專利名稱：照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及發(fā)光領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在發(fā)光領(lǐng)域中，已經(jīng)出于照明的目的開發(fā)了許多不同類型的光源。取決于應(yīng)用，每種類型的光源可能具有特定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在任何情況下，每種類型的光源具有特定規(guī)格，并且為了滿足該特定規(guī)格，已經(jīng)開發(fā)了用于這種光源的功率源(或驅(qū)動(dòng)器)。近來開發(fā)的是作為用于照明目的的光源的高功率LED。當(dāng)然，盡管已經(jīng)并且正在開發(fā)使用LED作為光源的照明設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器，但還期望利用LED作為現(xiàn)有照明設(shè)備中的光源的替代(改裝)，在這種情況下，通過適于滿足現(xiàn)有(非LED)光源的特定規(guī)格的現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器生成至燈的電輸入信號(hào)。這帶來若干問題和/或困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具體涉及低電壓燈情況下的改裝問題，低電壓燈諸如鹵素?zé)?，例如具有?. 3適配管腳的MR16，12V鹵素?zé)?；備選例子為MRll燈或者G4或G9管腳配置。然而，就考慮調(diào)光能力而言，本發(fā)明的原理也可應(yīng)用于在市電(mains)下工作的燈的情況。在低電壓發(fā)光系統(tǒng)的情況下，將正常市電電壓(在歐洲通常為50Hz下230VAC)變換成安全低電壓。用于此目的的大多數(shù)變壓器被實(shí)施為在高于市電頻率的相對(duì)高的切換頻率下工作的電子、切換模式的電源，該較高頻率導(dǎo)致較小的變壓器尺寸。問題在于，這種類型的變壓器難以與LED協(xié)作。典型地，變壓器工作可能不穩(wěn)定，導(dǎo)致光閃爍。本發(fā)明的目的在于克服或者至少減少這些問題。特別地，本發(fā)明旨在改進(jìn)LED和電子變壓器之間的兼容性。更特別地，本發(fā)明旨在于提供結(jié)合一個(gè)或多個(gè)LED作為光源且能夠可靠地與電子變壓器協(xié)作的照明設(shè)備。本發(fā)明基于如下認(rèn)識(shí)電子變壓器需要最小負(fù)載(最小輸出電流)以便正確工作，以及LED可能無法提供這樣的最小負(fù)載。典型地，電子變壓器的最小負(fù)載要求在20W至60W的范圍內(nèi)，而LED典型地提供低得多的負(fù)載(該低功率實(shí)際被視為L(zhǎng)ED的重要優(yōu)點(diǎn)和起初使用它們替代較高功率燈的重要原因)。在一個(gè)重要方面中，根據(jù)本發(fā)明的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)置有功率輸入級(jí)和功率緩沖級(jí)。功率輸入級(jí)用于連接到標(biāo)準(zhǔn)電子變壓器，并且被設(shè)計(jì)用于引出相對(duì)短的高水平電流脈沖，即短于市電周期。在這些脈沖之間，沒有電流從變壓器引出，所以電流變壓器可以認(rèn)為是關(guān)閉的。在脈沖期間，電流水平足夠高使得滿足電子變壓器的最小負(fù)載要求。功率緩沖級(jí)用于對(duì)從電子變壓器弓I出的電功率進(jìn)行緩沖。LED驅(qū)動(dòng)器本身從功率緩沖級(jí)被供電，向功率緩沖級(jí)呈現(xiàn)相對(duì)低的功率負(fù)載。平均而言，由LED驅(qū)動(dòng)器從功率緩沖級(jí)引出的功率必須通過由功率緩沖級(jí)從功率輸入級(jí)引出的功率進(jìn)行補(bǔ)償這是通過適當(dāng)調(diào)整高水平電流脈沖的占空比來完成的。
因而，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器具有兩級(jí)設(shè)計(jì)。第一級(jí)被設(shè)計(jì)為滿足供電變壓器的負(fù)載要求，而第二級(jí)被設(shè)計(jì)為根據(jù)LED的供電要求對(duì)LED進(jìn)行供電。其它有利的細(xì)節(jié)在從屬權(quán)利要求中提及。注意的是，W02009/0799M公開了一種LED驅(qū)動(dòng)器，其接收諸如將從鹵素變壓器提供的12V AC功率。該驅(qū)動(dòng)器包括整流器和通過12V AC輸入電壓的峰值進(jìn)行充電的緩沖電容器。在LED的低功耗的情況下，該驅(qū)動(dòng)器還將僅要求低變壓器電流。在任何情況下，現(xiàn)有技術(shù)方案的重要缺點(diǎn)在于，至燈中的峰值電流是不明確的，并且從變壓器引出的峰值電流是不明確的，所以從變壓器引出的電流對(duì)于變壓器正確工作而言可能太高或太低。


本發(fā)明的這些以及其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參照附圖對(duì)以下一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的描述進(jìn)一步說明，在附圖中相同參考標(biāo)記指示相同或類似的部分，并且其中圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的照明設(shè)備的框圖；圖2是圖示了功率輸入級(jí)和功率緩沖級(jí)的示意性框圖；圖3是示意性地圖示了電流和電壓的若干波形的曲線圖；圖4示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的LED燈；圖5是圖示了 LED驅(qū)動(dòng)器的示意性框圖；圖6A至圖6C是圖示了圖1的照明設(shè)備的變型的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的照明設(shè)備1的框圖，該照明設(shè)備1與電子變壓器ET連接，該電子變壓器ET又與市電M連接。照明設(shè)備1具有三級(jí)設(shè)計(jì)和最后的一個(gè)或多個(gè)LED 50,該三級(jí)設(shè)計(jì)包括功率輸入級(jí)20、功率緩沖級(jí)30、LED驅(qū)動(dòng)器級(jí)40。如將更詳細(xì)說明的，功率輸入級(jí)20的主要任務(wù)是考慮供電的要求特別是變壓器ET的要求來保持緩沖器30被填滿，而驅(qū)動(dòng)器40的主要任務(wù)是考慮LED的要求來利用從緩沖器取出的功率驅(qū)動(dòng)LED。因而，即使這樣的要求可能是相互沖突的，它們也不會(huì)“相撞”，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓煌碾娏麟娐分斜磉_(dá)。在穩(wěn)定狀態(tài)中，平均而言，功率緩沖器30的容量(content)是穩(wěn)定的。在一個(gè)特定實(shí)施中，通過LED電路確定控制例如，在調(diào)光情況下，設(shè)置LED功率，這確定從緩沖器取出功率的速率，并且功率輸入級(jí)的任務(wù)是跟隨在這之后并調(diào)整其緩沖器填充速率。在另一特定實(shí)施中，通過電源電路確定控制例如在調(diào)光情況下，設(shè)置市電功率，這確定向緩沖器輸入功率的速率，并且LED驅(qū)動(dòng)器級(jí)的任務(wù)在于跟隨在這之后并調(diào)整其緩沖器耗盡速率以及因而調(diào)整LED功率。LED驅(qū)動(dòng)器40具有功率輸入41，該功率輸入41連接到功率緩沖級(jí)30的功率輸出39。LED驅(qū)動(dòng)器40可以是標(biāo)準(zhǔn)的、自發(fā)的、現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器，而不必特殊調(diào)整，所以這里省略進(jìn)一步的描述。例如，能夠在其功率輸入41連接到合適電壓電平的恒定電壓源時(shí)正確工作的任何驅(qū)動(dòng)器可以用作驅(qū)動(dòng)器40。典型地可以包括一個(gè)或多個(gè)電容器的功率緩沖級(jí)30具有緩沖器輸入31，該緩沖器輸入31連接到功率輸入級(jí)20的功率輸出29，而該功率輸入級(jí)20又具有連接到電子變壓器ET的功率輸入。就考慮架構(gòu)而言，照明設(shè)備1優(yōu)選地實(shí)施為完全燈單元，包括燈連接器10，用于與標(biāo)準(zhǔn)連接器插座CS耦合，該標(biāo)準(zhǔn)連接器插座CS連接到變壓器輸出。然而，也可以使用包括燈50和驅(qū)動(dòng)器40的組合的標(biāo)準(zhǔn)燈單元，該單元設(shè)置有類似于燈連接器10的燈連接器并且能夠耦合到連接器CS，以及也可以將功率輸入級(jí)20和功率緩沖級(jí)30的組合實(shí)施為中間功率設(shè)備60，該中間功率設(shè)備60在其輸入處被提供有類似于燈連接器10的燈連接器并且能夠耦合到連接器CS并且在其輸出處被提供有類似于插座CS的標(biāo)準(zhǔn)連接器插座。圖2是部分更具體地圖示了功率輸入級(jí)20和功率緩沖級(jí)30的一些方面的示意性框圖。功率緩沖級(jí)30典型地包括電容器32，該電容器32與輸出端子38、39并聯(lián)連接?？梢园ㄕ髌?2的功率輸入級(jí)20優(yōu)選地實(shí)施為轉(zhuǎn)換器。圖2圖示了升壓型轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，但功率輸入級(jí)20也可以實(shí)施為降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器、SEPIC轉(zhuǎn)換器等；在所有這些實(shí)施中，可以得到比變壓器ET的輸出電壓高的輸出電壓(以及因而得到功率緩沖級(jí)30的工作電壓)。在所示實(shí)施例中，功率輸入級(jí)20包括連接在輸入21(或整流器2 與輸出29之間的電感器沈和二極管27的串聯(lián)布置。可控開關(guān)23在電感器沈和二極管27之間的節(jié)點(diǎn)處與輸出端子觀、四并聯(lián)連接?？煽亻_關(guān)23由控制設(shè)備M控制為導(dǎo)通(ON)或者關(guān)閉(OFF)。操作如下。當(dāng)開關(guān)23導(dǎo)通時(shí)，變壓器提供增加幅度的電流，該電流用于對(duì)電感器26進(jìn)行充電。當(dāng)開關(guān)23關(guān)閉時(shí)，電感器沈向電容器32提供降低幅度的電流，使得將能量從電感器沈傳送到電容器。將參照?qǐng)D3，更具體地說明設(shè)備的操作，圖3是示出了一些信號(hào)波形的圖?？刂圃O(shè)備M以相對(duì)高的頻率切換開關(guān)23 (圖3，曲線41)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚的，實(shí)現(xiàn)的輸出電壓取決于該HF切換的占空比。圖3還示出了變壓器ET的輸出電壓，即用于功率輸入級(jí)20的輸入電壓Vin (曲線42)。從變壓器弓I出的電流IET (曲線43)典型地與電感器沈中的電流成比例，除非在輸入21處使用濾波電容器，在這種情況下，電感器電流的紋波將在變壓器電流中變得平滑。控制設(shè)備可以設(shè)置為允許輸出電流與輸入電壓成比例，但也可以將控制設(shè)備設(shè)置為保持輸出電流恒定(盡管可能具有某種程度的HF紋波)。控制設(shè)備M被設(shè)計(jì)為以相對(duì)低的頻率在切換模式與關(guān)閉模式之間交替，即將HF切換的周期與其間不發(fā)生切換并且開關(guān)23保持關(guān)閉的周期交替。控制設(shè)備M停留在其切換模式第一持續(xù)時(shí)間tl，并且停留在其關(guān)閉模式第二持續(xù)時(shí)間t2，所以整個(gè)切換周期T =tl+t2。該LF切換的占空比D定義為tl/T。就考慮變壓器ET而言，其在占空比D下被加載，即其在被加載的周期(tl)與不被加載的周期(t2)之間進(jìn)行交替。在被加載的周期(tl)期間，變壓器ET提供相對(duì)高的電流，具有始終高于電子變壓器的最小負(fù)載要求Imin的幅度IET。在這方面，注意的是，不同類型的變壓器可能具有最小負(fù)載要求的不同值?？紤]到與特定變壓器類型相關(guān)聯(lián)的已知的最小負(fù)載要求，照明設(shè)備1可以被設(shè)計(jì)用于與該特定類型的變壓器協(xié)作，但也可以將照明設(shè)備1設(shè)計(jì)用于與多種類型的變壓器協(xié)作，在這種情況下，照明設(shè)備1可以考慮與不同變壓器類型相關(guān)聯(lián)的已知的最小負(fù)載要求的集合的最大值。如上所述，功率輸入級(jí)20通過緩沖級(jí)加載。假設(shè)LED功率在LED驅(qū)動(dòng)電路中確定。這例如可能是因?yàn)長(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器40具有用于允許用戶對(duì)LED 50進(jìn)行調(diào)光的用戶輸入(未示出)，或者因?yàn)椴煌N類和/或類型的LED在全功率條件下具有不同的電流要求。就考慮LED驅(qū)動(dòng)器40而言，緩沖器30用作恒定電壓源，并且驅(qū)動(dòng)器如正常那樣自發(fā)操作。注意的是，LED驅(qū)動(dòng)器40本身可以執(zhí)行占空比操作以改變LED的光輸出的強(qiáng)度(調(diào)光)。因而，可以改變驅(qū)動(dòng)器40所要求的功率。LED驅(qū)動(dòng)器40因而確定緩沖器30的功率輸出速率。特別是當(dāng)LED在調(diào)光狀態(tài)下工作時(shí)，LED消耗的平均功率低，并且因而從緩沖器30取出的平均功率低。功率輸入級(jí)20必須通過調(diào)整其功率輸出(即用于緩沖器30的功率輸入速率)來對(duì)此作出補(bǔ)償。用于正確設(shè)置的準(zhǔn)則是平均而言緩沖器容量保持恒定。這可以通過測(cè)量緩沖器電壓來評(píng)估。為此，在本實(shí)施例中，功率輸入級(jí)20可以進(jìn)一步包括電壓傳感器25，該電壓傳感器25測(cè)量功率輸入級(jí)20的輸出電壓，該輸出電壓基本對(duì)應(yīng)于電容器32上的電壓。備選地，功率緩沖級(jí)30也可以包括將測(cè)量信號(hào)向回反饋給功率輸入級(jí)20的輸出電壓傳感器。在任何情況下，控制設(shè)備M例如可以實(shí)施為適當(dāng)編程的微處理器，該控制設(shè)備M控制開關(guān)23的定時(shí)使得至少在足夠大的時(shí)間范圍上平均而言保持所測(cè)量的電壓基本恒定，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所應(yīng)當(dāng)清楚的那樣。因而，控制設(shè)備M調(diào)整其占空比D使得維持在緩沖器30處的電壓，這意味著從變壓器ET取出的平均功率跟隨LED消耗的平均功率。將注意到的是，由此，驅(qū)動(dòng)器40和控制設(shè)備M的切換頻率與應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)器40和控制設(shè)備M中的占空比相互無關(guān)輸入側(cè)的電流行為獨(dú)立于輸出側(cè)的電流行為。注意，控制設(shè)備可以應(yīng)用用于在切換模式與關(guān)閉模式之間交替的不同控制方案。例如，控制設(shè)備M可以僅基于輸出電壓傳感器25關(guān)于切換其模式作出決定當(dāng)控制設(shè)備24發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)下降到某一預(yù)定的第一閾值以下時(shí)控制設(shè)備M進(jìn)入切換模式，并且當(dāng)控制設(shè)備發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)達(dá)到比第一閾值高的某一預(yù)定的第二閾值時(shí)，控制設(shè)備M進(jìn)入關(guān)閉模式；在這種情況下，整個(gè)切換周期T將變化。然而，優(yōu)選的是，控制設(shè)備M與變壓器ET的輸出電壓同步地工作，如所示控制設(shè)備對(duì)在相位(phase)的第一值處例如在零交叉處進(jìn)入切換模式，并且在輸出電壓已經(jīng)達(dá)到某一預(yù)定閾值時(shí)進(jìn)入關(guān)閉模式；在這種情況下，整個(gè)切換周期T將是恒定的?？刂圃O(shè)備M在輸入電壓周期期間可以兩次或多次地進(jìn)入切換模式，但優(yōu)選的是，控制設(shè)備M在輸入電壓周期期間(或在半個(gè)該周期期間)僅進(jìn)入切換模式一次。圖4示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的燈單元100的優(yōu)選物理實(shí)施，包括容納驅(qū)動(dòng)器電子電路20、30、40和用于連接到插座的承載連接管腳111的第一殼體部分110以及容納一個(gè)或多個(gè)LED的第二殼體部分。在以上的說明中，假設(shè)市電M和電子變壓器ET提供固定的功率，并且通過LED驅(qū)動(dòng)器40對(duì)LED 50進(jìn)行調(diào)光。在這樣的情況下，當(dāng)用戶控制LED驅(qū)動(dòng)器40減少LED 50的功耗并因而減少LED驅(qū)動(dòng)器40所需的功率時(shí)，功率輸入級(jí)20中的控制對(duì)功率輸入級(jí)20從電源引出的功率進(jìn)行控制，使得照明設(shè)備的輸入功率適應(yīng)于照明設(shè)備的輸出功率。在均衡條件下，從功率輸入級(jí)20向功率緩沖級(jí)30傳送的平均功率量等于從功率緩沖級(jí)30向LED驅(qū)動(dòng)器40傳送的平均功率量。然而，也可以使用可調(diào)光的功率源，其本身是已知的，所以通過設(shè)置市電功率確定LED功率。與先前實(shí)施例相比，緩沖器30的功率輸入速率領(lǐng)先(leading)，由電源指弓|。特別是當(dāng)電源在調(diào)光狀態(tài)下工作時(shí)，輸入到緩沖器30中的平均功率低。LED驅(qū)動(dòng)器40必須通過調(diào)整其從緩沖器耗盡的功率并因此調(diào)整其功率輸出來對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。這意味著LED輸出功率被調(diào)整為適應(yīng)于在輸入處提供的功率。用于正確設(shè)置的準(zhǔn)則是平均而言緩沖器容量保持恒定。這可以通過測(cè)量緩沖器電壓來進(jìn)行評(píng)估。圖5是示意性地圖示了對(duì)該期望情形提供相對(duì)簡(jiǎn)單方案的LED驅(qū)動(dòng)器40的實(shí)施例的示意性框圖。在該實(shí)施例中，電壓傳感器45可以跨輸入41連接，因而感測(cè)驅(qū)動(dòng)器40的輸入電壓，該驅(qū)動(dòng)器40的輸入電壓基本對(duì)應(yīng)于功率緩沖級(jí)30的輸出電壓。備選地，功率緩沖級(jí)30也可以包括向驅(qū)動(dòng)器40正向饋送測(cè)量信號(hào)的輸出電壓傳感器。圖5圖示了作為降壓型轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)器40，但其他設(shè)計(jì)也是可以的。在所示實(shí)施例中，LED驅(qū)動(dòng)器40包括連接在輸入41與LED 50之間的可控開關(guān)43和電感器46的串聯(lián)布置。二極管47在開關(guān)43與電感器46之間的節(jié)點(diǎn)處與LED 50并聯(lián)連接?？煽亻_關(guān)43由控制設(shè)備44控制為導(dǎo)通(ON)或關(guān)閉(OFF)，控制設(shè)備44例如可以實(shí)施為適當(dāng)編程的微處理器。電壓傳感器45為控制設(shè)備44生成測(cè)量信號(hào)，該測(cè)量信號(hào)控制開關(guān)43的定時(shí)使得至少在足夠大的時(shí)間范圍上平均而言保持所測(cè)量的電壓基本恒定，如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚的那樣。由于降壓型轉(zhuǎn)換器是公知的，所以這里省略其功能的詳細(xì)描述。僅需要說明的是，從功率緩沖級(jí)30取出的功率取決于可控開關(guān)43切換的占空比，并且該占空比還確定平均LED電流并因而確定輸入到LED的平均功率。在均衡狀態(tài)下，當(dāng)正確設(shè)置占空比使得如電壓傳感器45測(cè)量的功率緩沖級(jí)30的輸出電壓恒定時(shí)，從功率緩沖級(jí)30取出的功率等于由功率輸入級(jí)20提供的功率量，并且輸入到LED的功率量等于(如果沒有損耗)調(diào)光的電源M、ET提供的功率量或者至少與調(diào)光的電源M、ET提供的功率量成比例。有效的是，通過市電調(diào)光對(duì)LED 50進(jìn)行調(diào)光。關(guān)于控制設(shè)備44，注意的是若干實(shí)施是可能的。功率緩沖級(jí)30的輸出電壓具有某些高頻紋波，所以控制設(shè)備44可以設(shè)置有濾波器，用于濾除該紋波并用于提供緩沖級(jí)輸出電壓的平均版本?？刂圃O(shè)備44也可以具體維持緩沖級(jí)輸出電壓的最小峰值或最大峰值恒定?？刂破鞅旧砜梢詾槿魏晤愋偷腜、PI、PID或其它線性濾波控制器或者非線性控制器。在最優(yōu)選的實(shí)施中，控制器為非線性增益控制器，當(dāng)緩沖器電壓接近于設(shè)置點(diǎn)時(shí)該控制器具有低增益，并且當(dāng)緩沖器電壓遠(yuǎn)離設(shè)置點(diǎn)時(shí)具有高增益。后者在快速轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)光器旋鈕(knob)時(shí)出現(xiàn)，在這種情況下要求控制回路的快速響應(yīng)。圖6A是與圖1相當(dāng)?shù)氖疽庑钥驁D，示意性地圖示了照明設(shè)備1的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，該照明設(shè)備1具體地可用于與參考圖5討論的實(shí)施例相結(jié)合。圖6B是與圖5相當(dāng)?shù)氖疽庑钥驁D，示出了本實(shí)施例中的LED驅(qū)動(dòng)器40的更多細(xì)節(jié)，而圖6C是與圖2相當(dāng)?shù)氖疽庑钥驁D，示出了本實(shí)施例中的功率輸入級(jí)20的更多細(xì)節(jié)。注意，圖6B示出了圖5的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)，但其不是必不可少的。該圖示出了控制設(shè)備44可以包括差分放大器，該差分放大器在非反向輸入處接收第一參考電壓Vrefl并且在反向輸入處接收來自電壓傳感器45的輸出信號(hào)。開關(guān)43的控制將使得(平均而言)所感測(cè)的電壓將等于參考電壓，因而緩沖器電壓將是恒定的。在圖6A至圖6C的本實(shí)施例中，照明設(shè)備1包括反饋回路60，該反饋回路60將表示LED電流的信號(hào)反饋給功率輸入級(jí)20。如圖6B所示，反饋回路60為此包括電流傳感器61，該電流傳感器61被布置用于感測(cè)LED驅(qū)動(dòng)器40的LED輸出電流并向感測(cè)線62提供傳感器輸出信號(hào)。如圖6C所示，感測(cè)線62連接到控制設(shè)備對(duì)的輸入?？刂圃O(shè)備M適于以如下方式控制開關(guān)23，該方式使得從電源(即電子變壓器ET)引出的功率輸入級(jí)20的平均輸入電流基本恒定?；谠O(shè)計(jì)設(shè)備1所針對(duì)的與LED(或LED陣列)50的標(biāo)稱工作條件有關(guān)的考慮，該電流的設(shè)置點(diǎn)是預(yù)定的，并存儲(chǔ)在控制設(shè)備M的存儲(chǔ)器組件中。如果LED沒有被調(diào)光，則LED在標(biāo)稱工作條件下工作，該標(biāo)稱工作條件也可以稱為“全功率”。在該“全功率”條件中，LED 50需要一定的標(biāo)稱LED電流和消耗一定的標(biāo)稱功率。為簡(jiǎn)便起見，假設(shè)沒有損耗，該標(biāo)稱LED功率在均衡狀態(tài)下應(yīng)等于功率輸入級(jí)20從電源取出的(平均)輸入功率。然而，盡管控制設(shè)備M可以確定功率輸入級(jí)20的輸入電流，但輸入電壓通過電源(即電子變壓器ET)的輸出電壓確定。實(shí)踐中，即使這種電源是相同類型的，這種電源的各個(gè)種類的輸出電壓也可以在一定容限內(nèi)，并且甚至可以隨著時(shí)間和/或諸如溫度之類的工作條件而變化。因此，輸入功率在一定容限范圍內(nèi)可以是依賴于電源的。在沒有反饋回路60的情況下，這可以容易地轉(zhuǎn)變成LED功率的變型，特別是在諸如圖5所示的實(shí)施例中。在圖6A至圖6C的實(shí)施例中，控制設(shè)備M可以基于所測(cè)量的LED電流，通過設(shè)置功率輸入級(jí)20的平均輸入電流的工作設(shè)置點(diǎn)補(bǔ)償這種容限，使得LED電流保持恒定(等于存儲(chǔ)在控制設(shè)備M的存儲(chǔ)器組件中的參考值)。換言之，不計(jì)損耗的情況下，使輸入電流適應(yīng)于輸入電壓，使得輸入功率等于輸出功率。在圖6C中，控制設(shè)備M圖示為包括在其反向輸入處接收感測(cè)線62的差分放大器Ma。所述設(shè)置點(diǎn)表示為與放大器的非反向輸入耦合的參考信號(hào)Vref2。不計(jì)將在稍后討論的模塊Mb的情況下，開關(guān)23的控制將使得(平均而言)感測(cè)電流將等于Vref2所表示的設(shè)置點(diǎn)。應(yīng)清楚的是，效果在于LED輸出與平均電源電壓無關(guān)，即使電源功率將被調(diào)整。這在調(diào)光能力不成問題的情況下是沒有問題的。為了將容限補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)與調(diào)光能力的優(yōu)點(diǎn)組合，控制設(shè)備M可以被設(shè)計(jì)為具有有限范圍的用于設(shè)置平均輸入電流的工作設(shè)置點(diǎn)的自由，例如在預(yù)定的固定設(shè)置點(diǎn)的正10%和負(fù)10%之間。結(jié)果，LED將“遵從”通過電源的有意調(diào)光，且具有依賴于所述范圍的“延遲”。例如，假設(shè)在全功率條件下，電子變壓器ET提供比標(biāo)稱設(shè)計(jì)值高5%的輸出電壓?？刂圃O(shè)備對(duì)通過相對(duì)于預(yù)定的固定設(shè)置點(diǎn)使輸入電流設(shè)置點(diǎn)降低5%來對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)在假設(shè)電子變壓器ET被調(diào)光?？刂圃O(shè)備M通過增加輸入電流設(shè)置點(diǎn)來做出響應(yīng)使得LED輸出保持恒定。當(dāng)電子變壓器ET調(diào)光15%時(shí)，輸入電流設(shè)置點(diǎn)為比預(yù)定的固定設(shè)置點(diǎn)高10%。僅當(dāng)電子變壓器ET進(jìn)一步被調(diào)光時(shí)，輸入電流設(shè)置點(diǎn)維持恒定(在高于預(yù)定的固定設(shè)置點(diǎn)10%處)并且LED輸出功率減少?？偠灾景l(fā)明提供一種照明設(shè)備1，包括至少一個(gè)低功率光源50 ；功率輸入級(jí)20，適于從電子變壓器ET接收AC低電壓；功率緩沖級(jí)30，具有與輸入級(jí)輸出四連接的輸入31 ；驅(qū)動(dòng)器40，用于驅(qū)動(dòng)光源并從功率緩沖級(jí)接收電功率供給。功率輸入級(jí)以相對(duì)低的頻率生成用于對(duì)功率緩沖級(jí)充電的輸出電流脈沖，并且在每個(gè)輸出電流脈沖期間，功率輸入級(jí)引出輸入電流，該輸入電流始終具有比電子變壓器的最小負(fù)載要求高的電流幅度。盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)描述和圖示了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚的是，這樣的圖示和描述將被認(rèn)為是說明性的或者示例性的，而非限制性的。本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例，而是可以在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行若干變型和修改。
例如，功率輸入級(jí)20和功率緩沖級(jí)30可以集成在一個(gè)單元中。此外，可以具有如下實(shí)施例其中實(shí)現(xiàn)圖5和圖6的控制機(jī)制以及圖3的控制機(jī)制，而在操作期間，例如通過用戶選擇，一個(gè)機(jī)制可以得到比另一個(gè)機(jī)制更高的優(yōu)先級(jí)。此外，盡管已經(jīng)針對(duì)LED的情況描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的原理在從低電壓變壓器對(duì)任何低功率電源供電時(shí)也是有用的。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求，可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，用語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一個(gè)”或者“一種”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的僅有事實(shí)并不指示這些措施的組合無法利用。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)被視為對(duì)范圍進(jìn)行限制。在上述內(nèi)容中，已經(jīng)參照?qǐng)D示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的功能模塊的框圖說明了本發(fā)明，但將理解到的是，這些功能模塊的一個(gè)或多個(gè)可以在硬件中實(shí)現(xiàn)，其中這種功能模塊的功能通過各個(gè)硬件組件來實(shí)現(xiàn)，但這些功能模塊的一個(gè)或多個(gè)也可以在軟件中實(shí)現(xiàn)，使得這樣的功能模塊的功能通過諸如微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等的可編程器件或計(jì)算機(jī)程序的一個(gè)或多個(gè)程序行來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種照明設(shè)備(1)，包括:至少一個(gè)低功率光源(50)；功率輸入級(jí)(20)，具有輸出09)并且具有輸入(21)，所述輸入適合用于從電子變壓器(ET)接收AC低電壓，所述電子變壓器(ET)具有最小負(fù)載要求(Imin)；功率緩沖級(jí)(30)，具有輸入(31)和功率輸出(39)，所述緩沖級(jí)輸入(31)與所述輸入級(jí)輸出09)連接；驅(qū)動(dòng)器(40)，用于驅(qū)動(dòng)所述光源(50)，所述驅(qū)動(dòng)器具有功率輸入(41)，所述功率輸入與所述緩沖級(jí)功率輸出(39)連接使得從所述功率緩沖級(jí)(30)接收電功率供給；其中所述功率輸入級(jí)00)被設(shè)計(jì)用于以相對(duì)低的頻率在電流生成模式與關(guān)閉模式之間進(jìn)行交替，所述電流生成模式用于生成電流輸出以對(duì)所述功率緩沖級(jí)(30)進(jìn)行充電，而在所述關(guān)閉模式期間不生成輸出電流；其中在所述電流生成模式中，所述功率輸入級(jí)00)被設(shè)計(jì)用于引出輸入電流，所述輸入電流始終具有比所述最小負(fù)載要求高的電流幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述至少一個(gè)低功率光源(50)包括LED，并且/或者所述功率緩沖級(jí)(30)提供基本恒定的輸出電壓，并且/或者所述功率緩沖級(jí)(30)包括至少一個(gè)電容器(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)器GO)被設(shè)計(jì)用于以恒定電流驅(qū)動(dòng)所述光源(50)，而進(jìn)一步地所述驅(qū)動(dòng)器GO)可以被設(shè)計(jì)用于通過改變所述恒定電流的幅度來對(duì)所述光源(50)進(jìn)行調(diào)光；和/或所述驅(qū)動(dòng)器GO)可以被設(shè)計(jì)用于生成始終相同幅度的脈沖燈電流，并且所述驅(qū)動(dòng)器(40)被設(shè)計(jì)用于通過改變所述電流脈沖的占空比來對(duì)所述光源(50)進(jìn)行調(diào)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述功率輸入級(jí)O0)包括切換模式的轉(zhuǎn)換ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明設(shè)備，其中所述功率輸入級(jí)O0)包括升壓型轉(zhuǎn)換器或者降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器或者SEPIC轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明設(shè)備，其中所述功率輸入級(jí)O0)被設(shè)計(jì)為與在其輸入(21)處接收到的所述輸入電壓同步地從所述電流生成模式切換到所述關(guān)閉模式和/或從所述關(guān)閉模式切換到所述電流生成模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的照明設(shè)備，其中所述功率輸入級(jí)O0)進(jìn)一步設(shè)置有傳感器(25)，用于測(cè)量所述緩沖級(jí)(30)的電壓，并且所述功率輸入級(jí)O0)被設(shè)計(jì)用于響應(yīng)于來自所述傳感器0 的測(cè)量信號(hào)，從所述電流生成模式切換到所述關(guān)閉模式和/或從所述關(guān)閉模式切換到所述電流生成模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明設(shè)備，還包括控制設(shè)備(M)，用于控制所述功率輸入級(jí)(20)的切換使得所述測(cè)量的緩沖電壓平均而言保持基本恒定。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明設(shè)備，其中在所述電流生成模式中，所述轉(zhuǎn)換器以相對(duì)高的頻率切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)器GO)包括LED電流控制裝置04，45)，適于以如下方式控制所述LED電流，即所述方式使得所述緩沖級(jí)(30)的輸出電壓保持基本恒定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括LED電流反饋回路(60)，向所述功率輸入級(jí)00)反饋回指示所述LED電流的信號(hào)，所述功率輸入級(jí)00)包括輸入電流控制裝置(M)，所述輸入電流控制裝置04)接收所述信號(hào)并適于以如下方式控制所述功率輸入級(jí)OO)的輸入電流，即所述方式使得所述LED電流獨(dú)立于供給電壓的變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明設(shè)備，其中所述輸入電流控制裝置04)適于僅在預(yù)定容限范圍內(nèi)補(bǔ)償供給電壓的變化。
13.一種燈單元(100)，包括集成殼體(110，120)，所述集成殼體(110，120)承載連接端子(111)并且容納根據(jù)前述任一權(quán)利要求的照明設(shè)備。
14.一種用于驅(qū)動(dòng)光源(50)的方法，包括以下步驟提供功率輸入級(jí)(20)，所述功率輸入級(jí)00)具有輸出09)并且具有輸入(21)，所述輸入適合用于從電子變壓器(ET)接收AC低電壓，所述電子變壓器(ET)具有最小負(fù)載要求(Imin)；其中所述功率輸入級(jí)OO)被設(shè)計(jì)用于以相對(duì)低的頻率在電流生成模式與關(guān)閉模式之間進(jìn)行交替，所述電流生成模式用于生成電流輸出以對(duì)所述功率緩沖級(jí)(30)進(jìn)行充電，而在所述關(guān)閉模式期間不生成輸出電流；并且在所述電流生成模式中，所述功率輸入級(jí)OO)被設(shè)計(jì)用于引出輸入電流，所述輸入電流始終具有比所述最小負(fù)載要求高的電流幅度；提供功率緩沖級(jí)(30)，所述功率緩沖級(jí)(30)具有輸入(31)和功率輸出(39)，所述緩沖級(jí)輸入(31)與所述輸入級(jí)輸出09)連接；提供驅(qū)動(dòng)器(40)，所述驅(qū)動(dòng)器00)用于驅(qū)動(dòng)所述光源(50)，所述驅(qū)動(dòng)器具有功率輸入(41)，所述功率輸入與所述緩沖級(jí)功率輸出(39)連接使得從所述功率緩沖級(jí)(30)接收電功率供給，所述驅(qū)動(dòng)器GO)的輸出與所述光源(50)耦合；允許所述驅(qū)動(dòng)器GO)確定平均LED電流；調(diào)整所述功率輸入級(jí)OO)的控制，使得平均而言所述功率緩沖器(30)的功率容量保持恒定。
15.一種用于驅(qū)動(dòng)光源(50)的方法，包括以下步驟提供功率輸入級(jí)(20)，所述功率輸入級(jí)O0)具有輸出09)并且具有輸入(21)，所述輸入適合用于從電子變壓器(ET)接收AC低電壓，所述電子變壓器(ET)具有最小負(fù)載要求(Imin)；其中所述功率輸入級(jí)OO)被設(shè)計(jì)用于以相對(duì)低的頻率在電流生成模式與關(guān)閉模式之間進(jìn)行交替，所述電流生成模式用于生成電流輸出以對(duì)所述功率緩沖級(jí)(30)進(jìn)行充電，而在所述關(guān)閉模式期間不生成輸出電流；并且在所述電流生成模式中，所述功率輸入級(jí)OO)被設(shè)計(jì)用于引出輸入電流，所述輸入電流始終具有比所述最小負(fù)載要求高的電流幅度；提供功率緩沖級(jí)(30)，所述功率緩沖級(jí)(30)具有輸入(31)和功率輸出(39)，所述緩沖級(jí)輸入(31)與所述輸入級(jí)輸出09)連接；提供驅(qū)動(dòng)器(40)，所述驅(qū)動(dòng)器00)用于驅(qū)動(dòng)所述光源(50)，所述驅(qū)動(dòng)器具有功率輸入(41)，所述功率輸入與所述緩沖級(jí)功率輸出(39)連接使得從所述功率緩沖級(jí)(30)接收電功率供給，所述驅(qū)動(dòng)器GO)的輸出與所述光源(50)耦合；允許所述功率輸入級(jí)00)確定平均LED電流；調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)器GO)的控制，使得平均而言所述功率緩沖器(30)的功率容量保持恒定。
全文摘要
一種照明設(shè)備(1)，包括至少一個(gè)低功率光源(50)；功率輸入級(jí)(20)，適合用于從電子變壓器(ET)接收AC低電壓；功率緩沖級(jí)(30)，具有與輸入級(jí)輸出(29)連接的輸入(31)；驅(qū)動(dòng)器(40)，用于驅(qū)動(dòng)光源和從功率緩沖級(jí)接收電功率供給。功率輸入級(jí)以相對(duì)低的頻率生成輸出電流脈沖，用于對(duì)功率緩沖級(jí)進(jìn)行充電，并且在每個(gè)輸出電流脈沖期間，功率輸入級(jí)引出輸入電流，輸入電流始終具有比電子變壓器的最小負(fù)載要求高的電流幅度。
文檔編號(hào)H05B33/08GK102598855SQ201080041547
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者B·J·E·霍恩泰爾, D·J·A·克萊森斯, E·N·K·P·M·埃伯森, P·L·Z·懷爾, R·L·陶塞恩, R·埃戴恩, 蔣宏 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司