(57)【要約】  本発明は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御する回路及び方法に関する。回路は１以上の検出器に結合されたプログラム可能な分散された制御装置を具備し、１以上の検出器は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出するように構成されている。制御装置は１以上の測定可能なパラメータに関する情報を１以上の検出器から受信するように構成されている。制御装置は、ＬＥＤまたはＬＥＤドライバのうちの１つの１以上の測定可能なパラメータが基準条件を満たすことを１以上の検出器が示すまで、１以上の制御可能なパラメータを調節するようにも構成されている。制御装置は、１以上の制御可能なパラメータが基準条件が満たされた制御可能なパラメータの値に関する値において動作するよう設定するように構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御する回路において、
前記１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出するように構成されている１以上の検出器に結合されたプログラム可能な分散された制御装置を具備し、
前記制御装置は、１以上の測定可能なパラメータに関する情報を前記１以上の検出器から受信するように構成され、
前記制御装置は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバのうちの１つの前記１以上の測定可能なパラメータが基準条件を満たすことを１以上の検出器が示すまで、１以上の制御可能なパラメータを調節するように構成され、
前記制御装置は、前記基準条件が満たされた前記制御可能なパラメータの値に関する値において動作するように前記１以上の制御可能なパラメータを設定するように構成される回路。
【請求項２】
前記１以上の検出器は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つの周囲温度を検出する請求項１記載の回路。
【請求項３】
前記１以上の検出器は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つにおける電流を検出する請求項１記載の回路。
【請求項４】
前記１以上の検出器は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つにおける電圧を検出する請求項１記載の回路。
【請求項５】
前記１以上の検出器は、前記ＬＥＤの少なくとも１つの光度を検出する請求項１記載の回路。
【請求項６】
前記１以上の検出器は、前記ＬＥＤの少なくとも１つにより放射される光の波長を検出する請求項１記載の回路。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つのスタートアップに関して制御可能なパラメータの調節を開始する請求項１記載の回路。
【請求項８】
前記制御装置は、前記１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つの第２の測定可能なパラメータの変化に関して制御可能なパラメータの調節を開始する請求項１記載の回路。
【請求項９】
前記制御装置は、固定または可変の時間間隔で制御可能なパラメータの調節を開始する請求項１記載の回路。
【請求項１０】
前記制御装置は、ＤＡＣおよび状態マシンを具備している請求項１記載の回路。
【請求項１１】
請求項１記載の回路を具備している液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御する方法において、
前記１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出し、
前記１以上の測定可能なパラメータに関する情報を前記１以上の検出器から受信し、
前記１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの前記測定可能なパラメータが基準条件を満たすまで前記１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の制御可能なパラメータを調節し、
制御可能なパラメータが前記基準条件が満たされた前記制御可能なパラメータの値に関する値において動作するよう設定するステップを含んでおり、ここで前記設定はプログラム可能な分散された制御装置により実行される方法。
【請求項１３】
前記基準条件は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つの周囲温度に基づいている請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記基準条件は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つにおける電流に基づいている請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記基準条件は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つにおける電圧に基づいている請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記基準条件は、前記ＬＥＤの少なくとも１つの光度に基づいている請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記基準条件は、前記ＬＥＤの少なくとも１つにより放射される光の波長に基づいている請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記制御可能なパラメータの前記調節は、前記ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つのスタートアップに関して開始される請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
前記制御可能なパラメータの前記調節は、前記１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの少なくとも１つのパラメータの変化に関して開始される請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記制御可能なパラメータの前記調節は、固定または可変の時間間隔に関して開始される請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックライト電子ディスプレイおよび／または他の電子システム用の発光ダイオード（“ＬＥＤ”）ストリングに関し、特に本発明は電圧、電流、電力、温度、光強度、波長のようなパラメータに基づいて効率的にＬＥＤおよびＬＥＤドライバを制御するための回路及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明は2008年３月11日出願の米国特許出願第12/046,280号明細書および2008年４月28日出願の米国特許出願第12/111,114号明細書の部分継続であり、それらの全体が参考文献として本願に含まれている。
【０００３】
バックライトは液晶ディスプレイ（“ＬＥＤ”）を照明するために使用されている。バックライトを有するＬＥＤは携帯電話およびパーソナル・デジタル・アシスタント（“ＰＤＡ”）用の小型ディスプレイ、およびコンピュータモニタおよびテレビジョン用の大型ディスプレイで使用される。しばしば、バックライトの光源は１以上の冷陰極の蛍光灯（“ＣＣＬＦ”）を含んでいる。バックライト用の光源は白熱電球、電気ルミネセンスパネル（“ＥＬＰ”）、または１以上の熱陰極の蛍光灯（“ＨＣＦＬ”）であってもよい。
【０００４】
ディスプレイ産業は、ＣＣＦＬが低温で容易に点灯せず、これらは点灯に十分なアイドル時間を必要とし、デリケートな管理を必要とする等の多くの欠点を有するためにバックライト技術では光源としてＬＥＤの使用を熱烈に求めている。さらにＬＥＤは通常、他のバックライト光源よりも、発生される光と消費される電力の比率が高い。このために、ＬＥＤバックライトを有するディスプレイは他のディスプレイよりも電力の消費を少なくすることができる。ＬＥＤバックライトは伝統的に小型で廉価なＬＣＤパネルで使用されている。ＬＥＤバックライトはコンピュータ及びテレビジョンで使用されるような大型ディスプレイでさらに普通になっている。大型ディスプレイでは、多数のＬＥＤがＬＣＤディスプレイ用の適切なバックライトを与えるために必要とされる。
【０００５】
大型ディスプレイで多数のＬＥＤを駆動するための回路は典型的に多数のストリングに分散されるＬＥＤにより構成されている。図１はＬＥＤの３つの独立したストリング１、２、３を有するバックライトシステムを備えた例示的なフラットパネルディスプレイ10を示している。ＬＥＤの第１のストリング１はディスプレイ10を横切ってディスクリートに分散されて直列接続されている７個のＬＥＤ４、５、６、７、８、９、11を含んでいる。第１のストリング１は駆動回路またはドライバ12により制御される。第２のストリング２は駆動回路13により制御され、第３のストリング３は駆動回路14により制御される。ＬＥＤストリング１、２、３のＬＥＤはワイヤ、トレース又は他の接続素子により直列接続されることができる。
【０００６】
図２はＬＥＤ21、22、23の３つの独立したストリングを有するバックライトシステムを備えた別の例示的なフラットパネルディスプレイ20を示している。この実施形態では、ストリング21、22、23は垂直方向で配列されている。３つのストリング21、22、23は互いに並列である。第１のストリング21は直列接続されている７個のＬＥＤ24、25、26、27、28、29、31を含んでおり、駆動回路またはドライバ32により制御される。第２のストリング22は駆動回路33により制御され、第３のストリング23は駆動回路34により制御される。当業者はＬＥＤストリングが水平方法または別の構造で配列されることもできることを認識するであろう。
【０００７】
温度、光度および色、電流及び電圧を含めた、ＬＥＤストリングおよびドライバの効率および／または他の動作ターゲットを最適化するために制御されることができる多くのパラメータがＬＥＤストリング中に存在する。例えばＬＥＤ中の電流はＬＥＤの輝度または光度を制御するので、電流はディスプレイに重要な特徴である。ＬＥＤの強度、または明度はＬＥＤを流れる電流の関数である。図３はＬＥＤ用の順方向電流の関数としての光度の代表的な図を示している。ＬＥＤ中の電流が増加すると、ＬＥＤにより発生される光の強度が増加する。ＬＥＤ中の電流は十分に高い所望の輝度が与えられなければならないが、効率的に動作し、過剰な電力散逸を防止するには電流は非常に高くてはならない。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御する回路及び方法に関する。その回路は１以上の検出器に結合されたプログラム可能な分散された制御装置を具備し、１以上の検出器は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出するように構成されている。制御装置は１以上の測定可能なパラメータに関する情報を１以上の検出器から受信するように構成されている。制御装置は、ＬＥＤまたはＬＥＤドライバのうちの１つの１以上の測定可能なパラメータが基準条件を満たすことを１以上の検出器が示すまで、１以上の制御可能なパラメータを調節するようにも構成されている。制御装置は、１以上の制御可能なパラメータが基準条件が満たされた制御可能なパラメータの値に関する値において動作するよう設定するように構成される。
【０００９】
本発明は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御するための方法も含んでいる。この方法は、１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出し、１以上の測定可能なパラメータに関する情報を１以上の検出器から受信し、１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの測定可能なパラメータが基準条件を満たすまで１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の制御可能なパラメータを調節し、制御可能なパラメータが基準条件が満たされた制御可能なパラメータの値に関する値において動作するよう設定するステップを含んでおり、ここで設定はプログラム可能な分散された制御装置により実行される。
【００１０】
本発明の前述の及び他の目的と利点は添付図面を伴った以下の詳細な説明を考慮して明白になるであろう。同一の参照符合は全体を通して類似の部分を指している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＬＥＤストリングを構成する例示的なディスプレイを示す図である。
【図２】ＬＥＤストリングを構成する別の例示的なディスプレイを示す図である。
【図３】ＬＥＤ中の電流と光度との間の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の制御装置の１実施形態の使用を示す図である。
【図５】本発明の制御装置の１実施形態の使用を示す図である。
【図６】本発明の制御装置の１実施形態の使用を示す図である。
【図７】本発明の制御装置の１実施形態の使用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御する回路及び方法に関する。その回路は１以上の検出器に結合されたプログラム可能な分散された制御装置を具備しており、１以上の検出器は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出するように構成される。制御装置は１以上の測定可能なパラメータに関する情報を１以上の検出器から受信するように構成されている。制御装置は、ＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１つの１以上の測定可能なパラメータが基準条件を満たすことを１以上の検出器が示すまで、１以上の制御可能なパラメータを調節するようにも構成されている。制御装置は、１以上の制御可能なパラメータが基準条件が満たされた制御可能なパラメータの値に関する値において動作するよう設定するように構成される。
【００１３】
本発明は１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバを制御するための方法も含んでいる。この方法は、１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の測定可能なパラメータを検出し、１以上の測定可能なパラメータに関する情報を１以上の検出器から受信し、１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの測定可能なパラメータが基準条件を満たすまで１以上のＬＥＤまたはＬＥＤドライバの１以上の制御可能なパラメータを調節し、制御可能なパラメータが基準条件が満たされた制御可能なパラメータの値に関する値において動作するよう設定するステップを含んでおり、ここで設定はプログラム可能な分散された制御装置により実行される。
【００１４】
ここで使用されているように、用語「関する」は値Ｂに関して設定された値Ａが値Ｂの関数であることを意味している。ＡとＢの関数関係は数学的に又は基準により理論的または経験的関係に設定されることができる。ここで使用されている結合は、ワイヤ、トレースまたは他の接続素子により直列に直接的または間接的に接続されることを意味する。結合された素子は相互から信号を受信できる。
【００１５】
図４は本発明の負荷43または負荷ドライバ44の少なくとも１つのパラメータを制御するための回路42が使用されることができる構造を示している。負荷43はＬＤのストリングまたはアレイであることができ、ドライバ44はＬＥＤストリングアレイのドライバであることができる。図４では、検出器41は負荷43および／または負荷ドライバ44に結合される。検出器43は、温度、電圧、電流、光度、または発光波長分散或いは色のような、負荷43および／またはドライバの測定可能なパラメータを検出する。本願の参照文献とされている米国特許出願第12/111,114号明細書の３極領域検出器は本発明の制御装置42と共に使用されることができる検出器の１例である。負荷43はＬＥＤストリング43の駆動電圧を与える電力供給源40に結合されている。負荷43は負荷43の動作を調整するドライバ44にも結合されている。制御装置42は制御装置42が電力供給源40からの駆動電圧を制御できるように電力供給源40に結合されている。図４に示されているように、本発明のプログラム可能な制御装置42は分散されている。即ち制御装置42は電力供給源ループの制御ループの必要部分ではなく、電力供給源ループに影響することができる。図４の例では、電力供給源40は開始されることができ、ドライバ44はプログラム可能な分散された制御装置42からの何等の相互動作なしに負荷43に動作条件を設定させることができる。それ故、電力供給源40、負荷43、ドライバ44を具備するドライバループは制御装置42と独立して動作できる。しかしながら、幾つかの事象の発生又は幾つかの時間インターバルの経過で、プログラム可能な分散された制御装置42はドライバループのパラメータを較正および／または最適化するためにドライバループの動作を調節することができる。
【００１６】
以下の例では、検出器41は３極領域検出器である。しかしながら、これは単なる１例であり本発明を限定するものではない。検出器41がＬＥＤドライバ44に結合された３極領域検出器である場合、制御装置42は３極領域検出器が３極領域フラグを設定するまで駆動電圧をステップダウンするようにドライバ44および／または電力供給源40を制御するように構成されている。制御装置42は電力供給源40および／またはドライバ44に、３極フラグが設定された駆動電圧を超える幾つかのプログラム可能なレベルの駆動電圧で動作させる。制御装置42は電力供給源40および／またはドライバ44に、駆動電圧が３極領域における動作を避けるのに十分な高さであるように設定させ、それによって回路における電力消費を最適化し回路の効率を改良する。
【００１７】
上記の例では、制御装置42は電力供給源40および／またはドライバ44に駆動電圧をステップダウンさせた。しかしながら制御装置42はまた電力供給源40および／またはドライバ44に制御装置42の所望の応用にしたがって駆動電圧をステップアップさせることもできる。また。制御装置42は、応用にしたがって電流、電力または抵抗のような幾つかの他の制御可能なパラメータを制御できる。また、制御装置42が駆動電圧をステップアップまたはステップダウンさせるのに加えて、制御装置42は基準条件が満たされるまで駆動電圧又は他の制御可能なパラメータが増加或いは減少するまで待機できる。さらに、上記の例では、制御装置42は電力供給源40および／またはドライバ44に、３極領域で動作するのを避けるのに十分な高さであるように駆動電圧を設定させる。制御装置42の応用にしたがって、制御装置42は電力供給源40および／またはドライバ44に、検出器41により検出されるときに基準条件が満たされる駆動電圧に関する任意の点に駆動電圧を設定させる。基準条件は検出されたパラメータがその検出されたパラメータの幾つかの基準から正または負の定数内にあるとき満たされるように検出されたパラメータからオフセットされた定数であることができる。基準条件は検出されたパラメータ及び基準パラメータの関数であることができる。基準条件は電圧、波長、強度の組合せのように多数の測定されたパラメータの関数であることもできる。
【００１８】
図５に示されているように、制御装置52は１実施形態ではデジタルアナログ変換器（“ＤＡＣ”）と状態マシンを具備することができる。本発明のプログラム可能な制御装置はプログラム可能であることができ、アナログ、デジタル又はこれらの装置の幾つかの組合せ、及びハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの媒体の幾つかの組合せで構成されることができる。
【００１９】
図６に示されているように、プログラム可能な分散された制御装置66は１以上の負荷およびドライバ60、61、62に結合されている１以上の検出器63、64、65に結合されることができる。この実施形態では、電力供給源67は１以上の負荷およびドライバ60、61、62に結合される。制御装置66は前述したように動作し、検出器が結合されている負荷および／またはドライバ60、61、62で基準条件が満たされることを検出器63、64、65が検出するまで、電力供給源67および／またはドライバ60、61、62に制御可能なパラメータを調節させる。制御装置66は、負荷およびドライバ60、61、62の少なくとも１つの基準条件が満たされた制御可能なパラメータの値に関する制御可能なパラメータの設定で電力供給源67および／またはドライバ60、61、62を動作させることができる。電力供給源67および／またはドライバ60、61、62に制御可能なパラメータを設定させるために制御装置66がするトリガーは、負荷およびドライバ60、61、62の１つで基準条件が満たされるという検出であることができ、或いはトリガーは負荷およびドライバ60、61、62のうちの２以上で満たされている基準条件の幾つかの組合せであることができる。制御装置66は負荷およびドライバ60、61、62の１以上において基準条件が満たされる時間から制御可能なパラメータが設定される時間までの遅延を含むことができる。
【００２０】
図７に示されているように、本発明の制御装置706は１以上の他の制御装置709と共に使用されることができる。図７の例では、集積回路チップ710は制御装置706と検出器703、704を具備している。集積回路チップ710はさらに制御装置709、検出器705、ドライバ702を具備することができる。第２の積回路チップ711は制御装置709と検出器705を具備している。検出器703、704、705はそれぞれ負荷及びドライバ700、701、702に結合される。負荷およびドライバ700、701、702は電力供給源707に結合される。制御装置706、709は全体が参照文献とされている米国特許出願第12/046,280号明細書に記載されているようなインターチップ通信（“ＳＩＣ”）708用のシステムに結合されることができる。基準条件がそれぞれの負荷及びドライバ700、701、702の１つまたはそれぞれの負荷およびドライバ700、701、702の幾つかの組合せで満たされることを検出器703、704、705が検出したとき、制御装置706、709の少なくとも１つは、電力供給源707に負荷及びドライバ700、701、702の制御可能なパラメータを設定させる。
【００２１】
制御装置は幾つかの規則的または調節可能なインターバルでまたは初期スタートアップのようなある事象において、或いは幾つかのシステムパラメータの変更において制御可能なパラメータを設定できる。制御装置は１以上の負荷および／またはドライバの少なくとも１つの第２の測定可能なパラメータの変化に関する制御可能なパラメータの調節を開始することができる。第２の測定可能なパラメータは検出器を検出された測定可能なパラメータと同じであってもよく、または異なる測定可能なパラメータであることもできる。制御装置はＬＥＤを有する液晶ディスプレイ中に集積されることができる。
【００２２】
当業者は前述の本発明の技術、構造、方法が例示であることを認識するであろう。本発明は本発明の技術的範囲から逸脱せずに種々の実施形態で構成されることができる。
【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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【国際調査報告】
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