CN105009690A - 用于可调光led灯的输入电压的抖动的输出电流补偿 - Google Patents
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Abstract
一种LED控制器降低了LED灯的抖动。在一种实施方式中,所述LED控制器包括抖动检测电路,其适于确定输入电压信号中的抖动量。输入电压信号包括多个周期并且表示LED灯的调光量。LED控制器还包括抖动补偿电路,其产生用于控制在LED灯中的经调整的电流的控制信号,使得LED灯的输出光强度与LED灯的调光量基本上对应。控制信号控制针对LED灯的电流传递以对所确定的输入电压信号中的抖动量进行补偿。
Description
技术领域
本公开内容涉及驱动LED(发光二极管)灯,并且更具体地涉及对LED灯中的抖动进行补偿。
背景技术
LED在广泛的多种电子应用被采用,例如,建筑照明、汽车头灯和尾灯、用于液晶显示装置的背光源、闪光灯等。与常规照明源例如白炽灯和荧光灯相比,LED具有显著优点,包括高效率、良好的方向性、颜色稳定性、高可靠性、长寿命、小尺寸和环境安全。
在照明应用中使用LED有望扩大,这是因为LED提供了在功率效率(流明每瓦)和光谱质量方面优于白炽灯(灯泡)的显著优势。此外,与可能由于荧光灯的处置而造成汞污染的荧光照明系统(与荧光灯结合的荧光灯镇流器)相比,LED呈现出较低的环境影响。
然而,在对白炽灯泡周围已经建立的电流布线和部件基础结构不进行修改的情况下,常规LED灯不能直接替代白炽灯和可调光荧光系统。这是因为常规白炽灯是电压驱动装置,而LED是电流驱动装置,需要用于控制其各自的光输出的强度的不同技术。
许多调光器开关通过控制施加至白炽灯的AC输入功率的相位角来调节灯输入电压的RMS电压值以对白炽灯进行调光。控制相位角是一种用于调节供应至白炽灯泡的RMS电压的有效且简单的方法并且提供了调光能力。然而,因为LED是电流驱动装置,从而LED灯也是电流驱动装置,所以控制输入电压的相位角的常规调光器开关与常规LED灯不兼容。
解决这个兼容性问题一个方案使用LED驱动器,所述LED驱动器感测灯输入电压以确定所述调光器开关的工作占空比,并且在调光器开关的工作占空比降低时降低通过LED灯的经调整的正向电流。然而,由于调光器开关的非对称电特性,所以调节后的相位角可能表现出低频率抖动模式。抖动可能导致可由人眼检测到的低频LED灯闪烁。
发明内容
本文中描述的实施方式提供了一种用于降低LED灯的抖动的LED控制器。在一种实施方式中,表示LED灯的期望调光量的输入电压信号通过切相调光器开关被输入到LED控制器中。输入信号呈现出抖动模式。即,其中输入电压信号导通的相位在输入电压信号的一些周期或半周期中较长并且在其他周期或半周期中较短。在一种实施方式中,LED控制器包括适于确定包括多个周期的输入电压信号的抖动量的抖动检测电路。在每个周期期间所述输入电压信号的导通相位的持续时间表示用于LED灯的调光量。在一种实施方式中,输入信号的抖动量与在输入电压信号的至少两个周期或半周期之间的输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应。LED控制器的抖动补偿电路产生用于控制LED灯中的经调整的电流的控制信号,使得LED灯的输出光强度与通过输入信号表示的期望调光量基本上对应。在一种实施方式中,为了对输入信号的抖动进行补偿,所述控制信号在至少两个周期或半周期中的较长者的与输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间使针对LED灯的电流传递禁用。
在说明书中描述的特征和优点并非是完全内含性的,并且特别地,通过考虑附图、说明书和权利要求书,对于本领域的普通技术人员来说许多附加特征和优点将是明显的。此外,应该注意在说明书中使用的语言主要被选择用于可读性和指导性目的,而非被选择用于划定或限定发明主题。
附图说明
本发明的实施方式的教导可以通过结合附图考虑以下详细描述而容易理解。
图1示出了根据一种实施方式的LED灯电路。
图2示出了根据一种实施方式的LED驱动器的电路。
图3是示出了根据一种实施方式的LED驱动器中的抖动检测电路的框图。
图4示出了根据一种实施方式的示出抖动补偿电路的操作的波形。
图5示出了根据一种替代实施方式的LED驱动器的电路。
图6示出了呈现根据替代实施方式的抖动补偿电路的操作的波形。
具体实施方式
附图和下面的描述涉及仅用于说明的优选实施方式。应该注意,根据下面的讨论,本文中所公开的结构和方法的替代实施方式将容易理解为在不违背所要求保护的本发明的原理的情况下可以采用的可行的替代实施方式。
现在将详细参照本发明的若干实施方式,在附图中示出本发明的实施方案的示例。应当注意,只要可行,相似或相同的附图标记可以在附图中使用,并且可以指示相似或相同的功能。附图仅用于说明的目的描绘了本发明的实施方式。本领域的技术人员根据下面的描述将容易地认识到在不脱离本文中所描述的本发明的原理的情况下可以采用在本文中示出的结构和方法的替代实施方式。
如下文将要参照附图更详细地进行说明的,根据各种实施方式的LED灯系统和方法(1)检测来自调光电路的输入电压的抖动;(2)产生基于输入电压并且基于所检测到的抖动被进一步调整的调光控制信号;以及(3)基于调光控制信号向LED灯中的LED提供相应的输出驱动电流,以实现LED的期望光强度。通过响应于检测到的抖动来调节调光控制信号,LED灯有益地控制传递至LED的能量并且防止可由人眼检测到的低频闪烁。
图1示出了包括与常规调光器开关20一起使用的LED灯100的LED灯系统。根据各种实施方式的LED灯100直接替代常规调光器开关设置中的白炽灯。调光器开关20与AC输入电压源10和LED灯100串联地设置。调光器开关20为接收调光输入信号25的常规调光器开关,其用于设置LED灯100的期望光输出强度。调光器开关20接收AC输入电压信号15并且响应于调光输入信号25来调节灯输入电压30的V-RMS值。换言之,通过调光器开关20控制由LED灯100输出的光强度以常规方式通过调节施加至LED灯100的灯输入电压30的RMS值来实现。LED灯100控制LED灯100的光输出强度以与灯输入电压30成比例变化,呈现出与白炽灯类似的行为,即使LED为电流驱动装置而非电压驱动装置也是如此。调光输入信号25可以手动设置(经由旋钮或滑动开关,这里未示出)或者经由自动化照明控制系统(这里未示出)设置。
调光器开关20通过控制AC输入电压信号15的相位角来调节灯输入电压30的V-RMS。具体地,调光器开关20通过去除AC输入信号15的每个半周期的一部分来降低输入电压30的V-RMS。根据配置,调光器开关20可以在每个半周期开始时去除AC输入信号15的一部分(“前缘调光器(leading edge dimmer)”)或者可以在每个半周期结束时去除AC输入信号15的一部分(“后缘调光器(trailing edge dimmer)”)。通常,调光器开关20通过增加被去除的每个半周期的一部分来增加调光效应(即,降低光强度),由此减少了调光器导通时间(on-time)。然而,与调光器导通时间对应的相位角会根据AC输入电压信号15的周期而变化。相位角不稳定性会在周期之间随机变化,或者相位角可以基于调光器开关20的电特性而呈现出可预测的抖动模式。例如,调光器开关中的某些电路的不对称性可能导致每个周期的第一半周期的调光器导通相位(dimmeron-phase)大于每个周期的第二半周期的调光器导通电位。作为另一示例,如果调光器开关20电路在每个周期处没有完全重置,则调光器导通相位可能在被重置为较小相位之前在若干周期的时段内单调地增加。如果调光器导通相位改变,则不同的功率水平在半周期中被传递至LED。因而,通过LED输出的光强度在输入电压的半周期之间改变,导致可由人眼检测到的闪烁。
如图1所示,LED灯100包括:桥式整流器110、输入滤波器120、LED控制器130、功率转换器电路140和LED 150。桥式整流器110对来自调光器开关20的灯输入电压30整流并且向LED控制器130提供经整流的电压信号Vin。在一种实施方式中,输入滤波器120包括用于Vin的EMI抑制的低通滤波器。在正常操作期间,LED控制器130输出用于控制功率转换器140的控制信号135。功率转换器140基于控制信号135来驱动LED 150以实现期望的调光效果,这将在下文中更详细地描述。应该理解,功率转换器140可以驱动具有任意数目的LED的LED串,或者可以驱动并联的多串LED 150。
图2是示出了根据一种实施方式的一起形成LED驱动电路的LED控制器130和功率转换器140的细节的框图。在一种实施方式中,功率转换器140包括反激式转换器(flyback converter),所述反激式转换器包括二极管D1、电容器Co、开关Q、电阻器Rs以及具有初级绕组Np和次级绕组Ns的变压器T1。在一种实施方式中,LED控制器130包括:开关驱动器电路214、比较器216、Vin感测电路205、相位检测电路220、抖动检测电路230、抖动补偿电路240、调光器输出映射电路250以及输出电流调节260。本领域的技术人员将认识到其他实施方式可以具有与在此描述的模块的不同的模块,并且功能性可以以不同的方式分布在电路或模块中。另外,归于各种电路或模块的功能可以通过多个电路或模块来执行。
开关驱动器电路214产生驱动开关Q以使开关Q接通或断开的输出驱动信号135。在开关Q被接通的情况下来自电源电压Vin的输入能量存储在变压器T1中,这是因为二极管D1变成反向偏置。然后当开关Q断开时输入能量被传送至在电容器Co的两端的LED 150,这是因为二极管D1变成正向偏置。二极管D1起到输出整流器的作用,并且电容器Co起到输出滤波器的作用。得到的经调整的输出电流Io被传递至LED 150。
开关驱动器电路214产生用于控制功率转换器140的开关Q的开关控制信号135,使得保持通过LED 150的基本上恒定的电流。开关驱动器电路214可以采用大量调制技术中的任意一种调制技术,诸如脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM),以控制功率开关Q的接通状态和断开状态以及占空比。PWM和PFM分别通过控制驱动开关Q的输出驱动脉冲135的宽度或频率来控制开关功率转换器以实现输出功率调节。因而,开关驱动器电路214产生用于控制功率开关Q的导通时间并且调整通过LED 150的输出电流Io的适当的开关驱动脉冲135。
电压Vpp用于以在电阻器Rs两端的电压的形式感测穿过初级绕组Np的初级电流Ip。比较器216感测电压Vpp并且将其与调整信号Vipk的电压进行比较,并且向开关驱动器电路214输出信号218。表示LED灯100的期望调光因数的电压Vipk设置比较器216的基准点。开关驱动器电路214实现峰值电流切换以将初级电流Ip限制为与Vipk对应的值,并且当Vpp达到阈值Vipk时使开关Q断开。
Vin感测电路205接收经调整的输入电压Vin并且将感测电压Vin_a输出至相位检测电路220。基于Vin_a,相检测电路220确定通过调光器开关20施加的相位角调制量。在一种实施方式中,相位检测电路220确定表示AC输入电压的周期的在其间调光器开关20导通并且从而经调整的输入电压Vin导通(即,没有被调光器开关20切断)的部分的调光相位θ。输入电压周期的其中Vin导通的部分在本文称为“调光器导通时段”。
调光器输出映射电路250确定通过调光输入信号25表示的并且在灯输入电压Vin中反映出的所期望的调光程度。在一种实施方式中,调光器输出映射电路250将调光相位θ转换成在[0,1]范围内的LED调光比D_ratio以实现期望的调光,LED调光比表示传递至LED的功率的分数。因而,在D_ratio=1时,功率转换器140向LED 150输出100%的可用功率。在D_ratio=0.1时,功率转换器140向LED 150输出10%的可用功率。在一种实施方式中,LED调光比D_ratio通过下式计算:
Dratio=θ*K4+K5
其中K4和K5是基于白炽灯泡与LED之间的不同亮度曲线而实验地确定的常数。选择常数K4和K5使得LED灯100响应于调光控制信号25在其亮度方面表现得像白炽灯。因而,例如,如果调光器开关20被设置成50%调光水平,则LED灯100将控制通过LED 150的电流,使得LED输出其最大输出亮度的50%。
输出电流调整电路260基于D_ratio产生表示在抖动补偿之前关于初级电流Ip的额定峰值电流值的调整信号Vipk_reg。在一种实施方式中,输出电流调整电路260产生调整信号Vipk_reg使得Vipk_reg的相位遵循输入电压Vin的相位。Vipk_reg被输入至抖动补偿电路240作为与关于初级电流Ip的额定峰值电流值对应的基准信号,用于驱动开关Q并且将恒定电流传递至LED 150。
抖动检测电路230接收通过相位检测电路220确定的相位θ并且确定Vin的平均抖动Δθ。抖动检测电路230被配置成通过确定在输入电压Vin的两个或更多个周期或半周期中输入电压Vin的导通相位之间的差来确定输入电压Vin的抖动量。例如,抖动检测电路230确定Vin的每个周期中的第一半周期与第二半周期的导通相位之间的差、Vin的两个全周期的导通相位之间的差、或者非连续的周期或半周期(例如,每三个半周期)的导通相位之间的差。在一种实施方式中,抖动检测电路230对至少一对周期或半周期的导通相位之间的差求平均以确定输入电压Vin中的平均抖动量。
在图3中示出了抖动检测电路230的一种实施方式的框图。在图3中示出的抖动检测电路230的实施方式通过测量输入电压Vin的两个或更多个周期或半周期的导通相位之间的相位角差来确定输入电压Vin的抖动量。抖动检测电路230的其他实施方式使用其他方法确定抖动量,例如,通过确定电压Vin的两个或更多个周期或半周期中的平均电压或消耗功率的量之间的差。如图3所示的,抖动检测电路230的一种实施方式包括锁存器310、求和块320和低通滤波器330。在输入电压Vin的每个半周期处,抖动检测电路230接收来自相位检测电路220的调光相位θ,其表示其中输入电压Vin导通(即,未切断)的周期的部分。锁存器310锁存在每个半周期处的调光相位θ以与输入电压Vin的下一个半周期的调光相位θ进行比较。例如,图3示出了锁存器310,其存储输入电压Vin的周期的第一半周期的调光相位θ1,用于与周期的第二半周期的调光相位θ2进行比较。求和块320通过从锁存的相位θ1减去电流相位θ2来确定输入电压Vin的每个周期的两个半周期之间的调光相位差Δθ_cycle。低通滤波器330接收关于每个周期的Δθ_cycle并且输出Δθ,其表示例如在输入电压Vin的1个、1.5个、2个、2.5个、3个或更多个AC周期的调光相位抖动的移动平均值。
返回图2,抖动补偿电路240接收来自输出电流调整块260的电压调整信号Vipk_reg以及来自抖动检测电路230的所确定的抖动量,例如,平均抖动Δθ。基于Vipk_reg以及所确定的抖动量,抖动补偿电路240产生驱动信号Vipk。在一种实施方式中,抖动补偿电路240基于抖动中的重复模式来对抖动进行补偿。更具体地,抖动补偿电路240基于通过相位检测电路220所测量的调光相位θ来识别Vipk_reg的当前阶段(例如,AC电压周期的第一半周期或第二半周期)。例如,每个周期的第一半周期的相位θ1可以比同一周期的第二半周期的相位θ2长;当周期的调光相位大于前一半周期的相位时,抖动补偿电路240确定Vipk_reg处于输入电压Vin的周期的第一半周期中。作为另一示例,如果调光器开关20在半周期之间未完全重置,则调光相位在输入电压Vin的三个或更多个半周期(即,跨越若干全周期)期间单调增加。即,第N个半周期的调光相位θN可以长于第N-1个半周期的相位θN-1,进而第N-1个半周期的相位θN-1长于第N-2个半周期的相位θN-2,其中,半周期N和N-1或者半周期N-1和N-2出现在输入电压Vin的同一周期中。抖动补偿电路240将当前半周期的相位与前一半周期的相位进行比较以确定相位在输入电压Vin的若干半周期或若干周期期间是否单调增加。在另一实施方式中,抖动补偿电路240接收当前阶段的标识符(即,当前调光电位是否长于前一的调光相位)或者接收来自抖动检测电路230的调光相位差Δθ_cycle。
一般地,如果输入信号的当前半周期与前一阶段相比具有较长的调光相位θ,则抖动补偿电路240针对当前半周期的与相位差Δθ对应的部分将Vipk设置为基本为零。如果调光器开关20为前缘调光器,则抖动补偿电路240在输入电压Vin的确定为具有较长调光器导通相位的每个半周期的开始处将Vipk设置为基本为零。如果调光器开关20为后缘调光器,则抖动补偿电路240在输入电压Vin的确定为具有较长调光器导通相位的每个半周期的结束处将Vipk设置为基本为零。因为在周期的与Δθ对应的部分期间Vipk被设置为基本为零,所以开关驱动控制器214在与Δθ对应的周期的部分期间使开关Q断开。在一种实施方式中,在Δθ逝去之后,抖动补偿电路240将Vipk_reg的值传递至Vipk,使得Vipk对于输入电压Vin的半周期的其余部分遵循Vipk_reg的形状。如果当前阶段与先前阶段相比具有较短的调光相位θ,则抖动补偿电路240将Vipk_reg传递至Vipk而无抖动补偿。因而,抖动补偿电路240降低了传送至控制信号Vipk的在输入电压Vin的连续半周期的导通时段之间的差,由此降低了由输入电压Vin中的平均相位差Δθ而导致的抖动效应。抖动补偿电路240将Vipk输出至功率转换器140以调整通过LED 150的电流。
图4示出了比较根据一种实施方式的图2的信号Vin_a、Vipk_reg和Vipk的示例波形。Vin_a是经受用于调光的相位角切换的经调整的输入电压信号。在图4中所示出的示例中,调光器开关20是前缘调光器,从而Vin_a的每个半周期的开始被切断。然而,可替选地,调光器开关20可以为后缘调光器,在该情况下Vin_a的每个半周期的结束被切断。调光相位θ1和θ2分别对应于经调整的输入电压信号Vin的整个时段的第一半周期和第二半周期的相位。如图4所示的,θ1大于θ2,导致了在每个半周期之间的正的Δθ_cycle。因为输出电流调整电路260基于每个半周期的相位而产生Vipk_reg,所以Vipk_reg呈现出在Vin_a中存在的抖动,这是因为在Vipk_reg导通期间的相位对于半周期是不对称的。所示出的Vipk波形证明了,在抖动补偿电路240通过在具有较长相位(θ1)的半周期开始处在平均相位差Δθ期间保持Vipk基本为零来对平均抖动Δθ进行补偿之后,通过这样的抖动降低控制信号Vipk的相位,使得在每个半时段中的Vipk信号具有相位θ2。因为Vipk用作对于通过开关驱动器电路214和功率转换器140切换的峰值电流的基准,所以经调整的相位θ2跨越输入电压的周期传递一致的功率,由此降低了LED 150的低频闪烁。
抖动检测电路230的其他实施方式通过测量除了输入电压Vin的两个或多个周期或半周期的导通相位之间的相位差Δθ之外的因素来检测抖动。例如,抖动检测电路230的一个实施方式确定由每个周期或半周期中的Vin的平均值表示的随时间变化而绘制的电压曲线下的面积、当Vin施加在电阻器两端时消耗的功率的量,等等。由于抖动引起的电压Vin的导通相位之间的相位差导致输入电压曲线下的面积的变化,输入电压Vin的两个周期或半周期之间的面积的差对应于信号的抖动量。抖动检测电路230将针对输入电压Vin的两个或更多个周期或者两个或更多个半周期所测量的平均值或功率进行比较以测定Vin的抖动量。
图5示出了适于基于输入电压Vin的平均值来检测抖动的LED控制器130的替代实施方式。如图5所示,LED控制器130包括Vin_avg确定模块225,其确定从Vin感测模块205输出的输入电压Vin的每个周期或半周期的平均电压Vin_avg。在这种情况下,输入信号的抖动量由在输入电压Vin的两个或更多个周期或半周期中所测量的平均电压的差来表示。为此,抖动检测电路230接收平均电压Vin_avg并且确定在输入电压Vin的两个或多个周期或半周期中所测量的平均电压的差ΔVin_avg。例如,抖动检测电路230确定Vin的每个周期的第一半周期和第二半周期的平均电压之间的差、Vin的两个全周期之间的差、或者非连续周期或半周期(如每三个半周期)之间的差。在一个实施方式中,抖动检测电路230对至少一对周期或半周期的平均电压之间的差求平均值,确定输入电压Vin中的平均抖动量。
抖动补偿电路240接收调整信号Vipk_reg和平均电压差ΔVin_avg,并且产生控制信号Vipk以对所确定的抖动量进行补偿。如果当前周期或半周期与前一周期或半周期相比具有较小的平均电压Vin_avg,那么抖动补偿电路240将Vipk_reg传递给Vipk而无抖动补偿。如果当前周期或半周期与前一周期或半周期相比具有较大的平均电压Vin_avg,那么抖动补偿电路240通过以Vin的较大平均电压与较小平均电压之比来对Vipk_reg进行缩放来设置Vipk的峰值。例如,如果Vin的每个周期的第一半周期具有平均值Vin_avg 1,并且第二半周期具有平均值Vin_avg 2,其中Vin_avg 1大于Vin_avg 2,那么抖动补偿电路240使第一半周期中的Vipk_reg的幅值乘以如下比例:
由此设置第一半周期中Vipk的平均值基本等于第二半周期中Vipk的平均值。图5的LED驱动器的其他部分以类似于图2中的方式工作,为了说明的清楚起见,这部分的说明此处不再重复。
图6示出了比较根据一种实施方式的图5的信号Vin_a、Vipk_reg和Vipk的示例波形。如上所述,Vin_a是经受用于调光的相位角切换的经调整的输入电压信号。平均电压Vin_avg 1和Vin_avg 2分别表示经调整的输入电压信号Vin的全周期的第一半周期和第二半周期中的Vin_a的平均值。如图6所示,Vin_avg 1大于Vin_avg 2。所示出的Vipk波形为简单起见在第二半周期期间针对Vipk的峰值进行归一化,证明了通过以Vin_avg 1与Vin_avg 2之间的比对Vipk_reg进行缩放降低了控制信号Vipk的平均值。因此,Vipk的平均电压基本等于输入电压信号Vin的第一半周期和第二半周期二者中的Vin_avg 2。由于Vipk用作通过开关驱动器电路214和功率转换器140的峰值电流切换的基准,所以经调整的平均电压Vin_avg 2跨越输入电压的周期传递一致的功率,由此降低了LED150的低频闪烁。
根据本公开内容的各种实施方式的LED灯具有以下优点:LED灯可以直接替换在住宅及商业照明应用中找到的典型布线配置中的常规白炽灯;以及LED灯可以与常规调光器开关一起使用,所述常规调光器开关通过改变针对灯的输入电压来执行调光。此外,抖动补偿电路240的各种实施方式按时有益地调节驱动器使得针对每个AC周期的同一部分向LED传递功率。因而,LED驱动器可以提供稳定的输出电流,即使调光器的相位输入抖动也是如此。
在阅读本公开内容之后,本领域的技术人员将认识到对于LED灯存在附加替代设计。因此,虽然已经示出并且描述了本发明的具体实施方式和具体应用,但是应该理解本发明不限于本文中所描述的精确结构和部件,并且对本领域的技术人员明显的是在不违背本发明的精神和范围的情况下可以对在本文中公开的本发明的方法和装置的布置、操作和细节进行各种修改、改变和变更。
Claims (22)
1.一种用于降低LED灯的抖动的LED控制器,所述LED控制器包括:
抖动检测电路,适于确定输入电压信号中的抖动量,所述输入电压信号包括多个周期并且通过在每个周期期间的所述输入电压信号的导通相位的持续时间来表示所述LED灯的调光量;以及
抖动补偿电路,适于产生用于控制所述LED灯中的经调整的电流的控制信号,使得所述LED灯的输出光强度与所述LED灯的调光量基本上对应,所述控制信号控制针对所述LED灯的电流传递以对所确定的所述输入电压信号中的抖动量进行补偿。
2.根据权利要求1所述的LED控制器,其中,所述抖动量与在所述输入电压信号的至少两个周期或半周期之间的、所述输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应,以及其中,所述控制信号在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间禁用针对所述LED灯的电流传递。
3.根据权利要求1所述的LED控制器,其中,所述抖动量与在所述输入电压信号的至少两个周期或半周期的平均电压之间的差对应,以及其中,所述抖动补偿电路通过如下方式对所述输入电压信号中的抖动量进行补偿:以所述输入电压信号的所述至少两个周期或半周期中的一者的较小平均电压与所述输入电压信号的所述至少两个周期或半周期中的另一者的较大平均电压之比来对所述控制信号的大小进行缩放。
4.根据权利要求2所述的LED控制器,其中,所述输入电压信号通过相位角切换来表示所述LED灯的调光量。
5.根据权利要求2所述的LED控制器,还包括:
相位检测电路,适于从切相调光器开关接收所述输入电压信号并且检测所述输入电压信号的周期或半周期的导通相位的、与所述LED灯的调光量对应的持续时间。
6.根据权利要求5所述的LED控制器,其中,所述切相调光器开关是前缘调光器开关,以及其中,所述抖动补偿电路产生所述控制信号以在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的前缘处,禁用针对所述LED灯的电流传递。
7.根据权利要求5所述的LED控制器,其中,所述切相调光器开关是后缘调光器开关,以及其中,所述抖动补偿电路产生所述控制信号以在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的后缘处,禁用针对所述LED灯的电流传递。
8.根据权利要求2所述的LED控制器,其中,所述抖动量与所述输入电压信号的至少两个连续半周期之间的所述输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应。
9.根据权利要求2所述的LED控制器,其中,所述抖动量与在所述输入电压信号的多个周期中求平均的、所述输入电压信号的至少两个连续半周期之间的所述输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应。
10.根据权利要求2所述的LED控制器,还包括:
切换功率转换器,适于将经调整的电流传递至所述LED灯,所述切换功率转换器的功率开关基于所述控制信号被接通或断开以向所述LED灯提供经调整的电流;
其中,所述抖动补偿电路适于在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间,通过断开所述功率开关来禁用针对所述LED灯的电流传递。
11.根据权利要求10所述的LED控制器,还包括:
输出电流调整电路,适于产生用于控制通过所述功率开关的峰值电流值的调整信号,所述调整信号具有与所述输入电压信号的导通相位对应的相位;
其中,所述抖动补偿电路适于接收所述调整信号并且基于所述调整信号来生成所述控制信号以在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间通过断开所述功率开关来禁用针对所述LED灯的电流传递。
12.一种用于降低LED灯的抖动的方法,所述方法包括:
确定输入电压信号中的抖动量,所述输入电压信号包括多个周期并且通过在每个周期期间的所述输入电压信号的导通相位的持续时间来表示所述LED灯的调光量;以及
产生用于控制所述LED灯中的经调整的电流的控制信号,使得所述LED灯的输出光强度与所述LED灯的调光量基本上对应,所述控制信号控制针对所述LED灯的电流传递以对所确定的所述输入电压信号中的抖动量进行补偿。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述抖动量与在所述输入电压信号的至少两个周期或半周期之间的、所述输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应,以及其中,所述控制信号在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间禁用针对所述LED灯的电流传递。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述抖动量与在所述输入电压信号的至少两个周期或半周期的平均电压之间的差对应,以及其中,所述控制信号通过如下方式对所述输入电压信号中的抖动量进行补偿:以所述输入电压信号的所述至少两个周期或半周期中的一者的较小平均电压与所述输入电压信号的所述至少两个周期或半周期中的另一者的较大平均电压之比来对所述控制信号的大小进行缩放。
15.根据权利要求13所述的方法,其中,所述输入电压信号通过相位角切换来表示所述LED灯的调光量。
16.根据权利要求13所述的方法,还包括:
从切相调光器开关接收所述输入电压信号;以及
检测所述输入电压信号的周期或半周期的导通相位的、与所述LED灯的调光量对应的持续时间。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述切相调光器开关是前缘调光器开关,以及其中,所述控制信号在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的前缘处,禁用针对所述LED灯的电流传递。
18.根据权利要求16所述的方法,其中,所述切相调光器开关是后缘调光器开关,以及其中,所述控制信号在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的后缘处,禁用针对所述LED灯的电流传递。
19.根据权利要求13所述的方法,其中,所述抖动量与所述输入电压信号的至少两个连续半周期之间的所述输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应。
20.根据权利要求13所述的方法,其中,所述抖动量与在所述输入电压信号的多个周期中求平均的、所述输入电压信号的至少两个连续半周期之间的所述输入电压信号的导通相位的持续时间之间的差对应。
21.根据权利要求13所述的方法,还包括:
通过切换功率转换器向所述LED灯传递经调整的电流,所述切换功率转换器的功率开关基于所述控制信号被接通或断开以向所述LED灯提供经调整的电流;
其中,禁用针对所述LED灯的电流传递包括在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间断开所述功率开关。
22.根据权利要求21所述的方法,还包括:
产生用于控制通过所述功率开关的峰值电流值的调整信号,所述调整信号具有与所述输入电压信号的导通相位对应的相位;
其中,所述控制信号基于所述调整信号而生成以在所述至少两个周期或半周期中的较长者的、与所述输入电压信号的导通相位的持续时间的差对应的部分期间,通过断开所述功率开关来禁用针对所述LED灯的电流传递。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN113438767A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-24 | 矽恩微电子(厦门)有限公司 | 一种用于矩阵led驱动器的降噪电路 |
CN114189957A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-03-15 | 广州市浩洋电子股份有限公司 | 一种减少光源低亮抖动的装置、方法和灯具 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9326344B2 (en) * | 2012-02-02 | 2016-04-26 | Koninklijke Philips N.V. | LED light source with trailing edge phase cut dimming |
US9282598B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-03-08 | Koninklijke Philips N.V. | System and method for learning dimmer characteristics |
US9473031B2 (en) | 2014-01-13 | 2016-10-18 | Power Integrations, Inc. | Variable feedback signal based on conduction time |
US9214851B1 (en) | 2014-07-02 | 2015-12-15 | Power Integrations, Inc. | Trailing edge detector using current collapse |
US9629207B2 (en) | 2014-09-15 | 2017-04-18 | Dialog Semiconductor Inc. | Solid state lamp control |
KR102129631B1 (ko) * | 2014-09-15 | 2020-07-03 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 교류 직결형 조명 장치의 구동 회로 및 방법 |
US9438122B2 (en) | 2014-11-10 | 2016-09-06 | Power Integrations, Inc. | Phase angle detection module for power converter |
US11297697B1 (en) * | 2017-07-28 | 2022-04-05 | Universal Lighting Technologies, Inc. | Light modulating control method for dimming analog constant current LED driver |
US11297698B1 (en) * | 2017-07-28 | 2022-04-05 | Universal Lighting Technologies, Inc. | Constant current led driver with light output modulation |
US10292226B1 (en) * | 2018-04-06 | 2019-05-14 | Dialog Semiconductor Inc. | Reducing jitter in a direct AC LED lighting device |
CN110708802A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-17 | 杰华特微电子(张家港)有限公司 | Led调光电路、调光方法及led控制电路 |
CN110996467B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-01-04 | 深圳市英可瑞直流技术有限公司 | 一种照明调光控制方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL163558A0 (en) * | 2004-08-16 | 2005-12-18 | Lightech Electronics Ind Ltd | Controllable power supply circuit for an illumination system and methods of operation thereof |
WO2009053893A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Nxp B.V. | Dimmer jitter correction |
US7791326B2 (en) * | 2007-12-28 | 2010-09-07 | Texas Instruments Incorporated | AC-powered, microprocessor-based, dimming LED power supply |
US7936132B2 (en) * | 2008-07-16 | 2011-05-03 | Iwatt Inc. | LED lamp |
US8222832B2 (en) * | 2009-07-14 | 2012-07-17 | Iwatt Inc. | Adaptive dimmer detection and control for LED lamp |
JP2011165394A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Sharp Corp | Led駆動回路、調光装置、led照明灯具、led照明機器、及びled照明システム |
CN103313472B (zh) | 2010-05-19 | 2016-02-03 | 成都芯源系统有限公司 | 一种具有调光功能的led驱动电路及灯具 |
JP5067443B2 (ja) * | 2010-05-24 | 2012-11-07 | サンケン電気株式会社 | Led点灯装置 |
US8436548B2 (en) * | 2010-05-27 | 2013-05-07 | Osram Sylvania Inc. | Dimmer conduction angle detection circuit and system incorporating the same |
US20120146539A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Scott Arthur Riesebosch | Jitter detection and compensation circuit for led lamps |
US20120206062A1 (en) | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Scott Riesebosch | Time-domain reduction of flicker and power consumption in led lighting |
CN102202448B (zh) * | 2011-06-04 | 2013-12-18 | 魏其萃 | 用于led照明调光控制装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113438767A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-24 | 矽恩微电子(厦门)有限公司 | 一种用于矩阵led驱动器的降噪电路 |
CN114189957A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-03-15 | 广州市浩洋电子股份有限公司 | 一种减少光源低亮抖动的装置、方法和灯具 |
WO2023070812A1 (zh) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 广州市浩洋电子股份有限公司 | 一种减少光源低亮抖动的装置、方法和灯具 |
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