CN109076663B

CN109076663B - 控制照明装置的方法、照明控制电路和照明系统

Info

Publication number: CN109076663B
Application number: CN201780024579.7A
Authority: CN
Inventors: D·J·范卡索文; T·G·齐杰尔曼; M·范德汉姆; L·A·M·德琼
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2021-05-04
Anticipated expiration: 2037-04-04
Also published as: US10405383B2; ES2908577T3; EP3446546B1; US20190110343A1; WO2017182266A1; EP3446546A1; CN109076663A

Abstract

一种用于控制照明装置的照明控制电路，其包括至少两个并联的光源的集合。电流驱动器被用来向所述照明装置输送驱动电流。开关与第二光源相关联，其例如可以被提供用于颜色调节，并且所述开关的占空比以及整体驱动电流设置得以被控制，由此控制所述照明装置的颜色或色温设置以及调光水平。所述控制器基于所确定的占空比和调光水平从所述电流驱动器得出所需平均输出电流和预期平均输出电压，并且随后得出电流驱动器设置。以这种方式，所述电流驱动器被准确控制以输送所需输出。这使得单级驱动器能够被用来例如依据调光水平而控制多个光源通道的颜色或色温。

Description

控制照明装置的方法、照明控制电路和照明系统

技术领域

本发明涉及照明系统、特别是多通道照明系统的控制。多个通道例如可以提供颜色混合和色温控制，但是也可以通过使用多个光源而获得其它效果。

背景技术

存在各种已知的多通道LED光源。一种可能的部署形式并联地利用不同的颜色通道。每个通道例如可以独立地提供不同的颜色输出。可替换地，不同的LED可以被串联提供，并且可以使用旁路开关来选择哪些LED被激活，并且因此控制输出颜色。

本发明尤其涉及到并联的多个通道的使用。

这样的系统所面临的主要问题在于被分配用于驱动器的空间有限。例如，这些系统可以通过独立地驱动红色、绿色和蓝色LED而生成白色光。注意到，在实践中，绿色LED可以利用原生的蓝色LED和绿色荧光层。

这种类型的系统也可以被用来生成具有不同色温的白色光，例如使不同的LED串从单个灯具生成冷白色或暖白色光。可替换地，这样的系统可以提供全面的输出颜色控制。

此外，在LED模块或LED灯具中也碰到有多通道LED驱动器，在这些模块和灯具中不同通道被用于针对一般照明或任务照明生成不同的光束。

在当前实施方式中，该系统需要用于模块的不同LED的不同驱动器。例如，对于可调色的灯而言，在驱动器中需要多个LED通道来控制不同基色的强度。能够通过(连续)电流的变化或者在每个串中使用脉冲宽度调制(PWM)来控制不同颜色的“导通”时间来控制强度。PWM解决方案之所以是优选的是因为对电流控制的更为复杂的要求。

例如，由于不同通道的不同负载依赖性而可能需要单独的驱动器。问题之所以出现是因为光源驱动器的可用空间被固定为满足传统光源的需求，所述传统光源正常情况下包括一个或者最多两个通道，具有诸如调光功能之类的有限功能。具有暖白色和冷白色通道、RGB通道或者更多通道的多通道光源则具有总峰值功率以及总空间消耗，这是针对每个通道的要求的组合。为了将驱动器压缩到小型空间之中，诸如功率因数或效率之类的基本性能必须要有所牺牲，但是这通常是产品设计方所不能接受的。因此，需要使得在并不损害系统性能的情况下能够对驱动器电路进行小型化。

图1示出了常规的多通道照明系统驱动器电路。示出了三个LED负载10、11、12，它们例如可以具有三种不同的颜色输出。每一个被各自的驱动器20、21、22所驱动，它们实质上包括实施PWM控制的开关模式电源(SMPS)或线性驱动器。存在包括功率因数校正的全局AC-DC转换器14，以及远离实际光源自身的全局控制器16。全局控制器16向局部驱动器20、21、22提供命令以控制LED负载的操作。

这种方式具有二级驱动器的概念。一个驱动器级用于将市电电压转换为中间直流电压，并且另一个则用于将中间电压转换为LED电流。多个LED通道随后独立于彼此被控制。对于这种二级驱动器来说，多种拓扑可以用于或多或少独立于彼此地控制多个LED通道。

能够选择单级驱动器构思来降低成本。然而，利用这样的拓扑，难以控制多个颜色的LED通道。由于缓冲电容器将在开关每次闭合时放电，所以无法使用如用于可调色灯的旁通开关。在通道并联的情况下，所产生的系统在通道间具有高度依赖性。

存在根据调光水平实施色温调节的仅发白光的灯。这种颜色对于调光水平的依赖性在以下描述中被称作“调光色调(dimtone)”特征或功能。该特征提供了在较低调光水平下变得更暖的色温，由此模仿了白炽灯泡的表现。然而，利用驱动所连接LED的完整阵列的单级驱动器拓扑，难以控制多色温的LED通道。如果多个通道是并联的，则所产生的系统在通道间将具有高度依赖性。

被用来在非连接LED中实施调光色调特征的解决方案无法被用于所连接的由单个驱动器级驱动的灯。

对于在这些类型的可调谐LED灯中设置正确色点而言，重要的是控制不同的并联LED通道中的LED电流。该问题在除了色点之外还需要灯的调光状态是可控时变得更严重。

因此，需要一种方法来正确地控制单级驱动器以及个体LED通道的PWM开关，以确保能够设置正确的色点和调光状态(即，亮度水平)。

US 2016/0088697 A1公开了一种用于驱动光源的电路，包括耦合在电源和该光源之间的功率转换器，以及耦合至该功率转换器的控制器。该功率转换器从电源接收功率并且将经调整的功率提供至该光源。该控制器接收指示耦合在该电源和功率转换器之间的调光器的导通状态的导通状态信号，并且基于该导通状态信号来调节该光源的亮度。该控制器还接收指示耦合至该调光器的ON/OFF开关的操作的操作指示信号，并且基于该操作指示信号来调节该光源的色温。

发明内容

本发明由权利要求所限定。

根据依据本发明一个方面的示例，提供了一种用于控制照明装置的照明控制电路，所述照明装置包括互相并联连接的多个串，所述多个串包括第一串和第二串，所述第一串包括第一光源，所述第二串包括第二光源和停用开关，所述第二光源与所述停用开关串联连接，所述第一光源和第二光源具有不同的色点，所述照明控制电路进一步包括：

电流驱动器，用于将所需平均输出电流输送至所述照明装置，所述电流驱动器具有用于接收电流驱动器设置的输入；

控制器，用于控制所述停用开关的占空比以控制所述照明装置的颜色或色温设置，并且用于向所述电流驱动器提供电流驱动器设置由此控制所述照明装置的调光水平；

其中所述控制器被调适以基于所述照明装置的所控制占空比和调光水平而获取来自所述电流驱动器的所需平均输出电流，并且从所述所需平均输出电流得出电流驱动器设置，而使得所述多个串中的每个串具有光源利用因数，其中所述光源利用因数的和大于100％。

该照明控制电路被部署为向照明装置输送可控电流，其中该可控电流由该照明装置的特性所确定。该照明装置的特性可以从停用开关的所需占空比得出，由此控制颜色或色温设置。该控制器使用该照明装置的所控制占空比和调光水平而从电流驱动器得出所需平均输出电流。该所需平均输出电流因此被选择为使得该照明装置的光源的利用因数之和大于100％。

光源的利用因数是光源发光的时间与光源不发光的时间的比率。当光源例如由停用开关的占空比所导致的在70％的时间被接通时，利用因数为70％。当一个光源具有70％的利用因数而另一个光源具有60％的利用因数时，利用因数的和为130％。

该控制电路向照明装置输送可控电流。因此可以使用单级驱动器。为了支持可调节的输出颜色或色温，使用了至少两个光源，并且这些中的至少一个具有相关联的停用开关以实施PWM控制。因此，颜色或色温例如可以依赖于调光水平得到控制，但是并不需要对光源进行单独和独立的控制。

基于所选择颜色或色温的所需PWM设置以及调光水平，能够确定电流驱动器所需要的平均电流。这能够由用于控制电流驱动器的控制信号的PWM占空比所定义。此外，基于对光源以及光源电路中的其它部件的特性的了解，还能够得出在PWM信号的不同阶段在该电路中出现的电压。这进而使得在电流驱动器的输出处所预期的平均电压能够得以被确定。该电流驱动器因此能够被设定至向照明装置准确输送所需输出的控制设置。

由于应用于颜色调节光源(或多个光源)的PWM控制所导致的电流变化在确定总驱动器电流时会被纳入考虑之中。因此，调节光源的所需PWM设置被用来得出所需要的整体电流水平。然而，将出现在输出处的电压同样被考虑，从而正确的控制设置能够被应用于电流驱动器，尤其是所需平均电压能够被电流驱动器的输出处的缓冲电容器所保持。不同的光源可以被认为是不同的并联通道，并且在任意一个时间在驱动器处出现单个驱动电压水平。

可能存在全部并联连接的多于两个的光源，例如与共用的缓冲电容器并联。

第一光源可以被认为是主光源，而第二光源可以被认为是颜色调节光源。可以有多个颜色调节光源。

该电路可以仅利用与第二(例如，颜色调节)光源相关联的开关(以及可选地还有电阻器)来实施。然而，为了给出附加的控制选项，更为复杂的实施方式是可能的。

可以使用微处理器来实施控制算法，并且这降低了驱动附加的颜色调节通道所需电子器件的成本。使用微控制器在例如根据调光水平选择色温方面带来了灵活性。

以这种方式，一个或多个颜色调节通道可以充当根据设定的调光水平实施色温变化的调光色调通道。然而，该电路可以被用来实施其它颜色调节，并且例如可以具有作为第一、第二和第三光源的RGB照明通道，或者它可以具有不同色温的多个白色通道。

在RGB系统的情况下，每个通道将具有停用开关，从而RGB通道可以使得它们的PWM设置被独立调节。然而，该通道仅保持部分独立，这在于它们共享驱动器所输送的电流并且共享相同的压降。

电阻器可以与第二光源串联提供。由于电流被输送至作为单个单元的光源，所以该电阻器可以被用来控制第一光源和第二光源之间的电流划分，由此调谐第二(例如，颜色调节)光源影响整体光输出的方式。

还可以与第一光源串联地提供第二停用开关，其中该控制器进一步用于控制该第二停用开关的占空比。

通过利用PWM信号(以及第二光源)控制第一光源开关，可以使得该系统与给出编码闪烁光输出的编码光特征相兼容。

该电路可以用于控制包括至少三个光源的集合的照明装置，该至少三个光源包括全部并联的作为第一光源的主光源，作为第二光源的颜色调节光源，以及作为第三光源的另外的颜色调节光源，并且它可以进一步包括与该另外的颜色调节光源串联的第三停用开关，其中该控制器进一步用于控制该第三停用开关的占空比。

以这种方式，可以有三个(或更多)照明通道。本发明可以扩展至具有多个通道的系统从而形成可调谐的白色灯或可调色灯的低成本实施方式。也可以出于电流平衡的目的而提供与该第三光源串联的电阻器。

该系统可以将颜色变化实施为调光水平的函数，从而作为输入所接收的调光水平由此被用来控制整体照明输出水平(标准调光功能)，并且同时控制输出颜色或色温。

本发明还提供了一种照明电路，包括：

如上文所限定的照明控制电路；

第一光源；和

第二光源，其与所述第一光源并联，并且所述第一光源和第二光源具有不同的色点。

该第一光源可以是具有第一色温的白色光源，并且该第二(例如，颜色调节)光源可以是具有不同的第二色温的白色光源。该色温可以更低(即，更暖的颜色)，并且其因此可以在调光期间以更成比例的方式被使用以实施调光色调功能。

可以提供第三光源(其充当另外的颜色调节光源)，其中该第三光源是具有不同的第三色温的白色光源。它例如可以比主光源的色温更高。例如，这使得该系统能够在日光白和暖白色设置之间进行控制。

本发明还提供了一种控制照明装置的方法，所述照明装置包括互相并联连接的多个串，所述多个串包括第一串和第二串，所述第一串包括第一光源(380)，所述第二串包括第二光源(400；500)和停用开关(40a；50a)，所述第二光源(400；500)与所述停用开关(40a；50a)串联连接，所述第一光源(380)和第二光源(400；500)具有不同的色点，所述方法包括：

接收颜色或色温设置以及调光水平；

基于所述颜色或色温设置控制所述停用开关(40a；50a)的占空比；

基于所控制占空比(PWM_dimotone)和所述照明装置的调光水平获取来自电流驱动器(36)的所需平均输出电流(Iconverter)；

从所需平均输出电流(Iconverter)得出电流驱动器设置(PWM_current_setpoint)，而使得所述多个串中的每个串具有光源利用因数，其中所述光源利用因数的和大于100％。

该方法包括向照明装置输送可控电流，其中该可控电流由该照明装置的特性所确定。该照明装置的特性可以从停用开关的所需占空比得出，由此控制颜色或色温设置。该控制器使用该照明装置的受控的占空比和调光水平而从电流驱动器得出所需平均输出电流。该所需平均输出电流因此被选择为使得该照明装置的光源的利用因数大于100％。

该方法可以用于控制包括至少三个光源(均具有不同的色点)的集合的照明装置，该至少三个光源包括全部并联的作为第一光源的主光源，作为第二光源的颜色调节光源，以及作为第三光源的另外的颜色调节光源，其中该方法进一步包括与第三串联的第三停用开关的占空比。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了用于驱动多个照明通道的已知照明控制架构；

图2示出了照明电路的第一示例；

图3示出了照明电路的第二示例；

图4示出了控制电流驱动器的方法；和

图5示出了针对不同调光水平的电流-电压特性的集合的示例。

图6示出了已知照明控制电路的光源利用因数的示例。

图7示出了根据所提出发明的照明控制电路的光源利用因数的示例。

具体实施方式

本发明提供了一种用于控制照明装置的照明控制电路，该照明装置包括彼此并联连接的多个串。该多个串包括第一串和第二串。该第一串包括第一光源，并且该第二串包括第二光源。在一个示例中，该第一和第二光源分别是主光源和颜色调节光源。电流驱动器被用来向该照明装置输送驱动电流。该第二串进一步包括与该第二光源串联连接的停用开关，并且该开关的占空比以及整体驱动电流设置得以被控制，由此控制该照明装置的颜色或色温设置和/或调光水平。

该控制器基于所确定的占空比和调光水平从电流驱动器得出所需平均输出电流和预期平均输出电压，并且随后得出电流驱动器设置。以这种方式，该电流驱动器被准确控制以输送所需输出。

以这种方式，可以使用单级驱动器而使得颜色或色温能够例如依据调光水平而得到控制。

图2示出了申请人已经提出但是并未在本申请提交时公布的照明电路的第一示例。

该电路接收市电输入30，其被提供至电磁干扰(EMI)滤波器32。该市电信号由整流器34进行整流并且随后向电流调节驱动器36提供DC功率，所述电流调节驱动器36可以被认为充当可控电流源。驱动器36为常规设计并且可以例如包括电流调节开关模式功率转换器。其将输出电流转换器输送至其负载。

注意到，本发明可以另外应用于DC供电的照明电路。

在该示例中，负载电路具有大的缓冲电容器Cbuffer以抑制市电频率所导致的闪烁。负载包括LED配置。基本LED配置由通常(但并非必然)具有一串或多串白色LED 380的主通道38所构成。这些LED充当照明电路的主光源，并且它们具有与整个产品所期望的主要色温相匹配的色温。市电通道38是第一串的示例。

颜色调节光源形成辅助颜色调节光源通道40的一部分。这具有拥有不同色点的LED 400以便调谐该产品的被感知输出颜色。辅助颜色调节光源通道40是第二串的示例。该主通道和辅助颜色调节光源通道是并联连接的两个串。

在一个示例中，这使得上文所描述的调光色调功能能够得到支持，照明输出颜色由此作为调光水平的函数而变化。因此，颜色调节光源通道40在该情形下定义了调光色调通道。通道40的LED可以具有较暖的照明输出，即较低的色温。

调光色调通道40具有对其应用调光色调开关控制信号PWM_dimtone的串联开关40a。在所示示例中，主通道38也具有对其应用主开关控制信号PWM_white的串联开关38a。然而，该开关是可选的。

该(或每个)串联开关通常被实施为MOSFET晶体管，并且其可以被用来开启或关闭通道。在调光色调通道40中，提供附加的串联电阻器40b以限制调光色调通道40中的电流。该电阻器被使用而使得跨通道40的LED保留有所期望的电压，并且它之所以被需要是因为通道并不独立。它们的并联连接导致了以下的约束，即跨每个通道的电压——也就是跨接缓冲电容器Cbuffer的电压——都是相同的。

然而，该电阻器在特定LED的配置使得所有通道的所需电压操作点都是相同的情况下并不需要。

该电路具有微处理器42，其接收作为外部输入44的所期望调光水平和/或输出颜色。基于该外部输入，PWM控制信号PWM_dimtone被生成，并且PWM信号PWM_white在主通道内也有开关控制的情况下被生成。

在一个基本的实施方式中，该外部控制信号仅是调光水平，并且微处理器实施了在调光水平和输出颜色之间的固定关系。在更为高级的实施方式中，该关系可以被编程。在另外的实施例中，外部输入44可以被用来独立于调光水平设置色点和色温，并且其可以被用来在色点或色温并无变化的情况下实施调光功能。

开关38a、40a利用由微处理器所生成的各自的脉冲宽度调制(PWM)控制信号进行控制。(充当电流源的)驱动器的设置点也能够由该处理器利用类似信号或者利用如该示例所示的PWM信号(PWM_current_setpoint)来控制。

对于人眼来说，所发射光的颜色是两种基本颜色的混合。输出颜色可以通过调谐两种基本颜色之间的比率而被调谐。这能够通过控制串联开关的占空比以及驱动器的电流设置点的组合来实现。虽然在通道之间(由于缓冲电容器而)存在强耦合，但是三个占空比能够被选择而使得所期望的输出颜色在它处于所安装LED的色域(通量和颜色)内的情况下得以被实现。

LED通道共享相同的正向电压。针对每个操作点，串电压将或多或少是恒定的(忽略由于市电频率所导致的剩余变化以及由于PWM频率所导致的小幅变化)。每个通道具有对应于峰值通量的正向电流(在开关闭合时)。通道的平均通量简单地是开关的占空比乘以峰值通量。

通过主通道的电流能够通过针对白色通道开关38a的占空比选择适当数值来调谐。对于一个或多个辅助通道，电流能够通过针对串联电阻器以及PWM控制选择适当数值而被调谐。

如上文所提到的，主通道中的开关38a是可选的。在没有它的情况下，系统有选择地从主通道移除电流并且将其转移至辅助通道，但是有持续电流流过主通道。在主通道中有开关的情况下，例如为了更为有效的操作，能够在占空比和亮度之间找到折中。

此外，在所有通道中提供开关意味着系统能够生成编码光输出，根据该编码光输出，通过光输出的受控闪烁来编码消息。

光源被应用在由大量光源所组成的照明系统中。光源的若干参数可以有所变化，诸如光强度、光颜色、光色温，以及甚至光方向。通过改变和控制不同光源的这些参数，照明设计者或者该系统的用户被使得能够生成照明场景。编码光输出的使用可以被用来使得能够对光源进行更为直观且更加简单的控制并且创建场景。编码光涉及到例如基于光输出的唯一调制而在光输出中嵌入不可见的标识符。

也被称作代码的这些光源标识符允许对个体的局部照明贡献进行识别和强度估计。这能够在光控制应用中应用，诸如调试(commissioning)、光源选择和交互式场景设置。这些应用例如在家庭、办公室、商店和医院中有所运用。光源标识符因此使得能够对照明系统进行简单且直观的控制操作，而这原本是非常复杂的。

编码能够基于将所期望的编码光频率设置为PWM频率或者通过将PWM频率设置为所期望符号速率(的倍数)并且对占空比进行调制。主通道中的开关仅在使用编码光时才是必需的。

图3示出了申请人所提出的另一种部署形式，但是在本申请提交时同样并未公开。

如图3所示，该概念能够被扩展至包含多于两个通道的多个并联串。使用与图2中相同的附图标记来表示相同的部件。

除了主通道38之外，存在都与主通道并联的第一颜色调节通道50和另外的(第二)颜色调节光通道52。通道50具有串联开关50a和电阻器50b，并且LED 500具有暖白色输出(低色温)。通道52具有串联开关52a和电阻器52b，并且LED 520具有冷白色输出(高色温)。

如图2中的示例，主通道也具有开关38a，但是这同样是可选的。

图3的配置能够被用来使用低成本的单级驱动器创建可调谐的白色产品。其将一个主通道与两个辅助通道——暖白色通道和冷白色通道——相结合。所有通道的开关都由微处理器42控制。

针对处于“暖白色”和“白色”之间的目标色点，主通道结合暖白色辅助通道一起使用。针对处于“冷白色”和“白色”之间的色点，主通道结合冷白色辅助通道一起使用。

可以使用相同的方式来提供基于RGB通道的全色彩输出，或者甚至可以有其中白色LED与RGB LED相结合的更多通道。

在设计使用上述控制系统的光系统时，需要一些考虑：

串联电阻器40b、50b、52b中的耗散可能影响到系统的功效和热设计。这能够通过仔细地选择LED串而使得它们的正向电压并非过于不同来防止。

通过通道的峰值电流在真实系统中不应当随意变小。如果电流变得过小，则该系统的输出通量和输出颜色将变得对于LED制造变化过于敏感。该问题能够通过在请求小的平均通量时为通道选择小的占空比而由此将峰值电流保持在可接受的水平来绕开。

使用频率调制的编码光系统的信号质量取决于不同通道的占空比。占空比接近于50％是最优的。该系统具有一定的自由度以便能够优化编码光信号质量的配置。

以上示例示出了并联通道，从而存在共用的串电压，并且所输送的整体电流在通道间共享。所控制的信道具有串联开关。然而，也可以使用并联的旁通开关来绕过通道中的一些或全部LED。

如上文所解释的，控制器接收外部输入以便控制调光水平和/或色点。用于接收命令的控制接口可以是DALI接口或Zigbee无线接口。调光接口可以另外使用1-10V协议(IEC60929-E).

如上文所解释的，微处理器42将它作为外部输入44所接收的色温和亮度命令变换为不同的PWM信号。一个PWM信号用于电流源36，并且针对每个LED通道有一个PWM信号。

为了设置正确的色点和亮度水平，不同LED通道的行为需要是可预测的。

该可预测性可以通过在PWM信号的开启状态期间保持每个通道相同的峰值电流来确保。当LED的表现为已知时，所产生的色点通过计算混合来自多个通道的光的结果来获得。不同色点将具有不同的PWM组合。

图3的拓扑的困难在于，转换器34、36所提供的电流在不同LED通道上被划分。虽然所有通道中的峰值电流被保持，但是需要由电流源所提供的平均电流则取决于不同通道中的实际PWM信号。电流源的输出电压同样取决于PWM组合。

本发明涉及到用于找出电流源36的正确设置点的方法，并且其提供了反向计算以便找出该正确设置点。

图4示出了该方法。

在步骤60，接收亮度(B)和色点(CCT)作为外部输入44。

在步骤62，色点(CCT)被转换为针对不同颜色的所需PWM组合。在所示的示例中，有针对暖白色、白色和冷白色的三个PWM信号(PWM_WW:PWM_white:PWM_CW)。特别地，针对不同通道以灯在该具体色点所能够输送的最大通量而获得PWM组合(例如，从查找表获得)。以该最大通量，通道之一将具有1的PWM占空比，即一个通道将会持续开启，从而在保持相同占空比比率的同时亮度无法进一步增加。

该系统因此在该阶段找到了所能够输送的最大通量下的PWM组合。

在步骤64，该PWM信号例如基于适当调光水平而以因数α被线性缩放。例如，如果在针对该色点的最大通量下，调光水平为50％且PWM组合为1:0.5:0，则所产生的PWM组合将为0.5:0.25:0。

在步骤66，获得该PWM组合下——即在该亮度水平下——所需要的平均电流。这使用以下公式来完成：

δ_PWNn是通道n的占空比，并且I_peak,PWNn是该通道的峰值电流。该平均驱动器电流I_avg,driver在图4中被简单地示为Iav。

在步骤68，确定平均电流Iav是否高于转换器所能够调节的最小值Iavmin。如果其不高于该水平，则其被裁切至固定水平。

由于非理想的电流源行为，在步骤70，该电流源的平均输出电压Vav也被确定。使用LED电压并且基于峰值电流计算来自电阻器50b和52b的偏置电压，确定了需要在不同LED通道上保持的平均电压。

在步骤72，所确定的平均电流和电压被用来查找电流源的适当设置点PWM_current_setpoint(图4中被示为PWM₃₆)。这被选择为使得平均电压能够被缓冲电容器(Cbuffer)所保持。

在一个示例中，可以使用表示功率转换器的电压-电流行为的查找表。

图5针对应用于功率转换器的20％、40％、50％、70％、80％和100％的不同调光水平示出了输出电流(y轴)和输出电压(x轴)之间的关系的集合。区域80是转换器的工作区域。在区域80的最低电压之下，LED被关闭。在区域80的最高电压之上，超压保护系统介入。当然，不同功率转换器将具有不同的工作电压范围以及不同的电流-电压特性。

通过利用峰值电流(例如，串38a)和偏置电阻器的计算，能够计算出平均电压。注意到，输出电压并不被直接控制，而是作为流过在任意特定时间出现的负载的电流的结果。

仅一个串计算是必要的，因为可以假设电容器电压将由于PWM开关行为而不发生变化。随后从查找表确定要应用于转换器的调光水平(PWM_current_setpoint)(如图4中步骤72的部分)。

开关模式的开关频率处于60-100kHz的量级，而PWM频率(PWM_CW、PWM_white和PWM_WW)则例如大约为1kHz。转换器的设置点的控制循环较为缓慢，例如为400Hz的量级。

以这种方式，单级转换器的模型被用来预测转换器的PWM占空比。

如上文所解释的，控制算法的一种适当实施方式是用于可调谐的白色灯。该灯例如能够在2200K白色光和6500K白色光之间改变照明输出的颜色。为了能够以适当白色的最小误差来实施，可以在2200K、2700K和6500K选择三个白色通道。中值可以有所不同，例如3000K，以支持相同的整体调节范围。

然而，本发明能够应用于需要至少两个通道来驱动光源的所有类型的多通道照明系统，诸如用于混色或者相关色温(CCT)光源。

该系统利用控制器。可以被用于控制器的部件包括但并不局限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)、微控制器(MCU)和现场可编程门阵列(FPGA)。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相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以利用一个或多个程序来编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，所述程序实行所需功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内或者是便携式的，从而存储在其上的一个或多个程序能够被加载到处理器或控制器中。

因此，本发明还包括计算机程序，其包括在被处理器运行时适于实施如上文所描述的控制方法的代码手段。

图6示出了表示三个PWM型号的时间周期的图形。虚线表示一个时间周期。PWM信号由已知控制器所生成，从而控制通道中的开关以形成所期望的光输出。光源均具有不同于彼此的色点。在图6所示的示例中，处于图的底部的第一通道在该时间周期的37.5％期间导通。处于图的中间的第二通道在该时间周期的37.5％期间导通，并且处于图的顶部的第三通道在该时间周期的25％期间导通，从而三个通道的光源利用因数的和为100％。通道被连续激活从而通道的占空比并不相互重叠。针对这样的情形，三个通道的光源利用因数的和永远不会超过100％。

图7示出了表示PWM信号的时间周期的图形。虚线表示一个时间周期。PWM信号由控制器42所生成并且控制通道中的开关以形成所期望的光输出。光源均具有不同于彼此的色点。在图7所示的示例中，每个通道在完整的时间周期期间导通，从而三个通道的光源利用因数的和为300％。该大的利用因数的结果在于，在该示例中，仅利用总电流振幅的1/3，就能够生成与已知光源相比类似的光输出。

通过研习附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所请求保护的发明时能够理解并实施针对所公开实施例的其它变化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”(“a”或“an”)并不排除多个。某些措施在互相不同的从属权利要求中被引用的仅有事实并不表示这些措施的组合无法被加以利用。权利要求中的任何附图标记都不应当被理解为对范围的限制。

Claims

1.一种用于控制照明装置的照明控制电路，所述照明装置包括互相并联连接的多个串，所述多个串包括第一串(38)和第二串(40；50)，所述第一串(38)包括第一光源(380)，所述第二串(40；50)包括第二光源(400；500)和停用开关(40a)，所述第二光源(400；500)与所述停用开关(40a)串联连接，所述第一光源(380)和所述第二光源(400；500)具有不同的色点，所述照明控制电路包括：

电流驱动器(36)，用于将所需的平均输出电流(Iconverter)输送至所述照明装置中的并联连接的所述多个串，所述电流驱动器(36)具有用于接收电流驱动器设置(PWM_current_setpoint)的输入，以向所述照明装置中的并联连接的所述多个串递送所需的输出；

控制器(42)，包括用于得到期望的输出色点和期望的调光水平的外部输入(44)，并且被布置用于：

-通过将所期望的输出颜色转换为所述停用开关的所需占空比(PWM_dimtone)来控制所述停用开关(40a)，以获得不同的颜色；

-基于所期望的调光水平线性地缩放所述停用开关的所述占空比(PWM_dimtone)；

-基于所述停用开关的所缩放的占空比(PWM_dimtone)来确定所需的平均输出电流(Iconverter)；

-确定所述多个串两端所需的平均输出电压(Vav)；以及

-基于所确定的所需的平均输出电流(Iconverter)和所确定的平均输出电压(Vav)确定所述电流驱动器设置(PWM_current_setpoint)。

2.根据权利要求1所述的照明控制电路，进一步包括与所述第二光源串联的电阻器(40b)。

3.根据权利要求1或2所述的照明控制电路，进一步包括与所述第一光源(380)串联的第二停用开关(38a)，其中所述控制器(42)进一步用于控制所述第二停用开关(38a)的占空比。

4.根据权利要求3所述的照明控制电路，其中所述多个串进一步包括第三串(52)，所述第三串(52)包括第三光源(520)，所述第一光源(380)是主光源，所述第二光源(500)是颜色调节光源，并且所述第三光源(520)是另外的颜色调节光源，其中所述第三串(52)进一步包括与所述第三光源(520)串联连接的第三停用开关(52a)，其中所述控制器(42)进一步用于控制所述第三停用开关(52a)的占空比。

5.根据权利要求1所述的照明控制电路，其中所述期望的输出色点的设置以及所述期望的调光水平都从调光设置得出。

6.一种照明电路，包括：

根据之前任一项权利要求所述的照明控制电路；以及

所述照明装置。

7.根据权利要求6所述的照明电路，其中所述第一光源(380)是具有第一色温的白色主光源，并且所述第二光源(400；500)是具有不同的第二色温的白色的颜色调节光源。

8.根据权利要求7所述的照明电路，其中所述多个串进一步包括第三串(52)，所述第三串(52)包括第三光源(520)，所述第三光源(520)是具有不同的第三色温的白色的另外的颜色调节光源。

9.一种控制照明装置的方法，所述照明装置包括互相并联连接的多个串，所述多个串包括第一串(38)和第二串(40；50)，所述第一串(38)包括第一光源(380)，所述第二串(40；50)包括第二光源(400；500)和停用开关(40a；50a)，所述第二光源(400；500)与所述停用开关(40a；50a)串联连接，所述第一光源(380)和所述第二光源(400；500)具有不同的色点，所述方法包括：

接收期望的颜色或色温设置以及期望的调光水平；

基于所述期望的颜色或色温设置控制所述停用开关(40a；50a)的占空比；

基于所期望的调光水平线性地缩放所述停用开关的所述占空比(PWM_dimotone)；

基于所缩放的占空比(PWM_dimotone)，从电流驱动器(36)向并联连接的所述多个串导出所需的平均输出电流(Iconverter)；

确定跨所述多个串的两端所需的平均输出电压(Vav)；

从所述所需的平均输出电流(Iconverter)和所确定的平均输出电压(Vav)得出电流驱动器设置(PWM_current_setpoint)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一串进一步包括与所述第一光源(380)串联连接的第二停用开关(38a)，并且其中所述方法进一步包括控制所述第二停用开关(38a)的占空比以提供编码光输出。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个串进一步包括第三串(52)，所述第三串(52)包括第三光源(520)，所述第一光源(380)是主光源，所述第二光源(500)是颜色调节光源，并且所述第三光源(520)是另外的颜色调节光源，其中所述第三串(52)进一步包括与所述第三光源(520)串联连接的第三停用开关(52a)，其中所述方法进一步包括控制所述第三停用开关(52a)的占空比。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一光源(380)是具有第一色温的白色主光源，并且所述第二光源(400；500)是具有更高的第二色温的白色的颜色调节光源。

13.根据权利要求9所述的方法，包括从调光设置得出所述颜色或色温设置以及所述调光水平。