用于驱动LED的方法和装置与流程

文档序号:19816912发布日期:2020-01-31 19:32
用于驱动LED的方法和装置与流程

本发明涉及用于led的照明驱动器的领域。



背景技术:

固态照明单元(特别是基于led的灯具)在家庭、办公室和其他建筑物中越来越受欢迎。除了其高效率外,它们还因新的设计特征、不同的色温、调光能力等吸引了消费者。

已经采用多种方法来使能led的调光。例如,可以通过根据脉冲宽度调制方案操作的脉冲宽度调制(pwm)信号,来控制led的开启状态或关闭状态。备选地,led的照明驱动器可以包括适于改变提供给led的平均电压/电流的开关模式电源。特别有利的实施例采用这两种方法,以便提供对led输出的增强控制水平,以及以便允许极深的调光。

但是,由于开关模式电源向led提供的功率的滞后,在低调光水平处可能出现问题。特别地,当pwm信号的脉冲宽度低时(例如,在低调光处),pwm信号的每个脉冲将与通过led的不同平均电流相关联,导致led闪烁。

开关模式电源的较高开关频率和/或较低的滞后可以减少这种led闪烁,但可能导致显著的能量损耗。将pwm信号与开关模式电源的切换同步(例如,使用开关模式电源的使能引脚)是一种备选解决方案,但这可能造成显著的启动延迟。而且,pwm信号的最大占空比将受到限制,从而导致led能量损耗增加。



技术实现要素:

本发明由权利要求限定。

根据依据本发明的一个方面的示例,提供了一种led照明驱动器,该led照明驱动器用于具有led的照明装置,其中led的开启状态或关闭状态由照明控制信号控制。led照明驱动器包括开关模式电源,该开关模式电源包括:电感器,可连接到照明装置,其中通过电感器的电流限定通过照明装置的电流;以及主控制系统,适于使用开关调节器将通过电感器和照明装置的电流保持在预定范围内。该led照明驱动器还包括补充控制系统,该补充控制系统适于:接收补充控制信号,该补充控制信号指示led的期望的关闭-开启转变;以及响应于指示期望将led切换到开启状态的补充控制信号,而覆盖(override)主控制系统并且改变通过电感器的电流。led照明驱动器还包括照明控制系统,该照明控制系统适于输出照明控制信号,并且响应于通过电感器的电流被补充控制系统改变并达到预定水平,而控制照明控制信号,以便将led切换到开启状态。

该方法导致针对led的不同的关闭-开启转变,提供相同的平均电流通过led,而不需要使开关模式电源和led控制信号同步。这导致led闪烁减少。

特别地,当期望开启led时(例如,根据脉冲宽度调制方案或在led启动时),开关模式电源被辅助控制系统和照明控制系统打断。辅助控制系统改变通过电感器的电流,直到该电流达到预定水平。随后,照明控制系统开启led。

因此,在将led从关闭状态切换到开启状态之前,通过led的电流可以被预定,从而确保不存在led闪烁。所提出的方法提供了在低调光水平处减少led的电流闪烁的低功率实施方式。而且,与之前考虑的方法相比,该方法显著地减少了启动时间。

补充控制系统可以适于将电感器的第一端选择性地耦合到基准电压。这提供了用于控制通过电感器的电流的简单并且低功率的装置。

可选地,补充控制系统包括串联连接在电感器的第一端和基准电压之间的晶体管和电阻器。因此,补充控制系统可以包括用于控制通过电感器的电流的电流源。

在一些实施例中,照明驱动器被适配为使得开关模式电源包括耦合在电感器的第一端和照明装置之间的二极管;其中电感器的第二端耦合到照明装置;并且开关模式电源的主控制系统适于将电感器的第一端选择性地耦合到基准电压。

因此,照明驱动器可以包括降压转换器,该降压转换器适于控制通过led的电流。这种实施例提供了用于调节通过led的电流和跨led的电压的简单并且低功率的机制。

可选地,补充控制信号和/或照明控制信号是根据用于led的脉冲宽度调制方案的脉冲信号。照明控制信号还可以是具有与补充控制信号相同的频率的脉冲信号。

由此可以根据脉冲宽度调制方案来控制led。这使能了对led的调光能力的显著的控制水平,同时使led闪烁最小化。当根据脉冲宽度调制方案来控制led时,本发明的优点特别突出,因为对于连续的开启状态脉冲,开启状态脉冲中的平均电流保持基本相同。

补充控制系统还可以适于:仅在照明控制信号是根据用于led的脉冲宽度调制方案的脉冲信号、并且照明控制信号的期望脉冲宽度低于预定脉冲宽度值时,才覆盖主控制系统。

因此,仅当期望led的深度调光时,补充控制系统才可以激活。特别地,仅当通过脉冲宽度调制方案执行led的深度调光时,补充控制方案才激活。由于仅当调光的影响(led闪烁)开始出现时才激活补充系统,因此这提高了照明驱动器的功率效率。

可选地,基于开关模式电源的开关频率,来确定预定值。例如,预定脉冲宽度值可以近似等于开关频率的倒数(即,开关周期),或者等于开关周期的一半,或者可能等于开关周期的四分之一。

补充控制系统还可以适于:至少在照明控制信号将led控制成处于开启状态的同时,将通过电感器的电流保持在预定水平。

这确保了在led开启的同时,将通过led的电流保持在恒定水平,从而进一步使led闪烁最小化,并且还提供更一致的光输出。

补充控制系统可以适于:响应于通过电感器的电流达到预定水平,不再覆盖主控制系统,并且不再改变通过电感器的电流。

这种实施例类似地确保led闪烁减少,同时最小化由于例如由补充控制系统的电流汲取引起的功率损耗。

实施例可以提供一种灯具,其包括:如前所述的照明驱动器;以及包括led的照明装置,其中led的开启状态或关闭状态由照明控制信号控制。

在一些实施例中,照明装置还包括与led并联连接的旁路晶体管,其中该旁路晶体管适于基于照明控制信号来控制在led中的电流流动。

因此,提出了一种简单的方法,该方法以最小的功率汲取和相对较快的启动时间,来控制led是处于开启状态(即,传导电流并且发光)还是处于关闭状态(即,不传导电流并且不发光)。

根据依据本发明的一个方面的示例,提供了一种控制照明装置的led的方法,其中led的开启状态或关闭状态由照明控制信号控制,方法包括:使用主控制系统将通过开关模式电源的电感器的电流保持在预定范围内,其中通过电感器的电流限定通过照明装置的电流;接收补充控制信号,补充控制信号指示led的期望的开启状态或关闭状态;使用补充控制系统并且响应于指示期望将led切换到开启状态的补充控制信号,来覆盖主控制系统并且改变通过开关模式电源的电感器的电流;以及响应于补充控制系统改变通过开关模式电源的电感器的电流并且通过电感器的电流达到预定水平,使用适于输出照明控制信号的照明控制系统,来控制照明控制信号,以便将led切换到开启状态。

在一些实施例中,补充控制信号是根据用于led的脉冲宽度调制方案的脉冲信号。

方法还可以包括:至少在照明控制信号将led控制成处于开启状态的同时,使用补充控制系统,将通过电感器的电流保持在预定水平。

否则,方法可以包括:响应于通过电感器的电流达到预定水平,不再使用补充控制系统来覆盖主控制系统并且不再改变通过电感器的电流。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例,其中:

图1图示了灯具的电路图;

图2至图4图示了经历脉冲宽度调制的灯具的信号;

图5图示了根据一个实施例的包括照明驱动器的灯具的电路图;

图6和图7描绘了根据不同的控制方案的灯具的信号,该灯具包括根据实施例的照明驱动器;

图8图示了根据另一个实施例的包括照明驱动器的灯具的电路图;以及

图9是图示根据一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种方法和装置,用于克服由led的开启状态或关闭状态和用于led的开关模式电源的异步控制造成的led闪烁。提供了一种补充控制系统,该补充控制系统适于覆盖用于开关模式电源的主控制系统,并且适于控制开关模式电源的能量存储电感器。特别地,响应于所指示的开启led的期望,补充控制系统将能量存储电感器中的电流设置为预定水平。以这种方式,当开启led时,通过电感器的电流是已知的,从而减少了led闪烁。

根据本发明的概念,提出了一种补充控制系统,该补充控制系统用于具有开关模式电源的led照明驱动器。补充控制系统确保在将led切换到开启状态之前,通过电感器的电流处于预定值。(特别是在根据pwm方案来控制led的情况下)这确保了led闪烁被最小化。

实施例至少部分地基于以下认识:如果确保在对led进行脉冲时,提供给led的电流处于设置值或已知值,则经历脉冲宽度调制的led的led闪烁可以被最小化。因此,对于相继的led开启状态脉冲,供应给led的电流的轮廓基本上相同。

例如,可以在照明集成功率架构中采用说明性实施例。在需要深度调光能力(即低强度光输出)的照明架构中,实现了特别的优势。

如本文所使用的,led的“开启状态”通常是指led传导电流并且发光的状态;led的“关闭状态”通常是指led不传导电流或不发光的状态。

图1图示了灯具1的电路图。灯具1包括照明装置2和照明驱动器,照明驱动器仅由开关模式电源4形成。dc功率源5(诸如母线电压源)向开关模式电源4提供功率。备选地,开关模式电源4可以包括整流器,并且连接到ac功率源。

照明装置2包括leddl,其中通过led的电流由照明控制信号sl控制。因此,leddl的开启状态或关闭状态由照明控制信号sl控制。

照明控制信号sl控制旁路晶体管tl的操作,该旁路晶体管tl适于选择性地旁路leddl。针对该实施例的目的,旁路晶体管是p沟道mosfet,但是可以适当地使用其他晶体管。当旁路晶体管tl闭合(即,照明控制信号sl为低)时,led处于关闭状态;当旁路晶体管tl断开(即,照明控制信号sl为高)时,led处于开启状态。

为了执行调光,可以通过照明控制信号sl对leddl进行脉冲宽度调制。即,照明控制信号sl可以是脉冲信号,其中平均脉冲宽度影响led的输出光的平均强度。当执行脉冲宽度调制时,照明控制信号sl的频率被称为pwm频率。

照明控制信号sl可以由照明控制系统(未示出)提供。照明控制系统可以基于期望的调光水平(例如,如由调光器(未示出)提供的调光信号中所指示的)来控制照明控制信号。

开关模式电源4是可连接在dc功率源5和照明装置2之间的dc-dc功率转换器。开关模式电源4调节提供给照明装置2的电压和电流。调节电流对于最小化照明装置2中的闪烁特别重要。

开关模式电源4包括电感器6,电感器6可耦合到照明装置2。通过电感器的电流(电感器电流i6)限定了通过照明装置2的电流(照明装置电流i2)。

开关模式电源4还包括主控制系统7,其适于控制电感器电流i6。特别地,主控制系统7将电感器电流i6保持在预定范围内,从而调节通过照明装置2的电流和跨照明装置2的电压。

开关模式电源4的操作是技术人员众所周知的,并且可以包括降压转换器、升压转换器和/或降压-升压转换器。通常,开关模式电源包括电感器6和开关调节器tb、db,该开关调节器用于控制通过电感器的电流。在一些实施例中,二极管db可以由有源元件(例如,bjt或mosfet)代替,以便创建同步的整流(即,降压)转换器。

尽管如此,提供了开关模式电源4的简要说明,开关模式电源4在这里包括降压转换器。其他开关模式电源(例如,其中替代地,电感器选择性地耦合到dc功率源5)对于技术人员将是公知的。

开关tb将电感器6的第一端6a选择性地耦合到基准电压(这里:地或大地)。该开关由降压开关信号sb控制。

当电感器的第一端6a保持为基准电压(即,开关tb闭合状态)时,dc电压源5驱动照明装置2和电感器6。电感器的第一端6a与第二端6b之间的电压为负,因为电感器跨其端子产生相反的电压。通过电感器6的电流和由电感器6存储的磁场增加。降压二极管db(即续流二极管)将不传导电流,这是因为在电感器的第一端6a(连接到阳极)保持为基准电压时,(二极管的)阳极处的电压低于在阴极处的电压。因此存在从电压源5、通过照明装置2、通过电感器6以及通过开关tb到基准电压的电流路径。

当电感器的第一端6a未保持为基准电压时(即,开关tb断开状态),由电感器保持的磁场崩溃。电感器的极性反转,并且电感器充当照明装置1的电流源。特别地,提供从第一端6a、通过降压二极管db、通过照明装置2以及到达电感器6的第二端6b的电流流动。随着磁场的崩溃,跨电感器6的电流逐渐减小。电感器6的第一端6a和第二端6b之间的电压为正。

以这种方式,可以通过将电感器的一端选择性地耦合到基准电压,来控制跨电感器的电流,并且由此控制通过照明装置的电流。特别地,降压开关信号sb控制电感器电流i6的上升和下降,并且由此控制通过照明装置i2的电流。通过照明装置的电流被保持在预定范围内,从而基本恒定。

开关tb(即降压开关信号sb)的操作由电流监测器8控制,该电流监测器8监测流过照明装置的电流i2。这可以通过确定跨感测电阻器rs的电压(这将与电感器电流i6成比例)来执行,感测电阻器rs串联连接到照明装置2。当跨感测电阻器的电压升高到高于第一预定值时,开关tb可以将电感器的第一端6a从基准电压去耦合。当跨感测电阻器r2的电压下降到低于第二预定值时,开关可以将电感器的第一端6a耦合到基准电压。以这种方式,可以将电流保持为具有预定范围(具有上水平和下水平)。

开关模式电源4由此可以与降压开关频率相关联,降压开关频率是降压开关信号sb的频率。改变降压开关频率会改变电感器电流i6的滞后,反之亦然。例如,用户/控制器可以能够输入期望的电感器电流i6或期望的电感器电流的滞后(即预定范围),并且可以相应地改变开关频率。开关频率还由可变的输出电压(提供给照明装置)以及电压源5的输入电压和电感器6的值确定。

电流监测器8可以通过改变第一和/或第二预定值,或改变预定范围的上/下水平,来改变电感器电流i6的预定范围。电流监测器由此可以调整通过照明装置2的电流。这可以用来通过控制可用于led的最大电压来控制leddl的调光。这种调光控制可以例如补充由led的合适的脉冲宽度调制提供的调光。

开关tb和降压二极管db一起可以被认为是开关调节器。

通常,降压开关频率(例如,大约200khz)远高于照明控制信号sl的pwm频率(例如,大约1khz)。但是,在非常低的调光水平处,经脉冲宽度调制的照明控制信号sl的脉冲持续时间将接近或低于开关模式电源的开关周期(降压开关频率的倒数)。对于leddl的相继的开启状态脉冲,降压开关频率的这种欠采样将导致(通过leddl的)低频电流变化,并且因此导致可见的闪烁。

开关模式电源和照明控制信号的异步操作在低强度处由于照明控制信号的很小的占空比而提供led闪烁。因此,有利的是提供开关模式电源与照明控制信号的同步。

参考图2、图3和图4,使得该问题更加明显,图2、图3和图4图示了在低调光期间的灯具1的电流。在由这些图图示的场景中,限定led的‘开启时间’的照明控制信号sl的脉冲宽度显著地小于降压开关信号sb的开关周期。

图2图示了在预定范围内的经历电流调节的电感器电流i6,该预定范围具有上限ih和下限il。即,通过主控制系统7使电感器电流i6在下限il和上限ih之间交替。特别地,主控制系统在电感器的充电阶段和电感器的放电阶段之间切换。这保持了平均电感器电流iav,以及供应给照明装置的平均电压。

图2还图示了照明控制信号sl,其限定了led的开启状态或关闭状态。即,当照明控制信号sl为高时,led处于开启状态并且发光。当照明控制信号sl为低时,led处于关闭状态并且不发光。

图3和图4图示了电感器电流i6、通过leddl的电流(led电流idl)和照明控制信号sl。当照明控制信号sl被触发时,在leddl开启之前存在小的延迟。当leddl开启时,led电流idl追踪电感器电流i6。

在第一场景21(图3)中,在降压开关信号sb控制电感器电流i6上升之后不久,触发照明控制信号sl,并且在第二场景22(图4)中,在降压开关信号sb控制电感器电流i6上升之前不久,触发照明控制信号sl。如果降压开关信号sb和照明控制信号sl彼此异步,则这两种场景可能彼此紧邻出现(例如,在照明控制信号sl的相继脉冲21、22中),如图2中所图示的。

在照明控制信号的两个脉冲21、22之间,可以存在降压开关信号sb的多个周期(例如,由于频率上的差异)。这使得降压开关信号sb和照明控制信号sl之间的相位关系难以预测。

显然,在该两种场景中,led‘开启状态’期间的led电流idl的平均值将不同。这是由于通过电感器的电流的变化导致的,该变化由开关调节器控制诱导的滞后以及led的相对较短的开启状态周期造成。因此,如果降压开关信号和照明控制是异步的,则针对照明控制信号sl的每个脉冲的平均led电流可能不同,导致led闪烁。

图5图示了根据本发明的一个实施例的包括照明驱动器9的灯具10。灯具10包括照明装置2,并且照明驱动器包括如前所述的开关模式电源4。电压源5向开关模式电源4提供dc功率。

开关模式电源4以与照明驱动器1相同的方式操作,并且为了简洁起见,将不再重复。注意,由于可以应用分流切换来控制照明装置的亮度,所以开关模式电源可以不包括电容器。照明装置2也以类似的方式操作,并且包括由照明控制信号sl控制的leddl。

照明装置2可以包括一个或多个另外的led,诸如第二leddl2和第三leddl3。每个另外的led可以由相应的控制信号控制。例如,第二leddl2可以由第二照明控制信号sl2控制(第二照明控制信号sl2控制第二旁路晶体管tl2的操作),并且第三leddl3可以由第三照明控制信号sl3控制(第三照明控制信号sl3控制第三旁路晶体管tl3的操作)。在一些实施例中,每个led由相同的照明控制信号控制。

在一些实施例中,照明装置的led可以包括由相应的控制信号控制的蓝色led、红色led和绿色led。这将允许提供照明装置的特定颜色。

可以以不同的方式来控制不同的led,从而使能由照明装置输出的光谱的各个方面的调光。例如,如果期望输出橙色光,则红色led可以保持在开启状态,蓝色led可以保持在关闭状态,并且绿色led可以由照明控制信号进行脉冲宽度调制,以便稍微地被调光。

照明控制信号可以是根据脉冲宽度调制方案的脉冲信号。以这种方式,照明控制信号可以控制由照明装置输出的光的平均强度。

照明驱动器10包括补充控制系统12,该补充控制系统12适于覆盖开关模式电源4的主控制系统7。

补充控制系统适于将电感器6的第一端6a可控制地耦合到基准电压(例如,地或大地)。因此,补充控制系统7可以以与开关tb控制电感器电流i6几乎相同的方式来控制电感器电流i6。

优选地,补充控制系统12包括串联连接的补充晶体管tsup和补充电阻器rsup。补充控制信号ssup控制补充晶体管tsup的操作。由此,补充控制信号ssup提供对电感器电流i6的补充控制。补充控制系统12充当线性电流源。

当由补充控制系统控制时,最大的可能的电感器电流i6由电压源5和补充电阻器rsup的值限定。电感器6的充电时间由补充电阻器rsup和电感器6的时间常数限定。

照明驱动器10还包括照明控制系统11。照明控制系统11适于输出用于照明装置2的leddl的照明控制信号sl。因此,例如通过使用脉冲宽度调制方案,照明控制系统控制led的开启状态或关闭状态,从而可以控制led的光输出的水平。

补充控制系统的操作由补充控制器控制。这里,补充控制器被合并为照明控制系统的一方面。因此,照明控制系统11还输出补充控制信号ssup。在其他实施例中,单独的补充控制器控制补充控制系统的操作。

响应于补充控制信号ssup,补充控制系统覆盖主控制系统7并且控制电感器电流i6。

照明控制系统11适于:响应于补充控制系统使电感器电流达到预定值,来将leddl控制成处于开启状态。即,照明控制系统基于如由补充控制系统控制的电感器电流,来控制照明控制信号sl。因此,照明控制系统被控制,以响应于如由补充控制信号ssup控制的电感器电流达到预定值,而将leddl切换到开启状态。

以这种方式,补充控制信号ssup被认为指示期望将led从关闭状态切换到开启状态。因此,补充控制信号ssup指示led的关闭-开启转变。补充控制信号ssup由此可以充当光指示信号。

照明控制系统11可以通过例如监测跨补充电阻器rsup和/或感测电阻器rs的电压,来监测电感器电流i6。在一些实施例中,照明控制系统11可以从主电源的电流监测器8接收信号,该信号提供电感器电流i6的指示。

备选地,照明系统11可以假设:在补充控制系统的预定操作时间段(例如,补充控制信号ssup为高的时间)之后,电感器电流i6已经成功达到预定值。该时间可以基于电感器6和补充电阻器rsup的时间常数(t)来计算。

为了最低的led闪烁,补充控制信号的最小脉冲宽度应当为时间常数t的大约三倍。否则,由于不同的电流设置,仍然存在引入闪烁的可能性。

例如,如果电感器的值为100μh并且补充电阻器的值为47ω,则时间常数为2.13μs。因此,在大约6μs处,可以假设已经达到电感器电流i6的预定值。

为了进一步减少照明驱动器9的损耗,补充控制系统7可以适于仅在led装置的深度调光时操作。

特别地,补充控制系统12可以适于仅当用于leddl的期望pwm方案的脉冲宽度低于预定值时才可操作。因此,仅当led的期望pwm频率或脉冲宽度低于预定值时,补充控制信号才可以控制补充控制系统。该预定值可以由开关模式电源的开关频率来限定,因为主要在pwm照明控制信号的脉冲宽度显著小于开关模式电源的开关周期时,观察到led闪烁效应。

在其他实施例中,补充控制系统12适于基于照明装置的期望调光水平(例如,基于从调光器接收的信号)进行操作。例如,如果期望的调光水平低于预定值,则这可以使补充控制系统12变为可操作。

在上文中,根据led的期望的开启状态或关闭状态,特别是根据期望将led从关闭状态切换到开启状态,来控制补充控制信号ssup,以便指示led的关闭-开启转变。因此,可以认为补充控制信号ssup指示led的期望的开启状态或关闭状态。

如前所述,补充控制器输出并且改变补充控制信号。这里,补充控制器是照明控制系统11的一个方面。然而,在其他实施例中,补充控制器可以是照明驱动器9的单独的装置。

可以基于指示leddl的期望光输出的光指示信号或调光信号,来生成补充控制信号ssup。

例如,照明控制系统11可以从调光器(未示出)接收指示leddl的期望调光水平的调光信号。根据光调制方案(例如,pwm方案),照明控制系统11可以基于期望的调光水平来生成补充控制信号ssup和照明控制信号sl。

在又一些其他实施例中,可以由现有的光控制器将光指示信号提供给照明控制系统。现有的光控制器可以例如是如下光控制器:其在之前已经根据调制方案对照明装置的操作进行控制。照明控制系统11或其他补充控制器可以接收这种光指示信号,以便合适地控制补充控制信号ssup和/或照明控制信号sl。

因此,现有的光控制器(未示出)可以例如处理调光信号或其他光强度信号,以便确定用于leddl的合适的脉冲宽度调制方案。可以将补充控制信号控制为具有与所确定的脉冲宽度调制方案相同的频率,并且照明控制信号可以具有与所确定的脉冲宽度调制方案相同的频率和脉冲宽度(以确保led根据所确定的pwm方案操作)。

因此,实施例可以被安装在现有的照明系统中,有利地允许在现有的照明系统中的向后兼容性。

一般而言,照明控制系统11和/或补充控制器可以根据期望的脉冲宽度调制方案或led的开启/关闭状态,来输出补充控制信号ssup和照明控制信号sl。

在一些实施例中,照明控制系统11或其他补充控制器适于:仅在用于led的pwm方案的期望脉冲宽度低于预定脉冲宽度长度时,才控制补充控制系统的操作。优选地,基于开关模式电源的降压开关信号sb的开关频率,来确定该脉冲宽度长度。

例如,如果期望的脉冲宽度长度小于(例如,小于一半的或小于四分之一的)降压开关信号sb的周期(即开关频率的倒数),则照明控制系统控制补充控制系统的操作;否则,照明控制系统不控制补充控制系统的操作。

在一些示例中,照明控制系统11可以由此在不激活补充控制系统的情况下,将照明控制信号输出到照明装置。

将参考图6描述照明控制系统11的控制方案,图6图示了照明驱动器10的各种信号。

图6图示了期望开启leddl(即,从关闭状态到开启状态)的场景。这可以是根据用于leddl的脉冲宽度调制方案,或者可能是在照明装置的初始启动时。光指示信号(例如,来自调光器或现有的光控制装置)可以提供对led的期望的开启状态或关闭状态的指示。

图6图示了电感器电流i6、补充控制信号ssup、照明控制信号sl和led电流idl。

当期望将led切换到开启状态时,补充控制信号ssup在时刻t1被触发为高。这使得补充控制系统12覆盖主控制系统7,并且使得电感器电流6上升。

当电感器电流i6在时刻t2达到预定值imax时,补充控制信号ssup被关闭,并且发送高的照明控制信号sl。这使得电流流过leddl,从而使得存在led电流idl。

照明控制信号sl的脉冲宽度控制由leddl输出的光的平均强度。

将显然的是,当leddl开启时,电感器电流i6在预定值imax处。这导致led电流idl的平均值对于照明控制信号的连续脉冲是相同的常数,并且由此对于连续的leddl开启状态脉冲是相同的常数。led闪烁由此被最小化。

当电感器电流i6达到预定值时关闭补充控制系统(即发送低的补充控制信号ssup)使由补充控制系统造成的功率损耗(例如,由驱动补充电阻器rsup的负载造成的功率损耗)最小化。

当补充控制系统12关闭时,主控制系统7重新开始使用开关调节器tb、db来调节电感器电流i6,以便将电感器电流i6保持在预定范围内。

电感器电流i6的预定值imax优选等于或大于由主控制系统控制的电感器电流i6的预定范围的上限ih。该电感器电流i6将由开关模式电源4的电流监测器8感测,并且将阻止开关tb的开通。

如果值imax高于上限ih,将存在稳定的情况,其中当达到预定值imax时,降压转换器的开关tb关断,并且所有的电感器/照明装置电流流过晶体管-电阻器组合。如果imax的值低于上限ih,则开关tb可以保持开通,直到达到imax。尽管这将有效减少电流纹波,但可能不会使其为零。因此,优选确保预定值imax大于预定范围的上限ih。

根据前述内容,将显然的是,补充电阻器rsup和电感器6的时间常数可以限制照明控制信号sl的pwm频率和/或最大脉冲宽度。这是由于在将leddl脉冲到开启状态之前,需要将电感器电流i6充电到预定值imax。

图7图示了用于照明控制系统11的备选的控制方案。图7图示了电感器电流i6、补充控制信号ssup和照明控制信号sl。

在时刻t3之前,由主控制系统7调节电感器电流,以便在高水平和低水平之间(即,在预定范围内)交替。

在时刻t3,期望将led切换到开启状态。补充信号ssup被触发为高,并且电感器电流i6开始增加(如由补充控制系统12控制)。

在时刻t4,通过电感器的电流达到预定值imax。然而,与之前的控制方案相反,补充信号ssup没有被关闭,并且电感器电流i6被保持在预定值imax。然后可以开启照明控制信号sl(例如,根据pwm方案)。

在leddl开启并且照明控制信号sl为高的同时,补充控制信号ssup将电感器电流保持在预定值imax。因此,在leddl的开启状态期间,led电流idl恒定,从而进一步使led闪烁最小化。

在时刻t5,发送低的补充控制信号ssup,并且主控制系统7重新开始使电感器电流i6在高水平和低水平之间交替。

因此,根据leddl的期望照明方案来控制补充控制信号ssup。特别地,当期望将leddl切换到开启状态时,补充控制信号将补充控制系统开启,并且将电感器电流i6设置为预定值。随后根据期望的照明方案来触发照明控制信号sl,从而由此控制leddl的输出。

在一些实施例中,根据脉冲宽度调制方案来控制led。在这种实施例中,补充控制信号和照明控制信号的频率相同。照明控制信号的占空比可以根据期望的照明强度而变化。补充控制信号的占空比可以动态变化,因为它取决于当前的电感器电流i6,该电感器电流i6根据降压控制信号sb变化。

在至少一个实施例中,在经脉冲宽度调制的照明控制信号sl的每个脉冲之前,补充控制信号ssup控制补充控制系统的操作达至少预定时间段。例如,可以基于电感器和补充电阻器rsup的时间常数t,来计算该预定时间段。为了最低的led闪烁,最小的预定时间段应当是该时间常数t的大约三倍,例如是时间常数t的大约四倍。

图8提供了根据另一个实施例的照明驱动器20的电路图。照明驱动器20包括稍微修改的照明驱动器10。为了简洁起见,将不再重复相同或相似组件的描述。

补充控制系统12还被提供有分流调节器dsup。该分流调节器适于确保补充晶体管tsup在其线性区域中操作。提供这种分流调节器减少了电感器电流达到预定值的建立时间。建立时间是补充控制系统7对电感器i6充电所花费的时间长度。

这种实施例对于减少功率损耗特别有益。而且,这确保了所获得的电感器电流与跨照明装置2的电压无关,该电压可能由于例如开关模式电源的适当分流切换而改变。可以执行开关模式电源的分流切换,以例如改变由照明装置输出的光的强度。

在一些实施例中,不是照明系统11提供补充控制信号ssup和照明控制信号sl两者,而是可以从旨在控制照明装置的现有的光控制信号中(即,从已知设备)导出补充控制信号ssup。照明控制系统11可以接收现有的光控制信号和/或所导出的补充控制信号,以确定何时将照明控制信号输出到照明装置。

因此,现有的照明控制信号可以被拦截,并被用于生成补充控制系统和新的照明控制信号。现有的照明控制信号可以是根据pwm方案的脉冲信号。新的照明控制信号可以例如具有与现有的照明控制信号相同的脉冲宽度和频率,但是被相移以将由补充控制系统造成的电感器的充电考虑在内。

相移可以是通过预定时间段,例如,补充控制信号为高的预定时间段。备选地,对于照明控制信号的相继周期,相移的量可以是动态的,并且取决于补充控制系统的建立时间。

电流监测器8、补充控制系统12和照明控制系统11可以被形成为单个控制器或微控制器。这进一步减少了照明驱动器10的能量使用。

图9图示了根据一个实施例的控制led的方法90,其中led的开启状态或关闭状态由照明控制信号控制。该方法包括:使用主控制系统,将通过开关模式电源的电感器的电流保持91在预定范围内,其中通过电感器的电流限定通过照明装置的电流;获得92补充控制信号,该补充控制信号指示led的期望的关闭-开启转变;使用补充控制系统,并且响应于指示期望将led切换到开启状态的补充控制信号,覆盖93主控制系统并且改变通过开关模式电源的电感器的电流;以及响应于补充控制系统改变通过开关模式电源的电感器的电流并且通过电感器的电流达到预定水平,使用适于输出照明控制信号的照明控制系统,控制94照明控制信号以便将led切换到开启状态。

如上面所讨论的,实施例利用控制器。控制器可以利用软件和/或硬件以多种方式实施,以执行所需的各种功能。处理器是控制器的一个示例,其采用一个或多个微处理器,可以使用软件(例如,微代码)对该一个或多个微处理器进行编程,以执行所需的功能。但是,可以在采用或不采用处理器的情况下实施控制器,并且还可以将控制器实施为用于执行一些功能的专用硬件和用于执行其他功能的处理器(例如,一个或多个被编程的微处理器和相关联电路)的组合。

可以在本公开的各种实施例中采用的控制器组件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)。

在各种实施方式中,处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(诸如易失性和非易失性计算机存储器,诸如ram、prom、eprom和eeprom)相关联。可以利用一个或多个程序对存储介质进行编码,该一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时,执行所需的功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内,或者可以是可移动的,使得可以将存储在其上的一个或多个程序加载到处理器或控制器中。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求,本领域技术人员在实践所要求保护的发明时,可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中,词语“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的简单事实,并不意味着不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制范围。

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