DE102012219027A1

DE102012219027A1 - Treiberschaltungen für lichtemittierende Elemente

Info

Publication number: DE102012219027A1
Application number: DE102012219027A
Authority: DE
Inventors: Sean S. Chen; Wenbo Liang
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-04-18
Also published as: DE202012102884U1; TW201318472A; US20130093338A1; US9706610B2; US20130093339A1; US9288852B2; CN103108442A

Abstract

Eine Schaltung zum Betreiben lichtemittierender Elemente, wie beispielsweise LEDs, enthält einen ersten Transistor, der eine Source aufweist, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor, der ein Gate, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit einer ersten Gruppe lichtemittierender Elemente aufweist. Die Schaltung beinhaltet zudem einen Schaltkreis zum Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung an der Source des ersten Transistors, einen Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Gate-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren und einen Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Drain-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren. Bei einigen Implementierungen kann die Schaltung relativ niedrigen Stromverbrauch erzielen

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft Schaltungen zum Betreiben von lichtemittierenden Elementen, so beispielsweise von lichtemittierenden Dioden (LEDs).
LEDs sind stromgetriebene Vorrichtungen, deren Helligkeit proportional zu ihrem Vorwärtsstrom ist. Der Vorwärtsstrom kann auf verschiedene Arten gesteuert werden. Eine Technik besteht beispielsweise darin, die LED-I–V-Kurve (Strom-Spannung I–V) bei der Bestimmung zu verwenden, welche Spannung an der LED zur Erzeugung eines gewünschten Vorwärtsstromes angelegt werden muss. Eine weitere Technik des Regulierens des LED-Stromes besteht darin, die LED mit einer Konstantstromquelle zu betreiben. Die Konstantstromquelle kann dazu beitragen, Änderungen des Stromes infolge von Schwankungen bei der Vorwärtsspannung zu beseitigen, was zu einer konstanten LED-Helligkeit führt. Bei dieser Technik reguliert die Eingabestromversorgung die Spannung an einem Stromerfassungswiderstand, anstatt dass die Ausgabespannung reguliert würde. Die Energieversorgungsreferenzspannung und der Wert des Stromerfassungswiderstandes bestimmen den LED-Strom.
Ein Problem, das bei einigen LED-Treiberschaltungen auftritt, ist der hohe Energieverbrauch.
Zusammenfassung
Der in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Erfindungsgegenstand betrifft LED-Treiberschaltungen, die bei einigen Implementierungen dazu beitragen können, den Energieverbrauch zu senken.
Bei einem Aspekt beinhaltet eine Schaltung zum Betreiben von lichtemittierenden Elementen beispielsweise einen ersten Transistor, der eine Source aufweist, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor, der ein Gate, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit einer ersten Gruppe von lichtemittierenden Elementen aufweist. Die Schaltung beinhaltet zudem einen Schaltkreis zum Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung an der Source des ersten Transistors, einen Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Gate-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren und einen Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Drain-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren.
Bei einem zweiten Aspekt beinhaltet eine Schaltung zum Betreiben einer Reihe von lichtemittierenden Dioden einen ersten Transistor, der ein Gate, eine Source, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist, und einen Drain aufweist. Ein Schaltkreis ist vorhanden zum Bereitstellen einer Spannung, die einen vorbestimmten Wert aufweist, für die Source des ersten Transistors. Ein zweiter Transistor weist ein Gate, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit der Reihe von lichtemittierenden Dioden auf. Ein zweites resistives Element weist ein erstes Ende, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors gekoppelt ist, auf. Eine erste Stromquelle ist elektrisch zwischen dem zweiten Ende des zweiten resistiven Elementes und Masse gekoppelt. Ein drittes resistives Element weist ein Ende, das elektrisch mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppelt ist, auf.
Verschiedene Vorrichtungen, die die Treiberschaltungen beinhalten können, wie auch Verfahren zu deren Betrieb werden nachstehend beschrieben.
Einige Implementierungen beinhalten einen oder mehrere der nachfolgenden Vorteile. Wie vorstehend ausgeführt worden ist, können bei einigen Implementierungen die Schaltungen beispielsweise einen vergleichsweise niedrigen Energieverbrauch erreichen. Der zweite Transistor erzeugt einen vergleichsweise gesteuerten und stabilen Treiberstrom, der bei einigen Implementierungen, bei Änderungen der Spannung der LED-Reihe, nur ein wenig, wenn überhaupt, variiert.
Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile ergeben sich ohne Weiteres aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, der begleitenden Zeichnung und den Ansprüchen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein vereinfachtes Diagramm zur Darstellung des Betreibens von mehreren LED-Reihen.
2 zeigt Details einer Beispielschaltung zum Betreiben einer einzigen LED-Reihe.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens des Betriebes der Treiberschaltung.
4 zeigt Details einer Beispielschaltung zum Betreiben von mehreren LED-Reihen.
5 zeigt ein weiteres Beispiel einer Schaltung zum Betreiben von mehreren LED-Reihen.
6 zeigt ein Beispiel einer LED-Treiberschaltung mit einem Schutzschaltkreis.
Detailbeschreibung
Wie in 1 dargestellt ist, sind Ausgänge aus der LED-Treiberschaltung 10 jeweils mit LED-Reihen 11 gekoppelt. Bei dem Beispiel von 1 sind sechs LED-Reihen 11 vorhanden, die parallel verbunden sind und von denen jede zehn LEDs 11A, die in Reihe verbunden sind, beinhaltet. Bei einigen Implementierungen kann die Treiberschaltung 10 jedoch eine andere Anzahl von LED-Reihen (beispielsweise 8 oder 16) betreiben, wobei sie in einigen Fällen auch nur eine einzige LED-Reihe betreiben kann. Des Weiteren kann bei einigen Implementierungen die Anzahl von LEDs in jeder Reihe 11 von zehn abweichen.
Die Anzahl von LED-Reihen wie auch die Anzahl von LEDs in jeder Reihe können von dem bestimmten Typ von Vorrichtung und Anwendung abhängen. Die hier beschriebene LED-Treibertechnologie kann beispielsweise für Hintergrundbeleuchtung und Festkörperbeleuchtungsanwendungen verwendet werden. Beispiele für derartige Anwendungen beinhalten LCD-Fernseher, PC-Monitore, spezielle Bedienfelder (beispielsweise bei Anwendungen in der Industrie, beim Militär, in der Medizin oder Luftfahrt) sowie die allgemeine Beleuchtung für kommerzielle, wohntechnische, industrielle und verwaltungsspezifische Anwendungen. Die hier beschriebene LED-Treibertechnologie kann auch in anderen Anwendungen verwendet werden, darunter die Hintergrundbeleuchtung für verschiedene Handvorrichtungen. Die Treiberschaltung 10 kann als integrierte Schaltung implementiert sein, die beispielsweise aus einem Substrat aus Silizium oder einem anderen Halbleiter gefertigt ist.
Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet die Treiberschaltung 10 Verbindungen mit einer Energieversorgungsspannung (VCC) und mit Masse. Die LED-Reihen 11 sind mit einer LED-Energieversorgungsspannung (V_POWER-LED) gekoppelt.
Wie bei dem Beispiel von 2 dargestellt ist, beinhaltet die Treiberschaltung 10 mehrere Stromquellen 12, 14, 16, einen Operationsverstärker 18, Widerstände R1, R2, R3, R4 und Transistoren M1, M2. Die Referenzstromquelle 12 erzeugt einen Strom, der durch den Widerstand R1 fließt. Der Stromfluss erzeugt eine Referenzspannung V1 an dem nichtinvertierenden Eingang (in+) des Operationsverstärkers 18. Im Wesentlichen dieselbe Spannung (V1) tritt an dem invertierenden Eingang (in–) des Operationsverstärkers 18 auf, wobei diese Spannung auch an dem Widerstand R2 auftritt, der zwischen der Source des Transistors M1 und Masse gekoppelt ist. Damit reguliert der Operationsverstärker 18 diejenige Spannung, die an der Source des Transistors M1 auftritt, dadurch, dass die Spannung an dem invertierenden Eingang (in–) auf demselben Pegel wie die Spannung, die an dem nichtinvertierenden Eingang (in+) auftritt, gehalten wird.
Wie zudem in 2 gezeigt ist, ist der Ausgang des Operationsverstärkers 18 mit dem Gate des Transistors M1 und (durch den Widerstand R3) mit dem Gate des Transistors M2 verbunden. Die Transistoren M1, M2 können beispielsweise als MOS-Transistoren implementiert sein. Bei den dargestellten Beispielen ist die Größe (beispielsweise Fläche) des Transistors M2, der den Strom für eine mit dem Drain des Transistors M2 gekoppelte LED-Reihe bereitstellt, um ein X-faches größer als die Größe des Transistors M1. Der Wert von X kann in Abhängigkeit vom speziellen Schaltungsdesign in einem großen Bereich variieren. Bei einigen Implementierungen ist das Verhältnis der Größen der Transistoren M1:M2 in der Größenordnung von etwa 1:1000. Die relativen Größen der Transistoren M1, M2 können zum Erzeugen eines größeren Stromes für die LED-Reihe verwendet werden. Wenn beispielsweise die Gate-Source-Spannungen (Vgs) der Transistoren M1, M2 im Wesentlichen gleich sind, stellt der Transistor M2 einen steuerbaren, im Wesentlichen stabilen Strom bereit, der im Wesentlichen X-mal so groß wie der Strom durch den Transistor M1 ist. Bei tatsächlichen Implementierungen unterscheiden sich jedoch die Gate-Source-Spannungen an den Transistoren infolge des Umstandes voneinander, dass die Source des Transistors M2 direkt mit Masse verbunden ist, wohingegen die Source des Transistors M1 mit Masse durch den Widerstand R2 verbunden ist. Ohne zusätzliche Schaltungskomponenten, so beispielsweise den nachstehend beschriebenen (beispielsweise die Widerstände R3, R4 und die Stromquelle 16), hängt der Strom, der von dem Transistor M2 erzeugt wird, infolge der Differenz bei den Gate-Source-Spannungen üblicherweise von der Spannung der LED-Reihe ab. Daher variiert bei Nichtvorhandensein der zusätzlichen Schaltungskomponenten (beispielsweise der Widerstände R3, R4 und der Stromquelle 16) der von dem Transistor M2 für die LED-Reihe erzeugte Strom und ist daher nicht gut gesteuert oder stabil.
Um dazu beizutragen, dass sichergestellt wird, dass der von dem zweiten Transistor M2 erzeugte Strom auf dem gewünschten Pegel bleibt, sind zusätzliche Schaltungskomponenten (beispielsweise die Widerstände R3, R4 und die Stromquelle 16) vorgesehen, um Differenzen bei den Gate-Source-Spannungen der Transistoren M1, M2 zu kompensieren und um Differenzen bei deren Drain-Source-Spannungen zu kompensieren.
Zum Kompensieren der Differenz bei den Gate-Source-Spannungen der Transistoren M1, M2 ist der Widerstand R3 zwischen den Gates der Transistoren M1, M2 gekoppelt. Zusätzlich ist eine Stromquelle 16 zwischen dem Gate des Transistors M2 und Masse gekoppelt. Die Werte des Widerstandes R3 und der Stromquelle 16 sollen derart ausgewählt werden, dass die Spannung V1 an dem Widerstand R2 im Wesentlichen gleich dem Wert des Widerstandes R3, multipliziert mit dem Strom I₃ ist, der von der Stromquelle 16 erzeugt wird (das heißt V1 = I₃ × R3). Die Spannung, die von dem Strom I₃ (aus der Quelle 16) erzeugt wird, der durch den Widerstand R3 fließt, kompensiert die Differenz bei den Gate-Source-Spannungen der Transistoren M1, M2. Zum Kompensieren der Differenz bei den Drain-Source-Spannungen (Vds) der Transistoren M1, M2 ist der Widerstand R4 zwischen den jeweiligen Drains der Transistoren gekoppelt.
Wie in 3 gezeigt ist, stellt die Schaltung 10 im Betrieb eine vorbestimmte Spannung an der Source des ersten Transistors M1 (102) bereit, kompensiert eine Differenz bei jeweiligen Gate-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren M1, M2 (104) und kompensiert eine Differenz bei jeweiligen Drain-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren M1, M2 (106).
Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Werte der Widerstände R2, R3 und R4 dieselben sind. In diesem Fall fließt die Hälfte des Stromes aus der Stromquelle 14 durch den Transistor M1 und den Widerstand R2, und es fließt die gleiche Menge an Strom durch den Widerstand R4. Daher fließt bei diesem Beispiel ein Strom von I₂/2 durch den Transistor M1 (und den Widerstand R2). Auf gleiche Weise fließt, wenn die Spannung der LED-Reihe niedriger als die Energieversorgungsspannung (VCC) ist, ein Strom I₂/2 durch den Widerstand R4, um die Differenz bei Drain-Source-Spannungen zwischen den Transistoren M1 und M2 zu kompensieren.
Anhand des vorbeschriebenen Beispieles ist weiterhin zu ersehen, dass die Spannung V1 an der Source des Transistors 1 gleich dem Produkt der Resistanz R2 und des Stromes, der durch jenen Widerstand fließt, ist (das heißt V1 = I₂/2 × R2). Die Spannung V1 ist gleich dem Produkt des Stromes aus der Stromquelle 12 und der Resistanz R1 (das heißt V1 = I₁ × R1). Werte für die Stromquellen 12, 14 und die Widerstände R1, R2 können unter Verwendung der vorstehenden Information ausgewählt werden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, sind die Werte des Widerstandes R3 und der dritten Stromquelle 16 derart ausgewählt, dass V1 = I₃ × R3 gilt. Unter Verwendung des vorbeschriebenen Beispiels, bei dem R3 = R2 gilt, wird der Wert der Stromquelle gleich I₂/2 gesetzt, um so die Differenz bei Gate-Source-Spannungen der Transistoren M1 und M2 auszugleichen.
Bei einigen Implementierungen können die Werte der Widerstände und Stromquellen von denjenigen beim vorbeschriebenen Beispiel abweichen.
Unter Verwendung der Treiberschaltung 10 von 2 kann der Strom, der von dem Transistor M2 erzeugt wird, im Wesentlichen unabhängig von der Spannung der LED-Reihe sein. Die Schaltung 10 kann daher einen stabileren Treiberstrom bereitstellen.
Das Ausmaß der Energieeinsparung, die bei einigen Implementierungen erreicht werden kann, kann durch Betrachtung einer Treiberschaltung ohne den Transistor M2, die Stromquellen 14, 16 und die Widerstände R3, R4, jedoch mit dem Drain des Transistors M1, der mit der LED-Reihe gekoppelt ist, abgeschätzt werden. Ist V1 gleich 250 mV und ist der Strom, der für den Transistor M1 benötigt wird, gleich 60 mA, so ist der Energieverbrauch in der Größenordnung von 0,015 W. Sind acht LED-Reihen in der Vorrichtung vorhanden, so ist der Energieverbrauch in der Reihe in der Größenordnung von 0,12 W. Diese Anforderung an Spannung und Strom an dem Widerstand R2 führt zu einer beträchtlichen Vergeudung oder einem beträchtlichen Verlust von Energie. Im Gegensatz hierzu kann die Treiberschaltung 10 von 2 eine merkliche Verringerung des Energieverbrauchs beispielsweise in der Größenordnung von 99% bei einigen Implementierungen erreichen.
Des Weiteren kann die Treiberschaltung 10 von 2 zu einer merklichen Verringerung des Ausmaßes der Chipfläche führen. Für eine Treiberschaltung ohne den Transistor M2, die Stromquellen 14, 16 und die Widerstände R3, R4, jedoch mit dem Drain des Transistors M1, der mit der LED-Reihe gekoppelt ist, kann das Verhältnis R1:R2 bei einigen Implementierungen in der Größenordnung von 1000 sein, was eine große Chipfläche für den Widerstand R2 erfordern kann. Im Gegensatz hierzu erfordert die Treiberschaltung von 2 kein derart großes Verhältnis der Widerstandswerte und kann daher beträchtlich das Ausmaß der benötigten Chipfläche (bei einigen Implementierungen beispielsweise um etwa 20%) verringern.
4 und 5 zeigen Beispiele von Schaltungen zum Betreiben von mehreren LED-Reihen. Soll die PWM-Steuerung der jeweiligen LED-Reihen im Wesentlichen gleich sein (beispielsweise dieselbe Phase und Frequenz), so kann die Schaltung 20 von 4 verwendet werden. Die Schaltung 20 ähnelt der Schaltung 10 von 2 mit der Ausnahme, dass ein zusätzlicher Transistor M3 vorgesehen ist, um den Strom für die zweite LED-Reihe bereitzustellen. Wie bei dem Beispiel von 4 gezeigt ist, ist das Gate des Transistors M3 mit dem Gate des Transistors M2 gekoppelt, das wiederum mit dem Gate des Transistors M1 durch den Widerstand R3, wie vorstehend beschrieben worden ist, gekoppelt ist. Der Drain des Transistors M2 ist mit der ersten LED-Reihe gekoppelt, wohingegen der Drain des Transistors M3 mit der zweiten LED-Reihe gekoppelt ist. Die Source des Transistors M3 ist wie die Source des Transistors M2 direkt mit Masse gekoppelt. Bei diesem Beispiel kann die Größe des Transistors M3 im Wesentlichen gleich der Größe des Transistors M2 sein.
Wenn demgegenüber die PWM-Steuerung der jeweiligen LED-Reihen voneinander abweichen soll, kann die Schaltung 30 von 5 verwendet werden. Verschiedene LED-Reihen können beispielsweise verschiedene Ströme erfordern, wenn die Reihen verschiedene Arten von LEDs enthalten (wenn beispielsweise die erste Reihe LEDs enthält, die Licht einer ersten Farbe emittieren, und die zweite Reihe LEDs enthält, die Licht einer zweiten Farbe emittieren, die von der ersten Farbe verschieden ist). Die Schaltung 30 von 5 beinhaltet mehrere (in diesem Falle zwei) Kopien der Schaltung 10 von 2. Jede Schaltung 10 ist mit einer der LED-Reihen gekoppelt.
Obwohl 4 und 5 nur zwei LED-Reihen darstellen, können einige Implementierungen eine größere Anzahl von LED-Reihen beinhalten. In jenem Fall kann je nach Bedarf ein zusätzlicher Schaltkreis hinzugefügt werden. So können beispielsweise, wie in 4 gezeigt ist, zusätzliche Transistoren ähnlich zu M2 und M3 vorgesehen werden, um den Strom, der zum Betreiben der zusätzlichen LED-Reihen benötigt wird, zu erzeugen. Auf gleiche Weise können zusätzliche Kopien der Schaltung 10 vorgesehen sein, um den Strom, der zum Betreiben der zusätzlichen LED-Reihen erforderlich ist, bereitzustellen.
6 zeigt eine Treiberschaltung 40, die ähnlich zu der Schaltung von 2 ist, die jedoch eine Schutzdiode 42 oder andere Schaltungskomponenten zum Schutz der Stromquelle 14 für den Fall, dass die Spannung an der LED-Reihe größer die Energieversorgungsspannung VCC wird, beinhaltet. Anstelle der Diode 42 können andere Schaltungskomponenten verwendet werden, so beispielsweise eine Klemme (clamp). Des Weiteren kann der Schutzschaltkreis von der Stromquelle 14 getrennt oder ein Teil der Stromquelle 14 sein.
Jedes resistive Element R1, R2, R3, R4 kann jeweils als einzelne resistive Komponente oder als Kombination von resistiven Komponenten, die in Reihe oder parallel verbunden sind, implementiert sein.
Weitere Implementierungen sind ebenfalls innerhalb des Umfanges der Ansprüche.

Claims

Schaltung zum Betreiben einer Reihe von lichtemittierenden Dioden, wobei die Schaltung umfasst: einen ersten Transistor, der ein Gate, eine Source, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist, und einen Drain aufweist; einen Schaltkreis zum Bereitstellen einer Spannung, die einen vorbestimmten Wert aufweist, für die Source des ersten Transistors; einen zweiten Transistor, der ein Gate, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit der Reihe von lichtemittierenden Dioden aufweist; ein zweites resistives Element, das ein erstes Ende, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors gekoppelt ist, aufweist; eine erste Stromquelle, die elektrisch zwischen dem zweiten Ende des zweiten resistiven Elementes und Masse gekoppelt ist; ein drittes resistives Element, das ein Ende, das elektrisch mit dem Drain des ersten Transistors gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppelt ist, aufweist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis zum Bereitstellen einer regulierten Spannung für die Source des ersten Transistors einen Operationsverstärker beinhaltet, der einen nichtinvertierenden Eingang, der mit einem Knoten in der Schaltung bei der vorbestimmten Spannung verbunden ist, einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Source des ersten Transistors gekoppelt ist, und einen Ausgang, der elektrisch mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, aufweist.
Schaltung nach Anspruch 1, des Weiteren beinhaltend einen dritten Transistor, der ein Gate, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors gekoppelt ist, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit einer zweiten Reihe von lichtemittierenden Dioden aufweist.
Schaltung nach Anspruch 3, wobei die zweiten und dritten Transistoren im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen und größer als der erste Transistor sind.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der zweite Transistor größer als der erste Transistor ist.
Schaltung nach Anspruch 1, des Weiteren beinhaltend eine zweite Stromquelle, die zwischen dem Drain des ersten Transistors und einer Energieversorgungsspannung gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine zweite Stromquelle, die elektrisch zwischen einem Drain des ersten Transistors und einer Energieversorgungsspannung gekoppelt ist; und einen Schaltkreis zum Schützen der zweiten Stromquelle, wenn eine Spannung der Reihe von lichtemittierenden Dioden größer als die Energieversorgungsspannung ist.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der Schaltkreis zum Schützen der zweiten Stromquelle eine Diode beinhaltet.
Vorrichtung umfassend: eine erste Reihe von lichtemittierenden Elementen; einen ersten Transistor, der ein Gate, eine Source, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist, und einen Drain aufweist; einen Schaltkreis zum Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung für die Source des ersten Transistors: einen zweiten Transistor, der ein Gate, eine Source, die elektrisch mit Masse verbunden ist, und einen Drain, der elektrisch mit der ersten Reihe von lichtemittierenden Elementen verbunden ist, aufweist; ein zweites resistives Element, das ein erstes Ende, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors verbunden ist, aufweist; eine erste Stromquelle, die elektrisch zwischen dem zweiten Ende des zweiten resistiven Elementes und Masse verbunden ist; ein drittes resistives Element, das ein Ende, das elektrisch mit dem Drain des ersten Transistors verbunden ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Drain des zweiten Transistors verbunden ist, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, des Weiteren beinhaltend: eine zweite Reihe von lichtemittierenden Elementen; und einen dritten Transistor, der ein Gate, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors verbunden ist, eine Source, die elektrisch mit Masse verbunden ist, und einen Drain, der elektrisch mit der zweiten Reihe von lichtemittierenden Elementen verbunden ist, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zweiten und dritten Transistoren im Wesentlichen dieselbe Größe aufweisen und größer als der erste Transistor sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die lichtemittierenden Elemente in der ersten Reihe LEDs sind, die Licht einer ersten Farbe emittieren, und die lichtemittierenden Elemente in der zweiten Reihe LEDs sind, die Licht einer zweiten Farbe emittieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die lichtemittierenden Elemente in der ersten Reihe LEDs sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der zweite Transistor eine größere Fläche als der erste Transistor einnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, des Weiteren beinhaltend eine zweite Stromquelle, die zwischen dem Drain des ersten Transistors und einer Energieversorgungsspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schaltkreis zum Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung für die Source des ersten Transistors einen Operationsverstärker beinhaltet, der einen nichtinvertierenden Eingang, der mit einem Schaltungsknoten bei der vorbestimmten Spannung verbunden ist, einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Source des ersten Transistors verbunden ist, und einen Ausgang, der elektrisch mit dem Gate des ersten Transistors verbunden ist, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die ersten und zweiten Transistoren Transistoren vom MOS-Typ sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die ersten, zweiten und dritten resistiven Elemente im Wesentlichen denselben Resistanzwert aufweisen.
Schaltung zum Betreiben von lichtemittierenden Elementen, wobei die Schaltung umfasst: einen ersten Transistor, der eine Source, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist, aufweist; einen zweiten Transistor, der ein Gate, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit einer ersten Gruppe von lichtemittierenden Elementen aufweist; einen Schaltkreis zum Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung an der Source des ersten Transistors; einen Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Gate-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren; und einen Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Drain-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren.
Schaltung nach Anspruch 19, wobei der Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Gate-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren beinhaltet: ein zweites resistives Element, das ein erstes Ende, das elektrisch mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors gekoppelt ist, aufweist; und eine Stromquelle, die elektrisch zwischen dem zweiten Ende des zweiten resistiven Elementes und Masse gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 19, wobei der Schaltkreis zum Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Drain-Source-Spannungen der ersten und zweiten Transistoren beinhaltet: ein resistives Element, das ein Ende, das elektrisch mit einem Drain des ersten Transistors gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das elektrisch mit dem Drain des zweiten Transistors gekoppelt ist, aufweist.
Schaltung nach Anspruch, wobei der Schaltkreis zum Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung an der Source des ersten Transistors beinhaltet: einen Operationsverstärker, der einen nichtinvertierenden, der elektrisch mit einem Schaltungsknoten bei der vorbestimmten Spannung gekoppelt ist, einen invertierenden Eingang, der elektrisch mit der Source des ersten Transistors gekoppelt ist, und einen Ausgang, der elektrisch mit dem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, aufweist.
Schaltung nach Anspruch 1, des Weiteren beinhaltend einen dritten Transistor, der ein Gate, das elektrisch mit dem Gate des zweiten Transistors gekoppelt ist, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain zur elektrischen Verbindung mit einer zweiten Gruppe von lichtemittierenden Elementen aufweist.
Verfahren zum Erzeugen eines Treiberstroms für eine Reihe von LEDs in einem Schaltkreis, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer vorbestimmten Spannung an einer Source eines ersten Transistors in dem Schaltkreis, wobei der erste Transistor eine Source aufweist, die mit Masse durch ein erstes resistives Element gekoppelt ist; Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Gate-Source-Spannungen des ersten Transistors und eines zweiten Transistors, wobei der zweite Transistor ein Gate, das elektrisch mit einem Gate des ersten Transistors gekoppelt ist, eine Source, die elektrisch mit Masse gekoppelt ist, und einen Drain aufweist, der elektrisch mit der Reihe von LEDs gekoppelt ist; und Kompensieren einer Differenz bei jeweiligen Drain-Source-Spannungen des ersten und des zweiten Transistors.