可調(diào)光照明應(yīng)用的電路和照明單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及用于可調(diào)光照明應(yīng)用的電路和照明單元。
【背景技術(shù)】
[0002]可調(diào)光白熾燈光源通常具有相對低的色溫，在全亮度對于傳統(tǒng)氬燈泡大約為2700K，對于通常的鹵素?zé)暨_(dá)到3000K，并且對于深調(diào)光等級降低到低至1800K的低得多的色溫。所熟知的是，白熾燈光源在調(diào)光期間遵循所謂的黑體溫度曲線。
[0003]相比之下，現(xiàn)代的高效光源(例如LED燈或CFL燈)通常具有獨(dú)立于調(diào)光等級的幾乎恒定的色溫(例如大約3000K或3500K)。
[0004]在許多應(yīng)用中，用戶更喜歡白熾燈光源的顏色特征。結(jié)果，為了滿足該需要，已經(jīng)開發(fā)通過使用發(fā)射不同光譜成分的光的LED光源的混合來模擬白熾燈光的LED光源，并且正在變得可用。對于(例如由墻壁調(diào)光器或遙控)每個(gè)亮度等級，調(diào)節(jié)混合物以模擬白熾燈光源。該解決方案通常指的是“可調(diào)諧的白”或“互相關(guān)的顏色跟蹤”。
[0005]另一方面，即使在低或深的調(diào)光等級，也存在優(yōu)選高色溫的應(yīng)用，尤其是在具有較高溫度的位置或區(qū)域。此外，對于場景設(shè)置或氣氛照明，可能需要對照明輸出的強(qiáng)度和顏色的獨(dú)立控制。結(jié)果，需要其中可以獨(dú)立地選擇或設(shè)置亮度(或調(diào)光等級)和色溫的可用燈，其用“可調(diào)諧的白燈”通常是不可能的。
[0006]這可以通過提供兩個(gè)具有不同色溫的LED串來實(shí)現(xiàn)，例如將2700K(暖白)和6500K(冷白)用于實(shí)現(xiàn)具有不同色溫的光。通過改變兩個(gè)LED串之間的平均電流的比值而保持總電流恒定，來調(diào)諧色溫。相反地，通過改變通過LED串的總電流而保持電流的比值恒定，來改變亮度。
[0007]在其他應(yīng)用中，提供兩個(gè)類似的LED串可能是有用的，其安裝以具有(例如)不同的方向性，或提供透鏡以在不同的焦點(diǎn)聚焦，或提供一個(gè)“寬光斑”或一個(gè)“光斑”光源。再次，希望獨(dú)立于兩個(gè)串的比值(也就是說，兩個(gè)方向性或波束展寬)來控制整個(gè)亮度。
[0008]希望為這種照明電路提供僅需要單個(gè)驅(qū)動(dòng)器電路的電路，以保持材料成本低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)發(fā)明的第一方面，提供了一種可調(diào)光照明應(yīng)用的電路，所述電路包括:具有正極輸出和負(fù)極輸出并且用于向第一路徑或第二路徑供應(yīng)電流的可控電流源，在使用中，所述第一和第二路徑每一個(gè)均包括開關(guān)和LED串的串聯(lián)結(jié)構(gòu)；所述第一路徑開關(guān)第二路徑開關(guān)分別具有相應(yīng)的輸入端、相應(yīng)的輸出端和相應(yīng)的控制端，相應(yīng)的輸入端共同與所述可控電流源的正極輸出和負(fù)極輸出之一連接，以及每個(gè)開關(guān)的關(guān)斷/接通的開關(guān)狀態(tài)可以由所述開關(guān)的相應(yīng)控制端處的相應(yīng)開關(guān)信號選擇；其中所述第二路徑開關(guān)控制端與所述第一路徑開關(guān)輸出電連接，使得所述第二開關(guān)信號相對于所述第一開關(guān)信號反相。
[0010]因此根據(jù)這一方面，電流可以不需要獨(dú)立的或分離的反相器組件而在第一和第二串之間切換，原因在于第一路徑開關(guān)可以提供開關(guān)和反相器的雙重功能。由此可以避免與分離的反相器相關(guān)聯(lián)的成本和/或電路復(fù)雜度。通常在這種電路中，優(yōu)選地是在任意時(shí)刻引導(dǎo)電流只通過電流路徑的至多一個(gè)，以避免由于負(fù)載輸出電壓之間的差異造成的高耗散(在兩個(gè)LED串以不同的平均電流操作或者LED具有不同類型的情況下通常如此)，并且使用第一開關(guān)來附加地提供反相器功能可以確保這一點(diǎn)發(fā)生。
[0011]通常，第一和第二路徑開關(guān)的相應(yīng)輸入端共同與電流源的負(fù)極輸出連接。這種結(jié)構(gòu)通常可以使能低側(cè)開關(guān)，所述低側(cè)開關(guān)與高側(cè)開關(guān)相比可能較便宜或容易獲得，其中第一和第二路徑開關(guān)的相應(yīng)輸入端共同與電流源的正極輸出連接的實(shí)施例中通?？赡苄枰袀?cè)開關(guān)。
[0012]通常，可控電流源被配置為由干線電源供電?！笆褂谩敝傅氖强烧{(diào)光照明應(yīng)用中電路的使用。
[0013]在相應(yīng)輸入端共同與可控電流源的負(fù)極輸出連接的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，電路還包括將第二路徑開關(guān)控制端與可控電流源正極輸出電連接的上拉電阻器。上拉電阻器可以確?？刂贫说碾妷涸谛枰獣r(shí)足以接通第二路徑開關(guān)。在相應(yīng)輸入端共同與可控電流源的正極輸出連接的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，電路還包括將第二路徑開關(guān)控制端與可控電流源的負(fù)極輸出連接的下拉電阻器。在其他實(shí)施例中，電路還包括將第二路徑開關(guān)控制端與第一和第二電流源輸出端電連接的分壓器。假如例如通過在開關(guān)接通時(shí)與第一路徑開關(guān)切換的輸出相連而沒有將電壓拉到不同的電平，分壓器通過相對于電流源的電壓固定第二路徑開關(guān)控制端的電壓可以具有類似的作用。
[0014]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第二路徑開關(guān)控制端通過阻塞二極管與第一開關(guān)的切換的輸出電耦合。也就是說，存在阻塞二極管，其將第二路徑開關(guān)控制端與第一開關(guān)的交換的輸出電連接。阻塞二極管可以確保第二開關(guān)的控制端上的電壓足夠低，以確保開關(guān)不由于過壓而受到損壞，過壓可能在第一串中的LED上的電壓為低時(shí)發(fā)生。這在其中開關(guān)被實(shí)現(xiàn)為雙極晶體管的實(shí)施例中尤其有用，原因在于肖特基二極管可以防止第一路徑LED串電流流經(jīng)第二路徑中的雙極晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)。在其他實(shí)施例中，第二路徑開關(guān)控制端與第一開關(guān)的交換的輸出直接連接。
[0015]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一路徑開關(guān)和第二路徑開關(guān)分別包括雙極晶體管，并且阻塞二極管可以是肖特基二極管。肖特基二極管的正向電壓小于通常NPN類型的雙極晶體管的基極-發(fā)射極電壓。在沒有限制的情況下，在其他實(shí)施例中，第一路徑開關(guān)和第二路徑開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)為M0SFET。相比于操作期間由雙極晶體管提取的基極電流，M0SFET通常提取更低的(或可忽略的)柵極電流。
[0016]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一和第二路徑的至少一個(gè)布置為:在使用中還包括與相應(yīng)LED串并聯(lián)布置的電容器。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一和第二路徑的至少一個(gè)還包括串聯(lián)結(jié)構(gòu)的二極管。
[0017]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，電路還包括微控制器，配置為提供第一開關(guān)信號和平均電流源控制信號的至少一個(gè)。在電路中提供微控制器可以支持靈活的控制。在其中從切相干線電源供應(yīng)電流的實(shí)施例中，可以利用微控制器從切相角來提取平均電流源控制信號。
[0018]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，微控制器配置為通過脈沖寬度調(diào)制來控制電流源。在這種實(shí)施例，將存在控制器電流源既不向第一電流路徑也不向第二路徑供應(yīng)電流的時(shí)間段。在其他實(shí)施例中，可控電流源可以提供具有可變或受控電平的連續(xù)電流輸出。在這種實(shí)施例中，微控制器可以提供指示電流輸出電平可以是連續(xù)的、并且在任意時(shí)刻或者導(dǎo)引至第一路徑或者指向第二路徑的信號。
[0019]電路還可以包括在第一開關(guān)控制端和微控制器之間布置的光耦合器，用于將所述第一開關(guān)控制端與所述微控制器隔離。這種光耦合器可以提供LED與電源的隔離，其可能在電源是干線電源的情況下尤其適用。在其他實(shí)施例中，可能不需要LED與干線的隔離。
[0020]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，微控制器配置為接收色溫控制信號，并且根據(jù)色溫控制信號來確定第一開關(guān)信號。在其他實(shí)施例中，尤其在那些不利用LED串的比值來改變顏色但是例如用于改變兩個(gè)方向之間的相對光輸出強(qiáng)度的實(shí)施例中，微控制器接收的信號可以是相對強(qiáng)度信號或其他適用的信號。
[0021]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，微控制器包括無線接收機(jī)，配置為無線地接收至少色溫控制信號。這可以支持獨(dú)立于強(qiáng)度電平的對色溫的遙控。類似地，在其中第一控制信號不用于顏色控制的實(shí)施例中，微控制器可以無線地接收合適的信號，從所述合適的信號推導(dǎo)第一控制信號。
[0022]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，可控電流源配置為從干線電源供電。干線電源可以是切相調(diào)光的；然而本公開不限于此，并且在實(shí)施例中，電路可以配置為使用未調(diào)光的干線電源。在這種實(shí)施例中，微控制器可以接收(例如它可以無線接收)第一控制信號和平均電流源控制信號二者。
[0023]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，可控電流源包括電源，并且微控制器配置為從電源供電。在其他實(shí)施例中，微處理器可以(例如)利用電池或利用光伏電源分離地供電。
[0024]在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，電路還包括第一和第二路徑的每一個(gè)中的LED串。LED串可以用相等