CN114639339B - Led显示系统及其多路led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED显示系统及其多路LED驱动电路,多路LED驱动电路包括:电源电压调节电路,其输入端与电源电压相连,电源电压调节电路基于其控制端接收到的电压调节信号调节电源电压的大小以得到可调电压VO;m个输出校准电路,每个输出校准电路的输出端与电源电压调节电路的输出端之间连接一路LED,每个输出校准电路能够校准对应的一路LED上流过的驱动电流;亮度检测电路,其用于获取LED阵列中各路LED的亮度信息;控制电路,其输入端与亮度检测电路的输出端相连,其一个输出端与电源电压调节电路的控制端相连,其另外m个输出端分别与m个输出校准电路的控制端相连。与现有技术辨别,本发明不仅可以保证LED阵列电流均匀一致,而且可以改善LED通路上的能量效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及LED(light-emitting diode)显示技术领域,特别涉及一种LED显示系统及其多路LED驱动电路。
【背景技术】
多路LED(发光二极管)驱动电路被广泛应用于大屏幕LED显示器中,例如大屏幕的平板电脑、笔记本电脑、电视、或大屏幕广告牌。这些显示设备中,都由LED来提供背光源。由于LED阵列很大,需要多路LED驱动,为了保证大屏幕显示的均匀性,需要每路LED的驱动电流都尽量相等。但是,现有技术的多路LED驱动电路,其缺点是LED通路上仍然会消耗较大的能量。
因此,有必要提出一种新的技术方案来克服上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种LED显示系统及其多路LED驱动电路,其不仅可以保证LED阵列电流均匀一致,而且可以改善LED通路上的能量效率。
根据本发明的一个方面,本发明提出一种多路LED驱动电路,其包括:电源电压调节电路,其输入端与电源电压VDD相连,所述电源电压调节电路基于其控制端接收到的电压调节信号调节所述电源电压VDD的大小以得到可调电压VO,并通过所述电源电压调节电路的输出端输出所述可调电压VO;m个输出校准电路,每个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路的输出端之间连接一路LED,每个输出校准电路能够校准对应的一路LED上流过的驱动电流,连接于所述m个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路的输出端之间的m路LED构成LED阵列,其中,m为大于等于2的自然数;亮度检测电路,其用于获取所述LED阵列中各路LED的亮度信息,并通过其输出端输出所述各路LED的亮度信息;控制电路,其输入端与所述亮度检测电路的输出端相连,其一个输出端与所述电源电压调节电路的控制端相连,其另外m个输出端分别与m个输出校准电路的控制端相连,所述控制电路基于所述LED阵列中的各路LED的亮度信息产生所述电压调节信号给所述电源电压调节电路的控制端,以调节所述可调电压VO的大小;所述控制电路基于所述LED阵列中每路LED的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小。
根据本发明的另一个方面,本发明提供一种LED显示器,其包括LED阵列和多路LED驱动电路。多路LED驱动电路包括:电源电压调节电路,其输入端与电源电压VDD相连,所述电源电压调节电路基于其控制端接收到的电压调节信号调节所述电源电压VDD的大小以得到可调电压VO,并通过所述电源电压调节电路的输出端输出所述可调电压VO;m个输出校准电路,每个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路的输出端之间连接一路LED,每个输出校准电路能够校准对应的一路LED上流过的驱动电流,连接于所述m个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路的输出端之间的m路LED构成LED阵列,其中,m为大于等于2的自然数;亮度检测电路,其用于获取所述LED阵列中各路LED的亮度信息,并通过其输出端输出所述各路LED的亮度信息;控制电路,其输入端与所述亮度检测电路的输出端相连,其一个输出端与所述电源电压调节电路的控制端相连,其另外m个输出端分别与m个输出校准电路的控制端相连,所述控制电路基于所述LED阵列中的各路LED的亮度信息产生所述电压调节信号给所述电源电压调节电路的控制端,以调节所述可调电压VO的大小;所述控制电路基于所述LED阵列中每路LED的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小。
与现有技术相比,本发明提供的多路LED驱动电路包括电源电压调节电路、m个输出校准电路、亮度检测电路和控制电路,其中,所述控制电路基于LED阵列中的各路LED的亮度信息调节电源电压调节电路输出的可调电压VO的大小,从而统一调节各路LED上流过的驱动电流的大小;所述控制电路基于所述LED阵列中某路LED(或每路LED)的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小。这样本发明不仅可以保证LED阵列电流均匀一致,而且可以改善LED通路上的能量效率。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明在一个实施例中的LED显示系统的电路示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明,本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
请参考图1所示,其为本发明在一个实施例中的LED显示系统的电路示意图。该LED显示系统包括LED阵列100和多路LED驱动电路(未标识)。
多路LED驱动电路包括电源电压调节电路210、m个输出校准电路221~22m、亮度检测电路230和控制电路240,其中,m为大于等于2的自然数。为了简化描述,在图1所示的实施例中,LED阵列100中仅示出两路LED110和120,其中,第一路LED110包括一个发光二极管LED1,第二路LED120包括一个发光二极管LED2;相应的,多路LED驱动电路中仅示出两个输出校准电路221和222。实际中,LED阵列100可包括2路、3路或更多路LED,每路LED可包括一个或依次串联的多个发光二极管;相应的,多路LED驱动电路可包括2个、3个或更多个输出校准电路。
电源电压调节电路210的输入端与电源电压VDD相连,所述电源电压调节电路210基于其控制端接收到的电压调节信号VAD和所述电源电压VDD得到可调电压VO,并通过所述电源电压调节电路210的输出端输出所述可调电压VO。
在图1所示的实施例中,第一输出校准电路221的输出端OUT1与所述电源电压调节电路210的输出端VO之间连接第一路LED110,第一输出校准电路221能够校准第一路LED110上流过的驱动电流;第二输出校准电路222的输出端OUT2与所述电源电压调节电路210的输出端VO之间连接第二路LED120,第二输出校准电路222能够校准第二路LED120上流过的驱动电流。也就是说,每个输出校准电路的输出端与所述电源电压调节电路210的输出端VO之间连接一路LED,每个输出校准电路能够校准对应的一路LED的驱动电流。连接于m个输出校准电路221~22m的输出端OUT1~OUTm与可调电压VO之间的m路LED构成LED阵列100。
在图1所示的实施例中,亮度检测电路230可以同时检测第一路LED110和第二路LED120的亮度信息,并通过其输出端输出第一路LED110的亮度信息和第二路LED120的亮度信息。也就是说,亮度检测电路230用于获取LED阵列100中各路LED的亮度信息,并通过其输出端输出各路LED的亮度信息。具体的,所述亮度检测电路230可以包括多个亮度检测单元,每个亮度检测单元检测对应的一路LED的亮度信息。
在图1所示的实施例中,控制电路240的输入端与亮度检测电路230的输出端相连,其第一个输出端与电源电压调节电路210的控制端相连,其第二个输出端与输出校准电路221的控制端相连,其第三个输出端与输出校准电路222的控制端相连,所述控制电路240基于所述LED阵列100中的第一路LED110的亮度信息和第二路LED120的亮度信息产生电压调节信号VAD给所述电源电压调节电路210的控制端,以调节所述电源电压调节电路210输出的可调电压VO的大小,从而统一调节各路LED上流过的驱动电流的大小;所述控制电路240基于所述LED阵列100中第一路LED110的亮度信息输出相应的电流校准信号给与第一路LED110连接的输出校准电路221的控制端,以单独校准该第一路LED110上流过的驱动电流的大小;所述控制电路240基于所述LED阵列100中第二路LED120的亮度信息输出相应的电流校准信号给与第二路LED120连接的输出校准电路222的控制端,以单独校准该第二路LED120上流过的驱动电流的大小。也就是说,控制电路240的输入端与亮度检测电路230的输出端相连,其一个输出端与电源电压调节电路210的控制端相连,其另外m个输出端分别与m个输出校准电路221~22m的控制端相连,所述控制电路240基于所述LED阵列100中的各路LED的亮度信息产生电压调节信号VAD给所述电源电压调节电路210的控制端,以调节所述电源电压调节电路210输出的可调电压VO的大小,从而统一调节各路LED上流过的驱动电流的大小;所述控制电路240基于所述LED阵列100中某路LED(或每路LED)的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小。
在图1所示的实施例中,输出校准电路221包括校准电路1和n个MOS管MN11、MN12、……、MN1n,其中,n个MOS管MN11~MN1n的一端与输出校准电路221的输出端OUT1相连,n个MOS管MN11~MN1n的另一端均接地;校准电路1的输入端CADJ与输出校准电路221的控制端相连,所述校准电路1的n位电流校准数据输出端D1~Dn分别与n个MOS管MN11~MN1n的控制端相连;所述校准电路1基于接收到的电流校准信号输出n位电流校准数据以控制n个MOS管MN11~MN1n的导通和关断,从而校准第一路LED110上流过的的驱动电流的大小。输出校准电路222包括校准电路2和n个MOS管MN21、MN22、……、MN2n。其中,n个MOS管MN21~MN2n的一端与输出校准电路222的输出端OUT2相连,n个MOS管MN21~MN2n的另一端均接地;校准电路2的输入端CADJ与输出校准电路222的控制端相连,所述校准电路2的n位电流校准数据输出端D1~Dn分别与n个MOS管MN21~MN2n的控制端相连;所述校准电路2基于接收到的电流校准信号输出n位电流校准数据以控制n个MOS管MN21~MN2n的导通和关断,从而校准第二路LED120上流过的驱动电流的大小。也就是说,每个输出校准电路包括校准电路和n个MOS管,所述n个MOS管的一端与对应的所述输出校准电路的输出端相连,所述n个MOS管的另一端均接地;所述校准电路的输入端与对应的所述输出校准电路的控制端相连,所述校准电路的n位电流校准数据输出端分别与对应的所述n个MOS管的控制端相连;所述校准电路基于接收到的电流校准信号输出n位电流校准数据以控制所述n个MOS管的导通和关断,从而校准对应的一路LED上流过的驱动电流的大小,其中n为大于等于2的自然数。
在一个实施例中,在每个输出校准电路中,n个MOS管的宽长比之比分别为1:2:4:8……:2(n-1),这样流过n个MOS管的电流比例同样分别为1:2:4:8……:2(n-1);该输出校准电路中的校准电路输出的n位电流校准数据分别控制n个MOS管的导通和关断,从而可以实现对该输出校准电路提供的驱动电流进行2(n-1)阶调整。例如,在输出校准电路221中,n个MOS管MN11~MN1n的宽长比之比分别为1:2:4:8……:2(n-1),这样流过n个MOS管MN11~MN1n的电流比例同样分别为1:2:4:8……:2(n-1);输出校准电路221中的校准电路1输出的n位电流校准数据分别控制n个MOS管MN11~MN1n的导通和关断,从而可以实现对输出校准电路221提供的驱动电流进行2(n-1)阶调整。其中,n为大于等于2的自然数。
在图1所示的实施例中,输出校准电路221中的MOS管MN11~MN1n均为NMOS晶体管,MOS管MN11~MN1n的一端、另一端和控制端分别为NMOS晶体管的漏极、源极和栅极;输出校准电路222中的MOS管MN21~MN2n均为NMOS晶体管,MOS管MN21~MN2n的一端、另一端和控制端分别为NMOS晶体管的漏极、源极和栅极。
所述控制电路240的工作原理为:所述控制电路240先基于所述LED阵列100中的各路LED的亮度信息(例如,第一路LED110的亮度信息和第二路LED120的亮度信息)产生所述电压调节信号VAD给所述电源电压调节电路210的控制端,以调节所述电源电压调节电路210输出的可调电压VO的大小,从而统一调节各路LED上流过的驱动电流的大小;然后,所述控制电路240基于所述LED阵列100中的某路LED(或每路LED)的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该该路LED上流过的驱动电流的大小。
以下具体介绍图1所示的控制电路240分步骤进行控制的工作过程。
第一步,所述控制电路240输出预设的电压调节信号VAD,以控制所述电源电压调节电路210的输出端输出预设的LED电压(一般预设的LED电压值从LED正常工作电压范围中选取,例如红色LED的驱动电压的范围一般为1.6V~1.8V,如果LED阵列100中全是红色LED,可以将预设的LED电压选取为1.6V)。同时,所述控制电路240输出预设的电流校准信号给m个输出校准电路221~22m的控制端,以为各路LED提供初始驱动电流。例如,所述控制电路240对校准电路1和校准电路2输出的n位电流校准数据Dn~D1进行预设,将n位电流校准数据Dn~D1全部预设为高电平(例如n=5,则电流校准数据为11111的二进制数),让MOS管MN11~MN1n、MN21~MN2n全部导通,以为各路LED提供初始驱动电流。也就是说,所述控制电路240输出预设的电流校准信号给m个输出校准电路221~22m的控制端,以控制每个输出校准电路中的n个MOS管均导通。
第二步,通过所述亮度检测电路230获取所述LED阵列110中各路LED的亮度信息,如果LED阵列100中各路LED的亮度都大于或位于预定亮度范围(例如,预定亮度范围为2cd+/-2%,cd是亮度单位坎德拉,+/-2%是亮度精度)且存在一路或多路LED的亮度位于或接近所述预定亮度范围(例如,其亮度位于2cd+/-2%的范围),则启动第三步;如果LED阵列100中各路LED的亮度都小于所述预定亮度范围(例如,亮度小于2cd-2%),则所述控制电路240输出电压调节信号VAD,以控制所述电源电压调节电路210逐步增加其输出端输出的所述可调电压VO(以一个小步进逐步增加,例如5mV为步进),直到LED阵列100中各路LED的亮度都大于或位于预定亮度范围(例如,预定亮度范围为2cd+/-2%,cd是亮度单位坎德拉,+/-2%是亮度精度),这样,表明电源电压VDD调节结束,启动第三步;如果LED阵列100中各路LED的亮度都大于预定亮度范围(例如,亮度大于2cd+2%),则所述控制电路240输出电压调节信号VAD,以控制所述电源电压调节电路210逐步减小其输出端输出的所述可调电压VO(以一个小步进逐步减小,例如5mV为步进),直到LED阵列100中各路LED的亮度都大于或位于预定亮度范围(例如,预定亮度范围为2cd+/-2%,cd是亮度单位坎德拉,+/-2%是亮度精度),这样,表明电源电压VDD调节结束,启动第三步。如果一路LED的亮度与所述预定亮度范围中的靠近亮度端点值的差值小于预定阈值,则认为该路LED的亮度接近所述预定亮度范围。
第三步,对于LED阵列100中的一路LED,若该路LED的亮度位于所述预定亮度范围(例如,其亮度位于2cd+/-2%的范围),则所述控制电路240控制与该路LED相连的输出校准电路不校准该路LED上流过的驱动电流;若该路LED的亮度大于所述预定亮度范围(例如,亮度大于2cd+2%),则所述控制电路240输出相应的电流校准信号VAD给与该LED相连的输出校准电路的控制端,以控制该输出校准电路逐步减小该路LED上流过的驱动电流,直到该路LED的亮度位于所述预定亮度范围(例如,其亮度位于2cd+/-2%的范围)。例如,对于LED阵列100中的第一路LED110,若第一路LED110的亮度位于所述预定亮度范围(例如,其亮度位于2cd+/-2%的范围),则所述控制电路240控制与第一路LED110相连的输出校准电路221不校准第一路LED110上流过的驱动电流。若第一路LED110的亮度大于所述预定亮度范围(例如,亮度大于2cd+2%),则所述控制电路240输出相应的电流校准信号VAD给与第一路LED110相连的输出校准电路221的控制端,以逐步减小n位电流校准数据Dn~D1的二进制数字,以n为5为例子,电流校准数据的初始值为11111(转化为十进制为31),减小一步变为11110(转化为十进制为30),再减小一步为11101(转化为十进制为29),再减小一步为11100(转化为十进制为28),再减小一步为11011(转化为十进制为27),再减小一步为11010(转化为十进制为26),再减小一步为11001(转化为十进制为25)......,从而控制输出校准电路221逐步减小第一路LED110上流过的驱动电流,直到第一路LED110的亮度位于所述预定亮度范围,然后停止对输出校准电路221提供的驱动电流进行校准操作。
综上所述,本发明提供的多路LED驱动电路包括:电源电压调节电路210,其输入端与电源电压VDD相连,所述电源电压调节电,210基于其控制端接收到的电压调节信号VAD调节所述电源电压VDD的大小以得到可调电压VO,并通过所述电源电压调节电路210的输出端输出所述可调电压VO;m个输出校准电路221~22m,每个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路210的输出端之间连接一路LED,每个输出校准电路能够校准对应的一路LED上流过的驱动电流,连接于所述m个输出校准电路221~22m的输出端OUT与所述电源电压调节电路210的输出端之间的m路LED构成LED阵列100,其中,m为大于等于2的自然数;亮度检测电路230,其用于获取所述LED阵列100中各路LED的亮度信息,并通过其输出端输出所述各路LED的亮度信息;控制电路240,其输入端与所述亮度检测电路230的输出端相连,其一个输出端与所述电源电压调节电路210的控制端相连,其另外m个输出端分别与m个输出校准电路221~22m的控制端相连,所述控制电路240基于所述LED阵列100中的各路LED的亮度信息产生所述电压调节信号VAD给所述电源电压调节电路210的控制端,以调节所述可调电压VO的大小,从而统一调节各路LED上流过的驱动电流的大小;所述控制电路240基于所述LED阵列100中某路LED(或每路LED)的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小。这样本发明不仅可以保证LED阵列电流均匀一致,而且可以改善LED通路上的能量效率。
在本发明中,“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语,如无特别说明,则表示直接或间接的电性连接。
需要指出的是,熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地,本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (8)
1.一种多路LED驱动电路,其特征在于,其包括:
电源电压调节电路,其输入端与电源电压VDD相连,所述电源电压调节电路基于其控制端接收到的电压调节信号调节所述电源电压VDD的大小以得到可调电压VO,并通过所述电源电压调节电路的输出端输出所述可调电压VO;
m个输出校准电路,每个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路的输出端之间连接一路LED,每个输出校准电路能够校准对应的一路LED上流过的驱动电流,连接于所述m个输出校准电路的输出端OUT与所述电源电压调节电路的输出端之间的m路LED构成LED阵列,其中,m为大于等于2的自然数;
亮度检测电路,其用于获取所述LED阵列中各路LED的亮度信息,并通过其输出端输出所述各路LED的亮度信息;
控制电路,其输入端与所述亮度检测电路的输出端相连,其一个输出端与所述电源电压调节电路的控制端相连,其另外m个输出端分别与m个输出校准电路的控制端相连,所述控制电路基于所述LED阵列中的各路LED的亮度信息产生所述电压调节信号给所述电源电压调节电路的控制端,以调节所述可调电压VO的大小;所述控制电路基于所述LED阵列中每路LED的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小,
所述控制电路先基于所述LED阵列中的各路LED的亮度信息产生所述电压调节信号给所述电源电压调节电路的控制端,以调节所述可调电压VO的大小,从而统一调节各路LED上流过的驱动电流的大小;
然后所述控制电路基于所述LED阵列中每路LED的亮度信息输出相应的电流校准信号给与该路LED连接的输出校准电路的控制端,以单独校准该路LED上流过的驱动电流的大小。
2.根据权利要求1所述的多路LED驱动电路,其特征在于,
所述控制电路的工作过程包括:
第一步,所述控制电路控制所述电源电压调节电路的输出端输出预设的LED电压,同时所述控制电路输出预设的电流校准信号给m个输出校准电路的控制端,以为各路LED提供初始驱动电流;
第二步,通过所述亮度检测电路获取所述LED阵列中各路LED的亮度信息,如果所述LED阵列中各路LED的亮度都大于或位于预定亮度范围且存在一路或多路LED的亮度位于或接近所述预定亮度范围则启动第三步;如果所述LED阵列中各路LED的亮度都小于所述预定亮度范围,则所述控制电路控制所述电源电压调节电路逐步增加其输出的所述可调电压,直到所述LED阵列中各路LED的亮度都大于或位于预定亮度范围,启动第三步;如果所述LED阵列中各路LED的亮度都大于预定亮度范围,则所述控制电路控制所述电源电压调节电路逐步减小其输出的所述可调电压VO,直到LED阵列中各路LED的亮度都大于或位于预定亮度范围,启动第三步,其中如果一路LED的亮度与所述预定亮度范围中的靠近亮度端点值的差值小于预定阈值,则认为该路LED的亮度接近所述预定亮度范围;
第三步,对于LED阵列中的一路LED,若该路LED的亮度位于所述预定亮度范围,则所述控制电路控制与该路LED相连的输出校准电路不校准该路LED上流过的驱动电流;若该路LED的亮度大于所述预定亮度范围,则所述控制电路控制与该路LED相连的输出校准电路逐步减小该路LED上流过的驱动电流,直到该路LED的亮度位于所述预定亮度范围。
3.根据权利要求2所述的多路LED驱动电路,其特征在于,
所述电源电压调节电路输出的预设的LED电压从LED正常工作电压范围中选取。
4.根据权利要求1-3任一所述的多路LED驱动电路,其特征在于,
每个输出校准电路包括校准电路和n个MOS管,
所述n个MOS管的一端与对应的所述输出校准电路的输出端相连,所述n个MOS管的另一端均接地;
所述校准电路的输入端与对应的所述输出校准电路的控制端相连,所述校准电路的n位电流校准数据输出端分别与对应的所述n个MOS管的控制端相连;所述校准电路基于接收到的电流校准信号输出n位电流校准数据以控制所述n个MOS管的导通和关断,从而校准对应的一路LED上流过的驱动电流的大小,n大于等于2。
5.根据权利要求4所述的多路LED驱动电路,其特征在于,
每个输出校准电路中,n个MOS管的宽长比之比分别为1:2:4:8……:2(n-1);流过n个MOS管的电流比例分别为1:2:4:8……:2(n-1)。
6.根据权利要求4所述的多路LED驱动电路,其特征在于,
在所述控制电路的工作过程的第一步中,
所述控制电路输出预设的电流校准信号给m个输出校准电路的控制端,以控制每个输出校准电路中的n个MOS管均导通。
7.根据权利要求4所述的多路LED驱动电路,其特征在于,
所述MOS管为NMOS晶体管;
所述MOS管的一端、另一端和控制端分别为NMOS晶体管的漏极、源极和栅极。
8.一种LED显示器,其特征在于,其包括:
LED阵列;
如权利要求1-7任一所述的多路LED驱动电路。
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