用于LED驱动器的混合调光控制技术制造技术

公开了一种用于LED驱动器的混合调光控制技术。公开了用于使用频率调制（FM）调光和突发控制调光对LED串进行调光的技术。在高亮度级别，FM调光可以被用于通过增加AC电流源的脉冲序列内的脉冲的开关频率来降低通过LED串的电流。在低亮度级别，或在开关频率已经被增加到电流源的谐振频率之后，突发控制调光可以通过降低电流源的脉冲序列的占空比来降低通过LED串的电流。在高亮度级别，可以通过在很多个增加的开关频率值的每一个处降低脉冲序列的占空比来组合FM调光和突发控制调光。FM调光也可以与频率跳变组合，以便增加可用频率步长的数量。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及照明驱动器电路，并且更特别地，涉及利用串联谐振逆变器的LED驱动器。
技术介绍
在荧光灯镇流器中，将DC电源电压逆变为AC电流可能牵涉利用串联谐振逆变器。用于驱动LED串的DC-AC逆变器牵涉很多不平凡的挑战。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种照明驱动器电路，包括:AC电流源，由具有占空比的脉冲序列驱动，所述电流源被配置为将电流输出到至少一个LED组装；以及控制器，可操作地耦合到所述电流源，并且被配置为:响应于调光信号，在高亮度级别执行频率调制调光，其中频率调制调光包括改变所述脉冲序列内的脉冲的频率；并且在低亮度级别执行突发控制调光，其中突发控制调光包括改变所述脉冲序列的占空比。根据本专利技术的一个方面，一种对LED组装进行调光的方法，包括:在控制器处接收调光信号；由所述控制器确定至少一个LED组装的电流亮度级别；在高亮度级别执行频率调制调光，其中，频率调制调光包括:改变驱动电流源的脉冲序列内的脉冲的频率；在低亮度级别执行突发控制调光，其中，突发控制调光包括:改变驱动所述电流源的脉冲序列的占空比；以及将所述电流源的输出电流输出到所述至少一个LED组装。根据本专利技术的一个方面，一种照明系统，包括:至少一个LED组装；AC电流源，由具有占空比的脉冲序列驱动，所述电流源被配置为将电流输出到所述至少一个LED组装；以及控制器，可操作地耦合到所述电流源，并且被配置为:响应于调光信号，在高亮度级别执行频率调制调光，其中频率调制调光包括改变所述脉冲序列内的脉冲的频率；并且在低亮度级别执行突发控制调光，其中，突发控制调光包括改变所述脉冲序列的占空比。【附图说明】图1示出依照本专利技术的实施例的被配置有串联谐振逆变器的示例照明系统。图2示出根据本专利技术一个实施例的脉冲序列的包络、具有频率fsw的脉冲序列以及进入LED负载的电流突发的示例波形。图3图解根据本专利技术实施例而配置的频率调制逆变器的示例控制特性的曲线图。图4示出根据本专利技术另一实施例而配置的驱动器电路。图5示出根据本专利技术实施例的用于耦合到负载的替换LC电路设计。图6a_图6d不出根据本专利技术多个实施例的替换LED负载配置。图7示出依照本专利技术实施例的用于在多个LED组装之间对逆变器的输出电流进行划分的电路设计。图8a_图8c是根据本专利技术实施例的在FM调光期间的亮度级别BL、开关频率fsw和占空比D的曲线图。图9a_图9c是根据本专利技术实施例的在突发控制调光期间的亮度级别BL、开关频率fsw和占空比D的曲线图。图1Oa-图1Oc是根据本专利技术实施例的用于修正的混合调光技术的亮度级别BL、开关频率占空比D的曲线图。图11示出根据本专利技术一个实施例的用于混合调光控制的示例驱动器电路设计。图12是根据本专利技术一个实施例的图11中所示的LED串的调光级别的曲线图。图13是根据本专利技术一个实施例的作为占空比的函数的图11的逆变器的LED电流的曲线图。图14是根据本专利技术一个实施例的图11的逆变器的功率传递效率对于占空比的曲线图。图15是根据本专利技术一个实施例的图11的逆变器的功率效率关于LED电流的曲线图。图16是根据本专利技术一个实施例的图11的逆变器的LED电流关于总线电压Vbus的曲线图。图17是根据本专利技术一个实施例的图11的逆变器的功率和功率效率关于AF/Fj9曲线图。图18a-图18b是根据本专利技术一个实施例的用于图11的30 LED串的LED串电阻的曲线图。图19图解根据本专利技术一个实施例的用于在LED照明驱动器中实现FM和突发控制调光这两者的方法。【具体实施方式】公开了用于使用频率调制(FM)调光和突发控制调光对LED串进行调光的技术。在高亮度级别，FM调光可以被用于通过增加AC电流源的脉冲序列内的脉冲的开关频率来降低通过LED串的电流。在一些实施例中，高亮度级别可以包括在100%完全亮度与大约20%完全亮度之间的LED亮度级别。在低亮度级别，或在开关频率已经被增加到电流源的谐振频率之后，突发控制调光可以通过降低电流源的脉冲序列的占空比来降低通过LED串的电流。在一些实施例中，低亮度级别可以包括低于大约20%完全亮度的LED亮度级别。可以执行FM调光，直到LED亮度级别到达低亮度阈值(例如20%完全亮度)，或直到开关频率到达最大阈值频率(例如电流源的谐振频率)，就在此时突发控制调光可以被用于进一步对LED串进行调光。在高亮度级别，可以通过在很多个增加的开关频率值的每一个处降低脉冲序列的占空比来组合FM调光和突发控制调光。FM调光也可以与频率跳变组合，以便增加可用频率步长的数量。概沭 如先前解释那样，串联谐振逆变器被用在荧光灯镇流器中，并且是实现DC-AC逆变器的有效率的手段。逆变器的输出电流独立于负载阻抗，并且可以表现得类似刚性(stiff)AC电流源。这样的逆变器也可以适合用于驱动LED串，并且谐振逆变器可以是自身振荡或者被外部驱动的。在一些实施例中，这样的逆变器的操作频率被按照它们的成本和性能来优化。可以例如在20kHz-lMHz的范围中选择频率。串联谐振逆变器中的变压器也可以被用于在逆变器的输入与输出之间提供电流隔离。用于LED源的许多照明应用可能要求超过10比特(近似1000倍)的宽调光范围。另一要求可能是光源调光特性的精度；例如，在一些实施例中，光输出必须是被精确地限定的控制信号的函数。在实际意义上，这样的要求意味着，接收同一控制信号的相似泛光灯在它们的色彩和强度上应当被感知得无法区别。通过频率调制(FM)的前馈电流控制没有相同的控制和精度，并且可能不适合用于在例如20%完全功率以下的调光。然而，前馈突发控制调光具有良好限定的比例特性，并且可以良好地适合用于精确调光。通过突发控制可用的调光范围可能被载波频率限制，但是其能够在一些实施例中通过还应用FM调光而扩展出4-5倍，允许逆变器操作在相对低的频率并且提供成本和效率收益。更进一步地，单独应用突发控制调光可能导致在完全功率的1A处的调光级别上的大约10%的与下垂(droop)有关的损耗和在完全功率的I处的20%损耗。“下垂”损耗的现象描述在LED电流的增加的幅度的情况下的LED效率的减少。因此，并且依照本专利技术的实施例，公开了用于利用在串联谐振逆变器的优化频率范围内操作的串联谐振逆变器而在LED控制中提供宽调光范围和高精度的技术。所提出的混合调光技术实现用于驱动LED的FM和突发控制调光这两者，并且可以在保持控制特性的精度的同时提供大的调光范围。在一个实施例中，可获得的调光范围变为两种方法的调光因子的乘积(例如在一些实施中，大约500-1000倍)。如在此使用的那样，“调光”意味着造成LED亮度改变的LED电流变化。在一些实施例中，亮度改变与LED电流变化成比例，而在其它情况下，校准数据可以被存储在允许补偿在亮度改变与LED电流变化之间的任何非线性的微控制器单元(MCU)内的FLASH或EEPROM存储器中。在一个示例中，可以通过使得FM控制超前于突发控制而在从完全功率到％完全功率的调光级别下实现高LED效率。在一些实施例中，频率调制控制等同于改变通过LED的DC电流，并且可以减少下垂损耗。系统架构 图1图解依照本专利技术实施例的被配置有串联谐振逆变器的示例调光系统。在一个示例实施例中，LED调光系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明驱动器电路，包括：AC电流源，由具有占空比的脉冲序列驱动，所述电流源被配置为将电流输出到至少一个LED组装；以及控制器，可操作地耦合到所述电流源，并且被配置为：响应于调光信号，在高亮度级别执行频率调制调光，其中频率调制调光包括改变所述脉冲序列内的脉冲的频率；并且在低亮度级别执行突发控制调光，其中突发控制调光包括改变所述脉冲序列的占空比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B西泽格尔，B亚历山大洛维奇，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US