[发明专利]用于光学传感器控制的三角积分信号密度调制

说明书

技术领域

本发明涉及光学传感器控制领域，更具体地，涉及将三角积分信号密度调制用于发光二极管的强度控制。

背景技术

发光二极管(LED)技术已进展到可将LED用作对常规白炽和/或荧光光源的能量高效代替物的程度。已使用LED的一种应用是在使用白色和/或彩色(例如，红、绿和蓝)LED的环境照明系统中。类似于白炽和荧光光源，LED的输出的平均强度由装置的平均电流所控制。然而，不同于白炽和荧光光源，LED可几乎瞬时地被接通和断开。因此，LED的输出强度可受切换电路控制，所述切换电路使装置电流在两个电流状态之间切换，以实现对应于所要强度的所要平均电流。此方法还可用于控制环境照明系统中的红、绿和蓝(RGB)LED源(或任一其它组原色)的相对强度，所述环境照明系统以不同比率混合原色以实现所要色彩。

Meuller等人的第6,016,038号和第6,150,774号美国专利中描述一种用于LED切换的方法。这些专利描述用具有均一频率但独立的工作周期的方波来控制不同LED，其中所述方波频率是均一的，且不同工作周期表示方波脉冲的宽度的变化。Meuller的专利将此描述为脉冲宽度调制(PWM)。

图1说明驱动电流源将电流供应到LED的常规PWM控制器。所述PWM控制器包括n位线性计数器、n位工作周期寄存器以及将所述计数器的输出与工作周期寄存器进行比较的比较器。n位计数器由时钟信号f_clock计时，时钟信号f_clock致使计数器从0到2ⁿ-1线性计数，在到达2ⁿ-1后翻转到0。工作周期寄存器中的值确定PWM控制器的工作周期，其中值“0”表示0％工作周期，且值“2ⁿ-1”表示100％工作周期。当计数器的输出小于工作周期寄存器中的值时，比较器的输出为高。当计数器的输出大于或等于工作周期寄存器中的值时，比较器的输出为低。

图2A说明针对n＝4且工作周期寄存器中的值为7(二进制0111)的情况，n位计数器的输出与工作周期寄存器中的值之间的关系。在一个周期内，线性计数器从0计数到15(二进制1111)。当计数器从0计数到6时，比较器的输出为高(图2B中展示为值“1”)。当线性计数器的计数达到寄存器值(7)时，PWM输出变低(图2B中展示为值“0”)，且保持为低，直到线性计数器在所述周期结束时翻转到零为止。因此，PWM控制器产生具有从高到低的单次转变的时序波形，且因此在每一周期期间产生单个脉冲。

如图2C中所说明，对于n＝8且f_clock＝1MHz，此输出的频谱内容包括固定的基频f_OUT＝f_clock/2ⁿ＝4KHz，以及处于3f_OUT＝12KHz、5f_OUT^＝20KHz等的奇次谐波，其可对附近的敏感性装置、组件、电路和系统造成电磁干扰(EMI)。当将多个光源(用脉冲宽度调制来控制其强度)用于色彩混合时，EMI将倍增，因为所有光源均将在同一均一频率下调制，与工作周期无关。

发明内容

无

附图说明

在说明书附图中，以示例的方式而非以限制的方式来说明本发明，其中：

图1说明常规PWM LED控制电路；

图2A和图2B说明常规PWM波形的产生；

图2C说明常规PWM波形的频谱；

图3说明用于光学传感器的调光控制的三角积分信号密度(DSSD)调制器的一个实施例；

图4A是说明DSSD调制器的示范性实施例的数据值的表；

图4B说明对应于图4A的数据值的一个实施例中的波形；

图4C是说明一个实施例中的三角积分调制(DSM)值的范围的表；

图4D说明对应于图4C的选定数据值的一个实施例中的波形；

图5A说明一个实施例中对应于两个不同三角积分信号密度的两个波形；

图5B说明常规PWM调制中对应于两个不同工作周期的两个波形；

图5C说明三角积分信号密度调制的一个实施例的频谱特性(spectralsignature)；以及

图6说明一个实施例中的用于光学传感器的三角积分信号密度调制的电子系统。

具体实施方式