[发明专利]用来改变光输出水平的自适应频率控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月24日提交并且标题为“ADAPTIVE FREQUENCY CONTROL TO CHANGE A LIGHT OUTPUT LEVEL”的美国专利申请序号13/033,644的优先权，其整个内容通过引用从而结合。

技术领域

本公开涉及照明，并且更特别地，涉及对固态光源进行调光。

背景技术

典型地，诸如但不限于发光二极管(LED)之类的固态光源使用脉宽调制(PWM)被调光。当在诸如低于总光输出的15%之类的低光水平下调光时，LED的光输出可能不总是稳定的。这样的不稳定输出的效果可能是如此显著突出以致对于人眼而言将是可感知的，无论是在向下减弱还是在向上转变到总光输出的约0至15%的光输出期间。

此外，以相对低的改变速率，不稳定输出可以在大于来自LED的总光输出的15%的不同光水平之间的改变期间蠕变。在这里，这样的不稳定输出可能是由于与PWM调光信号相比电源转换器/LED驱动器的相对大的粒状步长而导致的。

发明内容

本文中所描述的实施例适配开关电源转换器的开关频率和/或PWM(脉宽调制)调光信号的频率以在相对低的光输出水平和/或调光控制输入的相对低的改变速率下抑制(例如减少、最小化或者消除)光输出的不稳定性。例如，当PWM调光信号的脉冲宽度是开关电源转换器的开关周期的整数倍和/或PWM调光信号与开关电源转换器的开关同步时光输出的不稳定性可以被抑制。实施例可以调整PWM调光信号的周期和电源转换器的开关周期(与开关频率相对应)中的至少一个。可以响应于调光控制输入的改变和/或在光输出水平是相对低的例如小于最大光输出的20%时调整所述(一个或多个)周期。

例如，在一些实施例中，开关频率可以被提高以便使得PWM脉冲宽度对应于结果得到的开关周期的整数倍(即，整数倍)。在其他实施例中，开关频率可以被提高以便使得结果得到的开关周期对应于PWM调光输入的最小非零脉冲宽度。在其他实施例中，开关频率可以被提高以便使得结果得到的开关周期对应于PWM调光输入的脉冲宽度的最小增量(即，改变)。在其他实施例中，PWM调光信号的频率可以被降低(从而提高PWM调光信号周期)。为了实现与调光控制输入相对应的光输出水平，脉冲宽度可以被维持并且结果得到的占空比(即，ON时间(即，脉冲宽度)与PWM周期的比值)然后可以对应于调光控制输入。例如，PWM调光信号的频率可以被降低同时将脉冲宽度维持为开关周期的整数倍。电源转换器的开关可以与PWM脉冲同步，以便使得PWM信号的循环的启动对应于电源转换器的开关的循环的启动。

LED驱动器典型地包括直流电(DC)电源，其可以使用开关式电源转换技术(例如，“开关转换器”)而不是线性驱动方法以得到提高的效率。开关转换器可以接收DC输入电压并且将所接收到的DC输入电压转换为不同于DC输入电压的DC输出电压。开关电源转换器可以在相对高的开关频率(例如，约80 kHz)下操作，以在DC输出电压下输送恒定电流。例如，450 VDC的DC输入电压可以被转换为具有350 mA的恒定输出电流的107 VDC的DC输出电压。

对LED光源进行调光可以通过对由例如开关电源转换器供应给LED光源的电流进行脉宽调制来实现。PWM电流的占空比(即，脉冲宽度与PWM周期的比值)是变化的以便改变光输出。例如，PWM调光频率可以为约200 Hz或更高。在调光下，开关电源转换器的操作可以在PWM调光频率例如200 Hz下被中断。结果，输出电流作为相对高频信号(例如，80 kHz)出现在相对低频调光信号(例如，200 Hz)上。

当PWM调光信号中断开关转换器在开关转换器的高频开关循环中间的操作时，开关转换器的操作可以不被立即终止。例如，开关转换器可以等待直到其开关循环的结束为止以减少其输出电流。取决于PWM调光信号(200 Hz)的ON时间(即，脉冲宽度)，开关转换器可以在第n次循环或第n+1次循环时终止其循环。例如，一些开关电源转换器的开关被控制使得不可以中期停止开关。在小于例如15%的低暗淡水平下，这可以引起不稳定光输出，其比在例如大于15%的较高光输出下可能是更加可觉察的。