CN102870499A - 调节用于led的电流的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种装置包括LED和调节器电路。该调节器电路根据校准信号控制向LED提供的电流，该校准信号耦合到电流。该调节器电路在调整校准信号时调整LED的输出。按这种方式，可以校准LED生成在期望亮度和颜色水平的光。

Description

调节用于LED的电流的系统和方法

相关申请的交叉引用

本公开内容要求2010年4月30日提交的第61/329,922号美国临时申请“Tuning Linear Regulator Current for LED Lighting toCompensate LED Die to Die Variation”的优先权，该临时申请出于所有目的将其全文通过参考结合于此；并且要求2010年9月27日提交的第61/386,900号美国临时申请“Tuning Linear Regualator Currentby OTP for LED Lighting to Compensate LED Die to Die Variation”的优先权，该临时申请出于所有目的将其整体通过参考结合于此。

技术领域

本发明各实施方式总体上涉及发光二极管(LED)的制造。

背景技术

除非此处另有指示，该部分描述的方法不是本申请权利要求的现有技术，并且并不通过包含在该部分而承认为现有技术。

该讨论采用术语“LED”指代LED本身，并且“LED装置”指代与其他部件相连的LED。

由于LED本身的制造工艺的变化，制造LED装置(例如，诸如包括LED的集成电路之类的装置)的工艺变得困难。例如，生产的具有某种颜色和亮度的LED将由于该制造工艺的变化而围绕该目标变化。产生的LED装置也可能在颜色和亮度上变化[z1]，而这通常是不期望的。

克服这些变化的一种方式是采用更高质量的LED制造工艺。从而消除LED之间的变化。然而，更高质量的工艺更昂贵。

克服这些变化的另一方式是执行装箱(binning)。在装箱中，具有相似颜色和亮度水平的LED被分入各种“箱子(bin)”。然后，LED装置制造商能够从单个箱子中选择LED从而获得具有相似颜色和亮度水平的LED。然而，该装箱步骤本身产生了额外的费用。

发明内容

根据一个实施例，描述了一种调节LED装置的方法。该方法包括提供LED和调节器电路。该方法进一步包括向该LED提供电流，其中该调节器电路被配置为控制向该LED提供的电流。该方法进一步包括耦合校准信号到该电流，其中校准信号控制调节器电路。该方法进一步包括调整校准信号以调整LED的输出。采用这种方式，减少了生产具有统一亮度或者颜色水平的LED装置的费用。

根据一个实施例，该方法进一步包括设置调节器电路以控制提供给LED的设定电流，其中该设定电流与LED的期望输出相对应。

根据一个实施例，该方法进一步包括提供与调节器电路相连的可编程存储器。当向LED提供的设定电流与该LED的期望输出相对应时，该方法进一步包括将设定值烧录进该可编程存储器，其中该设定值与产生该LED的期望输出的校准信号的值相对应。该方法进一步包括根据烧录进可编程存储器的设定值操作调节器电路。该方法进一步包括根据已根据设定值操作的调节器电路来操作LED。

根据一个实施例，校准信号耦合到该电流作为该电流的高频分量。

根据一个实施例，一种装置包括LED和调节器电路。该LED被配置以接收电流。该调节器电路与该LED相连，且被配置为控制向该LED提供的电流。该调节器电路被配置为由耦合到电流的校准信号控制，且被配置为在调整校准信号时调整该LED的输出。

根据一个实施例，该装置进一步包括与该调节器电路相连的可编程存储器。可编程存储器被配置用于在向该LED提供的设定电流与该LED的期望输出相对应时存储设定值，其中该设定值与产生LED的期望输出的校准信号的值相对应。调节器电路被配置为根据存储在可编程存储器内的设定值操作，并且LED被配置为根据已经根据设定值操作的调节器电路操作。

根据一个实施例，调节器电路包括线性调节器电路。

根据一个实施例，调整LED装置的系统包括校准单元、LED、和调节器电路。校准单元被配置为生成电流并且将校准信号耦合到电流，其中该校准单元被配置为调整该校准信号。该LED被配置为接收该电流。调节器电路与LED相连，并且被配置为控制向该LED提供的电流。调节器电路被配置为由校准信号控制，并且在调整该校准信号时调整LED的输出。

根据一个实施例，校准单元包括电流源和信号生成器。电流源可以是直流源或者交流源。

下面的详细描述和附图提供对本发明的本质和优点的更详尽的理解。

附图说明

图1是根据一个实施例的LED装置的框图。

图2是描述了图1的系统的操作的方法的流程图。

图3是提供了校准单元102的备选细节的系统的框图(参见图1)。

图4是提供了校准单元102的备选细节的系统的框图(参见图1)。

图5是提供了校准单元102的备选细节的系统的框图(参见图1)。

具体实施方式

此处描述的是制造LED装置的技术。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了大量例子和具体细节以便提供本发明实施例的透彻理解。由权利要求书限定的具体实施例可以单独包括这些例子中的一些或全部特征，或者与下面描述的其他特征结合，并且可以进一步包括此处描述的这些特征和概念的修改和等同物。

如在此处说明书以及贯穿下面权利要求所采用的，“一”、“一个”和“所述”包括多个参考，除非上下文以其他方式明确指示。而且，如在此处说明书以及贯穿下面权利要求所采用的，“中”的含义包括“在……内”和“在……上”，除非上下文明确指示。

在本文中，各种方法、过程和程序是具体的。尽管可以按一定顺序描述特定步骤，但这种顺序主要是为了便利和清楚。特定步骤可以重复多次、可以在其他步骤之前或之后发生(即便那些步骤原本以另一顺序描述)，并且可以与其他步骤并行发生。仅在必须在第二步骤开始之前完成第一步骤时，要求第二步骤跟随第一步骤。当从上下文不能明确时，这种情形将被具体指出。

在这篇文档中，采用了术语“和”、“或”和“和/或”。这些术语将被阅读为具有相同的含义；也就是，包含性地。例如，“A和B”可以意味着至少以下意思：“A和B两者”、“只有A”、“只有B”、“至少A和B两者”。作为另外一个例子，“A或者B”可以意味着至少以下意思：“只有A”、“只有B”、“A和B两者”、“至少A和B两者”。当意在表示排斥性的或时，其将被具体标示(例如，“A或B之一”、“A和B中的至多一个”)。

图1是根据一个实施例的LED装置100的框图。该LED装置100与校准单元102耦合。该LED装置包括LED 110、调节器电路112、解码器电路114和存储器116。

该校准单元102产生向LED 110提供的电流和向解码器电路114提供的校准信号。校准单元102可以提供直流或交流(参见附图3至图5)。根据一个实施例，校准单元102提供24V的电压。校准信号是高频信号，例如在大约1MHz到10MHz之间。

解码器电路114从所述电流解码所述校准信号，并且将校准信号提供给调节器电路112。解码器电路114还可以例如通过解码来自校准信号的“存储”或“擦除”信号，并且控制如下面描述的存储器116来控制存储器116内的信息存储。

存储器116存储与校准信号相对应的设定值，以由调节器电路112使用。根据一个实施例，存储器116是一LED 110已经被调节为输出期望亮度水平和颜色水平则设定值存入其中的一次可编程(OTP)存储器电路。存储设定值的处理可以被称为“设置”或“烧录”存储器116。根据一个实施例，存储器116是可擦写地可编程的。例如，校准信号可以包括用于擦除当前存储值的“擦除”信号，以及用于存储与校准信号对应的新值的“存储”信号。

调节器电路112接收校准信号(由解码器电路114解码)，并且控制来自校准单元102的通过LED 110的电流。调节器电路112包括控制器电路120和晶体管122。控制器电路120利用校准信号设置晶体管122的栅极的电压。一LED装置100被调节，或者不存在提供的校准信号，控制器电路120利用存储在存储器116内的设定值(取代校准信号)来控制晶体管122。根据一个实施例，调节器电路112是线性调节器电路。根据一个实施例，晶体管122是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

根据一个备选的实施例，调节器电路112位于校准单元102和LED 110之间。

根据一个备选的实施例，LED 110连接在LED装置100的外面。LED 110可以连接在校准单元102和调节器电路112之间(如图1所示)。备选地，调节器电路112可以连接在校准单元102和LED 110之间(如在前面段落中讨论的)。

图2是描述了图1系统的操作的方法200的流程图。

在202，提供了LED 110和调节器电路112。这些可以作为单个装置一起提供(例如，图1所示的LED装置100)，或者可以独立提供(例如，根据一个备选的实施例，其中LED 110连接在LED装置100的外面)。

在204，校准单元102向LED 110提供电流。调节器电路112被配置为控制向LED 110提供的电流。

在206，校准单元102将校准信号耦合到电流。校准信号控制调节器电路112。

在208，解码器电路114从所述电流中解码出校准信号，并将该校准信号(已被解码)提供给调节器电路112。该调节器电路112利用该校准信号控制通过LED 110的电流。

在210，校准单元102调整校准信号以调整LED 110的输出。该调整可以是调节LED 110的通常处理的一部分，从而LED装置100产生期望亮度水平和颜色水平的光。例如，校准信号可以控制调节器电路112以增加通过LED 100的电流，从而增加亮度水平或者颜色水平。备选地，校准信号可以控制调节器电路112以减少通过LED110的电流，从而减小亮度水平或者颜色水平。

在212，当LED 110正在生成期望的输出时，校准单元发送“烧录”信号到校准信号中，并且解码器电路114指示存储器116存储产生来自LED 110的输出的校准信号的适当值。然后，调节器电路112“设置”以利用存储器16中的存储值，从而控制通过LED 110的合适的电流水平。

根据一个实施例，LED装置100被配置一次，因此OTP存储器可以被用作存储器116。根据一个备选的实施例，LED装置100可以被调节(利用配置信号)多次。例如，LED装置100可以被配置多次，或者可以在LED装置100的正常操作期间调节(利用配置信号)；因此，可擦除的可编程存储器可以被用作存储器116，或者存储器116可以被省略。

图3是提供校准单元202的备选细节的系统300的框图(参见图1)。系统300包括直流校准单元102a和LED装置100a。除了明确地向LED装置100a提供直流以外，直流校准单元102a与校准单元102类似(参见图1)。直流校准单元102a包括直流源312和耦合器314。直流源312提供直流。耦合器314将校准信号耦合到直流上。

LED装置100a包括LED 110(比较图1)和LED驱动器/转换器316。LED驱动器/转换器316包括调节器电路112、解码器电路114和存储器116(见图1)。LED装置100a在其他方面与LED装置100类似(见图1)。

图4是提供校准单元102(见图1)的备选细节的系统400的框图。系统400包括交流校准单元102b、LED装置100b、全桥整流器电路402、输入电容器404、耦合电容器406和电阻器408。除了明确地向LED装置100b提供交流外，交流校准单元102b与校准单元102类似(见图1)。交流校准单元102b包括交流源412和耦合器414。交流源412提供交流。耦合器414将校准信号耦合到交流上。

LED装置100b与LED装置100类似(见图1)，但增加了全桥整流器电路402和输入电容器404。全桥整流器电路402将交流整流为直流，并且输入电容器404过滤任何电压脉动。LED装置100b包括LED 110(参照图1)和LED驱动器/转换器416。LED驱动器/转换器416包括调节器电路112、解码器电路114和存储器116(见图1)。

耦合电容器406将校准信号耦合到电阻器408上；然后，以上面的描述相似的方式将校准信号提供给LED装置100b(见图1的LED装置100)。

图5是提供校准单元102的备选细节的系统500的框图(见图1)。系统500包括交流校准单元102c、LED装置100c、半桥整流器电路502、输入电容器504、耦合电容器506、电阻器508和LED驱动器/转换器516。交流校准单元102c与校准单元102b类似(见图4)，并且包括交流电流源512和耦合器514。LED驱动器/转换器516与LED驱动器/转换器416(见图4)类似，如输入电容器504(比较输入电容器404)、耦合电容器506(比较406)、以及电阻器508(比较408)。LED 100c与LED装置100b(见图4)类似，但半桥整流器电路502取代了全桥整流器电路402。半桥整流器电路502以与上面的描述类似的方式将交流整流为直流(见图4的全桥整流器电路)。

与现有装置相比，一个实施例可以具有多种优势。第一，与采用更高质量的LED制造工艺减少LED之间的变化相比，可以采用更廉价的工艺。然后可以在制造LED装置时利用校准信号校准更廉价的LED，从而产生期望亮度水平或颜色水平的光。第二，与装箱以减少LED之间的变化相比，装箱步骤的开支可以省去。取而代之，可以在制造LED装置时利用校准信号校准LED，从而产生在类似亮度水平或颜色水平的光。第三，既然校准信号与电流耦合，LED装置不需要独立的校准线或其他连接。因而，通过省略这种独立的校准线或其他连接，LED装置可以做的更小或更廉价。

上述描述阐明了本发明的各种实施例以及本发明的各方面如何实施的例子。上述例子和实施例不应被视为仅有的实施例，并且提供这些例子和实施例用来阐明随附权利要求所限定的本发明的灵活性和优点。基于上述公开内容和随附权利要求，在不脱离权利要求所限定的发明范围内，可以采用其他布置、实施例、实施方式和等同替换。

Claims (20)

1.一种调节发光二极管(LED)装置的方法，包括：

提供LED和调节器电路；

向所述LED提供电流，其中所述调节器电路被配置为控制向所述LED提供的电流；

耦合校准信号到所述电流，其中所述校准信号控制所述调节器电路；以及

调整所述校准信号以调整所述LED的输出。

2.根据权利要求1的方法，进一步包括：

设置所述调节器电路，以控制提供给所述LED的设定电流，其中所述设定电流与所述LED的期望输出对应。

3.根据权利要求1的方法，其中耦合所述校准信号包括耦合所述校准信号到所述电流作为所述电流的高频分量。

4.根据权利要求1的方法，进一步包括：

提供与所述调节器电路相连的可编程存储器；

当向所述LED提供的设定电流与所述LED的期望输出对应时，烧录所述设定值到所述可编程存储器内，其中所述设定值与产生所述LED的期望输出的所述校准信号的值对应；

根据烧录至所述可编程存储器内的所述设定值操作所述调节器电路；以及

根据已经根据所述设定值操作的所述调节器电路操作所述LED。

5.根据权利要求1的方法，进一步包括：

从所述电流解码所述校准信号。

6.一种装置，包括：

发光二极管(LED)，配置用于接收电流；以及，

与所述LED连接的调节器电路，其中所述调节器电路配置用于控制向所述LED提供的电流，其中所述调节器电路被配置为由耦合到所述电流的校准信号控制，并且其中所述调节器电路被配置为在调整所述校准信号时调整所述LED的输出。

7.根据权利要求6的装置，其中所述校准信号耦合到所述电流作为所述电流的高频分量。

8.根据权利要求6的装置，进一步包括：

与所述调节器电路连接的可编程存储器，其中当提供给所述LED的设定电流与所述LED的期望输出对应时，所述可编程存储器被配置为存储设定值，其中所述设定值与产生所述LED的期望输出的所述校准信号的值对应，

其中所述调节器电路配置为根据存储在所述可编程存储器中的设定值操作，并且

其中所述LED配置为根据已经根据所述设定值操作的所述调节器电路操作。

9.根据权利要求6的装置，进一步包括：

与所述调节器电路连接的解码器电路，配置为从所述电流解码所述校准信号，并且将已经解码的所述校准信号提供给所述调节器电路。

10.根据权利要求6的装置，其中所述LED和所述调节器电路在单个装置上一起实施。

11.根据权利要求6的装置，其中所述LED和所述调节器电路作为独立装置实施。

12.根据权利要求6的装置，其中所述调节器电路包括线性调节器电路。

13.根据权利要求6的装置，其中所述调节器电路包括：

与所述LED连接的晶体管，其中所述晶体管具有栅极；以及

与所述晶体管的所述栅极相连的控制器电路。

14.根据权利要求6的装置，其中所述电流包括交流，进一步包括：

全桥整流器，配置为用于将所述交流整流为用于所述LED接收的电流；

电阻器；以及

电容器，与所述电阻器相连，将所述校准信号耦合到所述电阻器上以用于所述调节器电路接收。

15.根据权利要求6的装置，其中所述电流包括交流，进一步包括：

半桥整流器，配置为用于将所述交流整流为用于所述LED接收的电流；

电阻器；以及

电容器，与所述电阻器相连，将所述校准信号耦合到所述电阻器上以用于所述调节器电路接收。

16.一种调节发光二极管(LED)装置的系统，包括：

校准单元，配置用于生成电流并且将校准信号耦合到所述电流，其中所述校准单元配置用于调整所述校准信号；

发光二极管(LED)，配置用于接收所述电流；以及

与所述LED相连的调节器电路，其中所述调节器电路配置用于控制向所述LED提供的电流，其中所述调节器电路配置用于由所述校准信号控制，并且其中所述调节器电路配置用于在调整所述校准信号时调整所述LED的输出。

17.根据权利要求16的系统，其中所述校准单元配置用于将所述校准信号耦合到所述电流作为所述电流的高频分量。

18.根据权利要求16的系统，进一步包括：

与所述调节器电路相连的可编程存储器，其中所述可编程存储器配置用于当提供给所述LED的设定电流与所述LED的期望输出相对应时存储设定值，其中所述设定值与产生所述LED的期望输出的校准信号的值对应，

其中所述调节器电路被配置为根据所述可编程存储器内存储的设定值操作，并且

其中所述LED被配置为根据已经根据所述设定值操作的所述调节器电路操作。

19.根据权利要求8的系统，其中所述校准单元包括：

直流源，配置为生成所述电流，其中所述电流是直流；以及

信号生成器，配置为生成所述校准信号并且将所述校准信号耦合到所述直流。

20.根据权利要求8的系统，其中所述校准单元包括：

交流源，配置为生成电流，其中所述电流是交流；以及

信号生成器，配置为生成所述校准信号并且将所述校准信号耦合到所述交流。

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