用于替代高强度放电灯的LED照明系统的LED驱动器的制作方法

用于替代高强度放电灯的led照明系统的led驱动器
技术领域
1.本发明涉及led驱动器领域，并且尤其涉及用于改型为针对高强度放电灯而设计的电源的led灯的led驱动器领域。


背景技术：

2.在照明领域，人们对用于替换或改型旧灯的led灯的兴趣日益浓厚，特别是高强度放电(hid)灯。
3.这些改型led灯需要被适当设计，以便它们能够从最初设计为用于为hid灯供电的电源中获取功率。虽然功率最终来自市电电源，即，公用电网，但是例如，电源是用于led灯的led驱动器可以连接到其以从中汲取功率的任何电源，并且可以包括市电电源、镇流器、补偿电容器、点火器等。led灯和将led灯连接到市电电源的任何组件(诸如镇流器和/或补偿电容器)形成led照明系统。
4.现有led灯通常包括二极管桥，该二极管桥耦合到电源以对交流电进行整流，该交流电整流后的输出由(缓冲)电容器存储。这提供了用于为led负载供电的dc(直流)输出。控制led灯的功耗例如以达到期望平均功耗可以通过周期性地将一些交流电分流到接地/参考电压来执行。控制被分流的交流电的量可以控制提供给led负载的功率，例如用于调光目的。
5.然而，交流电的分流会导致整个led照明系统的功率特性较差，具有不足的功率因数，并且在市电电流中引入谐波失真。分流还会导致电源的元件之间的电压降更大，从而使它们汲取更多电流，这可能导致过热或热击穿。
6.一直希望提供了一种用于led灯的led驱动器，以克服这些缺陷中的至少一些。


技术实现要素：

7.本发明由权利要求限定。
8.根据依照本发明的一方面的示例，提供了一种用于从适于提供交流输入电流的电源生成用于驱动led负载的输出功率的led驱动器。如果电源最初适用于为hid灯供电，则所提出的led驱动器特别有用。
9.led驱动器包括：输入布置，该输入布置包括第一端子和第二端子的，用于从电源接收交流输入电流；输出节点，该输出节点用于提供用于驱动led负载的输出功率；电容器，该电容器连接在输出节点与接地/参考电压之间，其中电容器被配置为使得当led驱动器被供电时，跨电容器的电压基本恒定；开关布置，该开关布置适于将第一端子可控地连接到输出节点或接地/参考电压并且将第二端子可控地连接到输出节点或接地/参考电压，从而使得能够控制第一端子与第二端子之间的电压的幅度和相对于交流输入电流相位相位；以及控制器，该控制器适于控制开关布置，从而控制第一端子与第二端子之间的电压幅度以及第一端子与第二端子之间的电压相对于交流输入电流相位的相位，使得输入布置与输出节点之间的能量转移是双向可控的，从而控制输出功率的平均幅度，其中控制器适于将第一
端子和第二端子之间的电压的频率控制为等于交流输入电流的频率。
10.使用开关布置来控制第一端子或第二端子是连接到输出节点还是接地参考电压使得能够控制第一端子与第二端子之间的电压。特别地，这种配置允许功率从电容器返回到第一端子或第二端子以及功率从第一端子或第二端子提供给电容器，即，使得对输入布置与输出节点之间的能量转移能够双向控制。
11.(暂时地)将功率返回到第一端子或第二端子的能力使得能够相对于市电电源改善整个led照明系统(即，led灯和电源的组合，不包括市电电源)的功率因数。本发明因此依赖于允许电流从第一端子或第二端子流向输出节点/从输出节点流向第一端子或第二端子的能力。
12.控制器能够定义第一端子与第二端子之间的电压与提供给输入布置的电流之间的相位。这允许控制器修改或定义整个led照明系统的功率因数和其他性能标准(例如，谐波失真)，从而至少提高功率因数。可以调节相位，使得净能量(每个市电周期)与期望输出功率电平匹配。
13.控制器可以适于响应于控制信号指示要由可连接到输出节点的led负载输出的期望的光量来控制第一端子与第二端子之间的电压的相位。发明人已经认识到，第一端子与第二端子之间的电压的相位可以被修改以控制提供给所连接的led负载的(平均)功率，并且因此控制由led负载输出的光的(平均)亮度。
14.开关布置可以包括：将第一端子直接连接到输出节点的第一开关；将第二端子直接连接到输出节点的第二开关；将第一端子直接连接到接地/参考电压的第三开关；以及将第二端子直接连接到接地/参考电压的第四开关。
15.因此，在一些实施例中，开关布置不包括任何电感或电容元件，并且被连接以直接从输入源(例如，直接从电源的镇流器)接收交流输入电流。这提供了一种廉价且高效的led驱动器，可以实现对其调光的控制(通过调节第一端子与第二端子之间的电压的相位)而不影响整个led照明系统的功率因数或其他性能标准。
16.控制器可以适于通过以至少两种模式可操作来控制第一端子与第二端子之间的电压，至少两种模式至少包括：
17.第一模式，在第一模式中，控制器允许电流流过第一开关和第四开关，并且阻止电流流过第二开关和第三开关，使得第一端子与第二端子之间的电压的幅度和极性与跨电容器的电压相等；以及第二模式，在第二模式中，控制器允许电流流过第二开关和第三开关，并且阻止电流流过第二开关和第四开关，使得第一端子与第二端子之间的电压的与跨电容器的电压在幅度上相等但极性上相反。
18.换句话说，控制器可以适于控制第一端子与第二端子之间的电压以有效地在第一值与相反的第二值之间切换，该第一值实际上是跨电容器(即，在输出节点与接地/参考电压之间)的电压，该相反的第二值与跨电容器的电压在幅度上相同但极性上相反。
19.控制器可以适用于在交流输入电流的每个周期内，控制器以第一模式操作的时间与控制器以第二模式操作的时间基本相同。
20.在本发明的上下文中，“基本相同”是指在实际限制或情况内。因此，在被认为基本相同的值(例如，上面标识的时间段)之间可能存在微小变化(例如，
±
1％或
±
3％)，这可能是由于实际实现时的固有困难(例如，在控制定时中)、噪声或其他微小变化。
21.这确保了从电源到led负载的平均功率输送对于交流输入电流的两个极性而言是相等的，这表示从输入源(和最终是市电电源)汲取的功率是一致的。
22.优选地，控制器还可以以第三模式操作，在第三模式下，控制器控制开关布置，使得第一端子和第二端子有效地短路在一起。
23.这有效地使得控制器能够控制第一端子处的电压的占空比。第一端子处的占空比是电荷例如在交流输入电流的每个周期能够在第一端子与电容器之间流动(即，当第一端子与接地/参考电压之间的电压被开关布置保持为基本等于跨电容器的电压时)的时间的比例。这等于交流输入电流的每个周期控制器以第一模式操作的时间的比例。
24.该实施例类似地使得控制器能够控制第二端子处的电压的占空比。第二端子处的占空比是电荷例如在交流输入电流的每个周期能够在第二端子与电容器之间流动(即，当第二端子与接地/参考电压之间的电压被开关布置保持为基本等于跨电容器的电压时)的时间的比例。这实际上等于交流输入电流的每个周期控制器以第二模式操作的时间的比例。
25.在第三模式包括将第一端子或第二端子连接到接地/参考电压的实施例中，第一端子或第二端子处的占空比是第一端子或第二端子与接地/参考电压之间的电压的占空比。因此，这些占空比有效地表示第一端子或第二端子与接地/参考电压之间的电压处于预定非零值的时间的比例(例如，第一端子或第二端子与接地/参考电压之间的电压被保持为幅度和极性与跨电容器的电压相等的时间的比例)。
26.为了清楚起见，第一端子与第二端子之间的电压不为零的时间的比例等于所描述的两个占空比的总和。因此，在两个占空比相等的情况下，第一端子或第二端子处的占空比可以通过将交流输入电流的每个周期第一端子与第二端子之间的电压不为零的时间量减半来计算。
27.第一端子与第二端子之间的电压的占空比等于第一端子处的电压的占空比和第二端子处的电压的占空比。因此，第一端子与第二端子之间的电压的占空比是交流输入电流的每个周期第一端子与第二端子之间的电压不为零的时间的比例。
28.发明人已经认识到，控制第一端子和/或第二端子处的电压的占空比使得控制器能够调节/控制第一端子与第二端子之间的电压的谐波含量(以及因此交流输入电流和最终的市电电源的谐波含量)。
29.为了以第三模式操作，控制器可以被配置为允许电流流过第一开关和第二开关和/或允许电流流过第三开关和第四开关。
30.控制器可以适用于控制器以第一模式或第二模式操作的累积时间是控制器以第三模式操作的累积时间的1至9倍之间，优选地是控制器以第三模式操作的累计时间的2.8至3.6倍之间。
31.这些持续时间控制第一端子与接地/参考电压之间的电压和第二端子与接地/参考电压之间的电压以具有最佳占空比，从而特别有效地降低第一端子与第二端子之间的电压的谐波含量。特别地，已经确定，这样的持续时间使得led照明系统能够满足国际标准，诸如iec 61000-3-2。
32.控制器可以适于迭代地执行以下各项的序列：在第一时间段内，以第一模式操作；在后续第二时间段内，以第三模式操作；在后续第三时间段内，以第二模式操作；以及在后
续第四时间段内，以第三模式操作。
33.该控制方法减少了第一端子与第二端子之间的电压的极大的阶跃变化，减小了可能由这种阶跃变化引起的可听噪声量。
34.优选地，第二时间段和第四时间段的持续时间基本相同。优选地，第一时间段和第三时间段的持续时间基本相同。这有助于确保第一端子与第二端子之间的电压是对称的，从而减少其谐波含量。
35.再次强调，在本发明的上下文中，“基本”是指在实际限制或情况内。因此，在上面列出的时间段之间可能会有微小的变化(例如，
±
1％或
±
3％)，例如由于控制定时中的固有困难。
36.控制器适于：在从交流输入电流流向第一端子的电流为正的时间的至少一部分内以第一模式操作；以及在从交流输入电流流向第一端子的电流为负的时间的至少一部分内以第二模式操作。这有助于确保至少一些电荷从电源流向电容器(并且最终流向led负载)。
37.优选地，控制器以第一模式操作的时间长度是从交流输入电流流向第一端子的电流为正的时间的至少一半。优选地，控制器以第二模式操作的时间长度是从交流输入电流流向第一端子的电流为负的时间的至少一半。这种限制有助于维持从交流输入电流到led负载的电荷流，以确保led负载被供电。因此，在市电电源的一个周期过程中，更多的电荷/能量从电源移动到输出节点，反之亦然。
38.在一些实施例中，开关布置包括：第一电感元件，将第一端子连接到第一中间节点；第一开关，将第一中间节点连接到输出节点；第二开关，将第二端子连接到输出节点；第三开关，将第一中间节点连接到接地/参考电压；以及第四开关，将第二端子连接到接地/参考电压。
39.根据用于控制第一端子与第二端子之间的电压的幅度的脉宽调制方案，控制器可以适于：控制第一开关和第三开关，使得当第三开关允许电流流动时，第一开关阻止电流流动，反之亦然；控制第二开关和第四开关，使得当第四开关允许电流流动时，第二开关阻止电流流动，反之亦然；以交流输入电流的频率在阻止电流流动与允许电流流动之间可控地切换第二开关和第四开关；以及以高于交流输入电流的频率的频率在阻止电流流动与允许电流流动之间可控地切换第一开关和第三开关。
40.在一些实施例中，开关布置可以包括：第一电感元件，将第一端子连接到第一中间节点；第二电感元件，将第二端子连接到第二中间节点；第一开关，将第一中间节点连接到输出节点；第二开关，将第二中间节点连接到输出节点；第三开关，将第一中间节点连接到接地/参考电压；以及第四开关，将第二中间节点连接到接地/参考电压。
41.当然，根据用于控制第一端子与第二端子之间的电压的幅度的脉宽调制方案，控制器可以适于：控制第一开关和第三开关，使得当第三开关允许电流流动时，第一开关阻止电流流动，反之亦然；控制第二开关和第四开关，使得当第四开关允许电流流动时，第二开关阻止电流流动，反之亦然；以高于交流输入电流的频率的频率在阻止电流流动与允许电流流动之间可控地切换第二开关和第四开关，并且以高于交流输入电流的频率的频率在阻止电流流动与允许电流流动之间可控地切换第一开关和第三开关。
42.根据依照本发明的一个方面的示例，提供了一种led灯，该led灯包括：led驱动器的任何本文中描述的实施例；以及连接到(led驱动器的)输出节点的led负载。
43.根据依照本发明一方面的示例，提供了一种led照明系统，该led照明系统包括led灯和电磁镇流器，该电磁镇流器适于连接到市电电源以向led驱动器的输入布置提供交流输入电流。
44.本发明的这些和其他方面将从下文描述的(多个)实施例中变得明显并且参考其来阐明。
附图说明
45.为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：
46.图1示出了led照明系统；
47.图2示出了根据已知示例的具有led驱动器的led灯；
48.图3示出了根据本发明的实施例的具有led驱动器的led灯；
49.图4示出了根据本发明的实施例的led驱动器的控制信号；
50.图5至图7示出了图3所示led灯的任意版本的一些仿真结果；
51.图8示出了根据本发明的另一实施例的具有led驱动器的led灯；以及
52.图9示出了根据本发明的另一实施例的具有led驱动器的led灯。
具体实施方式
53.将参考附图描述本发明。
54.应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但仅旨在用于说明的目的而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中得到更好的理解。应当理解，这些图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
55.本发明提供了一种用于led灯的led驱动器，该led灯还包括led负载。led驱动器适于在第一端子和第二端子处连接到输入源。led驱动器包括开关布置，该开关布置被配置为使得控制器能够至少控制第一端子与第二端子之间的电压的幅度和相位。第一端子与第二端子之间的电压的相位可以被定义为控制从输入源流出以为led灯供电的电量。
56.本发明的实施例可以用在led灯中以替换现有hid灯以形成led照明系统。
57.图1示出了包括led灯10和电源15的led系统1，led系统1的配置在现有技术中是常见的。
58.电源15包括市电电源15a。此外，电源15最初被设计用于为hid灯供电，并且包括被设计用于与这种hid灯一起使用的多个其他元件。这些元件至少包括em镇流器l
em
，并且可以包括补偿电容器c
comp
和点火器15b。可以使用不同类型的点火器，诸如并联、半并联和/或串联点火器。
59.led灯10和电源15的元件(不包括市电电源15a本身)共同形成led照明系统19。在本发明的内容中评估功率特性时，考虑的是led照明系统19关于市电电源15a的功率特性。
60.led灯10适于从电源15汲取功率。当至少存在元件l
em
以及可选地存在其他元件c
comp
和15b时，led灯10应当包含适于适当地驱动led串的驱动器。
61.电源15为led灯10提供交流输入电流i
em
。交流输入电流i
em
的频率与由市电电源15a提供的频率相同。交流输入电流中的谐波失真(例如，由led灯10引起的)会导致市电电源中的不期望的谐波失真。
62.本发明涉及led灯10的新实施例，并且尤其涉及led灯的新驱动器。出于比较目的，将简要描述已知led灯10的示例。
63.图2示出了根据已知示例的led灯20。led灯20适于与包括其他元件l
em
、c
comp
、15b的电源15一起使用——这种能力通常被称为“a型”。
64.led灯20与电源的一些组件一起形成整个led照明系统。
65.led灯20包括led驱动器25和由led驱动器25驱动的led负载d6。led驱动器25包括二极管桥d1、d2、d3、d4、分流开关m1、缓冲电容器c2和整流二极管d5。
66.二极管桥d1、d2、d3、d4对由电源15提供的(差分)输入进行整流。该整流输入经由整流二极管d5被提供给缓冲电容器c2。缓冲电容器存储电荷，以用于经由输出节点26为led负载d6供电。在所示示例中，跨缓冲电容器的电压实际上等于led负载的正向电压(不考虑因导线电阻等的任何电压损失)。
67.以这种方式，led驱动器25提供基本dc电压以为led负载d6供电，从而充当ac-dc转换器。
68.在一些示例(未示出)中，输出节点26可以经由一个或多个附加电路组件连接到led负载d6，诸如开关模式电源(这将使得输出节点26处的电压能够与跨led负载d6的电压去耦/独立于该电压)。
69.分流开关m1允许控制输送到输出节点26的平均电荷量，并且从而控制led负载d6的亮度。分流开关m1被控制以将二极管桥d1、d2、d3、d4的输出耦合到地，以用于由电源提供的交流输入电流的半周期的一部分。这允许电流(由电源提供)持续流动，但有时会阻止电流流向缓冲电容器c2和led负载。通过调整分流开关在每个半周期内执行分流的持续时间，可以控制输送到输出节点26的平均电荷并且从而控制流过led负载的平均电流，以实现期望亮度(例如，用于调光目的)。
70.为了防止分流开关m1的激活使缓冲电容器c2放电到地，阻塞二极管d5连接在分流开关与缓冲电容器c2之间。
71.led灯还包括耦合电容器c1，以降低电磁干扰噪声。它还用于限制跨电容器的电压的时间导数，该时间导数如果太高则可能会在em镇流器(绕组)中引起可听噪声。
72.上述驱动器可以有效地将led亮度控制在期望水平，但会导致(尤其是在低调光水平下)市电功率因数大大低于0.9，并且市电电流中的大量谐波失真不符合要求(尤其是在降低的1次谐波幅度下，与较低功耗相对应)。
73.此外，在低调光水平下(即，当大部分交流输入电流被分流时)，通过电源的镇流器l
em
的电流会增加(随着总阻抗的降低)，这可能导致镇流器过热或至少em镇流器中的功率损耗。
74.希望led灯在操作时每单位时间比它们要替换的hid灯消耗更少的能量。当在led灯中使用二极管桥d1、d2、d3、d4时，可能需要使用具有非常低的正向电压(即，输出节点上的低电压)的led负载，以实现期望的低功耗。然而，在如此低的led正向电压和因此缓冲电容器c2电压下，跨em镇流器的电压和因此通过em镇流器l
em
的电流将高于在hid操作期间，从
而导致em镇流器中的功率损耗增加，并且可能导致em镇流器过热。另一方面，使用更高led正向(和c2)电压将需要通过led负载的更低平均电流来实现期望节能效果，这表示提供给led灯的交流输入电流大部分将需要被分流以实现较低平均led负载电流，这会对整个led照明系统的功率特性产生负面影响。
75.本发明涉及一种新型的led灯，并且尤其涉及一种减轻这些问题中的至少一些的用于led灯的新驱动器。
76.图3示出了根据本发明的实施例的包括led负载d6和led驱动器31的led灯30。led灯30可以用于代替图1和图2所示的led灯10。
77.led驱动器31包括输入布置32、输出节点33、开关布置34和控制器35。(缓冲)电容器c2将输出节点33连接到接地/参考电压。led灯30的led负载d6由输出节点33供电。
78.输入布置32包括第一端子ac1和第二端子ac2，并且从电源(例如，图1所示的电源)接收交流输入电流i
em
。
79.交流输入电流i
em
的值在此是在第一端子ac1处测量的，其中正电流朝向led驱动器的其余部分移动，而负电流远离led驱动器的其余部分移动。当然，在第二端子ac2处存在对应电流，该电流与交流输入电流i
em
的测量在极性上相反。
80.为方便起见，本文中描述的任何led驱动器在概念上可分为“ac侧”和“dc侧”。ac侧是led驱动器在电源(在连接到电源时)与开关布置之间的部分。dc侧是led驱动器在开关布置与led负载(在连接到led负载时)之间的部分。
81.所示的开关布置34包括将第一端子直接连接到输出节点的第一开关m1；将第二端子直接连接到输出节点的第二开关m2；将第一端子直接连接到接地/参考电压的第三开关m3；以及将第二端子直接连接到接地/参考电压的第四开关m4。
82.开关布置还可以包括耦合电容器c1以减少第一端子与第二端子之间的(电磁干扰)噪声。它还用于限制第一端子与第二端子之间电压的时间导数，如果该时间导数太高则可能会在em镇流器(绕组)中引起可听噪声。
83.第一开关、第二开关、第三开关和第四开关可以包括晶体管(诸如bjt、jfet或mosfet)。在本发明的上下文中，术语“开关”是指可以被控制以选择性地允许或阻止电荷在两个节点之间流动的任何组件。技术人员将能够容易地将任何这样的晶体管用于这样的目的，例如，通过包括用于bjt的反并联二极管。
84.控制器35适于控制开关布置的开关m1-m4的操作，例如，通过控制晶体管的栅极/基极电压，这通常称为开关的控制电极。控制开关的其他方法对于本领域技术人员将是明显的。
85.所示的开关布置通过对开关m1-m4的适当控制来在输入布置处提供功率的4象限操作。4象限操作是指第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压的相位(从ac1到ac2测量的)可以相对于交流输入电流i
em
进行控制。
86.实际上，4象限操作表示当第一端子与第二端子之间的电压为正时，输入电流可以为负或正(不同时)，反之，当第一端子与第二端子之间的电压为负时，输入电流可以为正或负。
87.换句话说，开关布置能够以四种不同电流状态操作。
88.当交流输入电流i
em
为正并且第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压为正(即，v
(ac1)》v(ac2))时，存在第一状态。这是通过(当交流输入电流为正时)使第一开关m1和第四开关m4导通(并且防止第二开关和第三开关导通)使得电荷从led驱动器的ac侧流向驱动器的dc侧(即，功率被传递)来实现的。因此，电流从第一端子ac1流向输出节点。当ac1、ac2电压为正而电流为正时这也可以称为“功率输送”阶段。这可以称为“第一象限”操作。
89.当交流输入电流为正i
em
并且第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压为负时，存在第二状态。这是通过使第二开关m2和第三开关m3导通(并且防止第一开关和第四开关导通)使得第一端子与第二端子之间的电压被迫为负来实现的。特别地，我们将功率从缓冲电容器c2返回到开关布置33的ac侧，以保持ac1与ac2之间的电压为负。因此，电流从输出节点流向第二端子ac2。当ac1、ac2电压为负而电流为正时，这也可以称为“功率返回”阶段。这可以称为“第二象限”操作。
90.当交流输入电流i
em
为负并且第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压为负(即，v(ac1)《v(ac2))时，存在第三状态。这是通过(当交流输入电流为负时)使第二开关m2和第三开关m3导通(并且防止第一开关和第四开关导通)使得电荷从led驱动器的ac侧流向驱动器的dc侧来实现的。因此，电流从第二端子ac2流向输出节点。当ac1、ac2电压为负而电流为负时，这也可以称为“功率输送”阶段。这可以称为“第三象限”操作。
91.当交流输入电流i
em
为负并且第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压为正时，存在第四状态。这是通过使第一开关m1和第四开关m4导通(并且防止第二开关和第三开关导通)使得第一端子与第二端子之间的电压被迫为正来实现的。特别地，我们将功率从缓冲电容器c2返回到开关布置33的ac侧，以保持ac1与ac2之间的电压为正。因此，电流从输出节点流向第一端子ac1。当ac1、ac2电压为正而电流为负时，这也可以称为“功率返回”阶段。这可以称为“第四象限”操作。
92.在该第一状态和第四状态下(针对图3所示的电路)，第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压被保持为幅度和极性与跨(缓冲)电容器c2的电压基本相等。该电压被配置为基本恒定，例如，等于所连接的led负载的正向电压，除非电容器发生一些轻微放电。
93.在第二状态和第三状态下(针对图3所示的电路)，第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压被保持为与跨(缓冲)电容器c2的电压在幅度上相等但极性上相反。该电压被配置为基本恒定，例如，等于直接连接的led负载的正向电压，除非电容器发生一些轻微放电。
94.已经描述了在第一状态至第四状态下，第一端子与第二端子之间的电压的幅度如何有效地/基本等于跨(缓冲)电容器的电压。在这种情况下，“基本相同”是指在给定实际情况和实现要求(即，组件的非理想性质)的情况下实际上相同。因此，电压的幅度可以相同，除了跨位于端子与电容器之间的电路元件的任何电压降(诸如跨开关m1-m4的电压降)、任何噪声(例如，emi噪声)引入等。在一些情况下，第一端子与第二端子之间的电压的幅度可以与跨电容器的电压相同，
±
1％或
±
3％。
95.因此，启用了4象限操作，并且可以通过调节(dc到dc侧)返回功率和(ac到ac侧)输送功率之间的平衡，通过调整开关m1-m4的开关时刻来控制净功率(每个市电半周期的能量)。
96.以这种方式，4象限操作使得控制器能够控制第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压的幅度和相位(通过选择性地允许由(缓冲)电容器c2存储的电荷流回这些端子)。这可以控制提供给led负载d6的电源，而无需将电源分流到接地/参考电压，从而提高了功率因
数并且减少了流过电源的电流量(这可能会使电源的镇流器过热)。
97.用于适当控制开关布置以控制由ac侧提供给dc侧的功率的一个选项可以是使控制器在以下两种模式之间切换：第一模式，其中控制器允许电流流过第一开关和第四开关，并且防止电流流过第二开关和第三开关，使得第一端子与第二端子之间的电压的幅度和极性与跨电容器的电压相等；以及第二模式，其中控制器允许电流流过第二开关和第三开关，并且阻止电流流过第二开关和第四开关，使得第一端子与第二端子之间的电压与跨电容器的电压在幅度上相等但极性上相反。
98.当控制器以第一模式操作时，开关布置以第四状态和/或第一状态操作。因此，第一端子与第二端子之间的电压被保持为幅度和极性基本等于跨电容器的(基本恒定的)电压。
99.当控制器以第二模式操作时，开关布置以第二状态和/或第三状态操作。因此，第一端子与第二端子之间的电压被保持为与跨电容器的(基本恒定的)电压在幅度上基本相等但极性上相反。
100.因此，在第一模式与第二模式之间切换控制器有效地导致在第一端子与第二端子之间生成方波电压，该方波电压的幅度基本等于跨(缓冲)电容器c2的电压，并且因此，在所示示例中，基本等于led负载d6的正向电压。
101.该方波应当具有等于市电频率的频率，并且相位被调整以平衡每个市电半周期的返回和输送能量的量，以匹配要输送到led负载的每个市电半周期的期望能量的量。
102.因此，对第一端子与第二端子之间的电压的相位的控制允许控制提供给led负载的功率，并且从而允许控制由led负载输出的光的亮度。
103.例如，如果第一端子与第二端子之间的电压的相位等于交流输入电流的相位，则电流连续地从led驱动器的ac侧流向led驱动器的dc侧，(并且通过led负载的平均电流最大)。这导致led负载输出最大亮度的光。
104.如果交流输入电流和第一端子与第二端子之间的电压之间存在相位差，则输送到dc侧的平均电量会减少(因为dc侧会周期性地将功率输送回ac侧)。因此，可用于为led负载供电的电量减少(与同相示例相比)，从而降低了由led负载输出的光的亮度。
105.将第一端子与第二端子之间的电压(即，ac1、ac2电压)形成为方波并且根据em镇流器电流i
em
调整方波的相位使我们能够实现合适地选择的串电压下的显著改善的功率因数并且允许我们控制(平均)led电流，前提是每个开关对m1、m4和m2、m3的导通从返回功率(即，电流从dc侧流向ac侧)开始并且以接收功率(即，电流从ac侧流向dc侧)结束。
106.这有效地导致第一端子与第二端子之间的电压领先于来自电源的交流输入电流。使这个电压领先于交流输入电流i
em
导致led灯看起来具有部分电感阻抗。这有效地增加了em镇流器电感，从而降低了em镇流器电流和灯电流，并且降低了em镇流器损耗。
107.如果第一端子与第二端子之间的电压滞后于交流输入电流，则led灯具有部分电容行为。由于led灯与em镇流器的电感串联，因此led灯的这种电容行为将有效地从em镇流器的电感阻抗中减去，从而使em镇流器中的电流更高并且因此损耗更大。
108.因此，为了提高整个led照明系统的功率因数，控制器应当控制第一端子与第二端子之间的电压的相位，使其领先于交流输入电流。这可以通过在第一模式/第二模式之间切换的适当定时来执行。
109.参考开关布置的可能状态(先前描述的)，开关布置因此可以从第四状态移动到第一状态、到第二状态、到第三状态。这个过程应当迭代地重复。
110.然而，仿真已经表明，将第一端子与第二端子之间的电压形成为方波仍然会导致整个led灯具有不理想的thd(总谐波失真)水平和市电电源上的个体谐波(最终为led灯供电)。已经认识到，该thd必须由第一端子与第二端子之间的方波电压的谐波含量引起，因为它实际上是系统中的谐波失真的唯一源。
111.完整的方波电压包含大量谐波；例如，三次谐波为一次谐波的33％(1/3)，五次谐波为一次谐波的20％(1/5)，七次谐波为一次谐波的14％(1/7)，等等。
112.已经认识到，方波信号的谐波含量取决于该方波的占空比。通过调整(在第一端子与第二端子之间的)电压的占空比，因此可以调整或控制方波电压的谐波含量并且从而调节em镇流器和市电电流。
113.开关布置33提供将第一端子ac1与第二端子ac2分流或短路的选项。这可以通过同时使m1和m2两者导通或m3和m4两者导通来实现。优选地，出于易于栅极驱动的原因，通过同时使第三开关和第四开关导通来实现分流阶段。
114.当第一端子和第二端子短路在一起时，第一端子ac1与第二端子ac2之间的电压实际/基本为零。
115.因此，通过适当的栅极驱动操作，开关布置能够进行4象限操作和分流阶段，并且从而能够在第一端子与第二端子之间合成占空比受限电压。
116.控制器因此可以以第三模式操作，在第三模式下，控制器控制开关布置使得第一端子和第二端子有效地短路在一起。
117.优选地，控制器适于迭代地执行以下各项的序列：在第一时间段内，以第一模式操作；在后续第二时间段内，以第三模式操作；在后续第三时间段内，以第二模式操作；以及在后续第四时间段内，以第三模式操作。
118.这有效地导致开关布置从以第四状态/第一状态操作移动到在分流阶段操作，到以第二状态/第三状态操作，再到在分流阶段操作。
119.参考开关布置的可能状态(先前描述的)，为了保证第一端子与第二端子之间的电压领先于交流输入电流(从而改善整个led照明系统的功率特性)，开关布置可以被控制为依次以第四状态操作，然后以第一状态操作，然后在分流阶段操作，然后以第二状态操作，然后以第三状态操作，然后在另一分流阶段操作。这个过程被迭代地重复。
120.换句话说，开关布置将在以下各阶段之间依次移动：经由m1和m4通过功率返回并且然后是输送阶段，其中ac1、ac2电压为正；经由m3和m4通过第一分流阶段；经由m2和m4通过功率返回并且然后是输送阶段，其中ac1、ac2电压为负；以及经由m3和m4通过第二分流阶段。
121.优选地，第一时段和第二时段的组合持续时间等于第三时段和第四时段的组合持续时间。优选地，第一时段和第三时段的持续时间基本相同。优选地，第二时段和第四时段的持续时间基本相同。满足所有这些偏好将产生对称信号，导致谐波减少。
122.该优选控制序列在图4中示出，图4示出了控制序列的周期以及对第一端子与第二端子之间的电压v(ac1,ac2)的影响。为了比较的目的，还提供了交流输入电流的图示。
123.所示的控制信号m1-m4表示对相应开关m1-m4的栅极处的电压(即，栅极驱动信号)
的控制。以这种方式控制开关的方法对于本领域技术人员来说是众所周知的。
124.对于两个“高侧”开关(m1、m2)，栅极驱动信号均是相对于开关的源极(此处分别为第一端子和第二端子)。因此，开关布置可以包括电平移位器，以将栅极驱动信号从接地/参考电平移位到相应源极。这样的控制方法对于技术人员来说是已知的。
125.对于两个“低侧”开关(m3、m4)，栅极驱动信号均是相对于接地/参考电压。
126.最初，在时间t0与时间t1之间，控制器以第一模式操作。电压v(ac1,ac2)由此被保持在恒定的正电压电平(即，跨电容器的电压，该电压可以有效地等于直接连接到电容器的led串的正向电压)。当交流输入电流为负时，即，在时间t0与t
0'
之间，电流从电容器流向第一端子，以将电压v(ac1,ac2)保持在正电压电平。因此，在时间t0与t
0'
之间，电荷从led驱动器的dc侧流向ac侧。当交流输入电流为正时，即，在时间t
0'
与t1之间，电流从第一端子流向电容器。电压v(ac1,ac2)通过c2的缓冲作用被维持在正电压电平。因此，在时间t
0'
与t1之间，电荷从led驱动器的ac侧流向dc侧。
127.在时间t1与时间t2之间，控制器然后以第三模式操作。因此，电压v(ac1,ac2)被保持为零，因为第一端子和第二端子被有效地短路。
128.在时间t2与时间t3之间，控制器以第二模式操作。因此，电压v(ac1,ac2)被保持在恒定的负电压电平(其电压在幅度上等于跨电容器的电压，这可能实际上等于直接连接到电容器的led串的正向电压，但在极性上相反)。当交流输入电流为正时，即，在时间t2与t
2'
之间，电流从电容器流向第二端子，以将电压v(ac1,ac2)保持在负电压电平。这是因为，第二端子处的电流与第一端子处提供的交流输入电流在极性上相反。因此，在时间t2与t
2'
之间，电荷从led驱动器的dc侧流向ac侧。当交流输入电流为负时，即，在时间t
2'
与t3之间，电流从第二端子流向电容器。电压v(ac1,ac2)通过c2的缓冲作用被维持在负电压电平。因此，在时间t
2'
与t3之间，电荷从led驱动器的ac侧流向dc侧。
129.在时间t3与时间t4之间，控制器然后以第三模式操作。因此，电压v(ac1,ac2)被保持为零，因为第一端子和第二端子被有效地短路。
130.从图4可以看出，所提出的控制方法使得第一端子与第二端子之间的电压的幅度能够在有效的三个电压电平之间切换(除非由于电容器放电或跨开关m1-m4的电压降而引起的任何微小变化)。这允许控制第一端子与第二端子之间的电压的相位、以及控制第一端子处的电压的占空比和第二端子处的电压的占空比。前面已经描述了术语“占空比”的精确解释。因此可以实现第一端子与第二端子之间的电压与交流输入电流之间的相位差(如图所示)。
131.选择适当占空比以实现期望thd水平(即，低于预定值的thd)和/或个体谐波(例如，低于预定义限制的个体谐波百分比)可能很重要。特别地，可以选择占空比以使得led驱动器能够满足某些预定性能标准，同时仍然使得能够向led负载输送一定量的功率。
132.第一时间段的持续时间被控制为等于第三时间段的持续时间。因此，第一端子ac1处的电压的占空比(例如，参考接地/参考电压/节点)与第二端子ac2处的电压的占空比(例如，参考接地/参考电压/节点)基本相同。
133.占空比定义了第一时间段/第三时间段相对于其他时间段的持续时间。因此，占空比定义了在一个周期中第一端子与第二端子之间的电压处于预定非零电压的时间长度，即，电压处于缓冲电容器的电压电平或与缓冲电容器的电压电平极性相反但幅度相等的时
间的比例。
134.占空比可以通过将第一时段的持续时间除以第一时段、第二时段、第三时段和第四时段的持续时间的总和来计算。在另一示例中，占空比可以通过将第三时段的持续时间除以第一时段、第二时段、第三时段和第四时段的持续时间的总和来计算。
135.还应当注意，led驱动器的性能特性取决于(缓冲)跨电容器的电压。因此可能需要选择和/或控制跨缓冲电容器的电压，以优化整个led灯的性能。
136.图5至图7示出了图3所示的电路的任意版本的一些模拟结果，以帮助占空比的适当选择。这里，占空比是指第一端子的占空比，是允许电荷在第一端子与缓冲电容器之间流动的时间的比例。假定第二端子的占空比与第一端子的占空比基本相同。
137.图5示出了第一端子与第二端子之间的电压的由根据上述方案对第一端子与第二端子之间的电压的控制引起的电压中的3、5、7和9次谐波的幅度，其针对1次谐波被归一化。如图5所示，每个谐波的幅度使用不同的点划线组合来说明。
138.图6示出了由根据上述方案对第一端子与第二端子之间的电压的控制引起的交流输入电流中的3、5、7和9次谐波的幅度，其针对1次谐波被归一化。如图6所示，每个谐波的幅度使用不同的点划线组合来说明。
139.图7示出了由根据上述方案对第一端子与第二端子之间的电压的控制引起的交流输入电流中的3、5、7和9次谐波的幅度，其针对1次谐波被归一化。如图7所示，每个谐波的幅度使用不同的点划线组合来说明。
140.在图7中，根据iec 61000-3-2(标准)，谐波的每个幅度进一步除以该谐波的允许百分比。这有助于说明哪种谐波在满足本标准的要求方面占主导地位(出于解释性示例的目的)。
141.图7还示出了电流的thd指示(thd9)，它仅基于前9个谐波。
142.从图5到图7可以看出，在33％的占空比下，对第一端子与第二端子之间的电压的控制不会引入任何3次和9次谐波含量。相反，在33％的占空比下，有大量的5次和7次谐波含量。对于某些应用，这是可以接受的，对于其他应用，市电电流中产生的5次和/或7次谐波高于所需要的水平。
143.图7示出，在大约38％的占空比下，5次谐波非常低，3次、7次和9次谐波几乎都归一化到它们所需的水平，并且也形成了所需要的最小值。因此，提出如果在38％左右的占空比下不能满足谐波要求，则在其他占空比下也不太可能满足这些要求。
144.如前所述，led灯的整体性能取决于所选择的占空比和缓冲电容器c2的电压。
145.计算适当占空比(和缓冲电容器c2电压)的示例是在标识使得灯能够输出95w范围内的功率(来自市电电源)的适当值的上下文中提供的。当然，适当占空比和led串电压的值取决于电源的配置。
146.对占空比和跨(缓冲)电容器c2的电压(即，第一端子与第二端子之间的最大电压)的可能有吸引力的组合进行了搜索，确定了获取期望led功率(例如，特定瓦数，诸如95w)所需要的相移，并且确定了相关的关键性能参数。
147.表1示出了对第一电源(hpi)的搜索结果。表2示出了对不同的第二电源(son)的搜索结果。
148.表1和表2示出了针对不同led负载和占空比的各种性能参数(功率因数、thd、h3、
h5、h7、h9、h11)。pf表示led照明系统的功率因数(即，led灯和电源的非市电电源组件的组合)，thd表示led照明系统引入市电电源的总谐波失真，h3-h11将谐波电流表示为由于以所标识的占空比操作而引入的不同谐波(例如，h3对应于3次谐波，h5对应于5次谐波，等等)的市电输入电流的百分比。
149.在led照明系统包括点火器的情况下，c2电压vc优选地(并且对于示例性表格：是)足够低以防止或阻止点火器生成点火脉冲。因此，在这种情况下，点火器对表中提供的值的影响可以忽略不计。
150.参考图1，对于表1，以下组件值用于第一电源：l
em
：250mh和c
comp
：15μf，对于表2，以下组件值用于第二电源：l
em
：214mh和c
comp
：32μf。在这两种情况下，led负载d6的目标输出功率均为95w。
151.从这些表格中，可以为led灯选择适当的占空比和缓冲电容器电压vc以满足期望性能标准。
152.例如，考虑其中期望性能标准是维持功率因数大于0.9的情况，总谐波失真小于20％，并且谐波值满足iec 61000-3-2标准(h3《27％，h5《10％、h7《7％、h9《5％和h11《3％)。
153.从表1可以看出，对于连接到第一电源的led灯，缓冲电容器电压vc和占空比(分别为140v和0.38)只有一个组合满足这些期望性能标准。
[0154][0155]
表1
[0156]
从表2中可以看出，串电压和占空比有五种组合，对于连接到第二电源的led灯，它们满足期望性能标准。
[0157]
从以上所述，显然开关布置的最佳占空比为0.25至0.5，更优选地在0.3至0.4之间，更优选地在0.33至0.39之间，甚至更优选地在0.37至0.39之间，还更优选地为0.38。
[0158]
类似地，以第一模式和第二模式操作的优选组合长度可以是控制器以第三模式操作的累积时间的1到9倍，更优选地是该累积时间的1.5到4倍，更优选地是该累积时间的1.9到3.6倍，更优选地是该累积时间的2.8至3.6倍，更优选地是该累积时间的3.17倍。
[0159][0160]
表2
[0161]
这些结果表明，对于不同类型的电源，最好(甚至必须)在不同(缓冲)电容器c2电压下运行。这可以通过切换串电压(例如，通过选择性地绕过led负载的一个或多个元件)或通过在缓冲电容器c2与led串之间设置功率转换器来实现。
[0162]
为了避免导致电源的点火器15b操作(如果存在)，可能存在led负载的最大允许正向电压(以及因此第一端子ac1与第二端子ac2之间的最大电压)。最大允许电压可以取决于点火器15b的触发电压(即，将触发点火器的电压)。
[0163]
例如，当输入布置处的电压超过190v时，一些点火器可以开始生成点火脉冲，而其他点火器可以在更高的电压下开始。因此，希望防止第一端子与第二端子之间的最大电压超过这样的限制。
[0164]
图8示出了根据本发明的另一实施例的包括led负载d6和led驱动器81的led灯80。
[0165]
led驱动器81再次包括输入布置82、输出节点83、开关布置84和控制器85。
[0166]
led驱动器81与图3中描述的led驱动器31的不同之处在于，开关布置84还包括将第一端子连接到第一中间节点n1的第一电感元件l1，其中第一开关耦合到第一中间节点n1(而不是直接连接到第一端子)并且第三开关耦合到第一中间节点(而不是直接连接到第一端子)。
[0167]
这有效地使得led驱动器81能够作为开关模式电源操作。这避免了在led照明系统的其他地方(例如，连接到输出节点)使用开关模式电源的需要。这也表示可以直接控制跨电容器c2的电压，从而使任意led负载d6能够直接连接到输出节点83。
[0168]
图3中描述的led驱动器31的所有开关m1-m4以市电频率(即，交流输入电流的频率)进行切换。在图8的led驱动器81中，开关m1-m4中的至少两个以基本高于市电频率的频率切换。
[0169]
可以使用各种不同的开关方案来控制交流输入电流i
em
与(缓冲)电容器c2之间的电流或功率的流动。
[0170]
在已经被标识为减少电磁干扰(emi)的一个示例中，切换方案包括以市电频率交替地切换第二m2和第四m4开关。在该开关方案中，当ac1的电压相对于ac2为正时，应当使第
四开关m4导通(而使第二开关m2不导通)。当ac2相对于ac1为正时，应当使第二开关m2导通(而使第四开关不导通)。决定ac1和ac2何时应当为正或负是为了实现ac1与ac2之间的电压的期望相位(相对于交流输入电流i
em
)。
[0171]
因此，第二开关和第四开关以市电频率(即，交流输入电流i
em
的频率)进行切换。
[0172]
第一开关m1和第三开关m3控制中间节点是连接到(缓冲)电容器c2(有效地保持在恒定电压，在所示示例中为led负载d6的正向电压)还是连接到接地/参考电压。电感器l1与电容器c1一起充当低通滤波器。
[0173]
使用例如脉宽调制(pwm)技术来控制中间节点处的电压允许以伪正弦方式控制第一端子ac1处的电压。这允许控制第一端子与第二端子之间的电压以生成准正弦电压。
[0174]
换句话说，第一m1和第三开关m3的导通性被控制以改变第一中间节点n1处的电压的占空比(例如，相对于接地/参考电压)以匹配要在ac1与ac2端子之间生成的(平均hf)电压。
[0175]
在第一端子与第二端子之间获取期望ac电压信号的合适方法可以改编自在d类(开关模式)音频放大器中采用的方法。控制器85可以适于采用这种方法。
[0176]
耦合电容器c1的作用是进一步平滑ac1端子与ac2端子之间的任何高频电压，以进一步降低led灯的高频谐波含量(即，ac1端子与ac2端子之间)。
[0177]
图9示出了根据本发明的另一实施例的包括led负载d6和led驱动器91的led灯90。
[0178]
led驱动器91再次包括输入布置92、输出节点93、开关布置94和控制器95。
[0179]
led驱动器91与图8中描述的led驱动器81的不同之处在于，开关布置94还包括将第二端子ac2连接到第二中间节点n2的第二电感元件l2，其中第二开关耦合到第二中间节点n2(而不是直接连接到第二端子)并且第四开关耦合到第二中间节点(而不是直接连接到第二端子)。
[0180]
这允许控制器使用其他切换方案，例如诸如与全桥d类放大器一起使用的放大器，以进一步改善对ac1端子与ac2端子之间的电压电平的控制。本领域技术人员将能够采用这样的方案来控制第一端子ac1端子与第二端子ac2之间的电压电平。
[0181]
在这样的控制方案中，两个分支m1、m3和m2、m4都以高频进行切换，其中m2与m4之间的节点电压的占空比与m1与m3之间的节点电压的占空比反相变化。优选地，当第二中间节点n2被控制为连接到接地/参考电压时，第一中间节点n1被控制为连接到(缓冲)电容器c2，反之亦然。例如，这可以通过在导通状态下同步驱动m1和m4(以及在关断状态下同步驱动m2和m3)以及在导通状态下同步驱动m2和m3(以及在关断状态下同步驱动m1和m4)来实现，以补充m1和m4的开启状态控制。
[0182]
然后使用与图8中描述的led灯80所示相同的pwm方法生成这些占空比。
[0183]
已经讨论了d类放大器的控制方法如何适用于本发明。
[0184]
d类放大器与所提出的4象限smps转换器之间的主要区别在于，d类放大器的负载通常是扬声器，导致d类放大器中的平均功率/能量流是从dc侧(即，电源)到ac侧(扬声器)。
[0185]
相反，所提出的4象限smsp转换器在其ac侧连接到第一ac1和第二ac2端子，其中d类放大器连接到扬声器，并且该4象限smsp转换器在其dc侧电容器c2处连接到led负载d6，其中d放大器连接到其dc电源。
[0186]
因此，d类放大器和所提出的4象限smps转换器都从其dc侧的dc电压合成其ac侧的
ac电压。但是平均功率/能量流是相反的：在d类放大器中，它是从dc侧到ac侧，在我们提出的4象限smps转换器中，它是从ac侧到dc侧。
[0187]
在采用第一电感元件和可选的第二电感元件的所提出的实施例中，在节点ac1与ac2之间合成的电压波形理想地是完美的正弦波(具有与交流输入电流i
em
基本或优选地准确地相同的频率并且相对于交流输入电流具有可控相移)。
[0188]
话虽如此，电压波形(第一端子与第二端子之间)不需要是完美的正弦波，但可能包含高次谐波，只要ac1、ac2电压中的谐波不会导致交流输入电流i
em
(以及因此的市电电流)中的谐波电流超过对市电电流谐波的要求。
[0189]
采用第一电感元件和可选的第二电感元件的实施例可以被调节使得开关布置还可以通过对开关的适当控制来作为功率因数校正级工作。如果希望led灯适合连接到不包括市电电源之外的一个或多个附加元件(例如，镇流器l
em
、补偿电容器c
comp
)的电源，这将特别有用。
[0190]
在电源仅包括市电电源(即，led灯90直接连接到市电电源)的情况下，开关布置94可以根据已知的控制机制来控制，例如，利用2象限控制方法。
[0191]
这些实施例由此使得能够使用可以用于不同电源的单级转换器led驱动器(例如，包括或省略镇流器l
em
和/或补偿电容器c
comp
)，唯一的区别在于驱动电源开关m1至m4的控制方法。
[0192]
4象限smsp转换器的一个缺点是，当电源包括em镇流器时，电感元件l1(和l2)应当能够处理完全平均的交流输入电流i
em
，并且不应当在大约是该i
em
电流峰值的2.5倍处饱和。电感器饱和表示smsp转换器不能作为smps正常工作。该电流明显高于仅从市电电源(即，不包括em镇流器)提取的交流输入电流。
[0193]
在一些示例中，如果电源包括em镇流器，则可以在交流输入电流(即，市电电源的电流)的频率下运行开关布置，并且如果电源仅包括市电电源，即，不包括em镇流器，则作为功率因数校正运行开关布置(即，在常规的开关模式电源操作中)。这可以允许使用更小的电感元件。
[0194]
不采用开关布置中的第一(和可选的第二)电感元件的实施例受益于具有减少数目的组件(特别是昂贵和/或笨重的电感组件)，同时仍然能够改进整个led灯的性能特性。与采用电感元件的实施例相比，这样的实施例还具有降低的功率损耗(例如，由于电感元件中的功率损耗)。
[0195]
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能有利地使用。如果上面讨论了计算机程序，则它可以被存储/分发在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分发，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。如果在权利要求或描述中使用术语“适于”，注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。