CN103947289A - 用于对固态照明设备的最大输出驱动电压进行控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动固态照明设备的可编程驱动器包括处理电路、电压反馈回路和功率级。该处理电路被配置为基于标称电流设置和预定功率限值确定电压基准信号。该电压反馈回路被配置为接收该电压基准信号并且确定该电压基准信号所指示的基准电压与固态照明设备的驱动电压之间的差异。该功率级被配置为至少部分基于该电压反馈回路所提供的基准电压和固态照明设备的驱动电压之间所确定的差异而对用于驱动该固态照明设备的最大输出电压进行限制。

Description

用于对固态照明设备的最大输出驱动电压进行控制的系统和方法
技术领域
[0001] 本发明总体上涉及固态照明设备的控制。更具体地,这里所公开的各种发明方法和装置涉及实施针对固态照明模块的最大输出电压控制。
背景技术
[0002] 数字照明技术,即基于诸如发光二极管(LED)的半导体光源的照明为传统的荧光灯、HID灯和白炽灯提供了一种可行的替代方式。LED的功能优势和好处包括高度的节能和光学效率、耐久性、更低的工作成本等等。LED技术近年来的发展已经提供了支持许多应用中的各种照明效果的有效且鲁棒的全光谱光源。例如美国专利号6016038和6211626中所讨论的,一些采用这些光源的器材以照明模块为特征,这些照明模块包括能够产生例如红、绿和蓝的不同颜色的一个或多个LED以及用于对LED的输出进行独立控制以便产生各种颜色和变色的照明效果。
[0003] 为了与快速发展的LED技术保持同步,LED驱动器电路(“LED驱动器”)已经被设计以及重新设计为提供适当的驱动电流和驱动电压以便从各种LED输送所期望的光线输出。然而,LED驱动器设计导致可商业获得的不同类型的LED驱动器的数量潜在无法控制地增加。常规的LED驱动器包含有控制器件,诸如外部可变电阻器,其使得能够对LED驱动器的输出电流进行控制,同时保持固定的最大电压。利用这种方法,并未对LED的整个功率容量充分加以利用。
[0004] 图1是图示常规驱动器的输出电流和电压的图形。如以上所提到的,常规LED驱动器具有固定的最大输出电压限值,这指示了 LED驱动器的操作面积。例如,参考图1,操作面积110对应于第一(530mA,150W) LED驱动器,而操作面积120则对应于第二(700mA,150W)LED驱动器,每个操作面积110、120由虚线所指示。无论所应用的电流如何,操作面积110具有280V的恒定最大电压设置而操作面积120则具有210V的最大电压设置。因此,即使例如第二 LED驱动器以有所降低的标称电流(例如,530mA而不是700mA)进行操作,最大电压限值仍然将是210V,并且因此第二 LED驱动器将输送较少的功率并且无法利用其全部的容量。为了输送530mA的较低电流以及相同的150W功率,必须要提供具有被设置为280V的最大电压的第一 LED驱动器以替代第二 LED驱动器。
[0005] 因此,本领域需要一种固态照明设备的驱动技术,其中驱动器所输出的最大电压可以响应于基准电流和预定功率限值进行变化。
发明内容
[0006] 本公开涉及用于使用通过将预定功率限值除以标称电流设置而确定的电压基准信号而对LED驱动器的最大输出电压进行调节的发明装置和方法。使用该电压基准信号,LED可以被配置为与各种LED模块相适应同时对LED驱动器的全部功率容量加以利用。
[0007] 总体上,在一个方面,本发明涉及一种用于驱动固态照明设备的可编程驱动器,其包括处理电路、电压反馈回路和功率级。该处理电路被配置为基于标称电流设置和预定功率限值确定电压基准信号。该电压反馈回路被配置为接收该电压基准信号并且确定该电压基准信号所指示的基准电压与固态照明设备的驱动电压之间的差异。该功率级被配置为至少部分基于该电压反馈回路所提供的、基准电压和固态照明设备的驱动电压之间所确定的差异而对用于驱动该固态照明设备的最大输出电压进行限制。
[0008] 在另一个方面,提供了一种用于使用可编程驱动器对发光二极管(LED)模块进行驱动的方法。该方法包括确定指示该可编程驱动器所提供的期望标称电流的标称电流设置;通过将该可编程驱动器的预定功率限值除于该标称电流设置而确定基准电压信号;确定该基准电压信号所指示的基准电压与提供至LED模块的驱动电压之间的差异;并且至少部分基于基准电压和提供至LED模块的驱动电压之间的所确定的差异而对LED模块的最大驱动电压进行调节。
[0009] 在又另一个方面,本发明关注于一种用于驱动LED模块的可编程驱动器,其包括微控制器、输出电压控制和功率级。该微控制器被配置为基于标称电流设置基准信号和预定功率限值确定电压基准信号。该输出电压控制被配置为接收电压基准信号并且确定指示电压基准信号所指示的基准电压和LED模块的驱动电压之间的差异的电压反馈信号。该功率级被配置为至少部分基于该电压控制信号对用于驱动LED模块的最大输出电压进行限制。
[0010] 如这里出于本公开的目的所使用的,术语“LED”应当被理解为包括任意电致发光二极管或者能够响应于电信号而生成辐射的其它类型的基于载流子注入/结的系统。因此,术语LED包括但并不局限于响应于电流而发光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管(OLED)、电致发光带等。特别地,术语LED是指可以被配置为在红外光谱、紫外光谱和可见光谱(通常包括从大约400纳米至大约700纳米的辐射波长)的各部分的一个或多个中生成辐射的所有类型的发光二极管(包括半导体和有机发光二极管)。LED的一些示例包括但并不局限于各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (以下进一步讨论),但是并不局限于此。还应当意识到的是,LED可以被配置和/或控制为针对给定光谱(例如,窄带宽、宽带宽)生成具有各种带宽的辐射(例如,半高全宽或FWHM),以及给定的一般颜色类别内的各种主导波长。
[0011] 例如,被配置为生成基本上上白色光线的LED (例如,白色LED)的一种实施方式可以包括分别发射不同电致发光光谱的多个裸片(die),它们作为组合而混合形成实质上白色的光线。在另一种实施方式中,白色光LED可以与磷光体材料相关联,该磷光体材料将具有第一光谱的电致发光转换为不同的第二光谱。在该实施方式的一个示例中,具有相对短的波长和窄带宽的电致发光“泵浦”磷光体材料,其进而发射具有稍宽光谱的较长波长的辐射。
[0012] 应当理解的是,术语LED并不对LED的物理和/或电气封装类型进行限制。例如,如以上所讨论的,LED可以是指具有被配置为分别发射不同辐射光谱的多个裸片(例如,可以被单独或不单独控制)的单个发光设备。而且,LED可以与被认为是LED的整体部分的磷光体相关联(例如,一些类型的白色LED)。通常,术语LED可以是指封装LED、非封装LED、表面安装LED、板载芯片LED、T封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括一些类型的包装和/或光学元件(例如,漫射透镜)的LED,等等。
[0013] 术语“光源”应当被理解为是指各种辐射源中的任意一种或多种,其包括但并不局限于基于LED的源(包括如以上所定义的一个或多个LED)、白炽源(例如,白炽灯、卤素灯)、荧光源、磷光源、高强度放电源(例如,钠蒸汽、汞蒸汽和金属卤化物等)、激光、其它类型的电致发光源、火致发光源(例如,火焰)、烛光源(例如,汽灯罩、碳弧辐射源)、光致发光源(例如,气体放电源)、使用电子饱和的阴极光源、电流发光源、晶体光源、电视显像管光源、热致发光源、摩擦发光源、声致发光源、无线电光源和发光聚合物。
[0014] 术语“控制器”在这里通常被用来描述与一个或多个光源的操作或控制相关的各种装置。控制器可以以多种方式(例如,利用专用硬件)来实施以执行这里所讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个示例,其采用可以使用软件(例如,微代码)进行编程来执行这里所讨论的各种功能的一个或多个微处理器。控制器可以采用或不采用处理器来实施,并且还可以被实施为执行一些功能的专用硬件与执行其它功能的处理器(例如,一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。可以在本公开的各个实施例中采用的控制器组件的示例包括但并不局限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
[0015] 在各种实施方式中,处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(在这里一般被称作“存储器”,例如易失性和非易失性计算机存储器,诸如RAM、PROM、EPROM和EEPR0M、软盘、紧致盘、光盘、磁带等)相关联。在一些实施方式中,存储介质可以利用一个或多个程序进行编码,当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时,该程序实施这里所讨论的至少一些功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器之内或者可以是可转移的,以使得其中所存储的一个或多个程序能够被加载到处理器或控制器中以便实施这里所讨论的本发明的各个方面。术语“程序”或“计算机程序”在这里以一般含义被用来指代能够被用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任意类型的计算机代码(例如,软件或微代码)。
[0016] 术语“可寻址”在这里被用来指代被配置为接收意在用于包括其自身在内的多个设备的信息(例如,数据)并且有选择地对意在用于其的特定信息作出响应的设备(例如,一般而言的光源、照明单元或器材、与一个或多个光源或照明单元相关联的控制器或处理器、其它非照明相关设备等)。术语“可寻址”经常结合联网环境(或者以下进一步讨论的“网络”)使用,其中多个设备经由一些通信介质耦合在一切。
[0017] 在一种网络实施方式中,耦合至网络的一个或多个设备可以用作耦合至网络的一个或多个其它设备的控制器(例如,在主/从关系中)。在另一种实施方式中,联网环境可以包括一个或多个专用控制器,其被配置为对耦合至网络的一个或多个设备进行控制。通常,耦合至网络的多个设备均可以对存在于通信介质上的数据进行访问;然而,给定设备可以是“可寻址的”在于其被配置为例如基于对其分配的一个或多个特定标识符(例如,“地址”)而有选择地与网络交换数据(例如,从网络接收数据和/或向其传送数据)。
[0018] 如这里所使用的术语“网络”是指促成耦合至网络的任意两个或更多设备之间和/或多个设备之间的信息传输(例如,为了设备控制、数据存储、数据交换等)的两个或更多(包括控制器或处理器的)设备的任意互连。如应当轻易意识到的是,适于将多个设备进行互连的网络的各种实施方式可以包括任意的各种网络拓扑并且采用任意的各种通信协议。此外,在根据本公开的各种网络中,两个设备之间的任意一个连接可以表示两个系统之间的专用连接,或者可替换地表示非专用连接。除了承载意在用于两个设备的信息之外,这样的非专用连接可以承载并非必然意在用于两个设备中的任一个的信息(例如,开放式网络连接)。此外,应当轻易意识到的是,如这里所讨论的各种设备网络可以采用一个或多个无线、有线/线缆和/或光纤链路来促成贯穿网络的信息传榆。
[0019] 如这里所使用的术语“用户接口 ”是指处于人类用户或操作人员与一个或多个设备之间的使得用户和(多个)设备之间能够进行通信的接口。可以在本公开的各种实施方式中采用的用户接口的示例包括但并不局限于开关、电位计、按钮、转盘、滑动器、鼠标、键盘、小键盘、各种类型的游戏控制器(例如,操控杆)、轨迹球、显示屏、各种类型的图形用户界面(GUI)、触摸屏、麦克风,以及可以接收一些形式的人类生成的刺激并且作为响应而生成信号的其它类型的传感器。
[0020] 应当意识到的是,以下更为详细讨论的以上概念和另外概念的所有组合形式(假设这样的概念并非互相矛盾)被预期作为这里所公开的发明主题的一部分。特别地,在本公开结尾处出现的所请求保护的主题的所有组合都被预期作为这里所公开的发明主题的一部分。还应当意识到的是,这里所明确采用的、也可以出现在通过引用所结合的任意公开中的术语应当赋予与这里所公开的特定内容最为相符的含义。
附图说明
[0021] 在附图中,同样的附图标记通常贯穿不同视图而指代相同的部分。而且,附图并不必然依比例绘制,而是一般强调图示出本发明的原理。
[0022] 图1是图示常规驱动器的输出电流和电压的图形。
[0023] 图2是根据代表性实施例的示出可编程驱动器的简化框图。
[0024] 图3是示出使用根据代表性实施例的可编程驱动器对发光二极管(LED)模块进行驱动的处理的流程图。
[0025] 图4是示出根据代表性实施例的可编程驱动器的输出电流和电压的图形。
[0026] 图5是示出根据代表性实施例的用于固态照明系统的可编程驱动器的简化框图。
[0027] 图6是示出根据代表性实施例的用于固态照明系统的可编程驱动器的简化框图。
具体实施方式
[0028] 在以下详细描述中,出于解释而非限制的目的,给出了公开具体细节的代表性实施例以便提供对所请求保护的发明的透彻理解。然而,对于已经从本公开而获益的本领域技术人员将会显而易见的是,根据这里的教导的与这里所公开的具体细节有所不同的其它实施例也处于所附权利要求的范围之内。此外,可以省略对公知装置和方法的描述以免对代表性实施例的描述造成混淆。这样的方法和装置显然处于所请求保护的发明的范围之内。
[0029] 申请人已经认识并意识到,提供一种能够响应于LED驱动器的预定功率限值和基准电流对LED驱动器所输出的最大驱动电压进行调节的电路将会是有利的。
[0030] 因此,根据各个实施例,可编程LED驱动器可被用于若干种不同的LED负载。通常,微处理器被配置为通过调节最大输出电压而将LED驱动器编程为所期望的电流(基准电流),同时确保功率被限制为预定数值。这有助于减少需要被用作库存单位(SKU)的LED驱动器类型的数量,并且使得能够随着LED功效和电流容量的快速发展而进行LED更换,而并不必更换LED驱动器。
[0031] 图2是示出根据代表性实施例的用于驱动固态照明系统的可编程驱动器的简化框图。
[0032] 参考图2,可编程驱动器200提供输出电压以驱动诸如代表性LED模块260的固态照明模块。可编程驱动器200包括控制电路210、处理电路230、电流和电压反馈回路241和245,以及驱动器功率级220。处理电路230被配置为生成电流基准信号Iref和电压基准信号VMf,它们分别指示用于驱动器功率级220的操作的基准电流和基准电压。如以下所讨论的,电流基准信号I,ef例如可以由处理电路230基于LED模块260的所期望调光水平和标称电流设置来计算。例如,处理电路230可以从调光输入接收调光控制信号,其指示在调光器所设置的调光水平。
[0033] 电压基准信号Vref基于驱动器功率级220的标称电流设置Im和预定功率限值Plimit来确定。标称电流设置Im提供了所期望的标称电流(无论调光水平如何),并且如以下所讨论的,可以经由控制电路210进行设置。功率限值Plimit指示驱动器功率级220所能够输送的最大输出功率。例如,功率限值Plimit通常为75W或150W,虽然也可以包含任意的功率限值Plimit而并不背离这里教导的范围。在一个实施例中,电压基准信号Vref被计算为功率限值Pliniit和标称电流设置Im的商,或者Vraf = Pliniit/Im。因此,在考虑到标称电流设置Im所指示的所期望标称电流时,电压基准信号始终对应于功率限值Plimit所限制的最大输出电压。
[0034] 在各个实施例中,处理电路230可以被实施为控制器或微控制器,例如包括使用软件、固件、硬线逻辑电路或者其组合的处理器或中央处理器(CPU)、应用特定集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其组合。当使用处理器或CPU时,包括存储器(未示出)以便存储对处理电路230的操作进行控制的可执行软件/固件和/或可执行代码。存储器可以是任意数量、类型和组合的非易失性只读存储器(ROM)和易失性随机访问存储器(RAM),并且可以存储各种类型的信息,诸如可由处理器或CPU执行的计算机程序和软件算法。存储器可以包括任意数量、类型和组合的有形计算机可读存储介质,诸如磁盘驱动器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、CD、DVD、通用串联总线(USB)驱动器等。
[0035] 根据图1所描绘的实施例,可以通过各种手段使用控制电路210手工设置。控制电路210包括与第一电阻211串联连接的可变设置电阻器215,其中设置电阻器215和第一电阻211在节点NI和接地端之间与电容器213并联连接。第二电阻212连接在供电电压Vcc和节点NI之间,其中节点NI是针对处理电路230的输入。用户因此能够通过简单地改变设置电阻器215的电阻而对所期望的标称电流进行调节。控制电路210还包括接口 218,其例如可以是数字可寻址照明接口(DALI)。通常,接口 218可以连接至外部控制器(未示出),诸如服务器、个人计算机(PC)或其它计算机处理设备,其被配置为对LED模块260的光水平进行控制。接口 218响应于特别识别所期望电流的命令而向处理电路230提供所期望的标称电流设置,电压基准信号和电流基准信号IMf以该标称电流设置为基础。
[0036] 处理电路230生成电流基准信号Iief并且将其输出至电流反馈回路241,后者包括输出电流控制244和二极管243。电流基准信号Iief基于标称电流设置Im和所期望的调光水平(例如,其可以由1-10V的调光器进行设置,或者通过市电调光(mains dimming)或DALI调光方案进行设置)进行计算。输出电流控制244将电流基准信号Iref与目前驱动LED模块260的驱动电流Id进行比较并输出电流反馈信号IFS,如果电流基准信号Iref和驱动电流Id之间存在差异,则反馈/[目号IFS是该差异的函数。处理电路230还基于预定功率限值Plimit和电流基准信号Iref生成电压基准信号并将其输出至电压反馈回路245,后者包括输出电压控制246和二极管247。输出电压控制246将电压基准信号V,ef与目前驱动LED模块260的驱动电压Vd进行比较并输出电压反馈信号VFS,如果电压基准信号Vref和驱动电压Vd之间存在差异,则反馈信号VFS指示该差异。
[0037] 电流反馈信号IFS和电压反馈信号VFS均可以作为反馈信号被提供至驱动器功率级220以便相应地对驱动电流Id和/或驱动电压Vd进行调节。然而,在所描绘的实施例中,针对驱动器功率级220的反馈信号FS在某时仅包括电流反馈信号IFS和电压反馈信号VFS之一。特别地,二极管243和247仅使得电流反馈信号IFS和电压反馈信号VFS中具有较高电压水平的一个在反馈信号FS中输出至驱动器功率级220。以这种方式,驱动器功率级220能够至少部分基于电压反馈回路245所提供的电压基准信号Vief和驱动电压Vd之间所确定的差异而对用于驱动LED模块的最大输出电压加以限制。
[0038] 图3是示出根据代表性实施例的使用可编程驱动器驱动LED模块的处理的流程图。
[0039] 参考图3,处理电路220 (例如,被实施为微处理器)在框S311确定标称电流设置1_。标称电流设置Im的确定可以基于所期望的标称电流,该期望的标称电流例如通过设置电阻器215或者可以为DALI电路的接口 218而被输入至处理电路230。可以至少部分基于标称电流设置Im和LED模块的调光状态来计算电流基准信号IMf,该调光状态例如由在调光器处提供调光水平设置的调光控制信号所指示。处理电路230随后在框S312基于驱动器功率级220的预定功率限值Plimit和标称电流设置Im来确定电压基准信号VMf。例如,可以通过将预定功率限值Plimit除以标称电流设置Im来确定电压基准信号VMf。电压基准信号VMf因此指示驱动器功率级220的最大输出电压。
[0040] 在步骤S313,电压基准信号VMf被传送至电压反馈回路,后者包括输出电压控制246。输出电压控制246通过在步骤S314将电压基准信号Vref与驱动器功率级220输出至LED模块260的驱动电压Vd进行比较而确定二者之间的差异。随后在步骤S315,至少部分基于所确定的电压基准信号V,ef与LED模块260的驱动电压Vd之间的差异对LED模块260的最大驱动电压进行调节。
[0041] 图4是图示根据代表性实施例的可编程驱动器的输出电流和电压的图形。更具体地,图4示出了操作面积410,其提供了诸如可编程驱动器200的150W可编程驱动器的最大电压如何随编程输出电流进行变化的示例。例如,当驱动电流Id被设置为700mA时,最大输出驱动电源Vd被限制为215V(〜150W/700mA)。与之相比,当当驱动电流Id被设置为530mA时,最大输出驱动电压Vd被限制为280V (〜150W/530mA)。这确保了相同的可编程驱动器200能够被编程为针对不同类型的LED负载进行操作。同样,这使得无需针对LED模块串中的不同数量的LED研发不同的驱动器。另外,与以上参考图1所讨论的常规的第一和第二 LED驱动器的操作面积相比,可编程驱动器200的操作面积410更大。附加的区域由三角形区域411所指示。[0042] 图5和6是示出根据代表性实施例的用于固态照明系统的可编程驱动器的简化框图。所要理解的是,图5和6中所描绘的可编程驱动器仅是根据各个实施例的、针对其而可以对用于驱动固态照明设备的最大输出电压进行限制的驱动器类型的示例。因此,所公开的最大输出电压限制技术可以应用于其它类型的隔离和非隔离驱动器,而并不背离本发明及其教导的范围和精神。
[0043] 参考图5,可编程驱动器400被配置为对固态照明模块实施基于市电电压的调光,该固态照明模块被指示为LED模块460。可编程驱动器400包括驱动器功率级(诸如图2所描绘的驱动器功率级220),该驱动器功率级包括隔离变压器420,该隔离变压器420具有连接至初级侧电路410的初级侧和连接至次级侧电路440的次级侧。例如,变压器420可以是高频/高功率变压器,从而可以在LED模块460被实施为高亮度LED模块时实现隔离。初级侧电路410从市电电压源401接收市电电压。如以下详细讨论的,初级侧电路410包括用于接收市电电压并且提供整流市电电压Vk的电压整流器(图5中未示出)。次级侧电路440连接至LED模块460,并且基于变压器420的初级侧电流Ipii以及所引发的次级侧电流Ise。向LED模块460输出可调节的驱动电流ID。
[0044] 驱动器400进一步包括处理电路436,其基本上可以与以上参考图2所讨论的处理电路230相同。处理电路436可以从调光控制器455接收调光控制信号,以便对LED模块460所输出的光进行控制。处理设备436跨隔离势垒425定位于初级侧电路410的对面,这是因为处理设备436还感应来自LED模块460以及其它调光控制器(未示出)的信号并且向反馈电路435提供监管基准命令,如以下所讨论的。例如,在所描绘的配置中,处理电路436可以从调光控制器455接收指示设置调光水平的调光控制信号,并且从LED模块460接收一个或多个LED反馈信号,其中包括光水平、温度等。可以由处理电路436至少响应于标称电流设置Im、调光控制信号和/或LED反馈信号生成,其中包括电流基准信号Iref和/或电压基准信号Vref的基准信号。
[0045] 反馈电路435可以包括电流和电压反馈回路,诸如以上参考图2所讨论的电流和电压反馈回路241和245。反馈电路435从处理电路436接收基准信号,并且将该基准信号与从次级侧电路440和/或LED模块460所接收的诸如驱动电流Id和驱动电压Vd的相对应电气状况进行比较。反馈电路435基于比较结果生成反馈信号FS,并且跨隔离势垒425将该反馈信号FS例如经由隔离器424传送至初级侧电路410。隔离器424例如可以是光学隔离器,其使得信息(例如,反馈信号FS)能够使用光信号进行交换,同时保持跨隔离势垒425的电气隔离。因此,隔离器434例如可以使用低成本的双层光学隔离器准确实施。跨隔离势垒425的耦合可以使用诸如变压器的其它类型的隔离来获得,而并不背离这里教导的范围。反馈信号FS可以包括以上所讨论的电流反馈信号IFS和/或电压反馈信号VFS。例如,当基准信号包括电流基准信号Iref时,反馈电路435的输出电流控制(未示出)将电流基准信号Iref与提供至LED模块460的驱动电流Id进行比较。随后,如果电流基准信号Iref与驱动电流Id之间存在差异,则反馈电路435生成指不该差异的反馈/[目号FS。
[0046] 响应于该反馈信号FS,初级侧电路410可以按照需要对输入到变压器420初级侧的初级侧电压Vph进行调节,这进而对通过变压器420次级侧的次级侧电压Vse。进行调节并且因此调节次级侧电路440输出至LED模块460的驱动电流ID。相应地,驱动电流Id对LED模块460进行驱动以提供对应于调光控制器455的设置的光量。在一个实施例中,处理电路436还可以经由隔离器428跨隔离势垒425向初级侧电路410提供功率控制信号PCS,如以下参考图6所讨论的,其有选择地对施加于初级侧电路410和次级侧电路440的功率进行控制。
[0047] 图6是示出根据代表性实施例的更为详细的可编程驱动器的简化框图。
[0048] 参考图6,可编程驱动器600被配置为实施调光并且对用于驱动指示为说明性LED模块660的固态照明模块的最大输出电压进行限制。可编程驱动器600包括驱动器功率级(诸如图2所描绘的驱动器功率级220),后者包括隔离变压器620,该隔离变压器620具有连接至初级侧电路610的初级侧以及连接至次级侧电路640的次级侧,其中初级侧和次级侧通过隔离势垒625分隔开来。初级侧电路610从市电电压源接收市电电压。如以下所讨论的,次级侧电路640连接至LED模块660并且基于变压器620的初级侧电流ΙρΗ向LED模块660输出可调节的驱动电流ID。驱动器600进一步包括微处理器936,且基本上与以上参考图2中的处理电路230所讨论的相同。
[0049] 初级侧电路610包括电压整流器611、升压功率因数校正(PFC)电路、升压控制电路613、PWM半桥转换器614和PWM半桥控制级615。电压整流器611和EMI滤波器601从市电电压源601接收市电电压,并且输出整流市电电压Vk (以及相对应的整流市电电流Ik),由此将AC市电电压转换为整流正弦波形。如以下所讨论的,经由升压PFC电路612产生恒定DC电压需要进行整流。EMI滤波器可以包括电感器和电容器的网络(未示出),其限制了注入到线路之中的高频分量。
[0050] 整流市电电压Vk被提供至升压PFC电路612,后者将整流市电电压Vk的整流正弦波形转化为被指示为升压电压Vb的、固定的经调节的DC电压(以及相对应的整流升压电流Ib)。此外,升压PFC电路612确保了从电压整流器611汲取并输入到升压PFC电路612的整流市电电流Ik与整流市电电压Vk同相。这确保了驱动器600接近于单位功率因数进行操作。升压控制电路613相应地对升压PFC电路612中的升压转换器的开关进行控制。
[0051] 在PWM半桥控制级615的控制下,PWM半桥转换器614将从升压PFC电路612所接收的DC升压电压Vb转换为高频脉动信号、初级侧电压Vph (以及相对应的脉冲初级侧电流1_)。初级侧电压Vph可以是例如具有通过PWM半桥转换器614中开关(未示出)的操作所设置的脉冲宽度的PWM信号。初级侧电压Vph被应用于变压器620的初级侧(初级绕组)。PWM半桥控制级615基于反馈信号FS确定要有PWM半桥转换器614所实施的初级侧电压的脉冲宽度,如以下所讨论的,该反馈信号FS由从反馈电路645的输出电流控制644所接收的电流反馈信号IFS和从输出电压控制646所接收的电压反馈信号VFS中的至少一个所确定。
[0052] 次级侧电压Vsee(以及相对应的次级侧电流IsJ由初级侧电压Vph在变压器620的次级侧(次级绕组)中所引发。次级侧电压V.由次级侧电路640中所包括的输出整流器/滤波器电路642进行整流和高频滤波以获得用于驱动LED模块660的所期望驱动电压Vd和相对应的驱动电流ID。驱动电流Id的幅度特别地指示了 LED模块660中的一个或多个LED的照射水平。
[0053] 如以上关于图1中的输出电流控制244和输出电压控制246所讨论的,输出电流控制644将驱动电流Id与微处理器636所输出的电流基准信号Iref进行比较以获得用于确定电流反馈信号IFS的电流差Λ I,并且输出电压控制646将驱动电压Vd与同样由微处理器636输出的电压基准信号VMf进行比较以获得用于确定电压反馈信号VFS的电压差Λ V。驱动补偿器(未示出)基于电流反馈信号IFS和电压反馈信号VFS中的至少一个确定反馈信号FS。如以上所讨论的,微处理器636确定电流和电压基准信号Iref和VMf的数值。例如,电压基准信号VMf可以被计算为驱动器600的功率限值Plimit和标称电流设置Im的商。因此,考虑到标称电流设置1_,电压基准信号VMf始终对应于如功率限值Plimit所限制的最大输出电压。
[0054] 输出电流控制644还可以从微处理器636接收软启动信号(短脉冲),且经由输出电流控制644而使得电流反馈回路饱和。在软启动信号走低之后,来自微处理器636的电流基准信号IMf逐渐增大以便避免输出LED电流的抖动。在启动期间,可以由于电流基准信号IMf小于驱动电流Id和软启动信号而确定电流差△〗,并且可以由于电压基准信号V小于驱动电压Vd和软启动信号而确定电压差M。
[0055] 如以上所提到的,反馈信号FS指示分别由输出电流控制644和输出电压控制646所提供的电流反馈信号IFS和电压反馈信号VFS中的至少一个。(使用电流反馈信号IFS的)电流反馈回路通常更为主动,虽然在需要的情况下也可以使用(使用电压反馈信号VFS的)电压反馈回路来通过反馈信号FS降低输出电流以限制最大输出电压。在所描绘的实施例中,反馈信号FS经由第一光学隔离器624跨隔离势垒625而被提供至PWM半桥控制级615。反馈信号FS因此对PWM半桥转换器614进行控制以基于反馈信号FS而对初级侧电压的脉冲宽度进行调节。例如,如反馈信号FS所指示的,如果驱动电流Id超过了电流基准信号IMf,则PWM半桥控制级615将对PWM半桥转换器614进行控制以降低初级侧电压Vph,并且因此也降低初级侧电流1_,例如通过减小其脉冲宽度。初级侧电压的变化在次级侧电压Vse。以及驱动器600所输出的用于驱动LED模块660的驱动电压Vd和驱动电流Id的相对应变化中有所反应。因此,PWM半桥控制级615能够将驱动器600的驱动电压Vd和/或驱动电流Id调节为某个数值。
[0056] 升压PFC电路612所输出的升压电压Vb还被提供至电源627,其例如可以是诸如Viper电源的降压DC-DC转换器。电源627可以使得升压电压Vb下降至诸如18V的较低电压。电源627的初级侧被配置为在开关617的控制下有选择地将调节电压提供至初级侧电路610的各个组件(例如,电压整流器611、升压PFC电路612、升压控制电路613、PWM半桥转换器614、PWM半桥控制级615)。开关617的操作和时序(0n、0ff)由微处理器636所输出的功率控制信号PCS所确定,并且由开关617经由第二光学隔离器628 (其可以与第一光学隔离器624相同或不同)跨隔离势垒625所接收。电源627的次级侧被配置为向次级侧电路640的各个组件(例如,输出整流器/滤波器电路642)提供调节电压。在说明性配置中,电源627可以是具有两个隔离输出的反激式转换器(flyback converter):一个输出用于初级侧而一个则用于次级侧。
[0057] 微处理器636被配置为通过调光控制接口 655从调光输入654接收调光信号,其中该调光信号指示例如由用户设置和/或由所期望的标称电流设置Im通过控制电路(诸如图2所示的控制电路210)设置的期望调光水平。例如,调光输入654可以提供从IV到IOV的调光范围,其中IV指示最大调光(最低水平的输出光)而IOV则指示最小或无调光(最高水平的输出光)。微处理器636可以接收包括调光输入654在内的多个调光水平输入,并且作为响应设置电流基准信号IMf和/或电压基准信号VMf。如以上所讨论的,微处理器636还基于功率限值Plimit和标称电流设置Im而确定电压基准信号Vraf以便对最大输出电压进行限制。微处理器636还例如经由负温度系数(NTC)感应电路651和RSET感应电路652从LED模块660接收反馈。NTC感应电路651感应LED模块660的温度,而RSET感应电路652则感应外部电阻器的数值,后者还对电流基准信号Iref进行设置。
[0058] 此外,微处理器636生成功率控制信号PCS,其是用来开启/关闭初级侧电源并且因此开启/关闭LED驱动器600的低电平开关信号。例如,功率控制信号PCS可以被用来在从外部输入接收到待机命令时关闭LED驱动器600。如以上所讨论的,功率控制信号PCS由微处理器636经由第二光学隔离器628跨隔离势垒625发送至初级侧电路610。
[0059] 以上所讨论的可编程固态照明系统驱动器可以被应用于其中期望基于市电电压信号对光输出进行控制的改装LED应用。例如,该驱动器可以被用于其中LED模块对传统磁性镇流器进行更换的应用。此外,该驱动器可以被用于利用不同功率限值进行操作的LED模块,并且能够相应地对用于驱动LED模块的最大输出电压进行调节和限制。
[0060] 虽然这里已经图示并描述了若干说明性实施例,但是本领域技术人员将会轻易想到用于执行这里所描述的功能和/或获得这里所描述的结果和/或一个或多个优势的各种其它器件和/或结构,并且每种这样的变化和/或修改都被认为处于这里所描述的发明实施例的范围之内。更一般地,本领域技术人员将会轻易意识到,这里所描述的所有参数、尺寸、材料和配置都意在是示例性的,并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于针对其使用本发明教导的一个或多个具体应用。使用常规的实验,本领域技术人员将会认识到或者能够确定这里所描述的具体发明实施例的许多等同形式。因此,所要理解的是,以上实施例仅通过示例所给出,并且在所附权利要求及其等同形式的范围内,可以以具体描述和要求保护的以外的方式来实践本发明的实施例。本公开的发明实施例针对这里所描述的每个个体特征、系统、物品、材料、装备和/或方法。此外,如果这样的特征、系统、物品、材料、装备和/或方法并不互相矛盾,则两个或更多这样的特征、系统、物品、材料、装备和/或方法的任意组合形式也包括在本公开的发明范围之内。
[0061] 如这里所定义和使用的所有定义都应当被理解为对词典定义、通过引用所结合的文献中的定义和/或所限定术语的常规含义加以支配。
[0062] 除非明确相反指出,否则如说明书和权利要求中所使用的不定冠词“一”和“一个”
应当被理解为表示“至少一个”。
[0063] 如说明书和权利要求中所使用的短语“和/或”应当被理解为这样连接的要素中的“任一个或二者”,即在一些情况下联合出现而在其它情况下非联合出现的要素。利用“和/或”所列出的多个要素应当以相同的方式进行理解,即这样连接的要素中的“一个或多个”。在通过“和/或”从句所具体标识的要素以外,可选地可以出现其它要素,而无论其是否与具体标识的那些要素相关。因此,作为非限制示例,当结合诸如“包括”之类的开放式的语句使用时,对“A和/或B”的引用在一个实施例中可以是指仅为A(可选地包括B以外的要素);在另一实施例中仅为B(可选地包括A以外的要素);在又另一个实施例中,是指A和B(可选地包括其它要素);等等。
[0064] 还应当理解的是,除非明确另外指出,否则在这里所要求保护的包括多于一个步骤或动作的任意方法中,所述方法的步骤或动作的顺序并非必然局限于所述方法的步骤或动作所引用的顺序。[0065] 权利要求中出现在括号之间的附图标记仅是为了方便而提供而并不应当被理解为以任何方式进行限制。
[0066] 在权利要求以及以上说明书中,诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉
及”、“持有”、“由...组成”等之类的所有过渡短语要被理解为是开放式的,即意味着包括但并不局限于此。仅过渡短语“由...构成”和“基本上由...构成”应当分别是封闭或半封闭的过渡短语。

Claims (20)

1.一种用于驱动固态照明设备的可编程驱动器,所述驱动器包括: 处理电路,其被配置为基于标称电流设置和预定功率限值确定电压基准信号; 电压反馈回路,其被配置为接收所述电压基准信号,并且确定由所述电压基准信号所指示的基准电压与所述固态照明设备的驱动电压之间的差异;以及 功率级,其被配置为至少部分基于所述电压反馈回路所提供的、所述基准电压和所述固态照明设备的所述驱动电压之间所确定的差异,而对用于驱动所述固态照明设备的最大输出电压进行限制。
2.根据权利要求1所述的驱动器,其中所述处理电路通过将所述预定功率限值除以所述标称电流设置而确定所述基准电压信号。
3.根据权利要求2所述的驱动器,其中所述预定功率限值是所述驱动器所能够输送的最大功率。
4.根据权利要求1所述的驱动器,其中所述标称电流设置指示用于驱动所述固态照明设备的期望标称输出电流。
5.根据权利要求4所述的驱动器,进一步包括: 可变设置电阻器,其被配置为使得能够对所述标称电流设置进行调节。
6.根据权利要求4所述 的驱动器,进一步包括: 数字可寻址照明接口(DALI)控制器,其被配置为使得能够使用控制器对所述标称电流设置进行调节。
7.根据权利要求1所述的驱动器,进一步包括: 电流反馈回路,其被配置为从处理电路接收电流基准信号,并且确定由所述电流基准信号所指示的基准电流与所述固态照明设备的驱动电流之间的差异,所述基准电流与所述驱动电流之间的差异包括在电流反馈信号中。
8.根据权利要求7所述的驱动器,其中所述功率级进一步被配置为至少部分基于所述电流反馈信号对用于驱动固态照明设备的输出电压进行调节。
9.根据权利要求8所述的驱动器,其中至少部分基于指示所述固态照明设备的期望调光水平的调光信号来确定所述电流基准信号。
10.根据权利要求8所述的驱动器,其中所述基准电压与所述驱动电压之间的差异包括在电压反馈信号中,并且所述功率级至少部分基于所述电压反馈信号对用于驱动所述固态照明设备的最大输出电压进行限制。
11.根据权利要求10所述的驱动器,其中所述电流反馈回路包括被配置为传递所述电流反馈信号的第一二极管,并且所述电压反馈回路包括被配置为传递所述电压反馈信号的第二二极管,以及 其中所述功率级在所述电流反馈信号具有比所述电压反馈信号更高电平时,至少部分基于所述电流反馈信号对用于驱动所述固态照明设备的输出电压进行调节,并且 其中所述功率级在所述电压反馈信号具有比所述电流反馈信号更高电平时,至少部分基于所述电压反馈信号对用于驱动所述固态照明设备的所述最大输出电压进行限制。
12.根据权利要求1所述的驱动器,其中所述功率级包括: 变压器,具有初级侧和次级侧; 初级侧电路,连接至所述变压器的所述初级侧,所述初级侧电路被配置为响应于由所述电压反馈回路所提供的、所述基准电压与所述固态照明设备的所述驱动电压之间所确定的差异,而生成初级侧电压;以及 次级侧电路,其连接至所述变压器的所述次级侧,并且被配置为响应于所述初级侧电压而提供用于驱动所述固态照明设备的输出电流。
13.一种用于使用可编程驱动器对发光二极管(LED)模块进行驱动的方法,所述方法包括: 确定指示由所述可编程驱动器所提供的期望标称电流的标称电流设置; 通过将所述可编程驱动器的预定功率限值除以所述标称电流设置而确定基准电压信号; 确定由所述基准电压信号所指示的基准电压与提供至LED模块的驱动电压之间的差异;以及 至少部分基于所述基准电压和提供至所述LED模块的所述驱动电压之间的所确定的差异,而对所述LED模块的最大驱动电压进行调节。
14.根据权利要求13所述的方法,其中确定所述标称电流设置包括从数字可寻址照明接口(DALI)接收所述标称电流设置。
15.根据权利要求 13所述的方法,其中确定所述标称电流设置包括从包括可变设置电阻器的控制电路接收期望标称电流,并且基于所述期望标称电流确定所述标称电流设置。
16.根据权利要求13所述的方法,进一步包括: 至少部分基于所述标称电流设置和调光水平设置中的至少一个确定基准电流信号。
17.根据权利要求16所述的方法,进一步包括: 生成电流反馈信号,其指示由所述电流基准信号所指示的基准电流与提供至所述LED模块的驱动电流之间的差异; 生成电压反馈信号,其指示所述基准电压与提供至所述LED模块的所述驱动电压之间的差异; 基于所述电流反馈信号和所述电压反馈信号中具有最高电压水平的一个生成反馈信号;以及 将所述反馈信号提供至驱动器功率级以便对所述驱动电流和所述驱动电压中的至少一个进行调节。
18.一种用于驱动发光二极管(LED)模块的可编程驱动器,所述驱动器包括: 微控制器,其被配置为基于标称电流设置和预定功率限值确定电压基准信号; 输出电压控制,其被配置为接收所述电压基准信号,并且确定指示由所述电压基准信号所指示的基准电压和所述LED模块的驱动电压之间的差异的电压反馈信号;以及 功率级,其被配置为至少部分基于所述电压控制信号对用于驱动所述LED模块的最大输出电压进行限制。
19.根据权利要求18所述的驱动器,进一步包括: 控制电路中的可变设置电阻器,其可操作以提供期望标称电流,所述标称电流设置指示所述期望标称电流。
20.根据权利要求18所述的驱动器,进一步包括: 数字可寻址照明接口(DALI),其可操作以提供所述标称电流设置。
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