CN105101533B - 用于控制一个或多个发光二极管(led)的方法、设备及电路 - Google Patents

用于控制一个或多个发光二极管(led)的方法、设备及电路 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式涉及用于LED驱动器的待机功率，公开了调节一个或多个LED的第一参数的方法、设备和电路。还可以公开该方法、设备和电路响应于调光器接口的指示，从调节一个或多个LED的第一参数切换成在一个或多个光生成门限以下调节第二参数，并且从调节第一参数切换成调节第二参数使一个或多个LED进入非光生成模式。

Description

用于控制一个或多个发光二极管 (LED) 的方法、设备及电路
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)和用于控制LED的技术。
背景技术
功率转换器，包括反激转换器和降压-升压转换器，可以被用作具有具体电流和/或电压要求的负载、比如发光二极管(LED)链的驱动器。LED链的光强度由流过它的电流量控制。一般而言，闭环电流控制可以用来保持电流恒定。对于具有高电流负载的照明，可以使用开关模式控制器。单级功率转换器(例如，反激转换器、降压-升压转换器)在一些示例中可以用单个磁和开关元件来调节功率输出的电流或者电压。
发明内容
一般而言，本公开内容的各种示例涉及具有通过电压模式控制或者电流模式控制而生成的调节的电流调节单级功率转换器。本公开内容的各种实施例可以在发光二极管(LED)的标称电压以下主动地调节输出电压，由此使在输出的电压不足以从LED产生光。本公开内容的各种示例也可以增强达到期望的电压值的能力，由此减少或者实质上消除关闭反馈控制电路的风险而无需附加开关或者次级功率供应。
在一个示例中，公开内容涉及一种方法，该方法包括：调节连接到一个或多个部件的一个或多个发光二极管(LED)的第一参数；以及响应于来自调光器接口的指示，从调节一个或多个LED的第一参数切换成在一个或多个LED的光生成门限以下调节第二参数，其中从调节第一参数切换成调节第二参数使一个或多个LED进入非光 生成模式。
在另一示例中，公开内容涉及一种设备，该设备包括：一个或多个部件，配置为在负载施加经调节的电流或经调节的电压中的至少一个，其中负载包括一个或多个发光二极管(LED)；以及控制器单元，配置为调节连接到一个或多个部件的一个或多个LED的第一参数，其中控制器单元响应于来自调光器接口的指示从调节一个或多个LED的第一参数切换成在一个或多个LED的光生成门限以下调节第二参数，其中从调节第一参数切换成调节第二参数使一个或多个LED进入非光生成模式。
在另一示例中，公开内容涉及一种电路，该电路包括：一个或多个部件，配置为在负载施加经调节的电流或者经调节的电压中的至少一个，其中负载包括一个或多个发光二极管(LED)；以及控制器单元，配置为调节连接到一个或多个部件的一个或多个LED的第一参数，其中控制器单元响应于来自调光器接口的指示从调节一个或多个LED的第一参数切换成在一个或多个LED的光生成门限以下调节第二参数，其中从调节第一参数切换成调节第二参数使一个或多个LED进入非光生成模式。
在附图和以下描述中阐述本发明的一个或者多个实施例的细节。本发明的其它特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求中变得清楚。
附图说明
图1是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的用于转换来自电源的功率的***的框图。
图2是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的用于转换来自电源的功率并且关闭LED、而无附加开关或者次级功率供应的***的示例的框图。
图3是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的用于转换来自电源的功率并且关闭LED、而无附加开关或者次级功率供应的系 统的示例的电路图。
图4是图示根据本公开内容的示例的具有调光器接口的控制器的操作的示例的流程图，该示例举例说明利用调光器接口使能信号来实现电压或者电流调节的过程。
图5是图示根据本公开内容的示例的具有调光器接口的控制器单元的操作的示例的流程图，该示例举例说明利用调光器接口停用信号来实现电压调节的过程。
图6是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的如在图1中描述的控制器单元的示例过程的流程图。
具体实施方式
在开关模式功率供应(SMPS)(例如单级功率转换器)中，交流(AC)功率输入、DC功率输入或者AC和DC的组合被滤波并且被直接整流以利用经调节的电流和/或电压获得直流(DC)功率输出，单级功率转换器通常被调节，并且为了保持输出电流和/或电压恒定，功率供应运用反馈控制器，反馈控制器经由直接的测量的反馈或者经由推断的测量而被间接测量来监视由被监视的负载所汲取的电流、电压和/或功率。
在一些应用中，使用反激转换器(例如反激变压器)或者非隔离降压-升压转换器、比如DC/DC转换器或者AC/DC转换器的单级功率转换器(下文称为“功率转换器”或者“转换器”)可以接收功率(例如电压、电流等)输入并且转换(例如通过增加或者减少)功率输入为具有与功率输入的电压或者电流不同的(例如，经调节的)电压或者电流的功率(例如电压、电流等)输出，例如，以在用于向负载(例如器件或者LED)供电的经调节的电平向负载提供功率输出。
在任一情况下，功率转换器可以具有布置在功率级配置中的一个或者多个开关(例如，基于MOS功率开关晶体管的开关、基于氮化镓(GaN)的开关或者其它类型的开关器件)，功率转换器根据一 种或者多种调制技术对其进行控制以改变功率输出的电流或者电压的。
功率转换器可以包括用于使用调制技术来控制(例如接通和关断)功率级的一个或者多个开关的一个或者多个门驱动器和控制逻辑。功率级的开关的这样的调制可以根据脉冲密度调制(PDM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)或者另一适当调制技术操作。通过使用调制技术来控制功率级的开关，功率级可以调节功率转换器输出的功率的电流或者电压。
一些功率转换器可以使用反馈电路和用于执行电流感测和/或电压感测的技术来获得关于功率输出的电流或者电压的信息。功率转换器可以使用该使用反馈电路和技术而接收的信息以提高功率输出的准确性。例如，功率转换器可以使用反馈信息来将功率输出的电压或者电流包含在用于满足负载的电压和/或电流要求的特定容限或者门限窗口内。一些功率转换器可以使用电压感测作为反馈电路和技术的一个示例以确定向负载输出的功率的实时电压。如果功率转换器确定电压未满足负载的电压要求，则功率转换器可以调整或者改变功率转换器如何控制功率开关，以便调整或者改变功率输出的电压直至功率输出的电压被包含在容限窗口内并且满足与负载的电压要求关联的电压。
例如，一些电路可以将LED调暗至无光生成(例如，在0-10V调光器接口上的0V)，但是这需要次级功率供应以保持IC醒着以便接收唤醒信号。如果无次级功率供应，则另一选项是调光至最小光水平，但是这一方式不允许LED无光生成。在一些示例中，调光控制输入可以来自能够提供可变数字输入的任何源(例如，0-10V调光器接口、1-10V调光器接口、电压接口、电流接口、RF接口、数字可寻址照明接口(例如DALITM)、舍相调光器、PLC、数字复用(DMX)照明控制器、以太网接口、处理器、光接口、红外接口等)。
一般而言，本公开内容的电路和技术可以实现一种包括单级功率转换器的***，其用于输出具有比消除LED的光生成的光生成门 限更低的电压或者电流的功率，同时向控制器提供足够功率以防止控制器关闭，而全无增加成本、添加次级功率供应和/或降低功率转换器的效率。换而言之，本公开内容可以允许调光器接口的输入变成0V或者意味着无光生成模式的任何输入，而消除LED的光生成并且防止控制电路装置关闭。一种具有包括反激转换器的功率转换器的***可以包括一个或者多个功率开关、驱动器/控制逻辑和反馈控制电路装置(例如0-10V调光器接口、微处理器、或射频(RF)接口、数字可寻址光接口、舍相、PLC等)。反激转换器可以被使用在AC/DC和DC/DC转换二者中，其中电隔离或者无隔离在输入与输出之间。更具体地，反激转换器可以是具有耦合的电感器的隔离型降压-升压转换器，以形成变压器(例如“反激变压器”)，从而电压比率因附加隔离优点而倍增。
图1是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的用于转换来自电源2的功率的***1的框图。图1示出***1为具有四个分离和不同部件，表示为电源2、功率转换器4、控制器单元6和负载8，然而，***1可以包括附加或者更少部件。例如，电源2、功率转换器4、控制器单元6和负载8可以是四个个别部件或者可以表示提供如本文描述的***1的功能的一个或者多个部件的组合。
***1包括向***1提供电功率的电源2。电源2的许多示例存在并且可以包括但不限于电力网、发电机、变压器、电池、太阳能板、风车、再生制动***、水电或者风力发电机、或者能够向***1提供电功率的任何其它形式的设备。
***1包括作为开关模式功率供应操作的功率转换器4，其将电源2提供的一种电功率形式转换成用于向负载8供电的不同和可用电功率形式。功率转换器4可以包括反激转换器，其输出具有比反激转换器接收的输入功率的电压更高的电压的功率。反激转换器可以被使用在AC/DC和DC/DC转换二者中，其中电隔离或者无隔离在输入与任何输出之间。更确切地，反激转换器可以是具有耦合的电感器以形成变压器的降压-升压转换器，从而电压比率因附加隔离 优点而倍增。功率转换器4的示例可以包括电池充电器、微处理器功率供应等。功率转换器4可以作为DC到DC或者AC到DC转换器操作。
***1还包括控制器单元6和负载8。负载8在功率转换器4转换的电功率由控制器单元6调节之后接收功率。在一些示例中，负载8使用来自功率转换器4的经调节的电功率。负载8的许多示例存在并且可以包括但不限于发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、量子点发光二极管(量子点LED)、电致发光元件、计算设备和有关部件，比如微处理器、电气部件、电路、膝上型计算机、桌面型计算机、平板型计算机、移动电话、电池(即可再充电)、扬声器、照明单元、汽车/船只/航空/火车有关部件、电机、变压器或者从功率转换器接收电压或者电流的任何其它类型的电气设备和/或电路装置。
电源2可以通过链路10提供具有电压和/或电流的电功率。负载8可以通过链路12接收具有第二电压和/或电流的、由功率转换器4转换的、并且由控制器单元6使用链路14调节的电功率。链路10、12、14、16、18和20可以代表能够从一个位置向另一位置传导电功率的任何介质。链路10、12和14的示例包括但不限于物理和/或无线的电传输介质，比如电气接线、电气线路、传导气体管、双绞线等。链路10和12中的每个链路提供分别在电源2与功率转换器4以及功率转换器4与负载8之间的电耦合。链路14提供在控制器单元6与功率转换器4之间的电耦合，从而控制器单元6向功率转换器4发送命令以便调节向负载8递送的功率转换器4的输出功率。在一些示例中，链路14可以与集成电路(IC)的电流感测(CS)管脚关联。在其它示例中，链路14可以与IC的栅极驱动(GD)管脚关联。链路18提供反馈回路或者电路，用于向控制器单元6输送与通过链路12从功率转换器4向负载8输出的经调节的功率的特性相关联的信息。在一些示例中，链路18可以与集成电路的供应电压(Vcc)管脚关联，并且供应电压用来向集成电路供电。另外，链路 20提供输入、反馈回路或者电路，用于向控制器单元6输送与通过链路10从电源2向功率转换器4输出的功率的特性相关联的信息。在一些示例中，链路20可以与IC的高电压供应(HV)管脚关联。
在图1的示例中，电源2递送的电功率可以由功率转换器4转换成具有满足负载8的电压和/或电流要求的经调节的电压和/或电流的功率。例如，电源2可以输出、并且功率转换器4可以接收在链路10具有第一电压的功率。功率转换器4可以将具有第一电压的功率转换成具有负载8需要的第二电压的功率。功率转换器4可以在链路12输出具有第二电压的功率。
***1的控制器单元6通过链路20耦合到功率转换器4在链路10的输入、通过链路18耦合到功率转换器4在链路12的输出，并且在链路16接收输入。控制器单元6还经由链路14耦合到功率转换器4以发送信号或者命令以控制功率转换器4，以便控制功率转换器4的各种操作。链路16向控制器单元6的调光器接口递送输入，从而允许控制器单元6基于输入来调整功率转换器4的功率输出。在一些示例中，控制器单元6可以根据通过链路16接收的输入来调整功率转换器4的功率输出的电流，该输入指示负载8的期望的调光器水平(例如，LED的期望的调光器水平或者非光生成模式、电流增加使亮度增加和电流减小使亮度减小)。在一些示例中，控制器单元6可以在负载8的电流门限以下调整功率转换器4的功率输出的电流，这使负载8进入非光生成模式。在其它示例中，控制器单元6可以根据通过链路16接收的输入来调整功率转换器4的功率输出的电压，该输入指示负载8的期望的调光器水平(例如，LED的期望的调光器水平或者无光生成模式)。在其它示例中，控制器单元6可以在负载8的电压门限以下调整功率转换器4的功率输出的电压，这使负载8进入非光生成模式(例如，在LED的标称正向电压以下使LED关闭，从而消除光生成)。在一些示例中，控制器单元6可以使用根据通过链路16接收的输入来调整功率转换器4的功率输出的电流和/或电压的任何组合，该输入指示负载的期望的调 光器水平(例如，LED的期望的调光器水平或者LED的非光生成模式)。
控制器单元6可以包括硬件、软件、固件或者其任何组合的任何适当布置用于执行这里归于控制器单元6的技术、比如但不限于实施从功率转换器4向负载8的经调节的第一输出参数(例如电流或者电压)以及切换成从功率转换器4向负载8的经调节的第二输出参数(例如电流或者电压)。例如，控制器单元6可以包括任何一个或者多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何其它等效集成或者分立逻辑电路装置以及这样的部件的任何组合。在控制器单元6包括软件或者固件时，控制器单元6还包括用于存储和执行软件或者固件的任何必需硬件、比如一个或者多个处理器或者处理单元。一般而言，处理单元可以包括一个或者多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA或者任何其它等效集成或者分立逻辑电路装置以及这样的部件的任何组合。
如以下具体描述的那样，控制器单元6可以通过链路18接收与具有第二参数(例如电流或者电压)的经调节的功率关联的信息。例如，控制器单元6的反馈控制(例如电压感测或者电流感测)电路装置可以检测在链路12的经调节的功率输出的电压或者电流，并且控制器单元6的驱动器/控制逻辑可以基于检测到的电压或者电流调整在链路12的功率输出以使经调节的功率输出具有在控制器单元6中的调光器接口需要的电压或者电流容限窗口内相配的不同电压或者电流。例如，控制器6可以向功率转换器4发送命令信号以调整对磁开关的开关，这调整输出电压并且随后调整在次级和辅助绕组的电压。
负载8可以在链路14接收具有第二参数的经调节的功率。负载8可以使用具有第二参数的经调节的功率以执行功能(例如，增加LED的亮度、降低LED的亮度、使LED进入无光生成模式等)。
图2是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的用于转换来 自电源102的功率并且关闭LED 132、而无附加开关或者次级功率供应的***101的示例的框图。在图2的示例中，电源102、功率转换器104、控制器单元106、负载108和链路110-112可以分别对应于如在图1中描述的电源2、功率转换器4、控制器单元6、负载8和链路10-20。在图2的示例中，***101还包括EMI滤波器122、二极管桥124、单级单元126、调光器接口128、集成电路(IC)130、发光二极管(LED)132和链路134-138。
EMI滤波器122代表放置在电子装备与外部线路之间以衰减传导的无线电频率、也称为电磁干扰(EMI)的线路滤波器。
二极管桥124代表在桥式路电路配置中的四个(或者更多个)二极管的布置，这些二极管为任一极性的输入提供相同极性的输出。例如，二极管桥124将交流(AC)输入转换成直流(DC)输出。
单级单元126代表具有单个功率级(例如单端开关拓扑)的开关模式功率供应。在一些示例中，单级单元126可以包括非隔离型开关模式功率供应，比如升压转换器、降压转换器、降压-升压转换器、CUK转换器等。在其它示例中，单级单元126可以包括隔离型开关模式功率供应，比如反激变压器、反激转换器等。
调光器接口单元128代表电子照明控制信令设备。在一些示例中，调光器接口单元128可以是常用0-10V或者1-10V标准，该标准从零到十伏特或者从一到十伏特改变DC电压的控制信号。在一些示例中，调光器接口单元128可以接收输入(例如10伏特)，该输入允许调光器接口单元128控制集成电路130(以下描述)以调整在负载108的来自功率转换器104的经调节的电流以实现目标值或者预设的水平(在负载108的100％光生成)。在一些示例中，调光器接口单元128可以接收指示无光生成模式的输入(例如0伏特或者任何电压)。在一些示例中，调光器接口单元128可以控制集成电路130(以下描述)以调整来自功率转换器104的经调节的电流、或者从调整在负载108的来自功率转换器104的经调节的电流切换成调节在负载108的电压以使负载108进入无光生成模式。在一些 示例中，在负载108包括LED时，经调节的电压可以低于LED的标称正向电压从而使负载108进入无光生成模式。在其它示例中，可以使用射频(RF)接口、微处理器、数字可寻址光接口(例如DALITM)、舍相调光器、DMX照明控制器、PLC等以取代0-10V调光器接口。在一些示例中，调光器接口单元128可以被结合到IC 130中。在其它示例中，可以使用任何可变数字输入或者信号以取代0-10V调光器接口标准或者1-10V调光器接口标准。
集成电路(IC)130代表在半导体材料(例如硅)的一个小板上的电子电路集合。例如IC 130代表可以调节功率转换器104向负载108递送的功率输出的电流和/或电压的反馈控制电路装置。在一些示例中，IC 130从链路118和120接收反馈并且利用链路114控制包括单级单元126的功率转换器104。在一些示例中，IC 130可以通过链路116从调光器接口单元128接收代表控制信号的输入，从而要求IC 130根据负载108的期望的光生成水平向上或者向下调制来自功率转换器104的功率输出的经调节的电流。在一些示例中，调光器接口单元128可以接收(例如8V)输入，从而使调光器接口单元128通过链路138(以下描述)向IC 130发送控制信号以经由链路114将功率转换器104的功率输出的经调节的电流调整成预设的电平或者目标值(例如负载108的光生成水平可以对于8V输入为80％或者任何光水平)。在一些示例中，调光器接口单元128可以接收指示无光生成模式的输入(例如0V或者任何电压)，从而使调光器接口单元128通过链路138(以下描述)向IC 130发送控制信号以调整来自功率转换器104的经调节的电流或者从调整在负载108的来自功率转换器104的经调节的电流切换成调节在负载108的电压以使负载108进入无光生成模式。在一些示例中，在负载108包括LED时，经调节的电压可以低于LED的标称正向电压，从而使负载108进入无光生成模式。在这些相同和不同示例中，在负载108包括用于生成光的LED时，经调节的电压可以是其中LED未生成光的任何电压。
发光二极管132可以代表一个或者多个发光二极管(LED)，其是与基本pn结二极管类似并且响应于电流而发光的两引线半导体光源。在一些示例中，LED 132可以代表一个或者多个有机发光二极管(OLED)，其包括在两个电极之间的有机半导体，并且有机半导体响应于电流而发光。在一些示例中，LED 132可以代表一个或者多个量子点LED，其包括在电子传送和空穴传送材料的层之间夹入的量子点层。在一些示例中，LED 132可以代表一个或者多个电致发光元件，其中材料响应于电流通过或者强电场而发光。在一些示例中，在LED的阳极引线可以具有比阴极引线更多为正的至少LED的正向电压降(例如标称正向电压、标称电压和/或正向偏置电压)的电压时，电流将流动而光将从LED发射。在其它示例中，在LED的阳极引线可以具有比标称正向电压更少为正的电压时，经过LED的电流流动可以很小而光不会从LED发射。在其它示例中，在LED的阳极引线可以具有比阴极引线更多为负的电压(例如反向偏置电压)时，LED如同任何其它二极管阻止电流流动直至LED达到击穿电压，而光不会从LED发射。然而，在其它示例中，LED可以是组件，这些组件可以具有在反向方向上导通的元件。在一些示例中，用于光生成的LED 132的光生成门限(例如标称电压)可以在1.3伏特与4.4伏特之间、或者用于接通LED 132、包括但不限于LED、OLED和量子点LED而需要的任何数量的电压。在一些示例中，用于光生成的LED 132的光生成门限(例如标称电流)可以是在0安培或者附近的任何电流或者用于接通LED 132、包括但不限于LED、OLED和量子点LED而需要的任何数量的电流。
链路134-140可以代表能够从一个位置向另一位置传导电功率的任何介质。链路134、136A-136C(统称为“链路136”)、138和140的示例包括但不限于物理和/或无线电气传输介质、比如电气接线、电气线路、传导气体管、双绞线等。链路134、138和140中的每个链路提供分别在二极管桥124与单级单元126、调光器接口128与IC 130以及EMI滤波器122与二极管桥124之间的电耦合。 链路134提供在二极管桥124与单级单元126之间的电耦合，从而二极管桥124向单级单元126提供由IC 130调节的经滤波和经整流的DC功率。链路138提供在调光器接口128与IC 130之间的电耦合，从而调光器接口128向IC 130提供命令信号，该命令信号由IC130用来响应于指示负载108的无光生成模式的命令信号确定是否调节功率转换器104的功率输出的电流或者切换成调节功率转换器104的功率输出的电压。链路136提供在调光器接口128与单级单元126(例如链路136A)或者链路112(例如通过链路136B的阳极侧和/或通过链路136C的阴极侧)之间的电耦合。在一些实施例中，链路136可以从单级单元126或者链路112提供经调节的输出功率以便向调光器接口128供电。链路140提供在EMI滤波器122与二极管桥124之间的电耦合，从而二极管桥124从EMI滤波器122接收经滤波的AC功率。
在图2的示例中，在包括反激转换器的单级单元126的情境中，电源102通过链路110向功率转换器104中的EMI滤波器122提供AC市电或者DC。EMI滤波器122对通过链路110接收的AC市电或者DC进行滤波并且通过链路140向二极管桥124递送经滤波的AC或者DC功率，该二极管桥对经滤波的AC或者DC功率整流。二极管桥124分别通过链路134和120向单级单元126和向控制器单元106的IC 130提供经整流的AC或者DC功率。IC 130接收经整流的AC或者DC功率并且基于通过链路138来自调光器接口128的输入来确定是否通过链路112从功率转换器104向负载108递送经调节的电流、或者是否通过链路112从功率转换器104向负载108递送经调节的电压。在一些示例中，在调光器接口128指示期望无光生成模式时，经调节的电压可以被调整至在负载108在LED的标称正向电压以下。在一些示例中，IC 130可以从链路118接收输出功率的反馈以基于通过链路138来自调光器接口128的输入来确定是否应当升高或者降低在负载108的经调节的电流和/或电压。
在一些示例中，调光器接口单元128可以接收电压调光曲线(例 如调光器接口128的调光曲线可以在高于0V的电压关闭LED 132)的任何组合。在一些示例中，IC 130在从调光器接口单元128接收输入之后，通过向单级126递送命令信号以调整由功率转换器104向负载108的LED 132递送的功率输出的经调节的电流或者经调节的电压、从而LED 132在期望的水平生成光或者进入无光生成模式，来控制光输出。在一些示例中，调光器接口单元128可以接收输入(例如0V或者指示无光生成模式的任何电压)并且向IC 130递送命令信号以调整来自功率转换器104的经调节的电流或者从调整在负载108的来自功率转换器104的经调节的电流切换成调节在负载108的电压以使负载108进入无光生成模式。在一些示例中，IC 130通过调整对单级功率单元126的开关来调节来自功率转换器104的电流或者电压。在一些示例中，控制器单元106可以调整对单级功率单元126的开关，因此在负载108的LED 132的经调节的电压可以在标称正向电压以下，同时向IC 130提供足够供应电压(例如Vcc)以阻止IC 130关闭。在一些示例中，控制器单元106可以调整对单级功率单元126的开关，因此在负载108的LED 132的经调节的电压可以在标称正向电压以下，同时向调光器接口128提供足够供应电压(例如Vcc或者通过链路136的输出电压)以阻止调光器接口28关闭。在一些示例中，控制器单元106可以调整对单级功率单元126的开关，因此在负载108的LED 132的经调节的电压可以在标称正向电压以下，同时向调光器(未示出)提供足够供应电压(例如Vcc或者输出电压)以阻止调光器关闭。
在一些示例中，调光器接口单元128和IC 130可以在相同半导体器件上。在一些示例中，调光器接口单元128可以在接收任何这样的输入之后向IC 130发送命令信号，该输入指示LED 132应当在无光生成模式中。在一些示例中，调光器接口单元128可以是数字可寻址照明接口(例如DALITM)或者RF接口，其在接收任何这样的输入之后向IC 130发送命令信号，该输入指示LED 132应当在期望的光水平或者在无光生成模式中。在一些示例中，控制器单元106 可以在不同电压门限步进经调节的电压，因为标称正向电压可以对于不同LED(例如LED、OLED、量子点LED)而不同。
图3是图示根据本公开内容的一个或者多个方面的用于转换来自电源202的功率并且关闭LED 232、而无附加开关或者次级功率供应的***201的示例的电路图。在图3的示例中，电源202、功率转换器204、控制器单元206、负载208和链路210-220可以分别对应于如在图1中描述的电源2、功率转换器4、控制器单元6、负载8和链路10-20。在图3的示例中，二极管桥224、单级单元226、调光器接口228、IC 230、LED 232和链路234-238可以分别对应于如在图2中描述的二极管桥124、单级单元126、调光器接口128、IC130、LED 132和链路134-138。在图3的示例中，***201还包括MOSFET 242、次级绕组244和辅助绕组246、信号接地248A-248D(统称为“接地248”)和机壳接地250A-250C(统称为“接地250”)。
在图3的示例中，单级单元226代表如以上在图1-2中描述的反激转换器(例如反激变压器)。反激转换器226可以被使用在AC/DC和DC/DC转换二者中，其中电隔离在输入与任何输出之间。更确切地，反激转换器是具有耦合的电感器的降压-升压转换器，从而电压比率因附加隔离优点而被倍增。反激转换器226是隔离型功率转换器，因此也需要对控制电路的隔离。两个盛行的控制方案是电压模式控制和电流模式控制，并且需要与输出电压有关的信号、比如在线圈上的分离绕组(例如辅助绕组246)并且依赖于对反激转换器226的设计的交叉调节。在一些示例中，IC 230通过调整对反激转换器226的开关——这调整在次级绕组244和辅助绕组246处可用的电压——来调节来自功率转换器204的电流或者电压。在一些示例中，控制器单元206可以调整对反激转换器226的开关，因此在负载208的LED 232的经调节的电压可以在标称正向电压以下，同时向IC 230提供足够供应电压(例如Vcc)以阻止IC 230关闭。在一些示例中，控制器单元206也可以调整对反激转换器226的开关，因此在负载208的LED 232的经调节的电压可以在标称正向电压以 下，同时向调光器接口228提供足够供应电压(例如Vcc或者通过链路236的输出电压)以阻止调光器接口228关闭。在一些示例中，控制器电路206也可以调整对反激转换器226的开关，因此在负载208的LED 232的调节的经电压可以在标称正向电压以下，同时向调光器(未示出)提供足够供应电压以阻止调光器关闭。
在一些示例中，次级绕组244可以通过链路212向负载208供应具体电压，而辅助绕组246可以向控制器单元206的IC 230供应具体电压，该具体电压依赖于在次级绕组244与辅助绕组246之间的绕组比。在一些示例中，次级绕组244的绕组可以具有与辅助绕组246的任何绕组比，其向IC 230提供足够电压(Vcc)以阻止IC 230在负载208在无光生成模式中时断电。在一些示例中，次级绕组244的电压可以称为输出电压。
在一些示例中，次级绕组244的电压和/或辅助绕组246的电压Vcc可以通过调整在次级绕组244与辅助绕组246之间的绕组比来调节。在一些示例中，控制器单元206可以调整在次级绕组244与辅助绕组246之间的绕组比(未示出)，因此在负载208的LED 232的经调节的电压可以在标称正向电压以下，同时向IC 230提供足够供应电压(例如Vcc)以阻止IC230关闭。在一些示例中，控制器单元206可以调整在次级绕组244与辅助绕组246之间的绕组比(未示出)，因此在负载208的LED 232的经调节的电压可以在标称正向电压以下而，同时向调光器接口228提供足够供应电压(例如Vcc或者通过链路236的输出电压)以阻止调光器接口228关闭。在一些示例中，控制器单元206可以调整在次级绕组244与辅助绕组246之间的绕组比(未示出)，因此在负载208的LED 232的经调节的电压可以在标称正向电压以下，同时向调光器(未示出)提供足够供应电压(例如Vcc)以阻止调光器关闭。在一些示例中，由于LED232可以在正向电压方面变化，所以控制器单元206的IC 230可以调节辅助绕组246以允许电压Vcc保持高到足以阻止IC 230关闭，从而保证IC 230接收关于调光器水平的下一输入。在一些示例中， 控制器单元206的IC 230可以通过调节电压Vcc来间接调节在负载208的电压在LED 232的标称正向电压以下，因为电压Vcc与在负载208的电压成比例。在一些示例中，控制器单元206的IC 230可以间接调节在负载208的电压在LED 232的标称正向电压以下。
调整或者挑选在次级绕组244与辅助绕组246之间的具体绕组比的益处是在LED232从功率转换器204接收在LED 232的标称正向电压以下的经调节的电压时，LED 232将无光生成并且汲取很少电流，并且IC 230不关闭、由此保证IC 230从调光器接口228接收下一命令。这一益处也可以应用于调光器接口228和/或调光器(未示出)，其可以从次级绕组244(例如通过链路236)和/或辅助绕组246接收电压，并且如果无来自次级绕组244或者辅助绕组246的足够供应电压则可以关闭。调整或者挑选在次级绕组244与辅助绕组246之间的具体绕组比、从而LED 232可以从功率转换器204接收在LED 232的标称正向电压以下的经调节的电压的另一益处是***202可以无需用于从反激转换器226断开LED 232的开关。调整或者挑选在次级绕组244与辅助绕组246之间的具体绕组比、从而LED232从功率转换器204接收在LED 232的标称正向电压以下的经调节的电压的另一益处是***201将无需用于向调光器接口228和/或IC 230供电的次级功率供应。
在图3的示例中，电源202通过链路210向功率转换器204的二极管桥224提供AC市电。二极管桥224对AC功率整流。二极管桥224分别通过链路234和220向反激转换器226和向控制器单元206的IC 230递送经整流的DC功率。IC 230在高电压(HV)管脚接收经整流的DC功率并且对Vcc电容器充电，并且IC 230通过链路238在调光器电压(VDIM)管脚从调光器接口228接收输入(例如相对于在调光器接口228接收的0-10V)。IC 230使用在VDIM管脚的输入来确定是否通过链路212从功率转换器204向负载208递送经调节的电流(例如，接通LED232以生成光、通过消除电流来关闭LED 232)，或者是否通过链路212从功率转换器204向负载208递送经调节的电压(例如，接通LED 232以生成光、关断LED232以消除光生成)。在一些示例中，在来自调光器输入228的输入指示无光生成模式时，经调节的电压可以被IC 230调整成在负载208的一个或者多个LED 232的标称正向电压以下。IC 230可以从链路218接收输出功率的反馈(例如Vcc)，以基于IC 230通过链路238从调光器接口228接收的输入来确定是否应当升高或者降低在负载208的调节的电流和/或电压。在一些示例中，IC 230也可以从链路212直接接收关于输出功率的反馈。
在一些示例中，调光器接口单元228可以接收输入(例如8V)，调光器接口单元228可以向IC 230递送命令信号以调整由功率转换器204向负载208的LED 232递送的功率输出的经调节的电流以实现期望的光水平(例如，LED 232的光生成是80％)。在一些示例中，调光器接口单元228可以接收指示无光生成模式的输入(例如0V或者任何电压)，并且调光器接口单元228可以向IC 230递送命令信号以调整来自功率转换器204的经调节的电流、或者从调整在负载208的来自功率转换器204的经调节的电流切换成调节在负载208的电压以使负载208进入无光生成模式。在一些示例中，调光器接口单元228和IC 230可以在相同半导体器件上。在一些示例中，调光器接口单元128可以在接收任何这样的输入之后向IC 230发送命令信号，该输入指示LED 232应当在无光生成模式中。在一些示例中，控制器单元206可以在不同电压门限步进经调节的电压，因为标称正向电压可以对于不同LED(例如LED、OLED、量子点LED)而不同。在一些示例中，用于光生成的LED 232的光生成门限(例如标称电压)可以在1.3伏特与4.4伏特之间或者用于接通LED 232、包括但不限于LED、OLED和量子点LED而需要的任何数量的电压。在一些示例中，用于光生成的LED 232的光生成门限(例如标称电流)可以是比0安培更大的任何电流或者用于接通LED 232、包括但不限于LED、OLED和量子点LED而需要的任何数量的电流。
图4是图示根据本公开内容的示例的具有调光器接口的控制器 的操作300的示例的流程图，该示例举例说明利用调光器接口使能信号302实现电压或者电流调节304的过程。关于图2描述图4。在图4的示例中，调光器接口(例如调光器接口128)可以接收使控制器单元(例如控制器单元106)进入电压或者电流调节304的使能信号302(例如指示光生成的任何输入)。在电压或者电流调节304中，控制器单元106可以通过调整对功率转换器(例如功率转换器104)的开关以通过链路(例如链路112)向负载108递送经调节的电压或者电流来调节在负载(例如负载108)的电压或者电流306。在负载108的经调节的电压或者电流306在使一个或者多个LED(例如LED 132)进入光生成模式308的光生成门限(例如大于LED 132的标称电压和电流)以上。
图5图示根据本公开内容的示例的具有调光器接口的控制器单元的操作310的示例的流程图，该示例举例说明利用调光器接口312停用信号实现电压调节314的过程。关于图2描述图5。在图5的示例中，调光器接口(例如调光器接口128)可以通过链路(例如链路116)接收停用(例如，0V输入或者指示无光生成模式的任何输入)信号312，该停用信号使控制器单元(例如控制器单元106)进入电压调节314。在电压调节314中，控制器单元106可以通过调整对功率转换器(例如功率转换器104)的开关以通过链路(例如链路112)向负载108递送经调节的电压来调节在负载(例如负载108)的电压。
在一些示例中，来自控制器单元106的在负载108的经调节的电压可以在一个或者多个LED(例如LED 132)的标称电压316以下，从而使ELD进入无光生成模式318。在一些示例中，在负载108的经调节的电压可以是使LED进入无光生成模式318的任何电压。在一些示例中，在负载108的经调节的电压可以在一个或者多个LED132的标称电压316以下而高到足以维持向集成电路(例如IC 130)的供应电压。在一些示例中，在负载108的经调节的电压可以在一个或者多个LED 132的标称电压316以下而高到足以维持向调光器接口(例如调光器接口128)和/或调光器的供应电压。
图6是图示根据本公开内容的示例的如在图1中描述的控制器单元6的示例过程320的流程图。关于图2描述图6。在图6的示例中，控制电路装置(例如控制器单元106)调节一个或多个发光二极管(LED)(例如LED 132)的第一参数(步骤322)，并且响应于来自调光器接口的指示从调节一个或多个LED的第一参数切换成在一个或多个LED的光生成门限(例如正向电压或者标称正向电压)以下调节第二参数，从而使一个或多个LED进入无光生成模式(步骤324)。在图6的示例中，控制电路装置还可以在一个或多个LED在无光生成模式中时维持向控制器单元、调光器单元或者调光器中的至少一个递送的供应电压，并且基于供应电压或者在一个或者多个LED的输出电压中的至少一个电压来调节第一参数或第二参数中的至少一个参数(326)。
在一些示例中，第一参数可以是电流或者电压之一而第二参数可以是电流或者电压之一。在一些示例中，第二参数可以包括小于光生成门限的电流或者电压之一。在一些示例中，第一参数可以是等于光生成门限或者在光生成门限以上的第一电压，而第二参数可以是在光生成门限以下的第二电压。在一些示例中，一个或者多个部件可以是单级功率转换器，该单级功率转换器可以是反激转换器、降压转换器、升压转换器或者非隔离型降压-升压转换器之一。在一些示例中，光生成门限可以是一个或者多个LED的标称电压和/或标称电流。在一些示例中，调节第一参数和第二参数由控制器单元执行，并且控制器单元还可以包括集成电路和调光器接口。在一些示例中，调光器接口可以选自于实质上由0-10V调光器接口、IF接口、数字可寻址光接口(例如DALITM)、舍相调光器、可编程逻辑控制器、数字复用(DMX)照明控制器或者处理器构成的组。
可以完全或者部分在各种类型的集成电路、芯片组和/或其它设备中的任何类型中具体化或者由其执行以上描述的方法、设备和电路中的任何方法、设备和电路，或者将其具体为例如由计算设备执行的软件。这可以包括由一个或者多个微控制器、中央处理单元(CPU)、处理核、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、由一个或者多个下层计算设备执行的虚拟设备、或者任何其它硬件和/或软件配置执行、实现或者在它们中具体化的过程。
已经描述本发明的各种实施例。这些和其它示例在所附权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种用于控制一个或多个发光二极管(LED)的方法，包括：
调节连接到一个或多个部件的一个或多个LED的第一参数；以及
响应于来自调光器接口的指示，从调节所述一个或多个LED的所述第一参数切换成在所述一个或多个LED的光生成门限以下调节第二参数，其中从调节所述第一参数切换成调节所述第二参数使所述一个或多个LED进入非光生成模式；
其中从调节所述第一参数到调节所述第二参数的切换通过调节变压器的次级绕组和所述变压器的辅助绕组之间的绕组比来执行。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述一个或多个LED处于所述非光生成模式中时，维持向控制器单元、调光器接口或者调光器中的至少一个递送的供应电压，以及
其中调节所述第一参数或者所述第二参数中的至少一个参数是基于所述供应电压或者在所述一个或多个LED处的输出电压中的至少一个电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一参数是电流或者电压中的至少一个，并且所述第二参数是电流或者电压中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二参数包括小于所述光生成门限的电流或者电压中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一参数是等于所述光生成门限或者在所述光生成门限以上的第一电压，并且其中所述第二参数是在所述光生成门限以下的第二电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或者多个部件包括单级功率转换器，并且其中所述单级功率转换器包括以下各项中的至少一项：
反激转换器，
降压转换器，
升压转换器，
非隔离降压-升压转换器，或者
CUK转换器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述光生成门限是所述一个或多个LED的标称电压或标称电流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述第一参数和所述第二参数由控制器单元执行，并且其中所述控制器单元还包括集成电路和所述调光器接口。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述调光器接口是从由以下各项构成的组中选择的至少一项：
0-10V调光器接口，
1-10V调光器接口，
电压接口，
电流接口，
RF接口，
数字可寻址光接口，
舍相调光器，
可编程逻辑控制器，
数字复用(DMX)照明控制器，
以太网接口，
处理器，
光接口，以及
红外接口。
10.根据权利要求1所述的方法，其中调节所述变压器的次级绕组和所述变压器的辅助绕组之间的绕组比通过控制器单元、调光器接口或调光器之一来执行。
11.一种用于控制一个或多个发光二极管(LED)的设备，包括：
一个或多个部件，被配置为向负载施加经调节的电流或者经调节的电压中的至少一个，其中所述负载包括一个或多个LED；
变压器，被耦合在所述一个或多个部件和所述负载之间，其中所述变压器包括次级绕组和辅助绕组；以及
控制器单元，被配置为调节连接到所述一个或多个部件的所述一个或多个LED的第一参数，其中所述控制器单元响应于来自调光器接口的指示，调节所述变压器的次级绕组和所述变压器的辅助绕组之间的绕组比来从调节所述一个或多个LED的所述第一参数切换至在所述一个或多个LED的光生成门限以下调节第二参数，其中从调节所述第一参数切换成调节所述第二参数使所述一个或多个LED进入非光生成模式。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制器单元还被配置为：
在所述一个或多个LED处于所述非光生成模式中时，维持向控制器单元、调光器接口或者调光器中的至少一个递送的供应电压；以及
基于所述供应电压或者在所述一个或多个LED处的输出电压中的至少一个电压来调节所述第一参数或者所述第二参数中的至少一个参数。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一参数是电流或者电压中的至少一个，并且所述第二参数是电流或者电压中的至少一个。
14.根据权利要求11所述的设备，其中所述第二参数包括小于所述光生成门限的电流或者电压中的至少一个。
15.根据权利要求11所述的设备，其中所述一个或多个部件包括单级功率转换器，并且其中所述单级功率转换器包括以下各项中的至少一项：
反激转换器，
降压转换器，
升压转换器，
非隔离降压-升压转换器，或者
CUK转换器。
16.根据权利要求11所述的设备，其中所述光生成门限是所述一个或多个LED的标称电压或标称电流。
17.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制器单元包括集成电路和调光器接口，并且其中所述调光器接口是从以下各项构成的组中选择的至少一项：
0-10V调光器接口，
1-10V调光器接口，
电压接口，
电流接口，
RF接口，
数字可寻址光接口，
舍相调光器，
可编程逻辑控制器，
数字复用(DMX)照明控制器，
以太网接口，
处理器，
光接口，以及
红外接口。
18.一种用于控制一个或多个发光二极管(LED)的电路，包括：
一个或多个部件，被配置为在负载处施加经调节的电流或者经调节的电压中的至少一个，其中所述负载包括一个或多个LED；
变压器，被耦合在所述一个或多个部件和所述负载之间，其中所述变压器包括次级绕组和辅助绕组；以及
控制器单元，被配置为调节连接到所述一个或者多个部件的所述一个或者多个LED的第一参数，其中所述控制器单元响应于来自调光器接口的指示，调节所述变压器的次级绕组和所述变压器的辅助绕组之间的绕组比来从调节所述一个或者多个LED的所述第一参数切换至在所述一个或者多个LED的光生成门限以下调节第二参数，其中从调节所述第一参数切换成调节所述第二参数使所述一个或多个LED进入非光生成模式。
19.根据权利要求18所述的电路，其中所述控制器单元还被配置为：
在所述一个或多个LED处于所述非光生成模式中时，维持向控制器单元、调光器接口或者调光器中的至少一个递送的供应电压；以及
基于所述供应电压或者在所述一个或者多个LED处的输出电压中的至少一个电压来调节所述第一参数或者所述第二参数中的至少一个参数。
20.根据权利要求18所述的电路，其中所述光生成门限是所述一个或多个LED的标称电压或标称电流。
21.根据权利要求18所述的电路，其中所述第一参数是电流或者电压中的至少一个，并且所述第二参数包括小于所述光生成门限的电流或者电压中的至少一个。
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