多通道電流調(diào)節(jié)器通常經(jīng)設(shè)計(jì)以獲得或吸取每一通道中相同或類似最大電流。此方法在其中負(fù)載是均勻分配到通道的應(yīng)用中是合理的。

然而，存在其中對(duì)每一通道的電流需求是不同的應(yīng)用。在此類情況中，設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器的此方法是不充足的。舉例來說，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器用于驅(qū)動(dòng)不同顏色的多串LED時(shí)，尤其當(dāng)每一通道經(jīng)受調(diào)光器的調(diào)諧時(shí)，傳統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)是浪費(fèi)的、花費(fèi)高昂且難以并入“智能照明”系統(tǒng)中。

此缺陷的原因是人類對(duì)不同顏色光的感覺的差異，在顏色混合中是最優(yōu)的不同顏色LED中的流明是不同的。舉例來說，藍(lán)光使用較少流明與綠光及紅光混合而產(chǎn)生各種顏色溫度的可辨別白色光。如果用于驅(qū)動(dòng)綠光的通道設(shè)計(jì)有相同電流容量，那么藍(lán)色通道通常是過度設(shè)計(jì)且具有較低能量效率。

更嚴(yán)重的缺陷是：當(dāng)并入到智能照明系統(tǒng)中時(shí)，此電流調(diào)節(jié)器使得系統(tǒng)性能在另一方面中是表現(xiàn)低下的。即，在相關(guān)色溫(CCT)調(diào)諧或顏色調(diào)諧的系統(tǒng)中，例如，可預(yù)期是否每一通道從最大流明到最小流明經(jīng)分開調(diào)諧且經(jīng)調(diào)諧具有高分辨率。在其中所有通道具有相同或類似峰值電流能力的傳統(tǒng)多通道電力供應(yīng)器中，無需提升到其最大容量的通道將具有不經(jīng)受標(biāo)稱操作中的調(diào)諧的未使用電流頂部空間。另一方面，調(diào)諧電路通常設(shè)計(jì)有完整電流范圍以與剩余照明系統(tǒng)兼容。過度設(shè)計(jì)的通道的顯見動(dòng)態(tài)范圍是不廣泛的。因此，所述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍將是不廣泛的。尚未普遍認(rèn)識(shí)到此問題且在本發(fā)明之前還未解決此問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明者認(rèn)識(shí)到當(dāng)前智能照明系統(tǒng)的缺點(diǎn)且努力發(fā)掘解決方案，所述解決方案在此文中揭示且在下文中進(jìn)行概述。

本發(fā)明的一個(gè)方面涉及多通道電流調(diào)節(jié)器，其經(jīng)配置使得每一通道能夠?qū)⒆畲箅娏鱾鬟f到負(fù)載但不同通道可具有不同最大電流且所述最大電流之間的比率是固定的。舉例來說，在經(jīng)設(shè)計(jì)用于智能照明系統(tǒng)的四通道電流調(diào)節(jié)器中，所述四個(gè)通道的最大電流遵循1:1:0.75:0.25的比率。

在本文中，最大電流應(yīng)理解為通道在產(chǎn)品及所述產(chǎn)品所并入的系統(tǒng)可安全運(yùn)行的足夠操作余量下可獲得電流或吸取的電流。在每一通道中流動(dòng)的電流可在短時(shí)間內(nèi)超過最大值但為了可靠及安全的操作，不推薦此實(shí)踐。

可以集成電路的形式實(shí)現(xiàn)多通道電流調(diào)節(jié)器。目前，硅是用于制造集成電路的最佳材料但也可考慮例如碳化硅、氮化鎵及砷化鎵等其它半導(dǎo)體材料。

除非另外提及，否則本文中描述的所有實(shí)施例是具有制造限制的產(chǎn)品且因此與實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的任何數(shù)目將視為具有常用工業(yè)容限。舉例來說，本文中的比率1:1應(yīng)理解為意謂為市場(chǎng)上LED照明系統(tǒng)所接受的靠近數(shù)學(xué)上的1:1的比率。

本發(fā)明的另一方面是每一通道的最大電流可經(jīng)調(diào)整但所述調(diào)整不干擾通道之間的比率，所述比率仍然是固定的。

雖然可預(yù)期，為了靈活性，可個(gè)別地調(diào)整每一通道的最大電流，但利用共用機(jī)構(gòu)調(diào)整所有通道的最大電流使得最大電流之間的比率在調(diào)整之后仍然未受干擾是更經(jīng)濟(jì)的。

本發(fā)明的另一方面是雖然最大電流的比率是固定的，但可通過調(diào)制獨(dú)立調(diào)整每一通道的實(shí)際電流。

可調(diào)制電流的一種方法是利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)。使用此方法，在一些實(shí)施例中，流動(dòng)到LED光源內(nèi)或來自LED光源的電流在開關(guān)設(shè)備開啟時(shí)被允許流動(dòng)且在所述開關(guān)設(shè)備關(guān)閉時(shí)受限制。在可辨別時(shí)間段內(nèi)的電流量或在所述時(shí)間段內(nèi)從光源發(fā)射的光量是由操作開關(guān)設(shè)備的脈沖流的可變工作循環(huán)來調(diào)制。

可用于調(diào)制通道處的電流流動(dòng)的其它方法包含脈沖頻率調(diào)制，其中脈沖流維持恒定工作循環(huán)但所述脈沖流的頻率是可變的。

電壓或電流脈沖流由連續(xù)脈沖組成，所述連續(xù)脈沖中的每一者具有高電平及低電平。脈沖的工作循環(huán)是當(dāng)所述脈沖在其高電平時(shí)的持續(xù)時(shí)間對(duì)所述脈沖在其低電平時(shí)的持續(xù)時(shí)間的比率。

本發(fā)明的另一方面是電流調(diào)節(jié)器，此可構(gòu)造于一個(gè)單個(gè)集成電路中。雖然在大多數(shù)應(yīng)用中，單芯片多通道電流調(diào)節(jié)器可為足夠的，但考慮到容量，多個(gè)芯片可并入到系統(tǒng)中。

本發(fā)明的另一方面是電流調(diào)節(jié)器可經(jīng)由數(shù)字調(diào)光信號(hào)或模擬調(diào)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)光?？紤]到經(jīng)濟(jì)因素，更期望將模擬調(diào)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖流以調(diào)制每一通道中的電流流動(dòng)。

附圖說明

圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例電流調(diào)節(jié)器的框圖。

圖2描繪并入有圖1中描繪的實(shí)例電流調(diào)節(jié)器的典型智能照明系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

實(shí)例1

圖1描繪體現(xiàn)本發(fā)明的一些方面的實(shí)例電流調(diào)節(jié)器100的框圖。實(shí)例電流調(diào)節(jié)器100是經(jīng)建立用于可調(diào)諧白色及可調(diào)諧彩色智能照明應(yīng)用的四通道比率優(yōu)化恒定電流調(diào)節(jié)器。體現(xiàn)本發(fā)明的其它電流調(diào)節(jié)器可具有多于或少于四個(gè)的通道。舉例來說，體現(xiàn)本發(fā)明的電流調(diào)節(jié)器可具有兩個(gè)或三個(gè)通道。電流調(diào)節(jié)器100經(jīng)設(shè)計(jì)有高達(dá)500mA的最大電流通道，所述電流通道具有高達(dá)1.5A的總驅(qū)動(dòng)電流。選擇此特定驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行說明是因?yàn)槠涮峁┲悄苷彰鲬?yīng)用的廣泛范圍。此設(shè)計(jì)中的集成下側(cè)電流槽允許LED共陽極連接或不同陽極電壓。

針對(duì)可調(diào)諧彩色或可調(diào)諧白色應(yīng)用預(yù)定通道之間的電流比率?？山?jīng)由電阻器60來調(diào)整最大電流，電阻器60可在電流調(diào)節(jié)器100外部且可構(gòu)造于單個(gè)集成電路(IC)芯片中。電阻器60可直接耦合在IC芯片的端子R_SET 50處。在通道1,I1 101、通道2,I2 102、通道3,I3 103及通道4,I4 104中流動(dòng)到輸出端子Pin1 10、Pin2 20、Pin3 30及Pin4 40的最大電流可分別根據(jù)以下公式表達(dá)：

I_max1＝2000*V_REF/R_SET

I_max2＝2000*V_REF/R_SET

I_max3＝1500*V_REF/R_SET

I_max4＝500*V_REF/R_SET

其中V_REF＝1.5V

舉例來說，對(duì)于固定V_REF，在R_SET電阻器60設(shè)置為12KΩ的情況下，通道1、2、3及4可分別提供最大電流250mA、187.5mA、250mA及62.5mA。在具有不同值的R_SET電阻器60時(shí)，可將通道1到通道4的最大電流調(diào)整為不同值。然而，最大電流之間的比率將維持為相同預(yù)定值。在應(yīng)用中，兩個(gè)或兩個(gè)以上通道可連結(jié)在一起以驅(qū)動(dòng)具有匯總電流的一個(gè)LED光源。

電流調(diào)節(jié)器100經(jīng)設(shè)計(jì)以通過脈沖寬度調(diào)制并入調(diào)光功能。還預(yù)期用于調(diào)光目的的調(diào)制電流的其它方法(例如脈沖頻率調(diào)制及模擬調(diào)光)。調(diào)光信號(hào)耦合到IC芯片的PWM(PWM1 55、PWM2 65、PWM3 75及PWM4 85)引腳。在此實(shí)例中，電流調(diào)節(jié)器100在啟動(dòng)期間經(jīng)配置以在PWM調(diào)光模式中以例如在從500Hz到4KHz的范圍中的PWM頻率操作。在此模式中，高電平PWM信號(hào)將開啟電流槽以允許電流流動(dòng)通過LED且低電平PWM信號(hào)將關(guān)閉電流以調(diào)整每一對(duì)應(yīng)通道的LED電流及LED亮度。

實(shí)例2

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，智能LED照明系統(tǒng)可使用有線或無線控制來實(shí)現(xiàn)具有能量效率的照明管理。圖2描繪體現(xiàn)本發(fā)明的方面的實(shí)例智能照明系統(tǒng)200的框圖。照明系統(tǒng)200包括AC轉(zhuǎn)DC功率轉(zhuǎn)換單元210、顏色管理MCU 220、LED電流調(diào)節(jié)器230及發(fā)光二極管240。

AC轉(zhuǎn)DC功率轉(zhuǎn)換單元210提供恒定電壓(CV)以供電給MCU 220、LED電流調(diào)節(jié)器230及發(fā)光二極管240。此典型智能照明系統(tǒng)200需要用于MCU 220的3.3V電壓供應(yīng)及用于高功率/低功率LED光源240的12V/24V。

MCU 220與電流調(diào)節(jié)器230之間的接口包含啟用信號(hào)2310、脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM1 2355、PWM2 2365、PWM3 2375、PWM4 2385及FAULTB信號(hào)2320。MCU 220激活EN信號(hào)2310以開啟電流調(diào)節(jié)器230供電給LED光源240。當(dāng)EN2310引腳變低時(shí)關(guān)閉電流調(diào)節(jié)器230以節(jié)省電能。MCU 220實(shí)施光混合算法且通過PWM引腳2355到2385產(chǎn)生適合PWM信號(hào)。如果電流調(diào)節(jié)器230中發(fā)生任何一般錯(cuò)誤，那么FAULTB信號(hào)2310在適合操作中變低以中斷MCU 220。

電流調(diào)節(jié)器230配置為四通道LED驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)且可針對(duì)每一通道采用模擬或PWM調(diào)光控制。四個(gè)平行LED驅(qū)動(dòng)器通道結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以用于可調(diào)諧白色(2通道或3通道)或可調(diào)諧彩色(3通道或4通道)的應(yīng)用中。圖2中描繪的系統(tǒng)支持高達(dá)8個(gè)白色、藍(lán)色、綠色LED或10個(gè)紅色串聯(lián)LED的LED光源240且可傳遞600流明到1200流明之間的光照。

可由在電流調(diào)節(jié)器230外部的電阻器260設(shè)置參考電流。在具有12KΩ電阻器260時(shí)，REF引腳2600處的參考電流可設(shè)置為0.125mA。由于可調(diào)諧白色或可調(diào)諧彩色應(yīng)用使用不相等量的顏色光流明，電流調(diào)節(jié)器230采用四個(gè)通道之間的電流比率1:0.75:1:0.25。此電流比率導(dǎo)致更有效使用電流調(diào)節(jié)器230的芯片尺寸。通過例如電流鏡的內(nèi)部電流比率電路，通道1、2、3及4的最大電流可分別設(shè)置為250mA、250mA、187.5mA及62.5mA。通過各發(fā)射器串的實(shí)際電流可進(jìn)一步由調(diào)光機(jī)構(gòu)調(diào)制。

實(shí)例3

在本發(fā)明的實(shí)施例中，參考圖2，可通過使用LED1 201及LED2 202提供通過每一通道的相等電流且使用由MCU產(chǎn)生的PWM1及PWM2信號(hào)2355、2365來仿真白熾調(diào)光效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)用于基于兩個(gè)LED通道而調(diào)諧白色色溫的可調(diào)諧白光系統(tǒng)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)CCT調(diào)光的質(zhì)量，可使用具有適合調(diào)制的I3 203(比率0.75)或I4 204(比率0.25)來提供更佳CCT調(diào)整。

實(shí)例4

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖1中所描繪，可通過使用三個(gè)LED通道來混合紅色、綠色及藍(lán)色來產(chǎn)生白光而實(shí)現(xiàn)用于調(diào)諧發(fā)光顏色的可調(diào)諧彩色光系統(tǒng)。用于白光的適合GRB顏色混合比率是如圖1中描繪的I2 10、I3 20及I4 30中的8:6:2，此是實(shí)例電流調(diào)節(jié)器100中的現(xiàn)有比率。在由MCU 220產(chǎn)生的PWM信號(hào)的情況下，可使用三個(gè)RGB LED光源產(chǎn)生可調(diào)諧白色及彩色。為了進(jìn)一步改進(jìn)演色指數(shù)(CRI)，也可使用LED1 10(I_max1比率1)來提供額外白光強(qiáng)度。