Led 照明系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明的各實(shí)施例允許LED燈具通過(guò)EMI測(cè)試，而無(wú)論燈具是由磁性變壓器還是電子變壓器操作，都不會(huì)導(dǎo)致輸入電流波形失真并破壞變壓器的兼容性。在某些實(shí)施例中，基于檢測(cè)特性電壓波形判斷變壓器的類(lèi)型，并基于該判斷自動(dòng)將EMI濾波器切換進(jìn)出燈電路。
【專利說(shuō)明】LED照明系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)照明系統(tǒng)，更具體而言，涉及消除LED燈中電磁干擾(EMI)且能夠利用磁性變壓器和電子變壓器二者運(yùn)行的系統(tǒng)、裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種照明應(yīng)用中，環(huán)境友好型、高效的發(fā)光二級(jí)管(LED)燈具有白熾燈或熒光燈無(wú)法匹敵的長(zhǎng)壽命，正迅速替代常規(guī)燈。例如，在發(fā)光時(shí)利用低效燈絲發(fā)熱的MR16鹵素?zé)糇詮亩兰o(jì)六十年代就已經(jīng)存在，并且被設(shè)計(jì)成在三種不同的功率水平(20W、25W和50W)下工作。如今，大多數(shù)基于鹵素的燈由高功率電子變壓器供電，這與在低得多的輸入功率水平下工作的LED燈是不兼容的。這就使得用LED燈改進(jìn)鹵素?zé)艟叱蔀榱顺掷m(xù)性的挑戰(zhàn)。
[0003]一些照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)允許LED燈既在磁性變壓器下運(yùn)行又在電子變壓器下運(yùn)行。不過(guò)，在磁性變壓器下運(yùn)行LED燈需要電磁干擾濾波器，以便通過(guò)各種國(guó)家以及國(guó)際EMI測(cè)試。測(cè)試是根據(jù)通常由政府要求規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(例如美國(guó)的FCC Class B或者歐洲的EN55015)進(jìn)行的。遺憾的是，增加濾波消除了 LED燈和電子變壓器之間已獲得的兼容性。
[0004]避免EMI問(wèn)題的可能方案包括利用為經(jīng)EMI濾波的LED燈供電的磁性變壓器替代電子變壓器，或者利用可兼容LED的電子變壓器替代電子變壓器。不過(guò)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)變壓器都被固定在了照明燈具內(nèi)，所以希望改進(jìn)預(yù)先存在的照明燈具的消費(fèi)者面對(duì)著通往有限進(jìn)入點(diǎn)的有限進(jìn)入問(wèn)題，例如幾個(gè)管腳。因此，這種解決辦法需要有資質(zhì)的技術(shù)人員或者熟悉有關(guān)安裝的當(dāng)?shù)睾蛧?guó)家電子法規(guī)的電工幫助，這就增加了整體照明系統(tǒng)的成本，因此對(duì)改進(jìn)市場(chǎng)非常不實(shí)用。
[0005]所需要的是能夠克服上述局限并且允許既利用磁性變壓器又利用電子變壓器改進(jìn)LED燈，以允許其通過(guò)EMI測(cè)試的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的各實(shí)施例使得包含LED的燈具無(wú)論燈具由磁性變壓器還是電子變壓器操作都能夠通過(guò)EMI測(cè)試。
[0007]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，這是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:基于為電路供電的變壓器類(lèi)型的判斷，在利用磁性變壓器操作LED時(shí)，將EMI濾波器自動(dòng)切換進(jìn)燈電路中，在由電子變壓器為L(zhǎng)ED供電時(shí)，從電路斷開(kāi)連接。
[0008]在一些實(shí)施例中，通過(guò)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)做出判斷，所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)電壓波形，即針對(duì)變壓器類(lèi)型的特性，并相應(yīng)做出響應(yīng)以經(jīng)由開(kāi)關(guān)有選擇地激活EMI濾波器。所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括操作開(kāi)關(guān)的一組開(kāi)路集電極比較器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]現(xiàn)在將參考本發(fā)明的實(shí)施例，可以在附圖中例示其范例。這些附圖意在作為例示而非限制。盡管在這些實(shí)施例的語(yǔ)境中大致描述了本發(fā)明，但顯然應(yīng)該理解其并非要將本發(fā)明的范圍限制到這些特定實(shí)施例。
[0010]圖(“Fig”)IA示出了為鹵素?zé)艄╇姷默F(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)。
[0011]圖1B示出了為L(zhǎng)ED燈供電的現(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)。
[0012]圖1C示出了包括為鹵素?zé)艄╇姷碾娮幼儔浩鞯默F(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)。
[0013]圖2示出了包括電子變壓器的假想照明系統(tǒng)，該電子變壓器為具有內(nèi)置EMI濾波器的LED燈供電。
[0014]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示范性方框圖。
[0015]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，圖3中的照明系統(tǒng)的示范性實(shí)施。
[0016]圖5示出了在現(xiàn)有技術(shù)LED照明系統(tǒng)的輸入端測(cè)量的電流，該LED照明系統(tǒng)在沒(méi)有使用開(kāi)關(guān)電路或EMI濾波器的情況下由磁性變壓器供電。
[0017]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在LED照明系統(tǒng)的輸入端測(cè)量的電流，該LED照明系統(tǒng)由磁性變壓器供電并且使用開(kāi)關(guān)電路。
[0018]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在LED照明系統(tǒng)的輸入端測(cè)量的電流，該LED照明系統(tǒng)由磁性變壓器供電并且使用開(kāi)關(guān)電路以及調(diào)光器。
[0019]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在LED照明系統(tǒng)的輸入端測(cè)量的電流，該LED照明系統(tǒng)由電子變壓器供電并且使用開(kāi)關(guān)電路。
[0020]圖9是根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在磁性變壓器或電子變壓器下自動(dòng)運(yùn)行負(fù)載的例示性過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在以下描述中，為了解釋起見(jiàn)，闡述了特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的理解。不過(guò)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然可以不用這些細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)踐本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，如下所述，可以通過(guò)各種方式利用各種手段執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，其他修改、應(yīng)用和實(shí)施例在其范圍之內(nèi)，像本發(fā)明可以實(shí)用的其他領(lǐng)域那樣。因此，下文所述的實(shí)施例是本發(fā)明具體實(shí)施例的例示，意在避免使本發(fā)明模糊不清。
[0022]在說(shuō)明書(shū)中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的提及表示將結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、特性或功能包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。說(shuō)明書(shū)中各處出現(xiàn)短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在一實(shí)施例中”等未必全都指相同實(shí)施例。
[0023]此外，圖中各部件之間或方法步驟之間的連接不限于直接影響的連接。相反，可以通過(guò)向其增加中間部件或方法步驟修改或以其他方式改變圖中所示部件或方法步驟之間的連接而不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0024]在本文中，可互換地使用術(shù)語(yǔ)“EMI”和“傳導(dǎo)EMI”。兩個(gè)術(shù)語(yǔ)都包括本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的任何非輻射類(lèi)型的電磁干擾。圖1A示出了為鹵素?zé)艄╇娨援a(chǎn)生光的現(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)100。由純電阻負(fù)載代表鹵素?zé)?02，因?yàn)樗话ㄓ性丛?。典型地，鹵素?zé)?02的電阻是非線性的，表現(xiàn)出負(fù)溫度系數(shù)。鹵素?zé)?02的電阻隨著溫度減小，隨著溫度升高增大電流。由于鹵素?zé)?例如MR 16)—般僅需要較低的電源電壓AC，例如與AC市電線提供的電壓相比為12V AC，在美國(guó)標(biāo)稱工作在120V AC和50Hz，在歐洲工作在230V AC和60Hz，典型地，使用變壓器將AC電源電壓降低到較低的AC電壓。[0025]在較低電壓AC從磁性變壓器104導(dǎo)出的應(yīng)用中，如圖1A中所示，鹵素?zé)?02在通過(guò)EMI測(cè)試時(shí)沒(méi)有任何困難。特定測(cè)試主要是為了防止開(kāi)關(guān)電路部件導(dǎo)致傳導(dǎo)ΕΜΙ,ΕΜΙ影響輸送AC電源電壓106的電力線中的電壓。要指出的是，EMI與輻射相關(guān)的干擾問(wèn)題，例如RFI不同，例如，通過(guò)后續(xù)的良好工程實(shí)踐和集中于布設(shè)和潛在輻射電路元件(包括電線)的放置的適當(dāng)電路設(shè)計(jì)，更容易解決與輻射相關(guān)的干擾問(wèn)題。
[0026]在這里，由于在鹵素?zé)?02或磁性變壓器104中不涉及高頻開(kāi)關(guān)電路元件，預(yù)計(jì)EMI問(wèn)題不會(huì)導(dǎo)致對(duì)AC電源電壓106不期望的影響。與鹵素?zé)?02 —樣，磁性變壓器是無(wú)源裝置。在最簡(jiǎn)單的情況下，變壓器104包括優(yōu)選經(jīng)由諸如鐵的一些鐵磁材料磁耦合的主副繞組，以變換AC電源電壓106。磁性變壓器104不包含產(chǎn)生能夠?qū)е翬MI問(wèn)題的高頻分量的高頻開(kāi)關(guān)元件或任何電路部件。
[0027]在圖1B中，用LED燈110 (例如LED MR16燈)替代鹵素?zé)?。LED燈110典型地是同類(lèi)的陣列，并且包括LED驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括在高頻開(kāi)關(guān)電路之內(nèi)電連接的有源電路元件。具體而言，開(kāi)關(guān)電路可能導(dǎo)致EMI，EMI可能將出現(xiàn)在AC電源線106上，并可能導(dǎo)致LED燈110無(wú)法像圖1A中的鹵素?zé)裟菢油ㄟ^(guò)相同或相似EMI測(cè)試。一種方案是向照明系統(tǒng)120增加EMI過(guò)濾器112，如圖1B所示，例如，可以直接向燈組件增加過(guò)濾器，所述燈組件包括LED燈110。應(yīng)注意，磁性變壓器104的輸出電壓典型為50Hz或60Hz頻率的AC電壓，其RMS值在9VKMS到13.2VMS的范圍中。在變壓器是電子變壓器的照明系統(tǒng)中也是這種情況，在大部分應(yīng)用中是這種情況。
[0028]圖1C示出了現(xiàn)有技術(shù)照明系統(tǒng)130，其包括為鹵素?zé)艄╇姷碾娮幼儔浩?。電子變壓器包括高頻開(kāi)關(guān)電路，其允許設(shè)計(jì)者相對(duì)于其相對(duì)笨重的磁性變壓器，大大減小變壓器的尺寸。電子變壓器114的操作類(lèi)似于圖1A中的磁性變壓器，即將AC電源電壓106降低至IJ較低的AC電壓108，以驅(qū)動(dòng)鹵素?zé)?02。電子變壓器114利用內(nèi)部開(kāi)關(guān)電路完成下變換，內(nèi)部開(kāi)關(guān)電路執(zhí)行開(kāi)關(guān)功能，以生成經(jīng)整流的高頻電壓，其通常在20kHz到IOOkHz范圍中以低頻(例如50Hz)波形包絡(luò)脈動(dòng)。只要負(fù)載是純電阻元件，如在鹵素?zé)?02的情況下，AC電壓108的RMS值將保持在12Vkms。優(yōu)選選擇最低開(kāi)關(guān)頻率高于20kHz，以防止任何無(wú)意中產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲。這種高頻開(kāi)關(guān)部件將不僅出現(xiàn)在電子變壓器114的AC電壓輸出端中，而且出現(xiàn)在鹵素?zé)?02的輸入端中。于是，在針對(duì)EMI測(cè)試鹵素?zé)?02時(shí)，它將不會(huì)通過(guò)EMI測(cè)試，除非電子變壓器114具有正常工作的EMI濾波器112。EMI濾波器112例如是位于電子變壓器114的輸入端處的內(nèi)置Pi濾波器。
[0029]圖2示出了假想照明系統(tǒng)，其包括為具有內(nèi)置EMI濾波器的LED燈供電的電子變壓器。在消耗者試圖利用現(xiàn)代MR16型LED燈改進(jìn)現(xiàn)有鹵素?zé)魺艟邥r(shí)，會(huì)遇到這種配置，現(xiàn)有鹵素?zé)魺艟呃绨∕R16型鹵素?zé)簦鲇趦蓚€(gè)主要原因，這是有問(wèn)題的。首先，大多數(shù)電子變壓器104是自振蕩裝置，因此，不包含控制電路。如果負(fù)載電阻相對(duì)較高，電子變壓器104將不起作用，因?yàn)楦哳l開(kāi)關(guān)動(dòng)作基于如下前提:即在所有時(shí)間，電子變壓器104的初級(jí)繞組104汲取足夠的門(mén)電流以維持高頻振蕩。換言之，為了正常起作用，電子變壓器104預(yù)計(jì)連接到負(fù)載，負(fù)載在一開(kāi)始設(shè)計(jì)電子變壓器104工作的范圍之內(nèi)。
[0030]例如，用于鹵素?zé)舻碾娮幼儔浩鞅辉O(shè)計(jì)成操作20W、25W和50W的鹵素?zé)襞?，從而汲取?.2A到5.5A范圍中的相對(duì)較高電流。不過(guò)，在與圖1C中的鹵素?zé)粝啾葧r(shí)，按照其設(shè)計(jì)，LED燈110汲取相對(duì)較小的電流。假設(shè)電子變壓器104被設(shè)計(jì)成操作35W的鹵素?zé)簦⑦M(jìn)一步假設(shè)LED燈110是具有純電阻負(fù)載的7W燈，其提供與35W鹵素?zé)舻葍r(jià)的發(fā)光性，LED燈110中的電流將大致比電子變壓器104設(shè)計(jì)針對(duì)的預(yù)計(jì)電流值低五倍。如果電流下降到低于本特定變壓器設(shè)計(jì)正常工作所需的最小值，電子變壓器104中的振蕩將停止，并將不會(huì)自己重新開(kāi)始。因此，電子變壓器104將不能開(kāi)關(guān)，并不提供適當(dāng)電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)LED燈110。一些現(xiàn)有設(shè)計(jì)成功解決了電子變壓器104和LED燈110之間的不兼容問(wèn)題。(參見(jiàn)2011年 11 月 7 日由 申請(qǐng)人:提交的，題為 “Electronic Transformer Compatibility for LightEmitting Diode Systems” 的美國(guó)專利申請(qǐng) N0.13/290411)。
[0031]不過(guò)，即使解決了這個(gè)問(wèn)題，仍然有第二個(gè)問(wèn)題:照明系統(tǒng)200將無(wú)法通過(guò)EMI測(cè)試。在由磁性變壓器驅(qū)動(dòng)時(shí)(圖1中就是這種情況)，使得LED燈110能夠通過(guò)EMI測(cè)試的EMI濾波器112不能用于由在圖2中所示的配置中的電子變壓器114驅(qū)動(dòng)LED燈110時(shí)，因?yàn)镋MI濾波器112中的電容器會(huì)汲取電流，使其從LED驅(qū)動(dòng)電路(未示出)的輸入轉(zhuǎn)向。這種現(xiàn)象將導(dǎo)致輸入電流波形的失真，最終將導(dǎo)致LED燈110工作故障，破壞變壓器的兼容性。
[0032]因此，希望能夠使用單個(gè)照明系統(tǒng)，不僅在具有其內(nèi)置EMI濾波器112的LED燈110連接到磁性變壓器時(shí)，能夠通過(guò)EMI測(cè)試，如圖1B所示，而且在LED燈110連接到電子變壓器時(shí)，如圖2所示，也能夠通過(guò)EMI測(cè)試。
[0033]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方框圖。照明系統(tǒng)300包括變壓器302，它可以是電子或磁性變壓器，其接收AC電源電壓106并輸出相對(duì)較低的AC電壓108。變壓器302耦合到開(kāi)關(guān)電路304，開(kāi)關(guān)電路304接收下變換的AC電壓108。開(kāi)關(guān)電路304在LED驅(qū)動(dòng)電路210上施加AC電壓108，并根據(jù)變壓器302是電子變壓器還是磁性變壓器，將EMI濾波器112連接到電路中。LED驅(qū)動(dòng)電路210驅(qū)動(dòng)LED燈110，通過(guò)半導(dǎo)體材料的電子激勵(lì)，其將能量高效率地轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光或任何其他現(xiàn)有技術(shù)中已知的LED。LED燈110可以是以任何適當(dāng)配置彼此耦合的LED陣列。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，可以將開(kāi)關(guān)電路304、EMI濾波器112、LED驅(qū)動(dòng)電路210和LED燈110集成到一個(gè)LED照明組件350中。EMI濾波器112是現(xiàn)有技術(shù)中已知能夠減小高頻噪聲的任何EMI濾波器設(shè)計(jì)，例如圖2中給出的“Pi濾波器”。EMI濾波器112被配置成耦合至開(kāi)關(guān)電路304和LED驅(qū)動(dòng)電路210，并且可以是獨(dú)立單元，如圖3所示。橋式整流器202包括二極管電橋，其將輸出的AC電壓108轉(zhuǎn)換成經(jīng)整流的正電壓，該正電壓操作LED驅(qū)動(dòng)電路210，向LED燈110提供脈寬調(diào)制或幅度調(diào)制的電流?？梢詫蚴秸髌?02集成在開(kāi)關(guān)電路304之內(nèi)。照明系統(tǒng)300可以任選地包括調(diào)光器308，以經(jīng)由LED驅(qū)動(dòng)器310電流動(dòng)態(tài)改變LED燈110的發(fā)光。在一些實(shí)施例中，可能有利的是將調(diào)光器308置于LED驅(qū)動(dòng)電路310的輸出端處。
[0035]如前所述，開(kāi)關(guān)電路304可以根據(jù)變壓器302是電子變壓器還是磁性變壓器來(lái)接合EMI濾波器112。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路304包括配置成識(shí)別變壓器302是磁性變壓器還是電子變壓器的電路元件，變壓器302被配置成耦合到LED照明組件350?；谠撔畔?，開(kāi)關(guān)電路304將EMI濾波器112連接到LED照明組件350或?qū)MI濾波器112與LED照明組件350斷開(kāi)連接。適當(dāng)使用EMI濾波器112允許LED照明組件350在由磁性變壓器或電子變壓器操作時(shí)通過(guò)EMI測(cè)試。在變壓器302是磁性變壓器時(shí)，類(lèi)似于圖1B中的照明系統(tǒng)，EMI濾波器112使得LED燈110能夠通過(guò)EMI測(cè)試；在變壓器302是與EMI濾波器112不兼容的電子變壓器時(shí)，類(lèi)似于圖1C中的照明系統(tǒng)，耦合到變壓器302的EMI濾波器(未示出)允許LED燈110通過(guò)EMI測(cè)試。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，可以將開(kāi)關(guān)電路304之內(nèi)的開(kāi)關(guān)(未示出)耦合到EMI濾波器112并以如下方式操作:在開(kāi)關(guān)電路304接收由電子變壓器生成的電壓的電壓波形特性時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，以禁用EMI濾波器112。相反，在開(kāi)關(guān)電路304接收由磁性變壓器產(chǎn)生的電壓的電壓波形特征時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使得EMI濾波器112在照明系統(tǒng)300中可以工作。本發(fā)明不限于檢測(cè)特性電壓。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，開(kāi)關(guān)可以對(duì)變壓器302的電流、波形或特征組合做出響應(yīng)。例如，可以利用電壓電流感測(cè)，通過(guò)比較波形與比較器，或任何其他探測(cè)方法來(lái)識(shí)別波形，以便獲得關(guān)于變壓器302的信息，基于其決定是否激活EMI濾波器112。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路304通過(guò)將EMI濾波器112的一個(gè)或多個(gè)電容器與LED照明組件350斷開(kāi)連接，而EMI濾波器112的一個(gè)或多個(gè)電感器保持連接到電路，來(lái)自動(dòng)禁用EMI濾波器112。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，一旦將變壓器302探測(cè)或識(shí)別為磁性變壓器，就例如經(jīng)由開(kāi)關(guān)電路304之內(nèi)的開(kāi)關(guān)接合閂鎖電路，以自動(dòng)拴鎖EMI濾波器112并提供連續(xù)濾波。
[0038]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，圖3中照明系統(tǒng)的示范性實(shí)施方式。為了簡(jiǎn)單和清楚，圖4中省略了變壓器和任選的調(diào)光器。LED照明系統(tǒng)400包括耦合到LED驅(qū)動(dòng)電路210的開(kāi)關(guān)電路450，其產(chǎn)生調(diào)節(jié)的電流，以利用適當(dāng)量的功率操作LED燈110。在一個(gè)實(shí)施例中，將EMI濾波器112和橋式整流器202集成到開(kāi)關(guān)電路450中。橋式整流器202包括二極管電橋，將AC輸入電壓108 (例如12V)轉(zhuǎn)換成經(jīng)整流電壓，所述經(jīng)整流電壓操作LED驅(qū)動(dòng)器電路。開(kāi)關(guān)電路450還包括EMI濾波器部件204-208、比較器420、430、開(kāi)關(guān)458、二極管452、454、432、電容器438和各電阻器408-420。LED照明系統(tǒng)400可以實(shí)現(xiàn)于例如LED燈組件中。接下來(lái)，詳細(xì)論述開(kāi)關(guān)電路450的操作。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，電源電壓Vrc440是從LED驅(qū)動(dòng)器電路210之內(nèi)導(dǎo)出的調(diào)節(jié)后DC電壓。通過(guò)分壓器的動(dòng)作，DC電源電壓440產(chǎn)生跨電阻器R3 414兩端的恒定參考電壓。將這個(gè)恒定電壓分別施加于比較器COMPl 422和C0MP2 430d的負(fù)輸入端406，426。將二極管Dl 452和D2 454增加到開(kāi)關(guān)電路450，以產(chǎn)生出現(xiàn)在二極管Dl 452和D2 454的陰極上的已整流電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，如果將電子變壓器用于為L(zhǎng)ED燈110供電，脈動(dòng)DC電壓將出現(xiàn)在Dl 452和D2 454的陰極上。COMPl 422是開(kāi)路集電極比較器，例如包括晶體管或MOSFET器件(未示出)。在COMPl 422的正輸入404高于負(fù)輸入406時(shí)，這一晶體管截止。一旦COMPl 422之內(nèi)的晶體管截止，電容器C3 438將通過(guò)流經(jīng)電阻器R5 418的電流充電。如果在任何時(shí)間，COMPl 422的負(fù)輸入端406處的電壓都超過(guò)COMPl 422的正輸入端404處的電壓，COMPl 422之內(nèi)的晶體管將被導(dǎo)通，電容器C3 438將快速放電到零伏。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，選擇電阻器R5 418的電阻值和電容器C3 438的電容值，使得僅在COMPl 422的正輸入端404上的電壓超過(guò)“其負(fù)輸入端406”上的電壓大于例如100 μ sec的一段時(shí)間時(shí)，C3 438兩端的電壓將超過(guò)C0MP2 430的負(fù)輸入端426上的電壓。給定開(kāi)關(guān)電子變壓器的相對(duì)較短時(shí)間常數(shù)，僅在AC輸入電壓108是從磁性變壓器(其表現(xiàn)出相對(duì)長(zhǎng)得多的時(shí)間常數(shù))導(dǎo)出時(shí)才能夠發(fā)生這種情況。
[0041]在C0MP2 430的正輸入端428處的電壓確實(shí)超過(guò)負(fù)輸入端426處的電壓時(shí)，C0MP2430的輸出變高，即翻轉(zhuǎn)其狀態(tài)。C0MP2 430可以具有開(kāi)路集電極輸出或圖騰柱輸出。COMP422應(yīng)當(dāng)具有開(kāi)路集電極輸出。一旦C0MP2 430的輸出變高，它就將C0MP2 430的輸出持久鎖定為高并保持為高。這個(gè)輸出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)晶體管Ql 458，例如外部MOSFET。結(jié)果，電容器Cl 204和C2 206將被連接到電路以提供EMI濾波。
[0042]如果AC輸入電壓108是從電子變壓器導(dǎo)出的，則C0MP2 430的正輸入端428處的電壓將在一個(gè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)電容器C3 438充電，但然后一旦在整流波形的死部分期間電壓下降，立即放電。因此，電容器C3 438將沒(méi)有充分時(shí)間充電到所需電壓以允許C0MP2 430的正輸入端428處的電壓超過(guò)C0MP2 430負(fù)輸入端426處的參考電壓。C0MP2430的輸出不能變高以導(dǎo)通晶體管Ql 458，電容器Cl 204和C2 206保持與電路斷開(kāi)。結(jié)果，防止了電容器Cl 204和C2 206導(dǎo)致電子變壓器發(fā)生故障。
[0043]本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在需要調(diào)光時(shí)使用調(diào)光器將對(duì)照明系統(tǒng)400的操作沒(méi)有影響，因?yàn)檎{(diào)光僅導(dǎo)致電流幅度變化，而不導(dǎo)致脈沖寬度變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)至|J，不必將每個(gè)電容器Cl 204和C2 206的兩端都從電路斷開(kāi)連接，斷開(kāi)每個(gè)電容器連接到開(kāi)關(guān)458的一個(gè)端子就足以實(shí)現(xiàn)利用LED照明系統(tǒng)400操作電子變壓器的目標(biāo)。注意，電容器Rl 408俘獲開(kāi)關(guān)電路450的輸入端處的真實(shí)波形。這樣防止了由如下情況導(dǎo)致的變壓器類(lèi)型的錯(cuò)誤識(shí)別:第一，如前所述，破壞輸入電壓波形的電容器204、206的電容器加載；第二，電容器204、206接合或意外接入的初始條件。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，一旦識(shí)別出變壓器是磁性變壓器并導(dǎo)通開(kāi)關(guān)458，C0MP2 430正輸入端428處的電壓就變高，并保持為高壓，因?yàn)槎O管D3 432作為閂鎖電路工作，以鎖住C0MP2 430的輸出，從而持久啟用濾波。
[0045]圖5-8示出了由示波器獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以展示根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，采用開(kāi)關(guān)電路的LED照明系統(tǒng)的益處。
[0046]圖5示出了在未使用開(kāi)關(guān)電路或EMI濾波器的情況下由磁性變壓器供電的現(xiàn)有技術(shù)LED照明系統(tǒng)的輸入端處測(cè)量的電流。
[0047]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在由磁性變壓器供電并使用開(kāi)關(guān)電路的LED照明系統(tǒng)的輸入端處測(cè)量的電流。
[0048]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在由磁性變壓器供電并使用開(kāi)關(guān)電路和調(diào)光器的LED照明系統(tǒng)的輸入端處測(cè)量的電流。在本范例中，調(diào)光器實(shí)現(xiàn)于磁性變壓器的AC輸入端處，用于減小由LED照明系統(tǒng)發(fā)射的光的發(fā)光水平。
[0049]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例，在由電子變壓器供電并使用開(kāi)關(guān)電路的LED照明系統(tǒng)的輸入端處測(cè)量的電流。開(kāi)關(guān)電路包括與二極管電橋的負(fù)端子斷開(kāi)連接的EMI濾波器，于是，防止了 EMI濾波器之內(nèi)的濾波電容器影響LED燈在由電子變壓器供電時(shí)的操作。注意，電子變壓器包括其自己內(nèi)部的EMI濾波器，使得LED照明系統(tǒng)能夠通過(guò)EMI測(cè)試。
[0050]如圖5-8所示，LED照明系統(tǒng)允許LED照明系統(tǒng)在利用磁性變壓器操作LED燈時(shí)通過(guò)EMI測(cè)試。
[0051]圖9是根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例用于自動(dòng)操作具有磁性或電子變壓器的負(fù)載的例示性過(guò)程的流程圖。
[0052]用于操作負(fù)載(在本范例中為L(zhǎng)ED燈)的過(guò)程900開(kāi)始于步驟902，此時(shí)開(kāi)關(guān)電路從電源接收功率。開(kāi)關(guān)電路可以包括EMI濾波器。
[0053]在步驟904，開(kāi)關(guān)電路檢測(cè)是經(jīng)由磁性變壓器還是電子變壓器為L(zhǎng)ED燈供電。檢測(cè)可以基于電壓波形特性，例如脈沖寬度的比較。
[0054]在步驟906，在利用磁性變壓器操作LED燈時(shí)，開(kāi)關(guān)電路自動(dòng)啟用EMI濾波，在通過(guò)電子變壓器為L(zhǎng)ED燈供電時(shí)，禁用EMI濾波。
[0055]響應(yīng)于檢測(cè)變壓器為磁性變壓器還是電子變壓器，在步驟908，閂鎖電路自動(dòng)閂鎖EMI濾波器。
[0056]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要認(rèn)識(shí)到，可以在這里例示的步驟中納入更少或額外的步驟而不脫離本發(fā)明的范圍。流程圖之內(nèi)方框的布置或這里的描述不暗示任何特定的次序。
[0057]將要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，前面的范例和實(shí)施例是示范性的，出于清楚和理解的目的，而非限制本發(fā)明的范圍。在閱讀說(shuō)明書(shū)并研究附圖后，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的其所有排列、增強(qiáng)、等價(jià)物、組合和改進(jìn)都應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此權(quán)利要求意在包括所有這樣落在本發(fā)明真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的修改、排列和等價(jià)物。
【權(quán)利要求】
1.一種用于自動(dòng)識(shí)別變壓器的開(kāi)關(guān)電路，所述電路包括: 包括第一輸入電壓和第二輸入電壓的第一比較器； 耦合至所述第一比較器的第二比較器；以及 耦合于所述第二比較器和EMI濾波器之間的開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)響應(yīng)于被所述第二比較器激活而接合所述EMI濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中響應(yīng)于所述第一比較器的第一輸入電壓持續(xù)預(yù)定時(shí)間超過(guò)所述第一比較器的第二輸入電壓的預(yù)定閾值，所述開(kāi)關(guān)被激活。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一比較器是開(kāi)路集電極比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述EMI濾波器被配置為Pi濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括生成整流電壓以操作LED驅(qū)動(dòng)電路的橋式整流器。
6.一種用于自動(dòng)識(shí)別變壓器的方法，所述方法包括: 由包括EMI濾波器的開(kāi)關(guān)電路從電源接收功率； 識(shí)別耦合至所述開(kāi)關(guān)電路的變壓器的類(lèi)型；以及 選擇性地激活EMI濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中識(shí)別包括檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)變壓器特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)變壓器特性包括檢測(cè)電壓波形。.
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中激活所述EMI濾波器包括響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)變壓器特性來(lái)R鎖所述EMI濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中識(shí)別包括感測(cè)電流。
11.一種照明系統(tǒng)，包括: EMI濾波器； 包括開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)電路，所述開(kāi)關(guān)電路檢測(cè)變壓器的一個(gè)或多個(gè)特性并且根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)特性判斷所述變壓器是否與EMI濾波器兼容；以及 耦合至所述開(kāi)關(guān)電路的LED驅(qū)動(dòng)電路，所述LED驅(qū)動(dòng)電路操作LED。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述變壓器是磁性變壓器和電子變壓器中的一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述變壓器的所述一個(gè)或多個(gè)特性包括電壓波形。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述開(kāi)關(guān)電路被配置成響應(yīng)于檢測(cè)到所述變壓器為磁性變壓器而接合所述EMI濾波器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述開(kāi)關(guān)電路被配置成響應(yīng)于檢測(cè)到所述變壓器為電子變壓器而斷開(kāi)所述EMI濾波器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照明系統(tǒng)，其中所述開(kāi)關(guān)通過(guò)斷開(kāi)所述EMI濾波器的一個(gè)或多個(gè)電容器來(lái)去激活所述EMI濾波器。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述EMI濾波器被配置成作為獨(dú)立單元操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述開(kāi)關(guān)電路經(jīng)由電流傳感器來(lái)檢測(cè)變壓器的所述一個(gè)或多個(gè)特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，其中所述LED驅(qū)動(dòng)電路被配置成生成脈寬調(diào)制電流和幅度調(diào)制電流中的一個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明系統(tǒng)，還包括位于所述LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出端處的調(diào)光電路，所述調(diào)光電路被配置成動(dòng) 態(tài)改變LED的發(fā)光。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103826359SQ201310582457
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】S·哈里哈蘭 申請(qǐng)人:馬克西姆綜合產(chǎn)品公司