通过可变频率调制进行的发光二极管亮度控制制造技术

用具有固定脉宽和电压振幅的脉冲序列信号来控制来自发光二极管（ＬＥＤ）的光的所感知强度（亮度），且接着增加或降低此脉冲序列信号的频率（增加或降低一时间周期内的脉冲数目）以便使穿过所述ＬＥＤ的平均电流变化。此通过使脉冲序列能量谱在多个频率上变化来减小任何一个频率下的电磁干扰（ＥＭＩ）的等级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制发光二极管(LED)，且更明确地说，涉及通过具有固定脉宽和固定电压信号来控制LED的所感知强度(亮度)以及增加或降低其频率以使跨越LED的平均电流变化。
技术介绍
脉宽调制(PWM)是用以控制LED强度的已知技术。然而，用以控制LED光强度(亮度)的PWM方法的实施方案有时已展示出在对所辐射噪声发射及/或闪烁敏感的一些应用中具有问题。
技术实现思路
需要一种用以使LED的所感知输出强度(亮度)变化同时最小化所辐射噪声发射和闪烁的方式。可变频率调制(VFM)提供可易于最终用户基于其特定系统要求实施的用以控制LED强度的替代过程。与现有技术PWM设计相比，所得驱动信号展现出较低电力要求以及较低电磁干扰(EMI)辐射两者。根据本专利技术教示，通过使用具有固定脉宽和电压振幅的脉冲序列信号来控制LED 的所感知强度(亮度)，且接着增加或降低此脉冲序列信号的频率(增加或降低一时间周期内的脉冲数目)以便使穿过LED的平均电流变化。此通过使脉冲序列能量谱在多个频率上变化来减小任何一个频率下的电磁干扰(EMI)的等级。根据本专利技术的特定示范性实施例，一种用于控制发光二极管(LED)的亮度的设备包含脉冲产生电路，其具有触发输入和脉冲输出，其中多个触发信号被施加到所述触发输入且由此在所述脉冲输出处产生多个脉冲，其中所述多个脉冲中的每一者具有恒定宽度和振幅；脉冲接通时间积分器，其具有耦合到所述脉冲产生电路的所述脉冲输出的脉冲输入以及积分时间间隔输入，其中所述脉冲接通时间积分器产生与当所述多个脉冲的所述振幅在积分时间周期内接通时的百分比成比例的输出电压；运算放大器，其具有负输入和正输入以及输出，所述负输入耦合到来自所述脉冲接通时间积分器的输出电压且所述运算放大器的所述正输入耦合到表示来自发光二极管(LED)的所要光亮度的电压信号；以及电压控制的频率产生器，其具有频率控制输入和频率输出，其中所述频率控制输入耦合到所述运算放大器的所述输出，且产生所述多个触发信号的所述频率输出耦合到所述脉冲产生电路的所述触发输入，由此电压控制的频率源致使所述脉冲产生电路产生为从所述LED产生所要光亮度所必需的所述多个脉冲。根据本专利技术的另一特定示范性实施例，一种用于控制发光二极管(LED)的亮度的设备包含脉冲产生电路，其具有触发输入和脉冲输出，其中多个触发信号被施加到所述触发输入且由此在所述脉冲输出处产生多个脉冲，其中所述多个脉冲中的每一者具有恒定宽度和振幅；光亮度检测器，其适于接收来自发光二极管(LED)的光并输出与LED光亮度成比例的电压；运算放大器，其具有负输入和正输入以及输出，所述负输入耦合到与所述LED光亮度成比例的所述电压且所述运算放大器的所述正输入耦合到表示来自LED的所要光亮度的电压信号；以及电压控制的频率产生器，其具有频率控制输入和频率输出，其中所述频率控制输入耦合到所述运算放大器的所述输出，且产生所述多个触发信号的所述频率输出耦合到所述脉冲产生电路的所述触发输入，由此电压控制的频率源致使所述脉冲产生电路产生为从所述LED产生所要光亮度所必需的所述多个脉冲。附图说明结合附图参考以下描述可获取对本专利技术的更完整理解，附图中图1是根据本专利技术教示的用于控制发光二极管(LED)的百分比亮度的脉宽调制 (PWM)驱动信号与可变频率调制(VFM)驱动信号相比较的示意性时序图；图2是根据本专利技术教示的驱动发光二极管(LED)的可变频率调制(VFM)脉冲产生器的示意性框图；图3是根据本专利技术的特定示范性实施例的驱动LED的VFM脉冲产生器的示意性框图；图4是根据本专利技术的另一特定示范性实施例的驱动LED的VFM脉冲产生器的示意性框图；以及图5是根据本专利技术的又一特定示范性实施例的经配置及编程以用作驱动LED的 VFM脉冲产生器的微控制器的示意性框图。尽管本专利技术易于作出各种修改及替代形式，但在图式中已展示并在本文中详细描述了本专利技术的特定示范性实施例。然而，应理解，本文中对特定示范性实施例的描述并非打算将本专利技术限制于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本专利技术涵盖所附权利要求书所界定的所有修改及等效形式。具体实施例方式现在参考图式，其示意性地图解说明特定示范性实施例的细节。图式中的相同元件将由相同编号来表示，且类似元件将由带有不同小写字母后缀的相同编号来表示。参考图1，其描绘根据本专利技术教示的用于控制发光二极管(LED)的百分比亮度的脉宽调制(PWM)驱动信号与可变频率调制(VFM)驱动信号相比较的示意性框图。针对 12. 5%,37. 5%,62. 5%和87. 5%的LED亮度等级展示PWM脉冲序列。所述亮度等级百分数对应于PWM脉冲序列处于逻辑高(即，“接通”)由此将电流供应到LED中的百分数(见图2)。所述PWM脉冲序列包含每一 PWM脉冲的开始(由垂直箭头指示)之间的相同时间间隔 (频率)且使所述脉冲中的每一者的“接通”时间变化以便获得所要LED亮度等级。此PWM LED强度控制方法可行但致使一个频率下的EMI随时间集中，此可导致不满足严格的欧洲和/或USA EMI发射限制的结果。根据本专利技术教示，使用可变频率调制(VFM)来控制LED光亮度同时减小在任何一个频率下产生的EMI。针对12.5%、39%、50%和75%的LED亮度等级展示VFM脉冲序列。 所述亮度等级百分数对应于VFM脉冲序列在某一时间间隔(用户可选择)上处于逻辑高 (即，“接通”)由此将电流供应到LED中的百分数(见图2)。VFM脉冲序列包含多个脉冲， 每一脉冲具有相同脉宽(“接通”或逻辑高持续时间)，其可在各种时间间隔(即，各种频率)上发生。每一脉冲的开始由垂直箭头表示。因此，可通过调整在某些时间间隔内发生多少VFM脉冲来控制LED强度。可通过使用较短脉宽(逻辑高持续时间)且由此每时间间隔更多脉冲来改善光亮度控制的粒度。控制LED光亮度的最终结果是脉冲在每一时间间隔期间“接通”的百分比。参考图2，其描绘根据本专利技术教示的驱动发光二极管(LED)的可变频率调制(VFM) 脉冲产生器的示意性框图。VFM脉冲产生器202具有将LED 204驱动到所要光亮度的VFM 脉冲序列输出。光亮度控制信号用于向VFM脉冲产生器202指示需要何种LED光亮度。所述VFM脉冲序列可从每时间间隔无脉冲(0%光亮度)到每时间间隔100%接通(最大光亮度)变化，且每时间间隔的脉冲数目少于100%接通时间的脉冲数目。参考图3，其描绘根据本专利技术特定示范性实施例的驱动LED的VFM脉冲产生器的示意性框图。VFM脉冲产生器20 包含单稳电路306，其具有固定脉宽(逻辑高持续时间) 输出；脉冲接通时间积分器314 ；运算放大器312，其具有差分输入；电压控制的频率产生器 310以及过零检测器308。每当检测到其输入处的开始脉冲时单稳电路306便“激发”(输出变为逻辑高达固定持续时间)。这些开始脉冲是以重复速率(每持续时间的脉冲)从过零检测器308供应的，重复速率是依据电压控制的频率产生器310的频率而确定。电压控制的频率产生器310可以是电压控制的振荡器(VCO)、电压/频率转换器等。电阻器316用于控制去往LED 204的电流量。电压控制的频率产生器310的输出频率由来自运算放大器312的电压控制。运算放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于控制发光二极管（ＬＥＤ）的亮度的设备，其包含：脉冲产生电路，其具有触发输入和脉冲输出，其中多个触发信号被施加到所述触发输入且由此在所述脉冲输出处产生多个脉冲，其中所述多个脉冲中的每一者具有恒定宽度和振幅；脉冲接通时间积分器，其具有耦合到所述脉冲产生电路的所述脉冲输出的脉冲输入以及积分时间间隔输入，其中所述脉冲接通时间积分器产生与当所述多个脉冲的所述振幅在积分时间间隔内接通时的百分比成比例的输出电压；运算放大器，其具有负输入和正输入以及输出，所述负输入耦合到来自所述脉冲接通时间积分器的所述输出电压且所述运算放大器的所述正输入耦合到表示来自发光二极管（ＬＥＤ）的所要光亮度的电压信号；以及电压控制的频率产生器，其具有频率控制输入和频率输出，其中所述频率控制输入耦合到所述运算放大器的所述输出，且产生所述多个所述触发信号的所述频率输出耦合到所述脉冲产生电路的所述触发输入，借此电压控制的频率源致使所述脉冲产生电路产生为从所述ＬＥＤ产生所述所要光亮度所必需的所述多个脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：查理·R·西莫尔，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：US