СХЕМА СО СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИМИ ДИОДАМИ, А ТАКЖЕ СВЕТОДИОДНАЯ МАТРИЦА И УСТРОЙСТВО
CIRCUIT WITH LIGHT-EMITTING DIODES, AS WELL AS LIGHT-EMITTING DIODE ARRAY AND DEVICE

Изобретение относится к схеме со светоизлучающими диодами и также относится к матрице, содержащей схему со светоизлучающими диодами, к устройству, содержащему схему со светоизлучающими диодами или содержащему матрицу, к способу, к компьютерному программному продукту и к носителю.
Примерами таких схем со светоизлучающими диодами являются схемы, содержащие один или более светоизлучающих диодов без исключения других схем. Примерами такого устройства являются потребительские и непотребительские товары.
US 2005/0116665 раскрывает схему контроллера, используемую для управления яркостью множеством светоизлучающих диодов в матрице.
Схема со светоизлучающими диодами предыдущего уровня техники известна из документа EP 1320284 A2, который раскрывает несколько схем со светоизлучающими диодами и несколько задающих устройств для управления этими схемами со светоизлучающими диодами.
В схемах со светоизлучающими диодами предыдущего уровня техники первый светоизлучающий диод включается (выключается) с помощью первого действия, такого как, например, закрытие (открытие) первого переключателя для показа (непоказа) первого света пользователю, а второй светоизлучающий диод включается (выключается) с помощью второго действия, такого как, например, закрытие (открытие) второго переключателя для показа (непоказа) второго света пользователю.
Схема со светоизлучающими диодами предыдущего уровня техники является невыгодной, среди прочего, в том, что разные действия, такие как закрытие (открытие) разных переключателей требуются для того, чтобы активировать (деактивировать) разные светоизлучающие диоды для показа разных видов света пользователю. Это относительно сложно.
Задачей изобретения, среди прочего, является предоставление схемы со светоизлучающими диодами, которая является относительно простой.
Дополнительными задачами изобретения, среди прочего, являются предоставление матрицы, содержащей схему со светоизлучающими диодами, устройства, содержащего схему со светоизлучающими диодами или содержащего матрицу, способа, компьютерного программного продукта и носителя, которые являются относительно простыми.
Согласно изобретению схема со светоизлучающими диодами содержит:
- первую подсхему, содержащую первый светоизлучающий диод, при этом первая подсхема соединена с клеммами, и
- вторую подсхему, содержащую второй светоизлучающий диод, при этом вторая подсхема соединена с клеммами, первая и вторая подсхемы являются параллельными подсхемами, и при этом вторая подсхема дополнительно содержит переключатель, в проводящем состоянии, для включения второго светоизлучающего диода и выключения первого светоизлучающего диода и, в непроводящем состоянии, для выключения второго светоизлучающего диода и включения первого светоизлучающего диода.
Вводя две параллельные подсхемы, первую подсхему, не содержащую переключатель, и вторую подсхему, содержащую переключатель, становится возможным активировать один из светоизлучающих диодов и в то же время деактивировать другой светоизлучающий диод через один и тот же переключатель. Кроме того, вторая подсхема, например, для переключателя, находящегося в проводящем состоянии, должна иметь меньшее пороговое значение сигнала, такое как меньшее пороговое напряжение или меньшее пороговое значение тока, чем первая подсхема. В таком случае для переключателя, находящегося в проводящем состоянии, второй светоизлучающий диод будет работать, а первый светоизлучающий диод - нет, и наоборот для переключателя, находящегося в непроводящем состоянии. Другие варианты не исключаются.
Схема со светоизлучающими диодами согласно изобретению является дополнительно преимущественной в том, среди прочего, что может требоваться меньшая площадь микросхемы по сравнению со схемами со светоизлучающими диодами предыдущего уровня техники, которые содержат переключатель в каждой подсхеме.
Тот факт, что переключатель находится в проводящем состоянии или в непроводящем состоянии, соответственно, согласуется с полным сопротивлением этого переключателя, являющимся меньшим, чем пороговое значение, или большим, чем это пороговое значение, соответственно.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению задается одним выводом переключателя, соединяемым с одной из клемм, и другим выводом переключателя, соединяемым к одному выводу части второй подсхемы, эта часть содержит второй светоизлучающий диод, а другой вывод части второй подсхемы соединяется с другой клеммой. Присутствие переключателя внутри второй подсхемы не исключает присутствия двух переключателей вместо одного переключателя внутри второй подсхемы. В этом случае, один вывод первого переключателя, например, соединяется с первой клеммой, а другой вывод первого переключателя, например, соединяется с частью второй подсхемы, которая содержит второй светоизлучающий диод, и другой вывод этой части, например, соединяется с одним выводом второго переключателя, а другой вывод второго переключателя, например, соединяется со второй клеммой, таким образом, первый и второй переключатели работают одновременно.
Предыдущий вариант осуществления не рассматривается слишком узко. Управление переключателем легче, если один из его выводов соединен с одной из клемм, но также возможно, что переключатель не соединяется непосредственно ни с одной из клемм, например, в случае множественных светоизлучающих диодов в цепочке.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определен первым и вторым светоизлучающими диодами, имеющими разные цвета. Этот вариант осуществления является полезным, например, в случае светоизлучающих диодов, использующихся как фоновая подсветка.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определяется дополнительным содержанием:
- третьей подсхемы, содержащей третий светоизлучающий диод, при этом третья подсхема соединена с клеммами, первая, вторая и третья подсхемы являются параллельными подсхемами, и при этом третья подсхема дополнительно содержит дополнительный переключатель, в проводящем состоянии, для включения третьего светоизлучающего диода и выключения первого светоизлучающего диода, и, в непроводящем состоянии, для выключения третьего светоизлучающего диода и, в случае переключателя, также находящегося в непроводящем состоянии, включения первого светоизлучающего диода, и с переключателем, в непроводящем состоянии, включения первого светоизлучающего диода в случае, когда дополнительный переключатель также находится в непроводящем состоянии. С помощью переключателя и дополнительного переключателя три подсхемы могут быть полезно активированы и деактивированы.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению задается одним выводом дополнительного переключателя, соединяемым с одной из клемм, и другим выводом дополнительного переключателя, соединяемым с одним выводом части третьей подсхемы, эта часть содержит третий светоизлучающий диод, а другой вывод части третьей подсхемы соединяется с другой клеммой. Опять же, наличие дополнительного переключателя внутри третьей подсхемы не исключает наличия двух переключателей вместо одного переключателя внутри третьей подсхемы и т.д.
Предыдущий вариант осуществления не рассматривается слишком узко. Управление дополнительным переключателем облегчается, если один из его выводов соединен с одной из клемм, но также возможно, что дополнительный переключатель не соединяется непосредственно ни с одной из клемм, например, в случае множественных светоизлучающих диодов в цепочке.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определен первым, вторым и третьим светоизлучающими диодами, имеющими разные цвета. Этот вариант осуществления является полезным, например, в случае светоизлучающих диодов, использующихся как фоновая подсветка.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определяется первой подсхемой и второй подсхемой, имеющими разные характеристики сигнала. Разные характеристики сигнала могут, например, содержать разные вольтовые характеристики, и/или разные токовые характеристики, и/или разные вольт-амперные характеристики без исключения дополнительных характеристик для переключателя, находящегося в проводящем состоянии. Конечно, вторая подсхема и третья подсхема могут иметь разные характеристики сигнала также для дополнительного переключателя, находящегося в проводящем состоянии, таким образом, характеристики сигнала первой и третьей подсхем могут быть идентичными или нет для своих переключателей, находящихся в проводящих состояниях.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определен разными характеристиками сигнала, содержащими разные минимальные пороговые напряжения. Предпочтительно, минимальное пороговое напряжение первой подсхемы будет больше, чем минимальное пороговое напряжение второй подсхемы для переключателя, находящегося в проводящем состоянии. Конечно, предпочтительно, минимальное пороговое напряжение первой подсхемы будет больше, чем минимальное пороговое напряжение третьей подсхемы, так же как и для дополнительного переключателя, находящегося в проводящем состоянии, таким образом, минимальные пороговые напряжения второй и третьей подсхем могут быть равны или нет для своих переключателей, находящихся в проводящих состояниях.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определен первой подсхемой, содержащей дополнительные первые светоизлучающие диоды, и второй подсхемой, содержащей дополнительные вторые светоизлучающие диоды, сумма прямых напряжений цепочки первого и/или дополнительных первых светоизлучающих диодов больше, чем сумма прямых напряжений цепочки второго и/или дополнительных вторых светоизлучающих диодов. Делая сумму прямых напряжений цепочки первого и/или дополнительных первых светоизлучающих диодов большей, чем сумма прямых напряжений цепочки второго и/или дополнительных вторых светоизлучающих диодов, минимальное пороговое напряжение первой подсхемы будет больше, чем минимальное пороговое напряжение второй подсхемы для переключателя, находящегося в проводящем состоянии. Это может быть сделано посредством выбора разных видов светоизлучающих диодов и/или посредством выбора разного количества, например, последовательно соединенных светоизлучающих диодов. Конечно, третья подсхема также может иметь дополнительные третьи светоизлучающие диоды с суммой прямых напряжений цепочки первого и/или дополнительных первых светоизлучающих диодов больше, чем сумма прямых напряжений цепочки третьего и/или дополнительных третьих светоизлучающих диодов, чтобы сделать минимальное пороговое напряжение первой подсхемы большим, чем минимальное пороговое напряжение третьей подсхемы для дополнительного переключателя, находящегося в проводящем состоянии, и т.д.
Вариант осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению определен первой подсхемой, дополнительно содержащей элемент с пороговым напряжением, последовательно соединенный с первым светоизлучающим диодом. Такой элемент с пороговым напряжением, например, содержит один или более диодов и/или один или более транзисторов для увеличения минимального порогового напряжения первой подсхемы, без исключения других элементов.
Светодиодная матрица согласно изобретению содержит схему со светоизлучающими диодами согласно изобретению и дополнительно содержит источник питания, соединенный с клеммами.
Вариант осуществления светодиодной матрицы согласно изобретению определен источником питания, содержащим первый и второй транзисторы, управляемые через схему формирователя, первый основной электрод первого транзистора соединяется с одним выводом источника напряжения, второй основной электрод первого транзистора соединяется с первым основным электродом второго транзистора и одним выводом индукционной катушки, второй основной электрод второго транзистора соединяется с другим выводом источника напряжения и одной из клемм, а другой вывод индукционной катушки соединяется с другой клеммой.
Относительно первого и второго транзисторов может быть отмечено, что существует важное различие между этими транзисторами и одним или более переключателями схемы со светоизлучающими диодами. Этот один или более переключателей могут быть реализованы через транзисторы, без исключения других реализаций. Однако один или более переключателей в схеме со светоизлучающими диодами обычно будут переключаться при более низкой частоте <20 кГц, тогда как транзисторы блока питания обычно будут переключаться при более высокой частоте >1 МГц.
Устройство согласно изобретению содержит схему со светоизлучающими диодами согласно изобретению или содержит светодиодную матрицу согласно изобретению.
Варианты осуществления светодиодной матрицы согласно изобретению, и устройства согласно изобретению, и способа согласно изобретению, и компьютерного программного продукта согласно изобретению, и носителя согласно изобретению соответствуют вариантам осуществления схемы со светоизлучающими диодами согласно изобретению.
Изобретение основано на понимании, среди прочего, того, что переключатель в каждой подсхеме является относительно сложным, и основано на основной идее, среди прочего, что переключатель должен быть введен, в проводящем состоянии, для включения второго светоизлучающего диода и выключения первого светоизлучающего диода и, в непроводящем состоянии, для выключения второго светоизлучающего диода и включения первого светоизлучающего диода.
Изобретение решает проблему, среди прочего, предоставления схемы со светоизлучающими диодами, которая является относительно простой. Схема со светоизлучающими диодами согласно изобретению является дополнительно преимущественной в том, среди прочего, что может требоваться меньшая площадь микросхемы по сравнению со схемами со светоизлучающими диодами предыдущего уровня техники, которые содержат переключатель в каждой подсхеме.
Эти и другие аспекты изобретения будут поняты и разъяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные далее в данном документе.
На чертежах:
фиг.1 схематически показывает светодиодную матрицу согласно изобретению, содержащую схему со светоизлучающими диодами согласно изобретению,
фиг.2 схематически показывает светодиодную матрицу согласно изобретению, содержащую эквивалентную схему со светоизлучающими диодами согласно изобретению,
фиг.3 показывает сигналы в и для светодиодной матрицы согласно изобретению, и
фиг.4 показывает схематически устройство согласно изобретению, содержащее светодиодную матрицу согласно изобретению и/или схему со светоизлучающими диодами согласно изобретению.
Светодиодная матрица 2 согласно изобретению, показанная на фиг.1, содержит схему 1 со светоизлучающими диодами согласно изобретению и содержит блок 22-25 питания, соединенный с источником 21 напряжения. Блок 22-25 питания содержит первый транзистор 23 и второй транзистор 24, управляемые через схему 22 формирователя, которая связана с управляющими электродами транзисторов 23 и 24. Первый основной электрод первого транзистора 23 соединен с одним выводом источника 21 напряжения, второй основной электрод первого транзистора 23 соединен с первым основным электродом второго транзистора 24 и с одним выводом индукционной катушки 25, другой вывод индукционной катушки 25 соединен с первой клеммой, а второй основной электрод второго транзистора 24 соединен с другим выводом источника 21 напряжения и через сопротивление 26 со второй клеммой.
Схема 1 со светоизлучающими диодами содержит первую подсхему, которая соединена с обеими клеммами и которая содержит первый светоизлучающий диод 11. Схема 1 со светоизлучающими диодами дополнительно содержит вторую подсхему, которая соединена с обеими клеммами и которая содержит последовательное соединение второго светоизлучающего диода 13 и переключателя 14. Схема 1 со светоизлучающими диодами дополнительно содержит третью подсхему, которая соединена с обеими клеммами и которая содержит последовательное соединение третьего светоизлучающего диода 15 и дополнительного переключателя 16.
Переключатель 14 в проводящем состоянии включает второй светоизлучающий диод 13 и выключает первый светоизлучающий диод 11, а в непроводящем состоянии выключает второй светоизлучающий диод 13 и включает первый светоизлучающий диод 11 в случае, когда дополнительный переключатель 16 также находится в непроводящем состоянии. Дополнительный переключатель 16 в проводящем состоянии включает третий светоизлучающий диод 15 и выключает первый светоизлучающий диод 11, а в непроводящем состоянии выключает третий светоизлучающий диод 15 и включает первый светоизлучающий диод 11 в случае, когда переключатель 14 также находится в непроводящем состоянии.
Вводя три параллельные подсхемы, первую подсхему, не содержащую переключатель, и вторую и третью подсхемы, содержащие переключатели 14, 16, возможно активировать один из светоизлучающих диодов 11, 13, 15 и в то же время деактивировать другие светоизлучающие диоды 11, 13, 15 только через два переключателя (более обобщенно: p подсхем, или групп, или ветвей, или цепочек и p-1 переключателей). Кроме того, вторая и третья подсхемы, например, для переключателей 14, 16, находящихся в проводящем состоянии, должны иметь меньшее пороговое значение сигнала, например меньшее пороговое напряжение или меньшее пороговое значение тока, чем первая подсхема. В таком случае для одного из переключателей 14, 16, находящихся в проводящем состоянии, второй или третий светоизлучающий диод 13, 15 будет работать, а первый светоизлучающий диод 11 - нет, и наоборот для обоих переключателей 14, 16, находящихся в непроводящем состоянии.
Тот факт, что переключатель 14, 16 находится в проводящем состоянии или в непроводящем состоянии, соответственно, согласуется с полным сопротивлением этого переключателя 14, 16, являющимся меньшим, чем пороговое значение, или большим, чем это пороговое значение, соответственно.
Предпочтительно, например, для использования светоизлучающих диодов в качестве фоновой подсветки первый, второй и третий светоизлучающие диоды 11, 13, 15 будут иметь разные цвета, такие как зеленый, красный и синий соответственно.
Предпочтительно, первая подсхема с одной стороны и вторая и третья подсхемы с другой стороны будут иметь разные характеристики сигнала, например разные минимальные пороговые напряжения. Каждый светоизлучающий диод 11, 13, 15, показанный на фиг.1, может быть заменен двумя или более светоизлучающими диодами предпочтительно того же цвета для каждой подсхемы. Эти два или более светоизлучающих диодов могут иметь для каждой подсхемы полностью последовательную конструкцию, или полностью параллельную конструкцию, или частично последовательную и частично параллельную конструкцию.
Чтобы реализовать разные характеристики сигнала, согласно первому варианту могут использоваться разные виды светоизлучающих диодов. Согласно второму варианту общее число последовательных первых светоизлучающих диодов может быть сделано большим, чем общее число последовательных вторых (третьих) светоизлучающих диодов. Согласно третьему варианту элемент с пороговым напряжением, такой как один или более (обычных) диодов или транзисторных схем, может быть последовательно соединен с первым светоизлучающим диодом(ами). Смешивания этих вариантов не должны исключаться.
Светодиодная матрица 2 согласно изобретению, показанная на фиг.2, согласуется с показанной на фиг.1 кроме того факта, что в схеме 1 со светоизлучающими диодами светоизлучающие диоды 11, 13, 15 были заменены их эквивалентными схемами. В результате, для первого светоизлучающего диода 11 показано последовательное подключение источника 51 напряжения (Uthreshold) и сопротивления 52 (R) (в случае m первых светоизлучающих диодов 11 оно станет m·Uthreshold и m·R). Для второго светоизлучающего диода 13 показано последовательное подключение источника 53 напряжения (Uthreshold) и сопротивления 54 (R) (в случае n вторых светоизлучающих диодов 13 оно станет n·Uthreshold и n·R). Для третьего светоизлучающего диода 15 показано последовательное подключение источника 55 напряжения (Uthreshold) и сопротивления 56 (R) (в случае n третьих светоизлучающих диодов 15 оно станет n·Uthreshold и n·R).
На фиг.3 показаны сигналы в и для светодиодной матрицы 2 согласно изобретению. Очевидно, что, когда переключатель 14 находится в проводящем состоянии (указанном как "1"), второй светоизлучающий диод 13 излучает. Когда дополнительный переключатель 16 находится в проводящем состоянии (указанном как "1"), третий светоизлучающий диод 15 излучает. Когда оба переключателя 14, 16 находятся в непроводящем состоянии (указанном как "0"), первый светоизлучающий диод 11 излучает, но только во время работы первого и второго транзисторов 23, 24, которые переключаются в противофазе. Разные частоты переключателей 14, 16 с одной стороны и транзисторы 23, 24 с другой стороны также ясно показаны.
Устройство 3 согласно изобретению, показанное на фиг.4, содержит светодиодную матрицу 2 согласно изобретению и/или схему 1 со светоизлучающими диодами согласно изобретению и дополнительно содержит, например, AC-DC-преобразователь 4, который в этом случае содержит источник 21 напряжения. Другими словами, этот AC-DC-преобразователь, например, принимает напряжение переменного тока и преобразует его в напряжение постоянного тока, которое подается блоку 22-25 питания и т.д.
Изобретение может быть объяснено тем фактом, что светоизлучающие диоды требуют минимальное положительное прямое напряжение перед тем, как они начнут проводить и формировать свет. Это напряжение также известно как LED-пороговое напряжение Vth. В упрощенной схеме на фиг.2 каждая цепочка LED представлена множеством последовательных сопротивлений LED и множеством LED-пороговых напряжений Vth. Принимая равные пороговые напряжения для красного, зеленого и синего LED и блок питания, формирующий постоянный ток, напряжение цепи красного или цепи синего во время проводимости (с соответствующим активированным переключателем) будет меньше, чем минимальное напряжение, необходимое для зеленых LED, чтобы начать проводимость тока (m>n). По этой причине зеленые LED не будут излучать какой-либо свет, когда включены синие или красные LED, даже если обе цепи соединены параллельно, и зеленая цепь действительно не разъединена своим собственным переключателем нагрузки. Если зеленые LED значительно улучшат эффективность в будущем (m~n), разница в падении прямого напряжения для LED GaP-типа по сравнению с LED GaN-типа может быть все еще достаточной, чтобы опустить один переключатель во многих применениях.
Изобретение особенно подходит для устройств типа LCD-телевизоров с непрерывной цветной фоновой подсветкой, но также может использоваться для широкого диапазона LED-ламп с различным цветом или для LED-ламп, излучающих белый свет, смешивая свет нескольких LED, например, для общего освещения. Оно также предлагает преимущества в многоцепочных и/или многоцветных OLED-применениях, так как для OLED-устройств падение прямого напряжения до определенной степени может быть подогнано к желаемому значению. Это позволяет одной цепи OLED-устройств соответствовать общему падению прямого напряжения, которое всегда является достаточно высоким для того, чтобы опустить соответствующий переключатель.
Должно быть отмечено, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники будут способны сконструировать многие альтернативные варианты осуществления без отступления от рамок прилагаемой формулы. В формуле изобретения любые ссылочные знаки, расположенные между скобками, не будут истолковываться как ограничивающий пункт формулы. Использование глагола "заключать в себе" и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от указанных в формуле изобретения. Артикль "a" или "an" перед элементом не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратных средств, содержащих несколько отдельных элементов, и посредством соответствующе запрограммированного компьютера. В устройстве, в котором формула перечисляет несколько средств, некоторые из этих средств могут быть осуществлены одним и тем же элементом аппаратных средств. Простой факт того что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой.