JP7654933B2 - 外れ値ピクセルを考慮したマイクロｌｅｄへの電力供給 - Google Patents

Description

この出願は、２０２０年１２月１７日に出願された米国特許出願第１７／１２５，８４１号に対する優先権の利益を主張するものであり、それをその全体にてここに援用する。

本開示は、異常に高い順電圧（Ｖｆ）で経験される暗収差（dark aberrations）を低減又は排除するように構成された発光装置及び発光装置制御システムに関する。

例えば家庭用又は商業用照明などの一部の用途では、照明の可視的な効果に関するユーザ体験が非常に重要である。自動車照明は、ユーザ体験が非常に重要である別の用途である。発光ダイオード（ＬＥＤ）の順電圧が供給電圧を上回る場合、ＬＥＤは期待通りに動作しない可能性が高い。そのようなＬＥＤは、点灯したＬＥＤの中で黒色又はより暗いスポットとして現れ得る。

図は、一部の実施形態に従った、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）から出現する光を変更することができる制御システムを含んだ、装置、システム、又は方法の様々な図を示す。用語“前”、“後ろ”、“頂部”、“側部”、及び他の方向指示用語は、装置及びシステム並びに他の要素を説明する際に単に便宜上使用され、何らかの限定をするものとして解釈されるべきでない。
マイクロＬＥＤ（ｕＬＥＤ）のマトリクスを含むダイを駆動するためのシステムの一実施形態の論理ブロック図を例として示している。 駆動されない及び／又は駆動不足のｕＬＥＤを含むｕＬＥＤダイの一実施形態の透視図を例として示している。 ドライバ回路電気効率対ｕＬＥＤ順電圧（Ｖｆ）のグラフを例として示している。 ｕＬＥＤのマトリクス及び対応するドライバ回路を含むパッケージの一実施形態の概念ブロック図を例として示している。 ｕＬＥＤピクセル（ｕＬＥＤドライバ回路及び対応するｕＬＥＤ）の一実施形態の回路図を例として示している。 ｕＬＥＤを駆動する際にピクセルの順電圧（Ｖｆ）を考慮するシステムの一実施形態の論理ブロック図を例として示している。 経時的な様々な電気的ＬＥＤ特性のグラフを例として示している。 電圧源からの波形及び経時的なｕＬＥＤのマトリクスの幾つかのｕＬＥＤにおける対応する応答の一実施形態のグラフを例として示している。 ｕＬＥＤ順電圧（Ｖｆ）分析システムの一実施形態の概念ブロック図を例として示している。 ｕＬＥＤマトリクスダイを駆動する方法の一実施形態の図を例として示している。 例えば以下にて図６－図１０に関して説明されるものなどの機能をサポートするシステムのチップレベル実装の一実施形態の図を例として示している。 ｕＬＥＤパッケージに含まれる回路の一実施形態の図を例として示している。 １つ以上の実施形態を実装するための機械１３００（例えば、コンピュータシステム）の一実施形態のブロック図を例として示している。

例えばｕＬＥＤダイ上のマイクロＬＥＤ（“ｕＬＥＤ”と表されることもある）のアレイなどの、コンパクトなピクセル化されたＬＥＤは、大きいモノリシック領域を含むことができる。ｕＬＥＤアレイは、例えばヘッドライト、テールライト、パーキングライト、フォグランプ、方向灯、又はこれらに類するものなどの自動車照明に用いられることができる。このような用途は単なる例であり、ｕＬＥＤアレイの数多くの他の用途が可能である。

ｕＬＥＤアレイは、個々のピクセル輝度の制御のためのドライバ電子回路とハイブリッド化されたｕＬＥＤのダイを含むことができる。ドライバ電子回路は、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）材料若しくはプロセス、又は他の半導体製造プロセスを用いて製造されることができる。

一部の実施形態において、ドライバ電子回路は線形駆動方式を実装することができる。線形駆動方式は、そのような制御電子回路、特に、大きいｕＬＥＤアレイ構成のための１つの実用的なソリューションである。しかしながら、線形駆動方式では、例えば安定したｕＬＥＤ電流供給及び許容可能な熱損失の両方を提供するなどのために、ドライバ電子回路への電圧供給を制御するために特別な注意が要求される。全てのピクセルドライバがそれらのコンプライアンス電圧より上で動作されることを保証するために、ドライバ電子回路への電圧供給は、一般に、アレイ内のｕＬＥＤの最も高い順電圧（Ｖｆ）よりも上に設定される。

モノリシックｕＬＥＤチップの利点は、ｕＬＥＤ集団の間での順電圧（Ｖｆ）の狭い分散（例えば、標準偏差＜１００ミリボルト）に有利に働くことである。この順電圧（Ｖｆ）均一性は、例えば供給される電圧とｕＬＥＤの順電圧（Ｖｆ）との間の電圧差を低減させることなどによって、熱損失を減少させる。残念ながら、依然として、順電圧（Ｖｆ）が過度に高い（例えば、ｕＬＥＤの平均順電圧（Ｖｆ）よりも２０％高い、２５％高い、より大きい若しくは小さいパーセンテージだけ高い、又はそれらの間のパーセンテージだけ高い）外れ値ｕＬＥＤの群が小さいながらも問題となる大きさで存在する。

十分な供給電圧を提供するための１つのソリューションは、外れ値を含め、ダイ上のｕＬＥＤの全てについての、最も高いＶｆよりも高い（又はそれに等しい）供給電圧を提供することを含む。このソリューションを用いると、外れ値を含む全てのｕＬＥＤがちゃんと駆動されることになる。しかしながら、ドライバ電子回路にわたる電圧降下が平均で増加するので、熱損失が増加することになる（一部の実際的なケースにおいて禁止レベルまで）。

別のソリューションは、外れ値ｕＬＥＤを考慮しないことを含む。このように外れ値を飛ばす（スキップする）ことは、供給電圧が低いままであることを可能にし、それによって、ｕＬＥＤ間の狭い順電圧（Ｖｆ）分散からの恩恵を受ける。このソリューションでは、外れ値のＶｆのうちの１つ以上に対処するために電源電圧を増大させるソリューションと比較して、熱損失が低減されることになる。しかしながら、このようなソリューションを用いると、一部の外れ値ｕＬＥＤが駆動されない及び／又は駆動不足になる可能性が高い。そのような駆動されない又は駆動不足のｕＬＥＤは、ｕＬＥＤアレイ上に暗いスポットとして現れ得る。外れ値のより大きい集団は、一部の用途において、特に、駆動されない及び／又は駆動不足のｕＬＥＤが目に見えるままである場合に、禁止されるべきものになり得る。

実施形態は、外れ値ｕＬＥＤドライバに電圧コンプライアンスを提供して、対応するｕＬＥＤが、熱損失に対して小さい影響で点灯することができるようにするための（例えば、単純な）駆動方式を含み得る。実施形態によって提供される利点は、線形ドライバ方式で駆動されるピクセル化マトリクスＬＥＤの以下の課題のうちの１つ以上に対処することができる：（１）マトリクスｕＬＥＤの費用効果的な駆動方式を提供すること、（２）ドライバ効率制約を克服すること、（３）電圧コンプライアンス制約を克服すること、又は（４）外れ値が電圧コンプライアンス又はドライバ効率のいずれかを損ねるものであるピクセル集団にわたる順電圧分散に対処すること。

図１は、ｕＬＥＤ制御システム１００の一実施形態の図を例として示している。図示されるシステム１００は、複数のＬＥＤドライバによってｕＬＥＤのマトリクス１０４に分配される電力を供給する電圧源１０２を含む。電圧源１０２は、一定の直流（ＤＣ）電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６と、一定の基準電圧Ｖ_ＧＮＤ１０８とを供給する。電圧源１０２は、電圧供給をＶ_ＬＥＤ１０６のＤＣレベルに固定することができる。この電圧は、負荷ライン応答（ｕＬＥＤのアレイ１０４の負荷）に伴って動的に変化したりはしない。従って、Ｖ_ＬＥＤ１０６は、電流ドライバ信号のパルス幅変調（ＰＷＭ）期間中に動的に変化しない。

先述したように、ｕＬＥＤのアレイ１０４の外れ値ピクセルを考慮するようにＶ_ＬＥＤ１０６が設定される場合、ｕＬＥＤのドライバにおける熱損失が高くなる（禁止されるほどにさえ高くなる）。逆に、外れ値ｕＬＥＤのＶｆを考慮せずにＶ_ＬＥＤ１０６が設定される場合、外れ値ｕＬＥＤは駆動されない又は駆動不足のままとなり得る。そのような駆動されない又は駆動不足のＬＥＤは、ｕＬＥＤのマトリクス１０４内の暗いスポットとして現れ得る。

図２は、外れ値ｕＬＥＤのＶｆを考慮せずに駆動されるｕＬＥＤのアレイ２００の一実施形態の図を例として示している。見て取れるように、一部のｕＬＥＤが駆動されない又は駆動不足のままであり、ｕＬＥＤのアレイ２００内に黒い又は暗めのスポット２２０をもたらす。

図３は、外れ値ｕＬＥＤの数（ｕＬＥＤのアレイ２００内の全てのｕＬＥＤの％として）に対する効率のグラフの一実施形態の図を例として示している。見て取れるように、外れ値とみなされるピクセルの割合が増加するにつれて、ドライバ回路電気効率が低下する。目標は、電気効率を、例えば、８５％、８０％、より大きい若しくは小さいパーセンテージ、又はそれらの間のパーセンテージよりも高く保つこととすることができる。電気効率は、電力出力を供給電力で割ったものとして定義される。例えば、外れ値Ｖｆが、ｕＬＥＤのマトリクス１０４内のＬＥＤの集団にわたって２０％増加すると、ドライバ効率は８６％（外れ値を考慮しない基準効率）から７２％に低下する。

図４は、ｕＬＥＤのマトリクス１０４に電気的に結合された電気バックプレーンを含むシステム４００の一実施形態の論理ブロック図を例として示している。電気バックプレーンは、ｕＬＥＤドライバ４４４及び電力供給回路を含む。ｕＬＥＤドライバ４４４の線形ドライババージョンの更なる詳細については、図５に関して提供する。電力供給回路は、電源からのＶ_ＬＥＤ１０６及び基準電圧Ｖ_ＧＮＤ１０８を含む。Ｖ_ＬＥＤ１０６はパワープレーン４４２に提供される。Ｖ_ＧＮＤ１０８はグランドプレーン４４０に提供される。ｕＬＥＤドライバ４４４は、パワープレーン４４２からのＶ_ＬＥＤ１０６を用いて電力供給される。ｕＬＥＤドライバ４４４は、電気インターコネクト４４６を介して、ｕＬＥＤのマトリクス１０４内の個々のｕＬＥＤ又はｕＬＥＤのグループを制御する。ｕＬＥＤドライバ４４４は、ｕＬＥＤがオンであるかオフであるか、デューティサイクル、又はｕＬＥＤ１０４の他の電力制御を制御することができる。

ｕＬＥＤのマトリクス１０４は、電気インターコネクト４４６を介してｕＬＥＤドライバ４４４に電気的に結合される。ｕＬＥＤのマトリクス１０４は、他の電気インターコネクト４４８を介してグランドプレーン４４０に電気的に結合される。誘電体４５０が、ｕＬＥＤドライバ４４４をグランドプレーン４４０から電気的及び物理的に分離する。すなわち、誘電体４５０は、ｕＬＥＤドライバ４４４とグランドプレーン４４０との間に（例えば、直接）位置するとともに、グランドプレーン４４０とパワープレーン４４２との間に（例えば、直接）位置する。

図５は、ｕＬＥＤドライバ４４４とｕＬＥＤのマトリクス１０４のｕＬＥＤ５５０とを含むシステム５００の一実施形態の論理回路図を例として示している。ｕＬＥＤドライバ４４４は、電気インターコネクト４４６上の電気信号５５４を制御する。ｕＬＥＤドライバ４４４は、電気信号５５４を制御することによって、電流がｕＬＥＤ５５０に流れるのを阻止又は許可することができる。この制御を用いて、ｕＬＥＤドライバ４４４は最終的に、個々の又はグループのｕＬＥＤ５５０がオンであるか及びいつオンであるか、並びにｕＬＥＤのデューティサイクルを制御することができる。

他のｕＬＥＤ駆動方式の制約を克服するため、及びｕＬＥＤのマトリクス１０４の電気効率を上昇させるために、幾つかの改善された駆動方式を提供する。実施形態は、個々にアドレス指定可能なピクセルを有するｕＬＥＤダイを考える。ｕＬＥＤダイは、ＰＷＭモードで動作する線形ドライバアーキテクチャを含むｕＬＥＤドライバ４４４を含む。この（１つ以上の）制御方式は、少なくとも部分的に、ｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号の位相がランダムにされることによって、電圧源１０２によって駆動される総二乗平均平方根（ＲＭＳ）及び高調波電流を最小化する助けとなり得る。

実施形態は、電圧源１０２を含むことができ、その出力電圧を、十分な帯域幅応答を有する負荷（例えば、負荷のコントローラ９９０（図９参照））によって動的に変調及び制御することができる。実施形態は、ｕＬＥＤのマトリクス１０４の稼働時の前又は最中に外れ値ピクセルを特定する（例えば、感知電圧によってそのように分類される（図９参照））ことができる制御方式を含むことができる。コントローラ９９０は、ドライバのＰＷＭ信号のサイクル毎又は数サイクル毎に、電圧源１０２からの電圧を指定電圧値まで上昇させることができる。この高い方の電圧は、外れ値ピクセルの順電圧（Ｖｆ）の分布の関数として指定されることができる。

実施形態は、ドライバのＰＷＭ信号のサイクル毎又は数サイクル毎に、電圧供給を指定電圧値まで繰り返し（例えば、所定の間隔などで周期的に）上昇させる制御方式を含むことができる。該高い方の設定電圧は、外れ値ピクセルの順電圧（Ｖｆ）の関数として指定されることができる。ＬＥＤの順電圧（Ｖｆ）は、ＬＥＤが点灯している間のＬＥＤでの電圧降下である。

実施形態は、特定された外れ値ピクセルのランダムＰＷＭ位相制御を電源電圧の上昇と同期させることができる制御方式を含み得る。実施形態は、電源によって供給される電圧の上昇を外れ値ピクセルのＰＷＭ信号と同期させて、それらのコンプライアンス電圧が、少なくとも供給電圧の上昇によって確立される期間中に満たされ得るようにする制御方式を含むことができる。実施形態は、外れ値ピクセルの変更可能な設定電流を含む制御方式を提供することができる。

図６は、ｕＬＥＤのマトリクス１０４を駆動するために外れ値ピクセルＶｆを考慮するシステム６００の一実施形態の論理回路図を例として示している。システム６００はｕＬＥＤ制御システム１００に類似しており、システム６００は制御コマンド６６０を電圧源１０２に提供する回路を含んでいる。制御コマンド６６０は、次の電圧供給期間において電源１０２が高めの電圧を供給すべきことを示す。制御コマンド６６０は、ｕＬＥＤドライバ４４４（図４参照）に結合されたコントローラ９９０（図９参照）によって発行されることができる。コントローラ９９０は、メモリ９８８を含むか、又はそうでなければ、少なくとも、異常に高いＶｆ（例えば、平均Ｖｆよりも指定パーセンタイルだけ又は標準偏差何個か分だけ高いＶｆ）を持つｕＬＥＤの各々について、Ｖｆ、デューティサイクル、ＰＷＭ周期、又はこれらに類するものを示すデータを含むメモリ９８８を含むことができ、あるいは、該データを含むメモリにアクセスすることができる。コントローラ９９０は、このデータを用いて、電源１０２に供給電圧をＶｆより高く上昇させるコマンド６６０を提供することができる。制御コマンド６６０のタイミングは、外れ値ｕＬＥＤのオンＰＷＭ部分の間に電圧源１０２が供給電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６を上昇させるように同期され得る。

図７は、経時的な様々な電気的ＬＥＤ特性のグラフ７００を例として示している。グラフ７００は、電圧源１０２によって提供される電圧（Ｖ_ＬＥＤ）をプロットしている。電圧源１０２は、最低で、ｕＬＥＤのマトリクス１０４内のｕＬＥＤの大半（例えば、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、より大きいパーセンテージ、又はそれらの間のパーセンテージより多い）についてのＶｆより高いコンプライアンス電圧に設定される。コントローラ９９０は、外れ値ピクセルの活性化をトリガするためのコマンド６６０を発行することができる。コマンド６６０に応答して、電圧源１０２は、供給電圧Ｖ_ＬＥＤをＶ_ＭＩＮからＶ_ＭＡＸ（例えば、全てのｕＬＥＤの中で最も高い順電圧、ｕＬＥＤのうち指定された割合（例えば、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、より大きいパーセンテージ、又はそれらの間のパーセンテージよりも大きい）よりも大きいように設定された電圧）に上昇させることができる。Ｖ_ＭＩＮからＶ_ＭＡＸに移る際に、電圧は、ピクセルのオンＰＷＭ期間中に外れ値ピクセルのうちの１つ以上をオンにするのに十分になることができる。

グラフ７００に示される他の電気的パラメータは、定まらない電圧応答を有する外れ値ｕＬＥＤについての外れ値ｕＬＥＤ電流を含んでいる。電圧応答は、Ｖｆより高くない電圧のときに定まらない。そのような例において、電流は、略０であったりフローティング（０とｕＬＥＤがターンオンされるときの電流との間のどこか）であったりし得る。

図６及び図７は、ｕＬＥＤのマトリクス１０４からの制御コマンド６６０が電圧源１０２に送られる実施形態の基本動作を示している。従って、図６の電圧源１０２は、ｕＬＥＤドライバ４４４とほぼ同じ周波数の変調された信号を確立するための動的制御帯域幅を含む。十分な帯域幅で、電圧源１０２は、図７に示されるように、ＰＷＭ周期内で少なくとも２つのレベル（Ｖ_ＭＩＮ及びＶ_ＭＡＸ）間で電圧をスイングすることができる電圧源を提供することができる。低い電圧レベル（Ｖ_ＭＩＮ）は、外れ値を考慮しない電圧レベルに相当する。高い電圧レベルは、電圧供給変調信号のデューティサイクルによって規定される短い期間中に印加される。このような高い電圧レベルは、この短い期間中に外れ値ピクセルの電圧コンプライアンスを保証するように決定される。電流ドライバのデューティサイクルは、“△”及び“ｘ”のラインによって示されるように電圧源と一致してもよいし、“／”及び“○”のラインによって示されるようにこの期間を超えて延びてもよく、この場合、電圧コンプライアンスは保証されず、駆動電流は定まらない。なお、２つの電圧レベルの間で電圧供給が遷移するとき、立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、システムの帯域幅応答に依存し、それが、高い電圧レベルの最短時間、及びＰＷＭドライバ電流の方形の形状品質を制限することになる。

図８は、電圧源１０２からの波形及び経時的なｕＬＥＤのマトリクス１０４の幾つかのｕＬＥＤにおける対応する応答の一実施形態のグラフ８００を例として示している。ＰＷＭ駆動方式では、ｕＬＥＤのマトリクス１０４のｕＬＥＤのうちの一部のみが所与の時間に駆動される。各ｕＬＥＤが駆動される時間が、そのｕＬＥＤのＰＷＭ期間と見なされる。ｕＬＥＤのオン時間の間の時間が十分に低い（周波数が十分に高い）限り、人間の目はオフ時間を知覚せず、色強度は、時間間隔にわたる強度の平均として現れる。

図８においてのような電源電圧を用いることの、図７の電源電圧に対する利点は、電圧電源の位相をｕＬＥＤのＰＷＭオンサイクルと同期させる必要性を排除することを含む。単純にするために、図８は、位相がＰＷＭ期間にわたって広がっている３つの外れ値ピクセルのみを示している。実際には、異なる位相を有するこのようなピクセルがもっと多く存在し得るが、動作原理は同様である。

供給電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６は、ピクセルＰＷＭ周波数よりも高い周波数でＶ_ＭＩＮ値とＶ_ＭＡＸ値との間で交番する。すなわち、各ＰＷＭオン期間で、Ｖ_ＬＥＤ１０６は、Ｖ_ＭＩＮとＶ_ＭＡＸとの間で複数回のサイクルを経る。従って、指定されたデューティサイクル値での外れ値ピクセルでは、供給電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６の位相とピクセルのＰＷＭとが同期していなくても、ピクセル電流は、図６について説明した方法と同様にして、供給電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６のパターンに概ね従うことができる。結果として得られる平均ピクセル電流は、図６に従って動作する実施形態の平均ピクセル電流と同様となり得る。

図８では、各ｕＬＥＤが略同じデューティサイクルを有するように示されているが、これは必要とされることではない。ピクセルは、様々なデューティサイクルを有することができ、依然として良好に動作することができる。ピクセルは異なるＰＷＭ位相を有するが、それらは全て、それらそれぞれのＰＷＭ信号のハイ（high）期間内に高い供給電圧の幾つかの発生を受ける。供給電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６の周波数が高いほど、ｕＬＥＤの位相とＶｍａｘとがより頻繁に対応し合い、より正確な平均ピクセル電流となる。十分に小さいデューティサイクル及び十分に高いＶｆを有するピクセルでは、高い供給電圧（Ｖ_ＭＡＸ）と高周波ピクセルＰＷＭ信号との間の重なり合いがないためにｕＬＥＤがターンオンできないことがあり得る。それにもかかわらず、ゼロ電流と小さい電流との間の差が依然として小さいので、表示される画像又はｕＬＥＤのアレイ１０４の総電流に対するそのような消灯（ｕＬＥＤがターンオンできないこと）の影響は限られ得る。消灯に関するデューティサイクル閾値は、ｕＬＥＤの交番周波数（１／Ｖ_ＭＩＮとＶ_ＭＡＸとの間の時間）及びＰＷＭオン期間（デューティサイクル）に依存する。周波数が高いほど、前記デューティサイクル閾値は小さくなり、消灯の影響は小さくなる。

図９は、ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤの順電圧（Ｖｆ）を分析するためのシステム９００の一実施形態の図を例として示している。実施形態を用いるために、説明したように、コントローラ９９０をｕＬＥＤのマトリクス１０４の一部として用いることができる。コントローラ９９０はメモリ９８８を含むことができる。メモリ９８８は、どのｕＬＥＤが異常に高いＶｆを持つかを示すデータを格納することができる。ｕＬＥＤ９９６が異常に高いＶｆを持つかを判定するために、試験機器９９２によって電気刺激９９４をｕＬＥＤドライバ４４４に提供することができる。試験機器９９２は、電源１０２と同様の電源を含むことができる。試験機器９９２は、刺激９９４として供給される電流又は電圧の振幅、周波数、又は他のパラメータを変化させるように動作可能であるとし得る。

刺激９９４は、殆どの時間、ｕＬＥＤドライバ４４４を駆動するために使用される電圧（Ｖ_ＭＩＮ）を含むことができる。十分な応答９９８が検出された場合、そのｕＬＥＤ９９６は正常であるとみなすことができる。不十分な応答９９８が検出された場合、そのｕＬＥＤ９９６は外れ値とみなすことができる。

不十分な応答９９８（期待される（閾値）電流を下回る電流）に応答して、試験機器９９２は、そのｕＬＥＤ９９６の識別子（例えば、行及び列によってなど、そのｕＬＥＤのマトリクス内での位置よって、又は他の識別子）をコントローラ９９０のメモリ９８８（又はコントローラ９９０によってアクセス可能なメモリ）に格納させることができる。そのようにして、コントローラ９９０は、供給電圧Ｖ_ＬＥＤ１０６を上昇させるコマンド６６０をいつ発行すべきかを決定することができる。図９の動作は、製造中、パッケージング後、製造若しくは流通の何らかの他の段階中、又はこれらの組み合わせにおいて実行され得る。

コントローラ９９０は、その動作を実行するように構成された電気又は電子コンポーネントを含むことができる。該電気又は電子コンポーネントは、１つ以上のトランジスタ、抵抗、キャパシタ、ダイオード、インダクタ、発振器、スイッチ、論理ゲート（例えば、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ネゲート、バッファ、若しくはこれらに類するもの）、マルチプレクサ、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、増幅器、整流器、変調器、復調器、プロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、若しくはこれらに類するもの）、メモリデバイス（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、若しくはこれらに類するもの）、又はこれらに類するものを含むことができる。

ドライバ４４４は、ｕＬＥＤのマトリクス１０４（ｕＬＥＤダイと呼ぶこともある）の（１つ以上の）ｕＬＥＤへの電力供給を実装するように構成された電気又は電子コンポーネントを含むことができる。該電気又は電子コンポーネントは、１つ以上のトランジスタ、抵抗、キャパシタ、ダイオード、インダクタ、発振器、スイッチ、論理ゲート、マルチプレクサ、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、増幅器、整流器、変調器、復調器、プロセッサ、メモリデバイス、又はこれらに類するものを含むことができる。

図１０は、ｕＬＥＤマトリクスダイを駆動するための方法１０００の一実施形態の図を例として示している。方法１０００は、少なくとも部分的に、電圧源１０２、ｕＬＥＤのマトリクス１０４、コントローラ９９０、ドライバ４４４、他のコンポーネント、又はこれらの組み合わせによって実行され得る。方法１０００は、図示されるように、動作１００２にて、電源により、第１期間の間、マイクロ発光ダイオード（ｕＬＥＤ）ダイの大半のｕＬＥＤを動作させるのに十分な第１電圧を有する電力を、ｕＬＥＤダイのそれぞれのｕＬＥＤドライバに供給し、動作１００４にて、第１期間の間、ｕＬＥＤドライバを用いてｕＬＥＤダイの大半のｕＬＥＤを駆動し、動作１００６にて、電源により、第１期間の後の第２期間の間、第２電圧を有する電力を供給し、第２電圧は第１電圧よりも高く、第２電圧は、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分であり、動作１００８にて、第２期間の間、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤダイのｕＬＥＤ及び大半のｕＬＥＤを駆動する、ことを含む。

方法８００は更に、第２期間は、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、ことを含み得る。当該方法は更に、試験機器により、ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤを試験して、該ｕＬＥＤが第１電圧によって動作可能であるかを判定することを含み得る。方法８００は更に、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを、ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリに格納することを含み得る。

方法８００は更に、コントローラにより、電源に、電源に第２電圧で電力を供給させるためのコマンドを発することを含み得る。方法８００は更に、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、電源により、複数回にわたって第１電圧及び第２電圧で電力を供給することを含み得る。方法８００は更に、電源により、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの各パルス幅変調サイクルオン時間の間、第２電圧を供給することを含み得る。

方法８００は更に、電源により、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン時間のうちの一部の間、第２電圧を供給することを含み 得る。方法８００は更に、第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤダイのｕＬＥＤの駆動電流が、該ｕＬＥＤの平均駆動電流が目標平均電力に駆動されるように個別に変更される、ことを含み得る。

以下は、ｕＬＥＤのマトリクス１０４に関する一部の詳細と、一部の実施形態によって従われる一部の適用検討事項である。

図１１は、例えば図６－図１０に関して説明されるものなどの機能をサポートするシステム１１００のチップレベル実装形態の一実施形態をより詳細に示している。システム１１００は、例えば図６－図１０及びこの中の別の箇所に関して説明されるものなどの回路及び手順のための振幅及びデューティサイクルの、ピクセルレベル又はグループピクセルレベルの制御を実施することができるコマンド＆制御モジュール１１１６（コントローラと呼ぶこともあり、図９のコントローラ９９０と同様又は同じとし得る）を含む。一部の実施形態において、システム１１００は更に、ｕＬＥＤのマトリクス１１２０に供給され得る生成済み又は処理済みの画像を保持するためのフレームバッファ１１１０を含む。他のモジュールは、制御データ又は命令又は応答データを伝送するように構成された、例えばシリアルバス（例えば、Ｉ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）シリアルバス）又はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）（１１１４）などのデジタル制御インタフェースを含むことができる。

動作時、システム１１００は、ＳＰＩインタフェース１１１４を介して到着する、車両又は他のソースからの画像又は他のデータを受け入れることができる。連続した画像又はビデオデータは、画像フレームバッファ１１１０に格納されることができる。画像データが利用可能でない場合、スタンバイ画像バッファ１１１１に保持された１つ以上のスタンバイ画像を画像フレームバッファ１１１０に向けることができる。そのようなスタンバイ画像は、例えば、車両の法的に許可されたロービームヘッドランプ放射パターン、又は建築照明若しくは表示のためのデフォルト光放射パターン、と一致する強度及び空間パターンを含むことができる。

動作時、画像内のピクセルを用いて、アクティブ内の対応するＬＥＤピクセルの応答を定め、ＬＥＤピクセルの強度及び空間変調が画像に基づくものとされる。データレート問題を低減させるために、一部の実施形態において、ピクセルのグループ（例えば、５×５ブロック）を１つのブロックとして制御することができる。一部の実施形態において、高速及び高データレート動作がサポートされ、連続した画像からのピクセル値が、６０Ｈｚを典型として３０Ｈｚと１００Ｈｚとの間のレートで、画像シーケンス内の連続したフレームとしてロードされることが可能となる。ＰＷＭを用いて、画像フレームバッファ１１１０に保持された画像に少なくとも部分的に依存したパターン及び強度で光を発するように各ピクセルを制御することができる。

一部の実施形態において、システム１１００は、ロジック電力をＶ_ｄｄ及びＶ_ｓｓピンを介して受け取ることができる。アクティブマトリクスは、ＬＥＤアレイ制御のための電力を複数のＶＬＥＤ及びＶ_{Ｃａｔｈｏｄｅ}ピンによって受け取る。ＳＰＩ１１１４は、単一のマスターとのマスター－スレーブアーキテクチャを用いて全二重モード通信を提供することができる。マスターデバイスは、読み取り及び書き込みのためのフレームを発信する。複数のスレーブデバイスが、個々のスレーブ選択（ＳＳ）ラインでの選択を介してサポートされる。入力ピンは、マスター出力スレーブ入力（ＭＯＳＩ）、マスター入力スレーブ出力（ＭＩＳＯ）、チップ選択（ＳＣ）、及びクロック（ＣＬＫ）を含むことができ、全てがＳＰＩインタフェース１１１４に接続される。ＳＰＩインタフェース１１１４は、アドレス生成器、フレームバッファ、及びスタンバイフレームバッファに接続する。ピクセルは、パラメータセットと、（例えば、フレームバッファへの入力前に電力ゲーティングによって、又はパルス幅変調若しくは電力ゲーティングを介してフレームバッファからの出力後に）コマンド＆制御モジュールによって変更された信号又は電力を有することができる。ＳＰＩインタフェース１１１４はアドレス生成モジュール１１１８に接続されることができ、そして、アドレス生成モジュール１１１８が行及びアドレス情報をアクティブマトリクス１１２０に提供する。そして、アドレス生成モジュール１１１８は、フレームバッファアドレスをフレームバッファ１１１０に提供することができる。

一部の実施形態において、コマンド＆制御モジュール１１１６は、シリアルバス１１１２を介して外部から制御されることができる。例えば７ビットアドレス指定などのクロック（ＳＣＬ）ピン及びデータ（ＳＤＡ）ピンがサポートされ得る。コマンド＆制御モジュール１１１６は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）及び２つのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むことができる。該ＤＡＣ及びＡＤＣは、それぞれ、接続されたアクティブマトリクスのＶ_ｂｉａｓを設定し、最大Ｖｆを決定すること及びシステム温度を決定することを助けるために使用される。アクティブマトリクス１１２０のパルス幅変調発振（ＰＷＭＯＳＣ）周波数を設定するための発振器（ＯＳＣ）も接続される。一実施形態において、診断、較正、又は試験目的でアクティブマトリクス内の個々のピクセル又はピクセルブロックのアドレス指定を可能にするためのバイパスラインも存在する。アクティブマトリクス１１２０は、データライン、バイパスライン、ＰＷＭＯＳＣライン、Ｖｂｉａｓライン、及びＶｆラインが供給される個々のピクセルをアドレス指定するために使用される行及び列選択によって更にサポートされ得る。

当業者によって理解されるように、一部の実施形態において、説明される回路及びアクティブマトリクス１１２０は、パッケージ化されることができ、オプションで、半導体ＬＥＤによる光生成に電力供給して制御するために接続されるサブマウント又はプリント回路基板を含むことができる。特定の実施形態において、プリント回路基板はまた、電気ビア、ヒートシンク、グランドプレーン、電気トレース、及びフリップチップ若しくは他のマウントシステムを含むことができる。サブマウント又はプリント回路基板は、例えばセラミック、シリコン、アルミニウムなどの任意の好適材料から形成され得る。サブマウント材料が導電性である場合、基板材料上に絶縁層が形成され、該絶縁層上に金属電極パターンが形成される。サブマウントは、機械的サポートとして機能することができ、ＬＥＤ上の電極と電源との間の電気的インタフェースを提供するとともに、ヒートシンク作用も提供する。

一部の実施形態において、アクティブマトリクス１１２０は、様々なタイプ、サイズ、及びレイアウトの発光素子から形成されることができる。一実施形態において、個々にアドレス指定可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）の１次元アレイ又は２次元マトリクスアレイが用いられ得る。一般に、Ｎ及びＭをそれぞれ２と１０００との間として、Ｎ×Ｍアレイが用いられ得る。個々のＬＥＤ構造は、正方形、長方形、六角形、多角形、円形、弓形、又は他の表面形状を持つことができる。ＬＥＤアセンブリ又は構造のアレイは、幾何学的に直線状の行及び列、ずらされた行又は列、曲がった線、又は準ランダム若しくはランダムなレイアウトで配置され得る。個別にアドレス指定可能な複数のピクセルアレイとして形成された複数のＬＥＤを含むＬＥＤアセンブリもサポートされる。一部の実施形態において、ＬＥＤへの導電ラインの放射状又は他の非矩形グリッド配置が用いられ得る。他の実施形態において、ＬＥＤへの導電ラインの湾曲、巻回、蛇行、及び／又は他の好適な非直線状配置が用いられ得る。

一部の実施形態において、マイクロＬＥＤ（μＬＥＤｓ又はｕＬＥＤ）のアレイが用いられ得る。ｕＬＥＤは、１００μｍ×１００μｍよりも小さい横方向寸法を持つ高密度ピクセルをサポートすることができる。一部の実施形態において、直径又は幅で約５０μｍ以下の寸法を有するｕＬＥＤが用いられ得る。このようなｕＬＥＤは、赤色、青色、及び緑色の波長を有するｕＬＥＤを近接させてアライメントすることによって、カラーディスプレイの製造に使用されることができる。他の実施形態において、ｕＬＥＤは、モノリシック窒化ガリウム（ＧａＮ）又は他の半導体基板上に画成されたり、セグメント化されて部分的に又は完全に分割された半導体基板上に形成されたり、あるいは、ｕＬＥＤのグループ分けとして個々に形成又はパネル組み立てされたりすることができる。一部の実施形態において、アクティブマトリクス１１２０は、センチメートルスケールの面積以上の基板上に位置付けられた少数のｕＬＥＤを含み得る。一部の実施形態において、アクティブマトリクス１１２０は、センチメートルスケールの面積以下の基板上に数百、数千、又は数百万のＬＥＤが一緒に位置付けられたｕＬＥＤピクセルアレイをサポートし得る。一部の実施形態において、ｕＬＥＤは、３０ミクロンと５００ミクロンとの間のサイズにされたＬＥＤを含み得る。一部の実施形態において、発光ピクセルアレイ内の発光ピクセルの各々は、疎なＬＥＤアレイを形成するように、少なくとも１ミリメートル離して位置付けられ得る。他の実施形態において、疎なＬＥＤアレイの発光ピクセルは、１ミリメートルより小さく離して位置付けられ、３０ミクロンから５００ミクロンの範囲の距離だけ離隔され得る。ＬＥＤは、少なくとも部分的に透明であるとし得る固体基板又はフレキシブル基板に埋め込まれ得る。例えば、発光ピクセルアレイは、ガラス、セラミック、又はポリマー材料に少なくとも部分的に埋め込まれることができる。

ここで説明されるものなどの発光マトリクスピクセルアレイは、光分布のきめ細かい強度、空間、及び時間制御から恩恵を受ける用途をサポートし得る。これは、以下に限られないが、ピクセルブロック又は個々のピクセルからの放射光の正確な空間パターニングを含み得る。用途に応じて、放射光は、スペクトル的に別個であり、経時的に適応可能であり、及び／又は環境応答性であるとし得る。発光ピクセルアレイは、様々な強度、空間、又は時間パターンで事前にプログラムされた光分布を提供し得る。放射光は、受信したセンサデータに少なくとも部分的に基づくことができ、光無線通信のために用いられることができる。関連する光学系は、ピクセルレベル、ピクセルブロックレベル、又はデバイスレベルで別個にされ得る。一例の発光ピクセルアレイは、関連する共通の光学系を備えた、共通制御される高輝度ピクセルの中心ブロックを有するデバイスを含むことができ、一方、エッジピクセルは個別の光学系を有し得る。発光ピクセルアレイによってサポートされる一般的な用途は、映像照明、自動車ヘッドライト、建築及びエリア照明、街路照明、並びに情報ディスプレイを含む。

発光マトリクスピクセルアレイは、改善された視覚表示のために建物又は領域を選択的及び適応的に照明するために使用されたり、照明コストを低減させるために使用されたりし得る。また、発光ピクセルアレイは、装飾的な動き又は映像効果のためにメディアファサードを投影するために使用され得る。追跡用のセンサ及び／又はカメラと共に、歩行者の周りの領域の選択的な照明が可能となり得る。スペクトル的に異なるピクセルを用いて、照明の色温度を調整することができるとともに、特定波長の園芸照明をサポートすることができる。

街路照明は、発光ピクセルアレイの使用から恩恵を受け得る一用途である。単一の発光アレイを用いて様々な街灯タイプを模倣することができ、選択されたピクセルの適切な活性化又は非活性化によって、例えば、タイプＩの直線状の街灯とタイプＩＶの半円状の街灯との間での切り換えを可能にし得る。さらに、環境条件又は使用時間に従って光ビームの強度又は分布を調節することにより、街路照明コストを低下させ得る。例えば、歩行者が存在しないときに光の強さ及び分布面積を小さくし得る。発光ピクセルアレイのピクセルがスペクトル的に異なる場合、昼光、夕暮れ、又は夜間の条件に従って光のそれぞれの色温度を調節し得る。

発光アレイはまた、直接的な又は投影的な表示を必要とする用途をサポートするのに適している。例えば、警告標識、緊急標識、又は情報標識は全て、発光アレイを用いて表示又は投影されることができる。これは、例えば、色が変化する又は点滅する出口標識が投影されることを可能にする。発光アレイが多数のピクセルで構成される場合、テキスト又は数値の情報が提示されてもよい。指示の矢印又は類似のインジケータも提供され得る。

車両ヘッドランプは、大きいピクセル数及び高いデータリフレッシュレートを必要とする発光アレイ用途である。道路の選択された部分のみを能動的に照らす自動車ヘッドライトは、対向する運転者のまぶしさ又は目の眩みに関連する問題を軽減するために使用されることができる。赤外線カメラをセンサとして用いて、発光ピクセルアレイは、歩行者又は対向車の運転者の目を眩ませてしまい得るピクセルを非活性化しながら、道路を照らすのに必要なピクセルのみを活性化することができる。また、運転者の環境認知を高めるために、道路外の歩行者、動物、又は標識を選択的に照明することができる。発光ピクセルアレイのピクセルがスペクトル的に異なる場合、昼光、夕暮れ、又は夜間の条件に従って光のそれぞれの色温度を調節してもよい。一部のピクセルを、光無線車両対車両通信のために使用してもよい。

ＬＥＤ光モジュールは、マトリクスＬＥＤを、単独で、又はレンズ若しくはリフレクタを含む一次若しくは二次光学系と共に、含むことができる。全体的なデータ管理要件を減らすために、光モジュールは、オン／オフ機能、又は比較的少ない光強度レベル間での切り替えに制限されてもよい。光強度の全ピクセルレベルでの制御は必ずしもサポートされない。

動作時、画像内のピクセルを用いて、ピクセルモジュール内の対応するＬＥＤピクセルの応答を定め、ＬＥＤピクセルの強度及び空間変調が画像に基づくものとされる。データレート問題を低減させるために、一部の実施形態において、ピクセルのグループ（例えば、５×５ブロック）を１つのブロックとして制御することができる。高速及び高データレート動作がサポートされ、連続した画像からのピクセル値が、６０Ｈｚを典型として３０Ｈｚと１００Ｈｚとの間のレートで、画像シーケンス内の連続したフレームとしてロードされることが可能となる。パルス幅変調モジュールと併せて、ピクセルモジュール内の各ピクセルは、画像フレームバッファに保持された画像に少なくとも部分的に依存したパターン及び強度で光を発するように動作されることができる。

上述の実施形態において、ｕＬＥＤの強度は、好適な照明ロジック、制御モジュール、及び／又はＰＷＭモジュールを用いて、各ＬＥＤピクセルに対して適切なランプ時間及びパルス幅を設定することによって、別々に制御及び調節されることができる。外れ値ピクセル電圧管理は、信頼性のあるパターン化照明を提供するためのＬＥＤピクセル活性化を提供することができる。電源１０２の電圧管理を提供することができる制御システム１２００を図１２に例示する。図１２に見られるように、マトリクスマイクロＬＥＤアレイ１２２０は、個別に制御されて能動的に光を発する数千から数百万の微細ＬＥＤピクセルの１つ以上のアレイを含むことができる。画像の表示をもたらすパターン又はシーケンスで光を放射するために、アレイ上の異なる位置にあるマイクロＬＥＤピクセルの電流レベルが、具体的な画像に従って個々に調節される。これは、特定の周波数でピクセルをターンオン及びターンオフするＰＷＭを伴い得る。ＰＷＭ動作時、ピクセルを通る平均ＤＣ電流は、導通時間と周期又はサイクル時間との間の比であるＰＷＭデューティサイクルと、電流振幅との積である。

図１２は、ｕＬＥＤパッケージに含められ得る回路を含むシステム１２００の論理ブロック図を例として示している。システム１２００の効率的な使用を容易にする処理モジュールが図１２に示されている。システム１２００は、例えば図６－図１１に関して説明したものなどの回路及び手順のための振幅及びデューティサイクルのピクセルレベル又はグループピクセルレベルでの制御を実装することができる制御モジュール１２１６を含む。一部の実施形態において、システム１２００は更に、画像を生成、処理、又は送信するための画像処理モジュール１２０４と、制御データ及び／又は命令を送信するように構成された、例えばＩ^２Ｃ（inter-integrated circuit）、ＳＰＩ（serial peripheral interface）、ＣＡＮ（controller area network）、ＵＡＲＴ（universal asynchronous receiver transmitter）などのデジタル制御インタフェース１２１３とを含む。デジタル制御インタフェース１２１３及び制御モジュール１１１６は、システムマイクロコントローラと、外部デバイスから制御入力を受信するように構成された任意のタイプの有線又は無線モジュールとを含み得る。例として、無線モジュールは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｚ－ｗａｖｅ、メッシュ、ＷｉＦｉ、近距離通信（ＮＦＣ）を含むことができ、及び／又はピアツーピアモジュールが使用されてもよい。マイクロコントローラは、ＬＥＤ照明システムに組み込まれ、有線若しくは無線モジュール又はＬＥＤシステム内の他のモジュールから入力を受信し、それに基づいて他のモジュールに制御信号を提供するように構成されるか構成可能であるかし得る任意のタイプの専用コンピュータ又はプロセッサとし得る。マイクロコントローラ又は他の好適な制御モジュール１１１６によって実装されるアルゴリズムは、専用プロセッサによる実行のために非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、又はファームウェアにて実装され得る。非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体の例は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、及び半導体メモリデバイスを含む。メモリは、マイクロコントローラの一部として含まれてもよいし、プリント回路基板若しくはエレクトロニクス基板上で又はその外でのいずれかで、他の場所に実装されてもよい。

モジュールという用語は、ここで使用されるとき、１つ以上のエレクトロニクス基板にはんだ付けされ得る個々の回路基板上に配置される電気及び／又は電子コンポーネントを指し得る。しかしながら、モジュールという用語はまた、同様の機能を提供するが、同じ領域内又は異なる領域内で１つ以上の回路基板に個々にはんだ付けされ得る電気及び／又は電子コンポーネントも指し得る。

制御モジュール１２１６は更に、画像処理モジュール１２０４及び例えばＩ^２Ｃなどのデジタル制御インタフェース１２１３を含み得る。理解されるように、一部の実施形態において、画像処理計算は、変調画像を直接生成することを通して制御モジュール１１１６によって行われてもよい。あるいは、標準画像ファイルを処理するか、他の方法で変換するかして、画像をマッチングする変調を提供することができる。主にＰＷＭデューティサイクル値を含む画像データが、画像処理モジュール１２０４内で全てのピクセルについて処理され得る。振幅は固定値又は殆ど変化しない値であるので、振幅関連コマンドは、例えばＩ^２Ｃなどのいっそう単純なデジタルインタフェースを介して別個に与えられることができる。制御モジュール１２１６がデジタルデータを解釈し、それが、ピクセルに対するＰＷＭ信号を生成するためにＰＷＭ生成器１２１０によって使用されるとともに、必要な電流源振幅を得るための制御信号を生成するためにデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）ブロック１２１２によって使用され得る。

一部の実施形態において、図１２のアクティブマトリクス１２２０は、ｍ個の共通アノードＬＥＤを含むｍ個のピクセルを含むことができる。一例の実施形態において、ピクセルユニットは、ＬＥＤ１なる単一のＬＥＤと、３つのトランスコンダクタンスデバイス（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）スイッチＭ１乃至Ｍ３とを含み、電源Ｖ１（Ｖ_ＬＥＤと呼ぶこともある）によって給電される。Ｍ３はＮチャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、そのゲートが振幅制御信号に結合されて、必要な電流源振幅を生成する。ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、ＬＥＤ１に対して並列であり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ Ｍ２とトーテムポールペアを形成する。Ｍ１及びＭ２トランジスタペアのゲートは互いに結合され且つＰＷＭ信号に結合される。従って、ＰＷＭがハイであるとき、Ｍ１がターンオフされ、Ｍ２がターンオンされる。Ｍ３ゲートに結合された振幅制御信号によって決定される値で、電流がＬＥＤ１、Ｍ２、及びＭ３を通って流れる。ＰＷＭがローであるとき、Ｍ１がターンオンされ、Ｍ２がターンオフされる。その結果、Ｍ３の電流源は遮断され、ＬＥＤはＭ１を通じて高速放電される。

図１３は、１つ以上の実施形態を実装するための機械１３００（例えば、コンピュータシステム）の一実施形態のブロック図を例として示している。機械１３００は、ｕＬＥＤダイの駆動不足の又は駆動されないｕＬＥＤを管理する技術を実装することができる。コントローラ９９０、試験機器９９２、電圧源１０２、又はそれらのコンポーネントが、機械１３００のコンポーネントのうちの１つ以上を含み得る。コントローラ９９０、試験機器９９２、電圧源１０２、又はそれらのコンポーネントのうちの１つ以上が、少なくとも部分的に、機械１３００のコンポーネントを用いて実装され得る。（コンピュータの形態をした）一例の機械１３００は、処理ユニット１３０２、メモリ１３０３、リムーバブルストレージ１３１０、及び非リムーバブルストレージ１３１２を含み得る。機械１３００としてコンピューティング装置の例を図示して説明するが、コンピューティング装置は、異なる実施形態では異なる形態であり得る。例えば、コンピューティング装置は、代わりに、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、又は図１３に関して図示して説明されるのと同じ若しくは同様の要素を含む他のコンピューティング装置であってもよい。例えばスマートフォン、タブレット、及びスマートウォッチなどの装置は、一般に、モバイル装置と総称される。また、様々なデータストレージ要素が機械１３００の一部として示されているが、ストレージはまた、あるいは代わりに、例えばインターネットなどのネットワークを介してアクセス可能なクラウドベースのストレージを含み得る。

メモリ１３０３は、揮発性メモリ１３１４及び不揮発性メモリ１３０８を含み得る。機械１３００は、例えば揮発性メモリ１３１４及び不揮発性メモリ１３０８、リムーバブルストレージ１３１０、並びに非リムーバブルストレージ１３１２などの、多様なコンピュータ読み取り可能媒体を含むことができ、あるいは、このような多様なコンピュータ読み取り可能媒体を含むコンピューティング環境へのアクセスを有することができる。コンピュータストレージは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）及び電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）若しくは他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ若しくはここで説明される機能を実行するためのコンピュータ読み取り可能命令を格納することができる他の磁気ストレージデバイスを含む。

機械１３００は、入力１３０６、出力１３０４、及び通信接続１３１６を含むコンピューティング環境を含むことができ、あるいは、それへのアクセスを有することができる。出力１３０４は、入力デバイスとしても機能し得る例えばタッチスクリーンなどのディスプレイデバイスを含み得る。入力１３０６は、タッチスクリーン、タッチパッド、マウス、キーボード、カメラ、１つ以上のデバイス固有ボタン、機械１３００内に統合された又は有線若しくは無線データ接続を介して機械１３００に結合された１つ以上のセンサ、及び他の入力デバイス、のうちの１つ以上を含み得る。コンピュータは、クラウドベースのサーバ及びストレージを含め、例えばデータベースサーバなどの１つ以上のリモートコンピュータに接続するために通信接続を用いて、ネットワーク化された環境内で動作し得る。リモートコンピュータは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイス若しくは他の共通ネットワークノード、又はこれらに類するものを含み得る。通信接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、セルラー、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又は他のネットワークを含み得る。

コンピュータ読み取り可能記憶装置に格納されたコンピュータ読み取り可能命令は、機械１３００の処理ユニット１３０２（処理回路と呼ぶこともある）によって実行可能である。ハードドライブ、ＣＤ－ＲＯＭ、及びＲＡＭは、例えばストレージデバイスなどの非一時的（例えば、有形）コンピュータ読み取り可能媒体を含む物品の一部の例である。例えば、コンピュータプログラム１３１８を用いて、処理ユニット１３０２に、ここで説明された１つ以上の方法又はアルゴリズムを実行させ得る。なお、用語“非一時的”は、媒体又はストレージデバイスが移動不可能であることを意味するように解釈されるべきでない。

ここで開示された装置及び関連する方法を更に示すために、非限定的な例のリストを以下に提供する。以下の非限定的な例は各々、単独で存在してもよいし、他の例のうちのいずれか１つ以上との任意の置換又は組み合わせで組み合わされてもよい。

例１において、方法は、電源により、第１期間の間、マイクロ発光ダイオード（ｕＬＥＤ）ダイの大半のｕＬＥＤを動作させるのに十分な第１電圧を有する電力を、前記ｕＬＥＤダイのそれぞれのｕＬＥＤドライバに供給し、前記第１期間の間、前記ｕＬＥＤドライバを用いて前記ｕＬＥＤダイの前記大半のｕＬＥＤを駆動し、前記電源により、前記第１期間の後の第２期間の間、第２電圧を有する電力を供給し、前記第２電圧は前記第１電圧よりも高く、前記第２電圧は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分であり、前記第２期間の間、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの前記ｕＬＥＤ及び前記大半のｕＬＥＤを駆動する、ことを含み得る。

例２において、例１は更に、前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、ことを含み得る。

例３において、例２は更に、試験機器により、前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤを試験して、該ｕＬＥＤが前記第１電圧によって動作可能であるかを判定し、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを、前記ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリに格納する、ことを含み得る。

例４において、例３は更に、前記コントローラにより、前記電源に、前記電源に前記第２電圧で電力を供給させるためのコマンドを発する、ことを含み得る。

例５において、例１乃至４のうち少なくとも１つは更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源により、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給する、ことを含み得る。

例６において、例１乃至５のうち少なくとも１つは更に、前記電源により、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの各パルス幅変調サイクルオン時間の間、前記第２電圧を供給する、ことを含み得る。

例７において、例１乃至６のうち少なくとも１つは更に、前記電源により、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン時間のうちの一部の間、前記第２電圧を供給する、ことを含み得る。

例８において、例１乃至７のうち少なくとも１つは更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの前記ｕＬＥＤの駆動電流が、該ｕＬＥＤの平均駆動電流が目標平均電力に駆動されるように個別に変更される、ことを含み得る。

例９は、複数のマイクロ発光ダイオード（ｕＬＥＤ）及びそれぞれのｕＬＥＤドライバを有するｕＬＥＤダイと、電源と、コントローラであり、前記電源に、第１期間の間、第１電圧を有する電力を前記ｕＬＥＤドライバに供給させる第１コマンドを提供し、前記第１電圧は、前記複数のｕＬＥＤのうち大半を動作させるのに十分であり、前記電源に、前記第１期間の後の第２期間に、第２電圧を有する電力を供給させる第２コマンドを提供し、前記第２電圧は、前記第１電圧よりも高く、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分である、ように構成されたコントローラと、を有するシステムを含む。

例１０において、例９は更に、前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、ことを含み得る。

例１１において、例１０は更に、前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤについて、該ｕＬＥＤが前記第１電圧によって動作可能であるかを判定するように構成された試験機器と、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを格納するように構成された、前記ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリと、を含み得る。

例１２において、例１１は更に、前記コントローラは更に、前記電源に前記第１電圧及び前記第２電圧よりも高い第３電圧で電力を供給させるコマンドを、前記電源に発するように構成される、ことを含み得る。

例１３において、例９は更に、前記コントローラは更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源に、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給させるように構成される、ことを含み得る。

例１４において、例９乃至１３のうち少なくとも１つは更に、前記コントローラは更に、前記電源に、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの各ＰＷＭサイクルオン時間の間、前記第２電圧を供給させるように構成される、ことを含み得る。

例１５において、例９乃至１４のうち少なくとも１つは更に、前記コントローラは更に、前記電源に、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン時間のうちの一部の間、前記第２電圧を供給させるように構成される、ことを含み得る。

例１６は、命令を含んだ機械読み取り可能媒体であって、前記命令は、機械によって実行されるときに、該機械に、マイクロ発光ダイオード（ｕＬＥＤ）ダイに結合された電源に、第１期間の間、第１電圧を有する電力を前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤドライバに供給させる第１コマンドを提供し、前記第１電圧は、前記ｕＬＥＤダイの複数のｕＬＥＤのうち大半を動作させるのに十分であり、前記電源に、前記第１期間の後の第２期間に、第２電圧を有する電力を供給させる第２コマンドを提供し、前記第２電圧は、前記第１電圧よりも高く、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分である、ことを有する処理を実行させる、機械読み取り可能媒体を含む。

例１７において、例１６は更に、前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、ことを含み得る。

例１８において、例１６乃至１７のうち少なくとも１つは更に、前記処理は更に、前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤについて、該ｕＬＥＤが前記第１電圧によって動作可能であるかを判定し、前記ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリにより、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを格納する、ことを有することを含み得る。

例１９において、例１８は更に、前記処理は更に、前記電源に前記第１電圧及び前記第２電圧よりも高い第３電圧で電力を供給させるコマンドを発する、ことを含み得る。

例２０において、例１６乃至１９のうち少なくとも１つは更に、前記処理は更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源に、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給させる、ことを有することを含み得る。

本開示の主題の実施形態例がここに示されて説明されてきたが、当業者に明らかなことには、このような実施形態は単に例として提供されている。ここで提供された題材を読んで理解することにより、開示された主題から逸脱することなく、数多くの変形、変更、及び代用が当業者に思い浮かぶであろう。理解されるべきことには、ここで説明された開示の主題の実施形態に対する様々な代替が、主題の様々な実施形態を実施する際に使用され得る。意図されることには、以下の請求項が、開示された主題の範囲を定義し、それによって、これらの請求項の範囲内の方法及び構造とそれらに均等なものとが包含される。

Claims (27)

1. 電源により、第１期間の間、ｕＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）ダイの大半のｕＬＥＤを動作させるのに十分な第１電圧を有する電力を、前記ｕＬＥＤダイのそれぞれのｕＬＥＤドライバに供給し、前記ｕＬＥＤ及び前記ｕＬＥＤドライバは前記電源に対して直列に接続され、
   前記第１期間の間、前記ｕＬＥＤドライバを用いて前記ｕＬＥＤダイの前記大半のｕＬＥＤを駆動し、
   前記電源により、前記第１期間の後の第２期間の間、第２電圧を有する電力を供給し、前記第２電圧は前記第１電圧よりも高く、前記第２電圧は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分である、
   ことを有する方法。
2. 前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、請求項１に記載の方法。
3. 試験機器により、前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤを試験して、該ｕＬＥＤが前記第１電圧によって動作可能であるかを判定し、
   前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを、前記ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリに格納する、
   ことを更に有する請求項２に記載の方法。
4. 前記コントローラにより、前記電源に、前記電源に前記第２電圧で電力を供給させるためのコマンドを発する、
   ことを更に有する請求項３に記載の方法。
5. 前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源により、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
6. 前記電源により、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの各パルス幅変調サイクルオン時間の間、前記第２電圧を供給する、
   ことを更に有する請求項１に記載の方法。
7. 前記電源により、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン時間のうちの一部の間、前記第２電圧を供給する、
   ことを更に有する請求項１に記載の方法。
8. 前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの前記ｕＬＥＤの駆動電流が、該ｕＬＥＤの平均駆動電流が目標平均電力に駆動されるように個別に変更される、請求項１に記載の方法。
9. 複数のｕＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）及びそれぞれのｕＬＥＤドライバを有するｕＬＥＤダイと、
   電源であり、前記ｕＬＥＤ及び前記ｕＬＥＤドライバが当該電源に対して直列に接続される電源と、
   コントローラであり、
   前記電源に、第１期間の間、第１電圧を有する電力を前記ｕＬＥＤドライバに供給させる第１コマンドを提供し、前記第１電圧は、前記複数のｕＬＥＤのうち大半を動作させるのに十分であり、
   前記電源に、前記第１期間の後の第２期間に、第２電圧を有する電力を供給させる第２コマンドを提供し、前記第２電圧は、前記第１電圧よりも高く、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分である、
   ように構成されたコントローラと、
   を有するシステム。
10. 前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤについて、該ｕＬＥＤが前記第１電圧によって動作可能であるかを判定するように構成された試験機器と、
    前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを格納するように構成された、前記ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリと、
    を更に有する請求項１０に記載のシステム。
12. 前記コントローラは更に、前記電源に前記第１電圧及び前記第２電圧よりも高い第３電圧で電力を供給させるコマンドを、前記電源に発するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記コントローラは更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源に、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給させるように構成される、請求項９に記載のシステム。
14. 前記コントローラは更に、前記電源に、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの各ＰＷＭサイクルオン時間の間、前記第２電圧を供給させるように構成される、請求項９に記載のシステム。
15. 前記コントローラは更に、前記電源に、前記第１電圧によって動作可能でないｕＬＥＤの複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン時間のうちの一部の間、前記第２電圧を供給させるように構成される、請求項９に記載のシステム。
16. 命令を含んだ機械読み取り可能媒体であって、前記命令は、機械によって実行されるときに、該機械に、
    ｕＬＥＤ（マイクロ発光ダイオード）ダイに結合された電源に、第１期間の間、第１電圧を有する電力を前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤドライバに供給させる第１コマンドを提供し、前記第１電圧は、前記ｕＬＥＤダイの複数のｕＬＥＤのうち大半を動作させるのに十分であり、前記ｕＬＥＤ及び前記ｕＬＥＤドライバは前記電源に対して直列に接続され、
    前記電源に、前記第１期間の後の第２期間に、第２電圧を有する電力を供給させる第２コマンドを提供し、前記第２電圧は、前記第１電圧よりも高く、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイのｕＬＥＤを動作させるのに十分である、
    ことを有する処理を実行させる、
    機械読み取り可能媒体。
17. 前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、請求項１６に記載の機械読み取り可能媒体。
18. 前記処理は更に、
    前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤについて、該ｕＬＥＤが前記第１電圧によって動作可能であるかを判定し、
    前記ｕＬＥＤダイのコントローラによってアクセス可能なメモリにより、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤダイの各ｕＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを格納する、
    ことを有する、請求項１６に記載の機械読み取り可能媒体。
19. 前記処理は更に、前記電源に前記第１電圧及び前記第２電圧よりも高い第３電圧で電力を供給させるコマンドを発する、ことを有する、請求項１８に記載の機械読み取り可能媒体。
20. 前記処理は更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ｕＬＥＤのうちのｕＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源に、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給させる、ことを有する、請求項１６に記載の機械読み取り可能媒体。
21. 回路を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）コントローラであって、
    前記回路は、
    電源に、第１期間の間、第１電圧を有する電力をｕＬＥＤドライバに供給させる第１コマンドを提供し、前記第１電圧は、複数のｕＬＥＤのうち大半を動作させるのに十分であり、前記ｕＬＥＤ及び前記ｕＬＥＤドライバは前記電源に対して直列に接続され、
    前記電源に、前記第１期間の後の第２期間に、第２電圧を有する電力を供給させる第２コマンドを提供し、前記第２電圧は、前記第１電圧よりも高く、前記第１電圧によって動作可能でないＬＥＤダイのＬＥＤを動作させるのに十分である、
    ように構成されている、
    ＬＥＤコントローラ。
22. 前記第２期間は、前記第１電圧によって動作可能でない前記ＬＥＤのうちのｕＬＥＤのパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間と同期する、請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
23. 前記第１電圧によって動作可能でない前記ＬＥＤダイの各ＬＥＤの識別子（ＩＤ）を示すデータを格納するように構成されたメモリ、
    を更に有する請求項２２に記載のＬＥＤコントローラ。
24. 前記回路は更に、前記電源に前記第１電圧及び前記第２電圧よりも高い第３電圧で電力を供給させるコマンドを、前記電源に発するように構成される、請求項２３に記載のＬＥＤコントローラ。
25. 前記回路は更に、前記第１電圧によって動作可能でない前記ＬＥＤのうちのＬＥＤの単一のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン期間の間に、前記電源に、複数回にわたって前記第１電圧及び前記第２電圧で電力を供給させるように構成される、請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。
26. 前記回路は更に、前記電源に、前記第１電圧によって動作可能でないＬＥＤの各ＰＷＭサイクルオン時間の間、前記第２電圧を供給させるように構成される、請求項２５に記載のＬＥＤコントローラ。
27. 前記回路は更に、前記電源に、前記第１電圧によって動作可能でないＬＥＤの複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）オン時間のうちの一部の間、前記第２電圧を供給させるように構成される、請求項２１に記載のＬＥＤコントローラ。