发光二极管光源的驱动电路制造技术

可控照明设备可以利用可控阻抗电路来传导通过LED光源的负载电流。可控阻抗电路可以与第一开关设备串联耦合，可以经由脉宽调制信号使第一开关设备导通和不导通以调节负载电流的平均大小。可控照明设备可以进一步包括控制回路，该控制回路包括第二开关设备。可以协同第一开关设备，使第二开关设备导通和不导通，以控制何时将反馈信号提供给控制回路并用于控制LED光源。控制回路的特征在于时间常数，该时间常数明显大于负载电流的工作周期。该时间常数明显大于负载电流的工作周期。该时间常数明显大于负载电流的工作周期。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光二极管光源的驱动电路
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年8月31日提交的美国临时专利申请No.62/725,467的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术介绍

[0003]发光二极管(LED)光源(例如，LED光引擎)正在取代传统的白炽灯、荧光灯和卤素灯作为照明设备的主要形式。LED光源可以包括安装在单个结构上并设置在合适的壳体中的多个发光二极管。与白炽灯、荧光灯和卤素灯相比，LED光源效率更高，使用寿命更长。LED驱动器控制设备(例如，LED驱动器)可以耦合在电源(诸如交流(AC)电源或直流(DC)电源)与LED光源之间，用于调节供给LED光源的电力。例如，LED驱动器可以调节提供给LED光源的电压、提供给LED光源的电流或电流和电压两者。
[0004]可以采用不同的控制技术来驱动LED光源，包括例如电流负载控制技术和电压负载控制技术。由电流负载控制技术驱动的LED光源的特征可以在于通过LED光源的电流的大小(例如，峰值或平均大小)可以调节到的额定电流(例如，大约350毫安)，以确保LED光源被照明到适当的强度和/或颜色。由电压负载控制技术驱动的LED光源的特征可以在于LED光源两端的电压可以调节到的额定电压(例如，大约15伏)，以确保LED光源的正确操作。如果额定电压负载控制技术的LED光源包括多个并联的LED串，则可以使用电流平衡调节元件来确保并联串具有相同的阻抗，以便在每个并联串中汲取相同的电流。
[0005]LED光源的光输出可以调光(dim)。用于LED光源调光的方法可以包括例如脉宽调制(PWM)技术和恒流减小(CCR)技术。在脉宽调制调光中，可以将具有变化的占空比的脉冲信号提供给LED光源。例如，如果使用电流负载控制技术来控制LED光源，则在脉冲信号的占空比的导通时间期间，可以使提供给LED光源的峰值电流保持恒定。但是，可以改变脉冲信号的占空比，以改变提供给LED光源的平均电流，从而改变LED光源的光输出的强度。作为另一示例，如果使用电压负载控制技术来控制LED光源，则在脉冲信号的占空比的导通时间期间，可以使提供给LED光源的电压保持恒定。但是，可以改变负载电压的占空比，以调节光输出的强度。如果使用电流负载控制技术控制LED光源，则可以使用恒流减小调光。在恒流减小调光中，可以向LED光源连续地提供电流。但是，可以改变提供给LED光源的电流的DC大小，以调节光输出的强度。
[0006]在2013年7月23日公布的、名为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT
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EMITTING DIODE LIGHT SOURCE(用于发光二极管光源的负载控制装置)”的美国专利No.8,492,987、在2017年5月16日公布的、名为“FORWARD CONVERTER HAVING A PRIMARY
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SIDE CURRENT SENSE CIRCUIT(具有初级侧电流感测电路的正向转换器)”的美国专利No.9,655,177以及在2016年1月26日公布的、名为“LOAD CONTROL DEVICE FOR A LIGHT
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EMITTING DIODE LIGHT SOURCE(用于发光二极管光源的负载控制装置)”的美国专利No.9,247,608中描述了LED驱动器的示例，通过引用将它们的全部公开内容并入本文。

技术实现思路

[0007]本文描述了用于控制LED光源的方法和装置。可控阻抗电路可以与LED光源串联耦合并且被配置为传导通过LED光源的负载电流。第一开关设备可以与可控阻抗电路串联连接，同时反馈电路被配置为生成指示通过LED光源传导的负载电流的大小的反馈信号。反馈电路可以耦合到被配置为基于反馈信号生成用于控制可控阻抗电路的驱动信号的控制回路。控制回路可以包括第二开关设备和/或滤波电路。第二开关设备可以能够被导通和不导通，以控制何时使用反馈信号来生成驱动信号(例如，在使反馈信号通过滤波电路之后)。
[0008]数字控制电路可以控制控制回路，以朝着目标大小调节通过LED光源传导的负载电流的峰值大小。数字控制电路可以经由脉宽调制(PWM)信号使第一开关设备导通和不导通，并且调节PWM信号的占空比以调节负载电流的平均大小。数字控制电路可以协同PWM信号，进一步使第二开关设备导通和不导通。例如，数字控制电路可以被配置为在数字控制电路使第一开关设备导通之后的第一时间段结束时使第二开关设备导通，并且数字控制电路可以进一步被配置为在数字控制电路使第一开关设备不导通之前的第二时间段开始时，使第二开关设备不导通。
[0009]本文所述的控制回路可以包括积分器电路。控制回路可以从数字控制电路接收目标电流控制信号，并且经由积分器电路对目标电流控制信号和反馈信号之间的差进行积分来生成驱动信号。控制回路的特征在于时间常数，该时间常数大于可控阻抗电路传导的负载电流的负载电流周期。
[0010]本文描述的组件和/或功能中的一个或多个可以数字地实现。例如，可以通过数字控制电路来控制反馈信号的采样，并且可以使用数字低通滤波器来进行滤波操作。
附图说明
[0011]图1是诸如可控光源的可控电气设备的简化框图。
[0012]图2是诸如发光二极管(LED)驱动电路的驱动电路以及诸如图1的可控光源的电气设备的控制回路的简化示意图。
[0013]图3是图1的可控光源的各种操作参数与可控光源的目标强度之间的关系的示例图。
[0014]图4A
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4C是示出图2的驱动电路和控制回路的操作的简化波形图。
[0015]图5是用于控制图2的控制回路的示例性控制过程的简化流程图。
[0016]图6是可用于实现图2所示的驱动电路和控制回路的功能的电路的简化示意图。
[0017]图7是用于控制图6所示的电路的示例性控制过程的简化流程图。
具体实施方式
[0018]图1是诸如可控照明设备100(例如，可控光源)的可控电气设备的简化框图。例如，可控照明设备100可以是包括一个或多个光源，诸如发光二极管(LED)光源102、104(例如，LED光引擎)的灯。可以控制LED光源102、104以调节可控照明设备100的累积光输出的强度和/或颜色(例如，色温)。每个LED光源102、104在图1中示为串联连接的多个LED，但是取决于特定的照明系统，可以包括单个LED或并联连接或的多个LED或其适当组合。另外，每个LED光源102、104可以包括一个或多个有机发光二极管(OLED)。可控照明设备100可以包括
多个不同的LED光源，其可以额定在不同大小的负载电流和电压。尽管在图1中未示出，但是可控照明设备100可以包括壳体(例如，半透明壳体)，其中，LED光源位于该壳体中并且LED光源可以通过该壳体发光。例如，可控照明设备100可以能够提供暖调光，使得随着累积光输出的强度降低，累积光输出的色温向暖白色色温偏移。例如，第一LED光源1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可控照明设备，包括：发光二极管(LED)光源；可控阻抗电路，所述可控阻抗电路与LED光源串联耦合，并被配置为传导通过所述LED光源的负载电流；与所述可控阻抗电路串联连接的第一开关设备；反馈电路，所述反馈电路被配置为产生指示通过所述LED光源传导的所述负载电流的大小的反馈信号；控制回路，所述控制回路耦合到所述反馈电路并被配置为基于所述反馈信号生成用于控制所述可控阻抗电路的驱动信号，所述控制回路包括第二开关设备，所述第二开关设备能够使得导通和不导通以控制何时使用所述反馈信号来生成所述驱动信号；以及数字控制电路，所述数字控制电路被配置为控制所述控制回路以朝着目标大小调节通过所述LED光源传导的所述负载电流的峰值大小，所述数字控制电路进一步被配置为经由脉宽调制(PWM)信号使所述第一开关设备导通和不导通并且调节所述PWM信号的占空比以调节所述负载电流的平均大小，所述数字控制电路进一步被配置为协同所述PWM信号使所述第二开关设备导通和不导通。2.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，所述数字控制电路被配置为在所述数字控制电路使所述第一开关设备导通之后的第一时间段结束时，使所述第二开关设备导通，所述数字控制电路进一步被配置为在所述数字控制电路使第一开关设备不导通之前的第二时间段开始时，使所述第二开关设备不导通。3.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，所述数字控制电路被配置为在所述数字控制电路使所述第一开关设备导通之后的第一时间偏移处使所述第二开关设备导通，所述数字控制电路进一步被配置为在所述数字控制电路使所述第一开关设备不导通之前的第二时间偏移处使所述第二开关设备不导通。4.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，所述控制回路进一步包括被配置为对所述反馈信号进行滤波的滤波电路，并且所述第二开关设备被致使为导通和不导通，以控制何时将所述反馈信号提供给所述滤波电路。5.根据权利要求4所述的可控照明设备，其中，所述滤波电路包括电阻器
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电容器(RC)滤波器，所述RC滤波器耦合到所述第二开关设备并且被配置为当使所述第二开关设备导通时，生成表示所述反馈信号的峰值大小的信号。6.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，所述控制回路进一步包括积分器电路，所述控制回路被配置为从所述数字控制电路接收目标电流控制信号，并经由所述积分器电路，通过积分所述目标电流控制信号和所述反馈信号之间的差来产生所述至少一个驱动信号。7.根据权利要求6所述的可控照明设备，其中，所述控制回路的特征在于时间常数，由所述可控阻抗电路传导的所述负载电流的特征在于负载电流周期，以及所述控制回路的所述时间常数大于所述负载电流周期。8.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，当所述目标大小小于转变值时，所述数字控制电路被配置为使由所述可控阻抗电路传导的所述负载电流的峰值大小保持在恒定大小，并且调节所述PWM信号的占空比，以朝着所述目标大小调节所述负载电流的平均大
小。9.根据权利要求8所述的可控照明设备，其中，当所述目标大小大于或等于所述转变值时，所述数字控制电路被配置为使所述PWM信号的占空比保持在约99％，并调节由所述可控阻抗电路传导的所述负载电流的峰值大小以朝着所述目标大小调节所述负载电流的平均大小。10.根据权利要求8所述的可控照明设备，其中，当所述目标大小大于或等于所述转变值时，所述数字控制电路被配置为使所述PWM信号的占空比保持在约100％，并调节由所述可控阻抗电路传导的所述负载电流的峰值大小以朝着所述目标大小调节所述负载电流的平均大小。11.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，所述第一开关设备电耦合在所述可控阻抗电路和电路公共之间。12.根据权利要求1所述的可控照明设备，其中，所述可控阻抗电路包括被配置为在线性区域中操作的调节晶体管。13.根据权利要求1所述的可控照明设备，进一步包括总线调节电路，所述总线调节电路耦合到所述可控阻抗电路并且被配置为使跨所述可控阻抗电路产生的电压保持在阈值以下。14.根据权利要求1所述的可控照明设备，进一步包括无线通信电路，其中，所述数字控制电路被配置为响应于经由所述无线通信电路接收到的控制消息来控制所述可控阻抗电路和所述第一开关设备。15.一种负载控制设备，包括：可控阻抗电路，所述可控阻抗电路被配置为传导通过发光二极管(LED)光源的负载电流；与所述可控阻抗电路串联连接的第一开关设备；反馈电路，所述反馈电路被配置为产生指示通过所述LED光源传导的所述负载电流的大小的反馈信号；控制回路，所述控制回路耦合到所述反馈电路并被配置为基于所述反馈信号生成用于控制所述可控阻抗电路的驱动信号，所述控制回路包括第二开关设备，所述第二开关设备能够使得导通和不导通以控制何时使用所述反馈信号来生成所述驱动信号；以及数字控制电路，所述数字控制电路被配置为控制所述控制回路以朝着目标大小调节通过所述LED光源传导的所述负载电流的峰值大小，所述数字控制电路被配置为经由脉宽调制(PWM)信号使所述第一开关设备导通和不导通并且调节所述PWM信号的占空比以调节所述负载电流的平均大小，所述数字控制电路进一步被配置为协同所述PWM信号使所述第二开关设备导通和不导通。16.根据权利要求15所述的负载控制设备，其中，所述数字控制电路被配置为在所述数字控制电路使所述第一开关设备导通之后的第一时间段结束时，使所述第二开关设备导通，所述数字控制电路进一步被配置为在所述数字控制电路使第一开关设备不导通之前的第二时间段开始时，使所述第二开关设备不导通。17.根据权利要求15所述的负载控制设备，其中，所述数字控制电路被配置为在所述数字控制电路使所述第一开关设备导通之后的第一时间偏移处使所述第二开关设备导通，所
述数字控制电路进一步被配置为在所述数字控制电路使所述第一开关设备不导通之前的第二时间偏移处使所述第二开关设备不导通。18.根据权利要求15所述的负载控制设备，其中，所述控制回路进一步包括被配置为对所述反馈信号进行滤波的滤波电路，并且所述第二开关设备被致使为导通和不导通，以控制何时将所述反馈信号提供给所述滤波电路。19.根据权利要求18所述的负载控制设备，其中，所述滤波电路包括电阻器...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特，
申请(专利权)人：路创技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：