用于led调光器的自适应保持电流控制的制作方法
【专利摘要】一种用于LED灯的TRIAC调光器控制器，其基于TRIAC调光器操作模式动态地调节供应给TRIAC调光器的附加电流量。TRIAC调光器电流控制器连续地感测TRIAC调光器电流负载，并基于所检测的电流确定TRIAC调光器操作模式。TRIAC调光器控制器将所检测的电流和称为TRIAC保持电流的阈值电流值进行比较，并基于所检测的电流和阈值电流值之间的差异调节泄放电流量。通过连续地感测TRIAC调光器电流负载，LED控制器使用单个反向电流路径调节供应给TRIAC调光器的泄放电流量，以满足多个TRIAC调光器操作模式的TRIAC调光器电流需求。
【专利说明】用于LED调光器的自适应保持电流控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在35U.S.C.§ 119(e)下于2012年12月10日提交的共同未决的美国临时申请号61/735，484作为优先权，其整体内容通过引用结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及驱动LED (发光二极管)灯，并且更具体地涉及自适应地对LED灯进行调光。
【背景技术】
[0004]当前各种电子应用采用LED灯。这些应用包括建筑照明、车辆头灯和尾灯、液晶显示器设备的背光、闪光灯和电子广告牌。与诸如白炽灯和荧光灯之类的常规光源相比，LED灯具有明显的优势。这些优势包括高效率、良好的方向性、色彩稳定性、高可靠性、长寿命、小尺寸和环境安全性。实际上，这些优势已经推动LED灯应用于传统使用白炽灯的应用中。
[0005]然而，在一些应用中，相比于其他照明方法，LED灯还没有被适配为合适的替代物。例如，在对光源亮度进行调节的应用中，诸如可调光照明系统，如果用来驱动白炽灯的方法被应用于LED灯，可能导致LED灯在处于ON阶段时提前关闭，从而引起可察觉的闪烁。用来降低闪烁的技术包括向TRIAC调光器添加多个反向电流路径，以便向调光器提供附加的电流，从而减少闪烁并满足TRIAC (三端双向可控硅开关元件)调光器接通电流的需求。但是这些技术增加了功率损耗，而且无法适应系统运行状况的改变。
【发明内容】
[0006]TRIAC调光器可以用于调节LED灯的亮度。为了接通(即触发)，TRIAC调光器使用大约100-200mA的电流，在触发操作模式期间保持TRIAC调光器导通。一旦被触发，TRIAC调光器进入另一种操作模式，称为TRIAC导通操作模式，其中TRIAC调光器持续导通，直至由TRIAC调光器导通的电流下降至阈值电流水平以下(例如5-20mA)。在TRIAC导通操作模式期间，如果导通电流下降至阈值电流水平以下，TRIAC调光器将关闭，导致LED灯的可察觉闪烁。为了在触发操作模式期间提供TRIAC调光器的电流需求并且在TRIAC调光器被触发后保持TRIAC调光器导通，所公开的LED控制器采用单个反向电流路径，以便基于LED灯系统的操作条件自适应地将电流提供给TRIAC调光器。所公开的实施例基于TRIAC调光器操作模式，动态地调节提供给TRIAC调光器的附加电流量(即泄放电流)。TRIAC调光器电流控制器连续地感测TRIAC调光器电流负载，基于检测到的电流确定TRIAC调光器的操作模式，比较检测到的电流和被称为TRIAC保持电流的阈值电流值，并基于检测到的电流和阈值电流值之间的差异调节泄放电流量。通过连续地感测TRIAC调光器电流负载，LED控制器根据TRIAC调光器操作模式调节通过反向路径提供给TRIAC调光器的泄放电流量。
[0007]在触发操作模式期间，TRIAC调光器电流负载大于TRIAC保持电流，并且控制器输出控制信号以关闭泄放电流。在触发操作模式之后，所述控制器调节泄放电流，以提供用于保持TRIAC调光器导通的阈值电流水平。当LED灯的电流足以保持TRIAC调光器导通时，所公开的LED控制器不使用反向电流路径以提供附加电流给TRIAC调光器。另一方面，当LED灯的电流低于阈值电流水平时，LED控制器增加泄放电流量，以保持TRIAC导通。相应地，在TRIAC导通操作模式期间，所公开的LED控制器通过检测TRIAC调光器保持导通时的阈值电流，并且基于所感测的TRIAC调光器电流自适应地调节反向电流路径中的电流，确保所述TRIAC调光器不多次触发。
[0008]所公开的实施例包括一种用于LED灯的控制器，所述LED灯自适应地根据感测的TRIAC调光器电流负载，调节通过包括在调光器控制器中的反向电流路径施加到诸如TRIAC调光器的LED灯调光器的电流水平。一旦TRIAC调光器被触发，所述控制器调节通过附加电流支路的称为“泄放电流”的电流水平，以保持阈值水平，被称作保持电流。LED控制器通过感测TRIAC调光器电流负载来设定保持电流水平，以检测TRIAC调光器何时停止导通电流或传导的电流不足以在整个导通周期内保持接通(即多次触发)。所述检测到的电流水平状况被存储为TRIAC调光器保持电流水平。所存储的保持电流水平可以通过在特定间隔处感测TRIAC调光器的电流负载从而被连续地调节，以适配系统运行状况的变化。
[0009]为了自适应地调节施加到TRIAC调光器的电流水平，以在TRIAC导通操作模式期间维持保持电流水平，LED控制器对所感测的TRIAC调光器电流负载与所存储的保持电流阈值进行比较。如果所感测的TRIAC调光器电流负载大于所存储的保持电流阈值，LED控制器将施加到TRIAC调光器的附加电流水平减小至零，所述附加电流通过包括在调光器控制器中的反向电流路径。换句话说，当LED灯的电流大于足以保持TRIAC调光器导通的保持电流时，LED控制器关断通过反向电流路径施加到TRIAC调光器的附加电流。另一方面，如果所检测的TRIAC调光器电流负载小于所存储的保持电流阈值，LED控制器通过反向电流路径将附加电流提供到TRIAC调光器，使其水平等于所存储的保持电流阈值。
[0010]另外，由于所公开的LED控制器连续地感测TRIAC调光器电流，LED控制器能够感测TRIAC调光器的电流需求增加，这种需求发生在TRIAC调光器被触发之后，并且使用单个反向电流路径提供所增加的电流需求。当TRIAC调光器的操作转变到维持调光器保持电流的电流需求降低时，所公开的LED控制器减小通过反向电流路径供应给TRIAC调光器的电流水平，从完全ON至0FF，以当TRIAC调光器为完全ON时的电流水平的1%分步进行。这样的技术是有益的，因为包括在LED控制器中的单个反向电流路径用于供应重和轻的TRIAC调光器电流需求，同时基于TRIAC调光器所感测的电流需求，自适应地调节反向电流路径中的电流水平。
[0011]通过自适应地调节反向电流路径中的电流水平，LED控制器防止TRIAC调光器电流负载水平降至低于所存储的保持电流阈值。进而，LED控制器减少了在整个调光范围中LED的可察觉闪烁，并使LED亮度在TRIAC调光器开关从启动状况调节到有效状况时快速并平稳地响应。
[0012]说明书中所描述的特征和优点并不是穷举的，并且特别地，许多附加特征和优点在考虑附图和说明书的情况下对本领域技术人员来说是明显的。此外，应当注意的是，已经主要出于可读性和指导性的目的对说明书中所使用的语言进行了原则性地选择，这些语言并非被选择用来对发明主题进行界定或者限制。【专利附图】
【附图说明】
[0013]通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本发明的教导。
[0014]图1为根据一个实施例图不一种LED灯系统的电路图。
[0015]图2为根据一个实施例图示图1的LED灯系统的LED控制器的电路图。
[0016]图3为根据一个实施例图不图1的LED灯系统的输入电流传感器的电路图。
[0017]图4为根据一个实施例图示图1的LED灯系统的泄放电流控制器的电路图。
[0018]图5A图不根据一个实施例的由图2的LED灯系统的电压源产生的不例电压波形。
[0019]图5B图不根据一个实施例的代表由图2的LED灯系统的调光开关产生的电流的示例波形。
[0020]图5C图不根据一个实施例的代表由图2的LED灯系统的调光开关产生的电压的示例波形。
[0021]图图示根据一个实施例的代表由图2的LED灯系统的LED灯发射的可见光的测量的示例波形。
[0022]图6为根据一个实施例的流程图，图示通过图2的LED灯系统的LED控制器调节泄放电流的方法。
【具体实施方式】
[0023]涉及本发明实施例的附图和下面的描述仅以示例的方式公开。应当注意，根据下文的描述，在此公开的结构和方法的可替换实施例可以很容易地理解为可以使用的可行实施例，而不偏离本公开的原理。
[0024]现在将详细地参考本公开的若干实施例，这些实施例的示例在附图中示出。要注意的是，任何实际类似或相似的附图标记可用于附图中，且可指示类似或相似的功能。这些附图描绘了本公开的实施例，目的仅在于说明。本领域技术人员从以下描述将容易地认识至IJ，可以采用在此示出的结构和方法的可替换实施例，而不脱离在此描述的本公开实施例的原理。
[0025]图1的电路图示出了包括LED灯电路100与调光器开关25(例如常规调光器开关)结合使用的LED灯系统。LED灯电路100包括LED灯150。根据各个实施例，LED灯150作为直接替代以常规调光器开关设置的白炽灯而工作。调光器开关25被串联耦合到AC输入电压源10和LED灯电路100。所述调光器开关25通过对AC输入电压15进行相位调制(例如经由前缘调光或后缘调光)来控制LED灯150所输出的光量(即强度)。在操作中，调光器开关25接收AC输入电压15并产生具有AC输入电压15的经调节的均方根电压(V-RMS)的输出信号。所述调光器开关25基于调光输入信号20的值确定施加到AC输入电压15的调节量。在一些实施方式中，调光输入信号20为模拟信号，所述模拟信号由旋钮、滑块开关、或其它合适的能够提供具有调节设置可变范围的调节信号的电气或机械装置产生。在其它实施方式中，调光输入信号20是数字信号。调光器开关25的输出信号操作在针对LED灯电路100的灯输入电压30时。LED灯电路100将LED灯150的光输出强度调节到与LED灯电路100的灯输入电压30成比例，表现出类似于白炽灯的性能。
[0026]所述调光器开关的一个例子在美国专利号7，936，132中被描述，其全文以引用的方式并入本文。在一个实施例中，调光器开关25采用相角切换，以通过使用TRIAC电路调节LED灯电路100的灯输入电压30。TRIAC是双向器件，当它被触发或接通时可以在任一方向上导通电流。一旦被触发，TRIAC调光器继续导通，直到电流下降到低于某一阈值，称为保持电流。对于TRIAC调光器能正常工作的内部定时，电流以经调节的方式从TRIAC调光器开关25被汲取，所述方式提供一种LED灯电路100的光强度水平输出的平滑过渡，不出现可察觉的闪烁。
[0027]LED灯电路100基于所述调光输入信号20控制LED灯的调光，以实现所需的调光。LED灯电路100以如下方式自适应地控制调光，这种方式减少或消除在整个调光范围内LED的可察觉闪烁，并且将使LED灯的亮度在TRIAC调光器开关25被调节时迅速且平滑地响应。在实施例中，LED灯电路100包括输入滤波器110、桥式整流器120、LED控制器130、功率转换器140、以及一个或多个LED灯150。
[0028]输入滤波器110过滤灯输入电压30，以通过限制电磁干扰(EMI)和浪涌电流来降低噪声。在一个实施方式中，输入滤波器110是电阻-电感(RL)电路。在其它实施方式中，输入滤波器110包括一个或者其他分立电路元件的组合，以及数字电路来限制在LED灯电路100被接通时的EMI和由所述LED灯电路100汲取的瞬时输入电流。桥式整流器120产生来自经滤波的灯输入电压30的经整流的输入电压115。功率转换器140包括变压器，所述变压器包括耦合到输入电压的初级绕组和耦合到所述功率转换器140的输出端的次级绕组。所述功率转换器140还包括耦合到变压器初级绕组的开关。在操作中，当所述开关被接通时，产生通过功率转换器140的初级绕组的电流，当开关关断时，不产生通过功率转换器140的初级绕组的电流。功率转换器140还包括控制器，所述控制器被配置为生成控制信号，以便响应于处于第一状态的控制信号接通开关，以及响应于处于第二状态的控制信号关断开关。在一种实施方式中，控制信号的状态包括逻辑“I”和逻辑“O”。在其他实施方式中，控制信号的状态包括至少两个不同的模拟信号电平。
[0029]LED控制器130调节提供给功率转换器140的输出电流，以控制LED灯150的操作。如先前所述及结合图2进一步描述的，LED控制器130感测TRIAC调光器电流负载，其等效于由功率转换器140接收的电流，比较所感测的TRIAC调光器电流负载与所存储的保持电流阈值，并调节施加到TRIAC调光器25的电流水平，以维持TRIAC调光器25的保持电流水平。
[0030]LED控制器
[0031]LED控制器130自适应地调节TRIAC调光器25与功率转换器140之间的反向电流路径中的电流水平，以调节TRIAC调光器25在各种操作条件下的电流水平。例如，在TRIAC调光器25被触发之后的几百微秒内处于的第一操作模式中，TRIAC调光器25的负载电流从强电流水平(例如100-200mA的范围内)变换到弱电流水平(例如45mA)。而在第二操作模式中，TRIAC调光器负载电流被保持在达到或超过保持电流的水平。为了适配各种操作条件和系统规格，LED控制器130感测TRIAC调光器的电流负载信号115，将所感测的TRIAC调光器电流负载信号115与所存储的TRIAC调光器25的保持电流进行比较，并调节TRIAC调光器电流负载信号115，以防止TRIAC调光器电流负载水平下降到低于所存储的保持电流阈值水平，如进一步结合图2描述的那样。
[0032]图2为示出了一种LED灯电路100的示例性LED控制器130的电路图。LED控制器130包括输入电流传感器310、泄放电流控制器340、和由开关Ql和电阻R2和R3形成的反向电流路径。如图2所描绘的，开关Ql为金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，其具有耦合到电阻R3的源极端子、耦合到电阻R2的漏极端子、以及耦合到来自泄放电流控制器340的输出信号350的栅极端子。尽管使用MOSFET开关Ql作为图2所示实施例中的功率开关，但是根据本文的其它的实施例，也可以使用BJT (双极结型晶体管)作为功率开关，用于调节在反向电流路径中导通的电流。
[0033]输入电流传感器310感测输入到功率转换器140的输入电流，并提供输出信号320，其对应于所感测的输入电流。泄放电流控制器340接收输出信号320，并输出控制信号350，用于使用在LED控制器310中包括的反向电流路径来调节施加到TRIAC调光器25的电流水平。输出信号320是对应于感测跨电阻器Rdc两端的电压的电压信号。跨感测电阻器Rdc两端的电压为输入到功率转换器140的输入电流的函数，在图2中标记为“E”。输入到功率转换器140的输入电流包括由TRIAC调光器25导通的线电流，标记为“B”，以及通过反向电流路径导通的电流(下文称为“泄放电流”)，标记为“F”。感测电阻器Rdc被耦合以接收返回线电流，其等效于输入到功率转换器140的输入电流和反向路径电流的总和，因为由AC信号源10和LED灯150所形成的电流回路。感测电阻器Rdc将AC线电流(SPTRIAC调光器电流)转换为对应于所感测的TRIAC调光器电流水平的电压信号。感测电阻器Rdc进一步耦合到桥式整流器120的负极端子和电阻器Rl。电阻器Rl还连接到输入电流传感器310的输入端，以形成由输入电流传感器310使用的电阻器网络，用于放大所感测的电压，如进一步结合图3所描述的那样
[0034]LED控制器130还包括泄放电流控制器340，其被配置成接收来自输入电流传感器310的输出信号320，并产生输出控制信号350。控制信号350控制开关Ql的操作，以调节由泄放电流路径导通的电流量。在一个实施例中，泄放电流控制器340接收来自输入传感器310的模拟输出信号320，并将所接收的模拟信号转换为数字信号，用于由包括在泄放电流控制器340中的调光控制器进行处理，如结合图5进一步描述的那样。在处理所接收的模拟输出信号320时，泄放电流控制器340将所感测的TRIAC调光器的电流与TRIAC调光器25的保持电流的所检测的或另行存储的值进行比较。在一些实施例中，为了进行比较，泄放电流控制器340使用所接收的模拟输出信号320代为表示所感测的TRIAC调光器电流的。因为模拟输出信号320是所感测的TRIAC调光器电流的放大的代表形式，泄放电流控制器340可以以提高的测量精度和分辨率，将TRIAC调光器电流的相对低水平与参考保持电流进行比较。泄放电流控制器340的输出信号350可以是适合于控制开关Ql的ON和OFF状态的波形，以调节由泄放电流路径导通的电流水平。例如，泄放电流控制器340可以基于所感测的TRIAC调光器25的电流，调节输出信号350的占空比以对应于施加到泄放电流路径的调节水平。占空比是指其中开关Ql被接通期间的开关周期的分数(常表示为百分比)。在一些实施例中，泄放电流控制器340利用调节范围的1%的分辨率来逐渐调节占空比。
[0035]在一些实施例中，泄放电流控制器340包括存储元件(例如，易失性或非易失性存储元件的一个或其组合)，用于存储校准设定、保持电流设定、或用于LED系统100的操作的其它参数。例如，泄放电流控制器340可以存储校准过程期间由输入电流传感器310所检测的TRIAC调光器25的保持电流。
[0036]保持电流水平可以在TRIAC调光器设备之间变化。相应地，在一些实施例中，LED控制器130可执行校准过程，以检测针对TRIAC调光器25的保持电流。例如，在校准过程中，当TRIAC调光器25关闭或多次触发时，LED控制器130感测TRIAC调光器电流负载，并将所感测的电流水平输出到泄放电流控制器340，其中所感测的电流水平被存储为保持电流水平参考值。通过检测保持电流水平，LED控制器130能够有效地调节在不同类型操作条件中使用的各种TRIAC调光器，而不需要使用针对特定TRIAC调光器的保持电流水平参
数来重新编程。
[0037]在一个实施例中，通过当TRIAC调光器关闭时执行TRIAC调光器电流负载的连续感测，可以改变保持电流水平的参考。在一些实施例中，LED控制器130响应于操作条件的变化而启动感测，诸如温度的变化。在其它实施例中，LED控制器130在TRIAC调光器25周期性关闭时，诸如特定或经计算的时间段或间隔之后，启动TRIAC调光器电流负载的感测。这种校准方案是有益的，因为它使用针对特定TRIAC调光器的保持电流的感测值，将泄放电流的最低水平施加到TRIAC调光器25以维持其导通。在另一实施例中，保持电流水平的参考可以通过LED控制器130外部的源被提供至LED控制器130，或者可以基于诸如半导体制造过程参数或温度参数的其它系统参数而调整。
[0038]图3为示出了图1的LED灯系统的示例性输入电流传感器310的电路图。在一个实施例中，输入电流传感器310包括运算放大器315，所述运算放大器具有耦合到参考电压Vref的非反相端子和耦合到外部电阻器Rl的反相端子，以及耦合在运算放大器315的反相端子和输出端之间的反馈电阻器R_trim。输入电流传感器310的其它实施例可以包括可替换的或附加的组件，其被配置为放大对应于所感测的TRIAC调光器电流的电压信号，以生成相应的放大感测电压信号。运算放大器315可以被配置为具有适合于感测TRIAC调光器电流负载快速变化的带宽。例如，在一个实施例中，运算放大器315的带宽范围为300kHz至500kHz，或其它适合于调节以适应所感测的TRIAC调光器电流负载和关联于LED驱动器的滤波器开关噪声的变化的范围。如图3所示，外部电阻器R1、反馈电阻器R_trim和运算放大器315被配置为反相放大电压Vdc,以产生放大的输出电压Vout320。在一个例子中，Vout320根据以下等式来确定:
[0039]Vout=G*Vdc+(1+G)Vref (I)
[0040]其中G代表任何整数，Vdc代表跨感测电阻器Rdc两端的电压，且Vref代表施加到运算放大器315的非反相端子的参考电压的电压。反馈电阻器R_trim可以是可编程的电阻元件，诸如具有足够的阻抗范围和分辨率以匹配外部电阻器Rl的电阻的数字电位器。同样，反馈电阻器R_trim的电阻值在校准期间可以由LED控制器130调节，以通过调节Rl与R_trim的比率来调节针对不同TRIAC调光器的保持电流水平的值。进一步地，LED控制器130可以与生成参考信号Vref的参考值生成电路中所包括的其他经调整的电阻器共享调整值，所述调整值用于调节反馈电阻器R_trim的阻抗值。
[0041]因为运算放大器315的输出生成正电压，参考信号Vref可以是正电压。这样的配置是有益的，因为由TRIAC调光器25导通的电流是负的，这又使跨感应电阻器Rdc两端的电压为负电压；负电压可能对于单极电源系统的直接地测量具有挑战性。运算放大器315的放大输出Vout320耦合到泄放电流控制器340的输入。
[0042]图4的电路图示出了图1的LED灯系统的示例性泄放电流控制器340。在一个实施例中，泄放电流控制器340包括模拟-数字转换器(ADC) 325，其被配置为将运算放大器315的放大输出Vout320转换成对应的数字信号。ADC325的输出耦合到调光器控制单元330的输入。在一个实施例中，调光器控制单元330将经放大的感测电压Vdc的数字化代表形式的值转换为对应于所感测的TRIAC调光器电流负载的值，并将所计算的所感测的TRIAC调光器电流负载值与所存储的TRIAC保持电流进行比较。如果所感测的TRIAC调光器电流负载值小于所存储的TRIAC保持电流，调光器控制单元330将生成输出信号350，所述输出信号350具有的占空比足以将泄放电流调节至对应于所存储的TRIAC保持电流和所感测的TRIAC调光器电流负载之间差异的值。换句话说，如果所感测的TRIAC调光器电流负载小于所存储的保持电流，调光器控制单元330供应最小量的电流至泄放电流路径，因而TRIAC调光器电流负载将不会下降到低于所存储的保持电流的值。另一方面，如果所感测的TRIAC调光器电流负载值大于所存储的TRIAC调光器保持电流，调光器控制单元330断开泄放电流路径。
[0043]图5A-?示出了图2的LED灯系统的示例性波形。图5A示出了代表由AC输入电压源10产生的AC输入电压信号15的示例性电压波形。图5B示出了根据一个实施例的代表由图2的LED灯电路的TRIAC调光器25产生的电流I_B (TRIAC电流)的示例性波形。如图2所示，TRIAC保持电流在各TRIAC之间变化，但是能被LED控制器130检测，使用先前结合图2所讨论的用于比较的参考值。TRIAC调光器的电流负载值I_E等效于TRIAC调光器电流I_B和泄放电流I_F的总和。当TRIAC调光器电流值I_B小于TRIAC保持电流，LED控制器130增加泄漏电流I_F，所增加的部分等于TRIAC保持电流和所感测的TRIAC调光器电流负载之间的差异，直到所感测的TRIAC调光器电流负载的值等于TRIAC保持电流值。当TRIAC调光器电流负载值I_E超过TRIAC保持电流值，LED控制器130断开泄放电流I_F，因为所感测的TRIAC调光器电流负载足以满足点亮LED灯150所需要的TRIAC调光器电流负载值I_E。换句话说，如图3B所示，当TRIAC调光器电流负载I_E的需求超过所感测的TRIAC调光器电流I_B的电流水平时，LED控制器130施加最小量的泄放电流以维持TRIAC保持电流。并且因为TRIAC调光器电流负载以相对较高的间隔(例如300kHz-500kHz的范围)被连续地感测。LED控制器130可以快速调节泄放电流水平。为了提供泄放电流的平滑调节，LED控制器130可以以分辨率为总调节范围的1%或其整数倍来执行泄放电流值1_?的调节。·
[0044]图5C示出了代表由图2的LED灯系统100的TRIAC调光器25生成的电压的示例性波形。如图5C所示，由TRIAC调光器25输出的电压通常跟踪代表AC输入电压信号15的电压波形。图示出了代表由图2的LED灯系统100的LED灯150发射的可见光的测量的示例波形。如图所示，LED灯150的输出水平类似于从施加到TRIAC调光器25的输入电压相移的正弦波。
[0045]图6为图示一种用于通过图2的LED灯电路的LED控制器130调节泄放电流的方法的流程图。如图6所示，为了确保从重TRIAC调光器电流负载平滑过渡到轻负载需求，泄放电流控制器340检测所感测的TRIAC调光器电流，并响应于所感测的TRIAC调光器电流负载值，使用泄放电流路径递增地调节供应给TRIAC调光器25的电流量。在TRIAC调光器25触发之后的短暂状况期间(例如400 μ S)，所感测的TRIAC调光器电流负载值为零安培。LED控制器130检测低电流，并通过将输出信号350的占空比调节到100%来完全导通泄放电流，以供应足够的导通电流(即电流水平等于具有适当裕度的保持电流)以使得TRIAC调光器25导通电流。当TRIAC调光器25的电流负载下降时，LED控制器130连续地感测TRIAC调光器电流负载，并且如果所感测的TRIAC调光器电流负载值大于所存储的保持电流值，递增地减小泄放电流。例如，如图6的阶段I所示，LED控制器130连续地(例如以诸如运算放大器315带宽的至少两倍的采样率的特定或计算的间隔)将所感测的TRIAC调光器电流负载与所存储的45mA的保持电流值进行比较。如先前结合图3和4所讨论的，TRIAC调光器电流负载可以对应于运算放大器315的带宽，以例如从300kHz到500kHz范围内的速率进行感测。可以增量为总调节范围的1%对泄放电流进行相应的调节。回到图6，在阶段I中，泄放电流可以1%的增量减小，直至所感测的TRIAC调光器电流负载水平达到所存储的保持电流值。在图6所示的例子中，在阶段I中，LED控制器130在调光器触发操作模式下工作。在调光器触发操作模式的开始时，TRIAC调光器25的输入电压非常低，而且控制信号的占空比被设定为100%，从而使开关完全导通。当保持LED灯150的电流在阶段I中增加时，LED控制器130将施加到开关Ql的输出信号350的占空比从100%调节到40%，以减小通过反向电流路径供应给TRIAC调光器25的泄放电流量。当LED控制器130确定所感测的TRIAC调光器电流等于保持电流时，在规定公差范围内，LED控制器130在阶段2转变为触发导通模式。
[0046]在阶段2中，LED控制器130通过递增地调节泄放电流的值，试图将所感测的TRIAC调光器电流负载保持在保持电流水平，以确保所感测的电流被保持在基本等于保持电流的值。例如，如图6的阶段2所示，LED控制器130被配置为将所感测的TRIAC调光器电流负载保持在30mA到45mA之间的范围内。在保持电流的优化期间，LED控制器130以类似于阶段I所描述的方式增加和减小泄放电流。
[0047]通过基于对所感测的TRIAC调光器输入电流负载的精确测量而动态地调节泄放电流，所公开的实施例提供了足够的电流量以维持TRIAC调光器在电流负载和保持电流优化模式期间的工作。而且，由于可以用高分辨率(例如泄放电流的总调节范围的1%)调节泄放电流，所公开的实施例使得操作模式之间的过渡平滑进行，以便在这些过渡期间保持TRIAC调光器性能。并且此外，由于TRIAC调光器电流负载被连续感测，所公开的实施例可以最小化应用过大泄放电流引起的功率损耗。
[0048]阅读本发明，所属领域的技术人员将会理解附加的替代设计，以便使用自适应保持电流调节来控制LED灯的调光。因此，尽管已对本公开的特定实施例和应用进行了图示和描述，但要了解的是，本发明并不限于这里公开的精确构造和组件，而且对于本领域技术人员来说明显的各种修改、变化和变型可以在本文所公开的方法和设备的布置形式、操作和细节中产生，而不脱离本公开的精神和范围。
【权利要求】
1.一种发光二极管(LED)控制器,包括: 电流传感器，其耦合至调光器，所述电流传感器被配置为检测调光器电流； 电流控制器，其耦合至所述电流传感器的输出，电流控制器被配置为:通过将所检测的调光器电流和阈值调光器电流值进行比较，确定调光器操作模式，并且基于所检测的调光器电流和所确定的调光器操作模式，生成用于调节所述调光器电流的控制信号；以及 开关，其耦合至所述电流控制器，所述开关被配置为接收所述控制信号并基于所述控制信号调节通过附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器电流量，基于所述阈值调光器电流值和所检测的调光器输入电流之间的差异调节供应给所述调光器的附加电流量。
2.根据权利要求1所述的LED控制器，其中所述电流控制器基于所确定的调光器操作模式调节所述控制信号的占空比，以调节通过所述附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器输入电流量。
3.根据权利要求2所述的LED控制器，其中在第一调光器操作模式期间，所述电流控制器基于所检测的调光器电流和所述阈值调光器电流之间的差异在100%和40%的范围之间调节所述控制信号的占空比。
4.根据权利要求2所述的LED控制器，其中在第二调光器操作模式期间，所述电流控制器基于所检测的调光器电流和所述阈值调光器电流之间的差异在40%和0%的范围之间调节所述控制信号的占空比。
5.根据权利要求1所述的LED控制器，其中所述阈值调光器电流值为基于当所述调光器在被触发之后停止导通时的调光器电流值。
6.根据权利要求1所述的LED控制器，其中所述阈值调光器电流值为基于可编程电路元件的值，所述可编程元件的值由所述LED控制器可访问。`
7.根据权利要求6所述的LED控制器，其中所述可编程电路元件包括电阻性电路元件。
8.根据权利要求1所述的LED控制器，其中所述附加电流等于所述阈值调光器电流值和所检测的调光器输入电流之间的差异。
9.一种控制LED灯的调光的方法，所述方法包括: 由电流传感器检测调光器电流； 通过将所检测的调光器电流和阈值调光器电流值进行比较，确定调光器操作模式； 基于所述所检测的调光器电流和所确定的调光器操作模式，生成控制信号以调节所述调光器电流；以及 基于所述控制信号调节通过附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器电流量，基于所述阈值调光器电流值和所述所检测的调光器输入电流之间的差异调节通过所述附加电流路径供应给所述调光器的附加电流量。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括基于所确定的调光器操作模式调节所述控制信号的占空比，以调节通过所述附加电流路径提供给所述调光器的附加调光器输入电流量。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在第一调光器操作模式期间，基于所述所检测的调光器电流和所述阈值调光器电流之间的差异在100%和40%的范围之间调节所述控制信号的占空比，从而修改所述控制信号。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述第一调光器操作模式期间，基于经修改的控制信号，调节通过所述附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器电流量。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括生成所述经修改的控制信号以接通和关断开关，以基于所述经修改的控制信号，调节通过所述附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器电流量。
14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在第二调光器操作模式期间，基于所述所检测的调光器电流和所述阈值调光器电流之间的差异在40%和0%的范围之间调节所述控制信号的占空比，从而修改所述控制信号。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括在第二调光器操作模式期间，基于所述经修改的控制信号，调节通过所述附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器电流量。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括生成所述经修改的控制信号以接通和关断开关，以基于所述经修改的控制信号，调节通过所述附加电流路径供应给所述调光器的附加调光器电流量。
17.根据权利要求9所述的方法，进一步包括: 确定当所述调光器在被触发之后停止导通时的所述调光器的电流值；以及 基于所确定的当所述调光器在被触发之后停止导通时的所述调光器的电流值，修改所述阈值调光器电流。
18.根据权利要求9所述的方法，其中所述阈值调光器电流值为基于可编程电路元件的值，所述可编程元件的值由所述LED控制器可访问。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述可编程电路元件包括电阻性电路元件。`
20.根据权利要求9所述的方法，其中检测所述调光器电流包括以特定间隔感测所述调光器的电流。
【文档编号】H05B37/02GK103874285SQ201310671011
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2012年12月10日
【发明者】王晓艳, 张程龙, 冯光, C·普恩, 汪传阳, 陈江, 严亮, D·T·王 申请人:戴乐格半导体公司