发光二极管的操作电路和操作方法技术

本发明专利技术涉及一种利用优选呈降压变换器形式的开关调节器电路(20)来操作至少一个发光二极管(5,6)的方法，该开关调节器电路被供应输入电压(VDC)并利用由控制单元(10)进行时钟控制的至少一个开关(1)提供输出电压(VOUT)来向所述至少一个发光二极管(5,6)供应至少就时间平均值而言被调节为恒定的电流，其中用于LED电流的额定值是可调节的，以便进行调光，用于LED电流的调节回路的调节参数根据开关调节器电路(20)的操作模式被改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光二极管的操作电路和操作方法本专利技术涉及用于利用向LED提供操作电流的开关调节器来操作一个或多个发光二极管(LED)的电路和方法。为了LED的操作而已知原则上采用具有开关调节器的操作电路。例如开关调节器如降压变换器或降压变流器(降压转换器)、升压变换器或升压变流器(升压转换器)、逆向变换器等可被用于控制LED。此时，控制单元控制半导体功率计时开关，借此在该开关接通状态将电感磁化，在这里，电感在开关切断状态则例如通过LED放电或去磁化。开关的控制可通过控制单元经脉宽调制(PWM)来进行。尤其已知的是，对于PWM-控制信号采用在例如100kHz数量级的高频稳定频率。于是，通过选择相应的PWM控制信号占空比，可以实现LED的调光。另外，为了LED的可控操作而已知采用了操作电路，操作电路支持例如供给LED的功率或者供给LED的电流的调节。这样的调整需要反馈的测量参数，其例如能直接或间接体现落在LED上的电压和/或流过LED的电流。在LED电流调节中，利用调节器尝试保持流过LED的电流稳定。具有这种调节的操作电路也应该可被用于不同的LED负载。但在这样的调节中存在以下问题，例如根据LED负载并根据调光值，调节情况可能变化。此时不利的是例如就稳定性和时间反应而言，调节器情况是变化的。因此，本专利技术的任务是提供一种用于至少一个发光二极管的操作电路以及一种用于操作至少一个发光二极管的方法，其即使在连接有不同的LED负载的情况下，也使供给LED的电流、电压或者电功率的调节得以改善。根据本专利技术，该任务通过独立权利要求的特征来完成。从属权利要求以特别有利的方式改进本专利技术的中心构思。根据本专利技术的第一方面，规定一种用于利用例如呈降压变换器形式的有源计时开关调节器电路来操作至少一个发光二极管的方法，输入电压被输送给该开关调节器电路，并且利用由控制单元进行时钟控制的至少一个开关来提供向所述至少一个发光二极管供应的输出电压。给该开关调节器电路提供直接或间接体现经过LED的电流(或其时间平均值)、在LED上的电压或者供给LED的电功率的实际值信号，该实际值信号与电流额定值、电压额定值或功率额定值相比较。因此形成一调节回路，其控制参数是开关节拍。调节回路的性能此时取决于开关调节器电路的操作模式。一般，该调节是滞后调节，此时在电流调节情况下该LED电流在两个值之间周期性波动。控制算法能以模拟形式或数字形式实现。尤其在以模拟形式实现的情况下，调节回路的性能变化优选通过数字实现的调节机构的参数变化来实现。但性能变化也可以在调节回路的其它位置进行，例如通过有选择接通例如实际值信号的反馈支路中的带通滤波器。根据本专利技术的另一方面，设有用于至少一个发光二极管的操作电路，其具有开关调节器电路，该开关调节器电路接受输入电压并借助由控制单元进行时钟控制的至少一个开关提供输出电压(电流)以供应至所述至少一个发光二极管。该调节参数对于输出电流、输出电压或所交付的电功率的调节来说根据开关调节器电路的操作模式。有利的是可以在从开关调节器电路的一个操作模式转变至另一操作模式时可以改变调节参数。可有利地识别该开关调节器电路的操作模式。可以据此调适该调节参数。对于不同的操作模式可有利地设置不同的调节参数组。有利地，该开关调节器电路可以按照连续模式和/或非连续模式来操作。对于每种操作模式可规定各自一个调节参数组。可如此识别非连续操作模式，即，在开关切断时，确定该开关的输出电压的逆转或升高。或者，可以如此识别该非连续操作模式，即，在开关切断时，确定落在接设于开关后的二极管上的电压的逆转或升高。或者，可以如此识别非连续操作模式，在开关切断时，确定落在开关调节器电路的蓄能器上的电压的逆转或升高。另外，可以如此识别非连续操作模式，即，在开关接通时，开关的输出电压或者落在接设于开关后的二极管上的电压或者落在开关调节器电路的蓄能器上的电压大于预定值如零，或者位于预定的取值范围内。优选可以利用触发电路确定操作模式或者在两个操作模式之间的过渡。该触发电路可以有利地以D-触发电路形式构成。可以给D-触发电路的时钟输入端馈送由该控制单元产生的用于该开关的控制信号。可以给D-触发电路的D-输入端馈送一个反映开关调节器电路的电参数的信号。D-触发电路的输出端可以与控制单元输入端相连。在D-触发电路的D-输入端的信号优选可体现呈降压变换器形式的开关调节器电路的开关的输出电压。在时钟输入处的用于开关的控制信号可以如此延迟，即，开关控制的延时被补偿。优选可以在D-输入端连接比较器以识别该操作模式。调节参数的调适优选可以根据以下情况进行，在开关调节器电路的连续操作模式中静态放大率大于在非连续操作模式中。该开关优选可以借助脉宽调制控制由该控制单元进行时钟控制。根据本专利技术的又一个方面，提供一种集成电路，其优选呈微型控制器、专用集成电路(ASIC)或者数字信号处理器形式。集成电路被设计用于执行该方法。根据本专利技术的另一个方面，规定了一种灯。该灯具有所述集成电路或者操作电路。根据本专利技术的构思，该调节器在以下意义上是自适应的，即，它一方面对于连续操作模式(连续导通模式)且另一方面对于临界/非连续操作模式(边界/不连续导通模式)具有两个不同的调节参数组。所述调节参数根据操作模式被调适，以补偿该降压变换器或者被调对象的不同的静态放大率。为了能实施调节参数的变换，优选确定该开关调节器电路或者说转换器刚好位于在哪个状态。这例如可如此实现，即，在降压变换器的开关的接通时刻确定流过电感或LED的电流或者与之相关的电参数。在连续操作模式中，LED电流在开关接通时刻流动。当然，这在临界操作模式或者说在非连续操作模式中不是这种情况。本专利技术的优点是，在调节时考虑LED负载的线路特性曲线的不同斜率。一方面，该调节在线路特性曲线的高斜率区域内可以是很稳定的。另一方面，该调节在平缓变化的线路特性曲线的区域内也可以足够快速。现在，要结合所附的附图和对实施例的详细说明来描述本专利技术的其它特征、优点和性能，在此附图示出了：图1示出根据本专利技术一个实施例的发光二极管的操作电路，图2示出根据期望调光值的经过发光二极管线路的被调节的电流特性曲线，图3是与在操作电路第一操作模式中经过发光二极管线路的电流特性曲线相关的细节图，图4是关于在操作电路第二操作模式中经过发光二极管线路的电流特性曲线的细节图，图5示出根据本专利技术又一个实施例的用于发光二极管的操作电路，图6示出根据本专利技术另一个实施例的用于发光二极管的操作电路，图7示出根据本专利技术的照明系统。注意：即使以下结合电流调节来描述本专利技术，但应该理解本专利技术也可用于电压调节或者功率调节。在电压调节中，反馈至少一个体现LED电压的参数并将其与一个额定值比较。相应地，在LED功率调节中反馈一个或优选多个优选为组合的，即相互关联的体现LED功率的参数并随后与一个额定值比较。图1示意性示出了用于发光二极管5、6的本专利技术操作电路21的一个实施例。根据本专利技术的操作电路包括用于向发光二极管5、6提供输出电压和输出电流的转换器。该转换器也被称为开关调节器，在这里，发光二极管的电流供应利用定期工作的电子开关和至少一个蓄能器保证了发光二极管的电流供应。如图1所示的操作电路21包括呈降压变换器20形式的开关调节器。降压变换器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用优选呈降压变换器形式的开关调节器电路(20)操作至少一个发光二极管(5,6)的方法，该开关调节器电路被供应输入电压(VDC)，并且利用由控制单元(10)进行时钟控制的至少一个开关(1)来提供输出电压(VOUT)，以向所述至少一个发光二极管(5,6)供应至少就时间平均值而言被调节为恒定的电流、电压或电功率，其中，用于LED电流、电压或功率的额定值是可调节的，以便进行调光，其中，用于LED电流、LED电压或LED功率的调节回路的调节参数根据该开关调节器电路(20)的操作模式而改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.19 DE 102011088966.31.一种利用呈降压变换器形式的开关调节器电路(20)操作至少一个发光二极管(5,6)的方法，该开关调节器电路被供应输入电压(VDC)，并且利用由控制单元(10)进行时钟控制的至少一个开关(1)来提供输出电压(VOUT)，以向所述至少一个发光二极管(5,6)供应至少就时间平均值而言被调节为恒定的电流、电压或电功率，其中，用于发光二极管电流、电压或功率的额定值是可调节的，以便进行调光，其中，用于发光二极管电流、发光二极管电压或发光二极管功率的调节回路的调节参数根据该开关调节器电路(20)的操作模式而改变。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当从所述开关调节器电路(20)的一个操作模式转变至另一个操作模式时，改变所述调节参数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，识别所述开关调节器电路(20)的操作模式并且据此调适调节参数。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于不同的操作模式，规定不同的调节参数组。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述开关调节器电路(20)能按照连续模式和非连续模式进行操作，并且针对每个所述操作模式规定相应的调节参数组。6.根据权利要求5所述的方法，其中，识别所述非连续操作模式，使得在切断开关(1)时，确定所述开关(1)的输出电压(VM)的逆转或者在接设于所述开关(1)后面的二极管(2)上降低的电压(VM)的逆转或者在所述开关调节器电路(20)的蓄能器(3)上降低的电压的逆转。7.根据权利要求5所述的方法，其中，识别所述非连续操作模式，使得当接通所述开关(1)时，所述开关(1)的输出电压(VM)或者在接设于所述开关(1)后面的二极管(2)上降低的电压(VM)或者在所述开关调节器电路(20)的蓄能器(3)上降低的电压大于预定值，或者处于一定的数值范围内。8.根据权利要求7所述的方法，其中，利用触发电路(9)确定一种操作模式或者在两种操作模式之间的过渡。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述触发电路呈D-触发电路(9)形式构成，其中：-其时钟输入端被馈给由所述控制单元(10)产生的用于所述开关(1)的控制信号，-其D输入端被馈给反映所述开关调节器电路的电参数的信号，-其输出端与所述控制单元(10)的输入端(18)相连。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述信号在所述D-触发电路(9)的D-输入端体现呈降压变换器形式的开关调节器电路的所述开关(1)的输出电压(VM)。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，在时钟输入端用于该开关(1)的所述控制信号被如此延迟，即：所述开关控制的操作时间被补偿。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·胡贝尔，
申请(专利权)人：赤多尼科两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT