用于驱动至少两组固态照明元件的驱动器和方法技术

提供了一种用于驱动至少两组固态照明元件的驱动器。提供了一种开关电容器功率转换器，并且开关装置被选择性地用于在功率转换器的输出处将第一组固态照明元件和第二组固态照明元件以串联连接方式连接，或者在功率转换器的输出处连接第一组固态照明元件，而不连接第二组固态照明元件。开关电容器功率转换器的第一占空比和开关装置的第二占空比控制两者都被控制。在这种驱动器设计中，开关电容器功率转换器和开关装置是使用占空比方法独立控制的。开关电容器功率转换器被用于提供电流控制，并且开关装置被用于控制第二组照明元件是否被连接到输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动至少两组固态照明元件的驱动器和方法
本专利技术涉及用于驱动至少两组固态照明元件的驱动器和驱动方法。
技术介绍
将不同颜色的光源组合起来以使能可变的颜色输出是众所周知的。通过独立控制三个原色光源，可以生成一系列输出颜色。通常，每个光源都设置有分离的驱动器。例如WO2014/103666中所公开的这种单个驱动。还存在照明系统，其中组合了两种不同颜色的光源。虽然这不能使得输出颜色的全色控制，但它确实使得能够获得各种照明效果。例如，通过组合白色和红色LED串，色温调光是可能的，通过色温调光，色温根据调光水平而变化。为了降低成本，在具有这种色温调光的系统(诸如基于发光二极管(LED)的照亮器)中使用单一功率转换级将是可取的。已经提出了使用组合了开关电容器转换器(SCC)和切换电感式转换器的混合转换器的具有成本效益的功率转换器。这些类型的转换器提供有效的高开关频率操作、降低的尺寸以及降低的复杂性。当前的模式控制使得它们特别适用于基于LED的照明应用。例如，WO2015/040575公开了为驱动两种不同的LED使用这种类型的混合开关电容器转换器设计以便实现黑体调光，其中，色点根据调光水平而变化。在WO2015/040575中，两个LED处于分离的并联配置，并且转换器传递两个独立的输出电压，每个输出电压与分离的输出滤波器相关联。因此，仍然有一些组件的副本。此外，还使用额外的可控电压调节器来调整开关电容转换器的电压。
技术实现思路
当需要分立解决方案时，避免添加具有两个分离驱动器的复杂性和成本是特别重要的，那么这可能还需要修改以提供附加智能以便使得期望的组合功能性能够被实施。相反，期望将双驱动器解决方案集成为单一集成电路的一部分，使得添加所期望附加功能性的电路开销成本方面存在较小影响。将组件计数降低到单一有源封装可减少印刷电路板的复杂性、占板面积和成本。本专利技术的基本思想是在开关电容器功率转换器的相同输出处串联连接两个固态照明元件(诸如LED区段)，使得开关电容器功率转换器可以为两个照明元件供电。此外，额外的开关可以被耦合到两个照明元件中的一个以用于附加的控制。以这样方式，可以分别地控制两个照明元件。本专利技术由权利要求所限定。根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种用于驱动至少两组固态照明元件的驱动器，包括：开关电容器功率转换器，包括电容器组和开关阵列、输出根据开关阵列被限定；开关装置，选择性地用于：在输出处将第一组照明元件和第二组固态照明元件以串联连接方式连接；或者在输出处连接第一组固态照明元件，而不连接第二组固态照明元件；以及控制器，用于提供开关电容器功率转换器的第一占空比控制和开关装置的第二占空比控制。在这种驱动器设计中，开关电容器功率转换器和开关装置是使用占空比方法独立控制的。开关电容器功率转换器被用于提供总体电流控制，并且开关装置被用于通过控制第二组照明元件是否被连接到输出来控制第二组的平均电流。本专利技术因此提供具有单一输出的驱动器，例如使用单一输出电感器来为两个以上的固态照明元件供电。该驱动程序适用于单片集成。输出可以包括第一、第二和第三输出端子，每个在开关阵列的相应节点处，其中，开关装置选择性地用于：将第三输出端子耦合到第二组固态照明元件，从而将第一组固态发光元件和第二组固态发光元件串联耦合在输出处；或者将第二输出端子耦合到第一组固态照明元件和第二组固态照明元件的串联连接之间的连接点，从而在输出处耦合第一组固态照明元件，而不耦合第二组固态照明元件。以这种方式，针对第一组照明元件在第一输出端子与第二输出端子之间限定第一双端子输出，并且针对第二组照明元件在第二输出端子与第三输出端子之间限定第二双端子输出。当开关装置的占空比控制关断第二组照明元件时，它们不会短路，而是较低的驱动电压仅被施加到第一组照明元件。这意味着不需要增加开关电容器功率转换器的电压范围/维持开关电容器功率转换器的转换比率，并且还降低开关电容器转换器的开关上的电压应力。电感器优选地被设置在驱动器的第一输出端子与第一负载端子之间。这提供了一种使用电感和开关电容转换的混合转换器设计。该电感器可被用于平滑开关电容器功率转换器切换期间的输出电流。电感优选地在两个双端子输出之间共享。这是可能的，因为两组固态照明元件在两者被驱动时都是串联的。该控制器可以包括：光强度输入，适合于接收期望的光强度；以及光颜色输入，适于接收期望的光颜色，并且其中，控制器适于根据所接收的期望的光强度和期望的光颜色来确定通过第一组固态照明元件的第一平均电流和通过第二组固态照明元件的第二平均电流。以这种方式，确定两个平均电流，从而使得期望的平均电流流过两组固态照明元件以发射期望的输出。控制器可以被配置为根据第一平均电流来控制第一占空比。以这种方式，第一占空比被用于设定总体电流水平，总体电流水平将通过第一组固态照明元件被完全驱动并且将通过第二组固态照明元件被部分地驱动。控制器进一步适于根据第二平均电流和第一平均电流来控制第二占空比。以这种方式，第二占空比被用于通过设定第二组照明元件正在使用的时间的一部分来设定颜色。该驱动器可以包括：第一电流传感器，用于感测流向第一组固态照明元件的电流并且报告给控制器；以及第二电流传感器，用于感测流向第二组固态照明元件的电流并且报告给控制器。以这种方式，反馈控制被用于调节两个电流，这反过来一起限定了期望的总体强度和颜色。可以提供第一电流控制电路，用于调整第一占空比，以用于控制流向第一组固态照明元件的电流；并且可以提供第二电流控制电路，用于调节第二占空比，以用于控制流向第二组固态照明元件的平均电流。控制电路因此实施独立的电流反馈控制，以及提供给两个电路的设置提供所需的强度和颜色设置。该堆的电容器和开关阵列可以包括串联连接的开关，其中相应的电容器被连接在每个相邻开关对的两端，其中交替开关以互补方式切换。因此，开关阵列包括第一组开关和利用在开关之间的节点以互补方式切换的第二组开关，并且这是开关电容器功率转换器(SCC)的典型设计。输出端子中一个例如适于提供具有水平是开关电容器功率转换器的输入电压水平的一部分的输出电压，并且该输出电压取决于开关电容器功率转换器的转换比率，并且第一输出端子处的电压高于第二输出端子处的电压，而反过来第二输出端子的电压高于第三输出端子处的电压。这是开关电容器功率转换器的典型输出布置。第一组固态照明元件的正向电压优选地匹配开关电容器功率转换器的第一输出端子与第二输出端子之间的输出电压范围，并且第一组固态照明元件和第二组固态照明元件的正向电压的总和匹配开关电容器功率转换器的第一输出端子与第三输出端子之间的输出电压范围。第三输出端子例如是参考或接地电势。以这种方式，驱动器的输出电压总是与被驱动的负载匹配。这意味着开关电容器功率转换器的电压范围不需要增加，维持开关电容器功率转换器的转换比率，并且开关电容器转换器的开关上的电压应力也被降低。本专利技术还提供一种照明系统，包括如上文所限定的第一LED串和第二LED串，其中，第一LED串和第二LED串被串联连接，其中，第一LED串的阳极被连接到第一负载端子，并且第二LED串的阴极被连接到第三负载端子。第一LED串可以具有白色输出并且第二LED串可以具有红色输出。这使能驱动器提供黑体调光，其中，色点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于驱动至少两组(22、24)固态照明元件的驱动器，包括：开关电容器功率转换器(12)，包括电容器组和开关阵列，输出被从所述开关阵列限定；开关装置(26)，用于选择性地：在所述输出处将第一组(22)固态照明元件和第二组(24)固态照明元件以串联连接方式连接；或者在所述输出处连接所述第一组(22)固态照明元件，而不连接所述第二组(24)固态照明元件；以及控制器(28)，用于提供所述开关电容器功率转换器的第一占空比控制(D1)和所述开关装置的第二占空比控制(D2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.21 EP 16152223.01.一种用于驱动至少两组(22、24)固态照明元件的驱动器，包括：开关电容器功率转换器(12)，包括电容器组和开关阵列，输出被从所述开关阵列限定；开关装置(26)，用于选择性地：在所述输出处将第一组(22)固态照明元件和第二组(24)固态照明元件以串联连接方式连接；或者在所述输出处连接所述第一组(22)固态照明元件，而不连接所述第二组(24)固态照明元件；以及控制器(28)，用于提供所述开关电容器功率转换器的第一占空比控制(D1)和所述开关装置的第二占空比控制(D2)。2.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述输出包括第一输出端子(14a)、第二输出端子(14b)和第三输出端子(14c)，每个输出端子在所述开关阵列的相应节点处，其中所述开关装置(26)用于选择性地：将所述第三输出端子(14c)耦合到所述第二组固态照明元件，从而在所述输出处将所述第一组固态照明元件和所述第二组固态照明元件串联耦合；或者将所述第二输出端子(14b)耦合到所述第一组固态照明元件与所述第二组固态照明元件的串联连接之间的连接点，从而在所述输出处耦合所述第一组固态照明元件，而不耦合所述第二组固态照明元件。3.根据权利要求2所述的驱动器，包括在所述驱动器的所述第一输出端子(14a)与所述第一负载端子(20a)之间的电感器(18)。4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述控制器(28)包括：光强度输入(34)，适于接收期望的光强度；以及光颜色输入(36)，适于接收期望的光颜色，并且其中所述控制器(28)适于根据所接收的所述期望的光强度和所述期望的光颜色来确定通过所述第一组(22)固态照明元件的第一平均电流以及通过所述第二组(24)固态照明元件的第二平均电流。5.根据权利要求4所述的驱动器，其中所述控制器(28)进一步被配置为取决于所述第一平均电流来控制所述第一占空比，以及取决于所述第二平均电流和所述第一平均电流来控制所述第二占空比。6.根据权利要求4或5所述的驱动器，包括：第一电流传感器(22a)，用于感测流向所述第一组固态照明元件的电流并且报告给所述控制器；以及第二电流传感器(24a)，用于感测流向所述第二组固态照明元件的电流并且报告给所述控制器。7.根据权利要求6所述的驱动器，包括：第一电流控制电路(50)，用于调整所述第一占空比，以用于控制流向所述第一组(22)固态照明元件的所述电流；以及第二电流控制电路(54)，用于调整所述第二占空比，以用于控制流向所述第二组(24)固态照明元件的所述平均电流。8.根据前述权利要求中任一项所述的驱动器，其中所述电容器组和所述开关阵列包括串联连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·德罗斯·艾伦，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL