CN104883770A - 照明供电系统和方法以及控制系统 - Google Patents

Abstract

发光二级管(LED)越来越多地用于照明应用。为了控制多个发光二级管(LED)或任意其它可控的光源，本文件介绍了一种单线多LED的电力及控制系统。特别地，多个单独控制的LED单元以串联配置而布置，其由位于各串联的前端的控制单元控制。每个单独控制的LED单元可包括同样单独可控的多个LED。该前端控制单元沿单线提供电力和控制信号以驱动各串联中的所有的LED单元，其方式允许每个LED单元单独受控或以指定的组受控。

Description

照明供电系统和方法以及控制系统

本申请是申请号为201080060834.1(PCT/US2010/003124)、申请日为2010年12月8日、发明名称为“照明供电系统和方法以及控制系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及串联排列的电子系统领域。特别地，本发明公开了用于提供电力和控制信号以驱动串联线上的诸如发光二级管这样的电子元件的技术，但不限于此。

背景技术

发光二级管(LEDs)是一种非常节能的电子照明光源。早期的LED发射具有极小量的亮度的红光。然而，现代的LED如今能够生成跨越可见、紫外和红外波长的光。此外，现代的LED能够具备大量的电流，使得LED能够生成用作照明光源的足够的光。

LED呈现出许多超过传统光源的优势，包括节能、更长的寿命、更大的耐用性、小的外形尺寸、以及非常快的开关速度。这些优势推动了LED在各种各样的应用中的使用。然而，与传统的白炽灯和荧光灯光源相比，LED的前期成本仍然相对昂贵。此外，LED通常需要比传统的光源更精确的电流和热管理。第一代LED主要用作电子设备上的指示灯。由于其低能耗和小的外形尺寸，LED对于便携式电子设备来说已经是理想的。然而，在最近几年，新的LED颜色的可用性和亮度的增加允许LED用于许多新的应用。

LED的小尺寸以及使用数字控制系统控制LED的开关的能力允许基于LED的显示系统的发展。特别地，单独控制的LED的二维阵列能够用于显示文字和图像。因此，LED如今为许多诸如在运动场馆和纽约时代广场见到的现代电子记分牌和超大型视频显示系统那样的大型视频显示系统提供光源。

尽管已经证明了基于LED的显示系统能够很好地工作，创建这样的基于LED的视频显示系统所涉及的固有的困难和费用限制了基于LED的视频显示系统的发展。必须将周密计量并单独控制的电力提供给创建基于LED的视频显示系统的LED二维阵列中的每一个LED。构造一个具有1920×1080像元(像素)分辨率的单色的高清晰度显示系统需要该系统提供2,073,600个具有周密受控的电力的单独的LED。为了创建一个多色高分辨率的显示系统，每个单独的像素需要三种不同颜色(红色、绿色以及蓝色)的LED，使得6,220,800个单独的LED必须接收周密受控的电力。因此，这种大型的视频显示系统的设计和制造既复杂又非常昂贵。

由于控制如此多的独立的LED的挑战，基于LED的大型的视频显示系统花费数百万美元，使得只有诸如大型的体育场馆这样的非常高端的应用能够购买得起大型的基于LED的视频显示系统。用于其它情况的公共的视频显示系统通常使用与电视显示器相关的较小的常规显示技术，或使用诸如用于显示球队得分和比赛时间的仅具有有限的预先排列的LED图形的大型电子记分牌的简单得多的显示系统。因此，期望简化设计和构造基于LED的显示和照明系统的任务。

附图说明

在不一定按比例绘制的各附图中，相同的标号描述贯穿若干视图的基本上相同的组件。具有不同的字母后缀的相同的标号表示基本相同的组件的不同实例。各附图一般以示例而不是限制的方式示出在本申请中讨论的各种实施例。

图1示出了计算机系统示例形式的机器的图示，在该计算机系统中可执行一组用于引起该机器执行在此讨论的任一或多个方法的指令。

图2A示出了本发明的单线多LED的控制系统的整体架构的框图。

图2B示出了可发送至各LED单元的示例数据包。

图3A示出了具有被调制为额定电流值的电流斜坡偏差的数字信息的时序图。

图3B示出了具有被调制为额定电流值的正弦偏差的数字信息的时序图。

图3C示出了具有被调制为额定电流值的电流跌落(dips)的数字信息的时序图。

图4A示出了第一实施例的LED线驱动器电路。

图4B示出了第二实施例的LED线驱动器电路。

图5A示出了使该LED线驱动器打开外部场效应晶体管是如何允许线路电流斜升(ramp upward)的。

图5B示出了使该LED线驱动器关闭外部场效应晶体管是如何允许线电流斜降(ramp downward)的。

图5C示出了由图5A和5B的电路调制后的电流。

图6A示出了理想的对称电流脉冲和非理想的电流脉冲。

图6B通过图表示出了FET开关时序计算机是如何工作的。

图6C示出了一个单独的数据位周期期间各阶段的时间轴。

图6D示出了当降低额定电流水平以节省能源时，斜坡模式调制的电流信号。

图7示出了单独可控的LED单元的一个实施例。

图8示出了描述了各单独可控的LED单元的电力系统是如何运作的流程图。

图9A示出了斜坡模式调制的数据周期错位问题。

图9B示出了跌落模式调制的数据周期错位问题。

图10A示出了使用传统的脉冲宽度调制而创建的脉冲。

图10B示出了使用减少闪烁调制(reduced flicker modulation)系统而创建的脉冲。

图10C示出了减少闪烁调制系统输出图形的创建。

图10D示出了不完善的电流脉冲以及理想的方波脉冲。

图10E示出了在对脉冲进行重排列的各种不同的随机化之后，图10C中的减少闪烁调制数据图形。

图11A示出了根据本发明的教导的第一可能的LED照明系统的框图。

图11B示出了图11A的LED照明系统，其中，多LED照明器件由单个控制器控制。

图12示出了根据本发明的教导的第二可能的LED照明系统的框图。

图13示出了本发明的LED驱动系统，其实现为基于DMX-512A协议的舞台照明系统。

图14示出了一种应用，其中，单个LED线驱动器正驱动已被布置在八乘八阵列中的六十四个单独控制的LED单元。

图15概念性地示出了如何将较小的模块化的二维阵列(图14中示出的)进行结合以创建较大的二维显示系统。

图16示出了彼此平行悬挂以创建二维显示系统的若干串单独控制的LED单元。

图17示出了描述部署、校准、以及运行由多串LED单元创建的显示系统的方法的流程图。

图18示出了一种数据流图，该数据流图描述了如何由LED显示系统模型对输入的视频信号进行解码和处理以生成驱动显示系统的控制命令，该显示系统是使用部署的LED串组创建的。

具体实施例

以下的详细描述包括对附图的引用，各附图形成该详细描述的一部分。各附图显示了根据示例性实施例的图解。这些在此称为“示例”的实施例描述得足够详细，以使本领域的技术人员能够实施本发明。对本领域的技术人员来说显而易见的是，这些示例性实施例中的具体细节不是为了实施本发明所需要的。例如，尽管主要参考有效地发送电力和数据以控制发光二级管(LED)的系统而公开了这些示例性实施例，本公开的教导还能够用于发送电力和数据以控制任意其它类型的电子设备。可对各示例的实施例进行组合，可使用其它的实施例，或在不脱离所请求的范围的情况下可作出结构上的、逻辑上的、以及电气上的改变。因此，不以限制的意义进行以下详细的描述，且上述范围由所附的权利要求书及其等同物限定。

在本文件中，如在专利文件中普遍使用的那样，词语“一个”或“一”包括一个或多于一个。在此文件中，词语“或者”指但是无排他性的“或者”，这样的话，除非另外注明，“A或者B”包括“是A而不是B”、“是B而不是A”、以及“A和B”。此外，本文件引用的所有出版物、专利、以及专利文件以参考的方式整体并入于此，如同单独以参考的方式并入。在本文件和那些以参考的方式并入的文件之间存在不一致的用法的情况下，被并入的参考中的用法应作为本文件的用法的补充；对不可调和的不一致用法，以本文件中的用法为准。

计算机系统

由于计算机系统通常用于控制LED照明及显示系统，本发明涉及计算机系统。图1示出了一种计算机系统100示例形式的机器的图示，该计算机系统可用于实现部分本发明。在计算机系统100中，具有一组指令124，该组指令124可被执行以用于引起该机器实施在此讨论的方法中的任一个或多个方法。在网络化的部署中，该机器可以客户机-服务器网络环境中的服务器机或客户机的容量运行，或作为对等(或分布式)网络环境中的个别系统。该机器可为个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、掌上电脑(PDA)、移动电话、网络设备(web appliance)、网络路由器、交换机或网桥、或能够执行一组计算机指令(顺序或其它)的任意机器，该组计算机指令指定由该机器采取的动作。此外，尽管仅示出了单独的机器，词语“机器”也用于包括单独或共同执行一组(或多组)指令以实施在此讨论的方法中的任意一个或多个方法的机器的任意集合。

该示例性计算机系统100包括彼此经由总线108通信的处理器102(例如中央处理器(CPU))、图形处理器(GPU)、或两者兼有)、主存储器104以及静态存器106。该计算机系统100可进一步包括视频显示适配器110，其驱动诸如液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)这样的视频显示系统115。该计算机系统100还包括字母数字输入设备112(例如键盘)、光标控制设备114(例如鼠标或轨迹球)、磁盘驱动器116、输出信号生成设备118以及网络接口设备120。

该磁盘驱动器116包括机器可读介质122，在该机器可读介质122上存储有用于实现在此讨论的任一或多个方法和功能，或由在此讨论的任一或多个方法和功能使用的一组或多组计算机指令和数据结构(例如也被称为‘软件’的指令124)。在由该计算机系统100在该主存储器104和/或该处理器102中执行期间，指令124还可完全或至少部分处于该主存储器104中和/或该处理器102中，该主存储器104和该处理器102也构成机器可读媒介。注意：该示例性计算机系统100仅示出了一个可能的示例，且其它计算机可能不具有图1中所示出的所有部件。

可进一步通过该网路接口设备120在计算机网络126上传输或接收指令124。可使用诸如文件传输协议(FTP)这样的众多众所周知的传输协议中的任一个协议进行这样的传输。

尽管机器可读介质122在一个示例性实施例中显示为单个介质，词语“机器可读介质”应采用为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。词语“机器可读介质”还可采用为包括能够存储、编码或携带一组用于由该机器执行且引起该机器实施在此讨论的方法中的一个或多个方法的指令的任意介质，或能够存储、编码或携带由这样的一组指令利用或与这样的一组指令相关的数据结构。因此，词语“机器可读介质”应采用为包括固态存储器、光学媒体、以及磁性媒体，但不限于此。

为了本说明书的目的，词语“模块”包括可识别的代码部分、可计算或可执行指令、数据或可计算的对象，以实现特定的功能、运行、处理、或程序。模块不需要以软件形式实现；模块可以软件、硬件/电路、或软件和硬件的组合的形式实现。

在本发明中，计算机系统可包括非常小的微控制器系统。微控制器可包括单个集成电路，该集成电路包含以下四个用于创建计算机系统的主要部件：算术逻辑单元(ALU)、控制单元、存储系统、以及输入和输出系统(统称为I/O)。微控制器是非常小且低成本的集成电路，该集成电路常用于数字电子设备中。

多LED的控制系统综述

为了控制多个发光二级管(LED)或任意其它可控的电子设备(诸如其它类型的电子光源)，本文件公开了一种用于多个耦合至该串联的单元的单线串联组织的(single-wire series-organized)电力和控制系统。特别地，在一个实施例中，控制各LED的单独控制的电子单元布置在一个串联配置中，该串联配置由位于该串联中的控制单元驱动。分开的单独控制的电子设备的串联可称为照明设备的“线”(line)或“串”。由于该控制单元提供驱动线或串上的所有单独控制的电子单元的电力和控制信号，用于为该串联提供电力和数据的该控制单元可称为“线驱动器”、“串驱动器”、或“前端控制器”。尽管本发明关注于控制各LED或其它光源，本发明的教导可用于控制诸如音响系统、发动机、传感器、照相机、液晶显示器(LCD)等等的任意类型的电子设备。

图2A示出了使用本发明的教导而建立的单线多LED单元控制系统的整体架构的框图。LED线驱动器电路220处于单独控制的LED单元(250-1至250-N)的串联中。在图2A的示例性实施例中，LED线驱动器电路220接收来自外部电源电路210的电力，在本文件中将随后详细描述该外部电源电路210。该LED线驱动器电路220还接收来自主LED控制器系统230的LED控制数据。(注意：尽管本文件将涉及一种‘LED线驱动器电路’，该线驱动器电路能够用于向耦合至驱动线的其他类型的电路发送电力和数据，该驱动线执行运行而不是控制各LED)。

该主LED控制器系统230提供用于描述在该串上的该单独控制的各LED单元(250-1至250-N)上的各种LED如何上电或断电以及每个上电的LED的亮度的详细的控制数据。在一个实施例中，每个单独控制的LED单元250具有多个不同颜色的LED，使得该主LED控制器系统230供应颜色值和亮度。

该主LED控制器系统230可以是向LED线驱动器电路220提供适当格式的LED控制数据的任意类型的数字电子系统。该主LED控制器系统230可以从以协调的方式驱动许多LED串的简单的单片微控制器到复杂的计算机系统。例如，在比较简单的实施例中，由微控制器实现的主LED控制器系统230、该电源210、以及该LED线驱动器220这些部件可结合为一个单独的LED驱动器系统239，其控制LED单元250串。在一个更复杂的实施例中，能够对诸如图1中示出的计算机系统那样的外部计算机系统进行编程，从而使用信号生成设备118或任意其它合适的数据输出系统向LED线驱动器电路220输出适当的LED控制数据信号。

在一个特定的实施例中，众所周知的串行外设接口(SPI)用于向LED线驱动器电路220提供来自该主LED控制器系统230的LED控制数据231。以这种方式，许多LED串能够耦合至诸如计算机系统100这样的单独的主LED控制器系统230，并由其控制。然而，在可选的实施例中，任意其它合适的诸如通用串行总线(USB)、以太网、或IEEE1394接口(火线)这样的数字通信系统可用于向LED线驱动器电路220提供LED控制数据。在一个针对舞台灯光应用的实施例中，可对该数据接口编程，从而处理用于控制舞台灯光的众所周知的DMX512-A协议。在这样的实施例中，多LED线驱动器设备能够耦合于一个用于控制多个单独控制的LED单元串的菊花链布置中。

使用自该电源210接收的电力211以及来自该主LED控制器系统230的LED控制数据231，该LED线驱动器电路220驱动电流回路(由始于221并返回到229的线组成)上的电信号，该电流回路向整个单独控制的LED单元(250-1至250-N)的串提供电力以及控制数据。这种提供单线上的电力和控制数据的系统大大简化了LED照明和显示系统的设计和构造。此外，单独的线携带电力和控制信号的使用显著较少了构造这样的多LED的显示或照明系统的成本。对于所公开的系统，该单独的电流回路(也称为驱动线)可为串上的各单独控制的LED单元提供以下七种或更多不同功能：(1)LED单元250的电力，(2)至各LED单元的控制以及配置命令，(3)LED输出数据，(4)用于生成本地时钟信号的时钟参考值，(5)用于校准输出至各LED的电流的电流参考值，(6)散热，以及(7)支持各单独控制的LED单元(250-1至250-N)的具体结构。将在本文件随后的章节中提供各功能的细节。

图2B示出了可被调制到连接该单独控制的LED单元(250-1至250-N)的该驱动线上的数据帧的一个实施例。该数据帧的帧头是同步字节291。由于没有发送至各LED单元250的单独的时钟信号，该同步字节由各LED单元250用于帮助锁定该数字数据信号，并确定每个新数据帧是从何处开始的。接着，命令字段292指定由接收方LED单元250执行的特定的命令。地址字段293指定具体的地址(或地址组)，以选择哪个LED单元(250-1至250-N)将响应该命令。该地址字段293之后是包含有效载荷数据的数据字段294。最后，可选的循环冗余校验(CRC)码295可用于帮助确保数据的完整性。

再次参考图2A，多个单独控制的LED单元(250-1至250-N)以串联布置的形式耦合至该驱动线(始于221并在229处返回)。每个单独控制的LED单元250包括一个或多个LED、一个LED控制电路、以及完成该单独控制的LED单元250所需要的任意附加组件。在一个实施例中，每个LED单元250需要附加电子部件仅为电容器，用于存储驱动LED控制电路和该单独控制的LED单元250上的各LED的电能储备。在处理更大量的电流的其它实施例中，除了存储电能的该电容器外，可使用外部二极管和小的散热器。当耦合至单独控制的LED单元250的LED不止一个时，在LED单元250上的每个不同的LED称作该LED单元250上的LED“通道”。

在一些实施例中，不只一个电容器可用于存储运行该独立控制的LED单元250的电力。例如，在一个实施例中，具有用于存储不同的LED的电力的多个不同的电容器。由于不同颜色的LED运行于不同的电压水平，且通过将各电容器与每个不同颜色LED匹配运行，这是可以实现的，各电容器能够用于只存储驱动该特定颜色的LED的适量的电压。以这样的方式，向需要较高的电压量的各LED供给较高的电压量，但向那些需要较低的电压量的各LED供给适当的较低的电压量。这防止了能够简单地消耗掉多余的废热电压的降压电路的低效利用。

每个单独控制的LED单元(250-1至250-N)上的关键部件为LED控制器电路。该LED控制器电路执行为了智能地控制在单独控制的LED单元250上的各种LED所需要的大部分任务。这些任务包括从该驱动线获得电能并将该电能存储至用于为该LED单元供电的供电电容、生成所需的调节后的电压从而为该LED控制器电路提供电能、解调制被调制到该驱动线上的数据信号、解码被解调制的数据信号以提取数据帧、执行在该数据帧中接收到的命令、以及驱动各种LED至指定的亮度水平。将在该单独控制的LED单元的章节中呈现这些功能中的每个功能的细节。

LED线驱动器

如在上一节所述的，图2A中的该LED线驱动器电路220负责向以串联形式耦合至始于221并在229返回的驱动线上的该LED线驱动器电路220的所有的单独控制的LED单元(250-1至250-N)提供电力和LED控制信号。为了使LED照明及显示系统简单且构造成本低廉，该LED线驱动器电路220向单独的驱动线上的所有LED单元250提供电力和控制数据。由于那些单独可控的照明元件可布置在具有将每个照明元件耦合在一起的单线的简单的菊花链中，该单线驱动线大大地简化了使用大量单独可控的照明元件的照明和显示系统的构造。

为了向单独控制的LED单元250提供电力，该LED线驱动器电路220起到驱动单个驱动线上的直流(DC)信号的电流源的作用。在一些实施例中，该DC信号以额定的恒定水平被驱动。然而，主要目标是为每个LED单元250提供能够锁定的数据信号以及足以向各LED单元250提供电力的电流。每个以串联布置耦合至该驱动线的单独控制的LED单元(250-1至250-N)将解调制来自该直流信号的数据，并从该驱动线上驱动的直流信号中抽拉所需的运行电力。

为了向串上的所有单独控制的LED单元250提供LED控制数据，该LED线驱动器电路220将数据调制到在该驱动线上驱动的电流上。可使用各种不同的数据调制方法。本文件描述已使用的两种不同的方法，然而，如本领域的技术人员能够想到的，可实现其它数据调制系统。

在一个实施例中，该线驱动器电路通过使用自额定的电流水平的小的上、下电流斜坡将数据调制到该驱动线上。在这样的实施例中，每个数据位周期可分解为两个周期，包括跟随有负电流斜坡的正电流斜坡或跟随有正电流斜坡的负电流斜坡。这两个不同的数据图形用于表示数字通信系统的一(“1”)或零(“0”)。图3A示出了形象地描绘了当数据被调制到该电流上时，由LED线驱动器电路220控制的驱动线上的电流。在图3A的示例中，逻辑零(“0”)由跟随有负电流斜坡的正电流斜坡表示，并且一(“1”)由跟随有正电流斜坡的负电流斜坡表示。注意：每个数据周期的内容包含正电流斜坡和负电流斜坡两者，这使得该线上的平均电流值保持在额定电流水平310。图3B示出了使用与该额定电流水平310相关的正弦电流变化的类似的实施例。

对数据编码的其它手段包括使用曼彻斯特编码以及不归零曼彻斯特编码。还可使用将数据调制到电流上的其它手段。例如，在一个可选的实施例中，第一电流水平可用于标示逻辑零(“0”)并且第二电流水平可用于标示逻辑一(“1”)。以这样的方式，可由两个电流水平之间的切换来对数据位流进行编码。

图3C示出了被称为“跌落模式”调制的另一种数据调制系统。在图3C中示出的该跌落模式调制系统中，每个数据位周期被分为第一半周期和第二半周期。然后，该调制系统通过在数据位周期的第一半周期或第二半周期内发生电流跌落来调制数据。在图3C的特定的实施例中，零(“0”)数据位由在该第一半周期内具有电流跌落来表示，并且一(“1”)由在该第二半周期内具有电流跌落来表示。将分别呈现图3A和3C中示出的斜坡模式和跌落模式的数据调制系统的示例性调制电路。

使用斜坡模式的第一LED线驱动器实施例

图4A例示了LED线驱动器电路425的内部的框图，该LED线驱动器电路425用于使用图3A示出的系统来调制数据的实施例。图4A的该LED线驱动器电路425实现了被称为“斜坡模式”调制的电流调制系统。该斜坡模式调制系统设计为低成本实现，该低成本实现能够使用LED线驱动器IC 420、场效应晶体管(FET)、电感器以及少量电阻来调制数据。

该LED线驱动器电路425的主要部件是复杂的LED线驱动器IC(集成电路)420，用于控制该LED线驱动器电路425的整体运行。该LED线驱动器IC 420包括时钟电路模块485，用于生成驱动该数字电路所需要的时钟信号。该时钟电路模块485可接收来自外部时钟486(或谐振器)的输入，以生成各种需要的内部时钟信号。该时钟电路模块485可包含预分频器、若干同步逻辑、以及时序发生器，该预分频器用于减小来自外部时钟486的时钟信号的速度从而生成内部核心时钟，该同步逻辑用于确保芯片的时钟在电源复位后正常开启，且该时序发生器用于以适当的数据速率将调制数据发送到该驱动线上。

参考图4A的LED线驱动器IC 420的左下角，数据接口430接收来自诸如图2A中示出的该主LED控制器系统230这样的外部控制器的控制数据。该数据接口430提取输入的控制数据并将该控制数据传递到命令解析及处理器电路440。在一个简单的实施例中，该LED线驱动器IC 420本身可包括用于生成LED控制数据图形的电路，使得不需要外部LED控制器。

在一个特定的实施例中，该数据接口430实现众所周知的串行外设接口(SPI)协议。SPI的实现可包括该串行外设接口(SPI)协议常用的标准数据输入432、数据输出431、数据时钟(未示出)、以及芯片选择(未示出)引脚。该SPI系统的运行将根据特定的实现而变化。在传统的SPI的实现中，外部SPI控制(例如图2A的主LED控制器系统230)向每个LED线路驱动器IC 420上的数据输入432引脚发送数据，并通过激活其各自的LED线驱动器IC上的芯片选择引脚来指定哪一个或哪些个LED线驱动器电路应响应该数据。该SPI协议是双向协议，使得单独的LED线驱动器电路能够回送状态信息至该外部SPI控制系统。该LED线驱动器电路的一个实施例使用返回数据路径来返回对诸如校准信息请求这样的状态查询的响应以及缓冲状态。在SPI协议的另一种实现中，该数据输出431线可耦合至以菊花链布置的另一个LED线驱动器电路上的数据输入接口，使得LED线驱动器电路的串联能够由单个主LED控制器系统控制。

该命令解析及处理器电路440检查输入的控制数据，并对该输入的控制数据做出适当的反应。在一个实施例中，该LED线驱动器IC 420处理三种主要类型的输入命令：配置请求、状态请求、以及沿驱动线向耦合至该驱动线的各单独控制的LED单元传递数据的请求。配置请求可指导LED线驱动器IC 420对控制及状态寄存器模块441中指定的控制寄存器进行设置。配置请求还可指导该LED线驱动器IC 420燃烧LED线驱动器IC 420上的非易失性配置熔断器，使得可将永久的配置信息编程到该LED线驱动器IC 420上。输入状态请求可请求来自该LED线驱动器IC 420的状态信息，例如其缓冲状态、运行状态以及电流配置。可通过获取来自该控制及状态寄存器441的信息并将响应回传给该数据输出线431上的该主控制器，由此处理被发送至LED线驱动器IC 420的这种状态请求。

从主LED控制器被发送至该LED线驱动器IC 420以沿该驱动线将数据传递至各单独控制的LED单元的请求通常构成了至LED线驱动器IC的大部分通信。该命令解析及处理器电路440通过将该LED控制数据传送至线数据传输模块450来处理这些LED控制数据传送请求。该线数据传输模块450将该控制数据存储到帧缓冲器中。在图4A的实施例中，该LED线驱动器IC 420包含两个帧缓冲器(451和452)，使得该LED线驱动器IC 420可将来自该主LED控制器输入的LED控制数据接收到第一帧缓冲器中，同时将LED控制数据从该第二帧缓冲器调制到该驱动线上。该帧缓冲器(451和452)暂时存储将发往耦合至该驱动线的一个或多个单独控制LED单元(470-1至470-N)的LED控制数据。

在一些实施例中，各LED单元470可返回与该LED线驱动器IC 420通信。例如，在指定的时隙期间，LED单元470能够通过打开或关闭其分流晶体管来将信号返回至该LED线驱动器IC 420，使得该LED线驱动器IC 420能够检测到效应。在这样的实施例中，数据输入432上的输入的状态请求消息可从耦合至该驱动线的单独控制的各LED单元470请求状态。然后，该命令解析及处理器电路440将此LED单元状态请求转换为第二状态请求消息，接着，将该第二状态请求消息提供给该线数据传输模块450并将其调制到该驱动线上。然后，当接收到来自LED单元470的响应时，该LED线驱动器IC 420可将相应的响应消息发送到该数据输出线431上。

该线数据传输模块450负责将LED控制数据(在一些实施例中包括状态请求)传输到各LED单元470的驱动线上。该线数据传输模块450接受从该命令解析及处理器电路440传送到其处的控制数据(或状态请求)，并且填充下一个可用的帧缓冲器。在一个实施例中，该线数据传输模块450能够计算可选的帧循环冗余校验字节，如果控制寄存器441指定应该这样进行。在一个实施例中，当该线数据传输模块450具有待调制到该驱动线上的LED控制数据(或状态)时，然后，该线数据传输模块450将理想的数据帧调制到该驱动线上。所有单独控制的LED单元470将忽略该理想的数据帧，但是该理想的数据帧将有助于那些单独控制的LED单元470保持与正被调制到该驱动线上的数据流同步。

该线数据传输模块450将具有一定格式的数据帧从该帧缓冲器(451或452)传递至电流调制模块490。该电流调制模块490负责将(额定的)恒定直流电流信号调制到该驱动线上，以向该驱动线上的各LED单元470提供数据流。特别地，为了沿该驱动线传输LED控制信号以控制各LED单元470，该电流调制模块490通过感应出较小的电流剧增和剧减来调制电流。在一个实施例中，该电流调制模块490通过控制一外部晶体管来完成此目标，该外部晶体管偏置该驱动线上的电感器。

在更详细地讨论该电流调制模块490之前，电源的综述是有用的。大多数电子电路使用电压源作为向该电子电路供电的电源构造。理想的电压源是能够在指定的电压水平下生成无穷大的电流以驱动负载电路并且具有零内阻的概念数学模型。当然，诸如电池以及DC电源这样的现实世界的电压源不可能生成无穷大的电流并具有非零内阻。然而，只要由现实世界的电压源供电的负载电路不超过现实世界的电压源的电流容量，且增加与负载电路串联的非零内阻，理想的电压源能够用于模拟电压源的电路。

当设计电子电路时，很少使用电流源作为模拟电源的方法。理想的电流源是具有无穷大的内阻且能够在指定的电流水平下生成无穷大的电压以驱动负载电路的电源的数学模型。此外，现实世界不存在能够提供无穷大的电压的电流源，也不会存在具有无穷大的内阻的电流源。但是，只要由现实世界的电流源驱动的该负载电路没有过高的总电阻，现实世界的电流源可以被模型化为具有与该理想的电流源并联的、非无穷大的内阻的理想的电流源(被称为诺顿等效电路的电路)。本发明使用电流源作为电源模型。特别地，该LED线驱动器IC 420的电流调制模块490以及支持外部电路可用于以指定的、在运行期间可调的额定水平来驱动该驱动线上的电流。此外，如前面图3A至3C中所述的，该电流调制模块490可关于一指定的额定电流值而变化电流水平，当用于将数据调制到电流上的该额定电流值发生小的增加和减小时。

再次参考图4A，外部电源410生成沿驱动线穿过各LED单元470而传输的电流。位于该驱动线的前端的该外部电源410的输出电压(标注为V_供应411)的电势高于该驱动线上的所有LED单元470所需要的总和。在通过串上的所有LED单元470之后，该电流通过电感器462和场效应晶体管(FET)461至地。该电流调制模块490通过使用FET 461控制该电感器462来周密地调制该驱动线上的电流水平，以创建图3A中示出的调制后的电流图形。注意：由于该FET 461必须能够处理在普通的CMOS半导体中不能处理的较高的电势，该FET 461通常从该LED线驱动器IC420向外部实现。

再次参考图3A中的电流图，该驱动线上的电流被调制为：在额定的恒定电流值310附近具有高于或低于该额定的恒定电流值310的、小的、向上和向下的电流变化，该额定的恒定电流值310用于将数据调制到该驱动线上。图5A、5B和5C示出了该LED线驱动器如何使用FET 561来控制电感器562，以在指定的额定电流值310附近调制该电流。注意：可使用其他电流控制电路来代替FET。

在稳态直流(DC)电路中，电感器起到短路作用且对该电路没有影响。然而，当改变状态时，电感器抵抗电流水平的变化。因此，当通过电感器的电流增加时，该电感器将通过将能量存储于磁场中来减缓电流的增加。同样地，当通过电感器的电流减小时，该电感器将通过将该能量存储到该磁场中来抵抗电流的减小，以补充减缓的电流。

参考图5A，当LED线驱动器425初始打开时，该LED线驱动器将打开FET 561，以允许电流从V_供应511向下流动通过该串上所有的LED单元570，通过电感器562，通过FET 561(控制该电流)，并且最后通过电阻564到达该电源的地565。从该外部电源的V_供应511到该外部电源的地565的该电气路径被称为电流回路。注意：在电感器562之后，具有从外部电源通过二极管563到达第二电压源V_钳位512的电路分支。然而，由于V_钳位512将具有高于地565的电势，当该FET 561打开时，电流将不会流向V_钳位512。

当FET 561初始打开时，如图5C中示出的，在该驱动器上的电流将增加。然而，这种电流的增加将被电感器562减缓，该电感器562通过将能量存储到磁场中来抵抗快速的电流增加。因此，如图5C中示出的，在启动阶段521期间，该驱动线上的电流将斜升。注意：在图5A上的“+”和“-”符号所表示的时间期间，电感器562两端将会有压降。该LED线驱动器IC 420将在启动阶段521期间保持该FET 561打开，从而允许该驱动线上的电流水平增加，直至该电流以指定的量超出期望的额定电流水平510。

如图5B中所描绘的，一旦在该驱动线上流动的电流以指定的量超出该期望的额定电流水平510，该LED线驱动器IC 420将关闭FET 561，使得该电流不再能通过FET 561流向该电源的地565。然而，该电感器562将抵抗电流中的立即的改变，并作为替代的方式，其引起该电流如图5C中的电流下降531所示出的那样开始斜降。如描绘了当该FET 561已关闭时的电流的图5B中所示出的，由于该电流不再能通过FET 561流至地565，作为替代的方式，该减缓的电流将流动至该支路电路中，通过二极管563流向V_钳位512。由于电感器562将使用其磁场中的能量继续驱动电流，即便V_钳位512处于比V_供应511更高的电压，这也会发生。

尽管由于该FET 561已关闭的事实，该电流将开始斜降，且仅由于关闭了该FET 561，向下的斜坡将相对缓。(相对于该FET 561打开时的向上的电流斜坡来说是缓的，从而产生该上电流斜坡和下电流斜坡之间的不对称)。为了加速电流的向下的斜降并因此引起该向上和向下的电流斜坡大致匹配，V_钳位512设置为具有比V_供应511高的电势，使得反向偏压(如图5B中“+”和“-”符号所表示的)将置于电感器562两端，从而加速电流的斜降。

参考图5C，一旦电流531下降超过指定的量，低于期望的额定电流值510，该LED线驱动器将打开该FET 561(回到图5A的状态)，以允许如电流上升532示出的电流回斜升。该LED线驱动器IC 420不允许该驱动线上的电流达到最终的稳态直流。作为替代的方式，其将不断地打开和关闭该FET 561，以保持该驱动线上的电流位于该期望的额定电流水平510附近。

通过打开和关闭该FET 561，该LED线驱动器IC 420能够将该驱动线上流动的电流量调制到相对稳定的向上和向下斜坡中。通过以与控制数据相关的方式打开和关闭该FET 561，该LED线驱动器IC420能够依照如图5C的数据阶段522示出的电流图形，将控制数据调制到该驱动线上。注意：当LED线驱动器IC 420缺少任何必须传输的数据时，该LED线驱动器IC 420接着会将空包调制到该驱动线上。以这样的方式，该驱动线上的各种LED单元将能够保持与被该LED线驱动器IC 420调制的数据流同步。

再次参考图4A，该电流调制模块490接收来自该线数据传输模块450的数据帧，以依照电流斜坡的图形调制到该驱动线上。如上面所述的，该电流调制模块490可通过打开外部FET 461(通过允许电流传递至该电源410的地465来允许电流斜升)或关闭外部FET 461(通过对电感器462两端施加反向偏置来使电流斜降)来完成此任务。

在一个使用该驱动线上的电流作为电流参考值的特定的实施例中，该电流调制模块490负责确保：即使感应至该驱动线上以调制数据的电流发生变化，电流平均值输出仍为适当的期望的额定直流(DC)水平。以这样的方式，耦合至该驱动线的各LED单元可检测该驱动线上的平均电流水平，并使用该电流水平作为电流参考值。特别地，当产生用于驱动耦合至该LED单元的各LED的电流时，耦合至该驱动线的各LED单元可使用该驱动线上的平均电流值作为电流参考。

该电流调制模块490可通过控制其自身的内部FET 493来控制该外部FET 461。在一个实施例中，为了能够对直接负责控制该驱动线上的电流的、大的外部FET 461进行控制，该内部FET 493被设计用于处理10伏的波动。

将数据调制到该驱动线电流上并不是个琐碎的过程。该驱动线上的各种LED单元470的运行将使该LED线驱动器电路425难于一致地控制该驱动线上的电流。特别地，参考图5A，各种LED单元570将抽拉电流以对本地电容器(引起LED单元两端大的压降)充电或分路该线电流(仅引起LED单元两端小的压降)，使得V_供应511和V_线514之间的压降根据各LED单元是否分路而变化。其结果是，电感器562两端的电压也将发生变化，使得(当该FET 561打开时)电流的向上的斜坡不会总处于相同的斜率。同样的问题适用于电流的向下的斜坡期间。特别地，参考图5B，各LED单元570两端的变化的压降意味着该电感器两端自V_钳位512至V_线514的反向偏压不会总是一样的，使得向下的电流斜坡的斜率发生变化。为了减少这样的问题，各种LED单元570应限制其合流(unshunting)至数据位的边缘附近的时段。然而，各LED单元570在数据位边缘附近的分流和合流仍将影响调制和解调数据的任务。

理想地，该LED线驱动器425会生成电流斜坡，该电流斜坡总是开始于该额定电流值610并结束于该额定电流值610，且在位周期的每个半周期期间完美地对称，并且如图6A上以虚线画出的理想电流斜坡所示出的。然而，该驱动线上的变化的条件使得无法总是能得到这样的理想电流斜坡。例如，如果在该驱动线上的累积的各LED单元570两端具有相当低的压降，那么，电感器562两端的较高的电压会引起电流比图6A中的该理想电流斜坡(如虚线示出的)更迅速地增加(如由实线示出的)。注意：如果其比可被检测到所需的阈值量要大，那么电流斜坡的峰值的确切高度不是那么重要。

作为补偿，该向下的电流斜坡应在适当的时间开始(通过考虑预期的向下的斜率来确定)，使得该电流水平在该数据周期的中段跨过该额定电流水平610。在图6A的示例中，预测到该向下的电流斜率与理想中的相比将不那么陡，使得该向下的阶段比通常更早地开始，从而使该电流斜坡产生稍微左移的峰值。通常，如果在斜坡的第一部分期间的斜率的绝对值大于斜坡的第二部分期间的斜率的绝对值，那么该峰值将更早地(向时间线图上的左方)移动，并且，如果在斜坡的第一部分期间的斜率的绝对值小于斜坡的第二部分期间的斜率的绝对值，那么该峰值将稍后(向时间线图上的右方)移动。

为了周密地创建该电流斜坡，该LED线驱动器电路425的该电流调制模块490可创建该电流特性的模型，以估计改变该外部FET 461的合适时间。可使用多种不同的方法来对该电流斜坡建模。在一个特定的实现中，为了确定何时打开和关闭该FET，该电流调制模块490使用模拟计算机对该电流斜坡建模。

参考图4A，该电流调制模块490具有标注为斜坡A 491和斜坡B 492的两个大致相同的模拟计算机电路。该电流调制模块490以以下的交替方式使用这两个模拟计算机电路：在数据周期的第一半周期内，使用一个模拟计算机，并且在数据周期的第二半周期内使用另一个模拟计算机。两个模拟计算机电路中的每一个都使用模拟斜坡电路来估计何时打开或关闭该场效应管(FET)493的栅极信号(实际上将打开或关闭更大的外部晶体管461)，以使得电流斜坡在一个位周期的一半结束时最终回到该额定线电流值。在一个实施例中，这些模拟的斜坡电路建立了这样的模型：如果立即切换该FET 493，在剩余的位周期的一半周期内，电流会发生多少改变。在向上的斜坡的情况下，如果立刻切换该FET 493，该模型指定：电流会从其当前的量下降多少。这样会从大量的电流下降(当在一个位周期结束时切换该FET493时)改变为零电流变化(如果在一个位周期的一半的起始时切换该FET 493)。

如更早之前所述的，电流变化的速度取决于该电感器462两端的电压。为了确定电感器462两端的电压，向该电流调制电路490提供三种电压值：V_线414、V_钳位412以及V_fetsrc417。当该FET 461打开时，确定电感器462两端的电压为从V_线414到V_fetsrc417的压差(减去FET 461两端的小的压降)。当该FET 461关闭时，确定电感器462两端的电压为从V_线414到V_钳位412的压差(减去二极管463两端的小的压降)。使用这些电压值，能够估计电流变化的速率(由斜率描绘)，且该电流变化的速率能够用于确定切换该FET 461的合适的时间。注意：实际上，这些电压值可解读为通过电阻的电流，然而，根据欧姆定律，该电流与该电压是成比例的。

该模拟计算机电路(斜坡A 491和斜坡B 492)可实现为具有斜坡电路和乘法器电路。该斜坡电路用于生成始于一个固定的满刻度值并在一个位周期的一半结束的时候斜降至零的斜坡信号。然后，在该模拟乘法器电路中，将此斜坡信号乘以用于确定电流变化的速率(图示为斜率)的压差值。如果该FET 493现在打开，那么，将该斜坡信号乘以与V_线414-V_钳位412相关的量，因为一旦该FET 493重新打开，将该斜坡信号乘以与V_线414-V_钳位412相关的量即为该电感器462两端的电压。

模拟斜坡电路的输出与该驱动线上的电流的当前时间值(或者该电流的估计)结合。如果当前电流与额定电流水平的差值的绝对值等于(将如该斜坡电路所预测的而发生的)电流的变化量，则该FET 461的状态发生改变。根据欧姆定律，由于该驱动线上的电流将等于V_fetsrc417电压除以电阻器464的电阻，当该FET 461打开时，该驱动线上的电流能够由该V_fetsrc417电压值确定。当该FET 461关闭时，线电流估计电路495能够通过使用最后获知的电流值以及由V_线414和V_钳位412确定的该电感器462两端的电压来估计当该FET 461关闭时该驱动线上的电流。

为了更好地描述该斜坡电路的运作，在此参照图6B提供一些示例。在一个数据周期开始时，对其中一个斜坡电路充电，并对其乘以该电感器两端的电压差，以生成相当于立即切换该FET 493时将发生的电流变化的量的值。此电流变化的量在该位周期的一半结束时将下降至零(假设其适当充电)。这在图6B中概念性地示为用于区分该电感器两端的电压值而作出的线651、652和653。如果立即切换该FET，则每条线始于相对于该额定电流水平610而言最大的电流下降量，并且在该位周期的一半结束的时候，在点691处下降至零电流变化。不同的线651、652和653的斜率表示：根据该电感器两端的电压，该电流有望变化得有多快。

为了使用模拟计算机的输出，将当前电流值(相对于该额定电流水平610)与预测到的该斜坡电路在该位周期的剩余的一半周期内发生的电流下降作比较。当当前电流值超过预测到的电流下降的量时，切换该FET493。在图6B的图中，出现了三种不同的示例。在第一个示例中，电流增加661比预测到的电流下降速率651快，使得该系统必须在中点631之前切换该FET 493，从而引起电流斜坡的峰值略微向左偏移。注意：电流上升速率和电流下落速率均受到该电感器两端的电压的影响，使得每个不同的示例性电流上升速率具有不同的电流下落预测速率。在另一个示例中，电流增加663比预测到的电流下落速率653慢，使得该系统必须在中点631之后切换该FET 493，从而引起该电流斜坡的峰值略微向右偏移。当电流增加速率662大致等于预测到的电流减低速率652时，将产生中心在中点631的理想的斜坡。然而，只要该电流斜坡的峰值在中点631的合理距离之内，解调制逻辑将毫无问题地正确确定电流斜坡。

如之前所述的，当该FET 493关闭时，如图5中示出的，由于电流暂时向V_钳位512转移，将难于确定通过该驱动线的电流。因此，由于没有电流通过电阻464生成电压，不能使用通过测量图4中的V_fetsrc417的电压来确定电流的技术。作为替代方式，另一个斜坡电路，线估计电路495可用于估计向下的斜坡期间的电流。因此，再次参考图6B，如预测线680示出的，线电流估计电路495可用于预测该驱动线上的电流。注意：电流变化的速率将再次与该电感器两端的压降有关。同样地，如果立即切换该FET 493，斜坡电路(491或492)中的一个将用于预测位周期的剩余的一半的电流提升量。当两个预测电路输出相等的绝对值(相对于该额定线路电流)时，切换该FET 493。

电流调制模块490的内部逻辑可以各种不同的方式实现。在一个实施例中，当该FET 493打开时，该系统使用Vfetsrc417电压测量方法以数字方式确定线中的电流。然后，数模转换器(DAC)将该数字电流值转换为模拟电流值，以将其与由模拟斜坡生成器(491或492)输出的、预测到的模拟电流下降值作比较。当这两个值相等时，该系统切换FET 493(实际上会打开或关闭更大的外部晶体管461)。

参考图6C，其示出了一个包括跟随有向下的电流斜坡的向上的电流斜坡的完整的数据周期。在时间周期620内，对模拟斜坡电路中的一个(例如斜坡A491)充电以有助于确定过渡时间。在时间621处，该FET 461打开(如果还未打开)以开始电流的增加，并且该被充电的模拟斜坡A电路491开启(以生成这样的表征：当该FET关闭时，有多少电流会下降)。在时间周期622内，如果该FET 493关闭，将(如由Vfetsrc 417电压值计算得到的)该驱动线上的电流与用于预测在位周期的剩余的一半期间有多少电流会下降的模拟斜坡A电路的输出作比较。当两个值大致相等(在彼此的阈值中)时，那么在时间周期624内，该电流调节模块490打开该FET461，以允许电流水平向下降回到该额定电流值610。

由于传播延迟，系统可确定该FET 461的状态发生改变的时间与系统可在该FET461检测到该变化的影响的时间是不相等的。特别地，在比较器电路中具有延迟，在激活内部驱动FET 493时有延迟，且激活外部FET461时有延迟。为了补偿这些传播延迟，在这两个值相等之前，调整因子可用于使斜坡电路(491或492)作出略微改变该FET的状态的请求。在一个实施例中，可通过向该比较器电路的输入施加固定偏移来实现这一点，其使比较器更早激发。因此，当两个值(电流值以及预测到的电流下降值)相等时，该系统会将该FET的状态改变为在彼此限定的阈值量内。以这样的方式，当两个值(电流值以及预测到的电流下降)不相等时，该FET将比确切时间更早一点切换。可利用闭环系统来确定对该比较器的固定偏移调整的合适值。

在时间周期624内，该驱动线上的电流将向下降回到该额定电流值610。如果该系统精确地预测到该电流的行为，那么该电流水平将在该数据位周期的中点625处通过该额定电流值610。在下降的时间周期624内，(由于在该数据周期的第一半周期内使用了斜坡A491)该电流调制模块490将改变另一个模拟斜坡电路(例如斜坡B492)，以估计如果重新开启该FET 493将提升的电流的量。并且，在一种实施例中，在向下的电流斜坡期间预测而不是测量该驱动线上的电流，该系统还对用于预测下落时的电流水平预测值的线电流估计电路495充电。

在数据周期中点625处，被充电的模拟斜坡B电路492以及充被电的线电流估计电路495启动。另外，可对该数据周期中点625处的电流水平进行采样，以查看该系统是否已适当地确定了将该电流水平返回至该额定电流水平610所需要的过渡时间。如果没有可用的电流采样，那么，将对该数据位周期中点625处的斜坡电路的最终输出进行测试。如果该中点625处的电流水平低于该额定电流水平610，那么，可调整用于使用该模拟斜坡A电路的参数，以使其不太突出(aggressive)(减少预测到的电流下降的速率)。另一方面，如果该中点625处的(实际的或预测的)电流水平超过该额定电流水平610，那么，可调整用于使用该模拟斜坡A电流的参数，以使其更突出(增加预测到的电流下降的速率)。

在该数据周期的第二半周期的阶段626期间，将估计到的该驱动线上的电流(如使用线电流估计电路495所估计到的)与该模拟斜坡B电路492的输出进行比较，其预测：如果该FET 493立即打开，在剩余的位周期的一半周期内，电流将会提升多少。当该比较值在点627处的特定的阈值内时，该FET 493关闭，以允许电流水平开始提升。另外，传播延迟调整因子(例如阈值)可用于在两个值相等的稍早前作出打开该FET 493的请求。在该FET 493已经再次被打开之后，在时间周期628期间，该电流水平提升，直至该数据周期在点629处结束。在时间周期628内，该电流调制电路490将为了下一数据周期的使用而对另一个模拟斜坡电路(此示例中的斜坡A 491)充电。

在该数据周期的端点629处，该电流调制电路490将对该电流水平采样，以确定该系统是否适当地预测了该电流水平返回至该额定电流水平610的过渡时间。如果在该端点629处的电流水平低于该额定电流水平610，那么，将调整用于使用该模拟斜坡B电路的参数，使其更突出。另一方面，如果该端点629处的电流水平超过该额定电流水平610，那么，将调整用于使用该模拟斜坡B电路的参数，以使其不太突出。

在图4A中示出的该特定的实施例中，该电流调制电路490使用模拟斜坡电路(491和492)作为模拟计算机，以创建切换该FET 461时线电流行为的预测模型，从而估计切换FET 461的时间。由用于测试每次使用后的结果的数字系统来校准该模拟斜坡电路(491和492)，以确定是否需要调整用于该斜坡电路的参数，从而形成闭环系统。

然而，在各种替代的实施例中，为了在一个位周期的一半结束时将该电流水平返回至该额定电流水平，数字系统可用于预测在何时切换该FET461。在这样的系统中，模数转换器将用于采样各种相关值，并且然后，诸如数字信号处理器(DSP)这样的数字计算机系统将确定何时切换该FET。在这样的实施例中，如果已切换该FET 461，该数字计算机系统可用于对该驱动线上的电流的未来特性进行建模。同样地，当不能轻易地对电流采样时，该数字计算机系统还能够估计线中的电流。然而，实现这样的数字系统将需要高速的模数转换器和实现数字化处理的更多的芯片面积，并消耗比上面公开的模拟系统更多的电力。

在该电流调制电路490的大不相同的实施例中，电流镜可用于驱动该驱动线上的合适的电流。然而，已发现，对于控制该驱动线上的电流，这样的实现比所公开的用于控制电感器462的晶体管461的组合效率更低。

再次参考图4A，该LED线驱动器IC 420包括电力系统电路模块480。该电力系统电路模块480接收来自外部电源410的电力，并使用该电力生成需要的功率信号，以运行该LED线驱动器IC 420。在一个实施例中，该电力系统电路模块480接收用于驱动该电流调制模块490中的该FET493的相当高(10伏左右)的电压源。所需的其它电压水平由输入电压源生成，以创建用于该LED线驱动器IC 420中的其它电路的电压源。该电力系统电路模块480使用带隙电压参考电路来创建各种电压水平。在一个实施例中，该高压输入用于生成指定的用于驱动模拟电路的5伏电源以及用于向该LED线驱动器IC 420中的数字电路提供电力的3伏电源。

在一个实施例中，来自该电力系统电路模块480的该3伏电源和/或5伏电源具有额外的电流生成能力，使得该3伏电源和/或5伏电源能够用于向小的外部设备供电。例如，来自该电力系统电流模块480的该3伏电源和/或5伏电源可用于向诸如耦合至该LED线驱动器425的微控制器设备这样的小的主LED控制系统供电。

该LED线驱动器IC 420可实现用于安全和规范的接地故障断路器(GFCI)系统。特别地，该LED线驱动器IC 420的电力系统480可接收来自该外部电源410的、关于有多少电流正沿始于点V_供应411的该驱动线传输的信息。另外，该LED线驱动器IC 420可以诸如使用电流传感器这样的本领域众所周知的一些方式来检测此电流。然后，可将此源电流量与在该驱动线的末端处的电流(输出电流)量进行比较。例如，可通过测量点Vfetsrc417处的电压来检测到达该驱动线的末端处的电流的量。(注意：一些电流还可朝向该V_钳位412位置传递，使得还需要考虑通过该位置的电流)。如果该源电流显著地不同于该输出电流，那么，一些电流将在除该驱动线的末端处的该电源410的地465之外的位置泄露至地。如果有电流泄露至除Vfetsrc417点和V_钳位412点之外的位置，那么，可能发生某种类型的潜在的危险故障。作为回应，该LED线驱动器IC 420可关闭该系统，并停止驱动沿该驱动线的电流。在一些实施例中，该LED线驱动器IC 420可停止一段时间，并且然后，在随后的时间重试运行，以确定该问题是否为误诊，或该问题是否只是暂时性的问题。不管是检测到了暂时性的问题还是检测到了严重的问题，该LED线驱动器IC 420都可使用数据输出431向上传输错误或诊断信息至控制系统。

使用跌落模式的第二LED线驱动器实施例

如更早之前所述的，存在用于将数据调制到该驱动线上的各种不同的方法。图4B示出了LED线驱动器电路425的第二实施例，其中使用了将数据调制到电流上的不同类型的电流调制模块490以及不同的外部电路。特别地，该电流调制模块490以及相关联的外部电路实现了“跌落模式”的调制系统，该系统使用如图3C的时序图中示出的电流跌落来将数据调制到额定电流上。

参考图4B，该LED线驱动器电路425使用了两个外部场效应管(FET)(481和482)以及一个双绕组电感483。该电流调制模块490使用第一FET 481，利用该电感器483的初级绕组来维持标准的正向转换器配置中的驱动线回路上的额定电流。该电流调制模块490使用第二FET 482来驱动该电感器483的次级绕组，使得当第二FET 482启用时，该回路电流快速下降至0。电流的此下降称为“电流跌落”，并且该电流调制模块490使用这种电流跌落将数据调制到该线上。该电流调制模块490包括回路电流感应电路496，其通过仅测量接地465的电阻494上的电压来监视该驱动线上的电流。

在一个实施例中，该电流调制模块490通过调节电流下降的时间来将数据调制到该驱动线上。以这样的方式，耦合至该驱动线的各LED单元可通过检测电流下降并确定不同电流下降之间的相对时间来解调制数据。例如，在图3C的时序图中，该线驱动器以电流下降1/4的方式将零(“0”)数据位调制到数据位时间周期中，并以电流下降3/4的方式将数据一(“1”)调制到数据位时间周期中。

系统可实现为具有两个不同的电感器，而不是使用一个单独的双绕组电感器。第一电感器可用于维持该驱动线上的电流。第二电感器可用于利用该第二电流跌落驱动器FET 482来创建电流下降。在这样的实施例中，可利用该FET的接地的源端中的电容器来感应该回路电流，当回路电流达到合适的值时，关闭该电流维持FET 481，并且当该第二FET 482调制了一个位且该电流下降至低于该合适的值时，再次打开该FET 481。

基于能量需求的可调电流

在本发明的系统中，用于耦合到该驱动线上的各单元的驱动电路的电流从在该驱动线上驱动的电流解耦。特别地，每个耦合至该驱动线的单独的单元在电容器中创建其自身的本地能源储备，并利用该本地能源储备运行。由于这样的原因，可在每个单元上生成本地电流(诸如用于驱动LED的电流)，该电流显著大于该驱动线上的电流。然而，一个驱动线上的所有的单独节点的总平均功率不能超过由该线驱动器电路施加到该驱动线上的总平均。因此，由于使用了充当能量储备的本地电容器，单独的各单元的峰值功率的使用可暂时超过该驱动线上的可用功率。

当耦合至一个驱动线上的所有单独的单元的累计功率使用显著下降至该驱动线电流上的可用功率之下时，来自该驱动线电流的一些功率将被浪费。特别地，该驱动线上各种电阻元件，诸如每个单独的单元上的分流器以及驱动线本身，将浪费与I²R成比例的功率，其中，I为该驱动线上的电流，且R是该驱动线上的电阻元件的累积电阻。

为了防止这样的不必要的能量损耗，当已知该驱动线上的各单独的节点需要较少的功率的时候，线驱动器反而可减少施加到该驱动线上的电流的量。例如，如果该驱动线上的各单独的单元是用于构造户外数字LED标识的LED单元，那么，在晚上，那些单独的LED单元将需要大幅减少的功率。在晚上，人类的瞳孔会扩张，使得更多的光进入眼睛，使得将需要更少的能量来使该标识可见。因此，当数字LED标识在晚上运行时，运行该标识将需要更少的功率。这样会改善该标识的外观并节约能量。

考虑到这一事实的优势，该LED线驱动器能够将该额定电流量减少至较低的水平：其仍提供足够的功率以运行所有单独的LED单元。该线上的各单独的LED单元仍将以合适的电流量驱动每个本地LED，但是减小的占空比将用于减少各LED的亮度。由于减小的占空比需要更少的功率，各单独的LED单元将从该驱动线吸收更少的功率。因此，该线驱动器能够减小该驱动线上的该额定电流水平。因为缘于寄生电阻的功率损失与电流的平方(I²R的功率损耗)成比例，减少该额定的电流能够显著地节约大量能量。

注意：由于该主控制系统提供了用于控制各LED的亮度的数据，主控制系统将知道何时降低该线驱动器输出的电流水平是合适的。因此，主控制系统将确定各种线驱动器应该在何时降低(和提升)该额定电流水平。

图6D示出了当其从日间运行模式改变至夜晚运行模式时，由线驱动器产生的电流信号的时序图，其中，能量需求减少了。该线驱动器缓慢地降低该额定的电流水平610。持续将数据调制到该额定的电流水平附近。只要该线路上的各单独的LED单元中的每一个都能够追踪到该额定电流水平在何处，则每个LED单元都能够将其自身调整至逐步改变的额定电流水平610。

可选择的电流线驱动器

尽管本文件中所公开的主要的实施例主要描述了直流DC供电的实施例，也可创建交流的实施例。直流实施例具有这样的优势：集成电路利用直流自然地运行。然而，耦合至AC线的单元可包括额外的电路，以创建用于向该单元上的集成电路供电的本地直流。

具有若干种用于创建交流电运行的系统的不同方法。第一种方法让一个AC线驱动器单元向两个不同的串供电。该线驱动器上的二极管将用于利用正脉冲使一个串运行，并利用负脉冲使另一个串运行。

在另一个实施例中，二极管可用于各单独的线单元，使得每个线单元运行于半波整流。利用本地二极管，各单独的线单元芯片可配置为只看到一个电流方向。各单独的单元的一半可配置为看到正脉冲上的电流，并且各单独的单元的另一半可配置为看到负脉冲上的电流。在一种更昂贵的实施例中，耦合至该驱动线的每个线单元可包括一个全波整流系统，以最大化电流利用。

各种不同的系统可用于将数据调制到具有AC电流的驱动线上。该调制系统可使用相位、频率、占空比或运行长度编码。其具有这样的优势：可利用交流电AC实现电流回路的驱动。例如，交流允许变压器耦合，使得可在该驱动线上的每个单元处使用比现成的半导体能够生成的电压更高的回路电压。

单独控制的LED单元

如前面章节中所述的以及图2A中所示出的，该LED线驱动器电路220驱动驱动线221上的被调制的电流源，该驱动线221耦合至一个或多个单独可控的LED单元(250-1至250-N)。与LED单元250电接触的唯一手段是通过该单独的驱动线221。因此，LED单元250必须接收其需要从该单独的驱动线221运行的所有资源。为了完成这一点，该驱动线221为各LED单元250提供多种功能。各LED单元(250-1至250-N)中的每一个从驱动线221上的电流抽拉其所需的运行电力。每个LED单元还解调制由LED线驱动器电路220调制到该电流上的LED控制数据。在一个实施例中，每个LED单元250还使用该单独的驱动线221上驱动的额定电流水平作为电流参考值。此章节更详细地描述了该LED单元250的内部。

图7示出了单独可控的LED单元750的一个实施例的框图。在图7中示出的该特定的实施例中，该LED单元750由一个LED控制器760、四个发光二级管(LED)781、以及供电电容器729组成。该供电电容器729捕获、存储并将运行电力供应至该LED单元750。该LED控制器760可以是提供该LED单元750的大部分功能的集成电路。

该LED单元750耦合至通过驱动线输入721、由上游LED线驱动电路(例如图4A中示出的LED线驱动器425)驱动的串。特别地，该驱动线输入721向该LED控制器760上的电力系统720提供调制过的电流源。将参考图8描述该电力系统720的运行。

当一行LED单元以正常的运行模式运行时，极少的LED单元会同时试图从该驱动线抽拉电荷，使得耦合至该线的所有LED单元两端的累加下降会非常大。例如，如果一条驱动线具有48个LED，其中，每个LED单元在充电时抽拉4伏，但是在任意特定的时间，仅1/4的LED单元会试图充电，然后，该电源仅需要提供总共48个单元*4伏/单元*1/4或48伏。然而，当线驱动器最初开始运行时，该线驱动器必须激活该驱动线上的所有LED单元。最初，同一驱动线上的每个LED单元会全部试图同时充电，以开始运行。在启动阶段，如果仅有来自该电源的48伏可用，那么将会导致LED单元中的每个单元被充电至大约1伏(48伏/48个LED单元)，并且然后卡在非运行状态处。因此，一旦整个系统已经初始化，尽管特定的电源电压量足以运行一行LED单元，同样的电源电压将难于启动耦合至该驱动线的所有LED单元。

为了解决此潜在的问题，每个LED控制器芯片上的电力系统包括一个模拟自举(boot-strap)电源电路，该电路使得该LED控制器芯片将电流拉至特定的、相当低的电压限值，并且然后，该自举电源系统随着电压的增加而关闭。因此，当LED控制器760在断电状态开启时，如之前阶段805中所述的，该模拟自举电源系统开始被激活。在阶段807中，该模拟自举电源系统抽拉增加的电流，测试其是否超过特定的低电压阈值(在一个实施例中，大约为1.3伏)。当该模拟自举电源系统达到该特定的阈值电压值时，该模拟自举电源系统关闭，并且该主电源系统720被激活。在阶段810中，该主电力系统720将开始从该驱动线抽拉电荷以对本地供电电容器729充电。

该本地供电电容器729的此充电过程将增加从该驱动线输入721到该驱动线输出722的LED控制器760两端的压降。因此，该LED控制器760两端的增加的压降意味着：同一线上的另一个LED控制器具有更少的电压，使得该另一个LED控制器不会达到开始充电的阈值。当LED控制器完成充电时，该LED控制器的电力系统720将对直接从该驱动线输入721到该驱动线输出722的电流进行分流，并以来自该本地供电电容器729的本地电力运行，从而显著地减少该LED控制器760两端的压降。这允许同一线上的其它LED控制器接收增加的电压，使得其它的LED控制器中的一个将超过该阈值电压值，并开始充电。

一旦该LED控制器芯片已经充完电，为了该启动系统能适当地工作，LED控制器芯片的平均电压必须下降。因此，该LED控制器芯片的运行电流除以该关闭阈值乘该电流抽拉(current draw)的乘积的商不得超过该回路的启动电流。为了满足此要求，该LED控制器芯片设计为抽拉极小的电流，直至该串上的线驱动器判定该回路上的所有LED单元已全部启动，并发送命令以开始正常运行。在一个实施例中，该LED控制芯片具有1.3伏15毫安的启动阈值电压以及2.4毫安3.5伏的初始运行电流。由于2.4*(3.5/1.3)不超过15毫安，满足该启动条件。因此，唯一的线驱动器需要能够生成1.3乘以该线上的LED控制器芯片的数量伏，以确保耦合至该线的所有LED单元的合适的驱动。

再次参考图8，在阶段720中，当LED控制器超过该阈值电压之后，该电力系统720将对该外部供电电容器729充电，直至在阶段815中该电力系统720确定该外部供电电容器729足以为激活该LED控制器710(包括该电力系统720)中的该逻辑电路供电。该外部供电电容器729实质上充当了为该LED单元750上的LED控制器760供电的小电池。该电力系统720将周期性地合流以抽拉来自该驱动线721的电流，从而根据电力需要指示对该供电电容器729重充。

一旦在外部电容器729中存储了足以开始运行的电力，在步骤820中，该LED控制器760中的电路将接着进入启动模式，其中，仅激活电路的一个子集。例如，该LED驱动器电路780还未被激活。在启动模式期间，该LED控制器760中的控制电路将执行一组启动动作，其中，该LED控制器760根据熔断器模块741中的非易失性熔断器的状态来配置其自身。然后，在阶段825中，该LED控制器760将等待开始正常运行的命令。在此等待阶段825中，在不在该驱动线上生成高累加电压的前提下，为了对同一驱动线上的其它LED单元充电并进入该启动模式，该LED控制器不会激活任何LED，并且将抽拉极小的功率。主要地，在该等待阶段825期间，该LED控制器将仅锁定该驱动线数据流，以监听命令并不时地抽拉功率以继续运行。

在该线路驱动器已经确定了整个回路已经启动之后，该线路驱动器将发送出各种命令，以控制该LED单元配置各LED单元并允许各LED单元进入正常运行。发送用于配置各LED单元的该命令包括：将在随后的章节中描述的电流调整、校准、亮度比、地址、以及驱动电路路由命令。根据接收到的合适的命令，该LED控制器760将在步骤840中进入正常运行模式。

在正常运行840期间，为了运行该LED控制器760，该电力系统720将监视该供电电容器中的充电状态，并根据需要从线分流切换到为电容器充电，以确保在该外部电容器729中有充足的电荷可用。特别地，当需要电力时，该分流器将关闭，电荷会聚集在该外部电容器729中。当该电容器被视为充满时，该电力系统720停止充电并分流该线电流，使得输入到驱动线输入721的电流以较小的压降、通过电力系统720流向驱动线输出722。流出该驱动线输出722的电流将驱动后面的下游LED单元，并最终回流到该LED线驱动器电路，以完成该电路。

除了在电容器中维持运行所需要的电荷，该电力系统720还可用于在阶段845中仔细地监视该LED控制器760的功率需要，使得可相应调整存储于电容器中的电荷的量。例如，当LED控制器760首先打开了一些蓝色的LED时，该LED控制器760的功率需要可增加，使得该系统继续进行到阶段850，以指示驱动各蓝色的LED而额外需要的功率。如果该LED控制器760随后关闭各蓝色的LED并打开低功率消耗的红色的灯，那么，该LED控制器760可继续进行到步骤860，以指示驱动各LED所需要的更少的功率。以这样的方式，由于在该外部电容器729中仅维持了运行该LED单元750所需要的最小的电压，该LED控制器760以非常有效的方式使用功率。

如果在一个单独的驱动线上具有大量的LED单元750，那么，串联的多个LED单元750(其中，每个LED单元750都试图对本地电容器充电)的累加电压可以是很高的。在最坏的情况下，一个驱动线上的每个LED单元750可同时试图抽拉电荷，使得该线上的累加压降为该线上的LED单元的数量乘以每个LED单元在充电时两端的压降。对于具有许多LED单元的驱动线，由于合规性和电源限制，此累加压降会成为问题。

为了防止该最坏的情况，可增加该驱动线上的电流，并指示同一驱动线上的多个LED单元750以同样的方式抽拉电荷。例如，可仅允许受限数量的LED单元750合流，以同时对该本地电容器充电。通过利用该线上增加的电流量，该线上的每个LED单元750将能够以较快的速率对其供电电容器充电。通过增加线电流并限制可同时抽拉电流的单元的数量，该线的整体电压能够保持为不超过固定的范围。

一种协调不同的LED单元750的分流的方法是以逐位(bit by bit)为基础的。可对数据帧中的每个数据位分配从零到N-1中的一个号，其中，N是数据帧中位的数量。然后，可指示每个LED单元750仅合流每X个位，其中，X是由该LED线驱动器选择的数字。例如，如果选择数字4作为X，那么，第一组LED单元750仅当位数模4＝0(位0、4、8等)时合流。第二组LED单元750仅当位数模4＝1(位1、5、9等)时合流。第三组LED单元750仅当位数模4＝2(位2、6、10等)时合流。并且第四组LED单元750仅当位数模4＝3(位3、7、11等)时合流。通过在逐位(bit by bit)基础上(与较长时间周期相反)进行协调，在获得使该LED单元能够从该驱动线抽拉更多的电荷的额外时间之前，每个LED单元750将不必等待非常长的时间。

该电力系统720可包括模拟电路部分，该模拟电路部分生成带隙参考电压，并具有将指定的电压设置为以如上面所述的、仅允许所有的本地LED打开的合适的量的能力。该电力系统720监视坏的(短路或断路)LED输出，并试图将该电压调节为上电的LED工作所需要的最小的电压水平。根据该线上的数据对该线电流执行所有分流/合流运行的改变，使得所有LED芯片同时转变。完成协调，以最小化潜在的数据错误。

该电力系统720的模拟部分包含一个带隙参考，该带隙参考用作各电力系统的四个主要的电力相关的功能中的三个的电压参考。第一，该带隙参考用于生成核心数字电路的电压源(大约2.8至3.2伏)。第二，该带隙参考是采样该LED驱动器供应并将其与该带隙参考做比较的数字化控制的电压驱动电路的参考。最后，带隙参考电压可用于过压/过滤检测器。该过压检测器使用周密匹配的多晶硅电阻来检测该LED驱动器供应上的过高的电压，以及测量线路电流。该过压检测器能够在该电容器729充电时的任意时间开启。如果具有不足尺寸的电容器，使得检测到过压条件，那么，该芯片将立即过渡，以保护该芯片。

该电力系统720的第四个功能是由线分流器和线电流整流器部分执行的线分流操作，该线分流器和线电流整流器部分是数字化设定的，以向驱动线输出722分流线电流或对该供电电容器729充电。在正常运行中，该电力系统720将周期性地合流该线电流，使得引导该电流对该供电电容器729重充电。此合流可以与耦合至同一驱动线的其它LED单元相同的方式执行，使得不会有太多的LED单元同时试图抽拉来自该驱动线的功率电流。

由于需要对该供电电容器充电以获得运行该LED控制器760所需要的电功率，对于该LED控制器76来说，该电力系统720合流该驱动线721以用于对该电容器729充电的这一功能是重要的。同样地，由于在该供电电容器729充满时，如果该电力系统720未能快速地将该电流分流至该输出驱动线722，那么该LED控制器760会因击穿该LED控制器760的集成电路的过高的电压而发生故障，因此在对供电电容器充电之后，该驱动线721的分流也是非常重要的。因此，该输入驱动线721的分流和合流是需要由电力系统720周密控制的任务。

幸好，需要周密平衡的这种情况提供了非常合理的方式，以这种方式，在驱动线上，与其它LED控制器串联的、发生故障的LED控制器可不显著影响同一驱动线上的其它LED控制器。特别地，如果发生故障的LED控制器760中的电路以某种方式故障，在该方式下该电力系统720不再对该外部供电电容器729充电，而是保持永久分流的状态，那么该电力系统729起到(通常分流器两端具有轻微的压降)短路的作用，使线电流通过。因此，同一驱动线上的其它单独的LED控制器将只需接收来自该线驱动器的电流。

另一方面，如果发生故障的LED控制器760中的电路以不同的方式故障，该电力系统720在该方式下卡在合流的状态，从而持续地对该外部供电电容器(且未能进入将电流引导至该外部供电电容器附近的分流状态)充电，那么，该电力系统720起到断路的作用，这将影响同一驱动线上的其它LED控制器。然而，进入该LED控制器760的所有电流将增加该LED控制器760的电力系统720两端的电压，直至电力系统720两端的电流最终引起集成电路的击穿(与稳压二极管或可能仅与短路一样)。一旦这样的损坏发生，该驱动线电流将再次从该驱动线输入721通过该故障的LED控制器760并从该驱动线输出722流出。然后，穿过该故障的LED控制器760的电流将允许同一驱动线(721和722)上的其它LED控制器继续正常地运行。对于额外的保护，需要比该LED控制器760正常表现出的电压更高的电压的击穿设备(例如稳压二极管或类似设备)可与LED控制器760并联。以这样的方式，如果该LED控制器760以断路方式发生故障，该电压将增加，直至达到激活该击穿设备所需要的较高的电压，由此形成围绕该故障的LED控制器760的电气路径。

为了防止该LED控制器760的损坏，温度系统可监视该LED控制器760集成电路的温度。如果该温度超过危险阈值，该电力系统可进入关闭状态，以防止该LED控制器760的任何损坏。在一个实施例中，该电力系统720可进入这样的状态：其中，该电力系统720进入永久性分流的状态，使得输入至该驱动线输入721的电流直接通过到达该驱动线输出722。以这样的方式，同一驱动线上的其它LED单元能够继续正常运行。如果特定的LED控制器760重复地进入这样的关闭状态，需要替换该LED控制器760。在另一个实施例中，该LED控制器760可进入精简功能状态，其中只有电子设备的子集继续运行，且其仅很少地合流以获得额外的功率。以这样的方式，该LED控制器760能够周期性地重测温度，并在温度降低时自重启。

可由该电力系统720提供的两个非功率相关的功能为：电流参考值的创建以及用于数据提取的电流副本的创建。为了以最一致的光输出特性来驱动LED，应使恒定的电流量通过该LED。当通过使通过该LED的电流量变化来控制LED的亮度时，由该LED发出的颜色频谱可随着通过该LED的电流的量而变化。由于一致的颜色频谱是理想目标，调制电流量的技术不提供期望的性能。此外，LED的亮度与电流强度具有非线性关系，使得难于利用电流方差来精确控制LED亮度。

作为利用电流强度来控制单独的LED的亮度的替代方式，通常通过控制恒定电流量的定时开/关占空比来控制LED的亮度。由于在确定的时间周期内，该LED的亮度与恒定电流强度脉冲的宽度成比例，一种众所周知的实现此技术的用于控制功率的系统通常称为“脉冲宽度调制”。在一个实施例中，本发明的系统使用不同的技术，其中，在确定的时间周期内调制恒定电流脉冲的数量以及那些恒定电流脉冲的宽度，以获得期望的亮度。这样的可选择的系统叫做“减少闪烁调制”，且将在随后的覆盖LED驱动器电路780的章节中充分地对其进行描述。

作为可选的LED输出性能，用于在每个恒定的电流脉冲期间驱动各LED781的电流的量应尽可能一致。因此，需要恒定的电流参考值。可使用各种不同的方法来创建电流参考值。在此提供使该电力系统720创建参考电流值的两种不同的系统。

使该电力系统720创建恒定的电流参考值的第一种方法是使用电压参考值。特别地，恒定的电流参考值可通过以下的方式创建：使用带隙参考电流生成恒定的电压参考值，然后使该恒定的电压参考值通过电阻，由此创建期望的恒定的电流参考值。然后，可将此电流参考值提供至该LED驱动器电路780，该电路将使用该电流参考来创建用于以同样的方式驱动各LED781的恒定的电流.

在另一个实施例中，该电力系统720可通过采样该驱动线上的电流来创建电流参考。特别地，该电力系统720可从该驱动线721采样该驱动线电流，以确定一个平均驱动线电流值(如图3A中示出的额定线电流)。然后，此平均线电流值可用作该LED驱动器电路780的电流参考值。仅在该电力系统720分流该驱动线时对该驱动线电流平均进行更新/确定。

由该电力系统720执行的其它非功率相关的功能是用于数据提取的线电流副本的创建。为了开启被调制到驱动线721的线电流上的数据恢复，该电力系统720向该数据提取模块730提供分流电流感应或合流(或二极管)电流感应的缩减尺寸的副本。当该电力系统720处于分流模式时，提供分流电流检测，并且当该电力系统720对该外部供电电容器729充电的时候，提供合流电流检测。

时钟及数据提取模块730接收来自该电力系统720的驱动线电流的副本，并负责解调制已经由图4A的LED线驱动器电路425调制到驱动线电流上的数据(例如LED控制配置命令以及实际的LED控制数据)。为了解调制来自该驱动线电流的数据，该数据提取模块730必须首先生成其自身的内部时钟信号，然后使用数字锁相环(DPLL)将其自身与该调制到该驱动线电流上的数据的数据速率同步，并最终适当地使用被调制到该驱动线电流上的电流斜坡来调整其本身，以提取该数据。

为了生成内部时钟信号，该时钟及数据提取模块730的数字部分实现快速的环形振荡器，并具有以该快速的环形振荡器的速率运行的、与数字逻辑相关的分段。此快速的振荡器速率的数字逻辑分段提供若干仅具有快速的时钟速率的功能。第一，该快速的时钟部分提供数字支持，以确保位于电流斜坡的中心的定心逻辑正确地集中在线电流数据流上。第二功能是快速自由运行的环形振荡器时钟的N分频计数器(divide by N counter)。该N分频计数器仅在核心时钟边界上更新，以有助于防止小故障。来自快速时钟部分的N分频计数器值用于帮助实现数字锁相环电路DPLL，其锁定被调制到该驱动线721上的数据。然后，利用该数字锁相环电路获取的该驱动线上的数据流的数据速率被用于创建核心时钟信号，其用于驱动LED控制器760的大部分。在一个实施例中，该核心时钟信号以八倍(8X)于驱动线的数据速率的速率运行。

在一个实施例中，该时钟逻辑最初在该N分频计数器中设置一个固定值，并计算该分流A/D转换器的交叉，以生成数据时钟频率值的初步估计。然后，该时钟逻辑将此初步估计的频率值加载到该数字锁相环电路中，并且该数字锁相环电路尝试锁定该驱动线数据速率。如果在特定的时间周期内，该时钟逻辑未能获取来自该数字锁相环电路的时钟信息，其进入重同步模式，在该模式中，该时钟逻辑重新启动时钟频率测量程序。

该时钟及数据提取模块730的主要部分以利用该数字锁相环电路而生成的核心时钟速率运行。该时钟及数据提取模块730的主要部分的大部分包括用于(在来自该快速时钟部分的帮助下)实现数字锁相环电路的电路。

除了该数字锁相环之外，该时钟及数据提取模块730的主要部分包括数据提取逻辑，用于从驱动线信号中提取实际的数据。因为该数字锁相环可锁定数据位边缘过渡而不是数据位中心，该数据提取逻辑负责识别数据中心和数据边缘过渡。特别地，参考图9A，合适的数据位时间921中的斜坡模式信号看起来几乎与错误的数据位时间922中的信号相同，在该错误的数据位时间922中，该DPLL已锁定了数据位边缘过渡而不是数据位中心。为了防止此问题，由于适当的数据位将总是以这样的方式出现，该数据提取逻辑寻找数据位中心变得不同之前的信号，而不是数据位中心之后的信号。特别地，错误的数据位时间925示出了在931之前和932之后的错误的数据中心(实际的数据边缘)的信号看起来是如何相同的。这样告知了该数据提取逻辑：该数字锁相环已锁定了数据位边缘过渡，而不是数据位中心。如果在之前和之后过于频繁地具有同样的值，该数据提取逻辑使队列(alignment)移动1/2个位周期，以正确地与该数据位周期对齐。

图9B示出了以跌落模式调制的信号中同样的问题。参考图9B，合适的数据位时间971中的跌落模式的信号看起来几乎与错误的数据位时间周期970中的跌落模式信号相同。为了防止不适当地锁定错误的数据位周期，定心电路确保该数据位周期的第一半周期和第二半周期不相同。因此，如果如时周期期975中示出的，该位时周期期不包含跌落，或者如时周期期976中示出的，该位时周期期包含两个跌落，那么，该定心逻辑将确定其锁定了错误的时周期期。

再次参考图7，在获得合适的锁定数据速率并正确地与数据位中心对齐后，该时钟及数据提取模块730将解调制后的数据流传递至该数据处理核心740。该数据处理核心740是用于处理输入的LED控制数据的数字逻辑模块。在一个实施例中，该数据处理核心740负责识别单独的数据帧；解析数据帧以获取LED控制器配置命令、LED控制命令、以及LED参数数据；并且然后，执行从该LED控制数据提取的命令。

在一个实施例中，由该数据处理核心740在输入的LED控制数据上执行的第一动作是数据流的解扰。被编码到驱动线721上的该数据流可因各种不同的原因而加扰。

加扰的一个原因是为了防止该LED单元锁定错误的数据帧信号。如果重复发送至特定的LED单元750的LED控制数据值恰好与帧同步头的值相同，那么，该LED控制器可能锁定了错误的数据流位置，并且再也看不到有效的数据帧。数据的加扰防止了这种情况，这是因为，即便数据有效载荷是固定的值，数据加扰使其在驱动线上的每一个数据帧上都不同。因此，数据加扰大大减小了在数据流中构建错误的帧图形的可能性。由于数据的加扰扩展了能量，加扰数据的另一个原因是减少电磁干扰问题。为了处理加扰的数据流，数据处理核心740中的解扰单元742最初通过查找帧同步标记来处理输入的数据，并且然后解扰该加扰的数据帧以获得该数据帧中实际的数据命令。

在一个特定的实施例中，如图2B中示出的，一个LED控制数据帧由40字节组成。下表示出了图2B中示出的示例性数据帧的结构。

表1-示例性数据帧

参考前面的表，第一字节是用于指示一个数据帧的起始的帧头。该帧头字节不加扰，且剩余的三十九(39)个字节可利用v.34通信协议自同步加扰。该解扰单元742的数据帧检测逻辑搜索输入数据，在一个数据流中查找重复的帧头。该解扰单元742试图锁定该图形。如果在一定时间量后，没有发现数据帧，那么，该解扰单元742将该问题告知给该锁定及数据提取模块730。然后，该锁定及数据提取模块730可切换到一个新频率并主张一个重新同步的信号。此动作将重置任意可能的已经开始的帧锁定，并启动该解扰单元742的帧检测逻辑，再次搜索数据帧。

当该解扰单元742的帧检测逻辑检测到数据帧图形时，该解扰单元742将主张一个有效的帧信号回到该锁定及数据提取模块730，以指明有效数据。在一个实施例中，在该数据解析模块743获取有效数据以确保该解扰单元742已经锁定了输入数据流并具有适当的输出数据之前的至少一帧处，该解扰单元742是活跃的。这样确保了该解扰单元742已经与输入数据流同步。一旦该解扰单元742实现了对输入数据的合适的锁定，并完成了解扰处理，该解扰单元742向用于处理数据帧内容的数据解析器743传递解扰的数据。

该数据解析器743解析各数据帧。该数据解析器743识别在该数据帧中的命令(LED控制器配置命令或LED控制命令)，并对数据帧的有效载荷(LED控制器配置参数或LED控制数据参数)解码。在一个实施例中，该数据解析器743将执行可选的循环冗余校验码校验，并且，如果该数据是好的，该数据解析器向该数据处理核心740中的执行逻辑传递已解码的命令和参数数据。

在一个实施例中，该数据解析器743具有多个不同的像素寻址模式，用于确定接收到的特定的数据帧是否适用于此特定的LED控制器760。标准的寻址模式将特定的LED单元地址置于一个数据帧的地址字段中。在一个实施例中，该地址指定了数据字段中LED控制数据的起始地址。在该地址字段中已确定的该特定的LED单元将根据该LED控制数据的宽度而使用该有效载荷字段中的LED控制数据的第一项。按顺序寻址的下一个LED单元将根据该LED控制数据的宽度而使用该数据有效载荷字段中的LED控制数据的下一项，以此类推。在其它的实施例中，该地址可指定一个单独的LED单元或特定数量的连续的LED单元。注意：在本发明的系统中，该数据有效载荷的大小是288位，使得其可存储2、4、6、8或12位宽的偶数倍的数据值。

在组地址模式(group address mode)中，该数据有效载荷中的LED控制数据将仅适用于被分配给特定的组的各LED单元。该控制数据可能只是适用于该组中的所有LED单元。在一个实施例中，该系统使用位图处理引擎，该引擎可检查该有效载荷中的位图，以确定应改变一组LED单元成员中的哪个子集或应如何改变那些LED单元成员。因此，在标准的线性寻址系统中，每个LED是可单独寻址的，并且每个LED可被单独寻址为指定的组的一部分。

可以各种不同的方式处理由循环冗余校验码(CRC)校验检测到的数据错误。在一个实施例中，如果可选的CRC保护已经启动，当在大约25个数据帧的窗口期间检测到两个CRC错误，该数据处理核心740将开始忽略数据。此外，在此期间，可关闭该LED输出，并且该数据处理核心740将不再响应新的命令。在一个实施例中，该数据处理核心740将继续检查输入的LED控制数据帧，直至接收到四个具有正确的CRC值的数据帧。那时，该数据处理核心740将开始处理新的命令。

在一个LED控制器760上可实现许多不同类型的命令。在一个特定的实施例中，实现三种主要类型的命令：一个像素数据的更新而不是整体更新、伴随整体更新的一个像素数据的更新、以及对LED控制器760中的控制寄存器的写入。一个像素更新而不是整体更新将一组用于驱动一个或多个LED的参数存储到影子寄存器中。然而，不会立即使用那些LED参数。然后，当接收到一个整体更新命令(寻址到该LED控制器760或任意其它的LED控制器)时，使用所存储的像素数据参数来改变LED驱动器电路780的输出。以这样的方式，对许多像素的改变可以同步，这是运行于一系列独特地显示帧的视频显示器以及其它显示系统所需要的。

当该数据处理核心740接收到对控制寄存器的写入时，该数据处理核心740将识别控制寄存器及熔断器模块741中的适当的控制寄存器，并将相关的数据值写入该控制寄存器。该控制寄存器的内容为控制该LED控制器760中的电路的运行的易失性控制位。对控制寄存器的写入的特定形式能够用于激活各种功能，而不是仅设定特定的控制寄存器的值。

除了该易失性控制寄存器外，该控制寄存器及熔断器模块741还包含一组非易失性熔断器。为了指定LED控制器760中的一组参数配置信息，可燃烧各熔断器。例如，LED单元750的一个实施例利用八个熔断器实现了一个八位地址值。以这样的方式，256个可唯一寻址的LED单元的串可耦合至单独的LED线驱动器电路。为了对该控制寄存器及熔断器模块741中的熔断器进行编程，对特定的控制寄存器地址发送一种特定形式的写入。(注意：在那些特定的控制寄存器地址处，可能存在或者实际上不存在真正的控制寄存器)。当发送对特定的控制寄存器地址的合适的形式的写入时，该数据处理核心740将燃烧该控制寄存器及熔断器模块741中的特别指定的熔断器。

该控制寄存器及熔断器模块741中的熔断器可由构建LED控制器760的制造者和LED控制器760的使用者使用。该使用者可使用该控制寄存器及熔断器741中的熔断器，以由同样的集成电路设计构建出具有不同的性能特点和能力的多种不同的LED控制器。例如，该控制寄存器及熔断器模块741中的熔断器可用于指定由该LED控制器760控制的LED的数量，可启用或禁用LED控制器的精度(在一个实施例中为4位、6位、8位、或12位)以及各种其它的LED控制器特性。以这种方式，LED控制器760的制造者可根据特定的应用需要多少特性来划分LED控制器760的市场。

该控制寄存器及熔断器模块741中的熔断器还可用于存储LED控制器760中的校准信息。半导体工艺技术中的缺陷和不一致意味着：没有两个集成电路会运转得完全一样。对于纯粹的数字集成电路，由于数字电路中使用的是离散的量化数据值，小的差异不会影响运行。(数字集成电路设备的大的制造缺陷将产生应丢弃的无法使用的设备)。对于该LED控制器760，多个模拟电路的存在将意味着：制造差异将会显著影响不同LED控制器的性能。

为了处理这些性能差异，将对每个单独的LED控制器760进行测试，并且可以通过利用熔断器存储用于调整不同的LED控制器之间的细微差异的校准数据来补偿不同的LED控制器之间的各种差异。例如，LED的亮度由通过该LED的电流的量来控制。但是，由于集成电路制造中的缺陷，当被命令提供完全相同的亮度水平时，由不同的LED控制器的LED驱动器电路780提供的电流的量可能不一样。因此，该控制寄存器及熔断器模块741中的熔断器可用于存储被设计为用于校准由该LED驱动器电路780传送至LED的电流的电流调整/整理值。该LED控制器760上的每个不同的LED通道可接收其自身的单独的电流调整/整理值。

注意：各LED本身也可能经历不完善的制造工艺。接收到完全相同的电流量的不同的LED会输出不一样的亮度。因此，在测试前，通过将各LED781耦合至一个LED控制器760，该LED控制器760和各LED781中的细微制造差异能够由被编程到该LED控制器760中的电流调整/整理校准数据来补偿。由于除了不同的LED驱动器电路780外，电流校准值还将补偿不同的LED，对由该LED驱动器电路780提供的电流输出进行校准的这种能力允许该LED控制器760使用没有经过严格的亮度校准测试的比较便宜的LED。

LED控制器760的使用者可为用户可用的各种不同的应用所特定的性能编程一组用户可访问的熔断器。例如，LED控制器760可设计为使用共阳极LED或共阴极LED运行。可由熔断器指定使用CRC值来测试数据帧错误。并且，如更早之前所述的，设备地址熔断器组也可以是用户可编程的。

在个别情况下，如果集成电路中的各种元件由于热或其它原因而迁移，已经烧尽的熔断器可稍后显现为未熔断。如果发生这种情况，对LED控制器760进行的熔断器编程会崩坏，从而导致设备的错误运行。为了防止这种情况发生，一个实施例允许使用额外的可燃烧的熔断器，以实现纠错码机制。因此，如果熔断器变为未熔断，该ECC能够用于确定哪一个熔断器发生变化，并相应地调整该LED控制器760的运行。

如更早之前所述的，本发明系统的一些实施例可允许LED线驱动器从LED单元请求状态，使得该LED单元将以被请求的信息来响应该状态请求。同样地，一些实施例可使各LED单元在接收到命令后提供确认。为了响应状态请求(或提供确认)，该数据处理核心740可请求该电力系统720以可在特定的时间窗期间被LED线路驱动器检测到的方式来运行其分流电路。为了确定哪一个LED单元750正在响应，该LED线驱动器可一次只作出一个请求，或为每个LED单元750提供其响应的不同的时间窗。向该分流电路发送信号的另一种方法是使电力系统执行合流和分流操作的高频爆发，使得该LED线驱动器能够检测到频率。

再次参考图7，该LED控制器760的最终电路模块是包含用于驱动各LED781的LED驱动器电路780的电路模块。该LED控制器760上的每个LED输出具有一个独立的LED驱动器电路。在图7的实施例中，具有用于驱动四个不同的LED781的四个LED驱动线。然而，其它的实施例包含用于处理不同数量的LED781的LED驱动器电路。在图7中描绘的特定的实施例中，各LED781以共阴极配置线接。在共阳极配置中，LED符号将朝向其它方向。

每个独立的LED驱动器电路具有数字和模拟电路部分。该数字电路部分与该数据处理核心740和控制寄存器及熔断器741接口。该数字电路部分接收指定了强度值的数字信息，其表示一个LED应接收多少功率。然后，根据各种因子调整该强度值，并将其用于驱动该恒定的电路输出。该模拟LED驱动器电路接收来自该电力系统729的电流参考，并创建将用于实际上驱动相关的设备的恒定的电流。

LED驱动器电路的该数字部分精确地控制何时打开和关闭相关的LED。为了确定该如何正确地驱动各LED，该数字部分查阅该控制寄存器及熔断器741以配置信息。该控制寄存器及熔断器741可指定若干个不同的参数，例如：该LED是否获许运行、各LED(利用图7中示出的共阳极模式或共阴极模式)是吸收电流还是产生电流、该LED的电流整理/调整值是多少、以及LED的打开延迟因子。将此LED配置信息与LED控制数据帧中接收到的LED控制信息相结合，该LED控制信息指定LED强度值(如果要关闭该LED，该值可为0)，以确定该如何驱动该LED。各种不同的输出调制系统可用于驱动各LED。

除了由各熔断器指定的固定的电流整理/调整值，该LED驱动器电流780还可为各LED动态地调整电流。例如，可向该LED驱动器电路780提供温度传感器电路的输出。然后，该LED驱动器电路780响应环境温度而调整提供至各LED的电流。以这种方式，该LED驱动器电路780能够对影响各LED以及该LED驱动器电路本身的性能的温度差异做调整。注意：通过使每个单独的LED单元具有内部温度传感器，本发明的系统允许以像素乘像素为基础适当地进行修正。因此，如果阳光照射在某些LED单元上而没照射其它的LED(由于阴影)，每个单独的LED单元将根据其本地条件作出合适的修正。

在传统的脉冲宽度调制(PWM)实施例中，通过确定的时间周内脉冲输出的宽度来确定输出功率。例如，图10A定义了16个时间单元的时间周期，以及如何将一个4位强度值描述为该时间周期上的脉冲宽度调制的功率。如果该强度是零(“0000”)，那么没有脉冲。如果该强度值为一(“0001”)，那么输出具有1个时隙宽度的脉冲。以此类推至15的强度(“1111”)，其中输出15个时隙宽度的脉冲。参考图10A所描述的该传统的脉冲宽度调制可用于本发明的LED控制器单元中的该LED驱动器电路780。然而，还可使用一种提供了若干优点的被称为“减少闪烁调制”(RFM)的新的输出方法。

与传统的脉冲宽度调制相比，该减少闪烁调制系统提供了至少三个优点。特别地，该减少闪烁调制系统：(1)将切换(开和关)频率增加至更高频率范围，并因此减少可察觉的闪烁；(2)跨时间扩散电流的使用，从而减少峰值功率需求，以及(3)以显而易见的方式引入了一个随机，其防止依赖各种数据的图形影响输出。在功率可用性有限的系统中，扩散电流的使用是非常重要的。例如，如果仅具有平均140毫安的可用电流(由电容器缓冲)，并且具有两个运行于100毫安的恒定电流下且每个设定为具有60％的占空比的LED，那么，平均具有足够的电流。然而，如果使用PWM系统驱动各LED，那么，在该两个LED将共抽拉200毫安期间，该PWM将在至少10％的时间内同时驱动两个LED，从而抽拉比平均可用的更多的电流。对于该RFM系统，更均匀地跨时间扩散电流的使用，使得该两个LED将不会抽拉比平均可用的更多的电流，并因此避免了供电线路的过载电流供应。

为了增加该切换频率并更均匀地扩散电流的使用，在给定的时间周期内，该减少闪烁调制系统像PWM系统一样，以基本上相同的时间单元数量提供恒定电流输出，但是当恒定电流已开启时，各时间单元在该时期内更均匀地分配。图10B示出了该减少闪烁调制将如何以图10A的PWM示例的能量输出而输出该恒定电流脉冲。

为了生成图10B的输出图形，如果该强度值的位位置是打开的，则图10C的与每个位的位置相关的四个图形可为逻辑或。例如，如果指定强度水平9(“1001”)，那么，如结合图10C中示出的，与最高有效位的位置(“1000”)相关的图形以及与最低有效位的位置(“0001”)相关的图形可为逻辑或。

将图10A中脉冲宽度调制系统的输出与图10B的减少闪烁调制系统的输出进行对比，能够看出：当使用该减少闪烁调制系统输出功率时，每个时间周期将发生更多的单独的脉冲。特别地，当使用图10A中的脉冲宽度调制系统时，每个时间周期内仅有一个恒流脉冲，而能够更均匀地跨时期扩散能量的该减少闪烁调制系统具有多个恒流脉冲。使用任一系统所创建的每个恒流脉冲不会完美地形成为理想的方波脉冲。图10D示出了以虚线画出的一个理想的电流脉冲以及以醒目的实线画出的更真实的电流脉冲的特写。如图10D中示出的，该恒流脉冲的上升时间和下落时间不像该理想的方波脉冲所示出的那样为零。对于实际的恒流脉冲，上升时间通常比下落时间长。(在本文件中，上升时间的此种延长称为“LED打开延迟”。)因此，在一个实际的恒流脉冲期间，能量输出的量少于一个理想的方波恒流脉冲期间输出的能量的量。此减少的能量输出因此将导致LED输出与期望的相比不那么强烈。如果不补偿此影响，在强度输出范围中将呈现非线性。

为了补偿此影响，该LED驱动器电路780的数字电路可计算所发生的恒流脉冲的数量，并在指定的多个恒流脉冲之后增加额外的恒流脉冲时间单元。例如，如果单独的时间单元的实际的恒流脉冲比理想的方波恒流脉冲的输出能量少5％，由于二十乘以百分之五等于百分之百，则每20个脉冲将发生：增加额外的恒定电流的时间单元，否则会丢失一个完整的时间单元脉冲。在一个实施例中，可调的LED打开延迟值用于存储每个脉冲上的能量损失的量的表征。在每个恒流脉冲之后，将该LED打开延迟值增加到相应的LED的累加器上。当该累加器溢出时，将额外的时间单元增加到该LED“开”时间，以弥补此缺失的能量。

如在时钟及数据提取模块730的描述中所述的，LED控制器760可使用自由运行的内部环形振荡器来创建用于驱动该数字电路的核心时钟信号。该快速自由运行的环形振荡器时钟会表现出一些时钟抖动。为了创建核心时钟，该快速运行的环形振荡器时钟被简化为由数字锁相环控制的N分频计数器。为了创建核心数字时钟而使用数字锁相环，这将一些量化误差引入到该核心时钟中。其结果是，该内部核心时钟可具有单独的核心时钟周期的略微不同的时间长度。由于该核心时钟用于驱动LED输出，各时间单元上的LED也将具有这些略微不同的时间长度。

当各时间上的LED的小的时钟精度与在具有该时钟精度的阶段的LED控制数据图形结合时，这种影响将是很夸张的，其将显著地影响LED输出。为了防止任意这样的小的时钟缺陷以消极地影响LED输出性能的方式与LED开/关数据图形结合，将打开和关闭LED输出的随机化引入到LED开/关数据图形中。特别地，LED的打开时间可在一个时间周期内随机地来回移动。然而，在该时间周期内，LED仍将打开同样的时间量，使得LED的净功率输出不变。

特别地，为了使通过每个LED的电流的量相同，作为对通过将多余的电压以热量燃尽来仔细地调整提供至不同的LED的电压的取代方式，系统可将同样的电压提供至不同的LED，即使这样会因不同的LED之间的制造差异而导致通过每个LED的电流的量不同。为了平衡该电流差异，可向每个LED提供相应的不同速率的电流脉冲，具有较低的电流的各LED将接收到更高速率的电流脉冲。因此，并不以无效率地燃烧过量的能量的方式平衡电流，而是将通过调整提供至每个LED的电流脉冲的速率来平衡不同的LED。

耦合至图7中的一组LED单元750的、图4A中的LED线驱动器电路425形成一个最小化损耗功率的、非常有效率的LED照明系统。在该LED线驱动器电路425中，该主要线驱动FET 461总是完全打开或完全关闭，使得其将非常小的功率以热量消耗掉。在各单独的LED单元750中，当对LED单元的本地供电电容器充电时，本地电力系统720分流线电流，因此将所有电流传递至该线上的下一个LED单元。在每个单独的LED单元750中，控制电路使用最小的功率，使得该LED驱动器电流780消耗掉进入启动的LED781中的大部分功率。因此，整体控制的LED照明系统是非常有效率的。当各LED关闭时，该系统仅抽拉相当有限的功率。并且当各LED打开时，该系统耗费非常小的功率。

如图7的实施例中示出的，每个LED单元控制四个不同的LED，然而其它实施例能够具有不同数量的LED。为了进一步优化功率使用(以及降低成本)，通过使三个LED单元中的每个支持一个单独的颜色，三个LED单元的组控制N个LED，每个组能够用于实现N个像素(每个具有红色、绿色、和蓝色LED)。例如，对于图7的实施例，能够通过使每个LED单元控制四个相同颜色的LED来创建四个独立的像素。由于不同颜色的LED需要不同量的功率，并且每个LED单元将抽拉所需要的功率以支持其特定颜色的LED(红色、绿色或蓝色)，LED单元的这样的部署将进一步优化功率使用。

先进的颜色系统

在替换实施例中，各单独的LED单元可实现为像素电路，其中各LED单元装配有颜色数据，以驱动由红色、绿色和蓝色LED组成的彩色像素。每个LED单元可控制一个或多个像素。该像素电路将接收由该像素电路控制的、每个像素的颜色/亮度信息。该像素电路可利用任意数量的不同的颜色编码机制运行，该机制包括：

YUV或YCrCb或YPbPr颜色空间

RGB(红色、绿色、和蓝色)颜色空间

HSV(色相、饱和度、和值)颜色空间

CMYK(青色、洋红、黄色、和黑色)颜色空间

为了生成想要的颜色，该像素电路将接收到的颜色信息转变为驱动一组红色、绿色、和蓝色像素所需要的值。为了生成非常精确的颜色，每个单独的像素电路可考虑提供至各LED的电流以及电流温度。该像素电路将根据将提供至LED的电流和电流温度来调整每个彩色LED的输出强度值。

在像素层面执行颜色空间转换的系统提供了一些优点。由于提供图像数据的该系统不用执行颜色空间转换，可简化用于提供显示信息的系统。作为替代方式，在生成像素灯的位置处执行该颜色空间转换。

此外，由于可直接使用本身的颜色空间，将全颜色信息向下提供至像素光源的系统能够提供更高质量的输出。例如，由于RGB颜色空间具有许多相互冗余，该YCbCr颜色空间比该RGB颜色空间更有效率。此外，在颜色转换过程中不会引入量化误差。因此，通过一直向下地向像素光源渲染系统提供YCbCr编码的颜色信息，该像素光源渲染系统(该像素电路)能够使用全颜色信息生成最精确的色彩再现。

如更早之前所述的，为了提高系统的能量效率，可提供未经仔细校准以获得准确的期望的电流的电压源，而不是有效地提供能够提供近似期望的电流的电压源。这样的系统可能影响LED的发射光谱。对于上面所述的执行颜色控制的像素电路，该颜色电路可响应提供至LED的电流来调整颜色输出。因此，如果提供至LED的电流改变了LED的颜色输出，颜 色控制电路能够考虑颜色输出中的该改变以调整该像素的所有的LED的输出，以生成适当的最终颜色输出。以这种方式，实际被提供到用于创建彩色像素的不同颜色的LED的电流成为确定每个彩色的LED的适当的输出强度的颜色电路的输入。

自动寻址系统

如前面的描述中所述的，如果单独的驱动线上的所有的单独的LED控制器单元是单独可控的，每个单独的LED控制器单元(图7中的760)必须给定一个唯一的地址。这可通过以下所述来执行：将LED线驱动器耦合至驱动线上的一个单独的LED控制器单元，并将来自该LED线驱动器的命令传输至该单独的LED控制器单元，以将其地址熔断器燃烧为一个特定的地址值。然后，每个具有唯一的地址的一系列的LED控制器单元可在特定图形的单独的驱动线路上串联地耦合在一起，从而创建具有在已知的序列中的多个单独可控的LED控制器单元的驱动线。

为了简化这样的成串的LED控制器单元，地址编程逻辑可被改进为具有一个“霍尔效应”传感器。霍尔效应传感器是一种能够检测本地磁场的电子传感器。为了完善该地址编程逻辑，可以这样的方式增加霍尔效应传感器：仅允许在该霍尔效应传感器检测到特定的磁场时激活该地址编程逻辑。因此，如果LED控制器单元不在所限定的磁场内，那么该地址编程逻辑将不运行。以这种方式，若干仍未烧入地址的LED控制器单元可耦合于同一驱动线。然后，为了向该驱动线上的各LED控制器单元提供唯一的地址，每个单独的LED控制器单元将顺序地放置于适当的磁场中(一次放置一个)，且编程命令将被向下发送至该驱动线的唯一的地址。由于仅有一个LED控制器单元将位于一个适当的磁场中，只有该LED控制器单元将响应该烧入地址的命令。同一驱动线上的其它的LED控制器将忽略烧入地址的命令。因此，通过将各LCD控制器单元顺序地放置于适当的磁场中并接着传输编程唯一的地址的命令，能够将该唯一的地址编程到已经一起耦合于单个驱动线中的每个LED控制器单元中。

应用综述

在前面的章节中陈述并在图2A中示出的单线多LED的电力及控制系统能够用于很多种的应用。在一个最基本的应用中，成串的单独控制的照明单元250能够部署为简单控制的装饰照明系统，例如一串圣诞树灯饰。在这样的实施例中，驱动线路221可为向该串提供机械结构的绝缘线，该绝缘线除了携带电力外还提供编码的控制数据、提供电流参考值、并充当各单独的LED单元250的散热器。在这样的布置中，主LED控制器系统230可为具有一组各种不同的照明图案的小的微控制器。这些照明图案仅受限于对该主LED微控制器系统230进行编程的人的想象力。示例包括：具有色谱的固态照明、具有不同颜色的各种不同的闪烁光图案、使得光源好像是沿该串向下移动的LED的逐步激活，等等。

在前面的章节陈述的该单线多LED的电力及控制系统接近无穷数量的可能的应用超出了本文件的范围。然而，下面的章节将提供本发明的系统的这些可能的应用的一个子集。

控制照明的应用

如本文件的背景所述的，各LED现在用于许多传统的照明应用中。这样做的两个最大的原因是各LED的能量效率以及各LED的鲁棒性，其转化为LED照明系统的低维护(各LED不需要像基于灯丝的白炽灯泡或者甚至紧凑型荧光灯那样几乎经常更换)。然而，基于LED的照明系统的较高费用限制了它们的部署。本发明的该单线多LED的电力及控制系统降低了基于LED的照明系统的成本，同时完善了基于LED的照明系统的特征集。因此，本发明的该单线多LED的电力及控制系统能够扩展基于LED的照明系统的市场。

本发明的该单线多LED的电力及控制系统通过降低基于LED的照明系统的设计、制造、以及安装的线路复杂性而降低了基于LED的照明系统的成本。特别地，该单独的驱动线(及其完成电路的回行进给)大大简化了构造基于LED的照明系统所需要的线。如图2A中示出的，一个可能的实施例将主LED控制器系统230、电源210、以及LED线驱动器220的功能结合于单独的LED驱动器系统239中，使得仅一个单独的驱动线221(及其回线229)就驱动了许多单独控制的LED单元(250-1至250-N)。以这样的方式，大大简化了照明系统的制造。然而，图2A的LED照明系统允许每个LED单元250(每个单元具有多个不同颜色的LED)单独控制，使得可创建复杂的多颜色图案

图11A至12示出了可根据本发明的教导构造的可能的LED照明系统的框图。注意：这些仅是可利用本发明的教导创建的无数可能的照明器件中的两个示例。

在图11A中的实施例中，LED照明系统已划分为两个单元：LED照明器件1125和主LED控制器及电力线数据编码器系统1130。图11A的实施例能够用于传统的交流(AC)照明环境中。该LED照明器件1125部分将像通常由切换的AC电流控制的传统的照明器件那样安装。然而，替代传统的开关，将主LED控制器及电力线数据编码系统1130置于通常放置标准的开/关开关的地方。

主LED控制器及电力线数据编码系统1130包括电源、微控制器、用户界面、以及电力线数据编码器。用户与主LED控制器及电力线数据编码系统1130上的该用户接口交互，以提供控制命令(打开、关闭、将灯设置为蓝色、显示彩虹图案，等等)。然后，该微控制器以及该电力线数据编码器将该控制命令调制到电力线上，而该电力线将该主LED控制器及电力线数据编码器系统1130耦合至该LED照明器件1125。可使用各种众所周知的不同的电力线数据调制系统。

在图11A示出的一个可能的实施例中，该主LED控制器及电力线数据编码器系统1130中的该用户界面可包括一对刻度盘。第一亮度刻度盘1135可用于控制该LED照明器件是否要上电以及各LED的照明亮度。第二色调刻度盘1136可用于选择各LED单元的特定的色调。将白色的设置置于该色调刻度盘1136上，以允许该LED照明器件1125充当正常的白色光源。

该主LED控制器及电力线数据编码器系统1130驱动可像传统的照明器件那样安装的LED照明器件1125。该LED照明器件112中的电源及数据提取器1110接收、解调制、并提取来自该控制及电力线1131的控制命令。然后，该电源及数据提取器1110将提取到的控制数据和所需要的功率传递至该LED线驱动器1110，以如本文件的更早的章节所述地驱动该系列LED单元1115。

一个单独的主LED控制器及电力线数据编码系统1130可驱动多个LED照明器件。例如，图11B示出了一种实施例，其中，就像一个传统的灯开关可控制多个在高处的照明器件一样，一个单独的主LED控制器及电力线数据编码系统1130控制三个LED照明器件(1125、1126、和1127)。

图12示出了由无线控制系统控制的照明系统的可替换实施例。特别地，图12示出了包括LED照明器件1229以及无线LED控制发射器1238的照明系统的可替换实施例。该LED照明器件1229可与以传统的AC供电的照明器件同样的安装方式安装于同样的位置。连接至该LED照明器件1229中的电源1210的AC电源1211生成该LED线驱动器1220以及主LED控制器系统1230所需要的DC电力。(注意：在一个实施例中，该主LED控制器系统1230可接收来自该LED线驱动器1220的运行电力)。

该主LED控制器系统1230包括用于接收来自LED控制发射器1238的无线命令的传感器电路1232。该主LED控制器系统1230对接收到的来自该LED控制发射器1238的命令进行解码，并将那些命令传递至LED线驱动器1220。该无线系统可使用蓝牙、红外光、或任意其它合适的无线数据发射系统。如果使用了红外发射系统，该LED控制发射器1238的功能可由可编程红外远程控制系统处理。因此，该图12中的LED照明器件1229对于具有家庭影院系统的室内是理想的。为了符合普通人群的期望，该主LED控制器系统1230可总是将该LED照明器件上电，以发生白光作为其默认模式。以这种方式，当该LED控制发射器1238未使用时，该LED照明器件1229将就像普通的照明器件那样运行。

将LED串技术用于舞台照明系统

音乐会和舞台剧使用特定的照明系统以提高现场表演的表现。存在致力于舞台灯光照明的硬件和控制系统的开发和销售的完整产业。为了允许不同部件间的交互，美国剧院技术协会(USITT)已开发了一种用于控制舞台照明和效果的被称为DMX512-A的标准通信协议，该DMX512-A通信协议是一种用于向舞台照明和效果单元发送命令的基于EIA-485的串行协议。

为了服务舞台照明市场，本发明的教导可结合流行的DMX512-A通信协议协作而实现。在第一实施例中，转化单元可用于将DMX512-A协议转换为LED线驱动器单元的本机协议。例如，参考图2A，该主LED控制器系统230可为微控制器单元(MCU)，其接收输入232上的DMX512-A通信协议的命令，转化那些命令，然后将那些命令输出到以LED线驱动器单元220的本机协议发送的控制数据231中。然后，如本发明的前面的章节中所述的，该LED线驱动器单元220驱动各单独控制的LED单元250。该主LED控制器系统230能够将该DMX512-A通信协议信息中转到下一个基于DMX512-A的具有菊花链配置的设备中。

本发明的教导还可用于专用的基于DMX512-A的系统。图13示出了基于DMX512-A的舞台照明系统1339的线驱动器1320系统的一个专用的实现。传统的基于DMX512-A的线驱动器系统1330用于将DMX512-A格式的数据1331发送到基于DMX512-A的线驱动器1320。同一根线还可携带传送至电源1310的电力。该线驱动器1320中的DMX512-A数据接口1325接收并解码DMX512-A协议格式的命令。

然后，该线驱动器1320转化这些命令，并随电流沿该驱动线1231发送转化过的命令，以用于为各单独控制的LED单元1350供电。各单独控制的LED单元接收并适当地执行该命令。注意：除了只以各种亮度水平打开各LED外，各单独控制的LED单元1350可执行附加的功能。例如，各单独控制的LED单元1350可并入额外的特征，例如摇动或摆动各LED以及使用挡光装置(挡光装置是用于光源前方的影响光输出的过滤器或图案)。

该DMX512-A数据接口1325可输出DMX512-A协议，使得一个菊花链串上的下一个基于DMX512-A的单元1327也可接收到该控制数据。同样地，也可将功率信号从电源1310传递至该下一个基于DMX512-A的单元1327。

将LED串用于机动车应用

机动车充满各种光源。例如，典型的机动车在角落处具有至少四个转向指示灯，还具有两个刹车灯、车顶灯、车牌灯、安装在中央的刹车灯、行李箱灯、引擎罩灯、反向指示灯、以及其它额外的灯。由于特定的亮度和颜色需求，这些不同的灯中的每个灯都可使用不同类型的灯泡。为了驱动这些不同的灯，围绕汽车布置各种不同的笨重的线束。由于存在许多不同的汽车和汽车配置，需要许多不同的线束。由于必须备有大量不同的线束和灯泡，这种传统的系统产生了难于进行库房管理的问题。

为了简化机动车布线，可将如前面的章节所述的多个LED单元的单线串用于机动车环境中。可围绕汽车布置将所有的各种不同的光输出连接至该汽车上(每个光输出处具有松动配合)的单线。例如，单线可起始于控制位置，并且然后沿左前指示灯、右前指示灯、车顶灯、右后指示灯、右后刹车灯、左后指示灯、左后刹车灯、反向指示灯、车牌灯、行李箱/舱灯以及任意其它需要光的位置铺设，并最终回到中央控制位置。然后，在需要光源的每个点处，该线被切断，且受控的LED光单元(图2中的250)以串联的方式耦合至该线。

然后，由集中式控制单元(例如LED驱动器系统239)处理对串上所有的光单元的控制。由于该集中式控制单元精确地控制光怎样从每个光单元输出(颜色、亮度及其改变)，同样的光输出单元可用于所有的不同的位置。例如，集中式控制单元将确保：将闪烁的信号指示灯转为黄色、刹车灯输出为红色、以及反向指示灯输出为白色。为提高安全性，两个独立的串可并行运行，使得如果一个串出现故障，另一个串将继续运行。即便两个系统并行运行，这样的两个线系统仍远不如传统的机动车电子线束中的无数条线那么复杂。

由于本发明的照明系统是完全可控的，机动车中的该集中式控制单元可以不同于其正常使用的方式来使用汽车照明。例如，如果机动车被盗，那么，无线通信系统(例如移动电话网络或来自通用汽车公司的OnStar系统，等)能够指示该照明系统开始以恼人的引人注目的方式让被盗汽车上的所有的灯闪光，这将使被盗的汽车显眼。同样地，当人们找不到大的停车场中的汽车时，同样的技术可用于帮助人们找到汽车。汽车上的灯可用于以各种方式输出信息。例如，汽车上的一排外部灯可用于以柱形图的方式输出电池充电状态(或其它数据)。该受控的灯输出还能用于向置于路上的各种传感器输出编码后的信息。例如，为了允许进入或对特定的汽车收取使用服务费，停车场或收费亭可具有检测各种识别模式的传感器。

除了简化机动车构造和机动车配件库存管理之外，本发明的LED串系统还非常节能。由于机动车最终从汽油过渡到电力，机动车中所有电子系统的效率变得非常重要。因此，本发明的基于LED的照明系统对于电动车中的使用是理想的。该系统不仅使用节能LED作为光源，而且能够根据需要周密地控制灯的数量。例如，在白天期间，为了能够看到，刹车灯可能需要输出显著的光量，但是在夜间，能够调整刹车灯以输出较少的光(并因此节约能量)。

除了机动车应用之外，LED串系统对于飞机中的使用是理想的。在飞机中，重量是首要考量，这使得该轻量的LED传系统能够提供以最小的重量提供照明。此外，该照明是可控的，使得同样的照明能够用于以下多个目的，例如通用的白光、意境照明、以及用于紧急出口处的照明。

将LED串用于模块化显示系统

在前面的章节中所述的单线多LED的电力及控制系统能够用于创建显示系统。特别地，参考图2A，各单独控制的LED单元250可设置于二维图案中，使得各单独控制的LED单元250能够作为显示系统中的单独的像素而受控。

图14示出了一种示例的系统，其中，一个单独的LED线驱动器1420正被用于驱动以八乘八的二维阵列布置的六十四个单独控制的LED单元(1450-1至1450-64)。对于一个单独的驱动线上的两百五十六个单独控制的LED单元，可创建十六乘十六的阵列。(注意：此为一个简单的示例，还可创建不同尺寸和形状的模块，且那些模块可组合成任意期望的图案)。一个单独的电源1410为该LED线驱动器1420和整个单独控制的LED单元(1450-1至1450-64)的阵列供电。图14中示出的该二维阵列系统的最重要的方面中的一个在于：仅使用了一个单独的线将全部的单独控制的LED单元((1450-1至1450-64))耦合至该驱动线1421。这允许图14的该阵列系统的构造简单。

该LED线驱动器1420由主LED控制器系统1430控制，该主LED控制器系统1430将像素控制数据1432发送至该LED线驱动器1420。除了控制该LED线驱动器1420之外，该主LED控制器系统1430还可控制许多其它的LED线路动器，各LED线驱动器驱动其自身相关的八乘八阵列。通过以模块化方式组合多个阵列，能够组合出较大的显示系统。例如，图15概念性地示出了十乘八阵列的较小的二维模块化阵列。如果将图14的八乘八阵列用于图15的布置中，整个显示将为80乘64像素。可在每个模块单元和/或多个模块单元中使用更多的单独控制的LED单元，由此创建更高分辨率的显示。

除了二维的显示系统之外，本发明的LED串还可布置为三维模式。可使用一个LED串的三维布置来创建三维图像。

将LED串用于串显示系统

在前面的章节中所述的单线多LED的电力及控制系统还能用于创建各种不同的非传统的显示系统。例如，若干长串的单独控制的LED单元能够彼此平行悬挂，以创建一个如图16中示出的二维的显示系统。在每一串的前端，线驱动器单元驱动一个单线，以控制该串上所有单独控制的LED单元。所有线驱动器电路可由一个单独的主控制器系统控制，该主控制器系统发送合适的数据以在该阵列上渲染图像。图16的显示系统能够轻易地卷起和运送大的显示系统，并将其设置在任何需要大的显示系统的地方。在另一个实施例中，由于扁平软线可用于耦合各单独控制的LED单元，各单独控制的LED单元能够被安装在诸如传统的折射反射投影屏幕那样的柔性板上。这样的显示系统还能够像地毯一样被卷起和运送，并被设置在任何需要大的显示系统的地方。

使用多个协调的、单独控制的LED单元的串的部署，几乎可将任意表面(或在悬垂串的情况下，甚至非表面)制成显示系统。多串单独控制的LED单元的部署甚至不用以任何仔细的方式完成。只要创建了一些类型的二维图案，校准系统可用于识别一个二维图案并校准该图案。参考图17和18提供了一种示例。

参考图17，在阶段1710中，通过部署若干串单独控制的LED，开始创建自由形态的显示系统。当从远离各LED串的有利位置观看时，可以以任意能够创建至少某些类型的二维图案的方式部署各串。例如，一个建筑可具有附接于该建筑的一面上的多个不同的LED串。还可创建并控制多个二维阵列。例如，可用多个LED串包裹一辆货车，使得该货车两个主面可充当二维阵列。

接着，在阶段1720中，所有LED串将耦合至一个单独的主LED控制系统，例如计算机系统。该主LED控制系统将被告知其所附接的LED串的数量，并给定寻址信息，该信息允许该主LED控制系统唯一地寻址每个LED单元。注意：此时，该主LED控制系统将不具有关于所部署的LED串的技术的信息。

接着，在阶段1730中，在该显示系统的标称有利观看位置处部署校准摄像系统。对于附接于一个建筑的一侧的LED串的示例，好的有利位置可位于从该建筑物横跨街道的人行道上。对于货车的示例，好的有利位置可在距离该货车的一侧二十英尺处。(注意：将由两个不同的校准运行处理该货车的两侧)。在阶段1740中，放置了校准摄像系统后，该主LED控制系统将显示一组校准图案。该校准图案用于确定各种LED串上的每个LED单元的位置和相关亮度。这种校准允许确定所部署的LED单元的二维图案。忽略无法通过校准摄像看到的各LED单元(可能归因于在货车的另一侧上的各LED单元的示例的视角被挡住了)。

为了容易地将显示出的电流校准图案与该校准系统所捕获的图像关联起来，此校准系统将很可能包含该主控制器系统与该校准系统之间的连接。然而，也可使用编码系统将校准显示匹配到捕获的校准图像，其中每个LED单元的地址是由颜色输出、闪烁图案、或其组合传送的。

在步骤1750中，在捕获该校准图案并利用那些图案确定每个LED单元的相关位置以及亮度之后，将该校准信息存储到该主LED控制系统中。此时，该主LED控制系统具有关于用于创建二维阵列模型的所有可见的LED单元的技术的信息。该主LED控制系统能够通过使用该模型转换各图像并接着将适当的消息发送至各LED单元来渲染图像。如前面在可选的阶段1760中所述的，通过向各单独的LED单元发送校准信息的子集，该主LED控制系统可以将一些校准工作分享到各单独的LED单元。例如，特定的LED单元可不指向该校准摄像系统的有利位置，使其看起来与其它LED单元相比不那么亮。为了对此进行补偿，该特定的LED单元中的校准数据可指定：应增加该LED单元的亮度。

在部署该LED串、捕获校准信息、以及建立二维阵列的模型之后，自由形态的显示系统为在步骤1770中的运行做准备。然而，如果用各LED串创建了不只一个二维阵列，那么可定义不只一个显示系统。例如，对于覆盖有LED串的货车，可通过在该货车的另一侧上选择第二有利位置点来创建第二显示系统。因此，在阶段1765中，使用者可选择对另一个二维表面(例如该货车的另一侧)重复阶段1730至1760，使得可由同一组LED串创建另一显示系统模型。

图18示出了具有使用图17的方法创建的显示模型的、部署的一组LED串如何用于显示视频信息。该显示系统使用该模型将视频信息转换成发送至各单独的LED单元的LED控制命令。

从图18的左侧开始，向帧解码器1820提供任意合适类型的视频源，该视频源包括计算机系统1810、DVD1811、HDMI1812、蓝光光碟1813、或其它视频源。该帧解码器1820将原始视频源解码为一系列数字帧表示。帧解码器1820下方是该原始视频帧的概念性图解。

接着，帧缩放器1830将该原始源帧的尺寸调整至用于显示的合适尺寸。例如，可能需要使用插值来降低或扩展该原始视频帧的分辨率。帧缩放器1830可仅访问该原始视频帧的一个子集，以减少需要处理的视频信息的量。帧缩放器1830的下方是已由帧解码器1820下方的该原始视频帧减小了尺寸的视频帧的概念性图解。

接着，在阶段1840中发生该源视频的地形重映射。该自由形态的显示系统将可能不具有正确映射在传统的矩形视频帧上的齐整的二维阵列。因此，可发生图像裁剪、帧变形以及像素插值，以使该视频源帧映射到该自由形态的显示系统上。在地形重映射阶段1840下方是变形的帧的概念性图像，其用于补偿非矩形形状的自由形态的显示。

最后，数据分配系统1850扫描修正后的源帧并创建一组LED单元命令，根据该显示模型将该命令发送至适当寻址的LED单元。在数据分配系统1850下方是各种显示串的概念性模型，该显示串用于创建该自由形态的显示系统。该数据分配系统1850将LED更新命令发送至各种LED串控制器(1880-1至1880-N)。通过对每个原始源视频帧重复阶段1820至1850，可将视频信息显示在自由形态的显示系统上，该显示系统是通过使用一组LED串(具有多个单独控制的LED单元)以及用图17的方法创建的部署过的LED串的模型而创建的。

前面的技术公开旨在说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(或其中的一个或多个方面)可用于彼此的组合中。在查阅上述描述后，对本领域的技术人员来说，其它实施例将是显而易见的。因此，应参考所附的权利要求书、连同这样的权利要求所赋予的等同物的完整范围一起来确定权利要求的范围。在所附的权利要求书中，词语“包括”和“在其中”分别是词语“包含”和“其中”的简称等同物。而且，在下面的权利要求书中，词语“包括”和“包含”是开放式的，即：包含有除了那些在权利要求中列在这样的词语后面的元件的其他元件的系统、设备、物品、或处理仍被视为落入该权利要求书的范围中。此外，在下面的权利要求书中，词语“第一”、“第二”、以及“第三”等仅用于标注，并不旨在将数字要求强加于其对象上。

Claims (20)

1.一种具有两个外部电子连接的电子电路节点，所述电子电路节点通过一系列方式耦合至单导线，所述电子电路节点包括：

本地电容器，所述本地电容器用于存储本地电力供应；

集成电路，所述集成电路以所述一系列的方式耦合至具有一个输入端口和一个输出端口的所述单导线；所述集成电路周期性地将从所述输入端口获得的电流引导至所述本地电容器以产生所述本地电力供应；当所述集成电路没有将从所述输入端口获得的电流引导至所述本地电容器时，所述集成电路将所述电流从所述输入端口分流至所述输出端口；而且

至少一个应用电路被耦合至所述集成电路；所述应用电路由所述本地电力供应提供电力。

2.根据权利要求1所述的电子电路节点，其中所述至少一个应用电路包括发光二极管(LED)。

3.根据权利要求1所述的电子电路节点，其中所述集成电路还包括：

数据提取子电路，所述数据提取子电路用于解调制被调制到所述电流上的控制数据。

4.根据权利要求3所述的电子电路节点，其中，所述数据提取子电路通过检测所述电流与标称恒定的电流水平的电流偏离来解调制所述控制数据。

5.根据权利要求3所述的电子电路节点，其中，所述集成电路使用所述控制数据来控制所述至少一个应用电路。

6.根据权利要求1所述的电子电路节点，其中，所述单一的输出端口用作所述电子电路节点的本地接地。

7.根据权利要求1所述的电子电路节点，其中，所述输入端口被耦合至上游电子电路节点的上游输出端口。

8.一种在电子电路节点上驱动应用电路的方法，所述电子电路节点仅包括两个外部电子连接，所述方法包括：

周期性地将从单一的输入线获得的直流电流引导至本地电容器，从而产生本地电源供应；

当没有将所述直流电流引导至所述本地电容器时，将所述单一的输入线获得的所述直流电流分流至单一的输出线；而且

使用储存在所述本地电容器中的所述本地电源驱动所述输出电路。

9.根据权利要求8所述的在电子电路节点上驱动应用电路的方法，其中，驱动所述应用电路包括驱动发光二极管(LED)。

10.根据权利要求8所述的在电子电路节点上驱动应用电路的方法，其中所述方法还包括：

解调制被调制到所述直流电流上的控制数据。

11.根据权利要求10所述的在电子电路节点上驱动应用电路的方法，其中，解调制控制数据包括检测所述直流电流上电流偏离的模式。

12.根据权利要求8所述的在电子电路节点上驱动应用电路的方法，其中，所述单一的输出线用作所述电子电路节点的本地接地。

13.根据权利要求8所述的在电子电路节点上驱动应用电路的方法，其中，所述单一的输入线被耦合至上游电子电路节点的上游单一的输出线。

14.一种驱动多个应用电路的单一的导体电子回路，所述电子回路包括：

电流发生器，所述电流发生器在回路上驱动直流电流；以及

多个以一系列方式耦合到所述回路的单独电路节点，每一个所述单独电路节点仅有两个外部电子连接，每一个所述单独电子电路节点包括：

本地电容器，所述电容器储存本地电力供应；

集成电路，所述集成电路以所述一系列方式被耦合到所述单一的导体电子回路从而生成所述本地电力供应；当所述集成电路没有将从所述输入端口获得的直流电流分流至所述本地电容器时所述集成电路将从所述输入端口获得的直流电流分流至所述输出端口，以及

至少一个应用电路被耦合到所述集成电路；所述应用电路由所述本地电力供应提供电力。

15.根据权利要求14所述的单一的导体电子回路，其中，所述应用电路包括一个发光二极管。

16.根据权利要求14所述的单一的导体电子回路，其中，所述集成电路包括一个数据提取子电路，所述数据提取子电路解调制被调制在所述回路上的所述直流电流上的控制数据。

17.根据权利要求16所述的单一的导体电子回路，其中，所述数据提取子电路通过检测所述直流电流与标称电流水平的电流偏离来解调制所述控制数据。

18.根据权利要求16所述的单一的导体电子回路，其中所述集成电路使用所述控制数据来控制所述至少一个应用电路。

19.根据权利要求14所述的单一的导体电子回路，其中，所述输出端口用作所述单独电子节点的本地接地。

20.根据权利要求14所述的单一的导体电子回路，其中，所述输入端口被耦合至上游电子电路节点的上游输出端口。