CN111163552B - 用于驱动多个发光二极管的方法和驱动电路 - Google Patents

用于驱动多个发光二极管的方法和驱动电路 Download PDF

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Abstract

公开了一种方法和一种驱动电路。方法包括：基于各自与多个LED中的相应的一个LED相关联的多个占空比，确定驱动方案的第一集合，使得每个驱动方案与多个LED中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与多个LED中的该相应的一个LED相关联的占空比；以及在至少一个驱动周期内，根据第一集合中的相关联驱动方案驱动多个LED中的每个LED。多个驱动方案中的每个驱动方案包括各自具有相位和持续时间的一个或者多个导通时间，根据相关联驱动方案驱动多个LED中的每个LED包括：依赖于相应驱动方案将多个LED中的每个LED驱动在导通状态或者断开状态中，并且确定多个LED中的至少一个LED的驱动方案包括：依赖于多个LED中的另一LED的驱动方案来确定驱动方案。

Description

用于驱动多个发光二极管的方法和驱动电路
技术领域
本公开大体上涉及一种用于驱动多个发光二极管(LED)的方法和一种用于驱动多个LED的驱动电路。
背景技术
LED广泛用于各种照明应用。一些种类的应用包括多个LED。在具有多个LED的一些应用(诸如，例如，自适应车灯)中，期望单独地对LED调光。“对LED调光”意指将LED的光强度调整到期望的强度值。对LED调光可以包括：对LED进行脉宽调制(PWM)操作，并且依赖于期望的光强度来调整PWM操作的占空比。脉宽调制(PWM)操作意指使用经调制的脉冲宽度来操作LED。
根据一种用于对多个LED进行PWM驱动的方法，在多个连续驱动周期中的每个驱动周期内，LED在驱动周期开始时被接通，并且保持接通长达由相应占空比限定的那样。按照这种方式来驱动LED可以具有以下效果：由多个LED接收到的总电流在一个PWM周期结束时为零，并且在下一驱动周期开始时突然变化。然而，由于若干原因，总电流的突然变化(即，功耗的突然变化)是不利的。例如，突然的电流变化可以在LED的供电线中引起EMI(电磁干扰)，并且需要能够快速地对改变的功耗做出反应的电源。
发明内容
因此，需要一种用于对多个LED进行PWM驱动的方法，该方法避免突然的电流变化。
一个示例涉及一种方法。该方法包括：基于各自与多个LED中的相应的一个LED相关联的多个占空比，确定驱动方案的第一集合，使得每个驱动方案与多个LED中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与多个LED中的相应的一个LED相关联的占空比。该方法进一步包括：在至少一个驱动周期内，根据第一集合中的相关联的驱动方案，来驱动多个LED中的每个LED。多个驱动方案中的每个驱动方案包括各自具有相位和持续时间的一个或者多个导通时间。根据相关联的驱动方案来驱动多个LED中的每个LED包括：依赖于相应的驱动方案，将多个LED中的每个LED驱动在导通状态或者断开状态中，并且确定多个LED中的至少一个LED的驱动方案包括：依赖于多个LED中的另一LED的驱动方案来确定驱动方案。
另一示例涉及一种驱动电路。该驱动电路被配置为：基于各自与多个LED中的相应的一个LED相关联的多个占空比，确定驱动方案的第一集合，使得每个驱动方案与多个LED中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与多个LED中的相应的一个LED相关联的占空比。该驱动电路进一步被配置为：在至少一个驱动周期内，根据第一集合中的相关联的驱动方案，来驱动多个LED中的每个LED。多个驱动方案中的每个驱动方案包括各自具有相位和持续时间的一个或者多个导通时间。根据相关联的驱动方案来驱动多个LED中的每个LED包括：依赖于相应的驱动方案，将多个LED中的每个LED驱动在导通状态或者断开状态中，并且确定多个LED中的至少一个LED的驱动方案包括：依赖于多个LED中的另一LED的驱动方案来确定驱动方案。
附图说明
下面参照附图解释示例。附图用于说明某些原理，使得仅说明理解这些原理所必需的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。
图1示意性地图示了具有多个发光二极管(LED)、电源和被配置为控制LED的操作的控制器的电路装置；
图2A和图2B图示了可以如何实施在图1中图示的LED中的每个LED的不同示例；
图3图示了被实施为降压变换器的电源的一个示例；
图4A和图4B图示了用于对多个LED进行脉宽调制(PWM)驱动的两种常规方法；
图5图示了根据一个示例的方法的流程图；
图6图示了多个LED的驱动方案，其中驱动方案根据在图5中图示的方法；
图7A至图7D图示了用于确定在图6中图示的驱动方案的方法的一个示例；
图8示出了在图7A至图7D中图示的方法的流程图；
图9图示了用于驱动多个LED的方法的另一示例，其中该方法包括：基于不同的驱动方案集合来驱动LED；
图10图示了用于确定在图9中图示的驱动方案集合中的一个驱动方案集合的方法的一个示例；
图11图示了用于驱动多个LED的方法的另一示例，其中该方法包括：基于不同的驱动方案集合来驱动LED；
图12图示了用于确定在图11中图示的驱动方案集合中的一个驱动方案集合的方法的一个示例。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了附图。附图形成本说明书的一部分，并且出于说明之目的，示出了可以如何使用和实施本发明的示例。要明白，本文所描述的各个实施例的特征可以彼此组合，除非另有特别说明。
图1示意性地图示了电路装置，该电路装置具有多个LED 11至1n、和被配置为驱动多个LED 11至1n的驱动电路。驱动电路包括多个电流源21至2n，其中这些电流源21至2n中的每个电流源与多个LED 11至1n中的相应的一个LED串联连接。电源3被配置为生成电源电压V3，其中电源电压V3由多个串联电路接收，该多个串联电路各自包括多个LED 11至1n中的一个LED和相应的电流源21至2n。
在图1中图示的电路装置中，LED 11至1n可以彼此独立地被激活和去激活。“激活一个LED”包括：由与相应LED串联连接的电流源来驱动电流通过LED，使得LED点亮(发出光)。“使一个LED去激活”包括：由相应的电流源来中断通过LED的电流流动。在图1中图示的示例中，激活多个LED 11至1n中的一个LED包括：通过从控制器4接收的相应控制信号S21至S2n，来激活与相应LED串联连接的电流源21至2n。等效地，使多个LED 11至1n中的一个LED去激活包括：通过控制信号S21至S2n，使与相应LED串联连接的电流源去激活。根据一个示例，电流源21至2n中的每个电流源被配置为向与其串联连接的LED提供电流，使得在相应的控制信号S21至S2n激活电流源21至2n时，电流具有导通水平，并且在相应的控制信号S21至S2n使电流源21至2n去激活时，电流具有断开水平。根据一个示例，选择导通水平，使得其使相应LED点亮，并且选择断开水平，使得其使相应LED不点亮。根据一个示例，导通水平选自3毫安(mA)与25mA之间，特别是3mA与15mA之间。根据一个示例，断开水平为零。
虽然图1示出了与多个电流源21至2n中的每个电流源串联连接的一个LED 11至1n，但是这仅是示例。如本文使用的，如在图1中图示的，与一个电流源串联连接的LED可以恰好包括与电流源串联连接的一个LED。然而，参照图2A，将具有若干LED 11至1m的串联电路与一个电流源串联连接也是可能的。进一步地，参照图2B，可以将具有若干LED 11、12、1m的并联电路与一个电流源串联连接。因此，在下文中，“与一个电流源串联连接的LED”可以包括与一个电流源串联连接的单个LED、具有若干LED的串联电路、具有若干LED的并联电路、或者包括若干串联电路(未示出)的并联电路。
仅在图1中示意性地图示了电源3。根据一个示例，电源3是降压变换器。在图3中图示了被实施为降压变换器的电源3的一个示例。参照图3，降压变换器包括半桥33，该半桥33具有串联连接的高侧开关33H和低侧开关33L。半桥33被连接在输入节点311、312之间，输入节点311、312被配置为接收输入电压VIN。具有电感器34和电容器35的串联电路与低侧开关33L并联连接，其中电源电压V3在输出节点321、322之间可得，输出节点321、322被连接至输出电容器35。控制器36接收表示输出电压V3的输出电压信号SV3，并且被配置为控制半桥33的操作，使得输出电压V3具有预限定的电压水平。输出电压信号SV3可以由任何种类的电压测量电路(图3中未示出)生成。
可以对LED调光，即，可以通过在多个连续驱动周期(PWM周期)内对LED进行PWM驱动，来改变由LED发出的光的光强度。“对LED进行PWM驱动”包括：在每个驱动周期内接通LED达预限定时间段，并且关断LED达驱动周期的其余时间段。PWM频率(该PWM频率是个体驱动周期发生的频率)通常高于60Hz，或者甚至高于100Hz，使得人眼看不到切换操作。人眼看到的是LED的改变的光强度，其中光强度随着在每个PWM周期内的导通时间的持续时间减少而降低。“导通时间”是在一个PWM周期期间LED被接通的时间。通常，导通时间由占空比限定，占空比限定了导通时间的持续时间与一个PWM周期的持续时间之间的比率，即，DC＝TON/TPWM，其中DC是占空比，TON是导通时间的持续时间，并且TPWM是一个驱动周期的持续时间。
图4A图示了用于对多个LED进行PWM驱动的常规方法。更具体地，图4A图示了在该方法中由电流源21至2n接收的驱动信号S21至S2n和总电流ITOT。控制信号S21至S2n中的每个控制信号可以具有第一信号水平和第二信号水平，该第一信号水平在下文中也被称为激活水平，该第二信号水平在下文中也被称为第二信号水平。一个驱动信号的激活水平激活相应的电流源，使得串联连接的LED点亮，并且去激活水平使相应的电流源去激活，使得串联连接的LED关断。仅出于说明之目的，在图4A中图示的示例中，激活水平是高信号水平，并且去激活水平是低信号水平。图4A图示了在各自具有相同的持续时间TPWM的两个连续驱动周期内驱动LED。通过该持续时间TPWM的倒数给出PWM频率fPWM，即，fPWM＝1/TPWM。
在图4A中图示的示例中，与LED中的每个LED相关联的占空比不同于零，使得在每个PWM周期内，电流源21至2n中的每个电流源被激活达预限定时间段TON(i)(TON(i)表示在图4A中图示的导通时间持续时间TON(1)至TON(n)中的任意一个导通时间持续时间)。导通时间持续时间TON(i)中的每个导通时间持续时间依赖于相应占空比DC(i)，如下，
TON(i)＝DC(i)·TPWM (1)，
其中DC(i)表示与多个LED 11至1n中的任意一个LED 1i相关联的占空比。在图4A中图示的示例中，与不同LED 11至1n相关联的占空比是不同的，使得驱动信号S21至S2n激活个体电流源21至2n的导通时间持续时间TON(1)至TON(n)不同。
在图4A中图示的示例中，对LED 11至1n进行PWM驱动包括：通过在每个PWM周期开始时激活相应的电流源21至2n来激活LED 11至1n中的每个LED，并且保持电流源中的每个电流源被激活达相应的导通时间持续时间TON(1)至TON(n)。参照图4A，这具有以下效果：由具有多个LED 11至1n和多个电流源21至2n的装置所接收的总电流ITOT在每个PWM周期开始时从零突然变为IMAX，并且在相应的PWM周期的过程期间减小。通过IMAX＝n·ILED给出最大电流IMAX，其中ILED是由多个电流源21至2n中的一个电流源在激活状态中提供的电流。一般而言，通过占空比不同于零的LED的数量乘以ILED，给出最大电流IMAX。
在图1中图示的类型的装置可以包括大量LED，诸如数百个LED，该大量LED可以被布置成矩阵配置。例如，如果该装置包括1024个LED(n＝1024)并且由在激活状态中的每个LED接收的电流为15mA，以及如果LED中的每个LED的占空比不同于零，则最大电流IMAX为15,36(＝1024·15mA)安培(A)。即，总电流ITOT在每个PWM周期开始时突然从零变为15,36A。当50％的LED的占空比为零时，最大电流IMAX仍然高于7.5A。由于若干原因，这种类型的突然的电流变化是不利的。(1)总电流ITOT的大瞬变可以引起在电源3与具有LED 11至1n和电流源21至2n的装置之间的连接线的寄生电感(参见图1中的L)处的电压尖峰。这种电压尖峰可以引起EMI(电磁干扰)问题。(2)实施能够处理总电流ITOT的这种突然变化的电源是困难并且昂贵的。
图4B图示了用于对多个LED进行PWM驱动的常规方法的另一示例。在该方法中，激活LED中的每个LED，使得相应的导通时间持续时间TON(i)的中心在驱动周期TPWM的中心。如在图4B中图示的示例中给出的，如果LED具有不同的占空比，则总电流ITOT在每个驱动周期内逐渐增大和逐渐减小。通过该方法(当LED具有不同的占空比时)，可以避免大且快速的电流瞬变。然而，最大电流IMAX与在图4A中示出的示例相同。
期望至少在多个LED 11至1n的平均占空比低于1时的那些情况下，避免总电流ITOT的大且快速的电流瞬变，并且进一步减小最大电流IMAX。图5图示了满足这些要求的方法的一个示例。更具体地，图5示出了图示这种方法的方法步骤(序列)的流程图。
参照图5中的框101，该方法包括：确定用于多个LED的驱动方案集合。这些驱动方案中的每个驱动方案与LED中的相应LED相关联，依赖于相应LED的占空比，并且包括一个或者多个导通时间，其中每个导通时间具有相位和持续时间。进一步地，多个LED中的至少一个LED的驱动方案依赖于多个LED中的另一LED的驱动方案来确定。本文在下面更详细地解释了后者。参照图5，该方法进一步包括：根据驱动方案集合，在至少一个驱动周期内驱动LED。“根据驱动方案来驱动一个LED”包括：根据与驱动方案相关联的一个或者多个导通时间，来驱动LED。“根据导通时间来驱动LED”包括：在由与导通时间相关联的相位限定的时间实例处接通LED，并且保持LED处于导通状态达与导通时间相关联的导通时间持续时间。导通时间的“相位”限定在驱动周期开始与导通时间持续时间开始之间的时间差。
在图6中图示了已经基于根据图5的方法确定的驱动方案的示例。通过图示由与相应LED串联连接的电流源21至2n接收的驱动信号S21至S2n，图6图示了n个LED的驱动方案。在图6中示出的示例中，图示了n＝5个LED的驱动方案。然而，这仅是示例。该方法可以应用于具有任何数量的LED的装置。
在图6中图示的示例中，第一个LED 11的驱动方案(如在图6中通过驱动信号S21表示的)包括具有第一相位PH(1)1和第一持续时间T(1)1的第一导通时间；第二个LED 12的驱动方案(如在图6中通过驱动信号S22表示的)包括第一导通时间和第二导通时间，该第一导通时间具有第一相位PH(2)1和第一持续时间T(2)1，该第二导通时间具有第二相位PH(2)2和第二持续时间T(2)2；第三个LED 13的驱动方案(如在图6中通过驱动信号S23表示的)包括具有第一相位PH(3)1和第一持续时间T(3)1的第一导通时间；第四个LED 14的驱动方案包括具有第一相位PH(4)1和第一持续时间T(4)1的第一导通时间；并且第n个LED 1n的驱动方案(如在图6中通过驱动信号S2n表示的)包括第一导通时间和第二导通时间，该第一导通时间具有第一相位PH(n)1和第一持续时间T(n)1，该第二导通时间具有第二相位PH(n)2和第二持续时间T(n)2。如果一个LED的驱动方案包括不止一个导通时间(如在图6中的第二个LED 12和第n个LED 1n的驱动方案中图示的)，则这些导通时间的相位和持续时间彼此适配，使得导通时间不重叠。即，在两个导通时间之间，存在相应LED处于断开状态的时间段。一个LED的一个或者多个导通时间的总持续时间TON(i)依赖于相应占空比DC(i)，使得总持续时间等于DC(i)·TPWM(TON(i)＝DC(i)·TPWM)。由与一个LED 1i相关联的一个或者多个导通时间的持续时间的总和，给出总持续时间TON(i)。
通过依赖于相应占空比DC(1)至DC(n)来适当地确定个体LED 11至1n的驱动方案，可以使总电流ITOT成形。即，通过适当地选择与相应LED相关联的一个或者多个导通时间的相位和持续时间，可以使总电流ITOT成形。在图6中图示的示例中，已经确定了个体驱动方案，使得贯穿驱动周期，至少预限定数量的LED同时被接通。根据一个示例，通过int(DCAVG·n)给出至少同时被接通的LED的预限定数量，其中DCAVG是平均占空比，并且int(.)是(.)的整数值。通过以下给出平均占空比DCAVG：
其中n是LED的总数量。在图6中图示的示例中，个体LED 11至1n的占空比使得平均占空比为0.45(DCAVG＝0.45)。(在该示例中，DC(1)＝2/3；DC(2)＝1/2；DC(3)＝7/12；DC(4)＝1/6；并且DC(n)＝1/3。)因此，通过以下给出平均占空比乘以LED的数量：
DCAVG·n＝0.45·5＝2.25.
因此，在该示例中，int(DCAVG·n)＝2。即，在图6中图示的示例中，贯穿驱动周期，同时接通至少两(2)个LED。进一步地，在该示例中，由于DCAVG·n大于int(DCAVG·n)，因此，在驱动周期内存在如下时间段：在该时间段内，同时接通预限定数量加上一个的LED，即，同时接通int(DCAVG·n)+1(＝3)个LED。通过以下给出该时间段的持续时间：
(DCAVG·n–int(DCAVG·n))·TPWM。
在图6中图示的示例中，接通比预限定数量多一个的LED的该时间段是0.25·TPWM(＝(2.25-2)·TPWM)。仅出于说明之目的，该时间段在驱动周期TPWM开始时。
进一步地，在图6中图示的示例中，最大电流IMAX依赖于平均占空比。更具体地，通过(int(DCAVG·n)+1)·ILED给出最大电流，该最大电流显著低于根据图4A和图4B的常规方法中的。一般而言，最大电流为IMAX＝int(DCAVG·n)·ILED(这是在DCAVG·n为整数时)或者IMAX＝(int(DCAVG·n)+1)·ILED。
在图6中图示的示例中，贯穿每个驱动周期，同时接通int(DCAVG·n)+1或者int(DCAVG·n)。当同时接通的LED的数量变化时(从int(DCAVG·n)+1变为int(DCAVG·n)，或者反之亦然)，总电流ITOT变化ILED的一倍。因此，通过适当地选择个体LED 11至1n的驱动方案，可以使总电流ITOT成形，使得通过ILED的一倍给出总电流ITOT在一个驱动周期内的最大变化。在这种情况下，每当驱动周期发生时，总电流ITOT与平均总电流ITOT_AVG的偏差小于ILED的一倍，其中通过以下给出平均总电流：
ITOT_AVG＝DCAVG·n·ILED (3)。
应该注意，与根据具有总持续时间的仅一个导通时间来驱动LED相比较，根据具有某个总持续时间的两个或者更多个导通时间来在一个驱动周期内驱动一个LED不会改变人眼所看到的光强度(如果切换频率高于60Hz或者甚至高于100Hz)。然而，将一个或者多个LED的导通时间分成两个或者更多个导通时间并且适当地选择导通时间中的每个导通时间的相位，使得可以使总电流ITOT成形。
基于占空比确定的驱动方案集合可以在一个驱动周期内被用于驱动LED，或者可以在两个或者更多个连续驱动周期内被用于驱动LED。根据一个示例，驱动周期的数量在2与16之间。根据一个示例，驱动周期的数量是2的倍数，使得例如，驱动周期的数量是2个、4个、8个或者16个。即，可以在每个驱动周期之前，基于占空比来确定驱动方案的新集合，或者驱动方案的新集合可以在若干连续驱动周期之前被确定，并且在该若干连续驱动周期内被用于驱动LED。在图6中图示的示例中，假设在至少两个连续驱动周期内使用驱动方案的相同集合。如从图6可以看出的，在这两个驱动周期之间，总电流ITOT仅变化ILED的一倍。一般而言，总电流ITOT在使用驱动方案的相同集合的两个连续驱动周期之间的最大变化为ILED。此外，当DCAVG·n＝int(DCAVG·n)时(即，当DCAVG·n为整数时)，贯穿使用驱动方案的相同集合的连续驱动周期，总电流ITOT基本是恒定的。
图7A至图7D图示了用于确定在图6中图示的驱动方案的方法的一个示例。该方法包括：限定LED 11至1n的顺序，并且按照该顺序来确定个体LED的驱动方案。仅出于说明之目的，在图7A至图7D中图示的方法中获得个体LED 11至1n的驱动方案的顺序为11-12-13-14-1n。该顺序可以是任意顺序，并且例如依赖于LED在装置中的位置。在这种情况下，顺序是固定的。根据另一示例，顺序反映占空比，并且以具有最大占空比或者最小占空比的LED开始。在该示例中，每当确定驱动方案的新集合时，顺序可以变化。
在图7A至图7D中图示的示例中，确定个体LED 11至1n的驱动方案等效于在若干时间帧TF1至TF3之上分配个体LED的导通时间持续时间TON(i)，该若干时间帧TF1至TF3各自具有等于一个驱动周期的持续时间TPWM的持续时间。在该方法中，顺序中的第一个LED 11的驱动方案被调整，使得该驱动方案仅包括第一导通时间，其中相位PH(1)1为零，并且持续时间T(1)1等于如由与第一个LED 11相关联的占空比DC(1)限定的总导通时间持续时间TON(1)。基于该驱动方案来驱动第一个LED 11具有以下效果：第一个LED 11在驱动周期开始时被接通，并且被保持在导通状态中，达通过占空比DC(1)给出的持续时间T(1)1。
图7B图示了确定第二个LED 12的驱动周期。生成该驱动方案，使得在关断第一个LED 11的相同时间，接通第二个LED 12。然而，在该示例中，在第一个LED 11的导通时间持续时间T(1)1结束与驱动周期结束之间的持续时间太短，以至于不能接通第二个LED 12达如由占空比DC(2)限定的总导通时间持续时间TON(2)，即，PH(1)1+T(1)1+TON(2)>TPWM。
在这种情况下，将具有总导通时间持续时间TON(2)的总导通时间分成两个导通时间：第一导通时间和第二导通时间，第一导通时间在第二时间帧TF2开始时，具有第一相位PH(2)1和第一持续时间T(2)1，第二导通时间在第一个LED 11的导通时间与第一时间帧TF1结束之间，具有第二相位PH(2)2和第二持续时间T(2)2。通过PH(2)2＝PH(1)1+T(1)1给出第二相位PH(2)2，使得第二个LED 12的驱动方案依赖于第一个LED 11的驱动方案。通过T(2)2＝TPWM-PH(2)2给出第二持续时间T(2)2。进一步地，第一相位PH(2)1为零，并且通过总持续时间TON(2)减去第二持续时间T(2)2，给出第一持续时间T(2)1，即，T(2)1＝TON(2)-T(2)2。
图7C图示了确定第三个LED 13的驱动方案，其中确定该驱动方案是依赖于事先确定的第二个LED 12的驱动方案。确定第三个LED 13的驱动方案，使得在第二个LED 12基于第一导通时间(具有相位PH(2)1和持续时间T(2)1)关断时，第三个LED 13接通。在该示例中，在第二个LED 12的第一导通时间结束与第二时间帧TF2结束之间的持续时间长于第三个LED13的如由占空比DC(3)限定的总持续时间TON(3)，即，PH(2)1+T(2)1+TON(3)<TPWM。在这种情况下，第三个LED 13的驱动方案仅包括第一导通时间，其中该第一导通时间的相位PH(3)1由第二个LED 12的第一导通时间的结束给出，即，PH(3)1＝PH(2)1+T(2)1。进一步地，通过如由占空比DC(3)限定的总持续时间TON(3)给出第一导通时间的持续时间T(3)1，即，T(3)1＝TON(3)。
图7D图示了生成第四个LED 14和第n个LED 1n的驱动方案。在该示例中，第四个LED14的驱动方案仅包括具有第一持续时间T(4)1和相位PH(4)1的第一导通时间，通过如由占空比DC(4)限定的总持续时间TON(4)给出该第一持续时间T(4)1，由第三个LED 13的第一持续时间T(3)1的结束给出该相位PH(4)1。又将第n个LED的导通时间分成两个导通时间：在第三时间帧TF3开始时的第一导通时间T(n)1和具有持续时间T(n)2的第二导通时间，该第二导通时间在第四个LED 14的导通时间与第二时间帧TF2结束之间。
图8示出了流程图，该流程图以更一般的方式图示了参照图7A至图7D中的具体示例解释的方法。更具体地，图8图示了一个接一个地确定多个LED的驱动方案。在该过程开始时，将计数器变量i设置为预限定值，其中在该示例中，预限定值为1(参见框201)。如果计数器变量为1(参见框202)，则处理继续至框203，在该框203中，确定第一个LED的驱动方案。在框203中的处理等效于参照图7A解释的处理。如果计数器变量不同于零，即，如果要确定的驱动方案不是第一个LED的驱动方案，则处理继续至框204。在该框中，确定如由相应LED 1i的占空比DC(i)确定的总持续时间TON(i)是否短于在前一个LED 1i-1的第一导通时间持续时间T(i)1结束与驱动周期结束之间的持续时间。如果是，则处理继续至框205，在该框205中，将LED 1i的导通时间分成第一导通时间和第二导通时间，第一导通时间具有第一相位PH(i)1和第一持续时间T(i)1，第二导通时间具有第二相位PH(i)2和第二持续时间T(i)2。该处理是根据在图7B中示出的示例。如果在前一个LED 1i-1的导通时间持续时间T(i-1)1结束与相应时间帧结束之间的持续时间短于LED 1i的总导通时间持续时间TON(i)，则处理继续至框206，在该框206中，确定LED 1i的驱动方案，使得其仅包括具有第一持续时间T(i)1和第一相位PH(i)1的第一导通时间。这是根据在图7C中图示的示例。
应该注意，使用上面解释的方法，可以针对LED装置中的多个LED中的每个LED(甚至针对占空比为零的那些LED)确定驱动方案。占空比为零的LED的驱动方案将包括第一相位和为零的第一导通时间持续时间。然而，也可以仅将该方法应用于占空比大于零的那些LED。
参照图7A至图7C和图8解释的方法仅是在多个时间帧TF1至TF3之上分配多个LED的导通时间持续时间的若干可能方式之一，其中时间帧的数量是int(DCAVG·n)或者int(DCAVG·n)+1，这依赖于DCAVG·n是否是整数。在上面解释的方法中，基本通过如由方程(3)限定的平均总电流来给出在每个驱动周期内的总电流ITOT，如上面解释的，这是因为总电流ITOT与该平均电流ITOT_AVG的偏差小于ILED的一倍。参照上述内容，可以在每一个驱动周期之前或者在若干驱动周期的序列之前，获得驱动方案的新集合。驱动方案的更新可以引起总电流ITOT变化。更具体地，当在更新之前用于确定驱动方案的占空比的平均值不同于在更新之后用于确定驱动方案的占空比的平均值时，总电流变化。基本上，通过以下近似地给出总电流ITOT的变化ΔITOT：
ΔITOT＝ΔDCAVG.n·ILED (4)，
其中ΔDCAVG表示平均占空比的变化。在使用多个PWM驱动的LED的许多照明应用中，平均占空比DAVG缓慢地变化，使得总电流ITOT的变化ΔITOT是适度的，并且从EMI等角度来看是可接受的。
通过上面解释的方法获得的驱动方案集合在下文中被称为驱动方案的第一集合。根据一个示例，基于占空比的相同集合，确定驱动方案的第一集合和驱动方案的第二集合，其中在预限定数量的驱动周期中的第一驱动周期内，根据驱动方案的第二集合来驱动多个LED 11至1n，并且在该预限定数量的驱动周期中的其余驱动周期内，根据驱动方案的第一集合来驱动多个LED 11至1n。根据一个示例，通过2k给出驱动周期的预限定数量，其中k选自1与4之间。
第二集合中的驱动方案中的每个驱动方案与多个LED 11至1n中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与多个LED 11至1n中的该相应的一个LED相关联的占空比DC(1)至DC(n)。进一步地，第二集合中的驱动方案中的至少一些驱动方案依赖于在占空比的集合的平均占空比与在前占空比的集合的平均占空比之间的差。“在前占空比的集合”是在第一驱动周期之前发生的驱动周期内用于驱动LED的占空比的集合。当第一占空比正好是在启动系统之后的第一个占空比时，占空比的在前集合的平均占空比为零。
参照上述内容，在两个连续驱动周期内的平均占空比之间的大于零的差可以产生总电流ITOT在这两个驱动周期之间的阶跃。根据一个示例，确定驱动方案的第二集合，使得在第一驱动周期开始时，总电流ITOT从在前驱动周期结束时的电流水平逐渐增大或者减小到依赖于在第一驱动周期内的平均占空比的电流水平。
图9示意性地图示了按照这种方式来驱动多个LED。更具体地，图9图示了在以下情况下驱动多个LED时的总电流ITOT：(a)基于驱动方案的第一集合，于在前驱动周期内驱动多个LED，其中已经基于具有平均占空比DCAVG-1的占空比的第一集合获得该驱动方案的第一集合，(b)基于驱动方案的第二集合，在若干连续驱动周期中的第一驱动周期内驱动多个LED，其中已经基于具有平均占空比DCAVG的占空比的第二集合获得该驱动方案的第二集合，以及(c)基于驱动方案的第一集合，在另外的驱动周期内驱动多个LED，其中已经基于占空比的第二集合获得该驱动方案的第一集合。于在前的驱动周期内的平均占空比DCAVG-1在下文中被称为在前平均占空比，并且在若干连续驱动周期内的平均占空比DCAVG在下文中被称为实际平均占空比。在图9中示出的示例中，在前平均占空比DCAVG-1低于实际平均占空比DCAVG，使得驱动方案的第二集合在第一驱动周期开始时引起总电流ITOT的电流斜坡。该电流斜坡引起总电流ITOT阶跃式增大。一次阶跃的高度可以等效于单个LED电流ILED，或者可以是ILED的倍数，即，在第一驱动周期开始时，同时接通的LED的数量以一个或者不止一个的阶跃的方式增加。
依赖于平均占空比差，可以调整个体阶跃的高度和在个体阶跃之间的时间差ΔT。根据一个示例，随着平均占空比差增大，时间差ΔT减小和/或一次阶跃的高度增大。参照图9，斜坡在由在前驱动周期结束时的电流水平给出的水平处开始。
图10示意性地图示了用于获得驱动方案的第二集合的一个示例，该驱动方案的第二集合引起如在图9中的第一周期中图示的那样的总电流ITOT的形状。与参照图7A至图7D解释的示例中一样，该方法包括：限定多个时间帧，并且在个体时间帧之上分配如由占空比DC(i)限定的导通时间持续时间TON(i)。在该示例中，时间帧包括不同长度的多个斜坡时间帧TFR1至TFR6、和相同长度TQ的多个另外的时间帧TF1至TF8。图10示出了在这些时间帧之上分配n＝10个LED的导通时间TON(1)至TON(n)的结果。斜坡时间帧TFR1至TFR6具有最大长度TR，该最大长度TR是在第一驱动周期开始时的斜坡相位的持续时间。根据一个示例，在时间帧之上分配导通时间TON(1)至TON(n)开始于在斜坡时间帧TFR1至TFR6之上分配导通时间持续时间。
根据一个示例，根据它们的长度来对总导通时间TON(1)至TON(n)进行排序，并且将最长导通持续时间TON(1)至TON(n)的片段T(1)3至T(7)3映射至斜坡时间帧TFR1至TFR6。然而，这仅是示例(如在斜坡时间帧TFR1中可以看到的)。
根据一个示例，将多个总导通时间持续时间TON(1)至TON(n)中的相应的一个总导通时间持续时间的仅一个片段映射至斜坡时间帧TFR1至TFRn。在图10中图示的示例中，已经将导通时间持续时间TON(1)至TON(7)的时间片段映射至斜坡时间帧TFR1至TFRn。在图10中图示的示例中，这些时间片段被称为T(1)3至T(7)3。
在将这些导通时间持续时间T(1)3至T(7)3分配给斜坡时间帧TFR1至TFR6之后，留下剩余的导通时间持续时间TON(i)RES，其中TON(i)RES＝TON(i)–T(i)3。按照与参照图7A至图7D和图8解释的相同方式，在时间帧TF1至TF8之上，分配这些剩余的导通时间持续时间、以及在斜坡时间帧中尚未考虑的那些LED的总导通时间持续时间。
图9图示了一个示例，其中平均占空比增大，因此驱动方案的第二集合使得在第一驱动周期开始时存在上升斜坡。图11示出了另外的示例。在该示例中，平均占空比减小，因此生成第二集合中的驱动方案，使得在第一驱动周期开始时存在下降斜坡。在图12中形象地图示了生成第二集合中的驱动方案。与图10中示出的示例中一样，生成第二集合中的驱动方案包括：在具有不同长度的斜坡时间帧TFR1至TFR6以及相同长度的另外的时间帧TF1至TF3之上，分配与个体LED相关联的总持续时间。
上面所解释的用于驱动多个LED的方法可以由如在图1中图示的驱动电路(即，包括电源3、各自与多个LED 11至1n之一串联连接的多个LED 21至2n以及控制器4的驱动电路)实施。控制器4可以接收占空比信息DC(1)至DC(n)，并且通过控制相应的电流源21至2n来控制通过每个LED 11至1n的电流。控制器可以被实施为微控制器，并且被配置为基于接收到的占空比信息DC(1)至DC(n)来生成个体LED 11至1n的驱动方案。占空比信息DC(1)至DC(n)可以由管理个体LED 11至1n的光强度的中央控制单元(未示出)提供。
图1仅图示了LED装置的电路图。根据一个示例，LED被布置为例如32×32(＝1024)个LED的矩阵。
虽然已经参照说明性示例描述了本发明，但是该描述不旨在被解释为具有限制意义。在参照本说明书之后，对于本领域的技术人员而言，对说明性示例以及本发明的其他示例的各种修改和组合将是显而易见的。因此，旨在的是，所附权利要求书囊括任何这种修改或者示例。

Claims (16)

1.一种方法，包括：
基于各自与多个发光二极管LED中的相应的一个LED相关联的多个占空比，确定驱动方案的第一集合，使得每个驱动方案与所述多个LED中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与所述多个LED中的所述相应的一个LED相关联的所述占空比；以及
在至少一个驱动周期内，根据所述第一集合中的相关联的所述驱动方案，来驱动所述多个LED中的每个LED，
其中所述多个驱动方案中的每个驱动方案包括一个或者多个导通时间，所述一个或者多个导通时间各自具有相位和持续时间，
其中根据相关联的所述驱动方案来驱动所述多个LED中的每个LED包括：依赖于相应的所述驱动方案，将所述多个LED中的每个LED驱动在导通状态或者断开状态中，以及
其中确定所述多个LED中的至少一个LED的所述驱动方案包括：依赖于所述多个LED中的另一LED的所述驱动方案来确定所述驱动方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一集合中的所述驱动方案包括：确定所述驱动方案，使得在所述至少一个驱动周期内，至少预限定数量的LED贯穿所述驱动周期同时被驱动在所述导通状态中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预限定数量的LED是根据int(DCAVG·n)而被限定的，
其中
DCAVG是所述多个LED的平均占空比，
n是所述多个LED的数量，并且
int(DCAVG·n)是DCAVG·n的整数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述至少一个驱动周期内根据所述第一集合中的所述驱动方案来驱动所述多个LED包括：
在预限定数量的连续驱动周期内，根据所述第一集合中的所述驱动方案来驱动所述多个LED。
5.根据权利要求1所述的方法，其中依赖于所述多个LED中的另一LED的驱动方案来确定所述多个LED中的至少一个LED的所述驱动方案包括：依赖于所述多个LED中的另一LED的驱动方案来确定n-1个LED的所述驱动方案，其中n是所述多个LED的数量或者占空比不为零的LED的数量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中依赖于所述多个LED中的另一LED的驱动方案来确定所述n-1个LED的所述驱动方案包括：
限定所述多个LED的顺序，使得所述n-1个LED中的每个LED按照LED的所述顺序具有前一LED；
按照LED的所述顺序来设置第一个LED的驱动方案，其中所述第一个LED不同于所述n-1个LED中的每个LED；以及
按照LED的所述顺序，依赖于相应的所述前一LED的所述驱动方案，来确定所述n-1个LED中的每个LED的所述驱动方案。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定每个驱动方案使得其依赖于与所述多个LED中的所述相应的一个LED相关联的所述占空比包括：
确定每个驱动方案，使得与所述驱动方案相关联的所述一个或者多个导通时间的总持续时间通过相应的所述占空比乘以所述至少一个驱动周期的持续时间而被给出。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述多个占空比，确定驱动方案的第二集合，使得每个驱动方案与所述多个LED中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与所述多个LED中的所述相应的一个LED相关联的所述占空比；
在若干连续驱动的集合中的第一驱动周期内，基于所述第二集合中的所述驱动方案来驱动所述多个LED；以及
在所述若干连续驱动周期中的其余驱动周期内，基于所述第一集合中的所述驱动方案来驱动所述多个LED，
其中所述第二集合中的所述驱动方案中的至少一些驱动方案进一步依赖于所述多个占空比的平均值与在所述第一驱动周期之前的驱动周期内的所述多个占空比的平均值之间的差而被确定。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述若干驱动周期包括2至16个驱动周期。
10.一种驱动电路，其中所述驱动电路被配置为：
基于各自与多个发光二极管LED中的相应的一个LED相关联的多个占空比，确定驱动方案的第一集合，使得每个驱动方案与所述多个LED中的相应的一个LED相关联，并且依赖于与所述多个LED中的所述相应的一个LED相关联的所述占空比；并且
在多个驱动周期中的至少一个驱动周期内，根据所述第一集合中的相关联的所述驱动方案，来驱动所述多个LED中的每个LED，
其中所述多个驱动方案中的每个驱动方案包括一个或者多个导通时间，所述一个或者多个导通时间各自具有相位和持续时间，
其中根据相关联的所述驱动方案来驱动所述多个LED中的每个LED包括：依赖于相应的所述驱动方案，将所述多个LED中的每个LED驱动在导通状态或者断开状态中，以及
其中确定所述多个LED中的至少一个LED的所述驱动方案包括：依赖于所述多个LED中的另一LED的所述驱动方案来确定所述驱动方案。
11.根据权利要求10所述的驱动电路，包括：
电源；
多个电流源，所述多个电流源各自与所述多个LED中的一个LED串联连接；以及
控制器，所述控制器被配置为：接收所述多个占空比，基于所述多个占空比来确定驱动方案的所述第一集合，并且基于驱动方案的所述第一集合来驱动所述电流源，以便基于驱动方案的所述第一集合来驱动所述多个LED。
12.根据权利要求10所述的驱动电路，其中所述驱动电路被配置为确定所述驱动方案，使得在所述至少一个驱动周期内，至少预限定数量的LED贯穿所述驱动周期同时被驱动在所述导通状态中。
13.根据权利要求12所述的驱动电路，其中所述预限定数量的LED是int(DCAVG·n)，
其中
DCAVG是所述多个LED的平均占空比，
n是所述多个LED的数量，并且
int(DCAVG·n)是DCAVG·n的整数。
14.根据权利要求10所述的驱动电路，其中所述驱动电路被配置为：在预限定数量的连续驱动周期内，根据所述第一集合中的所述驱动方案来驱动所述多个LED。
15.根据权利要求10所述的驱动电路，其中所述驱动电路被配置为：依赖于所述多个LED中的另一LED的驱动方案来确定n-1个LED的所述驱动方案，其中n是所述多个LED的数量或者占空比不为零的LED的数量。
16.根据权利要求15所述的驱动电路，其中所述驱动电路被配置为通过以下操作来依赖于所述多个LED中的另一LED的驱动方案确定所述n-1个LED的所述驱动方案：
限定所述多个LED的顺序，使得所述n-1个LED中的每个LED按照LED的所述顺序具有前一LED；
按照LED的所述顺序来设置第一个LED的驱动方案，其中所述第一个LED不同于所述n-1个LED中的每个LED；并且
按照LED的所述顺序，依赖于相应的所述前一LED的所述驱动方案，来确定所述n-1个LED中的每个LED的所述驱动方案。
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