在于，需要诸如闭合(打开)不同开关之类的不同动作来激活(停用)不同发光二极管，以便向用户显示不同类型的光。这是相对复杂的。
发明内容
本发明的一个目的特别是提供一种相对简单的发光二极管电路。
本发明的其他目的特别是提供相对简单的一种包括发光二极管电路的设置、一种包括发光二极管电路或者包括设置的设备、一种方法、一种计算机程序产品以及一种介质。
根据本发明，所述发光二极管电路包括：
包括第一发光二极管的第一子电路，该第一子电路连接到各端子；以及
包括第二发光二极管的第二子电路，该第二子电路连接到所述端子，所述第一和第二子电路是并联子电路，并且该第二子电路还包括开关，所述开关用于在导通状态下接通所述第二发光二极管并且关断所述第一发光二极管，以及用于在非导通状态下关断所述第二发光二极管并且接通所述第一发光二极管。
通过引入两个并联子电路，其中所述第一子电路不包括开关并且所述第二子电路包括所述开关，有可能通过同一个开关激活其中一个所述发光二极管并且同时停用另一个发光二极管。此外，针对所述开关处于导通状态下，所述第二子电路例如应当具有较小的信号阈值，比如小于所述第一子电路的电压阈值或电流阈值。在这种情况下，针对所述开关处于所述导通状态下，所述第二发光二极管将操作并且所述第一发光二极管将不操作，对于所述开关处于所述非导通状态下则是相反的情况。并不排除其他的选项。
根据本发明的发光二极管电路的优点特别还在于，其与对于每个子电路都包括一个开关的现有技术发光二极管电路相比可以需要更少的芯片面积。
一个开关分别处于导通状态或不导通状态下的情况分别对应于该开关的阻抗小于某一阈值或者大于该阈值。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述开关的一侧连接到其中一个所述端子，该开关的另一侧连接到所述第二子电路的一部分的一侧，该部分包括所述第二发光二极管，并且所述第二子电路的该部分的另一侧连接到另一个端子。所述开关存在于所述第二子电路内部并不排除在所述第二子电路内部存在两个开关而不是一个开关。在这种情况下，第一开关的一侧例如连接到第一端子，该第一开关的另一侧例如连接到包括所述第二发光二极管的第二子电路的所述部分，该部分的另一侧例如连接到第二开关的一侧，该第二开关的另一侧例如连接到第二端子，其中所述第一和第二开关被同时操作。
不应当过于狭隘地看待先前的实施例。如果所述开关的其中一侧连接到其中一个所述端子，则对该开关的驱动将更加容易，但是还可以设想不把所述开关直接连接到任一个所述端子，例如在每一串有多个发光二极管的情况下就是如此。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述第一和第二发光二极管具有不同的颜色。例如在所述发光二极管被用作背光的情况下，该实施例是有利的。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的，其还包括：
包括第三发光二极管的第三子电路，该第三子电路连接到所述端子，所述第一、第二和第三子电路是并联子电路，该第三子电路还包括另一个开关，所述另一个开关用于在导通状态下接通所述第三发光二极管并且关断所述第一发光二极管，以及用于在非导通状态下关断所述第三发光二极管并且在所述开关也处于所述非导通状态的情况下接通所述第一发光二极管，其中在所述另一个开关也处于所述非导通状态的情况下，处于所述非导通状态下的所述开关接通所述第一发光二极管。利用所述开关和所述另一个开关，可以有利地激活及停用3个子电路。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述另一个开关的一侧连接到其中一个所述端子，该另一个开关的另一侧连接到所述第三子电路的一部分的一侧，该部分包括所述第三发光二极管，并且所述第三子电路的该部分的另一侧连接到另一个所述端子。同样地，所述另一个开关在所述第三子电路内部的存在不排除在所述第三子电路等内部存在两个开关而不是一个开关。
不应当过于狭隘地看待先前的实施例。如果所述另一个开关的其中一侧连接到其中一个所述端子，则对该另一个开关的驱动将更加容易，但是还可以设想不把所述另一个开关直接连接到任一个所述端子，例如在每一串有多个发光二极管的情况下就是如此。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述第一、第二和第三发光二极管具有不同的颜色。例如在所述发光二极管被用作背光的情况下，该实施例是有利的。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述第一子电路与所述第二子电路具有不同的信号特性。针对所述开关处于导通状态下，所述不同的信号特性例如可以包括不同的电压特性和/或不同的电流特性和/或不同的电压-电流特性，但是也不排除其他的特性。当然，针对所述另一个开关处于导通状态下，所述第二子电路与所述第三子电路也可以具有不同的信号特性，其中所述第一子电路与第三子电路的信号特性针对其开关处于导通状态下可以是完全相同的或者不是完全相同的。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述不同的信号特性包括不同的最小阈值电压。优选地，针对所述开关处于导通状态下，所述第一子电路的最小阈值电压将大于所述第二子电路的最小阈值电压。当然，优选地，针对所述另一个开关处于导通状态下，所述第一子电路的最小阈值电压也将大于所述第三子电路的最小阈值电压，其中所述第二子电路与所述第三子电路的最小阈值电压针对其开关处于导通状态下可以是完全相同的或者不是完全相同的。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述第一子电路包括另外的第一发光二极管，所述第二子电路包括另外的第二发光二极管，一串第一发光二极管和/或另外的第一发光二极管的正向电压的和大于一串第二发光二极管和/或另外的第二发光二极管的正向电压的和。通过使得一串第一发光二极管和/或另外的第一发光二极管的正向电压的和大于一串第二发光二极管和/或另外的第二发光二极管的正向电压的和，针对所述开关处于导通状态下，所述第一子电路的最小阈值电压将大于所述第二子电路的最小阈值电压。这可以通过选择不同种类的发光二极管以及/或者通过选择例如不同数目的串联连接的发光二极管而实现。当然，所述第三子电路也可以具有另外的第三发光二极管，其中一串第一发光二极管和/或另外的第一发光二极管的正向电压的和大于一串第三发光二极管和/或另外的第三发光二极管的正向电压的和，从而针对所述另一个开关处于导通状态下使得所述第一子电路的最小阈值电压大于所述第三子电路的最小阈值电压。
根据本发明的发光二极管电路的一个实施例是如下定义的：所述第一子电路还包括与所述第一发光二极管串联连接的阈值电压元件。这种阈值电压元件例如包括一个或多个二极管和/或一个或多个晶体管以用于提高所述第一子电路的最小阈值电压，但是也不排除其他元件。
根据本发明的发光二极管设置包括根据本发明的发光二极管电路并且还包括连接到所述端子的电源。
根据本发明的发光二极管设置的一个实施例是如下定义的：所述电源包括通过驱动器电路驱动的第一和第二晶体管，所述第一晶体管的第一主电极耦合到电压源的一侧，所述第一晶体管的第二主电极耦合到所述第二晶体管的第一主电极并且耦合到电感器的一侧，所述第二晶体管的第二主电极耦合到所述电压源的另一侧并且耦合到其中一个所述端子，所述电感器的另一侧耦合到另一个所述端子。
关于所述第一和第二晶体管，必须注意到在这些晶体管与所述发光二极管电路的所述一个或多个开关之间存在重要差异。所述一个或多个开关可以通过晶体管实现，但是也不排除其他实现方式。但是所述发光二极管电路中的所述一个或多个开关通常将在＜20kHz的较低频率下开关，而所述电源的晶体管则通常将在＞1MHz的较高频率下开关。
根据本发明的设备包括根据本发明的发光二极管电路或者包括根据本发明的发光二极管设置。
根据本发明的发光二极管设置、根据本发明的设备、根据本发明的方法、根据本发明的计算机程序产品以及根据本发明的介质的实施例对应于根据本发明的发光二极管电路的实施例。
本发明特别基于以下认识：每一个子电路一个开关是相对复杂的。本发明特别基于以下基本想法：将引入一个开关，其用于在导通状态下接通所述第二发光二极管并且关断所述第一发光二极管，以及用于在非导通状态下关断所述第二发光二极管并且接通所述第一发光二极管。
本发明特别解决了提供相对简单的发光二极管电路的问题。根据本发明的发光二极管电路的优点特别还在于，其与对于每个子电路都包括一个开关的现有技术发光二极管电路相比可以需要更少的芯片面积。
通过下面描述的(多个)实施例，本发明的上述和其他方面将变得显而易见。
附图说明
在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的发光二极管设置，其包括根据本发明的发光二极管电路；
图2示意性地示出了根据本发明的发光二极管设置，其包括根据本发明的等效发光二极管电路；
图3示出了根据本发明的发光二极管设置中的信号以及用于根据本发明的发光二极管设置的信号；以及
图4示意性地示出了根据本发明的设备，其包括根据本发明的发光二极管设置和/或根据本发明的发光二极管电路。
具体实施方式
图1中示出的根据本发明的发光二极管设置2包括根据本发明的发光二极管电路1，并且还包括耦合到电压源21的电源22-25。所述电源22-25包括通过驱动器电路22驱动的第一晶体管23和第二晶体管24，所述驱动器电路22耦合到所述晶体管23和24的控制电极。第一晶体管23的第一主电极耦合到所述电压源21的一侧，第一晶体管23的第二主电极耦合到第二晶体管24的第一主电极并且耦合到电感器25的一侧，该电感器25的另一侧耦合到第一端子，第二晶体管24的第二主电极耦合到所述电压源21的另一侧并且通过阻抗26耦合到第二端子。
所述发光二极管电路1包括第一子电路，其耦合到全部两个端子并且包括第一发光二极管11。所述发光二极管电路1还包括第二子电路，其耦合到全部两个端子并且包括第二发光二极管13与开关14的串联连接。所述发光二极管电路1还包括第三子电路，其耦合到全部两个端子并且包括第三发光二极管15与另一个开关16的串联连接。
所述开关14在导通状态下接通所述第二发光二极管13并且关断所述第一发光二极管11，在所述另一个开关16也处于非导通状态的情况下，所述开关14在非导通状态下关断第二发光二极管13并且接通第一发光二极管11。所述另一个开关16在导通状态下接通所述第三发光二极管15并且关断第一发光二极管11，在所述开关14也处于非导通状态的情况下，所述另一个开关16关断第三发光二极管15并且接通第一发光二极管11。
通过引入3个并联子电路，其中所述第一子电路不包括开关而第二和第三子电路则包括开关14、16，有可能仅仅通过两个开关(更一般来说：对于p个子电路或组或分支或串是p-1个开关)激活所述发光二极管11、13、15的其中之一同时停用其他所述发光二极管11、13、15。此外，针对所述开关14、16处于导通状态下，所述第二和第三子电路例如应当具有小于所述第一子电路的信号阈值，比如较小的电压阈值或较小的电流阈值。在这种情况下，针对其中一个所述开关14、16处于导通状态下，所述第二或第三发光二极管13、15将操作并且第一发光二极管11将不操作，对于全部两个开关14、16都处于非导通状态下则是相反的情况。
开关14、16处于导通状态或非导通状态下的情况分别对应于该开关14、16的阻抗小于某一阈值或大于该阈值。
优选地，例如为了把所述发光二极管用作背光，所述第一、第二和第三发光二极管11、13、15将具有不同的颜色，比如分别是绿色、红色和蓝色。
优选地，所述第一子电路将具有与所述第二和第三子电路不同的信号特性，比如不同的最小阈值电压。可以用优选地对于每个子电路具有相同颜色的两个或多个发光二极管来替换图1中示出的每一个发光二极管11、13、15。所述两个或多个发光二极管可以对于每个子电路具有完全串联构造、完全并联构造或者部分串联部分并联构造。
为了实现所述不同的信号特性，根据第一选项，可以使用不同种类的发光二极管。根据第二选项，可以使得串联的第一发光二极管的总数大于串联的第二(第三)发光二极管的总数。根据第三选项，可以把诸如一个或多个(普通)二极管或晶体管电路的阈值电压元件串联连接到所述(多个)第一发光二极管。但是也不排除这些选项的混合。
图2中示出的根据本发明的发光二极管设置2对应于图1中示出的设置，其不同之处在于，在所述发光二极管电路1中用其等效电路替换了所述发光二极管11、13、15。结果，对于所述第一发光二极管11示出了电压源51(Uthreshold)与阻抗52(R)的串联连接(在m个第一发光二极管11的情况下则将变成m·Uthreshold和m·R)。对于所述第二发光二极管13示出了电压源53(Uthreshold)与阻抗54(R)的串联连接(在n个第二发光二极管13的情况下则将变成n·Uthreshold和n·R)。对于所述第三发光二极管15示出了电压源55(Uthreshold)与阻抗56(R)的串联连接(在n个第三发光二极管15的情况下则将变成n·Uthreshold和n·R)。
在图3中示出了根据本发明的发光二极管设置2中的信号以及用于该设置的信号。可以明显看出，当所述开关14处于导通状态时(由“1”表示)，所述第二发光二极管13发光。当所述另一个开关16处于导通状态时(由“1”表示)，所述第三发光二极管15发光。当全部两个开关14、16都处于非导通状态时(由“0”表示)，所述第一发光二极管11发光，但是仅仅在按照反相方式被开关的所述第一和第二晶体管23、24的操作期间才发光。图中还清楚地示出了所述开关14、16与所述晶体管23、24的不同频率。
图4中示出的根据本发明的设备3包括根据本发明的发光二极管设置2和/或根据本发明的发光二极管电路1，并且例如还包括AC-DC转换器4(其在本例中包括所述电压源21)。换句话说，该AC-DC转换器例如接收AC电压并且将其转换成DC电压，所述DC电压被提供到所述电源22-25等等。
可以通过以下事实来解释本发明：在所述发光二极管开始导通并且生成光之前，其需要正的最小正向电压。该电压也被称作LED阈值电压Vth。在图2的简化示意图中，每一个LED串由多个LED串联电阻和多个LED阈值电压Vth表示。假设对应于红色、绿色和蓝色LED的阈值电压相等并且所述电源生成恒定电流，所述红色或蓝色串在导通(对应的开关被激活)期间的串电压将小于使得所述绿色LED开始导通所需要的最小电压(m＞n)。出于该原因，在所述蓝色或红色LED接通时绿色LED将不发光，即使在全部两串并联连接并且没有通过其自身的负载开关主动断开所述绿色串的情况下也是如此。如果绿色LED的效率在将来显著提高(m≈n)，则GaP类LED与GaN类LED相比的正向电压降的差异可能仍然足以在许多应用中省去一个开关。
本发明特别适用于比如具有色序背光的LCD-TV之类的设备，但是也可以被用于具有可变颜色的多种LED灯，或者用于通过混合几个LED的光而生成白光以便例如用于一般照明的LED灯。本发明在多串和/或多色OLED应用中也是有利的，这是因为对于OLED设备来说，可以在一定程度上把所述正向电压降调整到期望值。这允许把一串OLED设备设计到一个总是足够高的总正向电压降，从而可以省去对应的开关。
应当注意到，上面提到的实施例说明而非限制本发明，在不偏离所附权利要求书的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计出许多替换实施例。在权利要求书中，置于括号间的任何附图标记不应被解释为限制该权利要求。“包括”一词不排除未在权利要求中阐述的其他元件或步骤的存在。元件之前的“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在列举了几个装置的设备权利要求中，可以通过同一项硬件来具体实现这些装置当中的几个。在互不相同的从属权利要求中引述某些措施并不表示不能使用这些措施的组合来获益。

Claims (13)

1.一种发光二极管电路(1)，其包括：
包括第一发光二极管(11)但不包括开关的第一子电路，所述第一子电路连接到端子；
包括第二发光二极管(13)的第二子电路，所述第二子电路连接到所述端子，所述第一和第二子电路是并联子电路，并且所述第二子电路还包括开关(14)，所述开关用于在导通状态下接通所述第二发光二极管(13)并且关断所述第一发光二极管(11)，以及用于在非导通状态下关断所述第二发光二极管(13)并且接通所述第一发光二极管(11)；以及
包括第三发光二极管(15)的第三子电路，所述第三子电路连接到所述端子，所述第一、第二和第三子电路是并联子电路，所述第三子电路还包括另一个开关(16)，所述另一个开关用于在导通状态下接通所述第三发光二极管(15)并且关断所述第一发光二极管(11)，以及用于在非导通状态下关断所述第三发光二极管(15)并且在所述开关(14)也处于非导通状态的情况下接通所述第一发光二极管(11)，其中在所述另一个开关(16)也处于非导通状态的情况下，处于非导通状态下的所述开关(14)接通所述第一发光二极管(11)，
其中针对所述开关(14)和所述另一个开关(16)处于导通状态下，所述第二和第三子电路具有小于所述第一子电路的信号阈值。
2.根据权利要求1所述的发光二极管电路(1)，所述开关(14)的一侧连接到其中一个所述端子，所述开关(14)的另一侧连接到所述第二子电路的一部分的一侧，所述部分包括所述第二发光二极管(13)，并且所述第二子电路的所述部分的另一侧连接到另一个所述端子。
3.根据权利要求1所述的发光二极管电路(1)，所述另一个开关(16)的一侧连接到其中一个所述端子，所述另一个开关(16)的另一侧连接到所述第三子电路的一部分的一侧，所述部分包括所述第三发光二极管(15)，并且所述第三子电路的所述部分的另一侧连接到另一个所述端子。
4.根据权利要求1所述的发光二极管电路(1)，所述第一、第二和第三发光二极管(11，13，15)具有不同的颜色。
5.根据权利要求1所述的发光二极管电路(1)，所述第一子电路与所述第二子电路与所述第三子电路具有不同的信号特性。
6.根据权利要求5所述的发光二极管电路(1)，所述不同的信号特性包括不同的最小阈值电压。
7.根据权利要求5所述的发光二极管电路(1)，所述第一子电路包括另外的第一发光二极管，所述第二子电路包括另外的第二发光二极管，并且所述第三子电路包括另外的第三发光二极管，一串第一发光二极管和/或另外的第一发光二极管的正向电压的和大于一串第二发光二极管和/或另外的第二发光二极管的正向电压的和并且大于一串第三发光二极管和/或另外的第三发光二极管的正向电压的和。
8.根据权利要求5所述的发光二极管电路(1)，所述第一子电路还包括与所述第一发光二极管(11)串联连接的阀值电压元件。
9.一种发光二极管设备(2)，其包括根据权利要求1所述的发光二极管电路(1)并且还包括连接到所述端子的电源(22-25)。
10.根据权利要求9所述的发光二极管设备(2)，所述电源(22-25)包括通过驱动器电路(22)驱动的第一和第二晶体管(23，24)，所述第一晶体管(23)的第一主电极耦合到电压源(21)的一侧，所述第一晶体管(23)的第二主电极耦合到所述第二晶体管(24)的第一主电极并且耦合到电感器(25)的一侧，所述第二晶体管(24)的第二主电极耦合到所述电压源(21)的另一侧并且耦合到其中一个所述端子，所述电感器(25)的另一侧耦合到另一个所述端子。
11.一种包括权利要求1的发光二极管电路(1)的设备(3)。
12.一种包括权利要求9的发光二极管设备(2)的设备(3)。
13.一种用于接通及关断发光二极管(11，13)的方法，其中第一子电路包括第一发光二极管(11)但不包括开关，所述第一子电路连接到端子，第二子电路包括第二发光二极管(13)，所述第二子电路连接到所述端子，所述第一和第二子电路是并联子电路，并且所述第二子电路还包括开关(14)，第三子电路包括第三发光二极管(15)，所述第三子电路连接到所述端子，所述第一、第二和第三子电路是并联子电路，并且所述第三子电路还包括另一个开关(16)，所述方法包括以下步骤：
将所述开关(14)带到导通状态下，以用于接通所述第二发光二极管(13)并且关断所述第一发光二极管(11)；
将所述开关(14)带到非导通状态下，以用于关断所述第二发光二极管(13)并且接通所述第一发光二极管(11)；
将所述另一个开关(16)带到导通状态下，以用于接通所述第三发光二极管(15)并且关断所述第一发光二极管(11)，
将所述另一个开关(16)带到非导通状态下，以用于关断所述第三发光二极管(15)，并且在所述开关(14)也处于非导通状态的情况下接通所述第一发光二极管(11)，其中在所述另一个开关(16)也处于非导通状态的情况下，处于非导通状态下的所述开关(14)接通所述第一发光二极管(11)，
其中针对所述开关(14)和所述另一个开关(16)处于导通状态下，所述第二和第三子电路具有小于所述第一子电路的信号阈值。
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