TWI568311B - 光源驅動電路、色溫控制器及控制光源色溫的方法 - Google Patents

光源驅動電路、色溫控制器及控制光源色溫的方法 Download PDF

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TWI568311B
TWI568311B TW103139162A TW103139162A TWI568311B TW I568311 B TWI568311 B TW I568311B TW 103139162 A TW103139162 A TW 103139162A TW 103139162 A TW103139162 A TW 103139162A TW I568311 B TWI568311 B TW I568311B
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郭清泉
林風
蘇英傑
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凹凸科技國際股份有限公司
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Description

光源驅動電路、色溫控制器及控制光源色溫的方法
本發明係有關光源領域,特別係一種光源驅動電路、色溫控制器及控制光源色溫的方法。
近年來,發光二極體(light-emitting diode,LED)等新型光源在材料和製造上都取得了進步。LED具有高效率,長壽命,顏色鮮豔等特點,可以應用於汽車,電腦,通信,軍事和日用品等領域。比如,LED燈可以替代傳統的白熾燈作為照明光源。
圖1所示為一種傳統的LED驅動電路100的示意圖。LED驅動電路100利用LED鏈106作為光源。LED鏈106包含多個串聯的LED。電力轉換器102用於將直流輸入電壓Vin轉換成期望的直流輸出電壓Vout用於給LED鏈106供電。與LED驅動電路100相連的開關104能將LED鏈106與輸入電壓Vin連通或斷開從而打開或關閉LED燈。電力轉換器102接收來自電流偵測電阻Rsen的回饋信號並調節輸出電壓Vout以使LED鏈106產生期望的亮度。該傳統方案的缺點之一是,該期望亮度是預先設定好的,在使用過程中,使用者無法調節亮度。
圖2所示為另一種傳統的LED驅動電路200的示意圖。電力轉換器102用於將直流輸入電壓Vin轉換成期望的直流輸出電壓Vout用於給LED鏈106 供電。與LED驅動電路100相連的開關104能將LED鏈106與輸入電壓Vin連通或斷開從而打開或關閉LED燈。LED鏈106與線性電流調節器208相連。線性電流調節器208中的運算放大器210比較參考信號REF和來自電流偵測電阻Rsen的電流監測信號,並產生控制信號,以線性的方式調節電晶體Q1的阻值,從而流經LED鏈106的電流可以得到相應的調節。應用該傳統方案,為控制LED鏈106的光輸出,使用者需要利用某種專用元件,比如一個專門設計的具有調節按鈕的開關或是能接收遙控信號的開關,來調節參考信號REF。
本發明要解決的技術問題在於提供一種光源驅動電路、色溫控制器及控制光源色溫的方法,能夠以簡單便捷的方式來實現對光源色溫的調節。
本發明提供了一種光源驅動電路,該光源驅動電路用於驅動具有可調色溫的一光源,該光源驅動電路包括:一電力轉換器,耦接在一電源與該光源之間,從該電源接收一電能並且向該光源提供一調節後的電能;以及一色溫控制器,耦接該電力轉換器,接收一指示耦接該電源與該電力轉換器之間的一電源開關的一操作的一開關監測信號,並且基於該開關監測信號調整該光源的一色溫。
本發明又提供了一種色溫控制器,該色溫控制器包括:一驅動單元,接收指示流經一光源的一電流值的一電流監測信號,並且根據該電流監測信號產生一驅動信號控制一電力轉換器提供一調節後的電能給該光源;以及一控制單元,耦接該驅動單元,接收指示一電源開關的一操作的一開關監測信號,並且基於該開關監測信號調整該光源的一色溫,其中,該電源開關耦接在電源與該電力轉換器之間。
本發明還提供一種控制光源色溫的方法,該方法包括:從一電源接收一電能並且由一電力轉換器向一光源提供一調節後的電能;接收指示耦接在該電源與該電力轉換器之間的一電源開關的一操作的一開關監測信號;以及基於該開關監測信號調整該光源的一色溫。
與習知技術相比,本發明的光源驅動電路、色溫控制器及控制光源色溫的方法能夠藉由通過對電源開關的操作來實現對光源色溫的調節,且無需使用額外的專用元件,因此相當簡單便捷且節省了成本。
100‧‧‧LED驅動電路
102‧‧‧電力轉換器
104‧‧‧開關
106‧‧‧LED鏈
200‧‧‧LED驅動電路
208‧‧‧線性電流調節器
210‧‧‧運算放大器
300‧‧‧光源驅動電路
304‧‧‧電源開關
306‧‧‧交流/直流轉換器
308‧‧‧調光控制器
310‧‧‧電力轉換器
312‧‧‧LED鏈
314‧‧‧電流監測器
400‧‧‧光源驅動電路
502‧‧‧調光器
504‧‧‧脈衝信號產生器
506‧‧‧觸發監測單元
508‧‧‧啟動及低壓鎖定電路
510‧‧‧運算放大器
512‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
514‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
515‧‧‧金屬氧化物半導體場效應電晶體
516‧‧‧比較器
518‧‧‧比較器
520‧‧‧SR觸發器
522‧‧‧SR觸發器
524‧‧‧及閘
526‧‧‧計數器
528‧‧‧數模轉換器
530‧‧‧脈波寬度調變信號產生器
532‧‧‧電流源
534‧‧‧比較器
536‧‧‧脈衝信號
538‧‧‧控制信號
540‧‧‧開關
541‧‧‧開關
542‧‧‧開關
602‧‧‧電流
1000‧‧‧光源驅動電路
1008‧‧‧調光控制器
1102‧‧‧調光器
1104‧‧‧時鐘產生器
1106‧‧‧觸發監測單元
1126‧‧‧計數器
1400‧‧‧光源驅動電路
1408‧‧‧調光控制器
1450‧‧‧開關監測信號
1452‧‧‧開關控制信號
1454‧‧‧感應信號
1480‧‧‧元件
1502‧‧‧調光器
1504‧‧‧計數器
1506‧‧‧參考信號產生器
1508‧‧‧PWM產生器
1510‧‧‧使能信號
1900‧‧‧光源驅動電路
1908‧‧‧調光控制器
1952‧‧‧脈衝信號
1954‧‧‧控制信號
2002‧‧‧調光器
2004‧‧‧模式選擇模組
2006‧‧‧電流源
2008‧‧‧開關
2010‧‧‧驅動器
2300‧‧‧光源驅動電路
2302‧‧‧直流/直流轉換器
2304‧‧‧變壓器
2305‧‧‧一次側繞組
2306‧‧‧色溫控制器
2307‧‧‧二次側繞組
2308‧‧‧第一LED鏈
2309‧‧‧輔助繞組
2310‧‧‧第二LED鏈
2312‧‧‧第一控制開關
2314‧‧‧第二控制開關
2316‧‧‧電流監測器
2325‧‧‧磁芯
2410‧‧‧驅動器
2411‧‧‧誤差放大器
2413‧‧‧鋸齒波信號產生器
2415‧‧‧比較器
2417‧‧‧脈波寬度調變信號產生器
2420‧‧‧控制單元
2421‧‧‧計時器
2423‧‧‧第一D型正反器
2425‧‧‧第二D型正反器
2427‧‧‧第一及閘
2429‧‧‧第二及閘
2431‧‧‧判定單元
2433‧‧‧反相器
第1圖係一種傳統的LED驅動電路的電路圖。
第2圖係另一種傳統的LED驅動電路的電路圖。
第3圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的示意圖。
第4圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的電路圖。
第5圖係圖4中的調光控制器的結構示意圖。
第6圖係類比調光模式下的信號波形示意圖。
第7圖係脈衝調光模式下的信號波形示意圖。
第8圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖,該光源驅動電路包含有圖5中所示的調光控制器。
第9圖係根據本發明實施例的對光源進行電能控制的方法流程圖。
第10圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的電路圖。
第11圖係圖10中的調光控制器的結構示意圖。
第12圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖,該光源驅動電路包含有圖11中所示的調光控制器。
第13圖係根據本發明實施例的對光源進行電能控制的方法流程圖。
第14A圖係根據本發明的實施例的光源驅動電路的電路圖。
第14B圖係圖14A中的電源開關的一個實施例的示意圖。
第15圖係根據本發明的實施例的圖14A中的調光控制器的結構示意圖。
第16圖係根據本發明的實施例的包含圖15中的調光控制器的光源驅動電路的信號示意圖。
第17圖係根據本發明的實施例的包含圖15中的調光控制器的光源驅動電路的另一信號示意圖。
第18圖係根據本發明的實施例的控制LED光源的調光的方法流程圖。
第19圖係根據本發明的實施例的光源驅動電路的電路圖。
第20圖係根據本發明的實施例的圖19中的調光控制器的結構示意圖。
第21圖係根據本發明的實施例的包含圖19中的調光控制器的光源驅動電路的信號示意圖。
第22圖係根據本發明的實施例的控制LED光源的調光的方法流程圖。
第23A圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的示意圖。
第23B圖係根據本發明實施例的光源驅動電路的電路圖。
第24圖係圖23B中的色溫控制器的結構示意圖。
第25圖係根據本發明實施例的包含圖24所示的色溫控制器的光源驅動電路的信號波形圖。
第26圖係為根據本發明另一實施例的包含圖24所示的色溫控制器的光源驅動電路的信號波形圖。
第27圖係根據本發明實施例的控制光源色溫的方法流程圖。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。儘管本發明透過這些實施方式進行闡述和說明,但需要注意的是本發明並不僅僅只局限於這些實施方式。相反地,本發明涵蓋後附申請專利範圍所定義的發明精神和發明範圍內的所有替代物、變體和等同物。在以下對本發明的詳細描述中,為了提供一個針對本發明的完全的理解,闡明瞭大量的具體細節。然而,本領域技術人員將理解,沒有這些具體細節,本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中,對於大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細描述,以便於凸顯本發明的主旨。
圖3所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路300的示意圖。在一個實施例中,電源開關304耦合於電源Vin和光源驅動電路300之間,用於有選擇性的將光源驅動電路300和電源Vin相連。光源驅動電路300包括用於將來自電源的交流輸入電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout的交流/直流轉換器306,與交流/直流轉換器306相連的用於為LED鏈312提供調節後電能的電力轉換器310,與電力轉換器310相連用於接收指示電源開關304動作的開關監測信號並根據該開關監測信號控制電力轉換器310輸出的調光控制器308,以及用於監測流經LED鏈312的電流的電流監測器314。在一個實施例中,電源開關304是置於牆面上的電源開關。
在操作中,交流/直流轉換器306將輸入交流電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout。電力轉換器310接收直流電壓Vout並為LED鏈312提供調節後的電壓。電流監測器314產生電流監測信號,該電流監測信號指示流經LED鏈312的電流的大小。調光控制器308監測電源開關304的動作,接收來自電流監測器314的電流監測信號,並根據電源開關304的動作控制電力轉換器310以調節LED鏈312的電能。在一個實施例中,調光控制器308工作於類比調光模式,通過調節一個決定LED電流峰值的參考信號來調節LED鏈312的電能。在另一個實施例中,調光控制器308工作於脈衝調光(burst dimming)模式,通過調節一脈波寬 度調變信號(PWM信號)的責任週期來調節LED鏈312的電能。通過調節LED鏈312的電能,LED鏈312的亮度能夠得到對應地調節。
圖4所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路400的電路圖。圖4將結合圖3進行描述。圖4中與圖3圖號相同的部件具有類似的功能,為簡明起見在此不做重複描述。
光源驅動電路400包括連接於電源和LED鏈312之間的電力轉換器310,用於接收來自電源的電能並為LED鏈312提供調節後的電能。在圖4的實施例中,電力轉換器310是包括電感L1,二極體D4和控制開關Q16的降壓轉換器。圖4中的實施例中,控制開關Q16位於調光控制器308的外部。在其他的實施例中,控制開關Q16也可以集成於調光控制器308的內部。
調光控制器308接收開關監測信號並根據該開關監測信號控制與LED鏈312串聯的開關Q16,以調節電力轉換器310(包括電感L1,二極體D4和控制開關Q16)輸出的調節後的電能。該開關監測信號指示電源開關(如連接於電源和光源驅動電路之間的電源開關304)的動作。光源驅動電路400進一步包括交流/直流轉換器306,用於將交流輸入電壓Vin轉換成直流輸出電壓Vout。光源驅動電路400還包括電流監測器314,用於監測流經LED鏈312的電流。在圖4所示的實施例中,交流/直流轉換器306是包括二極體D1,二極體D2,二極體D7,二極體D8,二極體D10和電容C9的橋式整流器。電流監測器314包括電流偵測電阻R5。
在一個實施例中,調光控制器308的埠包括:HV_GATE,SEL,CLK,RT,VDD,CTRL,MON和GND。埠HV_GATE通過電阻R15與開關Q27相連,用於控制與LED鏈312相連的開關Q27的導電狀態(如接通/斷開的狀態)。電容C11連接於埠HV_GATE和地之間,用於調整開關Q27的閘極電壓。
在實際使用時,使用者可以選擇將埠SEL通過電阻R4連接到地,如圖4所示,或者將埠SEL直接連接到地,可以相應地選擇類比調光模式或是脈衝調光模式。
埠CLK通過電阻R3連接至交流/直流轉換器306,同時通過電阻R6連接到地。埠CLK接收一個開關監測信號,該開關監測信號指示電源開關304的動作。在一個實施例中,開關監測信號在電阻R3和電阻R6之間的一個節點上產生。電容C12與電阻R6並聯,用於濾除不必要的雜訊。埠RT通過電阻R7與地相連,用於確定由調光控制器308產生的脈衝信號的頻率。
埠VDD通過二極體D9與開關Q27相連,用於為調光控制器308供電。在一個實施例中,一個儲能單元,如電容C10,連接於埠VDD和地之間,在電源開關304斷開時為調光控制器308供電。在另一個實施例中,儲能單元還可以集成於調光控制器308內部。埠GND與地相連。
埠CTRL與開關Q16相連。開關Q16與LED鏈312以及開關Q27串聯,並通過電流監測電阻R5連接到地。調光控制器308通過在埠CTRL上輸出的控制信號控制開關Q16的導電狀態,以調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。埠MON與電流監測電阻R5相連,用於接收指示流經LED鏈312的電流的電流監測信號。當開關Q27接通時,調光控制器308通過控制開關Q16來調節流經LED鏈312的電流。
在操作中,當電源開關304接通時,交流/直流轉換器306將輸入的交流電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout。埠HV_GATE上具有預設電壓值的電壓通過電阻R15施加於開關Q27上,從而接通開關Q27。
如果調光控制器308接通開關Q16,直流電壓Vout會對LED鏈312供電並對電感L1充電。電流流經電感L1、LED鏈312、開關Q27、開關Q16以及電阻R5到地。如果調光控制器308斷開開關Q16,則電流流經電感L1,LED鏈312 和二極體D4。電感L1放電以給LED鏈312供電。因此,調光控制器308可以通過控制開關Q16,調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。
當電源開關304斷開,電容C10放電以為調光控制器308供電。電阻R6兩端的電壓下降到0,從而調光控制器308可以在埠CLK上監測到一個指示電源開關304斷開操作的開關監測信號。類似地,當電源開關304接通,電阻R6兩端的電壓升至一預設電壓值,從而調光控制器308可以在埠CLK上監測到一個指示電源開關304接通操作的開關監測信號。如果監測到斷開操作,調光控制器308可以把埠HV_GATE上的電壓下拉到0以斷開開關Q27,從而使得電感L1徹底放電後LED鏈312被斷電。監測到電源開關304的斷開操作後,調光控制器308調節一個參考信號,該參考信號指示LED鏈312的期望亮度。當電源開關304下次接通時,LED鏈312的亮度能夠根據調節後的期望亮度進行調整。換言之,LED鏈312的輸出亮度能夠由調光控制器308根據電源開關304的斷開操作進行調整。
圖5所示為圖4中的調光控制器308的結構示意圖。圖5將結合圖4進行描述。圖5中與圖4圖號相同的部件具有類似地功能,為簡明起見在此不做重複描述。
調光控制器308包含觸發監測單元506、調光器502和脈衝信號產生器504。觸發監測單元506通過齊納二極體ZD1連接到地。觸發監測單元506通過埠CLK接收開關監測信號,該開關監測信號指示外部電源開關304的動作。外部電源開關304的動作被監測到時,觸發監測單元506產生驅動信號以驅動計數器526。觸發監測單元506還進一步控制開關Q27的導電狀態。調光器502產生參考信號REF,以類比調光的方式調節LED鏈312的電能。調光器502也可以產生控制信號538,通過調節脈波寬度調變信號PWM1的責任週期來調整LED鏈312的電能。脈衝信號產生器504產生脈衝信號用於接通開關Q16。調光控制器308還包括 與埠VDD相連的啟動及低壓鎖定(UVL)電路508,用於根據不同的電能情況選擇性地啟動調光控制器308內部的一個或多個部件。
在一個實施例中,如果埠VDD上的電壓高於第一預設電壓,則啟動及低壓鎖定電路508將啟動調光控制器308中所有的部件。當電源開關304斷開,如果埠VDD上的電壓低於第二預設電壓,啟動及低壓鎖定電路508將關閉調光控制器308中除了觸發監測單元506和調光器502以外的其他部件以節省電能。如果埠VDD上的電壓低於第三預設電壓,啟動及低壓鎖定電路508將關閉觸發監測單元506和調光器502。在一個實施例中,第一預設電壓高於第二預設電壓,第二預設電壓高於第三預設電壓。因為調光控制器308能夠由電容C10經過埠VDD供電,所以即便是電源開關304斷開後,觸發監測單元506和調光器502還可以工作一段時間。
在調光控制器308中,埠SEL與電流源532相連。使用者可以通過配置埠SEL來選擇調光模式,例如將埠SEL直接與地相連,或是將埠SEL通過一個電阻與地相連。在一個實施例中,調光模式通過測量埠SEL上的電壓來決定。如果埠SEL直接與地相連,則埠SEL上的電壓近似於0。一控制電路(圖中未示出)可以接通開關540,斷開開關541和開關542,從而調光控制器308可以工作於類比調光模式,並且通過調整參考信號REF來調整LED鏈312的電能。在一個實施例中,如果埠SEL通過電阻R4連接到地(圖4中所示),且R4具有一個預設的阻值,那麼埠SEL上的電壓大於0。該控制電路斷開開關540、接通開關541和開關542。從而調光控制器308工作於脈衝調光模式,並通過調整脈波寬度調變信號PWM1的責任週期來調整LED鏈312的電能。換言之,通過控制開關540、開關541、及開關542的導電狀態,可以選擇不同的調光模式。而開關540、開關541、及開關542的導電狀態由埠SEL上的電壓決定。
脈衝信號產生器504通過埠RT以及電阻R7連接到地,產生用於接通開關Q16的脈衝信號536。脈衝信號產生器504可以有不同的結構,並不限於圖5中所示的結構。
在脈衝信號產生器504中,運算放大器510的非反相端接收預設電壓V1,因此運算放大器510的反相端電壓也為V1。電流IRT通過埠RT和電阻R7流到地。流經金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)514和金屬氧化物半導體場效應電晶體515的電流I1與電流IRT具有同樣的大小。金屬氧化物半導體場效應電晶體514和金屬氧化物半導體場效應電晶體512構成電流鏡,因此流經金屬氧化物半導體場效應電晶體512的電流I2也與電流IRT具有相同的大小。比較器516的輸出和比較器518的輸出分別與SR觸發器520的S輸入端和R輸入端相連。比較器516的反相端接收預設電壓V2。比較器518的非反相端接收預設電壓V3。在一個實施例中,V2大於V3且V3大於0。電容C4連接於金屬氧化物半導體場效應電晶體512和地之間,一端與比較器516非反相端和比較器518反相端之間的節點相連。SR觸發器520的Q輸出端與開關Q15相連,同時也與SR觸發器522的S輸入端相連。開關Q15與電容C4並聯。開關Q15的導電狀態由SR觸發器520的Q輸出端決定。
電容C4兩端的初始電壓近似為0,小於V3。因此SR觸發器520的R輸入端接收比較器518輸出的數位信號1。SR觸發器520的Q輸出端被置為數位信號0,從而斷開開關Q15。當開關Q15斷開,電容C4在電流I2的作用下充電,因此電容C4兩端的電壓升高。當C4兩端電壓大於V2,SR觸發器520的S輸入端接收比較器516輸出的數位信號1。SR觸發器520的Q輸出端被置為數位信號1,從而接通開關Q15。當開關Q15接通,電容C4通過開關Q15放電,從而兩端的電壓降低。當電容C4兩端的電壓下降到V3,比較器518輸出數位信號1,SR觸發器520的Q輸出端被置為數位信號0,從而斷開開關Q15。此後電容C4在電流I2的作用 下又進行充電。如前所述,脈衝信號產生器504在SR觸發器520的Q輸出端產生脈衝信號536,該脈衝信號536包含有一系列的脈衝。脈衝信號536被傳送至SR觸發器522的S輸入端。
觸發監測單元506通過埠CLK監測電源開關304的動作。如果電源開關304的動作在埠CLK被監測到,觸發監測單元506產生一個驅動信號以驅動計數器526。在一個實施例中,當電源開關304被接通,埠CLK上的電壓上升,該電壓等於電阻R6兩端的電壓,如圖4所示。當電源開關304被斷開,埠CLK上的電壓下降到0。因此,指示電源開關304動作的開關監測信號可以在埠CLK被監測到。在一個實施例中,當一個斷開動作在埠CLK被監測到時,觸發監測單元506產生驅動信號。
觸發監測單元506還通過埠HV_GATE控制開關Q27的導電狀態。當電源開關304被接通,齊納二極體ZD1兩端的擊穿電壓通過電阻R15施加至開關Q27,從而接通開關Q27。觸發監測單元506可以將埠HV_GATE的電壓下拉到0從而斷開開關Q27。在一個實施例中,當埠CLK上監測到電源開關304的斷開動作,觸發監測單元506斷開開關Q27。當埠CLK上監測到電源開關304的接通動作,觸發監測單元506接通開關Q27。
在一個實施例中,調光器502包含與觸發監測單元506相連的計數器526,用於對電源開關304的動作進行計數。調光器502還包括與計數器526相連的數模轉換器528,以及與數模轉換器528相連的脈波寬度調變信號產生器530。計數器526由觸發監測單元506產生的驅動信號所驅動。具體來講,當電源開關304斷開,觸發監測單元506在埠CLK上監測到一個下降沿,從而產生一個驅動信號。計數器526的計數值在該驅動信號的作用下遞增(比如加1)。數模轉換器528從計數器526中讀取計數值,並根據計數值產生調光信號(該調光信 號可以是控制信號538或參考信號REF)。調光信號可以用來調整電力轉換器310的目標電能值,從而調整LED鏈312的亮度。
在脈衝調光模式下,開關540斷開、開關541和開關542接通。比較器534的反相端接收參考信號REF1。REF1是具有預設電壓值的直流信號。REF1的電壓決定了LED鏈312的電流峰值,從而也決定了LED鏈312的最大亮度。在這種脈衝調光模式下,調光信號即施加於脈波寬度調變信號產生器530上的控制信號538,該控制信號538可以調整脈波寬度調變信號PWM1的責任週期。通過調整PWM1的責任週期,使得LED鏈312的亮度等於或低於REF1決定的最大亮度。例如,如果PWM1的責任週期為100%,則LED鏈312具有最大亮度。如果PWM1的責任週期小於100%,則LED鏈312的亮度低於最大亮度。
在類比調光模式下,開關540接通、開關541和開關542斷開。在這種類比調光模式下,調光信號即參考信號REF。該參考信號REF是一個類比信號,具有可調節的電壓。數模轉換器528根據計數器526的計數值調整REF的電壓。REF的電壓決定了LED鏈312的電流峰值,從而也決定了LED鏈312的最大亮度。因此,通過調整REF,LED鏈312的亮度可以得到相應地調整。
在一個實施例中,計數器的計數值增加使得數模轉換器528調低REF的電壓。例如,如果計數值為0,則數模轉換器528調整REF的電壓為V4。如果觸發監測單元506在埠CLK監測到電源開關304的斷開動作從而使得計數值增加到1,則數模轉換器528調整REF的電壓為V5,且V5小於V4。在另一個實施例中,計數器的計數值增加使得數模轉換器528調高REF的電壓。
在一個實施例中,當計數器526的計數值達到最大值時,計數值被重新置為0。如果計數器526是一個兩位元數目器,計數值將從0開始依次增加到1,2,3,然後在第四個斷開操作後回到0。相應地,LED鏈312的亮度從第一級被依次調整到第二級,第三級,第四級,然後又回到第一級。
比較器534的反相端可以選擇性的接收參考信號REF或是參考信號REF1。在類比調光模式下,比較器534的反相端通過開關540接收參考信號REF。在脈衝調光模式下,比較器534的反相端通過開關541接收參考信號REF1。比較器534的非反相端通過埠MON與電流監測電阻R5相連,以接收來自電流監測電阻R5的電流監測信號SEN。電流監測信號SEN的電壓代表當開關Q27和Q16打開時流經LED鏈312的電流大小。
比較器534的輸出端與SR觸發器522的R輸入端相連。SR觸發器522的Q輸出端和及閘524相連。脈波寬度調變信號產生器530產生的脈波寬度調變信號PWM1施加至及閘524。及閘524輸出控制信號,通過埠CTRL控制Q16。
如果選擇了類比調光模式,開關540接通、開關541和542斷開。開關Q16由SR觸發器522控制。當電源開關304接通,齊納二極體ZD1兩端的擊穿電壓使得開關Q27接通。在脈衝信號產生器504產生的脈衝信號536的作用下,SR觸發器522在Q輸出端產生數位信號1,使得開關Q16接通。電流流經電感L1、LED鏈312、開關Q27、開關Q16、及電流監測電阻R5到地。由於電感L1阻止電流的跳變,因此該電流會逐漸增大。電流監測電阻R5兩端的電壓(即電流監測信號SEN的電壓)會隨之增大。當SEN的電壓大於參考信號REF的電壓,比較器534輸出數位信號1到SR觸發器522的R輸入端,從而SR觸發器522輸出數位信號0,使得開關Q16斷開。開關Q16斷開後,電感L1放電以對LED鏈312供電。流經電感L1、LED鏈312和二極體D4的電流逐漸減小。當SR觸發器522在S輸入端接收到一個脈衝時,開關Q16接通,LED鏈312的電流通過電流監測電阻R5流到地。當電流監測信號SEN的電壓大於參考信號REF的電壓,開關Q16再次被SR觸發器522斷開。如上該,參考信號REF決定了流經LED鏈312電流的峰值,也即決定了LED鏈312的亮度。通過調整REF,LED鏈312的亮度得以相應地調整。
在類比調光模式下,如果電源開關304被斷開,如圖4所示,電容C10放電以對調光控制器308供電。當觸發監測單元506在埠CLK監測到電源開關304的斷開動作時,計數器526的計數值加1。電源開關304的斷開動作使得觸發監測單元506斷開開關Q27。計數值的改變使得數模轉換器528把參考信號REF的電壓從第一電壓值調整到第二電壓值。因此,當電源開關304再次接通時,LED鏈312的亮度因為參考信號REF的調整而得以調整。
如果選擇脈衝調光模式,開關540斷開,開關541和開關524接通。比較器534的反相端接收具有預設電壓值的參考信號REF1。開關Q16由SR觸發器522和脈波寬度調變信號PWM1通過及閘524共同控制。參考信號REF1決定了LED鏈312的峰值電流,也即決定了LED鏈312的最大亮度。脈波寬度調變信號PWM1的責任週期決定了開關Q16的接通/斷開時間。脈波寬度調變信號PWM1為數位信號1時,開關Q16的導電狀態由SR觸發器522的Q輸出端的輸出決定。當脈波寬度調變信號PWM1為數位信號0時,開關Q16斷開。通過調整脈波寬度調變信號PWM1的責任週期,可以相應的調整LED鏈312的電能。因此,參考信號REF1和脈波寬度調變信號PWM1共同決定LED鏈312的亮度。
在脈衝調光模式下,當電源開關304斷開,該斷開操作在埠CLK被觸發監測單元506監測到。觸發監測單元506斷開Q27並產生驅動信號。在驅動信號的作用下,計數器526的計數值增加,例如增加1。數模轉換器528產生控制信號538,使得脈波寬度調變信號PWM1的責任週期從第一級變為第二級。因此,當電源開關304再次接通,LED鏈312的亮度將以目標亮度值為目標進行調整。而該目標亮度值由參考信號REF1和脈波寬度調變信號PWM1共同決定。
圖6所示為類比調光模式下的信號波形示意圖。其中包括流經LED鏈312的電流602、脈衝信號536、SR觸發器522的輸出V522、及閘524的輸出V524,以及開關Q16的接通/斷開狀態。圖6將結合圖4和圖5進行描述。
脈衝信號產生器504產生脈衝信號536。在脈衝信號536每個脈衝的作用下,SR觸發器522在Q輸出端產生數位信號1。而SR觸發器522在Q輸出端產生數位信號1會使得開關Q16接通。當開關Q16接通,電感L1充電,電流602增大。當電流602達到峰值Imax,也即電流監測信號SEN的電壓與參考信號REF的電壓相等時,比較器534輸出數位信號1至SR觸發器522的R輸入端,使得SR觸發器522在Q輸出端輸出數位信號0。SR觸發器522在Q輸出端輸出數位信號0會使得開關Q16斷開,而電感L1放電為LED鏈312供電,且電流602減小。在類比調光模式下,通過調整參考信號REF,流經LED鏈312的平均電流值得到相應地調整,從而LED鏈312的亮度也得到調整。
圖7所示為脈衝調光模式下的信號波形示意圖。其中包括流經LED鏈312的電流602、脈衝信號536、SR觸發器522的輸出V522、及閘524的輸出V524、開關Q16的接通/斷開狀態、以及脈波寬度調變信號PWM1。圖7將結合圖4和圖5進行描述。
當PWM1為數位信號1時,流經LED鏈312的電流602,脈衝信號536,V522,V524和開關Q16的接通/斷開狀態之間的相互關係與圖6相似。當PWM1為數位信號0時,及閘524的輸出變為數位信號0。從而使得開關Q16斷開而電流602減小。如果PWM1保持數位信號0的狀態足夠久,電流602會減小到0。在脈衝調光模式下,通過調整PWM1的責任週期,流經LED鏈312的平均電流值得到相應的調整,從而LED鏈312的亮度也得到調整。
圖8所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖。圖8將結合圖5進行描述。
在圖8所示的實施例中,每當觸發監測單元506監測到電源開關304的斷開動作,計數器526的計數值就會加1。計數器526是一個兩位元數目器,最大計數值為3。
在類比調光模式下,數模轉換器528從計數器526中讀取計數值。計數值的增加使得數模轉換器528調低參考信號REF的電壓。參考信號REF的電壓決定了LED鏈312電流的峰值Imax,也即決定了LED鏈312電流的平均值。在脈衝調光模式下,數模轉換器528從計數器526中讀取計數值。計數值的增加使得數模轉換器528調低脈波寬度調變信號PWM1的責任週期,例如每次調低25%。計數器526在達到最大計數值,例如3後被重置。
圖9所示為根據本發明一個實施例的對光源進行電能控制的方法流程圖。圖9將結合圖4和圖5進行描述。
在步驟902中,電力轉換器,例如電力轉換器310,提供的調節後的電能對光源例如LED鏈312,進行供電。
在步驟904中,接收開關監測信號,例如由調光控制器308接收開關監測信號。該開關監測信號指示位於電源和電力轉換器之間的電源開關,例如電源開關304,的動作。
在步驟906中,根據開關監測信號產生調光信號。
在步驟908中,根據該調光信號控制與光源串聯的開關,例如開關Q16,以調整電力轉換器提供的調節後的電能。在一個採用類比調光模式的實施例中,通過比較調光信號和代表光源電流大小的電流監測信號來調整電力轉換器。在另一個採用脈衝調光模式的實施例中,通過用該調光信號控制一個脈波寬度調變信號的責任週期來調整電力轉換器。
如前所述,本發明披露了一種光源驅動電路,該光源驅動電路根據指示電源開關例如固定在牆上的電源開關,動作的開關監測信號來調整光源的電能。該光源的電能由電力轉換器提供,並由調光控制器通過控制與光源串聯的開關來進行調整。
使用者可以通過對普通電源開關的動作,例如斷開動作,來調節光源的亮度,而不必使用額外的元件,例如專門設計的具有調光按鈕的開關,從而節省成本。
圖10所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路1000的電路圖。圖10將結合圖3進行描述。圖10中與圖3及圖4圖號相同的部件具有類似的功能。
光源驅動電路1000包括與電源和LED鏈312相連的電力轉換器310,用於接收來自電源的電能並為LED鏈312提供調節後的電能。調光控制器1008通過埠CLK上的電壓來監測位於電源和光源驅動電路1000之間的電源開關304的動作。調光控制器1008通過埠CLK接收調光請求信號和調光終止信號。該調光請求信號指示電源開關304的第一組動作,該調光終止信號指示電源開關304的第二組動作。如果接收到調光請求信號,調光控制器1008連續調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。如果接收到調光終止信號,調光控制器1008停止調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。換言之,如果監測到電源開關304的第一組動作,調光控制器1008開始連續調整電力轉換器310輸出的調節後的電能,直到監測到電源開關304的第二組動作。在一個實施例中,調光控制器1008通過控制與LED鏈312串聯的控制開關Q16來調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。
圖11所示為圖10中調光控制器1008的結構示意圖,圖11將結合圖10進行描述。圖11中與圖4、圖5及圖10圖號相同的部件具有類似的功能。
在圖11的實施例中,調光控制器1008的結構與圖5中調光控制器308的結構類似。不同之處在於調光器1102和觸發監測單元1106。在圖11中,觸發監測單元1106通過埠CLK接收調光請求信號和調光終止信號,並產生信號EN 來啟動或關閉時鐘產生器1104。觸發監測單元1106還控制與LED鏈312相連的開關Q27的導電狀態。
類比調光模式下,調光器1102產生參考信號REF來調整LED鏈312的電能。脈衝調光模式下,調光器1102產生控制信號538來調整脈波寬度調變信號PWM1的責任週期,從而調整LED鏈312的電能。在圖11的實施例中,調光器1102包括與觸發監測單元1106相連的用於產生時鐘信號的時鐘產生器1104,由時鐘信號驅動的計數器1126,以及與計數器1126相連的數模轉換器528。調光器1102還進一步包括與數模轉換器528相連的脈波寬度調變信號產生器530。
當電源開關304接通或斷開,觸發監測單元1106能夠在埠CLK分別監測到電壓上升沿或者下降沿。例如,當電源開關304斷開,電容C10放電為調光控制器1108供電。電阻R6兩端的電壓下降到0,從而觸發監測單元1106可以在埠CLK上監測到一個電壓下降沿。類似地,當電源開關304接通,電阻R6兩端的電壓上升至一個預設的電壓,從而觸發監測單元1106可以在埠CLK上監測到一個電壓上升沿。如前所述,通過埠CLK上的電壓,觸發監測單元1106可以監測到電源開關304的動作,例如接通動作或斷開動作。
在一個實施例中,當電源開關304的第一組動作被監測到時,也就是觸發監測單元1106通過埠CLK接收到調光請求信號。當電源開關304的第二組動作被監測到時,也就是觸發監測單元1106通過埠CLK接收到調光終止信號。在一個實施例中,電源開關304的第一組動作包括第一個斷開動作和其後的第一個接通動作。在一個實施例中,電源開關304的第二組動作包括第二個斷開動作和其後的第二個接通動作。
如果觸發監測單元1106接收到調光請求信號,調光控制器1108開始連續調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。在類比調光模式下,調光控 制器1108通過調整參考信號REF的電壓來調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。在脈衝調光模式下,調光控制器1108通過調整脈波寬度調變信號PWM1的責任週期來調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。
如果觸發監測單元1106接收到調光終止信號,調光控制器1108停止調整電力轉換器310輸出的調節後的電能。
圖12所示為根據本發明一個實施例的光源驅動電路的運作方式示意圖,該光源驅動電路包含有圖11中所示的調光控制器1008。圖12將結合圖10以及圖11進行描述。
在一個實施例中,假設初始時刻電源開關304斷開。當電源開關304被使用者接通,電力轉換器310為LED鏈312供電,LED鏈312具有一個初始亮度。在類比調光模式下,該初始亮度由參考信號REF的初始電壓決定。在脈衝調光模式下,該初始亮度由脈波寬度調變信號PWM1的初始責任週期,例如100%的責任週期決定。參考信號REF和脈波寬度調變信號PWM1由數模轉換器528根據計數器1126的計數值產生。因此,REF的初始電壓和PWM1的初始責任週期由計數器1126的初始計數值,例如0決定。
為了調整LED鏈312的亮度,使用者可以對電源開關304施以第一組動作。在第一組動作的作用下產生調光請求信號。在一個實施例中,第一組動作包括第一個斷開動作和其後的第一個接通動作。其產生的結果是,觸發監測單元1106在埠CLK監測到電壓下降沿1204和其後的電壓上升沿1206。回應於調光請求信號,觸發監測單元1106產生具有高電位的EN信號,從而啟動時鐘產生器1104以產生時鐘信號。由時鐘信號驅動的計數器1126回應於時鐘信號的每個時鐘脈衝改變其計數值。在圖12的實施例中,計數值在時鐘信號的作用下遞增。在一個實施例中,當計數器1126達到其預設的最大計數值後,計數值被重 置為0。在另一個實施例中,計數值遞增直到計數器1126達到預設最大計數值,然後計數值遞減直到計數器1126達到預設最小計數值。
在類比調光模式下,數模轉換器528從計數器1126中讀取計數值,並回應於計數值的遞增調低參考信號REF的電壓。在脈衝調光模式下,數模轉換器528從計數器1126中讀取計數值,並隨著計數值的遞增逐漸調低脈波寬度調變信號PWM1的責任週期,例如每次調低10%。因為電力轉換器310輸出的調節後的電能由參考信號REF的電壓決定(類比調光模式下)或是由脈波寬度調變信號PWM1的責任週期決定(脈衝調光模式下),所以LED鏈312的亮度可以得到相應的調整。
一旦LED鏈312達到期望的亮度,使用者通過對電源開關304施以第二組動作來終止亮度調整。在第二組動作的作用下產生調光終止信號。在一個實施例中,第二組動作包括第二個斷開動作和其後的第二個接通動作。其產生的結果是,觸發監測單元1106在埠CLK監測到電壓下降沿1208和其後的電壓上升沿1210。在調光終止信號的作用下,觸發監測單元1106產生具有低電位的EN信號,從而關閉時鐘產生器1104。由時鐘信號驅動的計數器1126保持其計數值不變。在類比調光模式下,參考信號REF的電壓將保持不變。在脈衝調光模式下,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期將保持不變。因此,LED鏈312將保持該期望的亮度不變。
圖13所示為根據本發明一個實施例的對光源進行電能控制的方法流程圖1300。圖13將結合圖10以及圖11進行描述。
在步驟1302中,電力轉換器,例如電力轉換器310,輸出的調節後的電能對光源,例如LED鏈312進行供電。
在步驟1304中,接收調光請求信號,例如由調光控制器1108接收調光請求信號。該調光請求信號指示連接於該電源和該電力轉換器之間的電源 開關,例如電源開關304,的第一組動作。在一個實施例中,電源開關的第一組動作包括第一個斷開動作和其後的第一個接通動作。
在步驟1306中,連續調整電力轉換器輸出的調節後的電能,例如利用調光控制器1108進行調整。在一個實施例中,啟動時鐘產生器1104來驅動計數器1126。根據計數器1126的計數值產生調光信號,例如控制信號538或參考信號REF。在類比調光模式下,通過比較參考信號REF和指示流經光源的電流監測信號來調整該電力轉換器輸出的調節後的電能。REF的電壓由計數值決定。在脈衝調光模式下,通過控制信號538調整脈波寬度調變信號PWM1的責任週期來該電力轉換器輸出的調節後的電能。PWM1的責任週期由計數值決定。
在步驟1308中,接收調光終止信號,例如由調光控制器1108接收調光終止信號。該調光終止信號指示連接於該電源和該電力轉換器之間的電源開關,例如電源開關304,的第二組動作。在一個實施例中,電源開關的第二組動作包括第二個斷開動作和其後的第二個接通動作。
在步驟1310中,如果接收到調光終止信號,則停止調整該電力轉換器輸出的調節後的電能。在一個實施例中,關閉時鐘產生器1104以使得計數器1126保持其計數值不變。其產生的結果是,在類比調光模式下,參考信號REF的電壓保持不變;在脈衝調光模式下,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期保持不變。因此,光源能夠保持期望的亮度。
圖14A所示為根據本發明的實施例的光源驅動電路1400的電路圖。圖14A將結合圖4進行描述。圖14中與圖3和圖4圖號相同的部件具有類似的功能。光源驅動電路1400通過電源開關304耦合於電源VIN,例如:220伏交流電,50赫茲,並耦合於LED光源312。圖14B所示圖14A中的電源開關304的一個實施例的結構示意圖。在一個實施例中,電源開關304是置於牆面上的ON/OFF開關。 通過將元件1480切換至ON端或OFF端,電源開關304的導電狀態可由使用者控制為閉合或斷開。
如圖14A所示,光源驅動電路1400包括交流/直流轉換器306、電力轉換器310和調光控制器1408。交流/直流轉換器306將輸入交流電壓VIN轉換為輸出直流電壓VOUT。電力轉換器310耦合於交流/直流轉換器306,用於接收輸出直流電壓VOUT,並提供輸出電能給LED光源312。調光控制器1408耦合於交流/直流轉換器306和電力轉換器310,用於監測電源開關304,並根據電源開關304的動作調節電力轉換器310的輸出電能,從而控制LED光源312的光亮度。
在一個實施例中,電力轉換器310包括電感L1、二極體D4、控制開關Q16、開關Q27和電阻R5。調光控制器1408包括多個埠,例如:埠HV_GATE,埠CLK,埠VDD,埠CTRL,埠MON和埠GND。調光控制器1408的埠和圖4中描述的調光控制器308的對應埠具有類似的功能。
在工作中,調光控制器1408的埠CLK接收開關監測信號1450,以監測電源開關304。開關監測信號1450表示電源開關304的導電狀態,例如:ON/OFF狀態。因此,調光控制器1408通過埠HV_GATE控制開關Q27,並通過埠CTRL控制開關Q16,從而控制LED光源312的調光。
更具體的說,在一個實施例中,當電源開關304閉合時,調光控制器1408在埠HV_GATE上產生信號,例如:邏輯高電位,以閉合開關Q27,並在埠CTRL產生開關控制信號1452,以閉合和斷開控制開關Q16。在一個實施例中,控制開關Q16工作在開關閉合狀態和開關斷開狀態。當控制開關Q16處於開關閉合狀態時,開關控制信號1452交替的閉合和斷開控制開關Q16。此外,調光控制器1408通過埠MON接收表示流經LED光源312的電流ILED的感應信號1454。當感應信號1454表示電流ILED的上升至電流臨限值ITH時,調光控制器1408斷開控制開關Q16。因此,當控制開關Q16閉合時,電流ILED逐漸變大;當 控制開關Q16斷開時,電流ILED逐漸變小。以這種方式,調光控制器1408決定電流ILED的峰值,並由此控制電流ILED的平均值IAVERAGE。當控制開關Q16處於開關斷開狀態時,開關控制信號1452維持控制開關Q16斷開,以切斷電流ILED。在一個實施例中,調光控制器1408決定開關閉合狀態和開關斷開狀態之間的時間比,以控制電流ILED的平均值IAVERAGE。
在一個實施例中,當電源開關304斷開時,調光控制器1408在埠HV_GATE上產生信號,例如:邏輯低電位,以開關開關Q27。因此,流經LED光源312的電流ILED下降到大致為零安培,以使LED光源312熄滅。
在一個實施例中,調光控制器1408通過埠CLK接收表示電源開關304的導電狀態的開關監測信號1450。據此,調光控制器1408識別電源開關304的動作,並提供表示該動作的調光請求信號。在一個實施例中,調光控制器1408在識別出電源開關304的斷開動作時提供調光請求信號;或者,調光控制器1408在識別出電源開關304的閉合動作時提供調光請求信號。作為對調光請求信號的回應,調光控制器1408工作在類比調光模式、脈衝調光模式(burst dimming mode)或者混合調光模式,以通過調整控制開關Q16的閉合/斷開來控制LED光源312的調光。例如,在類比調光模式中,調光控制器1408決定電流ILED的峰值,並保持開關閉合狀態和開關斷開狀態之間的時間比不變。在突發調光模式中,調光控制器1408決定開關閉合狀態和開關斷開狀態之間的時間比,並維持電流ILED的峰值不變。在混合調光模式中,調光控制器1408決定開關閉合狀態和開關斷開狀態之間的時間比,並決定電流ILED的峰值。因此,當開關Q27再次閉合時(即表示電源開關304再次閉合),調光控制器1408調整電流ILED的峰值和/或開關閉合狀態及開關斷開狀態的持續時間,進而調整了流經LED光源312的平均電流IAVERAGE,以控制LED光源312的亮度。
上述實施例的優點在於,通過調整電流ILED和開關閉合狀態和開關斷開狀態之間的持續時間,調光控制器1408可以在相對較寬的範圍內調整平均電流IAVERAGE。例如,如果IMAX表示IAVERAGE的最大值,則根據本發明的實施例,IAVERAGE可以在4%*IMAX至100%*IMAX的範圍內變化。而在現有技術中,IAVERAGE僅僅20%*IMAX至100%*IMAX的範圍內變化。因此,通過本發明實施例提供的技術方案,LED光源312可在更大範圍內實現調光,這樣,可應用於更節能的燈中,例如,小夜燈。
圖15所示為圖14A中的調光控制器1408的結構示意圖。圖15將結合圖5、圖6、圖7和圖14A進行描述。圖15中與圖5和圖14A圖號相同的部件具有類似的功能。
在圖15所示的實施例中,調光控制器1408包括啟動及低壓鎖定(UVL)電路508、,脈衝信號產生器504、觸發監測單元506、調光器1502、比較器534、SR觸發器522和及閘524。調光器1502包括參考信號產生器1506,用於產生參考信號REF。調光器1502還包括脈波寬度調變信號產生器1508,用於產生脈波寬度調變信號PWM1。結合圖5的描述,比較器534比較感應信號1454和參考信號REF,以產生比較信號COMP。脈衝信號產生器504產生具有週期性脈衝波形的脈衝信號536。在一個實施例中,當脈衝信號536是邏輯1時,SR觸發器522將脈衝信號V522置1;當比較信號COMP是邏輯1時(即當感應信號1454上升至參考信號REF時),SR觸發器522將脈衝信號V522重定為0。及閘524接收脈衝信號V522和脈波寬度調變信號PWM1,並據此產生開關控制信號1452,以控制控制開關Q16。
假設開關Q27閉合,調光控制器1408以類似於圖6和圖7中描述的調光控制器308的工作方式控制電流ILED。在一個實施例中,當脈波寬度調變信號PWM1處於第一狀態時,例如:PWM1為邏輯1,及閘524根據脈衝信號V522 交替閉合和斷開控制開關Q16。由此,控制開關Q16工作在開關閉合狀態。在開關閉合狀態中,電流ILED在控制開關Q16閉合時逐漸上升,並在控制開關Q16斷開時逐漸下降。由於控制開關Q16在感應信號1454上升至參考信號REF時斷開,參考信號REF決定了電流ILED的峰值。當脈波寬度調變信號PWM1處於第二狀態時,例如:PWM1為邏輯0,及閘524根據保持斷開控制開關Q16。此時,控制開關Q16工作在開關斷開狀態,以切斷電流ILED。
因此,參考信號REF用於決定電流ILED的峰值,且脈波寬度調變信號PWM1的責任週期用於決定開關閉合狀態和開關斷開狀態之間的時間比。也就是說,流經LED光源312的平均電流IAVERAGE根據參考信號REF和脈波寬度調變信號PWM1的責任週期發生變化。例如,當參考信號REF的電壓值VREF上升時,IAVERAGE增加;當VREF下降時,IAVERAGE減小。此外,當脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1變大時,IAVERAGE增加;當DPWM1變小時,IAVERAGE減小。
調光器1502還包括計數器1504,用於提供計數值VALUE_1504。在一個實施例中,參考信號產生器1506耦合於計數器1504,並根據計數值VALUE_1504決定參考信號REF的電壓值VREF。PWM產生器1508耦合於計數器1504,並根據計數值VALUE_1504決定脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1。
上述表1和表2所示為計數值VALUE_1504、電壓VREF和責任週期DPWM1的實施例。在一個實施例中,計數器1504是2比特計數器,因此,計數值VALUE_1504可為0、1、2或3。VMAX表示參考信號REF的最大值。具體而言,如表1所示,當計數值VALUE_1504為0、1、2和3時,參考信號REF分別具有電壓值VMAX、50% * VMAX、20% * VMAX和20% * VMAX,且責任週期DPWM1分別為100%,100%,100%和20%。如表2所示,當計數值VALUE_1504為0、1、2和3時,參考信號REF分別具有電壓值VMAX、50% * VMAX、30% * VMAX和20% * VMAX,且責任週期DPWM1分別為100%,60%,40%和20%。計數值VALUE_1504、電壓VREF和責任週期DPWM1可具有其他關係,且不局限於表1和表2的實施例。
在一個實施例中,如果接收到調光請求信號,例如:表示電源開關304執行了斷開操作,觸發監測單元506產生使能信號1510。計數器1504接收使能信號1510,並據此增加或減小計數值VALUE_1504。因此,參考信號產生器1506決定參考信號REF,例如:根據表1或表2的資料關係。PWM產生器1508決定PWM1的責任週期,例如:根據表1或表2的資料關係。
因此,調光控制器1408有選擇的工作於類比調光模式、突發調光模式和混合調光模式。在類比調光模式中,調光控制器1408根據計數器1504的計數值決定參考信號REF的值,以調整電流ILED的平均值IAVERAGE;此時,PWM1的責任週期保持不變。在突發調光模式中,調光控制器1408根據計數器 1504的計數值決定PWM1的責任週期,以調整電流ILED的平均值IAVERAGE;此時,參考信號REF的值保持不變。在混合調光模式中,調光控制器1408根據計數器1504的計數值同時決定PWM1的責任週期和參考信號REF的值,以調整電流ILED的平均值IAVERAGE。由此,調整了LED光源312的亮度。調光控制器1408的操作將在圖16和圖17進一步描述。調光控制器1408可具有其他結構,且不局限於圖15所示的實施例。
圖16所示為包含圖15中的調光控制器1408的光源驅動電路的信號示意圖。圖16將結合圖14A和圖15進行描述。圖16描述了埠CLK上的電壓VCLK、計數器1504計數值VALUE_1504、脈波寬度調變信號PWM1的電壓VPWM1、脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1、參考信號REF的電壓值VREF、感應信號1454的電壓VSENSE、及電流ILED的平均值IAVERAGE。在如圖16所示的實施例中,調光控制器1408根據上述表1中的實施例設置電壓值VREF和責任週期DPWM1。
在t0時刻,電源開關304斷開。計數值VALUE_1504為0。根據表1,責任週期DPWM1是100%,且電壓值VREF具有最大值VMAX。由於電源開關304和開關Q27都斷開,則切斷了電流ILED,因此平均電流IAVERAGE為零安培。
在t1時刻,電壓VCLK的上升沿表示電源開關304的閉合動作。調光控制器1408閉合開關Q27。因此,根據控制開關Q16的導電狀態控制電流ILED。在t1至t2的時間間隔,責任週期DPWM1是100%,且電壓值VREF具有最大值VMAX。控制開關Q16工作在開關閉合狀態,以交替閉合和斷開。如圖16所示,當控制開關Q16閉合時,電壓VSENSE逐漸上升;當控制開關Q16斷開時,電壓VSENSE逐漸下降。由於電壓VSENSE的峰值等於參考信號REF的最大值VMAX,平均電流IAVERAGE具有最大值IMAX。
在t2時刻,電壓VCLK的下降沿表示電源開關304的斷開動作。開關Q27斷開,以切斷電流ILED。因此,在t2至t3的時間間隔中,電壓VSENSE下降至大致零伏特,且平均電流IAVERAGE下降至大致零安培。
在一個實施例中,由於在t2時刻檢測到電源開關304的斷開動作,則產生調光請求信號。計數值VALUE_1504從0增加為1。基於表1的實施例,調光控制器1408切換至類比調光模式,以將電壓VREF調節為50% * VMAX並保持責任週期DPWM1為100%。
在t3時刻,開關Q27再次閉合。因此,在t3至t4的時間間隔,調光控制器1408根據參考信號REF和脈波寬度調變信號PWM1控制控制開關Q16的閉合和斷開。因此,將平均電流IAVERAGE調節為50% * IMAX。
在t4時刻,電壓VCLK的下降沿表示電源開關304的斷開動作。計數值VALUE_1504從1增加為2。根據表1,調光控制器1408工作於類比調光模式,以將電壓VREF調節為20% * VMAX並保持責任週期DPWM1為100%。因此,在t5至t6的時間間隔中,平均電流IAVERAGE調節為20% * IMAX。
在t6時刻,電壓VCLK的下降沿表示電源開關304的斷開動作。計數值VALUE_1504從2增加為3。根據表1,調光控制器1408工作於突發調光模式,以保持電壓VREF為20% * VMAX並將責任週期DPWM1減小至20%。因此,在t7至t8的時間間隔中,電源開關304閉合。此時,當電壓VPWM1具有第一狀態,例如:邏輯高電位,電壓VSENSE斜線上升和斜線下降;當電壓VPWM1具有第二狀態,例如:邏輯低電位,電壓VSENSE下降至零伏特。因此,在t7至t8的時間間隔中,平均電流IAVERAGE調整為4% * IMAX。
因此,在如圖16所示的實施例中,調光控制器1408先工作在類比調光模式中將平均電流IAVERAGE從100% * IMAX調整至20% * IMAX,然後工作在突發調光模式中將平均電流IAVERAGE從20% * IMAX調整至4% * IMAX。 本發明實施例的優點在於,通過調節脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1和參考信號REF的電壓值VREF,實現了平均電流IAVERAGE在100% * IMAX和4% * IMAX的範圍內調整。因此,實現了LED光源312在更寬範圍內調光。此外,在相對寬的範圍內調光的過程中,電壓VREF保持大於一個電壓臨限值,例如:15% * VMAX,責任週期DPWM1保持大於一個責任週期臨限值,例如:10%。由此,脈波寬度調變信號PWM1和參考信號REF的精度不會受到如雜訊之類的不利因素的影響,從而提高了光源驅動電路1400的調光精度。
圖17所示為包含圖15中的調光控制器1408的光源驅動電路的信號示意圖。圖17將結合圖14A至圖16進行描述。圖17描述了埠CLK上的電壓VCLK,計數器1504計數值VALUE_1504,脈波寬度調變信號PWM1的電壓VPWM1,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1,參考信號REF的電壓值VREF,感應信號1454的電壓VSENSE,電流ILED的平均值IAVERAGE。在如圖17所示的實施例中,調光控制器1408根據表1中的實施例設置電壓值VREF和責任週期DPWM1。
在t0’和t2’之間的時間間隔中,調光控制器1408具有圖16中描述的在t0和t2之間類似的操作。例如,在t0’至t2’的時間間隔中,計數值VALUE_1504為0。根據表2,責任週期DPWM1是100%,且電壓值VREF具有最大值VMAX。因此,在t1’和t2’之間,電壓VSENSE的峰值等於參考信號REF的最大值VMAX,平均電流IAVERAGE具有最大值IMAX。
在t2’時刻,電壓VCLK的下降沿表示電源開關304的斷開動作。開關Q27斷開,以切斷電流ILED。因此,在t2’至t3’的時間間隔中,電壓VSENSE下降至大致零伏特,且平均電流IAVERAGE下降至大致零安培。
在一個實施例中,由於在t2’時刻檢測到電源開關304的斷開動作,則產生調光請求信號。計數值VALUE_1504從0增加為1。基於表2的實施例, 調光控制器1408切換至混合調光模式,以將電壓VREF調節為50% * VMAX並將責任週期DPWM1調節為60%。因此,在t3’至t4’的時間間隔,當電壓VPWM1具有第一狀態,例如:邏輯高電位時,控制開關Q16工作在開關閉合狀態,以交替的閉合和斷開。電壓VSENSE的峰值等於參考信號REF的電壓值VREF,即50% * VMAX。此外,當電壓VPWM1具有第二狀態,例如:邏輯低電位時,控制開關Q16工作在開關斷開狀態,以切斷電流ILED。因此,電流ILED的平均值IAVERAGE等於30% * IMAX。
在t4’時刻,電壓VCLK的下降沿表示電源開關304的斷開動作,因此,產生了調光請求信號。計數值VALUE_1504從1增加為2。根據表2,調光控制器1408工作於混合調光模式,以將電壓VREF調節為30% * VMAX並保持責任週期DPWM1為40%。因此,在t5’至t6’的時間間隔中,平均電流IAVERAGE調節為12% * IMAX。
在t6’時刻,電壓VCLK的下降沿表示電源開關304的斷開動作,因此,產生了調光請求信號。計數值VALUE_1504從2增加為3。根據表2,調光控制器1408工作於混合調光模式,以調整電壓VREF為20% * VMAX並將責任週期DPWM1減小至20%。因此,在t7’至t8’的時間間隔中,平均電流IAVERAGE調整為4% * IMAX。
因此,在t1’和t7’之間,當計數值VALUE_1504變化時,調光控制器1408工作在混合調光模式。優點在於,通過調節脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1和參考信號REF的電壓值VREF,實現了平均電流IAVERAGE在100% * IMAX和4% * IMAX的範圍內調整。因此,實現了LED光源312在更寬範圍內調光。此外,在相對寬的範圍內調光的過程中,電壓VREF保持大於一個電壓臨限值,例如:15% * VMAX,責任週期DPWM1保持大於一個責任週期臨限值,例如:10%。由此,脈波寬度調變信號PWM1和參考信號REF 的精度不會受到如雜訊之類的不利因素的影響,從而提高了光源驅動電路1400的調光精度。
圖18所示為根據本發明的實施例的控制LED光源的調光的方法流程圖1800。圖18將結合圖14A至圖17進行描述。圖18所涵蓋的具體步驟僅僅作為示例。也就是說,本發明適用於其他合理的流程或對圖18進行改進的步驟。
在步驟1802中,比較表示流經LED光源的電流的感應信號(例如:感應信號1454)和參考信號(例如:參考信號REF),以產生脈衝信號,例如:脈衝信號V522。
在步驟1804中,當脈波寬度調變信號(例如:PWM1)處於第一狀態時,根據脈衝信號控制流經LED光源的電流。
在步驟1806中,當脈波寬度調變信號處於第二狀態時,切斷流經LED光源的電流。
在步驟1808中,根據調光請求信號調節參考信號的值和脈波寬度調變信號的責任週期,以調節流經該LED光源的平均電流。
在一個實施例中,根據調光請求信號調節計數器的計數值。根據計數器的計數值決定參考信號的值和脈波寬度調變信號的責任週期。如果計數值從第一數值變為第二數值,則選擇第一模式(例如:類比調光模式)、第二模式(突發調光模式)或第三模式(混合調光模式)。在第一模式中,調節參考信號的值並保持脈波寬度調變信號的責任週期不變。在第二模式中,調節脈波寬度調變信號的責任週期並保持參考信號的值不變。在第三模式中,調節參考信號的值並調節脈波寬度調變信號的責任週期。
圖19所示為根據本發明實施例的光源驅動電路1900的電路圖。圖19中與圖3和圖4圖號相同的部件具有類似的功能。圖19將結合圖3和圖4進行描述。光源驅動電路1900通過電源開關304耦合於電源VIN(如110/120伏特,60赫 茲的交流電),並提供輸出電能給LED光源312。在本發明的一個實施例中,電源開關304可以是如圖14B所示的置於牆面上的ON/OFF開關。電源開關304的導電狀態可由使用者控制為閉合或斷開。
光源驅動電路1900包含AC/DC轉換器306、電力轉換器310和調光控制器1908。AC/DC轉換器306將輸入交流電壓VIN轉換成輸出直流電壓VOUT。在圖19的例子中,AC/DC轉換器306包含具有二極體D1、D2、D7和D8的橋式整流器、還包含具有二極體D10和電容C9的濾波器。電力轉換器310耦合於AC/DC轉換器306,用於接收輸出直流電壓VOUT,並為LED光源312提供調節後的電能。在一個實施例中,電力轉換器310包含電感L1、二極體D4、開關Q27、控制開關Q16和電流感應器R5。調光控制器1908耦合於AC/DC轉換器306和電力轉換器310之間。調光控制器1908監測電源開關304的動作,如閉合或斷開,並相應的控制電力轉換器310提供給LED光源312的調節後的電能,以控制LED光源312的亮度。調光控制器1908包含多個埠,例如,埠HV_GATE、埠CLK、埠VDD、埠GND、電壓控制埠CTRL、埠RT、埠MON和電流控制埠CS。其中埠VDD、埠GND、埠RT和埠MON與圖14A中的調光控制器1408的相應埠的工作原理類似。
在一個實施例中,調光控制器1908在埠CLK接收指示電源開關304的動作(閉合或斷開)的開關監測信號1450。在一個實施例中,調光控制器1908根據開關監測信號1450控制開關Q27。具體來說,當開關監測信號1450指示電源開關304斷開時,調光控制器1908在埠HV_GATE產生信號,如邏輯低電位信號,以斷開開關Q27。因此,流經LED光源312的電流ILED降到0安培,以斷開LED光源312。當開關監測信號1450指示電源開關304閉合,調光控制器1908在埠HV_GATE產生信號,如邏輯高電位信號,以閉合開關Q27。調光控制器1908根據電壓控制埠CTRL和電流控制埠CS的信號控制流經LED光源312的電流ILED。
在一個實施例中,調光控制器1908根據開關監測信號1450確定指示電源開關304的動作的調光請求信號。在一個實施例中,當開關監測信號1450指示電源開關304斷開時,調光控制器1908接收調光請求信號。當電源開關304重新閉合時,根據調光請求信號,調光控制器1908調節流經LED光源312的平均電流以調節LED光源312的亮度。
調光控制器1908能夠工作在第一模式和第二模式,以調節LED光源312的平均電流。如下所述,電流ILED表示流經LED光源312的電流。第一模式下,電流ILED由ILED1表示。在第二模式下,電流ILED由ILED2表示。
當調光控制器1908工作在第一模式時,調光控制器1908的電壓控制埠CTRL提供脈衝信號1952,以控制控制開關Q16交替工作在第一狀態(如,閉合狀態)和第二狀態(如,斷開狀態)。因此,流經LED光源312的電流ILED1根據控制開關Q16的狀態改變。在一個實施例中,在控制開關Q16閉合期間,電流ILED1流經LED光源312、開關Q27、控制開關Q16、電阻R5到地,所以電流ILED1增加。在控制開關Q16斷開期間,電流ILED1流經LED光源312和二極體D4,所以電流ILED1減小。根據本發明的實施例,流經LED光源312的平均電流可以在類比調光模式下、脈衝調光模式下或組合調光模式下通過控制控制開關Q16而得到調節,具體的調光方法將結合圖20進行詳細描述。
當調光控制器1908工作在第二模式時,調光控制器1908在電壓控制埠CTRL提供控制信號1954,如數位0,使控制開關Q16維持在斷開狀態。因此,電流ILED1被切斷。另外,調光控制器1908接通流經LED光源312和電流控制埠CS的電流ILED2。
有利的是,通過選擇至少工作在第一模式和第二模式,調光控制器1908達到了相對寬的調光範圍。例如,若IMAX指示LED光源312的平均電流IAVERAGE的最大值,調光控制器1908能夠工作在第一模式,以調節電流ILED1 的平均電流IAVERAGE在一個較寬的範圍內變化,例如4%*IMAX到100%*IMAX的範圍內變化。另外,調光控制器1908也能夠工作在第二模式,以將平均電流IAVERAGE調到一個更低的值。例如,調光控制器1908設置電流ILED2為恒定值1%*IMAX。換言之,LED光源312在第二模式下比第一模式下更暗。因此在節能應用中,如夜燈,會更有優勢。另外,第二模式下的電流ILED2是一個實質恒定的值,它不會因為控制開關Q16的閉合或斷開而變化。所以,LED光源312發出的光不會受到控制開關Q16開關雜訊的影響,從而增強了LED光源312的調光穩定性。
圖20所示為根據本發明實施例的圖19中的調光控制器1908的結構示意圖。圖20將結合圖15和圖19進行描述。圖20中與圖15和圖19圖號相同的部件具有類似的功能。在圖20的例子中,調光控制器1908包含啟動及低壓鎖定電路508、脈衝信號產生器504、觸發監測單元506、調光器2002、驅動器2010、開關2008和電流源2006。
在一個實施例中,觸發監測單元506通過埠CLK接收開關監測信號1450。觸發監測單元506根據開關監測信號1450,確定指示電源開關304斷開操作的調光請求信號。若接收到調光請求信號,觸發監測單元506產生使能信號1510。
調光器2002包含計數器1504、參考信號產生器1506、脈波寬度調變信號產生器1508和模式選擇模組2004。計數器1504提供根據使能信號1510改變的計數值VALUE_1504。在一個實施例中,計數器1504根據使能信號1510增加計數值VALUE_1504。在另一個實施例中,計數器1504根據使能信號1510減小計數值VALUE_1504。
模式選擇模組2004根據計數值VALUE_1504從第一模式和第二模式中選擇調光控制器1908的工作模式。在一個實施例中,計數值VALUE_1504指示LED光源312的期望亮度值。期望亮度值對應於LED光源312的平均電流IAVERAGE的目標電流值ITARGET。表3和表4所示為計數器1504的計數值VALUE_1504、目標電流值ITARGET及調光控制器1908的工作模式的對應關係的示例。在表3的例子中,計數值VALUE_1504可以為0、1和2,分別指示目標電流值ITARGET為100% * IMAX、30% * IMAX和1% * IMAX,其中,IMAX表示平均電流IAVERAGE的最大值。在表4的例子中,計數值VALUE_1504可以為0、1和2,分別指示目標電流值ITARGET為1% * IMAX、30% * IMAX和100% * IMAX。
模式選擇模組2004比較計數值VALUE_1504和臨限值,以選擇工作模式。例如,根據表3和表4的例子,臨限值設為1。在表3的例子中,當計數值VALUE_1504等於或小於1時,模式選擇模組2004選擇第一模式。當計數值VALUE_1504大於1時,模式選擇模組2004選擇第二模式。在表4的例子中,當計數值VALUE_1504等於或大於1時,模式選擇模組2004選擇第一模式,當計數值 VALUE_1504小於1時,模式選擇模組2004選擇第二模式。因此,在表3和表4的例子中,當平均電流IAVERAGE的目標電流值ITARGET相對高時(如30% * IMAX和100 * IMAX),選擇第一模式。另外,當平均電流IAVERAGE的目標電流值ITARGET相對低時(如1% * IMAX),選擇第二模式。
根據所選擇的工作模式,模式選擇模組2004控制開關2008、參考信號產生器1506和脈波寬度調變信號產生器1508,以調節平均電流IAVERAGE。更具體地,在一個實施例中,電流源2006產生一個實質恒定的電流ILED2。調光控制器1908工作在第一模式時,模式選擇模組2004斷開開關2008以切斷電流ILED2,並控制參考信號產生器1506產生參考信號REF,和控制脈波寬度調變信號產生器1508產生脈波寬度調變信號PWM1。在一個實施例中,驅動器2010根據參考信號REF和脈波寬度調變信號PWM1產生脈衝信號1952,以控制控制開關Q16。
在一個實施例中,驅動器2010包含比較器534、SR觸發器522和及閘524。當工作在第一模式時,驅動器2010的工作原理與圖15中的調光控制器1408中的相應組件相似。如上文中針對圖15的描述,比較器534比較感應信號1454與參考信號REF,以產生比較信號COMP。脈衝信號產生器504產生具有週期脈衝波形的脈衝信號536。在一個實施例中,當脈衝信號536為數位1時,SR觸發器522將脈衝信號V522設為數位1。當比較信號COMP為數位1時(即當感應信號1454達到參考信號REF時),SR觸發器將脈衝信號V522設為數位0。及閘524接收脈衝信號V522和脈波寬度調變信號PWM1,並在電壓控制埠CTRL上產生脈衝信號1952,以控制控制開關Q16。因此,當脈波寬度調變信號PWM1在第一狀態(如數位1)時,脈衝信號1952的波形與脈衝信號V522的波形相同,即根據比較信號COMP在數位1和數位0之間切換。當脈波寬度調變信號PWM1在第二狀態(如數位0)時,脈衝信號1952保持為數位0。根據上文中針對圖15的相關描述 可知,參考信號REF決定電流ILED1的峰值。脈波寬度調變信號PWM1的責任週期決定了控制開關Q16的閉合時間和斷開時間的比率。所以,通過調節參考信號REF的值和/或脈波寬度調變信號PWM1的責任週期,調光器2002能夠工作在類比調光模式、脈衝調光模式或組合調光模式,以調節LED光源312的平均電流IAVERAGE。
根據表3中的例子,當計數值VALUE_1504為0時,調光控制器1908工作在第一模式,參考信號REF的值為VREF0,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期的值為DPWM0。當計數值VALUE_1504從0變為1時,調光控制器1908保持工作在第一模式,平均電流IAVERAGE的目標電流值從100% * IMAX變為30% * IMAX。若調光器2002工作在類比調光模式,則參考信號REF的值調節到30% * VREF0,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期保持為DPWM0。若調光器2002工作在脈衝調光模式,則參考信號REF的值保持為VREF0,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期調節為30% * DPWM0。若調光器2002工作在組合調光模式,參考信號REF的值和脈波寬度調變信號PWM1的責任週期都會發生改變,比如,參考信號REF的值調節為50% * VREF0,脈波寬度調變信號PWM1的責任週期調節為60% * DPWM0。採用三種調光模式(即類比調光模式、脈衝調光模式和組合調光模式)中的任一種調光模式,平均電流IAVERAGE從100% * IMAX變為30% * IMAX,以完成第一模式下的調光控制。
當調光控制器1908工作在第二模式時,如根據表3所示,當計數值VALUE_1504從1變為2時,調光控制器1908在CTRL埠產生控制信號1954,以斷開控制開關Q16。更具體的,模式選擇模組2004控制脈波寬度調變信號產生器1508,使脈波寬度調變信號PWM1保持在第二狀態(如數位0)。及閘524,產生控制信號1954(如數位0信號),以保持電壓控制埠CTRL的電壓為低電位。因此,流過LED光源312的電流ILED1被切斷。
另外,在一個實施例中,電流源2006產生實質恒定的電流ILED2。模式選擇模組2004產生開關控制信號2012以閉合開關2008。若電源開關304閉合後接通了開關Q27,則電流ILED2的回路被接通。因此,電流ILED2流過LED光源312、電流控制埠CS、開關2008到地。其中,“實質恒定的電流ILED2”是指電流ILED2的值僅限在一定的範圍內變化,因此由電路元件產生的非理想的電流紋波可以被忽略。有利的是,由於電流ILED2不受一個或多個開關(如電源開關304和/或控制開關Q16)的影響,LED光源312的電路干擾能減少或消除。因此,光源驅動電路1900的調光穩定性得到了提高。調光控制器1908可以有其他的結構而不局限於圖20的例子。
圖21所示為根據本發明實施例的包括圖19中的調光控制器1908的光源驅動電路的信號示意圖。圖21將結合圖19和圖20進行描述,圖21示出了埠CLK的電壓VCLK、計數器1504的計數值VALUE_1504、脈波寬度調變信號PWM1的電壓VPWM1、脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1、流過LED光源312的電流ILED和電流ILED的平均電流IAVERAGE。在圖19的例子中,調光控制器1908根據表3確定工作模式,並控制LED光源312的平均電流IAVERAGE。
在t0’’時刻,電源開關304斷開。調光控制器1908切斷開關Q27。計數值VALUE_1504為0。根據表3,模式選擇模組2004選擇第一模式,平均電流IAVERAGE的目標電流值為100%*IMAX。因此,脈波寬度調變信號產生器1508調節脈波寬度調變信號PWM1的責任週期DPWM1為100%,參考信號產生器1506控制參考信號REF,以調節電流ILED的峰值為IPEAK(峰值電流的最大值)。在t1’’時刻,埠CLK的電壓VCLK具有一個指示電源開關304閉合操作的上升沿,平均電流IAVERAGE被調節到100%*IMAX。在t1’’到t2’’期間,平均電流IAVERAGE保持在100%*IMAX。
在t2’’時刻,電壓VCLK具有一個指示電源開關304斷開操作的下降沿。開關Q27被斷開以切斷電流ILED。因此,在t2’’到t3’’期間,電流ILED降到0安培,平均電流IAVERAGE降到0安培。
在一個實施例中,在t2’’時刻,電壓VCLK具有一個指示電源開關304斷開操作的下降沿,接收到調光請求信號。計數值VALUE_1504從0增加到1。根據表3,平均電流IAVERAGE的目標電流值調整為30%*IMAX。在t2’’到t4’’期間,模式選擇模組2004保持在第一模式,在圖21的例子中,調光器2002工作在組合調光模式,脈波寬度調變信號產生器1508調節責任週期DPWM1為60%,參考信號產生器1506控制參考信號REF,以調節電流ILED的峰值為50%*IPEAK。在t3’’時刻,埠CLK的電壓VCLK具有一個指示電源開關304閉合操作的上升沿,平均電流IAVERAGE調節為30%*IMAX。在t3’’到t4’’期間,平均電流IAVERAGE保持在30%*IMAX。
在t4’’時刻,電壓VCLK具有一個指示電源開關304斷開操作的下降沿,接收到調光請求信號。相應的,計數值VALUE_1504從1增加到2。根據表3,平均電流IAVERAGE的目標電流值調整為1%*IMAX,模式選擇模組2004選擇第二模式。因此,模式選擇模組2004產生開關控制信號2012以閉合開關2008。在t4’’到t5’’期間,因為電源開關304和開關Q27都斷開,所以電流ILED和平均電流IAVERAGE都為0安培。
在t5’’時刻,埠CLK的電壓VCLK具有一個指示電源開關304閉合操作的上升沿。因為在電源開關304閉合之後開關Q27被接通,並且開關2008在t4’’時刻閉合,電流ILED2的通路被接通。在一個實施例中,電流ILED2等於1%*IMAX。因此,在t5’’到t6’’期間,平均電流IAVERAGE保持在1%*IMAX。
因此,在t1’’到t6’’期間,調光控制器1908根據計數值VALUE_1504從第一模式和第二模式中選擇工作模式。有利的是,調光控制器1908可以獲得一個相對寬的調光範圍,如從100%*IMAX到1%*IMAX。調光控制器1908的工作原理和工作方式不局限於圖21的例子。在另一個實施例中,在第二模式期間,調光控制器1908能夠提供另一個電流(如一個更小的恒定電流值0.01 * IMAX)流經LED光源312和電流控制埠CS。因此,LED光源312的亮度可以更低,以達到更寬的調光範圍。另外,電流ILED2為一個實質恒定的值,不會根據控制開關Q16的閉合和斷開動作而變化。因此,LED光源312不會受到控制開關Q16雜訊的影響,增強了LED光源312的調光穩定性。
圖22所示為根據本發明實施例的由調光控制器(如調光控制器1908)執行的控制LED光源調光的方法流程圖。圖22將結合圖19-圖21進行描述。圖22所涵蓋的具體步驟僅僅作為示例。也就是說,本發明適用於其他合理的流程或對圖22進行改進的步驟。
在步驟2202中,電力轉換器(如電力轉換器310)為光源(如LED光源312)提供調節後的電能。
在步驟2204中,接收開關監測信號。開關監測信號指示連接在電源和電力轉換器之間的電源開關(如電源開關304)的動作。
在步驟2206中,根據開關監測信號選擇工作模式為第一模式或第二模式。在一個實施例中,當接收到指示電源開關斷開操作的開關監測信號時,計數器的計數值發生變化,例如從第一數值變為第二數值。將計數值與臨限值(如1)進行比較,並根據比較結果選擇工作模式。
在步驟2208中,當工作模式選擇為第一模式時,控制開關(如控制開關Q16)根據脈衝信號(如脈衝信號1952)工作在第一狀態(如閉合狀態)和第二狀態(如斷開狀態)。在一個實施例中,在控制開關處於第一狀態時, 流經LED光源的第一電流(如電流ILED1)增加,在控制開關處於第二狀態時,流經LED光源的第一電流減小。在一個實施例中,當工作模式選擇為第一模式時,產生參考信號(如參考信號REF)和脈波寬度調變信號(如脈波寬度調變信號PWM1)。在第一模式下,將指示流經LED光源的第一電流的感應信號與參考信號進行比較。在脈波寬度調變信號處於第一狀態(如數位1)時,根據比較結果閉合和斷開控制開關。在脈波寬度調變信號處於第二狀態(如數位0)時,斷開控制開關,第一電流減小。在一個實施例中,在第一模式下,當計數值發生變化時,調節參考信號的值和/或脈波寬度調變信號的責任週期,以調節LED光源的亮度。
在步驟2210中,當工作模式選擇為第二模式時,根據控制信號(如控制信號1954)切斷第一電流(如電流ILED1)。在一個實施例中,在第二模式下,脈波寬度調變信號保持在第二狀態(如數位0),以產生控制信號(如數位0信號)來切斷第一電流。
在步驟2212中,當工作模式選擇為第二模式時,導通流過LED光源312的第二電流。在一個實施例中,第二電流為實質恒定的電流(如電流ILED2)。在一個實施例中,電流ILED2由電流源(如電流源2006)提供。當選擇第二模式時,模式選擇模組2004產生開關控制信號2012,以閉合與電流源2006串聯的開關2008。
圖23A所示為根據本發明實施例的光源驅動電路2300的示意圖。在一個實施例中,光源包含第一發光元件(例如,第一LED鏈2308)和第二發光元件(例如,第二LED鏈2310)。第二LED鏈2310可以具有與第一LED鏈2308不同的色溫值,例如,第一LED鏈2308具有第一色溫值,而第二LED鏈2310具有第二色溫值。耦合在電源VIN與光源驅動電路2300之間的電源開關304將電 源VIN選擇性地耦合於光源驅動電路2300。在一個實施例中,電源開關304可以是置於牆面上的電源開關。
光源驅動電路2300包括用於將來自電源的交流輸入電壓VIN轉換成直流電壓VDC的交流/直流轉換器306、耦合在交流/直流轉換器306與光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)之間的直流/直流轉換器2302、色溫控制器2306、光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)、第一控制開關2312、第二控制開關2314及電流監測器2316。其中,交流/直流轉換器306與直流/直流轉換器2302組成電力轉換器,耦合在電源與光源之間,用於從電源接收電能並向光源提供調節後的電能。直流/直流轉換器2302用於從交流/直流轉換器306接收直流電壓VDC並且向光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)提供調節後的輸出電壓VOUT。直流/直流轉換器2302包括具有一次側繞組和二次側繞組的變壓器2304。色溫控制器2306耦合在變壓器2304的一次側繞組與光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)之間,用於接收指示電源開關304操作(例如斷開操作)的開關監測信號TS,並基於開關監測信號TS來調整光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)的色溫。如圖23A所示,色溫控制器2306根據開關監測信號TS產生第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2來分別控制第一LED鏈2308和第二LED鏈2310。
第一控制信號CTR1選擇性地接通耦合在色溫控制器2306與第一LED鏈2308之間的第一控制開關2312,以使光源的色溫被調整為第一色溫值。第二控制信號CTR2選擇性地接通耦合在色溫控制器2306與第二LED鏈2310之間的第二控制開關2314,以使光源的色溫被調整為第二色溫值。更具體地說,如果第一控制信號CTR1接通耦合在色溫控制器2306與第一LED鏈2308之間的第一控制開關2312,則電流ILED1流經第一LED鏈2308並且光源的色溫被調整為第一色溫值;如果第二控制信號CTR2接通耦合在色溫控制器2306與第二LED鏈2310 之間的第二控制開關2314,則電流ILED2流經第二LED鏈2310並且光源的色溫被調整為第二色溫值。色溫控制器2306還從電流監測器2316接收指示流經光源的電流值(例如,電流ILED1或電流ILED2的值)的電流監測信號SEN,並根據電流監測信號SEN來產生驅動信號DRV。驅動信號DRV控制變壓器2304的一次側繞組的輸入電壓,從而調節直流/直流轉換器2302的輸出電壓VOUT。
圖23B所示為根據本發明實施例的光源驅動電路2300的電路圖。光源驅動電路2300由電源VIN(例如,110/120V交流,60Hz)經由電源開關304供電。在一個實施例中,圖23B和圖4中的交流/直流轉換器306具相同的結構。交流/直流轉換器306耦合於直流/直流轉換器2302和色溫控制器2306。電流監測器2316可以是電流偵測電阻R5。
直流/直流轉換器2302從交流/直流轉換器306接收輸入電壓VDC並且向光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)提供調節後的輸出電壓VOUT。在圖23B的示例中,直流/直流轉換器2302包括變壓器2304、控制開關Q23、二極體D4和電容C6。變壓器2304包括用於從交流/直流轉換器306接收輸入電壓VDC的一次側繞組2305、用於向第一LED鏈2308和第二LED鏈2310提供輸出電壓VOUT的二次側繞組2307、磁芯2325及用於向色溫控制器2306提供電壓的輔助繞組2309。圖23B中所示的變壓器2304包括三個繞組只是舉例而並非限制,在其它實施例中,變壓器2304可包括其它不同數量的繞組。在圖23B所示的實施例中,耦合於一次側繞組2305的控制開關Q23位於色溫控制器2306的外部。在其它實施例中,控制開關Q23也可以集成於色溫控制器2306的內部。
色溫控制器2306耦合於變壓器2304的一次側繞組2305和輔助繞組2309。色溫控制器2306可為反激脈波寬度調變(PWM)控制器,用於產生PWM信號來選擇性地接通與一次側繞組2305串聯的控制開關Q23,並通過調整PWM 信號的責任週期來調整變壓器2304的輸出電壓。舉例但並非限制,色溫控制器2306的埠包括埠CLK、埠PWM、埠VDD、埠CS、埠FB、埠SW1和埠SW2。
色溫控制器2306在埠CLK處接收指示電源開關304的導通狀態(例如,接通或斷開狀態)的開關監測信號TS,並根據開關監測信號TS產生第一控制信號CTRI(在埠SW1處)和第二控制信號CTR2(在埠SW2處)來分別控制第一LED鏈2308和第二LED鏈2310。更具體地說,在一個實施例中,如果開關監測信號TS指示第一次接通電源開關304,則色溫控制器2306產生第一控制信號CTR1來接通第一控制開關2312並且產生第二控制信號CTR2來斷開第二控制開關2314,因此,電流ILED1流經第一LED鏈2308而沒有電流流經第二LED鏈2310;如果開關監測信號TS指示電源開關304斷開並且在預定時間段內再次接通,則色溫控制器2306產生第一控制信號CTR1來斷開第一控制開關2312並且產生第二控制信號CTR2來接通第二控制開關2314,因此,沒有電流流經第一LED鏈2308,電流ILED2流經第二LED鏈2310。因為第二LED鏈2310可以具有與第一LED鏈2308不同的色溫,所以色溫控制器2306可以根據開關監測信號TS來調整光源的色溫。
埠FB從電流監測器2316接收指示電流ILED1或電流ILED2的值的電流監測信號SEN。埠CS接收指示流經一次側繞組2305的電流的監測信號LPSEN。色溫控制器2306接收電流監測信號SEN和監測信號LPSEN,並且在埠PWM處產生驅動信號DRV來控制控制開關Q23以調節直流/直流轉換器2302的輸出電壓VOUT。
色溫控制器2306根據電流監測信號SEN和監測信號LPSEN在埠PWM處產生驅動信號DRV來控制控制開關Q23的導通狀態(例如,接通或斷開狀態)。更具體地說,電流監測信號SEN的電壓可與指示流經光源的目標電流值的參考信號的電壓進行比較,監測信號LPSEN的電壓可以與指示目標電流值的另 一參考信號的電壓進行比較,如果任一比較結果指示流經光源的暫態電流值大於目標電流值,則色溫控制器2306減少驅動信號DRV的責任週期,反之亦然。在一個實施例中,如果驅動信號DRV為第一狀態(例如,邏輯高電位),則控制開關Q23接通,電流流經一次側繞組2305,並且磁芯2325進行儲能。如果驅動信號DRV為第二狀態(例如,邏輯低電位),控制開關Q23斷開,並且耦合於二次側繞組2307的二極體D4正向偏壓以使存儲在磁芯2325中的能量透過二次側繞組2307釋放至電容C6和光源。因此,可以根據驅動信號DRV來調整光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)的電能。
埠VDD耦合於輔助繞組2309。在一個實施例中,耦合於埠VDD和地之間的儲能單元(例如,電容C5),在電源開關304斷開時為色溫控制器2306供電。
有利地是,響應於一次側電路中電源開關304的斷開操作,在電源開關304的斷開操作後的預定時間段內再次接通電源開關304之後,二次側電路中的光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)的色溫由色溫控制器2306調整為目標色溫值。
圖24所示為根據本發明實施例的圖23B中的色溫控制器2306的結構示意圖。圖24將結合圖20和圖23B進行描述。圖24中與圖20和圖23B標號相同的部件具有類似的功能。在圖24的示例中,色溫控制器2306包括啟動及低壓鎖定(UVL)電路508、驅動器2410、控制單元2420、判定單元2431和反相器2433。
驅動器2410用於從電流監測器2316接收指示流經第一LED鏈2308或第二LED鏈2310的電流的值的電流監測信號SEN,並根據電流監測信號SEN來產生驅動信號DRV。在一個實施例中,驅動器2410包括誤差放大器2411、鋸齒波信號產生器2413、比較器2415以及脈波寬度調變信號產生器2417。誤差放大器2411基於參考信號REF和電流監測信號SEN來產生誤差信號VEA,參考信 號REF指示光源(例如,第一LED鏈2308或第二LED鏈2310)的目標電流值。誤差放大器2411在埠FB處接收電流監測信號SEN,電流監測信號SEN指示來自電流監測器2316的電流ILED1或電流ILED2的值。誤差信號VEA用於將流經第一LED鏈2308的電流ILED1的值或流經第二LED鏈2310的電流ILED2的值調整為目標電流值。鋸齒波信號產生器2413產生鋸齒波信號SAW。比較器2415耦合於誤差放大器2411和鋸齒波信號產生器2413,用於比較誤差信號VEA與鋸齒波信號SAW,並且產生輸出信號到脈波寬度調變信號產生器2417。監測信號LPSEN通過埠CS接收,指示流經一次側繞組2305的電流。脈波寬度調變信號產生器2417耦合於比較器2415和埠CS,並且基於比較器2415的輸出信號和監測信號LPSEN而產生驅動信號DRV來控制開關Q23的狀態。在一個實施例中,如果監測信號LPSEN的電壓大於指示目標電流值的另一參考信號(未示出,例如可內建於脈波寬度調變信號產生器2417內)的電壓,則指示流經一次側繞組2305的電流大於目標電流值,則脈波寬度調變信號產生器2417減少驅動信號DRV的責任週期,反之亦然。
當電流監測信號SEN的電壓大於參考信號REF的電壓時,指示流經第一LED鏈2308的電流ILED1的值或流經第二LED鏈2310的電流ILED2的值大於由參考信號REF決定的目標電流值,驅動器2410根據電流監測信號SEN減小驅動信號DRV的責任週期,以使直流/直流轉換器2302的輸出電壓減小。類似地,當電流監測信號SEN的電壓小於參考信號REF的電壓時,指示流經第一LED鏈2308的電流ILED1的值或流經第二LED鏈2310的電流ILED2的值小於由參考信號REF決定的目標電流值,驅動器2410根據電流監測信號SEN增大驅動信號DRV的責任週期,以使直流/直流轉換器2302的輸出電壓增大。
判定單元2431偵測色溫控制器2306的電能狀態並且基於色溫控制器2306的電能狀態而產生第一判定信號VDD_L和第二判定信號VDD_H。色溫 控制器2306基於第一判定信號VDD_L、第二判定信號VDD_H以及開關監測信號TS來調整光源的色溫。例如,如果色溫控制器2306的埠VDD處的電壓小於重置臨限值電壓(例如,4V),則第一判定信號VDD_L具有第一狀態(例如,邏輯高電位);如果色溫控制器2306的埠VDD處的電壓大於重置臨限值電壓(例如,4V),則第一判定信號VDD_L具有第二狀態(例如,邏輯低電位);如果色溫控制器2306的埠VDD處的電壓小於使能臨限值電壓(例如,10V),則第二判定信號VDD_H具有第一狀態(例如,邏輯低電位);如果色溫控制器2306的埠VDD處的電壓大於使能臨限值電壓(例如,10V),則第二判定信號VDD_H具有第二狀態(例如,邏輯高電位)。
控制單元2420用於根據開關監測信號TS、第一判定信號VDD_L和第二判定信號VDD_H產生第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2來分別控制第一LED鏈2308和第二LED鏈2310。在一個實施例中,控制單元2420包括計時器2421、第一D型正反器2423、第二D型正反器2425、第一及閘2427及第二及閘2429。計時器2421接收開關監測信號TS並且在開關監測信號TS出現下降沿時開始計時,計時器2421還在開關監測信號TS的每個下降沿的預定義時間間隔t之後產生脈衝信號TS_DE。脈衝信號TS_DE耦合於第一D型正反器2423的輸入埠CLK,並且開關監測信號TS耦合於第二D型正反器2425的輸入埠CLK。第一D型正反器2423的輸入埠D1耦合於它的輸出埠,並且第一D型正反器2423的輸出埠Q1耦合於第二D型正反器2425的輸入埠D2。
第一D型正反器2423和第二D型正反器2425的輸入埠R均耦合於反相器2433的輸出埠,並且反相器2433的輸入埠耦合於判定單元2431。如果色溫控制器2306的埠VDD處的電壓小於重置臨限值電壓(例如,4V),第一判定信號VDD_L為邏輯高電位,則第一D型正反器2423和第二D型正反器2425都經過反相器2433而被重置,因此,第一D型正反器2423的輸出埠Q1和第二D型正反器 2425的輸出埠Q2都被重置為邏輯低電位,並且第一D型正反器2423的輸出埠和第二D型正反器2425的輸出埠都被重置為邏輯高電位。
第二判定信號VDD_H和第二D型正反器2425的輸出埠均耦合於第一及閘2427。第一及閘2427產生第一控制信號CTR1來控制第一控制開關2312和流經第一LED鏈2308的電流ILED1。第二判定信號VDD_H和第二D型正反器2425的輸出埠Q2均耦合於第二及閘2429。第二及閘2429產生第二控制信號CTR2來控制第二控制開關2314和流經第二LED鏈2310的電流ILED2。以此方式,色溫控制器2306可以回應於電源開關304的斷開操作而調整光源的色溫。
圖25所示為包含圖24所示的色溫控制器的光源驅動電路的信號波形圖。圖25示出了開關監測信號TS、脈衝信號TS_DE、第一判定信號VDD_L、第二判定信號VDD_H、輸入埠D1處的電壓、輸出埠Q1處的電壓、輸出埠Q2處的電壓、第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2的信號波形。圖25將結合圖23B和圖24進行描述。
在t0時刻,電源開關304接通。在t1時刻,開關監測信號TS從第一狀態(例如,邏輯低電位)改變為第二狀態(例如,邏輯高電位),埠VDD處的電壓增大至重置臨限值電壓(例如,4V)並且第一判定信號VDD_L從第一狀態(例如,邏輯高電位)改變為第二狀態(例如,邏輯低電位)。在t2時刻,埠VDD處的電壓增大至使能臨限值電壓(例如,10V)並且第二判定信號VDD_H從第一狀態(例如,邏輯低電位)改變為第二狀態(例如,邏輯高電位)。在t0時刻到t2時刻的時間間隔內,第一D型正反器2423的輸出埠Q1和第二D型正反器2425的輸出埠Q2都是邏輯低電位。由於第一及閘2427和第二及閘2429接收的第二判定信號VDD_H為邏輯低電位,第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2也都是邏輯低電位。在t2時刻之後,由於第二判定信號VDD_H改變為邏輯高電位,第一控制信號CTR1也改變為邏輯高電位。因此,第一控制開關2312接通並且電 流ILED1開始流經第一LED鏈2308。在t3時刻,電源開關304斷開,並且色溫控制器2306的埠VDD處的電壓開始下降。如上該,一旦開關監測信號TS出現下降沿,在預定義時間間隔t之後可以產生脈衝信號TS_DE。在t4時刻,回應於脈衝信號TS_DE出現的上升沿,第一D型正反器2423的輸入埠D1從邏輯高電位改變為邏輯低電位,並且第一D型正反器2423的輸出埠Q1從邏輯低電位改變為邏輯高電位。在t5時刻,埠VDD處的電壓降低至使能臨限值電壓(例如,10V),並且第二判定信號VDD_H從第二狀態(例如,邏輯高電位)改變為第一狀態(例如,邏輯低電位)。因此,由於第一及閘2427和第二及閘2429接收的第二判定信號VDD_H為邏輯低電位,第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2也都是邏輯低電位。
在t6時刻,開關監測信號TS出現上升沿,指示電源開關304再次接通。t3時刻到t6時刻的時間間隔小於預定(規定)時間間隔(例如,t6減t3<3秒),以使埠VDD處的電壓保持在重置臨限值電壓(例如,4V)以上並且第一判定信號VDD_L保持為邏輯低電位。回應於開關監測信號TS出現的上升沿,第二D型正反器2425的輸出埠Q2從邏輯低電位改變為邏輯高電位,並且它的輸出埠從邏輯高電位改變為邏輯低電位。類似於t1時刻到t2時刻的時間間隔,從t6時刻到t7時刻的時間間隔,第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2都是邏輯低電位。在t7時刻之後,埠VDD處的電壓增大至使能臨限值電壓以上,第二判定信號VDD_H改變為邏輯高電位,並且第二控制信號CTR2也改變為邏輯高電位,第二控制開關2314接通並且電流ILED2開始流經第二LED鏈2310。然後,電源開關304再次斷開,並且在t8時刻埠VDD處的電壓降低至使能臨限值電壓(例如,10V)。從t8時刻到t10時刻的時間間隔中的信號波形類似於從t0時刻到t5時刻的時間間隔中的信號波形。在t9時刻,第一控制開關2312接通並且電流ILED1開始流經第一LED鏈2308。
因此,色溫控制器2306回應於電源開關304的斷開操作交替地接通第一控制開關2312和第二控制開關2314,由於第二LED鏈2310可以具有與第一LED鏈2308不同的色溫,因此,色溫控制器2306可以回應於電源開關304的斷開操作來調整光源的色溫。
圖26所示為根據本發明的另一個實施例的包含圖24所示的色溫控制器的光源驅動電路的信號波形圖。圖26示出了開關監測信號TS、脈衝信號TS_DE、第一判定信號VDD_L、第二判定信號VDD_H、輸入埠D1處的電壓、輸出埠Q1處的電壓、輸出埠Q2處的電壓、第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2的信號波形。圖26將結合圖23B、圖24和圖25進行描述。
從t0時刻到t6’時刻的時間間隔中的波形類似於圖25中的從t0時刻到t6時刻的時間間隔中的波形。在t7’時刻,電源開關304再次接通。t3時刻到t7’時刻的時間間隔大於預定時間間隔(例如,t7’減t3>3秒)。因此,在t6’時刻,埠VDD處的電壓降低至重置臨限值電壓(例如,4V),並且第一判定信號VDD_L從邏輯低電位改變為邏輯高電位,輸出埠Q1和輸出埠Q2都被重置為邏輯低電位。由於第一及閘2427和第二及閘2429接收的第二判定信號VDD_H為邏輯低電位,第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2也都為邏輯低電位。
在t8’時刻,開關監測信號TS從第一狀態(例如,邏輯低電位)改變為第二狀態(例如,邏輯高電位),埠VDD處的電壓增大至重置臨限值電壓(例如,4V),並且第一判定信號VDD_L從第一狀態(例如,邏輯高電位)改變為第二狀態(例如,邏輯低電位)。在t9’時刻,埠VDD處的電壓增大至使能臨限值電壓(例如,10V),並且第二判定信號VDD_H從第一狀態(例如,邏輯低電位)改變為第二狀態(例如,邏輯高電位)。t7’時刻到t9’時刻的時間間隔中的信號波形類似於t0時刻到t2時刻的時間間隔中的信號波形。在t9’時刻之後,埠VDD處的電壓增大至使能臨限值電壓以上,第二判定信號VDD_H改 變為邏輯高電位,並且第一控制信號CTR1也改變為邏輯高電位。然後,第一控制開關2312接通並且電流ILED1開始流經第一LED鏈2308。
如圖25所示,如果開關監測信號TS指示電源開關304的斷開操作與下一接通操作之間的時間間隔小於預定時間間隔(例如,3秒),則色溫控制器2306回應於電源開關304的下一接通操作將光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)的色溫從第一色溫值改變為第二色溫值。更具體地說,在圖25的示例中,在第一時間間隔期間(例如,從t2時刻到t5時刻的時間間隔),第一控制信號CTR1為邏輯高電位,第一LED鏈2308接通,第二LED鏈2310斷開,以使光源的色溫被調整為第一色溫值;在不同於第一時間間隔的第二時間間隔期間(例如,從t7時刻到t8時刻的時間間隔),第二控制信號CTR2為邏輯高電位,第一LED鏈2308斷開,第二LED鏈2310接通,以使光源的色溫被調整為第二色溫值。因此,色溫控制器2306通過交替地接通第一控制開關2312和第二控制開關2314而將光源的色溫從第一LED鏈2308的色溫改變為第二LED鏈2310的色溫。然而,如圖26所示,如果開關監測信號TS指示電源開關304的斷開操作與下一接通操作之間的時間間隔大於預定時間間隔,則色溫控制器2306回應於電源開關304的下一接通操作將光源的色溫重置為預設色溫值。在圖26的示例中,預設色溫值可以為第一LED鏈2308的色溫值,例如,由出廠時設置的色溫值;預設色溫值不限於圖26的示例中所示的色溫值。
圖27所示為根據本發明實施例的控制光源色溫的方法流程圖2700。圖27將結合圖23A-圖26進行描述。圖27中所涵蓋的具體步驟僅僅作為示例,即,本發明適用於執行各種其它步驟或對圖27中表述的步驟進行改進的步驟。
在步驟2702中,驅動電路(例如,光源驅動電路2300)從電源接收電能並且由電力轉換器(例如交流/直流轉換器306和變壓器2304)向光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)提供調節後的電能。
在步驟2704中,接收開關監測信號,開關監測信號TS(例如,由色溫控制器2306接收的開關監測信號)指示耦合在電源與電力轉換器之間的電源開關(例如,電源開關304)的操作。
在步驟2706中,基於開關監測信號TS調整光源的色溫。例如,在第一時間間隔期間(例如,在圖25中的t2時刻到t5時刻的時間間隔),色溫控制器2306可以產生第一控制信號CTR1來接通具有第一色溫值的第一LED鏈2308,並且產生第二控制信號CTR2來斷開具有第二色溫值的第二LED鏈2310,以使光源的色溫被調整為第一色溫值;在不同於第一時間間隔的第二時間間隔期間(例如,在圖25中的t7時刻到t8時刻的時間間隔),色溫控制器2306可以產生第一控制信號CTR1來斷開第一LED鏈2308,並且產生第二控制信號CTR2來接通第二LED鏈2310,以使光源的色溫被調整為第二色溫值。
因此,本發明實施例的驅動電路可以根據指示電源開關(例如,置於牆面上的接通/斷開開關)的操作的開關監測信號來控制光源(例如,第一LED鏈2308和第二LED鏈2310)的色溫,並可以由色溫控制器通過控制串聯耦合於直流/直流轉換器中的變壓器的一次側繞組的開關來調整由直流/直流轉換器提供的光源的電能。因此,使用者可以通過對接通/斷開電源開關的操作(例如,斷開操作)來調整光源的色溫,避免了使用額外的元件(例如專門設計的具有調節按鈕的開關)來調整光源的色溫,從而節省成本。
以上描述是基於LED鏈的實施例舉例說明。然而,根據本發明的實施例還可以應用到其他類型的光源。換言之,本發明的實施例不局限於LED光源,同樣適用於其他類型的光源。
在此使用之措辭和表達都是用於說明而非限制,使用這些措辭和表達並不將在此圖示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在發明範圍之外,在權利要求的範圍內可能存在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此,權利要求旨在涵蓋所有此類等同物。
304‧‧‧電源開關
306‧‧‧交流/直流轉換器
2300‧‧‧光源驅動電路
2302‧‧‧直流/直流轉換器
2304‧‧‧變壓器
2305‧‧‧一次側繞組
2306‧‧‧色溫控制器
2307‧‧‧二次側繞組
2308‧‧‧第一LED鏈
2309‧‧‧輔助繞組
2310‧‧‧第二LED鏈
2312‧‧‧第一控制開關
2314‧‧‧第二控制開關
2316‧‧‧電流監測器
2325‧‧‧磁芯

Claims (18)

  1. 一種光源驅動電路,用於驅動具有可調色溫的一光源,該光源驅動電路包括:一電力轉換器,耦接在一電源與該光源之間,從該電源接收一電能並且向該光源提供一調節後的電能;以及一色溫控制器,耦接該電力轉換器,接收一指示耦接該電源與該電力轉換器之間的一電源開關的一操作的一開關監測信號,並且基於該開關監測信號調整該光源的一色溫,其中,該色溫控制器包括:一判定單元,偵測該色溫控制器的一電能狀態並且基於該色溫控制器的該電能狀態產生一第一判定信號和一第二判定信號,該色溫控制器基於該第一判定信號、該第二判定信號以及該開關監測信號調整該光源的該色溫。
  2. 根據申請專利範圍第1項之光源驅動電路,其中,該光源包括:具有一第一色溫值的一第一發光元件和具有一第二色溫值的一第二發光元件,該色溫控制器包括:一控制單元,根據該開關監測信號產生一第一控制信號和一第二控制信號,其中,該第一控制信號選擇性地接通耦接在該色溫控制器與該第一發光元件之間的一第一控制開關以使該光源的該色溫被調整為該第一色溫值;該第二控制信號選擇性地接通耦接在該色溫控制器與該第二發光元件之間的一第二控制開關以使該光源的該色溫被調整為該第二色溫值。
  3. 根據申請專利範圍第2項之光源驅動電路,其中,該控制單元包括: 一計時器,接收該開關監測信號,該計時器在該開關監測信號出現一下降沿時開始計時,並在該下降沿的一預定義時間間隔之後產生一脈衝信號;一第一D型正反器,收該脈衝信號;以及一第二D型正反器,耦接該第一D型正反器,並接收該開關監測信號;其中,該第一控制信號和該第二控制信號基於該第二D型正反器的一輸出信號而產生。
  4. 根據申請專利範圍第1項之光源驅動電路,其中,如果該開關監測信號指示該電源開關的一斷開操作與一下一接通操作之間的一時間間隔小於一預定時間間隔,則該色溫控制器回應於該電源開關的該下一接通操作將該光源的該色溫從一第一色溫值調整為一第二色溫值。
  5. 根據申請專利範圍第4項之光源驅動電路,其中,該光源包括:具有該第一色溫值的一第一發光元件和具有該第二色溫值的一第二發光元件,該色溫控制器通過產生一第一控制信號和一第二控制信號調整該光源的該色溫,當該第一控制信號接通耦接在該色溫控制器與該第一發光元件之間的一第一控制開關時,一第一電流流經該第一發光元件並且該光源的該色溫被調整為該第一色溫值;當該第二控制信號接通耦接在該色溫控制器與該第二發光元件之間的一第二控制開關時,一第二電流流經該第二發光元件並且該光源的該色溫被調整為該第二色溫值。
  6. 根據申請專利範圍第1項之光源驅動電路,其中,該如果該開關監測信號指示該電源開關的一斷開操作與一下一接通操作之間的一時間間隔大於一預定時間間隔,則該色溫控制器回應於該電源開關的該下一接通操作將該光源的該色溫重置為一預設色溫值。
  7. 根據申請專利範圍第1項之光源驅動電路,其中,該電力轉換器包括:一交流/直流轉換器和一變壓器,該變壓器包括一次側繞組、一二次側繞 組和一輔助繞組,該一次側繞組耦合於該交流/直流轉換器並且用於通過該交流/直流轉換器從該電源接收該電能,該二次側繞組用於向該光源提供該調節後的電能,該輔助繞組用於向該色溫控制器供電,該電源開關耦接在該電源與該交流/直流轉換器之間。
  8. 根據申請專利範圍第1項之光源驅動電路,其中,該色溫控制器用於接收指示流經該光源的一電流值的一電流監測信號,並且根據該電流監測信號控制提供到該光源的該調節後的電能。
  9. 一種色溫控制器,包括:一驅動單元,接收指示流經一光源的一電流值的一電流監測信號,並且根據該電流監測信號產生一驅動信號控制一電力轉換器提供一調節後的電能給該光源;一控制單元,耦接該驅動單元,接收指示一電源開關的一操作的一開關監測信號,並且基於該開關監測信號調整該光源的一色溫,以及一判定單元,偵測該色溫控制器的一電能狀態並且基於該色溫控制器的該電能狀態產生一第一判定信號和一第二判定信號,該色溫控制器基於該第一判定信號、該第二判定信號以及該開關監測信號調整該光源的該色溫,其中,該電源開關耦接在電源與該電力轉換器之間。
  10. 根據申請專利範圍第9之色溫控制器,其中,該光源包括:具有一第一色溫值的一第一發光元件和具有一第二色溫值的一第二發光元件,該控制單元根據該開關監測信號產生一第一控制信號和一第二控制信號,該第一控制信號選擇性地接通耦接在該色溫控制器與該第一發光元件之間的一第一控制開關以使該光源的該色溫被調整為該第一色溫值;該第二控制信號選擇性地接通耦接在該色溫控制器與該第二發光元件之間的一第二控制開關以使該光源的該色溫被調整為該第二色溫值。
  11. 根據申請專利範圍第10項之色溫控制器,其中該控制單元包括:一計時器,接收該開關監測信號,並在該開關監測信號出現一下降沿時開始計時,在該下降沿的一預定義時間間隔之後產生一脈衝信號;一第一D型正反器,接收該脈衝信號;以及一第二D型正反器,耦接該第一D型正反器,並接收該開關監測信號;其中,該第一控制信號和該第二控制信號基於該第二D型正反器的一輸出信號而產生。
  12. 根據申請專利範圍第9之色溫控制器,其中,如果該開關監測信號指示該電源開關的一斷開操作與一下一接通操作之間的一時間間隔小於一預定時間間隔,則該色溫控制器回應於該電源開關的該下一接通操作將該光源的該色溫從一第一色溫值調整為一第二色溫值。
  13. 根據申請專利範圍第12之色溫控制器,其中,該光源包括:具有該第一色溫值的一第一發光元件和具有該第二色溫值的一第二發光元件,該色溫控制器通過產生一第一控制信號和一第二控制信號來調整該光源的該色溫,當該第一控制信號接通耦接在該色溫控制器與該第一發光元件之間的一第一控制開關時,一第一電流流經該第一發光元件並且該光源的該色溫被調整為該第一色溫值;當該第二控制信號接通耦接在該色溫控制器與該第二發光元件之間的一第二控制開關時,一第二電流流經該第二發光元件並且該光源的該色溫被調整為該第二色溫值。
  14. 根據申請專利範圍第9之色溫控制器,其中,如果該開關監測信號指示該電源開關的一斷開操作與一下一接通操作之間的一時間間隔大於一預定時間間隔,則該色溫控制器回應於該電源開關的該下一接通操作將該光源的該色溫重置為一預設色溫值。
  15. 一種控制光源色溫的方法,包括:從一電源接收一電能並且由一電力轉換器向一光源提供一調節後的電能;利用一色溫控制器接收指示耦接在該電源與該電力轉換器之間的一電源開關的一操作的一開關監測信號;偵測該色溫控制器的一電能狀態並且基於該色溫控制器的該電能狀態產生一第一判定信號和一第二判定信號;以及基於該第一判定信號、該第二判定信號以及該開關監測信號調整該光源的該色溫。
  16. 根據申請專利範圍第15項之控制光源色溫的方法,其中,基於該開關監測信號調整該光源的該色溫的步驟包括:如果該開關監測信號指示該電源開關的一斷開操作與一下一接通操作之間的一時間間隔小於一預定時間間隔,則回應於該電源開關的該下一接通操作將該光源的該色溫從一第一色溫值調整為一第二色溫值。
  17. 根據申請專利範圍第15項之控制光源色溫的方法,其中,基於該開關監測信號調整該光源的該色溫的步驟包括:如果該開關監測信號指示該電源開關的一斷開操作與一下一接通操作之間的一時間間隔大於一預定時間間隔,則回應於該電源開關的該下一接通操作將該光源的該色溫重置為一預設色溫值。
  18. 根據申請專利範圍第15項之控制光源色溫的方法,其中,基於該開關監測信號調整該光源的色溫的步驟包括:在一第一時間間隔期間,產生一第一控制信號接通具有一第一色溫值的一第一發光元件,並且產生一第二控制信號以斷開具有一第二色溫值的一第二發光元件以使該光源的該色溫被調整為該第一色溫值;以及 在不同於該第一時間間隔的一第二時間間隔期間,產生該第一控制信號以以斷開該第一發光元件,並且產生該第二控制信號以接通該第二發光元件以使該光源的該色溫被調整為該第二色溫值。
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