固态照明电路和控制方法技术

技术编号:24694358 阅读:27 留言:0更新日期:2020-06-27 13:08
一种照明电路利用开关模式功率转换器来驱动具有照明单元和照明控制开关的固态照明布置。脉宽调制控制信号被应用于照明控制开关,以用于利用激活脉冲进行调光控制,照明单元在该激活脉冲期间被激活。功率转换器递送三角电流波形,并且激活脉冲被延迟直到三角电流波形内的预定点。这确保了PWM脉冲具有的定时与开关模式功率转换器的定时同步,照明布置在该PWM脉冲期间被接通。防止了拍频,从而避免可见闪烁。

Solid state lighting circuit and control method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态照明电路和控制方法
本专利技术涉及固态照明电路,特别是可调光照明电路。
技术介绍
固态照明单元(尤其是基于LED的(改型)灯具)越来越多地应用于家庭建筑和办公室。除其高效率外,它们还由于新的设计特征、不同的色温、调光能力等而吸引了消费者。为了使LED照明适应现有的市电照明器材,每个LED灯单元都使用转换器电路,用于将AC市电转换为DC驱动信号,并且还用于降低电压电平。转换器电路通常包括整流器和开关模式功率转换器(诸如降压转换器)。开关模式电源的切换特性导致向LED递送的不恒定功率。通过LED提供波纹电流,这取决于转换器拓扑、控制方法以及输出处的滤波量。调光或颜色控制可通过调整平均电流的幅度或者通过应用脉宽调制(PWM)的形式来实现。例如,已知向分流开关应用脉宽调制,使得在受控时间旁路LED或LED串,从而提供具有占空比控制的光输出。通常,与幅度控制相比,PWM方法给出更为一致的结果,特别是在需要获得深度调光水平的情况下。WO2016/142154和US2012/0104958示出了根据用于控制光水平的PWM信号而接通和断开的功率转换器的示例。这种电路必须具有用于单个LED分支的一个功率转换器。对于使用几种LED(RGB、RGBW)或只有两种具有不同色温的LED的有色灯,其价格昂贵且不适用于灯泡等小型光源。另一个缺点是功率转换器的启动必须快速和可控,以避免光的一些波动。WO2011/092606示出了功率转换器的示例,其中,功率转换器独立于PWM控制,但需要延迟脉宽调制,直到功率转换器的启动周期结束。在一种已知实施方式中,使用降压转换器形式的功率转换器,其具有带平均值和滞环的三角形输出电流。应用分流切换来控制串联LED的亮度,并且不使用输出平滑电容器。这例如在US2011/0109247中被公开。降压转换器的切换频率通过降压转换器电路中的电感器的值、输入电压和输出电压来确定。由于分流切换的操作,瞬时输出电压将响应于切换动作而变化,并且这将导致开关模式转换器的不同切换频率。然而,PWM分流控制以固定频率操作。通常,开关模式转换器频率远高于PWM频率。例如,典型的开关模式转换器频率为200kHz,而典型的PWM频率为1kHz。在非常低的调光水平下,PWM脉冲持续时间将接近或者甚至低于降压转换器的切换周期。这导致降压转换器频率的欠采样,这可能导致低频电流变化,并由此导致可见闪烁,特别是拍频形式的闪烁。因此,需要一种照明驱动器电路,其能够在不产生可见照明闪烁的情况下实现深度调光。
技术实现思路
本专利技术通过权利要求限定。根据本专利技术一个方面的示例,提供了一种照明电路,包括:开关模式功率转换器,具有主控制开关;固态照明布置,位于功率转换器的输出处,包括照明单元和照明控制开关;脉宽调制控制器,该脉宽调制控制器用于向照明控制开关提供脉宽调制控制信号,以用于控制固态照明布置的调光,具有调制控制信号的脉冲具有预定频率和周期,并且包括照明单元在其期间被激活的脉冲;功率转换器控制器,用于独立于脉宽调制控制信号来控制主控制开关,其中,开关模式功率转换器适于递送在上阈值电流和下阈值电流之间循环的三角电流波形,并且其中,脉宽调制控制器适于延迟每个脉冲的开始直到三角电流波形内的预定点。该照明电路确保照明布置在其期间被接通的PWM脉冲具有的定时与开关模式功率转换器主控制开关的定时同步。以这种方式,防止由脉冲定时和切换频率之间的频率差引起的拍频,从而避免可见闪烁。注意,三角电流波形不必须在上阈值和下阈值之间具有线性过渡。术语“三角”仅表示从较低阈值到较高阈值的上升(此处发生切换),因此随后出现到较低阈值的下降(此处再次发生切换),等等。脉冲例如在具有调制控制信号的脉冲的开始处,并且脉宽调制控制器适于延迟脉冲的开始直到三角电流波形内的所述预定点。PWM信号保持相同的周期,但脉冲的开始的定时被改变。脉冲保持相同的持续时间。注意,一种备选方案是延迟整个PWM信号的开始,直到达到特定的定时点,使得在PWM周期的开始处仍然提供脉冲。在这种情况下,可以认为先前PWM信号的整个周期已通过延迟被延伸。后一种备选意味着有效PWM周期略有变化,但变化的持续时间最多是开关模式转换器切换信号的一个周期,与PWM周期相比非常小。例如,脉宽调制控制器适于延迟脉冲的开始,直到三角电流波形达到下一个上阈值电流或下阈值电流。特别地,脉冲的开始可以被延迟,直到三角电流波形达到下一个上阈值电流。这提供了一种易于实施的控制方法。功率转换器控制器可适于在具有调制控制信号的脉冲的开始处切换主控制开关。这引起输出电流即刻上升,由此缩短延迟,直到下一次达到上阈值电流。以这种方式,在PWM脉冲激活之前引入的延迟被减小,从而降低对光输出亮度的影响。功率转换器控制器可以以至少100kHz(例如,200kHz到500kHz)的频率操作,并且脉宽调制控制器的预定频率可最多为25kHz(例如,1kHz)。固态照明布置可包括串联的多个照明单元,在每个照明单元上并联安装有相应的照明控制开关。这提供了分流控制方法。例如,每个照明单元具有不同的输出颜色。因此,PWM控制能够实施颜色和/或调光控制。备选方案可以使用串行切换方法,其中,多个照明单元并联,并且每个并联分支由其各自对应的串联开关来控制。这适合于压控转换器。开关模式功率转换器可以包括降压转换器。本专利技术还提供了一种控制照明电路的方法,该方法包括:操作具有主控制开关的开关模式功率转换器,以向固态照明布置递送功率,该固态照明布置包括照明单元和照明控制开关,其中,功率转换器递送在上阈值电流和下阈值电流之间循环的三角电流波形;操作用于向照明控制开关提供脉宽调制控制信号的脉宽调制控制器,以用于控制固态照明布置的调光,具有调制控制信号的脉冲具有预定频率和周期,并且包括照明单元在其期间被激活的脉冲;以及其中,独立于脉宽调制控制信号来控制开关模式功率转换器,并且其中,该方法还包括:延迟每个脉冲的开始,直到三角电流波形内的预定点。该方法能够利用短激活脉冲在不引入闪烁的情况下实施调光,即使在实施深度调光时。注意,对于具有多个通道的照明布置,用于这些不同通道的脉冲的开始时间可以不同,使得它们与PWM周期具有不同的相位关系。脉冲(对于一个通道或对于多通道系统的所有通道)可以在具有调制控制信号的脉冲的开始处,并且该方法包括延迟脉冲的开始直到三角电流波形内的所述预定点,其例如是下一个上阈值电流或下阈值电流,并且优选为下一个上阈值电流。该方法可包括在具有调制控制信号的脉冲的开始处切换功率转换器的主控制开关。这减少了延迟,直到三角电流波形内的预定点。例如,该方法包括:以至少100kHz的频率操作功率转换器控制器,并且以较低的预定频率操作脉宽调制控制器。该较低频率可以高于音频范围(20kHz)(诸如低于25kHz)本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种照明电路,包括:/n开关模式功率转换器(D1,L1,M1),具有主控制开关(M1);/n固态照明布置,所述固态照明布置在所述功率转换器的输出处,包括照明单元(10,12,14)和照明控制开关(M2,M3,M4);/n脉宽调制控制器(20),所述脉宽调制控制器(20)用于向所述照明控制开关提供脉宽调制控制信号,以用于控制所述固态照明布置的调光,所述具有调制控制信号的脉冲具有预定频率和周期,并且包括脉冲,所述照明单元在所述脉冲期间被激活;/n功率转换器控制器(22),所述功率转换器控制器(22)用于独立于所述脉宽调制控制信号来控制所述主控制开关,/n其中所述开关模式功率转换器适于递送三角电流波形,所述三角电流波形在上阈值电流和下阈值电流之间循环,/n并且其中所述脉宽调制控制器适于延迟(44)所述脉冲中的每个脉冲的开始,直到所述三角电流波形内的预定点。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171113 EP 17201305.41.一种照明电路,包括:
开关模式功率转换器(D1,L1,M1),具有主控制开关(M1);
固态照明布置,所述固态照明布置在所述功率转换器的输出处,包括照明单元(10,12,14)和照明控制开关(M2,M3,M4);
脉宽调制控制器(20),所述脉宽调制控制器(20)用于向所述照明控制开关提供脉宽调制控制信号,以用于控制所述固态照明布置的调光,所述具有调制控制信号的脉冲具有预定频率和周期,并且包括脉冲,所述照明单元在所述脉冲期间被激活;
功率转换器控制器(22),所述功率转换器控制器(22)用于独立于所述脉宽调制控制信号来控制所述主控制开关,
其中所述开关模式功率转换器适于递送三角电流波形,所述三角电流波形在上阈值电流和下阈值电流之间循环,
并且其中所述脉宽调制控制器适于延迟(44)所述脉冲中的每个脉冲的开始,直到所述三角电流波形内的预定点。


2.根据权利要求1所述的照明电路,其中所述脉冲在所述具有调制控制信号的脉冲的开始处,并且所述脉宽调制控制器适于延迟所述脉冲的开始,直到所述三角电流波形内的所述预定点。


3.根据权利要求1或2所述的照明电路,其中所述脉宽调制控制器(20)适于延迟所述脉冲的所述开始,直到所述三角电流波形达到下一上阈值电流或下一下阈值电流。


4.根据权利要求3所述的照明电路,其中所述脉宽调制控制器(20)适于延迟所述脉冲的所述开始,直到所述三角电流波形达到下一上阈值电流。


5.根据前述权利要求中任一项所述的照明电路,其中所述功率转换器控制器(22)适于在所述脉宽调制控制信号的开始(40)处切换所述主控制开关。


6.根据前述权利要求中任一项所述的照明电路,其中所述功率转换器控制器以至少100kHz的频率操作,并且所述脉宽调制控制器的所述预定频率最多为25kHz。


7.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员:B·J·E·洪特勒T·G·齐杰尔曼B·J·W·特文梅
申请(专利权)人:昕诺飞控股有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰;NL

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