专利名称：用于驱动灯的系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于驱动光源，特别是诸如LED的固态光源的系统，该系统从诸如电源的交流电源供电，能够调暗光源。以下，光源将简称为“LED”。
背景技术：
图1示意地示出了一种传统的用于调暗光源2的方式。可变电阻3与光源2串联， 该串联布置连接至输出1，该输出1连接至电源，该电源可以被视作具有恒定幅度交流电压的源。因此，光源将接收较小的电压。这种方式的缺点包括发生在电阻器上的损耗、在低亮度下调暗水平的降低的精度、以及由变化的LED电流导致的光的色移。图2示意地示出了一种不同的但是仍然是传统的用于调暗光源2的方式。调暗器 4在其输入端从电源接收AC电压并输出断相(phase-cut)的AC电压，即对于某相位范围基本上为零并且对于剩余相位基本上等于输入电压的电压。这种方式的缺点是它可能导致可见的闪烁和频闪效果。图3示意地示出了避免上述缺点的方式，该方式将被称为“较高频率下占空比调暗”。变换器5接收AC电源电压并输出DC电流。斩波器6从变换器5接收DC电流并输出具有范围典型地为300Hz至3kHz、至少高于电源频率的斩波频率的的斩波电流。“斩波”意为在电流周期(即斩波频率的倒数)的第一部分中电流为零，而在电流周期的第二部分中电流等于接收的输入电流，或反之。第二部分的持续时间与整个周期的比被称为占空比；改变占空比则改变平均电流。
发明内容
本发明进一步详述如图3示出的较高频率占空比调暗。在这种方式中的一个问题涉及以下事实确定斩波频率的系统时钟典型地为自由运行时钟，而由变换器5输出的DC 电流并不精确地恒定而是具有与电源相位关联的小的变化。斩波频率可能实际稍微变化， 或可能稳定。如果斩波频率不是电源频率的精确的倍数，则可能发生拍频效应，从而光输出以相对低的频率缓慢变化，这被感知为闪烁例如，如果电源频率等于50Hz，且斩波频率等于310Hz，可以产生IOHz的拍频。本发明的一个目的是提供一种驱动器系统，在该系统中该问题被消除或至少被减少。根据本发明的一个重要方面，斩波频率与电源频率同步，而斩波频率的相位相对于电源频率被随机设置。因此，如果多个LED通过多个实施了本发明的驱动器驱动，则所有的LED将在相同频率下被驱动但是它们彼此之间将具有不同的相位。由于该同步，不会发生拍频效应。由于斩波频率的不同相位，不同灯的暗时段不会同时发生，并且作为不同LED 的光输出的平均值的整体光输出将不会显现闪烁。在从属权利要求中提及进一步的有利详述。
将通过参考附图的对一个或多个优选实施例的以下描述来进一步解释本发明的这些以及其它的方面、特征和优点，在附图中的相同附图标记表示相同或相似部件，其中图1为示意地示出了用于调暗光源的传统方式的框图；图2为示意地示出了不同的但是仍然是用于调暗光源的传统方式的框图；图3为示意地示出了 “较高频率下占空比调暗”的框图；图4为示意地示出了根据本发明的一种LED驱动器的实施例的框图；图5为示意地示出了包括具有相关联的驱动器的多个LED的系统的框图。
具体实施例方式图4为示意地示出了根据本发明的LED驱动器40的实施例的框图。该驱动器的一般设计在很大程度上对应于图3的设计；在7处表示灯输出。驱动器40进一步包括用于控制斩波器6的控制器50以及用于产生时钟信号Sa的时钟发生器20。控制器50具有耦合至时钟发生器20的输出端的时钟输入端52，其用于接收来自时钟发生器20的时钟信号 Sclo控制器50具有用于接收指示期望的调暗水平的用户输入信号\的用户输入53，用户输入信号例如由电位计(未示出)产生。控制器50具有耦合至ACDC变换器(或可替代地直接耦合至输入端1)的电源输入端55，其用于接收表示在输入端1处的电源电压的实际相位的电源信号、；这种电源信号可以从输入电源电压或由例如电压传感器的任何合适的装置产生的任何中间电压而导出，这对于本领域技术人员来说是清楚的，并且不需要更多的解释。控制器50具有耦合至斩波器6的控制输出端6。在其控制输出端6，控制器50产生用于斩波器6的控制信号&，控制信号&确定来自ACDC变换器5的电流被阻断时的开关时刻，以及来自ACDC变换器5的电流被允许通过时的开关时刻。具体地，控制信号&确定斩波频率和斩波周期以及确定斩波占空比。控制器50被设计为基于用户输入信号\来计算所需的占空比。此外，控制器50被设计为在例如从300Hz到3000Hz的预定频率范围内的任意合适值或者在由制造商预定的固定频率下计算斩波频率。根据本发明的一个重要特征，控制器50被设计为基于电源信号、使得控制信号 Se(或者在任何情况下，产生的斩波输出电流)与输入端1处的电源电压同步。用于使输出控制信号&与输入电源信号、同步的方法对于本领域技术人员来说是可获得的并且清楚的，并且包括诸如锁相环；这里不需要进一步的解释。在使输出控制信号&与输入电源信号、同步时，控制器50在输出控制信号& (例如，产生的斩波输出电流)相对于输入电源信号、的相位差方面具有自由度。例如，该相位差可以表达为在输入电源信号、的向下过零点处的输出控制信号sc(例如，产生的斩波输出电流)的相位，这对于本领域技术人员来说应该是清楚的。如果所述相位差是对于所有驱动器相等的预定的固定值，那么结果将是，在具有带有不同驱动器的多个LED的系统100中，所有LED会在精确相同的时刻开和/或关，因此任何的闪烁效应会增强并且更明显。因此，在这样的系统中，如果不同的驱动器的输出控制信号具有相互不同的相位，则会有优点。一个方案将是提供一组彼此适配的驱动器40A、 40B、40C等，使得它们具有相互不同的相位；例如，在包括12个驱动器的系统中，相互相位差可以总是为30°或其整数倍。
然而，一种提供更多灵活性的并且因此优选的方案并不需要将驱动器彼此适配。 在该优选的实施例中，控制器50总是被设计为将输出控制信号S。(例如，产生的斩波输出电流)相对于输入电源信号、的相位差设置在0-360°之间的随机值。然后，在具有带有不同驱动器40A、40B、40C等的多个LED 2A、2B、2C的系统100中(参见图5)，实际结果是， 不同驱动器40A、40B、40C具有不同相位的机会很大，并且不同灯的暗时段不会同时出现， 因此任何的闪烁将几乎不再明显或者不再明显。需要注意的是用于确定用于输出控制信号&的随机相位差的方法对于本领域技术人员来说是已知的，并且不再需要进一步解释。此外，需要注意的是，随机相位差并不需要在时间中理想地恒定。如果该相位差随着时间缓慢变化，即在远大于电源周期的时间尺度上缓慢变化，那么这对于人眼将几乎不明显或不明显。此外，假设这种变化自身是互相独立的并且不导致不同的输出控制信号& 变成同步，那么结果依然是不同的光输出的暗时段不会同时出现并且作为不同LED的光输出的平均值的整体光输出几乎不显现或不存在闪烁。此外，需要注意的是，优选地对于所有驱动器斩波频率相同，但这不是必须的。作为总结，本发明提供用于驱动LED 2的驱动器10，该驱动器10包括-接收AC电源电压并产生DC输出电流的A⑶C变换器5；-接收DC输出电流并提供定期中断的输出电流的斩波器6；-产生时钟信号^的时钟发生器20；-接收指示调暗水平的用户输入信号\、接收时钟信号、接收表示电源电压的实际相位的电源信号、、并产生用于斩波器的控制信号&的控制器50。斩波器在输出电流的开关时刻方面响应于控制器的控制信号。控制器基于用户输入信号计算所需的占空比。
控制器使其控制信号与电源信号同步。控制器对于输出控制信号相对于输入电源信号的相位差设置任意值。尽管在附图和前述的说明中详细的示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚这种示出和描述被认为是例示的或示例的，而并不是限制性的。本发明不限于公开的实施例；相反，在所附权利要求中限定的本发明的保护范围内，若干变化和修改是可能的。例如，斩波器6和变换器5集成到一个单元中是可能的，并且通过定期地将变换器5切换为开和关来获得斩波效果是可能的。对公开的实施例的其它变形可以由实施要求保护的本发明的本领域技术人员从对附图、说明书和所附权利要求的研究来理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它的元件和步骤，不定冠词“一”并不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现在权利要求中陈述的若干项功能。在彼此不同的从属权利要求中陈述某些措施的事实本身并不意味着不能有利地使用这些措施的结合。以上已经参考框图解释了本发明，框图示出了根据本发明的装置的功能块。应当理解，这些功能块中的一个或多个可以在硬件中实施，其中这种功能块的功能通过单独的硬件部件来执行，但是这些功能块中的一个或多个也可以在软件中实施，从而这种功能块的功能通过计算机程序的一行或多行程序或诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器等可编程装置来执行。
权利要求
1.用于驱动固态光源O)的驱动器(10)，该驱动器包括-用于接收AC电源电压的电源输入端(1)；-用于接收所述AC电源电压并被设计为提供具有可变占空比的定期中断的输出电流的电流源装置(5，6)；-用于连接光源⑵的灯输出⑵；-用于产生时钟信号(Sa)的时钟发生器00)；-控制器(50)，具有用于接收指示期望调暗水平的用户输入信号的用户输入端(53)， 具有耦合以用于接收来自所述时钟发生器00)的时钟信号(Sa)的时钟输入端(52)，具有耦合以用于接收表示在输入端⑴处的电源电压的实际相位的电源信号( 的电源输入端( )，并且具有用于产生用于所述电流源装置(5，6)的控制信号(Sc)的控制输出端 (56)；其中所述电流源装置(5，6)在所述输出电流的开关时刻方面响应于所述控制器的控制信号(Sc)；其中所述控制器(50)被设计为基于所述用户输入信号(Su)计算所需占空比；并且其中所述控制器(50)被设计为使它的控制信号(S。)与在它的电源输入端(55)处接收的所述电源信号( 同步。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述控制器(50)被设计为对于所述输出控制信号(S。)相对于所述输入电源信号(Sm)的相位差设置任意值。
3.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述控制器(50)被设计为在例如从300Hz到 3000Hz的预定频率范围内的任意合适值或在固定的预定频率下计算所述电流中断频率。
4.根据权利要求1所述的驱动器，其中所述电流源装置包括-用于接收所述AC电源电压并被设计为产生DC输出电流的ACDC变换器(5)；-用于接收来自所述ACDC变换器(5)的所述DC输出电流并被设计为提供具有可变占空比的定期中断的输出电流的可控斩波器(6)。
5.一种照明系统(100)，包括具有相关联的驱动器GOA ；40B ；40C)的多个LED (2A ；2B ； 2C)，每个驱动器根据权利要求2实施。
6.一种照明系统(100)，包括具有相关联的驱动器GOA ；40B ；40C)的多个LED (2A ；2B ； 2C)，每个驱动器根据权利要求1实施，其中所述驱动器彼此适配以使得它们的输出控制信号(Se)具有相互不同的相位。
全文摘要
一种用于驱动LED(2)的驱动器(10)，包括接收AC电源电压并产生DC输出电流的ACDC变换器(5)；接收DC输出电流并提供定期中断的输出电流的斩波器(6)；产生时钟信号(SCL)的时钟发生器(20)；接收指示调暗水平的用户输入信号(SU)、接收时钟信号、接收表示电源电压的实际相位的电源信号(SM)、并产生用于斩波器的控制信号(SC)的控制器(50)。斩波器在输出电流的开关时刻方面响应于控制器的控制信号。控制器基于用户输入信号计算所需的占空比。控制器使它的控制信号与电源信号同步。控制器对于输出控制信号相对于输入电源信号的相位差设置任意值。
文档编号H05B33/08GK102422710SQ201080018029
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月16日 优先权日2009年4月21日
发明者B·J·E·霍恩蒂尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司