专利名称：在可调光发光二极管电源中启动闪烁抑制的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发光二极管(LED)的电源。更具体而言，本发明涉及用于发光二极管(LED)的可调光电源，其包括阻止低输出亮度级的发光二极管(LED)光输出闪烁的电路。
背景技术：
LED用作各种应用中的光源，包括剧场照明，诸如汽车、轮船和飞机等移动交通工具中的信号照明，家庭和办公室内的标识和环境照明，以及零售店中的氛围照明(mood lighting)。这些应用中的某些需要LED输出的亮度可以从最大亮度输出的1％调整至100％。在诸如氛围照明、剧场照明或汽车尾灯的某些应用中，LED是在低亮度输出级开启的。
需要能够产生脉宽调制电流脉冲的LED电源，来提供此范围的光输出。脉宽调制电源通过向与LED负载串联或并联的开关提供脉宽调制信号实现调光。脉宽调制脉冲的占空比控制产生可调的平均LED电流以及对LED相应的电流控制。LED的峰值电流或额定电流保持在恒定值。诸如意法微电子(ST Micro-electronics)的L6561之类的集成电路控制的逆向变换器(fly back converter)构成主电源电路。脉宽调制发生电路提供LED电流所需的占空比控制。由于LED的响应时间是纳秒量级的，所以LED电源必须快速建立LED电流，例如从启动起少于10毫秒。在检测到反馈电流之前，随着由此产生的电压增加到最大值，由脉宽调制器产生的脉冲滞后了输出电压的增加。由于电压增加，第一脉冲发生电流过冲。反馈中的峰值检测延迟也可引起过量的电压增加。
当启动时需要最大亮度输出时，因为输出电压接近稳态值，所以合成电流过冲不显著。当启动发生于低光输出时，因为稳态电压低于启动输出电压，所以过冲高。在诸如是最大亮度输出的1％至25％的低亮度级时，LED电流过冲显著，并且可观察到闪烁。
希望有一种电源，当开启LED时，该电源抑制可观察到的闪烁。特别地，希望当开启LED以发出最大光输出的10％以下的亮度级时，该电源抑制可观察到的闪烁。
发明内容
本发明的一个形式是一种用于LED的闪烁抑制方法。该方法包括提供向LED提供电流的电源。该电源包括闪烁抑制器，并且该电源响应调光命令信号。该方法还包括在该电源接收该调光(dim)命令信号，接通电流并限制电流以保持LED的光输出低于对应调光命令信号的LED光输出的110％。
本发明的第二形式是一种用于LED闪烁抑制的系统，其包括用于向LED提供电流的电源。该电源包括闪烁抑制器并且响应调光命令信号。该电源包括在电源接收调光命令信号的装置、接通电流的装置以及限制电流以保持LED的光输出低于对应调光命令信号的LED光输出的110％的装置。
本发明的第三形式包括一种用于LED的电源，其包括电源电路，该电源电路具有向LED提供电流的输出和可操作地连接至该输出的闪烁抑制器。该电源电路响应调光命令信号。
结合附图阅读，通过下面对本发明优选实施方案的详细描述，本发明前述的形式和其它形式、特征以及优点将变得更加显而易见。详细的描述及附图仅是本发明的示例而非限制，本发明的范围由所附的权利要求书及其等同物限定。
图1示出了根据本发明的用于LED的电源的第一实施方案的框图；图2示出了根据本发明的用于LED的电源的第一实施方案的示意图；图3示出了根据本发明的用于LED的电源的第二实施方案的框图；图4示出了根据本发明的用于LED的电源的第二实施方案的示意图；图5示出了根据本发明的用于LED的电源的第三实施方案的框图；
图6示出了根据本发明的用于LED的电源的第三实施方案的示意图；图7示出了根据本发明的用于LED的电源的第四实施方案的框图；以及图8示出了根据本发明的用于LED的电源的第四实施方案的示意图。
具体实施例方式
在参考图1-8所描述的电源10-13中，通过限制到LED26的电流以保持LED的光低于对应输入到脉宽调制器40中的调光命令信号的LED光输出的110％，在启动时实现了闪烁抑制。在某些实施方案中，在LED26的上电(power-up)期间限制到LED26的电流。
在一个实施方案中，通过限制到LED26的电流，以维持在上电期间LED光输出低于对应调光命令信号的LED光输出的110％，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40中的调光命令信号的LED光输出的110％来最小化过冲和下冲，电源10-13实现了闪烁抑制。
在另一个实施方案中，通过在上电期间限制到LED26的电流，以维持LED光输出小于或等于对应调光命令信号的LED光输出，以便LED光输出小于或等于对应输入到脉宽调制器40中的调光命令信号的LED光输出来最小化过冲和下冲，电源10-13实现了闪烁抑制。
在又一个实施方案中，通过在上电期间限制到LED26的电流，以维持LED光输出在对应调光命令信号的LED光输出的105％至95％之间，以便LED光输出在对应于输入到脉宽调制器40中的调光命令信号的LED光输出的105％至95％之间来最小化过冲和下冲，电源10-13实现了闪烁抑制。
图1示出了根据本发明的用于LED26的电源10的第一实施方案的框图。该电源10向LED26供电，并且包括电源电路15和闪烁抑制器50。电源电路15包括AC/DC(交流/直流)转换器22、功率变流器24、控制电路38、脉宽调制器40、脉宽调制器开关28以及反馈电路29。反馈电路29包括电流传感器30、电流放大器32以及峰值电流检测器34。通过限制在上电期间到LED26的电流，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40中的调光命令信号的LED光输出的110％，电源10在启动时实现闪烁抑制。
电源10使用电流反馈电路29来调整到LED26的功率，脉宽调制器(PWM)40提供LED26的调光能力，并且闪烁抑制器50阻止在电源10启动期间到LED26的电流过冲。在模块20提供单相AC输入，并且由AC/DC转换器22将其转换为DC，以向功率变流器24提供DC电压。功率变流器24基于在控制电路38产生的电流错误调节到LED26的功率。闪烁抑制器50向控制电路38提供信号以当脉宽调制器40开始脉冲作用于脉宽调制器开关28时，抑制电流在LED26过冲。特别地，当从LED26输出的亮度级在最大输出亮度级的1％到25％范围中时，由于电流过冲，所以闪烁抑制器50阻止闪烁。典型地，当从LED26输出的亮度级在最大输出亮度级的1％到10％之内时，由于电流过冲的闪烁明显。
电流传感器30测量流到LED26的电流，并且向电流放大器32提供感测电流信号。将经电流放大器32放大的感测电流信号提供给峰值电流检测器34。将峰值电流检测器34的输出信号输入到控制电路38，以连同来自闪烁抑制器50的信号一起向控制电路38提供反馈信号。将控制电路38的信号输出输入到功率变流器24中的开关的栅极。
脉宽调制器40接收可操作的调整脉宽调制器40的占空比的调光命令信号41。典型地，LED26的用户向脉宽调制器40提供调光命令信号41。在一个实施方案中，由自动系统提供调光命令信号41，该命令信号可操作的按照时间的函数调整LED26输出亮度级。脉宽调制器40的脉冲输出操作开启与LED26串联的脉宽调制器开关28。将功率变流器24的输出输入到LED26，并且当脉宽调制器开关28受脉冲作用时，电流流经LED26。如此，脉宽调制器40通过LED26接通和切断电流。
在2003年12月11日提交的标题为“Supply for LEDS(LED电源)”的Tripathi等人的第PCT IB2003/0059序列号的申请中，描述了关于脉宽调制器40的操作的细节。在此通过引用的方式将该申请纳入本说明书。
本领域的普通技术人员应当理解电源10的元件间可以进行多种配置和连接。例如，元件可以电连接、光连接、声连接和/或磁连接。因而，电源10可以有多种实施方案。
图2示出了根据本发明的用于LED26的电源10的第一实施方案的示意图。电源10通过在上电期间限制到LED26的输出电压限制在上电期间到LED26的电流。电源10在将电流接通到LED26之前脉冲作用于开关Q1。开关Q1响应来自控制电路38的控制信号，以控制到LED26的输出电压。电源10在闪烁抑制器50监控该输出电压，以产生输出电压反馈信号，并向控制电路38提供该输出电压反馈信号，并且调整所述控制信号以响应于该输出电压反馈信号。具体地，闪烁抑制器50将反馈信号注入到控制电路38以响应于输出电压的增加。该注入的反馈信号降低输出电压的变化率，并因而阻止过量的电压增加。之后，渐减的输出电压变化率减少闪烁抑制器50反馈信号。
电源10应用控制电路38驱动的回扫变压器25向LED26供电。电源10包括EMI滤波器21，AC/DC转换器22，包括绕组W1和W2的回扫变压器25，控制电路38，反馈电路29，脉宽调制器开关Q2，脉宽调制器(PWM)40，电阻器R1-R6、R10-R12，电容器C1-C2、C4、C5、C7，二极管D1、D3、D4和开关Q1以及运算放大器O1。开关Q1和Q2是n沟道MOSFET。在替代的实施方案中，用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或双极晶体管的其它类型的晶体管替代n沟道MOSFET开关Q1和Q2来调整电流。
在EMI滤波器21的Vin向电源10供应输入电压。该电压可以是AC输入并且在有效电压值为120/130典型地是50/60赫兹。EMI滤波器21阻挡该输入上的电磁干扰。AC/DC转换器22将EMI滤波器20的AC输出转换为DC，并且可以是桥式整流器。回扫变压器25包括可操作的向LED26供电的初级绕组W1和次级绕组W2。由控制电路38控制回扫变压器25，该回扫变压器是诸如由意法微电子公司制造的L6561型号的功率因数校正器集成电路。具有功率因数校正器配置的回扫变压器25广泛用于提供具有高线性功率因数的分立的固定电压DC电源。正如本领域的普通技术人员所熟知的，额外的绕组可操作的提供必要的控制Vdd和过零检测信号。
控制电路38提供变压器控制信号来调整流经回扫变压器25的绕组W1的电流，以匹配LED26的电流需要。当控制电路38经电阻器R12脉冲作用于开关Q1的栅极时，变压器控制信号被输入到回扫变压器25。典型地，以约100千赫兹脉冲作用于开关Q1的栅极。来自开关Q1的脉动信号使能量能够通过变压器绕组W1/W2传递，给电容器C2充电，并且向LED26提供电压输出(Vout)。
LED26并联于电容器C2和电阻器R1。LED26与脉宽调制器开关Q2串联。当脉宽调制器40脉冲作用于脉宽调制器开关Q2的栅极时，电流在脉冲的持续时间内流过脉宽调制器开关Q2和LED26。脉宽调制器40接收调光命令信号，记作Idim。该调光命令信号调整脉冲的占空比来设定LED光输出。将该调光命令信号输入到脉宽调制器40以按照上述的第PCT IB2003/0059序列号专利申请所描述的那样设定占空比。
当调光命令信号是低光调光命令信号时，脉宽调制器40的占空比低。在此状态下，LED26接收低占空比电流。来自脉宽调制器40的脉冲是低频的，典型地约为300赫兹。
反馈电路29感测流经LED26的电流。反馈电路29包括运算放大器O1和与LED26串联的感测电阻器R1。将电阻器R1两端产生的感测电流信号提供给运算放大器O1的非反相输入端。运算放大器O1被配置成具有跨接反相输入端和输出端的电阻器R2的非反相放大器。运算放大器O1的反相输出端通过电阻器R3接地。
反馈电路29还包括峰值检测电路，该检测电路包括在运算放大器O1输出端的二极管D3，电容器C7和电阻器R10。二极管D3的阳极在运算放大器O1的输出端。电阻器R10和电容器C7在二极管D3的阴极彼此并联。电流反馈电路29经电阻器R11向控制电路38提供反馈信号。到控制电路38的反馈信号调整到回扫变压器25的变压器控制信号以匹配LED26的电流需要。
由于没有闪烁抑制器电路50，所以电源电路在上电期间向LED26供应电流过冲。该过冲是由于到控制电路38的反馈信号产生的滞后，这导致LED26上增加过量电压。此外，该滞后是由于来自脉宽调制器40的滞后脉冲和/或对电容器C7充电所需的时间。
由于没有闪烁抑制器电路50，所以在感测电流信号和参考电流信号在控制电路38相等以前，输入到开关Q1的变压器控制信号调整流经回扫变压器25的绕组W1的电流，以匹配LED26的电流需要。当感测电流信号和参考电流信号相等时，反馈错误信号归零。由于感测电流信号和参考电流信号达到相等，所以与LED26并联的电容器C2上的输出电压增加。当到脉宽调制器开关Q2栅极的脉冲脉冲作用于LED26时，电阻器R1上的电流感测电压不连续。由于对于LED低光输出来说脉宽调制器开关Q2栅极的各个脉冲间的时间段相对长，所以直到在脉宽调制器开关Q2被接通和切断几个周期，峰值检测器的电容器C7才充电到稳态值。在电容器C7充电到其稳态值时，控制电路38继续增加输出电容器C2上的电压。
这种电压增加导致LED26中的电流增加到高于LED26所需的级别。一旦电容器C7上的电压达到对应于LED峰值电流的峰值，控制电路38就断开开关Q1，导致LED电流中的下冲。由于到LED26的电流的过冲和接下来的下冲，每次为了LED低光输出而开启电源10时，都会观察到LED光输出中的闪烁。
将闪烁抑制器50附加到电源10阻止了在电源10上电期间的过冲和由此产生的闪烁。在脉宽调制器开关Q2的脉冲开启LED26之前，控制电路38开始工作，并且经电阻器R12脉冲作用于开关Q1的栅极。来自开关Q1的脉冲信号开始增加电容器C2上的输出电压。电容器C5上电压对时间的导数(dV/dt)向控制电路38提供输出电压反馈信号。
闪烁抑制器50包括在输出电压和地之间相串联的电容器C5和电阻器R6。抑制器电路50产生闪烁抑制反馈信号，该信号经二极管D4和电阻器R11供给控制电路38。在电容器C5和电阻器R6的结点取得输出电压反馈信号。控制电路38接收的闪烁抑制反馈信号减少电容器C2上输出电压的增加。因此，在用电源10给LED26上电期间，电容器C2上的输出电压增加减少。因此电容器C2上的输出电压的增加维持在不包括闪烁抑制器50的电源上电期间获得的电压增加值以下。通过限制在上电期间到LED26的电流，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40的调光命令信号的LED光输出的110％，电源10实现了闪烁抑制。
在一个实施方案中，在反馈系统29中包括可操作的比较感测电流和参考电流的电流控制器。在另一个实施方案中，在反馈系统29中包括电流控制器和光耦合器。该光耦合器可操作的将供应LED26的DC电路与在EMI滤波器21的AC电路电源相隔离，这两个电路位于变压器绕组W1/W2的相对侧。电流控制器的反馈信号可操作的驱动光耦合器。
依据应用LED26可以为白色或有色LED，诸如环境氛围照明或车辆尾灯等。LED26可以根据需要是若干LED串联或并联或串并联结合的电路。
图3示出了根据本发明的LED26的电源11的第二实施方案的框图。供应LED26的电源11包括电源电路15和闪烁抑制器70。电源电路15包括AC/DC转换器22、功率变流器24、控制电路38、脉宽调制器40、脉宽调制器开关28、以及反馈电路29。反馈电路29包括电流传感器30、电流放大器32以及峰值电流检测器34。
通过限制在上电期间到LED26的电流，以便LED光输出在对应输入到脉宽调制器40的调光命令信号的LED光输出的110％之下，电源11实现了闪烁抑制。
在启动期间过量电压增加的情况下，闪烁抑制器70将输出电压钳位到最大值，并且加速反馈信号的产生以抑制闪烁。特别地，当LED26的输出亮度级在最大输出亮度级的1％至25％内时，闪烁抑制器70阻止由于电流过冲的闪烁。典型地，当LED26的输出亮度级在最大输出亮度级的1％至10％内时，由于电流过冲的闪烁明显。
图3与图1不同，因为闪烁抑制器70不向控制电路38输入信号。电源11使用电流反馈电路29调整向LED26的供电，使用脉宽调制器(PMW)40为LED26提供调光能力，以及使用闪烁抑制器70阻止电源11启动期间到LED26电流的过冲。在模块20提供单相AC输入，并且通过AC/DC转换器22将其转换为DC，以向功率变流器24提供DC电压。基于代表在电流控制器36产生的电流错误的反馈信号，功率变流器24调节向LED26的供电。反馈电路29和脉宽调制器40可如参考图1所描述的那样工作。
在LED26上电期间，在输出电压达到设定级别后，开启闪烁抑制器70。当开启闪烁抑制器时，电流流经闪烁抑制器70而不流经LED26。一旦达到稳定态，关闭闪烁抑制器70，并且电流流经LED26。闪烁抑制器70在上电相位期间是接通的，另外地在该期间内LED26容易受电流过冲的影响。
本领域的普通技术人员应当理解电源11的元件间可以有多种配置和结合。例如，元件可以电连接、光连接、声连接和/或磁连接。因而，电源11可以有多种实施方案。
图4示出了根据本发明的LED26的电源11的第二实施方案的示意图。电源11应用控制电路38驱动的回扫变压器25向LED26供电。电源11包括EMI滤波器21，AC/DC转换器22，包括W1和W2的回扫变压器25，控制电路38，反馈电路29，脉宽调制器开关Q2，脉宽调制器(PWM)40，电阻器R1-R5、R8、R10-R12，电容器C1、C2、C4、C7，二极管D1、D3，开关Q1和Q3，控制模块42和运算放大器O1。开关Q1、Q2和Q3是n沟道的MOSFET。在替代的实施方案中，使用诸如隔离栅双极晶体管(IGBT)或双极晶体管的其它类型的晶体管替代n沟道的MOSFET开关Q1、Q2和Q3来调整电流。
如图2所述的电源10那样向电源11供应电压。如为图2所述的电源10那样配置和运行反馈电路29。当调光命令控制信号是低光调光控制信号时，脉宽调制器40的占空比低。
没有闪烁抑制器电路70的电源电路向LED26供应过冲电流。如上所述，该过冲是由于在LED26上的电压增加到过量级别时到控制电路38的反馈信号产生的滞后。在感测电流信号和参考的电流信号在控制电流38相等之前，输入到开关Q1的变压器控制信号调整流经回扫变压器25的绕组W1的电流，以匹配LED26的电流需要。当感测电流信号和参考电流信号相等时，反馈错误信号归零。由于感测电流信号和参考电流信号达到相等，所以与LED26并联的电容器C2上的输出电压增加。当到脉宽调制器开关Q2栅极的脉冲脉冲作用于LED26时，电阻器R1上的电流感测电压不连续。当调光命令信号被设为低光级时，直到脉宽调制器开关Q2接通和关断几个周期，峰值检测电路的电容器C7才充电到稳态值。对于低光输出级，脉宽调制器开关Q2栅极的各个脉冲之间的时间相对较长。在电容器C7充电到其稳态值时，控制电路38继续增加输出电容器C2上的电压。
这种电压增加导致LED26中的电流增加到高于LED26所需的级别。一旦电容器C7上的电压达到稳态值，控制电路38断开开关Q1，导致LED电流中的下冲。由于到LED26的电流的过冲和由此产生的下冲，所以每当为了LED低光级输出而接通电源10时，就会观察到LED光输出中的闪烁。
将闪烁抑制器70增加到电源11阻止了在电源11上电期间的过冲和由此产生的闪烁。提供连续信号的控制模块(CB)42选通开关Q3。当电容器C2上的输出电压达到设定级别时，控制模块42可操作的开启，所述设定级别低于在LED26中产生电流过冲的级别。当来自控制模块42的连续信号开启开关Q3时，电流流经电阻器R8和开关Q3。电阻器R8和开关Q3组成与LED26相并联的串联电路。选择电阻器R8的值以限制流经开关Q3的电流。这将输出电压钳位到设定级别。
当开关Q3接通时，反馈电路29接收连续反馈，于是电容器C7开始充电。由于电容器C7开始充电，所以反馈信号被注入控制电路38。控制电路38的响应率增加，因而当选通开关Q2时，阻止闪烁。一旦电容器C7充电到其稳态值，关闭开关Q3，允许电流流经LED26。因此，通过在上电期间限制到LED26的电流，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40的调光命令信号的LED光输出的110％，电源11实现了闪烁抑制。
电源11内部附加电路或电源11外部的电路可以控制控制模块42，诸如与输出电压级别相关的电路。
在一个实施方案中，在电源11中包括闪烁抑制器70和闪烁抑制器50，它们各自的功能如上所述。
图5示出了根据本发明的LED26的电源12的第三实施方案的框图。向LED26供电的电源12包括电源电路16和闪烁抑制器60。电源电路16包括AC/DC转换器22、功率变流器24、控制电路38、脉宽调制器40、脉宽调制器开关28以及反馈电路29。反馈电路29包括电流传感器30、电流放大器32以及峰值电流检测器34。通过限制在上电期间到LED26的电流，以便LED光输出低于输入到脉宽调制器40的调光命令信号的LED光输出的110％，电源12实现了闪烁抑制。
图5与图1不同，因为闪烁抑制器60与LED26串联。电源12使用电流反馈电路29调整向LED26的供电，使用脉宽调制器(PWM)40为LED26提供调光能力，并且使用闪烁抑制器60阻止在电源12启动期间到LED26的电流的过冲。在模块20提供单相AC输入，并且通过AC/DC转换器22将其转换为DC，以向功率变流器24提供DC电压。基于代表在电流控制器38产生的电流错误的反馈信号，功率变流器24调整向LED26的供电。反馈电路29和脉宽调制器40可如参考图1所描述的那样工作。该闪烁抑制器60在LED26的启动期间吸收一些输出功率，并因此限制到LED26的电压。这是通过在上电期间提供与LED26串联的暂时增加的电阻以及在稳态期间去除所述增加的电阻实现的。
当LED26的输出亮度级在最大输出亮度级的1％至25％内时，闪烁抑制器60阻止由于电流过冲的闪烁。典型地，当LED26的输出亮度级在最大输出亮度级的1％-25％内时，由于电流过冲的闪烁明显。
本领域的普通技术人员应当理解电源12的元件间可以有多种配置和结合。例如，元件可以电连接、光连接、声连接和/或磁连接。因而，电源11可以有多种实施方案。
图6示出了根据本发明的LED26的电源12的第三实施方案的示意图。电源12应用控制电路38驱动的回扫变压器25向LED26供电。电源12包括EMI滤波器21，AC/DC转换器22，包括W1和W2的回扫变压器25，控制电路38，反馈电路29，脉宽调制器开关Q2，脉宽调制器(PWM)40，电阻器R1-R5、R7、R10-R12，电容器C1、C2、C4、C7，二极管D1和D3，开关Q1和S7，以及运算放大器O1。在图6的实施例中，开关Q1、Q2是n沟道的MOSFET。开关S7可以是n沟道的MOSFET，当LED26开始上电时开关S7接通，并且LED26上电完成后开关S7断开。在替代的实施方案中，用诸如隔离栅双极晶体管(IGBT)或双极晶体管的其它类型的晶体管替代n沟道的MOSFET开关Q1、Q2和S7，以调整电流。
闪烁抑制器60包括电阻器R7和开关S7。电阻器R7与LED26串联，并且与开关S7并联。工作中，闪烁抑制器60在上电期间增加与LED26串联的电阻，以限制到LED26的电流，维持LED的光输出小于或等于对应调光命令信号的LED光输出。如图2所述的电源10那样向电源12供应电压。如为图2所述的电源10那样配置和运行反馈电路29。
如图2中所描述的电源10，脉宽调制器40的输出脉冲具有与输入到脉宽调制器40的调光命令信号有关的占空比。向脉宽调制器开关Q2的栅极提供脉宽调制器40的输出脉冲。在各脉冲期间，电流流经串行连接的LED26和脉宽调制器开关Q2。当调光命令信号是低光调光命令信号时，脉宽调制器40的占空比低。
在LED26的上电期间，与LED26串联的开关S7保持在开路位置，并且脉宽调制器40脉冲作用于脉宽调制器开关Q2的栅极。由于开关S7开路，所以电流流经电阻器R7。电阻器R7上的电压降将LED26上的电压减小到阻止参考电流以上的电流过冲的级别。在LED26上电之后，开关S7闭合。然后电流在低阻或无阻抗的情况下流经开关S7。这阻止稳态工作期间电阻器R7上的损耗。在一个实施方案中，电阻器R7的电阻值为10欧姆。电源12中的附加电路或电源12外的电路可以控制开关S7，诸如与调光命令信号或开启命令信号有关的电路。
由于没有闪烁抑制器60提供的电压限制，所以LED26上的电压将达到导致LED光输出超过对应调光命令信号的LED光输出的级别。因此，通过在上电期间限制到LED26的电流，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40的调光命令信号的LED光输出的110％，电源12实现了闪烁抑制。
如上所述的闪烁抑制器可以在单个电源中结合使用。在一个实施方案中，电源中包括图5的闪烁抑制器60和图1的闪烁抑制器50，并且它们各自的功能如上所述。在一个实施方案中，电源中包括闪烁抑制器60和图3的闪烁抑制器70，并且它们各自的功能如上所述。在一个实施方案中，电源中包括闪烁抑制器60，闪烁抑制器50和闪烁抑制器70，并且它们各自的功能如上所述。
图7示出了根据本发明的LED26的电源13的第四实施方案的框图。图1-6的电源10、11和12是电流控制的电压源输出功率变流器，而图7的电源13示出了用于典型的DC-DC功率变流器的电流源输出功率变流器。给LED26供电的电源13包括电源电路17和闪烁抑制器80。电源电路17包括DC-DC转换器23、控制电路39、脉宽调制器40、脉宽调制器开关28以及反馈电路31。反馈电路31包括电流传感器30以及电流放大器32。
通过限制在上电期间到LED26的电流，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40中的调光命令信号的LED光输出的110％，电源13实现了闪烁抑制。
在电源13中，向DC/DC功率变流器23提供DC输入21。基于代表在电流控制电路39产生的电流错误的反馈信号，DC/DC功率变换器23调节到LED26的功率。
闪烁抑制器80可操作地与脉宽调制器开关28和LED26并联。在电源10的启动期间，当输出电压大于设定值时，通过在启动期间提供跨接LED26的附加电流通路，闪烁抑制器80阻止到LED26电流的过冲。特别的，当LED26的输出亮度级在最大输出亮度级的1％至25％内时，闪烁抑制器80阻止由于电流过冲的闪烁。典型地，当LED26的输出亮度级在最大输出亮度级的1％至10％内时，由于电流过冲的闪烁明显。
反馈电路31产生反馈信号，并且将其导向控制电路39。电流传感器30测量流到LED26的电流，并且向电流放大器32提供感测电流信号。放大的感测电流信号作为反馈信号输入到控制电路39。控制电路39产生控制信号，该信号被输入到DC/DC功率变流器23。
脉宽调制器(PMW)40为LED26提供调光能力。脉宽调制器40接收可操作的调整脉宽调制器40的占空比的调光命令信号41。脉宽调制器40输出的脉冲用于切换脉冲调制器开关28，其与LED26并联。
本领域的普通技术人员应当理解电源13的元件间可以有多种配置和结合。例如，元件可以电连接、光连接、声连接和/或磁连接。因而，电源13可以有多种实施方案。
图8示出了根据本发明的LED26的电源13的第四实施方案的示意图。电源13应用控制电路39驱动的DC/DC功率变流器23向LED26供电。电源13包括DC/DC转换器23，控制电路39，反馈电路29，脉宽调制器开关Q2，脉宽调制器(PWM)40，电阻器R1-R3、R9-R18，电容器C1、C4和C6，二极管D2和D5，齐纳二极管Z1，电感器W3，运算放大器O1以及开关Q2和Q4-Q7。
在一个实施方案中，控制电路39是诸如Unitrode公司的2845的脉宽调制器(PWM)集成电路，脉宽调制器开关Q2是n沟道的MOSFET，而开关Q6是p沟道的MOSFET。开关Q4、Q5和Q7是诸如隔离栅双极晶体管(IGBT)或双极晶体管的晶体管。在替代实施方案中，用诸如隔离栅双极晶体管(IGBT)或双极晶体管的其它类型的晶体管替代n沟道的MOSFET开关Q2来调整电流。在替代实施方案中，用n沟道的MOSFET替代晶体管Q4、Q5和Q7。
当LED26连接到电源之前向电源13供电时，闪烁抑制器80在LED26最终连接到电源13时阻止到LED26的电流过冲。当LED26连接到已通电的电源时，这种情况在本领域内是普遍的。向电容器C1两端的DC/DC功率变流器23提供DC电压。DC/DC功率变流器23包括与电阻器R17和R18串联的开关Q7、二极管D5、开关Q5和Q6。开关Q7的栅极接收来自控制电路39的控制信号。
反馈电路29包括运算放大器O1和感应电阻器R1。在电阻器R1上产生感测电流信号。运算放大器O1被配置成具有跨接反相输入端和输出端的电阻器R2的非反相放大器。运算放大器O1的反相输入端通过电阻器R3接地。反馈电路29还包括在运算放大器O1输出端的电阻器R13。电流反馈电路29向控制电路39提供反馈信号。
控制电路39响应接收的反馈信号，向开关Q7提供控制信号。当开关Q7的栅极接收控制信号时，电流流经电阻器R17和R18，并且开关Q5的栅极接收电流信号。开关Q5的发射极连接至开关Q6的栅极和二极管D5的阳极。开关Q5的集电极和开关Q6的发射极连接至DC电压输入的高(压)端。
闪烁抑制器80通过在上电期间提供与LED26并联的电流通路，来限制流经LED26的电流。闪烁抑制器80包括与电阻器R16并联的电容器C6。电容器C6与电阻器R15和齐纳二极管Z1串联。闪烁抑制器80附加地包括与开关Q4的集电极相连的电阻器R14。齐纳二极管Z1在发光二极管LED26的电压和开关Q4的栅极之间。当齐纳二极管Z1上的输出电压超过齐纳二极管的电压限制时，开启开关Q4并且建立与LED26并联的包括电阻器R14和开关Q4的并联电流通路。包括电阻器R14和开关Q4的并联电流通路形成与LED26并联的串联电路。该串联电路基于齐纳二极管Z1的电压限制，限制到LED26的电流。当齐纳二极管Z1上的输出电压降低到小于齐纳二极管的电压限制时，开关Q4断开并且没有电流流经电阻器R14和开关Q4。
依据开关Q2和Q4的状态，来自电感器W3的电流流经一个、两个或三个电流通路。当来自脉宽调制器开关28的脉冲闭合脉宽调制器开关Q2时，电流流经脉宽调制器开关Q2和电阻器R1。因此，当脉宽调制器开关Q2闭合时，与脉宽调制器开关Q2并联的LED26没有电流通过。
当开关Q2开路，并且齐纳二极管Z1上的电压超过齐纳二极管Z1的电压限制时，与LED26并联的经过电阻器R14和开关Q4的附加电流通路可用。因此，存在两条与LED26并联的附加电流通路。
当脉宽调制器开关Q2开路时，即当没有到脉宽调制器开关Q2的脉冲并且LED26上的电压降小于齐纳二极管Z1的电压限制时，所有的电流流经LED26。当脉宽调制器开关Q2开路且LED26上的电压降超过齐纳二极管Z1的电压限制时，电阻器R14和开关Q4组成与LED26并联的串联通路。当到LED26的电压超过齐纳二极管Z1的电压限制时，至少部分电流经过该串联电路传导，该串联电路包括电阻器R14和开关Q4。
当LED26上的电压小于齐纳二极管Z1的电压限制并且脉宽调制器40脉冲作用于脉宽调制器开关Q2的栅极时，电流流经两条通路之一脉宽调制器开关Q2或LED26。当开关Q2开路时，LED26接收电流；当开关Q2闭合时，LED26不接收电流。
在该并联配置中，当调光命令信号是低光调光命令信号时，脉宽调制器40的占空比高。高占空比使开关Q2在占空比较长的百分比保持闭合，于是LED26在占空比较短的百分比接收所需的峰值电流。这导致LED26的低光输出。因此，通过限制在上电期间到LED26的电流，以便LED光输出低于对应输入到脉宽调制器40的调光命令信号的LED光输出的110％，电源13实现了闪烁抑制。
重要的是注意到图1-8图解本发明特定的应用和实施方案，并且并不意在限制本发明所公开或要求的在其中呈现的范围。一旦阅读本说明书并检查其附图，对本领域的普通技术人员来说就立刻显而易见的是本发明可以有多种其它实施方案，并且这样的实施方案涵盖于并落入现在要求权利的发明的范围内。
虽然在此公开的本发明的实施方案现在被看作是优选的，但是可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对其进行各种改变和修改。在所附的权利要求书中说明了本发明的范围，并且意在将所有在等同物的意义和范围之内的变化包括其中。
权利要求
1.一种用于LED(26)的闪烁抑制方法，包括提供向LED(26)供电的电源(10)，所述电源包括闪烁抑制器并且响应于调光命令信号；在所述电源接收调光命令信号；接通电流；并且限制电流以保持LED的光输出低于对应调光命令信号的LED光输出的110％。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述调光命令信号是低光调光命令信号。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述限制电流还包括限制上电期间的电流。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述限制电流还包括限制电流，以保持LED的光输出在对应调光命令信号的LED光输出的105％至95％之间。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述限制电流还包括限制电流，以保持LED的光输出小于或者等于对应调光命令信号的LED光输出。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述在电源接收调光命令信号包括在脉宽调制器(40)接收调光命令信号。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述接通电流包括响应调光命令信号脉冲作用于脉宽调制器开关(Q2)。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述限制电流包括在上电期间限制到LED的输出电压。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述限制在上电期间到LED的输出电压包括在接通电流之前，脉冲作用于开关(Q1)，所述开关(Q1)响应来自控制电路(38)的控制信号，以控制输出电压；在闪烁抑制器(50)监控输出电压，以产生输出电压反馈信号；向控制电路(38)提供所述输出电压反馈信号；以及响应所述输出电压反馈信号来调整控制信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述闪烁抑制器50包括在输出电压和地之间串联的电容器(C5)和电阻器(R6)；其中在电容器(C5)和电阻器(R6)的结点获取所述输出电压反馈信号。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述限制电流包括在上电期间增加与LED相串联的电阻。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述在上电期间增加与LED相串联的电阻包括提供与LED(26)串联的电阻器(R7)，其中所述电阻器(R7)与开关(S7)并联；在LED的上电期间，保持开关(S7)在开路位置；在LED上电之后闭合开关(S7)。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述限制电流包括在上电期间提供与LED(26)并联的电流通路。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述在上电期间提供与LED(26)并联的电流通路包括提供串联的开关(Q4)和电阻器(R14)以形成串联电路，所述串联电路与LED(26)并联；在到发光二极管LED(26)的电压和开关栅极之间提供齐纳二极管(Z1)；以及当到LED(26)的电压超过齐纳二极管的电压限制时，经过所述串联电路传导至少部分电流。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述在上电期间提供与LED(26)并联的电流通路包括提供串联的开关(Q3)和电阻器(R8)以形成串联电路，所述串联电路与LED(26)并联；并且当接通电流时，闭合开关(Q3)，以经过所述串联电路传导至少部分电流。
16.一种用于LED闪烁抑制的系统，包括用于向LED供电的电源，所述电源包括闪烁抑制器，并且所述电源响应调光命令信号；在所述电源接收所述调光命令信号的装置；接通电流的装置；以及限制电流，以保持LED的光输出低于对应调光命令信号的LED光输出的110％的装置。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述在电源接收所述调光命令信号的装置包括在脉宽调制器(40)接收调光命令信号的装置。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述接通电流的装置包括响应调光命令信号脉冲作用于脉宽调制器开关的装置。
19.如权利要求16所述的系统，其中所述限制电流的装置选自在上电期间限制到LED的输出电压的装置、在上电期间增加与LED相串联的电阻的装置以及在上电期间提供与LED相并联的电流通路的装置。
20.一种用于LED(26)的电源，包括电源电路(15)，所述电源电路具有向LED供电的输出，该电源电路响应调光命令信号；以及可操作地连接至所述输出的闪烁抑制器。
21.如权利要求20所述的电源，其中所述闪烁抑制器(50)包括串联在到LED(26)的电压和地之间的电容器(C5)和电阻器(R6)；其中在电容器C5和电阻器R6的结点获取反馈信号，并且所述反馈信号控制到LED(26)的电压。
22.如权利要求20所述的电源，其中所述闪烁抑制器(60)包括开关(S7)；以及与开关(S7)并联并且与LED(26)串联的电阻器(R7)；其中在LED(26)上电期间所述开关(S7)开路。
23.如权利要求20所述的电源，其中所述闪烁抑制器(80)包括与LED(26)并联的开关(Q4)；以及在到LED的电压和开关(Q4)的栅极之间的齐纳二极管(Z1)；其中当到LED的电压超过齐纳二极管(Z1)的电压限制时，所述开关导通。
24.如权利要求20所述的电源，其中所述闪烁抑制器(70)包括与LED(26)并联的开关(Q3)；其中当上电输出时所述开关(Q3)导通。
全文摘要
一种用于LED(26)的闪烁抑制的方法和系统。所述方法包括提供向LED(26)供电的电源(10)。所述电源(10)包括闪烁抑制器(50)并且响应调光命令信号。所述方法还包括在电源(10)接收调光命令信号，接通电流，并且限制电流以保持LED的光输出低于对应所述调光命令信号的LED光输出的110％。
文档编号H05B33/02GK101049048SQ200580037105
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月26日 优先权日2004年10月27日
发明者A·特里帕蒂, A·乌帕迪亚, N·米, R·文卡特, S·M·巴德拉 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司