專利名稱：用于led組件的控制單元以及照明系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用發光二極管的照明系統。
背景技術：
目前，在建筑以及娛樂照明應用中，越來越多地使用基于發光二極管(LED)的固態照明。LED或者LED單元與白熾燈照明相比具有更多優點，如更高的電能到光能的轉換效率，更快和更精確的照明強度及色彩控制。為了實現由極暗至極亮的光輸出的這種強度和色彩的精確控制，需要對流經LED的正向電流流動進行精確控制。為了提供流經LED或多個LED的所述正向電流，可以使用轉換器(或者調節器，如線性調節器)。舉例來說這樣的轉換器可為降壓、升壓或降壓-升壓轉換器。這樣的轉換器還被稱為開關式電源。這樣的電源能夠給LED單元提供大致上恒定的電流。當這樣的LED單元包括不同顏色的LED時，可通過改變單元中的不同LED的強度來調整由LED單元提供的最終顏色。這通常是通過改變不同LED的占空比來實現的。使LED以小于100%的占空比工作可通過選擇性地(隨著時間的推移)為LED提供電流，即為LED提供電流脈沖而不是提供連續的電流來實現的。隨著越來越多的如鹵素照明或燈泡的常規照明系統被使用發光二極管的照明系統所取代，重要的是，使這樣的照明系統高效地工作，以使與這種的照明系統相關聯的電能消耗最小化。通常情況下，照明系統適于在光照(照明)條件的范圍之內工作(舉例來說，照明系統的亮度可被設定在一定范圍之內)。就僅僅考慮照明系統的如在額定工作點處的效率而不是整個工作范圍或部分工作范圍中的效率來說，當在特定條件下工 作時(如相對于額定亮度的減弱的亮度)，已知照明系統的功率損耗就變得重要了。因此，本發明的第一個方案的目的在于提高使用LED的照明系統的效率。已描述了通過基于時間的調制技術來驅動多個LED，如脈沖寬度調制、占空比調制算法等。因此，LED可按組劃分，其中每組LED例如具有其自身的燈光色彩，通過適合的具有一定占空比的調制技術來驅動每組LED。在W02006107199 A2中提供了上述情況的示例，其中LED或LED組串聯連接，所述LED或LED組分別設置有與組或每個LED并聯連接的自身的開關裝置。設置電流源以產生電流通過LED或LED組的串聯連接。關閉并聯開關將旁路LED或LED組以將其斷接。在較低強度下，占空比越小，由于占空比的增大或減小而引起的強度變化變得相對越大。舉例說明，假設16比特的占空比信息，從FFFF (十六進制)到FFFE (十六進制)的減量提供了在百分比上的小的減少，因此使調光能夠平穩，而例如由0009到0008的減量提供了在百分比上的較大的減少。可通過人眼的敏感性來突出此效應，通常假設具有對數或相似的特性。因此，在較低強度等級以及較低占空比時，在占空比中的增量或減量將使得比在大的占空比時具有相對更加顯著的變化。因此，在較低強度下，與更大強度時相比，能夠獲得可能不太平穩的強度變化。因此，本發明的第二個方案的目的在于在較低強度下提供更高的調光分辨率。
發明內容
依據本發明的第一個方案，提供一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元，所述LED單元串聯連接，在使用時，所述LED組件通過開關式電源供電，所述控制單元被設置為-接收表示LED組件的期望輸出特性的輸入信號，-確定與開關式電源的額定電流相關聯的相應的第一LED單元和第二 LED單元的第一占空比和第二占空比，用于提供期望的輸出特性，
-確定各個LED單元的第一占空比和第二占空比中的最大占空比， -至少基于所述最大占空比來確定減小的電流，-基于減小的電流或所述最大占空比來調節各個LED單元的第一占空比和第二占空比，-基于經調節的第一占空比和第二占空比以及減小的電流來提供用于LED組件以及開關式電源的輸出數據。在本發明中，LED單元被理解為包含一個或多個發光二極管。當所述LED單元包含多于一個的發光二極管時，所述二極管可以串聯、并聯或串并聯組合連接。LED組件被理解為包含多于一個的LED單元。根據本發明的控制單元可被設置為接收表示LED組件的期望特性的輸入信號。這種輸入信號可為例如模擬信號或數字信號。這種信號可通過如調光器或按鈕的用戶接口產生。LED組件的所述期望特性可以任意適合的方式定義，如光學的或電學的，示例為期望的亮度/強度或色彩。根據本發明的控制單元可應用于LED組件，所述LED組件包括多個LED單元，特別是LED組件包含多個串聯連接的LED單元。所述串聯連接的LED單元可通過如降壓轉換器或升壓轉換器的開關式電源或其他任意的開關式電源供電。在使用時，所述電源能夠提供用于串聯連接的LED單元的電流。每個LED單元通過控制單元單獨驅動，以使每個單元的一個或多個LED同時工作。根據本發明的控制單元還被配置為確定在給定電源的額定電流的情況下獲得LED組件的期望特性所需的LED單元的占空比。這種LED單元的占空比可表示為提供給LED單元的電流的百分比或時間分數(如50%或O. 5)。為了在如減少亮度的情況下工作，現有的控制單元僅僅減小LED組件的不同的LED單元的占空比。因此，開關式電源的電流等級被保持為其額定等級。這樣會導致下述情況所述開關式電源在特定的亮度等級下，以相對較低的功率效率工作。根據本發明，以如下方式調節開關式電源的電流(或其他有關的輸出特性)提供適于符合狀況的輸出電流(或其他有關的輸出特性)。舉例來說，現有技術的根據狀態減小LED單元的輸出功率可通過減小驅動LED單元的占空比來實現，而電流保持在額定等級。然而，根據本發明，為開關式電源的電流(或其他有關的輸出特性)以及占空比選擇數值，這可得到所期望的亮度(或其他有關的輸出特性)，但是，是在如開關式電源和/或所涉及到的其他部件的更大功率效率的工作條件下。由于LED單元串聯連接，可施加相同的電流以使每個LED單元工作。因此，可以考慮到不同的LED單元所需的工作電流的值來確定所述工作電流(或其他有關的輸出特性)。此外，所述電源可被設定為這種等級提供具有足夠高的值的輸出電流(或其他有關的輸出特性)以便能夠驅動需要該值的LED單元。對于每一個LED單元，可選擇或修正占空比，以反映開關式電源的變化的輸出電流(或其他有關的輸出特性)。可通過一個簡單的示例來說明這種情況假設三個LED單元由電源驅動，所述LED單元串聯連接。假設在電源的額定工作電流下，用于第一、第二和第三LED單元的占空比分別被設定為10%、1%和1%。通過將電源的輸出電流減小至如其額定值的l/10th，并且通過按因數10增加單元的占空比，可獲得相同的亮度等級，因此使電源在低電流下工作，這樣可達到更有利的功率效率。通常，按因數N減小電源的電流(或其他有關的輸出特性)可與按相同的因數增加每個單元的占空比相結合。所述因數N是由LED單元的占空比中的最大占空比確定的。減小所述電源的輸出電流(或其他有關的輸出特性)可以在一定工作范圍內逐級地或作為連續值來進行。通常，所述減小的電流可被設定以將需要最大占空比的LED單元的占空比保持為 低于或等于100%的值。根據實施方式，可通過減小電流以使其基本對應于最大占空比與額定電流的乘積來達到最大的效果。因此，需要最大占空比的所述LED單元以基本100%的占空比工作。需要注意的是，術語占空比可指代任意類型時間段的周期性部分，如連續時間，時間間隙等。100%的占空比可因此被解釋為包含100%的連續時間或100%的任意的(如重復性的)時間間隙。需要注意的是，由控制單元執行的步驟可以任意適合的時間次序執行。例如，基于至少最大占空比來確定減小的電流的步驟可等同地在例如基于最大占空比來確定經調節的占空比時應用。當LED組件和電源因此基于減小的電流以及經調節的占空比而不是基于額定電流和與該電流相關的占空比工作時，可觀察到使用LED組件的LED單元或者使用電源效率得到提高，將在下文中對此進行進一步詳細描述。應用于本發明的控制單元可例如包含如微處理器或微控制器的可編程裝置或其他處理單元，可通過適當的程序指令對所述可編程裝置進行編程以提供此文件中所描述的功能。可構思另外的解決方案，如模擬硬件或電子電路。控制單元提供的用以獲得期望的特性的所述輸出數據可以為任意適合的形式，如為數據總線上的數據流，任意數字格式的數據流，為用于占空比以及開關式電源的單獨的信號(如脈沖寬度調制)，為模擬電壓電平，或為任意其他信息。所述輸出數據可包含單個信號或多個信號。在此文件中應用的一個或多個信號的地方，應理解為包含任意形式的輸出數據。依據本發明的第二個方案，提供一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元，所述LED單元串聯連接，在使用時，所述LED組件由開關式電源供電，所述控制單元被設置為-接收表示LED組件的期望輸出特性的輸入信號，-根據接收的輸入信號來確定開關式電源的供電電流，-根據確定的供電電流以及輸入信號來確定各個第一LED單元和第二 LED單元的第一占空比和第二占空比，設定所述占空比與供電電流的組合以用于提供期望的輸出特性，-基于所確定的第一占空比和第二占空比以及所確定的供電電流來提供LED組件和開關式電源的輸出數據。
因此，除了從現有技術得知的占空比調光之外，可以獲得另外的用于調光的機構。因此，在低強度下，占空比調光的分辨率可對可得到的亮度分辨率設定限值，所述供電電流可被減小，以使得具有更大的占空比，因此使得具有更高的亮度分辨率。此外，可如上述所述增大功率效率。照明系統包含LED組件和用于控制LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一LED單元和第二 LED單元，所述照明系統還可包括反饋電路以將表示供電電流的信號提供給開關式電源的反饋輸入，所述反饋電路包括數字分壓器，控制單元具有連接到數字分壓器用于控制供電電流的控制輸出。通過使用(微處理器可控的)數字分壓器，如在放大器的反饋電路中，在電阻電平轉換器中，在能夠與控制單 元進行方便地接口連接的同時，可以獲得精確、快速、低成本控制的電流。還可通過在循環時間的第一部分將電源電流控制為第一值以及在循環時間的第二部分將電源電流控制為第二值來控制所述電源電流，以因此獲得在這些值之間的有效的電源電流，從而允許如売度分辨率的進一步提聞。根據本發明的另一方案，提供一種用于驅動LED組件的電路，LED組件包含至少一個LED照明裝置，所述電路包括-開關，-電感器，其與開關串聯連接，所述開關在導通狀態下對電感器進行充電，-電流測量元件，其測量流經電感器以及LED照明裝置中的至少一個的電流，所述開關，電感器以及電流測量元件被設置為在工作時建立與所述LED照明裝置的串聯連接，所述電路還包括-基準信號發生器，其用于產生基準信號；-比較器，其用于將表示由電流測量元件測量到的電流的信號與基準信號進行比較，所述比較器的輸出被提供給開關的驅動輸入端以驅動所述開關，以及-控制器，其用于控制基準信號發生器與比較器中的至少一個的工作。
圖I描述了產生低亮度的現有技術系統的情況；圖2描述了根據本發明的照明系統的一個實施例；圖3示意性地描述了當施加額定電流時對于期望特性的多個LED單元的占空比；圖4示意性地描述了當施加減小的電流時對于期望特性的多個LED單元的經調節的占空比；圖5示意性地描述了說明LED單元的亮度對電流的曲線圖；圖6與圖7描述了根據現有技術的占空比的時間圖；圖8、圖9和圖10描述了闡明本發明的另外方案的時間圖；圖11-14描述了闡明本發明的方案的電路圖；圖15，圖16以及圖17描述了用于闡明本發明的其他方案的時間圖；圖18描述了 LED光譜的光譜圖；圖19以及圖20描述了用于闡明本發明的其他方案的時間圖21A-21D描述了據以描述本發明的實施例的時間圖；圖22A和22B描述了據以描述本發明的實施例的時間圖；圖23描述了依照本發明的實施例的電路的示意圖；圖24A-24C描述了據以描述本發明的實施例的時間圖；以及圖25A-25C描述了據以描述本發明的實施例的時間圖。
具體實施例方式為了獲得包含LED單元的照明系統的期望特性，多種不同的選擇可用于獲得這種特性。舉例來說，當通過如降壓轉換器的開關式電源供電時，可通過向具有特定占空比的LED單元提供電流I來獲得所需要的特性。如果需要占空比來提供期望特性，還可通過結合增加的占空比選擇較小的電流來獲得期望特性。在圖I中闡明了這種情況。假設為了提供 期望的特性(如期望亮度)，提供占空比t/Γ (如25%)的電流I1，參見圖I的上部。在期望特性與電流之間為線性關系的情況下，還可通過提供具有占空比t2=2*ti的電流I2=I1A來獲得期望特性。在提供給LED單元的電流與所述特性之間的關系為非線性時，需要對電流或占空比進行校正以實現相同的期望特性，進一步參見下文描述。為LED單元提供具有特定占空比的電流I可以不同方式來實現。舉例來說，當LED單元由例如降壓轉換器供電時，特定的占空比可通過切換該轉換器使其具有特定的導通時間和關斷時間來實現。所述占空比可被定義為導通時間的百分比。可選地，具有特定占空比的電流I可通過由如降壓轉換器的電源提供的基本恒定的電流I并且控制與LED單元并聯設置的開關來實現。當該開關閉合時，由轉換器提供的電流從LED單元重新指向閉合的開關。在圖2中示意性地描繪了使得能夠通過兩種方法提供電流I到LED單元的根據本發明的照明系統。圖2示意性地描述了照明系統，所述照明系統包括控制單元400，控制單元400被設置為控制開關式電源300以及包括三個LED單元70. I, 70. 2和70. 3的LED組件。所述LED組件還包括開關(如M0SFET) 80. 1,80. 2以及80. 3，所述開關與每個LED單元相關聯以用于控制每個LED單元的電流。為了提供LED組件期望輸出特性，可以特定的占空比驅動每個LED單元。控制單元400被設置為接收輸入信號110，輸入信號110可表示LED組件所期望的特性(如特定的亮度或色彩)。所述電源300可為所公知的降壓轉換器并且包括開關元件2，電感3以及二極管4。控制器6基于例如基準輸入5以及LED組件的反饋來控制開關元件2的開關。例如，LED組件的電阻90上的電壓可作為由電源提供的實際電流7的反饋來施加。所述控制單元400還可被設置為提供輸出信號120給電源300以控制電源的輸出。附圖標記I所表示的是電源的電源電壓(如16V或24V)，附圖標記8所表示的是電源的輸出電壓，其基本對應于多個LED單元上的電壓的總和，也稱為LED單元上的正向電壓。依據本發明，所述控制單元400被配置為向LED組件提供控制信號。因此，可控制所述開關80，并且不同的LED單元可被配置為以特定占空比工作。為了闡明這種情況，圖3示意性地通過作為時間t的函數的曲線10. I, 10. 2，10. 3以及10. 4描述了用于一組四個LED單元100. 1，100. 2，100. 3以及100. 4的導通與關斷時間。例如，曲線10. I可表示LED單元100. I的導通時間40以及關斷時間30-40，而曲線10. 2、10. 3和10. 4表示單元100. 2、100. 3和100. 4的導通時間和關斷時間。注意到，對應于曲線10. I的占空比可表示為時間30上的導通時間40。在導通時間期間，電流可提供給LED單元；在斷開關斷期間，例如，電流改流向與LED單元并聯的開關。作為示例，參見圖2中的設置為使LED單元70. 2短路的開關80. 2。在導通時間期間，所述開關80. 2會斷開，在關斷時間期間，所述開關80. 2會閉合。圖3還示意性地描述了表示四個LED單元的串聯連接上的正向電壓200的曲線20。參照圖2，所述正向電壓與在電源300的輸出8處所觀察到的電壓(忽略電阻90上的電壓)基本相對應。在如圖所示出的情況下，在同一時刻只有單個LED單元導通。因此 ，四個LED單元的串聯連接上的正向電壓將是適當的，例如3-4V。假設如圖3所示的LED單元的占空比與電源的額定電流的施加相對應，圖4示意性地描述了在減小的電流處LED單元所需的占空比。為了獲得LED組件的相同輸出特性，可能需要提高所述LED單元的占空比，例如，相比較于圖3和圖4中的比率40/30。因此，從表示LED單元的串聯連接上的正向電壓200的曲線20中可以看出，所述LED單元上的正向電壓200實質上較大。 依據本發明，可以看出，有利的是通過與用于驅動照明系統的LED組件的LED單元的增大的占空比相結合而施加減小的電流(與電源的額定電流相比)來操作照明系統。如圖3和圖4所示，施加減小的電流通常會要求將LED單元的占空比調節為大于額定電流所需的占空比。使LED組件在減小的電流以及組件的LED單元的相應增大的占空比下工作可具有下述的一個或多個優點(附圖標記指代如圖2中示出的元件)-當施加減小的電流時，可減少在電源300的開關元件2中發生的損耗。為了向LED組件提供所需要(減小)的電流，所述電源的開關元件2將在特定的占空比下工作(下文稱為DCSW)。如果由于施加減小的電流而使所述LED單元的串聯連接上的正向電壓升高，則與施加額定電流相比該占空比DCsw較大。所述開關元件中的損耗與此占空比DCsw成比例，但是也與所提供的電流的平方成比例。總的來說，這樣可使損耗減小。-如果開關元件2斷開，所述電源的輸出電流7流經二極管4，導致二極管中的損耗。通常，這種損耗與流經二極管的電流成比例并且與電流流經二極管的時間的片斷，即(I - DCsw)成比例。因此，在施加減小的電流使得DCsw增加的情況下，所述在二極管4中的損耗可由于(I-DCsw)的減少以及由于流經二極管的電流的減少而減小。-可對于LED組件進行相似的觀察；盡管占空比增加，所述LED單元的損耗可由于減小的電流(所述損耗與電流的平方成比例)而減小。同樣地，如圖2所示的如開關80中的損耗能夠減小；隨著LED單元的占空比增大，所述開關將在較短的時間片段內閉合，另外，經過開關的電流將變為上述減小的電流，也就是小于額定電流的電流。在本發明的實施例中，上述減小的電流與額定電流和最大占空比的乘積基本相對應。通過這樣做，對于具有最大占空比的LED單元將獲得經調節的接近于100%的占空比。由于LED單元的占空比不能夠大于100%，以這種方式獲得的所述減小的電流對應于使得能夠提供LED組件的期望特性的最小電流。注意到，在前文段落所描述的電流減小假設LED單元的輸出與電流之間為線性相關。如果不是這樣，可對上述減小的電流進行校正以確保滿足LED組件的期望特性。在圖5中闡明了這種情況。圖5示意性地描述了 LED單元的亮度(B)特性。所述亮度(B)特性示出了作為流經LED單元的電流的函數的所述亮度(B)。在曲線圖上表示出了相對于額定電流Inom的亮度Bnom。在所述亮度與電流之間線性相關的情況下(曲線圖200),當施加電流Il而不是Inom時，獲得減小的亮度Br。如果亮度與電流的實際特性與曲線圖210相符合，電流Il將產生小于Br的亮度。為了獲得亮度Br，需要電流12。如果LED單元的最大占空t匕(基于額定電流計算)與Br/Bnom相對應，由Inom至Il的電流減小將使得亮度減小，由于需要100%以上的占空比，不能完全通過增加占空比來補償減小的亮度。而是，基于LED單元的亮度與電流的特性(例如，可通過實驗確定)，電流可減少為12。結合占空比的增加(按因數Bnom/Br增加占空比Br/Bnom)施加電流12將得到相同的亮度特性。所述根據本發明的控制單元可有利地應用于控制LED組件，LED組件包括兩個或多個的串聯連接的LED單元。如上述所說明的，使用根據本發明的控制單元確定多個LED單元的占空比可因此改善為LED單元供電的電源的效率。通常，如上文所述調節LED單元的占空比可使得應用較大的占空比以補償減小的電流的施加。顯而易見的是，對于LED單元應用較大的占空比可具有另外的優點減少閃爍。LED組件的閃爍可表現為可視的或非可視的閃爍，后者可導致不適感。當LED單元工作在如90%的占空比時，與占空比為如10% 時相比，可觀測到發生的閃爍較小。依據另一個方案，本發明提供一種為LED組件供電的改進方式，LED組件并聯布置的包括多個LED單元，每個LED單元通過不同的電源供電，如降壓或升壓轉換器的開關式電源。為了說明供電的改進方式，假設LED組件包括兩個并聯連接的LED，每個LED被提供開關式電源以向LED提供電流。所述LED發射的光具有基本相同的顏色。在這種情況下，為了實現源自LED整體的期望亮度，常規的方式是以同樣的方式調節不同LED的占空比。這樣，可通過將每個LED控制為大致50%的占空比來實現額定(或最大)亮度的50%的期望亮度。注意圖5中所討論的校正可同樣適用。依據本發明的方案，提出了使得不同的LED (或LED單元)工作的可選方式可觀測到，開關式電源的效率是可變化的，這取決于待被供電的負載(S卩，多個LED或LED單元)或工作條件(如被供給的電流，負載的占空比)。如上文中所說明的，電源的開關元件或二極管的損耗可隨著這些條件而變化。本發明提出的是考慮電源的實際效率特性，而不是按基本相同的方式控制不同的LED (即，使其在相同的占空比下工作)。在所討論的示例中，50%的亮度可等效地通過使其中一個LED在100%占空比下工作以及另一個LED在0%占空比下工作來實現。由于當對在50%的占空比下工作的LED供電時的電源效率可低于在100%的占空比下工作的效率，可證實應用不同的占空比是有有益的。假設電源的效率特性為已知，控制單元可被配置以確定哪種占空比的組合對于LED組件的既定期望特性提供最佳效率。電源的效率特性可通過實驗或基于理論上的考慮來確定。圖6描述了示出依據現有技術的LED的占空比的時間圖。沿著水平軸描繪時間，而沿著垂直軸描繪電源提供的LED的電流(如圖I中的電源300所提供的電流)。在針對亮度控制的常規的LED占空比設定中，在根據圖I的構造中，恒定的、額定的電流Inom在導通時間流經LED，并且如上文說明的那樣在關斷時間受阻于并聯開關的關閉而無法流經LED。平均亮度分別與圖6中所表示的表面BI與B2成比例。對于既定的額定電流Inom，所述平均亮度與因數t/T成比例。在圖中給出了兩個示例，第一個示例描述了圖6中的左半部分，其中tl/T=0. 5，第二個示例描述了圖6的右半部分，其中t2/T=l。在此處所述的示例中，LED或多個LED的導通時間是通過單脈沖構成的。可選地，所述導通時間周期可通過多個較短的時間段構成，共同提供所期望的占空比。圖7描述了 LED電流相對于時間的時間圖，但是占空比低于圖6提供的示例中的占空比，用來示出根據現有技術的占空比調制的分辨率限制。通常，以多個級數來調制占空t匕，如表示為16比特的數字。因此，通過比特數和占空比時間來提供最小占空比級數。在低占空比時，通過最小占空比級數來改變占空比，例如，由t3到t4，對平均亮度具有相對較高的影響。在圖7中，將占空比由t3恢復到t4按因數A/B3減小了亮度，因此提供按百分比計的實質上的減小，由于亮度的突然減弱，對于用戶來說是顯著的。在以占空比調光的構思中，亮度分辨率因此受占空比分辨率限制。圖8描述了 LED電流相對于時間的時間圖，闡述了如何通過減小LED電流來實現較高分辨率的額外空間。可同樣通過減小Inom并且按與減小的占空比基本相對應的因數增大t/T(占空比)來實現相同的亮度(如在前面的圖7中的B3和B4所描述的)。由于隨后可以較小的級數來改變占空比，因此在較低的Inom下的較大占空比將增大亮度的分辨率。因此，由于較大占空比使得以較高分辨率減小占空比成為可能，可如上所述通過相同的占空比t3-t4級數以較高分辨率來控制亮度。以上通過簡單的示例說明如果額定電源電流t3為0003 (十六進制)以及t4為0002 (十六進制)，那么最小級數為0001 (十六進制)，可將占空比減小33%，因此提供33%的亮度級數。如果電流按因數4減少并且因此所述占空比可按相同的因數4增加，假設為000C (十六進制)，則開始于t3的新值4X0003，這允許占空比以級數0001 (十六進制)增大或減小，因此提供近似于8%的亮度級數，因此使調光更加平穩。總體來說，通過與占空比調光以及減小電源電流相結合對LED進行調光的構思可依據結構、實施方式、尺寸以及其他因素而提供如下文所述的一個或多個效果平穩的調光可使噪聲和閃爍的量大幅度較低噪聲與僅僅使用時間占空比調節相比，通過此方法可產生較低量的噪聲。噪聲可由電子部件(例如，電容器和線圈)在橫穿它們的電壓變化或通過其中的電流變化之下的內部振動引起。所述較低的噪聲可由于流經LED的較低電流引起，其以較高的時間百分比流動，這可導致電流由不同頻率分量構成。引起噪聲的頻率分量的振幅較低。而且，所述電流值可在較低亮度時較低，這可在如線圈的部件上引起較低的機械力。EMI 因為高頻分量的含量較低，EMI降低。閃爍如在本文中的其他地方的解釋說明，已經使用了更多或更少的電流完成部分調光，那么當由于突然切斷和接通電流來實現相同的功能時，可視的閃爍效果可減少。此外，由于附加的自由度，在時間脈沖寬度相對于電流變化脈沖寬度以及相對于 電流絕對值之間權衡時，可得到更佳的最優值。不明顯的色彩變化由于設定每種色彩的較平穩的亮度，同樣可被更加精確地設定總體的色彩并且可使色彩的變化更加平穩。圖9描述了 LED電流對于時間的時間圖，其再次說明了如何通過使用在時間上的最小占空比級數可達到較高的亮度分辨率。通過在較低電流Inom下構造最小分辨率級數，前圖中的表面‘A’在下圖中減小為表面‘a’，從而在較高分辨率控制亮度。圖10描述了 LED電流相對于時間的時間圖，其說明了在Inom的各個值處時間占空比如何在0%到100%之間被應用，因此每個占空比級數給出不同的亮度級。與人眼的對數靈敏度相結合，在低亮度時提供小的亮度級。將在下文中對此進行更加詳細地說明，通過使用如6至8比特的分壓器將Inom從低亮度設置點的較低值轉換到高亮度設置點·的較高值并且利用由O到100%的占空比控制這些點之間的亮度，可通過結合如16比特的占空比以及4比特的分壓器以如20比特的極高分辨率來控制亮度。圖10描述了其中對于2比特分壓器、因此對于額定LED電流的4個值的示例。在通過t8，t9表示的附圖的最左部分中，電源電流已減小到Inom/4，其使得亮度的范圍從最小占空比(通過符號t8描述)到最大占空比(通過符號t9描述)。在圖10的下一部分中，占空比再次增長至Inom/2，允許具有類似的占空比范圍，如在圖10的第三和第四部分所描述，Inom*3/4與Inom也同樣可能。因此對于每個電流，提供了占空比范圍，并且因此提供了売度范圍。在所選擇的16比特的占空比調制與2比特的電流調制的結合中，所述范圍將交疊，產生18比特的總調光范圍。圖11描述了示出傳統電流控制的高度概念性的電路圖。在該示例中通過降壓轉換器拓撲提供的電流源從電源電壓Vsup傳送的電流ILED通過LED以及通過并聯電阻R1、R2和R3饋送。橫過Rl至R3電阻的壓降在降壓轉換器的反饋輸入FB處被反饋到電流源，因此能夠控制電流的振幅。占空比通過微控制器μ C控制，微控制器響應在相對應的設置點輸入處的設置點，控制如示例中的晶體管開關的開關，所述開關與每個LED或LED組并聯連接。為了考慮可能的潛在差異，所述開關可通過微控制器經由相應級別的轉換器來控制。如上文中所說明的，在示例中所述電流源通過將輸入FB處存在的電壓控制為固定值來控制輸出電流。通過改變總的Rl至R3電阻，即，通過為R2和/或R3配置不同值或甚至是忽略它們，可設定不同的電流值，將在引腳FB處傳送相同的電壓。在這種方式下，例如針對不同的應用，所述額定電流Inom可被設定為不同的值。圖12描述了說明上圖中通過分壓器代替上述反饋電阻(通常僅能通過焊接改變)的原理的高度示意性的電路圖。在這個示例中，所述分壓器被連接以將橫過串聯電阻Rs的部分電壓反饋到引腳FB。因此，FB輸入處的所述反饋電壓被控制，這提供了對LED電流ILED的值的控制。所述數字分壓器可通過微控制器μ C (如虛線所表示的)來控制，并且因此可通過適合的軟件編程來控制，數字分壓器可與微控制器μ c中的亮度與色彩控制算法形成為一體。特別地，如在W02006107199 Α2所描述的非常靈活的一組算法。通過使用該算法，可在改變Inom (以及因此時間占空比設定)時獲得非常平穩的接收分布。注意，Rs電阻通常是非常小的，并且通常分壓器具有較大的值。更加實際的布置將在下文中詳細描述。在圖13的高度示意性的電路圖中提供了更加實際的布置(仍然為原理示意圖)。在此處描述的電路中，所述在串聯電阻Rs (可能是非常小的歐姆值)上的電壓通過放大器電路放大，此示例中的放大器電路包括運算放大器以及作為電壓反饋網路的分壓器P2，并且通過連接到放大器電路的輸出和基準電壓(如圖13中描述的3V3)之間的分壓器Dl進行電平移位。因此，可使用分壓器Pl及P2來設定放大以及電平移位。可使用本領域的技術人員所理解的多種運算放大器拓撲來優化該電路，例如實現獨立的電平和幅值控制，或優化Rs的值。甚至能夠通過選擇適當的反饋電路系統來影響電路控制環路在較高頻率處的表現。替代分壓器Pl還可使用數字或模擬轉換器，如，多比特的轉換器或通過低通濾波器濾波的數字占空比信號，從而對反饋電路提供由微處理器控制的電壓或電流。上述原理可用在多LED鏈中，或者使用完全雙回路，或共用微控制器yC，或共用微控制器μ C及電流源等。圖14的高度示例性的電路說明了示例。在此附圖中，為每組的LED (如每個LED單元)提供電流源，例如每個組提供不同的顏色，以使對于每種色彩可獨立地設定電流以及相對應的占空比。因此，對其中一個色彩進行調光以及相對應電流變化將不會對其他色彩的占空比造成影響，因為這些色彩的電流是獨立地設定的。在圖14中，每個控制環路分別包含運算放大器電路以放大分別有電源電流流經的各個串聯的反饋電 阻器上的電壓。所述運算放大器電路各自的輸出被連接到各自的轉換器的相應的反饋輸入FB。通過各自的分壓器的設置來設定運算放大器電路的電壓放大因數，從而設定每個電源電流。因此，在上述的結構中可更加獨立地控制每種色彩的亮度，因為電流的變化只對相應的色彩具有影響，并且因此避免了在其它顏色中瞬間發生的亮度變化，改變其它顏色的占空比必須將這點考慮進來。特別是在相同的電源電流下不同色彩同時運行的情況下，會發生不期望的其他色彩的短暫變化(如可被人或技術觀測器觀察到的)，因為微控制器需要一定時間以達到時間窗，其中其他色彩的占空比被修改以考慮到電流的變化。換言之，可提供多個并聯的支路，每個支路包括至少一個LED單元，各自的開關式電源提供給每個支路，所述控制單元被配置以確定每個電源的電源電流，這取決于每個LED單元的期望輸出特性，并且用于提供每個電源的輸出數據。圖15描述了 LED電流相對于時間的時間圖，說明如何可提供更高的分辨率。另外，引入“電流占空比調節”。此外，在這個示例中，使用具有更高分辨率的分壓器，例如8比特的分壓器，其在電流中提供256個級數，因此例如在Inom=350mA時提供I. 4mA的電流分辨率(350/256=1. 4)。在圖15中，已基于IOOmA電流的設定選擇所述最小級數為1mA。通過在ta期間具有IOlmA的電流以及在Τ-ta期間具有IOOmA的電流，在ta為T的10%時，平均電流為101. 1mA。選擇ta/T因數或電流占空比(與W02006107199 A2中所公開的時間占空比或類PWM算法相反)，可精細地調整所述平均電流以提供額外的分辨率。因此，分辨率可因此被進一步增大，匯總了并聯開關的時間占空比的分辨率、所述電流電平分辨率以及電流占空比分辨率。除了或替代分辨率的增加，可獲得其他的效果，如減少閃爍、噪聲和/或電磁干擾。所述額外的自由度提供因此可應用于優化效率、色彩顯示、軟件的復雜性(因此要求微控制器的處理能力)或任意適合的如噪聲、電磁干擾、閃爍等參數。在圖16中，描述了 LED電流相對于時間的時間圖，以說明即使當Inom不能低于由電流穩定度以及色彩變換所指定的特定閾值時這樣的機構如何能夠達到高的亮度分辨率。(在特定范圍內，所述色彩變換甚至也可用于精細地調整色彩設定。)在此附圖中示出了的是，給定特定平均LED參數(S卩，亮度)，可以選擇不同的設定來達到平均亮度。例如，可以選擇在圖15中使用的值(100，101，10%)或在該圖中使用的值(100, 104, 2. 5%)以達到100. ImA的平均電流。還可應用如在圖16中所描述的電流的分布以與照相機的圖像捕獲率同步。這種自由度在優選的設定中可被用于在避免可視頻率、控制的平滑度、電路成本及限制、軟件的復雜度、電磁干擾、噪聲等等之間進行權衡。(例如，給定相同周期T，在2. 5%的脈沖中的高頻率成分通常高于在10%的脈沖中的高頻率成分。)圖17描述了 LED電流相對于時間的時間圖，以說明由過低的電源電流產生的影響。作為第一個影響，由于DC/DC轉換器的不穩定性，電源電流上會發生脈動。第二，LED呈現出如下表現在電流過低時，可能在亮度曲線中出現“拐點”，導致LED的色譜偏移、不可預期的表現或其他的影響。這樣的色譜偏移在圖18中示出，圖18示例性地描述了 LED輸出頻譜的頻譜圖，并且示出了對于不同的LED電流的第一色譜和偏移的第二色譜。圖19描述了 LED電流相對于時間的時間圖。此圖說明了如何通過使電流源在占 空比T的第一部分T4以最小電流以上的電流工作并且在占空比T的第二部分t切斷電流來達到在最小電流以下的平均電流。因此，可能以一定最終的亮度分辨率為“代價”，來獲得有效的、較低的電流，而不存在上述提及的色彩偏移或不穩定問題，因為在占空比部分T4中的瞬時電流保持在最小電流以上。可通過適當設定分壓比(在適合的反饋電路結構中)或通過在占空比時間的特定部分期間閉合并聯的開關來實現所述切斷。在此要注意的是，由于電流值可能具有更高級數，在視覺上的閃爍與T和t的選擇之間權衡的重要性增長。現給出多種已知的變量占空比調光，電流調光，電流占空比調節等，可使用多個變量以便能夠獲得良好的權衡。圖20描述了 LED電流相對于時間的時間圖。在本實施例中，所述電流被設定為足夠大以使得對于每種顏色R、G、B以及W的時間占空比無需大于25%。因此，大幅度簡化了如之前在W02006107199 A2中所描述的并且其中主要在循環時間的其自身的時間象限(SP，每個部分)中控制每種顏色的電流算法，因為僅需要在意圖控制該特定顏色的象限中控制每種顏色，從而避免了交叉影響，因為在每個時間象限僅需要適當的顏色運行而其他顏色無需運行。在這樣的結構中，仍然可能在循環時間的每個部分期間將電流變成與在循環時間的該部分中工作的相應LED單元的期望輸出特性相匹配的值。因此，在R、G和B工作于較低的亮度級別而W工作于較高的亮度級別的情況下，在對應于R、B和G的循環時間部分中電流可被設定為較低值，從而允許在該循環部分中以相對較高的時間占空比來驅動相應的LED,而在對應于W的循環時間部分中設定較高的電源電流。在這種方式下，還可以避免在最大電流Inom下采用上述提及的公知算法試圖達到高亮度分辨率時出現的低頻分量(即，在每1024微秒中的8個時間段的循環方案中以8096 μ s作為基礎頻率)。采用如公知算法來達到高分辨率將暗示如在對于紅色的1024 μ s中的7個時間段中將占空比設定為128 μ s/128 μ S，同時在1024 μ s中的第8個時間段中將占空比設定為125. 5/130. 5。這樣提供略微較低的亮度，因此達到高亮度分辨率，然而會引入亮度的波動，也就是125Hz的頻率分量，因為在1024 μ s中的8個時間段的僅其中一個時段中LED的亮度是不同的。
通過降低Inom (或者通過降低電流，或者通過在每個時間段對電流進行占空比調節)并且因此在每個1024 μ s的時間段中保持相同的LED電流狀態，可避免上文中所描述的低頻率效應。要注意的是，在非常高的亮度下，眼睛的敏感度變得較弱并且達到100%亮度所需的低頻率分量可具有較小的影響。因此，關于圖6-20所示出的和所描述的不同的實施例允許通過改變電源的電流來增加較低亮度下的分辨率，這可通過精確且成本效益高地利用如數字分壓器，即低成本的、可由微控制器控制的電子元件來實現。圖21Α描述了 LED電流I相對于時間的曲線圖。圖23中描述了產生此電流的電路的示例。所述電路包含開關SW，如與電感器IND串聯連接的場效應晶體管或其他半導體開關元件。流經電感器的所述電流隨后流經如串聯連接的LED。此外，設置與LED和電感器的串聯的電阻器Rsens以感測電流值。所述電流值導致電阻器Rsens上的壓降，壓降通過放大器AMP被放大并且提供到比較器COMP的輸入。設置反激式二極管以當開關不導通時允許電流流過。可以使用不同的電子構造，這取決于構造，電流在開關導通或不導通的狀態下均流經電阻器Rsens，或者僅在導通狀態下流經電阻器Rsens。比較器的另一個輸入設有基準信號，在本實施例中的基準電壓由基準源Vref (也簡稱為基準)提供。比較器的 輸出信號表示比較的結果，所述輸出信號提供到開關的控制輸入，在本實施例中被提供到場效應晶體管的柵極。再生電路在此時被提供，以使流經電感器、LED與測量元件的電流的值平均為一個值，在該值處，與放大器連接的比較器的輸入等于基準電壓的值，因此比較器和開關周期性切換，導致電阻器Rsens檢測出電流以及電壓的波動。比較器COMP以及基準源Vref中的至少一個可通過微控制器MP控制。在實際的實施例中，所述比較器和基準源可與微處理器一起集成為單個芯片。滯后可被添加到比較器中。因此，在此處描述的電路拓撲有時稱為“滯后型轉換器”(具有或不具有滯后)。回到圖21A，所述微處理器(也稱為微控制器或控制器)可控制基準源以提供不同的基準電壓值。這可通過例如可由微處理器切換的電阻分壓器網路或任何其他適合的裝置來實施。假如基準電壓以16個級數(通過4比特控制)衰減，可獲得16個不同的電流值，因此允許LED電流按16個級別進行調光。假如需要更高的分辨率，所述基準電壓可在循環時間的第一部分中被設定為第一個值，并且在循環時間的第二(如剩余)部分中被設定為第二個值。因此，可在16個級數之間獲得電流的有效的平均值，因此使得能夠進行更高分辨率的調光。在循環時間的相對較短的部分中將電流減小到較低值可允許對所需的平均電流級數進行精確地調節。相應地，通過控制基準源，在短時間段中的值可被設定為所期望的更低或更高的級別，或者例如設定為零，以在此循環部分中阻止LED電流。在低電流值時，在如圖23所描述的電路中會出現不穩定性或其他不利或不期望的效應。因此，所述值可被設置為略高，而不是將基準設定為連續低的值(例如，在4比特編碼中的I或2的值)，也就是說設定為確保能夠平穩運行的值，因此電流在循環時間的部分中被降為大體上為0，如圖21C中所描述的那樣。為了提供從零電流條件的平穩的、清晰的啟動，所述電流可由零電流條件逐級地增大，例如，通過基準電壓值的逐級增大。圖21D描述了在循環部分用于增大平均電流的分辨率而增大電流的情況例如，在具有64個子循環時間部分的周期中，在64個子循環時間部分中的3個中，電流因此從值3被設定為零，通過在64個子循環時間的一個部分中將電流值由3設定為例如4，可在相對較高的分辨率下實現平均電流的增加，如在圖21D中示例性地描述的。在此處示出的每個示例中，可通過微控制器控制基準值Vref來設定所述電流。還可通過關閉比較器來實現零電流條件(例如，通過微處理器控制比較器的內部關閉，或者通過開關或數字邏輯(圖23中未示出)，關閉比較器阻斷了比較器的輸出。參考圖22A和圖22B描述了另外的變型例。此處，在循環時間的部分中形成了電流脈沖。所述電流脈沖可以多種方式產生例如，可通過將基準Vref由零轉換為特定的非零值，然后使得電流增加，而在特定時間之后(例如，通過微處理器確定的時間間隔，比較器以及開關SW第一次開關轉換到開關的非導通狀態，等等)，通過例如關閉比較器或設定基準值回零來停止工作，導致電流再次降為零。可以進行校準以確定有效的電流值或這樣的脈沖的亮度或亮度貢獻。可以在每個循環(圖22A)或多個循環(圖22B)提供一個脈沖。盡管在圖22B中所述脈沖被描述為直接地彼此相 隨，但可理解的是所述脈沖還可以設有時間間隔，因此實現進一步的調光。在一個實施例中，可通過增加連續脈沖之間的時間間隔來提供調光。通過基準值Vref的相應設定，可以設定脈沖的幅值。由于脈沖可提供比連續電流低得多的有效電流，可通過在提供連續電流的循環的部分以及以脈沖形式提供電流的循環的部分的結合來進一步增加分辨率。因此，通過基準值的相應設定，可在循環中獲得連續和/或脈沖電流的不同值。可以各種方式實施脈沖的校準，例如，通過定時器對脈沖寬度進行定時，通過低通濾波器對脈沖序列進行濾波，使用二次抽樣技術測量脈沖波形。而且，可應用如光學反饋(亮度測量)的反饋機構。可以理解的是，盡管上述說明了在如圖23所示的自由運行結構(也稱為滯后結構)中對基準和脈沖的控制(以設定電流)，應理解為上述原理還可應用到任何其他(如開關式轉換器)的結構。在另外的實施例中，微處理器利用異步采樣來確定關閉比較器的時間。為此，所述微處理器對模擬信號進行采樣，模擬信號表示流經電感器和LED的電流，如通過在用于放大由Rsens測量到的信號的放大器AMP的輸出處對信號進行采樣。由于所述滯后型轉換器或其他轉換器的自由運行特性，提供異步采樣以使其能夠以相當高的分辨率確定波形并且因此確定比較器的導通和/或關斷。為了這個目的，所述電流可被采樣和/或為比較器的輸出。為了提供經過LED的較低的平均電流，通過在一定時間之后(如在轉換器本身的振蕩的循環結束之前)將基準源的值設定回零、通過忽略或通過關閉比較器、或者通過任意其他適合的方法迫使開關SW變換到所期望的狀態，所述微處理器可關閉滯后型轉換器(或其他類型的轉換器)。結果，形成了相當短的電流脈沖，比通過使振蕩器依靠其自身的動作所提供的電流還短，具有這樣短的持續時間的所述電流脈沖啟動較低級別和/或較高級別的分辨率的調光。可通過微處理器在直到隨后啟動轉換器(通過如隨后設定基準發生器和/或隨后啟動比較器)的時間之前來確定脈沖重復的頻率。因此，在每個循環時間可產生例如N(N為整數)中的1、2、3次電流脈沖。此外，通過微處理器在比較器上的所述交互可將轉換器的開關與微處理器運行的循環時間同步。上文中所述的原理可應用到通過驅動器提供的對LED電流進行調光的方法中。所述方法包括-通過在循環時間的部分中關閉轉換器(例如，滯后型轉換器)對有效電流進行調光；可在達到例如1/4或1/8的最大(即，100%)電流級別的級別之前執行上述操作。然后，通過在循環時間部分中劃分操作的循環時間來提供進一步的調光，作為示例循環頻率可為300Hz,因為其為50Hz與60Hz的主頻率的倍數以及普通視頻圖像捕獲頻率的復合。然后，所述循環時間可例如被分成128個部分以提供足夠的分辨率。通過在每個循環時間部分中在循環時間開始時啟動轉換器并且在循環時間部分結束時關閉轉換器來進行調光。在關閉之前，基準值被增大，迫使轉換器打開開關，因此提供明確的關斷行為、通過轉換器相對于循環時間以及循環時間部分的異步運行的效果降低抖動以及因此更加明確的調光行為。通過在每個循環的第一個、然后第二個、然后第三個等循環時間部分中逐步激活更高的電流來實現朝向電流在每個循環結束時增大的情況的漸變。通過漸進式調光，使得循環時間部分中的啟動轉換器的部分如此短以至于僅保留基準增長的部分。然后，可通過減小(例如，在每個循環時間部分)基準值來提供進一步的調光，并且還可通過在一些循環時間部分中保持轉換器關閉來實現進一步的調光。上述過程在圖24A-24C中進行了說明。圖24A-24C中的每個附圖描述了在3個循環時間部分Tcp中轉換器的電流I、所述基準值Ref以及啟動/關閉轉換器(例如，通過啟動/關閉比較器)的啟動信號E。在圖24A中，轉換器的自由運行操作被啟動直到接近于循環 時間部分Tcp的結束。隨后，基準值增大，這使得電流增大到更高的級別，繼而通過相應的啟動信號E的級別關閉轉換器。在圖24B中，在循環中較早地啟動相同的過程，使得轉換器的電流在每個循環時間部分Tcp的末尾部分降至零。在圖24C中，調光進一步地進展，這僅導致電流的增大。繼而衰減至零并保持此狀態。此外，在循環時間部分中的至少電流增大的部分中將基準值設定為較高的值。如上文中所闡述的，可以通過降低每個循環的一個或多個脈沖的脈沖高度和/或持續時間(通過降低基準值和/或減少轉換器被啟動期間的啟動時間)來進行進一步的調光。可在驅動器中通過如其中的微處理器或其他的微控制器的相應程序來實施所述調光。將參考圖25A-25C闡述另一個實施例。在圖25A-C中，再次示出循環部分的時間圖。在此示例中，循環被構造為3326微秒(提供近似300Hz的循環頻率)并且該循環被分成64個循環部分。需要注意的是，在循環時間部分中，例如在128個循環時間部分中，其他的循環長度以及以其他循環的劃分也同樣可行。在圖25C中，描述了通過啟動轉換器的啟動信號E在短時間內(S卩，在該示例中，O. 125微秒)啟動轉換器的開關SW的情況。因此，所述電流I在每次轉換器被啟動時呈現出峰值。在圖25B中，增加強度，在電流通過E啟動的所述脈沖長度增長為6. 3微秒，這提供更長的電流脈沖I并且達到更高的級別。因此在圖25B到圖25C的范圍中，在啟動脈沖的長度與電流級別之間發現了相對直接的關系。盡管如此，啟動脈沖寬度E的進一步增長將使得比較器切換到開關為非導通狀態的狀態。因此，啟動信號E的脈沖寬度的增長不能直接變換為平均電流級別的增長，直到啟動脈沖寬度增大得如此多以至于自由運行轉換器(例如，滯后型轉換器)的后續開關循環將啟動，在這一時亥IJ，電流再次升高，使得在相同的循環時間部分具有第二個峰值，因此增大平均電流。因此，在每個循環內轉換器被啟動的時間內的逐步增長將導致電流的頗為逐步的增長，因此導致LED的強度的頗為逐步的增大。可通過向啟動脈沖長度施加振顫或其他變化來至少部分地避免此效應替代在每個循環時間部分的相同的脈沖長度，所述長度可變以達到與期望的循環時間相對應的平均值。因此，在一些循環時間部分中，所述啟動時間長于平均值，并且在其他的循環時間部分中，所述啟動時間較短。在圖25A中說明了一個示例。此處，在第一個循環時間部分中，應用啟動12微秒的啟動脈沖寬度E，在后續的循環時間部分中，所述脈沖寬度以O. 125微秒的幅度增大到20微秒。如圖25A中所描述的，比較器和開關SW在第一個循環時間部分中稍大于轉換器的一個循環時被啟動，而在最后一個循環時間部分中轉換器的比較器和開關SW在稍大于2個循環時被啟動。因此，上文所述的逐步增長的效果將在一些循環時間部分中起作用，而在其它循環時間部分中不起作用。因此，發生平均化，隨著每個循環的平均啟動時間的增大可導致更加平穩的LED電流以及強度的增大。此外，隨著強度級別的每次增長，可添加額外的脈沖對于每個下一個更高的強度級別，所述微處理器(微控制器)例如可以開始于在循環時間的一個循環時間部分中提供脈沖，并且在循環時間的另一個循環時間部分添加脈沖。可在循環時間的任一循環時間部分中提供所述添加的脈沖。可選地，可在時間上最遠離已經存在脈沖的循環時間中提供所述添加的脈沖例如，假設循環中存在64個循環時間部分，并且起始于循環部分I中的脈沖，可通過微處理器在循環部分33中提供下一個脈沖，因為循環部分33在相同的循環時間中最遠離循環部分I并且在下一循環時間中最遠離循環部分I。因此，可能的是，如果脈沖至少部分處于“停滯時 間”，待添加的下一個也將處于停滯時間，可以減少待添加的下一個，因此使得具有平穩的、明確的調光表現。為了考慮到作為滯后型轉換器自身停止活動的原因的停滯時間，需要重新校準用戶設定點對于非常低的強度(例如圖25B和25C的情況)，響應于變化的(用戶)設定點，由于在計算待添加/去除的脈沖數量或脈沖長度時要考慮的停滯時間，脈沖長度或脈沖數量的較小增長將使得強度大幅度增長，然后在圖25C中的情況下同樣增長。可進一步獲得較大的調光范圍。對于在參考圖25A-25C描述的強度以下的調光，所述基準值(例如，基準電壓)可被減少以減少剩余的電流峰值或脈沖的幅值。此處公開的調光可被描述為控制器被配置以提供在循環時間的至少兩個循環時間部分中用于啟動比較器的啟動脈沖，其中啟動脈沖的脈沖長度在每個循環時間內變化。由于增長的平均脈沖長度而使脈沖長度的變化變得平滑，因為可以使脈沖中處于滯后型轉換器開關循環的連續激活時間之間“停滯時間”的部分的效果變得平滑。所述脈沖長度可變化地采用線性、高斯、隨機或其他任意的適合的分布。如參考圖25A-C所描述的調光可例如應用在包括如上所述的自由運行轉換器的LED驅動器上，然而其應用并不僅限于此。而是，也可應用于其他任意的轉換器類型。可在驅動器中通過微處理器或其它微控制器的相應的程序來實施所述調光。參考圖25A-C所描述的調光可應用于驅動不同的LED組，每組例如具有不同色彩，例如借助于并聯或串聯的開關可切換每個組，從而對每個組進行供電或不進行供電。如果存在例如3組，在一個或多個組保持在最大值的1/3以下的級別的這種情況下，每個這樣的組分配了其各自的時間間隙，并且然后可對于在該特定間隙中的每個組應用如上文所述的調光方法。假設其中一個組以最大值的1/3到2/3之間的強度運行，那么在其中一個時間間隙里對該組進行持續供電，并且上述特定的調光被應用在另一個時間間隙中以使得能夠精確地、以高分辨率地控制各個組的強度。除了如圖23所描述的示意圖之外，可利用分壓器將LED上的電壓降低至微處理器(即，控制器)的測量范圍之內的電壓。在較低的光強度和較低的電流級別下，此分壓器可對流經LED的有效電流產生影響，因為電流的部分隨后流經分壓器而不是流經LED。此外，電阻分壓器的值可對在脈沖的衰減具有影響，也就是，存儲在電感器中的能量。在實施例中，在較低電流時為分壓器選擇較低的電阻值，以因此在較低電流級別處提供較快的脈沖衰減。在電流值較高時，為了具有更佳的效率，可以選擇更高的電阻值(例如，通過在微處理器控制下的合適的開關裝置)。本發明的方案被描述在下述被編號的子句中，其構成說明書一部分。I、一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元，所述LED單元串聯連接，在使用時，所述LED組件通過開關式電源供電，所述控制單元被設置為-接收表示所述LED組件的期望輸出特性的輸入信號，-確定與所述開關式電源的額定電流相關的各個第一LED單元和第二 LED單元的第一占空比和第二占空比，用于提供所述期望輸出特性，-確定各個LED單元的所述第一占空比和所述第二占空比中的最大占空比，
-基于所述最大占空比來確定減小的電流，-基于所述減小的電流或所述最大占空比來調節各個LED單元的第一占空比和第_■占空比，-基于經調節的第一占空比和第二占空比以及所述減小的電流來提供用于LED組件以及開關式電源的輸出數據。2、根據子句I所述的控制單元，其中所述減小的電流基本對應于額定電流與最大占空比的乘積。3、根據子句I或2所述的控制單元，其中所述減小的電流基于LED單元的亮度特性。4、一種照明系統，其包括LED組件和用于控制所述LED組件的根據子句I至3中的任一項所述的控制單元，其中所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元。5、根據子句4所述的照明系統，還包括用于對所述LED組件供電的開關式電源。6、根據子句5所述的照明系統，其中所述開關式電源包括降壓轉換器。7、一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元，所述LED單元串聯連接，在使用時，所述LED組件由開關式電源供電，所述控制單元被設置為-接收表示LED組件的期望輸出特性的輸入信號，-根據接收到的輸入信號來確定所述開關式電源的電源電流，-根據確定的電源電流以及所述輸入信號來確定各個第一LED單元和第二 LED單元的第一占空比和第二占空比，設定所述占空比與電源電流的組合以用于提供期望輸出特性，-基于所確定的第一占空比和第二占空比以及所確定的電源電流來提供用于LED組件和開關式電源的輸出數據。8、根據子句7所述的控制單元，其被設置為在循環時間的第一部分將所述電源電流控制為第一值以及在循環時間的第二部分將所述電源電流控制為第二值。9、根據子句7或8所述的控制單元，其被設置為提供輸出數據以使LED單元相繼工作在循環時間的各個部分，并且在循環時間的每個部分中將電源的電源電流設定為與將要在循環時間的該部分中工作的各個LED單元的期望輸出特性相匹配的值。
10、一種照明系統，其包括LED組件和用于控制所述LED組件的根據子句7-9中的任一項所述的控制單元，其中所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元。11、根據子句10所述的照明系統，還包括反饋電路以將表示電源電流的信號提供給開關式電源的反饋輸入端，所述反饋電路包括數字分壓器和數模轉換器中的至少一個，所述控制單元的控制輸出端連接到數字分壓器或數模轉換器中的至少一個，用于分別控制分壓比和數模轉換器的輸出，因此控制電源電流。12、根據子句10或11所述的照明系統，其中設置多個并聯支路，每個支路至少包括一個LED單元，對于每個支路分別提供開關式電源，所述控制單元被設置為用于根·據各個LED單元的期望輸出特性來確定對于每個電源的電源電流，并且用于為每個電源提供輸出數據。13、一種用于驅動LED組件的電路，所述LED組件包括至少一個LED照明裝置，所述電路包括-開關，-電感器，其與所述開關串聯連接，所述開關在導通狀態下對所述電感器進行充電，-電流測量元件，其測量流經所述電感器以及所述LED照明裝置中的至少一個的電流，所述開關，電感器以及電流測量元件被設置為在工作時建立與所述LED照明裝置的串聯連接，所述電路還包括基準信號發生器，其用于產生基準信號；比較器，其用于將表示由電流測量元件測量的電流的信號與基準信號進行比較，所述比較器的輸出被提供給所述開關的驅動輸入端以驅動所述開關，以及控制器，其用于控制基準信號發生器與比較器中的至少一個的工作。14、根據子句13所述的電路，其中所述控制器被設置為控制基準信號發生器，使其在循環時間的第一部分期間產生第一基準信號值并且在循環時間的第二部分期間產生第二基準信號值。15、根據子句13或14所述的電路，其中所述控制器被設置為至少在循環時間的一部分中使比較器無效。16、根據子句15所述的電路，其中所述控制器被設置為在所述循環時間中至少啟動比較器一次以使在循環時間中產生至少一個短電流脈沖。17、根據子句13-16的任一項所述的電路，其中所述控制器被設置為-在循環時間中的至少兩個循環時間部分提供用于啟動比較器的啟動脈沖；其中啟動脈沖的脈沖長度在每個循環時間內可變。
權利要求
1.一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元，所述LED單元串聯連接，在使用時，所述LED組件通過開關式電源供電，所述控制單元被設置為 -接收表示所述LED組件的期望輸出特性的輸入信號， -確定與所述開關式電源的額定電流相關的各個第一 LED單元和第二 LED單元的第一占空比和第二占空比，用于提供所述期望輸出特性， -確定各個LED單元的所述第一占空比和所述第二占空比中的最大占空比， -基于所述最大占空比來確定減小的電流， -基于所述減小的電流或所述最大占空比來調節各個LED單元的第一占空比和第二占空比， -基于經調節的第一占空比和第二占空比以及所述減小的電流來提供用于LED組件以及開關式電源的輸出數據。
2.根據權利要求I所述的控制單元，其中所述減小的電流基本對應于額定電流與最大占空比的乘積。
3.根據權利要求I或2所述的控制單元，其中所述減小的電流基于LED單元的亮度特性。
4.一種照明系統，其包括LED組件和用于控制所述LED組件的根據權利要求I至3中的任一項所述的控制單元，其中所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元。
5.根據權利要求4所述的照明系統，還包括用于對所述LED組件供電的開關式電源。
6.根據權利要求5所述的照明系統，其中所述開關式電源包括降壓轉換器。
7.一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元，所述LED單元串聯連接，在使用時，所述LED組件由開關式電源供電，所述控制單元被設置為 -接收表示LED組件的期望輸出特性的輸入信號， -根據接收到的輸入信號來確定所述開關式電源的電源電流， -根據確定的電源電流以及所述輸入信號來確定各個第一 LED單元和第二 LED單元的第一占空比和第二占空比，設定所述占空比與電源電流的組合以用于提供期望輸出特性， -基于所確定的第一占空比和第二占空比以及所確定的電源電流來提供用于LED組件和開關式電源的輸出數據。
8.根據權利要求7所述的控制單元，其被設置為在循環時間的第一部分將所述電源電流控制為第一值以及在循環時間的第二部分將所述電源電流控制為第二值。
9.根據權利要求7或8所述的控制單元，其被設置為提供輸出數據以使LED單元相繼工作在循環時間的各個部分，并且在循環時間的每個部分中將電源的電源電流設定為與將要在循環時間的該部分中工作的各個LED單元的期望輸出特性相匹配的值。
10.一種照明系統，其包括LED組件和用于控制所述LED組件的根據權利要求7-9中的任一項所述的控制單元，其中所述LED組件包括第一 LED單元和第二 LED單元。
11.根據權利要求10所述的照明系統，還包括反饋電路以將表示電源電流的信號提供給開關式電源的反饋輸入端，所述反饋電路包括數字分壓器和數模轉換器中的至少一個， 所述控制單元的控制輸出端連接到數字分壓器或數模轉換器中的至少一個，用于分別控制分壓比和數模轉換器的輸出，因此控制電源電流。
12.根據權利要求10或11所述的照明系統，其中設置多個并聯支路，每個支路至少包括一個LED單元，對于每個支路分別提供開關式電源，所述控制單元被設置為用于根據各個LED單元的期望輸出特性來確定對于每個電源的電源電流，并且用于為每個電源提供輸出數據。
全文摘要
公開了一種用于LED組件的控制單元，所述LED組件包括第一LED單元和第二LED單元，所述LED單元串聯連接。在使用中，所述LED組件通過開關式電源供電。所述控制單元被設置為接收表示LED組件的期望輸出特性的輸入信號；確定與開關式電源的額定電流相關的各個LED單元的第一占空比和第二占空比，用于提供期望輸出特性；確定各個LED單元的第一占空比和第二占空比中的最大占空比；至少基于最大占空比來確定減小的電流；基于減小的電流來調節各個LED單元的第一占空比與第二占空比；基于經調節的第一占空比和第二占空比以及減小的電流來提供用于LED組件以及開關式電源的輸出信號，以用于獲得期望特性。
文檔編號H05B37/02GK102724792SQ20121013751
公開日2012年10月10日 申請日期2010年4月9日 優先權日2009年5月4日
發明者彼得魯斯·約翰內斯·瑪麗亞·韋爾特, 馬克·澤斯 申請人:艾杜雷控股有限公司