用于驅(qū)動至少一個led的驅(qū)動器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于驅(qū)動至少一個LED的驅(qū)動器系統(tǒng)，驅(qū)動器系統(tǒng)包括：LED驅(qū)動器，包括與至少一個LED相連接的用于將LED驅(qū)動電流提供給至少一個LED的電流源、和用于控制LED驅(qū)動電流通過至少一個LED的控制模塊。驅(qū)動器系統(tǒng)還包括功率供給，具有與電流源的功率輸入端相連接的用于將電功率提供給電流源的功率輸出端?？刂颇K包括與功率供給的控制信號輸入相連接的用于控制功率供給的操作的控制信號輸出。
【專利說明】用于驅(qū)動至少一個LED的驅(qū)動器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于驅(qū)動至少一個LED的驅(qū)動器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 可以應(yīng)用驅(qū)動器系統(tǒng)來驅(qū)動LED組件，LED組件可以包括至少一個LED。本領(lǐng)域技 術(shù)人員公知的是通過例如向至少一個LED提供恒定電流的功率供給來驅(qū)動LED組件。
[0003] 圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動器系統(tǒng)。在圖1中，驅(qū)動器系統(tǒng)1包括LED組件3、 功率供給5和LED驅(qū)動器7。LED組件3包括多個LED11。在LED組件3中以串行的LED鏈 12來形成至少一組LED11。LED驅(qū)動器7包括（例如開關(guān)模式）電流源8和多個開關(guān)9。 以串行開關(guān)鏈10來形成至少一組開關(guān)9,從而針對每個相應(yīng)的LED或LED群來提供并行開 關(guān)。本示例中的功率供給5包括飛返轉(zhuǎn)換器（fly-back converter) 13和功率因數(shù)校正電 路15。
[0004] 功率供給5具有連接到交流電（AC)源14的輸入和連接到LED驅(qū)動器7的輸出。 LED驅(qū)動器7具有連接到功率供給5的輸入和連接到LED組件3的輸出。LED驅(qū)動器7中 的開關(guān)9中的至少一個連接到LED組件3中的一組LED或LED11之一。
[0005] 功率供給5從AC源14接收交流電（AC)。飛返轉(zhuǎn)換器13被布置為將功率供給5 的（經(jīng)過調(diào)整的）主電壓轉(zhuǎn)換為恒定電壓17并且將恒定電壓17傳輸?shù)絃ED驅(qū)動器7。功 率因數(shù)校正電路15被布置為改善功率供給5中的輸入輸入電流和輸入電壓之間的相位關(guān) 系以便改善功率因數(shù)。LED驅(qū)動器7從功率供給5接收恒定電壓17。
[0006] 電流源8被布置為將LED驅(qū)動電流19提供給LED組件3。
[0007] 開關(guān)9被布置為開啟/關(guān)斷LED組件3中的LED11。
[0008] LED組件3中的LED11被相應(yīng)的并行開關(guān)9控制。通過打開或閉合串行鏈10的各 自對應(yīng)的開關(guān)來激活或去激活串行LED鏈12中的每一個LED。
[0009] 在驅(qū)動器系統(tǒng)1中，當(dāng)施加恒定的LED驅(qū)動電流時，整個LED組件3上的電壓將在 實質(zhì)上隨著通過開關(guān)10切換各個LED或LED組12的開啟/關(guān)斷而改變。當(dāng)沒有LED12處 于開啟時，整個LED系統(tǒng)3上的電壓降將實質(zhì)上降到零。當(dāng)所有的LED12處于開啟時，整個 LED系統(tǒng)3上的電壓降將等于每個獨立的LED組12的電壓之和。
[0010] 在驅(qū)動LED組件3時，包括兩個供給的級聯(lián)（即例如開關(guān)模式、功率供給和例如開 關(guān)模式、驅(qū)動LED的電流供給）的上述驅(qū)動器系統(tǒng)1可能在其動態(tài)行為上存在缺陷。
[0011] 期望提供改善的驅(qū)動器系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明提供了一種用于驅(qū)動至少一個LED的驅(qū)動器系統(tǒng)，驅(qū)動器系統(tǒng)包括：LED驅(qū) 動器，包括與至少一個LED相連接的、用于將LED驅(qū)動電流提供給至少一個LED的電流源， 和用于控制LED驅(qū)動電流通過至少一個LED的控制模塊；功率供給，具有與電流源的功率輸 入端相連接的、用于將電功率提供給電流源的功率輸出端；其中，控制模塊包括與功率供給 的控制信號輸入相連接的、用于控制功率供給的操作的控制信號輸出。
[0013] 這里，電流源和功率供給可以是任何類型的功率供給，例如降壓-升壓型或升 壓-降壓型的例如開關(guān)模式功率供給，或更具體而言，飛返型開關(guān)模式功率供給。電流源和 /或功率供給還可以是線性類型的，例如穩(wěn)壓線性功率供給。
[0014] LED組件可以包括任何類型的LED(例如高功率照明型LED)，更具體而言，LED組 件可以包括具有相同顏色的一組LED(例如白光LED)，或者可以包括具有不同顏色的LED。 LED驅(qū)動器可以包括（例如，與相應(yīng)的LED的串行和/或并行的）一個或多個開關(guān)，以使得 開啟或關(guān)斷與特定的開關(guān)相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的LED。開關(guān)可以包括（例如半導(dǎo)體）開關(guān)、可開關(guān) 電流源、可控制阻抗等。替選地，可以例如通過設(shè)置不同的LED驅(qū)動電流水平或通過使用例 如占空比調(diào)制、脈寬調(diào)整等脈動電流，來改變LED驅(qū)動電流的值。再者，可以施加多個電流 源，例如針對每組LED(例如每組LED發(fā)射其自身顏色的光）一個電流源。驅(qū)動器可以提供 恒定的LED驅(qū)動電流（可以與使得能夠選擇性地開關(guān)LED的開關(guān)相組合，從而使得能夠例 如進行脈寬調(diào)制），或者可以提供這樣的LED驅(qū)動電流，其值可以隨時間改變，例如允許通 過例如LED驅(qū)動電流的脈寬調(diào)制來實現(xiàn)有效的LED光輸出的調(diào)制。
[0015] 控制模塊可以包括任何類型的控制，包括例如通過微處理器、微控制器、可編程數(shù) 字器件和/或其他數(shù)字控制電子器件的進行的數(shù)字控制。此外，或替代其的是，控制模塊可 以包括模擬電子期間，例如（一個或多個）比較器、（一個或多個）過濾器、脈寬控制電路、 計時器電路等?？刂颇K可以包括開關(guān)陣列，開關(guān)陣列包括并行開關(guān)序列或串行開關(guān)或它 們的任意組合?？刂颇K可以經(jīng)由控制LED驅(qū)動電流的幅度和或激活/去激活LED中的一 個或多個來控制通過至少一個LED的LED驅(qū)動電流。可以通過LED驅(qū)動器電流的脈沖調(diào)制 (例如，脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制等）來執(zhí)行LED驅(qū)動電流的幅度的控制?？梢岳缤ㄟ^脈沖調(diào) 制（例如與LED相關(guān)聯(lián)的開關(guān)（例如，與或每一個LED并行的開關(guān)、可開關(guān)電流源或可變阻 抗，與或每一個LED串行的開關(guān)、可開關(guān)電壓源或可變阻抗）的脈寬調(diào)制）來執(zhí)行LED中 的一個或多個的激活/去激活。可以由控制模塊將控制信號提供給功率供給，并且可以包 括任何類型的控制信號（例如模擬控制信號、數(shù)字并行或串行總線控制信號等），并且可以 例如包括用于功率供給的一個或多個參數(shù)的期望的值。當(dāng)功率供給接收到控制信號時，功 率供給可以相應(yīng)地調(diào)整其操作（在下文中將提供其示例），以便使得功率供給和電流源的 級聯(lián)顯現(xiàn)出更充足的動態(tài)行為?？刂颇K因此控制至少一個LED的驅(qū)動以及（通過控制信 號）控制功率供給的至少一部分操作。通過控制模塊控制至少一個LED的驅(qū)動可以包括 控制電流源、控制開關(guān)和/或控制多個電流源之間的負(fù)載平衡、通過測量控制回路的特性 的長時間統(tǒng)計和被控制的量來學(xué)習(xí)，以便表征形成控制回路的級聯(lián)中的組件，包括例如估 計主供給的阻抗等?？梢愿纳萍壜?lián)的功率供給的行為。作為示例，功率供給可以響應(yīng)于控 制信號而建立其動態(tài)特性。功率供給可以例如根據(jù)控制信號設(shè)置其控制回路帶寬、其開關(guān) 頻率和/或其輸出電壓或輸出電路?？梢援a(chǎn)生很多效果。例如，在由LED形成的負(fù)載改變 (例如LED輸出功率中的動態(tài)改變）的情形下，控制模塊可以通過控制信號控制功率供給， 以便快速地適應(yīng)經(jīng)改變的負(fù)載狀況。從而，當(dāng)預(yù)見到負(fù)載中的轉(zhuǎn)變時，可以增加功率供給的 控制帶寬。作為另一個示例，在良好的功率因數(shù)很重要的負(fù)載情形中，例如在高功率處，可 以經(jīng)由控制信號控制功率供給的動態(tài)特性（例如控制回路帶寬），以便最優(yōu)化功率因數(shù)（例 如，通過減小功率供給的控制回路帶寬，以便使得供給行為更像電阻負(fù)載，從而改善功率因 數(shù)），而在低輸出功率處，諸如快速響應(yīng)之類的其他關(guān)鍵因素可以占先，從而例如在一定程 度上犧牲（一個級別的）功率因數(shù)以促進其他的關(guān)鍵因素。
[0016] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被布置為估計電流源的負(fù)載，以及基于電流 源的估計的負(fù)載，將控制信號提供給功率供給。
[0017] 基于電流源的估計負(fù)載，控制模塊將相應(yīng)的信號發(fā)送給功率供給以改變其行為， 例如控制回路帶寬、開關(guān)頻率、輸出電壓等，以便考慮估計的負(fù)載（例如使得能夠考慮到負(fù) 載中的改變、負(fù)載的水平等）。從而，負(fù)載中的動態(tài)改變可以例如建立功率供給的更快速的 響應(yīng)，從而更充分地（因此更準(zhǔn)確地）應(yīng)對負(fù)載中的改變，因此允許例如更快速的穩(wěn)定時 間，得到向電流源的改善的例如更穩(wěn)定的輸入，因此使得電流源能夠更準(zhǔn)確地遵從于光輸 出中的所期望的動態(tài)改變。
[0018] 同樣，如上所解釋的，可以通過控制模塊施加所估計的負(fù)載來（通過控制信號）在 已經(jīng)估計到的高負(fù)載的情形下控制功率供給來實現(xiàn)高功率因數(shù)，并且否則，例如控制功率 供給來實現(xiàn)快速的響應(yīng)，以防止回調(diào)模式，允許對負(fù)載改變的快速響應(yīng)等。
[0019] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被布置為根據(jù)在其設(shè)置點輸入處被提供給控 制模塊的設(shè)置點輸入數(shù)據(jù)，估計電流源的負(fù)載。設(shè)置點輸入數(shù)據(jù)可代表LED的期望的強度、 顏色等。設(shè)置點輸入可以是數(shù)字（例如總線）接口或模擬輸入來對應(yīng)地接收數(shù)字或模擬設(shè) 置點數(shù)據(jù)。設(shè)置點數(shù)據(jù)（即設(shè)置點輸入數(shù)據(jù)）可以指示例如LED組件的LED中的至少一個 的期望的強度或平均光特性。由于可以布置控制模塊用以基于設(shè)置點數(shù)據(jù)驅(qū)動LED組件中 的LED111中的至少一個，因此可以根據(jù)設(shè)置點數(shù)據(jù)來充分地確定電流源的負(fù)載的估計。還 可以使用（已知的）驅(qū)動器和LED組件的特性來執(zhí)行負(fù)載的估計?？梢酝ㄟ^設(shè)計或通過預(yù) 定的配置數(shù)據(jù)（例如LED代碼）來（部分地）知曉這些。這些特性可以例如描述時間特性， 例如像由功率供給"看到"的那樣影響負(fù)載的電流供給的控制行為（過沖、下沖等）的方面 或延遲。此外，可以以設(shè)置點值的序列的形式來提供設(shè)置點數(shù)據(jù)，允許控制模塊預(yù)計期望的 光輸出水平，因此（預(yù)期）期望的負(fù)載。
[0020] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被布置為根據(jù)至少一個LED上的正向電壓估 計電流源的負(fù)載。
[0021] 這里，正向電壓可以是指整個LED組件上的電壓。由于可以根據(jù)正向電壓和LED 驅(qū)動電流來充分地確定總功率，因此LED上的正向電壓（處于給定的、例如已知或恒定的電 流）可以為負(fù)載提供充分的測量。在通過與LED的各個LED相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的開關(guān)來開關(guān)LED 的情形下以及在省略了這樣的開關(guān)并且例如施加了 LED驅(qū)動電流的脈沖的情形下，可以應(yīng) 用該特征。
[0022] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被布置為預(yù)計電流源的負(fù)載改變，并且根據(jù) 所預(yù)計的負(fù)載改變控制功率供給。
[0023] 可以以設(shè)置點值的序列的形式來提供設(shè)置點數(shù)據(jù)，允許控制模塊預(yù)計期望的光輸 出水平，因此（預(yù)計）期望的負(fù)載。可以例如以如下的因果方式來執(zhí)行預(yù)計。可以針對以 下原因中的至少一個出現(xiàn)延遲：從控制模塊接收設(shè)置點的時刻起，在負(fù)載（即LED)處實質(zhì) 上可注意到新的設(shè)置點的效果之前需要一些時間進行連續(xù)動作。這樣的動作包括：將設(shè)置 點轉(zhuǎn)換為驅(qū)動器電流源的FET或其他開關(guān)的驅(qū)動信號。在FET的柵極中的電平位移電路、 FET自身、形成電感的線圈、輸出電容和LED的響應(yīng)時間。可能存在的情形是，驅(qū)動器的實際 輸出基于之前的設(shè)置點值，以便實現(xiàn)從之前到當(dāng)前的設(shè)置點的內(nèi)插（interpolation)。內(nèi)插 提供了更多的時間來驅(qū)動功率供給以便預(yù)計設(shè)置點改變。而且，作為內(nèi)插的結(jié)果，隨著及時 展開效果，這樣的內(nèi)插使得功率供給能夠更有效地控制任何（例如瞬態(tài)效果）。上述原因中 的一個或多個造成的延遲可以使得控制模塊能夠確定功率供給上的效果，并且將控制信號 (例如控制信號值的序列）提供給功率供給，以便至少部分補償功率供給上的（改變的）設(shè) 置點的效果。相應(yīng)地，在一個實施例中，控制模塊被配置為通過確定控制信號來預(yù)計電流源 的負(fù)載改變，以在將設(shè)置點輸入數(shù)據(jù)提供給控制模塊和根據(jù)設(shè)置點數(shù)據(jù)得到負(fù)載改變之間 的延遲期間控制功率供給。在提供設(shè)置點（由于上述原因中的一個或多個產(chǎn)生的延遲）和 驅(qū)動器的輸出的設(shè)置點的效果之間的時間期間，生成用于控制功率供給的控制信號，并且 相應(yīng)地驅(qū)動功率供給，從而可以預(yù)計動態(tài)效果和/或通過功率供給的對應(yīng)控制來至少部分 補償動態(tài)效果。基于電流源的預(yù)計的負(fù)載變化，控制模塊可以將控制信號發(fā)送到功率供給 以考慮預(yù)計的負(fù)載，例如改變例如其輸出電壓，改變其帶寬，改變其開關(guān)頻率等，以便至少 部分補償由于負(fù)載變化而產(chǎn)生的波動。
[0024] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被配置為預(yù)計功率供給輸出波紋，并且根據(jù) 所預(yù)計的功率供給輸出波紋控制功率供給。
[0025] 功率供給輸出波紋可以是重復(fù)的效果。控制模塊可以預(yù)計這樣的重復(fù)效果，并且 可以將控制信號發(fā)送到功率供給以至少部分補償預(yù)計的負(fù)載改變，例如波紋。從而，例如可 以重復(fù)地改變功率供給的輸出電壓設(shè)置點，以便至少部分補償波紋。
[0026] 在本發(fā)明的一個實施例中，功率供給被布置為響應(yīng)于控制信號的值來設(shè)置功率供 給的控制回路帶寬。
[0027] 如上所解釋的，可以施加功率供給的控制回路帶寬的改變，以如所期望的那樣設(shè) 置功率供給的動態(tài)行為。
[0028] 可以例如通過激活濾波器、開關(guān)補償網(wǎng)絡(luò)或任何其他的適當(dāng)方式來設(shè)置控制回路 帶寬。
[0029] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被布置為在電流源的負(fù)載的改變期間增加功 率供給的控制回路帶寬。
[0030] 如上所解釋的，這可以使得功率供給迅速地應(yīng)對負(fù)載改變，并且從而允許LED更 準(zhǔn)確地響應(yīng)于期望的改變，例如強度、顏色等的改變。
[0031] 在本發(fā)明的一個實施例中，控制模塊被布置為根據(jù)電流源的負(fù)載的幅度來增加功 率供給的控制回路帶寬。在一個優(yōu)選的實施例中，當(dāng)負(fù)載減小時，控制回路帶寬增加，并且 反之亦然。如上所解釋的，在電流源的高負(fù)載處，功率因數(shù)可以扮演更重要的角色，可以通 過減小功率供給的控制回路帶寬來改善功率因數(shù)。在低負(fù)載處，其他需求（快速響應(yīng)、防止 低負(fù)載條件下的回調(diào)行為等）可能會需要更高的控制回路帶寬，這可能以更低的功率因數(shù) 為代價，其在更低的負(fù)載水平處是更可接受的。因此，可以省略在其他情況下可能需要的額 外的元件（例如過濾器或額外的轉(zhuǎn)換器級以改善功率因數(shù)等），實現(xiàn)更高的性能。
[0032] 在本發(fā)明的一個實施例中，功率供給被布置為響應(yīng)于控制信號的值而設(shè)置功率供 給的切換頻率。
[0033] 這里，功率供給的切換頻率的改變可以具有功率供給的最大輸出功率、動態(tài)行為 (例如帶寬）、響應(yīng)時間、建立穩(wěn)定時間等的效果。
[0034] 特別是，與在電流源的負(fù)載的改變期間增加控制回路帶寬的特征相組合，當(dāng)減小 負(fù)載時增加控制回路帶寬和當(dāng)增加負(fù)載時減小控制回路帶寬的上述特征的組合，已經(jīng)被證 實是有效的：借此可以在高負(fù)載處（即當(dāng)根據(jù)主供給來抽取高功耗時）獲取高功率因數(shù) (例如，比在單階功率供給中可以常規(guī)獲得的功率因數(shù)高的功率因數(shù)），同時在功率水平的 轉(zhuǎn)換期間以及在高功率因數(shù)較不重要的較低負(fù)載條件下可以改善快速動態(tài)響應(yīng)和準(zhǔn)確性。 [0035]總體而言，由控制模塊提供給功率供給的控制信號可以具有功率供給的如下參數(shù) 中的一個或多個上的效果，例如但不限于：輸出電壓設(shè)置、輸出功率設(shè)置、帶寬、控制回路頻 率、比例（P)、積分⑴和/或差分⑶因數(shù)、阻尼、控制策略/結(jié)構(gòu)自身（例如，從線性到非 線性或從非級聯(lián)到級聯(lián)控制）等。此外，由控制模塊提供給功率供給的控制信號可以具有 功率供給的前饋增益因數(shù)上的效果，借此，當(dāng)反饋時，而且在實現(xiàn)預(yù)計之前，預(yù)計的負(fù)載可 以變?yōu)榍梆佇盘枴?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 將參照附圖來進一步地詳細(xì)解釋本發(fā)明，所述附圖僅意在示出本發(fā)明的實施例， 而并不限制本發(fā)明的范圍。在所附權(quán)利要求中以及通過其技術(shù)對等體來定義本發(fā)明的范 圍。附圖中示出了：
[0037] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動器系統(tǒng)的示意圖。
[0038] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的驅(qū)動器系統(tǒng)的示意圖。
[0039] 圖3a_3f中的每一個示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動器系統(tǒng)中的相應(yīng)信號的時 間圖。
[0040] 圖4a-4f中的每一個示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動器系統(tǒng)中的相應(yīng)信號的時 間圖。

【具體實施方式】
[0041] 在圖2中，驅(qū)動器系統(tǒng)100包括LED組件103、功率供給105和LED驅(qū)動器107。 LED組件103包括多個LED111。在LED組件103中以串行的LED鏈112來形成至少一組 LED111。LED驅(qū)動器1047包括電流源108和控制模塊125。
[0042] 控制模塊125包括被布置為接收設(shè)置點數(shù)據(jù)的設(shè)置點輸入127。在一個實施例中， 控制模塊125還包括多個開關(guān)109 (例如與每個LED或LED組并行的離子（ion))，所述開關(guān) 可以用于選擇性地激活/去激活相應(yīng)的開關(guān)所并行連接到的LED或LED組?；蛘?，可以省 略開關(guān)109?？梢噪S后控制由電流源供給的LED驅(qū)動電流，以便開啟光、關(guān)斷光或（例如通 過減小或脈沖發(fā)送LED驅(qū)動電流來）調(diào)暗光。
[0043] 在一個實施例中，功率供給105是飛返式功率供給。
[0044] 功率供給105具有其自身的輸入，連接到交流（AC)源114(例如主供給電壓），并 且具有其自身的輸出（例如穩(wěn)壓輸出），經(jīng)由鏈路117連接到LED驅(qū)動器107。LED驅(qū)動器 107具有其自身的輸入，經(jīng)由鏈路117連接到功率供給105,并且具有其自身的輸出（例如 LED驅(qū)動電流輸出），經(jīng)由鏈路119連接到LED組件103?？刂颇K125連接到LED組件103 中的LED111中的至少一個?？刂颇K125具有其自身的控制信號輸出，經(jīng)由鏈路121連接 到切換電壓供給105的控制信號輸入。控制模塊125在本實施例中具有其自身的輸出，經(jīng) 由鏈路123連接到電流源108,以便使得控制模塊能夠控制例如LED驅(qū)動電流的水平。
[0045] 在一個實施例中，控制模塊125中的開關(guān)109中的至少一個經(jīng)由鏈路129連接到 LED組件103中的LED111中的至少一個。
[0046][功能]
[0047] 功率供給105從AC源114接收（例如調(diào)整過的）交流電流（AC)，并且將電壓118 經(jīng)由鏈路117提供給LED驅(qū)動器107。
[0048] 功率供給105經(jīng)由鏈路121從控制模塊125接收控制信號121。
[0049] 在一個實施例中，由功率供給105提供的電壓118是恒定電壓。在另一個實施例 中，功率供給提供恒定的電流，并且在另一個實施例中，功率供給提供恒定的功率，并且在 另一個實施例中，可以按需提供這些特性中的一個或多個的幅度。
[0050] LED驅(qū)動器107接收由功率供給105提供的電壓118。LED驅(qū)動器107中的電流源 108將LED驅(qū)動電流120經(jīng)由鏈路119提供給LED組件108。電流源108經(jīng)由鏈路123從 控制模塊125接收第二控制信號124。
[0051] 在一個實施例中，由電流源108提供的LED驅(qū)動電流120是恒定電流。
[0052] 控制模塊125經(jīng)由鏈路121將第一控制信號122提供給功率供給105?？刂颇K 125的設(shè)置點輸入127接收設(shè)置點數(shù)據(jù)。設(shè)置點輸入127可以是數(shù)字輸入、總線接口或模擬 輸入來接收設(shè)置點數(shù)據(jù)。設(shè)置點數(shù)據(jù)可以提供LED組件103中的LED中的至少一個的操作 指示，例如LED組件103中的LED中的至少一個的期望強度或平均光特性。控制模塊125 基于設(shè)置點數(shù)據(jù)控制電流源并且切換LED組件103中的LED111中的至少一個的開啟/關(guān) 斷。
[0053] 在一個實施例中，控制模塊125中的開關(guān)109中的至少一個切換LED組件103中 的LED111中的至少一個的開啟/關(guān)斷。
[0054] 在一個實施例中，控制模塊125將第二控制信號124提供給電流源108。
[0055] 在一個實施例中，控制模塊125估計LED驅(qū)動器107中的電流源108的負(fù)載。由于 可以根據(jù)正向電壓和LED驅(qū)動電流來充分地確定總功率，因此LED上的正向電壓（處于給 定的例如已知的、恒定或切換的電流）可以為負(fù)載提供充分的測量。需要注意的是，正向電 壓Vf自身可以是控制信號122所基于的負(fù)載的特性。例如，當(dāng)正向電壓Vf恰好是4V(僅 1個LED開啟）時，出于效率的原因，合理的是從前端僅需要4V+1或2V = 5到6V。因此需 要注意的是，在術(shù)語負(fù)載中，不應(yīng)當(dāng)僅僅理解為功率耗散或電流。因此，可以使用負(fù)載的所 有特性（電壓、電流、功率、延遲...）來確定第一控制信號處于開啟。
[0056] 由于負(fù)載改變，可能通過在117處的功率供給的輸出處的下降或峰值來形成干 擾。這樣的下降或峰值是可預(yù)計的，使得能夠事先改變（例如提高或降低）電壓供給，以便 至少部分補償由于負(fù)載中的改變而造成的下降或峰值。由于延遲效應(yīng)和干擾的持續(xù)以及對 負(fù)載改變的調(diào)整行為，預(yù)期和后續(xù)的控制可能導(dǎo)致該類型的（部分）補償。
[0057] 此外，可以至少部分補償諸如波紋之類的干擾。這種不期望的干擾可能在隨后影 響LED組件103,并且可能使LED組件103的預(yù)期結(jié)果惡化，例如LED組件103的強度或平 均光特性。例如，由控制設(shè)備（通過任何適當(dāng)?shù)臏y量方式或根據(jù)其他測量參數(shù)的估計）來 測量功率供給的輸出電壓波紋和/或電流源的LED驅(qū)動電流波紋，控制模塊確定控制信號 以至少部分補償干擾：例如，可以由控制模塊通過影響功率供給的輸出電壓輸入設(shè)置點的 控制信號來至少部分補償波紋，以便至少部分補償這樣的波紋。
[0058] 在一個實施例中，電流源108的負(fù)載的估計可以基于LED組件103的至少一個 LED111上的正向電壓。這里，正向電壓指示整個LED組件103上的電壓。需要注意的是，一 些配置可以包括加載相同的功率供給的多個電流源。在這種情形下，功率供給將足夠多個 電流源，通常使得其小于大部分單獨的電流供給的最優(yōu)值。
[0059] 在另一個實施例中，電流源108的負(fù)載的估計可以基于設(shè)置點輸入127處的設(shè)置 點輸入數(shù)據(jù)。需要注意的是，在將LED驅(qū)動電流提供給LED組件103之前，來自設(shè)置點輸入 127的設(shè)置點數(shù)據(jù)是可用的。
[0060] 基于電流源108的估計的負(fù)載，控制模塊125可以經(jīng)由鏈路121將第一控制信號 122提供給功率供給105以控制其一個或多個參數(shù)。第一控制信號122可以代表或包括任 何形式的功率供給105的參數(shù)中的期望的值。當(dāng)功率供給105接收到第一控制信號122 時，響應(yīng)于功率供給105的參數(shù)的改變，改變從功率供給105向LED驅(qū)動器107提供的電壓 118。
[0061] 上述參數(shù)可以例如是（在上文中還提到了其他一些示例）：
[0062] ?指示功率供給105的控制回路頻率的參數(shù)，和/或
[0063] ?指示功率供給105的傳輸特性的一個或多個參數(shù)，和/或
[0064] ?指示功率供給105是否處于回調(diào)模式（hick-up mode)(或其他模式）的參數(shù)。
[0065] 電流源108的負(fù)載的估計結(jié)果可以被分類為四個種類：
[0066] 1)電流源108的負(fù)載是高值；
[0067] 2)電流源108的負(fù)載是低值；
[0068] 3)電流源108的負(fù)載正在減??；
[0069] 4)電流源108的負(fù)載正在增加。
[0070] 需要理解的是，可以理解負(fù)載，以便被通過如下各項中的一項或多項來表征其特 征：其功率、其電阻、其阻抗、其電壓、其電流、其后續(xù)行為或任何其他的特性或上述特性的 組合。
[0071] 對于第一種情形，控制模塊125將控制信號122發(fā)送到功率供給105以便：
[0072] ?減小功率供給105的控制回路頻率，以便減小功率供給105的帶寬，和/或
[0073] ?改變功率供給105的傳輸特性，以便減小其帶寬。
[0074] 隨后，由于功率供給105的帶寬從相對高值向相對低值改變，因此功率供給105的 功率因數(shù)可以被改善。
[0075] 對于第二種情形，控制模塊125將控制信號122發(fā)送到功率供給105以便：
[0076] ?增加功率供給105的控制回路頻率，以便增加功率供給105的帶寬，和/或
[0077] ?改變功率供給105的傳輸特性，以便增加其帶寬，和/或
[0078] ?關(guān)斷功率供給105的回調(diào)模式。
[0079] 隨后，由于功率供給105的帶寬從相對低值向相對高值改變和/或關(guān)斷其回調(diào)模 式，因此功率供給105的回調(diào)電流被最小化。
[0080] 對于第三種情形，控制模塊125將控制信號122按如下順序發(fā)送到功率供給105 :
[0081] i)控制模塊125預(yù)計或檢測到電流源108的從高值到低值的負(fù)載改變；
[0082] ii)控制模塊125在負(fù)載改變的轉(zhuǎn)變時期期間，增加功率供給105的帶寬或?qū)?維持在高水平，例如，控制模塊125在轉(zhuǎn)變時期期間并不將任何信號發(fā)送到功率供給105 ; [0083] iii)在上述轉(zhuǎn)變時期之后，控制模塊125將控制信號122發(fā)送到功率供給105以 降低功率供給105的帶寬。
[0084] 隨后，能夠減小由于電流源108的負(fù)載改變而產(chǎn)生的波動。還使得功率供給105 迅速應(yīng)對負(fù)載改變。
[0085] 對于第四種情形，控制模塊125將控制信號122按如下順序發(fā)送到功率供給105 :
[0086] i)控制模塊125預(yù)計或檢測電流源108的從低值到高值的負(fù)載改變；
[0087] ii)在負(fù)載改變的轉(zhuǎn)變時期之前，控制模塊125將控制信號122發(fā)送到功率供給 105以增加功率供給105的帶寬。在該改變之后，控制模塊還可以（進一步）再次增加輸出 電壓和減小輸出電壓。
[0088] 因此，能夠減小由于電流源108的負(fù)載改變而產(chǎn)生的波動。還使得功率供給105 迅速應(yīng)對負(fù)載改變。
[0089] 需要注意的是，該預(yù)計可以是基于被傳輸?shù)娇刂颇K125的設(shè)置點輸入127的預(yù) 定義的設(shè)置點數(shù)據(jù)的。
[0090] 在第三和第四情形中，控制模塊125還可以適用于檢測或預(yù)計來自功率供給105 的功率供給輸出波紋。這里，功率供給輸出波紋是重復(fù)的效果?；谠擃A(yù)計的重復(fù)的效果， 控制模塊將相應(yīng)的信號發(fā)送到功率供給以改變其功率輸出（例如輸出電壓）以便補償負(fù)載 改變。
[0091] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解以除了改變功率供給105的控制回路頻率或傳輸特性 之外的不同方式來改變功率供給105的帶寬。
[0092] 圖3a) _3f)示出了以下信號對時間：
[0093] a)接收的設(shè)置點
[0094] b)到功率供給的控制信號
[0095] c)理論功率供給輸出
[0096] d)在沒有功率供給控制情況下的LED電流（即便在事件904和事件905也沒有） [0097] e)具有信號c)[點線]和d)[虛線]和它們的平均值[實線](代表所得到的LED 電流）的組合的圖形（被規(guī)格化為所得到的LED電流）
[0098] f)所得到的LED電流（等于e中的平均信號），現(xiàn)在被分別地繪制）
[0099] 回到圖3a，假定在事件901處為穩(wěn)定狀態(tài)，其中接收到并不與之前接收到的設(shè)置 點偏離許多的設(shè)置點。
[0100] 在事件902處，接收到更大的設(shè)置點，使得驅(qū)動器通過LED發(fā)送更高的LED電流。 在延遲906(圖3d)之后，這使得電壓供給中出現(xiàn)下降。在功率供給已經(jīng)恢復(fù)之后，出現(xiàn)了 具有幅度907的從之前的穩(wěn)定狀態(tài)中偏離的穩(wěn)定狀態(tài)（圖3d)。
[0101] 在事件903處，再次接收到先前的設(shè)置點，使得在功率供給電壓中出現(xiàn)臨時的上 升，并且在此之后返回到原始的穩(wěn)定狀態(tài)電壓。
[0102] 事件904和905重復(fù)上述的場景，但此次利用通過圖3b)中所示的控制信號的對 功率供給的控制。在事件904處，除了 LED電流的控制之外，控制模塊還增加了對功率供給 的控制信號，以補償供給電壓的增加，如圖3c)中所示。所示的波形是僅明確示出延遲908 的理論上的步驟響應(yīng)。在實踐中，波形將差于矩形，并且幅度將不完全像所設(shè)計的那樣。
[0103] 在事件910處，控制功率供給以便不再補償由于較高的負(fù)載造成的下降，而是補 償較高負(fù)載的靜態(tài)效果，如果不進行所述補償?shù)脑挘鲚^高負(fù)載的靜態(tài)效果將會造成幅 度907處的較低電壓。該補償使得功率供給生成比901處的原始穩(wěn)定狀態(tài)電壓高的幅度 909的電壓。
[0104] 在事件905處，進行翻轉(zhuǎn)。
[0105] 在圖9e中，以點線示出了根據(jù)這樣被控制的功率供給電壓的LED電流上的效果。 圖9d中示出了沒有經(jīng)由功率供給進行補償?shù)腖ED電流上的設(shè)置點的效果。在圖9e中，示 出了通過圖9c中的波形（圖9e中的虛線）來補償?shù)膱D9d中的波形（圖9e中的點線），以 平均到實質(zhì)上未被改變的所得到的LED電流（圖9e中的實線）。通過在設(shè)計期間進行多維 測量、在生產(chǎn)或安裝期間進行校準(zhǔn)/調(diào)整以及在操作期間從系統(tǒng)進行測量/學(xué)習(xí)，能夠最小 化由于延遲造成的偏離和幅度偏離。
[0106] 在圖4a-f中，作為影響功率供給中的第二階線性控制的控制行為的基本示例，示 出了簡單的PID控制的3個示例。圖4a、4b、4c示出了在水平軸開始處設(shè)置的實際控制值 對目標(biāo)值，圖4d、4e、4f示出了所產(chǎn)生的錯誤。在圖4a中，通過適當(dāng)調(diào)諧取決于被控制系統(tǒng) 的時間常量等的P、I和D因數(shù)而實現(xiàn)關(guān)鍵的阻尼。在圖4b中，使用PID設(shè)置來提供下沖， 同時在圖4c中，使用設(shè)置來提供過沖。
[0107] 在圖4c中使用的設(shè)置實現(xiàn)了相比于圖4a或4b中對設(shè)置點中的改變更快的響應(yīng)。 在預(yù)期的較大負(fù)載改變的情形下使用這種設(shè)置是有優(yōu)勢的。通過恰好在負(fù)載改變之前切換 到圖4c中使用的設(shè)置，將使得功率供給更迅速地應(yīng)對負(fù)載改變，可能付出的代價是發(fā)光系 統(tǒng)的輸出處的可見光效果或發(fā)光系統(tǒng)的輸入處的較差的功率因數(shù)。使用其他的控制結(jié)構(gòu) (例如級聯(lián)控制系統(tǒng)）、采用諸如正向反饋、特定的頻率、預(yù)測、適應(yīng)等處的積分器之類的技 術(shù)，可以通過數(shù)字控制來實現(xiàn)它們中的許多，豐富影響來自控制模塊的功率供給的控制行 為的方式。
[0108] 需要注意的是，在實施例中（其中例如以整合方式來設(shè)計級聯(lián)功率供給和LED驅(qū) 動器），期望的光特性的設(shè)置點還可以被直接饋送到功率供給。在這樣的實施例中，被提供 給功率供給的控制信號可以包括代表期望的LED光強度的設(shè)置點。功率供給可以隨后顯現(xiàn) 出用于通過由其自身的內(nèi)部控制器采取的控制動作來補償負(fù)載改變的期望的行為。該控制 器可能需要具有LED驅(qū)動器的知識以及可能需要具有其負(fù)載的知識來最優(yōu)地進行執(zhí)行?？?以例如基于LED驅(qū)動器的模型和/或負(fù)載、校準(zhǔn)、測量/學(xué)習(xí)，通過設(shè)計，將這樣的知識和其 他一起饋送到該控制器。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于驅(qū)動至少一個LED的驅(qū)動器系統(tǒng)，所述驅(qū)動器系統(tǒng)包括： -LED驅(qū)動器，包括與至少一個LED相連接的用于將LED驅(qū)動電流提供給至少一個LED 的電流源、和用于控制LED驅(qū)動電流通過至少一個LED的控制模塊； -功率供給，具有與電流源的功率輸入端相連接的用于將電功率提供給電流源的功率 輸出端； 其中，控制模塊包括與功率供給的控制信號輸入相連接的用于控制功率供給的操作的 控制信號輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為 -估計電流源的負(fù)載，以及 -基于電流源的估計的負(fù)載，將第一控制信號提供給功率供給。
3. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為根據(jù)在控制模塊設(shè)置點輸 入處被提供給控制模塊的設(shè)置點輸入數(shù)據(jù)，估計電流源的負(fù)載。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為根據(jù)至少一個LED上 的正向電壓估計或測量電流源的負(fù)載。
5. 如權(quán)利要求2-4中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為預(yù)計電流源 的負(fù)載改變，并且根據(jù)所預(yù)計的負(fù)載改變控制功率供給。
6. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為通過確定控 制信號來預(yù)計電流源的負(fù)載改變，以在將設(shè)置點輸入數(shù)據(jù)提供給控制模塊和根據(jù)設(shè)置點數(shù) 據(jù)得到負(fù)載改變之間的延遲期間控制功率供給。
7. 如權(quán)利要求2-6中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為預(yù)計功率供 給輸出波紋，并且根據(jù)所預(yù)計的功率供給輸出波紋控制功率供給。
8. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中功率供給被布置為響應(yīng)于控制 信號的值來設(shè)置功率供給的控制回路帶寬。
9. 如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為在電流源的負(fù)載的改變期 間增加功率供給的控制回路帶寬。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為根據(jù)電流源的總負(fù)載 的幅度來增加功率供給的控制回路帶寬。
11. 如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中控制模塊被布置為響應(yīng)于負(fù)載的減小而增 加控制回路帶寬。
12. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中功率供給被布置為響應(yīng)于控 制信號的值而設(shè)置功率供給的切換頻率。
13. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中功率供給被布置為響應(yīng)于控 制信號的值來設(shè)置功率供給的控制回路阻尼。
14. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中功率供給被布置為響應(yīng)于控 制信號的值來設(shè)置功率供給的輸出設(shè)置點。
15. 如上述權(quán)利要求中的任一項所述的驅(qū)動器系統(tǒng)，其中功率供給被布置為響應(yīng)于控 制信號的值來設(shè)置功率供給的比例、積分、差分因數(shù)中的至少一個。
【文檔編號】H05B33/08GK104106312SQ201280059722
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】馬克·澤斯, 彼得魯斯·約翰尼斯·馬里亞·韋爾滕 申請人:埃爾多實驗室控股有限公司