动态控制电路制造技术

本发明专利技术描述了一种实现为与LED装置(2)串联的动态控制电路(1)，其特征在于，第一开关元件(Q1)实现为提供用于LED电流(ILED)的路径，以及监控装置(M)实现为根据LED电流(ILED)的水平控制第一开关元件(Q1)，使得动态控制电路(1)呈现串联阻抗(Zdyn)，其中串联阻抗(Zdyn)响应于通过LED装置(2)的LED电流(ILED)的降低而逐渐增加。本发明专利技术还描述了可调光照明装置(10)，包括：LED装置(2)；驱动器(3)，实现为向LED装置(2)提供输入电压(Vin)和输入电流(ILED)；以及这种动态控制电路(1)，与LED装置(2)串联。本发明专利技术还描述了改装LED灯泡(100)以及驱动LED装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】动态控制电路
本专利技术描述了动态控制电路、可调光照明装置、改装LED灯泡以及用于驱动可调光LED照明装置的方法。
技术介绍
随着发光二极管变得越来越便宜并且越来越具有吸引力来用于改装的照明应用，要求低成本的驱动器解决方案。现有技术已知各种驱动器拓扑，例如在US8,698,407B1、US2014/0049730A1、US2007/0097043A1、US2012/0181940A1和US2010/0156324A1中所描述的。在改装的LED照明产品中，在标准灯泡安装装置(诸如GU10安装装置)中，一个或多个功率LED与驱动器电路结合到一起。具有多种方式来从市电电源或功率转换器向改装LED灯供电。然而，由于期望在一定程度上灵活地管理不同LED的不同正向电压，所以驱动器电路通常基于开关模式电源(SMPS)。例如，驱动器可以包括单级自激振荡SMPS。优选地，改装LED照明应用应该能够与现有的调光器结合使用。广泛使用类型的遗留前沿调光器通常被配置为通过对整流的市电电压的前沿部分执行相切来跟随整流器和操作。“相切角”是指调光器抑制或切割整流市电电压信号的半波所达到的角度(0°和180°之间)。必须配置在这种遗留调光器和LED之间的LED灯驱动器接收该相切输入电压，并且必须能够满足特定要求，诸如提供最小保持电流。这例如可以通过具有连接在开关模式电源的输出两端的缓冲电容器的功率转换器来实现。缓冲电容器平滑驱动器输出处的相切电压，但是缓冲电容器上的电压波纹会导致LED电流的一定程度的波纹。在不调光或者LED操作的仅略微调光模式期间(小相切角)，LED电流相对较高，使得与调光模式相比电流波纹效应较小，例如在90°导通角的情况下，并且不会对光输出产生不利的影响。然而，随着增加LED效率，功率LED的等效串联电阻(ESR)降低，并且LED的ESR大概与其额定电流成反比。因此，对于具有低ESR的LED来说，缓冲电容器上的电压波纹将对LED电流波纹具有显著的影响，这在大约90°的相切角处达到最大，并且会在LED的光输出上引起明显的闪烁。降低LED电流波纹以达到抑制闪烁目的的一种方式可以使用较大的缓冲电容器。然而，由于驱动器和LED通常在改装的灯泡产品中实施，所以物理灯泡尺寸存在排除使用较大电容器的设计约束，这是因为物理尺寸通常会随电容而增加。解决不期望的波纹的另一种方式可以是使用与LED串联的附加功耗电阻器。然而，当以非调光操作模式驱动LED时，这些功耗电阻器由于功率损失而降低了照明电路的效率。因此，从环境角度来说功耗电阻器不具有吸引力，因为趋势是朝向能量效率更高的照明解决方案。因此，本专利技术的目的在于提供一种从可调光电源驱动LED装置同时避免上述问题的改进方式。
技术实现思路
本专利技术的目的通过权利要求1的动态控制电路、权利要求8的可调光照明装置、权利要求13的改装LED灯泡以及权利要求14的驱动LED装置的方法来实现。根据本专利技术，动态控制电路实现为与LED装置串联，并且包括：第一开关元件，实现为为LED电流提供路径；以及监控装置，实现为根据LED电流的水平控制第一开关元件，使得动态控制电路针对LED装置的驱动器呈现串联阻抗，其中串联阻抗响应于通过LED装置的LED电流的降低而逐渐增加。这里，术语“LED电流”的可接受含义应该理解为通过LED装置的平均LED电流。LED电流在调光器(先前的驱动器)对市电电压执行相切时降低，使得一部分市电电压传输到LED驱动器上。因为串联阻抗响应于平均LED电流改变，所以根据本专利技术的动态控制电路可以认为是“可控串联阻抗”。用于描述动态控制电路的串联阻抗的术语“逐渐增加”理解为含义为阻抗响应于平均LED电流的降低而平滑增加而不存在任何显著的不连续或中断，并且随后动态控制电路的串联阻抗将响应于平均LED电流的增加而逐渐降低。换句话说，动态控制电路的串联阻抗与平均LED电流成比例地平滑改变，例如成反向的非线性比例。根据本专利技术的动态控制电路的优势在于，在非调光或稍微调光的操作模式期间，其仅呈现较低的串联阻抗，使得不会不利地影响LED照明电路的效率。然而，在非常低的调光水平下，动态控制电路呈现的阻抗相对较高。LED装置的包括缓冲电容器的灯驱动器将“看见”这种较高的阻抗，并且将更加有效地利用驱动器输出处的缓冲电容器。根据本专利技术的动态控制电路的另一优势在于，可以显著降低LED电流上的波纹。这将在以下进行详细解释。根据本专利技术的控制电路可以响应缓冲电容器上的变化或对其作出反应(其显示出由于调光器和驱动器的正弦输入电压所引起的波纹)，并且可以在瞬时功率低于开关模式功率转换器的平均输出功率期间控制缓冲电容器的放电。为此，根据本专利技术的控制电路可以认为是“动态放电电路”。根据本专利技术，可调光照明装置包括LED装置；驱动器实现为向LED装置提供输入电压和输入电流；以及根据本专利技术的动态控制电路与LED装置串联。根据本专利技术的可调光照明装置的优势在于，当在未调光操作模式或仅稍微调光模式下操作时，在具有大相切角的调光水平下改进了LED的行为，同时照明装置的高效率保持不受影响。根据本专利技术，改装LED灯泡包括：壳体，具有用于连接至可调光电源的GU10插座连接器；LED装置，安装在壳体中的电路板上；以及根据本专利技术的动态控制电路，与LED装置串联。具有GU10插座的灯泡被广泛用于各种照明应用，诸如家庭照明。老旧的照明安装装置通常被设计用于与多切面反射器光源(例如，MR16卤素灯)一起使用，并且通常设计用于与诸如前沿相切调光器的调光器一起使用。根据本专利技术的改装灯泡的优势在于，其可用于替代诸如MR16卤素灯的光源，并且可以结合大部分遗留的前沿相切调光器来使用。因此，根据本专利技术的改装LED灯泡可朝向降低平均家庭能耗的方向做出显著贡献。根据本专利技术，驱动LED装置的方法包括以下步骤：将根据本专利技术的动态控制电路与LED装置串联；向LED装置提供LED电流；以及操作动态控制电路，以响应于降低通过LED装置的LED电流而实现串联阻抗的增加。根据本专利技术的方法的优势在于，通过随着LED电流的降低增加电路的串联阻抗，可以改进低ESRLED和遗留调光器的兼容性。这使得可以改进驱动器输出处连接的缓冲电容器的利用。由动态控制电路呈现的增加串联阻抗将补偿有效LED的低ESR。同时，根据本专利技术的方法可以确保LED的改进的输出性能，因为可以有利地降低或消除低调光模式的闪烁。从属权利要求及以下描述特别公开了本专利技术的优势实施例和特征。实施例的特征可以适当组合。一个权利要求类别的背景中描述的特征可以同样地应用于另一权利要求类别。以下但不以任何方式限制本专利技术，可以假设驱动器包括开关模式电源，例如单级自振荡电源。还可以假设驱动器包括横跨其输出连接的缓冲电容器，以确保与遗留调光器(优选为前沿相切调光器)的兼容性。以下，表述“非调光操作模式”或“未调光操作模式”可以理解为调光器导通角接近180°的任何操作模式，例如LED装置的相对输出功率接近100％的范围。表述“调光操作模式”可以理解为调光器导通角使得光输出显著小于全光输出的任何操作模式。术语“非常低调光”或“深度调光”可以理解为调光器导通角相对较小(例如，在大约45°或以下的范围中)的操作模式，此时LED的光输出达到最小而实际上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态控制电路(1)，实现为与LED装置(2)串联连接，其特征在于，第一开关元件(Q1)实现为提供用于LED电流(ILED)的路径，并且监控装置(M)实现为根据所述LED电流(ILED)的水平控制所述第一开关元件(Q1)，使得所述动态控制电路(1)呈现串联阻抗(Zdyn)，所述串联阻抗(Zdyn)响应于通过所述LED装置(2)的LED电流(ILED)的减小而逐渐增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.17 EP 14172696.81.一种动态控制电路(1)，实现为与LED装置(2)串联连接，其特征在于，第一开关元件(Q1)实现为提供用于LED电流(ILED)的路径，并且监控装置(M)实现为根据所述LED电流(ILED)的水平控制所述第一开关元件(Q1)，使得所述动态控制电路(1)呈现串联阻抗(Zdyn)，所述串联阻抗(Zdyn)响应于通过所述LED装置(2)的LED电流(ILED)的减小而逐渐增加。2.根据权利要求1所述的动态控制电路，其中，所述监控装置(M)包括第二开关元件(Q2)，其被配置为生成控制信号(IB_Q1)以控制所述第一开关元件(Q1)的操作。3.根据权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，所述监控装置(M)包括被配置为对所述第一开关元件(Q1)的所述控制信号(IB_Q1)进行滤波的滤波器电路部分(C1、C2、R3、R4)。4.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，所述动态控制电路(1)仅包括被配置为对在所述LED装置(2)的输出(N)处提供的电压(VE_Q1)进行操作的分立部件(Q1、Q2、R1、R2、R3、R4、C1、C2)。5.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，基于特定LED电流水平处的期望串联阻抗(ZLO、ZHI)来选择所述动态控制电路(1)的部件。6.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，其中，所述开关元件(Q1、Q2)包括双极结型晶体管(Q1、Q2)。7.根据前述权利要求1或2所述的动态控制电路，被实现为：针对小于10°的调光器导通角，呈现1KΩ的串联阻抗(Zdyn)；并且针对大于135°的调光器导通角，呈现10Ω的串联阻抗(Zdyn)。8.根据前述权利要求7所述的动态控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·阿鲁兰杜，D·V·马利纳，R·库尔特，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL