CN102026446A - 用于光源的非线性调光的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于光源的非线性调光的系统和方法。在一个实施例中，公开了一种调光模块。该调光模块具有耦合到数字输入接口和输出接口的调光引擎。所述调光引擎被配置为提供N段分段线性指数数字控制信号，并且所述输出接口被配置为控制光源的强度。

Description

用于光源的非线性调光的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及以下共同待决和共同转让的EPO专利申请：申请号EP09155019.4，于2009年3月12日提交，题为“Sigma Delta CurrentSource and LED Driver”，该申请通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明一般涉及半导体电路，更具体而言涉及用于光源的非线性调光的系统和方法。
背景技术
在要求可变照明的地方，诸如家庭、剧院、礼堂、以及汽车内部，期望的是逐渐改变照明水平以便人眼舒适地适应光强变化。此类照明变化可经由电子和计算机控制来实现，从计算机控制的内部照明系统到简单的调光器电路。
然而，随着对照明系统的要求变得更复杂，支持时间可变照明控制所需的电路要求高系统和电路复杂性、精确的模拟组件、以及在电路板面积和要求的电子组件数目方面的高资源需求。例如，汽车的内部可能要求至少十二个灯，每个是可独立控制的。虽然可以使用微控制器来生成独立的脉冲调制信号以改变每个灯的强度，但此类方法的缺点是微控制器通常具有有限数目的可用硬件资源，诸如计时器、中断线、以及通用I/O管脚。使用软件和CPU资源来跟踪并控制多个灯的调光分布(profiles)留下较少的资源可用于诸如传动系和安全系统等其它汽车应用。
在照明系统领域中，需要的是用于控制光强的具有成本效益的系统。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种调光模块(light dimming module)。该调光模块具有耦合到数字输入接口和输出接口的调光引擎。所述调光引擎被配置为提供N段分段线性指数数字控制信号，并且所述输出接口被配置为控制光源的强度。
前文已相当广泛地概述了本发明的特征。在下文中，将描述本发明的附加特征，其形成本发明的权利要求的主题。本领域的技术人员应认识到所公开的概念和特定实施例可以很容易地用作用于修改或设计其它结构或过程以便执行本发明的相同目的的基础。本领域的技术人员还应认识到此类等价构造不脱离如随附权利要求所阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在对结合附图进行的以下说明进行参考，在附图中：
图1举例说明实施例汽车灯控制系统；
图2举例说明另一实施例汽车灯控制系统；
图3举例说明实施例渡越特性的图表；
图4举例说明实施例分段线性调光分布；
图5举例说明实现分段线性控制曲线的实施例电路；
图6举例说明实施例调光引擎；
图7举例说明实施例调光引擎的波形图；
图8a举例说明另一实施例调光引擎；
图8b举例说明实施例调光引擎的阈值图；
图9举例说明实施例调光特性；
图10举例说明另一实施例调光引擎；
图11a～c举例说明另一实施例调光引擎的时序图和调光曲线；
图12和13举例说明图11a～c的调光曲线的各部分；以及
图14举例说明低强度水平下的时序图和调光曲线。
除非另外指明，不同图中的相应数字和符号一般指的是相应的部分。绘制图是为了清楚地举例说明本发明的实施例的相关方面且不一定按比例绘制。为了更清楚地举例说明某些实施例，指示相同结构、材料、或过程步骤的变化的字母可以遵循图号。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的完成和使用。然而，应认识到本发明提供可以在多种特定背景下体现的许多可适用发明构思。所讨论的特定实施例仅仅说明完成和使用本发明的特定方式，并且不限制本发明的范围。
将相对于特定背景下、即调光引擎的背景下的实施例来描述本发明。本发明的实施例还可以应用于要求时变信号的非线性控制的其它电路和系统。
在图1中举例说明根据本发明的实施例的汽车灯控制系统100。控制器102被耦合到控制发光二极管(LED)114的照明水平的调光模块104。调光模块104具有串行接口106、调光引擎108、脉冲调制器110和电流驱动器112。在本发明的实施例中，在集成电路105上制造串行接口106、调光引擎108、脉冲调制器110和电流驱动器112。在印刷电路板(PCB)上实现的调光模块具有集成电路105和LED 114。在本发明的替换实施例中，可以以不同方式来划分调光模块104的各种功能块。可以使用除PCB之外的其它类型的电路载体。
在本发明的实施例中，控制器102被实现为微控制器且串行接口106被实现为局部互连网络(LIN)。在汽车应用中，单个控制器102可以经由总线118来寻址多个调光模块104。在本发明的替换实施例中，除LIN总线之外，可以使用其它总线类型，例如，控制器局域网(CAN)总线、SPI总线、I2C总线、UART总线等等。
为了改变LED 114的照明强度，从控制器102向数字接口106发送数字命令。在实施例中，数字控制字包含起始强度水平D0、最终强度水平D1和渡越时间因数N。在其它实施例中，数字控制字可以包含表示照明强度和照明渡越时间的其它命令字。调光引擎108经由总线120从串行接口106接收命令并生成表示在由渡越时间因数N控制的预定渡越时间内平滑地从起始强度水平D0渡越到最终强度水平D1的受控照明水平的时变数字信号122。从D0到D1的渡越可以是线性渡越或非线性渡越。在其它实施例中，可以使用其它数字格式，例如提供用于渐亮调光的渡越时间、渐暗调光的渡越时间、以及期望的最终照明水平的命令的格式，在这种情况下，起始照明水平源自于调光引擎的最终状态，或者，如果调光引擎从复位状态开始则为零。
在本发明的实施例中，由在脉冲调制器110的输出端124处生成特定密度的脉冲串的∑-Δ调制器来实现脉冲调制器110。在替换实施例中，可以使用脉冲调制器110的其它架构，例如，脉宽调制器(PWM)、或其它形式的脉冲密度调制器(PDM)。电流驱动器112将输出端124处的脉冲串转换成用于LED 114的适当驱动电流。在本发明的替换实施例中，可以用其它电路来实现脉冲调制器110，诸如计数器、抽取器、以及使用除∑-Δ调制之外的其它脉冲调制方法的其它电路。在本发明的其它实施例中，可以将调光引擎108的数字输出112转换成模拟域并用来直接驱动光源。此外，在本发明的替换实施例中，可以使用除LED之外的其它照明源，例如白炽灯泡。在替换光源的情况下，适当的驱动电路可以替换电流驱动器112。
图2举例说明利用红色LED 230、绿色LED 232和蓝色LED 234来实现具有可编程颜色的光源的本发明的另一实施例。串行接口106从控制器102接收照明命令且调光引擎108提供时变照明控制信号122。红色LED 230具有其自己的独立脉冲调制器210和电流驱动器216，绿色LED232具有其自己的独立脉冲调制器212和电流驱动器218，并且蓝色LED234具有其自己的独立脉冲调制器214和电流驱动器220。通过将照明控制信号122乘以加权因数DR、DG和DB来实现LED 230、232和234的复合颜色。可以对加权因数DR、DG和DB进行编程以通过改变其相对振幅来产生许多颜色。在本发明的某些实施例中，串行接口106、调光引擎108、乘法器222、224和226、脉冲调制器210、212和214、以及电流驱动器216、218和220存在于集成电路205上。在其它实施例中，可以以不同方式来划分调光模块204。
转到图3，举例说明从强度D0到强度D1的渡越特性的图表。曲线302和304两者均在时间T上从D0渡越到D1。然而，曲线302表示线性渡越特性，而曲线304表示指数且非线性渡越特性。在本发明的实施例中，使用非线性特性来说明人眼如何对光强的变化进行响应的生理机能和/或追求特殊照明效果。特别地，人眼的视网膜包含视杆(rod)和视锥(cone)。视锥适合于检测颜色，并且在强光下很好地起作用，而视杆更加敏感，但不检测颜色且适合于检测低水平的光。由于视杆对低强度光具有较高灵敏度且视锥对高水平的光具有较低的灵敏度，所以眼睛对低照明条件下的很小的照明变化非常敏感，并且在较高照明水平下对照明条件的变化不那么敏感。视杆还具有慢于视锥的对照明变化的响应。出于这些原因，在低照明水平下具有渐进斜率且在较高照明水平下具有较高斜率的诸如曲线304的指数调光分布似乎对于眼睛而言非常自然。此外，低照明水平下的渐进斜率允许眼睛舒适地适应增加和降低的照明。此外，根据韦伯-费勒定律(Weber-Fechner)，人体对诸如光、声音和重量等刺激具有对数响应。
p＝kln(S/S0)，
其中，p是与感觉有关的变量，S是刺激的水平，并且S0是刺激阈值，在该刺激阈值以下无法察觉刺激，并且k是在实验上导出的常数。
在本发明的实施例中，如例如图4所示，用分段线性近似法来近似指数调光分布。指数调光曲线402从时间＝0秒时的零的起始水平(Start_level)增加到时间＝4秒时的15的振幅(Stop_level)。用分段线性段S0、S1、S2和S3来近似指数调光曲线402。在某些实施例中，点L_0、L_1、L_2、L_3和L_4对应于可以被设置为起始或停止强度水平的点。在替换实施例中，可以将段S0、S1、S2和S3上的其它点设置为起始或停止强度水平。在本发明的实施例中，Start_level与Stop_level之间的时间间隔优选地与用于Start_level和Stop_level的相应水平无关。
在本发明的实施例中，以数字方式通过计数器来实现分段线性段，根据要再现的斜率针对每个段来设置所述计数器的时钟频率。识别阈值，以便两个相邻阈值之间渐强和渐弱遵循线性轨迹。优选地将每个段的持续时间选择为小于预定时间，以便照明强度的步幅是人眼察觉不到的或勉强可察觉的，具有约为或大于25Hz的频率。在某些实施例中，所有分段线性段的持续时间是相同的，而在其它实施例中，某些段的持续时间可以超过其它段的持续时间。例如，在某些实施例中，延长低光强下的分段线性段的持续时间以提供更平滑的渡越以及更好地近似指数特性。
图5举例说明实现分段线性控制曲线的电路500。时钟分频器506调整系统时钟Clk_Sys的频率以提供Clk_slope而提供当前分段线性段的所需斜率。调光计数器508基于Clk-slope而递增以提供分段线性输出Dimming_value。阈值比较器504将Dimming_value与多个阈值相比较以向存储器502提供地址Adr。当调光计数器508到达分段线性段之间的断点时，例如图4所示的点L_0、L_1、L_2、L_3或L_4，阈值比较器504将下一段斜率参数的地址提供给存储器502。在某些实施例中，存储器502存储可通过阈值比较器504输出来寻址的分频器(divider)值。在某些实施例中，对阈值也如电路500所需的其它常数那样进行硬编码。在其它实施例中，可以通过使用例如诸如寄存器或RAM或EEPROM的另一存储块对阈值和分频器值进行参数化。存储器502基于从阈值比较器504输出的地址信号Adr将分频器值提供给时钟分频器块506。
在本发明的某些实施例中，电路500被配置为提供从初始水平至最终水平的预定渡越时间Ttot。优选地，与负调光渡越时间Ttot(下)相比，对于正调光渡越时间Ttot(上)而言，预定的渡越时间是不同的。例如，在实施例中，Ttot(上)约为0.7秒且Ttot(下)约为1.7秒。在本发明的替换实施例中，Ttot(上)和Ttot(下)可以包括其它渡越时间。对于Dimming_value下的12位的调光分辨率(0～4095)而言，并且对于具有256的恒定斜率因数的尾部(0～31)而言，使得在大于25Hz的频率下发生调光步幅的最大时间是2秒。在某些实施例中，还可以使用较慢的渡越时间段。曲线和水平修改优选地大于25Hz的调光步幅频率。
为了与段数目无关地实现预定渡越时间，对Clk_slope的频率进行缩放以实现预定渡越时间，Ttot(上)或Ttot(下)，与初始和最终值之间的段数目无关。例如，参照图4的图考虑两种情况。在第一种情况下，期望的起始水平处于L_0且期望的停止水平处于L_4。因此，起始和停止水平之间的段的数目是4。在第二种情况下，期望的起始水平处于L_1且期望的停止水平处于L_3，从而在起始和停止水平之间形成2个段。在两种情况下，用来到达停止水平的时间是相同的(即Ttot(上))。仅考虑曲线的一个段，例如，称为S2的L_2与L_3之间的段，时钟分频器506在这两种情况下生成用于信号Clk_slope的两种不同频率，以便产生恒定渡越时间Ttot(上)。相对于这两种情况：
Freq_Clk_slope(情况2，Sx)＝2/4*Freq_Clk_slope(情况1，Sx)，
其中x＝1，2。
其中Freq_Clk_slope是Clk_slope的频率。
一般地，Clk_slope的频率、分段线性段数目之间的关系是：
，D-1(公式A)
其中，
N是起始水平与停止水平之间的段的数目；
D是调光曲线的段的总数(在本示例中，为L_0与L_4之间的段的数目→D＝4)；
Freq_slope_tot(Sx)是当起始水平较低(L_0)且停止水平较高(L_4)时设置曲线的单个段Sx的斜率所需的频率；以及
Freq_slope_N(Sx)是当起始水平与停止水平之间的段的数目是N时设置曲线的单个段Sx的斜率所需的频率。公式A指示时钟分频器506提供输出信号，其频率通过N/D的比与输入频率相联系。在本发明的实施例中，时钟分频器506采用Clk_slope的频率作为N和Freq_slope_tot(Sx)的线性函数。(即，Freq_Clk_slope(Sx)＝f(N，Freq_slope_tot(Sx))。)
图6举例说明数字调光引擎600的另一实施例。数字调光引擎600具有存储器602、阈值比较器604、调光计数器606、逻辑块608和时钟分频器610。时钟分频器610具有三个图案化分频器612、614和616。调光计数器606根据新的强度水平是大于还是小于前一强度水平而递增或递减。例如，为了增加光强水平，调光计数器将递增，并且为了降低光强水平，调光计数器将递减。或者，如果光源或其相应的驱动器和接口电路根据负的或反转的意义(inverted sense)操作，则可以使调光计数器606递增以降低光强水平。阈值比较器604实时地对存储在存储器602中的当前参数的地址Adr进行更新。存储器602向Clk_Divider_S 616提供分频器值Div_S(在地址Adr处分配)。Div_S表示在调光计数器递增或递减Dim_out之前要等待的Clk_T的周期数。逻辑块608向Clock_Divider_T 614提供分频器值Div_T，其为Ttot的函数。逻辑块608还向Clock_Divider_N 612提供Div_N，其表示将在调光操作期间横穿的段数目。由逻辑块608向dim_counter 606提供控制调光计数器606是递增还是递减的信号上/下。
相对于时钟分频器610，如上文的公式A所描述的，Clk_Divider_N612产生作为段N的数目的函数的Clk_N。Clk_Divider_T614产生Clk_T，其频率是渡越持续时间Ttot的函数，并且Clk_Divider_S616产生Clk_S，其为当前分段线性段的斜率的函数。在某些实施例中，可以用生成Clk_N的抽取器来代替Clk_Divider_N 612，Clk_N具有以下平均频率
FClk_N＝(N/D)*Fclk_T    (公式B)
其中，
FClk_N是C1k_N的平均频率；
Fclk_T是Clk_T的平均频率；
N是起始水平与停止水平之间的段的数目；以及
D是调光曲线的段的总数。
在实施例中，抽取器使用例如脉冲吞除或其它抽取技术来去除D个元素的组中的(D-N)个脉冲。优选地在强度渡越或调光循环开始时设置分频比Div_N和Div_T且其值在强度渡越或调光循环期间保持恒定。另一方面，Div_S在达到阈值时改变以便调光计数器606的输出遵循分段线性曲线。在本发明的替换实施例中，Div_N和Div_T可以在强度渡越或调光循环期间改变。
图7举例说明示出对于N＝8且D＝12而言到Clk_Divider_N的输入端处的Clk_sys与Clk_Divider_N的输出端处的Clk_N之间的关系的波形图。可以看到在Clk_N处吞除Clk_sys处的每三个脉冲中的一个以便实现Clk_N与Clk_sys之间的8∶12比。应注意的是使用N＝8和D＝12作为示例，并且根据特定应用及其规范，可以有其它比。
图8a举例说明被配置为实现12个分段线性段的实施例调光引擎800，其中，用N/12抽取器812来代替图6的Clk_Divider_N 612，但是其以类似于图6所示的调光引擎600的方式进行操作。数字调光引擎800还具有查找表(LUT)802，比较级804、调光计数器806、逻辑块808、预分频器(prescaler)T 814、以及调光计数器时钟发生器816。在比较级804中，将比较阈值设置在2n-1，其中，n＝0、1、2、3、...、12。因此，可以为每个段设置一个斜率(即，n-1、或11个斜率)。针对11个频率的情况，在图8b中示出线性段、阈值水平、斜率参数与斜率倒数之间的实施例关系。
在本发明的实施例中，为了消除调光曲线的所有可见步幅，加速指数曲线的下尾。如表1所示，前五个段具有相同的斜率，以便创建具有双倍长度2*Tseg的单个段，其中，Tseg是组成基本段的Prescaled_clk的周期数。在某些实施例中，尾部的加速可能不足以消除所有可见步幅，因此，仅针对水平6～12来设置可编程水平。这是为了保证调光水平以大于约24Hz的速率递增。如果调光水平以较低的速率递增，则可能导致LED的可见闪烁。因此，当渡越在水平0与6之间时，曲线由2个段组成。对于3*Tseg的总持续时间而言，第一段具有255的斜率和2*Tseg的长度，而第二段具有127的斜率和Tseg的持续时间。在实施例中，除具有3*Tseg的长度的第一段之外，调光引擎800还产生具有相同长度Tseg的8个段的曲线。
  水平号   水平上限   Lut_data
  0   0x000   -
  1   0x001   255
  2   0x003   255
  3   0x007   255
  4   0x00F   255
  5   0x01F   255
  6   0x03F   127
  7   0X07F   63
  8   0x0FF   31
  9   0x1FF   15
  10   0x3FF   7
  11   0x7FF   3
  12   0xFFF   1
表1-比较阈值和Lut_data。
Logic_block 808向N/12抽取器812输出参数timesteps2go。Timesteps2go表示起始和停止水平之间的段的数目(N)。在实施例中，N/12抽取器812每12个Clk_main_2时钟循环去除(12-timesteps2go)个脉冲，存在对第一段进行补偿时的几个例外，在这种情况下，从timesteps2go减去3。这些减法优选地在调光周期开始时发生。例如：
起始水平＝0，停止水平＝6→“timesteps2go”＝6-3＝3；
起动电平＝12，停止水平＝0→“timesteps2go”＝12-3＝9；以及
起始水平＝6，停止水平＝11→“timesteps2go”＝(11-6)＝5。
在本发明的替换实施例中，未对前几个段进行补偿或用不同的值来补偿。到Logic_block 808的输入包括表示目标照明水平的dimlevel(调光水平)和表示上/下渡越时间的Duration(持续时间)。
在实施例中，调光模块系统使用被输入到N/12抽取器812的具有256kHz的频率的时钟源Clk_main_2。N/12抽取器812的输出是一个时钟，其频率是将在强度渡越期间经过的段数目的函数。在实施例中，将设备设置为提供两个渡越持续时间：约0.7秒的渐强时间和约1.7秒的渐弱时间。在替换实施例中，可以使用用于渐强和减弱时间的不同值，或者可以使得渐强和渐弱时间的持续时间可编程。
Prescaler_T 814根据调光引擎800正在经历渐强渡越还是渐弱渡越来调整decimated_clk的频率。在渐强渡越的情况下，prescaler_T 814将Decimated_clk的频率除以4，并且在渐弱渡越的情况下，prescaler_T 814将Decimated_clk的频率除以9以产生Prescaled_clk。在本发明的替换实施例中，可以将其它分频比用于Prescaler_T 814。
时钟发生器816将Prescaled_clk除以因数Lut_data+1。向Lut_Data添加+1起因于分频器块的特定实现，因为实施例分频器计数器从0开始计数至Lut_data。在替换实施例中，可能需要其它调整或不需要调整。Lut_data每当dim_out达到比较阈值时改变，并且其值与段的斜率成反比。在上文的表1中，Lut_data值被列为比较阈值的函数。由时钟发生器816提供的指数时钟Exp_clk被提供给在Exp_clk的每个边沿处按单位递增或递减Dim_out以对应于渐强或渐弱渡越的调光计数器。Dim_out是调光引擎的输出且可以用作到图1所示的脉冲调制器110的输入。
图9举例说明由图8的调光引擎800产生的调光曲线900。曲线900表示Dim_out的值对比Prescaled_clk的消逝循环的数目。曲线900具有8个段902、904、906、908、910、912、914和916。
图10举例说明另一实施例调光引擎950。在图10的实施例中，时钟分频器块958可以将clk_main除以因数7以产生Clk_main_7。在实施例中，clk_main约为1800kHz且clk_main_7约为512kHz。Clk_main_7转到抽取器956而生成decimated_clk，其任务是将线性分段伪指数曲线的一部分伸展至对于水平之间的所有渡越而言恒定的上/下时间。在本实施例中，默认渡越时间对于渐亮调光而言是0.7秒且对于渐暗调光而言是1.7秒。依照参数dimuptime[2:0]和dimdowntime[2:0]，上/下渡越预分频器954对decimated_clk进行缩放以达到用于上或下渡越的调光时间。在本发明的实施例中，如表2所示对dimuptime[2:0]和dimdowntime[2:0]进行编码。
表2-渡越时间编码
在本发明的替换实施例中，可以使其它渡越值与代码相关联。在某些实施例中，对这些值进行硬编码，并且在其它实施例中，其为可编程的。例如，可以将可编程值存储在与计数器阈值相同的存储器中。在渡越预分频之前执行抽取动作，以便使时间分辨率误差最小化，因为时钟周期在此点处较低。
Up_dwn_prescaled_clk被指数时钟发生器968使用，其根据lut_data输入来生成expclk。expclk的频率调制指数递增/递减器970的计数斜率以遵循指数曲线的分段线性近似的轨迹。Dimout被水平鉴别器966用来提供曲线的当前水平区段，以便dimcurrentlevel[4:0]变成指数LUT 964(查找表)的地址，指数LUT 964的输出是lut_data。
调光水平阈值发生器952确定调光模块将到达的期望输出阈值。当未使用调光功能时，期望的输出阈值表示输出设定点。Dimlevel_threshold被指数递增/递减器970以及渡越水平数计算器960使用，渡越水平数计算器960的输出timesteps2go被抽取器956使用。例如，如果dimlevel_threshold大于dimout，则递增/递减器970递增。另一方面，如果dimlevel_threshold不小于dimout，则递增/递减器970递减。如果保持递增/递减器970中的当前值。渡越水平数计算器960基于当前调光水平(dimout)和期望水平(也被编码为dimlevel_threshold的dimlevel)来计算将在渡越开始时经过的渡越水平的数目。
渡越使能发生器962在当前调光输出值dimout[11:0]和期望调光值(dimlevel阈值[11:0])不匹配时启用所有其它调光引擎组件。确认发生器972在调光渡越结束时激活信号确认。
表3举例说明图10所示的实施例调光引擎950的分段线性近似指数曲线的线性区段的斜率。调光因数上限束缚于dimout位分辨率、即12位，因此可以定义13个二进制水平。例如，在调光值2048与4095之间采用2的斜率值。为了实现纯指数曲线的有效近似，在二进制水平4处设置512的斜率，并在二进制水平3处设置1024的斜率。指数曲线的尾部被给定256的斜率以将曲线保持在可见阈值以下。
  调光因数   二进制水平   斜率
  4095   12   2
  2048   11   4
  1024   10   8
  512   9   16
  256   8   32
  128   7   64
  64   6   128
  32   5   256
  16   4   256
  8   3   256
  4   2   256
  2   1   256
  1   0   256
表3-结果得到的分段线性指数曲线的斜率。
应注意的是替换实施例调光引擎可以根据特定应用及其规范占有任意数目的调光水平。
图11a～c举例说明波形图，该波形图举例说明图10的实施例调光引擎950的操作。图11a是波形图的详图，图11b～c举例说明渐进地放大的视图。(结合了图11b的那部分图11c在图11c中注明。)图12和13举例说明图11a～c所示的相同调光曲线，在高度上提高以便强调曲线、调光当前水平与斜率因数之间的关系。图12示出图13的被放大部分。
图14举例说明用于低强度水平的结果得到的调光曲线990和时序图。特别地，用63的调光值达到处于最大强度的1.5％的第一水平。图14所示的调光步骤的频率约为24Hz。从水平0至水平11的总渡越时间约为2秒。
本发明的实施例的一个优点包括结构简单性，因为实施例系统包括基本的数字块。另一优点是在实施例中，可在不需要高频率时钟和/或复杂运算的情况下实现到无光的平化渐弱和从无光开始的平化渐强。
本领域的技术人员还应很容易理解的是材料和方法可以在仍保持在本发明的范围内的同时改变。还应认识到除用来举例说明实施例的特定上下文之外，本发明提供了许多可适用发明构思。因此，随附权利要求意图在其范围内包括此类过程、机器、设计、物质组成、手段、方法、或步骤。

Claims (22)

1.一种调光模块，包括：
数字输入接口；
调光引擎，其被耦合到所述数字输入接口，所述调光引擎被配置为提供N段的分段线性指数数字控制信号；以及
输出接口，其被耦合到所述调光引擎，所述输出接口被配置为控制光源的强度。
2.权利要求1的调光模块，其中，所述输出接口包括被配置为产生与数字控制信号的水平成比例的脉冲密度的脉冲发生器。
3.权利要求2的调光模块，其中，所述脉冲发生器包括∑-Δ调制器，其包括被耦合到电流源的输出端，所述电流源被配置为驱动发光二极管。
4.权利要求2的调光模块，其中，所述脉冲发生器包括包含被耦合到所述数字控制信号的输入端的多个脉冲发生器，所述多个脉冲发生器中的每一个被配置为耦合到不同颜色的光源，其中所述多个脉冲发生器中的每一个通过独立强度信号来缩放数字控制信号以便产生复合颜色。
5.权利要求1的调光模块，其中，所述调光引擎包括：
指数时钟发生器；
调光计数器，其被耦合到所述指数时钟发生器的输出端；以及
预分频器，其被耦合到所述指数时钟发生器的输入端。
6.权利要求5的调光模块，其中：
所述数字输入接口包括LIN总线；以及
所述调光模块被配置为控制汽车中的光源，其中，所述数字输入接口被配置为接受包括照明水平的命令字。
7.一种用于产生具有N个线性段的分段线性指数控制信号的电路，所述电路包括：
递增计数器，其包括调光信号输出端；以及
指数时钟发生器，其包括被耦合到所述递增计数器的输入端的输出端，所述指数时钟发生器被配置为根据分段线性段来改变所述输出端的频率。
8.权利要求7的电路，还包括：
预分频器，其包括被耦合到所述指数时钟发生器的时钟输入端的输出端，所述预分频器包括分频比输入端；
抽取器，其包括被耦合到所述预分频器的输入端的输出端，所述抽取器包括分频输入端；以及
计算块，其包括
控制输入端，其指定控制输出水平，
分频输出端，其被耦合到所述抽取器的分频输入端，所述抽取器输出端被配置为基于剩余分段线性段的数目来输出值，以及
预分频器分频比输出端，其被耦合到所述预分频器的分频比输入端，所述预分频器分频比输出端被配置为基于渡越时间的值。
9.权利要求7的电路，其中，所述指数时钟发生器包括：
比较级，包括被耦合到所述调光信号输出端的输入端，所述比较级被配置为将输入与多个阈值相比较；
查找表，其被耦合到所述比较级的输出端；以及
时钟分频器，其包括被耦合到所述查找表的输出端的分频输入端、以及被耦合到所述指数时钟发生器的输出端的输出端。
10.权利要求9的电路，其中，所述查找表包括存储器。
11.权利要求9的电路，还包括：
预分频器，其包括被耦合到所述指数时钟发生器的时钟输入端的输出端，所述预分频器包括分频比输入端；
抽取器，其包括被耦合到所述预分频器的输入端的输出端，所述抽取器包括分频输入端；以及
计算块，其包括
控制输入端，其指定控制输出水平，
分频输出端，其被耦合到所述抽取器的分频输入端，所述抽取器输出端被配置为基于剩余分段线性段的数目来输出值，以及
预分频器分频比输出端，其被耦合到所述预分频器的分频比输入端，所述预分频器分频比输出端被配置为基于渡越时间。
12.权利要求11的电路，其中，所述控制输入端包括渡越持续时间。
13.权利要求11的电路，还包括脉冲调制器，该脉冲调制器包括被耦合到所述调光信号输出端的输入端。
14.权利要求13的电路，还包括被耦合到所述脉冲调制器的输出端的光源。
15.权利要求13的电路，还包括被耦合到所述计算块的数字接口。
16.权利要求7的电路，其中，所述N个线性段中的每一个包括相同的持续时间。
17.权利要求7的电路，其中，所述N个线性段的第一部分包括长于所述N个线性段的最后部分的持续时间。
18.一种用于产生分段线性指数控制信号的方法，该方法包括：
生成指数时钟信号，所述指数时钟信号包括与所述指数控制信号的斜率成比例的频率；
对用所述指数时钟信号进行时钟控制的第一计数器进行递增；以及
发送第一计数器的输出。
19.权利要求18的方法，其中，生成指数时钟信号还包括：
将第一计数器的输出与多个阈值相比较，所述多个阈值表示多个分段线性段；
基于所述比较来确定分频比；以及
用输入时钟除以所述分频比以产生指数时钟信号。
20.权利要求19的方法，还包括产生输入时钟，产生输入时钟包括基于留下来形成输入时钟的曲线段的数目对系统时钟进行抽取。
21.权利要求20的方法，还包括对输入时钟进行预分频以调整分段线性指数控制信号的渡越时间。
22.权利要求19的方法，还包括：
将所述分段线性指数控制信号耦合到脉冲调制器；以及
将所述脉冲调制器的输出耦合到光源，其中，所述分段线性指数控制信号控制光源的照明强度，其中，所述多个分段线性段中的每一个包括相同的持续时间。
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