与市电同步的pwm调光的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于固态发光(SSL)装置的驱动电路。特别地，本发明涉及用于降低或消除SSL装置的闪烁的驱动电路，尤其是涉及用于降低或消除处于相对低的调光水平的SSL装置的闪烁的驱动电路。
【背景技术】
[0002]固态发光(SSL)灯泡组件，例如发光二极管(LED)基的灯泡组件，期待取代GLS (—般照明服务)或白炽灯。SSL装置通常包括驱动电路和/或电源转换器以将市电电源的电力转换成适用于包含于SSL装置的SSL光源(如LED阵列)的电力。
[0003]用于SSL装置的驱动电路应当用于将AC市电电压转换成可能的恒定负载电压和负载电流。特别地，该驱动电路应用用于控制该负载电压(也称为驱动电压)和负载电流(也称为SSL电流)，从而该SSL装置不会以人眼可见的方式闪烁。此外，该驱动电路应当用于以不同的调光水平驱动SSL装置。SSL装置的发光不应当展现出任何可见的闪烁，即使在相对低的调光水平也是如此。
[0004]本发明解决上述的SSL装置的技术问题以及描述了一种用于驱动SSL装置而不会有可见闪烁的有效方法和系统。
【发明内容】
[0005]根据一个方面，描述了用于固态发光(SSL)装置的驱动电路的控制器。该SSL装置可包括一个或多个发光二极管(LED)。该驱动电路包括:电源转换器，该电源转换器用于将能量从驱动电路的输入端传递到SSL装置。该电源转换器可包括隔离的或非隔离的电源转换器。可选地或另外，该电源转换器可包括线性稳压器。该电源转换器可包括电感(例如，变压器)，该电感用于存储来自驱动电路的输入端的能量和将所存储的能量释放到SSL装置。进一步，该电源转换器可包括功率开关，该功率开关与该电感串联和当该功率开关处于导通状态时用于启用流过电感的电感电流。特别地，可使该功率开关(其可包括例如金属氧化物MOS晶体管)进入导通状态，以将能量存储在该电感，以及可使该功率开关进入断开状态，以将能量释放到该SSL装置。通过示例的方式，该电源转换器可包括反激式电源转换器。
[0006]在输入端的能量从具有市电频率的AC市电电压获取。特别地，电源转换器的输入电压可从AC(交流)市电电压的整流版本(也称为整流的输入电压)获取。该输入电压可根据周期频率变化(该周期频率是市电电压频率的两倍，即该周期频率可以是市电频率的两倍)。该市电频率可对应于50Hz或60Hz。该AC市电电压可展现出或可包括包含全波序列的波形。该全波可以以市电频率在该波形中重复。每个全波可再划分成两个半波。
[0007]控制器用于确定用于SSL装置的调光水平。可根据包含在AC市电电压的波形的信息(例如根据波形的调制和/或根据切相角)获得该调光水平。可选地或另外，可根据已经在单独的通信通道(例如通过蓝牙或通过无线LAN)接收的信息确定该调光水平。
[0008]如果调光水平大于预定的调光水平阈值，该控制器可用于执行模拟调光。为此目的，如果调光水平大于预定调光水平阈值，控制器用于在第一操作模式连续操作该电源转换器，以给SSL装置提供在第一能量水平的能量。能量的第一能量水平可足够高，从而该SSL装置发射可见光。该第一操作模式也可称为线性操作模式。
[0009]为了在第一操作模式操作电源转换器，控制器用于反复地取决于检测到电感的续流，令功率开关进入导通状态，和取决于检测到电感电流已经达到预定的峰值电流，令功率开关进入断开状态。在第一操作模式过程中，电源转换器的功率开关可以以换向周期率在导通状态和断开状态之间换向。该换向周期率可在10kHz范围。该预定的峰值电流可取决于调光水平。具体地，如果该调光水平增加，该预定峰值电流可增加(反之亦然)。这样，当处于第一操作模式时，可以将电源转换器操作在边界传导模式(BCM)。该第一操作模式可使得SSL装置具有大体恒定的SSL电流，从而发出具有大体恒定的照明水平的光。第一操作模式可有利于提供具有相对高的调光水平的，即具有相对高的照明水平的，无闪烁的光。
[0010]控制器用于执行PWM调光。为此目的，如果调光水平小于预定调光水平阈值，控制器用于在第一操作模式在具有PWM频率的PWM脉冲的序列中操作该电源转换器，以及在第二操作模式在PWM脉冲之间的持续时间操作该电源转换器。换句话说，控制器可用于在第一操作模式在PWM脉冲的瞬间或持续时间操作该电源转换器，以及在第二操作模式在PWM脉冲之间的持续时间操作该电源转换器。在第二操作模式中，操作电源转换器以给SSL装置提供在第二能量水平的能量。该能量的第二能量水平小于该能量的第一能量水平。特别地，能量的第二能量水平使得该SSL装置不发射可见光。该第二操作模式可以是保持模式，在该保持模式过程中能量被提供给控制器。为了 PWM调光，电源转换器可在第一操作模式和第二操作模式之间交替。第一操作模式的相对持续时间(相对于第二操作模式)可由PWM脉冲的宽度和/或PWM频率控制。
[0011 ] PWM脉冲序列通常包括具有PWM频率的PWM脉冲。该PWM脉冲具有恒定的脉冲宽度或脉冲持续时间(如果调光水平保持不变)。该PWM脉冲序列或该脉冲可与AC市电电压同步。换句话说，该PWM脉冲可出现在半波或AC市电电压的全波的相同部分。通过这样做，确保从一个半波到下一个半波和/或从一个全波到下一个全波，在驱动电路的输入端可用的用于不同PWM脉冲的能量保持不变。这确保了在不同的PWM脉冲中提供给SSL装置的能量也保持不变。因此，确保了 SSL装置的无闪烁操作，在相对低的调光水平也是如此(即SSL装置的相对低的照明水平)。
[0012]通过以PWM频率交替第一操作模式和第二操作模式，可操作该SSL装置以产生具有PWM频率的光脉冲。该PWM频率可足够高(如10Hz或更高)，以确保人眼见不到该光脉冲。通过这样做，平均照明水平可进一步降低，即可实施相对低的调光水平。
[0013]应当注意的是，该PWM脉冲的PWM频率不同于上述的功率开关的换向周期率。该PWM频率定义PWM脉冲的重复率，其中在该PWM脉冲过程中该电源转换器被操作于第一操作模式。换句话说，在以PWM频率发生的PWM脉冲过程中，该电源转换器的功率开关可以以换向周期率在导通状态和断开状态之间切换。因此，PWM频率(在10Hz范围)通常大体小于换向周期率(在10kHz范围)。
[0014]控制器可用于根据整流的AC市电电压确定同步脉冲序列。为此目的，该整流的AC市电电源(在这里也称为整流的输入电压)可与预定的电压阈值比较。进一步，控制器可用于根据同步脉冲序列确定PWM脉冲序列。可确定PWM脉冲序列，从而从一个半波到下一个半波或从一个全波到下一个全波，他们相对于同步脉冲的相对位置保持不变。
[0015]特别地，该控制器可用于确定单个同步脉冲每全波。这是有利的，因为事实上AC市电电压的波形可在全波中展现出不对称。另一方面，通常以相对精确的方式保持AC市电电压的市电频率。通过仅确定单个同步脉冲每全波，可消除内波不对称。控制器可用于确定至少一个PWM脉冲每半波(根据单个同步脉冲每全波)。这确保PWM频率足够高，以避免SSL装置的闪烁。特别地，这允许PWM频率大于人眼可感知的光强度变化的感知频率。
[0016]如上面指出的，该AC市电电压展现出包含全波序列的波形。所谓的全波的相位与全波的振幅关联。换句话说，沿全波的时间线该全波可包括不同的相位。控制器用于确定PWM脉冲序列，从而该PWM脉冲序列与该全波序列的每个全波的同样的一个或多个相位一致。通过这样做，确保了对于不同的全波的相应的PWM脉冲，在驱动电路的输入端的能量保持不变。这确保了 SSL装置的无闪烁操作。
[0017]如上面指出的，全波通常包括两个半波。该PWM脉冲序列包括整数个PWM脉冲序列每半波。换句话说，该PWM频率可以是周期频率的整数倍。因此，可实现AC电源电压和PWM脉冲序列之间的同步。
[0018]整数的PWM脉冲可居中于半波的顶点(如半波的最高振幅)。因此，可将在PWM脉冲过程中的能量摄入最大化，这有利于SSL装置的无闪烁的操作。
[0019]该控制器可用于确定用于设置调光水平的调光器的类型。进一步，根据所确定的调光器的类型，该控制器可用于将该PWM脉冲与该AC市电电压同步。特别地，PWM脉冲放置的AC市电电压的全波的相位可取决于调光器的类型。通过这样做，能够确保在PWM脉冲的过程中从驱动电路的输入端摄取能量(即使是切相调光器的情况下)。
[0020]PMW脉冲的宽度可取决于调光水平。换句话说，当调光水平改变时，PWM脉冲的宽度可改变。特别地，如果调光水平降低，PWM脉冲的宽度减少(反之亦然)。此外，PMW脉冲的宽度可取决于PMW频率。通常，如果PWM频率增加，PWM脉冲的宽度减少(反之亦然)。
[0021]为了在第二操作模式操作电源转换器，控制器用于周期性地令功率开关进入预定的导通持续时间的导通状态，和令功率开关进入预定的断开持续时间的断开状态。导通状态和断开状态可交替。导通持续时间和断开持续时间可使传递的在第二能量水平的能量足够保持控制器工作。另一个方面，传递的在第二能量水平的能量不足以引起SSL装置发出可见光。这样，第二操作模式可用于确保驱动电路的连续工作，即使在低调光水平也是如此