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WO2018184920A1 - Dimming of lamps - Google Patents

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Publication number
WO2018184920A1
WO2018184920A1 PCT/EP2018/057791 EP2018057791W WO2018184920A1 WO 2018184920 A1 WO2018184920 A1 WO 2018184920A1 EP 2018057791 W EP2018057791 W EP 2018057791W WO 2018184920 A1 WO2018184920 A1 WO 2018184920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dimming
signal
dimming signal
value
digital
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/057791
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andre Mitterbacher
Fabio Romano
Dietmar Klien
Original Assignee
Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102017205779.3A external-priority patent/DE102017205779A1/en
Application filed by Tridonic Gmbh & Co Kg filed Critical Tridonic Gmbh & Co Kg
Publication of WO2018184920A1 publication Critical patent/WO2018184920A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10Controlling the intensity of the light
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/32Pulse-control circuits
    • H05B45/325Pulse-width modulation [PWM]

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for generating a pulse width modulation signal (PWM signal) for controlling the output power of a driver circuit or a switching regulator and the brightness of driven by the driver circuit or the switching regulator bulbs, and a control gear for light-emitting diodes with such a device.
  • PWM signal pulse width modulation signal
  • Such operating devices are mainly used to provide a desired power supply for the light source, such as a light emitting diode (LED) or more in series and / or parallel connected LEDs. Additional functions, such as dimming the lamps, changing / adjusting the color of the light or compensating for fluctuations in the input voltage, may be provided in the operating device.
  • the light source such as a light emitting diode (LED) or more in series and / or parallel connected LEDs. Additional functions, such as dimming the lamps, changing / adjusting the color of the light or compensating for fluctuations in the input voltage, may be provided in the operating device.
  • the light emission of a light emitting diode depends on the current flow through the light emitting diode.
  • light-emitting diodes are therefore typically operated in a mode in which the current flow through the light-emitting diode is controlled or regulated by the operating device.
  • the control or regulation of the brightness via a change in the width / duration of current pulses usually constant amplitude within a predetermined period T.
  • the power delivered in a period results from the amplitude and the duty cycle (English "duty cycle period), so that the individual pulses are not perceived by the human eye, the period should not be too large or the frequency should not be too low
  • Driver circuits may have a switching frequency of several MHz, wherein the control circuit for driving the resonant converter generates a pulse width modulation signal having a frequency of, for example, 25 kHz.
  • a pulse width modulation signal having a frequency of, for example, 25 kHz.
  • Such a high frequency or low period duration of the pulse width modulation signal requires a very high clock frequency for counting the pulse width stages within the period in digital control circuits, such as a MikrocontroUer, in which the pulse width and thus the dimming value can be changed in the smallest possible steps.
  • DE 10 2011 004452 A1 proposes to reduce the period so that one or more pulses with a different length can be inserted between two pulses of the same length (same duty cycle). In this way, over the period of the original period by the mixture of pulses with
  • the invention has for its object to provide devices and methods that reduce the problems described.
  • it is an object to provide an apparatus and a method which allow regulation or control of the output power with a high resolution / accuracy and a cost-effective design. This object is achieved according to the features of the independent claims.
  • the invention is further developed by the features of the dependent claims.
  • an apparatus for generating a PWM signal for the control of the output according to an input side first control signal comprises means for converting the first dimming signal to a digital second one Dimming signal with a lower resolution, a control circuit for generating the PWM signal based on the converted second dimming signal and a controller.
  • the controller temporally varies the dimming value of the first dimming signal by the average of the error due to the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal versus the dimming value of the first dimming signal
  • the control device may in this case be designed to cumulate the errors continuously determined for at least some pulses of the PWM signal and the dimming value of the first dimming signal for the next duty cycle corresponding to a difference between the dimming value of the first dimming signal and to change the currently accumulated error.
  • the controller may be configured to vary the dimming value of the first dimming signal or the duty cycle so that at least the duty cycles of some previous pulses change.
  • the control device is adapted to the dimming value of the first dimming signal or the
  • Mean value fluctuates over time (“dithering" of the duty cycle)
  • the dithering can be done over the entire time course of the PWM signal or only for certain periods of time.
  • the conversion device can for this purpose have a delta-sigma modulator whose
  • the delta-sigma modulator can be a first-order or higher-order digital-to-digital converter. If the first dimming signal is an analog signal, it can be converted for conversion into a digital dimming signal with a higher resolution than the second dimming signal.
  • Dimming signal a target duty cycle
  • the controller determines a deviation between the target duty cycle and the duty cycle indicated by the PWM signal and changes the dimming value of the first dimming signal to counteract the determined deviation in the time average.
  • the control device may in this case be designed to cumulate at least some of the continuously determined deviations and to change the dimming value of the first dimming signal for the next duty cycle according to a difference between the desired duty cycle and the currently accumulated deviation.
  • the controller may include a first order or higher order delta-sigma modulator that determines and gradually compensates for the deviation between the desired duty cycle and the duty cycle indicated by the PWM signal.
  • the device may be configured such that the period of the pulses of the PWM signal can be changed.
  • the device may be designed such that the period duration of the PWM signal is modulated between two limit values, the limit values being a modulation stroke of the
  • a method for generating a PWM signal for controlling the output of at least one light source based on a first dimming signal comprises the steps of:
  • the dimming value of the first dimming signal being temporally varied in order to compensate for this by the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal compared to the dimming value Counteract the value of the first dimming signal occurring errors in the time average.
  • Fig. 1 shows a circuit of a control device for LEDs after a first
  • Fig. 2 is a simplified circuit of the control device after a second
  • FIG. 3 is a simplified circuit of the control device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a simplified circuit of the control device according to a fourth embodiment according to the present invention
  • FIG. 5 shows a simplified circuit of the control device according to a fifth embodiment according to the present invention
  • Fig. 6 shows a circuit of a control device for LEDs after a sixth
  • Fig. 1 shows a simplified circuit of a control device for lighting means 1 according to a first embodiment according to the present invention.
  • the operating device comprises a rectifier 2, a driver circuit 3 and a device 4 for generating a PWM signal for the driver circuit 3.
  • the device 4 has, according to the present invention, a control device 5 with a converter and a control circuit 6.
  • the operating device 1 serves to operate the light-emitting device 1 that can be coupled to the operating device 1, which is preferably a light-emitting diode or a composite of a plurality of light-emitting diodes.
  • the operating device 1 generates a pulse-width-modulated current from the AC voltage supplied at the terminal 7 based on the digital dimming signal S 1 supplied at the terminal 8, the rectifier 2 rectifying the AC voltage and outputting the rectified AC voltage or a direct current to the driver circuit 3 which generates therefrom the pulse width modulated current in accordance with the output from the control circuit 6 PWM signal S3.
  • the rectifier 2 may include a power factor correction circuit and the driver circuit 3 may include an LLC resonant converter or other DC-DC converter.
  • the control circuit 6 generating the PWM signal S3 may be a semiconductor integrated circuit or may comprise a semiconductor integrated circuit.
  • the control circuit 6 can be used as a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller or a
  • the high-resolution digital first dimming signal Sl having a resolution of, for example, 16 bits received at the terminal 8 is received by the converter contained in the controller 5 (Digital / digital converter) converted into a processable by the control circuit 6 digital dimming signal S2 with a lower compared to the dimming signal Sl resolution of, for example, 10 bits.
  • the control circuit 6 generates in a conventional manner on the basis of the dimming signal S2 displayed 10-bit dimming the PWM signal S3, wherein a duty cycle is selected for a current pulse corresponding to the displayed 10-bit dimming value and the number of discrete selectable duty cycles corresponds to the number of possible discrete dimming values of the 10-bit dimming signal S2.
  • the event that has a duty cycle selected according to the 10-bit dimming value of the dimming signal S2 and transmitted to the driver circuit 3 with the PWM signal S3 is displayed to the control device 5 with a signal S4.
  • the controller 5 determines, for this 10-bit dimming value, an error with respect to the 16-bit dimming value of which the 10-bit dimming value is generated by the converter (quantization error) varies the 16-bit dimming value to counteract the determined error, for example by adding the signed error value, converts the varied 16-bit dimming value to a new 10-bit dimming value and outputs the new 10-bit dimming value in the dimming signal S2 to the
  • Control circuit 6 based on the duty cycle is selected for the next current pulse.
  • the error to be corrected causes a too high or too low power output of the driver circuit 3 or an excessively high or too low brightness of the operated lighting device compared to the dimming value indicated by the dimming signal S1. If the error is or becomes so large that the varied 16-bit dimming value reaches the next higher or lower quantization level of the converter, the 10-bit dimming value also changes with constant dimming signal Sl and is at least partially equal to time means the error. In this way, a mean dimming value is obtained with the finer gradation of the dimming signal Sl.
  • control device In order to prevent low-frequency change of the 10-bit dimming value and thus low-frequency variation of light intensity, the control device is designed to vary the 10-bit dimming value by adding this to the 16-bit dimming value to be set a higher frequency varies over time ("dithering").
  • the error determination and the correction can be done for all determined by the control circuit 6 duty cycles or only at times in which the dimming signal Sl is constant or changing only slowly.
  • the controller 5 may cumulate the errors and vary the 16-bit dimming value according to the currently accumulated error.
  • Fig. 3 shows such a control device 4, which has a delta-sigma modulator.
  • the dimming signal Sl received at the terminal 8 is supplied via an adder 9 to a quantizer 10, which converts the 16-bit dimming value into a 10-bit dimming value and to the control circuit 6 (not shown) via the terminal 11 spends.
  • the error between the 16-bit dimming value obtained by the adder 9 and the 10-bit dimming value output to the control circuit 6 is determined by a differentiating element 12 and supplied to an integrator 13.
  • the integrator 13 sums the errors of a plurality of successively output to the control circuit 6 10-bit dimming values and outputs this sum to the adder 9, which adds the accumulated error value to the 16-bit dimming value received via the terminal 8 and outputs this sum to the quantizer 10 as an input.
  • the input value (16-bit dimming value) of the controller 6 can be varied to counteract the error in the average time due to the conversion to a lower resolution.
  • the control device 4 shown in FIG. 2 represents a first-order delta-sigma modulator. However, it is also possible to use a modulator of a higher order in order to avoid variations in brightness caused by the variation.
  • 3 shows a control device 4 with a second-order delta-sigma modulator
  • FIG. 4 shows another control device 4 with a first-order delta-sigma modulator
  • FIG. 5 shows another control device 4 with a second-order delta-sigma modulator
  • FIG. 6 shows a circuit of a control device for light-emitting diodes after a fourth
  • the dimming signal S 1 may be an analog signal, which from the control device 4 as a varied analog signal S2 to the control circuit 6, which it in a low-resolution
  • Digital signal e.g., 10-bit signal
  • output or high-resolution
  • Digital signal which, as described above, is converted by controller 4 into a low-resolution digital signal S2 after variation / correction. It is also possible the high resolution Generate digital signal by means of an additional A / D converter from the analog dimming signal Sl.
  • the controller 4 determines a target duty ratio and the deviation (error) between the target duty ratio and the duty ratio indicated by the PWM signal S3 or an actual dimming based on the analog or digital dimming value of the dimming signal S 1 Value based on the duty ratio indicated by the PWM signal S3 and the deviation (error) between the actual dimming value and the analogue or digital dimming value of the dimming signal Sl.
  • Fig. 7 is a highly simplified flow chart is shown, showing the individual steps in carrying out the method described in detail above.
  • the width of the pulses is varied within a constant period.
  • a medium high-resolution dimming value eg 16-bit dimming value.
  • This leads to a pulse-frequency modulation, wherein the period T tpuise + t 0 ff remains constant in the time average for a 16-bit dimming level (dimming level) to be set.
  • the period T of the pulse width modulation (PWM) of the PWM signal S3 can be modulated.
  • the period duration T of the PWM signal S3 can be modulated between two limit values, so that the limit values define a modulation stroke of the period T, and the modulation stroke can be load-dependent, for example, wherein the modulation stroke is adjusted as a function of load by changing the lower and / or the upper limit value becomes.
  • the modulation of the period T can be done for example in triangular form or pseudo-random (pseudo-random).

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

The invention relates to a device (1) for producing a pulse-width modulation signal (S1) for controlling the power output of a drive circuit for lamps (1), with a device (10) for converting the first dimming signal into a digital second dimming signal (S2) with a lower resolution, a control circuit (6) for generating the PWM signal on the basis of the converted second dimming signal (S2), and a regulating device (5) designed to temporally vary the dimming value of the first dimming signal (S1) in order to counteract the error, averaged over time, which occurs as a result of the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal (S2) compared with the dimming value of the first dimming signal (S1).

Description

Dimmen von Leuchtmitteln Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Pulsweitenmodulations-Signals (PWM-Signal) für die Steuerung der Abgabeleistung einer Treiberschaltung oder eines Schaltreglers und der Helligkeit von von der Treiberschaltung bzw. dem Schaltregler betriebenen Leuchtmitteln, sowie ein Betriebsgerät für Leuchtdioden mit einer solchen Vorrichtung.  The present invention relates to a device and a method for generating a pulse width modulation signal (PWM signal) for controlling the output power of a driver circuit or a switching regulator and the brightness of driven by the driver circuit or the switching regulator bulbs, and a control gear for light-emitting diodes with such a device.
Ein Betriebsgerät zum Versorgen einer oder mehrerer Leuchtdioden ist aus der WO An operating device for supplying one or more light-emitting diodes is known from WO
2013/152368 AI bekannt. Solche Betriebsgeräte dienen hauptsächlich dazu, eine gewünschte Energieversorgung für das Leuchtmittel, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED) oder mehrere in Serie und/oder parallel verschaltete Leuchtdioden, bereitzustellen. Zusätzliche Funktionen, wie das Dimmen der Leuchtmittel, die Veränderung/ Anpassung der Lichtfarbe oder die Kompensation von Schwankungen der Eingangsspannung, können in dem Betriebsgerät vorgesehen sein. 2013/152368 AI known. Such operating devices are mainly used to provide a desired power supply for the light source, such as a light emitting diode (LED) or more in series and / or parallel connected LEDs. Additional functions, such as dimming the lamps, changing / adjusting the color of the light or compensating for fluctuations in the input voltage, may be provided in the operating device.
Die Lichtabstrahlung einer Leuchtdiode hängt vom Stromfluss durch die Leuchtdiode ab. Zur Helligkeitssteuerung oder Helligkeitsregelung werden Leuchtdioden daher typischerweise in einem Modus betrieben, in dem der Stromfluss durch die Leuchtdiode von dem Betriebsgerät gesteuert oder geregelt wird. The light emission of a light emitting diode depends on the current flow through the light emitting diode. For brightness control or brightness control, light-emitting diodes are therefore typically operated in a mode in which the current flow through the light-emitting diode is controlled or regulated by the operating device.
Bei der Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgt die Steuerung oder Regelung der Helligkeit über eine Änderung der Weite/Dauer von Strompulsen mit meist konstanter Amplitude innerhalb einer vorgegebenen Periodendauer T. Die in einer Periode abgegebene Leistung ergibt sich aus der Amplitude und dem Tastverhältnis (englisch„duty cycle"), einem zeitlichen Verhältnis von Pulsdauer und Periodendauer (Pulsperiode). Damit die einzelnen Pulse vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden, sollte die Periodendauer nicht zu groß bzw. die Frequenz nicht zu niedrig sein. Frei schwingende In the pulse width modulation (PWM), the control or regulation of the brightness via a change in the width / duration of current pulses usually constant amplitude within a predetermined period T. The power delivered in a period results from the amplitude and the duty cycle (English "duty cycle period), so that the individual pulses are not perceived by the human eye, the period should not be too large or the frequency should not be too low
Treiberschaltungen können eine Schaltfrequenz von mehreren MHz aufweisen, wobei die Steuerschaltung für die Ansteuerung des Resonanzwandlers ein Pulsweitenmodulationssignal mit einer Frequenz von beispielsweise 25 kHz erzeugt. Eine solch hohe Frequenz bzw. geringe Periodendauer des Pulsweitenmodulationssignals erfordert bei digitalen Steuerschaltungen, wie einem MikrocontroUer, bei dem die Pulsweite und somit der Dimm-Wert in möglichst kleinen Schritten geändert werden kann, eine sehr hohe Taktfrequenz zum Abzählen der Pulsweitenstufen innerhalb der Periode. Mit einer Frequenz von 25 kHz und einer Auflösung von 16 bit müssen beispielsweise innerhalb einer Periode von 40 216 Stufen gezählt werden, was einer Taktfrequenz von 25 kHz · 216 = 1638,4 MHz entspricht. Driver circuits may have a switching frequency of several MHz, wherein the control circuit for driving the resonant converter generates a pulse width modulation signal having a frequency of, for example, 25 kHz. Such a high frequency or low period duration of the pulse width modulation signal requires a very high clock frequency for counting the pulse width stages within the period in digital control circuits, such as a MikrocontroUer, in which the pulse width and thus the dimming value can be changed in the smallest possible steps. With a frequency of 25 kHz and a resolution of 16 bit, for example, within a period of 40 2 16 steps must be counted, which corresponds to a clock frequency of 25 kHz × 2 16 = 1638.4 MHz.
MikrocontroUer mit einer so hohen Taktfrequenz und Auflösung sind teuer. Bei der Verwendung eines MikroControllers mit einer geringeren Auflösung besteht dagegen die Gefahr, dass bei einer gewünschten kontinuierlichen oder zumindest vielstufigen Änderung des Dimm-Werts Helligkeitssprünge auf Grund der groben Abstufung (Dimm-Stufen) wahrnehmbar sind. Microcontrollers with such a high clock frequency and resolution are expensive. When using a microcontroller with a lower resolution, on the other hand, there is a risk that brightness jumps due to the coarse gradation (dim levels) are perceptible in the case of a desired continuous or at least multistage change of the dimming value.
Um dies zu verhindern, schlägt die DE 10 2011 004452 AI vor, die Periodendauer derart zu verringern, dass zwischen zwei Pulsen mit gleicher Länge (gleichem Tastverhältnis) ein oder mehrere Pulse mit einer anderen Länge eingefügt werden können. Auf diese Weise wird über den Zeitraum der ursprünglichen Periodendauer durch die Mischung von Pulsen mit In order to prevent this, DE 10 2011 004452 A1 proposes to reduce the period so that one or more pulses with a different length can be inserted between two pulses of the same length (same duty cycle). In this way, over the period of the original period by the mixture of pulses with
unterschiedlich grober Abstufung ein mittlerer Dimm-Wert mit einer feineren Abstufung erzeugt. Wie oben beschrieben steigen jedoch die Anforderungen an die Taktfrequenz bei einer different rough grading produces a mean dimming value with a finer gradation. As described above, however, the demands on the clock frequency increase at one
Verringerung der Periodendauer bzw. einer Erhöhung der Frequenz an, was einen teuren Reducing the period or increasing the frequency, which is an expensive
MikrocontroUer (Steuerschaltung) nötig macht. Zudem müssen von der Steuerschaltung die einzufügenden Pulse berechnet werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren anzugeben, die die beschriebenen Probleme verringern. Aufgabe ist es insbesondere, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine Regelung oder Steuerung der Abgabeleistung mit einer hohen Auflösung/Genauigkeit und einem kostengünstigen Aufbau erlauben. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet. MikrocontroUer (control circuit) makes necessary. In addition, the pulses to be inserted must be calculated by the control circuit. The invention has for its object to provide devices and methods that reduce the problems described. In particular, it is an object to provide an apparatus and a method which allow regulation or control of the output power with a high resolution / accuracy and a cost-effective design. This object is achieved according to the features of the independent claims. The invention is further developed by the features of the dependent claims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines PWM-Signals für die Steuerung der Abgabeleistung entsprechend einem eingangsseitigen, ersten Steuersignal (Dimm-Signal) eine Einrichtung zum Umsetzen des ersten Dimm-Signals in ein digitales zweites Dimm-Signal mit einer niedrigeren Auflösung, eine Steuerschaltung zum Erzeugen des PWM- Signals auf der Grundlage des umgesetzten zweiten Dimm-Signals und eine Regeleinrichtung auf. Die Regeleinrichtung variiert den Dimm- Wert des ersten Dimm-Signals zeitlich, um dem durch die niedrigere Auflösung des Dimm-Werts des zweiten Dimm-Signals gegenüber dem Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals auftretenden Fehler im zeitlichen Mittel According to the present invention, an apparatus for generating a PWM signal for the control of the output according to an input side first control signal (dimming signal) comprises means for converting the first dimming signal to a digital second one Dimming signal with a lower resolution, a control circuit for generating the PWM signal based on the converted second dimming signal and a controller. The controller temporally varies the dimming value of the first dimming signal by the average of the error due to the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal versus the dimming value of the first dimming signal
entgegenzuwirken. counteract.
Das erste Dimm-Signal kann ein digitales oder analoges Signal sein, welches die gewünschte Helligkeit eines Leuchtmittels anzeigt oder die Farbe eines von einem Leuchtmittelverbund abzugebenden Lichts, und z.B. von einem Bediener oder einer Steuerung vorgegeben werden. Es hat als digitales Signal eine hohe Auflösung bzw. als analoges Signal ein unendliche feine Auflösung. Das PWM-Signal dient zur Ansteuerung einer Treiberschaltung, die die dem PWM- Signal entsprechenden Strom- oder Spannungsimpulse erzeugt und an das Leuchtmittel abgibt. Um einen Aufbau mit einer kostengünstigen Steuerschaltung zu ermöglichen, wird aus dem ersten Dimm-Signal von der Umsetzeinrichtung das digitale zweite Dimm-Signal mit einer niedrigeren Auflösung erzeugt und das niedrigauf ösende Signal von der Steuerschaltung verarbeitet. Die Korrektur der durch die Verwendung des niedrigauflösenden zweiten Dimm- Signals verlorenen Auflösung des ursprünglichen Dimm-Werts bzw. des sich daraus ergebenden Fehlers erfolgt mittels der Regeleinrichtung. The first dimming signal may be a digital or analogue signal indicating the desired brightness of a lighting device or the color of a light to be emitted by a lighting system, and e.g. be specified by an operator or a controller. It has a high resolution as a digital signal or an infinite fine resolution as an analogue signal. The PWM signal is used to drive a driver circuit which generates the current or voltage pulses corresponding to the PWM signal and delivers them to the light source. In order to enable a construction with a cost-effective control circuit, the first dimming signal from the converting device generates the digital second dimming signal with a lower resolution and processes the low-resolution signal from the control circuit. The correction of the resolution of the original dimming value or the error resulting therefrom lost by the use of the low-resolution second dimming signal is carried out by means of the control device.
Die Regeleinrichtung kann hierbei dazu ausgelegt sein, die für zumindest einige Pulse des PWM-Signals fortlaufend bestimmten Fehler zu kumulieren und den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals für das nächste Tastverhältnis entsprechend einer Differenz zwischen dem Dimm- Wert des ersten Dimm-Signals und dem aktuell kumulierten Fehler zu ändern. The control device may in this case be designed to cumulate the errors continuously determined for at least some pulses of the PWM signal and the dimming value of the first dimming signal for the next duty cycle corresponding to a difference between the dimming value of the first dimming signal and to change the currently accumulated error.
Ist die Differenz sehr klein, kann sich die Kumulation über viele Pulse erstrecken bevor es zu einer Änderung des Tastverhältnisses für die Fehlerkorrektur bei einem Puls kommt, was zu einer niederfrequenten Variation der von der Treiberschaltung abgegebenen Leistung bzw. der Lichtintensität führen kann. Um dies zu verhindern, kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt sein, den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals oder das Tastverhältnis so zu variieren, das sich zumindest die Tastverhältnisse einiger vorangegangener Pulse ändern. Insbesondere ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals oder das If the difference is very small, the accumulation can extend over many pulses before there is a change in the duty cycle for the error correction at a pulse, which can lead to a low-frequency variation of the power output by the driver circuit or the light intensity. To prevent this, the controller may be configured to vary the dimming value of the first dimming signal or the duty cycle so that at least the duty cycles of some previous pulses change. In particular, the control device is adapted to the dimming value of the first dimming signal or the
Tastverhältnis so zu variieren, das die Tastverhältnisse um den einzustellenden genauen Duty cycle to vary so that the duty cycle to the exact set
Mittelwert zeitlich schwanken („dithering" des Tastverhältnis). Die Schwankung („dithering") kann über den gesamten Zeitverlauf des PWM-Signals oder nur für bestimmte Zeitabschnitte erfolgen. Mean value fluctuates over time ("dithering" of the duty cycle) The dithering can be done over the entire time course of the PWM signal or only for certain periods of time.
Die Umsetzeinrichtung kann hierzu einen Delta-Sigma-Modulator aufweisen, dessen The conversion device can for this purpose have a delta-sigma modulator whose
Quantisierer den dem Delta-Sigma-Modulator zugeführten digitalen Dimm-Wert des erstenQuantizer the digital dimming value of the first supplied to the delta-sigma modulator
Dimm-Signals in die niedrigere Auflösung umsetzt bzw. umsetzen. Der Delta-Sigma-Modulator kann ein digital/digital Umsetzer erster oder höherer Ordnung sein. Ist das erste Dimm-Signal ein analoges Signal, kann es für eine Umsetzung in ein digitales Dimm-Signal mit einer gegenüber dem zweiten Dimm-Signal höheren Auflösung umgewandelt werden. Convert or convert the dimming signal to the lower resolution. The delta-sigma modulator can be a first-order or higher-order digital-to-digital converter. If the first dimming signal is an analog signal, it can be converted for conversion into a digital dimming signal with a higher resolution than the second dimming signal.
Das einzustellende Tastverhältnis ist proportional zum Verhältnis zwischen dem von dem ersten Dimm-Signal angezeigten Dimm-Wert und dem maximal möglichen Dimm-Wert, so dass der Fehler auch auf der Grundlage des ersten Dimm-Signals und des das tatsächliche Tastverhältnis anzeigenden PWM-Signals bestimmt werden kann. Hierzu ermittelt die Steuerschaltung oder die Umsetzeinrichtung auf der Grundlage des analogen oder digitalen Dimm- Werts des erstenThe duty cycle to be set is proportional to the ratio between the dimming value indicated by the first dimming signal and the maximum possible dimming value, so that the error is also determined based on the first dimming signal and the actual duty cycle indicating PWM signal can be. For this purpose, the control circuit or the conversion device determines on the basis of the analog or digital dimming value of the first
Dimm-Signals ein Soll-Tastverhältnis, wobei die Regeleinrichtung eine Abweichung zwischen dem Soll-Tastverhältnis und dem von dem PWM-Signal angezeigten Tastverhältnis bestimmt und den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals ändert, um der bestimmten Abweichung im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken. Dimming signal, a target duty cycle, wherein the controller determines a deviation between the target duty cycle and the duty cycle indicated by the PWM signal and changes the dimming value of the first dimming signal to counteract the determined deviation in the time average.
Die Regeleinrichtung kann hierbei dazu ausgelegt sein, zumindest einige der fortlaufend bestimmten Abweichungen zu kumulieren und den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals für das nächste Tastverhältnis entsprechend einer Differenz zwischen dem Soll-Tastverhältnis und der aktuell kumulierten Abweichung zu ändern. The control device may in this case be designed to cumulate at least some of the continuously determined deviations and to change the dimming value of the first dimming signal for the next duty cycle according to a difference between the desired duty cycle and the currently accumulated deviation.
Die Regeleinrichtung kann einen Delta-Sigma-Modulator erster oder höherer Ordnung aufweisen, der die Abweichung zwischen dem Soll-Tastverhältnis und dem von dem PWM- Signal angezeigten Tastverhältnis bestimmt und schrittweise kompensiert. Die Vorrichtung kann derart ausgelegt sein, dass die Periodendauer der Pulse des PWM-Signals geändert werden kann. The controller may include a first order or higher order delta-sigma modulator that determines and gradually compensates for the deviation between the desired duty cycle and the duty cycle indicated by the PWM signal. The device may be configured such that the period of the pulses of the PWM signal can be changed.
Die Vorrichtung kann derart ausgelegt sein, dass die Periodendauer des PWM-Signals zwischen zwei Grenzwerten moduliert wird, wobei die Grenzwerte einen Modulationshub der The device may be designed such that the period duration of the PWM signal is modulated between two limit values, the limit values being a modulation stroke of the
Periodendauer definieren, und der Modulationshub vorzugsweise lastabhängig ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsgerät für Leuchtdioden eine der beschriebenen Vorrichtungen auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Erzeugen eines PWM-Signals für die Steuerung der Abgabeleistung von zumindest einem Leuchtmittel auf der Grundlage eines ersten Dimm-Signals die Schritte: Period duration define, and the modulation is preferably load-dependent. According to the present invention, a control device for light emitting diodes on one of the devices described. According to the present invention, a method for generating a PWM signal for controlling the output of at least one light source based on a first dimming signal comprises the steps of:
- Umsetzen des ersten Dimm-Signals in ein digitales zweites Dimm-Signal mit einer niedrigeren Auflösung, und  - converting the first dimming signal into a digital second dimming signal with a lower resolution, and
- Erzeugen des PWM-Signals auf der Grundlage des umgesetzten zweiten Dimm-Signals auf, wobei der Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals zeitlich variiert wird, um dem durch die niedrigere Auflösung des Dimm-Werts des zweiten Dimm-Signals gegenüber dem Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals auftretenden Fehler im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Generating the PWM signal on the basis of the converted second dimming signal, the dimming value of the first dimming signal being temporally varied in order to compensate for this by the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal compared to the dimming value Counteract the value of the first dimming signal occurring errors in the time average. The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Schaltung eines Betriebsgeräts für Leuchtdioden nach einem ersten Fig. 1 shows a circuit of a control device for LEDs after a first
Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, Embodiment according to the present invention,
Fig. 2 eine vereinfachte Schaltung der Regeleinrichtung nach einem zweiten Fig. 2 is a simplified circuit of the control device after a second
Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, Embodiment according to the present invention,
Fig. 3 eine vereinfachte Schaltung der Regeleinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, 3 is a simplified circuit of the control device according to a third embodiment of the present invention,
Fig. 4 eine vereinfachte Schaltung der Regeleinrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 5 eine vereinfachte Schaltung der Regeleinrichtung nach einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 shows a simplified circuit of the control device according to a fourth embodiment according to the present invention, FIG. 5 shows a simplified circuit of the control device according to a fifth embodiment according to the present invention,
Fig. 6 eine Schaltung eines Betriebsgeräts für Leuchtdioden nach einem sechsten Fig. 6 shows a circuit of a control device for LEDs after a sixth
Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 7 ein vereinfachtes Diagramm zur Darstellung des Verfahrens. Embodiment according to the present invention, and Fig. 7 is a simplified diagram for illustrating the method.
Komponenten mit gleichen Funktionen sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Components with the same functions are identified in the figures with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Schaltung eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Betriebsgerät umfasst einen Gleichrichter 2, eine Treiberschaltung 3 und eine Vorrichtung 4 zum Erzeugen eines PWM- Ssignals für die Treiberschaltung 3. Die Vorrichtung 4 weist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Regeleinrichtung 5 mit einem Umsetzer und eine Steuerschaltung 6 auf. Fig. 1 shows a simplified circuit of a control device for lighting means 1 according to a first embodiment according to the present invention. The operating device comprises a rectifier 2, a driver circuit 3 and a device 4 for generating a PWM signal for the driver circuit 3. The device 4 has, according to the present invention, a control device 5 with a converter and a control circuit 6.
Das Betriebsgerät 1 dient zum Betrieb des an das Betriebsgerät 1 ankoppelbaren Leuchtmittels 1 , welches vorzugsweise eine Leuchtdiode oder ein Verbund aus mehreren Leuchtdioden ist. The operating device 1 serves to operate the light-emitting device 1 that can be coupled to the operating device 1, which is preferably a light-emitting diode or a composite of a plurality of light-emitting diodes.
Hierfür erzeugt das Betriebsgerät 1 aus der an dem Anschluss 7 zugeführten Wechselspannung einen pulsweitenmodulierten Strom basierend auf dem am Anschluss 8 zugeführten digitalen Dimm-Signal S 1 , wobei der Gleichrichter 2 die Wechselspannung gleichrichtet und die gleichgerichtete Wechselspannung bzw. einen Gleichstrom an die Treiberschaltung 3 abgibt, welche daraus den pulsweitenmodulierten Strom entsprechend dem von der Steuerschaltung 6 abgegebenen PWM-Signal S3 erzeugt. For this purpose, the operating device 1 generates a pulse-width-modulated current from the AC voltage supplied at the terminal 7 based on the digital dimming signal S 1 supplied at the terminal 8, the rectifier 2 rectifying the AC voltage and outputting the rectified AC voltage or a direct current to the driver circuit 3 which generates therefrom the pulse width modulated current in accordance with the output from the control circuit 6 PWM signal S3.
Der Gleichrichter 2 kann eine Leistungsfaktorkorrektur-schaltung und die Treiberschaltung 3 einen LLC -Resonanzwandler oder einen anderen Gleichspannungswandler umfassen. The rectifier 2 may include a power factor correction circuit and the driver circuit 3 may include an LLC resonant converter or other DC-DC converter.
Die das PWM-Signal S3 erzeugende Steuerschaltung 6 kann eine integrierte Halbleiterschaltung sein oder eine integrierte Halbleiterschaltung umfassen. Die Steuerschaltung 6 kann als ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein Controller, ein MikroController oder eine The control circuit 6 generating the PWM signal S3 may be a semiconductor integrated circuit or may comprise a semiconductor integrated circuit. The control circuit 6 can be used as a processor, a microprocessor, a controller, a microcontroller or a
anwendungsspezifische Spezialschaltung (ASIC,„Application Specific Integrated Circuit") oder eine Kombination der genannten Einheiten ausgestaltet sein. Das an dem Anschluss 8 empfangene hochauflösende digitale erste Dimm-Signal Sl mit einer Auflösung von beispielsweise 16 bit wird von dem in der Regeleinrichtung 5 enthaltenen Umsetzer (Digital/Digital- Wandler) in ein von der Steuerschaltung 6 verarbeitbares digitales Dimm-Signal S2 mit einer im Vergleich zum Dimm-Signal Sl niedrigeren Auflösung von beispielsweise 10 bit umgesetzt. Die Steuerschaltung 6 erzeugt in an sich bekannter Weise auf der Grundlage des von dem Dimm-Signal S2 angezeigten 10 bit Dimm-Werts das PWM-Signal S3, wobei ein Tastverhältnis für einen Stromimpuls entsprechend dem angezeigten 10 bit Dimm- Wert gewählt wird und die Anzahl der diskreten, wählbaren Tastverhältnisse der Anzahl der möglichen diskreten Dimm- Werte des 10-bit-Dimm-Signals S2 entspricht. Das Ereignis, das ein Tastverhältnis entsprechend dem 10 bit Dimm- Wert des Dimm-Signals S2 gewählt und mit dem PWM-Signal S3 an die Treiberschaltung 3 übermittelt wurde, wird der Regeleinrichtung 5 mit einem Signal S4 angezeigt. Die Regeleinrichtung 5 bestimmt daraufhin für diesen 10-bit-Dimm-Wert einen Fehler bezüglich des 16-bit Dimm-Werts von dem der 10-bit Dimm-Wert durch den Umsetzer erzeugt ist (Quantisierungsfehler), variiert den 16-bit Dimm- Wert um den bestimmten Fehler entgegenzuwirken, zum Beispiel durch Hinzufügen des vorzeichenbehafteten Fehlerwerts, setzt den variierten 16-bit Dimm-Wert in einen neuen 10-bit- Dimm-Wert um und gibt den neuen 10-bit-Dimm-Wert in dem Dimm-Signal S2 an die Application specific integrated circuit (ASIC) or a combination of said units The high-resolution digital first dimming signal Sl having a resolution of, for example, 16 bits received at the terminal 8 is received by the converter contained in the controller 5 (Digital / digital converter) converted into a processable by the control circuit 6 digital dimming signal S2 with a lower compared to the dimming signal Sl resolution of, for example, 10 bits.The control circuit 6 generates in a conventional manner on the basis of the dimming signal S2 displayed 10-bit dimming the PWM signal S3, wherein a duty cycle is selected for a current pulse corresponding to the displayed 10-bit dimming value and the number of discrete selectable duty cycles corresponds to the number of possible discrete dimming values of the 10-bit dimming signal S2. The event that has a duty cycle selected according to the 10-bit dimming value of the dimming signal S2 and transmitted to the driver circuit 3 with the PWM signal S3 is displayed to the control device 5 with a signal S4. The controller 5 then determines, for this 10-bit dimming value, an error with respect to the 16-bit dimming value of which the 10-bit dimming value is generated by the converter (quantization error) varies the 16-bit dimming value to counteract the determined error, for example by adding the signed error value, converts the varied 16-bit dimming value to a new 10-bit dimming value and outputs the new 10-bit dimming value in the dimming signal S2 to the
Steuerschaltung 6 ab, auf dessen Grundlage das Tastverhältnis für den nächsten Stromimpuls gewählt wird. Control circuit 6, based on the duty cycle is selected for the next current pulse.
Der zu korrigierende Fehler bewirkt eine im Vergleich zu dem von dem Dimm-Signal Sl angezeigten Dimm-Wert zu hohe oder zu niedrige Leistungsabgabe der Treiberschaltung 3 bzw. eine zu hohe oder zu niedrige Helligkeit des betriebenen Leuchtmittels. Ist oder wird der Fehler so groß, dass der variierte 16-bit-Dimm-Wert die nächst höhere oder niedrigere Quantisierungsstufe des Umsetzers erreicht, ändert sich auch bei konstantem Dimm- Signal Sl der 10-bit-Dimm-Wert und gleicht zumindest teilweise im zeitlichen Mittel den Fehler aus. Auf diese Weise wird ein mittlerer Dimm-Wert mit der feineren Abstufung des Dimm- Signals Sl erhalten. The error to be corrected causes a too high or too low power output of the driver circuit 3 or an excessively high or too low brightness of the operated lighting device compared to the dimming value indicated by the dimming signal S1. If the error is or becomes so large that the varied 16-bit dimming value reaches the next higher or lower quantization level of the converter, the 10-bit dimming value also changes with constant dimming signal Sl and is at least partially equal to time means the error. In this way, a mean dimming value is obtained with the finer gradation of the dimming signal Sl.
Um niederfrequente Änderung des 10-bit-Dimm- Werts und somit niederfrequente Variation Lichtintensität zu verhindern, ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, den 10-bit-Dimm-Wert so zu variieren, das dieser um den einzustellenden 16-bit-Dimm-Wert mit einer höheren Frequenz zeitlich schwankt („dithering"). In order to prevent low-frequency change of the 10-bit dimming value and thus low-frequency variation of light intensity, the control device is designed to vary the 10-bit dimming value by adding this to the 16-bit dimming value to be set a higher frequency varies over time ("dithering").
Die Fehlerbestimmung und die Korrektur können für alle von der Steuerschaltung 6 bestimmten Tastverhältnisse oder nur zu Zeiten erfolgen, in denen das Dimm-Signal Sl konstant ist oder sich nur langsam ändert. Die Regeleinrichtung 5 kann die Fehler kumulieren und den 16-bit-Dimm-Wert entsprechend dem aktuell kumulierten Fehler variieren. Fig. 3 zeigt eine solche Regeleinrichtung 4, die einen Delta-Sigma-Modulator aufweist. Das am Anschluss 8 empfangene Dimm-Signal Sl wird über ein Addierglied 9 einem Quantisierer 10 zugeführt, der den 16-bit-Dimm-Wert in einen 10-bit- Dimm-Wert umsetzt und an die Steuerschaltung 6 (nicht gezeigt) über den Anschluss 11 ausgibt. The error determination and the correction can be done for all determined by the control circuit 6 duty cycles or only at times in which the dimming signal Sl is constant or changing only slowly. The controller 5 may cumulate the errors and vary the 16-bit dimming value according to the currently accumulated error. Fig. 3 shows such a control device 4, which has a delta-sigma modulator. The dimming signal Sl received at the terminal 8 is supplied via an adder 9 to a quantizer 10, which converts the 16-bit dimming value into a 10-bit dimming value and to the control circuit 6 (not shown) via the terminal 11 spends.
Der Fehler zwischen dem von dem Addierglied 9 erhaltenen 16-bit-Dimm-Wert und dem an Steuerschaltung 6 ausgegebenen 10-bit-Dimm-Wert wird von einem Differenzier-Glied 12 ermittelt und einem Integrator 13 zugeführt. The error between the 16-bit dimming value obtained by the adder 9 and the 10-bit dimming value output to the control circuit 6 is determined by a differentiating element 12 and supplied to an integrator 13.
Der Integrator 13 summiert die Fehler von mehreren aufeinanderfolgend an die Steuerschaltung 6 ausgegebenen 10-bit-Dimm- Werten und gibt diese Summe an das Addierglied 9 ab, welches den aufsummierten Fehlerwert zu dem über den Anschluss 8 empfangenen 16-bit-Dimm-Wert addiert und diese Summe an den Quantisierer 10 als Eingangsgröße abgibt. Mit jedem Zyklus, welcher durch das Signal S4 der Regeleinrichtung angezeigt wird, kann der Eingangswert (16- bit-Dimm-Wert) der Regeleinrichtung 6 variiert werden, um dem durch die Umsetzung in eine niedrigere Auflösung auftretenden Fehler im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken. The integrator 13 sums the errors of a plurality of successively output to the control circuit 6 10-bit dimming values and outputs this sum to the adder 9, which adds the accumulated error value to the 16-bit dimming value received via the terminal 8 and outputs this sum to the quantizer 10 as an input. With each cycle indicated by the signal S4 of the controller, the input value (16-bit dimming value) of the controller 6 can be varied to counteract the error in the average time due to the conversion to a lower resolution.
Die in Fig. 2 gezeigte Regeleinrichtung 4 stellt einen Delta-Sigma-Modulator erster Ordnung dar. Es ist jedoch auch möglich einen Modulator höherer Ordnung einzusetzen, um durch die Variation bedingte Helligkeitsschwankungen zu vermeiden. Fig. 3 zeigt eine Regeleinrichtung 4 mit einem Delta-Sigma-Modulator zweiter Ordnung, Fig. 4 eine andere Regeleinrichtung 4 mit einem Delta-Sigma-Modulator erster Ordnung und Fig. 5 eine andere Regeleinrichtung 4 mit einem Delta-Sigma-Modulator zweiter Ordnung. The control device 4 shown in FIG. 2 represents a first-order delta-sigma modulator. However, it is also possible to use a modulator of a higher order in order to avoid variations in brightness caused by the variation. 3 shows a control device 4 with a second-order delta-sigma modulator, FIG. 4 shows another control device 4 with a first-order delta-sigma modulator, and FIG. 5 shows another control device 4 with a second-order delta-sigma modulator ,
Fig. 6 zeigt eine Schaltung eines Betriebsgeräts für Leuchtdioden nach einem vierten FIG. 6 shows a circuit of a control device for light-emitting diodes after a fourth
Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem der Fehler auf der Grundlage des Dimm-Signals Sl und des das tatsächliche Tastverhältnis anzeigenden PWM-Signals S3 von der Regeleinrichtung 4 ermittelt wird. Embodiment according to the present invention, in which the error on the basis of the dimming signal Sl and the actual duty cycle indicative PWM signal S3 is determined by the controller 4.
Das Dimm-Signal S 1 kann eine analoges Signal sein, welches von der Regeleinrichtung 4 als variiertes Analogsignal S2 an die Steuerschaltung 6, die es in ein niedrigauflösendes The dimming signal S 1 may be an analog signal, which from the control device 4 as a varied analog signal S2 to the control circuit 6, which it in a low-resolution
Digitalsignal (z.B. 10-bit-Signal) umsetzt, ausgegeben wird, oder ein hochauflösendes Digital signal (e.g., 10-bit signal), output, or high-resolution
Digitalsignal, das wie oben beschrieben von Regeleinrichtung 4 nach Variation/Korrektur in ein niederauflösendes Digitalsignal S2 umgesetzt wird. Es ist auch möglich das hochauflösende Digitalsignal mittels einem zusätzlichen A/D-Wandler aus dem analogen Dimm-Signal Sl zu erzeugen. Digital signal which, as described above, is converted by controller 4 into a low-resolution digital signal S2 after variation / correction. It is also possible the high resolution Generate digital signal by means of an additional A / D converter from the analog dimming signal Sl.
Die Regeleinrichtung 4 bestimmt auf der Grundlage des analogen oder digitalen Dimm- Werts des Dimm-Signals S 1 ein Soll-Tastverhältnis und die Abweichung (Fehler) zwischen dem Soll- Tastverhältnis und dem von dem PWM-Signal S3 angezeigten Tastverhältnis oder einen Ist- Dimm-Wert auf der Grundlage des von dem PWM-Signal S3 angezeigten Tastverhältnisses und die Abweichung (Fehler) zwischen dem Ist-Dimm-Wert und dem analogen oder digitalen Dimm- Wert des Dimm-Signals Sl . The controller 4 determines a target duty ratio and the deviation (error) between the target duty ratio and the duty ratio indicated by the PWM signal S3 or an actual dimming based on the analog or digital dimming value of the dimming signal S 1 Value based on the duty ratio indicated by the PWM signal S3 and the deviation (error) between the actual dimming value and the analogue or digital dimming value of the dimming signal Sl.
Der Dimm-Wert des Dimm-Signals Sl wird entsprechend der bestimmten Abweichung (Fehler) von der Regeleinrichtung 4 für das nächste Tastverhältnis variiert/geändert, um dem Fehler im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken. In Fig. 7 ist ein stark vereinfachtes Ablaufdiagramm dargestellt, das die einzelnen Schritte bei der Durchführung des oben ausführlich beschriebenen Verfahrens zeigt. The dimming value of the dimming signal Sl is varied / changed according to the determined deviation (error) by the next duty ratio controller 4 to counteract the error on the time average. In Fig. 7 is a highly simplified flow chart is shown, showing the individual steps in carrying out the method described in detail above.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Breite der Pulse innerhalb einer konstanten Periode variiert. Es ist jedoch auch möglich, die Breite der Pulse tpuise bei konstanter Ausschaltzeit t0ff zwischen den Pulsen für die Einstellung eines mittleren hochauflösenden Dimm-Werts (z.B. 16-bit-Dimm-Wert) zu variieren. Dies führt zu einer Pulse-Frequenz- Modulation, wobei die Periode T=tpuise+t0ff im zeitlichen Mittel für einen einzustellenden 16-bit- Dimm-Wert (Dimm-Level) konstant bleibt. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Periodendauer T der Pulsweitenmodulation (PWM) des PWM-Signals S3 moduliert werden. Es erfolgt dann also eine Abweichung von einer normalen Pulsweitenmodulation (PWM), da auch die Frequenz und somit die Periodendauer T der Pulse des PWM-Signals S3 geändert wird. Beispielsweise kann die Periodendauer T des PWM-Signals S3 zwischen zwei Grenzwerten moduliert werden, so dass die Grenzwerte einen Modulationshub der Periodendauer T definieren, und der Modulationshub kann beispielsweise lastabhängig sein, wobei der Modulationshub durch Veränderung des unteren und/oder des oberen Grenzwerts lastabhängig eingestellt wird. Die Modulation der Periodendauer T kann beispielsweise in Dreiecksform erfolgen oder auch pseudo-zufällig (pseudo-random). In the described embodiments, the width of the pulses is varied within a constant period. However, it is also possible to vary the width of the pulses tpuise at a constant switch-off time t 0 ff between the pulses for setting a medium high-resolution dimming value (eg 16-bit dimming value). This leads to a pulse-frequency modulation, wherein the period T = tpuise + t 0 ff remains constant in the time average for a 16-bit dimming level (dimming level) to be set. Additionally or alternatively, the period T of the pulse width modulation (PWM) of the PWM signal S3 can be modulated. There is then a deviation from a normal pulse width modulation (PWM), since the frequency and thus the period T of the pulses of the PWM signal S3 is changed. For example, the period duration T of the PWM signal S3 can be modulated between two limit values, so that the limit values define a modulation stroke of the period T, and the modulation stroke can be load-dependent, for example, wherein the modulation stroke is adjusted as a function of load by changing the lower and / or the upper limit value becomes. The modulation of the period T can be done for example in triangular form or pseudo-random (pseudo-random).

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines PWM-Signals (S3) für die Steuerung der Abgabeleistung von zumindest einem Leuchtmittel (1) auf der Grundlage eines ersten Dimm-Signals (Sl), aufweisend A device for generating a PWM signal (S3) for the control of the output power of at least one light source (1) on the basis of a first dimming signal (Sl), comprising
eine Einrichtung (5) zum Umsetzen des ersten Dimm-Signals in ein digitales zweites Dimm-Signal (S2) mit einer niedrigeren Auflösung,  means (5) for converting the first dimming signal into a digital lower-resolution second dimming signal (S2);
eine Steuerschaltung (6) zum Erzeugen des PWM-Signals auf der Grundlage des umgesetzten zweiten Dimm-Signals (S2), und  a control circuit (6) for generating the PWM signal on the basis of the converted second dimming signal (S2), and
eine Regeleinrichtung (5), die dazu ausgelegt ist, den Dimm-Wert des ersten Dimm- Signals (Sl) zeitlich zu variieren, um dem durch die niedrigere Auflösung des Dimm-Werts des zweiten Dimm-Signals (S2) gegenüber dem Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) auftretenden Fehler im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken.  a control device (5), which is designed to vary the dimming value of the first dimming signal (Sl) in time by the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal (S2) compared to the dimming value counteract the errors occurring in the time average of the first dimming signal (Sl).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei 2. Device according to claim 1, wherein
das erste Dimm-Signal (Sl) ein digitales Signal ist.  the first dimming signal (Sl) is a digital signal.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei 3. A device according to claim 2, wherein
das ersten Dimm-Signal (Sl) ein analoges Signal ist und die Vorrichtung (4) einen Analog/Digital- Wandler aufweist, der dazu ausgelegt ist, das erste Dimm-Signal (Sl) in ein digitales Dimm-Signal mit einer gegenüber dem zweiten Dimm-Signal (S2) höheren Auflösung umzuwandeln und das umgewandelte Signal der Umsetzeinrichtung (5) zuzuführen.  the first dimming signal (Sl) is an analogue signal and the device (4) comprises an analogue / digital converter adapted to convert the first dimming signal (Sl) into a digital dimming signal with respect to the second one Dimming signal (S2) higher resolution to convert and supply the converted signal of the conversion device (5).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei 4. Apparatus according to claim 2 or 3, wherein
die Regeleinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, für zumindest einige Pulse des PWM-Signals (S3) die fortlaufend bestimmten Fehler zu kumulieren und den Dimm-Wert des ersten Dimm- Signals (Sl) entsprechend einer Differenz zwischen dem Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) und dem aktuell kumulierten Fehler zu ändern.  the control device (5) is designed to cumulate the continuously determined errors for at least some pulses of the PWM signal (S3) and the dimming value of the first dimming signal (S1) corresponding to a difference between the dimming value of the first dimming Signal (Sl) and the currently accumulated error.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei 5. Device according to one of claims 2 to 4, wherein
die Umsetzeinrichtung (5) einen Delta-Sigma-Modulator (9, 10, 12, 13..16) aufweist, dessen Quantisierer (10) den dem Delta-Sigma-Modulator zugeführten digitalen Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) in die niedrigere Auflösung umsetzt bzw. umsetzen. the conversion device (5) has a delta-sigma modulator (9, 10, 12, 13..16) whose quantizer (10) supplies the digital dimming value of the first dimming signal (S1) supplied to the delta-sigma modulator convert or convert to the lower resolution.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei 6. Apparatus according to claim 5, wherein
der Delta-Sigma-Modulator (9, 10, 12, 13 ..16) ein digital/digital Umsetzer erster oder höherer Ordnung ist.  the delta-sigma modulator (9, 10, 12, 13 ..16) is a digital / digital converter of first or higher order.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei 7. Device according to one of claims 1 to 3, wherein
die Steuerschaltung (6) oder die Umsetzeinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, auf der Grundlage des Dimm- Werts des ersten Dimm-Signals (Sl) ein Soll-Tastverhältnis zu ermitteln, und  the control circuit (6) or the conversion device (5) is designed to determine a desired duty cycle on the basis of the dimming value of the first dimming signal (SI), and
die Regeleinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, für die Bestimmung des Fehlers eine the control device (5) is designed for the determination of the error
Abweichung zwischen dem Soll-Tastverhältnis und dem von dem PWM-Signal (S3) angezeigten Tastverhältnis zu bestimmen und den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) zu ändern, um der bestimmten Abweichung im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken. Determine deviation between the target duty cycle and the duty cycle indicated by the PWM signal (S3) and to change the dimming value of the first dimming signal (Sl) to counteract the determined deviation in the time average.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei 8. Apparatus according to claim 7, wherein
die Regeleinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, für zumindest einige Pulse des PWM-Signals (S3) die fortlaufend bestimmten Abweichungen zu kumulieren und den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) entsprechend einer Differenz zwischen dem Soll-Tastverhältnis und der aktuell kumulierten Abweichung zu ändern.  the control device (5) is designed to cumulate the continuously determined deviations for at least some pulses of the PWM signal (S3) and the dimming value of the first dimming signal (S1) corresponding to a difference between the desired duty cycle and the current one change cumulative deviation.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei 9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein
die Regeleinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) zeitlich so zu variieren, dass die von dem PWM-Signal (S3) vorgebenden Tastverhältnisse um den Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals (Sl) zeitlich schwanken.  the regulating device (5) is designed to vary in time the dimming value of the first dimming signal (S1) such that the pulse duty factors predetermined by the PWM signal (S3) are reduced by the dimming value of the first dimming signal (S1 ) vary in time.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei 10. Device according to one of claims 1 to 9, wherein
die Periodendauer T der Pulse des PWM-Signals (S3) geändert wird.  the period T of the pulses of the PWM signal (S3) is changed.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei 11. The apparatus of claim 10, wherein
die Periodendauer (T) des PWM-Signals (S3) zwischen zwei Grenzwerten moduliert wird, wobei die Grenzwerte einen Modulationshub der Periodendauer (T) definieren, und der Modulationshub vorzugsweise lastabhängig ist.  the period duration (T) of the PWM signal (S3) is modulated between two limit values, wherein the limit values define a modulation stroke of the period duration (T), and the modulation stroke is preferably load-dependent.
12. Betriebsgerät für Leuchtdioden, aufweisend eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche I bis 11. 12. Operating device for light-emitting diodes, comprising a device (1) according to one of claims I to 11.
13. Leuchte, aufweisend ein Leuchtdioden-Modul und ein Betriebsgerät nach Anspruch 12. 13. Light, comprising a light-emitting diode module and a control device according to claim 12.
14. Verfahren zum Erzeugen eines PWM-Signals für die Steuerung der Abgabeleistung von zumindest einem Leuchtmittel auf der Grundlage eines ersten Dimm-Signals, mit den Schritten: 14. A method of generating a PWM signal for controlling the output of at least one light source based on a first dimming signal, comprising the steps of:
Umsetzen des ersten Dimm-Signals in ein digitales zweites Dimm-Signal mit einer niedrigeren Auflösung, und  Converting the first dim signal into a lower resolution digital second dimming signal, and
Erzeugen des PWM-Signals auf der Grundlage des umgesetzten zweiten Dimm-Signals, wobei  Generating the PWM signal based on the converted second dimming signal, wherein
der Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals zeitlich variiert wird, um dem durch die niedrigere Auflösung des Dimm-Werts des zweiten Dimm-Signals gegenüber dem Dimm-Wert des ersten Dimm-Signals auftretenden Fehler im zeitlichen Mittel entgegenzuwirken.  the dimming value of the first dimming signal is varied over time to counteract in the time average the error occurring due to the lower resolution of the dimming value of the second dimming signal compared to the dimming value of the first dimming signal.
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