RU2670967C9

RU2670967C9 - Circuit arrangement and method for addressing leds in matrix configuration

Info

Publication number: RU2670967C9
Application number: RU2017102498A
Authority: RU
Inventors: Мирцеа БАРБУ; Мартин ГЕРХАРДТ; Штефан ХУФ; Карл-Хайнц ШТРОБЕЛЬ
Original assignee: Бсх Хаусгерете Гмбх
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2018-11-21
Also published as: RU2670967C2; EP3170368A2; CN106538057A; RU2017102498A; DE102014213853A1; EP3170368B1; WO2016008677A3; RU2017102498A3; CN106538057B; WO2016008677A2

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: invention relates to an indicator device and a household appliance with such a circuit arrangement, as well as to a method for controlling LEDs in a LED matrix. Result is achieved by LEDs in the LED matrix, comprising m columns and n rows, where each LED (LED11, LED12, LED21, LED22) of the matrix can be individually controlled by actuating corresponding column driver (S01, S02) in conjunction with the actuation of corresponding row driver (S10, S20), with bias system (12) for each row. bias system (12) comprises first bias port (14) for electrically coupling to the cathodes of m LEDs (LED11, LED12) of the row and second bias port (16) for electrically coupling to the anodes of m LEDs (LED11, LED12) of the row, each LED (LED11, LED12, LED21, LED22) of the matrix being coupled to the port of column driver (S01, S02) by respective semiconductor diodes (D11, D12, D21, D22), wherein n semiconductor diodes (D11, D12) associated with the same column are each electrically interconnected at one of their respective electrodes.EFFECT: technical result is the development of a circuit arrangement that eliminates the occurrence of harmful reverse voltage on the LEDs and the glow of inactive LEDs.13 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к схемному устройству для управления светодиодами (светоизлучающие диоды, сокращенно LED) в светодиодной матрице, причем каждым светодиодом матрицы можно управлять отдельно путем активации соответствующего устройства управления столбцом в сочетании с активацией соответствующего устройства управления строкой, причем, кроме того, для каждой строки предусмотрено устройство смещения, содержащее первый порт смещения для электрического соединения с катодами светодиодов соответствующей строки и второй порт смещения для электрического соединения с анодами светодиодов соответствующей строки.The invention relates to a circuit device for controlling LEDs (light emitting diodes, abbreviated as LED) in an LED matrix, each matrix LED being separately controlled by activating a corresponding column control device in combination with activating a corresponding row control device, moreover, for each line, it is provided a bias device containing a first bias port for electrical connection with the cathodes of the LEDs of the corresponding row and a second bias port for electrical connection with the anodes of the LEDs of the corresponding row.

Уровень техникиState of the art

В определенных управляющих состояниях на светодиодах светодиодной матрицы имеет место, по существу, обратное напряжение. На фигуре 1 в качестве простейшего примера изображена матрица 2×2 (матрица два на два). Протекающий при этом обратный ток (показан пунктиром) за счет миграции материала приводит к отказу светодиодов. Существует потребность в предотвращении обратного напряжения в матрице, что позволит удешевить конструкцию матрицы, не уменьшая срок ее службы.In certain control states, essentially the reverse voltage takes place on the LEDs of the LED matrix. The figure 1 as a simple example shows a 2 × 2 matrix (two by two matrix). The reverse current flowing in this case (shown by a dotted line) due to material migration leads to the failure of the LEDs. There is a need to prevent reverse voltage in the matrix, which will reduce the cost of the matrix design without reducing its service life.

В связи с этим патентная заявка ЕР 1916880 В1 раскрывает принцип решения задачи обратного напряжения. На фигуре 2 изображена эквивалентная электрическая схема с предложенным в заявке ЕР 1916880 В1 решением в матрице 2×2. При активации светодиода 11 на него переходит, например, прямое напряжение 3,4 В. Чтобы светодиод 22 не работал в обратном направлении, на него через делитель напряжения R22A_H / R22A_L и R22C_H / R22C_L подают напряжение смещения 0,2 В. По правилу Кирхгофа на светодиоды 21 и 12 неизбежно должно переходить напряжение 3,6 В. Это позволило бы устранить проблему миграции материала, однако светодиоды 21 и 12 вследствие напряжения, приложенного в прямом направлении, будут светиться более или менее сильно, в зависимости от цвета.In this regard, patent application EP 1916880 B1 discloses the principle of solving the reverse voltage problem. The figure 2 shows the equivalent circuitry with the solution proposed in the application EP 1916880 B1 in a 2 × 2 matrix. When LED 11 is activated, a direct voltage of 3.4 V is transferred to it, so that LED 22 does not work in the opposite direction, a bias voltage of 0.2 V is supplied to it through a voltage divider R22A_H / R22A_L and R22C_H / R22C_L. According to Kirchhoff’s rule, LEDs 21 and 12 must inevitably pass a voltage of 3.6 V. This would eliminate the problem of material migration, however, LEDs 21 and 12, due to the voltage applied in the forward direction, would glow more or less strongly, depending on the color.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Задачей настоящего изобретения является разработка схемного устройства, исключающего возникновение вредного обратного напряжения на светодиодах и свечение неактивных светодиодов.The objective of the present invention is to develop a circuit device that eliminates the occurrence of harmful reverse voltage on the LEDs and the glow of inactive LEDs.

Эта задача решена схемным устройством с признаками, раскрываемыми в пункте 1 формулы изобретения, и способом с признаками, раскрываемыми в пункте 13 формулы. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.This problem is solved by a circuit device with features disclosed in paragraph 1 of the claims, and a method with features disclosed in paragraph 13 of the claims. Preferred embodiments of the present invention are disclosed in the dependent claims.

Описываемое изобретением схемное устройство, предназначенное для управления светодиодами в светодиодной матрице, содержащей m столбцов и n строк, причем каждым светодиодом матрицы можно управлять индивидуально путем активации соответствующего устройства управления столбцом в сочетании с соответствующим устройством управления строкой, для каждой строки содержит устройство смещения, содержащее первый порт смещения для электрического соединения с катодами m светодиодов этой строки и второй порт смещения для электрического соединения с анодами m светодиодов этой строки. Иными словами, первый порт смещения устройства смещения соединен с катодами m светодиодов этой строки, а второй порт смещения устройства смещения соединен с анодами m светодиодов этой строки.The circuit device described by the invention for controlling LEDs in an LED matrix containing m columns and n rows, each matrix LED can be individually controlled by activating a corresponding column control device in combination with a corresponding row control device, for each line contains an offset device containing the first a bias port for electrical connection to the cathodes m of the LEDs of this row and a second bias port for electrical connection with anodes m LEDs of this row. In other words, the first bias port of the bias device is connected to the cathodes m of the LEDs of this row, and the second bias port of the bias device is connected to the anodes m of the LEDs of this row.

Согласно изобретению, каждый светодиод матрицы соединен через (несветящийся) полупроводниковый диод с соответствующим портом устройства управления столбцом, причем n полупроводниковых диодов, назначенных этому столбцу, электрически соединены друг с другом одним из своих электродов, в частности через устройство управления столбцом. Использование полупроводниковых диодов выгодно тем, что они поглощают большую часть возникающего обратного напряжения. Таким образом, несветящиеся полупроводниковые диоды снимают возникающее обратное напряжение с чувствительных к обратному напряжению светодиодов. Подключение обоих портов смещения к катоду и аноду соответствующего светодиода позволяет целенаправленно регулировать падение напряжения на каждом элементе параллельного пути, не имеющего активного управления.According to the invention, each matrix LED is connected via a (non-luminous) semiconductor diode to a corresponding port of the column control device, the n semiconductor diodes assigned to this column being electrically connected to each other by one of its electrodes, in particular through the column control device. The use of semiconductor diodes is advantageous in that they absorb most of the resulting reverse voltage. Thus, non-luminous semiconductor diodes remove the resulting reverse voltage from the voltage-sensitive LEDs. Connecting both bias ports to the cathode and anode of the corresponding LED allows you to purposefully control the voltage drop on each element of the parallel path that does not have active control.

Для применимости данного изобретения количество m столбцов и количество n строк не может быть равно единице, так как в противном случае параллельный путь без активного управления станет невозможным. Разумеется, столбцы и строки взаимозаменяемы и отражают, в частности, лишь вид электрического подключения, а не обязательное геометрическое расположение светодиодов друг относительно друга.For the applicability of the present invention, the number of m columns and the number of n rows cannot be equal to one, since otherwise a parallel path without active control will become impossible. Of course, the columns and rows are interchangeable and reflect, in particular, only the type of electrical connection, and not the obligatory geometric arrangement of the LEDs relative to each other.

В предпочтительном варианте осуществления под электрически соединенными друг с другом электродами полупроводниковых диодов понимают аноды полупроводниковых диодов. Это выгодно тем, что светодиодные чипы, обычно устанавливаемые для светодиодных дисплеев со стороны катода электропроводящим клеем, можно располагать на том же опорном потенциале.In a preferred embodiment, semiconductor diode electrodes that are electrically connected to one another are understood to mean anodes of semiconductor diodes. This is advantageous in that the LED chips, typically mounted for LED displays on the cathode side with electrically conductive adhesive, can be placed at the same reference potential.

В качестве альтернативы или дополнения в каждой строке может быть реализовано электрическое соединение устройства смещения с катодами m светодиодов, по меньшей мере, через один резистор, в частности, через m резисторов.Alternatively or in addition, in each row, an electrical connection of the bias device to the cathodes of m LEDs can be realized through at least one resistor, in particular through m resistors.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения устройство смещения содержит делитель напряжения. В особенно выгодном варианте здесь можно использовать многоэлементный активный делитель напряжения, по меньшей мере, с двумя отводами, рассчитанный на электрическое соединение с анодами или катодами светодиодов соответствующей строки.According to a further aspect of the present invention, the biasing device comprises a voltage divider. In a particularly advantageous embodiment, it is possible to use a multi-element active voltage divider with at least two taps, designed for electrical connection with the anodes or cathodes of the LEDs of the corresponding row.

Делитель напряжения может содержать, по меньшей мере, один резистор. В особенно предпочтительном варианте осуществления делитель напряжения дополнительно содержит диод, в частности, стабилитрон. Этот вариант выгоден тем, что делитель напряжения независимо от тока способен реализовать определенную разность потенциалов. В частности, при снятии поперечного тока с активного делителя напряжения можно свести к минимуму обратное воздействие на делитель напряжения, что позволяет обойтись без ненужного низкоомного исполнения делителя и обусловленных этим потерь.The voltage divider may contain at least one resistor. In a particularly preferred embodiment, the voltage divider further comprises a diode, in particular a zener diode. This option is advantageous in that the voltage divider, regardless of the current, is able to realize a certain potential difference. In particular, when removing the transverse current from the active voltage divider, the reverse effect on the voltage divider can be minimized, which eliminates the unnecessary low-resistance design of the divider and the resulting losses.

В следующем предпочтительном варианте осуществления напряжения смещения анодов, генерируемые соответствующими устройствами смещения для каждой строки, различаются для каждой из m строк. Это позволяет учитывать изменение тока светодиодов и/или прямого напряжения светодиодов, например, вследствие использования светодиодов различного цвета.In a further preferred embodiment, the anode bias voltages generated by the respective bias devices for each row are different for each of the m rows. This allows you to take into account the change in the current of the LEDs and / or forward voltage of the LEDs, for example, due to the use of LEDs of different colors.

Предпочтительно, схемное устройство рассчитано на подачу во время работы на неактивированные светодиоды напряжения не более 0,5 В в прямом направлении, предпочтительно, не более 0,2 В в прямом направлении, что позволяет увеличить расстояние от предельного напряжения свечения, при котором возникает первое световое излучение светодиода. Это позволяет надежно предотвратить непроизвольное свечение неактивированного светодиода.Preferably, the circuit device is designed to supply during operation to non-activated LEDs a voltage of not more than 0.5 V in the forward direction, preferably not more than 0.2 V in the forward direction, which allows you to increase the distance from the limiting glow voltage at which the first light LED emission. This allows you to reliably prevent the involuntary glow of an unactivated LED.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, на неактивированные светодиоды подают напряжение не менее 0,0 В в прямом направлении, предпочтительно, не менее 0,1 В в прямом направлении, чтобы предотвратить повреждение светодиодов обратным током.According to a further aspect of the present invention, at least 0.0 V in the forward direction, preferably at least 0.1 V in the forward direction, is supplied to non-activated LEDs to prevent damage to the LEDs by reverse current.

В следующем предпочтительном варианте осуществления устройство смещения выполнено с возможностью подавать различные напряжения смещения анода на m светодиодов строки с различными значениями тока и/или прямого напряжения. Это позволяет, в частности, использовать различные светодиоды даже в пределах одной строки.In a further preferred embodiment, the bias device is configured to supply various anode bias voltages to m row LEDs with different values of current and / or forward voltage. This allows, in particular, the use of various LEDs even within the same line.

Предпочтительно, описываемое изобретением схемное устройство можно использовать в индикаторном устройстве, в результате чего будет получено описываемое изобретением индикаторное устройство.Preferably, the circuit device described by the invention can be used in an indicator device, whereby the indicator device described by the invention will be obtained.

Кроме того, подобное индикаторное устройство можно применить в бытовом приборе, в результате чего будет получен описываемый изобретением бытовой прибор.In addition, such an indicator device can be used in a household appliance, as a result of which a household appliance described by the invention will be obtained.

Описываемый изобретением способ управления светодиодами в светодиодной матрице, содержащей m столбцов и n строк, содержит этапы соединения первого порта устройства смещения с катодами m светодиодов в светодиодной матрице, причем устройство смещения соединено с m светодиодов той же строки, и соединения второго порта устройства смещения, назначенного этой строке, с анодами m светодиодов этой строки. Кроме того, способ предусматривает установку полупроводникового диода для соединения каждого светодиода матрицы с соответствующим портом устройства управления столбцом, причем n полупроводниковых диодов, назначенных одному столбцу, электрически соединены друг с другом одним из своих электродов. Иными словами, каждый светодиод матрицы подключен к полупроводниковому диоду таким образом, чтобы ток, подаваемый соответствующим портом устройства управления столбцом на соответствующий управляемый светодиод, протекал через полупроводниковый диод.The method for controlling LEDs in an LED matrix comprising m columns and n rows described by the invention comprises the steps of connecting the first port of the bias device to the cathodes of m LEDs in the LED matrix, the bias device being connected to m LEDs of the same row and connecting the second port of the bias device assigned this line, with anodes m LEDs of this line. In addition, the method involves installing a semiconductor diode for connecting each matrix LED to a corresponding port of the column control device, wherein n semiconductor diodes assigned to one column are electrically connected to each other by one of their electrodes. In other words, each matrix LED is connected to the semiconductor diode so that the current supplied by the corresponding port of the column control device to the corresponding controlled LED flows through the semiconductor diode.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Ниже приведено детальное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых изображено:Below is a detailed description of the invention with reference to the accompanying figures, which depict:

Фигура 1: общий принцип работы светодиодной матрицы 2×2 с соответствующим устройством управления столбцом и строкой, известной из уровня техники.Figure 1: the general principle of operation of a 2 × 2 LED matrix with a corresponding column and row control device known in the art.

Фигура 2: эквивалентная электрическая схема матрицы 2×2 с управлением потенциалом, известная из уровня техники.Figure 2: equivalent electrical circuit of a 2 × 2 matrix with potential control, known from the prior art.

Фигура 3: эквивалентная электрическая схема матрицы 2×2 с управлением потенциалом в соответствии с настоящим изобретением.Figure 3: equivalent circuit diagram of a 2 × 2 matrix with potential control in accordance with the present invention.

Фигура 4: вариант осуществления описываемого изобретением схемного устройства матрицы 2×2 с зависимым от строки напряжением смещения.Figure 4: an embodiment of a 2 × 2 matrix circuit design described by the invention with a row-dependent bias voltage.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Ниже со ссылкой на фигуру 1 описана примерная светодиодная матрица в конфигурации 2×2. Начиная с общего опорного потенциала GND, первый источник I10 тока и второй источник I20 тока через переключатель S10 или S20, соответственно, соединены с устройством управления строкой светодиодной матрицы. При этом переключатель S10 первого устройства управления строкой соединен с катодом LED11, а также с катодом LED12. Кроме того, переключатель S20 второго устройства управления строкой соединен с катодом LED21 и катодом LED22. Кроме того, аноды LED11 и LED21 через переключатель S01 первого устройства управления столбцом соединены с питающим потенциалом VCC. Кроме того, аноды LED12 и LED22 через переключатель S02 второго устройства управления столбцом соединены с питающим потенциалом VCC. Таким образом, например, при замкнутом переключателе S01 устройства управления столбцом и замкнутом переключателе S10 устройства управления строкой ток будет протекать через LED11. При этом, например, на LED11 будет иметь место падение напряжения в прямом направлении 3,4 В. Переключатели S02 и S20 при этом разомкнуты. Таким образом, возникает параллельный путь (показанный на фигуре 1 пунктиром) к LED11, проходящий через LED21, LED22 и LED12, причем LED21 и LED12 работают в прямом направлении, a LED22 - в обратном направлении. В результате на LED21 и LED12 имеет место падение напряжения в прямом направлении величиной около 0 В, в то время как на LED22 имеет место падение напряжения в обратном направлении величиной 3,4 В.Below with reference to figure 1 describes an exemplary LED matrix in a 2 × 2 configuration. Starting from the common reference potential GND, the first current source I10 and the second current source I20 are connected via the switch S10 or S20, respectively, to the LED row control device. Moreover, the switch S10 of the first row control device is connected to the cathode LED11, as well as to the cathode LED12. In addition, the switch S20 of the second row control device is connected to the cathode LED21 and the cathode LED22. In addition, the anodes LED11 and LED21 through the switch S01 of the first column control device are connected to the supply potential VCC. In addition, the anodes LED12 and LED22 through the switch S02 of the second column control device are connected to the supply potential VCC. Thus, for example, with the switch S01 of the column control device closed and the switch S10 of the row control device closed, current will flow through the LED11. In this case, for example, on LED11 there will be a voltage drop in the forward direction of 3.4 V. The switches S02 and S20 are thus open. Thus, there is a parallel path (dotted in FIG. 1) to LED11 passing through LED21, LED22 and LED12, with LED21 and LED12 working in the forward direction, and LED22 in the opposite direction. As a result, a voltage drop in the forward direction of about 0 V takes place on LED21 and LED12, while a voltage drop in the opposite direction of 3.4 V takes place on LED22.

Для предотвращения обратного напряжения на LED22 в уровне техники применяют устройство 12 смещения, показанное, например, на фигуре 2. При этом устройство 12 смещения содержит первый делитель напряжения, состоящий из последовательно включенного резистора R22A_H и резистора R22A_L, причем резистор R22A_H соединен с питающим потенциалом VCC, а резистор R22A_L - с опорным потенциалом GND. Кроме того, устройство смещения содержит делитель напряжения, состоящий из последовательно включенного резистора R22C_H и резистора R22C_L, причем резистор R22C_H соединен с питающим потенциалом VCC, а резистор R22C_L соединен с опорным потенциалом GND. При этом точка соединения обоих резисторов R22A_H и R22A_L выведена на первый порт 14 смещения устройства 12 смещения, а точка соединения резисторов R22C_H и R22C_L - на второй порт 16 смещения. Для наглядности последовательное соединение переключателя S01 устройства управления столбцом, LED11, переключателя S10 устройства управления строкой и источника I10 тока между обоими потенциалами VCC и GND показано в одной линии. При этом параллельно LED11 расположено последовательное соединение LED21, LED22 и LED12, причем LED21 и LED12 расположены в прямом направлении, a LED22 - в обратном направлении. При этом точка соединения катода LED21 и катода LED22 соединена со вторым портом 16 смещения, а точка соединения анода LED22 и анода LED12 - с первым портом 14 смещения. Подобно предыдущему примеру, в этом случае на LED11 также имеет место падение напряжения 3,4 В. В соответствии с правилом Кирхгофа, обозначенным М1, на LED21, LED22 и LED12 в целом также должно иметь место напряжение 3,4 В. В показанном примере потенциал настроен таким образом, чтобы на LED22 имело место низкое прямое напряжение порядка 0,2 В или, иными словами, обратное напряжение -0,2 В. Остаточное напряжение делится между LED21 и LED12, причем как на LED21, так и на LED12 падение напряжения в прямом направлении составляет 1,8 В.To prevent reverse voltage on LED22, a bias device 12 is used in the prior art, shown, for example, in figure 2. In this case, the bias device 12 comprises a first voltage divider consisting of a series resistor R22A_H and a resistor R22A_L, and the resistor R22A_H connected to the supply potential VCC , and the resistor R22A_L - with the reference potential GND. In addition, the bias device includes a voltage divider consisting of a series resistor R22C_H and a resistor R22C_L, the resistor R22C_H connected to the supply potential VCC and the resistor R22C_L connected to the reference potential GND. In this case, the connection point of both resistors R22A_H and R22A_L is output to the first bias port 14 of the bias device 12, and the connection point of the resistors R22C_H and R22C_L to the second bias port 16. For clarity, the series connection of the switch S01 of the column control device, LED11, the switch S10 of the line control device and the current source I10 between the two potentials VCC and GND is shown on the same line. In this case, a parallel connection of LED21, LED22 and LED12 is located parallel to LED11, with LED21 and LED12 located in the forward direction, and LED22 in the opposite direction. In this case, the connection point of the LED21 cathode and LED22 cathode is connected to the second bias port 16, and the connection point of the LED22 anode and LED12 anode is connected to the first bias port 14. Similar to the previous example, in this case, LED11 also has a voltage drop of 3.4 V. In accordance with the Kirchhoff rule indicated by M1, LED21, LED22 and LED12 as a whole must also have a voltage of 3.4 V. In the example shown, the potential configured so that LED22 has a low forward voltage of the order of 0.2 V or, in other words, a reverse voltage of -0.2 V. The residual voltage is divided between LED21 and LED12, and both LED21 and LED12 have a voltage drop of forward direction is 1.8 V.

В следующем варианте осуществления, показанном на фигуре 3, между LED22 и LED12 включен дополнительный полупроводниковый диод D22, ориентация которого совпадает с LED22. Иными словами, LED22 и полупроводниковый диод D22 расположены в обратном направлении. При этом данный вариант осуществления может быть построен на схемах, изображенных на фигурах 1 и 2. Устройство 12 смещения в этом варианте осуществления содержит два источника U22A и U22C напряжения, связанные с общим опорным потенциалом GND и соединенные, соответственно, с первым портом 14 смещения и вторым портом 16 смещения. Кроме того, точка соединения катода LED21 с катодом LED22 через соединительный резистор R22C соединена со вторым портом 16 смещения, а точка соединения анода LED22 с катодом полупроводникового диода D22 соединена через соединительный резистор R22A с первым портом 14 смещения. Расположение остальных элементов идентично фигуре 2. Предложенный изобретением полупроводниковый диод D22 в данном примере обеспечивает распределение потенциала, что будет описано ниже. На LED21 и LED12 в прямом направлении имеет место падение напряжения 0,1 В, кроме того на LED22 имеет место падение напряжения 0,1 В в прямом направлении или, иными словами, -0,1 В в обратном направлении. При этом полупроводниковый диод D22 воспринимает основную часть обратного напряжения величиной около 3,3 В в обратном направлении. Описанная схема использует обычные кремниевые диоды, например, стандартный тип 1N4148, последовательно со светодиодами, воспринимающими обратное напряжение. Кремниевые диоды способны выдерживать обратный ток в течение длительного времени и поэтому подходят для этой цели. Чтобы исключить воздействие отрицательного напряжения на любой из светодиодов, светодиоды нагружают небольшим положительным напряжением через схему соответствующей размерности. Один последовательно включенный кремниевый диод без дополнительных подключений благодаря своему низкому обратному току насыщения будет способен замедлить, но не полностью предотвратить процесс миграции материала в светодиоде. Так как полупроводниковый диод D22, включенный последовательно с LED22, воспринимает обратное напряжение, управление потенциалом возможно за счет выполнения уравнения Кирхгофа для М1, без непроизвольного свечения светодиода. Соединительные резисторы R22a и R22C можно считать внутренним сопротивлением источников U22A и U22C или прибавкой к ним.In the next embodiment shown in FIG. 3, an additional semiconductor diode D22 is connected between LED22 and LED12, the orientation of which is the same as LED22. In other words, LED22 and the semiconductor diode D22 are located in the opposite direction. Moreover, this embodiment can be built on the circuits shown in figures 1 and 2. The bias device 12 in this embodiment contains two voltage sources U22A and U22C connected to a common reference potential GND and connected, respectively, to the first bias port 14 and second bias port 16. In addition, the connection point of the LED21 cathode to the LED22 cathode is connected to the second bias port 16 through the connecting resistor R22C, and the connection point of the LED22 anode to the cathode of the semiconductor diode D22 is connected via the connecting resistor R22A to the first bias port 14. The arrangement of the remaining elements is identical to Figure 2. The semiconductor diode D22 proposed by the invention in this example provides a potential distribution, which will be described below. On LED21 and LED12 in the forward direction there is a voltage drop of 0.1 V, in addition on LED22 there is a voltage drop of 0.1 V in the forward direction or, in other words, -0.1 V in the opposite direction. In this case, the semiconductor diode D22 receives the main part of the reverse voltage of about 3.3 V in the opposite direction. The described circuit uses conventional silicon diodes, for example, standard type 1N4148, in series with LEDs that accept reverse voltage. Silicon diodes are able to withstand reverse current for a long time and therefore are suitable for this purpose. To exclude the influence of negative voltage on any of the LEDs, the LEDs are loaded with a small positive voltage through a circuit of the corresponding dimension. A single silicon diode connected in series without additional connections due to its low reverse saturation current will be able to slow down, but not completely prevent the process of material migration in the LED. Since the semiconductor diode D22, connected in series with LED22, perceives the reverse voltage, potential control is possible by fulfilling the Kirchhoff equation for M1, without unintentionally glowing the LED. The connecting resistors R22a and R22C can be considered the internal resistance of the sources U22A and U22C or an addition to them.

На фигуре 4 изображена светодиодная матрица 2×2, в которой реализован предложенный изобретением принцип для каждого светодиода матрицы. Начиная с базовой конфигурации, показанной на фигуре 1, последовательно каждому светодиоду включен дополнительный полупроводниковый диод, то есть теперь LED11 соединен с переключателем S01 через полупроводниковый диод D11, LED12 соединен с переключателем S02 через полупроводниковый диод D12, LED21 соединен с выключателем S01 через полупроводниковый диод D21, a LED22 соединен с переключателем S02 через полупроводниковый диод D22. Добавочный резистор R10 или R20 в данном случае заменяет источник I10 или I20 тока (см. фиг. 1), причем R10 и S10, равно как и S20 и R20, поменялись местами. Таким образом, добавочные резисторы R10 и R20 можно непосредственно соединить со светодиодной матрицей, поэтому в простейшем случае устройства управления столбцом и строкой, представленные здесь простыми переключателями, могут быть выполнены в виде NPN- или PNP-транзисторов.The figure 4 shows a 2 × 2 LED matrix, which implements the principle proposed by the invention for each matrix LED. Starting from the basic configuration shown in figure 1, an additional semiconductor diode is connected in series with each LED, that is, LED11 is now connected to switch S01 via a semiconductor diode D11, LED12 is connected to switch S02 via a semiconductor diode D12, LED21 is connected to switch S02 through a semiconductor diode D21 , a LED22 is connected to switch S02 via a semiconductor diode D22. The additional resistor R10 or R20 in this case replaces the current source I10 or I20 (see Fig. 1), and R10 and S10, as well as S20 and R20, are interchanged. Thus, the additional resistors R10 and R20 can be directly connected to the LED matrix, therefore, in the simplest case, the column and row control devices represented here by simple switches can be made in the form of NPN or PNP transistors.

В общем случае к аноду и катоду каждого светодиода матрицы 2×2 может быть присоединен делитель напряжения, выполненный в виде источника напряжения с внутренним сопротивлением. При этом его характеристики зависят от необходимого напряжения смещения и светодиода. В данном варианте осуществления существующее электрическое соединение между катодом LED11 и катодом LED12 требует наличия трех делителей напряжения на строку, то есть в общей сложности шести делителей напряжения. Это позволяет добиться максимальной гибкости, то есть за счет выбора резисторов адаптировать схему к различным прямым напряжениям и токам светодиодов. Без дополнительных затрат можно использовать в каждой строке различные светодиоды. Если необходимо усилить дифференциацию светодиодов в одной строке, это можно реализовать включением дополнительного добавочного резистора с дополнительной разводкой. Благодаря зависящему от строки напряжению смещения схема работает в любых состояниях, что также позволяет приглушать свечение в широтно-импульсной модуляции (ШИМ).In the general case, a voltage divider made in the form of a voltage source with internal resistance can be connected to the anode and cathode of each LED of the 2 × 2 matrix. At the same time, its characteristics depend on the required bias voltage and LED. In this embodiment, the existing electrical connection between the LED11 cathode and LED12 cathode requires three voltage dividers per line, that is, a total of six voltage dividers. This allows you to achieve maximum flexibility, that is, due to the choice of resistors, adapt the circuit to various direct voltages and currents of the LEDs. At no extra cost, you can use different LEDs on each line. If it is necessary to strengthen the differentiation of LEDs in one line, this can be realized by including an additional additional resistor with additional wiring. Due to the line-dependent bias voltage, the circuit operates in any state, which also allows you to dim the glow in pulse-width modulation (PWM).

В следующем выгодном варианте осуществления единственный и/или общий делитель напряжения строки служит для подключения к анодам светодиодов, связанных с этой строкой через соединительные резисторы. В частности, возможна комбинация делителя напряжения, предназначенного для подключения катодов светодиодов соответствующей строки, с подсоединенным с анодной стороны делителем напряжения, в результате чего получается показанный на фигуре 4 делитель напряжения, содержащий три резистора R10x, R10y и R10z. При этом R10y на одной стороне непосредственно соединен с общим потенциалом анодов LED11 и LED12, а на другой стороны через соединительный резистор R11 с анодом LED11 и далее через соединительный резистор R12 с анодом LED12. Общая точка соединения анодов LED11 и LED12 с резистором R10y соединена с опорным потенциалом GND через резистор R10z. Общая точка соединения резисторов R10y, R11 и R12 также соединена через резистор R10z с питающим источником VCC.In a further advantageous embodiment, a single and / or common line voltage divider is used to connect to the anodes the LEDs connected to this line through connecting resistors. In particular, it is possible to combine a voltage divider for connecting the cathodes of the LEDs of the corresponding row with a voltage divider connected on the anode side, resulting in the voltage divider shown in figure 4, which contains three resistors R10x, R10y and R10z. Moreover, R10y on one side is directly connected to the common potential of the anodes LED11 and LED12, and on the other side, through the connecting resistor R11 to the LED11 anode and then through the connecting resistor R12 to the LED12 anode. The common connection point of the anodes LED11 and LED12 with the resistor R10y is connected to the reference potential GND via the resistor R10z. The common connection point of resistors R10y, R11, and R12 is also connected through resistor R10z to the VCC supply source.

Соответствующее схемное устройство второй строки имеет эквивалентное строение, причем первый знак индексов здесь изменяется с единицы на двойку, например, с R10z на R20z или с LED12 на LED22.The corresponding circuit arrangement of the second row has an equivalent structure, with the first sign of the indices here changing from one to two, for example, from R10z to R20z or from LED12 to LED22.

Таким образом, устройство 12 смещения в данном примере содержит три резистора R10x, R10y и R10z, причем точка соединения R10x и R10y представляет собой первый порт 14 смещения, а точка соединения R10y и R10z - второй порт 16 смещения.Thus, the bias device 12 in this example contains three resistors R10x, R10y and R10z, the connection point R10x and R10y being the first bias port 14 and the connection point R10y and R10z the second bias port 16.

Такая схема позволяет регулировать напряжение смещения анодов независимо от прямого напряжения или тока светодиода, а также независимо от переключающего состояния переключателя S10 или S20 строки. Вариант осуществления, представленный на фигуре 4, носит исключительно иллюстративный характер и не может ограничивать защищаемый настоящим изобретением объем. В частности, назначение строк и столбцов взаимозаменяемо, равно как и расположение источников тока, добавочных резисторов и переключателей. Кроме того, можно менять последовательность расположения соответствующего светодиода и связанного с ним полупроводникового диода, не изменяя идею изобретения. Так, LED11 и LED12 одной строки, например, могут быть соединены друг с другом анодами, а не катодами, или же могут вовсе не иметь прямого соединения друг с другом. Также можно поменять местами опорный потенциал GND с потенциалом VCC питания, причем в этом случае потребуется соответствующим образом адаптировать ориентацию светодиодов и полупроводниковых диодов.This circuit allows you to adjust the bias voltage of the anodes regardless of the direct voltage or current of the LED, as well as regardless of the switching state of the line switch S10 or S20. The embodiment of FIG. 4 is for illustrative purposes only and cannot limit the scope of the invention. In particular, the purpose of rows and columns is interchangeable, as well as the location of current sources, additional resistors and switches. In addition, you can change the sequence of the corresponding LED and the associated semiconductor diode without changing the idea of the invention. So, LED11 and LED12 of the same line, for example, can be connected to each other by anodes rather than cathodes, or they may not have a direct connection to each other at all. You can also swap the GND reference potential with the VCC power potential, in which case the orientation of the LEDs and semiconductor diodes will need to be adapted accordingly.

Описываемое изобретением схемное устройство может работать в отдельном режиме с использованием всего одного активно управляемого переключателя устройства управления столбцом и всего одного активно управляемого переключателя устройства управления строкой, в результате чего в каждый момент времени горит не более одного светодиода. Также возможен вариант, в котором схемное устройство будет работать в режиме столбца, в котором будет активно управляться один переключатель устройства управления столбцом и любое количество переключателей устройства управления строкой. Использование внешнего управляемого источника тока, как показано на фигурах 1-3, возможно путем активации нескольких переключателей устройства управления столбцом, причем не потребуется распределять предназначенный для одного светодиода ток на несколько светодиодов и, следовательно, яркость свечения отдельных светодиодов не будет уменьшаться.The circuit device described by the invention can operate in a separate mode using only one actively controlled switch of the column control device and only one actively controlled switch of the row control device, as a result of which at most one LED is lit. It is also possible that the circuit device will operate in column mode, in which one switch of the column control device and any number of switches of the row control device will be actively controlled. The use of an external controlled current source, as shown in figures 1-3, is possible by activating several switches of the column control device, and it is not necessary to distribute the current intended for one LED to several LEDs and, therefore, the brightness of the individual LEDs will not decrease.

Таким образом, на примере схемного устройства и соответствующего способа показано, как можно предотвратить возникновение обратного напряжения на светодиодах в светодиодной матрице.Thus, an example of a circuit device and the corresponding method shows how to prevent the occurrence of reverse voltage on the LEDs in the LED matrix.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 20 светодиодная матрица10, 20 LED matrix

12 устройство смещения12 bias device

14 первый порт смещения14 first bias port

16 второй порт смещения16 second bias port

D11, D12, D21, D22 полупроводниковый диодD11, D12, D21, D22 semiconductor diode

I10, I20 источник токаI10, I20 current source

LED11, LED12, LED21, LED22 светодиодLED11, LED12, LED21, LED22 LED

R10, R20 добавочный резисторR10, R20 additional resistor

R10x, R10y, R10z, R20x, R20y, R20z резистор делителя напряженияR10x, R10y, R10z, R20x, R20y, R20z voltage divider resistor

R11, R12, R21, R22, R22A, R22C соединительный резисторR11, R12, R21, R22, R22A, R22C connection resistor

R22A_H, R22A_L, R22C_H, R22C_L резистор делителя напряженияR22A_H, R22A_L, R22C_H, R22C_L voltage divider resistor

S01, S02, S03, S04 переключательS01, S02, S03, S04 switch

U22A, U22C источник напряжения смещенияU22A, U22C bias voltage source

Claims

1. A circuit device for controlling LEDs in an LED matrix containing m columns and n rows, each matrix LED (LED11, LED12, LED21, LED22) can be individually controlled by activating the corresponding column control device (S01, S02) in combination with by activating the corresponding line control device (S10, S20), containing for each line a bias device (12) with a first bias port (14) for electrical connection with the cathodes m of the LEDs (LED11, LED12) of this row and a second bias port (16) for electrical connection with the anodes m of the LEDs (LED11, LED12) of this row, characterized in that each LED (LED11, LED12, LED21, LED22) of the matrix is connected via a semiconductor diode (D11, D12, D21, D22) to the corresponding port of the corresponding device (S01 , S02) control the column, and n semiconductor diodes (D11, D12) assigned to this column are electrically connected to each other by one of their electrodes.

2. The circuit device according to claim 1, characterized in that by the electrodes electrically connected to each other are understood the anodes of semiconductor diodes (D11, D21).

3. A circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that in each row an electrical connection is made to the first bias port (14) with the anodes of m LEDs (LED11, LED12) through at least one resistor, in particular through m resistors (R11, R12).

4. A circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that in each row an electrical connection is made to the second bias port (16) with the anodes of m LEDs (LED11, LED12) through at least one resistor, in particular through m resistors.

5. A circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that in at least one line the bias device (12) comprises a voltage divider, which preferably comprises at least one resistor (R10x, R10y, R10z).

6. The circuit device according to claim 5, characterized in that the voltage divider comprises a diode, in particular a zener diode.

7. A circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that the bias voltages of the anodes generated by the bias device (12) for each row are different for each of the n rows.

8. The circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that the circuit device is configured to supply voltage during operation to non-activated LEDs (LED21, LED22, LED12) of a magnitude of not more than 0.5 V in the forward direction, preferably not more than 0 , 2 V in the forward direction, to increase the distance from the limiting voltage of the glow at which the first light emission of the LED occurs.

9. A circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that the inactive LEDs (LED21, LED22, LED12) are supplied with a voltage of at least 0.0 V in the forward direction, preferably at least 0.1 V in the forward direction to prevent damage LEDs reverse current.

10. A circuit device according to one of the preceding paragraphs, characterized in that the bias device is configured to supply various anode bias voltages to m LEDs (LED11, LED12) of the string with different values of current and / or forward voltage.

11. An indicator device with a circuit device according to one of the preceding paragraphs.

12. A household appliance with an indicator device according to claim 11.

13. A method for controlling LEDs in an LED matrix containing m columns and n rows, comprising the following steps:

- the connection of the first port (14) of the bias device (12) with the cathodes of m LEDs (LED11, LED12) in the LED matrix, and the bias device is connected to m LEDs of the same row,

- the connection of the second port (16) of the bias device (12) assigned to this row with the anodes m of the LEDs (LED11, LED12) of this row,

characterized by the presence of an additional stage:

- providing a semiconductor diode (D11, D12, D21, D22) for connecting each LED (LED11, LED12, LED21, LED22) of the matrix with the corresponding port of the column control device (S01, S02), and n semiconductor diodes assigned to one column are electrically connected each other with one of its electrodes.