CN109792814A - 预充电照明控制电路 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于操作一个或多个发光器件的系统和方法。在一个示例中，模拟电路输出电压脉冲以驱动电压调节器，以便可以在所请求的照明强度水平范围内从一个或多个发光器件提供更一致的光强。

Description

预充电照明控制电路

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月23日提交的名称为“PRE-CHARGE LIGHTING CONTROLCIRCUIT”的美国临时申请No.62/398794的优先权，其全部内容通过引用整体并入本申请。

背景技术

固态照明器件可以在各种照明强度水平下操作以提供各种水平的照明。在一些情况下，照明器件输出对正在制造的设备的固化时间或其他过程变量有影响。因此，可能希望提供一致的已知水平的光强以减少产品变化。然而，通常通过电压调节器向照明阵列供电。电压调节器的初始输出可能在来自照明阵列的不同照明水平之间是不一致的。例如，如果对于期望的光强水平而言要求40％的可用电压调节器输出，则会使电压调节器花费15ms来输出足以提供所需光强水平的电压。然而，如果对于期望的光强水平而言要求100％的可用电压调节器输出，则会使电压调节器花费2ms来输出足以提供所需光强水平的电压。响应时间延迟可归因于电压调节器内的电阻器/电容器网络的充电。希望的是，电压调节器的输出能以在各种被要求的照明强度水平之间提供更一致的开始时间的方式进行响应，使得来自照明阵列的输出可以更一致。

本申请的发明人已经认识到上述缺点并且已经开发了一种用于操作一个或多个发光器件的系统，包括：固态照明器件阵列；电压调节器，该电压调节器包括电压调节器输入端，电压调节器电耦合到固态照明器件阵列；以及具有预充电电路输出端的模拟预充电电路，该预充电电路输出端电耦合到电压调节器输入端，模拟预充电电路包括预充电电路输入端，预充电电路输入端电耦合到固态照明器件阵列，模拟预充电电路包括定时电路，模拟预充电电路包括电耦合到定时电路的第一电容器和第一电阻器。

通过控制从模拟预充电电路向电压调节器提供输入，可以在照明阵列加电状态期间更精确地控制照明阵列的光强。模拟预充电电路可以输出具有下述持续时间的电压脉冲，也即该持续时间被控制为时间的函数或者被控制为在固态照明器件处产生的电压的函数。当需求较低水平的光强时，模拟预充电电路可以输出具有预定持续时间的电压。具有预定持续时间的电压脉冲用于对电压调节器内的电阻器/电容器网络进行快速充电，以便可以提供所需的光强。模拟预充电电路可以输出下述电压脉冲，也即该电压脉冲的持续时间受固态照明器件处产生的电压的限制，以获得更高水平的所需光强。通过响应于照明器件处的电压来限制模拟预充电电路输出电压，可以控制电压调节器输出以节省能量并降低超过期望光强水平的可能性。

本说明书可提供若干优点。特别地，该方法可以改善照明系统光强控制。此外，该方法可以提供功耗的改善。此外，可以提供该方法而无需复杂的数字控制器。

单独依据以下具体实施方式或依据以下具体实施方式与附图的结合，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。其并不意味着定义所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了照明系统的示意图。

图2示出了示例性的照明阵列电压调节器的示意图。

图3示出了示例性的模拟预充电电路。

图4示出了示例性的照明阵列激活序列。

图5示出了示例性的用于控制光反应系统的方法。

具体实施方式

本说明书涉及具有调节电流的照明系统。图1示出了一个示例性照明系统，其中提供了调节电流控制。可以根据图2和图3中所示的示例电路提供照明电流控制。然而，提供类似于所示电路的所描述功能或操作的替代电路也包括在本说明书的范围内。照明系统可以提供图4中所示的预测序列(prophetic sequence)。该电路可以根据图5所示的方法操作。各种电气图中的部件之间所示的表示电气互连的线表示图示器件之间的电流路径。

现在参考图1，示出了根据本文描述的系统和方法的光反应系统10的框图。在该示例中，光反应系统10包括照明子系统100、控制器108、电源102和冷却子系统18。

照明子系统100可以包括多个发光器件110。发光器件110可以是例如LED器件。实施对多个发光器件110的选择以用于提供辐射输出24。辐射输出24被引导至工件26。返回的辐射28可以从工件26被引导回到照明子系统100(例如，通过辐射输出24的反射)。

辐射输出24可以经由耦合光学器件30被引导至工件26。如果使用耦合光学器件30，则可以有多种实施方式。作为示例，耦合光学器件可以包括插入在提供辐射输出24的发光器件110和工件26之间的一个或多个层、材料或其他结构。作为示例，耦合光学器件30可以包括微透镜阵列以增强收集、聚光、准直或以其它方式提高辐射输出24的质量或有效数量。作为另一个例子，耦合光学器件30可包括微反射器阵列。在采用这种微反射器阵列时，提供辐射输出24的每个半导体器件可以一对一地设置在相应的微反射器中。

每个层、材料或其他结构可具有选定的折射率。通过适当地选择每个折射率，可以选择性地控制在辐射输出24(和/或返回的辐射28)的路径中的层、材料和其他结构之间的界面处的反射。作为示例，通过控制设置在半导体器件与工件26之间的选定界面处的这种折射率的差异，可以减少、消除或最小化该界面处的反射，从而为了最终输送至工件26而增强该界面处的辐射输出的传输。

耦合光学器件30可用于各种用途。例如，其用途可以包括保护发光器件110，保持与冷却子系统18相关联的流体的冷却，收集、冷凝和/或准直辐射输出24，收集、引导或拒绝返回的辐射28，或者用于其他用途，这些用途可以单独使用或组合使用。作为另一个例子，光反应系统10可以采用耦合光学器件30，以便增强辐射输出24的有效质量或数量，特别是当被输送至工件26时。

所选择的多个发光器件110可以经由耦合电子器件22耦合到控制器108，以便向控制器108提供数据。如下面进一步描述的，控制器108也可以被实现为通过例如该耦合电子器件22控制这种用于提供数据的半导体器件。

控制器108优选地还连接到且被实现为控制电源102和冷却子系统18中的每一个。此外，控制器108可以从电源102和冷却子系统18接收数据。

控制器108从电源102、冷却子系统18、照明子系统100中的一个或多个接收的数据可以是各种类型。作为示例，该数据可以分别代表与所耦合的半导体器件110相关联的一个或多个特性。作为另一示例，该数据可以表示与提供数据的相应组件12、102、18相关联的一个或多个特性。作为又一个示例，该数据可以表示与工件26相关联的一个或多个特性(例如，表示被引导至工件的辐射输出能量或光谱分量)。而且，该数据还可以表示这些特征的某种组合。

控制器108可以被实现为在接收任何这样的数据之后都响应该数据。例如，响应于来自任何这种组件的这种数据，控制器108可以被实现为控制电源102、冷却子系统18和照明子系统100(包括一个或多个如此耦合的半导体器件)中的一个或多个。作为示例，响应于来自照明子系统的、指示在与工件相关联的一个或多个点处光能不足的数据，控制器108可以被实现为：(a)增加电源给一个或多个半导体器件110的电流和/或电压供应；(b)通过冷却子系统18增强照明子系统的冷却(即，某些发光器件，如果被冷却就能提供更大的辐射输出)；(c)增加电源被提供给这些器件的时间；或(d)上述的组合。

照明子系统100的各个半导体器件110(例如，LED器件)可以由控制器108独立控制。例如，控制器108可以控制第一组的一个或多个单独的LED器件发射第一强度、第一波长等的光，同时控制第二组的一个或多个单独的LED器件发射另一种强度、另一种波长等的光。第一组的一个或多个单独的LED器件可以位于同一半导体器件110阵列内，或者可以来自不止一个半导体器件110阵列。半导体器件110的阵列也可以由控制器108独立于照明子系统100中的其他半导体器件110阵列来进行控制。例如，可以控制第一阵列的半导体器件发射第一强度、第一波长等的光，而控制第二阵列的半导体器件发射第二强度、第二波长等的光。

作为另一示例，在第一组条件下(例如，对于特定工件、光反应和/或一组操作条件)，控制器108可操作光反应系统10以实施第一控制策略，而在第二组条件下(例如，对于特定工件、光反应和/或一组操作条件)，控制器108可以操作光反应系统10以实现第二控制策略。如上所述，第一控制策略可以包括操作第一组的一个或多个单独的半导体器件(例如，LED器件)以发射第一强度、第一波长等的光，而第二控制策略可以包括操作第二组的一个或多个单独的LED器件发射第二强度、第二波长等的光。第一组的LED器件可以是与第二组的LED器件相同的LED器件组，并且可以跨越一个或多个LED器件阵列，或者可以是与第二组不同的LED器件组，以及不同组的LED器件可以包括来自第二组的一个或多个LED器件的子集。

冷却子系统18被实施为管理照明子系统100的热行为。例如，通常，冷却子系统18提供这种子系统12的冷却，更具体地，提供半导体器件110的冷却。冷却子系统18也可以实施冷却工件26和/或工件26与光反应系统10(例如，特别是照明子系统100)之间的空间。例如，冷却子系统18可以是空气或其他流体(例如水)冷却系统。

光反应系统10可用于各种应用。实例包括但不限于从油墨印刷到DVD制造和光刻的固化应用。通常，采用光反应系统10的应用具有相关参数。也就是说，应用可以包括如下相关的操作参数：在一个或多个时间段上施加的、在一个或多个波长处提供的一个或多个水平的辐射功率。为了适当地完成与应用相关的光反应，可能需要在一个或多个这些参数的一个或多个预定水平处或之上(和/或在一定时间，多个时间或一段时间范围内)、并在工件处或附近递送光学功率。

为了遵循预期应用的参数，提供辐射输出24的半导体器件110可以根据与应用的参数(例如温度、光谱分布和辐射功率)相关联的各种特性来进行操作。同时，半导体器件110可以具有某些操作规范，该操作规范可以与半导体器件的制造相关联并且可以被遵循以便防止器件的破坏和/或防止器件的退化等问题。光反应系统10的其他组件也可具有相关的操作规范。这些规范可以包括操作温度和应用温度、电功率以及其他参数规范的范围(例如，最大值和最小值)。

因此，光反应系统10支持监控应用的参数。另外，光反应系统10可以提供对半导体器件110的监控，包括它们各自的特性和规格。此外，光反应系统10还可以提供对光反应系统10的所选其他组件的监控，包括它们各自的特性和规格。

提供这样的监控可以使得能够验证系统的正确操作，从而可以可靠地评估光反应系统10的操作。例如，系统10可以根据一个或多个应用参数(例如，温度，辐射功率等)、与这些参数相关联的任何组件特性和/或任何组件的相应操作规范来以不期望的方式操作。监控的提供可以是响应的，并且可以根据控制器108通过系统的一个或多个组件接收的数据来执行。

监控还可以支持对系统操作的控制。例如，可以通过控制器108接收并响应来自一个或多个系统组件的数据来实施控制策略。如上所述，该控制可以被直接实施(即，基于关于该组件操作的数据，通过被引导至组件的控制信号来控制组件)或被间接实施(即，通过被引导以调整其他组件的操作的控制信号来控制组件的操作)。作为示例，半导体器件的辐射输出可以通过用于调节施加给照明子系统100的功率的、被引导至电源102的控制信号来间接调节，和/或通过用于调节施加给照明子系统100的冷却的、被引导至冷却子系统18的控制信号来间接调节。

可以采用控制策略来实现和/或增强系统的适当操作和/或应用的性能。在更具体的示例中，还可以采用控制来实现和/或增强阵列的辐射输出与其工作温度之间的平衡，以便例如防止将半导体器件110或半导体器件110的阵列加热至超出其规范，同时还将辐射能量引导至工件26，足以适当地完成应用的光反应。

在一些应用中，高辐射功率可以被传递到工件26。因此，子系统12可以使用发光半导体器件110的阵列来实现。例如，子系统12可以使用高密度的发光二极管(LED)阵列来实施。尽管可以使用LED阵列并且在本文中详细描述，但是应当理解，半导体器件110及其阵列可以在不脱离本说明书的原理的情况下使用其他发光技术来实现，其他发光技术的例子包括但不限于有机LED、激光二极管、其他半导体激光器。

可以以阵列20的形式或包括多个阵列的阵列的形式来提供多个半导体器件110。阵列20可以被实施以使一个或多个或大多数半导体器件110被配置为提供辐射输出。然而，同时，阵列的一个或多个半导体器件110被实施以便提供对所选阵列的特性的监控。监控器件36可以从阵列20中的器件中选择，并且例如，可以具有与其他发射器件相同的结构。例如，发射和监控之间的差异可以由与特定半导体器件相关联的耦合电子器件22确定(例如，在基本形式中，LED阵列在耦合电子器件提供反向电流时可以具有监控LED，并且在耦合电子器件提供正向电流时具有发射LED)。

此外，基于耦合电子器件，阵列20中的所选半导体器件可以是多功能器件和多模器件之一或者既是多功能器件又是多模器件，其中(a)多功能器件能够检测多于一个特性(例如，或者辐射输出、温度、磁场、振动、压力、加速度和其他机械力或变形)，并且可以根据应用参数或其他确定性因素在这些检测功能之间切换，以及(b)多模器件能够实现发射、检测和一些其他模式(例如，关闭)并根据应用参数或其他确定性因素在这些模式之间切换。

参见图2，示出了可以提供电流变化量的第一照明系统电路的示意图。照明系统100包括一个或多个发光器件110。在该示例中，发光器件110是发光二极管(LED)。每个LED110包括阳极201和阴极202。图1中所示的开关电源102为电压调节器204提供48V的直流电源。该电压调节器204经由导体或路径222向LED 110的阳极201提供直流电源。电压调节器204还经由导体或路径240电耦合到LED110的阴极202。电压调节器204被示为参考地电位285，并且在一个示例中可以是降压调节器。电压调节器204可以是控制器108的一部分。电压调节器204向LED110提供可调电压。

可以是场效应晶体管(FET)形式的可变电阻器的器件230，从诸如电位计或其他器件(未示出)的用户输入接收强度信号电压。或者，可以简单地命令该可变电阻器提供低电阻以激活LED110。虽然本示例将可变电阻器描述为FET，但是必须注意该电路可以采用其他形式的可变电阻器。

在该示例中，阵列20的至少一个元件包括诸如发光二极管(LED)或激光二极管的固态发光元件以产生光。这些元件可以被配置为基板上的单个阵列、基板上的多个阵列、连接在一起的若干基板上的单个或多个阵列等。在一个示例中，发光元件阵列可以由锋翔科技(Phoseon Technology，Inc.)制造的硅光矩阵^TM(SLM)组成。

图2中所示的电路是闭环电流控制电路。在闭环电路中，可变电阻器203可以通过导体或路径211接收强度电压控制信号。可变电阻器203和阵列20之间的电压被控制到由电压调节器204确定的所需电压。该所需电压值可以由分压器215来提供，该分压器215包括电位计218和电阻器216。分压器215从217处的参考电压V1处接收电压。电压调节器204将电压信号222控制到在阵列20和可变电阻器203之间的电流路径中提供该所需电压的水平。可变电阻器203控制从阵列20流向电流感测电阻器255的电流。还可以响应于照明器件的类型、工件类型、固化参数和各种其他操作条件来调节该所需电压。电子电流信号可以沿着导体或路径240被反馈回电压调节器204。

在一个示例中，在可变电阻器203和阵列20之间的电压被调节到恒定电压的情况下，通过调节可变电阻器203的电阻来调节流过阵列20和可变电阻器203的电流。因此，在该示例中，来自可变电阻器220的、沿着导体240携带的电压信号不会到达阵列20。相反，阵列20和可变电阻器220之间的电压反馈沿着导体240并且到达电压调节器204。然后，电压调节器204经由导体222将电压信号输出到阵列20。因此，电压调节器204调节其输出电压以响应于阵列20下游的电压，并且通过可变电阻器203调节流过阵列20的电流。导体240允许LED110的阴极202、可变电阻器203的输入端205(例如，N沟道的MOSFET的漏极)、以及电压调节器204的电压反馈输入端293之间的电连通。因此，LED110的阴极202、可变电阻器203的输入端205和电压反馈输入端293处于相同的电压电势。

可变电阻器可以采用FET、双极晶体管、数字电位计或任何可电控制的限流器件的形式。闭环系统进行操作使得电压调节器204的输出保持比用于操作阵列20的电压高约0.5V。调节器输出电压调节被施加到阵列20的电压，可变电阻器将流过阵列20的电流控制到期望水平。与其他方法相比，本电路可以提高照明系统效率并减少由照明系统产生的热量。在图2的示例中，可变电阻器203典型地产生0.6V范围内的电压降。然而，取决于可变电阻器的设计，可变电阻器203处的电压降可能小于或大于0.6V。

因此，图2中所示的电路向电压调节器提供了电压反馈以控制阵列20上的电压降。例如，由于阵列20的操作导致阵列20上的电压降，电压调节器204输出的电压是阵列20和可变电阻器203之间的所需电压加上该阵列20上的电压降。如果增加可变电阻器203的电阻以减小流过阵列20的电流，则调节(例如，减小)电压调节器输出以维持阵列20和可变电阻器203之间的所需电压。另一方面，如果减小可变电阻器203的电阻以增加流过阵列20的电流，则调节(例如，增加)电压调节器输出以维持阵列20和可变电阻器203之间的所需电压。以这种方式，可以同时调节阵列20上的电压和通过阵列20的电流，以提供从阵列20输出的所需光强。在该示例中，通过位于或布置在阵列20下游(例如，在电流流动方向上)和地参考285上游的器件(例如，可变电阻器203)来调节流过阵列20的电流。

在一些示例中，器件203可以是开关，并且SLM299可以包括电流感测电阻器255。然而，如果需要，器件203和电流感测电阻器255可以包括在电压调节器204中。电压调节器204包括分压器246，该分压器由电阻器244和电阻器245组成。导体240使分压器246与LED110的阴极202和器件203电连通。因此，LED110的阴极202、器件203的输入侧205(例如，N沟道MOSFET的漏极)以及电阻器244与电阻器245之间的节点243处于相同的电压电势。器件或开关203仅可以在打开或关闭状态中被操作，并且它可能不能作为具有可线性或按比例调节的电阻的可变电阻器来操作。此外，在一个示例中，与先前描述的可变电阻器的0.6V Vds相比，开关203具有0V的Vds。

图2的照明系统电路还包括误差放大器260，其接收输入端259处的电压，该电压指示由电流感测电阻器255测量的经由导体240通过阵列20的电流。误差放大器260还接收经由导体219来自分压器215或另一器件的参考电压。来自误差放大器260的输出被提供给脉宽调制器(PWM)262的输入端。来自PWM的输出被提供给降压级调节器265，并且降压级调节器265调节在经调节的直流电源(例如，图1中的102)和阵列20的上游位置上的阵列20之间提供的电流。

在一些示例中，如图2所示，可能期望通过位于阵列20的上游(例如，在电流流动方向上)的器件而不是在阵列20的下游位置的器件来调整提供给阵列的电流。在图2的示例性照明系统中，经由导体240提供的电压反馈信号直接到达电压调节器204。经由导体219从电位计218提供的强度电压控制信号变为参考信号Vref，并且将该参考信号施加到误差放大器260。

电压调节器204直接控制来自阵列20上游位置的SLM电流。具体地，电阻分压器网络246使降压调节器级265作为传统降压调节器进行操作，其中当通过断开开关203禁用SLM时，该降压调节器监控降压调节器级265的输出电压。SLM可以选择性地从导体211接收使能信号，该使能信号闭合开关203并激活SLM以提供光。当SLM使能信号被施加到导体211时，降压调节器级265以不同方式操作。具体地，与更典型的降压调节器不同，该降压调节器控制负载电流、到SLM的电流以及通过SLM推动的电流量。特别地，当开关203闭合时，基于在节点243处产生的电压确定通过阵列20的电流。

节点243处的电压基于流过电流感测电阻器255的电流和电压分压器246中的电流流动。因此，节点243处的电压表示流过阵列20的电流。将表示SLM电流的电压与表示流过SLM的期望电流的参考电压进行比较。如果SLM电流与期望的SLM电流不同，则在误差放大器260的输出端处产生误差电压。误差电压调节PWM发生器262的占空比，并且来自PWM发生器262的脉冲序列控制降压级265内的线圈的充电时间和放电时间。线圈充电和放电时间调节电压调节器204的输出电压。由于阵列20的电阻恒定，可以通过调节电压调节器204输出的并被提供给阵列20的电压输出来调节流过阵列20的电流。如果需要额外的阵列电流，则增加从电压调节器204输出的电压。如果需要减小的阵列电流，则减小从电压调节器204输出的电压。

如气泡A所示，电压调节器204还可以接收通过图3所示的预充电电路输入给第二误差放大器输入端258的电压脉冲命令。如气泡B所示，预充电电路可以在LED110的阳极201处接收LED正向电压(forward voltage)的指示。本领域技术人员应该理解的是，图2的实现仅呈现根据这里讨论的示例的一个可能的电路。

现在参考图3，示出了示例性的预充电电路300。模拟预充电电路的输出被引导至图2所示的电压调节器204，如气泡A所示。预充电电路300接收图2所示的LED110的阳极处的电压，如气泡B所示。预充电电路300还可以经由分压器网络352从包括第二SLM350的附加SLM的LED接收电压，该分压器网络352类似于电压网络320。

预充电电路300包括定时电路360。在一个示例中，定时电路是德州仪器(TexasInstruments)的TLC555集成电路。定时电路360包括如下输入端，也即THRES361。定时电路还包括如下输出，也即OUT365和DISCH366。如图所示，定时电路360被配置为单稳态模式以在输出端365处输出单个电压脉冲。在晶体管301被激活并且响应于在GENABLE输入端处输入给晶体管301的高电平电压而开始导通之后不久，该电压脉冲就具有上升沿(例如，从低电压(地)状态到高电压状态(5伏)的转变)。激活晶体管301将输入端拉到接近地285。当晶体管301开始导通时，晶体管301提供到地285的电气路径。响应于定时电路360输出的电压脉冲从低电平转变为高电平之后的一段时间之后，或响应于经由运算放大器326输入到输入端的低电平电压，定时电路360切断或截断所述电压脉冲。定时电路360不输出另一个电压脉冲，直到GENABLE输入端再次从低电压电平转换到高电压电平。如果在基于第一电阻器和第一电容器的预定时间量期满之前输入端没有从高电压转换到低电压，则第一电阻器370和第一电容器340的值将确定从OUT输出端365输出的电压脉冲的持续时间。

第三电阻器305、第二电阻器306和第二电容器303为输入到输入端364的信号提供去抖动功能。电容器311电耦合到输入端或控制电压输入端。运算放大器326被示为被配置为比较器。来自分压器335的电压施加到非反相输入端381，并且来自分压器320的电压施加到反相输入端382。最初，放大器326的输出端383是高电平，因为节点333处的电压高于节点323处的电压。当施加到反相输入端382的电压超过施加到非反相输入端381的电压时，放大器326的输出端383从高电压转变为低电压。当节点323处存在低电压时，电阻器325将反相输入端382拉到地285。分压器320包括电阻器321和电阻器322。分压器335包括电阻器332和电阻器331。电容器330对分压器335的输出进行滤波。

因此，图1-3的系统可以提供用于操作一个或多个发光器件的系统，该系统包括：固态照明器件阵列；电压调节器，该电压调节器包括电压调节器输入端，该电压调节器电耦合到固态照明器件阵列；以及具有预充电电路输出端的模拟预充电电路，该预充电电路输出端电耦合到电压调节器输入端，该模拟预充电电路包括预充电电路输入端，该预充电电路输入端电耦合到固态照明器件阵列，该模拟预充电电路包括定时电路，该模拟预充电电路还包括电耦合到定时电路的第一电容器和第一电阻器。

在一些示例中，该系统还包括电耦合到定时电路的第二电阻器、第三电阻器和第二电容器。该系统还包括电耦合到第二电容器和第三电阻器的晶体管。该系统包括定时电路，其中该定时电路包括输入端、输入端、输入端、THRES输入端、DISCH输出端和OUT输出端。该系统包括：第一电阻器和第一电容器电耦合到DISCH输出端，以及DISCH输出端电耦合到THRES输入端。该系统包括：第二电阻器和第二电容器电耦合到输入端。该系统还包括第三电容器，其中第三电容器电耦合到输入端。该系统包括：OUT输出端电耦合到电压调节器的输入端。

在一些示例中，图1-3的系统提供了用于操作一个或多个发光器件的系统，该系统包括：固态照明器件阵列；电压调节器，该电压调节器包括电压调节器输入端，电压调节器电耦合到固态照明器件阵列；以及具有预充电电路输出端的模拟预充电电路，该预充电电路输出端电耦合到电压调节器输入端，模拟预充电电路包括第一预充电电路输入端，第一预充电电路输入端电耦合到固态照明器件阵列，模拟预充电电路包括定时电路，以及模拟预充电电路包括电压比较器，该电压比较器电耦合到定时电路和第一预充电电路输入端。

该系统还包括第二预充电电路输入端，第二预充电电路输入端电耦合到晶体管。该系统包括：晶体管电耦合到第三电阻器和第二电容器，并且其中第二电容器电耦合到第二电阻器和定时电路的输入端。该系统包括：定时电路包括输入端，输入端，输入端，THRES输入端，DISCH输出端和OUT输出端。该系统包括：模拟预充电电路包括电耦合到定时电路的第一电容器和第一电阻器。该系统还包括电耦合到电压比较器的分压器。

现在参考图4，示出了示例性预测照明阵列激活序列。图4示出了时间对齐并且同时发生的四个图。时间T0-T7处的垂直标记表示感兴趣的时间。图4的序列可以由图1-3中所示的系统提供。此外，该序列可以由图1-3所示的系统所执行的如图5所示的方法提供。沿水平轴的SS指示表示制动时间。制动时间可能持续很长或很短时间。

从图4的顶部开始的第一个图是照明阵列使能或激活请求与时间的关系图。可以将照明阵列激活请求提供给图3中所示的GENABLE输入端。纵轴表示照明阵列使能信号的电压电平，并且该电压电平从水平轴向内增加。当迹线处于较高水平时，请求使能并激活照明阵列。当迹线处于较低水平时，请求关闭和停用照明阵列。横轴表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。

从图4的顶部开始的第二个图是LED正向电压或LED阳极处的电压与时间的关系图。纵轴表示LED电压，并且该LED电压沿纵轴箭头方向增加。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。水平线402表示阈值电压，高于该阈值电压，预充电电路电压脉冲被截断或截止，并转变为零伏特的值。如果未施加预充电电路输出电压并且电压调节器输出是基于照明阵列强度命令，则实线404表示LED正向电压。如果预充电电路输出电压被施加到电压调节器，则虚线406表示LED正向电压。预充电电路输出电压被施加给电压调节器情况下的LED正向电压与预充电电路输出电压没有被施加给电压调节器且只有实线404可见情况下的LED正向电压相同。

从图4的顶部开始的第三个图是照明阵列强度需求与时间的关系图。纵轴表示照明阵列强度需求，并且照明阵列强度需求在纵轴箭头的方向上增加。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。照明阵列强度需求可以通过电位计(例如，图2中所示的218)或其他器件获取。

从图4的顶部开始的第四个图是预充电电路电压输出(例如，图3的365)与时间的关系图。纵轴表示预充电电路电压输出，并且预充电电路电压输出沿纵轴箭头方向增加。横轴表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。

在时间T0，照明阵列关闭，如照明阵列使能迹线未有效或不处于较高水平所指示。LED正向电压为零，并且强度需求处于较高水平。预充电电路输出为零。

在时间T1，如照明阵列使能迹线有效并且处于更高水平所指示的，照明阵列被命令接通。响应于照明阵列使能有效，LED正向电压开始增加。照明阵列强度需求保持在较高水平。响应于照明阵列使能有效，预充电电路输出转变到更高的水平。

在时间T2，照明阵列保持激活，如照明阵列使能迹线有效并且处于更高水平所指示的。LED正向电压超过阈值402并且照明阵列强度需求保持在较高水平。响应于LED正向电压超过阈值402，预充电电路输出电压转变到较低水平。给图2中的电压调节器204的命令转换为用户通过电位计或其他类型的控制请求的值，以便由照明阵列输出所需的光强。因此，如果所请求的照明阵列强度在电压调节器输出快速增加时处于高水平，则可以响应于LED电压而降低预充电电路输出电压。在预定量的时间过去之前，预充电电路输出电压可以减小到零，使得照明强度命令可以取代预充电电路输出电压需求。否则，可以响应于预定时间量期满来减小预充电电路输出电压。

在时间T3，照明阵列使能信号转变到较低水平，并且响应于用户或控制器命令而停用照明阵列输出。LED正向电压响应于照明阵列被停用而降低，并且照明阵列强度需求保持在较高水平。预充电电路输出电压保持在较低水平。

在时间T4，照明阵列关闭，如照明阵列使能迹线未有效或未处于较高水平所指示。LED正向电压为零，强度需求处于较低水平。预充电电路输出为零。

在时间T5，如照明阵列使能迹线有效并且处于更高水平所指示的，照明阵列被命令接通。响应于照明阵列使能有效，预充电电路输出转变到更高的水平。当预充电电路输出电压被施加到电压调节器时，LED正向电压406开始以更快的速率增加。当预充电电路输出电压未被施加到电压调节器时，LED正向电压404以较慢的速率增加。LED正向电压的降低可能与处于较低水平的照明强度需求有关。

在时间T5和时间T6之间，当预充电电路输出电压未被施加到电压调节器时，LED正向电压404以比如图2所示的时间T1与时间T2之间预充电电路输出电压没有被施加到电压调节器时的LED正向电压404增加速率低的速率增加。较低的变化速率可归因于在低水平光强被命令时对电压调节器中的电阻器/电容器网络充电的额外时间。然而，预充电电路输出电压被施加到电压调节器时的LED正向电压406，以比预充电电路输出电压没有被施加到电压调节器时的LED正向电压404增加速率更快的速率增加。

在时间T6，照明阵列保持激活，如照明阵列使能迹线有效并且处于更高水平所指示的。当预充电电路输出电压被施加到电压调节器时的LED正向电压没有超过阈值402，但是阈值时间量已经期满。该阈值时间量的测量从时间T5开始到时间T6结束。因此，预充电电路输出电压降至零。注意，当预充电电路输出电压未被施加时的LED正向电压最终在时间T7处超过阈值402。这种LED正向电压可能导致不太一致的照明强度。因此，当对照明系统要求较低光强需求时，预充电电路输出电压可以改善照明系统光强一致性。以这种方式，可以响应于预定时间量期满来减小预充电电路输出电压。

现在参考图5，示出了用于操作照明系统的方法。该方法可以通过图1-3中所示的模拟电路来执行。或者，可以通过提供类似功能的其他电路来执行该方法。

在502处，方法500判断是否存在对照明阵列输出的请求(例如，照亮区域或对象的请求)。可以通过操作人员按下按钮、控制器来进行请求，或通过处于指示照明阵列输出被请求的位置中的开关来进行请求。如果方法500判断存在对照明阵列输出的请求，则答案为是并且方法500前进至504。否则，答案为否，并且方法500前进至510。

在510处，方法500停用照明阵列并关闭LED。可以通过命令电压调节器输出零伏和/或停用向LED供电的电源来关闭LED。在停用照明阵列并关闭LED之后，方法500前进至退出。

在504处，方法500要求预定的照明强度或电压调节器输出。预定的照明强度可以是大于满量程照明强度或额定电压调节器输出的75％的值。在一个示例中，经由如图3所示的定时电路来命令预定的照明强度或电压调节器输出。此外，可以将该需求施加到电压调节器的输入端。方法500前进至506。

在506处，方法500判断照明阵列中的LED的LED正向电压是否大于阈值电压。可以通过照明阵列中的LED的阳极处的电压来测量或确定该正向电压。在一个示例中，可以经由如图3所示的运算放大器或比较器来执行该判断。如果LED正向电压大于阈值电压，则答案为是并且方法500进行至512。否则，答案是否，方法500进行至508。

在508处，方法500判断所需的预定光强被施加到电压调节器的时间量是否大于阈值时间量。例如，方法400判断电压调节器是否已被命令到阈值水平超过了预定时间量。方法500可以基于定时电路的脉宽输出大于阈值持续时间的时间量来进行判断。在一个示例中，图3中所示的定时器可以进行这样的确定，并且预定的时间量可以基于电阻器和电容值的选择来确定。如果方法500判断来自504的所需预定光强已经被请求的时间量超过预定时间量，则答案为是并且方法500进行至512。否则，答案为否，并且方法500返回至504。

在512处，方法500将光强需求降低到用户请求的水平。用户请求的水平可以基于通过电位计或其他控制器件的人为输入。在一个示例中，方法400通过将电压脉冲从较高电平转变为较低电平来降低光强需求。方法500前进至退出。

因此，图5的方法提供了用于操作一个或多个发光器件的方法，该方法包括：向电压调节器输入端提供电压脉冲，该电压脉冲的持续时间响应于电阻器和电容器网络以及一个或多个发光器件处的电压而被调节；以及通过电压调节器向一个或多个发光器件提供电功率。该方法包括电阻器和电容器电耦合到模拟定时电路。该方法包括通过模拟预充电电路提供电压脉冲，并且还包括：经由分压器向模拟预充电电路提供电压，该分压器电耦合到一个或多个发光器件。该方法包括仅响应于将一个或多个发光器件的光强输出从零增加到阈值的请求而输出电压脉冲。该方法包括将一个或多个发光器件处的电压输入到比较器电路。该方法包括通过预充电电路提供电压脉冲，并且预充电电路包括以单稳态模式配置的定时器。

如所属领域的普通技术人员所知，可通过本文中所描述的电路执行图5中所描述的方法。这样，所示的各种步骤或功能可以以所示顺序执行，并行执行、或者在某些情况下省略。同样地，处理顺序不一定是实现本文所述的目的、特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。尽管未明确示出，但是本领域普通技术人员应该知道的是，可以根据所使用的特定电路重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。

描述结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员对本说明书的阅读可能会使人想到许多改变和修改。例如，产生不同波长的光的光源可以利用本说明书。

Claims (20)

1.一种用于操作一个或多个发光器件的系统，包括：

固态照明器件阵列；

电压调节器，所述电压调节器包括电压调节器输入端，所述电压调节器电耦合到所述固态照明器件阵列；以及

具有预充电电路输出端的模拟预充电电路，所述预充电电路输出端电耦合到所述电压调节器输入端，所述模拟预充电电路包括预充电电路输入端，所述预充电电路输入端电耦合到所述固态照明器件阵列，所述模拟预充电电路包括定时电路，所述模拟预充电电路包括电耦合到所述定时电路的第一电容器和第一电阻器。

2.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括电耦合到所述定时电路的第二电阻器、第三电阻器和第二电容器。

3.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括电耦合到所述第二电容器和所述第三电阻器的晶体管。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述定时电路包括输入端，

输入端，输入端，THRES输入端，DISCH输出端和OUT输出端。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一电阻器和所述第一电容器电耦合到所述DISCH输出端，并且其中所述DISCH输出端电耦合到所述THRES输入端。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二电阻器和所述第二电容器电耦合到所述输入端。

7.根据权利要求4所述的系统，该系统还包括第三电容器，其中所述第三电容器电耦合到所述输入端。

8.根据权利要求4所述的系统，其中所述OUT输出端电耦合到所述电压调节器的输入端。

9.一种用于操作一个或多个发光器件的系统，该系统包括：

固态照明器件阵列；

电压调节器，所述电压调节器包括电压调节器输入端，所述电压调节器电耦合到所述固态照明器件阵列；以及

具有预充电电路输出端的模拟预充电电路，所述预充电电路输出端电耦合到所述电压调节器输入端，所述模拟预充电电路包括第一预充电电路输入端，所述第一预充电电路输入端电耦合到所述固态照明器件阵列，所述模拟预充电电路包括定时电路，以及所述模拟预充电电路包括电压比较器，所述电压比较器电耦合到所述定时电路和所述第一预充电电路输入端。

10.根据权利要求9所述的系统，该系统还包括第二预充电电路输入端，所述第二预充电电路输入端电耦合到晶体管。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述晶体管电耦合到第三电阻器和第二电容器，并且其中所述第二电容器电耦合到第二电阻器和所述定时电路的输入端。

12.根据权利要求9所述的系统，其中所述定时电路包括输入端、输入端，输入端，THRES输入端，DISCH输出端和OUT输出端。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述模拟预充电电路包括电耦合到所述定时电路的第一电容器和第一电阻器。

14.根据权利要求9所述的系统，该系统还包括电耦合到所述电压比较器的分压器。

15.一种用于操作一个或多个发光器件的方法，该方法包括：

向电压调节器输入端提供电压脉冲，所述电压脉冲的持续时间响应于电阻器和电容器网络和一个或多个发光器件处的电压而被调节；以及

通过所述电压调节器向一个或多个发光器件提供电功率。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述电阻器和所述电容器电耦合到模拟定时电路。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述电压脉冲通过模拟预充电电路提供，并且该方法还包括：

通过分压器向所述模拟预充电电路提供电压，所述分压器电耦合到所述一个或多个发光器件。

18.根据权利要求15所述的方法，其中仅响应于将所述一个或多个发光器件的光强输出从零增加到阈值的请求而输出所述电压脉冲。

19.根据权利要求15所述的方法，其中所述一个或多个发光器件处的所述电压被输入到比较器电路。

20.根据权利要求19所述的方法，其中经由预充电电路提供所述电压脉冲，并且其中所述预充电电路包括以单稳态模式配置的定时器。