(57)【要約】複数のＬＥＤ列（１０２）を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）システム（１００）における電力管理が開示される。電圧源が出力電圧を供給してＬＥＤ列（１０２）を駆動する。ＬＥＤドライバ（１１４）は、アクティブなＬＥＤ列のテール電圧を監視して最小テール電圧、すなわち、最低テール電圧を識別し、最低テール電圧に基づいて電圧源の出力電圧を調整する。ＬＥＤドライバ（１１４）は、過大な電力を消費せずにパルス幅変調（ＰＷＭ）性能要件を考慮して調整された電流でアクティブな各ＬＥＤ列を適切に駆動するのに出力電圧が十分であるように最低テール電圧を所定閾値電圧またはほぼ所定閾値電圧に維持するように出力電圧を調整しうる。
2011515027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
第１の期間中、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）列の各々のヘッドエンドに第１の電圧を提供することであって、各ＬＥＤ列は前記第１の電圧に応じた対応するテール電圧を有する、前記第１の電圧を提供すること、
前記第１の期間中、前記複数のＬＥＤ列の第１の最小テール電圧を決定すること、
前記第１の期間の後の第２の期間中、前記複数のＬＥＤ列の各々のヘッドエンドに第２の電圧を提供することであって、前記第２の電圧は前記第１の電圧および前記第１の最小テール電圧に基づく、前記第２の電圧を提供すること
を備える方法。
【請求項２】
前記第２の期間中、前記複数のＬＥＤ列の第２の最小テール電圧を決定すること、
前記第２の期間の後の第３の期間中、前記複数のＬＥＤ列の各々のヘッドエンドに第３の電圧を提供することであって、前記第３の電圧は前記第２の電圧および前記第２の最小テール電圧に基づくものである、前記第３の電圧を提供すること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の電圧を提供することは、
前記第１の最小テール電圧と所定閾値電圧との間の関係を決定すること、
前記関係に基づいて前記第１の電圧を調整して、前記第２の電圧を生成すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記関係に基づいて前記第１の電圧を調整して、前記第２の電圧を生成することは、
前記第１の最小テール電圧が前記所定閾値電圧よりも小さいと判断することに応じて、前記第１の電圧を増加させて前記第２の電圧を生成すること、
前記第１の最小テール電圧が前記所定閾値電圧よりも大きいと判断することに応じて、前記第１の電圧を減少させて前記第２の電圧を生成すること
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の電圧を提供することは、
前記第１の最小テール電圧に基づいて第１のコード値を生成すること、
前記第１のコード値と第３のコード値との比較に基づいて第２のコード値を生成することであって、前記第３のコード値は前記複数のＬＥＤ列のテール電圧に対する所定閾値電圧を表す、前記第２のコード値を生成すること、
前記第２のコード値に基づいて第３の電圧を生成すること、
前記第１の電圧を代表する第４の電圧を決定すること、
前記第３の電圧と前記第４の電圧との比較に基づいて前記第１の電圧を調整して、前記第２の電圧を生成すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の電圧を調整することは、
前記第４の電圧が前記第３の電圧よりも大きいと判断することに応じて、前記第１の電圧を増加させて前記第２の電圧を生成すること、
前記第４の電圧が前記第３の電圧よりも小さいと判断することに応じて、前記第２の電圧を減少させて前記第２の電圧を生成すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第４の電圧を決定することは、第１の抵抗器および第２の抵抗器を含む分圧器を用いて前記第１の電圧から前記第４の電圧を決定することを含み、
前記第３の電圧を生成することは、ディジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）を用いて前記第２のコード値を前記第３の電圧に変換することを含み、
前記第２のコード値を生成することは、前記第１のコード値とオフセット値との和に基づいて前記第２のコード値を生成することを含み、前記オフセット値は前記第１の抵抗器の抵抗、前記第２の抵抗器の抵抗、および前記ＤＡＣの利得に基づくものである、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の最小テール電圧に基づいて前記第１のコード値を生成することは、
前記第１の期間の各対応する時点における前記複数のＬＥＤ列の最小テール電圧を決定すること、
一連のコード値を生成することであって、各コード値は前記第１の期間の前記対応する時点における最小テール電圧を代表するものである、前記一連のコード値を生成すること、
前記一連のコード値の最小コード値として前記第１のコード値を決定すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の最小テール電圧に基づいて前記第１のコード値を生成することは、
前記第１の期間の各対応する時点における前記複数のＬＥＤ列の最小テール電圧を表わす信号を生成すること、
前記第１の期間中、前記信号の最小電圧を決定すること、
前記信号の最小電圧に基づいて前記第１のコード値を生成すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の最小テール電圧に基づいて前記第１のコード値を生成することは、
前記第１の期間の一連の時点の各時点に対して、
前記複数のＬＥＤ列の各ＬＥＤ列に対して、前記時点における前記対応するテール電圧をサンプリングして、前記ＬＥＤ列に対するサンプリング済みテール電圧を生成すること、
前記時点に対する前記サンプリング済みテール電圧の最小サンプリング済みテール電圧を決定すること、
前記時点に対する前記最小サンプリング済みテール電圧を複数のコード値の対応するコード値に変換すること、
前記複数のコード値の最小コード値を前記第１のコード値として決定すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の最小テール電圧に基づいて前記第１のコード値を生成することは、
前記複数のＬＥＤ列の各ＬＥＤ列に対して、前記第１の期間の対応する時点において前記ＬＥＤ列のテール電圧に基づいて一連のコード値を生成すること、
前記第１のコード値として前記複数のＬＥＤ列のＬＥＤ列の前記一連のコード値の最小コード値を決定すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
システムであって、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）列の各々のヘッドエンドに可変出力電圧を提供するように構成された電圧源と、
ＬＥＤドライバであって、
複数のテール入力であって、各テール入力が前記複数のＬＥＤ列の対応する１つのテールエンドに結合するように構成された前記複数のテール入力と、
前記複数のテール入力に結合され、第１の期間中、前記複数のＬＥＤ列の最小テール電圧を決定し、前記最小テール電圧に基づいて前記第１の期間の後の第２の期間中、前記電圧源を制御して前記出力電圧を調整するように構成されたフィードバックコントローラと
を含むＬＥＤドライバと
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記フィードバックコントローラは、前記最小テール電圧と閾値電圧と間の関係を決定し、該関係に基づいて前記電圧源を制御して前記出力電圧を調整するように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記フィードバックコントローラは、前記最小テール電圧が前記閾値電圧よりも小さいと判断することに応じて、前記電圧源を制御して前記出力電圧を増加させ、前記最小テール電圧が前記閾値電圧よりも大きいと判断することに応じて、前記電圧源を制御して前記出力電圧を減少させるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィードバックコントローラは、
前記最小テール電圧を第１のコード値に変換するように構成されたコード生成モジュールと、
前記第１のコード値に基づいて第２のコード値を生成するように構成されたコード処理モジュールと、
前記第２のコード値に基づいて調整電圧を生成するように構成されたディジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）と、
前記調整電圧と前記出力電圧を代表するフィードバック電圧との比較に基づいて制御信号を調整するように構成された誤差増幅器であって、前記電圧源は前記制御信号に基づいて前記出力電圧を調整するように構成されている、前記誤差増幅器と
を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記フィードバック電圧は、第１の抵抗器および第２の抵抗器を有する分圧器を用いた前記出力電圧の分圧表現を含み、
前記コード処理モジュールは、前記第１のコード値とオフセット値との和に基づいて前記第２のコード値を生成するように構成され、前記オフセット値は前記ＤＡＣの利得と、前記第１の抵抗器の抵抗と、前記第２の抵抗器の抵抗とに基づくものである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コード生成モジュールは、
前記第１の期間の各対応する時点におけるＬＥＤ列の第１の部分集合の最小テール電圧を表わす信号を生成するように構成されたアナログ列選択モジュールと、
前記信号に基づいて一連のコード値を生成するように構成されたアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）であって、各コード値は前記第１の期間の各対応する時点における前記信号の電圧を代表するものである、前記アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、
前記一連のコード値の最小コード値として前記第１のコード値を決定するように構成されたディジタル最小値検出モジュールと
を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コード生成モジュールは、
前記第１の期間の各対応する時点におけるＬＥＤ列の第１の部分集合の最小テール電圧を表わす信号を生成するように構成されたアナログ列選択モジュールと、
前記信号の最小電圧を決定するように構成されたアナログ最小電圧検出モジュールと、
前記信号の最小電圧を前記第１のコード値に変換するように構成されたアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）と
を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コード生成モジュールは、
複数のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路であって、各Ｓ／Ｈ回路は前記第１の期間の一連の時点の各時点において前記複数のＬＥＤ列の対応する１つのテール電圧をサンプリングするように構成されている、前記複数のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路と、
各時点における前記複数のＳ／Ｈ回路からＬＥＤ列の第１の部分集合の最小テール電圧を選択して、一連の最小サンプリング済み電圧を生成するように構成されたＳ／Ｈ選択モジュールと、
前記一連の最小サンプリング済み電圧に基づいて一連のコード値を生成するように構成されたアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、
前記第１のコード値として前記一連のコード値の最小コード値を選択するように構成されたディジタル最小値検出モジュールと
を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コード生成モジュールは、
複数のアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）であって、各ＡＤＣは前記第１の期間にわたるＬＥＤ列の第１の部分集合の対応する１つのテール電圧に基づいて一連のコード値を生成するように構成されている、前記複数のアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）と、
前記第１のコード値として前記複数のＡＤＣから前記一連のコード値の最小コード値を選択するように構成されたディジタル最小値検出モジュールと
を含む、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）に関し、特に、ＬＥＤドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）などのディスプレイにおいてバックライティング源に頻繁に使用される。バックライティングを実施する際、ＬＥＤは、共用の電圧源によって駆動される平行な「列（ｓｔｒｉｎｇ）」として配置され、各ＬＥＤ列は直列に接続された複数のＬＥＤを有する。ＬＥＤ列間の光出力に一貫性を持たせるために、各ＬＥＤ列は、典型的に、ＬＥＤ列のすべてが実質的に等しい調整された電流で駆動される。
【０００３】
大きさの等しい電流によって駆動されても、多くの場合、ＬＥＤの組立および製造におけるプロセスのばらつきから生じるＬＥＤ列の個々のＬＥＤの静的順電圧降下のばらつきに起因して、各ＬＥＤを駆動するのに必要なバイアス電圧にはかなりのばらつきがある。また、ＬＥＤがイネーブルおよびディセーブルされるときの温度変化に起因する動的ばらつきも、ＬＥＤ列を一定電流で駆動するのに必要なバイアス電圧のばらつきの一因となりうる。このばらつきを考慮して、従来のＬＥＤでは、典型的に、各ＬＥＤ列を適切に動作させるために予想される最悪のバイアス降下よりも十分に高い一定電圧を提供する。しかし、ＬＥＤドライバおよびＬＥＤ列による消費電力は、ＬＥＤドライバの出力電圧と個々のＬＥＤ列の電流の和との積であるため、ＬＥＤドライバによって過度に高い出力電圧を使用するとＬＥＤドライバによる消費電力を不必要に増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ＬＥＤ列の改良された駆動方法が有利であることになる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って動的電力管理を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）システムを示す図である。
【図２】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤシステムの操作方法を示すフローチャートである。
【図３】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図２の方法をさらに詳しく示すフローチャートである。
【図４】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤシステムのフィードバックコントローラの実施例を示す図である。
【図５】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図４の実施例の操作方法を示すフローチャートである。
【図６】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤシステムのフィードバックコントローラの別の実施例を示す図である。
【図７】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図６の実施例の操作方法を示すフローチャートである。
【図８】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤシステムのフィードバックコントローラの別の実施例を示す図である。
【図９】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図８の実施例の操作方法を示すフローチャートである。
【図１０】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤシステムのフィードバックコントローラの別の実施例を示す図である。
【図１１】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１０の実施例の操作方法を示すフローチャートである。
【図１２】本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤシステムの集積回路（ＩＣ）ベースの実施を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
添付の図面を参照することによって、本開示はよりよく理解され、本開示の数多くの特徴および利点が当業者に明らかになるであろう。同じ参照記号を異なる図面において使用することによって、類似の項目または同じ項目を示す。
【０００７】
図１〜１２は、複数のＬＥＤ列を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）システムにおける電力管理の方法例を示す。電圧源がＬＥＤ列を駆動するための出力電圧を提供する。ＬＥＤドライバは、ＬＥＤ列のテール電圧（ｔａｉｌ  ｖｏｌｔａｇｅ）を監視して、最小テール電圧、すなわち、最低テール電圧を識別し、最低テール電圧に基づいて電圧源の出力電圧を調整する。少なくとも１つの実施形態において、ＬＥＤドライバは、過大な電力を消費せずにパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）のタイミング要件を考慮して調整された電流（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ）でアクティブな各ＬＥＤ列を適切に駆動するのに出力電圧が十分であるように、最低テール電圧を所定閾値電圧またはその近くに維持するように出力電圧を調整する。
【０００８】
本明細書で使用される「ＬＥＤ列」という用語は、直列に接続された１つ以上のＬＥＤの系列（ｇｒｏｕｐｉｎｇ）を指す。ＬＥＤ列の「ヘッドエンド（ｈｅａｄ  ｅｎｄ）」は駆動電圧／電流を受け取るＬＥＤ列の端または部分であり、ＬＥＤ列の「テールエンド（ｔａｉｌ  ｅｎｄ）」はＬＥＤ列の反対端または部分である。本明細書で使用される「テール電圧」という用語は、ＬＥＤ列のテールエンドにおける電圧、またはＬＥＤ列のテールエンドにおける電圧の表現（たとえば、分圧表現（ｖｏｌｔａｇｅ−ｄｉｖｉｄｅｄ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）、増幅表現（ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）など）を指す。
【０００９】
図１は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従った動的電力管理を有するＬＥＤシステム１００を示す。描かれた実施例において、ＬＥＤシステム１００は、ＬＥＤパネル１０２、ＬＥＤドライバ１０４、およびＬＥＤパネル１０２を駆動するために出力電圧を提供する電圧源を含む。ＬＥＤパネル１０２は、複数のＬＥＤ列（たとえば、ＬＥＤ列１０５、１０６、および１０７）を含む。各ＬＥＤ列は直列に接続された１つ以上のＬＥＤ１０８を含み、各ＬＥＤ列は電圧バス１１０（たとえば、導電性トレース、ワイヤーなど）を介してＬＥＤ列のヘッドエンドで受け取られる可変電圧ＶＯＵＴによって駆動される。図１の実施形態において、電圧源は、入力電圧ＶＩＮを用いて出力電圧ＶＯＵＴを駆動するように構成されたブーストコンバータ１１２として実装される。ＬＥＤ１０８は、たとえば、白色ＬＥＤ、赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）などを含みうる。
【００１０】
ＬＥＤドライバ１０４は、ＬＥＤ列１０５〜１０７のテールエンドにおけるテール電圧に基づいてブーストコンバータ１１２を制御するように構成されたフィードバックコントローラ１１４を含む。以下でさらに詳しく説明されるように、ＬＥＤドライバ１０４は、一実施形態において、ＬＥＤ列１０５〜１０７のどれを対応するＰＷＭサイクル中のいつアクティブにすべきかを表わすパルス幅変調（ＰＷＭ）データを受け取り、ＬＥＤドライバ１０４は、ＰＷＭデータに基づいてそれぞれのＰＷＭサイクルにおける適切な時期にＬＥＤ列１０５〜１０７を個別にアクティブにするように構成される。
【００１１】
フィードバックコントローラ１１４は、一実施形態において、複数の電流レギュレータ（たとえば、電流レギュレータ１１５、１１６、および１１７）、コード生成モジュール１１８、コード処理モジュール１２０、制御ディジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）１２２、誤差増幅器（または、コンパレータ）１２４、およびデータ／タイミング制御モジュール１２８（フィードバックコントローラ１１４の一部として図１に示される）を含む。
【００１２】
図１の例において、電流レギュレータ１１５は、アクティブであるときのＬＥＤ列１０５を流れる電流Ｉ１が一定電流（たとえば、３０ｍＡ）またはほぼ一定電流を維持するように構成される。同様に、電流レギュレータ１１６および１１７は、アクティブであるときのＬＥＤ列１０６を流れる電流Ｉ２が、また、アクティブであるときのＬＥＤ列１０７を流れる電流Ｉｎが、それぞれ、一定またはほぼ一定の電流を維持するように構成される。電流制御モジュール１２５、１２６、および１２７は、対応する電流レギュレータを介して、それぞれ、ＬＥＤ列１０５、１０６、および１０７をアクティブまたは非アクティブにするように構成される。
【００１３】
データ／タイミング制御モジュール１２８は、ＰＷＭデータを受け取り、ＰＷＭデータによって表されるタイミングおよびアクティブ化情報に基づいてＬＥＤドライバ１０４の他の構成部品に制御信号を提供するように構成される。実例で説明すると、データ／タイミング制御モジュール１２８は、制御信号Ｃ１、Ｃ２、およびＣｎを、それぞれ、電流制御モジュール１２５、１２６、および１２７に提供して、それぞれのＰＷＭサイクルの対応する部分の間にＬＥＤ列１０５〜１０７のどれかがアクティブであるように制御する。また、データ／タイミング制御モジュール１２８は、コード生成モジュール１１８、コード処理モジュール１２０、および制御ＤＡＣ１２２の動作およびタイミングを制御するために、制御信号をこれらの構成部品に提供する。データ／タイミング制御モジュール１２８は、ハードウェア、１つ以上のプロセッサによって実行されるソフトウェア、またはこれらの組合せとして実装されうる。実例で説明すると、データ／タイミング制御モジュール１２８は、ロジックベースのハードウェア・ステート・マシンとして実装されうる。
【００１４】
コード生成モジュール１１８は、それぞれ、ＬＥＤ列１０５、１０６、および１０７のテール電圧ＶＴ１、ＶＴ２、およびＶＴｎを受け取るためにＬＥＤ列１０５〜１０７のテールエンドに結合された複数のテール入力と、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを提供するための出力とを含む。少なくとも１つの実施形態において、コード生成モジュール１１８は、ＰＷＭサイクルなどの指定期間中に生成するＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧、すなわち、最低テール電圧を識別または検出し、識別された最小テール電圧に基づいてディジタルコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを生成するように構成される。本明細書で提供される開示において、以下の術語体系が採用される。すなわち、ＰＷＭサイクルなどの指定期間中の具体的な測定特性の最小値は下付き文字「ｍｉｎ＿ｍｉｎ」で識別されて、これが指定期間中の最小値であることを示す。だが、所与の時点、またはサンプル点における具体的な測定特性の最小値は、下付き文字「ｍｉｎ」で示される。実例で説明すると、所与の時点、またはサンプル点におけるＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧はＶＴｍｉｎとして識別されるが、所与のＰＷＭサイクル間（１つ以上のサンプル点を有する）のＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧はＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎとして識別される。同様に、所与の時点、またはサンプル点において決定される最小コード値はＣｍｉｎとして識別されるが、所与のＰＷＭサイクル間（１つ以上のサンプル点を有する）の最小コード値はＣｍｉｎ＿ｍｉｎとして識別される。
【００１５】
コード生成モジュール１１８は、１つ以上の列選択モジュール１３０、最小値検出モジュール１３２、およびアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３４を含みうる。図４、５、８、および９を参照して以下でさらに詳しく記載されるように、列選択モジュール１３０は、ＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧ＶＴｍｉｎ（これはＰＷＭサイクルにわたって変動しうる）を出力するように構成され、ＡＤＣ１３４は列選択モジュール１３０によって出力される最小テール電圧ＶＴｍｉｎの大きさをＰＷＭサイクルにおける一連の変換点の各々の対応するコード値Ｃｍｉｎに変換するように構成され、最小値検出モジュール１３２はＰＷＭサイクル間の最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとしてのＰＷＭサイクルにわたって生成される複数のコード値Ｃｍｉｎから最小コード値Ｃｍｉｎを検出するためにディジタル構成部品として構成される。あるいは、図６および７を参照して以下でさらに詳しく記載されるように、最小値検出モジュール１３２はＰＷＭサイクルにわたる列選択モジュール１３０によって出力される電圧ＶＴｍｉｎの大きさが変動する可能性からＰＷＭサイクル間の最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを決定するためにアナログ構成部品として構成され、ＡＤＣ１３４は電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎをＰＷＭサイクル間の最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎに一度変換するように構成される。別の実施形態として、図１０および１１を参照して以下でさらに詳しく記載されるように、列選択モジュール１３０は省略されており、ＡＤＣ１３４は複数のＡＤＣとして構成されうる。各ＡＤＣは、ＬＥＤ列１０５〜１０７の対応する１つのテール電圧を、変換時にテール電圧の大きさを代表する大きさを有する一連のコード値Ｃｍｉｎに繰り返し変換するように構成される。この場合、最小値検出モジュール１３２は、ＰＷＭサイクルにわたって最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを識別すべくＡＤＣのすべてから生成されるコード値Ｃｍｉｎの最小値を決定するためにディジタル構成部品として構成される。
【００１６】
コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを受け取るための入力と、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎおよび前のＰＷＭサイクルからのＣｒｅｇに対する前値または初期設定値のいずれかに基づいてコード値Ｃｒｅｇを提供するための出力とを含む。コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎはＬＥＤ列１０５〜１０７のすべてに対してＰＷＭサイクル中に生成した最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを表すので、コード処理モジュール１２０は、一実施形態において、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを閾値コード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較して、比較に基づくコード値Ｃｒｅｇを生成する。コード処理モジュール１２０は、ハードウェア、１つ以上のプロセッサによって実行されるソフトウェア、またはこれらの組合せとして実装されうる。実例で説明すると、コード処理モジュール１２０は、ロジックベースのハードウェア・ステート・マシン、プロセッサによって実行されるソフトウェアなどとして実装されうる。コード生成モジュール１１８およびコード処理モジュール１２０の実装例は、図４〜１１を参照してさらに詳しく記載される。
【００１７】
いくつかの例において、ＬＥＤ列１０５〜１０７はどれも所与のＰＷＭサイクル間にイネーブルされないかもしれない。したがって、すべてのＬＥＤ列がディセーブルされるときの出力電圧Ｖｏｕｔの誤調整を防止するために、一実施形態において、データ／タイミング制御モジュール１２８は、すべてのＬＥＤ列がディセーブルされ、代わりに前のＰＷＭサイクルからのコード値Ｃｒｅｇを使用するＰＷＭサイクル中に決定される更新されたコード値Ｃｒｅｇを削除するためにコード処理モジュール１２０に信号を送る。
【００１８】
制御ＤＡＣ１２２は、コード値Ｃｒｅｇを受け取るための入力と、コード値Ｃｒｅｇを代表する調整電圧ｒｅｇを提供するための出力とを含む。調整電圧Ｖｒｅｇは、誤差増幅器１２４に提供される。また、誤差増幅器１２４は、出力電圧Ｖｏｕｔを代表するフィードバック電圧Ｖｆｂを受け取る。図示された実施形態において、抵抗器１２８および１３０によって実現される分圧器１２６は、出力電圧Ｖｏｕｔから電圧Ｖｆｂを生成させるために使用される。誤差増幅器１２４は、電圧Ｖｆｂと電圧Ｖｒｅｇを比較し、この比較に基づいて信号ＡＤＪを設定する。ブーストコンバータ１１２は、信号ＡＤＪを受け取り、信号ＡＤＪの大きさに基づいて出力電圧Ｖｏｕｔを調整する。
【００１９】
前述と同様に、各ＬＥＤ列のＬＥＤ１０８の順電圧バイアスにおける静的ばらつきとＬＥＤ１０８のオン／オフサイクリングに起因する動的ばらつきとによるＬＥＤ列１０５〜１０７の各々の両端の電圧降下間にかなりのばらつきがあるかもしれない。したがって、ＬＥＤ列１０５〜１０７を適切に動作させるのに必要なバイアス電圧に著しいばらつきがあるかもしれない。しかし、これは従来のＬＥＤドライバで処理されるので、最小電圧降下に必要とされる電圧よりも実質的に高い一定出力電圧Ｖｏｕｔを駆動するのではなく、図１に示されるＬＥＤドライバ１０４では、それぞれ図２および図３の方法２００および３００を参照して以下に記載されるように、ＬＥＤ列１０５〜１０７両端の電圧降下のばらつきの存在下でＬＥＤドライバ１０４の消費電力を削減または最小化するために、出力電圧Ｖｏｕｔを調整できるフィードバック機構を利用する。議論を容易にするために、この機構のフィードバック期間は、出力電圧Ｖｏｕｔを調整するＰＷＭサイクルベースとの関連で記載される。しかし、このフィードバック機構には本開示の範囲から逸脱することなく様々な期間のいずれが採用されてもよい。実例で説明すると、フィードバック期間は、ＰＷＭサイクルの一部分、複数のＰＷＭサイクル、一定数のクロックサイクル、中断間の期間などを包含しうる。
【００２０】
図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従ったＬＥＤシステム１００の操作方法例２００を示す。ブロック２０２において、ブーストコンバータ１１２は、初期の出力電圧Ｖｏｕｔを提供する。所与のＰＷＭサイクル間にＰＷＭデータが受け取られると、データ／タイミング制御モジュール１２８は、それぞれのＰＷＭサイクルの適切な時間にＬＥＤ列１０５〜１０７を選択的にアクティブにするために、制御信号Ｃ１、Ｃ２、およびＣｎを設定する。ＰＷＭサイクル間に、コード生成モジュール１１８は、ブロック２０４においてＰＷＭサイクル間のＬＥＤテール１０５〜１０７に対する最小検出テール電圧（ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎ）を決定する。ブロック２０６において、フィードバックコントローラ１１４は、出力電圧Ｖｏｕｔを調整するために電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎに基づいて信号ＡＤＪを設定し、出力電圧Ｖｏｕｔは、さらに、ＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧ＶＴｍｉｎが所定閾値電圧に近くなるようにＬＥＤ列１０５〜１０７のテール電圧を調整する。ブロック２０２〜２０６のプロセスは、次のＰＷＭサイクルなどの間に繰り返されうる。
【００２１】
ＬＥＤ列に対する非ゼロのテール電圧は絶対に必要な電力よりも多くの電力がＬＥＤ列の駆動に使用されていることを示すので、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎがほぼゼロになるまで出力電圧Ｖｏｕｔを調整してＬＥＤ列の適切な動作を妨げることなく排除されうるほぼすべての過大な消費電力を排除すべくフィードバックコントローラ１１４がブーストコンバータ１１２を操作することは、消費電力のためにも典型的に有利である。したがって、一実施形態において、ＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを０Ｖまたはほぼ０Ｖにせしめると予想される量だけ出力電圧Ｖｏｕｔを下げるように、フィードバックコントローラ１１４は信号ＡＤＪを設定する。
【００２２】
しかし、消費電力の視点からは有利であるものの、ＬＥＤ列にほぼゼロのテール電圧を有すれば問題をもたらす可能性がある。１つの問題として、電流レギュレータ１１５〜１１７は、適切に動作するために非ゼロのテール電圧を必要とする可能性がある。さらに、ほぼゼロのテール電圧は、ＬＥＤ列１０５〜１０７のＬＥＤ１０８への自己加熱などの動的影響から生じるＬＥＤ列の駆動に必要なバイアス電圧のスプリアス増加の余地を殆どまたは全く与えないことは理解されよう。したがって、少なくとも１つの実施形態において、フィードバックコントローラ１１４は、ＬＥＤ列１０５〜１０７の予想される最小テール電圧がＰＷＭ応答時間と削減される消費電力との許容される妥協点を表す非ゼロまたはほぼ非ゼロの閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈに維持されるように、出力電圧Ｖｏｕｔを調整することによって、ＬＥＤドライバ１０４の消費電力の削減と応答時間との適切な妥協を実現することができる。閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈは、たとえば、０．２Ｖ〜１Ｖの電圧（たとえば、０．５Ｖ）として実現されうる。
【００２３】
図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図２の方法２００のブロック２０６によって表わされるプロセスの具体的な実施を示す。前述のように、方法２００のブロック２０４（図２）において、コード生成モジュール１１８は、ＰＷＭサイクル間の最小検出テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを識別するために、ＬＥＤテール１０５〜１０７のテール電圧ＶＴ１、ＶＴ２、およびＶＴｎを監視する。ブロック３０２において、コード生成モジュール１１８は、電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを対応するディジタルコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎに変換する。したがって、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎは、ＰＷＭサイクル中に検出される最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを表すディジタル値である。本明細書においてさらに詳しく記載されるように、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎの検出はアナログ領域で決定された後にディジタル値に変換されうるか、あるいは、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎの検出はＰＷＭサイクルにわたる様々な点において最小テール電圧ＶＴｍｉｎを表す複数のコード値Ｃｍｉｎから最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎの識別に基づいてディジタル領域で決定されうる。
【００２４】
ブロック３０４において、コード処理モジュール１２０は、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎ（コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎによって表される）と閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈ（コード値Ｖｔｈｒｅｓｈによって表される）との関係を決定するために、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎをコード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較する。前述のように、フィードバックコントローラ１１４は、ＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧を対応するＰＷＭサイクル中に閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈまたはほぼ閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈに維持するために、ブーストコンバータ１１２を制御するように構成される。電圧Ｖｔｈｒｅｓｈは、消費電力の削減を最大化するために０Ｖまたはほぼ０Ｖとなりうるが、消費電力をなお削減するとＰＷＭ性能要件および電流調整要件に適合させるために非ゼロ電圧（たとえば、０．５Ｖ）となりうる。
【００２５】
コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとコード値Ｃｔｈｒｅｓｈの比較によって明らかにされる最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎと閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈの関係に基づいてコード値Ｃｒｅｇを生成する。本明細書に記載されるように、コード値Ｃｒｅｇの値は、出力電圧Ｖｏｕｔの結果的な変化に影響を与える。したがって、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎがコード値Ｃｔｈｒｅｓｈよりも大きいとき、Ｃｒｅｇに対する値は出力電圧Ｖｏｕｔを減少させるために生成され、出力電圧Ｖｏｕｔは、さらに、最小テール電圧ＶＴｍｉｎを閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈの近くまで減少させるものと予想される。実例で説明すると、コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎをコード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較する。コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎがコード値Ｃｔｈｒｅｓｈよりも小さい場合、出力電圧Ｖｏｕｔを増加させるようにＣｒｅｇに対する更新値が生成され、出力電圧Ｖｏｕｔは、さらに、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈの近くまで増加させるものと予想される。逆に、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎがコード値Ｃｔｈｒｅｓｈよりも大きい場合、出力電圧Ｖｏｕｔを減少させるようにＣｒｅｇに対する更新値が生成され、出力電圧Ｖｏｕｔは、さらに、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈの近くまで減少させるものと予想される。実例で説明すると、Ｃｒｅｇに対する更新値は次式のように設定されうる。
【００２６】
Ｃｒｅｇ（更新値）＝Ｃｒｅｇ（現在値）＋オフセット１          式１
オフセット１＝［Ｒｆ２／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）］×［（Ｃｔｈｒｅｓｈ−Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎ）／（利得＿ＡＤＣ×利得＿ＤＡＣ）］          式２
上式で、Ｒｆ１およびＲｆ２は分圧器１２６のそれぞれ抵抗器１２８および抵抗器１３０の抵抗を表し、利得＿ＡＤＣはＡＤＣの利得を（電圧当たりのコードの単位で）表し、利得＿ＤＡＣは制御ＤＡＣ１２２の利得を（コード当たりの電圧の単位で）表す。電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎと電圧Ｖｔｈｒｅｓｈ（または、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとコード値Ｃｔｈｒｅｓｈ）の関係に応じて、オフセット１値は正にも負にもなりうる。
【００２７】
あるいは、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎが０Ｖまたはほぼ０ＶであることをコードＣｍｉｎ＿ｍｉｎが示すとき（たとえば、Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎ＝０）、更新されたＣｒｅｇに対する値は次式に設定されうる。
【００２８】
Ｃｒｅｇ（更新値）＝Ｃｒｅｇ（現在値）＋オフセット２          式３
上式で、オフセット２は、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎのより大幅な増加に影響を与えるような出力電圧Ｖｏｕｔの所定の電圧増加（たとえば、１Ｖの増加）に対応する。
【００２９】
ブロック３０６において、制御ＤＡＣ１２２は、更新されたコード値Ｃｒｅｇを対応する更新された調整電圧Ｖｒｅｇに変換する。ブロック３０８において、フィードバック電圧Ｖｆｂは分圧器１２６から得られる。ブロック３１０において、誤差増幅器１２４は、電圧Ｖｒｅｇと電圧Ｖｆｂを比較して、前述のように比較の結果に応じて出力電圧Ｖｏｕｔの増減をブーストコンバータ１１２に指示するための信号ＡＤＪを設定する。ブロック３０２〜３１０のプロセスは、次のＰＷＭサイクル以降に対して繰り返されうる。
【００３０】
図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤドライバ１０４のコード生成モジュール１１８およびコード処理モジュール１２０の具体的な実施を示す。図示された実施形態において、コード生成モジュール１１８は、アナログ列選択モジュール４０２（列選択モジュール１３０、図１に対応）と、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）４０４（ＡＤＣ１３４、図１に対応）と、ディジタル最小値検出モジュール４０６（最小値検出モジュール１３２、図１に対応）とを含む。アナログ列選択モジュール４０２は、テール電圧ＶＴ１、ＶＴ２、およびＶＴｎを受け取るようにＬＥＤ列１０５〜１０７（図１）のテールエンドに結合された複数の入力を含む。一実施形態において、アナログ列選択モジュール４０２は、ＰＷＭサイクルの対応する時点におけるアクティブなＬＥＤ列の最低テール電圧に等しい電圧ＶＴｍｉｎか、またはこのテール電圧を代表する電圧ＶＴｍｉｎを提供するように構成される。すなわち、アナログ列選択モジュール４０２によって出力される電圧ＶＴｍｉｎは、ＰＷＭサイクルの最後に１つの電圧値を供給するのではなく、ＬＥＤ列の最小テール電圧がＰＷＭサイクルの様々な時点で変化するようにＰＷＭサイクルを通して変化する。
【００３１】
アナログ列選択モジュール４０２は、様々な方法のいずれかで実装されうる。たとえば、アナログ列選択モジュール４０２は、ダイオードの電圧降下（たとえば、０．５Ｖまたは０．７Ｖ）からのオフセットが様々な方法のいずれかを用いて補償されうる場合にアナログ列選択モジュール４０２の出力が最小テール電圧ＶＴｍｉｎに常に等しくなるように、各々のダイオードが対応するテール電圧入力とアナログ列選択モジュール４０２の出力との間に逆極性構成で結合された複数の半導体ｐ−ｎ接合ダイオードとして実装されうる。
【００３２】
ＡＤＣ４０４は、アナログ列選択モジュール４０２の出力に接続された入力と、クロック信号ＣＬＫ１を受け取るための入力と、ＰＷＭサイクルのそれぞれの時点（クロック信号ＣＬＫ１によってクロックされるような）で最小テール電圧ＶＴｍｉｎの大きさに基づいてＰＷＭサイクルの間に一連のコード値Ｃｍｉｎを提供するための出力とを有する。ＰＷＭサイクルの間に生成されるコード値Ｃｍｉｎの数は、クロック信号ＣＬＫ１の周波数に依存する。実例で説明すると、クロック信号ＣＬＫ１が１０００＊ＣＬＫ＿ＰＷＭ（ＣＬＫ＿ＰＷＭがＰＷＭサイクルの周波数である場合）の周波数を有し、クロックサイクルにつき１回の変換速度で電圧ＶＴｍｉｎの大きさを対応するコード値Ｃｍｉｎに変換しうる場合、ＡＤＣ４０４はＰＷＭサイクルの間に１０００個のコード値Ｃｍｉｎを生成しうる。
【００３３】
ディジタル最小値検出モジュール４０６は、ＡＤＣ４０４によってＰＷＭサイクルの間に生成された一連のコード値Ｃｍｉｎを受け取り、ＰＷＭサイクル間のこれらのコードの最小値、すなわち、最低値を決定する。実例で説明すると、ディジタル最小値検出モジュール４０６は、たとえば、バッファ、コンパレータ、および入力コード値Ｃｍｉｎがバッファ内のコード値Ｃｍｉｎよりも小さい場合はバッファに記憶されたコード値Ｃｍｉｎを入力コード値Ｃｍｉｎで上書きするように構成された制御ロジックを含みうる。ディジタル最小値検出モジュール４０６は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとしてＰＷＭサイクル間に一連のコード値Ｃｍｉｎの最小コード値Ｃｍｉｎをコード処理モジュール１２０に提供する。コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較し、図３のブロック３０４を参照して、先にさらに詳しく記載されたように、比較に基づいて更新されたコード値Ｃｒｅｇを生成する。
【００３４】
図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１および４に示されたＬＥＤシステム１００の実施の操作方法例５００を示す。ブロック５０２において、ＰＷＭサイクルは、受け取られたＰＷＭデータ（図１）によって示されるように開始する。ブロック５０４において、アナログ列選択モジュール４０２は、その時点に対する電圧ＶＴｍｉｎとしてＰＷＭサイクルの時点におけるＬＥＤ列の最小テール電圧を提供する。ブロック５０６において、ＡＤＣ４０４は電圧ＶＴｍｉｎを対応するコード値Ｃｍｉｎに変換し、このコード値Ｃｍｉｎをブロック５０８においてこれまでのＰＷＭサイクル間の最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎと見なしてディジタル最小値検出４０６に提供する。ブロック５１０において、データ／タイミング制御モジュール１２８は、ＰＷＭサイクルの最後に達しているかどうかを判断する。ＰＷＭサイクルの最後に達していなければ、ブロック５０４〜５０８のプロセスが繰り返されて別のコード値Ｃｍｉｎを生成する。逆に、ＰＷＭサイクルが終了していれば、ＰＷＭサイクル中に生成された複数のコード値Ｃｍｉｎの最小コード値Ｃｍｉｎは、ディジタル最小値検出モジュール４０６によってコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとして提供される。別の実施形態において、ＰＷＭサイクル中に生成された複数のコード値Ｃｍｉｎはバッファされた後、最小値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎは複数のバッファされたコード値ＣｍｉｎからのＰＷＭサイクルの最後に決定される。ブロック５１２において、コード処理モジュール１２０は、最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを用いて、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎと所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈの比較に基づいて更新されたコード値Ｃｒｅｇを生成する。制御ＤＡＣ１２２は更新されたコード値Ｃｒｅｇを用いて対応する電圧Ｖｒｅｇを生成し、電圧Ｖｒｅｇは前述のように出力電圧Ｖｏｕｔを調整するために電圧Ｖｆｂとともに誤差増幅器１２４によって使用される。
【００３５】
図６は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤドライバ１０４のコード生成モジュール１１８およびコード処理モジュール１２０の別の実装例を示す。図示された実施形態において、コード生成モジュール１１８は、前述のようなアナログ列選択モジュール４０２と、アナログ最小値検出モジュール６０６（最小値検出モジュール１３２、図１に対応）と、ＡＤＣ６０４（ＡＤＣ１３４、図１に対応）とを含む。前述のように、アナログ列選択モジュール４０２は、その時期に対する電圧ＶＴｍｉｎとして所与の時間にＬＥＤ列１０５〜１０７の最小テール電圧を連続的に選択して出力する。アナログ最小値検出モジュール６０６は、アナログ列選択モジュール４０２の出力に結合された入力と、データ／タイミング制御モジュール１２８（図１）から制御信号ＣＴＬ３を受け取るための入力とを含み、制御信号ＣＴＬ３は各ＰＷＭサイクルの開始と終了を信号で伝える。少なくとも１つの実施形態において、アナログ最小値検出モジュール６０６は、ＰＷＭサイクルの間にアナログ列選択モジュール４０２の出力の最小電圧を検出して、最小検出電圧を最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎとして出力する。
【００３６】
アナログ最小値検出モジュール６０６は、様々な方法のいずれかによって実装されうる。実例で説明すると、一実施形態において、アナログ最小値検出モジュール６０６は、アクセスされて各ＰＷＭサイクルの最後にリセットされる負ピーク電圧検出器として実装されうる。あるいは、アナログ最小値検出モジュール６０６は、１組のサンプルホールド回路と、コンパレータと、制御ロジックとして実装されうる。サンプルホールド回路の１つは、電圧ＶＴｍｉｎをサンプリング及びホールドするために使用され、コンパレータはサンプリングされた電圧を第２のサンプルホールド回路に保持されたサンプリングされた電圧と比較するために使用される。第１のサンプルホールド回路の電圧が比較的低い場合、制御ロジックは、第１のサンプルホールド回路などに保持された電圧と比較する電圧ＶＴｍｉｎをサンプリングする第２のサンプルホールド回路を使用することに切り替える。
【００３７】
ＡＤＣ６０４は、対応するＰＷＭサイクル間の最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを受け取るための入力と、クロック信号ＣＬＫ２を受け取るための入力とを含む。ＡＤＣ６０４は、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを表すコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを生成してコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎをコード処理モジュール１２０に提供するように構成され、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎは所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較されて前述のように適切なコード値Ｃｒｅｇを生成する。
【００３８】
図７は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１および６に示されたＬＥＤシステム１００の実施の操作方法例７００を示す。ブロック７０２において、ＰＷＭサイクルは、受け取られたＰＷＭデータ（図１）によって示されるように開始する。ブロック７０４において、アナログ列選択モジュール４０２は、その時期に対する電圧ＶＴｍｉｎとしてＰＷＭの所与の時点でアクティブなＬＥＤ列の最低テール電圧を提供する。ブロック７０６において、アナログ最小値検出モジュール６０６によって検出される電圧ＶＴｍｉｎの最小大きさは、これまでのＰＷＭサイクル間の最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎとして識別される。ブロック７０８において、データ／タイミング制御モジュール１２８は、ＰＷＭサイクルの最後に達しているかどうかを判断する。ＰＷＭサイクルが終了していると、ＡＤＣ６０４は、最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを対応するコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎに変換する。ブロック７１２において、コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎと所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈの比較に基づいてコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを更新されたコード値Ｃｒｅｇに変換する。制御ＤＡＣ１２２は、更新されたコード値Ｃｒｅｇを対応する電圧Ｖｒｅｇに変換し、電圧Ｖｒｅｇは前述のように出力電圧Ｖｏｕｔを調整するために電圧Ｖｆｂとともに誤差増幅器１２４によって使用される。
【００３９】
図４および５の実施において、アナログ列選択モジュール４０２によって出力される電圧ＶＴｍｉｎは、クロック信号ＣＬＫ１に基づいて一連のコード値Ｃｍｉｎに変換され、一連のコード値Ｃｍｉｎは一連のコード値Ｃｍｉｎの最小コード値を決定し、かくして、ＰＷＭサイクルにわたって生じる最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎを代表するコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを決定するために解析された。このような実施は、高周波クロックＣＬＫ１で動作しうるＡＤＣ４０４を必要とする。図６および７の実施は、ＰＷＭサイクルにわたる最小テール電圧ＶＴｍｉｎ＿ｍｉｎがアナログ領域で決定され、アナログ最小値検出モジュール６０６を追加するという代償を払ってＡＤＣ６０４はＰＷＭサイクルごとに１回のアナログ−ディジタル変換しか必要としないので、緩やかなＡＤＣおよびクロック周波数の要件を有する別の可能性を示すものである。
【００４０】
図８は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤドライバ１０４のコード生成モジュール１１８およびコード処理モジュール１２０のさらに別の実施例を示す。図示された実施形態において、コード生成モジュール１１８は、Ｓ／Ｈ回路８０５、８０６、および８０７などの複数のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路と、Ｓ／Ｈ選択モジュール８０２（列選択モジュール１３０、図１に対応）と、ＡＤＣ８０４（ＡＤＣ１３４、図１に対応）と、ディジタル最小値検出モジュール４０６（前述）とを含む。
【００４１】
Ｓ／Ｈ回路８０５〜８０７の各々は、ＬＥＤ列のテール電圧を受け取るためにＬＥＤ列１０５〜１０７（図１）のそれぞれ１つのテールエンドに結合された入力と、それぞれのＬＥＤ列のサンプリングされたテール電圧を提供するための出力とを含む。図８において、Ｓ／Ｈ回路８０５〜８０７によって出力されるサンプリングされた電圧は、それぞれ、Ｖ１Ｘ、Ｖ２Ｘ、およびＶｎＸとして識別される。少なくとも１つの実施形態において、対応するＳ／Ｈ回路の制御信号はイネーブルされて対応するテール電圧のサンプリングをイネーブルし、このとき、対応するＬＥＤ列はＰＷＭパルスによってアクティブにされる。
【００４２】
Ｓ／Ｈ選択モジュール８０２は、サンプリングされた電圧Ｖ１Ｘ、Ｖ２Ｘ、およびＶｎＸを受け取るための複数の入力を含み、サンプル点に対する電圧ＶＴｍｉｎの電圧レベルとしての出力に対して所与のサンプル期間におけるサンプリングされた電圧Ｖ１Ｘ、Ｖ２Ｘ、およびＶｎＸの最小値、すなわち、最低値を選択するように構成される。Ｓ／Ｈ選択モジュール８０２は、図４および６のアナログ列選択モジュール４０２と同様に構成されうる。ＡＤＣ８０４は、電圧ＶＴｍｉｎを受け取るための入力と、クロック信号ＣＬＫ３を受け取るための入力とを含む。図４のＡＤＣ４０４に関して同様に前述されたように、ＡＤＣ８０４は、クロック信号ＣＬＫ３を用いて電圧ＶＴｍｉｎの大きさから一連のコード値Ｃｍｉｎを出力するように構成される。
【００４３】
前述のように、ディジタル最小値検出モジュール４０６は、ＰＷＭサイクル間にコード値Ｃｍｉｎの流れを受け取り、流れの最小コード値を決定し、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとしての最小コード値をコード処理モジュール１２０に提供する。最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎの決定は、ＰＷＭサイクルが進行するにつれて更新されうるし、ＰＷＭサイクル間のコード値Ｃｍｉｎの流れはバッファされうるし、最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎはバッファされたコード値Ｃｍｉｎの流れからＰＷＭサイクルの最後に決定されうる。この後、コード処理モジュールは、コード値Ｃｒｅｇの更新を目的としてコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較する。
【００４４】
図９は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１および８に示されたＬＥＤシステム１００を実施する例としての操作方法９００を示す。ブロック９０２において、ＰＷＭサイクルは、受け取られたＰＷＭデータ（図１）によって示されるように開始する。ブロック９０３において、Ｓ／Ｈ回路８０５は、ＬＥＤ列１０５が（たとえば、ＰＷＭパルスによってアクティブにされるとき）、電圧Ｖ１ＸとしてＬＥＤ列１０５のテールエンドの電圧レベルをサンプリング及びホールドする。同様に、ブロック９０４において、Ｓ／Ｈ回路８０６は、ＬＥＤ列１０６がＰＷＭパルスによってアクティブにされるとき、電圧Ｖ２ＸとしてＬＥＤ列１０６のテールエンドの電圧レベルをサンプリング及びホールドし、ブロック９０５において、Ｓ／Ｈ回路８０７は、ＬＥＤ列１０７がＰＷＭパルスによってアクティブにされるとき、電圧ＶｎＸとしてＬＥＤ列１０７のテールエンドの電圧レベルをサンプリング及びホールドする。
【００４５】
ブロック９０６において、Ｓ／Ｈ選択モジュール８０２は、電圧ＶＴｍｉｎとして出力に対するサンプリングされた電圧Ｖ１Ｘ、Ｖ２Ｘ、およびＶｎＸの最小値を選択する。ブロック９０８において、ＡＤＣ８０４は、対応するサンプル点における電圧ＶＴｍｉｎの大きさを対応するコード値Ｃｍｉｎに変換し、コード値Ｃｍｉｎをディジタル最小値検出モジュール４０６に提供する。ブロック９１０において、ディジタル最小値検出モジュール４０６は、最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎとしてこれまでのＰＷＭサイクル中に生成された複数のコード値Ｃｍｉｎの最小コード値を決定する。ブロック９１２において、データ／タイミング制御モジュール１２８は、ＰＷＭサイクルの最後に達しているかどうかを判断する。ＰＷＭサイクルの最後に達していなければ、必要に応じて、別のコード値Ｃｍｉｎを生成して最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを更新するために、ブロック９０３、９０４、９０５、９０６、９０８、および９１０のプロセスが繰り返される。逆に、ＰＷＭサイクルが終了していれば、ブロック９１４において、コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎと所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈの比較に基づいてコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを更新されたコード値Ｃｒｅｇに変換する。制御ＤＡＣ１２２は、更新されたコード値Ｃｒｅｇを対応する電圧Ｖｒｅｇに変換し、電圧Ｖｒｅｇは前述のように出力電圧Ｖｏｕｔを調整するために電圧Ｖｆｂとともに誤差増幅器１２４によって使用される。
【００４６】
図１０は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１のＬＥＤドライバ１０４のコード生成モジュール１１８およびコード処理モジュール１２０の別の実施例を示す。図示された実施形態において、コード生成モジュール１１８は、ＡＤＣ１１０５、ＡＤＣ１００６、およびＡＤＣ１００７（ＡＤＣ１３４、図１に対応）などの複数のＡＤＣと、ディジタル最小値検出モジュール１００４（列選択モジュール１３０および最小値検出モジュール１３２の両方、図１に対応）とを含む。
【００４７】
ＡＤＣ１００５〜１００７の各々は、ＬＥＤ列のテール電圧を受け取るためのＬＥＤ列１０５〜１０７（図１）のそれぞれ１つのテールエンドに結合された入力と、クロック信号ＣＬＫ４を受け取るための入力と、入力テール電圧から生成されるコード値の流れを提供するための出力とを含む。図１０において、ＡＤＣ１００５〜１００７によって出力されるコード値は、それぞれ、コード値Ｃ１Ｘ、Ｃ２Ｘ、およびＣｎＸとして識別される。
【００４８】
ディジタル最小値検出モジュール１００４は、ＡＤＣ１００５〜１００７によって出力されるコード値の流れの各々に対する入力を含み、ＰＷＭサイクル間のコード値の流れのすべてから最小コード値、すなわち、最低コード値を決定するように構成される。一実施形態において、ＰＷＭサイクル間の各ＬＥＤ列に対する最小コード値が決定され、この後、最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎが各ＬＥＤ列に対する最小コード値から決定される。別の実施形態において、各ＬＥＤ列の最小コード値は、各サンプル点において決定される（たとえば、サンプル点におけるＣ１Ｘ、Ｃ２Ｘ、およびＣｎＸの最小値）。この後、コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｒｅｇを更新する目的で、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈと比較する。
【００４９】
図１１は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従って図１および１０に示されたＬＥＤシステム１００の実施の操作方法例１１００を示す。ブロック１１０２において、ＰＷＭサイクルは、受け取られたＰＷＭデータ（図１）によって示されるように開始する。ブロック１１０３において、ＡＤＣ１００５は、ＬＥＤ列１０５が（たとえば、ＰＷＭパルスによってアクティブにされるとき）、ＬＥＤ列１０５のテールエンドにおける電圧ＶＴ１を対応するコード値Ｃ１Ｘに変換する。同様に、ブロック１００４において、ＡＤＣ１００６は、ＬＥＤ列１０６がＰＷＭパルスによってアクティブにされるとき、ＬＥＤ列１０６のテールエンドにおける電圧ＶＴ２を対応するコード値Ｃ２Ｘに変換し、ブロック１００５において、ＡＤＣ１００７は、ＬＥＤ列１０７がＰＷＭパルスによってアクティブにされるとき、ＬＥＤ列１０７のテールエンドにおける電圧ＶＴｎを対応するコード値ＣｎＸに変換する。
【００５０】
ブロック１１０６において、ディジタル最小値検出モジュール１００４は、これまでのＰＷＭサイクル中に生成された複数のコード値の最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを決定し、あるいは、別の実施形態において、ＰＷＭサイクル全体にわたって生成されたコード値からＰＷＭサイクルの最後に複数のコード値の最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを決定する。ブロック１１０８において、データ／タイミング制御モジュール１２８は、ＰＷＭサイクルの最後に達しているかどうかを判断する。ＰＷＭサイクルの最後に達していなければ、必要に応じて、アクティブなＬＥＤ列のテール電圧からもう１組のコード値を生成して最小コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを更新するために、ブロック１１０３、１１０４、１１０５、１１０６、および１１０８のプロセスが繰り返される。逆に、ＰＷＭサイクルが終了していれば、ブロック１１１０において、コード処理モジュール１２０は、コード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎと所定コード値Ｃｔｈｒｅｓｈの比較に基づいてコード値Ｃｍｉｎ＿ｍｉｎを更新されたコード値Ｃｒｅｇに変換する。制御ＤＡＣ１２２は更新されたコード値Ｃｒｅｇを対応する電圧Ｖｒｅｇに変換し、対応する電圧Ｖｒｅｇは前述のように出力電圧Ｖｏｕｔを調整するために電圧Ｖｆｂとともに誤差増幅器１２４によって使用される。
【００５１】
図１２は、本開示の少なくとも１つの実施形態に従ってブーストコンバータ１１２の実施例だけでなく図１のＬＥＤシステム１００のＩＣベースの実施を示す。描かれた実施例において、ＬＥＤドライバ１０４は、データ／タイミング制御モジュール１２８およびフィードバックコントローラ１１４を有する集積回路（ＩＣ）１２０２として実施される。また、図に示すように、ブーストコンバータ１１２の構成部品の一部または全部は、ＩＣ１２０２において実施されうる。一実施形態において、ブーストコンバータ１１２は、ステップアップ・ブースト・コンバータ、バック・ブースト・コンバータなどとして実施されうる。実例で説明すると、ブーストコンバータ１１２は、図１２に示されるように接続され構成された入力コンデンサ１２１２、出力コンデンサ１２１４、ダイオード１２１６、インダクタ１２１８、スイッチ１２２０、電流検知ブロック１２２２、スロープ補償器１２２４、加算器１２２６、ループ補償器１２２８、コンパレータ１２３０、およびＰＷＭコントローラ１２３２で実施されうる。
【００５２】
本明細書において使用される「別の」という用語は、「少なくとも第２またはそれ以上の」と定義される。本明細書において使用される「部分集合」という用語は、包括的な「より大きい集合の１つまたは複数」と定義される。本明細書において使用される「含む」、「有する」、またはこれらの変形形態の用語は、「備える」と定義される。電気光学技術に関連して本明細書において使用される「結合される」という用語は、必ずしも直接的ではなく、また必ずしも機械的ではないが、「接続される」と定義される。
【００５３】
本開示の他の実施形態、使用法、および利点は、本明細書に開示された開示の明細書および実施を考察することによって当業者に明らかになるであろう。本明細書および図面は、単なる例示として考察されるべきであり、したがって、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物のみによって制限されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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