DE102015203781B4

DE102015203781B4 - Nicht-linearer Strom-IDAC mit Synthese in Zeitdomäne

Info

Publication number: DE102015203781B4
Application number: DE102015203781.9A
Authority: DE
Inventors: Sorin Laurentiu Negru; Sule Cetin; Parinda Mekara
Original assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Current assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: US9307590B2; US20160066371A1; DE102015203781A1

Abstract

Verfahren zum Liefern eines spezifizierten elektrischen Stroms an zumindest eine lichtemittierende Diode (LED - light emitting diode), die in einer Anzeige enthalten ist, von einem Strom(„I“)-Digital-zu-Analog-Wandler (IDAC - I digital-to-analog converter) (60), wobei der IDAC (60) eine Vielzahl von einzelnen Stromquellen/senken (26) umfasst:a. zum parallelen Verbinden mit der LED, so dass eine Gesamtmenge von elektrischem Strom, der durch die LED fließt, gleich der Summe von einzelnen elektrischen Strömen ist, die jeweils durch jede der Stromquellen/senken (26) fließen; undb. an jedem Zeitpunkt verbundene Stromquellen/senken (26) sind entweder:i. eingeschaltet zum Liefern von elektrischem Strom an die LED; oderii. ausgeschaltet, wodurch kein elektrischer Strom an die LED geliefert wird. wobei das Verfahren zum Liefern des spezifizierten elektrischen Stroms die Schritte aufweist:a. wenn der spezifizierte elektrische Strom eine voreingestellte Stromschwelle (94) übersteigt, eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch aufeinanderfolgendes Einschalten einzelner Stromquellen/senken (26), die in dem IDAC (60) enthalten sind, die zuvor ausgeschaltet wurden; undb. wenn der spezifizierte elektrische Strom geringer ist als die voreingestellte Stromschwelle (94), eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch Einschalten zumindest einer zusätzlichen Stromquelle/senke (26), die in dem IDAC (26) enthalten ist, die zuvor ausgeschaltet wurde, wobei die zusätzliche Stromquelle/senke (26) anfänglich abwechselnd eingeschaltet und nachfolgend ausgeschaltet wird, um dadurch eine Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen (102) zu erzeugen, bis die zusätzliche Stromquelle/senke (26) vollständig eingeschaltet bleibt.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen „elektrischer Strom (I)“- „Digital-zu-Analog-Wandler (IDACs - I digital-to-analog converters)“, insbesondere zum Liefern von elektrischem Strom an lichtemittierende Dioden (LEDs - light emitting diodes), insbesondere weiße lichtemittierende Dioden (WLEDs - white light emitting diodes).
Hintergrundtechnik
Ein IDAC ist eine wichtige Komponente, die in vielen verschiedenen Typen von Datenwandlersystemen enthalten ist. Ein IDAC wandelt binäre digitale Daten in einen analogen elektrischen Strom um. Das heißt, ein bestimmter digitaler Code (Zahl), der von dem IDAC empfangen wird, spezifiziert, dass der IDAC einen bestimmten analogen Strom an eine andere Komponente in einem System vorsehen soll. Gewöhnlich kann jedes Binärzeichen (Bit) in dem digitalen Code als auf einen Schalter wirkend verstanden werden, der in dem IDAC enthalten ist. Jeder Schalter in dem IDAC verbindet zwischen einem Ausgang des IDACs und einer Stromquelle oder Stromsenke, die in dem IDAC enthalten ist. Abhängig von dem Wert jedes Bits in dem digitalen Code, d.h. 0 oder 1, sieht jeder in dem IDAC enthaltene Schalter entweder keinen Strom oder eine spezifizierte Menge von Strom an die andere Systemkomponente über den Ausgang des IDACs vor. Auf diese Weise wird ein Betrieb aller Schalter:

1. jeweils durch Bits in dem digitalen Code gesteuert; und
2. diese sind parallel verbunden und liefern einen Gesamtausgangsstrom von dem IDAC an die andere Systemkomponente.

In herkömmlichen integrierten Schaltungen (ICs - integrated circuits) wird die Menge von Strom, die von Schaltern einzelner IDACs geliefert wird, durch das physikalische Layout der IC bestimmt, d.h. die Größe von einzelnen in der IDAC-IC enthaltenen Komponenten. Am häufigsten erzeugt ein Computerprogramm den digitalen Code, der von dem IDAC empfangen wird, der spezifiziert, welche Schalter an- oder ausgeschaltet werden sollen. Wenn jeder der Schalter des IDACs dieselbe Menge von elektrischem Strom an den Ausgang des IDACs liefert, wird dieser häufig als unärer IDAC bezeichnet.
1 zeigt schematisch einen derartigen unären IDAC, der durch das allgemeine Bezugszeichen 20 bezeichnet wird. Der unäre IDAC 20 umfasst N einzelne Schalter 22, SW1 bis SWn, die jeweils zwischen einem Ausgang 24 des unären IDACs 20 und einer Stromquelle/senke 26 verbunden sind, die in dem IDAC enthalten ist. In der schematischen Darstellung von 1 ist ein zweiter Anschluss von jeder der Stromquellen/senken 26 mit Schaltungsmasse 28 verbunden. Während 1 einen unären IDAC zeigt, der mehrere Stromsenken einsetzt, die parallel mit Schaltungsmasse 28 verbunden sind, mit einer Last implizit zwischen dem Ausgang 24 und einer Quelle von elektrischer Leistung verbunden, wie für Fachleute auf dem Gebiet einer analogen Schaltungsgestaltung offensichtlich ist, kann ein funktional äquivalenter IDAC zusammengesetzt werden, wobei:

1. Stromquellen, im Gegensatz zu Stromsenken, parallel mit der Quelle von elektrischer Leistung verbunden sind; und
2. die Last verbunden ist zwischen:
1. a. gemeinsamen Anschlüssen aller Schalter verbunden jeweils in Serie mit den Stromquellen; und
2. b. Schaltungsmasse 28.

Der unäre IDAC 20 empfängt einen digitalen Code K, der spezifiziert, welche der Schalter 22 entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet werden sollen. Jeder Schalter 22, wenn eingeschaltet, liefert oder entfernt dieselbe Menge an elektrischem Strom I an den oder von dem Ausgang 24. Ein Schließen der Schalter 22 veranlasst den unären IDAC 20, in 1 dargestellt, einen elektrischen Strom gleich K*I aufzunehmen bzw. zu verbrauchen. Da der Ausgangsstrom eine lineare Funktion von K ist, wird der unäre IDAC 20, der in 1 dargestellt wird, häufig als ein linearer IDAC bezeichnet.
Eine spezifische Verwendung für IDACs ist ein Steuern von elektrischem Strom, der durch LEDs fließt, die zur Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, zum Beispiel Flüssigkristallanzeigen (LCD - liquid crystal displays), verwendet werden. Derzeit umfassen fast alle Kundenvorrichtungen, insbesondere tragbare Vorrichtungen, wie zellulare Telefone, Tablets, Laptops etc., eine LCD, die ein Benutzer bei einer Interaktion mit der Vorrichtung einsetzt. Derzeit versuchen Fachleute für die Anzeigetechnik immer mehr, das auf einer LCD erscheinende Bild für eine menschliche visuelle Wahrnehmung bei Umgebungslichtverhältnissen komfortabel zu machen, die sich ständig ändern, zum Beispiel bei einem Bewegen von innerhalb eines Gebäudes in die helle Sonne hinaus. Weiter können Vorrichtungen, die eine beleuchtete LCD-Anzeige haben, einen Umgebungslichtsensor enthalten, so dass sich die Vorrichtung automatisch an Änderungen der Umgebungshelligkeit anpassen kann, ohne eine Benutzerinteraktion zu erfordern.
Änderungen der Anzeigehelligkeit, die sich von denen unterscheiden, an die Personen gewöhnt sind, ist zumindest unangenehm und kann für eine Person, die eine LCD-Anzeige betrachtet, auch anstrengend sein. Eine Änderung einer Hintergrundbeleuchtung komfortabel für das menschliche Auge zu machen, erfordert eine nicht-lineare Stromänderung, die schneller zunimmt, wenn die Hintergrundbeleuchtung heller wird. Insbesondere erfordert ein Anpassen der Hintergrundbeleuchtung für die menschliche visuelle Wahrnehmung, dass eine Helligkeit einer LCD-Anzeige die folgenden zwei (2) Grundregeln erfüllt.

1. Ändern einer Anzeigehelligkeit sollte gemäß einem exponentiellen, kubischen oder quadratischen Gesetz während eines Zeitintervalls nicht-linear sein.
2. Zu jedem Zeitpunkt sollte die relative Änderung der Anzeigehelligkeit während des vorhergehenden Zeitpunkts nicht die Hälfte eines Prozents (0,5%) übersteigen.

Eine Implementierung einer Hintergrundbeleuchtungsfunktion, die den zwei (2) vorrangehenden Regeln entspricht, ist schwierig. Eine Implementierung einer derartigen Hintergrundbeleuchtungsfunktion erfordert Gestaltungsfähigkeiten für sowohl digitale als auch analoge Schaltungen. Genauer, derzeit existiert ein technologisches Problem bei einem digitalen Erzeugen eines elektrischen Strom für eine LCD-Helligkeit, der sich in Übereinstimmung mit einem exponentiellen/kubischen/quadratischen Profil ändert, das sich zu jedem Zeitpunkt nicht mehr als die Hälfte eines Prozents (0,5%) ändert.
2 zeigt eine Technik zum Erzeugen einer treppenartigen nicht-linearen Approximation eines elektrischen Stroms 32 an einen exponentiellen Strom unter Verwendung eines IDACs. Die spezifische Technik, die in 2 gezeigt wird, verwendet ein konstantes Zeitintervall T₀ zwischen jeder Änderung des elektrischen Stroms, üblicherweise ein Taktsignal, und binär gewichtete Stromänderungen (I₁ < I₂ < I₃ < I₄ < I₅ <etc.). Während in der Theorie dieser Typ eines IDACs konfiguriert werden kann, eine Leistung in Übereinstimmung mit den zwei (2) vorangehenden Grundregeln zu zeigen, kann eine heutige Halbleiterherstellungstechnologie keinen genauen nicht-linearen Strom über einen Bereich vorsehen, der sich von sehr kleinen Strömen, zum Beispiel Nano-Ampere (nA), bis zu viel höheren Ströme erstreckt, zum Beispiel hundert Mikro-Ampere (100 µA).
In EP2661153A1 hat eine Stromquelle einen Eingang zum Empfangen eines Helligkeitssignals und einen Ausgang zum Bereitstellen eines Ansteuerstroms für mindestens eine Leuchtdiode, LED, wobei die Stromquelle ist konfiguriert, um einen ersten und einen zweiten Stromwert aus dem Helligkeitssignal zu extrahieren, um einen Tastverhältniswert aus dem Helligkeitssignal abzuleiten und den Ansteuerstrom zu modulieren als Funktion des Tastverhältniswerts bei einer Pulsbreitenmodulation, die den ersten und den zweiten Stromwert umfasst. Ferner wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Stroms beschrieben.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine IDAC-IC und ein Verfahren zum Betreiben eines IDACs vorzusehen, das eine LCD-Helligkeit in Übereinstimmung mit einem exponentiellen/kubischen/quadratischen Profil ändert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine IDAC-IC und ein Verfahren zum Betreiben eines IDACs vorzusehen, bei dem aufeinanderfolgende LCD-Helligkeitsänderungen nicht die Hälfte eines Prozents (0,5%) übersteigen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, eine Anzeige-Hintergrundbeleuchtung vorzusehen, die für das menschliche Auge mehr Komfort bietet.
Im Folgenden wird eine „elektrischer Strom“-„Digital-zu-Analog-Wandler“-„integrierte Schaltung (IC - integrated circuit)“ und ein Verfahren zum Betreiben eines IDACs zu einem Liefern eines spezifizierten elektrischen Stroms an zumindest eine lichtemittierende Diode offenbart, die zum Beispiel in einer Anzeige enthalten ist. Die offenbarte IDAC-IC umfasst:

a. eine digitale Steuerung; und
b. eine analoge Schaltung.

a. empfängt digitale IDAC-Steuersignale, die spezifizieren, wie die IDAC-IC zu betreiben ist bei einem Liefern des spezifizierten elektrischen Stroms an zumindest eine LED; und
b. erzeugt digitale Signale zum Bewirken einer derartigen Operation durch die IDAC-IC.

Die analoge Schaltung umfasst eine Vielzahl von einzelnen Stromquellen/senken:

a. die mit der LED parallel verbindbar sind, so dass eine Gesamtmenge von elektrischem Strom, der durch die LED fließt, gleich der Summe von einzelnen elektrischen Strömen ist, die jeweils durch jede der Stromquellen/senken fließen; und
b. an jedem Zeitpunkt verbundene Stromquellen/senken sind entweder:
1. 1. eingeschaltet zum Liefern von elektrischem Strom an die LED; oder
2. 2. ausgeschaltet, wodurch kein elektrischer Strom an die LED geliefert wird.

Die analoge Schaltung arbeitet in Reaktion auf digitale Signale, die von der digitalen Steuerung empfangen werden, in einem ersten Modus derart, dass, wenn der spezifizierte elektrische Strom eine voreingestellte Stromschwelle übersteigt, eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch aufeinanderfolgendes Einschalten einzelner Stromquellen/senken, die in der IDAC-IC enthalten sind, die zuvor ausgeschaltet wurden. Die analoge Schaltung arbeitet auch, wiederum in Reaktion auf digitale Signale, die von der digitalen Steuerung empfangen werden, in einem zweiten Modus derart, dass, wenn der spezifizierte elektrische Strom geringer ist als die voreingestellte Stromschwelle, eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch Einschalten zumindest einer zusätzlichen Stromquelle/senke, die in der IDAC-IC enthalten ist, die zuvor ausgeschaltet wurde. Durch ein Einschalten dieser zusätzlichen Stromquelle/senke, bei Betrieb in dem zweiten Modus, wird die zusätzliche Stromquelle/senke anfänglich abwechselnd ein- und ausgeschaltet, um dadurch eine Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen zu erzeugen, bis die zusätzliche Stromquelle/senke vollständig eingeschaltet bleibt.
Diese und andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden für Fachleute auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels verständlich oder offensichtlich, wie in den verschiedenen Figuren dargestellt wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das konzeptionell einen verallgemeinerten unären linearen IDAC darstellt;
2 ist eine graphische Darstellung, die einen nicht-linearen treppenartigen elektrischen Strom zeigt, der von einem IDAC erzeugt wird, der progressiv größere Änderungen des elektrischen Stroms einsetzt, wobei jede Änderung am Ende von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen gleicher Länge stattfindet;
3 ist eine graphische Darstellung, die einen alternativen nicht-linearen treppenartigen elektrischen Strom zeigt, der von einem IDAC erzeugt wird, der identische Änderungen des elektrischen Stroms einsetzt, wobei jede Änderung am Ende von aufeinanderfolgenden progressiv kürzeren Zeitintervallen stattfindet;
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine digitale Schaltung zum Synthetisieren einer Sequenz von exponentiell kürzeren Zeitintervallen zeigt;
5 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine IDAC-IC zum Umwandeln von binären digitalen Daten in einen analogen elektrischen Strom in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt, die eine digitale Steuerung zum Steuern des Betriebs einer analogen Schaltung umfasst;
6 ist eine graphische Darstellung, die einen nicht-linearen elektrischen Strom zeigt, der in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen durch die in 5 gezeigte IDAC-IC fließt;
7 ist eine graphische Darstellung, die eine Zunahme eines elektrischen Stroms zeigt, die als eine Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen stattfindet, die durch eine Stromquelle/senke erzeugt werden, bis die Stromquelle/senke vollständig eingeschaltet bleibt; und
8 ist eine graphische Darstellung, die eine Zunahme eines elektrischen Stroms zeigt, die stattfindet, während der IDAC in dem zweiten linearen Strom-Zunahme-Modus arbeitet, durch eine Sequenz von Stromzunahmen, die ein aufeinanderfolgendes Einschalten von Stromquellen/senken erfordern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
3 zeigt eine alternative Technik zum Erzeugen einer Approximation eines nicht-linearen treppenartigen elektrischen Stroms 36 an einen nicht-linearen exponentiell ansteigenden elektrischen Strom unter Verwendung eines IDACs mit Charakteristiken, die sich grundlegend von der in 2 gezeigten Technik unterscheiden. 3 verwendet dieselbe elektrische Stromänderung I₁ an dem Ende jedes Zeitintervalls und eine Sequenz von progressiv kürzeren Zeitintervallen, vorzugsweise exponentiell kürzere Zeitintervalle, (T₁ > T₂ > T₃ > T₄ > T₅ > T₆ > T₇) zwischen aufeinanderfolgenden Änderungen in dem elektrischen Strom.
Ein Implementieren einer Vielzahl von konstanten Stromquellen zur Aufnahme in einem IDAC, der fähig ist zum Erzeugen des in 3 gezeigten und oben beschriebenen zeitvariierenden Stromprofils, ist Fachleuten auf dem Gebiet einer analogen integrierten Schaltungs-Gestaltung bekannt.
Wenn eine Sequenz von Zeitintervallen (T_n-1, > T_n n = 1 max), wie in 3 gezeigt, in einem Bereich von 0,1 ms bis 100 ms liegt, dann sieht ein 2-MHz-Taktgenerator einen Mindestzeitschritt (LSB in der Zeitdomäne) von 0,5 µs vor. Unter Verwendung einer digitalen Synthese erzeugt ein Erzeugen einer Sequenz von Zeitintervallen, die sich von 0,5 µs bis 100 ms erstrecken, einen 200000: 1 Bereich von Zeitintervallen.
4 zeigt eine digitale Schaltung, die einen Algorithmus zum Synthetisieren einer Sequenz von nicht-linearen exponentiell kürzeren Zeitintervallen mit den vorangehenden Charakteristiken implementiert. Die in 4 dargestellte digitale Schaltung umfasst einen Taktgenerator 42, der ein 2-MHz-Taktsignal 44 erzeugt, und einen Digitalzähler 46, der das Taktsignal 44 empfängt. (Ein) Signal(e), das/die intern in dem Digitalzähler 46 rückgekoppelt wird/werden, veranlasst/veranlassen den Zähler, eine Sequenz von Pulsen zu erzeugen, die in kürzeren Zeitintervallen stattfinden (T_n > T_n+1 > T_n+2 > T_n+3 > T_n+4 ...).
Ein Implementieren eines nicht-linearen IDACs, der unäre IDAC-Stromquellen/senken des Typs verwendet, der oben in Zusammenhang mit 1 beschrieben wird, dessen Ausgangsstrom durch eine geeignete korrekte Sequenz von Zeitintervallen mit Charakteristiken des Typs gesteuert wird, der in 3 gezeigt wird und in dem vorangehenden Abschnitt beschrieben wird, ermöglicht ein Erzeugen jedes gewünschten elektrischen Ausgangsstromprofils. Ein derartiger nicht-linearer IDAC erfordert nur einfache herkömmliche analoge Konstantstromquellen, macht aber ein digitales Erzeugen der Zeitintervallsequenz komplexer. Jedoch ist ein derartiger nicht-linearer IDAC eindeutig möglich aufgrund der enormen Auflösung, die in der Zeitdomäne vorhanden ist.
Umgekehrt, wie oben beschrieben, erfordert ein IC-IDAC, der die in 2 gezeigte Technik verwendet, ein Ensemble verschiedener Analogstromquellen, die durch eine Sequenz von identischen Zeitintervallen aktiviert werden, um einen äquivalenten Bereich von elektrischem Ausgangsstrom vorzusehen, d.h. einen Strombereich von 200000:1. Heutige und vernünftig vorhersehbare IC-Herstellungstechniken ermöglichen keinen Aufbau eines derartigen Ensembles von Stromquellen in einer einzigen IC.
Das Blockdiagramm von 5 zeigt ein aktuell bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen IC-IDAC in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung, der innerhalb einer gestrichelten Linie in 5 enthalten ist, und der durch das allgemeine Bezugszeichen 60 bezeichnet wird. Wie detaillierter unten beschrieben wird, empfängt der IDAC 60 binäre digitale Daten und wandelt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung diese Daten in einen analogen elektrischen Strom um, um Hintergrundbeleuchtung-LED(s) einer Anzeige mit Strom zu versorgen. Wie in 5 gezeigt, umfasst der IDAC 60 eine digitale Steuerung 62 zum Steuern der Menge von elektrischem Strom, der durch eine analoge Schaltung 64 fließt, die ebenfalls in dem IDAC 60 enthalten ist, verbunden in Serie mit dem/den Hintergrundbeleuchtung-LED(s).
Ähnlich zu dem unären IDAC 20, der in 1 gezeigt wird, umfasst die analoge Schaltung 64 eine Anzahl von in Serie verbundenen Paaren von Schaltern und Stromsenken, in 5 nicht gesondert gezeigt, die alle parallel zwischen einem Ausgang 24 des IDACs 60 und Schaltungsmasse 28 verbunden sind. Wie zuvor in Zusammenhang mit 1 erläutert, ist Fachleuten auf dem Gebiet der analogen Schaltungs-Gestaltung bekannt, dass ein funktionell äquivalenter IDAC 60 erstellt werden kann, in dem in Serie verbundene Schalter und Stromquellen mit einer Quelle von elektrischer Leistung verbunden sind, anstatt dass in Serie verbundene Schalter und Stromsenken mit Schaltungsmasse 28 verbunden sind. Vorzugsweise umfasst die analoge Schaltung 64 2048 Paare von in Serie verbundenen Schaltern und Stromsenken, wobei jedes Paar, wenn eingeschaltet, vorzugsweise zwölf Mikroampere (12 µA) von elektrischem Strom zwischen dem Ausgang 24 des IDACs 60 und Schaltungsmasse 28 führt. Abhängig von verschiedenen unterschiedlichen Konfigurationen der Schalter, die in der analogen Schaltung 64 enthalten sind, ermöglicht eine Konfiguration für die analogen Schaltung 64 dem IDAC 60, sicher nicht weniger als 2048 verschiedene Mengen von elektrischem Strom zwischen dem Ausgang 24 und Schaltungsmasse 28 zu leiten, d.h. nicht weniger als 2048 verschiedene elektrische Ströme über Null Milliampere (0,0 mA) bis zu vierundzwanzig-komma-fünfhundertsechsundsiebzig Milliampere (24,576 mA).
Wie detaillierter unten erläutert wird, reagiert durch die Steuerung von elektrischem Strom, der durch die analoge Schaltung 64 fließt, die derzeit bevorzugte digitale Steuerung 62 auf:

1. digitale IDAC-Strom-Daten 72, die eine Menge von Strom spezifizieren, der durch die analoge Schaltung 64 fließen soll; und
2. digitale IDAC-Änderungsrate-Daten 74, die eine Rate spezifizieren, mit der sich Strom zwischen aufeinanderfolgenden Stromwerten ändert, spezifiziert durch die digitalen IDAC-Strom-Daten 72.

Beide Typen von digitalen Daten 72 und 74 werden normalerweise an den IDAC 60 von einem Mikroprozessor gesendet, der in einer tragbaren Vorrichtung enthalten ist, wie ein zellulares Telefon oder ein Tablet, die in keiner der Figuren dargestellt sind. Wie detaillierter im Folgenden beschrieben wird, sieht die digitale Steuerung 62 für den IDAC 60 eine konfigurierbare „elektrischer Strom“-Einstellungsumgebung vor, wodurch eine Software-Flexibilität bei einer Auswahl von verschiedenen Betriebsmodi für den IDAC 60 vorgesehen wird.
In Reaktion auf die digitalen Daten 72 und 74 sendet die digitale Steuerung 62 zwei (2) verschiedene Typen von digitalen Steuersignalen an die analoge Schaltung 64, jeweils über:

1. einen elf-Bit-breiten digitalen IDAC-Strom-Datenbus 76; und
2. einen digitalen PWM-Steuerung-Datenbus 78.

Unter Berücksichtigung der zweiten der zwei (2) zuvor präsentierten Regeln, wenn etwa 200 der in Serie verbundenen Schalter und Stromsenken, die in der analogen Schaltung 64 enthalten sind, gleichzeitig eingeschaltet werden, ist der durch den IDAC 60 fließende elektrische Strom 2,4 mA. Die Hälfte von einem Prozent (0,5%) von zwei-komma-vier (2,4) mA ist gleich zwölf (12) µA, d.h. die Menge von elektrischem Strom, der durch ein einzelnes Schalter- und Stromsenke-Paar geliefert wird, das in der analogen Schaltung 64 enthalten ist. Folglich, wenn 200 oder mehr Schalter, die in der analogen Schaltung 64 enthalten sind, gleichzeitig eingeschaltet werden, erhöht ein Einschalten eines weiteren Schalters in der analogen Schaltung 64 den elektrischen Strom, der durch den IDAC 60 fließt, um nur zwölf (12) µA. Das heißt, die Zunahme des elektrischen Stroms, die durch Einschalten eines einzigen in Serie verbundenen Schalter- und Stromsenke-Paar bewirkt wird, übersteigt nicht 0,5% des elektrischen Stroms, der zuvor durch den IDAC 60 fließt, d.h. verletzt nicht die zweite der zwei (2) Regeln.
Folglich für das aktuell bevorzugte Ausführungsbeispiel des IDACs 60, wenn die Anzahl von in der analogen Schaltung 64 enthaltenen Schaltern, die eingeschaltet werden, gleich 200 ist oder 200 übersteigt, um einen durch den IDAC 60 fließenden Strom zu erhöhen, werden zusätzliche Schalter nacheinander eingeschaltet, um einen durch die Hintergrundbeleuchtung-LED(s) fließenden Strom zu erhöhen:

1. basierend ausschließlich auf der in 3 gezeigten Strategie;
2. in Reaktion auf ein Timing-Signal mit einer Sequenz von Intervallen, die exponentiell abnehmen derart, wie durch die Schaltung erzeugt werden kann, die in 4 gezeigt wird.

Ein Teil einer Kurve 92 in 6 zwischen einem Paar von parallelen gestrichelten horizontalen Linien stellt einen nicht-linearen exponentiell zunehmenden elektrischen Strom dar, der durch den IDAC 60 bei Betrieb fließt;

1. an oder über einer Stromschwellenlinie 94, die einen elektrischen Strom von zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA angibt; und
2. an oder unter einer maximalen Stromlinie 96, die einen maximalen elektrischen Strom von vierundzwanzig-komma-fünfhundertsechsundsiebzig (24,576) mA angibt, der durch den IDAC 60 fließt,.

Wenn jedoch elektrischer Strom, der durch den IDAC 60 fließt, geringer ist als zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA, dann erhöht ein einfaches Einschalten eines weiteren Schalters einen elektrischen Strom, der durch den IDAC 60 fließt, um mehr als 0,5% des Stroms, der zuvor durch den IDAC 60 fließt, d.h. würde die zweite der zwei (2) Regeln verletzen. Weiter, wenn kein Strom durch den IDAC 60 fließt, d.h. wenn alle 2048 in Serie verbundenen Schalter- und Stromsenke-Paare, die in der analoge Schaltung 64 enthalten sind, ausgeschaltet sind, verletzt sogar eine winzige Zunahme des elektrischen Stroms sicher die zweite der zwei (2) Regeln, d.h. jede Zunahme des elektrischen Stroms übersteigt 0,5% keines Stroms, der durch den IDAC 60 fließt. Folglich, wenn elektrischer Strom, der durch die analoge Schaltung 64 zu einer/mehreren Hintergrundbeleuchtungs-LED(s) fließt, unter zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA ist, verwendet der IDAC 60 vorzugsweise eine andere Strategie zum Erhöhen des elektrischen Stroms als die oben beschriebene, wenn der elektrische Strom zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA übersteigt.
Durch Beibehalten des Geistes, wenn nicht des Buchstabens der zweiten der zwei (2) Regeln, wenn elektrischer Strom, der durch den IDAC 60 fließt, geringer ist als zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA:

1. wie durch die Kurve 92 in 6 dargestellt, elektrischer Strom, der von null (0,0) mA auf zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA zunimmt, findet linear statt, im Gegensatz zu exponentiell; und
2. jede aufeinanderfolgende zwölf (12) µA Zunahme von elektrischem Strom verwendet eine Strategie, die in 7 dargestellt wird, zum progressiven Erhöhen des elektrischen Stroms durch eine gemittelte Menge an Strom, die 0,5% des Stroms, der durch den IDAC 60 fließt, nicht übersteigt, mit Ausnahme eines ersten Anstiegs des Stroms über Null (0,0) mA.

Da elektrischer Strom, der von (0,0) mA auf zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA ansteigt, linear ist, sind Zeitintervalle, in denen jede aufeinanderfolgende zwölf (12) µA Zunahme von elektrischem Strom stattfindet, alle gleich.
7 zeigt einen elektrischen Strom I_N, der anfangs durch den IDAC 60 fließt, der geringer ist als zwei-komma-zweihunderteins (2,201) mA und somit durch N in Serie verbundene Schalter- und Stromsenke-Paare geliefert wird. Eine Zunahme des elektrischen Stroms von I_N zu I_N+1, geliefert durch N + 1 in Serie verbundene Schalter- und Stromsenke-Paare, erfolgt progressiv über ein Zeitintervall. Wie in 7 dargestellt, nimmt der elektrische Strom in einer Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen 102 zu, bis das zusätzliche Schalter- und Stromsenke-Paar vollständig eingeschaltet bleibt. Jeder der progressiv längeren elektrischen Strompulse 102 erhöht momentan den gesamten elektrischen Strom, der durch den IDAC 60 fließt, um zwölf (12) µA, d.h. die Menge von elektrischem Strom, die vorzugsweise von einem einzelnen Schalter- und Stromsenke-Paar geliefert wird. Da die elektrischen Strompulse 102 mit einer Rate stattfinden, die schneller ist als die, die das menschliche Auge wahrnehmen kann, nimmt jeder, der eine hintergrundbeleuchtete LCD-Anzeige einer tragbaren Vorrichtung betrachtet, deren Beleuchtung durch einen derartigen niedrigen elektrischen Strom mit Energie versorgt wird, eine allmähliche gleichmäßige Zunahme der Helligkeit der Anzeige wahr, gezeigt durch die gestrichelte Linie 104 in 7.
Unter Bezugnahme zurück auf 5, ist die dort gezeigte digitale Steuerung 62 eine digitale Schaltung mit speziellem Zweck, die mit einer Rate arbeitet, die von den digitalen IDAC-Änderungsrate-Daten 74 spezifiziert wird, zum Steuern des Betriebs von in Serie verbundenen Paaren von Schaltern und Stromsenken, die in der analogen Schaltung 64 enthalten sind, in Übereinstimmung mit der Kurve 92, die in 6 dargestellt wird, während eines aus:

1. eine Zunahme des elektrischen Stroms, der an Hintergrundbeleuchtung-LED(s) geliefert wird, von einem anfänglichen Strom I₁ zu einem nachfolgenden Strom I₂; oder
2. eine Abnahme des elektrischen Stroms, der an Hintergrundbeleuchtung-LED(s) geliefert wird, von einem anfänglichen Strom I₂ zu einem nachfolgenden Strom I₁.

Für Fachleute auf dem Gebiet einer Programmierung von digitalen Computern und/oder der Gestaltung von digitalen Schaltungen eines speziellen Zwecks ist offensichtlich, dass der Betrieb des IDACs 60, der durch die digitale Steuerung 62 bewirkt wird, alternativ vorgesehen werden kann durch einen geeignet ausgewählten und programmierten allgemeinen Mikroprozessor oder Mikroprozessor mit speziellem Zweck oder durch eine digitale Schaltung eines speziellen Zwecks mit einer Konfiguration, die sich von der in 5 gezeigten unterscheidet.
Um einen elektrischen Strom zur Hintergrundbeleuchtung zu erzeugen, der die in 6 gezeigten Charakteristiken hat, hat die digitale Steuerung 62, die in dem IDAC 60 enthalten ist, vorzugsweise beides:

1. einen Code- und Puls-Generator 112, der die digitalen IDAC-Strom-Daten 72 empfängt; und
2. einen Anstiegsrate-Generator 114, der die digitalen IDAC-Änderungsrate-Daten 74 empfängt.

Der Anstiegsrate-Generator 114 erzeugt ein Taktsignal 122 zur Übertragung an den Code- und Puls-Generator 112, der die Rate steuert, bei der der Code- und Puls-Generator 112 Änderungen des elektrischen Stroms bewirkt, der durch den IDAC 60 fließt. Eine Weise, auf die die digitale Steuerung 62 eine Software-Flexibilität bei der Auswahl verschiedener Betriebsmodi für den IDAC 60 vorsieht, ist mit einer Taktrate, die vorzugsweise durch die digitalen IDAC-Änderungsrate-Daten 74 aus zehn (10) verschiedenen alternative Raten ausgewählt wird. Die zehn (10) verschiedenen auswählbaren alternativen Taktraten werden durch einen Leistungs-bewussten kaskadierten Taktteiler 126 erzeugt, der in dem Anstiegsrate-Generator 114 enthalten ist. Vorzugsweise ist die schnellste Rate für das Taktsignal 122 2,0 MHz mit einer programmierbaren Zunahme von immer langsameren Raten, von denen jede durch die digitalen IDAC-Änderungsrate-Daten 74 ausgewählt werden kann, abnehmend auf die langsamste Rate von ungefähr 2,0 kHz. Jede dieser progressiv langsameren Raten ist vorzugsweise die Hälfte (1/2) der unmittelbar vorhergehenden schnelleren Rate. Auf diese Weise arbeitet der Taktteiler 126 ähnlich zu einer Taktgeneratorschaltung mit variabler Rate, ein Typ von Schaltung, die häufig in vorhandenen herkömmlichen Mikroprozessoren enthalten ist.
Zusätzlich zu dem Code- und Puls-Generator 112, der das Taktsignal 122 empfängt, empfängt ein Paar von Verweistabellen (LUTs - look up tables) 132, die in dem Code- und Puls-Generator 112 enthalten sind, die digitalen IDAC-Strom-Daten 72. Eine der LUTs 132 speichert Daten zum Steuern eines Betriebs des IDACs 60 in dem zweiten Betriebsmodus, d.h. in dem linearen Teil der Kurve 92, die in 6 gezeigt wird, unter der Stromschwellenlinie 94. Die andere LUT 132 speichert Daten zum Steuern eines Betriebs des IDACs 60 in dem ersten Betriebsmodus, d.h. in dem exponentiellen Teil der Kurve 92, die in 6 gezeigt wird, zwischen der Stromschwellenlinie 94 und der Maximalstromlinie 96. Einträge in den LUTs 132 speichern Daten für:

1. jede Menge von Strom, die die analoge Schaltung 64 an Hintergrundbeleuchtung-LED(s) liefern kann, d.h. 2048 Einträge, und
2. die Anzahl von Zyklen, die der Code- und Puls-Generator 112 ausführt bei einem:
1. a. Erhöhen von der nächst-niedrigen Menge von Strom zu der Menge von Strom, die für diesen bestimmten Eintrag in der LUT 132 spezifiziert ist; und
2. b. Verringern von der Menge von Strom, die für diesen bestimmten Eintrag

132

62

₁

₂

6

92

In den LUTs 132 gespeicherte Daten, die von digitalen IDAC-Strom-Daten 72 ausgewählt werden, werden übertragen:

1. über einen LUT-Datenbus 134 an Komparatoren 136; und
2. auch an:
1. a. einen Zykluszähler 142; und
2. b. einen Codezähler 144.

In Reaktion auf Daten, die von den LUTs 132 empfangen werden, zählt der Zykluszähler 142 Zyklen, die durch den Code- und Puls-Generator 112 ausgeführt werden bei einem Ändern des elektrischen Stroms, der durch den IDAC 60 an Hintergrundbeleuchtung-LED(s) geliefert wird während eines Übergangs zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in den LUTs 132. Auf eine Weise, die im Folgenden detaillierter beschrieben wird, während eines Übergangs zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in der LUT 132, zählt der Codezähler 144 Ereignisse, die während des Übergangs stattfinden.
Der Code- und Puls-Generator 112 enthält auch einen Coderechner 152, der Signale sowohl von dem Zykluszähler 142 als auch dem Codezähler 144 empfängt. Abhängig davon, ob elektrischer Strom, der durch den IDAC 60 geliefert wird, zunimmt oder abnimmt, während der IDAC 60 einen Übergang zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in den LUTs 132 durchführt in Reaktion auf die empfangenen Signale, erhöht oder verringert der Coderechner 152 um eins (1) den Eintrag in den LUTs 132, der die nächste Änderung des elektrischen Stroms spezifiziert, die durch den IDAC 60 durchzuführen ist. Die LUT 132 sendet auch Signale über einen LUT-Eintrag-Bus 154 an die Komparatoren 136, die diese Signale mit den von den LUTs 132 empfangenen Daten vergleichen, um zu bestimmen, wenn der elektrische Strom, der von dem IDAC 60 an die Hintergrundbeleuchtung-LED(s) geliefert wird, den von den digitalen IDAC-Strom-Daten 72 spezifizierten erreicht.
Schließlich überträgt der Coderechner 152 über einen Pulsanzahlbus 156 die Anzahl von Pulsen mit den Charakteristiken, die in 7 gezeigt werden, die ein Pulsgenerator 162, der in dem Code- und Pulsgenerator 112 enthalten ist, erzeugen muss und an die analoge Schaltung 64 übertragen muss während jedes der Zyklen, die erforderlich sind zum Ändern von elektrischem Strom, der durch den Strom-Eintrag in den LUTs 132 spezifiziert ist.
8 zeigt einen beispielhaften Betrieb des IDACs 60 während eines Übergangs zwischen einem Liefern von Strom von 1,008 mA an Hintergrundbeleuchtung-LED(s) und einem Liefern von 1,044 mA an diese. Anfangs ist die digitale Steuerung 62 in einem stabilen Zustand und liefert digitale Signale an die analoge Schaltung 64, die veranlasst, dass Strom mit 1,008 mA, d.h. Eintrag 83 in den LUTs 132, durch die Hintergrundbeleuchtung-LED(s) fließt. Wenn eine Änderung in den digitalen IDAC-Strom-Daten 72 stattfindet, die eine Erhöhung des Stroms auf 1,044 mA spezifiziert, d.h. Eintrag 86 in den LUTs 132, wie im Folgenden beschrieben, bewirkt der IDAC 60, dass sich der Strom mit einer Rate ändert, die von den digitalen IDAC-Änderungsrate-Daten 74 spezifiziert wird. Durch Bewirken der spezifizierten Stromerhöhung geht der Code- und Puls-Generator 112 progressiv durch die Einträge 84 und 85 in den LUTs 132 bis zu einem Erreichen des Eintrags 86.
Wie oben beschrieben, speichert jeder Eintrag in den LUTs 132 Daten, die die Anzahl von Zyklen spezifizieren, die der Code- und Puls-Generator 112 bei einem Übergang zwischen unmittelbar angrenzenden Strompegeln ausführt. Für jede Änderung des Strompegels bei einem Erhöhen des Stroms von 1,008 mA zu 1,044 mA spezifizieren die Einträge in den LUTs 132 jeweils, dass der Code- und Puls-Generator 112 fünf (5) Zyklen ausführt. Folglich, wie in 8 dargestellt, führt der Zykluszähler 142 bei einem Bewirken jedes Übergangs zuerst von dem Eintrag 83 zu dem Eintrag 84 in den LUTs 132, dann von dem Eintrag 84 zu dem Eintrag 85 und schließlich von dem Eintrag 85 zu dem Eintrag 86 fünf (5) Zyklen während jedes der Übergänge aus.
Während jede Erhöhung des elektrischen Stroms zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in der LUT 132, um die Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen 102 zu bewirken, wie in 7 gezeigt, unterteilt der Pulsgenerator 162 jeden der fünf (5) Zyklen, wie im Folgenden beschrieben.

1. Während des ersten der fünf (5) Zyklen, die von dem Zykluszähler 142 ausgeführt werden, sendet der Pulsgenerator 162:
1. a. eine logische 1 für das erste Fünftel (1/5) des Zyklus; gefolgt von
2. b. einer logischen 0 für die verbleibenden vier Fünftel (4/5) des Zyklus.
2. Während des zweiten der fünf (5) Zyklen, die von dem Zykluszähler 142 ausgeführt werden, sendet der Pulsgenerator 162:
1. a. eine logische 1 für die ersten zwei Fünftel (2/5) des Zyklus; gefolgt von
2. b. einer logischen 0 für die verbleibenden drei Fünftel (3/5) des Zyklus.
3. Während des dritten der fünf (5) Zyklen, die von dem Zykluszähler 142 ausgeführt werden, sendet der Pulsgenerator 162:
1. a. eine logische 1 für die ersten drei Fünftel (3/5) des Zyklus; gefolgt von
2. b. einer logischen 0 für die verbleibenden zwei Fünftel (2/5) des Zyklus.
4. Während des vierten der fünf (5) Zyklen, die von dem Zykluszähler 142 ausgeführt werden, sendet der Pulsgenerator 162:
1. a. eine logische 1 für die ersten vier Fünftel (4/5) des Zyklus; gefolgt von
2. b. einer logischen 0 für das verbleibende eine Fünftel (1/5) des Zyklus.
5. Während des fünften der fünf (5) Zyklen, die von dem Zykluszähler 142 ausgeführt werden, sendet der Pulsgenerator 162 eine logische 1 während des gesamten Zyklus, wodurch die Erhöhung des elektrischen Stroms zwischen unmittelbar angrenzenden Einträge in der LUT 132 abgeschlossen ist.

Wie für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich ist, muss bei einem Verringern von elektrischem Strom zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in der LUT 132 die vorhergehende Operation des Pulsgenerators 162 umgekehrt werden, so dass die Dauer des Intervalls der logischen 1 progressiv kürzer anstatt progressiv länger wird.
Während der IDAC 60 den elektrischen Strom, der an die Hintergrundbeleuchtung-LED(s) geliefert wird, von einem Eintrag in den LUTs 132 zu einem unmittelbar angrenzenden Eintrag in den LUTs 132 ändert, zählt der Codezähler 144 beides:

1. die Anzahl von Zyklen, die durch den Zykluszähler 142 ausgeführt werden; und
2. die Anzahl von progressiv längeren oder kürzeren elektrischen Strompulsen 102, die von dem Pulsgenerator 162 während jedes der Zyklen erzeugt wird. Da jeder der Übergänge, wie in dem vorangehenden Beispiel beschrieben, fünf (5) Zyklen des Zykluszählers 142 erfordert und der Pulsgenerator 162 fünf (5) aufeinanderfolgend längere Pulse während jedes dieser Zyklen erzeugt, während jedes der Übergänge zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in der LUT 132, die in 8 gezeigt wird, zählt der Codezähler 144 wiederholt während jedes der fünf (5) Zyklen die fünf (5) Zeitintervalle, die der Pulsgenerator 162 bei einem Erzeugen jedes progressiv längeren Pulses verwendet für eine Gesamtzahl in dem Codezähler 144 von fünf mal fünf (5 X 5), d.h. fünfundzwanzig (25).

Wie in dem vorhergehenden Beispiel beschrieben, arbeitet der IDAC 60 in dem zweiten Betriebsmodus des IDACs 60, d.h. in dem linearen Teil der Kurve 92, die in 6 dargestellt wird, unter der Stromschwellenlinie 94. Wie für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich ist, wenn der IDAC 60 in dem ersten Betriebsmodus arbeitet, d.h. in dem exponentiellen Teil der Kurve 92, die in 6 dargestellt wird, zwischen der Stromschwellenlinie 94 und der Maximalstromlinie 96:

1. muss der Pulsgenerator 162 keine Sequenz von progressiv längeren oder kürzeren Pulsen erzeugen; und
2. findet jede Zunahme oder Abnahme von elektrischem Strom als ein einzelner vollständiger Schritt zwischen unmittelbar angrenzenden Einträgen in den LUTs 132 statt, wobei jede aufeinanderfolgende Zunahme oder Abnahme von Strom jeweils nachfolgend auf ein progressiv kürzeres oder progressiv längeres Zeitintervall stattfindet.

Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, sollte offensichtlich sein, dass eine derartige Offenbarung lediglich illustrativ ist und nicht als einschränkend zu interpretieren ist. Folglich werden, ohne von dem Sinn und Umfang der Offenbarung abzuweichen, verschiedene Änderungen, Modifikationen und/oder alternative Anwendungen zweifellos Fachleuten auf dem Gebiet nach dem Lesen der vorangehenden Offenbarung vorgeschlagen. Insbesondere, anstelle der hier offenbarten digitalen Schaltungen, existieren zweifellos verschiedene alternative digitale Schaltungen, die in die digitale Steuerung 62 aufgenommen werden können, die ebenfalls zum Erzeugen der Daten in der Lage sind, die durch die analoge Schaltung 64 über den digitalen Datenbus 76 und den PWM-Steuerung-Digitaldatenbus 78 empfangen werden. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche als alle Änderungen, Modifikationen oder alternative Anwendungen umfassend als in dem wahren Sinn und Umfang der Offenbarung, einschließlich deren Äquivalente, zu interpretieren sind. Bei einem Bewirken der vorangehenden Absicht sollen die folgenden Ansprüche:

1. nicht Paragraph 6 von 35 U.S.C. □ 112 anführen, wie dieser an dem Tag der Anmeldung existiert, außer der Ausdruck „Mittel zum“ erscheint ausdrücklich im Text des Anspruchs;
2. alle Elemente, Schritte oder Funktionen weglassen, die darin nicht ausdrücklich erscheinen, außer das Element, der Schritt oder die Funktion wird ausdrücklich als „wesentlich“ oder „kritisch“ beschrieben;
3. von keinem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung begrenzt werden, der nicht ausdrücklich in dem Text des Anspruchs erscheint, außer das Element, der Schritt oder die Funktion wird ausdrücklich als „wesentlich“ oder „kritisch“ beschrieben; und
4. wenn das Übergangswort „aufweisen“ oder „aufweisend“ oder jede Variation davon verwendet wird, eine nicht-exklusive Inklusion aufweisen derart, dass ein Anspruch, der einen Prozess, ein Verfahren, einen Artikel oder eine Vorrichtung aufweist, die eine Liste von Schritten oder Elementen aufweist, nicht nur diese Schritte oder Elemente umfasst, sondern andere Schritte oder Elemente umfassen kann, die nicht ausdrücklich oder inhärent in dem Text des Anspruchs enthalten sind.

Bezugszeichenliste

20: unärer IDAC
22: Schalter
24: Ausgang
26: Stromquelle/senke
28: Schaltungsmasse
32: treppenartiger nicht-linearer elektrischer Strom
36: nicht-linearer treppenartiger elektrischer Strom
42: Taktgenerator
44: Taktsignal
46: digitaler Zähler
60: IDAC
62: digitale Steuerung
64: analoge Schaltung
72: digitale IDAC-Strom-Daten
74: digitale IDAC-Änderungsrate-Daten
72 und 74: digitale Daten
76: digitaler Datenbus
78: PWM-Steuerung-Digitaldatenbus
92: Kurve
94: Stromschwellenlinie
96: Maximalstromlinie
102: elektrische Strompulse
104: gestrichelte Linie
112: Code- und Pulsgenerator
114: Anstiegsrate-Generator
122: Taktsignal
126: Taktteiler
132: LUTs
134: LUT-Datenbus
136: Komparatoren
142: Zykluszähler
144: Codezähler
152: Coderechner
154: LUT-Eintrag-Bus
156: Pulsanzahlbus
162: Pulsgenerator

LISTE ANSPRUCHSELEMENT

Verfahren
spezifizierter elektrischer Strom
Anzeige
IDAC (60)
Stromquellen/senken (26)
LED
Gesamtmenge
elektrischer Strom
voreingestellte Stromschwelle (94)
elektrische Strompulse (102)
nachfolgender spezifizierter elektrischer Strom
voreingestellte Stromänderungsschwelle
IDAC-IC (60)
digitale Steuerung (62)
digitale IDAC-Steuerungssignale (72, 74)
digitale Signale (76, 78)
analoge Schaltung (64)

Claims

Verfahren zum Liefern eines spezifizierten elektrischen Stroms an zumindest eine lichtemittierende Diode (LED - light emitting diode), die in einer Anzeige enthalten ist, von einem Strom(„I“)-Digital-zu-Analog-Wandler (IDAC - I digital-to-analog converter) (60), wobei der IDAC (60) eine Vielzahl von einzelnen Stromquellen/senken (26) umfasst: a. zum parallelen Verbinden mit der LED, so dass eine Gesamtmenge von elektrischem Strom, der durch die LED fließt, gleich der Summe von einzelnen elektrischen Strömen ist, die jeweils durch jede der Stromquellen/senken (26) fließen; und b. an jedem Zeitpunkt verbundene Stromquellen/senken (26) sind entweder: i. eingeschaltet zum Liefern von elektrischem Strom an die LED; oder ii. ausgeschaltet, wodurch kein elektrischer Strom an die LED geliefert wird. wobei das Verfahren zum Liefern des spezifizierten elektrischen Stroms die Schritte aufweist: a. wenn der spezifizierte elektrische Strom eine voreingestellte Stromschwelle (94) übersteigt, eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch aufeinanderfolgendes Einschalten einzelner Stromquellen/senken (26), die in dem IDAC (60) enthalten sind, die zuvor ausgeschaltet wurden; und b. wenn der spezifizierte elektrische Strom geringer ist als die voreingestellte Stromschwelle (94), eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch Einschalten zumindest einer zusätzlichen Stromquelle/senke (26), die in dem IDAC (26) enthalten ist, die zuvor ausgeschaltet wurde, wobei die zusätzliche Stromquelle/senke (26) anfänglich abwechselnd eingeschaltet und nachfolgend ausgeschaltet wird, um dadurch eine Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen (102) zu erzeugen, bis die zusätzliche Stromquelle/senke (26) vollständig eingeschaltet bleibt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei jede Stromquelle/senke (26) bei einem Liefern von elektrischem Strom an die LED im Wesentlichen denselben elektrischen Strom wie andere Stromquellen/senken (26) liefert, die elektrischen Strom an die LED liefern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, wenn der elektrische Strom, der an die zumindest eine LED geliefert wird, von dem spezifizierten elektrischen Strom zu einem nachfolgenden spezifizierten elektrischen Strom zunimmt, während der elektrische Strom, der an die LED geliefert wird, von dem spezifizierten elektrischen Strom zu dem nachfolgenden spezifizierten elektrischen Strom zunimmt, Zustände der Stromquellen/senken (26), die mit der LED verbunden sind, bezüglich entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet, so ausgebildet sind, dass aufeinanderfolgende Zunahmen von elektrischem Strom, der an die LED geliefert wird, so vorgesehen sind, dass jede der Zunahmen eine voreingestellte Stromänderungsschwelle nicht übersteigt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die voreingestellte Stromänderungsschwelle eine Hälfte von einem Prozent (0,5%) von elektrischem Strom nicht übersteigt, der an die zumindest eine LED geliefert wird, unmittelbar bevor jede der aufeinanderfolgenden Änderungen des elektrischen Stroms stattfindet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Zunahmen von elektrischem Strom, der an die LED geliefert wird, in Reaktion auf ein Timing-Signal mit sequentiellen Intervallen stattfindet, die nicht-linear abnehmen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, wenn elektrischer Strom, der an die LED geliefert wird, geringer ist als die voreingestellte Stromschwelle (94), eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Zunahmen von elektrischem Strom in Reaktion auf ein Timing-Signal stattfindet: a. für das alle Intervalle gleich sind; und b. während jedes aufeinanderfolgenden Intervalls tritt die Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen (102) auf.
Eine „elektrischer Strom (I)“-„Digital-zu-Analog-Wandler (IDAC - I digital-to-analog converter)“-„integrierte Schaltung (IC - integrated circuit)“ (60), die ausgebildet ist zum Liefern eines spezifizierten elektrischen Stroms an zumindest eine lichtemittierende Diode (LED - light emitting diode), die in einer Anzeige enthalten ist, wobei die IDAC-IC (60) aufweist: a. eine digitale Steuerung (62) zum: 1. Empfangen von digitalen IDAC-Steuersignalen (72, 74), die spezifizieren, wie die IDAC-IC (60) zu betreiben ist bei einem Liefern des spezifizierten elektrischen Stroms an zumindest eine LED; und 2. Erzeugen von digitalen Signalen (76, 78) zum Bewirken einer derartigen Operation durch die IDAC-IC (60); und b. eine analoge Schaltung (64), die eine Vielzahl von einzelnen Stromquellen/senken (26) umfasst: 1. zum parallelen Verbinden mit der LED, so dass eine Gesamtmenge von elektrischem Strom, der durch die LED fließt, gleich der Summe von einzelnen elektrischen Strömen ist, die jeweils durch jede der Stromquellen/senken (26) fließen; und 2. an jedem Zeitpunkt verbundene Stromquellen/senken (26) sind entweder: i. eingeschaltet zum Liefern von elektrischem Strom an die LED; oder ii. ausgeschaltet, wodurch kein elektrischer Strom an die LED geliefert wird, wobei die analoge Schaltung (64) reagierend ist auf die digitalen Signale (76, 78), die von der digitalen Steuerung (62) empfangen werden: 1. wenn der spezifizierte elektrische Strom eine voreingestellte Stromschwelle (94) übersteigt, eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch aufeinanderfolgendes Einschalten einzelner Stromquellen/senken (26), die in der IDAC-IC (60) enthalten sind, die zuvor ausgeschaltet wurden; und 2. wenn der spezifizierte elektrische Strom geringer ist als die voreingestellte Stromschwelle (94), eine Zunahme des elektrischen Stroms, der durch die LED fließt, bewirkt wird durch Einschalten zumindest einer zusätzlichen Stromquelle/senke (26), die in der IDAC-IC (60) enthalten ist, die zuvor ausgeschaltet wurde, wobei die zusätzliche Stromquelle/senke (26) anfänglich abwechselnd eingeschaltet und nachfolgend ausgeschaltet wird, um dadurch eine Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen (102) zu erzeugen, bis die zusätzliche Stromquelle/senke (26) vollständig eingeschaltet bleibt.
Die IDAC-IC (60) gemäß Anspruch 7, wobei jede Stromquelle/senke (26), die mit der LED verbunden ist, bei einem Einschalten im Wesentlichen denselben elektrischen Strom wie andere Stromquellen/senken (26) liefert, die elektrischen Strom an die LED liefern.
Die IDAC-IC (60) gemäß Anspruch 7, wobei, wenn der elektrische Strom, der an die zumindest eine LED geliefert wird, von dem spezifizierten elektrischen Strom zu einem nachfolgenden spezifizierten elektrischen Strom zunimmt, während der elektrische Strom, der an die LED geliefert wird, von dem spezifizierten elektrischen Strom zu dem nachfolgenden spezifizierten elektrischen Strom zunimmt, Zustände der Stromquellen/senken (26), die mit der LED verbunden werden können, entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet sind, ausgebildet sind, aufeinanderfolgende Zunahmen von elektrischem Strom, der an die LED geliefert wird, vorzusehen, wobei jede der Zunahmen eine voreingestellte Stromänderungsschwelle nicht übersteigt.
Die IDAC-IC (60) gemäß Anspruch 9, wobei die voreingestellte Stromänderungsschwelle eine Hälfte von einem Prozent (0,5%) von elektrischem Strom nicht übersteigt, der an die zumindest eine LED geliefert wird, unmittelbar bevor jede der aufeinanderfolgenden Änderungen des elektrischen Stroms stattfindet.
Die IDAC-IC (60) gemäß Anspruch 7, wobei eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Zunahmen von elektrischem Strom, der an die LED geliefert wird, in Reaktion auf ein Timing-Signal mit sequentiellen Intervallen stattfindet, die nicht-linear abnehmen.
Die IDAC-IC (60) gemäß Anspruch 7, wobei, wenn elektrischer Strom, der an die LED geliefert wird, geringer ist als die voreingestellte Stromschwelle (94), eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Zunahmen von elektrischem Strom in Reaktion auf ein Timing-Signal stattfindet: a. für das alle Intervalle gleich sind; und b. während jedes aufeinanderfolgenden Intervalls tritt die Sequenz von progressiv längeren elektrischen Strompulsen (102) auf.