鎮(zhèn)流器被使用的輸入時， 關(guān)閉配置開關(guān)19和配置開關(guān)21兩者。這導(dǎo)致LED串的電路配置改變，使得當(dāng)使用磁性鎮(zhèn)流器 時，兩個LED組16、LED組17串聯(lián)連接在電源線30a、電源線30b之間，并且當(dāng)使用電子鎮(zhèn)流器 時，兩個LED組16、LED組17并聯(lián)連接在電源線30a、電源線30b之間。這樣，LED串兩端的正向 電壓根據(jù)使用的鎮(zhèn)流器的類型改變以驅(qū)動LED燈布置。
[0096]用于在實際布置中配置開關(guān)28、配置開關(guān)29機制的控制的控制電路可以包括在磁 性和電子壓載系統(tǒng)(ballasted system)之間進行區(qū)分的檢測部分，以及影響例如在串聯(lián)電 路配置和并聯(lián)電路配置之間的電路配置之間的實際切換的開關(guān)部分。磁性鎮(zhèn)流器在主頻率 處進行操作，通常50Hz或60Hz，并且電子鎮(zhèn)流器在高頻處進行操作，通常根據(jù)鎮(zhèn)流器的類型 和品牌在20kHz和50kHz之間。操作頻率的不同可以被用于在鎮(zhèn)流器的類型之間進行區(qū)分。 [0097] 圖6示出具有三個LED組25、LED組26和LED組27,每組包括相同數(shù)量的LED的LED燈 布置24的另一個示例。以與圖5的實施例中類似的方式，三個LED組的配置可以使用配置開 關(guān)28和配置開關(guān)29在串聯(lián)配置和并聯(lián)配置之間切換。該實施例包括多個連接二極管(類似 于圖5實施例中的連接二極管23)以使得配置開關(guān)能夠產(chǎn)生不同的電路配置，并且這些可以 由開關(guān)進行更換，如果其控制是合適的?？梢匀缦滤鰳?gòu)成和控制配置開關(guān)。
[0098] 圖8為簡單起見用表示為單個LED符號的LED組25、LED組26和LED組27描繪了圖6的 布置的更詳細的表示。圖8中所示的實施例包括兩個配置開關(guān)28和配置開關(guān)29,其每個包括 晶體管開關(guān)28a、晶體管開關(guān)29a和頻率檢測電路28b、頻率檢測電路29b。開關(guān)28a、開關(guān)29a 可以包括例如簡單的晶體管開關(guān)、復(fù)合晶體管開關(guān)和電荷栗驅(qū)動晶體管、繼電器和/或其他 類型的機電開關(guān)。頻率檢測電路28b、頻率檢測電路29b在磁性鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器之間進 行區(qū)別，并且提供適當(dāng)?shù)妮斎胍钥刂崎_關(guān)28a、開關(guān)29a。頻率檢測電路28b、頻率檢測電路 29b的簡單的實施方式是濾波器，諸如如圖8中所示的電感器、電阻器、電容器電路，有源濾 波器，可以在高頻(例如，來自電子鎮(zhèn)流器)和低頻(例如，來自磁性鎮(zhèn)流器)之間進行區(qū)分生 成輸出的任何電路。
[0099] 這里參考下面的表，其包括都具有根據(jù)本發(fā)明的熒光燈和布置的磁性鎮(zhèn)流器和電 子鎮(zhèn)流器的結(jié)果的示例。
[0100] 表2.1
[0102] 關(guān)于每組中LED數(shù)量和組的組成以及整個串的LED的數(shù)量的選擇，除了上面的描述 以外，還指出以下內(nèi)容。
[0103] 在設(shè)計過程的開始，一個或多個LED被選擇具有鑒于技術(shù)人員已知的考慮因素確 定的設(shè)計所需的特性。由選擇的LED創(chuàng)造分析模型。此類模型可以與期望的一樣復(fù)雜，但在 大多數(shù)情況下，包括表示不對稱V-I (電壓-到-電流)特性的理想二極管、表示LED的正向電 壓的電壓源和表示LED的串聯(lián)電阻的電阻器的簡單的線性模型是足夠的。還可以由磁性鎮(zhèn) 流器創(chuàng)造分析模型。磁性鎮(zhèn)流器的主要特性是電感器的特性，并且最簡單的模型將是具有 與鎮(zhèn)流器相同的電感的(在操作頻率處確定的)理想電感器。
[0104] 這兩個模型可以組合成一個模型，并且可以數(shù)學(xué)上或分析上對該模型進行分析以 得到在LED的數(shù)量和由這些LED吸收的功率之間的關(guān)系。該關(guān)系的復(fù)雜性和準確性預(yù)期將取 決于所選取用于確定該關(guān)系的模型的復(fù)雜性和準確性、在其中模型已被線性化的范圍以及 發(fā)現(xiàn)該關(guān)系的方法。在設(shè)計過程中的這一點上，可以使用所選擇的LED和如果必要調(diào)整的模 型用實證檢驗檢查系統(tǒng)的模型的準確性。
[0105] 其次，電子鎮(zhèn)流器需要進行建模。當(dāng)對電子鎮(zhèn)流器建模時遇到的主要問題是電子 鎮(zhèn)流器的復(fù)雜性和在不同品牌和類型的電子鎮(zhèn)流器之間驅(qū)動機制中的較大差異。一種方法 是例如基于要被更換的熒光管的IEC規(guī)范從用于特定類型的熒光管的預(yù)定設(shè)置或操作點測 量和表征參考電子鎮(zhèn)流器。然后這可以被線性化、轉(zhuǎn)換成模型，并且與LED模型組合。此后， 以與磁性鎮(zhèn)流器幾乎相同的方法，可以推導(dǎo)出LED的數(shù)量和功率之間的關(guān)系。
[0106] 對于相等或不同長度的若干數(shù)量的并聯(lián)LED串，可以重復(fù)該過程，考慮到越多并聯(lián) 連接的LED意味著越少串聯(lián)連接的LED，并且因此減少功率。
[0107]然后在單個圖中繪制了所有的關(guān)系，得到一組曲線諸如圖11中描繪的（曲線的形 狀和值將根據(jù)很多因素諸如鎮(zhèn)流器的類型和瓦數(shù)、LED的類型和溫度、電源電壓和頻率等改 變）。曲線示出沿垂直軸繪制的功率對沿水平軸由鎮(zhèn)流器驅(qū)動的LED串的總正向電壓。圖11 中所示的曲線A示出用于驅(qū)動由布置在具有串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的一定數(shù)量的LED以實現(xiàn) 用于LED串的一定的正向電壓的電路配置中的所選擇的類型的LED組成的LED串的磁性鎮(zhèn)流 器的模型化的特性。曲線B-曲線E示出用于由所選擇的類型的LED組成但具有可變數(shù)量的串 聯(lián)連接和并聯(lián)連接的LED的LED串的電路配置的多個變型的電子鎮(zhèn)流器的模型化的特性。曲 線F是當(dāng)如本文所述使用線性調(diào)整（line regulation)時磁性鎮(zhèn)流器的相對于曲線A的變 化。
[0108] 在大多數(shù)情況下，設(shè)計LED燈布置以當(dāng)與磁性鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器兩者一起使用 時具有相等的消耗的功率被認為是可取的。因此，最優(yōu)操作點被認為最適當(dāng)?shù)剡x取在相關(guān) 曲線的交叉點處。然而，這些交叉點僅是理論操作點，因為它們很少相交于包括在LED串中 的整數(shù)個（即，正整數(shù))LED上。例如，當(dāng)LED串包括在串聯(lián)連接和并聯(lián)連接之間切換的LED組 時，并聯(lián)LED組的數(shù)量(例如，用于電子鎮(zhèn)流器操作)優(yōu)選地與串聯(lián)LED組的數(shù)量(例如，用于 磁性鎮(zhèn)流器操作)相同。
[0109] 為了使LED燈布置操作于其他功率處，或者為了使LED燈布置的不同的電路配置操 作于更緊密在一起(closer together)的功率處，特性將不得不移位，以使交叉點位于或靠 近所期望的點。為了實現(xiàn)這一點，隨后本文公開了包括線性調(diào)整裝置的實施例，其中偏移 (offset)有效地使磁性鎮(zhèn)流器上的LED串或組的整個電壓/功率曲線向上移位，這可以通過 在選取的主電壓處選擇切換裝置的占空比完成。然后，圖上每個點的LED功率增加，并且交 叉點可以被移位到任何功率水平(盡管仍然限于電子壓載配置中的整數(shù)LED值）。
[0110] 下面描述了用于確定LED串中總LED數(shù)量的方法。首先，通過選取與最接近但總是 低于期望的功率的磁性鎮(zhèn)流器特性交叉的電子鎮(zhèn)流器曲線確定并聯(lián)LED組的數(shù)量。然后通 過挑選導(dǎo)致在先前提到的電子鎮(zhèn)流器曲線上的功率最接近所期望的功率的LED的數(shù)量選取 在每個并聯(lián)組中子串的長度。然后選取線性調(diào)整裝置的偏移，使得磁性鎮(zhèn)流器的特性向上 移位，使得根據(jù)設(shè)計的偏好，從組的數(shù)量乘以每個組LED的數(shù)量所得的LED的數(shù)量的功率輸 出等于電子鎮(zhèn)流器的功率或者等于所期望的功率。
[0111] 線性調(diào)整和同步切換
[0112] 電子鎮(zhèn)流器通常被設(shè)計用于主動地控制輸出電流和輸出功率，并且補償AC主電源 的電壓中的變化。磁性鎮(zhèn)流器一般不提供這樣的補償，并且響應(yīng)于AC主電壓中的這些變化， 連接到此類鎮(zhèn)流器的燈(熒光或LED)將表現(xiàn)出不同的功率消耗和不同的光輸出。
[0113] 為了補償電源電壓中的這些變化，LED燈布置可以包括線性調(diào)整電路或設(shè)備。對于 此類實施例，考慮到電壓中的最大允許偏差(例如，220VAC+10 %最大偏差），不是在標(biāo)稱AC 主電壓(例如，220VAC)處而是在最大預(yù)期AC主電壓值處對磁性鎮(zhèn)流器的電壓/功率曲線建 模。以這種方式，低于最大值的所有AC主電壓值(包括標(biāo)稱和最小預(yù)期的AC主電壓值)將導(dǎo) 致由燈中的LED的功率消耗低于所期望的最大輸出，其然后可以以下面描述的方式增加。
[0114] 與LED的近似靜態(tài)正向電壓結(jié)合的AC主電源的交流電壓導(dǎo)致到照明裝置的輸入電 流基本上為零的時間段。這在圖12中被例示，圖12示出到裝配有傳統(tǒng)的熒光管的照明裝置 中的磁性鎮(zhèn)流器的輸入電壓和來自磁性鎮(zhèn)流器的輸出電流的示波器測量。如可以看到的， 輸出電流波形表現(xiàn)出零或近似零電流的小的時間段(此后稱為零電流段）。當(dāng)在LED之間施 加的電壓（例如，在電源線30a、電源線30b上的電壓）下降低于LED的負載電壓(其在相對于 LED串的總正向電壓的正常操作量中）時，發(fā)生該零電流段。其中照明裝置包括全波整流器， 該零電流段在每個主電壓周期中發(fā)生兩次，例如，在IOOHz或120Hz。
[0115] 由于磁性鎮(zhèn)流器的電感，所以磁性鎮(zhèn)流器有效地縮短該零電流段，但是在大多數(shù) 實際配置中，該零電流段仍在瞬時AC主電壓上升高于布置的負載電壓的時刻結(jié)束。LED燈布 置可以可選地包括在零電流段期間用于降低負載電壓的裝置以進一步減少零電流段的長 度。
[0116] 在示例性實施例中，例如在零電流段的至少一部分期間，可以通過使一個或多個 LED組旁路(短路)或斷開，或者通過將一個或多個LED組切換到與一個或多個其他LED組并 聯(lián)連接的并聯(lián)配置中改變LED的電路配置。這相對于到鎮(zhèn)流器的輸入處的瞬時電壓，降低負 載電壓（即，LED串兩端的正向電壓），這減少瞬時電源電壓超過負載電壓以使得電流再次流 過LED所需的時間。
[0117] 可以使用專用受控開關(guān)或使用一個或多個LED電路配置開關(guān)改變LED的電路配置 以減少負載電壓。從具有較高負載電壓的電路配置到具有較低負載電壓的電路配置的切換 增加磁性鎮(zhèn)流器兩端的瞬時電壓，這導(dǎo)致通過LED的電流快速上升。具有基本上零電流的時 間間隔被縮短，并且功率因數(shù)增加?？梢酝ㄟ^改變電路配置被切換到低負載電壓時的時間 控制供應(yīng)到LED的平均或RMS電流。可以通過基于輸入電壓進行前饋補償或基于實際、測量 的LED電流進行閉環(huán)回路調(diào)整完成切換到低負載電壓配置。
[0118]圖7中描繪了根據(jù)本發(fā)明的該方面的示例性實施例。在該實施例中，控制電路34感 測流過LED的電流，并且基于該電流控制開關(guān)28。在該實施例中，控制電路34通過感測阻抗 33(LED電流流過阻抗33)兩端的電壓感測流過LED組25、LED組26、LED組27中的一個或多個 的電流。在該實施例中，控制電路34還接收兩個輸入，表明感測的電流的一個輸入和來自頻 率檢測器35的第二輸入。當(dāng)控制電路34接收來自頻率檢測器35表明頻率在磁性鎮(zhèn)流器所預(yù) 期的范圍內(nèi)的輸入和表明感測的LED電流低于閾值(例如，零或近似零)的輸入兩者時，控制 電路34可以適于關(guān)閉開關(guān)28。
[0119]在該實施例中，由來自頻率檢測器35的輸入控制開關(guān)29,并且當(dāng)頻率檢測器35表 明電子鎮(zhèn)流器被使用時開關(guān)29保持打開，并且當(dāng)頻率檢測器35表明磁性鎮(zhèn)流器被使用時開 關(guān)29保持關(guān)閉。
[0120] 例如，在其中開關(guān)29被關(guān)閉的磁性鎮(zhèn)流器操作期間，線性調(diào)整可以被啟用，產(chǎn)生例 如磁性鎮(zhèn)