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TWI745711B - Led控制器及車輛頭燈系統 - Google Patents

Led控制器及車輛頭燈系統 Download PDF

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TWI745711B
TWI745711B TW108123757A TW108123757A TWI745711B TW I745711 B TWI745711 B TW I745711B TW 108123757 A TW108123757 A TW 108123757A TW 108123757 A TW108123757 A TW 108123757A TW I745711 B TWI745711 B TW I745711B
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TW
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image
led
buffer
frame buffer
command
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Application number
TW108123757A
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English (en)
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TW202023858A (zh
Inventor
羅那度 邦尼
烏竇 卡爾波斯基
Original Assignee
荷蘭商露明控股公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 荷蘭商露明控股公司 filed Critical 荷蘭商露明控股公司
Publication of TW202023858A publication Critical patent/TW202023858A/zh
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Publication of TWI745711B publication Critical patent/TWI745711B/zh

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Abstract

一種用於一LED像素陣列之LED控制器包含：一影像圖框緩衝器，其用於接收影像資料；及一備用影像緩衝器，其經連接至該影像圖框緩衝器以保存一備用影像。所連接之一命令及控制模組經組態以在影像資料不可用時，用該備用影像緩衝器中之該備用影像來替換該影像圖框緩衝器中之影像。

Description

LED控制器及車輛頭燈系統
本發明大體上係關於一種具有外部資料影像輸入之能夠以高速影像更新速度支援一可定址LED像素陣列的微控制器。
雖然已使用具有支援CMOS電路之LED像素陣列，但適於商業用途之實際實施方案可能面臨嚴重的製造、功率及資料管理問題。可需要以30Hz至60Hz之更新速率控制數千個發射像素之個別光強度。許多應用需要高資料更新速率，且需要支援多種校準、測試及控制方法之系統。
在一項實施例中，一種用於一LED像素陣列之LED控制器包含至一外部資料匯流排之一串列介面以及連接至該串列介面及該LED像素陣列之一位址產生器。一影像圖框緩衝器連接至該介面以接收影像資料，且進一步連接至該位址產生器以接收一影像圖框緩衝器位址。一命令及控制模組連接至該串列介面且經組態以修改影像圖框緩衝器輸出信號。一校準資料儲存模組連接至該命令及控制模組以儲存與該LED像素陣列中之像素電壓回應相關之校準資料。
在一項實施例中，一備用影像緩衝器連接至該影像圖框緩 衝器以保存一預設影像。在另一實施例中，一脈衝寬度調變器連接於該影像圖框緩衝器與該LED像素陣列之間。
在一些實施例中，該影像圖框緩衝器可以60Hz或更大速度更新經保存影像。可經由一串列介面在外部提供影像更新資料。
在一項實施例中，該命令及控制模組連接至接收溫度資料之一ADC。該命令及控制模組可連接至接收Vf資料之一ADC。在一些實施例中，該命令及控制模組可連接至接收Vbias資料之一DAC。
該命令及控制模組可連接至提供外部控制信號之一第二介面。在另一實施例中，該命令及控制模組包含一旁路線，該旁路線連接至該LED像素陣列以容許個別像素定址。
在一些實施例中，可部分地或不同地更新該影像緩衝器中之影像。
在一些實施例中，一種用於一LED像素陣列之LED控制器包含：一影像圖框緩衝器，其用於接收影像資料；及一備用影像緩衝器，其連接至該影像圖框緩衝器以保存一備用影像。一命令及控制模組經組態以在影像資料不可用時用該備用影像緩衝器中之該備用影像替換該影像圖框緩衝器中之影像。影像資料可歸因於該影像中之錯誤或未能及時接收該影像而不可用。在一些實施例中，至少部分藉由一車輛或該LED控制器提供保存於該影像圖框緩衝器中之影像資料。類似地，可至少部分藉由一車輛或該LED控制器提供該備用影像。
100:路面照明模式
110:路面
112:左邊緣
114:右邊緣
116:中心線
120:區
122:靜態照明區
130:動態照明區
132:子區
134:子區
200:燈光模組
202:CMOS晶粒
204:像素區域
206:可選擇LED區域
208:可選擇LED區域
222:LED光模組
230:主動LED陣列
300:車輛頭燈系統
302:車輛支援電源
304:資料匯流排
306:感測器模組
310:功率輸入濾波及控制模組
312:LED DC/DC模組
314:邏輯LDO模組
320:匯流排收發器
322:微控制器
324:主動頭燈模組
330:頭燈控制器/主動頭燈/車輛頭燈系統
340:遠端感測器
342:能夠進行感測器處理之電子處理模組
344:決策演算法模組
346:影像創建模組
348:影像編碼模組
350:高速匯流排
352:CAN匯流排
354:影像解碼模組
360:本地感測器
362:能夠進行感測器處理之電子處理模組
364:決策演算法模組
366:影像創建模組
370:頭燈控制模組
380:uLED模組
400:主動頭燈系統
410:LED功率分配及監測模組
412:串列周邊介面(SPI)介面
414:影像圖框緩衝器
418:脈衝寬度調變模組
420:邏輯及控制模組
430:像素模組
500:微控制器總成
600:像素控制電路
610:時序圖
630:像素控制電路
K1:開關
K2:開關
K3:開關
圖1係繪示使用一主動頭燈在離散扇區中照明一道路之一圖； 圖2繪示定位成鄰近於一靜態燈光模組之一動態像素可定址燈光模組；圖3A係用於控制一主動頭燈之一車輛頭燈系統之一項實施例；圖3B係運用至車輛處理輸出之連接控制一主動頭燈的一車輛頭燈系統之一項實施例；圖4係一主動頭燈控制器之一項實施例之一示意性繪示；圖5係用於一LED像素陣列之一微控制器總成之一繪示；圖6A及圖6B分別繪示用於一像素控制電路之一LDO旁路電路及閘極時序圖；圖6C及圖6D分別繪示一替代像素控制電路及閘極時序圖；及圖7繪示具有列及行選擇之支援LDO旁路之一主動矩陣像素陣列。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2019年6月28日申請之美國專利申請案第16/456,858號、2019年6月28日申請之美國專利申請案第16/456,862號、2018年10月30日申請之歐洲專利申請案第18203445.4號，及2018年9月10日申請之美國臨時專利申請案第62/729,257號的優先權利，該等案各者之全文係以引用的方式併入本文中。
發光像素陣列可支援受益於對光分佈之細粒強度、空間及時間控制之應用。此可包含但不限於對來自像素區塊或個別像素之發射光 之精確空間圖案化。取決於應用，發射光可在光譜上不同、隨時間自適應及/或對環境敏感。發光像素陣列可以各種強度、空間或時間模式(pattern)提供預程式化光分佈。發射光可至少部分基於經接收感測器資料且可用於光學無線通信。相關聯光學器件可在一像素、像素區塊或裝置級方面不同。一例示性發光像素陣列可包含具有一共同控制中心高強度像素區塊之一裝置，該中心高強度像素區塊具有一相關聯共同光學器件，而邊緣像素可具有個別光學器件。發光像素陣列支援之常見應用包含視訊燈光、汽車頭燈、建築及區域照明、街道燈光及資訊顯示器。
發光像素陣列可用於選擇性地及適應性地照明建築物或區域以改良視覺顯示或用於降低燈光成本。另外，發光像素陣列可用於投影媒體立面用於裝飾活動(decorative motion)或視訊效果。結合追蹤感測器及/或相機，選擇性地照明行人周圍之區域可為可行的。光譜不同之像素可用於調整燈光之色溫以及支援波長特定之園藝照明。
街道燈光係可極大地受益於發光像素陣列之使用的一重要應用。一單一類型之發光陣列可用於模擬各種街燈類型，而容許例如藉由適當啟動或去啟動選定像素而在一類型I線性街燈與一類型IV半圓形街燈之間切換。另外，可藉由根據環境條件或使用時間調整光束強度或分佈而降低街道燈光成本。例如，當不存在行人時，可減小光強度及分佈面積。若發光像素陣列之像素在光譜上不同，則可根據各自白晝、黃昏或夜間條件來調整光之色溫。
發光陣列亦非常適於支援需要直接或投影顯示之應用。例如，警告、緊急或資訊標誌皆可使用發光陣列顯示或投影。此容許例如投影變色或閃爍出口標誌。若一發光陣列係由大量像素組成，則可呈現文字 或數字資訊。亦可提供方向箭頭或類似指示符。
車輛頭燈係需要大量像素及一高資料更新速率之一發光陣列應用。可使用僅主動照明一路面之選定區段之汽車頭燈來減少與迎面而來的駕駛員之眩光或眩目相關聯之問題。使用紅外線相機作為感測器，發光像素陣列僅啟動照明路面所需之像素，同時去啟動可能使行人或迎面而來之車輛的駕駛員眩目之像素。此外，可選擇性地照明路外行人、動物或標誌以提高駕駛員之環境覺知。若發光像素陣列之像素在光譜上不同，則可根據各自白晝、黃昏或夜間條件調整光之色溫。一些像素可用於光學無線車輛對車輛通信。
參考圖1繪示發光陣列之一個高價值應用，圖1展示一車輛頭燈系統照明一車輛前方之一區120的可能路面照明模式100。如所繪示，一路面110包含一左邊緣112、一右邊緣114及一中心線116。在此實例中，照明兩個主要區-一向下引導之靜態照明區122及一動態照明區130。可動態地控制區130內之光強度。例如，在行駛於中心線116與左邊緣112之間之一迎面而來的車輛(未展示)移動至一子區132中時，可減小或完全切斷光強度。隨著迎面而來之車輛移動朝向子區134，可界定一系列子區(未展示)以亦具有降低之光強度，從而減少不安全眩目或眩光之機會。如將明白，在其他實施例中，可增加光強度以強調道路標誌或行人，或調整空間照明模式以容許例如對彎曲路面之動態光追蹤。
圖2繪示能夠提供諸如關於圖1論述之一燈光模式之燈光模組200的一定位。一LED光模組222可包含LED，單獨或結合主要或次要光學器件，包含透鏡或反射器。為了降低總體資料管理需求，光模組222可限於接通/關斷功能性或在相對較小光強度位準之間切換。不一定支援 對光強度之像素級控制。
一主動LED陣列230定位成鄰近於LED光模組22。LED陣列包含具有一像素區域204及替代地可選擇LED區域206及208的一CMOS晶粒202。像素區域204可具有104個列及304個行用於分佈於12.2毫米乘4.16毫米之一面積內之總共31,616個像素。可選擇LED區域206及208容許選擇適於不同車輛頭燈或應用之不同縱橫比。例如，在一項實施例中，可選擇LED區域206可具有具82個列及246個行之一1：3縱橫比用於分佈於10.6毫米乘4毫米之一面積內之總共20,172個像素。替代地，可選擇LED區域208可具有具71個列及284個行之一1：4縱橫比用於分佈於12.1毫米乘3.2毫米之一面積內之總共20,164個像素。在一項實施例中，可主動管理像素以具有一個10位元強度範圍及介於30Hz至100Hz之間之一更新速率，其中一典型操作更新速率係60Hz或更高。
圖3A繪示一車輛頭燈系統300之一實施例，其包含一車輛支援電源(302)及包含一資料匯流排(304)之控制系統。一感測器模組306可連接至資料匯流排304以提供與環境條件(例如，當日時間、雨、霧、環境光位準等)、車輛狀況(停放、運動中、速度、方向)或其他車輛或行人之存在/位置相關的資料。一分離頭燈控制器330可連接至車輛支援電源及控制系統。
車輛頭燈系統300可包含一功率輸入濾波及控制模組310。模組310可支援各種濾波以減少傳導發射且提供電源免疫能力(power immunity)。模組310亦可提供靜電放電(ESD)保護、負載突降(load-dump)保護、交流電機勵磁衰減保護及反極性保護。
可將經濾波功率提供至一LED DC/DC模組312。模組312 可僅用於為LED供電，且通常具有介於7伏特與18伏特之間之一輸入電壓，其中一標稱值為13.2伏特。輸出電壓可被設定為略高於如由工廠或本地校準及歸因於負載、溫度或其他因素進行之操作條件調整判定的LED陣列最大電壓(例如，高0.3伏特)。
亦將經濾波功率提供至一邏輯LDO模組314，邏輯LDO模組314可用於為主動頭燈330中之微控制器322或CMOS邏輯供電。
車輛頭燈系統300亦可包含連接至微控制器322之一匯流排收發器320(例如，具有一UART或SPI介面)。微控制器322可轉譯基於或包含來自感測器模組306之資料的車輛輸入。經轉譯車輛輸入可包含可傳送至主動頭燈模組324中之一影像緩衝器之一視訊信號。另外，微控制器322可在起動期間載入預設影像圖框且測試開路/短路像素。在一項實施例中，一SPI介面在CMOS中載入一影像緩衝器。影像圖框可為全圖框的、差動的或部分的。其他微控制器322特徵可包含CMOS狀態(包含晶粒溫度以及邏輯LDO輸出)之控制介面監測器。在一些實施例中，可動態地控制LED DC/DC輸出以最小化餘量(headroom)。除提供影像圖框資料之外，亦可控制其他頭燈功能，諸如結合側標記或轉向信號燈之補充用途及/或日間行車燈之啟動。
圖3B繪示能夠接受車輛感測器輸入及命令以及基於頭燈或本地安裝感測器之命令之一車輛頭燈系統330之各種組件及模組的一項實施例。如圖3B中所見，車載系統可包含遠端感測器340及能夠進行感測器處理之電子處理模組342。經處理感測器資料可被輸入至一決策演算法模組344中之各種決策演算法而導致至少部分基於各種感測器輸入條件(舉例而言，諸如環境光位準、當日時間、車輛位置、其他車輛之位置、道路狀 況或天氣狀況)的命令指令或模式創建。如將明白，決策演算法模組344之有用資訊亦可自其他來源提供，包含至使用者智慧型電話之連接、車輛對車輛無線連接，或至遠端資料或資訊資源之連接。
基於決策演算法模組344之結果，影像創建模組346提供一影像模式，該影像模式最終將為車輛頭燈提供動態可調整且適於條件之一主動照明模式。此經創建影像模式可藉由影像編碼模組348針對串列或其他傳輸方案來編碼，且經由一高速匯流排350發送至一影像解碼模組354。一經解碼便將影像模式提供至uLED模組380以驅動照明像素之啟動及強度。
在一些操作模式中，系統330可使用經由透過一CAN匯流排352連接決策演算法模組344而提供至一頭燈控制模組370的指令，以預設或簡化影像模式驅動。例如，車輛起步時之一初始模式可為一均勻、低光強度模式。在一些實施例中，頭燈控制模組可被用於驅動其他功能，包含感測器啟動或控制。
在其他可能操作模式中，系統330可係由自本地感測器導出的影像模式或不需要經由CAN匯流排352或高速匯流排350輸入的命令驅動。例如，可使用本地感測器360及能夠進行感測器處理之電子處理模組362。經處理感測器資料可被輸入至一決策演算法模組364中之各種決策演算法而導致至少部分基於各種感測器輸入條件(舉例而言，諸如環境光位準、當日時間、車輛位置、其他車輛之位置、道路狀況或天氣狀況)的命令指令或模式創建。如將明白，如同車輛支援遠端感測器340，決策演算法模組364之有用資訊亦可自其他來源提供，包含至使用者智慧型電話之連接、車輛對車輛無線連接，或至遠端資料或資訊資源之連接。
基於決策演算法模組364之結果，影像創建模組366提供一影像模式，該影像模式最終將為車輛頭燈提供動態可調整且適於條件之一主動照明模式。在一些實施例中，此經創建影像模式不需要額外影像編碼/解碼步驟，而是可直接發送至uLED模組380以驅動選定像素之照明。
圖4繪示諸如關於圖3之主動頭燈330描述之一主動頭燈系統400之各種組件及模組之一項實施例。如所繪示，內部模組包含一LED功率分配及監測模組410以及一邏輯及控制模組420。
來自車輛之影像或其他資料可經由一SPI介面412到達。連續影像或視訊資料可儲存於一影像圖框緩衝器414中。若無影像資料可用，則可將保存於一備用影像緩衝器中之一或多個備用影像引導至影像圖框緩衝器414。此等備用影像可包含例如與一車輛之法律上容許之近光頭燈輻射模式一致之一強度及空間模式。當判定影像資料有誤或未及時接收影像資料時，影像資料亦可由備用影像取代。在一些實施例中，在用一備用影像替換之前，影像圖框可重複一判定次數。
在操作中，影像中之像素用於定義像素模組430中之對應LED像素之回應，其中LED像素之強度及空間調變係基於(若干)影像。為了減少資料速率問題，在一些實施例中，可將像素群組(例如，5x5個區塊)控制為單一區塊。支援高速及高資料速率操作，其中來自連續影像之像素值能夠以介於30Hz與100Hz之間之一速率典型速率為60Hz一影像序列載入作為連續圖框。結合一脈衝寬度調變模組418，可操作像素模組中之各像素以依一模式且以至少部分取決於保存於影像圖框緩衝器414中之影像的一強度發射光。
在一項實施例中，可藉由使用邏輯及控制模組420以及脈 衝寬度調變模組418針對各LED像素設定適當斜坡時間及脈衝寬度而各別地控制及調整強度。此容許LED像素啟動之分級以降低功率波動，且提供各種像素診斷功能性。
圖5繪示用於一LED像素陣列之一微控制器總成500。總成500可經由Vdd及Vss引腳接收邏輯功率。一主動矩陣藉由多個VLED及VCathode引腳接收用於LED陣列控制之功率。一串列周邊介面(SPI)可使用具有一單一主機(master)之一主從架構提供全雙工模式通信。主裝置發起用於讀取及寫入之圖框。透過選擇個別從選擇(SS)線而支援多個從裝置。輸入引腳可包含一主輸出從輸入(MOSI)、一主輸入從輸出(MISO)、一晶片選擇(SC)及時脈(CLK)，其等全部連接至SPI介面。
在一項實施例中，SPI圖框包含2個停止位元(兩個「0」)、10個資料位元(MSB在首位)、3個CRC位元(x3+x+1)、一起始111b及目標000b。可按SafeSPI「圖框內」標準設定時序。
MOSI欄位資料可如下：
圖框0：標頭
圖框1/2：起始行位址[SCOL]
圖框3/4：起始列位址[SROW]
圖框5/6：行數[NCOL]
圖框7/8：列數[NROW]
圖框9：強度像素[SCOL,SROW]
圖框10：強度像素[SCOL+1,SROW]
圖框9+NCOL：強度像素[SCOL+NCOL,SROW]
圖框9+NCOL+1：強度像素[SCOL,SROW+1]
圖框9+NCOL+NROW：強度像素[SCOL+NCOL,SROW+NROW]
MISO欄位資料可包含圖框記憶體之回送。
支援60Hz(每秒60個全圖框)之一欄位更新速率，此係因為一資料速率係至少10Mbps，且通常在15Mbps至20Mbps之間。
SPI介面連接至一位址產生器、圖框緩衝器及一備用圖框緩衝器。像素可具有藉由一命令及控制模組修改之參數集及信號或功率(例如，藉由在輸入至圖框緩衝器之前或在自圖框緩衝器輸出之後經由脈衝寬度調變或功率閘控進行功率閘控)。SPI介面可連接至一位址產生模組，該位址產生模組繼而將列及位址資訊提供至主動矩陣。位址產生器模組繼而可將圖框緩衝器位址提供至圖框緩衝器。
可經由一內部積體電路(I2C)串列匯流排在外部控制命令及控制模組。支援具有7位元定址之一時脈(SCL)引腳及資料(SDA)引腳。
命令及控制模組包含一數位轉類比轉換器(DAC)及兩個類比轉數位轉換器(ADC)。此等分別用於設定一經連接主動矩陣之Vbias，幫助判定最大Vf，且判定系統溫度。一振盪器(OSC)亦經連接以設定主動矩陣之脈衝寬度調變振盪(PWMOSC)頻率。亦存在一旁路線以容許定址主動矩陣中之個別像素或像素區塊用於診斷、校準或測試目的。
在一項實施例中，命令及控制模組可提供以下輸入及輸出：至CMOS晶片之輸入：VBIAS：設定LDO之偏壓。
GET_WORD[...]：請求來自CMOS之輸出。
TEST_M1：運行像素測試：LDO處於旁路模式，循序地定址行接著定址列，輸出VF，使用內部1μA源。
經由SPI輸出之Vf值。
TEST_M2：運行像素測試：LDO處於旁路模式，循序地定址行接著定址列，輸出VF，使用外部I源。
經由SPI輸出之Vf值。
TEST_M3：LDO處於旁路模式，透過I2C定址，使用內部1μA源，經由I2C輸出Vf。
TEST_M4：LDO處於旁路模式，透過I2C定址，使用外部I源，經由I2C輸出Vf。
BUFFER_SWAP：交換至備用緩衝器/自備用緩衝器交換。
COLUMN_NUM：定址一特定列。
ROW_NUM：定址一特定行。
來自CMOS晶片之輸出：CW_PHIV_MIN,CW_PHIV_AVG,CW_PHIV_MAX：工廠量測之EOL全域光通量資料。
CW_VLED_MIN,CW_VLED_AVG,CW_VLED_MAX：工廠量測之EOL全域正向電壓資料。
CW_SERIALNO：用於可追溯性目的之晶粒/CMOS組合序列號。
TEMP_DIE：晶粒溫度之值。
VF：在由COLUMN_NUM及ROW_NUM定址時，Vf匯流 排之值。
BUFFER_STATUS：指示選擇哪一緩衝器。
支援用於微控制器總成500之各種校準及測試方法。在工廠校準期間，可量測全部像素之一Vf。主動區域之最大、最小及平均Vf可作為校準圖框「燃燒」。最大Vf及dVf/dT校準圖框可結合經量測晶粒溫度一起用於動態地判定實際VLED。通常，支援介於3.0V至4.5V之間之一VLED，其中實際值係藉由至諸如關於圖3描述之外部DC/DC轉換器之回饋迴路判定。
圖6A及圖6B分別繪示一像素控制電路600及相關聯時序圖610之一項實施例。像素控制電路600包含具有列及行選擇之邏輯以及一旁路信號。PWN OSC輸入及資料以及來自邏輯之輸出首先饋送至產生器中且接著饋送至一PWM中。PWM繼而具有控制一特定像素之啟動之一工作循環。此關於圖6C之一像素控制電路630之下文描述更詳細地描述。可使用一外部電流源及LDO旁路功能性以1.0μA及1.0mA量測全部像素之工廠校準Vf。
當藉由一低壓差(LDO)線性調節器支援LED像素時，可旁通此操作，如電路600中所繪示。在旁通期間，可用內部1μA電流源或VLED上之外部電流源量測Vf。旁通可藉由使用列及行選擇作為一逐像素操作來完成。有利地，此像素旁路電路容許判定一特定像素是否正確地運作或是否已發生任何故障情況。
如圖6B中繪示，可藉由一脈衝寬度調變器接收影像資料及脈衝寬度調變振盪時脈資料。基於來自一邏輯模組之輸入，可在每像素基礎上設定包含脈衝起始、斜坡時間及脈衝持續時間/寬度(工作循環)之閘極 時序。例如，工作循環(δ)可在「讀取」時自圖框緩衝器載入。可支援一8位元δ解析度。在一項實施例中，可針對各像素不同地設定脈衝前緣相移(φ)。
圖6C繪示不支援一旁路電路之一像素控制電路630。像素控制電路630包含具有列及行選擇之邏輯。來自邏輯之輸出首先被饋送至產生器中，且接著被饋送至一PWM中。PWM繼而具有使用額外電路依以下列方式控制一特定像素之啟動之一工作循環。藉由自中心控制區塊外部像素接收之信號來控制三個開關K1至K3。開關K3係電流源或LDO，且其電流係由Vbias控制。K2係PWM開關，其基於由影像資料判定之PWM工作循環來接通及關斷。在此實例中，K2及K3係P通道MOSFET，但其等亦可為任何其他適合形式之開關。在圖6C中，PWM信號係連接至K2之閘極，且K2之汲極節點係連接至K3之閘極。因此，當PWM信號為高時，K2關斷且K3接通，因此LED接通，且電流係由Vbias電壓判定。當PWM為低時，K2接通而將K3閘極拉高且將其關斷，因此LED關斷。
開關K1基於列選擇及行選擇信號來接通及關斷。K1僅在選擇一特定像素之列及行時接通，否則其將保持關斷。當K1接通時，其阻抗變低，且該像素之陽極或Va節點處之LED正向電壓將出現在Vf匯流排上。由於Vf匯流排之阻抗遠高於處於接通狀態之K1之阻抗，故Vf電壓將等於Va節點電壓。當電路或LED中發生一故障情況時，LED正向電壓可自正常值偏離。因此，Vf電壓可用於判定像素是否正確地運作或是否已發生任何故障情況，而不需要諸如關於圖6A揭示之特定像素旁路電路。以此方式，可實現一即時或「飛行時間(on-the-fly)」偵測，使得可在操作期間監測及報告像素狀態。
因為Vf匯流排係全部像素之一共用節點，所以可一次僅針對一個像素接通K1開關。偵測故障情況之最佳時間將為一像素藉由PWM接通之時。較佳地，由應用影像定義之PWM值可用於測試，但特殊測試影像亦可為一選項。當一像素關斷時，仍可進行偵測，但處於比接通期間更有限之一位準。
關於PWM之K1切換控制可為靈活的。取決於偵測要求，K1頻率可高於或低於PWM頻率。顯然，K1頻率愈高，則偵測愈快，即，可在一時間範圍內測試的像素愈多。例如，若PWM頻率係500Hz，則僅可在一個PWM週期或2ms期間測試一個像素，其中一K1頻率為500Hz，而以5000Hz之一K1頻率，可在2ms期間測試十個像素。此外，兩個頻率可為同步的或非同步的。
圖6D繪示像素控制電路之一例示性控制方案。在此實施例中，一K1頻率被設定為接近PWM頻率而同步接通。應注意，雖然此實例僅展示三個像素，但其可以一類似方式擴展至一整個矩陣像素陣列。針對各像素，該圖展示PWM信號電壓、Va節點電壓及K1控制電壓。針對一正常像素，Va節點電壓在PMM信號為高時為高，且在PMM信號為低時為低。同樣地，K1在K1控制電壓為高時接通，且在該控制電壓為低時關斷。取決於電路設計，PWM及K1之控制相位可相反，即，在低時接通各自開關且在高時關斷各自開關。
像素1之操作如下進行： t1至t4：PWM電壓為高。像素接通且Va節點為高。同時，K1控制電壓在t1時亦為高而與PWM之接通同步。像素2及3之K1控制電壓保持為低。像素1之K1接通，且Va節點電壓出現在Vf匯流排上，因此此時Vf匯流排電 壓等於像素1之Va電壓。K1之關斷時刻t3早於PWM之關斷時刻t4，使得像素測試可在像素關斷之前完成。
像素2之操作如下進行： 在t2：PWM為高且像素接通。t1與t2之間之輕微滯後係相移。此刻，像素1之K1仍接通，因此像素2之K1控制電壓為低，且在此PWM循環內未測試像素2。 t5至t7：PWM為高且像素第二次接通。K1控制電壓在接通時刻t5與像素2 同步且直至t6保持接通。另外兩個像素之K1控制電壓保持為低。因此，Vf匯流排電壓反映像素2之Va節點電壓。在此實例中，像素2之PWM工作循環(其係以週期或循環時間之百分比表示之導通或接通時間)大於像素1之PWM工作循環。當接通時，像素2之Va電壓低於像素1之Va電壓。
像素3之操作如下進行：PWM始終為低。像素保持關斷且Va節點電壓為低。 t8至t9：像素3之K1控制電壓為高且另外兩個像素之K1控制電壓為低。因此，此時Vf匯流排電壓表示像素3之低Va電壓。Va節點電壓關係為：
圖7更詳細地繪示支援LDO旁路之主動矩陣陣列之一方塊圖600。列及行選擇用於定址個別像素，該等像素被供應有一資料線、一旁路線、一PWMOSC線、一Vbias線及一Vf線。關於圖6B繪示一閘極及脈衝寬度調變器振盪器(PWMOSC)之時序及啟動。如將明白，在特定實施例中，不需要LDO旁路，且可使用關於圖6C及圖6D描述之電路及/或控制方案進行像素測試。
受益於在前文描述及相關聯圖式中呈現之教示的熟習此項技術者將想到本發明之許多修改及其他實施例。因此，應瞭解，本發明不 限於所揭示之特定實施例，且修改及實施例意欲包含於隨附發明申請專利範圍之範疇內。亦應瞭解，本發明之其他實施例可在缺少本文中未具體揭示之一元件/步驟之情況下實踐。
300:車輛頭燈系統
302:車輛支援電源
304:資料匯流排
306:感測器模組
310:功率輸入濾波及控制模組
312:LED DC/DC模組
314:邏輯LDO模組
320:匯流排收發器
322:微控制器
324:主動頭燈模組

Claims (32)

  1. 一種用於一LED像素陣列之LED控制器，其包括：一驅動模組，其經組態以驅動該LED像素陣列；一影像圖框緩衝器，其用於接收影像資料；一備用影像緩衝器，其與該影像圖框緩衝器串聯，連接至該驅動模組，該備用影像緩衝器經組態以保存一備用影像；及一命令及控制模組，其經連接至該影像圖框緩衝器及該備用影像緩衝器兩者，回應於在該影像資料不可用時之判定，該命令及控制模組經組態以引導該備用影像緩衝器中之該備用影像至該影像圖框緩衝器。
  2. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該命令及控制模組經組態以判定該影像資料歸因於經接收影像資料中之錯誤而不可用。
  3. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該命令及控制模組經組態以判定該影像資料歸因於未能及時接收該影像圖框緩衝器中之該影像資料而不可用。
  4. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該影像圖框緩衝器經組態以自一車輛接收該影像資料。
  5. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中至少部分藉由一車輛提供經保存於該備用圖框緩衝器中之備用影像資料。
  6. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中至少部分藉由該LED控制器提供經保存於該備用圖框緩衝器中之備用影像資料。
  7. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該影像圖框緩衝器可以30Hz或更高之速度更新經保存影像。
  8. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該影像圖框緩衝器可以60Hz或更高之速度更新經保存影像。
  9. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中可部分更新該影像緩衝器中之影像。
  10. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中可差動地更新該影像緩衝器中之影像。
  11. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中可藉由該命令及控制模組來修改該影像緩衝器中之影像。
  12. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該命令及控制模組經組態以藉由發出一緩衝器交換命令以將該備用影像交換至該影像緩衝器中而引導該備用影像緩衝器中之該備用影像至該影像圖框緩衝器。
  13. 如請求項1之用於一LED像素陣列之LED控制器，其中該命令及控制模組經組態以在該影像圖框緩衝器中之一經儲存影像已被重複一臨限次數之後引導該備用影像緩衝器中之該備用影像至該影像圖框緩衝器。
  14. 一種車輛頭燈系統，其包括：一車輛支援電源及控制系統，其包含一資料匯流排；一頭燈模組，其具有具一經連接LED像素陣列之一LED控制器；一驅動模組，其經組態以驅動該LED像素陣列；一影像圖框緩衝器，其在該LED控制器中，該影像圖框緩衝器經組態以用於接收影像資料；一在該LED控制器中之備用影像緩衝器，該備用影像緩衝器與該影像圖框緩衝器串聯，連接至該驅動模組，且經組態以保存一備用影像；及一命令及控制模組，其在該LED控制器中，回應於在該影像資料不可用時之判定，該命令及控制模組經組態以引導該備用影像緩衝器中之該備用影像至該影像圖框緩衝器。
  15. 如請求項14之車輛頭燈系統，其中該命令及控制模組經組態以判定該影像資料歸因於經接收影像資料中之錯誤而不可用。
  16. 如請求項14之車輛頭燈系統，其中該命令及控制模組經組態以判定該影像資料歸因於未能及時接收該影像圖框緩衝器中之該影像資料而不可用。
  17. 如請求項14之車輛頭燈系統，其中該影像圖框緩衝器經組態以自一車輛接收該影像資料。
  18. 如請求項14之車輛頭燈系統，其中至少部分藉由一車輛提供經保存於該備用圖框緩衝器中之備用影像資料。
  19. 如請求項14之車輛頭燈系統，其中至少部分藉由該LED控制器提供經保存於該備用圖框緩衝器中之備用影像資料。
  20. 如請求項14之車輛頭燈系統，其中該命令及控制模組經組態以藉由發出一緩衝器交換命令以將該備用影像交換至該影像圖框緩衝器中而引導該備用影像緩衝器中之該備用影像至該影像圖框緩衝器。
  21. 一種發光二極體(LED)控制器，其包括：一串列介面，其經組態以將該LED控制器連接至一外部資料匯流排；一位址產生器，其經連接至該串列介面且經組態以被連接至一LED像素陣列；一影像圖框緩衝器，其經連接至該串列介面以接收影像資料，且進一步經連接至該位址產生器以接收一影像圖框緩衝器位址；一命令及控制模組，其經連接至該串列介面，該命令及控制模組經組態以修改來自影像圖框緩衝器之輸出信號；及一校準資料儲存模組，其經連接至該命令及控制模組，該校準資料 儲存模組經組態以儲存與該LED像素陣列中之像素電壓回應相關的校準資料。
  22. 如請求項21之LED控制器，進一步包括一備用影像緩衝器，該備用影像緩衝器經連接至該影像圖框緩衝器以保存一預設影像。
  23. 如請求項21之LED控制器，進一步包括一脈衝寬度調變器，該脈衝寬度調變器經連接於該影像圖框緩衝器與該LED像素陣列之間。
  24. 如請求項21之LED控制器，其中該影像圖框緩衝器可以60Hz或更高之速度更新經保存影像。
  25. 如請求項21之LED控制器，其中該命令及控制模組經連接至接收溫度資料之一類比至數位轉換器(ADC)。
  26. 如請求項21之LED控制器，其中該命令及控制模組經連接至接收正向電壓(Vf)資料之一類比至數位轉換器(ADC)。
  27. 如請求項21之LED控制器，其中該命令及控制模組經連接至接收經設定偏壓(Vbias)資料之一數位至類比轉換器(DAC)。
  28. 如請求項21之LED控制器，其中該命令及控制模組經連接至提供外部控制信號之一第二介面。
  29. 如請求項21之LED控制器，其中該命令及控制模組包含一旁路線，該旁路線經連接至該LED像素陣列以容許個別像素定址。
  30. 如請求項21之LED控制器，其中可部分更新該影像緩衝器中之影像。
  31. 如請求項21之LED控制器，其中可差動地更新該影像緩衝器中之影像。
  32. 如請求項21之LED控制器，其中可藉由該命令及控制模組來修改該影像緩衝器中之影像。
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