CN102461332A

CN102461332A - 用于led组件的控制单元以及照明系统

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Publication number: CN102461332A
Application number: CN2010800302660A
Authority: CN
Inventors: 马克·泽斯; 彼得鲁斯·约翰内斯·玛丽亚·韦尔特
Original assignee: Eldolab Holding BV
Current assignee: Eldolab Holding BV
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: US10390398B2; EP2428097A2; CN102461332B; US20170325296A1; EP3190862A1; CN102724792B; WO2010128845A3; US9629212B2; EP3190862B1; WO2010128845A2; CN102724792A; US20120104974A1; EP2428097B1

Abstract

公开了一种用于LED组件的控制单元，所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元，所述LED单元串联连接。在使用中，所述LED组件通过开关式电源供电。所述控制单元被设置为：接收表示LED组件的期望输出特性的输入信号；确定与开关式电源的额定电流相关的各个LED单元的第一占空比和第二占空比，用于提供期望输出特性；确定各个LED单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来确定减小的电流；基于减小的电流来调节各个LED单元的第一占空比与第二占空比；基于经调节的第一占空比和第二占空比以及减小的电流来提供用于LED组件以及开关式电源的输出信号，以用于获得期望特性。

Description

用于LED组件的控制单元以及照明系统

技术领域

本发明涉及一种使用发光二极管的照明系统。

背景技术

目前，在建筑以及娱乐照明应用中，越来越多地使用基于发光二极管(LED)的固态照明。LED或者LED单元与白炽灯照明相比具有更多优点，如更高的电能到光能的转换效率，更快和更精确的照明强度及色彩控制。为了实现由极暗至极亮的光输出的这种强度和色彩的精确控制，需要对流经LED的正向电流流动进行精确控制。

为了提供流经LED或多个LED的所述正向电流，可以使用转换器(或者调节器，如线性调节器)。举例来说这样的转换器可为降压、升压或降压-升压转换器。这样的转换器还被称为开关式电源。这样的电源能够给LED单元提供大致上恒定的电流。当这样的LED单元包括不同颜色的LED时，可通过改变单元中的不同LED的强度来调整由LED单元提供的最终颜色。这通常是通过改变不同LED的占空比来实现的。使LED以小于100％的占空比工作可通过选择性地(随着时间的推移)为LED提供电流，即为LED提供电流脉冲而不是提供连续的电流来实现的。随着越来越多的如卤素照明或灯泡的常规照明系统被使用发光二极管的照明系统所取代，重要的是，使这样的照明系统高效地工作，以使与这种的照明系统相关联的电能消耗最小化。通常情况下，照明系统适于在光照(照明)条件的范围之内工作(举例来说，照明系统的亮度可被设定在一定范围之内)。就仅仅考虑照明系统的如在额定工作点处的效率而不是整个工作范围或部分工作范围中的效率来说，当在特定条件下工作时(如相对于额定亮度的减弱的亮度)，已知照明系统的功率损耗就变得重要了。

因此，本发明的第一个方案的目的在于提高使用LED的照明系统的效率。

已描述了通过基于时间的调制技术来驱动多个LED，如脉冲宽度调制、占空比调制算法等。因此，LED可按组划分，其中每组LED例如具有其自身的灯光色彩，通过适合的具有一定占空比的调制技术来驱动每组LED。在WO2006107199 A2中提供了上述情况的示例，其中LED或LED组串联连接，所述LED或LED组分别设置有与组或每个LED并联连接的自身的开关装置。设置电流源以产生电流通过LED或LED组的串联连接。关闭并联开关将旁路LED或LED组以将其断接。

在较低强度下，占空比越小，由于占空比的增大或减小而引起的强度变化变得相对越大。举例说明，假设16比特的占空比信息，从FFFF(十六进制)到FFFE(十六进制)的减量提供了在百分比上的小的减少，因此使调光能够平稳，而例如由0009到0008的减量提供了在百分比上的较大的减少。可通过人眼的敏感性来突出此效应，通常假设具有对数或相似的特性。因此，在较低强度等级以及较低占空比时，在占空比中的增量或减量将使得比在大的占空比时具有相对更加显著的变化。因此，在较低强度下，与更大强度时相比，能够获得可能不太平稳的强度变化。

因此，本发明的第二个方案的目的在于在较低强度下提供更高的调光分辨率。

发明内容

依据本发明的第一个方案，提供一种用于LED组件的控制单元，所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元，所述LED单元串联连接，在使用时，所述LED组件通过开关式电源供电，所述控制单元被设置为：

-接收表示LED组件的期望输出特性的输入信号，

-确定与开关式电源的额定电流相关联的相应的第一LED单元和第二LED单元的第一占空比和第二占空比，用于提供期望的输出特性，

-确定各个LED单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来确定减小的电流，

-基于减小的电流或所述最大占空比来调节各个LED单元的第一占空比和第二占空比，

-基于经调节的第一占空比和第二占空比以及减小的电流来提供用于LED组件以及开关式电源的输出数据。

在本发明中，LED单元被理解为包含一个或多个发光二极管。当所述LED单元包含多于一个的发光二极管时，所述二极管可以串联、并联或串并联组合连接。

LED组件被理解为包含多于一个的LED单元。

根据本发明的控制单元可被设置为接收表示LED组件的期望特性的输入信号。这种输入信号可为例如模拟信号或数字信号。这种信号可通过如调光器或按钮的用户接口产生。LED组件的所述期望特性可以任意适合的方式定义，如光学的或电学的，示例为期望的亮度/强度或色彩。

根据本发明的控制单元可应用于LED组件，所述LED组件包括多个LED单元，特别是LED组件包含多个串联连接的LED单元。所述串联连接的LED单元可通过如降压转换器或升压转换器的开关式电源或其他任意的开关式电源供电。在使用时，所述电源能够提供用于串联连接的LED单元的电流。每个LED单元通过控制单元单独驱动，以使每个单元的一个或多个LED同时工作。根据本发明的控制单元还被配置为确定在给定电源的额定电流的情况下获得LED组件的期望特性所需的LED单元的占空比。这种LED单元的占空比可表示为提供给LED单元的电流的百分比或时间分数(如50％或0.5)。

为了在如减少亮度的情况下工作，现有的控制单元仅仅减小LED组件的不同的LED单元的占空比。因此，开关式电源的电流等级被保持为其额定等级。这样会导致下述情况：所述开关式电源在特定的亮度等级下，以相对较低的功率效率工作。根据本发明，以如下方式调节开关式电源的电流(或其他有关的输出特性)：提供适于符合状况的输出电流(或其他有关的输出特性)。举例来说，现有技术的根据状态减小LED单元的输出功率可通过减小驱动LED单元的占空比来实现，而电流保持在额定等级。然而，根据本发明，为开关式电源的电流(或其他有关的输出特性)以及占空比选择数值，这可得到所期望的亮度(或其他有关的输出特性)，但是，是在如开关式电源和/或所涉及到的其他部件的更大功率效率的工作条件下。由于LED单元串联连接，可施加相同的电流以使每个LED单元工作。因此，可以考虑到不同的LED单元所需的工作电流的值来确定所述工作电流(或其他有关的输出特性)。此外，所述电源可被设定为这种等级：提供具有足够高的值的输出电流(或其他有关的输出特性)以便能够驱动需要该值的LED单元。对于每一个LED单元，可选择或修正占空比，以反映开关式电源的变化的输出电流(或其他有关的输出特性)。可通过一个简单的示例来说明这种情况：假设三个LED单元由电源驱动，所述LED单元串联连接。假设在电源的额定工作电流下，用于第一、第二和第三LED单元的占空比分别被设定为10％、1％和1％。通过将电源的输出电流减小至如其额定值的1/10^th，并且通过按因数10增加单元的占空比，可获得相同的亮度等级，因此使电源在低电流下工作，这样可达到更有利的功率效率。通常，按因数N减小电源的电流(或其他有关的输出特性)可与按相同的因数增加每个单元的占空比相结合。所述因数N是由LED单元的占空比中的最大占空比确定的。减小所述电源的输出电流(或其他有关的输出特性)可以在一定工作范围内逐级地或作为连续值来进行。通常，所述减小的电流可被设定以将需要最大占空比的LED单元的占空比保持为低于或等于100％的值。根据实施方式，可通过减小电流以使其基本对应于最大占空比与额定电流的乘积来达到最大的效果。因此，需要最大占空比的所述LED单元以基本100％的占空比工作。需要注意的是，术语占空比可指代任意类型时间段的周期性部分，如连续时间，时间间隙等。100％的占空比可因此被解释为包含100％的连续时间或100％的任意的(如重复性的)时间间隙。需要注意的是，由控制单元执行的步骤可以任意适合的时间次序执行。例如，基于至少最大占空比来确定减小的电流的步骤可等同地在例如基于最大占空比来确定经调节的占空比时应用。当LED组件和电源因此基于减小的电流以及经调节的占空比而不是基于额定电流和与该电流相关的占空比工作时，可观察到使用LED组件的LED单元或者使用电源效率得到提高，将在下文中对此进行进一步详细描述。

应用于本发明的控制单元可例如包含如微处理器或微控制器的可编程装置或其他处理单元，可通过适当的程序指令对所述可编程装置进行编程以提供此文件中所描述的功能。可构思另外的解决方案，如模拟硬件或电子电路。控制单元提供的用以获得期望的特性的所述输出数据可以为任意适合的形式，如为数据总线上的数据流，任意数字格式的数据流，为用于占空比以及开关式电源的单独的信号(如脉冲宽度调制)，为模拟电压电平，或为任意其他信息。所述输出数据可包含单个信号或多个信号。在此文件中应用的一个或多个信号的地方，应理解为包含任意形式的输出数据。

依据本发明的第二个方案，提供一种用于LED组件的控制单元，所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元，所述LED单元串联连接，在使用时，所述LED组件由开关式电源供电，所述控制单元被设置为：

-接收表示LED组件的期望输出特性的输入信号，

-根据接收的输入信号来确定开关式电源的供电电流，

-根据确定的供电电流以及输入信号来确定各个第一LED单元和第二LED单元的第一占空比和第二占空比，设定所述占空比与供电电流的组合以用于提供期望的输出特性，

-基于所确定的第一占空比和第二占空比以及所确定的供电电流来提供LED组件和开关式电源的输出数据。

因此，除了从现有技术得知的占空比调光之外，可以获得另外的用于调光的机构。因此，在低强度下，占空比调光的分辨率可对可得到的亮度分辨率设定限值，所述供电电流可被减小，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。

照明系统包含LED组件和用于控制LED组件的控制单元，所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元，所述照明系统还可包括反馈电路以将表示供电电流的信号提供给开关式电源的反馈输入，所述反馈电路包括数字分压器，控制单元具有连接到数字分压器用于控制供电电流的控制输出。通过使用(微处理器可控的)数字分压器，如在放大器的反馈电路中，在电阻电平转换器中，在能够与控制单元进行方便地接口连接的同时，可以获得精确、快速、低成本控制的电流。

还可通过在循环时间的第一部分将电源电流控制为第一值以及在循环时间的第二部分将电源电流控制为第二值来控制所述电源电流，以因此获得在这些值之间的有效的电源电流，从而允许如亮度分辨率的进一步提高。

根据本发明的另一方案，提供一种用于驱动LED组件的电路，LED组件包含至少一个LED照明装置，所述电路包括：

-开关，

-电感器，其与开关串联连接，所述开关在导通状态下对电感器进行充电，

-电流测量元件，其测量流经电感器以及LED照明装置中的至少一个的电流，

所述开关，电感器以及电流测量元件被设置为在工作时建立与所述LED照明装置的串联连接，

所述电路还包括：

-基准信号发生器，其用于产生基准信号；

-比较器，其用于将表示由电流测量元件测量到的电流的信号与基准信号进行比较，所述比较器的输出被提供给开关的驱动输入端以驱动所述开关，以及

-控制器，其用于控制基准信号发生器与比较器中的至少一个的工作。

附图说明

图1描述了产生低亮度的现有技术系统的情况；

图2描述了根据本发明的照明系统的一个实施例；

图3示意性地描述了当施加额定电流时对于期望特性的多个LED单元的占空比；

图4示意性地描述了当施加减小的电流时对于期望特性的多个LED单元的经调节的占空比；

图5示意性地描述了说明LED单元的亮度对电流的曲线图；

图6与图7描述了根据现有技术的占空比的时间图；

图8、图9和图10描述了阐明本发明的另外方案的时间图；

图11-14描述了阐明本发明的方案的电路图；

图15，图16以及图17描述了用于阐明本发明的其他方案的时间图；

图18描述了LED光谱的光谱图；图19以及图20描述了用于阐明本发明的其他方案的时间图；

图21A-21D描述了据以描述本发明的实施例的时间图；

图22A和22B描述了据以描述本发明的实施例的时间图；

图23描述了依照本发明的实施例的电路的示意图；

图24A-24C描述了据以描述本发明的实施例的时间图；以及

图25A-25C描述了据以描述本发明的实施例的时间图。

具体实施方式

为了获得包含LED单元的照明系统的期望特性，多种不同的选择可用于获得这种特性。举例来说，当通过如降压转换器的开关式电源供电时，可通过向具有特定占空比的LED单元提供电流I来获得所需要的特性。如果需要占空比来提供期望特性，还可通过结合增加的占空比选择较小的电流来获得期望特性。在图1中阐明了这种情况。假设为了提供期望的特性(如期望亮度)，提供占空比t₁/T(如25％)的电流I₁，参见图1的上部。在期望特性与电流之间为线性关系的情况下，还可通过提供具有占空比t₂＝2*t₁的电流I₂＝I₁/2来获得期望特性。在提供给LED单元的电流与所述特性之间的关系为非线性时，需要对电流或占空比进行校正以实现相同的期望特性，进一步参见下文描述。

为LED单元提供具有特定占空比的电流I可以不同方式来实现。举例来说，当LED单元由例如降压转换器供电时，特定的占空比可通过切换该转换器使其具有特定的导通时间和关断时间来实现。所述占空比可被定义为导通时间的百分比。

可选地，具有特定占空比的电流I可通过由如降压转换器的电源提供的基本恒定的电流I并且控制与LED单元并联设置的开关来实现。当该开关闭合时，由转换器提供的电流从LED单元重新指向闭合的开关。在图2中示意性地描绘了使得能够通过两种方法提供电流I到LED单元的根据本发明的照明系统。

图2示意性地描述了照明系统，所述照明系统包括控制单元400，控制单元400被设置为控制开关式电源300以及包括三个LED单元70.1，70.2和70.3的LED组件。所述LED组件还包括开关(如MOSFET)80.1，80.2以及80.3，所述开关与每个LED单元相关联以用于控制每个LED单元的电流。

为了提供LED组件期望输出特性，可以特定的占空比驱动每个LED单元。控制单元400被设置为接收输入信号110，输入信号110可表示LED组件所期望的特性(如特定的亮度或色彩)。所述电源300可为所公知的降压转换器并且包括开关元件2，电感3以及二极管4。控制器6基于例如基准输入5以及LED组件的反馈来控制开关元件2的开关。例如，LED组件的电阻90上的电压可作为由电源提供的实际电流7的反馈来施加。所述控制单元400还可被设置为提供输出信号120给电源300以控制电源的输出。附图标记1所表示的是电源的电源电压(如16V或24V)，附图标记8所表示的是电源的输出电压，其基本对应于多个LED单元上的电压的总和，也称为LED单元上的正向电压。

依据本发明，所述控制单元400被配置为向LED组件提供控制信号。因此，可控制所述开关80，并且不同的LED单元可被配置为以特定占空比工作。

为了阐明这种情况，图3示意性地通过作为时间t的函数的曲线10.1，10.2，10.3以及10.4描述了用于一组四个LED单元100.1，100.2，100.3以及100.4的导通与关断时间。例如，曲线10.1可表示LED单元100.1的导通时间40以及关断时间30-40，而曲线10.2、10.3和10.4表示单元100.2、100.3和100.4的导通时间和关断时间。注意到，对应于曲线10.1的占空比可表示为时间30上的导通时间40。在导通时间期间，电流可提供给LED单元；在断开关断期间，例如，电流改流向与LED单元并联的开关。作为示例，参见图2中的设置为使LED单元70.2短路的开关80.2。在导通时间期间，所述开关80.2会断开，在关断时间期间，所述开关80.2会闭合。图3还示意性地描述了表示四个LED单元的串联连接上的正向电压200的曲线20。参照图2，所述正向电压与在电源300的输出8处所观察到的电压(忽略电阻90上的电压)基本相对应。在如图所示出的情况下，在同一时刻只有单个LED单元导通。因此，四个LED单元的串联连接上的正向电压将是适当的，例如3-4V。假设如图3所示的LED单元的占空比与电源的额定电流的施加相对应，图4示意性地描述了在减小的电流处LED单元所需的占空比。为了获得LED组件的相同输出特性，可能需要提高所述LED单元的占空比，例如，相比较于图3和图4中的比率40/30。因此，从表示LED单元的串联连接上的正向电压200的曲线20中可以看出，所述LED单元上的正向电压200实质上较大。

依据本发明，可以看出，有利的是通过与用于驱动照明系统的LED组件的LED单元的增大的占空比相结合而施加减小的电流(与电源的额定电流相比)来操作照明系统。如图3和图4所示，施加减小的电流通常会要求将LED单元的占空比调节为大于额定电流所需的占空比。使LED组件在减小的电流以及组件的LED单元的相应增大的占空比下工作可具有下述的一个或多个优点(附图标记指代如图2中示出的元件)：

-当施加减小的电流时，可减少在电源300的开关元件2中发生的损耗。为了向LED组件提供所需要(减小)的电流，所述电源的开关元件2将在特定的占空比下工作(下文称为DC_sw)。如果由于施加减小的电流而使所述LED单元的串联连接上的正向电压升高，则与施加额定电流相比该占空比DC_sw较大。所述开关元件中的损耗与此占空比DC_sw成比例，但是也与所提供的电流的平方成比例。总的来说，这样可使损耗减小。

-如果开关元件2断开，所述电源的输出电流7流经二极管4，导致二极管中的损耗。通常，这种损耗与流经二极管的电流成比例并且与电流流经二极管的时间的片断，即(1-DC_sw)成比例。因此，在施加减小的电流使得DC_sw增加的情况下，所述在二极管4中的损耗可由于(1-DC_sw)的减少以及由于流经二极管的电流的减少而减小。

-可对于LED组件进行相似的观察；尽管占空比增加，所述LED单元的损耗可由于减小的电流(所述损耗与电流的平方成比例)而减小。同样地，如图2所示的如开关80中的损耗能够减小；随着LED单元的占空比增大，所述开关将在较短的时间片段内闭合，另外，经过开关的电流将变为上述减小的电流，也就是小于额定电流的电流。

在本发明的实施例中，上述减小的电流与额定电流和最大占空比的乘积基本相对应。通过这样做，对于具有最大占空比的LED单元将获得经调节的接近于100％的占空比。由于LED单元的占空比不能够大于100％，以这种方式获得的所述减小的电流对应于使得能够提供LED组件的期望特性的最小电流。

注意到，在前文段落所描述的电流减小假设LED单元的输出与电流之间为线性相关。如果不是这样，可对上述减小的电流进行校正以确保满足LED组件的期望特性。在图5中阐明了这种情况。图5示意性地描述了LED单元的亮度(B)特性。所述亮度(B)特性示出了作为流经LED单元的电流的函数的所述亮度(B)。在曲线图上表示出了相对于额定电流Inom的亮度Bnom。在所述亮度与电流之间线性相关的情况下(曲线图200)，当施加电流I1而不是Inom时，获得减小的亮度Br。如果亮度与电流的实际特性与曲线图210相符合，电流I1将产生小于Br的亮度。为了获得亮度Br，需要电流I2。如果LED单元的最大占空比(基于额定电流计算)与Br/Bnom相对应，由Inom至I1的电流减小将使得亮度减小，由于需要100％以上的占空比，不能完全通过增加占空比来补偿减小的亮度。而是，基于LED单元的亮度与电流的特性(例如，可通过实验确定)，电流可减少为I2。结合占空比的增加(按因数Bnom/Br增加占空比Br/Bnom)施加电流I2将得到相同的亮度特性。

所述根据本发明的控制单元可有利地应用于控制LED组件，LED组件包括两个或多个的串联连接的LED单元。如上述所说明的，使用根据本发明的控制单元确定多个LED单元的占空比可因此改善为LED单元供电的电源的效率。通常，如上文所述调节LED单元的占空比可使得应用较大的占空比以补偿减小的电流的施加。显而易见的是，对于LED单元应用较大的占空比可具有另外的优点：减少闪烁。LED组件的闪烁可表现为可视的或非可视的闪烁，后者可导致不适感。当LED单元工作在如90％的占空比时，与占空比为如10％时相比，可观测到发生的闪烁较小。

依据另一个方案，本发明提供一种为LED组件供电的改进方式，LED组件并联布置的包括多个LED单元，每个LED单元通过不同的电源供电，如降压或升压转换器的开关式电源。

为了说明供电的改进方式，假设LED组件包括两个并联连接的LED，每个LED被提供开关式电源以向LED提供电流。所述LED发射的光具有基本相同的颜色。在这种情况下，为了实现源自LED整体的期望亮度，常规的方式是以同样的方式调节不同LED的占空比。这样，可通过将每个LED控制为大致50％的占空比来实现额定(或最大)亮度的50％的期望亮度。注意图5中所讨论的校正可同样适用。

依据本发明的方案，提出了使得不同的LED(或LED单元)工作的可选方式：

可观测到，开关式电源的效率是可变化的，这取决于待被供电的负载(即，多个LED或LED单元)或工作条件(如被供给的电流，负载的占空比)。如上文中所说明的，电源的开关元件或二极管的损耗可随着这些条件而变化。

本发明提出的是考虑电源的实际效率特性，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)。在所讨论的示例中，50％的亮度可等效地通过使其中一个LED在100％占空比下工作以及另一个LED在0％占空比下工作来实现。由于当对在50％的占空比下工作的LED供电时的电源效率可低于在100％的占空比下工作的效率，可证实应用不同的占空比是有有益的。假设电源的效率特性为已知，控制单元可被配置以确定哪种占空比的组合对于LED组件的既定期望特性提供最佳效率。电源的效率特性可通过实验或基于理论上的考虑来确定。

图6描述了示出依据现有技术的LED的占空比的时间图。沿着水平轴描绘时间，而沿着垂直轴描绘电源提供的LED的电流(如图1中的电源300所提供的电流)。在针对亮度控制的常规的LED占空比设定中，在根据图1的构造中，恒定的、额定的电流Inom在导通时间流经LED，并且如上文说明的那样在关断时间受阻于并联开关的关闭而无法流经LED。平均亮度分别与图6中所表示的表面B1与B2成比例。对于既定的额定电流Inom，所述平均亮度与因数t/T成比例。在图中给出了两个示例，第一个示例描述了图6中的左半部分，其中t1/T＝0.5，第二个示例描述了图6的右半部分，其中t2/T＝1。在此处所述的示例中，LED或多个LED的导通时间是通过单脉冲构成的。可选地，所述导通时间周期可通过多个较短的时间段构成，共同提供所期望的占空比。

图7描述了LED电流相对于时间的时间图，但是占空比低于图6提供的示例中的占空比，用来示出根据现有技术的占空比调制的分辨率限制。通常，以多个级数来调制占空比，如表示为16比特的数字。因此，通过比特数和占空比时间来提供最小占空比级数。在低占空比时，通过最小占空比级数来改变占空比，例如，由t 3到t4，对平均亮度具有相对较高的影响。在图7中，将占空比由t3恢复到t4按因数A/B3减小了亮度，因此提供按百分比计的实质上的减小，由于亮度的突然减弱，对于用户来说是显著的。

在以占空比调光的构思中，亮度分辨率因此受占空比分辨率限制。

图8描述了LED电流相对于时间的时间图，阐述了如何通过减小LED电流来实现较高分辨率的额外空间。可同样通过减小Inom并且按与减小的占空比基本相对应的因数增大t/T(占空比)来实现相同的亮度(如在前面的图7中的B3和B4所描述的)。由于随后可以较小的级数来改变占空比，因此在较低的Inom下的较大占空比将增大亮度的分辨率。因此，由于较大占空比使得以较高分辨率减小占空比成为可能，可如上所述通过相同的占空比t3-t4级数以较高分辨率来控制亮度。

以上通过简单的示例说明：如果额定电源电流t3为0003(十六进制)以及t4为0002(十六进制)，那么最小级数为0001(十六进制)，可将占空比减小33％，因此提供33％的亮度级数。如果电流按因数4减少并且因此所述占空比可按相同的因数4增加，假设为000C(十六进制)，则开始于t3的新值：4×0003，这允许占空比以级数0001(十六进制)增大或减小，因此提供近似于8％的亮度级数，因此使调光更加平稳。

总体来说，通过与占空比调光以及减小电源电流相结合对LED进行调光的构思可依据结构、实施方式、尺寸以及其他因素而提供如下文所述的一个或多个效果：

平稳的调光可使噪声和闪烁的量大幅度较低：

噪声：

与仅仅使用时间占空比调节相比，通过此方法可产生较低量的噪声。噪声可由电子部件(例如，电容器和线圈)在横穿它们的电压变化或通过其中的电流变化之下的内部振动引起。所述较低的噪声可由于流经LED的较低电流引起，其以较高的时间百分比流动，这可导致电流由不同频率分量构成。引起噪声的频率分量的振幅较低。而且，所述电流值可在较低亮度时较低，这可在如线圈的部件上引起较低的机械力。

EMI：

因为高频分量的含量较低，EMI降低。

闪烁：

如在本文中的其他地方的解释说明，已经使用了更多或更少的电流完成部分调光，那么当由于突然切断和接通电流来实现相同的功能时，可视的闪烁效果可减少。

此外，由于附加的自由度，在时间脉冲宽度相对于电流变化脉冲宽度以及相对于电流绝对值之间权衡时，可得到更佳的最优值。

不明显的色彩变化：

由于设定每种色彩的较平稳的亮度，同样可被更加精确地设定总体的色彩并且可使色彩的变化更加平稳。

图9描述了LED电流对于时间的时间图，其再次说明了如何通过使用在时间上的最小占空比级数可达到较高的亮度分辨率。通过在较低电流Inom下构造最小分辨率级数，前图中的表面‘A’在下图中减小为表面‘a’，从而在较高分辨率控制亮度。

图10描述了LED电流相对于时间的时间图，其说明了在Inom的各个值处时间占空比如何在0％到100％之间被应用，因此每个占空比级数给出不同的亮度级。与人眼的对数灵敏度相结合，在低亮度时提供小的亮度级。将在下文中对此进行更加详细地说明，通过使用如6至8比特的分压器将Inom从低亮度设置点的较低值转换到高亮度设置点的较高值并且利用由0到100％的占空比控制这些点之间的亮度，可通过结合如16比特的占空比以及4比特的分压器以如20比特的极高分辨率来控制亮度。图10描述了其中对于2比特分压器、因此对于额定LED电流的4个值的示例。在通过t8，t9表示的附图的最左部分中，电源电流已减小到Inom/4，其使得亮度的范围从最小占空比(通过符号t8描述)到最大占空比(通过符号t9描述)。在图10的下一部分中，占空比再次增长至Inom/2，允许具有类似的占空比范围，如在图10的第三和第四部分所描述，Inom*3/4与Inom也同样可能。因此对于每个电流，提供了占空比范围，并且因此提供了亮度范围。在所选择的16比特的占空比调制与2比特的电流调制的结合中，所述范围将交叠，产生18比特的总调光范围。

图11描述了示出传统电流控制的高度概念性的电路图。在该示例中通过降压转换器拓扑提供的电流源从电源电压Vsup传送的电流I_LED通过LED以及通过并联电阻R1、R2和R3馈送。

横过R1至R3电阻的压降在降压转换器的反馈输入FB处被反馈到电流源，因此能够控制电流的振幅。占空比通过微控制器μC控制，微控制器响应在相对应的设置点输入处的设置点，控制如示例中的晶体管开关的开关，所述开关与每个LED或LED组并联连接。为了考虑可能的潜在差异，所述开关可通过微控制器经由相应级别的转换器来控制。

如上文中所说明的，在示例中所述电流源通过将输入FB处存在的电压控制为固定值来控制输出电流。通过改变总的R1至R3电阻，即，通过为R2和/或R3配置不同值或甚至是忽略它们，可设定不同的电流值，将在引脚FB处传送相同的电压。在这种方式下，例如针对不同的应用，所述额定电流Inom可被设定为不同的值。

图12描述了说明上图中通过分压器代替上述反馈电阻(通常仅能通过焊接改变)的原理的高度示意性的电路图。在这个示例中，所述分压器被连接以将横过串联电阻Rs的部分电压反馈到引脚FB。因此，FB输入处的所述反馈电压被控制，这提供了对LED电流I_LED的值的控制。

所述数字分压器可通过微控制器μC(如虚线所表示的)来控制，并且因此可通过适合的软件编程来控制，数字分压器可与微控制器μC中的亮度与色彩控制算法形成为一体。特别地，如在WO2006107199 A2所描述的非常灵活的一组算法。通过使用该算法，可在改变Inom(以及因此时间占空比设定)时获得非常平稳的接收分布。

注意，Rs电阻通常是非常小的，并且通常分压器具有较大的值。更加实际的布置将在下文中详细描述。

在图13的高度示意性的电路图中提供了更加实际的布置(仍然为原理示意图)。在此处描述的电路中，所述在串联电阻Rs(可能是非常小的欧姆值)上的电压通过放大器电路放大，此示例中的放大器电路包括运算放大器以及作为电压反馈网路的分压器P2，并且通过连接到放大器电路的输出和基准电压(如图13中描述的3V3)之间的分压器D1进行电平移位。因此，可使用分压器P1及P2来设定放大以及电平移位。可使用本领域的技术人员所理解的多种运算放大器拓扑来优化该电路，例如实现独立的电平和幅值控制，或优化Rs的值。甚至能够通过选择适当的反馈电路系统来影响电路控制环路在较高频率处的表现。替代分压器P1还可使用数字或模拟转换器，如，多比特的转换器或通过低通滤波器滤波的数字占空比信号，从而对反馈电路提供由微处理器控制的电压或电流。

上述原理可用在多LED链中，或者使用完全双回路，或共用微控制器μC，或共用微控制器μC及电流源等。图14的高度示例性的电路说明了示例。在此附图中，为每组的LED(如每个LED单元)提供电流源，例如每个组提供不同的颜色，以使对于每种色彩可独立地设定电流以及相对应的占空比。因此，对其中一个色彩进行调光以及相对应电流变化将不会对其他色彩的占空比造成影响，因为这些色彩的电流是独立地设定的。在图14中，每个控制环路分别包含运算放大器电路以放大分别有电源电流流经的各个串联的反馈电阻器上的电压。所述运算放大器电路各自的输出被连接到各自的转换器的相应的反馈输入FB。通过各自的分压器的设置来设定运算放大器电路的电压放大因数，从而设定每个电源电流。因此，在上述的结构中可更加独立地控制每种色彩的亮度，因为电流的变化只对相应的色彩具有影响，并且因此避免了在其它颜色中瞬间发生的亮度变化，改变其它颜色的占空比必须将这点考虑进来。特别是在相同的电源电流下不同色彩同时运行的情况下，会发生不期望的其他色彩的短暂变化(如可被人或技术观测器观察到的)，因为微控制器需要一定时间以达到时间窗，其中其他色彩的占空比被修改以考虑到电流的变化。

换言之，可提供多个并联的支路，每个支路包括至少一个LED单元，各自的开关式电源提供给每个支路，所述控制单元被配置以确定每个电源的电源电流，这取决于每个LED单元的期望输出特性，并且用于提供每个电源的输出数据。

图15描述了LED电流相对于时间的时间图，说明如何可提供更高的分辨率。另外，引入“电流占空比调节”。此外，在这个示例中，使用具有更高分辨率的分压器，例如8比特的分压器，其在电流中提供256个级数，因此例如在Inom＝350mA时提供1.4mA的电流分辨率(350/256＝1.4)。在图15中，已基于100mA电流的设定选择所述最小级数为1mA。通过在ta期间具有101mA的电流以及在T-ta期间具有100mA的电流，在ta为T的10％时，平均电流为101.1mA。选择ta/T因数或电流占空比(与WO2006107199 A2中所公开的时间占空比或类PWM算法相反)，可精细地调整所述平均电流以提供额外的分辨率。因此，分辨率可因此被进一步增大，汇总了并联开关的时间占空比的分辨率、所述电流电平分辨率以及电流占空比分辨率。除了或替代分辨率的增加，可获得其他的效果，如减少闪烁、噪声和/或电磁干扰。所述额外的自由度提供因此可应用于优化效率、色彩显示、软件的复杂性(因此要求微控制器的处理能力)或任意适合的如噪声、电磁干扰、闪烁等参数。

在图16中，描述了LED电流相对于时间的时间图，以说明即使当Inom不能低于由电流稳定度以及色彩变换所指定的特定阈值时这样的机构如何能够达到高的亮度分辨率。(在特定范围内，所述色彩变换甚至也可用于精细地调整色彩设定。)

在此附图中示出了的是，给定特定平均LED参数(即，亮度)，可以选择不同的设定来达到平均亮度。例如，可以选择在图15中使用的值(100，101，10％)或在该图中使用的值(100，104，2.5％)以达到100.1mA的平均电流。还可应用如在图16中所描述的电流的分布以与照相机的图像捕获率同步。

这种自由度在优选的设定中可被用于在避免可视频率、控制的平滑度、电路成本及限制、软件的复杂度、电磁干扰、噪声等等之间进行权衡。(例如，给定相同周期T，在2.5％的脉冲中的高频率成分通常高于在10％的脉冲中的高频率成分。)

图17描述了LED电流相对于时间的时间图，以说明由过低的电源电流产生的影响。作为第一个影响，由于DC/DC转换器的不稳定性，电源电流上会发生脉动。第二，LED呈现出如下表现：在电流过低时，可能在亮度曲线中出现“拐点”，导致LED的色谱偏移、不可预期的表现或其他的影响。这样的色谱偏移在图18中示出，图18示例性地描述了LED输出频谱的频谱图，并且示出了对于不同的LED电流的第一色谱和偏移的第二色谱。

图19描述了LED电流相对于时间的时间图。此图说明了如何通过使电流源在占空比T的第一部分T4以最小电流以上的电流工作并且在占空比T的第二部分t切断电流来达到在最小电流以下的平均电流。

因此，可能以一定最终的亮度分辨率为“代价”，来获得有效的、较低的电流，而不存在上述提及的色彩偏移或不稳定问题，因为在占空比部分T4中的瞬时电流保持在最小电流以上。

可通过适当设定分压比(在适合的反馈电路结构中)或通过在占空比时间的特定部分期间闭合并联的开关来实现所述切断。

在此要注意的是，由于电流值可能具有更高级数，在视觉上的闪烁与T和t的选择之间权衡的重要性增长。现给出多种已知的变量：占空比调光，电流调光，电流占空比调节等，可使用多个变量以便能够获得良好的权衡。

图20描述了LED电流相对于时间的时间图。在本实施例中，所述电流被设定为足够大以使得对于每种颜色R、G、B以及W的时间占空比无需大于25％。因此，大幅度简化了如之前在WO2006107199 A2中所描述的并且其中主要在循环时间的其自身的时间象限(即，每个部分)中控制每种颜色的电流算法，因为仅需要在意图控制该特定颜色的象限中控制每种颜色，从而避免了交叉影响，因为在每个时间象限仅需要适当的颜色运行而其他颜色无需运行。

在这样的结构中，仍然可能在循环时间的每个部分期间将电流变成与在循环时间的该部分中工作的相应LED单元的期望输出特性相匹配的值。因此，在R、G和B工作于较低的亮度级别而W工作于较高的亮度级别的情况下，在对应于R、B和G的循环时间部分中电流可被设定为较低值，从而允许在该循环部分中以相对较高的时间占空比来驱动相应的LED，而在对应于W的循环时间部分中设定较高的电源电流。

在这种方式下，还可以避免在最大电流Inom下采用上述提及的公知算法试图达到高亮度分辨率时出现的低频分量(即，在每1024微秒中的8个时间段的循环方案中以8096μs作为基础频率)。采用如公知算法来达到高分辨率将暗示如在对于红色的1024μs中的7个时间段中将占空比设定为128μs/128μs，同时在1024μs中的第8个时间段中将占空比设定为125.5/130.5。这样提供略微较低的亮度，因此达到高亮度分辨率，然而会引入亮度的波动，也就是125Hz的频率分量，因为在1024μs中的8个时间段的仅其中一个时段中LED的亮度是不同的。

通过降低Inom(或者通过降低电流，或者通过在每个时间段对电流进行占空比调节)并且因此在每个1024μs的时间段中保持相同的LED电流状态，可避免上文中所描述的低频率效应。要注意的是，在非常高的亮度下，眼睛的敏感度变得较弱并且达到100％亮度所需的低频率分量可具有较小的影响。

因此，关于图6-20所示出的和所描述的不同的实施例允许通过改变电源的电流来增加较低亮度下的分辨率，这可通过精确且成本效益高地利用如数字分压器，即低成本的、可由微控制器控制的电子元件来实现。

图21A描述了LED电流I相对于时间的曲线图。图23中描述了产生此电流的电路的示例。所述电路包含开关SW，如与电感器IND串联连接的场效应晶体管或其他半导体开关元件。流经电感器的所述电流随后流经如串联连接的LED。此外，设置与LED和电感器的串联的电阻器Rsens以感测电流值。所述电流值导致电阻器Rsens上的压降，压降通过放大器AMP被放大并且提供到比较器COMP的输入。设置反激式二极管以当开关不导通时允许电流流过。可以使用不同的电子构造，这取决于构造，电流在开关导通或不导通的状态下均流经电阻器Rsens，或者仅在导通状态下流经电阻器Rsens。比较器的另一个输入设有基准信号，在本实施例中的基准电压由基准源Vref(也简称为基准)提供。比较器的输出信号表示比较的结果，所述输出信号提供到开关的控制输入，在本实施例中被提供到场效应晶体管的栅极。再生电路在此时被提供，以使流经电感器、LED与测量元件的电流的值平均为一个值，在该值处，与放大器连接的比较器的输入等于基准电压的值，因此比较器和开关周期性切换，导致电阻器Rsens检测出电流以及电压的波动。比较器COMP以及基准源Vref中的至少一个可通过微控制器MP控制。在实际的实施例中，所述比较器和基准源可与微处理器一起集成为单个芯片。滞后可被添加到比较器中。因此，在此处描述的电路拓扑有时称为“滞后型转换器”(具有或不具有滞后)。

回到图21A，所述微处理器(也称为微控制器或控制器)可控制基准源以提供不同的基准电压值。这可通过例如可由微处理器切换的电阻分压器网路或任何其他适合的装置来实施。假如基准电压以16个级数(通过4比特控制)衰减，可获得16个不同的电流值，因此允许LED电流按16个级别进行调光。假如需要更高的分辨率，所述基准电压可在循环时间的第一部分中被设定为第一个值，并且在循环时间的第二(如剩余)部分中被设定为第二个值。因此，可在16个级数之间获得电流的有效的平均值，因此使得能够进行更高分辨率的调光。在循环时间的相对较短的部分中将电流减小到较低值可允许对所需的平均电流级数进行精确地调节。相应地，通过控制基准源，在短时间段中的值可被设定为所期望的更低或更高的级别，或者例如设定为零，以在此循环部分中阻止LED电流。在低电流值时，在如图23所描述的电路中会出现不稳定性或其他不利或不期望的效应。因此，所述值可被设置为略高，而不是将基准设定为连续低的值(例如，在4比特编码中的1或2的值)，也就是说设定为确保能够平稳运行的值，因此电流在循环时间的部分中被降为大体上为0，如图21C中所描述的那样。为了提供从零电流条件的平稳的、清晰的启动，所述电流可由零电流条件逐级地增大，例如，通过基准电压值的逐级增大。图21D描述了在循环部分用于增大平均电流的分辨率而增大电流的情况：例如，在具有64个子循环时间部分的周期中，在64个子循环时间部分中的3个中，电流因此从值3被设定为零，通过在64个子循环时间的一个部分中将电流值由3设定为例如4，可在相对较高的分辨率下实现平均电流的增加，如在图21D中示例性地描述的。在此处示出的每个示例中，可通过微控制器控制基准值Vref来设定所述电流。还可通过关闭比较器来实现零电流条件(例如，通过微处理器控制比较器的内部关闭，或者通过开关或数字逻辑(图23中未示出)，关闭比较器阻断了比较器的输出。

参考图22A和图22B描述了另外的变型例。此处，在循环时间的部分中形成了电流脉冲。所述电流脉冲可以多种方式产生：例如，可通过将基准Vref由零转换为特定的非零值，然后使得电流增加，而在特定时间之后(例如，通过微处理器确定的时间间隔，比较器以及开关SW第一次开关转换到开关的非导通状态，等等)，通过例如关闭比较器或设定基准值回零来停止工作，导致电流再次降为零。可以进行校准以确定有效的电流值或这样的脉冲的亮度或亮度贡献。可以在每个循环(图22A)或多个循环(图22B)提供一个脉冲。尽管在图22B中所述脉冲被描述为直接地彼此相随，但可理解的是所述脉冲还可以设有时间间隔，因此实现进一步的调光。在一个实施例中，可通过增加连续脉冲之间的时间间隔来提供调光。

通过基准值Vref的相应设定，可以设定脉冲的幅值。由于脉冲可提供比连续电流低得多的有效电流，可通过在提供连续电流的循环的部分以及以脉冲形式提供电流的循环的部分的结合来进一步增加分辨率。因此，通过基准值的相应设定，可在循环中获得连续和/或脉冲电流的不同值。可以各种方式实施脉冲的校准，例如，通过定时器对脉冲宽度进行定时，通过低通滤波器对脉冲序列进行滤波，使用二次抽样技术测量脉冲波形。而且，可应用如光学反馈(亮度测量)的反馈机构。

可以理解的是，尽管上述说明了在如图23所示的自由运行结构(也称为滞后结构)中对基准和脉冲的控制(以设定电流)，应理解为上述原理还可应用到任何其他(如开关式转换器)的结构。

在另外的实施例中，微处理器利用异步采样来确定关闭比较器的时间。为此，所述微处理器对模拟信号进行采样，模拟信号表示流经电感器和LED的电流，如通过在用于放大由Rsens测量到的信号的放大器AMP的输出处对信号进行采样。由于所述滞后型转换器或其他转换器的自由运行特性，提供异步采样以使其能够以相当高的分辨率确定波形并且因此确定比较器的导通和/或关断。为了这个目的，所述电流可被采样和/或为比较器的输出。为了提供经过LED的较低的平均电流，通过在一定时间之后(如在转换器本身的振荡的循环结束之前)将基准源的值设定回零、通过忽略或通过关闭比较器、或者通过任意其他适合的方法迫使开关SW变换到所期望的状态，所述微处理器可关闭滞后型转换器(或其他类型的转换器)。结果，形成了相当短的电流脉冲，比通过使振荡器依靠其自身的动作所提供的电流还短，具有这样短的持续时间的所述电流脉冲启动较低级别和/或较高级别的分辨率的调光。可通过微处理器在直到随后启动转换器(通过如随后设定基准发生器和/或随后启动比较器)的时间之前来确定脉冲重复的频率。因此，在每个循环时间可产生例如N(N为整数)中的1、2、3次电流脉冲。此外，通过微处理器在比较器上的所述交互可将转换器的开关与微处理器运行的循环时间同步。

上文中所述的原理可应用到通过驱动器提供的对LED电流进行调光的方法中。所述方法包括：

-通过在循环时间的部分中关闭转换器(例如，滞后型转换器)对有效电流进行调光；可在达到例如1/4或1/8的最大(即，100％)电流级别的级别之前执行上述操作。然后，通过在循环时间部分中划分操作的循环时间来提供进一步的调光，作为示例循环频率可为300Hz，因为其为50Hz与60Hz的主频率的倍数以及普通视频图像捕获频率的复合。然后，所述循环时间可例如被分成128个部分以提供足够的分辨率。通过在每个循环时间部分中在循环时间开始时启动转换器并且在循环时间部分结束时关闭转换器来进行调光。在关闭之前，基准值被增大，迫使转换器打开开关，因此提供明确的关断行为、通过转换器相对于循环时间以及循环时间部分的异步运行的效果降低抖动以及因此更加明确的调光行为。通过在每个循环的第一个、然后第二个、然后第三个等循环时间部分中逐步激活更高的电流来实现朝向电流在每个循环结束时增大的情况的渐变。通过渐进式调光，使得循环时间部分中的启动转换器的部分如此短以至于仅保留基准增长的部分。然后，可通过减小(例如，在每个循环时间部分)基准值来提供进一步的调光，并且还可通过在一些循环时间部分中保持转换器关闭来实现进一步的调光。

上述过程在图24A-24C中进行了说明。图24A-24C中的每个附图描述了在3个循环时间部分Tcp中转换器的电流I、所述基准值Ref以及启动/关闭转换器(例如，通过启动/关闭比较器)的启动信号E。在图24A中，转换器的自由运行操作被启动直到接近于循环时间部分Tcp的结束。随后，基准值增大，这使得电流增大到更高的级别，继而通过相应的启动信号E的级别关闭转换器。在图24B中，在循环中较早地启动相同的过程，使得转换器的电流在每个循环时间部分Tcp的末尾部分降至零。在图24C中，调光进一步地进展，这仅导致电流的增大。继而衰减至零并保持此状态。此外，在循环时间部分中的至少电流增大的部分中将基准值设定为较高的值。如上文中所阐述的，可以通过降低每个循环的一个或多个脉冲的脉冲高度和/或持续时间(通过降低基准值和/或减少转换器被启动期间的启动时间)来进行进一步的调光。可在驱动器中通过如其中的微处理器或其他的微控制器的相应程序来实施所述调光。

将参考图25A-25C阐述另一个实施例。在图25A-C中，再次示出循环部分的时间图。在此示例中，循环被构造为3326微秒(提供近似300Hz的循环频率)并且该循环被分成64个循环部分。需要注意的是，在循环时间部分中，例如在128个循环时间部分中，其他的循环长度以及以其他循环的划分也同样可行。在图25C中，描述了通过启动转换器的启动信号E在短时间内(即，在该示例中，0.125微秒)启动转换器的开关SW的情况。因此，所述电流I在每次转换器被启动时呈现出峰值。在图25B中，增加强度，在电流通过E启动的所述脉冲长度增长为6.3微秒，这提供更长的电流脉冲I并且达到更高的级别。因此在图25B到图25C的范围中，在启动脉冲的长度与电流级别之间发现了相对直接的关系。尽管如此，启动脉冲宽度E的进一步增长将使得比较器切换到开关为非导通状态的状态。因此，启动信号E的脉冲宽度的增长不能直接变换为平均电流级别的增长，直到启动脉冲宽度增大得如此多以至于自由运行转换器(例如，滞后型转换器)的后续开关循环将启动，在这一时刻，电流再次升高，使得在相同的循环时间部分具有第二个峰值，因此增大平均电流。因此，在每个循环内转换器被启动的时间内的逐步增长将导致电流的颇为逐步的增长，因此导致LED的强度的颇为逐步的增大。可通过向启动脉冲长度施加振颤或其他变化来至少部分地避免此效应：替代在每个循环时间部分的相同的脉冲长度，所述长度可变以达到与期望的循环时间相对应的平均值。因此，在一些循环时间部分中，所述启动时间长于平均值，并且在其他的循环时间部分中，所述启动时间较短。在图25A中说明了一个示例。此处，在第一个循环时间部分中，应用启动12微秒的启动脉冲宽度E，在后续的循环时间部分中，所述脉冲宽度以0.125微秒的幅度增大到20微秒。如图25A中所描述的，比较器和开关SW在第一个循环时间部分中稍大于转换器的一个循环时被启动，而在最后一个循环时间部分中转换器的比较器和开关SW在稍大于2个循环时被启动。因此，上文所述的逐步增长的效果将在一些循环时间部分中起作用，而在其它循环时间部分中不起作用。因此，发生平均化，随着每个循环的平均启动时间的增大可导致更加平稳的LED电流以及强度的增大。此外，随着强度级别的每次增长，可添加额外的脉冲：对于每个下一个更高的强度级别，所述微处理器(微控制器)例如可以开始于在循环时间的一个循环时间部分中提供脉冲，并且在循环时间的另一个循环时间部分添加脉冲。可在循环时间的任一循环时间部分中提供所述添加的脉冲。可选地，可在时间上最远离已经存在脉冲的循环时间中提供所述添加的脉冲：例如，假设循环中存在64个循环时间部分，并且起始于循环部分1中的脉冲，可通过微处理器在循环部分33中提供下一个脉冲，因为循环部分33在相同的循环时间中最远离循环部分1并且在下一循环时间中最远离循环部分1。因此，可能的是，如果脉冲至少部分处于“停滞时间”，待添加的下一个也将处于停滞时间，可以减少待添加的下一个，因此使得具有平稳的、明确的调光表现。

为了考虑到作为滞后型转换器自身停止活动的原因的停滞时间，需要重新校准用户设定点：对于非常低的强度(例如图25B和25C的情况)，响应于变化的(用户)设定点，由于在计算待添加/去除的脉冲数量或脉冲长度时要考虑的停滞时间，脉冲长度或脉冲数量的较小增长将使得强度大幅度增长，然后在图25C中的情况下同样增长。可进一步获得较大的调光范围。对于在参考图25A-25C描述的强度以下的调光，所述基准值(例如，基准电压)可被减少以减少剩余的电流峰值或脉冲的幅值。此处公开的调光可被描述为：控制器被配置以提供在循环时间的至少两个循环时间部分中用于启动比较器的启动脉冲，其中启动脉冲的脉冲长度在每个循环时间内变化。由于增长的平均脉冲长度而使脉冲长度的变化变得平滑，因为可以使脉冲中处于滞后型转换器开关循环的连续激活时间之间“停滞时间”的部分的效果变得平滑。所述脉冲长度可变化地采用线性、高斯、随机或其他任意的适合的分布。

如参考图25A-C所描述的调光可例如应用在包括如上所述的自由运行转换器的LED驱动器上，然而其应用并不仅限于此。而是，也可应用于其他任意的转换器类型。可在驱动器中通过微处理器或其它微控制器的相应的程序来实施所述调光。参考图25A-C所描述的调光可应用于驱动不同的LED组，每组例如具有不同色彩，例如借助于并联或串联的开关可切换每个组，从而对每个组进行供电或不进行供电。如果存在例如3组，在一个或多个组保持在最大值的1/3以下的级别的这种情况下，每个这样的组分配了其各自的时间间隙，并且然后可对于在该特定间隙中的每个组应用如上文所述的调光方法。假设其中一个组以最大值的1/3到2/3之间的强度运行，那么在其中一个时间间隙里对该组进行持续供电，并且上述特定的调光被应用在另一个时间间隙中以使得能够精确地、以高分辨率地控制各个组的强度。除了如图23所描述的示意图之外，可利用分压器将LED上的电压降低至微处理器(即，控制器)的测量范围之内的电压。在较低的光强度和较低的电流级别下，此分压器可对流经LED的有效电流产生影响，因为电流的部分随后流经分压器而不是流经LED。

此外，电阻分压器的值可对在脉冲的衰减具有影响，也就是，存储在电感器中的能量。在实施例中，在较低电流时为分压器选择较低的电阻值，以因此在较低电流级别处提供较快的脉冲衰减。在电流值较高时，为了具有更佳的效率，可以选择更高的电阻值(例如，通过在微处理器控制下的合适的开关装置)。

Claims

1.一种用于LED组件的控制单元，所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元，所述LED单元串联连接，在使用时，所述LED组件通过开关式电源供电，所述控制单元被设置为：

-接收表示所述LED组件的期望输出特性的输入信号，

-确定与所述开关式电源的额定电流相关的各个第一LED单元和第二LED单元的第一占空比和第二占空比，用于提供所述期望输出特性，

-确定各个LED单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来确定减小的电流，

-基于所述减小的电流或所述最大占空比来调节各个LED单元的第一占空比和第二占空比，

-基于经调节的第一占空比和第二占空比以及所述减小的电流来提供用于LED组件以及开关式电源的输出数据。

2.根据权利要求1所述的控制单元，其中所述减小的电流基本对应于额定电流与最大占空比的乘积。

3.根据权利要求1或2所述的控制单元，其中所述减小的电流基于LED单元的亮度特性。

4.一种照明系统，其包括LED组件和用于控制所述LED组件的根据权利要求1至3中的任一项所述的控制单元，其中所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元。

5.根据权利要求4所述的照明系统，还包括用于对所述LED组件供电的开关式电源。

6.根据权利要求5所述的照明系统，其中所述开关式电源包括降压转换器。

7.一种用于LED组件的控制单元，所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元，所述LED单元串联连接，在使用时，所述LED组件由开关式电源供电，所述控制单元被设置为：

-接收表示LED组件的期望输出特性的输入信号，

-根据接收到的输入信号来确定所述开关式电源的电源电流，

-根据确定的电源电流以及所述输入信号来确定各个第一LED单元和第二LED单元的第一占空比和第二占空比，设定所述占空比与电源电流的组合以用于提供期望输出特性，

-基于所确定的第一占空比和第二占空比以及所确定的电源电流来提供用于LED组件和开关式电源的输出数据。

8.根据权利要求7所述的控制单元，其被设置为在循环时间的第一部分将所述电源电流控制为第一值以及在循环时间的第二部分将所述电源电流控制为第二值。

9.根据权利要求7或8所述的控制单元，其被设置为提供输出数据以使LED单元相继工作在循环时间的各个部分，并且在循环时间的每个部分中将电源的电源电流设定为与将要在循环时间的该部分中工作的各个LED单元的期望输出特性相匹配的值。

10.一种照明系统，其包括LED组件和用于控制所述LED组件的根据权利要求7-9中的任一项所述的控制单元，其中所述LED组件包括第一LED单元和第二LED单元。

11.根据权利要求10所述的照明系统，还包括反馈电路以将表示电源电流的信号提供给开关式电源的反馈输入端，所述反馈电路包括数字分压器和数模转换器中的至少一个，所述控制单元的控制输出端连接到数字分压器或数模转换器中的至少一个，用于分别控制分压比和数模转换器的输出，因此控制电源电流。

12.根据权利要求10或11所述的照明系统，其中设置多个并联支路，每个支路至少包括一个LED单元，对于每个支路分别提供开关式电源，所述控制单元被设置为用于根据各个LED单元的期望输出特性来确定对于每个电源的电源电流，并且用于为每个电源提供输出数据。

13.一种用于驱动LED组件的电路，所述LED组件包括至少一个LED照明装置，所述电路包括：

-开关，

-电感器，其与所述开关串联连接，所述开关在导通状态下对所述电感器进行充电，

-电流测量元件，其测量流经所述电感器以及所述LED照明装置中的至少一个的电流，

所述电路还包括：

基准信号发生器，其用于产生基准信号；

比较器，其用于将表示由电流测量元件测量的电流的信号与基准信号进行比较，所述比较器的输出被提供给所述开关的驱动输入端以驱动所述开关，以及

控制器，其用于控制基准信号发生器与比较器中的至少一个的工作。

14.根据权利要求13所述的电路，其中所述控制器被设置为控制基准信号发生器，使其在循环时间的第一部分期间产生第一基准信号值并且在循环时间的第二部分期间产生第二基准信号值。

15.根据权利要求13或14所述的电路，其中所述控制器被设置为至少在循环时间的一部分中使比较器无效。

16.根据权利要求15所述的电路，其中所述控制器被设置为在所述循环时间中至少启动比较器一次以使在循环时间中产生至少一个短电流脉冲。

17.根据权利要求13-16的任一项所述的电路，其中所述控制器被设置为：

-在循环时间中的至少两个循环时间部分提供用于启动比较器的启动脉冲；其中启动脉冲的脉冲长度在每个循环时间内可变。