[发明专利]使用DAC的电流转换LED驱动器

说明书

【技术领域】

本发明涉发光二极管LED驱动器，特别涉及使用数模转换器(DAC)来转换电流的大电流LED驱动器。

【背景技术】

LED现在被广泛用于替代传统的标准照明以节约能耗。同时LED也普遍用于液晶显示的背光光源，例如大显示屏、电视LCD、较小的显示屏、投影仪以及其他应用。一个基于LED的投影仪可以有红、绿、蓝LED，它们快速切换，在光路径上产生像素所需的光线。在像素显示数据的控制下，移动微机电系统(MEMS)微镜，LCD、或者硅基液晶(LCoS)可以反射LED产生的光线。

显示刷新率、质量、和分辨率都要求LED以一个很高的频率进行开与关，如1MHz。产生的光量或光强度取决于通过LED的电流。需要较大的电流用于驱动LED。因此需要使用特殊的LED驱动器来驱动LED。

图1A显示了一个LED驱动器。LED驱动电路100由电源电压Vcc供电。当LED 10被开关11开启时，LED驱动电路100产生的LED电压LED_V通常高于正向偏压二极管电压降，而当LED 10被开关11关闭时，仍保持不变。一个控制信号LED_SW施加在LED的阴极上，以控制何时开启和关闭LED 10。

LED 10可以是几个并联的LED，也可以是几个串联的LED，这就需要一个更高的LED电压，如N倍的二极管电压降。当需要产生高强度光的时候，由LED驱动电路100产生的LED电流LED_I可能非常高。

图1B显示了一个不适当的LED驱动器产生的图像残留(imagesticking)问题。要设计一个能快速接通和断开LED电流LED_I的LED驱动器，是一个相当大的挑战。当LED_SW控制输入是开启时，LED电流LED_I并不能即时接通。而是LED_I需要一段上升时间。LED_I的突然接通会导致LED电压LED_V刚开始下降，阻止LED 10快速开启。LED 10产生的可见光的强度是慢慢上升的，有一个延迟。

类似问题出现在当LED_SW是关闭时，导致可见光在关闭后还保留一段时间。这个额外的延迟102会产生可见伪影，如残影、不正确的光与色彩混合。例如，红色LED会在额外延迟102里一直存在，使得一些红色加入到下一个要显示的像素里。当下一个像素是蓝色时，那么下一个像素会显示出紫色而非蓝色。因为残影的缓慢反应会被人眼感觉到或看见。

额外延迟102带来的其他问题还包括亮度损失和细节损失。大的LED电流的转换还会导致电源电压Vcc和驱动器输出电压LED_V的毛刺和扰动(dips and spikes)。由于电感、寄生电阻和电容，震荡、振动或纹波(Ringing，oscillation，or ripple)会出现在节点上。在一些应用里，驱动器输出电压也应用于其他电路。震荡会以特别的方式影响电路，进一步降低图像性能。一些驱动器电路也许对下降转换(low-going transition)有效，但是对上升转换(high-going transition)则会产生过多的延迟和扰动，或者相反。

所需的LED驱动电路要能减少电流转换问题，如残影问题。需要具有数字控制的LED驱动电路。需要一个使用数字控制电流并能减小电源和地的噪声、震荡、扰动的LED驱动器。

【附图说明】

图1A表示一个LED驱动器。

图1B显示一个不适当的LED驱动器产生图像残影问题。

图2是一个DAC转换LED驱动器的方框图。

图3是DAC转换LED驱动器运行的波形图。

图4是在几个LED路径和一个旁路路径之间的DAC转换电流的示意图。

图5是图4的DAC转换LED驱动器运行的波形图。

图6是一个共用DAC的示意图，其用于在几个LED路径和一个旁路路径之间转换电流。

图7是图6的共用DAC转换LED驱动器运行的波形图。

图8是图6的共用DAC转换LED驱动器的降低电流的运行波形图。

图9是显示LED脉冲之间关断电流的波形图。

图10是一个权电流阵列DAC的电路原理图。

图11是一个LED电流DAC的方框图，其在两个设置之间转换。

图12显示一个具有斜坡电流预制功能的共用LED电流DAC的示意图。

【具体实施方式】