專利名稱：用于發(fā)光元件的波紋補償?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
用于發(fā)光元件的波紋補償?shù)姆椒ê脱b置技術(shù)領(lǐng)域[OOOl]本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)，并且具體地涉及用于LED類型照明 系統(tǒng)的驅(qū)動電流波紋補償。
背景技術(shù)：
無機和有機半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)成功地用在照明 應(yīng)用中，例如包括建筑、娛樂和道路照明?；诎l(fā)光二極管的發(fā)光設(shè) 備通常需要特定形式的電力并且不能在與由電源網(wǎng)絡(luò)提供的電的形式 直接一起工作。LED所發(fā)出的光量依賴于該LED驅(qū)動電流。LED的亮度 隨著驅(qū)動電流以具有典型的10 7秒或更少的延遲時間的瞬時方式的變 化而變化。相對照，白熾燈光源中的燈絲的熱容量比瞬時動力慢4到5 個數(shù)量級。因此LED發(fā)光設(shè)備需要對驅(qū)動電流波動的不希望效果進(jìn)行 補償。這排除了使用可能簡單和節(jié)省成本的卻易于引起不希望的驅(qū)動 電流波動的某些類型的功率轉(zhuǎn)換器。具有例如驅(qū)動電流反饋控制的模 塊化高質(zhì)量功率轉(zhuǎn)換器可以顯著降低LED的閃爍，但是一般不能利用 LED的唯一特性，其通常是昂貴的并且不會顯著提高照明系統(tǒng)的全部能 效。
因此，需要一種可以克服上述一些缺陷和/或至少給公眾提供有用選擇的新波紋補償方法和裝置。
該背景信息被提供以披露可能與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的申請人相信 的信息。沒有承認(rèn)(no adimission)不一定意味著，也不應(yīng)該被解釋 為，任意前述信息相對于本發(fā)明構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種波紋補償方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于補償在由用于驅(qū)動一個或多個發(fā)光元件 的功率轉(zhuǎn)換器所提供的轉(zhuǎn)換器電流中的波紋的裝置，所述裝置包括波紋評價模塊，其被配置以獲得指示轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入并基于所述輸入評價波紋補償因素；以及控制器，其操作地耦合到所 述波紋評價模塊并且被配置以將所述波紋補償因素應(yīng)用到轉(zhuǎn)換器電流 并且由此提供一種用于驅(qū)動具有減少的波紋的所述一個或多個發(fā)光元 件的驅(qū)動電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光源，其包括 一個 或多個發(fā)光元件；用于驅(qū)動所述一個或多個發(fā)光元件的功率轉(zhuǎn)換器； 波紋評價模塊，其被配置以獲得指示在由所述功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換 器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入，并且基于所述輸入評價波紋補償因素； 以及控制器，其操作地耦合到所述波紋評價模塊并被配置以將所述波 紋補償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流并由此提供用于驅(qū)動具有減少的波 紋的所述一個或多個發(fā)光元件的驅(qū)動電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于補償在由用于驅(qū) 動一個或多個發(fā)光元件的功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋 的方法，所述方法包括以下步驟獲得指示在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn) 的波紋的輸入；基于所述輸入評價波紋補償因素；以及將所述波紋補 償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流并且由此提供用于驅(qū)動具有減少的波紋 的所述一個或多個發(fā)光元件的驅(qū)動電流。


圖1示出包括根據(jù)本發(fā)明的波紋補償裝置并顯示對于不同實施例 的各種選項的照明系統(tǒng)。圖2示出由于波紋引起的由功率轉(zhuǎn)換器提供的電流隨時間變化的 Ip的實例變形。圖3示出由LEE驅(qū)動器提供給發(fā)光元件的驅(qū)動電流Id,所述驅(qū)動 電流被根據(jù)本發(fā)明的 一 個實施例的波紋補償裝置控制。圖4示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的反饋配置的波紋補償?shù)?流程圖。圖5示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的前饋配置的波紋補償?shù)?流程圖。
具體實施方式
定義術(shù)語"波紋"用于定義在功率轉(zhuǎn)換器輸出端的DC電壓或DC電流 信號的剩余諧波含量的形式。術(shù)語"發(fā)光元件"(LEE)用于定義一種設(shè)備，例如當(dāng)通過 將電位差施加到其上或使其通過電流而將其激活時，其在電磁波譜區(qū) 域(例如可見區(qū)域、紅外和/或紫外區(qū)域)或區(qū)域的組合中發(fā)射輻射。 因此，照明元件可以具有單色的、準(zhǔn)單色的、多色的或?qū)拵ьl譜發(fā)射 特性。發(fā)光元件的實例包括半導(dǎo)體、有機的、或聚合物的/聚合的發(fā)光 二極管、光學(xué)抽運(optically pumped)的涂有磷光體的發(fā)光二極管、 光學(xué)抽運的納米晶體發(fā)光二極管或如本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的其他 類似設(shè)備。另外，術(shù)語發(fā)光元件用于定義發(fā)射輻射的特定設(shè)備(例如 LED管芯)，并且同樣可以用于定義發(fā)射輻射的特定設(shè)備連同其中放置 所述特定設(shè)備或多個特定設(shè)備定位于的殼體或包裝的組合。術(shù)語"控制系統(tǒng)，，用于定義具有中央處理單元(CPU)的計 算設(shè)備或微控制器，和可選地，外圍輸入/輸出設(shè)備(例如A/D或D/A 轉(zhuǎn)換器)以監(jiān)測來自操作地耦合到控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備的參數(shù)。這些 輸入/輸出設(shè)備也可以允許CPU與操作地耦合到控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備通 信或控制它們。所述控制系統(tǒng)可選地可以包括一個或多個存儲介質(zhì)， 所述存儲介質(zhì)這里統(tǒng)稱為"存儲器"。所述存儲器可以是易失性的或 非易失性的計算機存儲器，例如RAM、 PR0M、 EPR0M、和EEPR0M、軟盤、 高密度磁盤、光盤、磁帶等等，其中用于監(jiān)測或控制耦合到控制系統(tǒng) 的設(shè)備的控制程序(例如軟件、微代碼或固件)由CPU存儲和執(zhí)行。 可選地，所述控制系統(tǒng)還提供用于將用戶指定的運行條件轉(zhuǎn)換為控制 信號的裝置，以控制耦合到控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備。所述控制系統(tǒng)可以 通過用戶接口 (例如，如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的鍵盤、觸摸板、 觸摸屏、控制臺、視覺或聽覺輸入設(shè)備)來接收用戶指定的命令。
如這里所使用的，術(shù)語"大約，，是指從額定值+/-10%的變化。應(yīng) 當(dāng)理解，這樣的變化總是包括在這里所提供的任意給定值中，無論它 是否被特別地指出。
除非另外定義，這里使用的所有技術(shù)或科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所 屬的技術(shù)領(lǐng)域中普通的技術(shù)人員的通常理解相同的意思。功率轉(zhuǎn)換器的額定不變的輸出信號包括DC信號、重疊的波 紋和噪聲。波紋的典型重要的諧波分量通常出現(xiàn)的頻率是用于為功率轉(zhuǎn)換器供電的AC電壓的頻率的兩倍?？梢詾楣β兽D(zhuǎn)換器提供來自具有 例如在北美60Hz的額定110/120V或在歐洲50Hz的220/240V的電力 網(wǎng)的電。可以通過考慮LEE控制的類型來區(qū)分波紋與噪聲信號。出于 與照明系統(tǒng)有關(guān)的實用目的，噪聲可以被認(rèn)為是造成實際可被觀察者 不注意的亮度波動的驅(qū)動電流信號的一部分。因此，可以認(rèn)為噪聲造 成了實際不重要的亮度波動。驅(qū)動電流波紋的重要特性包括幅度、頻率和相移。這些特 性主要由功率轉(zhuǎn)換器的類型和運行條件連同所附的LEE電路決定。此 外，所述相移是指所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號和AC輸入信號中諧波的 時間關(guān)系?！愕兀l(fā)光元件可以被控制以許多不同方式(例如通過 控制驅(qū)動電流幅度(例如，經(jīng)模擬控制)或通過控制一系列驅(qū)動電流 脈沖的特性)發(fā)射所期望的光通量輸出的光。例如，脈寬調(diào)制(P西) 的驅(qū)動電流信號或脈碼調(diào)制(PCM)的驅(qū)動電流信號的占空系數(shù)可以被 改變以實現(xiàn)這個所期望的光通量輸出，基于LEE的發(fā)光設(shè)備的PWM、PCM 和模擬控制在本領(lǐng)域是眾所周知的。本發(fā)明提供一種波紋補償方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)在基于 LEE的照明系統(tǒng)中驅(qū)動電流波紋誘導(dǎo)的亮度波動的補償。所述波紋補償 裝置包括波紋評價模塊，該波紋評價模塊被配置根據(jù)基本上由波紋引 起的驅(qū)動電流的被評價的波動來評價波紋補償因素。所述驅(qū)動電流的 波動的評價可以根據(jù)在基于LEE的照明系統(tǒng)運行期間所感測的信息來 確定，和/或根據(jù)所述基于LEE的照明和用于其的電源的預(yù)定運行特性 來確定。 一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評價模塊，并且進(jìn)一步操作地耦 合到所述一個或多個發(fā)光元件，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述 波紋補償因素來確定并提供用于所述一個或多個發(fā)光元件的運行的控 制信號。在一個實施例中，所述控制系統(tǒng)被配置以基于波紋補償因 素和用于定義所期望的照明條件的期望的時均驅(qū)動電流水平來確定并 提供用于所述一個或多個發(fā)光元件運行的控制信號。圖1示出一種包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的波紋補償裝 置的照明系統(tǒng)。所述照明系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)200、用于為所述一個或多 個發(fā)光元件50提供驅(qū)動電流由此使得所述LEE發(fā)光的LEE驅(qū)動器30。控制系統(tǒng)200包括控制器IO和波紋評價模塊20，其中波紋評價模塊 20被配置成基于指示在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入來確定波 紋補償因素。在本發(fā)明的實施例中，所述波紋評價模塊可以操作地耦合 到一個或多個組件，其中這些組件可以是所述功率轉(zhuǎn)換器、 一個或多 個發(fā)光元件和/或一個光學(xué)傳感器。所述波紋評價模塊與所述一個或多 個組件之間的操作連接可以提供用于確定在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的 波紋的輸入。
波紋評價模塊在一個實施例中，所述波紋評價模塊操作地耦合到所述功 率轉(zhuǎn)換器并且基于所述功率轉(zhuǎn)換器的預(yù)定的運行特性而被配置以確定 波紋補償因素。所述波紋評價模塊可以用與 一個或多個不同功率轉(zhuǎn)換 器的運行特性有關(guān)的信息來預(yù)配置，其中該信息可以被配置為查找表 或算法。因此，當(dāng)通過所述波紋評價模塊接收所述功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)100 時，所述波紋評價模塊可以基于被評價的驅(qū)動電流波紋來評價波紋補 償因素。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，有關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的運行特性的信 息可以配置在一個或多個數(shù)據(jù)表中或基于預(yù)定的算法或其他裝置而被 計算。如本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的，該信息可以被配置在固件、硬 件或軟件中。在本發(fā)明的實施例中，并且如圖1所示，所述波紋評價模 塊操作地耦合到驅(qū)動電流感應(yīng)機構(gòu)40，驅(qū)動電流感應(yīng)機構(gòu)40可以提供 驅(qū)動電流信號80，該驅(qū)動電流信號代表提供給所述一個或多個發(fā)光元 件的驅(qū)動電流?；谒鲵?qū)動電流信號輸入，所述波紋評價模塊可以 被配置成基于其來評價波紋補償。如技術(shù)人員所知，所述驅(qū)動電流感 應(yīng)機構(gòu)(比如電流傳感器)可以是固定的電阻器、可變電阻器、電感、 霍爾效應(yīng)電流傳感器、或其他具有已知電壓電流關(guān)系并可以基于被測 量的電壓信號來提供流過所述一個或多個發(fā)光元件的電流的測量的元 件。在實施例中，并且如圖l所示，所述波紋評價模塊20被配 置成基于在由功率轉(zhuǎn)換器70提供的轉(zhuǎn)換器電流內(nèi)的確定的波紋來確定波紋補償因素。在該實施例中，所述波紋評價模塊操作地耦合到驅(qū)動
電流感應(yīng)機構(gòu)110，其操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器70與所述控制系 統(tǒng)200之間的運行鏈以提供代表由所述功率轉(zhuǎn)換器提供給控制系統(tǒng)的 驅(qū)動電流的驅(qū)動電流信號120。如技術(shù)人員所知，電流感應(yīng)機構(gòu)可以是 固定電阻器、可變電阻器、電感、霍爾效應(yīng)電流傳感器、或其他具有 已知電壓電流關(guān)系并可以基于被測量的電壓信號來提供流過所述一個 或多個發(fā)光元件的電流的測量的元件。在本發(fā)明的實施例中，并且也如圖1所示，所述波紋評價 模塊操作地耦合到光學(xué)傳感器60，光學(xué)傳感器提供代表所述一個或多 個發(fā)光元件的光輸出的光學(xué)信號90。所述波紋評價模塊可以被配置成 基于所述一個或多個發(fā)光元件的被檢測的光輸出來評價波紋補償因素在一個實施例中，所述光學(xué)傳感器產(chǎn)生代表來自所述一個 或多個發(fā)光元件的平均光譜輻射通量的信號。在另一個實施例中，所 述光學(xué)傳感器產(chǎn)生代表來自所述一個或多個發(fā)光元件的一個或多個的 光譜輻射通量的信號。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，所迷光學(xué)傳感器可以 是光電二極管、無源發(fā)光元件、光電傳感器或?qū)τ伤鲆粋€或多個發(fā) 光元件發(fā)射的光譜輻射通量敏感(responsive)的其他光學(xué)傳感器。在本發(fā)明的實施例中，所述波紋評價模塊被配置成基于信 息來評價波紋補償因素，所述信息基于所述功率轉(zhuǎn)換器、所述一個或 多個被檢測的驅(qū)動電流信號、所述被檢測的轉(zhuǎn)換器電流信號、和所述 一個或多個被檢測的光學(xué)信號的運行特性中的兩個或更多。在本發(fā)明的一個實施例中，所述波紋評價模塊包括專用計 算設(shè)備，例如微處理器或中央處理單元，其被配置成基于指示在所述 轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入信息來確定波紋補償因素。
波紋補償波紋補償可以通過多種不同的方式結(jié)合脈沖驅(qū)動電流控制 (例如PWM或PCM等等)來實現(xiàn)。例如，在PWM控制的系統(tǒng)中，如果 需要，可以增加或減小占空系數(shù)，以便補償在占空比(duty cycle) 的ON時段期間驅(qū)動電流的相應(yīng)的減少或增加，由此提供所期望的時均 驅(qū)動電流給所述一個或多個發(fā)光元件。在另一個實施例中，在PCM控制的系統(tǒng)中，脈沖密度被增加或減少，以便補償由于驅(qū)動電流波紋所 引起的驅(qū)動電流波動。圖2示出由功率轉(zhuǎn)換器提供的隨時間變化的電流的實例變 形，其中所述變形可能主要是由波紋引起的。如圖所示，由所述功率 轉(zhuǎn)換器提供的電流隨著可以在時段300上重復(fù)。圖3示出如可以由根據(jù)本發(fā)明的實施例的波紋補償裝置提 供的通過PWM控制的波紋補償。如圖3所示，提供給一個或多個發(fā)光 元件的驅(qū)動的電流1。的占空系數(shù)在每一個波紋的時段上逐步增加，在 該實施例中所述每一個波紋的時段相當(dāng)于時段310。這種形式的波紋補 償可以提供一種用于保持基本不變的亮度或光通量輸出的裝置。如果 例如使用PCM實施進(jìn)行控制，則PCM控制信號的脈沖密度可以隨著時 間而增加，以實現(xiàn)波紋補償。在本發(fā)明的實施例中，其中模擬電流控制被用于實現(xiàn)波紋 補償，所述波紋評價模塊可以評價波紋補償因素，其可以包括一個或 多個補償波形、時間相關(guān)的補償功能等等，以調(diào)節(jié)對于每一個重復(fù)時 段的驅(qū)動電流的幅度，從而補償所提供的電流內(nèi)的波紋。在這種方式 中，實現(xiàn)了在所述驅(qū)動電流中出現(xiàn)的波紋的補償。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以使用前饋和/或反饋配置來實現(xiàn) 所述波紋補償方法。所述波紋評價模塊的復(fù)雜性可以取決于所述波紋 評價模塊使用哪一種配置。反饋配置可以適于更多種類的功率轉(zhuǎn)換器 。前饋配置可以通常需要一些適應(yīng)以匹配功率轉(zhuǎn)換器的要求，并且前 饋配置的特定實例可以只與用于特定類型的功率轉(zhuǎn)換器的預(yù)期結(jié)果一 起工作。根據(jù)本發(fā)明的實施例，驅(qū)動電流波紋的幅度可以基本上不 同，這取決于所述功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)荷。例如，當(dāng)設(shè)計用于照明系統(tǒng) 的控制系統(tǒng)時，功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)荷可以是重要的考慮因素。在某些 情況下當(dāng)例如改變照明顏色、色度、調(diào)光等等時基本上由于改變與照 明設(shè)備相關(guān)聯(lián)的發(fā)光元件的電流需求，所以操作地與照明設(shè)備耦接的 功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)荷可以變化。例如，驅(qū)動電流的諧波含量的幅度可 以在所期望的運行條件下在功率轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍中變化。依賴于功 率轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性，前饋波紋評價模塊設(shè)計可以比反饋設(shè)計更加復(fù)雜， 因為運行條件的范圍被典型地塑造以實現(xiàn)波紋補償裝置的前饋運行。反饋波紋補償在本發(fā)明的一個實施例中，例如可以在脈沖序列的ON時段 期間通過監(jiān)測和集成驅(qū)動電流或轉(zhuǎn)換器電流來實現(xiàn)反饋波紋補償。在另 一個實施例中，可以通過使用提供一個或多個發(fā)光元 件的光通量輸出的指示的光學(xué)傳感器來實現(xiàn)反饋波紋補償?？梢砸愿?種不同的形式來配置光學(xué)傳感器，所述形式包括例如光學(xué)傳感器可 以被配置以提供實際上與瞬時光通量輸出成比例的信號，或光學(xué)傳感 器可以被配置以提供在某一時間量上所感測的光通量輸出的積分，或 已知的其他配置。根據(jù)光學(xué)傳感器的形式，可以實現(xiàn)波紋評價模塊和/ 或控制系統(tǒng)的配置的改變。在本發(fā)明的一個實施例中，可以利用驅(qū)動電流、轉(zhuǎn)換器電 流或在時間上光通量輸出的積分，以確定自從驅(qū)動電流脈沖的ON時段 開始所發(fā)射的光的積分量。該收集的數(shù)據(jù)基本上可以被用以評價波紋 補償因素。在一個實施例中，所述波紋評價模塊監(jiān)測自從驅(qū)動電流脈 沖的ON時段開始所發(fā)射的光的積分量，并且將所述積分量與所期望的 值比較。如果已經(jīng)達(dá)到所期望的值，那么所述波紋評價模塊可以將所 述一個或多個發(fā)光元件轉(zhuǎn)到OFF。此外，所述波紋評價模塊或所述光學(xué) 傳感器或兩者可以在新脈沖開始之前被重置。在本發(fā)明的一個實施例中，可以由波紋評價模塊通過在時 間上積分所述驅(qū)動電流來自動地確定在非零波紋條件下ON時段的持續(xù)
時間相對于在沒有波紋的條件下的持續(xù)時間的偏離程度。該收集的數(shù) 據(jù)可以由所述波紋補償進(jìn)一步使用以評價波紋補償因素。在另一個實施例中，可以以與如上面所定義的用于ON時段 的方法類似的方法來控制OFF時段的持續(xù)時間。圖4示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的反饋配置的波紋 補償?shù)牧鞒虉D。在該實例中，通過脈寬調(diào)制來提供所述一個或多個發(fā) 光元件的運行控制。起初，所述波紋補償模塊從所述一個或多個檢測 設(shè)備接收輸入400，其中檢測設(shè)備可以是電流傳感器、光學(xué)傳感器或其 他用于采樣所述一個或多個發(fā)光元件和/或所述功率轉(zhuǎn)換器的運行參 數(shù)的監(jiān)測設(shè)備?；谒邮盏妮斎耄霾y補償模塊確定所述驅(qū)動電流波紋405。在決策節(jié)點410處，如果出現(xiàn)驅(qū)動電流波紋，則確定新PWM脈寬415，從而所述新PWM脈寬加所述波紋等于所期望的PWM脈寬420。將基于所述新脈寬的PWM控制信號提供給所述控制器425,以便所述一個或多個發(fā)光元件被以補償所述驅(qū)動電流波紋的方式適當(dāng)?shù)乜刂?。如易于理解地，所期望的脈寬被選擇使得提供給所述一個或多個發(fā)光元件的時均電流導(dǎo)致從中產(chǎn)生所期望的光通量輸出。隨著從所述一個或多個檢測設(shè)備接收新輸入，該過程被隨后重啟。然而，如果基本上不存在驅(qū)動電流波紋，則隨著從所述一個或多個檢測設(shè)備接收新輸入，重新開始所述次序的步驟序。
前饋波紋補償在本發(fā)明的一個實施例中，可以使用并可以實現(xiàn)前饋波紋補償，其中可以在無需感測所述驅(qū)動電流或發(fā)光量的情況下確定OFF
時段被前饋波紋評價模塊初始化的時間。在相應(yīng)的前饋配置中，驅(qū)動電流脈沖可以例如以最低波紋諧波的頻率的整數(shù)倍產(chǎn)生。如果為了實用的目的所述諧波幅度和頻率不隨負(fù)荷的變換而變化，或者當(dāng)所述功率轉(zhuǎn)換器的運行條件僅僅依賴于所述瞬時驅(qū)動電流時以及當(dāng)對于所述波紋評價模塊存在一種用于在所述驅(qū)動電流信號的ON時段期間確定所述波紋幅度、頻率和相移的方法時，可以實現(xiàn)帶有前饋波紋補償?shù)牟y評價模塊的設(shè)計。該形式可以要求所述波紋評價模塊以使所述驅(qū)動電流脈沖的產(chǎn)生與所述波紋的相位同步，并且以預(yù)定的預(yù)期方式補償所述驅(qū)動電流幅度的波紋和所述驅(qū)動電流的波動，其可以因為功率轉(zhuǎn)
換器的負(fù)荷變化或由瞬時驅(qū)動電流引起的其他功率波動而造成。充分配置的波紋評價模塊可以能夠補償不僅依賴于瞬時驅(qū)動電流條件而且依賴于過去的驅(qū)動電流條件的波紋，然而，在該配置中，波紋評價模塊可能更加復(fù)雜。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例使用前饋配置的波紋補償?shù)牧鞒虉D。在該實例中，可以通過脈寬調(diào)制來提供對所述一個或多個發(fā)光元件的運行的控制。起初，所述波紋補償模塊使得所述脈沖產(chǎn)生與波紋頻率同步500。在第一時間點，所述波紋補償模塊例如在查找表中查找或使用算法計算預(yù)期在所述驅(qū)動電流中的波紋505。在決策結(jié)點510處，如果驅(qū)動電流波紋出現(xiàn)，則確定新PWM脈寬515，從而使得所述新PWM脈寬加所述波紋等于所期望的PWM脈寬520。將基于所述新脈寬的PWM控制信號提供給所述控制器525，以便所述一個或多個發(fā)光元件被以補償所述驅(qū)動電流波紋的方式被適當(dāng)?shù)乜刂啤Ｈ鐟?yīng)當(dāng)易于理解的，所期望的脈寬被選擇使得提供給所述一個或多個發(fā)光元件的時均電流導(dǎo)致從中產(chǎn)生所期望的光通量輸出。時間步驟被置于第二時間點，其中所述過程以所述波紋補償模塊查找或計算在驅(qū)動電流中的相關(guān)聯(lián)的波紋開始重復(fù)。然而，如果基本上不存在驅(qū)動電流波紋，則時間步驟被置于第二時間點，其中所述步驟的次序以所述波紋補償模塊查找或計算在所述驅(qū)動電流中的波紋重新開始。在本發(fā)明的實施例中，其中模擬電流控制被用于實現(xiàn)波紋補償，所述波紋評價模塊可以評價波紋補償因素以在電流波紋的每一個重復(fù)時段期間調(diào)節(jié)驅(qū)動電流的幅度，其中該時段可以如圖2所示地被定義并且被標(biāo)識為300。在本發(fā)明的一個實施例中，模擬電流控制將在本質(zhì)上遵循與圖4和圖5中所示出的流程圖中所定義的相同的過程，除了改變所述脈寬的步驟將被改變LED驅(qū)動電流中的電阻所取代之外。電阻調(diào)節(jié)的改變可以被執(zhí)行使得它與所述電源波紋同步，以使得所述驅(qū)動電流1?；颈３衷诓蛔兊乃健＠?，可以使用金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、或其他如本領(lǐng)域技術(shù)人員所易于理解的合適的設(shè)備來實現(xiàn)所述LED驅(qū)動電電阻的改變。此外，在本發(fā)明的這個實施例中，圖1所示的電流傳感器40和IIO可以被合適的電壓傳感器所取代。以這樣的方式，例如由于波紋引起的電壓的周期性增加可以被電阻的適當(dāng)增加補償，由此實現(xiàn)提供基本不變的驅(qū)動電流?？梢砸栽S多不同方式來實現(xiàn)所述波紋補償，這些方式依賴于與照明系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)的設(shè)計，例如通過修改相應(yīng)的PWM或PCM脈沖發(fā)生器、經(jīng)模擬電流控制來改變電流幅度、或繞過具有開關(guān)設(shè)備的LEE來實現(xiàn)波紋補償?？梢砸约兡M、純數(shù)字或混合的方式來實現(xiàn)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。顯然，本發(fā)明的前述實施例是示例性的并且可以以許多方式被改變。這種當(dāng)前的或?qū)淼淖冃尾粦?yīng)被認(rèn)為脫離本發(fā)明的精神和范圍，并且所有這些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見n的修改旨在包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，其用于補償由用于驅(qū)動一個或多個發(fā)光元件的功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中的波紋，所述裝置包括波紋評價模塊，其被配置以獲得指示所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入并且基于所述輸入評價波紋補償因素；以及控制器，其操作地耦合到所述波紋評價模塊并被配置以將所述波紋補償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流，并且由此提供用于驅(qū)動具有減少的波紋的所述一個或多個發(fā)光元件的驅(qū)動電流。
2. 權(quán)利要求1的裝置，其中一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評價模塊 和所述控制器，該控制系統(tǒng)操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器和所述一個 或多個發(fā)光元件。
3. 權(quán)利要求2的裝置，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述波紋 補償因素和所期望的時均驅(qū)動電流電平來確定用于所述一個或多個發(fā) 光元件的運行的控制信號。
4. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述波紋評價模塊用與一個或多個不 同的功率轉(zhuǎn)換器的運行特性相關(guān)的信息來預(yù)配置。
5. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述輸入選自包括如下內(nèi)容的組功 率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個或多 個發(fā)光元件中的一個或多個相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
6. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述波紋評價模塊被配置以獲得指示 在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的所述波紋的兩個或更多輸入并且基于所述 兩個或更多輸入來評價所述波紋補償因素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中所述兩個或更多輸入選自包括如 下內(nèi)容的組功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和 與所述一個或多個發(fā)光元件中的一個或多個相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
8. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述控制器通過改變以選自包括下述 內(nèi)容的組的控制信號的形式配置的控制信號來應(yīng)用所述波紋補償因 素模擬電流控制、脈寬調(diào)制控制、和脈沖編碼調(diào)制控制。
9. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述波紋評價模塊使用前饋配置、反 饋配置、或其組合。
10. —種光源，包括 一個或多個發(fā)光元件；功率轉(zhuǎn)換器，其用于驅(qū)動所述一個或多個發(fā)光元件； 波紋評價模塊，其被配置以獲得指示在由所述功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入，并且基于所述輸入來評價波紋補償因素；以及控制器，其操作地耦合到所述波紋評價模塊并被配置以將所述波 紋補償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流，并且由此提供用于驅(qū)動具有減少 的波紋的所述一個或多個發(fā)光元件的驅(qū)動電流。
11. 權(quán)利要求10的光源，其中一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評價模 塊和所述控制器，所述控制系統(tǒng)操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器和所述 一個或多個發(fā)光元件。
12. 權(quán)利要求11的光源，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述波 紋補償因素和所期望的時均驅(qū)動電流電平來確定用于所述一個或多個 發(fā)光元件的運行的控制信號。
13. 權(quán)利要求10的光源，其中所述波紋評價模塊用與一個或多個 不同的功率轉(zhuǎn)換器的運行特性相關(guān)的信息來預(yù)配置。
14. 權(quán)利要求10的光源，其中所述輸入選自包括如下內(nèi)容的組 功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個或多個發(fā)光元件中的一個或多個相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
15. 權(quán)利要求10的光源，其中所述波紋評價模塊被配置以獲得指 示在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的所述波紋的兩個或更多輸入，并且基于 所述兩個或更多輸入來評價所述波紋補償因素。
16. 權(quán)利要求15的光源，其中所述兩個或多個輸入選自包括下述 內(nèi)容的組功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與 所述一個或多個發(fā)光元件中的一個或多個相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
17. 權(quán)利要求10的光源，其中所述控制器通過改變以選自包括下 述內(nèi)容的組的控制信號的形式配置的控制信號來應(yīng)用所述波紋補償因 素模擬電流控制、脈寬調(diào)制控制、和脈沖編碼調(diào)制控制。
18. 權(quán)利要求10的光源，其中所述波紋評價模塊使用前饋配置、 反饋配置、或其組合。
19. 一種方法，其用于補償由用于驅(qū)動一個或多個發(fā)光元件的功率 轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中的波紋，所述方法包括以下步驟獲得指示所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入； 基于所述輸入評價波紋補償因素；以及將所述波紋補償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流，并且由此提供用于 驅(qū)動具有減少的波紋的所述一個或多個發(fā)光元件的驅(qū)動電流。
20. 權(quán)利要求19的方法，其中所述輸入選自包括如下內(nèi)容的組 功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個或 多個發(fā)光元件中的一個或多個相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
21. 權(quán)利要求19的方法，其中所述獲取步驟包括獲取指示在所 述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的所述波紋的兩個或更多輸入，并且所述評價步 驟包括基于所述兩個或更多輸入評價所述波紋補償因素。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述兩個或更多輸入選自包括 如下內(nèi)容的組功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個或多個發(fā)光元件中的一個或多個相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
23. 權(quán)利要求19的方法，其中所述應(yīng)用步驟包括通過改變以選 自包括下述內(nèi)容的組的控制信號的形式配置的控制信號來應(yīng)用所述波 紋補償因素模擬電流控制、脈寬調(diào)制控制、和脈沖編碼調(diào)制控制。
24. 權(quán)利要求19的方法，其中所述評價步驟使用前饋配置、反饋 配置、或其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種波紋補償?shù)姆椒ê脱b置，其提供一種用于補償基于LEE的照明系統(tǒng)中驅(qū)動電流波紋誘導(dǎo)的亮度波動。所述波紋補償裝置包括波紋評價模塊，其被配置以基于驅(qū)動電流的被評價的波動來評價波紋補償因素。所述驅(qū)動電流的波動的評價可以根據(jù)在基于LEE的照明系統(tǒng)運行期間所收集的信息來確定，和/或根據(jù)所述基于LEE的照明系統(tǒng)的預(yù)定的運行特性來確定。一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評價模塊并且操作地耦合到所述一個或多個發(fā)光元件，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述波紋補償因素來確定并提供用于所述一個或多個發(fā)光元件運行的控制信號。
文檔編號H02M1/14GK101507356SQ200780031048
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者I·阿什當(dāng) 申請人:Tir科技公司