LED电源的检测和控制制造技术

一种通过分析从电源接收的信号而检测驱动LED的电源的类型的电路。该电路基于所确定的类型控制LED的行为，诸如对调光器或热条件的反应。另一实施例基于引入的功率信号中检测到的占空比而调暗LED。一种热管理电路，检测LED的功率，获得LED的热工作范围并据此产生控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种通过分析从电源接收的信号而检测驱动LED的电源的类型的电路。该电路基于所确定的类型控制LED的行为，诸如对调光器或热条件的反应。另一实施例基于引入的功率信号中检测到的占空比而调暗LED。一种热管理电路，检测LED的功率，获得LED的热工作范围并据此产生控制信号。【专利说明】LED电源的检测和控制本申请是2010年11月17日提交的申请号为201080061558.1的名称为“LED电源的检测和控制”的申请的分案申请。相关申请本申请要求2009年11月17日提交的美国临时专利申请N0.61/261，991的优先权和权益，其内容通过引用全部包括在本申请中。
本专利技术的实施例总的涉及LED光源，尤其是使用不同类型电源的光源，还涉及LED光源的调光器控制以及LED光源的热管理。
技术介绍
相对于传统类型的光源，LED光源(即LED灯或更具体的LED “灯泡”)能够提供更高的能效，但是通常需要专门的电路以对光源中的LED进行适合的供电。此处使用的术语LED光源、灯和/或灯泡是指包括LED驱动器和支持电路("LED模块〃)以及真正的LED的系统。为了使LED光源能够广泛地应用于传统光源所应用的位置，其支持电路必须尽可能地与现有的多种类型的照明系统相兼容。例如，白炽灯可直接连接到AC电网电压，卤素灯系统可使用磁或电子变压器以向卤素灯泡提供12或24伏AC，以及其他光源可由DC电流或电压供电。另外，各国之间的AC电网电压是不同的(例如，美国为60Hz，欧洲为50Hz)。 目前的LED光源只能够与上述类型的照明系统结构中的一部分相兼容，即使是兼容，它们也可能不会提供给用户类似于传统灯泡的体验。例如，代替灯泡的LED可能不会以类似于响应传统灯泡的方式而响应调光器的控制。设计中、尤其是替换卤素光源的LED光源的设计中的一个难点是，与原来被用于向卤素灯泡供电的那两种类型的变压器(即磁的和电子的)的兼容性。磁变压器包括一对耦合的感应器，其基于每个感应器的绕组数量而将输入电压升高或降低，而电子变压器是一种复杂的电路，其能够产生高频(即10kHz或更高)AC电压，该频率接近磁变压器的低频(60Hz)输出。图1为电子变压器的输出102的曲线图100，输出102的包络线104接近诸如由磁变压器所产生的信号的低频信号。图2为由电子变压器产生的另一种类型的输出202的曲线图200。该示例中，在半个60Hz周期206内，输出202相对于虚拟接地204并不保持恒定的极性。因此，磁和电子变压器的工作方式不同，被设计为与其中一种一起工作的电路可能不能适用于另一种。 例如，磁变压器对于任何等级的负载均产生规律的AC波形，而电子变压器具有最小负载需求，在该需求下，其一部分脉冲序列输出为间歇性的或被完全截止。图3中示出的曲线图300示出了电子变压器对轻负载302和没有负载304时的输出。在每种情况下，输出中的一部分306被截断-这些部分306此处指负载不足死时间(“ULDT”)。LED模块消耗的功率可能小于变压器为卤素灯泡设计的允许功率，如果没有进一步的改进，则可能导致变压器工作在ULDT区域306中。 为了避免这个问题，一些LED光源使用“泄放器”电路，其从卤素灯变压器中消耗掉额外的功率，从而使其不会出现ULDT行为。利用泄放器电路，任何截断可被认为是由调光器引起的，而不是ULDT。然而，因为泄放器电路不会产生光，仅仅是浪费功率，因此不适用于低功率应用。LED光源因其较小的功率需要而在某些方面优于传统的光源，但是泄放器电路的使用与该优点背道而驰。另外，如果LED光源还与磁变压器一起使用，泄放器电路不再必要，但仍消耗功率。 调光器电路是磁和电子变压器之间的另一不相容的区域。调光器电路通常由公知的相位调光(phase dimming)法来工作,其中一部分调光器-输入波形被截止，以产生截断形式的波形。图4中示出的曲线图400示出了通过截止前沿点404而调整磁变压器输出的结果402，以及通过截止后沿点408而调整电子变压器的输出的结果406。截断的持续时间(即占空比)对应于所需调光的等级一越多的截断产生越暗的光。因此，与白炽灯的调光器电路不同，截断的输入波形直接为灯提供功率(用截断的程度确定所提供功率的量，从而确定灯的亮度)，在LED系统中，所接收到的输入波形可被用于为稳压电源供电，并反过来为LED供电。因此，可研究输入波形以推断调光器设置，且基于此而调节稳压LED电源的输出，以提供所需的调光等级。 磁变压器调光器电路的一个实施方式测试了时间的量，输入波形在零交点410上或附近，并产生与该时间成比例函数的控制信号。控制信号反过来调节提供给LED的功率。因为磁变压器的输出(诸如输出402)只在半循环的开始或末尾位于零交点410上或其附近，因此这种类型的调光器电路产生所需的结果。然而，由于电子变压器的输出(诸如输出406)的高频脉冲序列行为，其在波形的非截断部分期间多次接近零点。因此，零交点探测方案必须过滤掉这些短暂的零交点，同时仍对所需调光等级期间的微小的改变足够敏感而做出反应。 然而，因为电子变压器通常使用ULDT防护电路(例如泄放器电路)，所以简单的基于调光探测的零交点法并不奏效。如果调光电路截断部分输入波形，则LED模块做出反应而降低对LED的供能。相应地，电子变压器对较轻负载做出反应，截断更多的AC波形，LED模块将此作为进一步调光的请求并进一步降低LED的功率。然后变压器的ULDT截断更多，这个循环重复多次直到灯完全熄灭。 由于电子变压器的ULDT行为，使用具有电子变压器的调光器会导致另外一个问题。在一种情形下，调节调光器以降低LED灯的亮度。相应地，恒流驱动器降低LED灯中的电流，并由此降低变压器的负载。当负载降低到某一所需最小值以下时，变压器处于ULDT行为中，从而降低提供到LED光源的功率。相应地，LED驱动器再次降低光的亮度，使变压器的负载进一步降低，这使得变压器又进一步降低其功率输出。这个循环最终使LED灯完全熄灭。 此外，电子变压器被设计为以大致等同于磁变压器的方式为电阻性负载，诸如卤素灯泡供能。然而，LED光源对电子变压器而言为较小的、非线性的负载，可导致非常不同的行为。卤素灯泡的亮度大致上与其输入功率成比例，然而，LED的非线性属性意味着其亮度与其输入功率并不成比例。通常，LED光源需要恒流驱动器以提供线性响应。因此，当为卤素灯泡而设计的调光器与给LED光源供能的电子变压器一起使用时，该相应不是所期望的线性、渐变响应，而是非线性和/或突变的变亮和变暗。 另外，现有的用于LED热管理的类似方法涉及线性响应或电热调节器的响应特性。尽管类似的热管理电路可被设置为绝不超过制造极限，线性/电热调节器的响应不太可能会产生理想的响应(例如，LED不会总是像其以其他方式那样的亮)。此外，用于热和调光等级参数并合(merging)的现有技术执行的是加法或乘法；这种方法的缺点是终端用户可对发热的灯调暗，但是当灯随着调光而冷却时，灯的热极限增加，且调光等级与热极限的加法和乘法导致灯变得比所需的等级更亮。 因此，需要一种高能效、非相关供应的LED光源，无论被用于供能和/或控制现有灯泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调光器适配器，响应于调光信号，用于对LED调光，该适配器包括：占空比评估装置，用于评估输入功率信号的占空比；以及信号发生器，用于响应于所评估的占空比而产生调光信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·哈里森，S·S·戴维斯，
申请(专利权)人：特锐拉克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US