Led组件的电源开关事件检测的制作方法
【专利摘要】本发明涉及照明系统，尤其是涉及控制光源例如固态照明设备如LED或OLED组件的照明状态的控制器。该控制器根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态来控制光源。该控制器还用于控制电源转换器，该电源转换器将从市电电源的输入电压波形得到的电力转换成光源的驱动信号。该控制器还用于确定编码于市电电源的输入电压波形中的多个事件中的一个事件。第一状态处理器用于根据已确定的事件和根据当前照明状态确定多个照明状态的下一个状态。当市电端没有电时，实行电源开关事件检测。
【专利说明】LED组件的电源开关事件检测
[0001]相关申请
[0002]本发明涉及照明系统。特别是涉及控制固态照明设备如LED或OLED组件的照明状态的控制器。
【背景技术】
[0003]LED或OLED组件如灯具的照明水平可以采用标准电源开/关切换控制，如通过用户根据给出的开/关模式将电源开关进行闭合和断开，从而向灯组件发出调光信息信号。灯组件的发光水平的控制可以通过响应于快速断开并再次闭合电源开关对光源应用逐步或连续调光的不同的方式完成。
[0004]在灯组件实行电源开关事件检测的挑战是功能必须在灯泡组件的控制器里执行，却因为电源开关暂时位于断开的位置(如达I秒)，市电端却没有电。储能元件可以用于让灯组件的控制元件也就是控制器在该阶段保持工作。可以使用电解电容，该电解电容存储足够的能量以在没有市电电源的期间驱动电路。
[0005]采用作为控制器的临时电源的电解质基的电容，给LED组件设计引入了缺点，如启动时间长(大电容量)，额外的成本(生产电解质基的电容很昂贵)，额外的组件尺寸(电解电容具有大的形状系数)，和尤其是在升高的温度下具有有限的寿命(电解电容变干)。
[0006]本发明旨在克服上面指出的与电源开关事件检测有关的局限性且允许开/关切换的灵活设置并充分利用基于LED或OLED的灯组件的极好的可调光性和可控性。本发明描述的控制器启用市电事件检测来在所有类型的应用中控制光源的照明状态。提出的解决方法旨在克服上面指出的采用电解质基的电容引起的缺点，采用检测电源开关事件的新方法，有利于采用更小的储能元件，也就是可以是陶瓷电容，可以实现更低的成本和更长的寿命O
【发明内容】
[0007]描述了一种用于控制光源的照明状态的控制器。特别地，该控制器用于提供低功率计数和监控功能，以即使在电源开关暂时关闭市电端没有电的情况下促进光源的照明状态的控制。换句话说，该控制器用于提供待机模式(称为断电模式)，在该待机模式中，计数和监控功能可以有效地执行。该控制器因此能够使控制光源的照明状态的系统功耗最小化。
[0008]可以被提出的控制器控制的光源的典型的例子是固态发光(SSL)器件如一个或多个发光二极管(LED)阵列或一个或多个有机LED (OLED)阵列。
[0009]光源的照明状态可描述光源的特性(例如作为时间函数的光源亮度级)。照明状态的例子是DIM状态，如DM-UP状态或DM-DOWN状态，在该DIM状态中光源的亮度级以预定的调光率上升或下降；0N状态，在该ON状态中光源的亮度级大体上不变例如处于预定的最大亮度级；0FF状态，在该OFF状态中光源的亮度级大体为零；以及一个或多个HOLD状态，在该HOLD状态中光源的亮度级大体维持在进入HOLD状态时光源的亮度级不变。可选地或另外，可定义一个或多个FIXED状态。FIXED状态可定义为在该FIXED状态中光源的亮度级大体维持在各个预定的亮度级不变。
[0010]该控制器可用于根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态来控制光源。为此，该控制器可用于控制电源转换器，该电源转换器将从市电电源的输入电压波形得到的电力转换成光源的驱动信号。该控制器可还用于至少工作于通电模式和断电模式。该控制器可包括事件检测单元，该事件检测单元用于确定编码于市电电源的输入电压波形中的多个事件中的一个事件。该事件检测单元可用于工作于通电模式。第一时钟电路可用于产生第一时钟信号。该第一时钟电路可在通电模式中启用以及在断电模式中禁用。第一状态处理器可用于根据由事件检测单元确定的事件和根据当前照明状态确定多个照明状态的下一个状态。可以根据预定的状态机确定下一状态，该状态机对多个状态进行编码，设置状体转换的条件以及设置在各个状态中操作该电源转换器的参数。第一状态处理器可用于工作于通电模式和根据第一时钟信号工作。第一状态处理器可在断电模式禁用。第二时钟电路可用于产生第二时钟信号。该第二时钟电路可启用以至少在断电模式中工作。控制电路可用于工作于断电模式和根据第二时钟信号工作。该控制电路可包括计时电路，该计时电路用于确定断电时间值，该断电时间值指示进入断电模式的时间。对事件检测单元确定市电断电事件作出响应，该控制器可将工作模式从通电模式转变成断电模式并且计时电路被启用来开始计数。对检测到市电通电事件作出响应，该控制器可将工作模式从断电模式转变成通电模式，在通电模式里下一照明状态可由第一状态处理器确定。
[0011]换句话说，该控制器可工作于两种电源模式，也就是通电模式和断电模式。当该控制器工作于通电模式时，光源的照明状态可以由该控制器的第一状态处理器确定。当该控制器工作于断电模式时，控制器的工作于通电模式的元件可被禁用，从而在市电断电时间期间大幅降低能耗。另外，当该控制器工作于通电模式时，控制器的工作于断电模式的元件可被禁用，从而大幅降低能耗。可选地，当该控制器工作于通电模式时，控制器的工作于断电模式的元件可保持启用。例如，第二时钟电路可工作于两种工作模式并提供主时钟信号，在通电模式期间该主时钟信号被该第一时钟电路用来产生快速第一时钟信号。
[0012]提供专用的低功率逻辑(即该控制器的工作于断电模式的控制电路以通过至少是嵌入式计时电路来执行计数和监控功能)解决作为控制器的临时电源的储能元件如电容用于桥接市电断电时间达例如I秒时必须要很大而同时因为成本和启动时间必须要很小的矛盾。
[0013]上面指出的预定的状态机可编码到控制器的第一状态处理器里面(例如作为软件，固件或硬件)。通常，该状态机定义多个照明状态，以及触发照明状态之间的转换的事件。该控制器可用于设置或调整多个照明状态，该多个照明状态和/或上面指出的预定的状态机，从而定义多个照明状态之间的转换。
[0014]更具体地说，该控制器可用于设置或调整该多个事件的一个或多个参数，例如，确定一个事件需要满足的物理条件。如上面指出的，一个事件可以编码于输入电压波形中。定义定义事件的条件(例如输入电源波形的均方根电压值)的参数可以是可调整的。以类似的方式，该控制器可用于设置或调整多个照明状态的一个或多个参数(如在每个照明状态下光源的特性)。尤其是该控制器可用于设置或调整照明系统的多个设置(如功率开关的占空比)，这些设置为相应的照明状态控制光源的各个特性。控制器的设置(如功率开关的占空比长度)可存储于状态寄存器中。另外，该控制器可用于调整包含于第一状态处理器的逻辑，其中该逻辑定义怎样基于由事件检测单元确定的事件和基于当前照明状态定义下一个照明状态。换句话说，该控制器可用于调整预定的状态机的逻辑。
[0015]控制照明状态的多个事件可包括输入电压波形的预定调制。换句话说，该多个事件可通过各个输入电压波形的预定调制来定义。这个预定调制的例子可以是断开市电电压，输入电压波形的相位段调制和/或输入电压波形的幅值调制或频率的调制。例如，可以提供通电事件指示市电电源是活动的并给控制器提供输入电源电压。断电事件可指示市电电源断开和没有给控制器提供输入电源电压。
[0016]此外，多个事件可包括一个或多个连续的事件。连续的事件可包括预定的时序表如关/开事件中的一系列即时事件，该关/开事件中输入电压被断开一段很短的时间(如少于I秒)且随后被接通。更多的事件将在下面解释。
[0017]该事件检测单元因此用于在通电模式中持续观察该输入市电电压以确定由输入电压波形的预定调制定义的可能的事件。可选地或另外，该事件检测单元可还用于在断电模式中确定上面指出的事件。
[0018]该控制器可采用数字可编程控制集成电路实现。因此，事件的设置可通过片上OTP(—次性可编程)内存完成。特别地，该控制器可采用不使用单片机的芯片方案实现。这样，该用于电源转换器的控制器和用于确定电源开关事件的智能可在单芯片中实现。特别地，用于电源开关事件检测和/或控制的电源转换器的逻辑可实施为硬件(不是软件)，从而降低所需的资源，内存和所需的时钟频率。换句话说，该控制器可实施为采用布线逻辑的集成电路。
[0019]该控制器可实施为还包括存储单元。确定市电通电事件后，该控制电路可将由计时电路测量的当前断电时间值存储于存储器单元。该第一状态处理器可用于基于由控制电路存储于存储器并由第一状态处理器读取的当前照明状态和断电时间值确定下一个照明状态。更多的参数和事件数据可存储于存储单元并由例如该第一状态处理器读取。
[0020]确定随后的市电通电事件后，存储当前断电时间值有利于区分电源开关事件，SP开/关切换，以从故障中即突然的故障实例或违规行为中控制光源。另外，事件如“0N”事件(可用于将光源的照明状态变成ON状态)或“OFF”事件(可用于将光源的照明状态变成OFF状态)也可通过采用所存储的当前断电时间值来确定/区分电源开关事件即开/关切换。应当注意的是，可通过将控制器的计时电路的计数器值与不同的参考值比较来定义其他事件以能够确定该事件。
[0021 ] 例如，该控制器可进一步实施，从而如果所测量的断电时间值小于最小的断电时间值，则下一个照明状态与当前照明状态相同。因此，通过将断电时间值与最小断电时间值进行比较，很容易确定和补偿市电电压中的小故障。
[0022]该控制器可进一步实施，从而如果下一个照明状态是DIM状态，则控制器用于控制该电源转换器从而产生随时间变化的光源的驱动信号，以引起光源发光增加或减少。同样地，该控制器可控制该电源转换器从而产生光源的驱动信号，如果下一个照明状态是ON状态，则弓I起光源的亮度级增加到预定的最大亮度级并将光源的亮度级大体维持在预定的最大亮度级保持不变；如果下一个照明状态是OFF状态，则引起光源的亮度级下降到大体为零；如果下一个照明状态是可能的HOLD状态中的一个，则将光源的亮度级大体维持在进Λ HOLD状态时的光源的亮度级不变(例如HOLDl状态和H0LD2状态)。相应地，该控制器可进一步控制该电源转换器从而产生光源的驱动信号如可变的和连续的驱动信号，以给光源的任一定义的照明状态控制光源的亮度级。
[0023]确定市电断电事件之后，该控制器可禁用该第一状态处理器，该第一时钟电路和事件检测单元。确定市电断电事件后禁用控制器的不需要的元件，在市电断电时间期间，即当控制器工作于断电模式时大大减少了控制器的能耗。
[0024]确定断电事件后，该控制器可进一步控制该电源转换器关断光源的驱动信号。因此，确定断电时间后，用于控制光源的照明状态的照明系统的能耗最少。
[0025]该控制器可实施为进一步包括状态寄存器，该状态寄存器用于存储多个照明状态的当前照明状态的指示，如状态指数。此外，如上面指出的，该状态寄存器可存储对应于一个状态的更多的控制器的设置(如功率开关的占空比长度)。
[0026]当市电通电事件被确定之前断电时间值超过最大等待时间时，控制电路可停止该控制器以及可能整个照明装置。因此，通过将断电时间值(如比较计时电路的计数器)与最大等待时间进行比较，可以很容易确定正常的关断，也就是事件0FF，并且控制器停止。可选地，在检测到连续的市电通电事件之前如果断电时间值超过最大等待时间，该控制器可设置成另外的状态(如通过在存储器单元中设置OFF标志)，当确定随后的市电通电事件(在最大等待时间过去后发生)后，该另外的状态可有利于控制器的启动。进一步，在检测到连续的市电通电事件之前当断电时间值超过最大等待时间时，可选地可实行控制器的复位。
[0027]该控制器可进一步实施，从而该控制电路包括第二独立状态处理器，该第二独立状态处理器在断电模式下跟踪与电源开/关有关的事件，如市电开/关事件和供电低/高事件。检测到市电断电时间后，该第二状态处理器可进入掉电状态，该掉电状态中该计时电路被启用。当确定供电低事件之前确定供电高事件时，在该掉电模式中可确定市电通电事件。
[0028]因此，当该控制器工作于断电模式时，该可只工作于断电模式的第二状态处理器能够尤其跟踪供电高事件以及可确定市电通电事件，从而不需要启用工作于通电模式的控制器的元件，因此降低能耗。
[0029]应当注意的是上面提及的第二状态处理器可采用第一状态处理器的一些或全部功能。这种情况下，该第二状态处理器可用于根据上面指出的预定的状态机确定下一个照明状态。该第二状态处理器可包括预定的第二状态机，该第二状态机可编码在第二状态处理器中(如软件，固件或硬件)。该第一和第二状态处理器可通过存储单元通信，如交换信息以同步这两个状态处理器。
[0030]该控制器可进一步连接到储能元件，该储能元件在市电电源不供电的断电期间给控制器供电。该储能元件优选为小的陶瓷电容。
[0031]如果储能元件在断电时间期间提供的电压下降到低于第一阈值时，该控制器可进一步用于确定供电低事件。
[0032]如果在确定市电通电事件之前断电时间值超过最小的计数值，该控制器可进一步用于确定供电低事件。通过将断电时间值即计时电路的计数器值与最小的计数器值进行比较来确定供电低事件提供了一种简化的确定供电事件低的方法，其中更多的检测装置，如电压检测装置或电流检测装置，不是必要的。
[0033]如果储能元件提供给控制器的电压超过第一阈值时，该控制器可进一步用于确定供电高事件。当市电电源接通并给对再充做出响应的储能元件提供能量直到其达到第二电压阈值。第二电压阈值可与第一电压阈值不同，或相等。
[0034]可结合或增加电压检测装置或电流检测装置来确定供电事件如供电低事件或供电高事件。这提供另外的控制装置。
[0035]该控制器可进一步用于根据当前照明状态，通过给该电源转换器的一个或多个开关元件提供一个或多个控制信号来控制该电源转换器。例如，该控制器可采用如脉冲宽度调制(PWM)信号来控制功率开关GnMOSFET)的接通状态和断开状态的持续时间来控制该电源转换器。该电源转换器可因此用于从与EMI (电磁干扰)联合的整流器接收AC电源和可用于根据控制器的控制信号将受控的驱动信号输出到光源。应当注意的是，该控制器可自身包括开关元件以控制该电源转换器。该电源转换器可由任何合适的电路拓扑实现，如降压变换器电路，升压变换器电路，降压/升压变换器电路，SEPIC(单端初级电感转换器)电路，或反激转换器电路。
[0036]控制器可进一步实施从而该第二时钟电路为主时钟和可用于工作于通电模式和断电模式。在通电模式中第一时钟电路可基于第二时钟信号产生第一时钟信号。第一时钟的时钟频率可高于第二时钟的频率以对第一状态处理器和电源转换器计时，该电源转换器工作的时钟周期大于控制电路。
[0037]特别地，该控制器可包括时基单元如振荡器，该时基单元用于产生一个或多个与市电电源的周期同步的时钟信号。换句话说，该时基单元如振荡器可对输入电压波形(或从输入电源波形获取的信号)进行分析以确定一个或多个时钟信号。该一个或多个时钟信号可用于事件检测或控制控制器的操作，如与市电电源同步。这样，该事件检测单元可通过考虑一个或多个时钟信号确定一个事件(如假设连续的事件)。进一步，该多个照明状态中的一个或多个状态可将一个或多个时钟信号考虑进来(如DIM状态以定义调光率)。此夕卜，可将该一个或多个时钟信号考虑进来以管理从当前照明状态到下一个照明状态的转变(例如以实现当前照明状态和下一个照明状态之间的平滑转变)。
[0038]描述了一种根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态来控制光源的方法。该方法可工作于通电模式和断电模式。
[0039]在通电模式中，该方法可包括让第一时钟电路产生第一时钟信号。进一步，该方法可进一步包括:根据当前照明状态和第一时钟信号控制电源转换器，该电源转换器将从市电电源的输入电压波形得到的电力转换成光源的驱动信号。此外，该方法可进一步包括检测多个事件中的一个事件，该多个事件编码于市电电源的输入电压波形。另外，该方法可进一步包括:根据所检测的事件和根据第一时钟信号，令第一状态处理器确定多个照明状态的下一个状态。该方法可进一步包括:对检测到市电通电事件作出响应，将工作模式从通电模式转变成断电模式。
[0040]在断电模式中，该方法可包括禁用电源转换器，第一时钟电路和第一状态处理器。进一步，该方法可包括:根据第二时钟信号启用计时电路来开始计数。此外，该方法可进一步包括:确定供电电压，如电容提供的供电电压，和将该供电电压与第一电压阈值进行比较。如果在对比步骤确定供电电压低于第一电压阈值，则可确定应该关闭光源。该方法可之后进一步包括禁用计时电路和设置标志来指示光源已经关闭。此外，该方法可进一步包括:对确定市电通电事件作出响应，根据计时电路的计数器确定断电时间值并将工作模式从断电模式转变成通电模式。这种情况下，该第一状态处理器可根据已确定的断电时间值确定下一个照明状态。如果断电时间值小于最小断电时间值(即市电电源电源下降时间短)，则假设是电力故障以及维持当前照明状态。否则，可根据在第一状态处理器中实现的状态机确定下一个照明状态。
[0041]应当注意的是该光源可包括多个子光源(如LED单元)。该控制器可用于使用多个驱动信号的各个驱动信号控制多个子光源。该控制可用于控制电源转换器(或多个电源转换器的各个电源转换器)来给子光源提供相应的多个驱动信号。
[0042]通常，SSL光源装置可以不同的方式进行调光。公共技术正在改变提供给该装置的DC电流的等级或采用PMW(脉冲宽度调制)控制来改变平均电流。两种技术的任意组合都是可能的。本发明是指所有不同的调光技术。
[0043]应当注意的是，本发明概括的多个方面可单独或组合使用。进一步，本发明中的所有方面可任意组合。特别地，多个权利要求中的多个特征可以以任意的方式结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]本发明结合附图以示例的方式在下面进行说明，其中
[0045]图1示出了示例的灯泡的方块图；
[0046]图2示出了 LED灯的示例的驱动电路；
[0047]图3示出了照明系统如LED灯组件的整体图；
[0048]图4示出了系统的实施例子；
[0049]图5展示了由控制器的第一状态处理器确定的照明状态的例子；
[0050]图6展示了专用低功率逻辑即控制器的控制电路中的状态。
[0051]图7展示了控制光源的照明状态的方法的流程图；
【具体实施方式】
[0052]在本发明中，灯泡“组件”如LED灯组件，包括所有的替换传统白炽灯丝基础的灯泡，特别是连接到标准电力供应的灯泡所需要的元件。在英式英语(本发明中)，该电力供应是指市电(mains),而在美式英语,该电力供应通常是指电源线(power line)。其他术语包括AC电源、线电源、家庭电源和电网电源。应当理解，这些术语可很容易替换，以及这些术语具有同样的意思。此外，光源在给定的时间点所发射的光的特定配置称为照明状态。
[0053]通常，在欧洲，供电电压为50Hz的230-240V的交流电，而在北美为60Hz的110-120V的交流电。本发明设置的原理应用于任何合适的供电，包括提及的市电/电源线，DC电源和经整流的AC电源。
[0054]图1是灯泡组件的示意图。组件I包括灯泡壳体2和基座，该基座包括电连接模块4。该基座可以是螺旋式或卡扣式，或其他适合连接到灯泡插座的连接件。标准基座的通常的例子是欧洲的Ell，E14和E27螺旋式和北美的E12，E17和E26螺旋式。进一步，光源6(也称为发光体)设置在壳体2中。该光源的例子为CFL灯管或固态光源6,如发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)(后者称为固态照明，SSL)。光源6可由单个发光装置或多个LED实现。
[0055]驱动电路8设置在灯泡壳体2中，并用于将通过电连接模块接收的供电转换成光源6的受控的驱动电流。如果是固态光源6，该驱动电路8用于给光源6提供受控的直接驱动电流。
[0056]壳体2给光源和驱动元件提供了合适强度的外壳，并包括需要的光学元件以从组件提供所需的输出光。壳体2也可提供散热能力，因为光源的温度管理对光输出最大化和光源寿命十分重要。相应地，通常将壳体设计成能够将灯泡产生的热进行传导远离光源，并离开整个组件。
[0057]下面将在LED灯环境中描述方法和系统。但是，应当注意的是，这里描述的方法和系统同样适用于控制供给其他类型的照明技术如其他类型的SSL基础的灯泡(如0LED)的电源。
[0058]图2示出了驱动电路20(与图1的驱动电路8相等和类似)的方块图，驱动电路20可用于基于市电电源提供的电源来控制点亮LED的功率。驱动电路20从市电电源接收输入电力。输入电源可以使用电源开关实行调制(开/关)。
[0059]图2的示例驱动电路20包括调光控制单元22，调光控制单元感测输入电源32并确定开关事件。根据所检测的开关事件和根据预定义的状态机，确定所想要得到的调光水平并传给LED控制单元23，LED控制单元23通过控制信号34控制单级或多级LED电源21以提供输出电源35给LED24来提供具有所需要的调光水平的光。
[0060]为了便于参考，图3和4的相同或相似的元件共用至少在两个数字位置相同的标号。例如，图3的控制器107等同于图4的控制器207.
[0061]图3展不了用于控制光源108的系统的不意图。该系统包括与EMI (电磁干扰)滤波元件116结合的整流器，功率转换器125以及控制芯片即控制器107。
[0062]与EMI (电磁干扰)滤波元件116结合的整流器提供已整流的输入电压，输入电压传给电源转换器125。
[0063]该电源转换器125从与EMI (电磁干扰)滤波元件116结合的整流器接收AC电源，并用于将受控的驱动信号输出到光源108。电源转换器125可包括至少一个电感式储能装置和至少一个开关元件。开关元件由控制器107控制，并可由金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)或其他适于切换高电压(例如数十伏)的元件实现。但是，应当注意的是，控制器107自身可包括开关元件，从而直接控制合适的驱动电流的供给。以这种方式，该电源转换器将从市电电源的输入电压波形获取的电力转换成控制光源108的照明状态的驱动信号。电源转换器125可由任何合适的电路拓扑实现。例如，降压变换器电路，升压变换器电路，升压/降压变换器电路，SEPIC(单端初级电感转换器)电路，或反激变换器电路可用于电源转换器125。但是，应当注意的是，电源转换器125不限于开关模式的电源转换器，也可以基于线性调节器或可以是使用开关电容的电源转换器或转换器技术的任意组合。
[0064]控制器107包括Vin检测模块也就是事件检测单元104，控制电路103，振荡器126，振荡器126根据控制的需要或要求产生一个或多个具有不同时钟频率的时钟信号，以及信号处理和控制单元105，也就是第一状态处理器。进一步，该控制电路103包括计时电路130(图3中描述为“计时功能”)，存储器单元129(图3中描述为“存储功能”)和状态控制单元127。
[0065]该控制107可工作于两种电源模式，也就是通电模式和断电(待机)模式。确定市电断电事件之后，该控制器107将工作模式从通电模式转变成断电模式。以同样的方式，对确定市电通电事件作出响应，该控制器107将工作模式从断电模式转变成通电模式。
[0066]控制电路103的元件，也就是计时电路130，存储器单元129和状态控制单元127工作于断电模式。该信号处理和控制单元105工作于通电模式。振荡器126根据控制器107的需要，要求和/或电源模式产生一个或多个具有不同频率的时钟信号以及因此工作于两种电源模式。控制器107接收反馈信号如图3中描绘的“感测”来操作电源转换器125和/或操作光源108。
[0067]此外，控制器107的该事件检测单元104接收输入电压波形Vin，该输入电压波形Vin被控制器107用来确定用于控制光源108的照明状态的事件。事件检测单元104至少工作于通电模式。多个用于控制光源108的照明状态的事件的个体事件由事件检测单元104确定，该多个用于控制光源108的照明状态的事件用市电电源的输入电压波形编码。
[0068]事件检测单元104不断观察输入市电电压的存在。对事件检测单元104检测到市电断电事件作出响应，该控制器107将工作模式从通电模式转变成断电模式。特别是，如果电源开关断开且Vin下跌，该事件检测单元104将Vin状态信号128发送到信号处理和控制单元105和状态控制单元127。该Vin状态信号128将LED电源立即关闭。状态控制单元127之后关闭信号处理和控制单元105。因此，确定市电断电时间后，该控制器107禁用信号处理和控制单元105 (也称为第一状态处理器)。另外，该状态控制单元127进一步控制该振荡器126。特别地，该状态控制单元127指示振荡器126产生时钟信号(称为第二时钟信号，如CLK2)，该时钟信号的时钟频率低于当前时钟频率。换句话说，也是由振荡器126产生的通电时钟信号(称为第一时钟信号，如CLK1)被禁用。因此，由第一时钟信号CLKl管理的控制器107的元件被禁用。应当注意的是控制器107可选地包括两个分立的时钟电路，也就是产生第一时钟信号的第一时钟电路和产生第二时钟信号(CLK2)的第二时钟电路。因此，确定市电断电时间后，控制器107禁用第一时钟电路并启用第二时钟电路。系统因此维持断电模式但监控输入电压。这样，控制器107将照明系统的电流消耗减少至少一个数量级。确定市电断电事件之后，该控制器107也可禁用该第一事件检测单元104。应当注意的是，在这种情况下在断电模式中必须保持通电事件是可确定的，例如不需要事件检测单元的辅助通过控制电路103直接监控电源。
[0069]以同样的方式，对确定市电通电事件作出响应，该控制器107将工作模式从断电模式转变成通电模式。相应地该控制器通过启用上面指出的第一时钟电路，事件检测单元104和信号处理和控制单元105来启用控制器107的工作于通电模式的元件。此外，确定市电通电事件后，控制器107的工作于断电模式的元件被禁用。可选地，控制器107的工作于断电模式的元件在通电模式中可保持启用。
[0070]根据更多的电源开关事件的确定，该控制器107实施状态机来控制光源108的照明状态。下面结合图5来对状态机进行详细的描述。因此，控制器107确定控制信号，如图3中的“PMW”，该控制信号用于控制电源转换器125来提供合适的驱动信号(如合适的驱动电流)给光源108。
[0071]如上面指出的,控制器107的振荡器126产生第一时钟信号和第二时钟信号,其中该振荡器126由状态控制单元127控制。此外，振荡器126可基于第二时钟信号如采用PLL电路产生第一时钟信号。
[0072]具有两个分立的时钟电路的实施例中，第一时钟电路工作于通电模式。进一步，该第二时钟电路至少工作于断电模式。换句话说，第二时钟电路也可以被启用来工作于通电模式(如常开)。因此，控制器的元件因此可根据基于控制器的每个元件的功能和/或时钟频率要求和/或控制器的更多的设置的不同的时钟信号工作。例如，控制器的工作于通电模式的元件可根据第一时钟信号工作。此外，控制器的工作于通电模式的元件可根据第二时钟信号工作。
[0073]如已经提到的，控制器107的信号处理和控制单元105即第一状态处理器根据第一时钟信号工作于通电模式。信号处理和控制单元105从事件检测单元104接收Vin状态信号128和从存储单元如存储器单元129接收事件数据(如断电时间值)。信号和控制单元105产生控制电源转换器125中的开关元件的控制信号，如脉冲宽度调制(PWM)信号。通常，控制信号为脉冲宽度调制(PWM)信号，该脉冲宽度调制(PWM)信号控制电源转换器125中的占空比(即“开”与“关”的比)，以及因此来控制用于控制光源108的照明状态的驱动信号。这样，控制器107的信号处理和控制单元105，也就是第一状态处理器根据由事件检测单元104确定的事件，以及根据与预定的状态机一致的当前照明状态来确定下一个照明状态。
[0074]控制器107的控制电路103根据第二时钟信号工作于断电模式。控制电路103的存储器单元129提供事件数据给信号处理和控制单元105。进一步，在断电模式中，控制107的计时电路130被触发和启用来开始计数。存储器单元129存储计时电路130的计数器值(称为断电事件值)。确定市电通电事件后，存储器单元129可存储计时电路130的计数器值。应当注意的是，确定其他所确定的事件和/或它们的组合后，存储器单元129也可存储计时电路的计数器值。应当注意的是，计时电路130的计数器值被看做是上面提及的被发送到信号处理和控制单元105的事件数据的一部分。可选地或另外，应当注意的是其他类型的事件数据(如计数器值，阈值，标记等等)可发送到信号处理和控制单元105以设置或调整要发送到电源转换器125用于控制光源108的照明状态的控制信号和/或驱动照明系统的元件。这样，该信号处理和控制单元105也就是第一状态处理器根据由事件检测单元104确定的事件，根据与预定的状态机一致的当前照明状态，根据存储在控制电路103的存储器单元129中的计数器值如断电事件值，和/或从控制单元103接收的事件数据，来确定下一个照明状态。
[0075]如上面指出的，该计时电路130在断电模式中被触发。因此，该计时电路130开始计时并保持计时电路130的计数器运转。如果市电输入电压在预定义(可编程的)的时间窗口内恢复，该控制电路103将由计数电路130提供的当前计数器值存储于存储单元如存储器单元129。应当注意的是，计数电路130可设计成倒数和/或倒数。在预定义(可编程的)的时间窗口内，确定市电输入电压恢复后，如确定市电通电事件和/或确定供电高事件后，该系统重新启动以及该信号处理和控制单元105从专用的低功率逻辑如控制电路103读取计数器值(由计时电路130提供并存储于存储器单元129)和其他事件数据。根据该事件数据和/或计数器值，该信号处理和控制单元105将通过产生控制信号给电源转换器125相应地操作，从而控制电源转换器125以设置适当的光源108的照明状态，即设置合适的亮度级。
[0076]例如，如果断电事件值小于最小的断电时间值，则下一个照明状态与当前照明状态相同。换句话说，照明状态不会改变。这样，确定小故障，不规则或失灵。
[0077]图4展示了系统的示例电路图，系统包括市电输入电压如AC市电206，与EMI(电磁干扰)滤波元件216结合的整流器，两级电源转换器225和用于控制光源208的操作的控制器207。
[0078]该电源转换器225将从市电电源如AC市电206的输入电压波形得到的电力转换成光源208的驱动信号。电源转换器225的操作由控制器207控制。
[0079]控制器207具有多个输出端，如219，239和226，用于提供控制信号给电源转换器开关如M0SFET210和211。控制信号可以是脉冲宽度调制(PMW)驱动信号，脉冲宽度调制(PMW)驱动信号由各个控制模块如PWM和线性驱动234以及PWM和ILED控制模块236产生。进一步，控制器207在启动期间使用端口 219来用启动电阻218进行感测。在该实施例中，提供两级SEPIC/反激式转换器，其中该第一转换器(SEPIC转换器)包括元件211，217，218，220，221和222，其中第二转换器(反激式转换器)包括元件212，213，214和215。在所示的例子中，第二电源转换器级提供SELV(隔离或安全特低电压)要求。进一步，第一转换器级的输出(Vbus)通过感测端223和Vbus感测模块235来感测，从而能够调制第一转换器级。同样，第二转换器级的输出可使用输入端224感测和可以被PWM和ILED控制模块236用来产生合适的PWM信号来驱动晶体管T2210，从而提供当前的调光状态所需的LED电流ILED给LED光源208。
[0080]通常，电源转换器225可以是单级电源或多级电源。采用多级电源转换器可有利于在第一级稳定接收于市电电源的(整流的)电压，从而提供稳定的中间电压Vbus给例如第一级和后面的级之间的大电容231。该中间电压可在100-200V范围。中间电压Vbus由Vbus控制模块232和PWM和线性驱动模块234控制，PWM和线性驱动模块234产生用于内部晶体管Ml的驱动电压。
[0081]之后，光源如LED的电源转换可通过使用第二(以及可能更多的)电源转换器级对稳定的中间电压进行转换来完成。
[0082]应当注意的是，每个灯组件可包括若干并联的转换器和光源模块(子光源)。因此照明状态可包括子状态的向量，该子状态的向量对每个并联的电源和光源模块均有效。配置系统的所有参数可存储于一次性编程(OTP)存储器229。
[0083]该控制器207根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态使用电源转换器225来控制光源208。照明状态的控制在系统状态机205 (第一状态处理器)中实现。该控制器207可工作于通电模式和断电模式。控制器207包括Vin感测模块如事件检测模块204，事件检测模块204确定多个事件中的一个事件，该多个事件编码于市电电源的输入电源波形中。事件检测单元204至少工作于通电模式。控制器还包括第一时钟电路201如图4中的快速时钟，第一时钟电路产生第一时钟信号。第一时钟电路201工作于通电模式。第一状态处理器205可用于根据由事件检测单元204确定的事件和根据与预定的状态机一致的当前照明状态确定多个照明状态的下一个状态。第一状态处理器205工作于通电模式和根据第一时钟信号工作。第二时钟电路202如如图4中的慢时钟，产生第二时钟信号。第二时钟电路202至少工作于断电模式。换句话说，第二时钟电路也可以工作于通电模式(常开)。控制电路203工作于断电模式和根据第二时钟信号工作。控制器203还包括计时电路201如图3中的计时电路130，计时电路20用于确定断电时间值。控制电路203可选地包括第二状态处理器，该第二状态状态处理器用于跟踪市电通电/断电事件和供电低/高事件。进一步，控制电路203可选地包括上电复位(POR)和内部电源单元228以提供内部电源和在通电事件后将逻辑设置到所定义的状态。POR和内部电源单元228可包括感测由端口 227提供的输入电压Vin的元件。此外，可提供开关事件控制逻辑237.
[0084]对事件检测单元204检测到市电断电事件作出响应，该控制器207将工作模式从通电模式转变成断电模式，以及计时电路如图3的计时电路130开始计数。这样，检测到市电断电时间后，该第二状态处理器可因此进入掉电状态，该掉电状态中该计时电路被启用来测量没有市电的时间。
[0085]此外，控制器连接到储能元件209，储能元件209在市电断电期间给控制器207供电。因此储能元件209在市电电源不供电时给控制器207供电。电源转换器225工作期间，控制器207的内部工作电源Vcc由反激式转换器的线圈提供，反激式转换器(通过二极管和电阻)连接到输入端口 240和模块238以有效地产生Vcc。电源转换器225工作期间，内部工作电源Vcc (通过开关)连接到储能元件209。在启动期间，当电源转换器225还没有工作时，工作电源通过与EMI滤波元件联合的整流器中的电阻从市电输入电压如AC市电206产生。因为模块238通过输入端240从反激式转换器接收反馈，所以可以进一步用于控制转换器的输出电压VLED和确定反激式转换器中的过零，该信息可用于控制晶体管T2210的开关时间。
[0086]如果储能元件209提供的电压下降到低于第一电压阈值，该控制器207用于确定供电低事件。如果在确定市电通电事件之前断电时间值超过最小的计数值，该控制器207可进一步用于确定储能元件209的供电低事件。
[0087]如果储能元件209提供的电压超过第二电压阈值，该控制器207进一步用于确定供电高事件。因此，当该控制器工作于断电模式时，该工作于断电模式的第二状态处理器尤其能够跟踪供电高事件以及可确定市电通电事件。这样，不需要启用控制器的其他工作于通电模式的元件，相应地降低了能耗。换句话说，当在供电低事件确定之前确定供电高事件时，市电通电事件可在省电状态中确定。
[0088]在市电断电时间里，控制器因此确定市电通电事件，从而确定市电通电事件后，控制器207将工作模式从断电模式转变成通电模式。
[0089]图5展示了由确定事件的控制器的第一状态处理器决定的照明状态的例子。换句话说，图5示出了处于通电模式的控制器的示例状态机。这些事件是:
[0090]-事件“0N”:对应于电源开关保持接通最小的预定时间间隔，以及因此对应于大于预定的开启电压值并且不随时间改变的RMS电压。
[0091]-事件“OFF”:对应于电源开关保持断开最小的预定时间间隔，以及因此对应于小于预定的关断电压值的RMS电压。特别地，该RMS电压可以是O。
[0092]-事件“0FF/0N”:对应于电源开关在预定的时间间隔内短暂地从接通切换到断开然后重新接通的事件。因此，在预定的时间间隔内(如2秒)，控制器检测的输入电压从高于开启电压值的RMS电压值变成低于关断电压值的RMS电压值且重新回到高于开启电压值的RMS电压值。事件“0FF/0N”是连续事件的例子，连续事件使用电压调制和时间信息来对从市电电源发送到控制器的控制信息进行编码。
[0093]这些与当前照明状态结合的事件可用于提供调光功能(即使市电电源没有切相调光器)。从图5可以看出，ON事件怎样用来改变将照明状态从“OFF”状态即没有光强度变成“0N”状态即最大的光强度，以及该OFF事件怎样用来实行照明状态的相反的改变。当处于“0N”状态时，0FF/0N事件可用于令系统进入“DM DOWN”状态。“DM DOWN”状态触发亮度平滑下降到最小亮度(如20%的亮度)。使用另一个0FF/0N事件，可以停止“DMDOWN”状态，因此令系统进入处于当前亮度的“H0LD1”状态。当检测到另一个0FF/0N事件，系统进入“DM UP”状态，因此平滑地将亮度增加到最大的亮度。另一个0FF/0N事件可再令系统进入“H0LD2”状态(与“H0LD1”状态不同的是下一个0FF/0N事件将重新触发“DMDOWN”状态，而不是“DM UP”状态)。每当检测到OFF事件，系统进入OFF状态，其中当检测到ON事件时，离开OFF状态。
[0094]应当注意的是，上面描述的状态机可以变化以使用电源开关作为信号元件提供调光功能。提供示例的方式，0FF/0N事件可用于触发锯齿波状的DIM状态，在调光状态中光的亮度平滑地和反复地在最小亮度和最大亮度之间调亮和调暗。随后的0FF/0N事件可用于将光的亮度保持在当前的亮度水平，以及再一个0FF/0N事件可当前的亮度水平重启锯齿波状的DIM状态。这样，用户可通过后续使用0FF/0N事件选择合适的调光水平。
[0095]图6展示了在控制电路如专用的低功率逻辑中使用的状态的例子。换句话说，图6示出了处于断电模式的控制器的示例状态机，状态机由上面指出的第二状态处理器使用。这些事件是:
[0096]-事件“市电OFF”:对应于市电电源断开，以及因此对应于小于预定的关断电压值的RMS电压。特别地，该RMS电压可以是O ;
[0097]-事件“市电0N”:对应于市电电源接通，以及因此对应于大于预定的开启电压值并且不随时间改变的RMS电压。
[0098]-事件“VccOFF”:对应于储能元件提供给控制器的电压下降到低于第一电压阈值，供电低事件被确定的事件。可选地，通过将控制器107(见图3)的计时电路130的计数器值与预定的值比较，可确定事件“Vcc OFF”。
[0099]-事件“VccON”:对应于储能元件提供给控制器的电压上升到高于第二电压阈值，供电高事件被确定的事件。
[0100]这些与专用的低功率逻辑中的控制器的当前状态结合的事件可用于电源开关事件检测功能(即使市电端没有电)。从图6可以看出，“市电0N”事件怎样用来改变将控制器从“OFF”状态，即控制器停止，变成“POWER UP”状态，即开始启动控制器以在启动完成后令控制器进入“RUN”状态，即令控制器进入通电模式。当处于“RUN”状态时，“市电OFF”事件可用于令系统进入“POWER DOWN”状态。“POWER DOWN”状态触发计时电路如图3的计时电路130开始进行计时。当确定“POWER DOWN”状态和“VccOFF”事件时，控制器进入“OFF”状态，从而控制器停止。相反，当确定“POWER DOWN”状态和“Vcc ON”事件时，控制器进入“POWER UP”状态，从而开始启动控制器以令控制器进入状态“RUN”。
[0101]应当注意的是，上面描述的状态机可以变化。例如，当控制器处于“POWER DOWN”状态，如果达到了最小的计数器值，系统停止并进入无限等待模式直到Vcc的电压达到预定的电压阈值和/或直到确定“Vcc ON”。该点的任何一次重新启动令整个系统全面重置到由事件数据所表示的默认状态。
[0102]图7描述了一种根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态来控制光源的方法的流程图。该方法工作于通电模式(步骤S701到S706)和断电模式(步骤S707 到 S713)。
[0103]在步骤S701，令第一时钟电路产生第一时钟信号。在步骤S702，根据照明状态和第一时钟信号控制电源转换器将从市电电源的输入电压波形得到的电源转换成光源的驱动信号。在步骤S703，检测到编码于市电电源的输入电压波形的多个事件中的一个事件。在步骤S704，根据已确定的事件和根据当前照明状态及根据第一时钟信号，令第一状态处理器确定多个照明状态的下一个状态。在步骤S705，监控是否确定市电断电事件。对检测到市电断电事件作出响应，将工作模式从通电模式转变成断电模式。否则，在步骤S705，如果没有确定市电断电事件，工作模式保持于通电模式以及该方法返回到步骤S701。
[0104]在步骤S707，禁用电源转换器，第一时钟电路和第一状态处理器。在步骤S708，启用计时电路来开始根据第二时钟信号计数。在步骤S709，确定供电电源并将该供电电压与第一电压阈值进行比较。如果比较确定供电电压低于第一电压阈值，在步骤S710，禁用，计时电路并设置标志来指示光源关闭。否则，在步骤S709，如果比较确定供电电压不小于第一电压阈值，在步骤S711，监控是否确定市电通电事件。对确定市电通电事件进行响应，在步骤S712，根据计时电路的计数器确定断电时间值，在步骤S713，工作模式从断电模式转换成通电模式，其中该第一状态处理器根据断电时间值确定下一个照明状态，以及该方法因此返回到步骤S701(在图7该返回描绘成“A”)。否则，在步骤S711，如果没有确定市电通电事件，再次将供电电压与第一电压阈值在步骤S709中进行比较。
[0105]应当注意的是说明书和附图仅用于举例说明所提出的方法和系统的原理。虽然在这里没有明确描述或显示，本领域的技术人员可实现体现本发明的原则和包含于其精神和范围内的各种改动。此外，本发明列出的所有的例子和实施例的主要目的很明显仅用于说明目的，以帮助读者理解提出的方法和系统的原理。此外，提供发明的原理，方面和实施例的所有陈述以及其具体的例子，均涵盖其等价物。
【权利要求】
1.一种控制器，用于根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态来控制光源，其中该控制器用于控制电源转换器，该电源转换器将从市电电源的输入电压波形得到的电力转换成光源的驱动信号；该控制器工作于通电模式和断电模式，该控制器包括: -第一时钟电路，用于产生第一时钟信号，其中该第一时钟电路被启用来工作于断电模式； -第一状态处理器用于根据所确定的事件和根据当前照明状态确定多个照明状态的下一个状态；其中该第一状态处理器工作于通电模式以及根据第一时钟信号工作； -第二时钟电路，用于产生第二时钟信号，其中该第二时钟电路能够至少工作于断电模式； -控制电路，用于工作于断电模式并根据第二时钟信号工作，该控制电路包括用于确定断电时间值的计时电路；其中 对检测到市电断电事件做出响应，该控制器将工作模式从通电模式转变成断电模式并且计时电路被启用来开始计数，以及 对检测到市电通电事件做出响应，该控制器将工作模式从断电模式转变成通电模式。
2.如前述权利要求任一项所述的控制器，还包括存储器单元，其中确定市电通电事件后，该控制电路将当前断电时间值存储于存储器单元，以及该第一状态处理器根据当前照明状态和所存储的断电时间值确定下一个照明状态。
3.如前述权利要求任一项所述的控制器，其中，如果断电时间值小于最小断电时间值，则下一个照明状态与当前照明状态相同。
4.根据前述权利要求任一项所述的控制器，其中如果下一个照明状态是011状态，贝0控制器控制该电源转换器从而产生光源的可变驱动信号，以影响光源发光增加或减少。
5.如前述权利要求任一项所述的控制器，其中确定市电断电事件后，该控制器还用于禁用该第一状态处理器和第一时钟电路。
6.根据前述权利要求任一项所述的控制器，其中确定市电断电事件后，该控制器还用于控制该电源转换器关断光源的驱动信号。
7.如前述权利要求任一项所述的控制器，其中当确定市电通电事件之前断电时间值超过最大等待时间时，该控制电路停止该控制器。
8.如前述权利要求任一项所述的控制器，其中该控制器连接到储能元件，该储能元件在市电电源不供电时给控制器供电。
9.如权利要求8所述的控制器，其中如果储能元件提供的电压下降到低于第一电压阈值，该控制器确定供电低事件。
10.如前述权利要求任一项所述的控制器，其中如果在确定市电通电事件之前断电时间值超过最小的计数值，该控制器用于确定供电低事件。
11.如权利要求8-10任一项所述的控制器，其中该控制器根据储能元件提供的电压超过第二电压阈值确定供电高事件。
12.如权利要求8-11任一项所述的控制器，其中控制电路包括第二状态处理器，该第二状态处理器用于跟踪市电通电/断电事件和供电低/高事件。
13.如权利要求12所述的控制器，其中检测到市电断电事件之后，该第二状态处理器进入掉电状态，在该掉电状态中启用计时电路，以及其中当供电高事件确定时，在掉电状态中确定市电通电事件。
14.如前述权利要求任一项所述的控制器，其中该第二时钟电路为主时钟并用于工作于通电模式和断电模式，以及其中第一时钟电路基于该第二时钟信号产生第一时间信号，第一时钟的时钟频率高于第二时钟的频率。
15.一种根据受多个事件中的一个事件的确定影响的多个照明状态来控制光源的方法，该方法工作于通电模式和断电模式， 该方法包括在通电模式中: -令第一时钟电路产生第一时钟信号； -根据照明状态和第一时钟信号控制电源转换器，该电源转换器将从市电电源的输入电压波形得到的电力转换成光源的驱动信号； -检测编码于市电电源的输入电压波形中的多个事件中的一个事件； -根据所确定的事件和根据当前照明状态令第一状态处理器确定多个照明状态的下一个状态；以及 -对检测到市电通电事件做出响应，将工作模式从通电模式转变成断电模式， 该方法包括在断电模式中: -禁用该电源转换器，该第一时钟电路以及该第一状态处理器； -启用计时电路来根据第二时钟信号计数； -确定供电电压并将供电电源与第一电压阈值进行比较； -如果该比较确定供电电压低于第一电压阈值，禁用该计时电路并设置标志来指示光源已关闭；以及 -对检测到市电通电事件做出响应，根据计时电路的计数器确定断电时间值并将工作模式从断电模式转变成通电模式。
【文档编号】H05B33/08GK104349524SQ201410339509
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】斯特芬·朱德瑞尔-科赫 申请人:Dialog半导体有限公司