CN104396348B - Led调光器、包括其的led发光装置以及led发光装置调光的控制方法 - Google Patents

Led调光器、包括其的led发光装置以及led发光装置调光的控制方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种根据电源开关的切换来改变LED发光单元的亮度水平的LED调光器、一种包括该LED调光器的LED发光装置和一种用于控制LED发光装置的调光的方法。LED发光装置的操作阶段根据电源开关的切换而改变，基于在上一操作阶段期间电源开关接通的时间和调光水平来确定下一操作阶段的调光水平。如果在上一操作阶段期间电源开关接通的时间小于预设的第一参考时间，或者如果在上一操作阶段期间电源开关接通的时间大于或等于预设的第二参考时间，则下一操作阶段的调光水平维持在上一操作阶段的调光水平。在另一方面，如果在上一操作阶段期间电源开关接通的时间大于或等于预设的第一参考时间且小于第二参考时间，则将下一操作阶段的调光水平设置为被认为是上一操作阶段的调光水平之后的下一水平的调光水平。

Description

LED调光器、包括其的LED发光装置以及LED发光装置调光的控制方法
技术领域
本发明涉及一种LED调光器、一种包括该LED调光器的LED发光装置以及一种LED发光装置调光的控制方法，更具体地讲，涉及一种能够根据电源开关的开关操作来控制LED发光装置的亮度的LED调光器、一种包括该LED调光器的LED发光装置以及一种LED发光装置调光的控制方法。
背景技术
发光二极管(LED)的调光操作是指根据施加到LED发光装置的外部干扰来改变LED发光装置的亮度或光亮度的操作，LED调光器是指在这样的LED发光装置内执行调光控制功能的装置。这样的LED调光器用于LED发光装置，从而降低LED发光装置中LED的功耗，同时确保LED的有效运行。
具体地，因LED的持续发光而引起的由LED产生的热量导致发光操作的效率劣化。另外，尽管LED发光装置使用的DC电压不需要单独的整流操作并且允许LED发光装置直接使用线路功率(linepower)，但是在应用中存在限制。
另一方面，使用交流电源需要单独的整流操作以提高电源使用效率并且允许LED发光装置利用整流DC电压来执行发光操作。具体地，使用LED的LED发光装置在施加的AC电源的有效使用方面存在问题。特别地，必须根据用户输入、操作条件或LED发光装置的状态来控制LED发光装置的亮度或电源。
为了控制这样的发光装置的亮度，使用了各种类型的调光器。另外，为了接收用于控制发光装置的亮度的用户输入，使用了各种调光器开关。对于这样的调光器开关，在本领域中广泛地使用了不仅能够控制发光装置的开/关而且能够控制发光装置的调光水平的转盘型(dialtype)调光器开关。当使用这样的转盘型调光器开关时，通过用户调节转盘型调光器开关来确定发光装置的调光水平，可以根据确定的调光水平容易地执行发光装置的亮度控制。然而，被构造成利用非转盘型开关(例如，按钮型开关、闭锁型(latchtype)开关等)来仅控制发光装置的开/关的发光装置需要调光控制，但是存在难以调光控制的问题。因此，已经积极地研究了用于执行利用非转盘型开关的发光装置的调光控制的各种技术，即，关于开关调光器的技术。发明名称为“微型计算机控制的灯开关”(“MICROCOMPUTER-CONTROLLEDLIGHITSWITCH”)的第4,649,323号美国专利(专利文件1)中公开了关于开关调光器的传统技术的一个示例，在该专利中，利用一对非闭锁型开关来控制发光装置的亮度。更具体地讲，在专利文件1中公开的发明(传统技术1)被构造成通过根据开关的被按下的状态将开关中的一个开关被长时间按下的情况确定为“预设”模式来增大或降低发光装置的亮度，并且存储在用户没有按下开关时的发光装置的亮度。另外，传统技术1被构造成当一个开关被短时间按下时(即，当开关被点击时)，发光装置的当前亮度可以根据被按下的开关(亮度增大开关或亮度降低开关)改变为预定水平、全开水平、关闭水平。然而，这样的传统技术1具有的问题在于i)用户必须执行单独的预设设置过程；ii)需要两个专用于调光的开关；iii)这种技术仅可以应用于按钮型开关，而不可以应用于闭锁型开关；iv)必须测量用户按下开关所持续的时间段；v)这种技术不能精确控制亮度；等等。在另一方面，为了解决上述问题，发明名称为“气体放电灯的可逆调光装置和用于对其亮度调节的控制方法”(“REVERSIBLEDIMMERDEVICEOFGASDISCHARGELAMPSANDTHECONTROLMETHODFORLIGHTADJUSTINGTHEREOF”)的第7,235,933号美国专利(专利文件2)公开了一种能够利用单个电源开关来控制发光装置的亮度的技术，所述单个电源开关可以使输入至发光装置的功率接通/断开。在专利文件2中公开的发明(传统技术2)被构造成响应于用户操作来检测电源开关的状态，并且根据电源开关的状态变化来控制发光装置的亮度。更具体地讲，传统技术2响应于用户操作(作为用于亮度控制的用户指令)通过识别电源开关在短时间内快速地接通/断开的情况而基于接通/断开次数和时序来控制发光装置的亮度。然而，传统技术2是基于感测电源开关的断开时间的发光装置，并且具有的问题是该技术需要在断开时间期间内用于向逻辑控制电路提供功率的储电装置。即，由于传统技术2必须包括诸如电容器的储电装置，因此存在的问题是发光装置具有复杂的电路结构，难于实现尺寸的减小，并且因电容器的寿命短而具有短的寿命。在另一方面，作为基于断开时间感测的发光装置的另一示例，发明名称为“具有用于驱动光源的调光控制器的驱动电路”(“DRIVINGCIRCUITWITHDIMMINGCONTROLLERFORDRIVINGLIGHTSOURCES”)的公开号为2010/0148691的美国专利(专利文件3)公开了一种与传统技术2非常相似的调光控制技术。图1是根据在专利文件3中公开的发明(传统技术3)的LED发光装置的框图。如图1中所示，根据传统技术3的发光装置包括电源开关04、AC/DC转换器06、调光控制器08、电源转换器10、LED串12和电流传感器14。电源开关04用于响应于用户操作而将AC电压选择性地施加至LED发光装置，AC/DC转换器06通过借助于桥式二极管的全波整流通过将输入的AC电压转换成DC电压来输出DC电压，电源转换器10接收DC电压并使DC电压稳定以向LED串12供应稳定的功率。关于根据传统技术3的LED发光装置的调光控制功能，调光控制器08被构造成通过监测是否从AC/DC转换器06输入DC电压来监测电源开关04的操作状态，并且每当检测到电源开关04的断开操作时改变调光水平。即，在传统技术3中，调光控制器08被构造成每当检测到电源开关04断开时改变计数器值，并且当电源开关再次接通时根据改变的计数器值来执行对LED发光装置的调光控制。为了执行这个功能，传统技术3的调光控制器08在电源开关04断开时(即，在断开时间期间)必须维持在驱动状态，因此传统技术3的LED发光装置包括被构造成在断开时间期间向调光控制器08供应功率的电容器C10。然而，传统技术3具有的问题在于i)由于必须检测电源开关04的操作状态，因此发光装置具有复杂的电路结构；ii)由于发光装置必须包括诸如电容器等的以在断开时间期间向调光控制器08供应操作功率的能量储存/释放装置，因此LED发光装置具有复杂的电路结构，难于缩减尺寸，因电容器的寿命短而具有短的寿命，并且需要高制造成本。此外，传统技术3具有的问题在于(iii)由于输入的功率经过在断开状态下作为电源的电容器，因此输入电流和输入电压之间的不一致导致功率系数(PF)的降低和总谐波失真(THD)的增大；(iv)由于在电源开关04再次接通并提供功率时调光控制器08必须在其它操作之前执行感测操作，因此LED发光装置的稳定运行发生时间延迟，从而因功率的快速变化而导致非常不稳定的运行。
【现有技术文件】
(专利文件1)第4,649,323号美国专利
(专利文件2)第7,235,933号美国专利
(专利文件3)公开号为2010/0148691的美国专利申请
(专利文件4)公开号为2009-110914的日本专利申请
发明内容
【技术问题】
本发明致力于解决现有技术中的这样的问题。
本发明的一个方面提供了一种可以利用非转盘型开关来控制亮度的LED发光装置。
本发明的另一方面提供了一种在关闭时间期间不需要单独的感测操作的LED发光装置。
本发明的又一方面提供了一种LED发光装置，该LED发光装置在关闭时间期间不需要用于向控制信号产生单元供应驱动功率的单独的关闭时间电源，其中，控制信号产生单元执行对LED发光装置的亮度控制。
本发明的再一方面提供了一种测量LED发光装置的打开时间以通过自动确定用户优选的亮度来维持用户优选的亮度的LED发光装置。
【技术方案】
在下文中将描述用于实现本发明的上述和其它目标以及有益效果的本发明的特征。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于LED发光装置的调光控制的LED调光器，LED发光装置包括电源开关、驱动电压供应器和LED发光单元，其中，当LED发光装置的操作区因电源开关响应于用户操作的切换而改变时，LED调光器在电源开关切换之后的操作区(在下文中，称为“第k+1操作区”，k为正整数)中选择与在电源开关切换之前的操作区(在下文中，称为“第k操作区”)中的调光水平不同的调光水平，并且LED调光器在第k操作区中根据选择的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
优选地，LED调光器包括由根据调光水平的大小顺序地构建并存储的第一调光水平至第n(n为2或大于2的正整数)调光水平构成的调光水平组，当操作区因电源开关的切换而改变时，LED调光器在调光水平组内顺序地改变调光水平，并在具体的操作区中根据改变的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
优选地，当电源开关接通以开始第k操作区时，目标调光水平被设置为第i(i为n或小于n的正整数)调光水平，并且LED调光器读取目标调光水平，在第k操作区中根据被读取为目标调光水平的第i调光水平来控制LED发光单元的亮度，并在根据第i调光水平控制LED发光单元的亮度之后立即将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
优选地，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
优选地，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
优选地，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，LED调光器在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平，其中，第二参考时间大于第一参考时间。
根据本发明的另一方面，提供了一种LED发光装置，所述LED发光装置包括：电源开关，连接在AC电源和整流单元之间，并响应于用户操作选择性地输出由AC电源供应的AC电压；驱动电压供应器，连接到电源开关，通过对经由电源开关输出的AC电压进行整流来产生驱动电压，并将驱动电压输出至LED发光单元和LED调光器；LED调光器，当LED发光装置的操作区因电源开关响应于用户操作的切换而改变时，LED调光器在电源开关切换之后的操作区(在下文中，称为“第k+1操作区”，k为正整数)中选择与在电源开关切换之前的操作区(在下文中，称为“第k操作区”)中的调光水平不同的调光水平，并且LED调光器在第k操作区中根据选择的调光水平来控制LED发光单元的亮度；LED发光单元，在LED调光器的控制下发射光。
优选地，驱动电压供应器包括整流单元，整流单元对AC电压执行全波整流，并将全波整流电压输出至LED发光单元和LED调光器。
优选地，LED调光器包括由根据调光水平的大小顺序地构建并存储的第一调光水平至第n(n为2或大于2的正整数)调光水平构成的调光水平组，当操作区因电源开关的切换而改变时，LED调光器在调光水平组内顺序地改变调光水平，并在具体的操作区中根据改变的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
优选地，当电源开关接通以开始第k操作区时，目标调光水平被设置为第i(i为n或小于n的正整数)调光水平，并且LED调光器读取目标调光水平，在第k操作区中根据被读取为目标调光水平的第i调光水平来控制LED发光单元的亮度，并在根据第i调光水平控制LED发光单元的亮度之后立即将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
优选地，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
优选地，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
优选地，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，LED调光器在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于LED发光装置的调光控制的控制方法，LED发光装置包括电源开关、驱动电压供应器、LED调光器和LED发光单元，所述方法包括：(a)确定电源开关是否响应于用户操作而接通；(b)当电源开关接通时，读取预设的目标调光水平并根据读取的调光水平来开始控制LED发光单元的亮度以开始第k(k为正整数)操作区；(c)在开始控制LED发光单元的亮度之后，立即将目标调光水平改变为紧接着读取的调光水平的调光水平；以及(d)确定电源开关是否响应于用户操作而断开，当确定电源开关断开时结束第k操作区，其中，在步骤(c)中改变并设置的目标调光水平变成第k+1操作区中的调光水平。
优选地，LED调光器包括由根据调光水平的大小顺序地构建并存储的第一调光水平至第n(n为2或大于2的正整数)调光水平构成的调光水平组，所述方法还包括：通过执行步骤(a)至步骤(d)，当操作区因电源开关的切换而改变时，在调光水平组中顺序地改变调光水平，并在具体的操作区中根据改变的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
优选地，当在步骤(a)之前的第k-1操作区结束时，在第k操作区中将目标调光水平设置为第i(i为n或小于n的正整数)调光水平，步骤(b)包括当第k操作区开始时读取目标调光水平，并根据被读取为目标调光水平的第i调光水平来开始控制LED发光单元的亮度，步骤(b)包括将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
优选地，步骤(b)包括电源开关一接通以开始第k操作区时就测量电源开关接通时间，步骤(c)包括在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
优选地，步骤(b)包括电源开关一接通以开始第k操作区时就测量电源开关接通时间，步骤(c)包括在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
优选地，步骤(b)包括电源开关一接通以开始第k操作区时就测量电源开关接通时间，步骤(c)包括：(c-1)在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平；以及(c-2)在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平，其中，第二参考时间大于第一参考时间。
【有益效果】
根据本发明，能够利用非转盘型开关实现对LED发光装置的有效的亮度控制。
另外，根据本发明，由于在关闭时间期间不需要单独的感测操作，因此可以具有下述有益效果，即，提供了一种LED发光装置，该LED发光装置在关闭时间期间不需要用于向控制信号产生单元供应驱动功率的单独的关闭时间电源，其中，控制信号产生单元执行对LED发光装置的亮度控制。
此外，根据本发明，可以具有下述有益效果，即，提供了一种测量LED发光装置的打开时间以通过自动确定用户优选的亮度来维持用户优选的亮度的LED发光装置。
本发明不限于这些效果，通过本发明的下面的详细描述，上面没有提到的其它效果对于本领域技术人员来说将变得清楚。
附图说明
图1是在现有技术中的LED发光装置的一个示例的框图。
图2是根据本发明的一个实施例的LED发光装置的示意性框图。
图3是根据本发明的第一实施例的LED发光装置的框图。
图4是根据本发明的第一实施例的LED发光装置的电路图，示出了AC电源供应器、控制信号产生单元和操作电流设置单元的操作。
图5是根据本发明的第一实施例的控制信号产生单元的框图。
图6是示出根据本发明的第一实施例的控制信号产生单元的操作的状态图。
图7是示出根据本发明的第一实施例的LED发光装置的操作的时序图。
图8是根据本发明的第二实施例的LED发光装置的框图。
图9是根据本发明的第二实施例的LED发光装置的电路图，示出了控制信号产生单元和操作电流设置单元的操作。
图10是示出根据本发明的第二实施例的控制信号产生单元的操作的状态图。
图11是示出根据本发明的第二实施例的LED发光装置的操作的时序图。
图12是示出根据本发明的一个示例性实施例的LED发光装置的调光控制过程的流程图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。将描述这些实施例使得本领域普通技术人员可以易于实现本发明。这里，虽然在这里公开了各种实施例，但是应该理解的是，这些实施例不意图是排他性的。例如，特定的实施例的单个结构、元件或特征不限于该特定的实施例，而是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以应用于其他实施例。另外，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以改变每个实施例中的单个组件的位置或布置。因此，下面的实施例将不被解释为限制本发明，并且本发明应该仅由权利要求及其等同物限制。将用同样的附图标记来表示具有相同或相似功能的同样的组件。
现在，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，以使本领域普通技术人员易于实现。
【本发明的示例性实施例】
如这里所使用的，术语LED发光装置的“操作区”是指从响应于用户操作电源开关接通并且整流电压被供应至LED发光单元的时间点到响应于用户操作电源开关断开并且整流电压不被供应至LED发光单元的时间点。即，在本发明的实施中，术语LED发光装置的“操作区”是指响应于用户操作LED发光装置的LED发光单元被打开然后被关闭一次的时区。因此，术语“当前操作区”是指电源开关接通并且LED发光装置当前正被驱动的状态，术语“下一操作区”是指相对于“当前操作区”而言，从电源开关断开并且LED发光装置的驱动停止的时间点至电源开关再次接通并且LED发光装置的驱动恢复的时间点。另外，如这里所使用的，术语“第一操作区”和“第二操作区”用作用于区分操作区的时间顺序的概念而非限定在特定时间点或特定区域内的操作区。因此，相对于第一操作区而言，第二操作区是指在第一操作区之后的操作区，相对于第二操作区而言，第一操作区是指在时间上在第二操作区之前的操作区。
此外，如这里所使用的，“电源开关的切换”是指电源开关响应于用户操作接通然后断开。因此，电源开关的一次切换是指电源开关接通一次然后断开一次，电源开关的两次切换是指在电源开关的一次切换之后，电源开关接通一次然后断开一次。因此，通过电源开关的切换来将LED发光装置的操作区彼此区分开。
此外，如这里所使用的，术语“目标调光水平”是指在相应区开始时(即，在电源开关响应于用户操作从断开状态接通以允许向LED发光装置供电的时间点)在特定操作区中被称作调光水平的调光水平。即，根据本发明的LED发光装置根据调光水平来控制LED发光单元的亮度，所述调光水平通过读取一次在电源开关响应于用户操作而接通以供电的时间点(即，在新的操作区开始的时间点)设置的目标调光水平，然后将读取的目标调光水平确定为相应的操作区的调光水平来确定。因此，即使当在相应的操作区中目标调光水平在调光控制开始之后改变，也不会对相应的操作区的调光水平产生影响，改变的目标调光水平影响下一操作区的调光水平。
此外，如这里所使用的，术语“电源开关接通时间Ton”是指从电源开关响应于用户操作而接通的时间点到电源开关再次断开的时间点的时间段。因此，术语“电源开关接通时间”的概念与用于LED发光装置的“操作区”的LED发光装置的操作时间是同样的概念，在这里可以兼容地使用术语“电源开关接通时间”。
此外，如这里所使用的，术语“第一参考时间Tset1”是指用于将下一操作区的调光水平(即，目标调光水平)设置成与当前操作区的调光水平不同的临界电源开关接通时间。
此外，如这里所使用的，术语“第二参考时间Tset2”是指用于将下一操作区的调光水平(即，目标调光水平)设置成与当前操作区的调光水平相同的临界电源开关接通时间。优选地，将第二参考时间Tset2设置成比第一参考时间Tset1长。
此外，应该理解的是，如这里所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于将组件彼此区分开，而非限定所述组件。
此外，如这里所使用的，诸如V1、V2、V3、……、t1、t2、t3……等的术语是表示某些电压、某些时间点等的相对值以彼此区分，而不用于表示绝对值。
根据本发明的一个实施例的LED发光装置的概述
图2是根据本发明的一个实施例的LED发光装置的示意性框图。首先，将参照图2简要地描述根据本发明的LED发光装置1000的亮度控制功能。本发明的目的在于使用户通过仅操作电源开关110来简单且直观地控制LED发光装置1000的亮度。即，根据本发明的LED发光装置可以被构造成通过把电源开关110响应于用户操作的切换识别为一种调光控制指令来执行调光控制。另一方面，尽管为了便于描述和更好的理解，在下文中将参照采用LED作为光源的LED发光装置来描述本发明，但应该理解的是，本发明不限于LED发光装置1000，并且也可以应用于采用各种光源的各种发光装置，对本领域技术人员将清楚的是，这样的修改、改变和变更落入本发明的精神和范围内。
为了执行这样的功能，根据本发明的LED发光装置1000可以包括电源开关110、驱动电压供应器200、LED调光器900以及LED发光单元600。
根据本发明，电源开关110置于AC电源VAC和驱动电压供应器200之间，并且响应于用户操作来接通/断开，从而可以从AC电源VAC将AC电压Vin选择性地施加至驱动电压供应器200。对于这样的电源开关110，可以使用各种非转盘型开关中的任意一种。这里，为了便于描述和更好的理解，将参照通过闭锁型开关实现电源开关110的实施例来描述本发明。然而，应该理解的是，本发明不限于此。
根据本发明，驱动电压供应器200将从AC电源VAC经由电源开关110供应的AC电压Vin转变为适于驱动LED发光单元600的驱动电压，并将转变的驱动电压供应至LED调光器900和LED发光单元600。对于这样的驱动电压供应器200，可以根据需要使用在本领域中公知的诸如SMPS电路、半波整流电路、全波整流电路等驱动电压供应电路中的一种。这里，为了便于描述和更好的理解，将参照其中驱动电压供应器200由四个二极管构成的实施例来描述本发明。然而，应该理解的是，本发明不限于此，并且无论驱动电压供应器200的构造如何，任何包括本发明的主题的特征都落入本发明的范围内。因此，将参照其中整流电压Vrec作为驱动电压被供应至LED发光单元600的实施例来描述本发明。
根据本发明，LED发光单元600可以包括至少一个LED，并且当接收到来自驱动电压供应器200的驱动电压时发射光。另外，LED发光单元600允许由LED调光器900来控制驱动电流Idr，从而可以控制LED发光单元600的亮度。
根据本发明，LED调光器900通过将电源开关110响应于用户操作的切换模式识别为一种关于LED发光装置1000的调光控制指令并根据识别的调光控制指令控制流过LED发光单元600的驱动电流Idr来执行调光控制。在下文中，将更详细地描述根据本发明的LED调光器900的调光控制方法。
根据本发明的LED调光器900的基本调光控制算法
从根本上讲，根据本发明的LED调光器900每当电源开关110响应于用户操作而被切换时改变LED发光装置1000的调光水平。即，LED调光器900每当LED发光装置1000关闭然后再次打开时改变LED发光装置1000的调光水平。由于每当LED发光装置1000关闭然后再次打开时通过LED调光器900来将LED发光装置1000的亮度控制成不同的调光水平，因此当用户想要改变LED发光装置1000的亮度时，能够这样选择目标调光水平，即，通过切换电源开关110(即，通过操作电源开关以关闭然后打开LED发光装置1000)直至调光水平达到目标调光水平。
为了执行这个功能，根据本发明的LED调光器900存储n(n为2或更大的正整数)个调光水平，并且每当LED发光装置1000根据电源开关110的切换而关闭然后再打开时，根据本发明的LED调光器900通过根据预定的算法选择不同的调光水平来控制LED发光装置1000的调光水平。更具体地讲，根据调光水平的大小而顺序地构造n个调光水平，n个调光水平存储在LED调光器900中，每当LED发光装置1000响应于用户操作而根据电源开关110的切换来关闭然后再打开时，LED调光器900选择顺序地构造且存储在其中的n个调光水平中的紧接着上一操作区的调光水平的调光水平，并在当前操作区中根据选择的调光水平来控制LED发光装置1000的调光水平。
尽管这样的调光控制算法可以以各种方式来实现，但是根据本发明的一个实施例的LED调光器900可以根据在下文中描述的调光控制算法来执行对LED发光装置1000的调光控制。当电源开关110响应于用户操作而接通时，LED调光器900读取预设目标调光水平并根据所读取的目标调光水平来执行调光控制。因此，在电源开关110接通时读取的目标调光水平变成当前操作区的调光水平，并且在电源开关110断开之前不发生改变。另一方面，当调光控制根据目标调光水平而开始时(即，当LED调光器900根据目标调光水平而开始LED发光装置1000的调光控制时)，LED调光器900将紧接着当前操作区的调光水平的调光水平设置并存储为下一操作区中的目标调光水平。因此，当电源开关110响应于用户操作而断开以结束当前操作区，然后响应于用户操作而接通以开始下一操作区时，LED调光器900根据存储在其中的目标调光水平来控制LED发光装置1000的用于相应操作区的亮度。通过示例的方式，假设在实施例中，根据本发明的LED调光器900存储第一调光水平(最大亮度的100％)、第二调光水平(最大亮度的50％)和第三调光水平(最大亮度的5％)，并且可以在第一调光水平至第三调光水平的三个阶段中执行调光控制。另外，假设电源开关110处于断开状态，目标调光水平被设置为第一调光水平。在这种情况下，当电源开关110响应于用户操作而接通时，整流电压Vrec供应至LED调光器900和LED发光单元600，由此LED调光器900开始操作，LED发光装置1000进入新的操作区。LED调光器900读取预设的目标调光水平。这里，由于当前目标调光水平是第一调光水平，因此LED调光器900确定第一调光水平为当前操作区的调光水平，并控制LED驱动电流Idr，使得LED发光单元600可以根据第一调光水平而被驱动，从而执行LED发光装置1000的调光控制。执行根据第一调光水平的调光控制，直至电源开关110响应于用户操作而断开从而结束当前操作区。另外，根据第一调光水平的调光控制刚一开始(或者立即在根据第一调光水平的调光控制开始之后)，LED调光器900就将紧接着第一调光水平的第二调光水平设置为目标调光水平，其中，第一调光水平对应于当前操作区的调光水平。因此，在电源开关110响应于用户操作而断开以结束相应的操作区的时间点，存储在LED调光器900中的目标调光水平变成第二调光水平。结果，当电源开关110响应于用户操作而再次接通时(即，当下一操作区开始时)，LED调光器900根据被设置为目标调光水平的第二调光水平来控制LED发光装置1000的亮度。同样地，当电源开关110在目标调光水平被设置为第二调光水平的情况下接通时，LED调光器900确定第二调光水平为当前操作区的调光水平并且执行调光控制，同时将目标调光水平变为第三调光水平。此外，当电源开关110在目标调光水平被设置为第三调光水平的情况下接通时，LED调光器900确定第三调光水平为当前操作区的调光水平并且执行调光控制，同时将目标调光水平变为第一调光水平。以这种方式，当LED发光装置1000的操作区根据电源开关110的切换(即，根据电源开关110的切换操作，其中，通过电源开关110的切换操作，电源开关110在从电源开关断开的时间点开始的预定时间段之后响应于用户操作再次接通)而改变时(即，当LED发光装置1000关闭然后再打开时)，根据本发明的LED调光器900可以根据用于各个操作区的不同的调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。在另一方面，在如上所述构造的LED发光装置1000中，由于LED发光装置1000的调光水平仅通过电源开关110的切换而改变，因此不需要用于测量电源开关接通时间(即，LED发光装置的操作时间)的单独的计时器，从而简化LED发光装置1000的结构。
根据本发明的LED调光器900的有效切换确定算法
在另一方面，根据本发明的LED调光器900可以防止电源开关110的过快切换被识别为有效的调光控制指令。设置LED调光器的这种结构以在维持当前亮度的同时防止因电源快速切换(例如，在胡闹的孩子们快速开关电源开关110的情况下)而对LED发光装置1000内部的各个组件造成损坏。
为了提供这样的功能，根据本发明的LED调光器900测量电源开关接通时间Ton，并且仅在测量的电源开关接通时间Ton大于或等于预设的第一参考时间Tset1的情况下，将下一操作区中的目标调光水平设置/存储为LED发光装置1000的当前调光水平之后的下一调光水平，其中，在电源开关110响应于用户操作接通之后在电源开关接通时间Ton内电源开关110维持在接通状态。因此，当电源开关在电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1的状态下断开时，LED发光装置1000的当前调光水平维持为目标调光水平，因此LED调光器900在下一操作区中根据与上一操作区的调光水平相同的调光水平来控制LED发光装置1000的亮度。在另一方面，当电源开关在电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1的状态下断开时，在LED发光装置1000的当前调光水平之后的下一调光水平在电源开关接通时间Ton达到预设的第一参考时间Tset1的时间点被设置/存储为目标调光水平，因此LED调光器900在下一操作区中根据在上一操作区的调光水平之后的下一调光水平来控制LED发光装置1000的亮度。通过示例的方式，在根据第一调光水平执行对LED发光装置1000的调光控制的状态下，当电源开关110在电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1的情况下断开时，LED调光器900维持第一调光水平为下一操作区的目标调光水平，而不将目标调光水平改为第二调光水平，这是因为电源开关接通时间Ton没有达到第一参考时间Tset1。因此，当电源开关110再次接通以开始下一操作区时，LED调光器900根据被设置为目标调光水平的第一调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。在另一方面，在根据第一调光水平执行对LED发光装置1000的调光控制的状态下电源开关接通时间Ton达到第一参考时间Tset1时，LED调光器900将下一操作区的目标调光水平从与当前操作区的调光水平对应的第一调光水平改变为紧接着第一调光水平的第二调光水平，并存储第二调光水平。因此，当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1的时间点断开时，LED发光装置1000在LED调光器900将目标调光水平设置为第二调光水平的状态下关闭。因此，当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始下一操作区时，LED调光器900根据被设置为目标调光水平的第二调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制，从而根据与上一操作区的调光水平不同的当前操作区的调光水平来执行调光控制。
根据本发明的LED调光器900的优选的亮度确定算法
在另一方面，LED调光器900可以在下一操作区中不考虑电源开关110的切换来辨别并维持用户优选的亮度。当用户长时间维持特定的亮度时，该亮度可以直观地被认为是用户优选的亮度。因此，考虑到这种特性，根据本发明的LED调光器900可以识别并维持用户优选的亮度。即，当电源开关接通时间Ton大于或等于预设的第二参考时间Tset2时，根据本发明的LED调光器900将当前操作区的调光水平维持为下一操作区的目标调光水平，从而即使在下一操作区中也允许根据与当前操作区的调光水平相同的调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。
通过示例的方式，如在LED调光器900可以执行包括第一调光水平至第三调光水平的三个阶段的调光控制的前述实施例中，假设当前电源开关110断开并且目标调光水平被设置为第一调光水平。在这种情况下，当电源开关110响应于用户操作而接通时，整流电压Vrec供应至LED调光器900和LED发光单元600，从而LED调光器900开始运行。然后，LED调光器900读取被设置为第一调光水平的目标调光水平，确定第一调光水平为当前操作区的调光水平，并根据第一调光水平控制对LED发光装置1000的调光。同时，LED调光器900将目标调光水平改变并设置为第二调光水平，并开始通过操作计时器来测量电源开关接通时间Ton。当电源开关接通时间Ton达到第二参考时间Tset2时，LED调光器900确定当前操作区的调光水平(即，第一调光水平)为用户优选的亮度，并将已经被设置为第二调光水平的目标调光水平再改变和设置为第一调光水平。因此，当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第二参考时间Tset2的时间点响应于用户操作而断开时，在该时间点设置的目标调光水平变成第一调光水平(当前操作区的调光水平)。因此，当电源开关再次接通以开始下一操作区时，LED调光器900根据第一调光水平(上一操作区的调光水平)控制LED发光装置1000的亮度。在另一方面，当电源开关110在电源开关接通时间Ton小于第二参考时间Tset2的时间点响应于用户操作而断开时，在该时间点设置的目标调光水平变成第二调光水平(紧接着与当前操作区的调光水平对应的第一调光水平)。因此，在这种情况下，当电源开关再次接通以开始下一操作区时，LED调光器900根据第二调光水平(紧接着与上一操作区的调光水平对应的第一调光水平)来控制LED发光装置1000的亮度。以这种方式，根据本发明的LED调光器900可以确定用户优选的亮度，并且在当前操作区的调光水平是用户优选的亮度时即使在下一操作区中根据本发明的LED调光器900也可以维持当前操作区的调光水平。
在上面的描述中，已经描述了LED调光器900基于电源开关110的一次切换的调光控制算法。然而，根据本发明的LED调光器900可以分析电源开关110的各种切换模式，并可以通过识别已分析的电源开关的切换模式(作为用户调光控制输入)来执行对LED发光装置1000的调光控制。例如，当在预设的第三参考时间内响应于用户操作而重复预设次数的电源开关110的切换时，LED调光器900可以将电源开关110的这样的切换模式识别为用于转变为预设的特定调光水平的调光控制输入，并且可以允许无条件地转变为预设的调光水平。即，根据本发明的LED调光器900的最重要的技术特征在于，可以将响应于用户操作的电源开关110的切换模式(切换的时间点、电源开关接通时间、切换次数等)用作用户调光控制输入。这里，应该注意的是，可以根据需要以各种方式来构造根据切换模式的用户调光控制输入。因此，对于本领域技术人员将清楚的是，只要修改和改变保持了本发明的通过将电源开关110的切换模式用作用户调光控制输入的主题，则各种修改和改变都落入本发明的范围内。
接下来，参照图3至图12，将详细描述根据本发明的LED调光器900的示例性实施例和包括其的LED发光装置1000。为了便于描述和更好的理解，将参照下面的实施例提供下面的描述，在下面的实施例中，LED调光器900执行包括第一调光水平至第三调光水平的三个阶段的调光控制，并通过凭借电源开关110的切换的基本调光控制算法、有效切换确定算法和优选的亮度确定算法中的全部算法来执行调光控制。然而，对于本领域技术人员将清楚的是，根据本发明的LED调光器900可以仅利用基本调光控制算法来执行调光控制，仅利用基本调光控制算法和有效切换确定算法来执行调光控制，或者仅利用基本调光控制算法和优选的亮度确定算法来执行调光控制。
根据本发明的第一实施例的LED发光装置的构造和功能
图3是根据本发明的第一实施例的LED发光装置1000的框图。根据本发明的第一实施例的LED调光器900可以根据调光水平产生并输出具有一定占空比的脉冲宽度调制信号来作为调光控制信号(Sset)。LED调光器900具有与参照图2描述的LED调光器的功能相似的功能。
如图3中所示，根据这个实施例的LED发光装置1000可以包括AC电源供应器100、整流单元200、LED调光器900和LED发光单元600。另外，根据第一实施例，LED调光器900可以包括DC电源供应器300、控制信号产生单元400和操作电流设置单元500。
AC电源供应器100可以包括电源开关110。如上所述，电源开关110位于AC电源VAC和整流单元200之间，并响应于用户操作而接通/断开，从而可以从AC电源VAC向整流单元200选择性地供应AC电压Vin。AC电源VAC可以是普通家用电源、工业电源或通过特殊电源控制器的AC电源。例如，AC电源VAC可以是在60Hz的频率下具有220V的RMS值的普通家用电源。另外，电源开关110可以以各种方式来实现。例如，电源开关的接通/断开操作可以由用户直接执行，或者可以通过包括在电源开关中的预定机制以特定模式来执行。当以特定模式执行时，电源开关的操作可以通过用于感测周围亮度等的单独的传感器来实现。这里，将把闭锁型开关描述为电源开关110。
通过电源开关110的接通/断开操作，AC功率被供应至与AC电源供应器100的输出端对应的第一节点N1长达特定时间段。即，在电源开关110维持在接通状态的同时，向第一节点N1提供AC功率波形。如果电源开关110响应于用户操作而断开，则AC功率的供应被阻断。
此外，熔断器120还可以设置在电源开关110和第一节点N1之间。熔断器120防止因过电流而损坏LED发光装置1000。此外，尽管在附图中未示出，但是AC电源供应器100可以包括诸如EMI滤波器、压敏电阻等的各种电路保护元件和/或保护电路。
如图3中所示，整流单元200可以是由四个二极管D1至D4构成的全波整流电路。整流单元200对AC电压Vin执行全波整流，并将全波整流电压Vrec输出至LED调光器900和LED发光单元600。因此，当AC电压Vin具有正弦波形时，整流单元200通过全波整流仅输出正电压电平的电压。即，正电压电平的电压被提供至与整流单元200的输出端对应的第二节点N2。这里，整流单元200的输出在时序方面在AC电源供应器100的输出之后。即，仅在AC电源供应器100的电源开关110处于接通状态时，整流单元200对从AC电源供应器100输出的AC电压执行全波整流。
DC电源供应器300和LED发光单元600并联连接到与整流单元200的输出端对应的第二节点N2，以从整流单元200接收整流电压Vrec。
如上所述，根据第一实施例的LED调光器900可以包括DC电源供应器300、控制信号产生单元400和操作电流设置单元500。
构成LED调光器900的一部分的DC电源供应器300使被输入以驱动LED调光器900的整流电压Vrec的电压电平降低，使得整流电压变成总体具有平稳的电压电平的DC电压VDD。从DC电源供应器300输出的DC电压VDD作为驱动电压被供应至控制信号产生单元400。
另外，控制信号产生单元400从DC电源供应器300接收DC电压VDD。此外，控制信号产生单元400根据选择的调光水平产生调光控制信号Sset。根据第一实施例从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset以脉冲宽度调制信号的形式提供。
具体地讲，如图2中所描述的，根据第一实施例的控制信号产生单元400可以基于响应于用户操作的电源开关110的切换来确定当前操作区的调光水平，基于确定的调光水平产生调光控制信号Sset，并将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元500。更具体地讲，每当电源开关110响应于用户操作而切换时(即，每当电源开关110响应于用户操作而从接通状态断开以完成第一操作区，然后响应于用户操作而接通以开始第二操作区时)，控制信号产生单元400可以根据不同的调光水平来产生调光控制信号Sset并将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元500。这里，应该注意的是，第一操作区和第二操作区是用作区分操作区的时间顺序的概念，而不是将操作区限定在特定时间点或特定区。因此，在控制信号产生单元400在第一操作区中根据第一调光水平来控制LED发光装置1000的调光水平的同时，当响应于用户操作来执行电源开关110的切换时，控制信号产生单元400可以在第二操作区中根据第二调光水平来控制LED发光装置的调光水平。另外，如上所述，控制信号产生单元400还可以基于第一参考时间Tset1来确定电源开关110的切换操作是有效的或无效的，以确定是否改变调光水平。此外，如上所述，根据本发明的控制信号产生单元400还可以基于第二参考时间Tset2来确定用户优选的亮度，可以基于确定的结果来确定是否改变调光水平。下面将参照图5至图7来描述根据本发明的控制信号产生单元400的详细操作。
由控制信号产生单元400产生的调光控制信号Sset输入到操作电流设置单元500。操作电流设置单元500响应于输入的调光控制信号Sset来设置LED发光单元600的驱动电流Idr。为此，操作电流设置单元500电连接到发光单元600的阴极。
LED发光单元600可以包括至少一个发光元件。具体地讲，LED发光单元600可以包括LED，可以以多个LED彼此串联、并联或者以串联和并联的组合方式连接的结构来实现。此外，尽管图3示出了单个操作电流设置单元500设置给单个LED发光单元600，但是单个操作电流设置单元500可以设置给两个或更多个LED发光单元600。此外，多个LED发光单元600可以并联布置，使得操作电流设置单元500可以分别设置到LED发光单元600的阴极。
LED发光单元600接收与整流单元200的输出端对应的第二节点N2的电压并发射光，光的亮度对应于由操作电流设置单元500设置的驱动电流Idr。
图4是根据本发明的第一实施例的LED发光装置的电路图，示出了DC电源供应器300、控制信号产生单元400和操作电流设置单元500的操作。
参照图4，DC电源供应器300用作稳压器。DC电源供应器300用于供应控制信号产生单元400的操作功率，并且可以通过任何能够产生DC电压的结构来实施。
如图4中所示，DC电源供应器300可以包括两个电阻器R1、R2、齐纳二极管Dz、晶体管Q1和电容器C1。与整流单元200的输出端对应的第二节点N2的电压施加至电阻器R1、R2。电阻器R1连接在第二节点N2和第三节点N3之间，电阻器R2连接在第二节点N2和晶体管Q1之间。另外，齐纳二极管Dz连接在第三节点N3和接地端之间。晶体管Q1连接在电阻器R2和第四节点N4之间，晶体管的栅极连接到第三节点N3。晶体管Q1可以由n型MOSFET构成。电容器C1位于第四节点N4和接地端之间。
当从整流单元200到晶体管Q1的电压大于或等于晶体管Q1的阈值电压时，晶体管Q1导通，通过第二节点N2、电阻器R2、晶体管Q1和电容器C1形成电流通路。因此，在电容器C1中电压电平因电荷的积累而增大。另外，在电阻器R2中发生电压下降，流过晶体管Q1的电流对应于下降的电压，从而电荷在电容器C1中积累。在这个操作中，电阻器R2可以用作用于降低电压的元件，并且可以通过电压下降来防止向晶体管Q1的漏极施加高电压或峰值电压。
持续前述操作直至与晶体管Q1的源极对应的第四节点N4处的电压电平达到齐纳二极管Dz的击穿电压。即，即使在齐纳二极管Dz的击穿电压，晶体管Q1也导通，并且在与电容器C1的一个电极对应的第四节点N4处的电压电平为通过由击穿电压减去阈值电压而得到的值。当晶体管Q1导通时，在第四节点N4处持续电荷积累，从而第四节点N4处的电压增大并且晶体管Q1截止。因此，在电容器C1中没有发生额外的电荷积累。结果，在第四节点N4处的电压电平变为通过由齐纳二极管Dz的击穿电压减去晶体管Q1的阈值电压而得到的值。
如果第二节点N2被浮置或具有接地电平，则在第四节点N4处不发生额外的电荷积累并且晶体管Q1也截止。因此，第四节点N4处的电压是由在晶体管Q1导通时积累的电荷产生的。另外，当AC电源供应器100的电源开关110断开时，第三节点N3处的电压电平小于接地电平或击穿电压。
前述操作是指用于将施加的电压维持在恒定的电平的限制性操作。因此，任何能够执行电压调节或限制性操作的电路构造都可以用作根据本发明的DC电源供应器300。
此外，DC电源供应器300的输出电压可以用作控制信号产生单元400的驱动电压VDD。
在另一方面，表1示出了基于电源开关接通时间Ton、第一参考时间Tset1和第二参考时间Tset2，操作中的LED发光装置1000的当前操作区(第一操作区)的调光水平与LED发光装置1000的下一操作区(第二操作区)的调光水平之间的关系。另外，图6是示出根据本发明的第一实施例的控制信号产生单元的操作的状态图，图7是示出根据本发明的第一实施例的LED发光装置的操作的时序图。
接下来，将参照图6和图7来更详细地描述根据本发明的控制信号产生单元400的调光控制算法。
表1
在表1中，电源开关接通时间Ton是指LED发光装置1000的第一操作区的时间长度。即，在表1中，电源开关接通时间Ton是指从电源开关110响应于用户操作而接通以开始第一操作区的时间点到电源开关110响应于用户操作而断开以结束第一操作区的时间点的时间段。如表1中所示，基于第一操作区的调光水平和第一操作区中的电源开关接通时间Ton来确定第二操作区的调光水平。
在下文中，将参照第一操作区的调光水平为第一调光水平的情况来描述控制信号产生单元400的调光控制算法。这里，表述“第一操作区的调光水平是第一调光水平”表示：在第一调光水平在第一操作区之前的操作区中被设置为第一操作区的目标调光水平的状态下，电源开关110断开。因此，在该状态下，即，在目标调光水平被设置为第一调光水平的状态下，当电源开关110响应于用户操作而接通以将驱动电压供应至控制信号产生单元400时，控制信号产生单元400读取目标调光水平。这里，由于目标调光水平被设置为第一调光水平，因此控制信号产生单元400产生与第一调光水平对应的调光控制信号Sset并将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元500，从而在第一操作区对LED发光装置1000执行调光控制。另外，同时，控制信号产生单元400开始测量电源开关接通时间Ton。当测量的电源开关接通时间Ton达到第一参考时间Tset1时，控制信号产生单元400将目标调光水平设置为与紧接着第一调光水平(当前调光水平)的调光水平对应的第二调光水平。即，在电源开关接通时间Ton达到第一参考时间Tset1的时间点，第二操作区中的目标调光水平被设置为与第一操作区的调光水平不同。因此，当电源开关110在电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1的时间点断开以结束第一操作区时，在开始第一操作区的时间点的目标调光水平和在结束第一操作区的时间点的目标调光水平为同一第一调光水平。因此，在这种情况下，即使当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始第二操作区时，控制信号产生单元400在第二操作区中如在第一操作区中一样根据第一调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。在另一方面，当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1并且小于第二参考时间Tset2的时间点断开以结束第一操作区时，在开始第一操作区的时间点的目标调光水平为第一调光水平，在结束第一操作区的时间点的目标调光水平为第二调光水平，因此彼此不同。因此，在这种情况下，当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始第二操作区时，控制信号产生单元400在第二操作区中根据第二调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制，第二调光水平为在结束第一操作区的时间点的目标调光水平。另外，当持续第一操作区直至电源开关接通时间Ton达到第二参考时间Tset2时，控制信号产生单元400确定第一操作区的调光水平为用户优选的亮度。因此，控制信号产生单元400将已经被设置为第二调光水平的目标调光水平改变并设置为当前调光水平，即，第一调光水平。因此，当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第二参考时间Tset2的时间点断开以结束第一操作区时，在开始第一操作区的时间点的目标调光水平和在结束第一操作区的时间点的目标调光水平为同一第一调光水平。因此，在这种情况下，即使当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始第二操作区时，控制信号产生单元400在第二操作区中如在第一操作区中一样根据第一调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。当第一操作区的调光水平为第二调光水平以及当第一操作区的调光水平为第三调光水平时，控制信号产生单元400以相似的方式来执行调光控制。图6示意性地示出了根据本发明的第一实施例的控制信号产生单元400的目标调光水平设置算法。在另一方面，图7示出了六个操作区、第一节点(N1)的电压电平、电源开关110的操作状态、在相应的操作区中从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset、控制电压Vt等，其中，六个操作区包括第一操作区(t1～t2)、第二操作区(t3～t4)、第三操作区(t5～t6)、第四操作区(t7～t8)、第五操作区(t9～t10)和第六操作区(t11～t12)。在图7的时序图中，第一操作区的目标调光水平被设置为第一调光水平。因此，当电源开关110在时间点t1响应于用户操作而接通以开始第一操作区时，控制信号产生单元400产生调光控制信号Sset并将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元500，其中，调光控制信号Sset对应于被设置为目标调光水平的第一调光水平。如上所述，从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset为与调光水平对应的具有预设的占空比的脉冲宽度调制信号。由于第一调光水平为对应于100％的最大亮度的调光水平，因此从控制信号产生单元400输出的脉冲宽度调制信号具有100％的占空比。另外，在时间点t1，电源开关接通时间Ton开始被测量。在时间点t2，电源开关110响应于用户操作而断开，从而结束第一操作区。由于第一操作区的电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2，因此在结束第一操作区的时间点的目标调光水平为第二调光水平。因此，在时间点t3，当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始第二操作区时，控制信号产生单元400产生调光控制信号Sset并将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元500，其中，调光控制信号Sset对应于被设置为目标调光水平的第二调光水平。如通过图7所看到的，在第二操作区中从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset为对应于第二调光水平的具有50％的占空比的脉冲宽度调制信号。因此，在第二操作区中，根据第二调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。如图7中所示，由于第二操作区的电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2，因此在结束第二操作区的时间点t4的目标调光水平为第三调光水平。因此，在第三操作区中，根据第三调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。此外，如图中所示，由于第三操作区的电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2，因此在结束第三操作区的时间点t6的目标调光水平为第一调光水平。因此，在第四操作区中，根据第一调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。在另一方面，与第一操作区至第三操作区不同，在第四操作区中的电源开关接通时间Ton大于或等于第二参考时间Tset2。因此，基于前述算法，第四操作区的调光水平(即，第一调光水平)被确定为用户优选的亮度，第一调光水平在结束第四操作区的时间点t8被维持为目标调光水平。因此，在第五操作区中，与在第四操作区中一样根据第一调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。此外，与第一操作区至第四操作区不同，在第五操作区中的电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1。因此，在结束第五操作区的时间点t10，将第一调光水平维持为目标调光水平。结果，在第六操作区中，与在第五操作区中一样根据第一调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。
再次参照图4，根据本发明的操作电流设置单元500可以接收从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset并设置LED发光单元600的驱动电流Idr。操作电流设置单元500可以包括控制电压产生器510和电流驱动器520。
控制电压产生器510包括电阻器R3和电容器C2。在一些实施例中，控制电压产生器可以省略电阻器R3。然而，当调光控制信号Sset以脉冲宽度调制信号的形式提供并且具有高频率时，电阻器R3能够对高频率进行过滤。因此，在第五节点N5处产生预定电平的控制电压Vt。控制电压Vt施加至电流驱动器520。
通过电流驱动器520的操作，作为脉冲宽度调制信号的调光控制信号Sset改变为预定电平的DC电压。这里，根据作为脉冲宽度调制信号的调光控制信号Sset的占空比来确定在第五节点N5处的控制电压Vt。高占空比将通过电容器C2中的电荷积累来提供高电平的控制电压Vt，低占空比将提供低电平的控制电压Vt。
电流驱动器520接收控制电压Vt并确定LED发光单元600的驱动电流Idr。为了执行这样的功能，电流驱动器520可以包括线性放大器521、驱动晶体管Qdr和驱动电阻器Rdr。控制电压Vt施加至线性放大器521的同向输入端，第六节点N6处的电压施加至线性放大器521的反向输入端。驱动晶体管Qdr连接在LED发光单元600和第六节点N6之间。驱动晶体管Qdr的栅极连接到线性放大器521的输出端。另外，驱动电阻器Rdr连接在第六节点N6和接地端之间。
如果施加一定电平的控制电压Vt并且第六节点N6处的电压具有比控制电压Vt低的电压电平，则线性放大器521输出正电压电平，从而驱动晶体管Qdr导通。因此，流过驱动晶体管Qdr的驱动电流Idr增大。随着驱动电流Idr增大，第六节点N6处的电压因驱动电阻器Rdr而增大。第六节点N6处的电压持续增大直至电压变成与控制电压Vt基本相同。即，第六节点N6处的电压跟随控制电压Vt。
可选择地，线性放大器521可以由比较器取代。
因此，控制电压Vt确定第六节点N6处的电压并通过驱动电阻器Rdr来确定驱动电流Idr。流过驱动晶体管Qdr的驱动电流Idr为Vt/Rs。
例如，在表1中，根据第一调光水平的控制电压Vt具有产生高的驱动电流Idr的高电压电平。另外，根据第二调光水平的控制电压Vt具有比第一调光水平的控制电压Vt低的电压电平，由此也减小驱动电流Idr，从而降低LED发光单元600的亮度。同样地，根据第三调光水平的控制电压Vt具有比第一调光水平和第二调光水平的控制电压Vt低的电压电平，由此也减小驱动电流Idr，从而降低LED发光单元600的亮度。
图5是根据本发明的第一实施例的控制信号产生单元400的框图。参照图5，控制信号产生单元400可以包括内部电源410、存储器420、中央处理单元430、内部时钟发生器440、计时器450、脉冲宽度调制器460和输入/输出单元470。
内部电源410接收并调节从DC电源供应器300输出的DC电压VDD。调节后的电压VDDL被用作控制信号产生单元的内部功率。在一些实施例中，控制信号产生单元可以省略内部电源410。
存储器420在中央处理单元430的控制下存储并输出目标调光水平。因此，响应于中央处理单元430的存取信号，目标调光水平通过写入而在存储器中被存储在特定地址，或者可以通过读取而从其输出。这样的存储器420可以通过即使在不向其供电时也可存储信息的电可擦可编程只读存储器(EEPROM)来实现。
中央处理单元430接收来自内部时钟发生器440的时钟信号，执行关于目标调光水平的确定和处理操作。另外，中央处理单元接收来自计时器450的时间信息并在处理和确定目标调光水平中利用该时间信息。具体地讲，中央处理单元430访问存储器420以在存储器420中写入或读取调光水平。
内部时钟发生器440产生控制信号产生单元的时钟信号。产生的时钟信号被单独地供应至存储器420、中央处理单元430、计时器450、脉冲宽度调制器460和输入/输出单元470，或者可以通过中央处理单元430以处理了的形式作为不同的时钟而供应至各个元件。
计时器450通过计数器电路等来测量时间。具体地，在这个实施例中，计时器450测量电源开关接通时间Ton，电源开关接通时间Ton是通过接通电源开关来供应功率的时间段。时间信息被输入到中央处理单元430中。
脉冲宽度调制器460基于从中央处理单元430输入的调光水平来执行脉冲宽度调制，并产生/输出其脉冲宽度被调制的调光控制信号Sset。可以通过在相同的频率条件下调节占空比来执行这样的脉冲宽度调制。
此外，输入/输出单元470基于从中央处理单元430输入的控制信息以数字信号的形式来输出调光控制信号Sset。在这个实施例中，通过中央处理单元430可以使输入/输出单元470的操作非使能。当输入/输出单元470被非使能时，可以使脉冲宽度调制器460使能。
在存储器420中，存储用于在电源开关110接通时(即，在相应的操作区开始时)针对某一操作区来产生调光控制信号Sset的目标调光水平。中央处理单元430发出读取指令的存取信号并确定从存储器420输出的目标调光水平。
中央处理单元430将从计时器450输入的电源开关接通时间Ton与预设的第一参考时间Tset1和预设的第二参考时间Tset2进行比较。
如果计时器450测量的电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1，则中央处理单元430维持存储在存储器420中的目标调光水平。当计时器450测量的电源开关接通时间Ton达到第一参考时间Tset1时，中央处理单元430将存储在存储器420中的目标调光水平改变成紧接着当前操作区的调光水平的调光水平并存储被改变的调光水平。此外，当计时器450测量的电源开关接通时间Ton达到第二参考时间Tset2时，中央处理单元430将存储在存储器420中的目标调光水平从紧接着当前操作区的调光水平的调光水平再次改变成当前操作区的调光水平，并且将当前操作区的调光水平存储并维持为目标调光水平。如表1中所示地实施该操作。
可以以各种方式来实现前述操作。
例如，在存储器420的每个特定地址处，构建并存储相应的调光水平。具体地，在第一地址中存储对应于100％的占空比的第一调光水平；在第二地址中存储对应于50％的占空比的第二调光水平；在第三地址中存储对应于5％的占空比的第三调光水平。结果，可以以这样的方式来设置目标调光水平，即，对特定的调光水平分配地址。
例如，假设目标调光水平在结束上一操作区的时间点被存储在第一地址。当电源开关110接通以开始操作区时，中央处理单元430访问第一地址并将存储在第一地址的调光水平输出为当前操作区的调光水平。中央处理单元430将通过计时器450测量的电源开关接通时间Ton与第一参考时间Tset1和第二参考时间Tset2进行比较，基于比较结果来确定是否改变用于设置目标调光水平的地址。当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2的状态下断开时，在电源开关110断开的时间点的目标调光水平被设置到存储第二调光水平的第二地址。因此，当电源开关110响应于用户操作而再次接通时，中央处理单元430访问第二地址。在另一方面，当电源开关110在电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1或者大于或等于第二参考时间Tset2的状态下断开时，在电源开关110断开的时间点的目标调光水平被维持在存储第一调光水平的第一地址。因此，当电源开关110响应于用户操作而再次接通时，中央处理单元430访问第一地址。
可以以微控制单元(MCU)的形式来设置如上所述的控制信号产生单元400，其中，微控制单元(MCU)通过半导体工艺以芯片的形式来设置。另外，可以将使能信号输入至控制信号产生单元400。从外部施加的使能信号可以激活控制信号产生单元400的全部操作或者使控制信号产生单元400的全部操作无效。
另外，当中央处理单元430访问控制信号产生单元400中的存储器420时，可以在每个写入操作中通过改变存储器420的地址来将目标调光水平写入并存储在存储器420中。利用这种结构，能够避免因存储器420中的重复写入操作而缩减产品的寿命。例如，可以在第一写入操作中将目标调光水平存储在存储器420的第一存储体或第一存储块中，可以在第二写入操作中将目标调光水平存储在存储器420的第二存储体或第二存储块中。
如上所述，在根据本发明的第一实施例的LED发光装置1000中，可以通过控制从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset的脉冲宽度或占空比来调节LED发光单元600的亮度。另外，当通过响应于用户操作切换电源开关110来改变操作区时，有区别地设置流过LED发光单元600的电流，从而允许对LED发光单元600进行亮度控制。在另一方面，根据本发明的第一实施例，LED调光器900被构造成通过以脉冲宽度调制信号的形式将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元500来控制LED发光单元600的亮度。然而，在一些实施例中，控制信号产生单元400可以输出用于直接控制驱动晶体管Qdr的栅极电压的模拟电压。当控制信号产生单元400以这种方式来实现时，在图4中示出的组件中可以省略控制电压产生器510。
根据本发明的第二实施例的LED发光装置的构造和功能
图8是根据本发明的第二实施例的LED发光装置1000的框图。根据本发明的第二实施例的LED调光器900和包括该LED调光器900的LED发光装置1000与第一实施例的LED调光器900和LED发光装置1000的区别在于，根据第二实施例的LED调光器被构造成根据调光水平以能够控制多个晶体管的驱动的数字信号的形式来输出调光控制信号Sset。然而，应该注意的是，根据第二实施例的LED调光器900的调光控制算法与参照图2描述的LED调光器900的调光控制算法和参照图3至图7描述的根据第一实施例的LED调光器900的调光控制算法基本相同。因此，根据第二实施例的LED调光器900和LED发光装置1000的下面描述将侧重于与根据第一实施例的LED发光装置1000的特征不同的特征，并将省略重复的描述。
参照图8，根据本发明的第二实施例的LED发光装置1000可以包括AC电源供应器100、整流单元200、LED调光器900和LED发光单元600。另外，根据本发明的第二实施例的LED调光器900可以包括DC电源供应器300、控制信号产生单元700和操作电流设置单元800。AC电源供应器100、整流单元200、DC电源供应器300、LED发光单元600和LED调光器900的结构和功能与根据第一实施例的LED发光装置1000的相应的组件的结构和功能相同，因此将参照根据第一实施例的LED发光装置1000的相应的组件的描述。
控制信号产生单元700接收来自DC电源供应器300的DC电压VDD。另外，控制信号产生单元700产生与选择的调光水平对应的调光控制信号Sset。根据第二实施例从控制信号产生单元700输出的调光控制信号Sset输入到操作电流设置单元800。此时，以能够控制构成操作电流设置单元800的至少一个晶体管的导通/截止操作的信号的形式来提供从控制信号产生单元700输出的调光控制信号Sset。
具体地讲，与根据第一实施例的控制信号产生单元400相似，根据第二实施例的控制信号产生单元700可以基于电源开关110响应于用户操作的切换来确定当前操作区的调光水平，基于确定的调光水平来产生调光控制信号Sset，并将调光控制信号Sset输出到操作电流设置单元800。更具体地讲，每当电源开关110响应于用户操作而切换时(即，每当电源开关110响应于用户操作从接通状态断开以结束第一操作区，然后响应于用户操作接通以开始第二操作区时)，根据这个实施例的控制信号产生单元700可以根据不同的调光水平来产生调光控制信号Sset，并将调光控制信号Sset输出到操作电流设置单元800。这里，应该注意的是，第一操作区和第二操作区是用作区分操作区的时间顺序的概念，而不是将操作区限定在特定时间点或特定区。因此，当在控制信号产生单元700在第一操作区中根据第一调光水平来控制LED发光装置1000的调光水平的同时响应于用户操作来执行电源开关110的切换时，控制信号产生单元700可以在第二操作区中根据第二调光水平来控制LED发光装置的调光水平。另外，如上所述，根据本发明的控制信号产生单元700还可以基于第一参考时间Tset1来确定电源开关110的切换操作是有效的或无效的，以确定是否改变调光水平。此外，如上所述，根据本发明的控制信号产生单元700还可以基于第二参考时间Tset2来确定用户优选的亮度，并且可以基于确定的结果来确定是否改变调光水平。下面将参照图10至图11来描述根据本发明的控制信号产生单元700的详细操作。
操作电流设置单元800响应于输入的调光控制信号Sset来设置LED发光单元600的驱动电流Idr。为此，操作电流设置单元800电连接到发光单元600的阴极。通过调节电阻来实现操作电流设置单元800对驱动电流Idr的设置。
图9是根据本发明的第二实施例的LED发光装置的电路图，示出了控制信号产生单元700和操作电流设置单元800的操作。如图9中所示，将DC电源供应器300的输出电压用作控制信号产生单元700的DC电压VDD。
在另一方面，表2示出了基于电源开关接通时间Ton、第一参考时间Tset1和第二参考时间Tset2，根据第二实施例的LED发光装置1000的当前操作区(第一操作区)的调光水平与LED发光装置1000的下一操作区(第二操作区)的调光水平之间的关系。由于根据第二实施例的控制信号产生单元700的调光控制算法与根据第一实施例的控制信号产生单元400的调光控制算法基本相同，因此表2与表1基本相同。因此，将省略重复的描述。另外，表3示出了从控制信号产生单元700输出的实际调光控制信号Sset与LED发光单元600的亮度之间的根据目标调光水平的关系。另外，图10是示出根据本发明的第二实施例的控制信号产生单元的操作的状态图，图11是示出根据本发明的第二实施例的LED发光装置的操作的时序图。
接下来，将参照表2、表3以及图9至图11来更详细地描述根据本发明的第二实施例的控制信号产生单元700的调光控制算法。
表2
在表2中，电源开关接通时间Ton是指LED发光装置1000的第一操作区的时间长度。即，在表2中，电源开关接通时间Ton是指从电源开关110响应于用户操作而接通以开始第一操作区的时间点到电源开关110响应于用户操作而断开以结束第一操作区的时间点的时间段。如表2中所示，基于第一操作区的调光水平和第一操作区中的电源开关接通时间Ton来确定第二操作区的调光水平。
如表2中所示，可以看到，基于第一操作区的调光水平以及第一操作区中的电源开关接通时间Ton与第一参考时间Tset1和第二参考时间Tset2的比较结果来设置第二操作区的调光水平。即，在响应于用户操作通过断开电源开关110来结束第一操作区的时间点被设置为目标调光水平的调光水平变成第二操作区的调光水平。
因此，在从电源开关响应于用户操作而断开以结束第一操作区的时间点开始经过预定的时间段之后，当电源开关110响应于用户操作再次接通以开始第二操作区时，根据第二实施例的控制信号产生单元700读取被设置为目标调光水平的调光水平，在第二操作区中根据读取的调光水平产生用于执行调光控制的调光控制信号Sset，并将调光控制信号Sset输出到操作电流设置单元800。
参照图9，根据第二实施例的操作电流设置单元800可以包括控制电压产生器810和电流驱动器820。
控制电压产生器810由多个晶体管QN0、QN1、QN2和电阻器R4、R5、R6、Rb、Rk构成。调光控制信号Sset0、Sset1、Sset2分别输入到晶体管QN0、QN1、QN2的栅极。另外，电阻器R4、R5、R6分别连接到晶体管QN0、QN1、QN2的漏极。
电阻器R4、R5、R6连接在晶体管的漏极和第七节点N7之间。参考电阻器Rk连接在参考电压Vk和第七节点N7之间。可以从单独的电源供应器来供应参考电压Vk，可以通过电流驱动器820的线性放大器821的源电压来供应参考电压Vk。
另外，可以根据将被导通的晶体管来不同地设置从第七节点N7指向接地端的等效电阻器。通过从第七节点N7指向接地端的等效电阻器以及设置在参考电压Vk和第七节点N7之间的参考电阻器Rk来确定控制电压Vt(第七节点N7处的电压)。这意味着，晶体管QN0、QN1、QN2根据调光控制信号Sset而选择性地导通，等效电阻器根据晶体管QN0、QN1、QN2的导通/截止状态而变化，从而可以控制控制电压Vt。
此外，基础电阻器Rb连接在第七节点N7和接地端之间。基础电阻器Rb还连接在线性放大器821的正输入端和接地端之间。因此，基础电阻器Rb防止线性放大器821的正输入端被设置为接地电平。
此外，尽管本实施例被示出为通过三个晶体管的导通/截止控制来实现对从第七节点N7指向接地端的等效电阻器的调节，但是可以根据需要来改变彼此并联连接的晶体管的数量。另外，可以基于参考电阻器Rk的值以各种方式来设置连接在晶体管的漏极和第七节点N7之间的电阻器的值。
电流驱动器820接收控制电压Vt并确定LED发光单元600的驱动电流Idr。为此，电流驱动器包括线性放大器821、驱动晶体管Qdr和驱动电阻器Rdr。控制电压Vt施加至线性放大器821的正向输入端，第六节点N6处的电压施加至线性放大器821的反向输入端。驱动晶体管Qdr连接在LED发光单元600和第六节点N6之间。驱动晶体管Qdr的栅极连接到线性放大器821的输出端。另外，驱动电阻器Rdr连接在第六节点N6和接地端之间。
如果施加某一电平的控制电压Vt并且第六节点N6处的电压的电压电平小于控制电压Vt，则线性放大器821输出正电压电平，从而驱动晶体管Qdr导通。因此，流过驱动晶体管Qdr的驱动电流Idr增大。当驱动电流Idr增大时，第六节点N6处的电压通过驱动电阻器Rdr而增大。第六节点N6处的电压持续增加，直至电压变成基本等于控制电压Vt。这是两个输入端处的电压因放大器的虚短路而具有基本相等的电平的现象。即，第六节点N6处的电压跟随控制电压Vt。
因此，控制电压Vt确定第六节点N6处的电压，并确定流经驱动电阻器Rdr的驱动电流Idr。流过驱动晶体管Qdr的驱动电流Idr为Vt/Rdr。
如上所述，根据第二实施例的控制电压产生器810由多个晶体管构成。因此，根据第二实施例的控制信号产生单元700和控制电压产生器810被构造为允许多个晶体管选择性地导通/截止。因此，以能够使操作电流设置单元800的晶体管导通/截止的电压电平的形式来提供调光控制信号Sset。即，以能够使晶体管导通/截止的高电平电压或低电平电压的形式来提供从控制信号产生单元700输出的调光控制信号Sset。因此，可以以数字信号的形式来提供调光控制信号Sset。具有数字信号形式的调光控制信号Sset使操作电流设置单元800的晶体管选择性地导通/截止。
如上所述，表3示出了从控制信号产生单元700输出的实际调光控制信号Sset与LED发光单元600的亮度之间的根据目标调光水平的关系。
表3
当在第一操作区结束之后电源开关110响应于用户操作再次接通以开始第二操作区时，控制信号产生单元700读取被设置为目标调光水平的调光水平并输出与调光水平对应的调光控制信号Sset。因此，如表3中所示，当在第二操作区开始时设置的目标调光水平为第一调光水平时，控制信号产生单元700将与第一调光水平对应的调光控制信号“000”输出至操作电流设置单元800。在这种情况下，由于所有信号Sset0至Sset2为低电平电压，因此三个晶体管QN0至QN2全部截止。因此，控制电压Vt具有最高的电平。这样，第一调光水平为与LED发光单元600的100％的最大亮度对应的调光水平。另外，当在第二操作区开始时设置的目标调光水平为第二调光水平时，控制信号产生单元700将与第二调光水平对应的调光控制信号“001”输出至操作电流设置单元800。由于信号Sset0为高电平电压并且信号Sset1和Sset2为低电平电压，因此晶体管QN0导通，晶体管QN1至QN2维持在截止状态。因此，根据第二调光水平的控制电压Vt变得比根据第一调光水平的控制电压Vt低。这样的第二调光水平为与LED发光单元600的50％的最大亮度对应的调光水平。同样地，当在第二操作区开始时设置的目标调光水平为第三调光水平时，控制信号产生单元700将与第三调光水平对应的调光控制信号“011”输出至操作电流设置单元800。由于信号Sset0和Sset1为高电平电压并且信号Sset2为低电平电压，因此两个晶体管QN0、QN1导通，单个晶体管QN2维持在截止状态。因此，根据第三调光水平的控制电压Vt变得小于根据第二调光水平的控制电压Vt。这样的第三调光水平为与LED发光单元600的5％的最大亮度对应的调光水平。
此外，根据第二实施例的控制信号产生单元700的构造可以与如图5中示出的根据第一实施例的控制信号产生单元的构造基本相同。在这种情况下，根据第二实施例，图5的脉冲宽度调制器460省略或者是非使能的。另外，输入/输出单元470是使能的。
基于这样的构造，将参照图5来描述根据第二实施例的控制信号产生单元700。
在存储器420中，存储在电源开关110接通时(即，在相应的操作区开始时)用于产生针对某一操作区的调光控制信号Sset的目标调光水平。中央处理单元430发出指令型的存取信号，存储器响应于存取信号将存储的目标调光水平输出到输入/输出单元470。输入/输出单元470产生调光控制信号Sset并以并行数据的形式输出调光控制信号Sset。因此，调光控制信号Sset可以以数字信号的形式对控制电压产生器810的晶体管的导通/截止操作进行控制。因此，可以以具有一定比特并且呈并行结构的信号形式来提供输出的控制信号Sset。
关于输出调光控制信息的存储器，中央处理单元430可以对新的目标调光水平执行写入操作。如表2和表3中所示地实施该操作。简短地讲，中央处理单元430将由计时器450输入的电源开关接通时间Ton与预设的第一参考时间Tset和预设的第二参考时间Tset进行比较。
如果计时器450测量的电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1，则中央处理单元430维持存储在存储器420中的目标调光水平。当计时器450测量的电源开关接通时间Ton达到第一参考时间Tset1时，中央处理单元430将存储在存储器420中的目标调光水平改变成紧接着当前操作区的调光水平的调光水平并存储改变的调光水平。此外，当计时器450测量的电源开关接通时间Ton达到第二参考时间Tset2时，中央处理单元430将存储在存储器420中的目标调光水平从紧接着当前操作区的调光水平的调光水平再次改变成当前操作区的调光水平，并且存储并维持当前操作区的调光水平作为目标调光水平。
在另一方面，如在第一实施例中，可以以不同的方式来实现前述操作。例如，在存储器420的每个特定的地址处，构建并存储相应的调光水平。具体地，在第一地址处存储对应于100％的占空比的第一调光水平；在第二地址处存储对应于50％的占空比的第二调光水平；在第三地址处存储对应于5％的占空比的第三调光水平。结果，可以以这样的方式来设置目标调光水平，即，对特定的调光水平分配地址。
例如，假设在结束上一操作区的时间点，目标调光水平被存储在第一地址。当电源开关110接通以开始操作区时，中央处理单元430访问第一地址并将存储在第一地址的调光水平输出为当前操作区的调光水平。中央处理单元430将通过计时器450测量的电源开关接通时间Ton与第一参考时间Tset1和第二参考时间Tset2进行比较，根据比较结果来确定是否改变用于设置目标调光水平的地址。当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2的状态下断开时，在电源开关110断开的时间点的目标调光水平被设置至存储第二调光水平的第二地址。因此，当电源开关110响应于用户操作而再次接通时，中央处理单元430访问第二地址。在另一方面，当电源开关110在电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1或者大于或等于第二参考时间Tset2的状态下断开时，在电源开关110断开的时间点的目标调光水平被维持在存储第一调光水平的第一地址。因此，当电源开关110响应于用户操作而再次接通时，中央处理单元430访问第一地址。
另外，可以以微控制单元(MCU)的形式来设置控制信号产生单元700，其中，微控制单元(MCU)以芯片的形式来设置。此外，可以将使能信号输入至控制信号产生单元700。使能信号可以激活控制信号产生单元700的操作或者使控制信号产生单元700的操作无效。
另外，当中央处理单元430访问控制信号产生单元700中的存储器420时，可以在每个写入操作中通过改变存储器420的地址来将目标调光水平写入并存储在存储器420中。利用这种结构，能够避免因存储器420的重复写入操作而缩减产品的寿命。例如，可以在第一写入操作中将目标调光水平存储在存储器420的第一存储体或第一存储块中，可以在第二写入操作中将目标调光水平存储在存储器420的第二存储体或第二存储块中。
图10示意性地示出了根据本发明的第二实施例的控制信号产生单元700的目标调光水平设置算法。图11示出了六个操作区、第一节点(N1)的电压电平、电源开关110的操作状态、在相应的区域中从控制信号产生单元400输出的调光控制信号Sset、控制电压Vt等，其中，六个操作区包括第一操作区(t1～t2)、第二操作区(t3～t4)、第三操作区(t5～t6)、第四操作区(t7～t8)、第五操作区(t9～t10)和第六操作区(t11～t12)。除了调光控制信号Sset的形式以外，在图7中示出的关于根据第一实施例的控制信号产生单元400的时序图与根据第二实施例的控制信号产生单元700的时序图相同，因此将省略重复的描述。
在图11的时序图中，第一操作区的目标调光水平被设置为第一调光水平并被存储在存储器中。因此，当电源开关110在时间点t1响应于用户操作而接通以开始第一操作区时，控制信号产生单元700产生调光控制信号Sset并将调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元800，其中，调光控制信号Sset对应于被设置为目标调光水平的第一调光水平。如上所述，根据第二实施例的控制信号产生单元700可以以用于控制多个晶体管的驱动的数字信号的形式来输出调光控制信号Sset。因此，在一些实施例中，调光水平可以由数字信号构成并存储在存储器中。在这种情况下，第一调光水平可以是具有值“000”的数字信号，第二调光水平可以是具有值“001”的数字信号，第三调光水平可以是具有值“011”的数字信号。当以这种方式提供调光水平时，控制信号产生单元700可以被构造成读取存储在存储器中的目标调光水平，而不是产生与目标调光水平对应的调光控制信号Sset，并被构造成将读取的目标调光水平输出为调光控制信号Sset。因此，当电源开关110在时间点t1响应于用户操作而接通以开始第一操作区时，控制信号产生单元700把被设置为目标调光水平的第一调光水平(000)输出至操作电流设置单元800。另外，在时间点t1，开始测量电源开关接通时间Ton。在时间点t2，电源开关110响应于用户操作而断开，从而结束第一操作区。由于第一操作区的电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2，因此在结束第一操作区的时间点的目标调光水平为第二调光水平。因此，在时间点t3，当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始第二操作区时，控制信号产生单元700将第二调光水平(001)作为调光控制信号Sset输出至操作电流设置单元800，其中，第二调光水平(001)被设置为目标调光水平。如图11中所示，由于第二操作区的电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2，因此在结束第二操作区的时间点t4的目标调光水平为第三调光水平。因此，在第三操作区中，根据第三调光水平(011)来执行对LED发光装置1000的调光控制。此外，如图中所示，由于第三操作区的电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2，因此在结束第三操作区的时间点t6的目标调光水平为第一调光水平。因此，在第四操作区中，根据第一调光水平(000)来执行对LED发光装置1000的调光控制。在另一方面，与第一操作区至第三操作区不同，在第四操作区中的电源开关接通时间Ton大于或等于第二参考时间Tset2。因此，基于前述算法，第四操作区的调光水平(即，第一调光水平(000))被确定为用户优选的亮度，第一调光水平(000)在结束第四操作区的时间点t8被维持为目标调光水平。因此，在第五操作区，与在第四操作区中一样根据第一调光水平(000)来执行对LED发光装置1000的调光控制。此外，与第一操作区至第四操作区不同，在第五操作区中的电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1。因此，在结束第五操作区的时间点t10，将第一调光水平(000)维持为目标调光水平。结果，在第六操作区中，与在第五操作区中一样根据第一调光水平(000)来执行对LED发光装置1000的调光控制。
在这个实施例中，通过操作电流设置单元800的晶体管QN0至QN2的切换操作来确定对LED发光单元600的亮度控制。通过控制信号产生单元700的控制信号Sset0至Sset2来实现对操作电流设置单元800的晶体管QN0至QN2的切换操作。
根据上面两个实施例，可以以脉冲宽度调制信号的形式或者以能够选择电阻的栅极调光控制信号的形式来提供调光控制信号。脉冲宽度调制信号设置控制电压的电平，发光单元的驱动电流Idr根据设置的控制电压来确定。此外，在电源开关110切换之后，根据目标调光水平来设置用于驱动LED发光单元600的驱动电流。
根据本发明的一个实施例的LED发光装置的调光控制的示例
图12是示出根据本发明的一个示例性实施例的LED发光装置的调光控制过程的流程图。在下文中，参照图12，将详细描述根据本发明的LED发光装置1000的调光控制过程。
为了便于描述和更好的理解，将参照根据本发明的第一实施例的LED发光装置1000来描述在图12中示出的实施例，并且假设：在S1100之前响应于用户操作，电源开关110断开且第一操作区结束，并且在结束第一操作区的时间点的目标调光水平被设置为第二调光水平。
首先，LED调光器900确定电源开关110是否响应于用户操作而接通(S1100)。可以采用本领域中已知的各种技术来确定电源开关110是否接通和/或断开。例如，根据本发明的LED调光器900可以被构造成基于整流单元200是否供应整流电压Vrec来检测电源开关110的操作状态。当电源供应根据S1100中的确定结果启动时，LED调光器900读取预设的目标调光水平，并在相应的操作区中(即，在第二操作区中)根据读取的目标调光水平执行亮度控制(S1102)。如上所述，由于第二调光水平被设置为目标调光水平，因此LED调光器900根据第二调光水平控制LED发光装置1000的亮度。此时，LED调光器900开始测量电源开关接通时间Ton(S1102)。
在LED发光装置1000在第二操作区中被驱动的同时，继续对电源开关接通时间Ton的测量。LED调光器900将测量的电源开关接通时间Ton与第一参考时间Tset1进行比较(S1104)，当测量的电源开关接通时间Ton达到第一参考时间Tset1时，LED调光器900将当前设置为第二调光水平的目标调光水平改变为第三调光水平，并存储第三调光水平(S1108)。
在另一方面，LED调光器900继续确定电源供应是否被阻断，即，电源开关110是否响应于用户操作而断开(S1106、S1112、S1116)。当电源开关110在电源开关接通时间Ton小于第一参考时间Tset1的时间点断开以结束第二操作区时(S1106)，LED调光器900结束程序。此时，在开始第二操作区的时间点的目标调光水平和在结束第二操作区的时间点的目标调光水平为同样的第二调光水平。因此，在这种情况下，即使当电源开关110响应于用户操作再次接通以开始第三操作区时，由于目标调光水平被设置为第二调光水平，因此LED调光器900在第三操作区中根据第二调光水平来执行对LED发光装置1000的调光控制。
在另一方面，当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第一参考时间Tset1且小于第二参考时间Tset2的时间点断开以结束第二操作区时(S1112)，在开始第二操作区的时间点的目标调光水平为第二调光水平，在结束第二操作区的时间点的目标调光水平为第三调光水平，因此彼此不同。因此，在这种情况下，当电源开关110响应于用户操作而再次接通以开始第三操作区时，LED调光器900在第三操作区中根据第三调光水平执行对LED发光装置1000的调光控制，其中，第三调光水平为在结束第二操作区的时间点的目标调光水平。
此外，当继续第二操作区直至电源开关接通时间Ton达到第二参考时间Tset2时(S1110)，LED调光器900确定第二操作区的调光水平为用户优选的亮度。因此，在电源开关接通时间Ton达到第二参考时间Tset2的时间点，LED调光器900将在S1108中已经被设置为第三调光水平的目标调光水平改变并设置为第二调光水平(S1114)。因此，当电源开关110在电源开关接通时间Ton大于或等于第二参考时间Tset2的时间点断开以结束第二操作区时(S1116)，在开始第二操作区的时间点的目标调光水平和在结束第二操作区的时间点的目标调光水平为同一第二调光水平。因此，在这种情况下，即使当电源开关110响应于用户操作再次接通以开始第三操作区时，与在第二操作区中一样，LED调光器900在第三操作区中根据第二调光水平执行对LED发光装置1000的调光控制。
尽管上面已经描述了一些实施例，但是本发明不限于前述实施例和特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种修改、改变和变更。

Claims (19)

1.一种用于LED发光装置的调光控制的LED调光器，LED发光装置包括电源开关、驱动电压供应器和LED发光单元，
其中，当LED发光装置的操作区因电源开关响应于用户操作的切换而改变时，LED调光器在电源开关切换之后的操作区中选择与在电源开关切换之前的操作区中的调光水平不同的调光水平，其中，电源开关切换之后的操作区称为“第k+1操作区”，k为正整数，电源开关切换之前的操作区称为“第k操作区”，并且LED调光器在第k操作区中根据选择的调光水平来控制LED发光单元的亮度，
其中，调光水平通过读取一次在电源开关响应于用户操作而接通以供电的时间点设置的目标调光水平，然后将读取的目标调光水平确定为相应的操作区的调光水平来确定，所述时间点为新的操作区开始的时间点。
2.根据权利要求1所述的LED调光器，其中，LED调光器包括由根据调光水平的大小顺序地构建并存储的第一调光水平至第n调光水平构成的调光水平组，其中，n为2或大于2的正整数，并且当操作区因电源开关的切换而改变时，LED调光器在调光水平组中顺序地改变调光水平，并在具体的操作区中根据改变的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
3.根据权利要求2所述的LED调光器，其中，当电源开关接通以开始第k操作区时，目标调光水平被设置为第i调光水平，并且LED调光器读取目标调光水平，在第k操作区中根据被读取为目标调光水平的第i调光水平来控制LED发光单元的亮度，并在根据第i调光水平控制LED发光单元的亮度之后立即将目标调光水平设置为第i+1调光水平，其中，i为n或小于n的正整数。
4.根据权利要求3所述的LED调光器，其中，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
5.根据权利要求3所述的LED调光器，其中，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
6.根据权利要求3所述的LED调光器，其中，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，LED调光器在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平，第二参考时间大于第一参考时间。
7.一种LED发光装置，包括：
电源开关，连接在AC电源和整流单元之间，并响应于用户操作选择性地输出由AC电源供应的AC电压；
驱动电压供应器，连接到电源开关，通过对经由电源开关输出的AC电压进行整流来产生驱动电压，并将驱动电压输出至LED发光单元和LED调光器；
LED调光器，当LED发光装置的操作区因电源开关响应于用户操作的切换而改变时，LED调光器在电源开关切换之后的操作区中选择与在电源开关切换之前的操作区中的调光水平不同的调光水平，其中，电源开关切换之后的操作区称为“第k+1操作区”，k为正整数，电源开关切换之前的操作区称为“第k操作区”，并且LED调光器在第k操作区中根据选择的调光水平来控制LED发光单元的亮度；以及
LED发光单元，在LED调光器的控制下发射光，
其中，调光水平通过读取一次在电源开关响应于用户操作而接通以供电的时间点设置的目标调光水平，然后将读取的目标调光水平确定为相应的操作区的调光水平来确定，所述时间点为新的操作区开始的时间点。
8.根据权利要求7所述的LED发光装置，其中，驱动电压供应器包括整流单元，整流单元对AC电压执行全波整流，并将全波整流电压输出至LED发光单元和LED调光器。
9.根据权利要求7所述的LED发光装置，其中，LED调光器包括由根据调光水平的大小顺序地构建并存储的第一调光水平至第n调光水平构成的调光水平组，其中，n为2或大于2的正整数，并且当操作区因电源开关的切换而改变时，LED调光器在调光水平组内顺序地改变调光水平，并在具体的操作区中根据改变的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
10.根据权利要求9所述的LED发光装置，其中，当电源开关接通以开始第k操作区时，目标调光水平被设置为第i调光水平，并且LED调光器读取目标调光水平，在第k操作区中根据被读取为目标调光水平的第i调光水平来控制LED发光单元的亮度，并在根据第i调光水平控制LED发光单元的亮度之后立即将目标调光水平设置为第i+1调光水平，其中，i为n或小于n的正整数。
11.根据权利要求10所述的LED发光装置，其中，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
12.根据权利要求10所述的LED发光装置，其中，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
13.根据权利要求10所述的LED发光装置，其中，电源开关一接通以开始第k操作区时，LED调光器就测量电源开关接通时间，LED调光器在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平，并且在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平，第二参考时间大于第一参考时间。
14.一种用于LED发光装置的调光控制的控制方法，LED发光装置包括电源开关、驱动电压供应器、LED调光器和LED发光单元，所述方法包括：
(a)确定电源开关是否响应于用户操作而接通；
(b)当电源开关接通时，读取预设的目标调光水平并根据读取的调光水平来开始控制LED发光单元的亮度以开始第k操作区，k为正整数；
(c)在开始控制LED发光单元的亮度之后，立即将目标调光水平改变为紧接着读取的调光水平的调光水平；以及
(d)确定电源开关是否响应于用户操作而断开，当确定电源开关断开时，结束第k操作区，
其中，在步骤(c)中改变并设置的目标调光水平变成第k+1操作区中的调光水平。
15.根据权利要求14所述的用于LED发光装置的调光控制的控制方法，其中，LED调光器包括由根据调光水平的大小顺序地构建并存储的第一调光水平至第n调光水平构成的调光水平组，n为2或大于2的正整数，
所述方法还包括：
通过执行步骤(a)至步骤(d)，当操作区因电源开关的切换而改变时，在调光水平组中顺序地改变调光水平，并在具体的操作区中根据改变的调光水平来控制LED发光单元的亮度。
16.根据权利要求15所述的用于LED发光装置的调光控制的控制方法，其中，当在步骤(a)之前的第k-1操作区结束时，在第k操作区中将目标调光水平设置为第i调光水平，i为n或小于n的正整数，
步骤(b)包括当第k操作区开始时读取目标调光水平，并根据被读取为目标调光水平的第i调光水平来开始控制LED发光单元的亮度，
步骤(b)包括将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
17.根据权利要求16所述的用于LED发光装置的调光控制的控制方法，其中，步骤(b)包括电源开关一接通以开始第k操作区时就测量电源开关接通时间，步骤(c)包括在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平。
18.根据权利要求16所述的用于LED发光装置的调光控制的控制方法，其中，步骤(b)包括电源开关一接通以开始第k操作区时就测量电源开关接通时间，
步骤(c)包括在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平。
19.根据权利要求16所述的用于LED发光装置的调光控制的控制方法，其中，步骤(b)包括电源开关一接通以开始第k操作区时就测量电源开关接通时间，
步骤(c)包括：
(c-1)在测量的电源开关接通时间达到预设的第一参考时间的时间点将目标调光水平设置为第i+1调光水平；以及
(c-2)在测量的电源开关接通时间达到预设的第二参考时间的时间点将已经被设置为第i+1调光水平的目标调光水平重新设置为第i调光水平，第二参考时间大于第一参考时间。
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