專利名稱：用于發(fā)光元件的波紋補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
用于發(fā)光元件的波紋補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置技術(shù)領(lǐng)域[OOOl]本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)，并且具體地涉及用于LED類型照明 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電流波紋補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
無(wú)機(jī)和有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)成功地用在照明 應(yīng)用中，例如包括建筑、娛樂(lè)和道路照明?；诎l(fā)光二極管的發(fā)光設(shè) 備通常需要特定形式的電力并且不能在與由電源網(wǎng)絡(luò)提供的電的形式 直接一起工作。LED所發(fā)出的光量依賴于該LED驅(qū)動(dòng)電流。LED的亮度 隨著驅(qū)動(dòng)電流以具有典型的10 7秒或更少的延遲時(shí)間的瞬時(shí)方式的變 化而變化。相對(duì)照，白熾燈光源中的燈絲的熱容量比瞬時(shí)動(dòng)力慢4到5 個(gè)數(shù)量級(jí)。因此LED發(fā)光設(shè)備需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電流波動(dòng)的不希望效果進(jìn)行 補(bǔ)償。這排除了使用可能簡(jiǎn)單和節(jié)省成本的卻易于引起不希望的驅(qū)動(dòng) 電流波動(dòng)的某些類型的功率轉(zhuǎn)換器。具有例如驅(qū)動(dòng)電流反饋控制的模 塊化高質(zhì)量功率轉(zhuǎn)換器可以顯著降低LED的閃爍，但是一般不能利用 LED的唯一特性，其通常是昂貴的并且不會(huì)顯著提高照明系統(tǒng)的全部能 效。
因此，需要一種可以克服上述一些缺陷和/或至少給公眾提供有用選擇的新波紋補(bǔ)償方法和裝置。
該背景信息被提供以披露可能與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的申請(qǐng)人相信 的信息。沒(méi)有承認(rèn)(no adimission)不一定意味著，也不應(yīng)該被解釋 為，任意前述信息相對(duì)于本發(fā)明構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種波紋補(bǔ)償方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于補(bǔ)償在由用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件 的功率轉(zhuǎn)換器所提供的轉(zhuǎn)換器電流中的波紋的裝置，所述裝置包括波紋評(píng)價(jià)模塊，其被配置以獲得指示轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入并基于所述輸入評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素；以及控制器，其操作地耦合到所 述波紋評(píng)價(jià)模塊并且被配置以將所述波紋補(bǔ)償因素應(yīng)用到轉(zhuǎn)換器電流 并且由此提供一種用于驅(qū)動(dòng)具有減少的波紋的所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件的驅(qū)動(dòng)電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種光源，其包括 一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件；用于驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的功率轉(zhuǎn)換器； 波紋評(píng)價(jià)模塊，其被配置以獲得指示在由所述功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換 器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入，并且基于所述輸入評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素； 以及控制器，其操作地耦合到所述波紋評(píng)價(jià)模塊并被配置以將所述波 紋補(bǔ)償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流并由此提供用于驅(qū)動(dòng)具有減少的波 紋的所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于補(bǔ)償在由用于驅(qū) 動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋 的方法，所述方法包括以下步驟獲得指示在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn) 的波紋的輸入；基于所述輸入評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素；以及將所述波紋補(bǔ) 償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流并且由此提供用于驅(qū)動(dòng)具有減少的波紋 的所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
圖1示出包括根據(jù)本發(fā)明的波紋補(bǔ)償裝置并顯示對(duì)于不同實(shí)施例 的各種選項(xiàng)的照明系統(tǒng)。圖2示出由于波紋引起的由功率轉(zhuǎn)換器提供的電流隨時(shí)間變化的 Ip的實(shí)例變形。圖3示出由LEE驅(qū)動(dòng)器提供給發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流Id,所述驅(qū)動(dòng) 電流被根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例的波紋補(bǔ)償裝置控制。圖4示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反饋配置的波紋補(bǔ)償?shù)?流程圖。圖5示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的前饋配置的波紋補(bǔ)償?shù)?流程圖。
具體實(shí)施方式
定義術(shù)語(yǔ)"波紋"用于定義在功率轉(zhuǎn)換器輸出端的DC電壓或DC電流 信號(hào)的剩余諧波含量的形式。術(shù)語(yǔ)"發(fā)光元件"(LEE)用于定義一種設(shè)備，例如當(dāng)通過(guò) 將電位差施加到其上或使其通過(guò)電流而將其激活時(shí)，其在電磁波譜區(qū) 域(例如可見(jiàn)區(qū)域、紅外和/或紫外區(qū)域)或區(qū)域的組合中發(fā)射輻射。 因此，照明元件可以具有單色的、準(zhǔn)單色的、多色的或?qū)拵ьl譜發(fā)射 特性。發(fā)光元件的實(shí)例包括半導(dǎo)體、有機(jī)的、或聚合物的/聚合的發(fā)光 二極管、光學(xué)抽運(yùn)(optically pumped)的涂有磷光體的發(fā)光二極管、 光學(xué)抽運(yùn)的納米晶體發(fā)光二極管或如本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的其他 類似設(shè)備。另外，術(shù)語(yǔ)發(fā)光元件用于定義發(fā)射輻射的特定設(shè)備(例如 LED管芯)，并且同樣可以用于定義發(fā)射輻射的特定設(shè)備連同其中放置 所述特定設(shè)備或多個(gè)特定設(shè)備定位于的殼體或包裝的組合。術(shù)語(yǔ)"控制系統(tǒng)，，用于定義具有中央處理單元(CPU)的計(jì) 算設(shè)備或微控制器，和可選地，外圍輸入/輸出設(shè)備(例如A/D或D/A 轉(zhuǎn)換器)以監(jiān)測(cè)來(lái)自操作地耦合到控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備的參數(shù)。這些 輸入/輸出設(shè)備也可以允許CPU與操作地耦合到控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備通 信或控制它們。所述控制系統(tǒng)可選地可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)， 所述存儲(chǔ)介質(zhì)這里統(tǒng)稱為"存儲(chǔ)器"。所述存儲(chǔ)器可以是易失性的或 非易失性的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，例如RAM、 PR0M、 EPR0M、和EEPR0M、軟盤(pán)、 高密度磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶等等，其中用于監(jiān)測(cè)或控制耦合到控制系統(tǒng) 的設(shè)備的控制程序(例如軟件、微代碼或固件)由CPU存儲(chǔ)和執(zhí)行。 可選地，所述控制系統(tǒng)還提供用于將用戶指定的運(yùn)行條件轉(zhuǎn)換為控制 信號(hào)的裝置，以控制耦合到控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備。所述控制系統(tǒng)可以 通過(guò)用戶接口 (例如，如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的鍵盤(pán)、觸摸板、 觸摸屏、控制臺(tái)、視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)輸入設(shè)備)來(lái)接收用戶指定的命令。
如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)"大約，，是指從額定值+/-10%的變化。應(yīng) 當(dāng)理解，這樣的變化總是包括在這里所提供的任意給定值中，無(wú)論它 是否被特別地指出。
除非另外定義，這里使用的所有技術(shù)或科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所 屬的技術(shù)領(lǐng)域中普通的技術(shù)人員的通常理解相同的意思。功率轉(zhuǎn)換器的額定不變的輸出信號(hào)包括DC信號(hào)、重疊的波 紋和噪聲。波紋的典型重要的諧波分量通常出現(xiàn)的頻率是用于為功率轉(zhuǎn)換器供電的AC電壓的頻率的兩倍?？梢詾楣β兽D(zhuǎn)換器提供來(lái)自具有 例如在北美60Hz的額定110/120V或在歐洲50Hz的220/240V的電力 網(wǎng)的電?？梢酝ㄟ^(guò)考慮LEE控制的類型來(lái)區(qū)分波紋與噪聲信號(hào)。出于 與照明系統(tǒng)有關(guān)的實(shí)用目的，噪聲可以被認(rèn)為是造成實(shí)際可被觀察者 不注意的亮度波動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)的一部分。因此，可以認(rèn)為噪聲造 成了實(shí)際不重要的亮度波動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電流波紋的重要特性包括幅度、頻率和相移。這些特 性主要由功率轉(zhuǎn)換器的類型和運(yùn)行條件連同所附的LEE電路決定。此 外，所述相移是指所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)和AC輸入信號(hào)中諧波的 時(shí)間關(guān)系?！愕?，發(fā)光元件可以被控制以許多不同方式(例如通過(guò) 控制驅(qū)動(dòng)電流幅度(例如，經(jīng)模擬控制)或通過(guò)控制一系列驅(qū)動(dòng)電流 脈沖的特性)發(fā)射所期望的光通量輸出的光。例如，脈寬調(diào)制(P西) 的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)或脈碼調(diào)制(PCM)的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)的占空系數(shù)可以被 改變以實(shí)現(xiàn)這個(gè)所期望的光通量輸出，基于LEE的發(fā)光設(shè)備的PWM、PCM 和模擬控制在本領(lǐng)域是眾所周知的。本發(fā)明提供一種波紋補(bǔ)償方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)在基于 LEE的照明系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電流波紋誘導(dǎo)的亮度波動(dòng)的補(bǔ)償。所述波紋補(bǔ)償 裝置包括波紋評(píng)價(jià)模塊，該波紋評(píng)價(jià)模塊被配置根據(jù)基本上由波紋引 起的驅(qū)動(dòng)電流的被評(píng)價(jià)的波動(dòng)來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素。所述驅(qū)動(dòng)電流的 波動(dòng)的評(píng)價(jià)可以根據(jù)在基于LEE的照明系統(tǒng)運(yùn)行期間所感測(cè)的信息來(lái) 確定，和/或根據(jù)所述基于LEE的照明和用于其的電源的預(yù)定運(yùn)行特性 來(lái)確定。 一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評(píng)價(jià)模塊，并且進(jìn)一步操作地耦 合到所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述 波紋補(bǔ)償因素來(lái)確定并提供用于所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的運(yùn)行的控 制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)被配置以基于波紋補(bǔ)償因 素和用于定義所期望的照明條件的期望的時(shí)均驅(qū)動(dòng)電流水平來(lái)確定并 提供用于所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件運(yùn)行的控制信號(hào)。圖1示出一種包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的波紋補(bǔ)償裝 置的照明系統(tǒng)。所述照明系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)200、用于為所述一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件50提供驅(qū)動(dòng)電流由此使得所述LEE發(fā)光的LEE驅(qū)動(dòng)器30?？刂葡到y(tǒng)200包括控制器IO和波紋評(píng)價(jià)模塊20，其中波紋評(píng)價(jià)模塊 20被配置成基于指示在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入來(lái)確定波 紋補(bǔ)償因素。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以操作地耦合 到一個(gè)或多個(gè)組件，其中這些組件可以是所述功率轉(zhuǎn)換器、 一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件和/或一個(gè)光學(xué)傳感器。所述波紋評(píng)價(jià)模塊與所述一個(gè)或多 個(gè)組件之間的操作連接可以提供用于確定在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的 波紋的輸入。
波紋評(píng)價(jià)模塊在一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋評(píng)價(jià)模塊操作地耦合到所述功 率轉(zhuǎn)換器并且基于所述功率轉(zhuǎn)換器的預(yù)定的運(yùn)行特性而被配置以確定 波紋補(bǔ)償因素。所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以用與 一個(gè)或多個(gè)不同功率轉(zhuǎn)換 器的運(yùn)行特性有關(guān)的信息來(lái)預(yù)配置，其中該信息可以被配置為查找表 或算法。因此，當(dāng)通過(guò)所述波紋評(píng)價(jià)模塊接收所述功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)100 時(shí)，所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以基于被評(píng)價(jià)的驅(qū)動(dòng)電流波紋來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ) 償因素。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，有關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行特性的信 息可以配置在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)表中或基于預(yù)定的算法或其他裝置而被 計(jì)算。如本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的，該信息可以被配置在固件、硬 件或軟件中。在本發(fā)明的實(shí)施例中，并且如圖1所示，所述波紋評(píng)價(jià)模 塊操作地耦合到驅(qū)動(dòng)電流感應(yīng)機(jī)構(gòu)40，驅(qū)動(dòng)電流感應(yīng)機(jī)構(gòu)40可以提供 驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)80，該驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)代表提供給所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件的驅(qū)動(dòng)電流?；谒鲵?qū)動(dòng)電流信號(hào)輸入，所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以 被配置成基于其來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償。如技術(shù)人員所知，所述驅(qū)動(dòng)電流感 應(yīng)機(jī)構(gòu)(比如電流傳感器)可以是固定的電阻器、可變電阻器、電感、 霍爾效應(yīng)電流傳感器、或其他具有已知電壓電流關(guān)系并可以基于被測(cè) 量的電壓信號(hào)來(lái)提供流過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的電流的測(cè)量的元 件。在實(shí)施例中，并且如圖l所示，所述波紋評(píng)價(jià)模塊20被配 置成基于在由功率轉(zhuǎn)換器70提供的轉(zhuǎn)換器電流內(nèi)的確定的波紋來(lái)確定波紋補(bǔ)償因素。在該實(shí)施例中，所述波紋評(píng)價(jià)模塊操作地耦合到驅(qū)動(dòng)
電流感應(yīng)機(jī)構(gòu)110，其操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器70與所述控制系 統(tǒng)200之間的運(yùn)行鏈以提供代表由所述功率轉(zhuǎn)換器提供給控制系統(tǒng)的 驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)120。如技術(shù)人員所知，電流感應(yīng)機(jī)構(gòu)可以是 固定電阻器、可變電阻器、電感、霍爾效應(yīng)電流傳感器、或其他具有 已知電壓電流關(guān)系并可以基于被測(cè)量的電壓信號(hào)來(lái)提供流過(guò)所述一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件的電流的測(cè)量的元件。在本發(fā)明的實(shí)施例中，并且也如圖1所示，所述波紋評(píng)價(jià) 模塊操作地耦合到光學(xué)傳感器60，光學(xué)傳感器提供代表所述一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件的光輸出的光學(xué)信號(hào)90。所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以被配置成 基于所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的被檢測(cè)的光輸出來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素在一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)傳感器產(chǎn)生代表來(lái)自所述一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件的平均光譜輻射通量的信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所 述光學(xué)傳感器產(chǎn)生代表來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的一個(gè)或多個(gè)的 光譜輻射通量的信號(hào)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，所迷光學(xué)傳感器可以 是光電二極管、無(wú)源發(fā)光元件、光電傳感器或?qū)τ伤鲆粋€(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件發(fā)射的光譜輻射通量敏感(responsive)的其他光學(xué)傳感器。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述波紋評(píng)價(jià)模塊被配置成基于信 息來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素，所述信息基于所述功率轉(zhuǎn)換器、所述一個(gè)或 多個(gè)被檢測(cè)的驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)、所述被檢測(cè)的轉(zhuǎn)換器電流信號(hào)、和所述 一個(gè)或多個(gè)被檢測(cè)的光學(xué)信號(hào)的運(yùn)行特性中的兩個(gè)或更多。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋評(píng)價(jià)模塊包括專用計(jì) 算設(shè)備，例如微處理器或中央處理單元，其被配置成基于指示在所述 轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入信息來(lái)確定波紋補(bǔ)償因素。
波紋補(bǔ)償波紋補(bǔ)償可以通過(guò)多種不同的方式結(jié)合脈沖驅(qū)動(dòng)電流控制 (例如PWM或PCM等等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在PWM控制的系統(tǒng)中，如果 需要，可以增加或減小占空系數(shù)，以便補(bǔ)償在占空比(duty cycle) 的ON時(shí)段期間驅(qū)動(dòng)電流的相應(yīng)的減少或增加，由此提供所期望的時(shí)均 驅(qū)動(dòng)電流給所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，在PCM控制的系統(tǒng)中，脈沖密度被增加或減少，以便補(bǔ)償由于驅(qū)動(dòng)電流波紋所 引起的驅(qū)動(dòng)電流波動(dòng)。圖2示出由功率轉(zhuǎn)換器提供的隨時(shí)間變化的電流的實(shí)例變 形，其中所述變形可能主要是由波紋引起的。如圖所示，由所述功率 轉(zhuǎn)換器提供的電流隨著可以在時(shí)段300上重復(fù)。圖3示出如可以由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波紋補(bǔ)償裝置提 供的通過(guò)PWM控制的波紋補(bǔ)償。如圖3所示，提供給一個(gè)或多個(gè)發(fā)光 元件的驅(qū)動(dòng)的電流1。的占空系數(shù)在每一個(gè)波紋的時(shí)段上逐步增加，在 該實(shí)施例中所述每一個(gè)波紋的時(shí)段相當(dāng)于時(shí)段310。這種形式的波紋補(bǔ) 償可以提供一種用于保持基本不變的亮度或光通量輸出的裝置。如果 例如使用PCM實(shí)施進(jìn)行控制，則PCM控制信號(hào)的脈沖密度可以隨著時(shí) 間而增加，以實(shí)現(xiàn)波紋補(bǔ)償。在本發(fā)明的實(shí)施例中，其中模擬電流控制被用于實(shí)現(xiàn)波紋 補(bǔ)償，所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素，其可以包括一個(gè)或 多個(gè)補(bǔ)償波形、時(shí)間相關(guān)的補(bǔ)償功能等等，以調(diào)節(jié)對(duì)于每一個(gè)重復(fù)時(shí) 段的驅(qū)動(dòng)電流的幅度，從而補(bǔ)償所提供的電流內(nèi)的波紋。在這種方式 中，實(shí)現(xiàn)了在所述驅(qū)動(dòng)電流中出現(xiàn)的波紋的補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以使用前饋和/或反饋配置來(lái)實(shí)現(xiàn) 所述波紋補(bǔ)償方法。所述波紋評(píng)價(jià)模塊的復(fù)雜性可以取決于所述波紋 評(píng)價(jià)模塊使用哪一種配置。反饋配置可以適于更多種類的功率轉(zhuǎn)換器 。前饋配置可以通常需要一些適應(yīng)以匹配功率轉(zhuǎn)換器的要求，并且前 饋配置的特定實(shí)例可以只與用于特定類型的功率轉(zhuǎn)換器的預(yù)期結(jié)果一 起工作。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)電流波紋的幅度可以基本上不 同，這取決于所述功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)荷。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)用于照明系統(tǒng) 的控制系統(tǒng)時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)荷可以是重要的考慮因素。在某些 情況下當(dāng)例如改變照明顏色、色度、調(diào)光等等時(shí)基本上由于改變與照 明設(shè)備相關(guān)聯(lián)的發(fā)光元件的電流需求，所以操作地與照明設(shè)備耦接的 功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)荷可以變化。例如，驅(qū)動(dòng)電流的諧波含量的幅度可 以在所期望的運(yùn)行條件下在功率轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍中變化。依賴于功 率轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性，前饋波紋評(píng)價(jià)模塊設(shè)計(jì)可以比反饋設(shè)計(jì)更加復(fù)雜， 因?yàn)檫\(yùn)行條件的范圍被典型地塑造以實(shí)現(xiàn)波紋補(bǔ)償裝置的前饋運(yùn)行。反饋波紋補(bǔ)償在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，例如可以在脈沖序列的ON時(shí)段 期間通過(guò)監(jiān)測(cè)和集成驅(qū)動(dòng)電流或轉(zhuǎn)換器電流來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋波紋補(bǔ)償。在另 一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)使用提供一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元 件的光通量輸出的指示的光學(xué)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋波紋補(bǔ)償。可以以各 種不同的形式來(lái)配置光學(xué)傳感器，所述形式包括例如光學(xué)傳感器可 以被配置以提供實(shí)際上與瞬時(shí)光通量輸出成比例的信號(hào)，或光學(xué)傳感 器可以被配置以提供在某一時(shí)間量上所感測(cè)的光通量輸出的積分，或 已知的其他配置。根據(jù)光學(xué)傳感器的形式，可以實(shí)現(xiàn)波紋評(píng)價(jià)模塊和/ 或控制系統(tǒng)的配置的改變。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以利用驅(qū)動(dòng)電流、轉(zhuǎn)換器電 流或在時(shí)間上光通量輸出的積分，以確定自從驅(qū)動(dòng)電流脈沖的ON時(shí)段 開(kāi)始所發(fā)射的光的積分量。該收集的數(shù)據(jù)基本上可以被用以評(píng)價(jià)波紋 補(bǔ)償因素。在一個(gè)實(shí)施例中，所述波紋評(píng)價(jià)模塊監(jiān)測(cè)自從驅(qū)動(dòng)電流脈 沖的ON時(shí)段開(kāi)始所發(fā)射的光的積分量，并且將所述積分量與所期望的 值比較。如果已經(jīng)達(dá)到所期望的值，那么所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以將所 述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件轉(zhuǎn)到OFF。此外，所述波紋評(píng)價(jià)模塊或所述光學(xué) 傳感器或兩者可以在新脈沖開(kāi)始之前被重置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以由波紋評(píng)價(jià)模塊通過(guò)在時(shí) 間上積分所述驅(qū)動(dòng)電流來(lái)自動(dòng)地確定在非零波紋條件下ON時(shí)段的持續(xù)
時(shí)間相對(duì)于在沒(méi)有波紋的條件下的持續(xù)時(shí)間的偏離程度。該收集的數(shù) 據(jù)可以由所述波紋補(bǔ)償進(jìn)一步使用以評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以以與如上面所定義的用于ON時(shí)段 的方法類似的方法來(lái)控制OFF時(shí)段的持續(xù)時(shí)間。圖4示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反饋配置的波紋 補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D。在該實(shí)例中，通過(guò)脈寬調(diào)制來(lái)提供所述一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件的運(yùn)行控制。起初，所述波紋補(bǔ)償模塊從所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè) 設(shè)備接收輸入400，其中檢測(cè)設(shè)備可以是電流傳感器、光學(xué)傳感器或其 他用于采樣所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件和/或所述功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行參 數(shù)的監(jiān)測(cè)設(shè)備?；谒邮盏妮斎耄霾y補(bǔ)償模塊確定所述驅(qū)動(dòng)電流波紋405。在決策節(jié)點(diǎn)410處，如果出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電流波紋，則確定新PWM脈寬415，從而所述新PWM脈寬加所述波紋等于所期望的PWM脈寬420。將基于所述新脈寬的PWM控制信號(hào)提供給所述控制器425,以便所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件被以補(bǔ)償所述驅(qū)動(dòng)電流波紋的方式適當(dāng)?shù)乜刂?。如易于理解地，所期望的脈寬被選擇使得提供給所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的時(shí)均電流導(dǎo)致從中產(chǎn)生所期望的光通量輸出。隨著從所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)設(shè)備接收新輸入，該過(guò)程被隨后重啟。然而，如果基本上不存在驅(qū)動(dòng)電流波紋，則隨著從所述一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)設(shè)備接收新輸入，重新開(kāi)始所述次序的步驟序。
前饋波紋補(bǔ)償在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以使用并可以實(shí)現(xiàn)前饋波紋補(bǔ)償，其中可以在無(wú)需感測(cè)所述驅(qū)動(dòng)電流或發(fā)光量的情況下確定OFF
時(shí)段被前饋波紋評(píng)價(jià)模塊初始化的時(shí)間。在相應(yīng)的前饋配置中，驅(qū)動(dòng)電流脈沖可以例如以最低波紋諧波的頻率的整數(shù)倍產(chǎn)生。如果為了實(shí)用的目的所述諧波幅度和頻率不隨負(fù)荷的變換而變化，或者當(dāng)所述功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行條件僅僅依賴于所述瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流時(shí)以及當(dāng)對(duì)于所述波紋評(píng)價(jià)模塊存在一種用于在所述驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)的ON時(shí)段期間確定所述波紋幅度、頻率和相移的方法時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)帶有前饋波紋補(bǔ)償?shù)牟y評(píng)價(jià)模塊的設(shè)計(jì)。該形式可以要求所述波紋評(píng)價(jià)模塊以使所述驅(qū)動(dòng)電流脈沖的產(chǎn)生與所述波紋的相位同步，并且以預(yù)定的預(yù)期方式補(bǔ)償所述驅(qū)動(dòng)電流幅度的波紋和所述驅(qū)動(dòng)電流的波動(dòng)，其可以因?yàn)楣β兽D(zhuǎn)
換器的負(fù)荷變化或由瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流引起的其他功率波動(dòng)而造成。充分配置的波紋評(píng)價(jià)模塊可以能夠補(bǔ)償不僅依賴于瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流條件而且依賴于過(guò)去的驅(qū)動(dòng)電流條件的波紋，然而，在該配置中，波紋評(píng)價(jià)模塊可能更加復(fù)雜。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用前饋配置的波紋補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D。在該實(shí)例中，可以通過(guò)脈寬調(diào)制來(lái)提供對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的運(yùn)行的控制。起初，所述波紋補(bǔ)償模塊使得所述脈沖產(chǎn)生與波紋頻率同步500。在第一時(shí)間點(diǎn)，所述波紋補(bǔ)償模塊例如在查找表中查找或使用算法計(jì)算預(yù)期在所述驅(qū)動(dòng)電流中的波紋505。在決策結(jié)點(diǎn)510處，如果驅(qū)動(dòng)電流波紋出現(xiàn)，則確定新PWM脈寬515，從而使得所述新PWM脈寬加所述波紋等于所期望的PWM脈寬520。將基于所述新脈寬的PWM控制信號(hào)提供給所述控制器525，以便所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件被以補(bǔ)償所述驅(qū)動(dòng)電流波紋的方式被適當(dāng)?shù)乜刂?。如?yīng)當(dāng)易于理解的，所期望的脈寬被選擇使得提供給所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的時(shí)均電流導(dǎo)致從中產(chǎn)生所期望的光通量輸出。時(shí)間步驟被置于第二時(shí)間點(diǎn)，其中所述過(guò)程以所述波紋補(bǔ)償模塊查找或計(jì)算在驅(qū)動(dòng)電流中的相關(guān)聯(lián)的波紋開(kāi)始重復(fù)。然而，如果基本上不存在驅(qū)動(dòng)電流波紋，則時(shí)間步驟被置于第二時(shí)間點(diǎn)，其中所述步驟的次序以所述波紋補(bǔ)償模塊查找或計(jì)算在所述驅(qū)動(dòng)電流中的波紋重新開(kāi)始。在本發(fā)明的實(shí)施例中，其中模擬電流控制被用于實(shí)現(xiàn)波紋補(bǔ)償，所述波紋評(píng)價(jià)模塊可以評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素以在電流波紋的每一個(gè)重復(fù)時(shí)段期間調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流的幅度，其中該時(shí)段可以如圖2所示地被定義并且被標(biāo)識(shí)為300。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模擬電流控制將在本質(zhì)上遵循與圖4和圖5中所示出的流程圖中所定義的相同的過(guò)程，除了改變所述脈寬的步驟將被改變LED驅(qū)動(dòng)電流中的電阻所取代之外。電阻調(diào)節(jié)的改變可以被執(zhí)行使得它與所述電源波紋同步，以使得所述驅(qū)動(dòng)電流1。基本保持在不變的水平。例如，可以使用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、或其他如本領(lǐng)域技術(shù)人員所易于理解的合適的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)所述LED驅(qū)動(dòng)電電阻的改變。此外，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，圖1所示的電流傳感器40和IIO可以被合適的電壓傳感器所取代。以這樣的方式，例如由于波紋引起的電壓的周期性增加可以被電阻的適當(dāng)增加補(bǔ)償，由此實(shí)現(xiàn)提供基本不變的驅(qū)動(dòng)電流。可以以許多不同方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所述波紋補(bǔ)償，這些方式依賴于與照明系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，例如通過(guò)修改相應(yīng)的PWM或PCM脈沖發(fā)生器、經(jīng)模擬電流控制來(lái)改變電流幅度、或繞過(guò)具有開(kāi)關(guān)設(shè)備的LEE來(lái)實(shí)現(xiàn)波紋補(bǔ)償?？梢砸约兡M、純數(shù)字或混合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。顯然，本發(fā)明的前述實(shí)施例是示例性的并且可以以許多方式被改變。這種當(dāng)前的或?qū)?lái)的變形不應(yīng)被認(rèn)為脫離本發(fā)明的精神和范圍，并且所有這些對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)n的修改旨在包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種裝置，其用于補(bǔ)償由用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中的波紋，所述裝置包括波紋評(píng)價(jià)模塊，其被配置以獲得指示所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入并且基于所述輸入評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素；以及控制器，其操作地耦合到所述波紋評(píng)價(jià)模塊并被配置以將所述波紋補(bǔ)償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流，并且由此提供用于驅(qū)動(dòng)具有減少的波紋的所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
2. 權(quán)利要求1的裝置，其中一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評(píng)價(jià)模塊 和所述控制器，該控制系統(tǒng)操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器和所述一個(gè) 或多個(gè)發(fā)光元件。
3. 權(quán)利要求2的裝置，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述波紋 補(bǔ)償因素和所期望的時(shí)均驅(qū)動(dòng)電流電平來(lái)確定用于所述一個(gè)或多個(gè)發(fā) 光元件的運(yùn)行的控制信號(hào)。
4. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述波紋評(píng)價(jià)模塊用與一個(gè)或多個(gè)不 同的功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行特性相關(guān)的信息來(lái)預(yù)配置。
5. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述輸入選自包括如下內(nèi)容的組功 率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個(gè)或多 個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
6. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述波紋評(píng)價(jià)模塊被配置以獲得指示 在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的所述波紋的兩個(gè)或更多輸入并且基于所述 兩個(gè)或更多輸入來(lái)評(píng)價(jià)所述波紋補(bǔ)償因素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中所述兩個(gè)或更多輸入選自包括如 下內(nèi)容的組功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和 與所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
8. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述控制器通過(guò)改變以選自包括下述 內(nèi)容的組的控制信號(hào)的形式配置的控制信號(hào)來(lái)應(yīng)用所述波紋補(bǔ)償因 素模擬電流控制、脈寬調(diào)制控制、和脈沖編碼調(diào)制控制。
9. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述波紋評(píng)價(jià)模塊使用前饋配置、反 饋配置、或其組合。
10. —種光源，包括 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件；功率轉(zhuǎn)換器，其用于驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件； 波紋評(píng)價(jià)模塊，其被配置以獲得指示在由所述功率轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入，并且基于所述輸入來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素；以及控制器，其操作地耦合到所述波紋評(píng)價(jià)模塊并被配置以將所述波 紋補(bǔ)償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流，并且由此提供用于驅(qū)動(dòng)具有減少 的波紋的所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
11. 權(quán)利要求10的光源，其中一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評(píng)價(jià)模 塊和所述控制器，所述控制系統(tǒng)操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器和所述 一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件。
12. 權(quán)利要求11的光源，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述波 紋補(bǔ)償因素和所期望的時(shí)均驅(qū)動(dòng)電流電平來(lái)確定用于所述一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光元件的運(yùn)行的控制信號(hào)。
13. 權(quán)利要求10的光源，其中所述波紋評(píng)價(jià)模塊用與一個(gè)或多個(gè) 不同的功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行特性相關(guān)的信息來(lái)預(yù)配置。
14. 權(quán)利要求10的光源，其中所述輸入選自包括如下內(nèi)容的組 功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
15. 權(quán)利要求10的光源，其中所述波紋評(píng)價(jià)模塊被配置以獲得指 示在所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的所述波紋的兩個(gè)或更多輸入，并且基于 所述兩個(gè)或更多輸入來(lái)評(píng)價(jià)所述波紋補(bǔ)償因素。
16. 權(quán)利要求15的光源，其中所述兩個(gè)或多個(gè)輸入選自包括下述 內(nèi)容的組功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與 所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
17. 權(quán)利要求10的光源，其中所述控制器通過(guò)改變以選自包括下 述內(nèi)容的組的控制信號(hào)的形式配置的控制信號(hào)來(lái)應(yīng)用所述波紋補(bǔ)償因 素模擬電流控制、脈寬調(diào)制控制、和脈沖編碼調(diào)制控制。
18. 權(quán)利要求10的光源，其中所述波紋評(píng)價(jià)模塊使用前饋配置、 反饋配置、或其組合。
19. 一種方法，其用于補(bǔ)償由用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的功率 轉(zhuǎn)換器提供的轉(zhuǎn)換器電流中的波紋，所述方法包括以下步驟獲得指示所述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的波紋的輸入； 基于所述輸入評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素；以及將所述波紋補(bǔ)償因素應(yīng)用到所述轉(zhuǎn)換器電流，并且由此提供用于 驅(qū)動(dòng)具有減少的波紋的所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電流。
20. 權(quán)利要求19的方法，其中所述輸入選自包括如下內(nèi)容的組 功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個(gè)或 多個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
21. 權(quán)利要求19的方法，其中所述獲取步驟包括獲取指示在所 述轉(zhuǎn)換器電流中出現(xiàn)的所述波紋的兩個(gè)或更多輸入，并且所述評(píng)價(jià)步 驟包括基于所述兩個(gè)或更多輸入評(píng)價(jià)所述波紋補(bǔ)償因素。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述兩個(gè)或更多輸入選自包括 如下內(nèi)容的組功率轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換器電流數(shù)據(jù)、和與所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的光輸出數(shù)據(jù)。
23. 權(quán)利要求19的方法，其中所述應(yīng)用步驟包括通過(guò)改變以選 自包括下述內(nèi)容的組的控制信號(hào)的形式配置的控制信號(hào)來(lái)應(yīng)用所述波 紋補(bǔ)償因素模擬電流控制、脈寬調(diào)制控制、和脈沖編碼調(diào)制控制。
24. 權(quán)利要求19的方法，其中所述評(píng)價(jià)步驟使用前饋配置、反饋 配置、或其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種波紋補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置，其提供一種用于補(bǔ)償基于LEE的照明系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電流波紋誘導(dǎo)的亮度波動(dòng)。所述波紋補(bǔ)償裝置包括波紋評(píng)價(jià)模塊，其被配置以基于驅(qū)動(dòng)電流的被評(píng)價(jià)的波動(dòng)來(lái)評(píng)價(jià)波紋補(bǔ)償因素。所述驅(qū)動(dòng)電流的波動(dòng)的評(píng)價(jià)可以根據(jù)在基于LEE的照明系統(tǒng)運(yùn)行期間所收集的信息來(lái)確定，和/或根據(jù)所述基于LEE的照明系統(tǒng)的預(yù)定的運(yùn)行特性來(lái)確定。一種控制系統(tǒng)包括所述波紋評(píng)價(jià)模塊并且操作地耦合到所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件，其中所述控制系統(tǒng)被配置以基于所述波紋補(bǔ)償因素來(lái)確定并提供用于所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件運(yùn)行的控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M1/14GK101507356SQ200780031048
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者I·阿什當(dāng) 申請(qǐng)人:Tir科技公司